專利名稱：半導(dǎo)體器件中的電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法，特別涉及改進(jìn)的用于DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的電容器結(jié)構(gòu)和另一種半導(dǎo)體器件及其形成方法。
近來(lái)，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中低成本的要求和大存儲(chǔ)器容量的要求正日益強(qiáng)烈。為了實(shí)現(xiàn)這些要求，最有效的方法是增加器件單位尺寸(芯片尺寸)上的存儲(chǔ)器容量。為此目的，出現(xiàn)了越來(lái)越強(qiáng)烈的減小存儲(chǔ)器單元尺寸的傾向。下面將討論作為一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的DRAM。
DRAM包括大量的存儲(chǔ)器單元，各存儲(chǔ)器單元由一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器的組合構(gòu)成。根據(jù)與晶體管連接的位線的容量計(jì)算電容器的所需電容。即使減小存儲(chǔ)器單元尺寸，該要求的電容器電容幾乎也不改變。
另一方面，電容器的電容與電容器介質(zhì)膜的厚度成反比。因此，電容器介質(zhì)膜的厚度越薄，則電容就變得越大?？墒牵捎陔娙萜鹘橘|(zhì)膜的厚度由流過(guò)電容器介質(zhì)膜的漏電流決定，因而電容器介質(zhì)膜的厚度不能被減小到低于某一值。
并且，電容器的電容與電容器的表面面積成正比，電容器的表面面積被定義為電容器下電極與電容器上電極的相互相對(duì)部分的面積，由電容器介質(zhì)膜相互隔離電容器下電極與電容器上電極。因此，存儲(chǔ)器單元尺寸越小，則越難以保證所需電容器的表面面積。為了增加電容器的表面面積，通常采用電容器三維結(jié)構(gòu)。該電容器三維結(jié)構(gòu)可以以其電容器下電極有非常厚的膜厚的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器和其電容器下電極為圓柱型式的圓柱型疊層電容器為例。下面說(shuō)明形成這些電容器三維結(jié)構(gòu)的方法。
首先，參照?qǐng)D1A-1C說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的形成方法，其中圖1A-1C是展示現(xiàn)有技術(shù)的形成簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的工藝的示意性剖面圖。
如圖1A所示，在半導(dǎo)體襯底1的主表面，形成器件隔離氧化膜2，以限定器件形成區(qū)域，并在半導(dǎo)體襯底1的主表面上的器件形成區(qū)域內(nèi)形成擴(kuò)散層區(qū)3。在半導(dǎo)體襯底1的主表面上形成柵極絕緣層(在圖中沒(méi)有被標(biāo)以參考標(biāo)號(hào))和柵極4，并用第一層間絕緣膜20覆蓋包括柵極4的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面。在第一層間絕緣膜20上形成位線5，并且位線5通過(guò)穿過(guò)第一層間絕緣膜20的接觸孔與擴(kuò)散層區(qū)3中的一個(gè)相連接。用第二層間絕緣膜21覆蓋包括位線5的第一層間絕緣膜20的整個(gè)表面。在第二層間絕緣膜21的表面上，用光刻法形成光刻膠圖形7，然后用光刻膠圖形7作為掩模通過(guò)腐蝕形成電容器接觸孔6。這些電容器接觸孔6穿過(guò)第二層間絕緣膜21和第一層間絕緣膜20，達(dá)到相應(yīng)的擴(kuò)散層區(qū)3。
此后，除去光刻膠圖形7，然后如圖1B所示，淀積厚度為例如0.9μm的摻雜磷的多晶硅膜，以填充電容器接觸孔6和覆蓋第二層間絕緣膜21，接著用光刻法在摻雜磷的多晶硅膜上形成另一個(gè)光刻膠圖形8。用光刻膠圖形8作為掩模通過(guò)腐蝕構(gòu)圖摻雜磷的多晶硅膜，從而形成以實(shí)芯柱狀形式的電容器下電極(存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)電極)9。
然后，除去光刻膠圖形8，接著如圖1C所示，在整個(gè)表面上淀積厚度為例如7nm的氮化硅膜，以便構(gòu)成電容器介質(zhì)膜10。隨后，淀積厚度為例如0.15μm的摻雜磷的多晶硅膜，以形成電容器上電極(存儲(chǔ)器單元板極)11。這樣，在位線上完成用于保存作為信息的電荷的電容器(“位線上的電容器”結(jié)構(gòu))。
