TW308712B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 A7 B7 1— ..................... .............................................................................................................. .................. — —丨丨· ----------------- — 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明係關於高積體半導體裝置之電容器及其製法， 特別係醑於設有棰定儲存電極之dram記憶單元電容器，其 經由於儲存電棰表面形成多傾半導體晶粒而增加電容，及 其製法。 欲趕上近來積體密度的改良，多棰加倍DRAM記憶單元 電容器儲存電極表面積之方法引人注目其中一種方法為 於儲存電極外表面形成半球形晶粒（HS(;)聚矽層俾增加表 面積。 第1 A- 1 E圖為電容器習知製法之剖面說明圖。 第1A圖顯示形成間隔物20之步驟。詳言之，第一至第 三絕緣層如一層氧化物層，一層矽気化物層及另一層氧化 物層依序沈積於半導體基材10上。然後形成接觸孔18供曝 露出半導體基材的預定區，形成方式係藉光石版印刷法於 第一至第三絕緣層上形成圖樣，同時形成第一至第三絕緣 層圖樣12，14及16。其次由矽氮化物層形成的間隔物20於 接觭孔18侧壁上形成。 第1B圖顯示光阻圖樣24之形成步驟。聚矽層22沈積於 第1 A圖所得結構之整體表面上•完全埔滿接觸孔18。然後 使用儲存電極光單於聚矽層22上於接觸孔18上方形成光阻 圖樣24。 第1 C圖顯示形成聚矽層圖樣22a之步驟。亦即經由使 用光阻圖樣24作為光單蝕刻聚矽層22形成覆蓋接觸孔18之 聚矽層圖樣22a。 本紙張尺度適用中國國家標率（C:NS ) A4規格（21«Χ2ι)7公飨； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、-° A7 B7 viuC7i2 五、發明説明（2 ) 第ID圖顯示沈積HSG聚矽層26之步驟。移開光阻圖樣24 後HSG聚矽層26沈積於所得結構體之整個表面上。 第1E圖顯示完成電容器之步驟。詳言之，HSG聚矽層26 Μ各向異性蝕刻而電隔離聚矽層圜樣22a與吡鄰聚矽層圖 樣。結果•於第三絕緣層圖樣16上介於阑吡鄰聚矽層圖樣 間及於聚矽層圖樣22a上表面形成的HSi;聚矽層26被蝕刻因 而被去除。此處如附圖所示，聚矽層圏樣22a之上表面係 於HSG聚矽層26之不均勻表面影蠼下蝕刻，形成具有不規 表面凸起的變形聚矽層圔樣22b。此處於變形聚矽層圖樣 22b側壁上部部分（A)也連同HSG聚矽層2(，蝕刻，如此曝露 出變形的聚矽層圖樣22b。結果僅於變形聚矽層圜樣22b側 壁之下部形成HSG聚矽層圖樣26a。 然後使用常用方法於半導體裝置整體表面上（此處形 成儲存電極，儲存電極包括變形的聚矽層圖樣22b及HSG聚 矽層圖樣26a)，依序沈積一層介電層（未顯示出）和一層屏 電極導電層（未顯示出）而完成電容器。 如前述HS(;聚矽層係以各向異性方式蝕刻而使吡鄰儲 存電極彼此電絕緣。此處不僅於聚矽層圖樣上表面及第三 絕緣靨圖樣之HSG聚矽層被蝕刻，同時於聚矽層圖樣側壁 上部形成的HS(;聚矽層&被蝕刻。如此由於變形聚矽層圖 樣有極不規則的表面凸起及受損表面，故可能出現過度漏 電流。又儲存電極表面積變成小於期望者，原因為變形的 聚矽層圖樣側壁上部曝靄出。 發明概述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） HI an nn km *nl in Λ ^nm fn in UK ^^^1 、vs (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —---- -B7__ 五、發明説明（3) 欲解決前述問題，本發明之目的係提供一棰高積體半 導體装置電容器其可倍增儲存電棰表面積並減少漏電流。 本發明之另一自的係提供前述電容器之製法。 如此欲達成前述第一目的，提供一種高積體半導體裝 置電容器，其中儲存電極係由於整個表面上的多個半球形 晶粒組成。 欲逹成前述第二目的提供一棰製造高積體半導體装置 電容器之方法，包括r列步驟：於半導體基材上依次形成 第一至第三絕緣層圖樣，金屬層園樣及第四絕緣層圖樣及 形成接觸孔供曝露半導體基材中的預定區；於接觸孔钿壁 上形成間隔物；於所得結構體整醱表面上形成導電層完全 缜滿接觸孔；於導電層上於接觴孔t方形成光阻圖樣；經 由使用光阻圖樣作為蝕刻光軍，依序蝕刻導電層及第四絕 緣層而形成導罨層圖樣及變形的第四絕縴層，供曝露出接 觸孔周圍的金屬層圖樣；於移開光阻圖樣所得結構體之整 體表面上沈積HSG <半球形晶粒〉聚矽層；經由曝露的金羼 層與其上面之HSG聚矽層反應而介於變形的第四絕緣層圖 樣間形成金颶矽化物層；及使用化學溶液移開金颶矽化物 層。如此於導電圖樣之頂面及侧面形成由導電層圍樣與HSG 聚矽層組成的儲存電極。 圖示之簡單說明 本發明之前述g的及優點經由參照附匾詳細說明較佳 具醱例將顯然自明，附圖中： 第1A1E圖為解說根據習知技術之電容器製法之剖面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>:2〇7公釐）

