專利名稱：制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造用于半導(dǎo)體裝置的電容器的方法，具體地，涉及制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置中諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的存儲(chǔ)單元的操作特性享有與存儲(chǔ)單元電容器的電容的直接聯(lián)系。例如，隨單元電容器的電容增加，存儲(chǔ)單元的低壓特性和軟錯(cuò)誤(soft error)特性得以改善。
隨著半導(dǎo)體裝置不斷變得更加高度集成化，單元中可用于成型電容器的區(qū)域減小。因而，需要用于在有限區(qū)域內(nèi)增加電容器電容的方法。
已經(jīng)提出了許多用于實(shí)現(xiàn)電容器集成的技術(shù)。這些技術(shù)包括將電容器介電層成型為薄膜、將具有高介電常數(shù)的材料用作介電層、以及通過制造圓柱型電極或鰭型電極或者通過在電極表面上生長(zhǎng)半球形顆粒(HSG)而增加電容器電極的有效面積。
以下，參照?qǐng)D1至圖5，將描述制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的傳統(tǒng)方法。在所有附圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。
參照?qǐng)D1，第一絕緣層120成型在形成有導(dǎo)電區(qū)110的半導(dǎo)體基板100上。在與導(dǎo)電區(qū)110對(duì)應(yīng)的位置上具有第一開口A的第一光致抗蝕劑構(gòu)圖122成型在第一絕緣層120上。
參照?qǐng)D2，將第一光致抗蝕劑構(gòu)圖122用作掩膜，刻蝕第一絕緣層120的被顯露部分，因而形成具有用于顯露該導(dǎo)電區(qū)域110的接觸孔125的第一絕緣層構(gòu)圖120a。在除去第一光致抗蝕劑構(gòu)圖122后，形成用于填充該接觸孔125的第一導(dǎo)電層130。
參照?qǐng)D3，使圖2中所示的組合結(jié)構(gòu)的上表面平坦化以顯露第一絕緣層構(gòu)圖120a的上表面，于是形成接觸插頭130a?？涛g終止層140和第二絕緣層150順序成型在第一絕緣層構(gòu)圖120a和接觸插頭130a的頂部的表面上。在第二絕緣層150上形成了在接觸插頭130a上方的位置具有第二開口B的第二光致抗蝕劑構(gòu)圖152。
參照?qǐng)D4，通過將第二光致抗蝕劑構(gòu)圖152用作掩膜刻蝕第二絕緣層150和刻蝕終止層140，因而形成具有用于顯露接觸插頭130a的頂部的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔155的第二絕緣層構(gòu)圖150a和刻蝕終止層構(gòu)圖140a。在除去第二光致抗蝕劑構(gòu)圖152后，以一厚度形成第二導(dǎo)電層160，使得存儲(chǔ)結(jié)孔155不被完全填充。
參照?qǐng)D5，除去第二導(dǎo)電層160的頂部和第二絕緣層構(gòu)圖150a以形成分離的存儲(chǔ)結(jié)160a。在存儲(chǔ)結(jié)160a上形成介電層180和上電極190。
根據(jù)以上所述的傳統(tǒng)方法，為了形成接觸插頭和存儲(chǔ)結(jié)，執(zhí)行光刻工藝兩次，如參照?qǐng)D1和3所描述的那樣。如參照?qǐng)D2和圖4所描述的，用于形成導(dǎo)電層的工藝被執(zhí)行兩次。因?yàn)楣饪坦に囈笫褂镁哂懈叻直婺芰Φ陌嘿F的曝光設(shè)備，所以它受到限制，并且它還是一種因高生產(chǎn)成本而影響生產(chǎn)率的工藝。另外，因?yàn)槎嗑Ч鑼釉谟糜谛纬蓪?dǎo)電層的工藝中通過擴(kuò)散形成，所以該工藝花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。
因而，在用于制造半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的上述傳統(tǒng)方法中，工藝數(shù)量大，且生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述限制問題，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法，同時(shí)減少生產(chǎn)成本并簡(jiǎn)化工藝。