下面，參照?qǐng)D2A-2E說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型(cylinder type)疊層電容器的形成方法，其中圖2A-2E是展示現(xiàn)有技術(shù)的形成圓柱型疊層電容器的工藝的示意性剖面圖。圖2A-2E中，與圖1A-1C中所示部分相應(yīng)的部分被標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)，并且為了簡(jiǎn)化目的在一些場(chǎng)合將省略其說(shuō)明。
由于圖2A相應(yīng)于圖1A，因而從圖2A所示狀態(tài)下開(kāi)始進(jìn)行說(shuō)明。從圖2A所示狀態(tài)下除去光刻膠圖形7，然后如圖2B所示，按所說(shuō)順序淀積厚度為例如0.15μm的摻雜磷的多晶硅膜和厚度為例如0.8μm的PSG(磷硅酸玻璃)膜，以便用摻雜磷的多晶硅膜填充電容器接觸孔6，接著用光刻法在PSG膜上形成光刻膠圖形8。用光刻膠圖形8作為掩模通過(guò)腐蝕構(gòu)圖PSG膜和摻雜磷的多晶硅膜，從而形成芯(core)氧化膜12和電容器下電極(存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)電極)9。
然后，除去光刻膠圖形8，接著如圖2C所示，在整個(gè)表面上淀積厚度為例如0.07μm的摻雜磷的多晶硅膜，和進(jìn)行整個(gè)表面深腐蝕，形成側(cè)壁電極13。
然后，如圖2D所示，除去芯氧化膜12，從而獲得帶圓柱型側(cè)壁電極13的電容器下電極9。接著，如圖2E所示，在整個(gè)表面上淀積厚度為例如7nm的氮化硅膜，以便構(gòu)成電容器介質(zhì)膜10。隨后，淀積厚度為例如0.15μm的摻雜磷的多晶硅膜，以形成電容器上電極(存儲(chǔ)器單元板極)11。這樣，完成用于保存作為信息的電荷的電容器。
可是，上述現(xiàn)有技術(shù)的疊層電容器有下列問(wèn)題，參照?qǐng)D3和4說(shuō)明這些問(wèn)題。
參照?qǐng)D3，圖3是展示以實(shí)芯柱狀(solid column)形式的電容器下電極9的角部的放大和擴(kuò)張的示意性局部剖面圖。如圖3所示，在簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器中，電容器下電極9在其上周邊邊緣處有尖銳部分在電容器上電極11與電容器下電極9之間施加電壓時(shí)，如圖3中箭頭E所示，電場(chǎng)在尖銳部分P9集中，從而在電容器上電極11與電容器下電極9之間通過(guò)電容器介質(zhì)膜10流過(guò)漏電流。該漏電流是使電容器電荷保存特性下降的主要原因。換言之，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要確定電容器介質(zhì)膜10的厚度以防止該漏電流，因此，如前所述，電容器介質(zhì)膜10的厚度當(dāng)然不能被減小到低于某一值。
參照?qǐng)D4，圖4是展示圓柱型下電極9的側(cè)電極13的上端的放大和擴(kuò)張的示意性局部剖面圖。如圖4所示，在圓柱型疊層電容器中，電容器下電極9的側(cè)電極13在其上端有尖銳部分P13。當(dāng)在電容器上電極11與電容器下電極9之間施加電壓時(shí)，如圖4中箭頭E所示，電場(chǎng)在尖銳部分P13集中，從而在電容器上電極11與電容器下電極9之間通過(guò)電容器介質(zhì)膜10流過(guò)漏電流。該漏電流是使電容器電荷保存特性下降的主要原因。
為了克服上述問(wèn)題，日本專利申請(qǐng)初步審查公開(kāi)JP-A-04-328859(可利用其英文摘要，其英文摘要內(nèi)容全部在本申請(qǐng)中引作參考)提出了用各向同性腐蝕使制造DRAM的工藝中形成的尖銳部分變圓的方法。按照該建議的方法，不再有尖銳部分，從而電場(chǎng)無(wú)論如何不會(huì)局部集中。
如上所述，各向同性腐蝕可弄圓尖銳部分?？墒?，各向同性腐蝕會(huì)不利地縮短疊層電容器的高度。
