TW382145B - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7_ 五、發明説明（1 ) 【解決方法】 本發明是有關於半導體裝置及其製造方法，特別是 有關於用於 DRAM(DYNAMIC RANDOM ACCESS MEMORY) 之記憶體之電容器容量增加的半導體裝置之構造以及製 造方法〇 【習知之技術】 第25圖是特開平7-147331號公報所示之半導體裝置 之剖面圖，其為表示構成DRAM之記憶體的電容器構 造0 圖中101為半導體基底，102為位於半導體基底1〇1 表面上方，形成於非主動區域所構成之區域的元件分離 絕緣層，103為形成於半導體基底101表面的主動區 域’並且分別形成於通道區域1 〇4兩側的源極/汲極區 域，105為沈積於通道區域1〇4上的閘極絕緣層，ι〇6 為配置形成於閘極絕緣層1 〇5上的閘極電極，丨〇6a為所 第25圖所示的剖面之中，配置形成於元件分離層ι〇2上 的導線’此導線106a在另外的剖面觀察，與閘極電極1〇6 相同’當作使MOS電晶體之閘極電極動作的字元線。 107為附著於閘極電極1〇6及導線1 〇6a之侧剖面形 成的絕緣層所構成的側壁（side wall)，108為半導體基底 101上主平面所沈積的層間絕緣層，1〇9為平坦化層間 絕緣層108上所沈積的氮化合物層，110為在氮化合物 層108部分所沈積的複晶矽層，111為形成於複晶矽層 剖面之侧剖面而由絕緣層側壁。113為由垂直部U2a、 4 本紙張从適用中國國家操準（CNS)以祕（2淑297公着） - (請先聞讀背面之注$項再填窝本頁) 聚- 訂 i- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 A7 __________B7_ 五、發明説明（2 ) 水平部112b、外側圓筒部U2C、内侧圓筒部U2d所構 成的電容器的下電極。垂直部112a由導電物質所構成， 且與源極/汲極區域103的表面接觸，且形成於層間絕緣 層108内部’而往半導體基底101之主平面的相反方向 垂直延伸成柱狀。水平部112b是沿複晶矽層110與側壁 1U❶並且對應於半導體基底1〇1的主平面而幾乎平行， 外側圓筒部112c是由圓筒狀導電物質所形成，且圓筒部 的内壁與水平部112b以及複晶矽層111的外周接觸，並 且呈往上方延伸的狀態。又，内侧圓筒部112(1與電容器 的水平部112b上面接觸，並且由拄上延伸的圓筒形狀導 電物質所構成。 又’下電極113的表面沈積介電層114，並且上層 具有上電極115所形成導電物質沈積狀態❶ 如上所形成的半導體裝置，特別是電容器，其製造 方法複雜’下電極至少由垂直部U2a、水平部U2b、外 侧圓筒部112c、内側圓筒部112d所構成，再者，水平部 112b的下方形成複晶矽層11〇與側壁1U，因為由許多 部分所組成，所以具有製造步驟非常複雜的問題。 習知半導體裝置電容器的構造，使下電極與上電極 的對向面積增加，確保充分的容量，所以下電極被考慮 使用複雜的形狀，為了實現此構造，製造步驟變得複雜， 所以會導致製造成本增加的問題。 又，電容器的下電極由複數個部分所組成時，這些 連接部分產生連接阻值，所以使導線阻值降低也成為本 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS )八4聽·（ 2敝297公釐） 請 先 聞 之 注 事 項 再 旁 I 豐 订 鋰濟部中央揉準局員工消費合作社印裝 A7 ~ ....... B7五、發明説明（3) ~~~ --— 發明的課題。 因此’本㈣的目的是提供—種半導體裝置與 體裝置的製造方法，其所含電容器可解決上述問題， 保充分的容量，可比起習知更少的製造步驟，且 由複數個部分所組成時，可以降低連接阻值。【解決問題的方法】 根據本發明的半導體裝置，包括：一導電區域，形 成於半導基底的主平面上；_柱狀，其填人沈積於上述 半導體基底的主平面上的層間絕緣層内而形成；一連接 部，與上述導電區域接觸；一水平部，與上述連接部的 上部接觸，且往上述層間絕緣層表面變廣；一直立部， 包圍於上述水平部的外周，並且形成往—定方向㈣的 狀態；-介電vf ’沈積於含有上述直立部與上述水平部 的下電極表面；-上電極，形成於上述介電層的表面； 其特徵在於上述直立部係包含：從上述水平部的外周往 上方延伸的部分；以及附著在上述層間絕緣層内從上述 水平部的外周向下所形成的剖面的部分。 又根據本發明的半導體裝置，如上述的半導體裝 置，其中在直立部的中間位置附近與水平部的端部接觸。 又’根據本發明的半導體裝置，其包括：一導電區 域，形成於半導基底的主平面上；一柱狀，其填入沈積 於上述半導體基底主平面上的層間絕緣層内而形成；一 連接部，與上述導電區域接觸；一水平部，與上述連接 6 (請先閲讀背面之注^^6^項再填寫本頁) -¥_ ^----tr 丨I ---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs )从极（2丨攸297公楚）