因而，為了達(dá)到上述目的，提供一種生產(chǎn)用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法。該方法包括步驟在包括導(dǎo)電區(qū)的半導(dǎo)體基板上順序形成第一絕緣層、第一刻蝕終止層、第二絕緣層、和第二刻蝕終止層；通過刻蝕第二刻蝕終止層、第二絕緣層和第一刻蝕終止層的一部分而形成第二刻蝕終止層構(gòu)圖、第二絕緣層構(gòu)圖和第一刻蝕終止層構(gòu)圖，使得可以形成用于顯露第一絕緣層的一部分的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔；在存儲(chǔ)結(jié)孔的內(nèi)壁上形成隔離襯；通過將第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯用作掩膜刻蝕曝露的第一絕緣層而形成第一絕緣層構(gòu)圖，使得可以形成用于顯露導(dǎo)電區(qū)的結(jié)接觸孔；除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯；在存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的被顯露表面上形成底電極；以及在底電極上形成介電層和上電極。
導(dǎo)電區(qū)可以是半導(dǎo)體基板表面上的活化區(qū)，或半導(dǎo)體基板頂部的接觸焊點(diǎn)。
該方法還包括形成通過形成在半導(dǎo)體基板上的兩個(gè)相鄰柵電極而自對(duì)齊的接觸焊點(diǎn)(contact pad)的步驟，且導(dǎo)電層可以是接觸焊點(diǎn)。此處，形成接觸焊點(diǎn)的步驟包括如下步驟形成填充兩個(gè)柵電極間空間的中間介電層；通過構(gòu)圖中間介電層形成用于顯露兩個(gè)相鄰柵電極間半導(dǎo)體基板的表面的接觸孔；以及在接觸孔中填充導(dǎo)電材料。柵電極可以由多化合物(polycide)結(jié)構(gòu)制成，在該多化合物結(jié)構(gòu)中在多晶硅層上形成有硅化物層。中間介電層可以由硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、紡絲玻璃(SOG)層(spin onglass layer)、非摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層、用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)方法形成的氧化硅層、或用等離子體強(qiáng)化-CVD(PE-CVD)方法形成的原硅酸四乙酯(tetraethyl-orthosilicate)(TEOS)層制成。
該方法還包括步驟在第二刻蝕終止層上形成氧化硅層；通過刻蝕氧化硅層的一部分形成氧化硅層構(gòu)圖，使得可以形成存儲(chǔ)結(jié)孔；以及在結(jié)接觸孔的形成過程中除去氧化硅層構(gòu)圖。該氧化硅層優(yōu)選地是通過使用PE-CVD方法形成的氧化硅層或高溫氧化物層。
該第一絕緣層可以是通過HDP-CVD方法形成的氧化硅層，而第二絕緣層可以是通過PE-CVD方法形成的TEOS層。該第一刻蝕終止層和第二刻蝕終止層可以分別是由低壓-CVD(LP-CVD)方法形成的氮化硅層。
第一絕緣層的厚度可以在8000和12000之間，第二絕緣層的厚度可以在5000和20000之間，而第一刻蝕終止層和第二刻蝕終止層的厚度分別可以在300和500之間。
形成隔離襯的步驟包括如下步驟形成第三絕緣層以具有一厚度，以此厚度不能完全填充存儲(chǔ)結(jié)孔；以及回刻蝕第三絕緣層。第三絕緣層可以是用PE-CVD方法形成的氮化硅層或硅氧氮化物層。
除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯的步驟通過在去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖之后去除隔離襯，或通過同時(shí)去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯而進(jìn)行。
去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯的步驟通過使用過氧化氫、水(H2O)和氫氟酸(HF)混合溶液的濕法刻蝕方法進(jìn)行。
形成底電極的步驟包括如下步驟在形成有結(jié)接觸孔的組合物的整個(gè)表面上形成具有不會(huì)將存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔完全填充的厚度的導(dǎo)電層；以及通過去除導(dǎo)電層的頂部和第二絕緣層構(gòu)圖而形成多個(gè)分離的存儲(chǔ)結(jié)。導(dǎo)電層可以由多晶硅層通過擴(kuò)散形成。形成多個(gè)多存儲(chǔ)結(jié)的步驟包括如下步驟在導(dǎo)電層上形成填充存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的氧化物層；除去氧化物層和導(dǎo)電層頂部的一部分，使得可以顯露第二絕緣層構(gòu)圖；以及通過濕法刻蝕方法去除填充存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的氧化物層和第二絕緣層構(gòu)圖。優(yōu)選地，該氧化物層由USG層、BPSG層、氧化硅層和USG層的雙重層、或氧化硅層和BPSG層的雙重層制成。