近年來(lái)，作為存儲(chǔ)器單元尺寸減小的結(jié)果，疊層電容器的上部面積被減小。所以，為了確保需要的大電容器表面面積，確保在疊層電容器側(cè)表面上有大的電容器表面面積，而不是企圖確保在疊層電容器上表面的大的電容器表面面積是合理的。例如，在有其頂部尺寸為0.25μm×0.75μm、高度為0.90μm的柱狀形式的電容器下電極的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的情況下，頂部表面面積為約0.188μm2，側(cè)表面的總面積為約1.8μm2。當(dāng)為了弄圓尖銳部分而采用各向同性腐蝕使該高度減小0.1μm時(shí)，電容器下電極的總表面面積減小約0.2μm2，該減小的面積大于頂部表面面積。在圓柱型疊層電容器的情況下，因電容器表面面積包括圓柱型側(cè)壁電極部分的外壁表面和內(nèi)壁表面，因而在進(jìn)行各向同性腐蝕時(shí)，電容器表面面積減小得比簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器中的情況更顯著。此外，通過(guò)弄圓圓柱型電極的尖銳上端部，也使得圓柱型電極的上端部的表面面積減小。
如上所述，各向同性腐蝕可防止電場(chǎng)在電容器下電極的尖銳部分的局部集中，但它會(huì)引起電容器下電極表面面積被不利地減小的另一個(gè)問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題的改進(jìn)的用于DRAM和其它半導(dǎo)體器件的電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供改進(jìn)的用于DRAM和其它半導(dǎo)體器件的電容器結(jié)構(gòu)，該電容器結(jié)構(gòu)的電容器下電極有大的表面面積，并構(gòu)成得可防止電場(chǎng)在電容器下電極局部集中。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供合理地形成上述改進(jìn)的電容器結(jié)構(gòu)的方法。
本發(fā)明的上述和其它目的可按照本發(fā)明這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，即提供一種電容器，該電容器包括在半導(dǎo)體器件中并有通過(guò)電容器介質(zhì)膜相互相對(duì)且相互分開(kāi)的第一電極和第二電極，在包括第一電極邊緣的第一電極的表面部分與電容器介質(zhì)膜之間形成附加介質(zhì)膜。
最好，附加介質(zhì)膜有這樣的膜厚，該膜厚使得作用于由電容器介質(zhì)膜和附加介質(zhì)膜構(gòu)成的疊置的絕緣層的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于作用于僅由電容器介質(zhì)膜構(gòu)成的單個(gè)絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度的75％。
在一個(gè)實(shí)施例中，附加介質(zhì)膜形成在包括第一電極邊緣的第一電極的上表面與電容器介質(zhì)膜之間。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，第一電極有表面面積大于所述上表面面積的側(cè)表面。
例如，附加介質(zhì)膜由選自氧化硅、氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成。
按照本發(fā)明的另一方案，提供一種形成半導(dǎo)體器件中的電容器的方法，該方法包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電膜，在第一導(dǎo)電膜的上表面上形成第一絕緣膜，構(gòu)圖第一導(dǎo)電膜和第一絕緣膜形成第一電極和附加介質(zhì)膜，在包括第一電極和附加介質(zhì)膜的整個(gè)表面上形成作為電容器介質(zhì)膜的第二絕緣膜，和在電容器介質(zhì)膜上形成作為第二電極的第二導(dǎo)電膜。
在最佳實(shí)施例中，第一導(dǎo)電膜被形成為實(shí)芯柱狀形式，其側(cè)表面的表面面積大于第一導(dǎo)電膜的上表面面積。
按照本發(fā)明的第三方案，提供一種形成半導(dǎo)體器件中的電容器的方法，該方法包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電膜，在第一導(dǎo)電膜上形成腐蝕阻擋膜，在腐蝕阻擋膜上形成緩沖膜，構(gòu)圖緩沖膜，在包括構(gòu)圖的緩沖膜的整個(gè)表面上形成第一絕緣膜，深腐蝕第一絕緣膜，僅在構(gòu)圖的緩沖膜的側(cè)表面上留下側(cè)壁絕緣膜并除去腐蝕阻擋膜的露出部分，用側(cè)壁絕緣膜作掩模進(jìn)行腐蝕，去除構(gòu)圖的緩沖膜、腐蝕阻擋膜和第一導(dǎo)電膜的一部分，于是形成構(gòu)圖的圓柱型形式的第一電極，第一電極有帶有用側(cè)壁絕緣膜覆蓋的上端的圓柱型壁，并保留位于側(cè)壁絕緣膜下的腐蝕阻擋膜，在包括第一電極的整個(gè)表面上形成作為電容器介質(zhì)膜的第二絕緣膜，和在電容器介質(zhì)膜上形成作為第二電極的第二導(dǎo)電膜。
