專利名稱：電容的下電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的制作工藝，特別是涉及一種電容的下電極的制造方法。
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory；DRAM)的電容負(fù)責(zé)DRAM數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在DRAM元件結(jié)構(gòu)中，電容值必須足夠大，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間(Data Retention)才可以達(dá)到要求，然而隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI)DRAM元件的小型化，存儲(chǔ)單元(Cell)尺寸也隨之縮小，因此常會(huì)增加電極板的表面積以增加電容量，例如在電極板上生成半球型硅晶粒(Hemispherical Grained Silicon；HSG)。


圖1A～1F繪示現(xiàn)有的一種電容的下電極制造流程剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供一半導(dǎo)體基底10，其上形成有場(chǎng)氧化層12，以限定出元件區(qū)，此元件區(qū)上的元件未詳細(xì)繪示出。并且半導(dǎo)體基底10上覆蓋有介電層14，此介電層14上形成有接觸窗口16，暴露出元件區(qū)中晶體管的源/漏極區(qū)(未繪示)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1B，沉積一層導(dǎo)體層18覆蓋介電層14的表面，并且填入接觸窗口16中，接觸晶體管的源/漏極區(qū)。其中，此導(dǎo)體層18的材料例如為已摻雜離子的多晶硅，而沉積的方法例如為低壓化學(xué)氣相沉積法，接著，例如以化學(xué)氣相沉積法沉積一層蓋狀介電層22，以覆蓋導(dǎo)體層18，此蓋狀介電層22的材料例如為硼磷硅玻璃。并且例如使用微影蝕刻法，限定出蓋狀介電層22與導(dǎo)體層18，而形成如圖1B所示的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1C，接著例如使用低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積一層已摻雜離子的多晶硅物質(zhì)覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，然后例如使用各向異性蝕刻法，回蝕此層的多晶硅物質(zhì)，而形成間隙壁24，以覆蓋蓋狀介電層22與導(dǎo)體層18的側(cè)壁。
請(qǐng)參照?qǐng)D1D，然后，例如使用反應(yīng)離子蝕刻(Reactive Ion Etch；RIE)法、氫氟酸氣體或氫氟酸溶液，去除蓋狀介電層22直至大約暴露出導(dǎo)體層18。
請(qǐng)參照?qǐng)D1E，形成一層半球型硅晶粒層26覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)的表面，包括覆蓋導(dǎo)體層18、介電層14與間隙壁24的表面。其中形成半球型硅晶粒層26的方法例如為利用低壓化學(xué)氣相沉積法，以SiH4或Si2H6為反應(yīng)氣體，在介于非晶硅與多晶硅生成溫度之間，直接沉積半球型硅晶粒而成。
請(qǐng)參照?qǐng)D1F，接著例如使用各向異性蝕刻法，進(jìn)行回蝕刻步驟，包括去除介電層14表面上的半球型硅晶粒層26。至此，導(dǎo)體層18、間隙壁24與半球型硅晶粒層26，共同組成電容的下電極。其中，去除覆蓋介電層14表面的半球型硅晶粒層26的目的，是避免導(dǎo)體層18之間相互導(dǎo)通，亦即避免電容的下電極之間因?yàn)殡妼?dǎo)通，而導(dǎo)致半導(dǎo)體元件毀壞。
然而，這種現(xiàn)有的制造方法，因?yàn)橹苯踊匚g刻半球型硅晶粒層26，所以雖然去除了介電層14上的半球型硅晶粒層26，然而同時(shí)也會(huì)損壞半球型硅晶粒層26。尤其是覆蓋導(dǎo)體層18上表面的半球型硅晶粒層26會(huì)被蝕刻工藝損害得相當(dāng)嚴(yán)重，而造成后續(xù)步驟覆蓋與半球型硅晶粒層26上的電容介電層產(chǎn)生漏電流現(xiàn)象。因此必須控制回蝕刻工藝，以避免過(guò)度損害半球型硅晶粒層26。
此外，若回蝕刻工藝控制不當(dāng)，則會(huì)造成下電極之間依然存在微細(xì)橋接(Micro-bridging)現(xiàn)象，而導(dǎo)致電容損毀。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電容的下電極的制造方法，以解決上述現(xiàn)有制作方法的缺點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種電容的下電極的制造方法，包括下列步驟首先提供一半導(dǎo)體基底，形成第一介電層，以覆蓋半導(dǎo)體基底。然后，形成氮化硅層，以覆蓋此第一介電層。形成氧化層，以覆蓋此氮化硅層。接著對(duì)氧化層、氮化硅層與第一介電層構(gòu)圖，藉以形成一接觸窗口，暴露出半導(dǎo)體基底的一特定區(qū)域。
然后，形成第一導(dǎo)體層，以覆蓋氧化層，并且填入接觸窗口中，接觸半導(dǎo)體基底的此特定區(qū)域。形成第一半球型硅晶粒層，以覆蓋第一導(dǎo)體層。以及形成第二介電層，以覆蓋第一半球型硅晶粒層。然后對(duì)第二介電層、第一半球型硅晶粒層與第一導(dǎo)體層構(gòu)圖，直到大致暴露出氧化層。接著，形成第二導(dǎo)體層，以覆蓋第二介電層、第一導(dǎo)體層與氧化層的表面。