形成底電極的步驟還可以包括在存儲(chǔ)結(jié)的表面上形成半球形顆粒(HSG)的步驟。
介電層可以由Al2O3層、Ta2O5層、SrTiO3(STO)層、(Ba，Sr)TiO3(BST)層、PbTiO3層、Pb(Zr，Ti)O3(PZT)層、SrBi2Ta2O9(SBT)層、(Pb，La)(Zr，Ti)O3層、或BaTiO3(BTO)層制造。另一種方案是，介電層可以由氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層的三重層，或氮化硅層和氧化硅層的雙重層形成。
上電極可以通過使用多晶硅層通過擴(kuò)散形成。
根據(jù)本發(fā)明，光刻工藝和用于形成導(dǎo)電層的工藝分別各執(zhí)行一次。因而，總制造工藝簡(jiǎn)化了，并且生產(chǎn)率得以提高和生產(chǎn)成本下降。


本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖對(duì)其優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明將變得更加清晰，附圖中圖1到圖5是說明制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的傳統(tǒng)方法的截面圖；圖6至圖14是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖；圖15是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖；圖16至圖18是說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖；圖19是說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例制造用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖；以及圖20至圖24是說明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例生產(chǎn)用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合顯示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)當(dāng)被理解為此處提供的實(shí)施例所限制的那樣。相反地，這些實(shí)施例被提供以使公開的內(nèi)容徹底和全面，并且向本領(lǐng)域中的技術(shù)人員充分地傳達(dá)了本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚而將層和區(qū)的厚度夸大了?？梢岳斫?，當(dāng)諸如層的一個(gè)元件被稱為在另一個(gè)元件或基板上時(shí)，它可以直接在另一元件或基板上，或者也可以出現(xiàn)中間元件。在全部附圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。
實(shí)施例1圖6至圖14是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例生產(chǎn)用于半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。參照?qǐng)D6，柵絕緣層201間插在半導(dǎo)體基板200和柵電極205之間。覆蓋層203形成在柵電極205頂部，柵極的隔離襯204形成在柵電極205的側(cè)壁上。雜質(zhì)離子注入到形成有柵電極205的半導(dǎo)體基板200上，活化區(qū)210和210′形成在半導(dǎo)體基板200的表面上。第一絕緣層220、第一刻蝕終止層230、第二絕緣層240和第二刻蝕終止層250順序形成在形成有活化區(qū)210和210′的組合結(jié)構(gòu)上。
第一絕緣層220和第二絕緣層240可以由相同的層形成，但是，在此種情況下，第二絕緣層240由具有比第一絕緣層220更高的刻蝕選擇性的材料制造，使之在存儲(chǔ)結(jié)的分隔過程中能容易地去除。例如，第一絕緣層220可以由氧化硅層通過HDP-CVD方法形成，第二絕緣層240可以由TEOS層通過PE-CVD方法形成。
第一絕緣層220的厚度通過考慮將要形成的裝置的布置而確定，例如可以在8000和12000之間。第二絕緣層240的厚度，例如，考慮到存儲(chǔ)結(jié)要形成的高度時(shí)，可以等于或大于存儲(chǔ)結(jié)的高度，或在5000和20000之間。
優(yōu)選地，第一刻蝕終止層230和第二刻蝕終止層250分別由氮化硅層通過LP-CVD方法形成。第一刻蝕終止層230和第二刻蝕終止層250的每個(gè)厚度可以是能防止第二絕緣層240和第一絕緣層220的刻蝕的厚度。例如，第一刻蝕終止層230和第二刻蝕終止層250的厚度可以分別在300和500之間。