在上述用于半導(dǎo)體器件的電容器中，由于用絕緣膜(由附加介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)膜構(gòu)成的疊置層)覆蓋電容器下電極的尖銳部分及其附近的上表面，當(dāng)然該絕緣膜的膜厚大于單個(gè)電容器介質(zhì)膜的膜厚，因而在電容器下電極尖銳部分的電場(chǎng)集中被減輕或減小。
并且，由于電場(chǎng)的集中被減輕或減小，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可進(jìn)一步減小電容器介質(zhì)膜的膜厚，從而增大電容。
另一方面，由于在形成電容器下電極之后不再進(jìn)行其目的在于弄圓電容器下電極尖銳部分的各向同性腐蝕，因而可防止電容器下電極的表面區(qū)域被大大地減少。
根據(jù)下列參照附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的描述，將更加明了本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1A-1C是用于展示形成現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的工藝的示意性剖面圖；圖2A-2E是用于展示形成現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型疊層電容器的工藝的示意性剖面圖；圖3是用于展示現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器中電容器下電極的角部的放大且夸張的示意性局部剖面圖；圖4是用于展示現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型疊層電容器中側(cè)壁電極的上端的放大且夸張的示意性局部剖面圖；圖5是按照本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的示意性剖面圖；圖5A是用于展示圖5中所示簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器中電容器下電極的角部的放大且夸張的示意性局部剖面圖；圖6A-6C是用于展示形成圖5中所示的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的工藝的示意性剖面圖；圖7是按照本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的圓柱型疊層電容器的示意性剖面圖；圖7A是用于展示圖7中所示圓柱型疊層電容器中側(cè)壁電極的上端的放大且夸張的示意性局部剖面圖；圖8A-8F是用于展示形成圖7中所示的圓柱型疊層電容器的工藝的示意性剖面圖。
下面，將參照


按照本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法的實(shí)施例。第一實(shí)施例參照?qǐng)D5，圖5是按照本發(fā)明電容器結(jié)構(gòu)實(shí)施例的在DRAM中實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的示意性剖面圖。圖5中，和在隨后的圖5A以及圖6A-6C中，功能與圖1A-1C中所示部分相應(yīng)的部分被標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)，并且為了簡(jiǎn)化描述有時(shí)省略其說(shuō)明。
由圖1C與圖5之間的比較可知，所示第一實(shí)施例與圖1C中所示的現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的區(qū)別僅在于所示第一實(shí)施例包括緩沖絕緣膜14，緩沖絕緣膜14以實(shí)芯柱狀形式形成于電容器下電極9的上表面上且被電容器介質(zhì)膜10覆蓋。