^ϋ» In HI &、發明湖（~' ~ ~~--— 部的上部接觸’且往水平方向變廣；—直立部，包圍於 ^述水平部的外周，並且形成往上方與下方延伸的狀 H電層’沈積於含有上述直立部與上述水平部的 下電極表面，一上電極，形成於上述介電層的表面丨其 特徵在於構成上述下電極的上述直立部係靠緊上述水平 部下面部分的狀態。 又，根據本發明的半導體裝置，構成下電極的水平 部下面的直立部為部分靠緊的構造，而且，將上述水平 部包圍而接觸，且形成延伸於上方與下方狀態的直立部 為一體構造。 再者，根據本發明的半導體裝置，如上所述的構造 之外，下電極還具有與水平部接觸而往上方延伸的突 部。 再者，根據本發㈣半導體裝置，如上所述的構造 之外，至少突出部與水平部為形成一體。 又，根據本發明的半導體裝置，其特徵在於包括： 經濟部中央樑準局貝工消費合作社_製 丨|L-----—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -導電區域’形成於半導基底的主平面上；一柱狀， 其填入沈積於上述半導縣底主平面上的層間絕緣層内 而形成；-下電極’其具有—連接部，與上述導電區域 接觸水平，與上述連接部的上部接觸，且往水平 方向變廣…直立部，.包圍於上述水平部的外周，並且 形成往上方延伸的狀態、以及—突出部，與上述水平部 的上面接觸，而往上方延伸；一介電層，沈積於上述下 電極表面；以及-上電極’形成於上述介電層的表面。

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董y 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 A7 B7 五、發明説明（5) - 又，再者’根據本發明的半導體裝置，上電極以及 對向的下電極的表面為形成粗糙化的表面。 根據本發明的半導體裝置製造方法，包括下列步 驟：在主平面具有導電區域的半導體基底上沈積一層間 絕緣層，且從上述層間絕緣層的上面形成一連通上述導 電區域的開口部；在上述開口部内填入第一導電物質， 形成連接部，且在上述層間絕緣層上面沈積第二導電物 質；在上述第二導電物質上形成蝕刻罩幕，使用上述蝕 刻罩幕，以進行非等向性蝕刻’將上述第二導電物質向 水平方向形成寬廣板狀圖案，而形成水平部，且對上述 層間絕緣層進行非等向性钱刻，而敍刻被上述韻刻罩幕 覆蓋的區域以外的區域；在上述層間絕緣層、上述水平 部、上述蝕刻罩幕之露出的表面上沈積第三導電物質之 後，對該第三導電物質進行非等向性蝕刻，形成在附著 於上述層間絕緣層、上述水平部、上述蝕刻罩幕的側剖 面之直立部圖案，而以上述連接部、上述第二導電層、 上述直立部構成下電極；去除上述蝕刻罩幕，且在上述 下電極露出的表面上沈積一介電層；以及在上述介電層 表面上形成當作上電極的第四導電物質；上述直立部往 下方延伸至比上述水平部的下面還低。 另外，根據本發明半導體裝置的製造方法，包括下 列步驟：在主平面具有導電區域的半導體基底上沈積一 層間絕緣層，且從上述層間絕緣層的上面形成一連通上 述導電區域的開口部；在上述開口部内填入第一導電物 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) ▼裝· -訂 8 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ^___ B7 五、發明説明（6) ------ 質，形錢接部’且在上述層間絕緣層上面沈積第二導 電物質；在上述第二導電物質上形成蝕刻罩幕使用上 逃餘刻罩幕，錢行料向仙刻，將上述第二導電物 質向水平方向形成寬廣板狀圖案，而形成水平部，且對 上述層間絕緣層進行非等向性蝕刻，至少在上述水平部 端部附近’位於下方的上述層間絕緣層與上述姓刻罩幕 所覆蓋區域以外的上述層間絕緣層；在上述層間絕緣 層、上述水平部、上述蝕刻罩幕之露出的表面上沈積第 三導電物質之後，對該第三導電物質進行非等向性蝕 刻，形成在附著於上述層間絕緣層、上述水平部、上述 蝕刻罩幕的侧剖面之直立部圖案，而以上述連接部、上 述第二導電層、上述直立部構成下電極；去除上述蝕刻 罩幕’且在上述下電極露出的表面上沈積一介電層；以 及在上述介電層表面上形成當作上電極的第四導電物 質；上述直立部往下方延伸，並且形成靠緊於上述水平 部下面的狀態。 