參照?qǐng)D7，在第二刻蝕終止層250上形成光致抗蝕劑構(gòu)圖252，光致抗蝕劑構(gòu)圖252在與活化區(qū)210的其中一個(gè)對(duì)應(yīng)位置處具有寬度W21的開口。通過將光致抗蝕劑構(gòu)圖252用作掩膜，刻蝕第二刻蝕終止層250、第二絕緣層240和第一刻蝕終止層230，因而形成第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a、第二絕緣層構(gòu)圖240a和第一刻蝕終止層構(gòu)圖230a，使得形成了顯露第一絕緣層220一部分的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔255。
參照?qǐng)D8，在除去光致抗蝕劑構(gòu)圖252后，第三絕緣層260形成一厚度，使得存儲(chǔ)結(jié)孔255不被完全填充。此處，第三絕緣層260由氮化硅層或硅氧氮化物層通過PE-CVD方法制造。通過考慮將在第一絕緣層220內(nèi)形成的結(jié)接觸孔的寬度來確定第三絕緣層260的厚度。
參照?qǐng)D9，通過回蝕刻第三絕緣層260，在存儲(chǔ)結(jié)孔255的內(nèi)壁上形成隔離襯260a。此處，顯露第一絕緣層220頂部的表面至寬度W22(W22＜W21)。
參照?qǐng)D10，通過將第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a用作掩膜而刻蝕被顯露的第一絕緣層220，并形成第一絕緣層構(gòu)圖220a，它具有在其中顯露活化區(qū)210一部分的表面的結(jié)接觸孔265。
參照?qǐng)D11，除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a。第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a可以在參照?qǐng)D9和圖10描述的工藝過程中除去。如果余下了第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a的一部分或全部，甚至在后面的如圖9和圖10所描述的工藝的情況下，也將第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a同隔離襯260a一起除去。即，施行額外的去除步驟，用以除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a。該去除步驟通過在去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a之后去除隔離襯260a，或同時(shí)去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a而進(jìn)行。對(duì)隔離襯260a具有比第一絕緣層構(gòu)圖220a、第二絕緣層構(gòu)圖240a和半導(dǎo)體基板200高的刻蝕選擇性的刻蝕溶液或刻蝕氣體，優(yōu)選地用在去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a的步驟中。例如，可以通過使用含有過氧化氫、水和氫氟酸的刻蝕溶液的濕法刻蝕方法來進(jìn)行去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖250a和隔離襯260a的步驟。優(yōu)選的是，刻蝕溶液或刻蝕氣體的刻蝕選擇性具有強(qiáng)烈程度，以避免第二絕緣層構(gòu)圖240的損耗，因而在存儲(chǔ)結(jié)內(nèi)保持充足的高度，并避免電容的減少。
參照?qǐng)D12，導(dǎo)電層270形成在圖11所示的組合結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，該導(dǎo)電層270具有適當(dāng)?shù)暮穸纫员苊馔耆畛浯鎯?chǔ)結(jié)孔255和結(jié)接觸孔265。優(yōu)選地，導(dǎo)電層270由多晶硅層通過擴(kuò)散制造。填充存儲(chǔ)結(jié)孔255和結(jié)接觸孔265的氧化物層280形成在導(dǎo)電層270上。此處，氧化物層280優(yōu)選地由USG層、BPSG層、氧化硅層和USG層的雙重層、或氧化硅層和BPSG層的雙重層制成。如果具有高刻蝕抵抗力的氧化硅層在形成USG層或BPSG層之前形成，且氧化層280由氧化硅層和USG層的雙重層或氧化硅層和BPSG層的雙重層制成，那么可以防止活化區(qū)210被刻蝕。
參照?qǐng)D13，通過回刻蝕或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)圖12所示組合結(jié)構(gòu)的上表面而去除氧化物層280的一部分和導(dǎo)電層270的頂部，使得第二絕緣層構(gòu)圖240a可以被顯露。分離的存儲(chǔ)結(jié)270a通過以濕法刻蝕去除填充存儲(chǔ)結(jié)孔255和結(jié)接觸孔265的氧化物層280并且去除第二絕緣層構(gòu)圖240a而形成。存儲(chǔ)結(jié)270a形成圓柱型電容器的底電極。