在該所示的第一實(shí)施例中，用電容器介質(zhì)膜10直接覆蓋電容器下電極9的側(cè)壁表面，可是，如圖5B所示，用由緩沖絕緣膜14和電容器介質(zhì)膜10構(gòu)成的疊置的絕緣層覆蓋電容器下電極9的上表面。所以，由于用其膜厚厚于電容器介質(zhì)膜10的疊置的絕緣膜(由緩沖絕緣膜14和電容器介質(zhì)膜10構(gòu)成)覆蓋電容器下電極9的上表面，其中該上表面由構(gòu)成電容器下電極尖銳部分的電容器下電極9的上周邊邊緣限定，因而作用于電容器下電極9上表面與電容器上電極13之間的疊置的絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度被減小，正如圖5B中的箭頭E所示，結(jié)果在電容器下電極尖銳部分的電場(chǎng)集中被減輕或減小。因此，緩沖絕緣膜14用作附加介質(zhì)膜。
并且，由于電場(chǎng)的集中被減輕或減小，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可進(jìn)一步減小電容器介質(zhì)膜10的膜厚。由于這意味著可以進(jìn)一步減小覆蓋電容器下電極9側(cè)表面的電容器介質(zhì)膜10的膜厚，其中所述的側(cè)表面占有電容器下電極9表面面積的主要部分，因而基本上可增加電容。另一方面，由于在形成電容器下電極之后不再進(jìn)行用于弄圓電容器下電極尖銳部分的各向同性腐蝕，因而能夠防止電容器下電極的表面面積被大大地減小。
最好，緩沖絕緣膜14(附加介質(zhì)膜)有這樣的膜厚，一方面可以確保疊置的絕緣膜(由緩沖絕緣膜14和電容器介質(zhì)膜10構(gòu)成)在某種程度上對(duì)電容器的電容有貢獻(xiàn)，另一方面，還可有效地減小作用于疊置的絕緣膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度。在電容器由相互分開(kāi)的平行平板構(gòu)成的情況下，假定介電常數(shù)不變，則電容與平板的面積成正比而與平行平板之間的距離成反比?？墒牵谠S多情況下，緩沖絕緣膜14的介電常數(shù)與電容器介質(zhì)膜10的介電常數(shù)不同。因此，為了有效地減小作用于又疊置絕緣膜的電場(chǎng)強(qiáng)度，要確定緩沖絕緣膜14的膜厚，使作用于由電容器介質(zhì)膜和附加介質(zhì)膜構(gòu)成的疊置的絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于作用于僅由電容器介質(zhì)膜構(gòu)成的單個(gè)絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度的75％。另一方面，如果不要求疊置的絕緣膜對(duì)電容器電容大體上有所貢獻(xiàn)，那么可以進(jìn)一步減小覆蓋電容器下電極9的側(cè)表面的電容器介質(zhì)膜10的膜厚，僅僅針對(duì)有效地減小作用于疊置的絕緣膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定緩沖絕緣膜14的膜厚。
下面，將參照?qǐng)D6A-6C說(shuō)明簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的形成工藝，其中圖6A-6C是用于展示形成圖5中所示簡(jiǎn)單厚膜疊層電容器的工藝的示意性剖面圖。
圖6A表示與圖1A中所示相同的條件。如圖6A所示，在半導(dǎo)體襯底1的主表面，形成器件隔離氧化膜2，以限定器件形成區(qū)域，并在半導(dǎo)體襯底1的主表面上的器件形成區(qū)域內(nèi)形成擴(kuò)散層區(qū)3。在半導(dǎo)體襯底1的主表面上形成柵極絕緣層(在圖6A中沒(méi)有被標(biāo)以參考標(biāo)號(hào))和柵極4，并用第一層間絕緣膜20覆蓋包括柵極4的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面。在第一層間絕緣膜20上形成位線5，并且位線5通過(guò)穿過(guò)第一層間絕緣膜20的接觸孔與擴(kuò)散層區(qū)3中之一相連接。用第二層間絕緣膜21覆蓋包括位線5的第一層間絕緣膜20的整個(gè)表面。在第二層間絕緣膜21的表面上，用光刻法形成光刻膠圖形7，然后用光刻膠圖形7作為掩模通過(guò)腐蝕形成電容器接觸孔6。這些電容器接觸孔6穿過(guò)第二層間絕緣膜21和第一層間絕緣膜20，達(dá)到相應(yīng)的擴(kuò)散層區(qū)3。例如，電容器接觸孔6的直徑在上端部分為0.22μm，在下端部分為0.15μm。