圖式之簡單說明 第1圖為表示根據本發明之第1實施例之剖面圖； 第2圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 圃， 第3圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 Γ£Ι . 圍， 第4圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 第5圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 圖； 第6圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 圖； 第7圖為表示根據本發明之第2實施例之剖面圖； 第8圖為表示根據本發明之第2實施例之製造流程 圖； 第9圖為表示根據本發明之第2實施例之製造流程 圖， 第10圖為表示根據本發明之第2實施例之製造流程 圖， 第11圖為表示根據本發明之第3實施例之剖面圖； 第12圖為表示根據本發明之第3實施例之俯視圖； 第13圖為表示根據本發明之第1實施例之製造流程 圖， 第14圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 圖； 第15圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 圖； 第16圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 园 · 圃， 第17圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 園， 第18圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8) ISI · 圓， 第19圖為表示根據本發明之第3實施例之製造流程 圃， 第20圖為表示根據本發明之第3實施例之俯視圖； 第21圖為表示根據本發明之第3實施例之俯視圖； 第22圖為表示根據本發明之第3實施例之俯視圖； 第23圖為表示根據本發明之第4實施例之剖面圖； 第24圖為表示根據本發明之第5實施例之剖面圖； 以及 第25圖為表示習知技術之圖形》 符號之說明 1〜半導體基底；2〜元件分離絕緣層；3〜源極/汲極 區域；4〜通道區域；5~閘極絕緣層；6〜字位元線；7〜 第一層間絕緣層；8〜位元線；9〜位元線接觸窗；1〇〜第 二層間絕緣層；9a、10a〜接觸孔；11、21、26、33、 36〜電容器；12a、22a、27a〜連接部；12b、22b、 27b、37〜水平部；12c、22c、27d、34、38〜直立部； 13、23、28、35、39〜下電極；14~介電層；15〜上電 極；16〜第三層間絕緣層；17〜上層導線；U、20、 25、29、29a、32〜導電物質；19、24、30、31a〜 光罩圖案；27c、27e、27f、27g~突出部分；31〜BPSG 層； 實施例 第1實施例 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) «!_· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A'7 B7 五、發明説明（9 ) 第1圖係根據本發明之第1實施例之半導體裝置， 特別是構成DRAM之記憶單元的電容器與MOS電晶體的 剖面圖，圖中1為半導體基底，2為位於半導體基底1 表面上方’形成於非主動區域所構成區域的元件分離絕 緣層’ 3為形成於半導體基底1表面的主動區域的電晶 體之源極/没極區域’ 4為介於二個源極/汲極 (source/drain)區域3間的通道（channel)區域4，5為沈積 於通道區域4上的閘極絕緣層，6為配置形成於閘極絕 緣層5上的字元線’且部分當作電晶體之閘極電極而動 作。 再者’ 7是在已形成字元線6等之半導體基底1表面 上所沈積的任意厚度層間絕緣層，8是在層間絕緣層7 表面上’配置形成於源極/汲極區域之一上方的位元線， 9是電性連接於位元線8與.源極/汲極區域3之一的位元 線接觸窗，10是在含有位元線8上面的第一層間絕緣層 7上方所沈積的第二層間絕緣層，丨丨是表示構成dram 記憶體的電容器。 