TW200908290A - Method for manufacturing capacitor of semiconductor - Google Patents

Description

200908290 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造半導體電容器之方法，尤指— 種生產半導體電容器之方法，係於生產下電極時進行無電 5 鑛操作以形成一下電極。 此申請案主張於2007年6月25曰向韓國智慧財產局申 請韓國專利申請案No. 10-2007-0062286之優先權，其揭露 内容併於此以供參考。 10 【先前技術】 傳統生產一般半導體電容器的方法描述於圖i。 15 i 在已形成活性區域20於半導體基板1〇之上形成層間絕 緣膜30之後，形成一穿越層間絕緣膜3〇並與半導體基板⑺ 之活性區域20連接之接觸性孔洞。其後，將接觸性孔洞以 導電性物質填滿以形成接觸性栓塞4〇。接著，在下電極％ 之導電性薄膜形成以及圖案化後，—介電性薄膜6〇與_上 電極70導電性薄膜係依序形成與圖案化，㈣成電容器 50、60及70。接著，形成_電容器絕緣薄膜肋。 該半導體電容器之電容值⑽如以下 20 [公式1] C= ε * As / d 其中ε是介電性常數，As是電 間的距離。 ’政表面積’d疋電極 200908290 依照增加半導體块w 隹 ，置之集成至1叩_)或更多，具 容用:疋必須的。於是’為了增加電容器之電 令因而使用一増加下電極面積之方法。 在製造半導體電容油 作為下電極，作為了防 中’傳統上係使用多晶石夕 = : = 為了增加下電極之面積比，該Si 琴每單位見比。近來的高整合褒置中，半導體電容 早位(CelI)需她之電容，及20之深寬比。因此， 由於氦化鈦薄膜的高深宫 ίο 15 絕緣薄㈣虫刻後ΓΓ 導體電容器生產時，在 、 羑3有下電極傾斜的問題產生。 理-吏用多峨為下電極時，可以熱處 作為a曰種之切时式來增加面積。 【發明内容】 方法本Λ明產之Λ要目的係在提供一種製造半導體電容器之 俾能促進製程良率。 槓d…’ 方法為述目的，本發明提供-製造半導體電容器之 恭：已3.提供-已形成-接觸性栓塞之基板，形成 下以及形成一介電性薄膜與-上電極，其中形成 之材料㈣点―）使用一用於形成下電極導電性薄膜 之該下、L下電極導電性薄膜；2)圖案化步驟D中 電極導U電性薄膜；以及3)將步驟2)中之圖案化下 生/專膜進行無電鍍以形成下電極。 20 200908290 此外，本發明亦提供一利用此半導 所製得之半導體電容ϋ。 电方法 根據本發明之半導體電容器之製造方法，由於下 面積可被增加崎低下電極之深寬 ^ 率，且可降低生產成本。 因“促進製程良 【實施方式】 任此，將詳述本發明細節。 10 15

本發明製造半導體電容器之方法係包括，於形成下電 D使用1於形成下電極導電性薄膜之材料以 ::電極導電性薄膜；2)圖案化步驟υ中之該下電極J = : = :及3)將步驟2)中之該圖案化下電極導電性 ，辱膜進仃無電鍍以形成下電極。