隨后，形成第二半球型硅晶粒層，以覆蓋第二導(dǎo)體層的表面。去除覆蓋氧化層與第二介電層的表面的第二導(dǎo)體層與第二半球型硅晶粒層，直到大致暴露出氧化層與第二介電層，并且保留第二介電層與第一導(dǎo)體層的側(cè)壁上的第二導(dǎo)體層與第二半球型硅晶粒層。以及，去除第二介電層與氧化層，藉以使得第二半球型硅晶粒層、第二導(dǎo)體層、第一半球型硅晶粒層與第一導(dǎo)體層，共同組成電容的下電極。
本發(fā)明的特征之一是使用第二介電層作為掩模，藉以在蝕刻步驟中保護(hù)第一半球型硅晶粒層，以避免回蝕工藝損害第一半球型硅晶粒層，藉以避免后續(xù)沉積于下電極上的電容介電層產(chǎn)生漏電流現(xiàn)象。
本發(fā)明的特征之二是根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可有效控制第一半球型硅晶粒層的回蝕工藝，并且可完全消除下電極之間的微細(xì)橋接現(xiàn)象。
本發(fā)明的特征之三是藉由去除氧化層，藉以增加下電極的表面積，以增加電容的電容量。
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明。附圖中圖1A～1F繪示現(xiàn)有的一種電容的下電極的制造流程剖面圖；以及圖2A～2D繪示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的一種電容的下電極的制造流程剖面圖。
圖2A～2D繪示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的一種電容的下電極的制造流程剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供一種半導(dǎo)體基底30，其上形成有場(chǎng)氧化層32，以限定出元件區(qū)，此元件區(qū)上的元件未詳細(xì)繪示出。形成一層介電層34覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，接著沉積一層氮化硅層35，其覆蓋介電層34。其中，介電層34的材料例如為氧化硅。然后，沉積一層氧化層36，其覆蓋介電層34，此氧化層36的材料為硼磷硅玻璃。接著，例如以傳統(tǒng)的微影蝕刻法對(duì)氮化硅層35、氧化層36與介電層34構(gòu)圖，藉以形成接觸窗口38，暴露出元件區(qū)中晶體管的源/漏極區(qū)(未繪示)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2B，沉積一層導(dǎo)體層40，以覆蓋介電層34的表面，并且填入接觸窗口38中，接觸晶體管的源/漏極區(qū)。其中，此導(dǎo)體層40的材料例如為已摻雜離子的多晶硅，而沉積的方法例如為低壓化學(xué)氣相沉積法。然后，形成一層半球型硅晶粒層42，以覆蓋導(dǎo)體層40的表面。其中形成半球型硅晶粒層42的方法例如為利用低壓化學(xué)氣相沉積法，以SiH4或Si2H6為反應(yīng)氣體，在介于非晶硅與多晶硅生成溫度之間，直接沉積半球型硅晶粒而成。接著，例如以化學(xué)氣相沉積法沉積一層蓋狀介電層44，以覆蓋半球型硅晶粒層42，此蓋狀介電層44的材料例如為硼磷硅玻璃。然后，例如使用微影蝕刻法，對(duì)蓋狀介電層44、半球型硅晶粒層42與導(dǎo)體層40構(gòu)圖，直至大約暴露出氧化層36，藉以形成如圖2B所示的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2C，例如以低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積一層已摻雜離子的多晶硅物質(zhì)，覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)表面，包括覆蓋蓋狀介電層44與氧化層36，而形成導(dǎo)體層46。接著，例如使用上述沉積半球型硅晶粒層42的方法，形成一層半球型硅晶粒層48，以覆蓋導(dǎo)體層46的表面。
請(qǐng)參照?qǐng)D2D，接著，例如使用各向異性蝕刻法，回蝕刻半球型硅晶粒層48與導(dǎo)體層46，藉以使得導(dǎo)體層46的形狀為一間隙壁，覆蓋蓋狀介電層44與導(dǎo)體層40的側(cè)壁，并且暴露出氧化層36的表面。在此回蝕刻步驟中，因?yàn)槭褂酶飨虍愋晕g刻法，所以可保留導(dǎo)體層46間隙壁外側(cè)的半球型硅晶粒層48。然后，例如使用反應(yīng)離子蝕刻法、氫氟酸氣體或氫氟酸溶液，去除蓋狀介電層44，直至大約暴露出半球型硅晶粒層42。其中，因?yàn)檠趸瘜?6的材料與蓋狀介電層44相同，所以也會(huì)被去除。至此，半球型硅晶粒層42、半球型硅晶粒層48、導(dǎo)體層40與導(dǎo)體層46，共同組成電容的下電極。
本發(fā)明的特征之一是使用蓋狀介電層44作為掩模，藉以在蝕刻步驟中保護(hù)半球型硅晶粒層42，以避免回蝕工藝損害半球型硅晶粒層42，藉以避免后續(xù)沉積于下電極上的電容介電層產(chǎn)生漏電流現(xiàn)象。
本發(fā)明的特征之二是根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可有效控制半球型硅晶粒層40的回蝕工藝，并且可完全消除下電極之間的微細(xì)橋接現(xiàn)象。
本發(fā)明的特征之三是藉由去除氧化層36，藉以增加下電極的表面積，以增加電容的電容量。