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五、發明説明（4 ) 圖.） 第2園爲說明根據本發明之電容器結構體之剖面圖； 及 第3A-3F圖為解說根據本發明之電容器製法之剖面圈 0 發明之詳細說明 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ---------裝-- (請先閱讀背面之注意ί項再填.¾本頁) 第2圖舉例說明本發明之電容器之結構，參考號碼30 表示半導體基材；參考號碼32表示於半導體基材30上形成 的第-層絕緣層圖樣且含可曝露出預定部分之接觸孔；參 考號碼34表示於第一絕緣層圖樣32上形成的第二絕緣層圖 樣；參考號碼36表示於第二絕续層圖樣34上形成的第三絕 緣層圖樣；參考號碼40a表示於第三絕縐層圖樣36上方有 餾間隔瓌繞接觸孔形成的變形的第四絕緣層圖樣；參考號 碼44表示經由第一、第二及第Η絕緣層_樣32，34及36形 成的且與變形的第四絕緣層圖樣40a連結的、與接觸孔側 壁上形成的間隔物；參考號碼4fca表示於變形的第四絕緣 層圖樣40a上形成的導電層圖樣且缜滿間隔物40所圍繞的 接觸孔，及參考號碼50a表示於導電層園樣46a表面上形成 的HSG聚矽層匾樣。此處導電層圖樣46a及於其上方形成的 HSG聚矽層圖樣50a組成霣容器之儲存電極。 如第2圖所示，本發明中，由於可於儲存電極整體表 面上形成未經蝕刻或未受損的HSG聚矽層画樣，故可擴大 儲存電極之表面積。 第3A3F圖為解說第2圖所示本發之電容器製法之製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公f ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ---__ B7 五、發明説明（5 ) 程步班剖面圖。 第3A圖顯示形成間隔物44之步驟。首先第二及第三絕 緣層及氧化物層•矽氦化物層及另一氧化物層依序沈積於 半導鐮基材30頂上。然後選自鋳層，銪氣化物層及富鎢鹌 氦化物層之任一種金羼層沈積於第三絕緣層上。隨後第四 緣層例如矽気化物層或氧化物層沈積於金屬層上作為防止 矽化層。經由對第一至第三絕縐層*金鼷層及第四絕緣層 形成圖樣且同時形成第-•至第三絕緣層圖樣32、34及36金 鼷層圖樣38及第四絕緣層圖樣40可形成接觸孔40供曝露出 半導體基材30之預定區。 其次，於半導髏基材整體表面1:形成矽氣化物層後， 此處形成接觸孔42，由矽氣化物層形成的間隔物44係經由 Μ各向異性方式蝕刻於半導體基材整體表面上形成的矽気 化物層而於接觸孔42側壁上形成。此處，第四絕緣圖樣40 及間隔物44作爲隨後製程中當金屬層圖樣38與矽化物層反 應時之矽化防止層。 第3Β圖顯示形成光阻層圖樣48之步騄。導電層46聚矽 層係於第四絕緣層圖樣40上形成，完全填滿接觭孔42。使 用儲存電極光罩於導電層46上接觸孔42 h方形成光阻圖樣 48 〇 第3C圖顯示形成導電圖樣46a及變形第四絕緣層圖樣 40a之步驟。經由使用光阻圖樣48作為蝕刻軍，導電層46 及第四絕緣層圖樣4f)M各向異性方式蝕刻去除，因而形成 導電層圖樣46a及變形的第四絕緣層圖樣40a。此處，曝露 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x 2^7公缝） -1 ^^1 I. I I— I - -'士^. I 1^1 -----I In -I I- ^^1 US--a (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ___B7 五、發明説明（6 ) 環繞接觸孔42金鼷層38。 第3D画顯示形成HSG聚矽層50之步驟。最初移去光阻 圖樣48。然後使用常用方法於光阻圖樣48已經被去除的半 導體基材整體表面上沈積HSG聚矽層50。 第3E圖顯示本發明之恃擻性金鼷矽化物層52形成步驟 。詳言之，本發明中沈積HSG聚矽層50之半導體基材於550 〜700¾溫度加熱處理。金颶矽化物層52如鎢矽化物層係 經由HSG聚矽層50 (於介於變形的第四絕緣層40a間之區域 檫示爲” B”形成 > 與其下方之金羼層圖樣38進行化學反應形 成。如此可使導電層圖樣46a頂面及側面上之HSG聚矽層圖 樣50a保持完整。此處前述加熱處理係藉快速熱處理方法 或使用爐之方法進行。 第3P圖顯示儲存電極之完成步驟。金颶矽化物層52係 經由使用ΝΗ«0Η，H202及去離子水之化學溶液去除。如此 由導電層圖樣46a及HSG聚矽層圖樣50a製成的儲存電極可 藉去除金颶矽化物層52完成。此處，儲存電極與吡鄰的儲 存電極間電絕縐，而於儲存電極整體表面上形成物理上未 受損的HSG聚矽層圖樣50a。 