該電容器11，是由包含從另一源極/汲極區域3的表 面直到第二層間絕緣層的表面的高度填入柱狀導電物 質’而形成導電物質的連接部12a、與該連接部12a的上 面接觸’且在第二層間絕緣層1〇表面往水平方向擴大而 具有導電物質的水平部12b、以及該水平部12b的外周 接觸，並往外周上下方向垂直延伸的筒狀導電物質直立 部12c三者的下電極π ;在下電極13表面所沈積的介電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4祕(210X297公釐） «良II (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) -訂- 1 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印袈 五、發明説明（10 ) 層14 ;以及沈積於該介電層14表面並由導電物質 極15所構成。 再者’上電極15的表面沈積層間絕緣層16，且此 層間絕緣層16表面形成上層導線17。 如上所形成的電容11 11，直立部12e比起水平部 12b，下侧較為突出’而形成於第二層間絕緣層1〇的内 部，所以下電極13與上電極15的對向面積，會因埋入 第二層間絕緣層10而變大’可以確保電容器的容量充分 大。 接著，說明包含電容器的半導體裝置的製造方法。 首先，如第2圖所示，利用LOCOS氧化法在半導體 基底1上形成元件分離絕緣層2，並且，利用熱氧化法 在主動區域表面形成閘極絕緣層5，再者，在上方形成 由閘極電極形成的字元線6所需尺寸的圖案。 並且，在相對於半導體基底丨之主平面上，進行離 子植入而形成源極/汲極3，之後，沈積預定厚度的二氧 化矽層等絕緣層，使第一層間絕緣層7沈積大約〇 5μπι 的厚度。再者，.抵接於構成電晶體之源極/汲極區域3之 一，並對第一層間絕緣層7選擇性蝕刻，而形成開口接 觸孔9a。 之後，利用CVD等方法’在第一層間絕緣層7表面 進行導電物質的沈積’再利用熱處理在上述接觸孔9&填 入導電物質而形成位元線接觸窗9，並且，將第一層間 絕緣層7的表面所殘留的導電物質選擇性去除，而形成 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) -5° Γ 經 Μ 合 作 社 Α7 Β7 五、發明説明（11 ) 位元線8。 其次，在含有位元線8上面的第一層間絕緣層7上 方沈積大約0.5μηι厚度的第二層間絕緣層1(^在抵接於 電晶體另一源極/汲極區域3上方形成開口的接觸孔 10a。該接觸孔i〇a的水平方向的剖面積約〇 ^mx〇外瓜 的方形大小，垂直尺寸約i.Opm左右的尺寸。 之後，如第3圖所示，在接觸孔丨〇a内以及第二層間 絕緣層ίο表面沈積導電物質12，然後在接觸孔1〇a内完 全填入導電物質18，而形成電容器u的下電極13 一部 分之連接部12a。此時，第二層間絕緣層1〇上所沈積的 導電物質18厚度大約為〇』〜〇 2μιη左右。 其次，如第4圖所示，在導電物質18表面上，將導 電物質18殘留的大約〇.25μιη厚度，而當作電容器u的 下電極13之水平部12b，然後，形成由BpsG所構成的 罩幕層圖案19，以該罩幕層圖案19為银刻罩幕，對導 電物質18進行非等向性蝕刻，同樣地，以該罩幕層圖案 19為蝕刻罩幕’亦對第二層間絕緣層10進行非等向性蝕 刻’在位元線8上方留下充分厚度的第二層間絕緣層 ίο，在不形成下電極13的水平部12b第二層間絕緣層1〇 内成溝槽。從罩幕層圖案19的側剖面上端直到第二層 間絕緣層1G的溝底面的剖面垂直方向距離為〇.5μιη左 右。 之後，如第5圖所示，利用CVD法沈積構成電容器 11之下電極13 —部分導電物質2〇 ,其形成於第二層間 , :卜-1· ------------·—！----、-!!------Φ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（12) 絕緣層10、下電極水平部12b以及罩幕層圖案19的表面 上，厚度均一大約為〇.2μιη。 然後’對導電物質20進行非等向性蝕刻，如第6圖 所示，只留下罩幕層圖案19之侧剖面以及附著於其延長 面的導電物質20，以當作下電择13的直立部12c。該直 立部12c的水平方向膜層厚度大約被形成為〇 2μιη，而 高度大約為0.5μιη的大小。 此階段之中，可以形成一體的連接部丨2a、水平部 12b、以及形成筒狀往垂直方向延伸的直立部12〇所構成 電容器11之下電極13。此時，被形成水平部12b與直立 部12c高度中間點附近位置相接的狀態。 之後，利用氣相HF處理等方法以去除罩幕層圖案 19。此時，罩幕層圖案19是由BpSG層所構成’而第二 層間絕緣層10是由TEOS層所構成的絕緣層的情況選 擇比大約為100:1 ^然後，在露出的下電極13表面沈積 厚度約7〇nm的ONO層等介電層14，且在沈積厚度大約 〇.1〜〇·2μιη形成電容器U之上電極15的導電物質。 在其上層沈積第三層間絕緣層16，並在其平坦之表 面上將由金屬等所形成的上層導線17圖案化，以得到如 第1圖所示的半導體裝置，特別是可完成記憶單元構造。 