參照?qǐng)D14，在存儲(chǔ)結(jié)270a上形成介電層280和上電極290。例如，介電層280由Al2O3層、Ta2O5層、STO層、BST層、PbTiO3層、PZT層、SBT層、(Pb，La)(Zr，Ti)O3層、或BTO層制成。另一種方案是，介電層280可以由氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層的三重層，或氮化硅層和氧化硅層的雙重層制成。上電極290優(yōu)選地由多晶硅層通過擴(kuò)散制成。
根據(jù)上述實(shí)施例，光刻工藝和形成導(dǎo)電層的工藝分別進(jìn)行一次，于是簡(jiǎn)化了工藝。將圖14的組合結(jié)構(gòu)與圖5的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，在圖14中，電容器電極的有效表面積增加。于是，可以制造具有增加的電容的電容器。
實(shí)施例2圖15是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。參照?qǐng)D15，柵絕緣層301設(shè)置在半導(dǎo)體基板300和柵電極305之間。覆蓋層303形成在柵電極305的頂部，而柵極的隔離襯304形成在柵電極305的側(cè)壁上?；罨瘏^(qū)310和310′形成在其上形成有柵電極305的半導(dǎo)體基板300的表面上。第一絕緣層構(gòu)圖320a和第一刻蝕終止層構(gòu)圖330a形成在形成有活化區(qū)310和310′的組合結(jié)構(gòu)上。形成了與第一刻蝕終止層構(gòu)圖330a、第一絕緣層構(gòu)圖320a和活化區(qū)310交界的存儲(chǔ)結(jié)。為了增加電容，HSG形成在存儲(chǔ)結(jié)表面，于是完成了底電極370b。介電層380和上電極390形成在底電極370b上。除用于形成HSG的工藝外的其它工藝與第一實(shí)施例中的相同，所以省略其描述。
實(shí)施例3圖16至圖18是說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例生產(chǎn)半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。參照?qǐng)D16，在半導(dǎo)體基板400上形成多個(gè)柵電極405。柵絕緣層401設(shè)置在柵電極405之下。覆蓋層403形成在柵電極405的頂部，柵的隔離襯404形成在柵電極405的側(cè)壁上。柵電極405可以由多化合物結(jié)構(gòu)形成，其中順序形成多晶硅層405a和硅化物層405b，例如硅化鎢層。形成了填充多個(gè)柵電極405間空間的中間介電層407。中間介電層407可以由用HDP-CVD方法形成的BPSG層、SOG層、USG層、氧化硅層、或用PE-CVD方法形成的TEOS層制成。
參照?qǐng)D17，在中間介電層407上形成光致抗蝕劑構(gòu)圖(未示出)，通過將光致抗蝕劑構(gòu)圖用作掩膜來構(gòu)圖中間介電層407。結(jié)果，形成了具有顯露兩個(gè)鄰近柵電極405之間的半導(dǎo)體基板400的表面的接觸孔H的中間介電層構(gòu)圖407a。接觸焊點(diǎn)410通過在接觸孔H中填充導(dǎo)電材料而形成。
參照?qǐng)D18，在形成了接焊點(diǎn)410的組合結(jié)構(gòu)上形成第一絕緣層構(gòu)圖420a和第一刻蝕終止層構(gòu)圖430a。形成與第一刻蝕終止層構(gòu)圖430a、第一絕緣層構(gòu)圖420a和接觸焊點(diǎn)410交界的存儲(chǔ)結(jié)470a。介電層480和上電極490形成在存儲(chǔ)結(jié)470a上。其它工藝與第一實(shí)施例中的相同，所以省略其描述。
實(shí)施例4圖19是說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例制造半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。參照?qǐng)D19，柵絕緣層501設(shè)置在半導(dǎo)體基板500和柵電極505之間。覆蓋層503形成在柵電極505的頂部，而柵極的隔離襯504形成在柵電極505的側(cè)壁上。柵電極505可以由多晶硅層505a和硅化物層505b順序形成，例如由形成有硅化鎢層的多化合物結(jié)構(gòu)形成。中間介電層構(gòu)圖507a和接觸焊點(diǎn)510形成在形成有柵電極505的組合結(jié)構(gòu)上。第一絕緣層構(gòu)圖520a和第一刻蝕終止層構(gòu)圖530a形成在形成有接觸焊點(diǎn)510的組合結(jié)構(gòu)上。形成了與第一刻蝕終止層構(gòu)圖530a、第一絕緣層構(gòu)圖520a和接觸焊點(diǎn)510交界的存儲(chǔ)結(jié)。為了增加電容，HSG形成在存儲(chǔ)結(jié)表面，于是完成了底電極570b。介電層580和上電極590形成在底電極570b上。除HSG的形成外的工藝與第三實(shí)施例中的相同，所以省略其描述。