—般而言’纟電鑛是一種利用還原劑被氧化時在催化 别上所產生的電子，而將電鑛溶液中的金屬 得到—金屬薄膜之方法。 京U 尤其，依據本發明製造半導體電容器之方法，步驟3) 中=無電鍍可利用含有鈀（Pd)、釕（Ru)、鉑（pt)、或金（Au) 的/奋液，亚使用鈀活化法、釕活化法、鉑活化法、或金活 化法對該下電極導電性薄膜表面反應來進行。 ’’ 之後，會主要描述把活化法，但相同之實施態樣 用於釕、鉑或金活化法。 20 200908290 在本說明中’ 「纪活化法」意味一利用含有鈀之溶液 將该下電極導電性薄膜表面活化之方法，也就是經由取代 反應將把金屬粒子形成於該下電極之導電性薄膜之方法。 依據本發明製造半導體電容器之方法，步驟3)中的鈀 5可包含氣化鈀、氟化鈀、溴化鈀、碘化鈀、硝酸鈀、硫酸 鈀、氧化鈀、硫化鈀、氰化鈀、以及六氟乙醯丙酮鈀 (palladium hexafluoroacetyUcet〇ne)，但並不僅限於上述例 子。 此外，於步驟3)中含有鈀之溶液之鈀的含量較佳範圍 10 為 〇.〇 1 〜0.5 g/Ι。 已知利用鈀活化法進行銅無電鍍，然而，在本發明中， 可利用！巴活化法或其餘類似方法增加半導體電容器下電極 15 —依據本發明利社活化法之無電鑛，形成該半導體電 谷斋之該下電極之一詳細實施例如下： 首先，在無電錢之過程中，既然該下電極導電性薄膜 學電位在製程中扮演重要角&，存在於該下電極導電 性f膜上之各種雜質較佳為預切除。尤甚者， =存f於邊下電極導電性薄膜上之鈦氧化物與其他類似 =，，較佳地為利錢氟酸水溶液清洗。接著，利用把活 電打=3她、氫氣酸(HF)與氯化氫(HC1)之溶液進行盈 電鍍刼作以形成半導體電容器之下電極。 丁…、 依據本發明製造該半導體電容器 中之下電極導電性薄膜 形成步驟1) 賴之料無_，但可包括：氮化鈦 20 200908290 (TiN)、钽（Ta)、氮化钽（TaN)、钽矽氮（TaSiN)、或鈦鋁氮 (TiAIN)。 依據本發明製造該半導體電容器之方法，形成步驟D 中該下電極導電性薄膜可能利用選自以下之方法：化學氣 5 相沈積法（Chemical Vapor Deposition, CVD)、電漿輔助化學 氣相沈積法（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition， PECVD)、濺鍍法、電子束蒸發法、熱蒸鍍法、激光分子束 外延法（Laser Molecular Beam Epitaxy, L_MBE)、脈衝雷射 蒸鍍製程技術（Pulsed Laser Deposition, PLD)、以及原子声 10 沈積技術。 依據本發明製造該半導體電容器之方法，步驟2 )中將 該下電極導電性薄膜圖案化之方法可能利用選自以下之技 術：微影技術、平版印刷技術、絲網印刷技術、噴墨印刷 技術、以及蔽陰遮罩（Shadow Mask)技術。 15 依據本發明製造該半導體電容器之方法，除了其中下 電極需以無電鍍之方法形成之外，可利甩一習知技術之一 般方法來生產。 進一步，該接觸性栓塞可能利用多晶矽與其他類似之 物來形成；該介電性薄膜可能利用一高介電性薄膜，如二 20氧化氮（N〇2)薄膜、五氧化二鈕薄膜（Ta2〇5)、二氧化鈦 Γη〇2)薄膜、以及BST薄膜，所形成；該上電極可能利用包 含貴重金屬材質，如釕、翻以及其餘類似金屬，之金屬材 質來形成，但並不僅限於以上所述之範圍。此外，談介電 性薄膜與該上電極可能利用化學沈積法、電漿化學沈^ 200908290 ΐ 電子束蒸發法、熱蒸鍍法、激光分子束外延 f、脈衝t射蒸”軸術、好錢 ^之方法來形成；且可能利用微影技術、平版印刷技術他 =P刷技術、噴墨印刷技術、_罩技術、以及其他 痛似之方法進行圖案化。 圖2係圖示說明一習知之半導體電容器之下電極的形 與本發明之半導體電容器之下電極形成方法之實施 恶樣。心本發明可能於下電極形成時進行無_操作， ίο 15 以將把金屬粒子90形成於下電極5〇之導電性薄膜上，該下 電極，表面積可能因此而增加。此外，形成之纪金屬粒子 9〇可此’於介電體沈積而形成—有平滑表面之絕緣薄模 中，扮演著一起始晶種之角色。 、 圖3係圖示說明本發明形成鈀（pd)金屬粒子於下 導電性薄膜之方法之一實施態樣。 * “此外，關於下電極之導電性薄臈，圖4係說明一習知之 ^化鈦薄膜以及本發明之經由鈀活化法所處理之氮化鈦薄 本發明之製造半導體電容器之方法可能增加該下電極 面積以減少其深寬比。詳細地說，將奈米級粒子，如半球 恭’巴金屬粒子，利用鈀活化法與其他類似之方法沈積於下 %極導電性薄膜上，而使該下電極可具有相較於習知之電 =表面積兩倍或以上之表面積。於是，可獲得減少Η]或更 夕下电極深寬比之效果。因此，增加了半導體電容器之 量與減少生產成本。 200908290 此外本發明製造半導體電容器之方法，係使用鈀活 化法’將奈米粒子’如把、釘、翻、或金，沈積於介電體 上以开y成刼演起始晶種並具有一平滑表面之絕緣薄 ^ °而由於起_生成的速度變快了 ’因此可增加絕緣薄 膜之密度㈣止漏電流，以及增加絕緣薄膜之沈積速率。 此外’本發明亦提供一㈣體電容器，其係、利用半導 體電容器製造方法所製得。 由於依據本發明，半導體電容器之下電極含有相較於 習知之電極兩倍或以上之表面積，故該下電極之深寬比可 減少1 /2成#容。 舉例而已，本發明所 所述為準，而非僅限 上述實施例僅係為了方便說明而 主張之權利範圍自應以申請專利範圍 於上述實施例。 15 【圖式簡單說明】 圖1係一習知製造一半導體電容器之製程剖視圖。 圖2係一示意圖說明一習知形成半導體電容器下兩極 作方法以及本發明之半導體電容器下電極之製: 實施態樣。 之— 圖3係一示意圖說明本發明形成鈀（pd)金屬粒子 導電性薄膜上之方法之一實施態樣。 、屯極 圖4係說明一習知之氮化鈦薄膜以及本發明—细 活化法所處理之氮化鈦薄膜。 二由把（Pd) 20 200908290 【主要元件符號說明】 間絕緣膜 10基板 20活性區域 30 40接觸性栓塞50下電極導電性薄膜 60介電性薄膜70上電極導電性薄膜 5 80電容器絕緣薄膜 90把金屬粒子 10