在上述所形成的半導體裝置，為了形成電容器丨丨之 下電極13的水平部12b，而對第二層間絕緣層1〇進行非 等向性蝕刻，已經形成的水平部12b外周， 斷面’且使下方進行蝕刻，因其將剖面擴大，戶;以可使 15 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（13 ) 在其面附著生成的直立部12c的表面積增加，而使電容 器容量的增加成為可能。 又，利用一個罩幕層圖案19 ，可以在同一處理室 (chamber)氣體交換，進行連續蝕刻處理，而將導電物質 18與第二層間絕緣層1〇圖案化其以較少的步驟，可高 效率地保持電容器11的容量。 再者，對第二層間絕緣層1〇進行往下蝕刻，採用確 保下電極13之直立部12c所形成的區域的方法，可以使 水平部12b與直立部12〇的連接位置落在直立部i2c高度 中間點的位置附近，而且，水平部12b連接於直立部的 下端或上端的情況’可形成具有較佳電性特性的下電極 13 〇 第2實施例 接著，說明本發明第2實施例。 第7圖為根據第2實施例的剖面圖，特別是dram 單元之電容器的剖面構造圖。 第7圖之中’ 21是表示電容器，該電容器21的下電 極23疋由與電晶體的源極/没極區域3之一接觸的柱狀連 接部22a、具有往上述連接部22&上方水平方向擴大所形 成的水平部22b、以及與水平部22b的外周接觸呈筒狀 往上方延伸’且與水平部22b下面部分接觸，從其外周 向連接部22a上端部的方向以預定尺寸形成部分貼緊狀 態的直立部22c所構成。其他，與第1實施例為了說明的 符蟫相同，或是表示相當的部分。 參紙張尺度通用中國國家標準（CNS )A4规格（210X297公釐 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ---------- B7 五、發明説明(14) ' ~ 、>本第2實施例與根據已說明的第丨實施例所形成的 半導體裝置，特別在電容器的部分的構造上不同點在於 下電極23的形狀，第2實施例下電極23的直立部22c形 狀並非單純只往上方與下方延伸的狀態.，其直立部22c 與水平部22b的下面，以及從其外周在預定的區域互相 接觸的狀態是不同的。 接著，說明第7圖所示的半導體裝置的製造方法。 _首先，進打與第1實施例之第2圖〜第3圖的情況相 同的處理，在第二層間絕緣層1〇表面沈積形成電容器21 下電極23之導電物質is。 如第8圖所示，在導電物質18之中，形成下電極之 水平部區域上形成罩幕層圖案24 ,以此作為钱刻罩幕而 進行非等向性㈣H使導電物質形成圖案其 後交換處理至内的氣體，相同地，以罩幕層圖案24為 餘刻罩幕，對第二層間絕緣層1〇進行等向性姓刻而在 水平部22b垂直下方從水平部22b外周往内側形 的空間。 之後’如第9圖所*，利用CVD法等沈積一層厚度 約為0.2μιη均一的導電物質25。利用其導電物質25的 沈積，靠緊水平部22b的底面，而亦在其下部形成填入 導電物質25的狀態。 接著，如第10圖所示，對導電物質25進行非等向 性蝕刻，直到露出第二層間絕緣層1〇與罩幕層圖案Μ 至V部匀，而罩幕層圖案24的側剖面與水平部22b的 ------------- (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 本紙張XAit财關 ( 21〇X2^S7

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ------- 五、發明説明（15 ) =與下面所附著的導電物質，形成直立部 白奴可得到構成下電極23的連 與直立部22c。 建接部22a、水平部22b、 的露Γί面？第1實施例相同’在含有下電極23上表面 ^表面上，形成沈積厚度均—的介電心，再於介 進行m形成厚度均''的上電極15導電物f。然後， 進订形成第三層間絕緣層16與上層導線17的處理是 與第1實施例相同。 如上所形成的半導體裝置，最終所得到的電容器2ι 的下電極23構造’其與上電極15的對向面積和第】實施 例相同，所以此點可以確保電容器的容量。再者不只 下電極23的水平部22b與直立部22c的側剖面，另有貼 緊面’所以可得到減少接合部分阻值的構造。 又，下電極23直立部22c的構造極為複雜’但是， 使用等向性蝕刻與CVD法填入步驟，可以用較少的步 驟’形成一體構造的直立部22c，且比起習知技術所示 的半導體裝置由複數部分所形成構造，此一體構造的直 立部22c可以達到抑制連接阻值變小的效果。 第3實施例 接著’說明本發明第3實施例。 第11圖為根據第3實施例的剖面圖，是具體的DRAM 單元之電容器的剖面構造圖。 