雖然已結(jié)合一優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，但其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由后附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1．一種電容的下電極的制造方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底；形成一第一介電層，以覆蓋該半導(dǎo)體基底；形成一氮化硅層，以覆蓋該第一介電層；形成一氧化層，以覆蓋該氮化硅層；對(duì)該氧化層、該氮化硅層與該第一介電層構(gòu)圖，藉以形成一接觸窗口，暴露出該半導(dǎo)體基底的一特定區(qū)域；形成一第一導(dǎo)體層，以覆蓋該氧化層，并且填入該接觸窗口中，接觸該半導(dǎo)體基底的該特定區(qū)域；形成一第一半球型硅晶粒層，以覆蓋該第一導(dǎo)體層；形成一第二介電層，以覆蓋該第一半球型硅晶粒層；對(duì)該第二介電層、該第一半球型硅晶粒層與該第一導(dǎo)體層構(gòu)圖，直至大致暴露出該氧化層；形成一第二導(dǎo)體層，以覆蓋該第二介電層、該第一導(dǎo)體層與該氧化層的表面；形成一第二半球型硅晶粒層，以覆蓋該第二導(dǎo)體層的表面；去除覆蓋該氧化層與該第二介電層的表面的該第二導(dǎo)體層與該第二半球型硅晶粒層，直至大致暴露出該氧化層與該第二介電層，并且保留該第二介電層與該第一導(dǎo)體層的側(cè)壁上的該第二導(dǎo)體層與該第二半球型硅晶粒層；以及去除該第二介電層與該氧化層。
2．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中形成該第一導(dǎo)體層的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
3．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中形成該第二導(dǎo)體層的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
4．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中形成該第一半球型硅晶粒的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
5．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中形成該第二半球型硅晶粒的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
6．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中去除該氧化層與該第二介電層表面上的該第二導(dǎo)體層與該第二半球型硅晶粒層的方法包括使用各向異性蝕刻法。
7．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中去除該第二介電層的方法包括使用氫氟酸溶液。
8．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中去除該第二介電層的方法包括使用氟化氫氣體。
9．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中去除該第二介電層的方法包括使用反應(yīng)離子蝕刻法。
10．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該特定區(qū)域?yàn)橐痪w管的一源/漏極區(qū)。
11．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第一導(dǎo)體層的材料為已摻雜離子的多晶硅。
12．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第二導(dǎo)體層的材料為已摻雜離子的多晶硅。
13．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第一介電層的材料為氧化硅。
14．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第二介電層的材料為硼磷硅玻璃。
15．如權(quán)利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該氧化層的材料為硼磷硅玻璃。
全文摘要
一種電容的下電極的制造方法包括形成第一介電層、氮化硅層與氧化層以覆蓋基底。形成第一導(dǎo)體層。形成第一半球型硅晶粒層與第二介電層。對(duì)第二介電層、第一半球型硅晶粒層與第一導(dǎo)體層構(gòu)圖。形成第二導(dǎo)體層與第二半球型硅晶粒層。去除第二半球型硅晶粒層與第二導(dǎo)體層，以及去除第二介電層，直至暴露出第一半球型硅晶粒層。本發(fā)明的方法可避免回蝕工藝損害第一半球型硅晶粒層，并且可完全消除下電極之間的微細(xì)連接現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1227410SQ98105348
公開(kāi)日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1998年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月27日
發(fā)明者施俊吉, 黃修文, 洪允錠, 陳立哲 申請(qǐng)人:聯(lián)誠(chéng)積體電路股份有限公司