Claims (1)

1. 200908290 七、申請專利範圍： 一種半導體電容器之製造方法，包括： 提供一已形成一接觸性栓 j：5 · κ ^ ^ 人 基之基板，形成一下電 5 極，以及形成-介電性薄膜及—上電極， 其中該形成下電極之步驟包括： 1丄使用一用於形成下電極導電性薄膜之材料以形成 一下電極導電性薄膜； 丁寸乂办成

   10 2) 圖案化該步驟〇中之該下 3) 將該步驟2)之圖案化下電 錢以形成該下電極。 電極導電性薄膜；以及 極導電性薄膜進行無電 、2.如申請㈣_第丨項所料導體電容器之製造方 法’其中’該步驟3)中之無電鑛係利用含有免（pd)'釘㈣、 鉑（Pt)、或金（Au)之溶液，並使用鈀活化法、釘活化法、翻 活化法、或金活化法對下電極導電性薄膜表面反應來進行。 15 3·如申請專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 法，其中，該步驟3)中之無電鍍係利用含有鈀' 氫氟酸 (HF)、以及氯化氫（HC1)之溶液，使用鈀活化法來進行。 4.如申请專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 法，其中，該步驟3)中之鈀係包括一或多個選自由以下所 20 組成之群組.氣化纪、氣化妃、漠化把、破化把、确酸|巴、 硫酸把、氧化鈀、硫化鈀、氰化鈀、以及六氟乙醯丙酮鈀 (palladium hexafluoroacetyl acetone) 〇 200908290 5. 如申請專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 法，其中，步驟3)中該含有鈀之溶液的鈀含量範圍係介於 0.01 〜0.5g/l之間。 6. 如申請專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 5法，其中，該步驟1)中形成該下電極導電性薄膜之材料包 括一或多個選自由以下所組成之群組：氮化鈦（TiN)、钽 (Ta)、氮化组（TaN)、组矽氮（TaSiN)、以及鈦鋁氮（TiAm)。 7. 如申請專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 法，其中，該步驟1)中形成下電極導電性薄膜之方法係選 ίο自由以下所組成之群組：化學氣相沈積法（Chemical Vap〇r Deposition，CVD)、電漿辅助化學氣相沈積法 (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) ^ ^ 鍍法、電子束蒸發法、熱蒸鍍法、激光分子束外延法（Laser Molecular Beam Epitaxy，L-MBE)、脈衝雷射蒸鍍製程技術 15 (Pulsed Laser Deposition，PLD)、以及原子層沈積技術。 8. 如申請專利範圍第1項所述半導體電容器之製造方 法，其中，該步驟2)中將下電極導電性薄膜圖案化之方法 係選自由以下所組成之群組：微影技術、平版印刷技術、 絲網印刷技術、喷墨印刷技術、以及蔽蔭遮罩（Shad〇w Mask) 20 技術。 9 · 一種半$體電谷器’其係使用如申請專利範圍第1 項至第8項中之任何一項所述半導體電容器之製造方法所 製造。 12