第11圖之中，符號26是表示電容器，該電容器26 的下電極28是由與半導體基底1的源極/汲極區域3呈連 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> .·♦,— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂_ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ______ —_ B7 五、發明説明（16) ' ~~~ 接狀態’而在第一、第二層間絕緣層7、1〇内形成 狀連接部27a、與上述連接冑27a接觸並往第二層間絕緣 層10表面水平方向擴大所形成的水平部27b、突出於水 平部27b表面的突出部27c、以及與水平部別的外周接 觸’並圍住其周圍被形成筒狀，且延伸於水平部2几上 方及下方所形成的直立部27d四者所構成。其他符號與 為了說明所使用的符號相同，或是表示相當的部分。 又，第12圖為將下電極28從上方觀察的俯視圖。 圖中所示為將突出部27c形成於下電極28的水平部2几 上，且，形成與外周接觸之筒狀直立部27d。 如上所述’第3實施例與已經說明的第丨、第2實施 例不同點為，構成第3實施例電容器下電極的水平部27b 上方’形成有突出的突出部27c。 接著，說明此半導體裝置的製造方法◊首先，進行 與第1、第2實施例相同的製造，在第一、第二層間絕 緣層7、10内形成接觸孔i〇a，並在其内部形成導電物 質，而形成接觸窗27a，然後，在平坦化的第二層間絕 緣層10.表面上沈積一厚度約為0·6μιη的導電物質29。 然後’在預定形成突出部27c的位置上形成由bpsg構成 的寬度約0.2μιη的線狀罩幕層圖案3〇。 其次’如第14圖所示，以罩幕層圖案3〇作為蝕刻 罩幕，對導電物質29進行非等向性蝕刻，用以形成突出 厚度約為0·5μηι的突出部27c。此時，導電物質29從表 面蝕刻去除大約0·5μιη左右，大約〇.1μιη厚度的導電物 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNsTa4規格（210X297公釐） " ---— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明説明（18) 的表面上此積厚約為〇 2(Lim的導電物質32。 接著，如第19圖所示，進行非等向性蝕刻，使沈積 於罩幕層圖案3la表面上以及第二層間絕緣層1〇表面上 的導電物質32餘刻去除，而留下附著於罩幕層圖案31a 、{丨“面與其延長所得的侧剖面圖上的導電物質，用以 形成下電極28的直立部27d。此階段可形成由連接部 27a、水平部27b、突出部27c、直立部27d所構成的下 電極28。 其後，利用HF氣體處理，以蝕刻去除罩幕層圖案 31a，並且與第第2實施例相同，在下電極28的表 面沈積一介電層14,且沈積上電極15以形成電容器％。 並且沈積第三絕緣層16，利用在其上使上層導線17圖 案化而可得到如第11圖所示構造之半導體裝置。 上述所形成的半導體裝置之中，與第1、第2實施 例相同’構成電容器26的下電極28中，使直立部27d 形成較水平部27b往下突出，可以縮小高度方向的尺寸， 又’其將尺寸往上下擴大’可以增加電極表面積，又， 使直立部27d與水平部27b的連接位置，設定在水平部 27b的端部與直立部27d高度方向的中間點附近使得水 平部27b與直立部27d的電性連接狀態可以保持良好。 再者’在下電極28之突出部27c變成附加形成的狀 態’所以可使電容器26的表面積變大，藉由上電極、下 電極15、28的電極表面積變大，使得電容器的容量變 大，而可改善DRAM刷新（refresh)的特性。 21 良紙張尺度適用中國國家標準（CNS )厶4说格（21〇χ297公釐 -----—.1----1T------#. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鯉濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