實(shí)施例5圖20至圖24是說明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例生產(chǎn)半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法的截面圖。參照?qǐng)D20，在半導(dǎo)體基板600和柵電極605間設(shè)置柵絕緣層601。覆蓋層603形成在柵電極605頂部，柵極的隔離襯604形成在柵電極605的側(cè)壁上?；罨瘏^(qū)610和610′形成在形成有柵電極605半導(dǎo)體基板600的表面上。第一絕緣層620、第一刻蝕終止層630、第二絕緣層640和第二刻蝕終止層650順序形成在形成有活化區(qū)610和610′的組合結(jié)構(gòu)上。氧化硅層651形成在第二刻蝕終止層650上。此處，氧化硅層651可以包括通過使用PE-CVD方法形成的氧化硅層，或高溫氧化物層。
參照?qǐng)D21，在與氧化硅層651上的活化區(qū)610對(duì)應(yīng)的位置處形成具有寬度W31的開口的光致抗蝕劑構(gòu)圖652。通過將光致抗蝕劑構(gòu)圖652用作掩膜，來刻蝕氧化硅層651、第二刻蝕終止層650、第二絕緣層640和第一刻蝕終止層630，因而形成具有用于顯露第一絕緣層620一部分的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔655的氧化硅層構(gòu)圖651a、第二刻蝕終止層構(gòu)圖650a、第二絕緣層構(gòu)圖640a和第一刻蝕終止層構(gòu)圖630a。
參考圖22，在除去光致抗蝕劑構(gòu)圖652后，形成第三絕緣層660，該層具有合適的厚度，使得存儲(chǔ)結(jié)孔655不被完全填充。此處，第三絕緣層660優(yōu)選地由氮化硅層或硅氧氮化物層通過PE-CVD方法制成。
參照?qǐng)D23，通過回刻蝕第三絕緣層660而在存儲(chǔ)結(jié)孔655的內(nèi)壁上形成隔離襯650a。此處，在W32的寬度上顯露第一絕緣層620。在需要去除在第一絕緣層620的被顯露表面上的氮化硅層或硅氧氮化物層的情況下，執(zhí)行用于處理具非選擇性的殘余物的工藝。此處，氧化硅層構(gòu)圖651a保護(hù)了第二刻蝕終止層構(gòu)圖650a。如果除去了第二刻蝕終止層構(gòu)圖650a，那么在用于形成結(jié)接觸孔的后續(xù)工藝中刻蝕第二絕緣層構(gòu)圖640a，且存儲(chǔ)結(jié)的高度降低。這導(dǎo)致最終電容器的電容降低。氧化硅層構(gòu)圖651a防止了這個(gè)問題。氧化硅層構(gòu)圖651a能在用于處理殘余物的工藝過程中選擇性地除去，或另一種方案是保留在該結(jié)構(gòu)上。
參照?qǐng)D24，通過將第二刻蝕終止層構(gòu)圖650a和隔離襯660a用作掩膜而刻蝕被顯露的第一絕緣層620，形成具有結(jié)接觸孔665的第一絕緣層構(gòu)圖620a，在該結(jié)接觸孔中顯露活化區(qū)610的一部分的表面。在用于處理殘余物的工藝后保留下的氧化硅層構(gòu)圖651a和第一絕緣層620是相同材料層，使得氧化硅層構(gòu)圖651a在此步驟中完全去除。此后，施行參照?qǐng)D11至圖14描述的工藝，或用于得到圖15的組合物的工藝。
根據(jù)本發(fā)明，在單一光刻工藝中形成存儲(chǔ)結(jié)孔，并且單個(gè)用于形成導(dǎo)電層的工藝在使用隔離襯的結(jié)接觸孔形成后施行。這與以上說明的傳統(tǒng)方法形成對(duì)照，傳統(tǒng)方法要求兩個(gè)光刻工藝和兩個(gè)形成導(dǎo)電層的工藝。于是，整個(gè)制造工藝簡(jiǎn)化了，于是提高了產(chǎn)率并降低了生產(chǎn)成本。因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型電容器的接觸插頭可用作電容器的底電極，所以電容器電極的有效面積增加，因而增加了電容器的電容。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了具體顯示和描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精髓和范圍的情況下，可以作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種制造圓柱型半導(dǎo)體裝置電容器的方法，包括在包含導(dǎo)電區(qū)的半導(dǎo)體基板上順序形成第一絕緣層、第一刻蝕終止層、第二絕緣層、和第二刻蝕終止層；通過刻蝕第二刻蝕終止層、第二絕緣層和第一刻蝕終止層的一部分而形成第二刻蝕終止層構(gòu)圖、第二絕緣層構(gòu)圖和第一刻蝕終止層構(gòu)圖，以形成用于顯露第一絕緣層一部分的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔；在存儲(chǔ)結(jié)孔的內(nèi)壁上形成隔離襯；通過將