TW506083B - Method of using nano-tube to increase semiconductor device capacitance - Google Patents

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Description

506083 五、發明說明（1) 【發明領域】 本發明是有關於一種應用奈米管（Nanotube)增加半 導體元件電容之方法，且特別是有關於一種應用奈米管增 加動悲隨機存取記憶體（Dynamic Random Access Memory，DRAM )電容之方法。 【發明背景】 習 Access 容所組 所佔的 才能夠 決上述 面積以 之方法 疊層（ 提高電 制，故 容電極 體（Dynamic Random 係由一電晶體及一電 晶體愈做愈小時，電容 但是電容值又必須夠大 的電壓。故而，為了解 用「增加電容電極的表 種增加電容電極表面積 (trench )』及『往上 ，上述2種方法雖然可 當别微影技術的物理限 單又有效地大幅提高電 的重要課題之一。
知以來
Memory,以下簡稱為DRAM〕 成，隨著科技的進步，當電 底面積也被要求必需縮:， 儲存足夠的電荷來維持固定 之問題，業界日^I 揾古雷六佶 則主要是採 k问電谷值」之方式，而此 主Λ又、可分為『往下挖溝槽 stack)』等2種方式。然而 容電極的面積，作 效果有限。因此：ΓΓ限於 1 u此，如何能簡 的面積，乃當前業界所研究 【發明概要】 有鑑於此，本發明 管(Nano tube )增力口半 基板，包括下列步驟： 的主要目的就是提供一種應用奈米 導體元件電容之方法，其適用於一
0356-7000TWF;03900052;pe t e r1i ou.p t d 第4頁 506083 五、發明說明（2) 形成一奈米管於上述觸媒區域； 形成一第一介電層於上述奈米管及上述基板之表面； 以及 形成一電極層於上述第一介電層之表面。 藉由上述本發明之方法，就可在不需要增加電容所佔 的底面積之情況下，簡單地利用奈米管圓柱的側表面來增 加電容電極的面積，而達到大幅度地提昇電容值之效果， 且上述方法製程簡單，能大幅降低製造成本。 【圖式簡單說明】 第1 a圖〜第1 f圖係表示本發明應用奈米管增加半導體 元件電容之方法的示意說明圖。 符號說明】 1 0〜基板 1 2〜觸媒區 2 0〜奈米碳管 3 0〜金屬層 40〜第一介電層 5 0〜電極層 60〜第二介電層 【發明之詳細說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明
0356-7000TWF;03900052;pe t e r1i ou·p t d 第5頁 五、發明說明（3) 顯易懂，下" 細說明如下：寺+出車乂仏貝知例，並配合所附圖式，作詳 【實施例] 12。定Ϊ出觸a::’於基板U之表面定義出觸媒區 法：第- =:: ΐ方式可使用例如下列3種方 述基板10表面之二=屬觸媒離子溶液（未圖示）於上 而既定區m卜即第1a圖中所示的觸媒區12， :丁：：火步驟，以使上述所塗屬U "之後再施 成奈米級的觸媒堆，就可定義出j = f觸媒離子溶液團聚 媒離子溶液可使用 某區1 2。上述之金屬觸 液、石肖酸鐵溶液等1二如：石肖酸鎳溶 12，而既定區域以夕〕弟1a圖中所示的觸媒區 屬觸媒’就可定義出觸媒區12。心入金 媒声Γ去同-、 币一係先 >儿積一金屬觸 w (未圖不）於上述基板1G ^觸 定圖荦之氺卩日恩,， ^ 接者形成一具有既 第此既定圖案係用以於後述步驟中定義出 弟la圖中所示的觸 丨於上 義出 利闲主土 W W< 至屬觸媒層之表面，再 貝光斂衫v驟來定義出如第1 a圖中所+ Μ ^ ϋ ρΩ 藉由卜诂q括七* 口 Y所不的觸媒區1 2 〇 至屬觸媒則可使用例如··鎳、鐵等。 管20其Ϊ長所示，於上述觸媒區12處成長奈米碳 (CVD法）在—既定電衆條件下通入—裂解氣體
03 56-7000TWF;03900052;pe t e r1i ou.p t d 506083 五、發明說明（4) 示）於上述觸媒區丨2，就可於上 ?圖戶:示的奈米碳管20。上述裂解 (C 4 )、乙烷（c2h6 )或二氧化碳 接著，於上述奈米碳管20及上 第一 ^電層40。在此處，為了更進 表面積並同時增進奈米碳管2 〇與第 力’亦可如第1 c圖所示般，先於上 成一金屬層3〇，再如第Id圖所示般 沉積上述第一介電層40。形成上述 例如：賤錢法等。 最後，如第1 e圖所示，於上述 積一電極層5 0。 ； 藉由上述方法，由於奈米碳管 分子管，並具有接近金屬的導電性 的直徑可以有微米級的高度），故 化高的半導體元件電容電極上（特 記憶體電容電極上）來當作電容的 需要增加電容所佔的底面積之情況 米碳管圓柱的側表面來增加電容電 幅度地提昇電容值之效果，且若應 體上，還能因電容值大幅度提昇而 的穩定度。 又，如第1 f圖所示，上述本發 應用狀況所需，再於上述電極層5 0 觸媒區1 2處成長出如第 氣體可使用例如：甲烧 (C〇2 )氣體等。 & 述基板1 0之表面沉積一 一步增加奈米碳管2 〇之 w電層4 0之間的附著 述奈米碳管20之表面形 ，於此金屬層30之表面 金屬層30之方式可使用 第 係奈 及大 將此 別是 底電 下， 極的 用於 有助 介電層40之表面 米級 的1¾ 種奈 長在 極棒 簡單 面積 動態 於提 沉 直徑的圓杈碳 覓比（奈米級 米官長在集積 動態隨機存取 時，就可在不 地利用大量奈 ，而達到能大 隨機存取記憶 昇記憶體資料 明之方法亦可對應實際 之表面全面性地沉積—
506083 五、發明說明（5) 第二介電層60，且必要時並可進一步對上述第二介電層60 施行一平坦化步驟。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，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。
0356 - 7000TWF; 03900052; pe t e 1· 1 i ou. p t d 第8頁