A7 B7_ 五、發明説明（19) 又，第3實施例形成的突出部27c，是呈現垂直配置 在一片平板的水平部27b上面，但是形成不同形狀也有 可能。例如將下電極28形成如第20圖所示，在複數個 水平部27b上方形成突出部27e，如第21圖所示，形成 十字形突出部21f，又，如第22圖所示，形成井狀的突 出部27g等也可以。 再者，連接部27a、水平部27b、突出部27c形成一 體成形構造，可將各連接的部分產生連接阻值，可以得 到較佳特性的半導體裝置，又，以其他步驟由形成導電 層，以二體電極或三體構造當作電極，可形成確保充分 容量的半導體裝置。 第4實施例 接著，說明第4實施例。第4實施例的半導體裝置 如第23圖所示。第23圖之中，符號33為電容器，34 表示構成電容器之下電極35的直立部，直立部34為不 像第1至第3實施例所示，具有在平坦的第二層間絕緣 層10表面上往垂直方向延伸形狀的問題。其他與已經說 明的符號為同一符號，或是表示相當的部分。 第4實施例之中構成電容器33的下電極35是由連接 部27a、水平部27b、突出部27c、直立部34所構成， 並其特徵在於形成連接部27a、水平部27b、突出部27c 為一體構造。 突出部27c是如第1實施例所示，在形成水平部之 後，利用將不同於構成水平部27b導電物質所適時沈積 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 格（210X297公H (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（20) ' — 的導電物質圖案化’也可形成二體以上構造，但本第4 實施例所示利用將連接部27a、水平部27b、突出部η。 形成-體構造’可以得到電性特性良好的半導體裝置。 第5實施例 接者說明本發明第5實施例。第24圖為本發明第 5實施例的半導體剖面圖，圖中符號％為電容器，π表 示構成電容器36之下電極39的水平部，38同樣是構成 下電極39的水平部37外周附著的而延伸於上下，並且 形成圓筒狀的直立部。其他與已經說明的符號為同一符 號’或是表示相當的部分。 此第5實施例，其特徵為電容器的下電極％相對於 下電極15的面為表面粗化。在此製造步驟之中，與實施 例第2圖至第6圖所示進行相同的製造步驟，去除罩幕 層圖案19之後，相對於由摻雜離子複晶矽或非晶矽所形 成的水平部12b或直立部i2c表面，例如在葉片式cvD 爐中利用照射SizHe而形成矽核，其後在PH3的環境中進 行退火，而成長矽粒，而得到具有表面粗化的表面的水 平部37與直立部38 ^ 其後，同樣地，在介電層14與上部電極μ上依序 沈積’且’沈積第三層間絕緣層16，如第24圖所示， 並在其平坦化的表面上藉由圖案化形成上層導線17，可 得到具有粗糙化表面之下電極39之半導體裝置。 如上所形成的半導體裝置，在下電極39的表面形粗 糙化的表面’也反映在介電層14表面，所以沈積在介電 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） j.J — (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) -訂 五、發明説明（21)

Sr:化表::上電極15與T電極39對向的面亦同樣具 面積，其比起不進行電容器36對向面積表 '一糙的表面積擴大成為15倍’可以使施的記憶 單元電性特性變得良好。 ”、 、他’對於第2〜4實_所㈣半導體裝置，在形 於^各器的下電極之後’以第5實施例的技術進行粗面 、理會導致電容器的容量比起不經過粗面化的情況 還擴大。X，此處電容器36的下電極39對向的面為表 面全面粗糖化的情況’但是部分粗糙化也可以擴大電極 的表面積。 發明之效果 根據本發明的㈣艘裝置，將構成電容器下電極的 直^部形成往水平部的下方延伸，所以比起習知不須擴 大尚度方向的尺寸’且可導致電容器的對向電容面積增 加，使得容量可增加，而提昇DRAM 4L記憶單元的特性。 又’根據本發明的半導體裝置，在直立部的中間點 位置附近與水平部的端部接觸，其比起在直立部的上端 或下端與水平部接觸的情況，可以改善電荷傳遞等特 性，而不限形成記憶單元用途的電容器，任何形成半導 體裝置的部分，只要是大容量化的電容器皆適用。 又，根據本發明的半導體裝置，將構成電容器下電 極的直立部形成往水平部的端部以及靠緊其底面的部 分，可以使水平部與直立部的接觸面積變大，而防止接 觸阻值過大’同時增加電容器的容量。 ______ B7 五、發明説明（22 ) 而且，不需使構成電容器的直立部形成較多的部 分’其形成為一體的構造，所以可防止於連接部的連接 阻值過高，並且得到良好電性特性的半導體裝置。 又’在另外形成構成電容器下電極的突出部，可增 加電容器的容量’並得到具有安定特性的半導體裝置。 並且，使構成電容器下電極的水平部與突出部形成 一體的構造’比起各別形成的情況可防止連接阻值，而 得到良好電性特性的半導體裝置。 並且，使構成電容器下電極的直立部從形成水平部 的位置往上方延伸所形成的半導體裝置，且在水平部的 上面形成突出部，最終可以得到電容器容量增加，且得 到安定電性特性的半導體裝置。 