最後本發明之電容器係經由於所得結構體整體表面上 依次沈積介電層（未顯示出）及導電層（未顯示出）而完成。 如前述限據本發明之較佳具體例，金屬層係經由介於 變形的第四絕緣層圖樣間形成的HSG聚矽層與其下方之金 颺層圖樣進行化學反應形成。然後金颺矽化物層使用濕式 蝕刻法將儲存電極與吡鄰的儲存霣極隔離而去除。如此於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公缓：! —I; I» ί n 1^1 ^^1 t m m ^^1 In ml (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^08712 A7 B7 五、發明説明（7 ) 導電圖樣頂面及側面上形成的HSG聚矽層圖樣可避免蝕刻 及損壊。如此電容器之電容可藉擴大由導電層圖樣及HSG 聚矽層圖樣組成的儲存電極表面積面增加。同時漏電滾大 減0 需注意本發明非僅限於前述較佳具體例，業界人士顯 然易知於附隨之申請專利範圍界定的本發明之精餹及範圍 内可做出多種變化及修改。 元件檷號對照 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 10,30. ...半導體基材 12,1 4, 16,32,34,36 —— 絕緣層圖樣 18,42. ...接觸孔 20,44. 間隔物 22----聚矽層 22a_ · . ·聚矽層圖樣 22b----變形聚矽層圖樣 24_ _ ·.光阻層 26,50____HSG聚矽層 2 6 a , 5 0 a .... H S G聚矽層圖樣 38.. ..金颶層 40——第四絕緣層圖樣 40a. ...變形第四絕緣層圖樣 46____導電層 46a ....導電層圖樣 48.. ..祀阻圖樣 52____金颺矽化物層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公t ) 10

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ι·一種製造高積髏半導體裝置之電容器之方法，包括下 列步驟： U)於半導體基材上依序形成第一至第三絕緣層 圖樣，金羼層圖樣及第四絕緣層圖樣及形成接觸孔供 曝靄出半導體基材中之預定區域； <b)於接觸孔側壁上形成間隔物； (c >於步驟（b >所得結構體之整膿表面上形成導電 層供完全填滿接觸孔； (d) 於導電層上於接觸孔上形成光阻圖樣； (e) 經由使用光阻圖樣作爲蝕刻光軍依序蝕刻導 電層及第四絕緣層而形成導電層圜樣供曝露出接觭孔 周圍之金颶層圖樣及變形的第四絕緣層圖樣； (Π移開光阻圖樣； (g)於步驟（f )所得結構體整體表面上沈積H S G (半 球形晶粒）聚矽層； (h>經由曝露的金颶層與其上方之HSG聚矽層反應 而介於變形的第四絕緣層圖樣間形成一層金屬矽化物 ;及 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 n^i ^^^1 HI I IK In ^^^1 ^^^1 一* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (Π使用化學溶液去除金羼矽化物層因此於導電 層圖樣之頂面及侧面上形成由導電層圖樣反HSG聚矽 層組成的儲存電極。 2. 如申請專利範圍第1項之製迨高積體半導體裝置之電 容器之方法，其中該導霜層係由聚矽層形成。 3. 如申請專利範園第1項之製造高積體半導體裝置之電 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210χ297公釐> -Π - 300712 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 容器之方法，其中該金羼層係由選自鎢層，鋳気化物 層及富鎢鎢氮化物層中之任一者形成。 n ml —^^1 ml i *^^1 1J . i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4·^申請專利範圍第丨項之製造高積體半導體裝置之電 容器之方法，其中該第四絕緣層係由矽氦化物層形成 〇 5·如申請專利範匾第1項之製造高積體半導體装置之電 容器之方法，其中該第四絕緣層圖樣係由氧化物靥形 成。 6. 如申請專利範園第丨項之製造高積體半導體裝置之電 容器之方法，其中該化學溶液為ΝΗ*0Η，Η2〇2及去離 子水之混合物。 7. 如申請專利範圍第1項之製造高積體半導體裝置之電 容器之方法，其中該化學反應係經由於550〜700它之 溫度加熱處理進行。 8. 如申請專利範圍第7項之製造高積體半導體裝置之電 容器之方法，其中該加熱處理係藉快速熱方法進行》 9-如申請專利範圍第7項之製造高稹體半導體裝置之電 容器之方法，其中該加熱處理係藉利用爐具之方法進 經漓部中央標準局員工消費合作社印製 行° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） 12