Claims (1)

  1. 506083 六、申請專利範圍 1 · 一種應用奈米管增加半導體元件電容之方法，適用 於一基板，包括下列步驟： 定義一觸媒區域於上述基板之表面； 形成一奈米管於上述觸媒區域； 形成一第一介電層於上述奈米管及上述基板之表面； 以及 形成一電極層於上述第一介電層之表面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中更包括以下步驟： 形成一金屬層於上述奈米管及上述第一介電層之間。 3. 如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中更包括以下步驟： 全面性地形成一第二介電層於上述電極層之表面。 4. 如申請專利範圍第3項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中更包括以下步驟： 對上述第二介電層施行一平坦化步骤。 5. 如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述定義觸媒區域之步驟係包括 以下步驟： 塗佈一金屬觸媒離子溶液於上述基板表面之一既定區 域；以及 施行一退火步驟。 6. 如申請專利範圍第5項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述金屬觸媒離子溶液為鎳的離
    0356-7000TWF;03900052;pe t e r1i ou.p t d 第9頁 506083 六、申請專利範圍 子水溶液或鐵的離子水溶液。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述定義觸媒區域之步驟為： 藉由離子佈植法於上述基板表面之一既定區域植入一 金屬觸媒。 8. 如申請專利範圍第7項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述金屬觸媒為鎳或鐵。 9. 如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述定義觸媒區域之步驟係包括 以下步驟： 形成一金屬觸媒層於上述基板之表面； 形成一光阻層於上述金屬觸媒層之表面；以及 施行一微影步驟。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述金屬觸媒層係由鎳或鐵所構 成。 11.如申請專利範圍第9項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述微影步驟為黃光微影步驟。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之應用奈米管增加半導 體元件電容之方法，其中上述形成奈米碳管之步驟為： 藉由化學氣相沉積法（CVD法）在一既定電漿條件下 通入一裂解氣體於上述觸媒區域。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之應用奈米管增加半 導體元件電容之方法，其中上述裂解氣體係擇自甲烷、乙
    0356-7000TWF;03900052;pe t e r11ou.p t d 第10頁 506083 六、申請專利範圍 烷及二氧化碳中之一者。 1_11_ 第11頁 0356-7000TWF;03900052;peterliou.ptd
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