又’使電容器的上電極與對向的下電極表面粗糙 化’這樣的高度差使得對向電極的上電極表面也達到如 此的高度差，其結果導致電容器的對向電極面積增加， 可得到容量增加且安定電性特性的半導體裝置。 而且’根據本發明的半導體裝置製造方法，使電容 器下電極的連接部形成填入於層間絕緣層内，然後在層 間絕緣層沈積導電物質之後，形成罩幕層圖案，以此為 餘刻罩幕對導電物質進行非等向性蝕刻，用以形成水平 部’並且對層間絕緣層進行非等向性蝕刻，用以形成溝 槽°將附著於罩幕層圖案侧剖面以及沿該侧剖面的導電 物質’形成下電極的直立部，所以直立部是沿水平部的 上方與下方沿伸，此製造方法，可以使用一個罩幕層圖 25 經濟部中央標隼局負工消費合作社印裂 A7 s----— _B7_____ 五、發明説明（23 ) 案’依序蝕刻導電物質與層間絕緣層，使直立部具有較 廣的表面積’最後，有效地增加電容器的容量，可以使 用較少的製造步驟，形成較安定的半導體裝置。 又’根據本發明的半導體裝置製造方法，將電容器 下電極的水平部使用同樣的方法形成，使用相同的罩幕 層圖案進行等向性蝕刻，用以蝕刻去除層間絕緣層的表 面、水平部的下面内部、以及端部附近位置。在水平部 下方產生空間，以便在後續步驟填入導電物質，並且附 著在罩幕層圖案、水平部與層間絕緣層的侧剖面而產生 直立部，直立部與水平部的接觸面積因在水平部下面與 直立部的接觸面積增加，使水平部與直立部的連接阻值 降低’最終可得到良好電性特性的半導體裝置。與上述 製造方法相同，在形成下電極時，可共用罩幕層圖案， 而蝕刻不同的物質，在不增加製造步驟的情況下’可以 有效地增加電容器的容量》 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其 並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因 此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 I..--------.—•次.—I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) --打-- 26

Claims (1)

1. έΐ

   D

   欠心)一種半導體裝置，其特徵在於包括： 一導電區域，形成於半導基底的主平面上； 一柱狀，其填入沈積於上述半導體基底主平面上的 層間絕緣層内而形成； 下電極，其具有一連接部，與上述導電區域接觸、 一水平部，與上述連接部的上部接觸，且往水平方向變 廣、一直立部，包圍於上述水平部的外周，並且形成往 上方延伸的狀態、以及-突出部，與上述水平部的上面 接觸，而往上、方延伸； 一介電層，沈積於上述下電極表面；以及 一上電極，形成於上述介電層的表面。 7.如申請專利範圍第6項所述之半導體裝置，其中上 述上電極與對向的下電極表面，係為表面粗糙化的狀 態0 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央操準局貝工消費合作社印製 8.如申請專利範圍第4項所述之半導體裝置，其中至 少形成突出部與水平部為一體的構造。 ' -種半導體裝置，包括.： 一導電區域，形成於半導基底的主平面上； 一柱狀，其填入沈積於上述半導體基底主平面上的 層間絕緣層内而形成； 一連接部，與上述導電區域接觸； 水平部，與上述連接部的上部接觸，且往水平方 本紙ίΜ適用悄國家榇準（CNS )八4胁（210X297公釐）

   ----------(請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 A8 B8 ___§__ 六、申請專利範園 在主平面具有導電區域的半導體基底上沈積一層間 絕緣層，且從上述層間絕緣層的上面形成一連通上述導 電區域的開口部； 在上述開口部内填入第一導電物質，形成連接部， 且在上述層間絕緣層上面沈積第二導電物質； 在上述第二導電物質上形成蝕刻罩幕，使用上述蝕 刻罩幕，以進行非等向性蝕刻，將上述第二導電，質向 水平方向形成寬廣板狀圖案，而形成水平部，且對上述 層間絕緣層進行非等向性蝕刻，而蝕刻被上述蝕刻罩幕 覆蓋的區域以外的區域； 在上述層間絕緣層、上述水平部、上述餘刻罩幕之 露出的表面上沈積第三導電物質之後’對該第三導電物 質進行非等向性蝕刻，形成在附著於上述層間絕緣層、 上述水平部、上述餘刻罩幕的側剖面之直立部圖案，而 以上述連接部、上述第二導電層、上述直立部構成下電 極；去除上述蝕刻罩幕，且在上述下電極露出的表面上 沈積一介電層；以及 在上述介電層表面上形成當作上電極的第四導電物 質； 其特徵在於上述直立部往下方延伸至比上述水平部 的下面還低。 30