第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯用作掩膜來刻蝕第一絕緣層的暴露部分而形成第一絕緣層構(gòu)圖，以形成用于顯露導(dǎo)電區(qū)的結(jié)接觸孔；除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯；在存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的被顯露表面上形成底電極；以及在底電極上形成介電層和上電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電區(qū)是半導(dǎo)體基板表面上的活化區(qū)，或半導(dǎo)體基板頂部的接觸焊點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括通過形成在半導(dǎo)體基板上的兩個(gè)相鄰柵電極而形成自對(duì)齊的接觸焊點(diǎn)，且其中，導(dǎo)電區(qū)為接觸焊點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，形成接觸焊點(diǎn)的步驟包括形成填充兩個(gè)柵電極間空間的中間介電層；通過構(gòu)圖中間介電層而形成用于顯露兩個(gè)相鄰柵電極間半導(dǎo)體基板的表面的接觸孔；以及在接觸孔中填充導(dǎo)電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，柵電極由多化合物結(jié)構(gòu)制成，在該多化合物結(jié)構(gòu)中在多晶硅層上形成硅化物層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，中間介電層由硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、紡絲玻璃(SOG)層、非摻雜硅酸鹽玻璃(USG)層、用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)方法形成的氧化硅層、或用等離子體強(qiáng)化-CVD(PE-CVD)方法形成的原硅酸四乙酯(TEOS)層制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一絕緣層是氧化硅層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，第一絕緣層通過HDP-CVD方法形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二絕緣層是TEOS層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，第二絕緣層通過PE-CVD方法形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一刻蝕終止層和第二刻蝕終止層分別是氮化硅層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，第一刻蝕終止層和第二刻蝕終止層通過低壓-CVD(LP-CVD)方法形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一絕緣層的厚度在8000和12000之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二絕緣層的厚度在5000和20000之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一刻蝕終止層和第二刻蝕終止層的厚度分別在300和500之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括步驟在第二刻蝕終止層上形成氧化硅層；通過刻蝕氧化硅層的一部分而形成氧化硅層構(gòu)圖，使得可以形成存儲(chǔ)結(jié)孔；以及在結(jié)接觸孔的形成過程中去除氧化硅層構(gòu)圖。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，氧化硅層是通過使用PE-CVD方法形成的氧化硅層，或高溫氧化物層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成隔離襯的步驟包括以一厚度形成第三絕緣層，以此厚度存儲(chǔ)結(jié)孔被覆蓋但未被完全填充；以及回刻蝕第三絕緣層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，第三絕緣層是氮化硅層或硅氧氮化物層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，第三絕緣層用PE-CVD方法形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯的步驟通過在除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖之后去除隔離襯而進(jìn)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯的步驟通過同時(shí)去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯而進(jìn)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，去除第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯的步驟通過使用過氧化氫、水(H20)和氫氟酸(HF)的混合溶液的濕法刻蝕方法進(jìn)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成底電極的步驟包括在形成有結(jié)接觸孔的組合結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上以一厚度形成導(dǎo)電層，以此厚度存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔被覆蓋但未被完全填充；以及通過去除導(dǎo)電層的頂部和第二絕緣層構(gòu)圖而形成多個(gè)分離的存儲(chǔ)結(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電層通過使用多晶硅層而形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，多晶硅層通過擴(kuò)散形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，形成多個(gè)分離的存儲(chǔ)結(jié)的步驟包括在導(dǎo)電層上形成填充存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的氧化物層；除去氧化物層和導(dǎo)電層頂部的一部分，以顯露第二絕緣層構(gòu)圖；以及通過濕法刻蝕去除填充存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的氧化物層和第二絕緣層構(gòu)圖。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，氧化物層由USG層、BPSG層、氧化硅層和USG層的雙重層、或氧化硅層和BPSG層的雙重層制成。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，形成底電極的步驟還包括在存儲(chǔ)結(jié)的表面上形成半球形顆粒(HSG)的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，介電層由Al2O3層、Ta2O5層、SrTiO3(STO)層、(Ba，Sr)TiO3(BST)層、PbTiO3層、Pb(Zr，Ti)O3(PZT)層、SrBi2Ta2O9(SBT)層、(Pb，La)(Zr，Ti)O3層、或BaTiO3(BTO)層制造。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，介電層由氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層的三重層，或氮化硅層和氧化硅層的雙重層制造。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上電極使用多晶硅層形成。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，多晶硅層通過擴(kuò)散形成。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體裝置的圓柱型電容器的方法,包括:在包括導(dǎo)電區(qū)的半導(dǎo)體基板上順序形成第一絕緣層、第一刻蝕終止層、第二絕緣層和第二刻蝕終止層;刻蝕第二刻蝕終止層、第二絕緣層和第一刻蝕終止層的一部分而形成第二刻蝕終止層構(gòu)圖、第二絕緣層構(gòu)圖和第一刻蝕終止層構(gòu)圖,形成顯露第一絕緣層一部分的表面的存儲(chǔ)結(jié)孔;在存儲(chǔ)結(jié)孔內(nèi)壁上形成隔離襯;將第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯用作掩膜刻蝕暴露的第一絕緣層部分而形成第一絕緣層構(gòu)圖,形成用于顯露導(dǎo)電區(qū)的結(jié)接觸孔;除去第二刻蝕終止層構(gòu)圖和隔離襯;在存儲(chǔ)結(jié)孔和結(jié)接觸孔的表面上形成底電極;在底電極上形成介電層和上電極。
文檔編號(hào)H01L21/8242GK1365142SQ01140989
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月10日
發(fā)明者金弘基 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社