在圖6A所示條件下除去光刻膠圖形7，然后如圖6B所示，淀積厚度為例如0.9μm的摻雜磷的多晶硅膜19，以填充電容器接觸孔6和覆蓋第二層間絕緣膜21，接著，在摻雜磷的多晶硅膜19上淀積厚度為例如0.1μm的氧化硅膜。并且，用光刻法在氧化硅膜上形成另一個(gè)光刻膠圖形8。用光刻膠圖形8作為掩模通過(guò)腐蝕構(gòu)圖氧化硅膜，從而形成相互間隔例如約0.2μm的緩沖絕緣膜14。
然后，除去光刻膠圖形8，接著如圖6C所示，用緩沖絕緣膜14作為掩模，通過(guò)腐蝕構(gòu)圖摻雜磷的多晶硅膜19，從而形成與擴(kuò)散層區(qū)3電連接的實(shí)芯柱狀形式的電容器下電極(存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)電極)9。
然后，在整個(gè)表面上淀積厚度為例如7nm的氮化硅膜，以便構(gòu)成電容器介質(zhì)膜10。隨后，在電容器介質(zhì)膜10上淀積厚度為例如0.15μm的摻雜磷的多晶硅膜，以形成電容器上電極(存儲(chǔ)器單元板極)11。這樣，如圖5所示，完成用于保存作為信息的電荷的電容器。
在上述工藝中，在除去光刻膠圖形8之后構(gòu)圖摻雜磷的多晶硅膜19?？墒?，也可在構(gòu)圖氧化硅膜形成緩沖絕緣膜14之后除去光刻膠圖形8之前構(gòu)圖摻雜磷的多晶硅膜19。
在該實(shí)施例中，緩沖絕緣膜14由氧化硅膜形成，但也可由如氮化硅膜和氧化鉭膜等有高介電常數(shù)的絕緣膜形成以便增加電荷存儲(chǔ)容量。電容器介質(zhì)膜10由氮化硅膜形成，但相類似地，電容器介質(zhì)膜10也可由氧化鉭膜形成。第二實(shí)施例參照?qǐng)D7，圖7是展示本發(fā)明的在DRAM中實(shí)現(xiàn)的電容器結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的圓柱型疊層電容器的示意性剖面圖。圖7中，和在隨后的圖7A以及圖8A-8F中，與圖2A-2E和圖4中所示部分功能相應(yīng)的部分被標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明有時(shí)省略其描述。
從圖2E與圖7之間的比較中可知，所示第二實(shí)施例與圖2E中所示現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型疊層電容器的不同之處僅在于所示第二實(shí)施例包括形成于圓柱型電容器下電極9的直立側(cè)壁電極部分13的上端的氧化硅膜15和形成于氧化硅膜15上的側(cè)壁絕緣膜17；以及直立側(cè)壁電極部分13、氧化硅膜15和側(cè)壁絕緣膜17被電容器介質(zhì)膜10覆蓋。
在該所示的第二實(shí)施例中，用電容器介質(zhì)膜10直接覆蓋圓柱型電容器下電極9的直立側(cè)壁電極部分13的側(cè)壁表面和底表面，但是如圖7A所示，用由氧化硅膜15、側(cè)壁絕緣膜17和電容器介質(zhì)膜10構(gòu)成的疊置的絕緣層覆蓋直立側(cè)壁電極部分13的上端表面。因此，由于直立側(cè)壁電極13的上端不再有如圖4所示的尖銳部分P13，并且所述上端被其膜厚厚于單個(gè)電容器介質(zhì)膜10的疊置的絕緣層覆蓋，因而作用于直立側(cè)壁電極13上端表面與電容器上電極13之間的疊置的絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度被減小，正如圖7B中的箭頭E所示，結(jié)果在直立側(cè)壁電極13上端表面的電場(chǎng)集中被減輕或減小。因此，氧化硅膜15和側(cè)壁絕緣膜17用作附加介質(zhì)膜。此外，用單個(gè)絕緣膜替換氧化硅膜15和側(cè)壁絕緣膜17，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
并且，由于電場(chǎng)的集中被減輕或減小，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可進(jìn)一步減小電容器介質(zhì)膜10的膜厚。由于這意味著可以進(jìn)一步減小覆蓋圓柱型電容器下電極9的直立側(cè)電極13的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面和圓柱型電容器下電極9的內(nèi)底表面的電容器介質(zhì)膜10的膜厚，其中所述的表面占有電容器下電極9表面面積的主要部分，因而基本上可增加電容。另一方面，由于在形成電容器下電極之后不再進(jìn)行用于弄圓電容器下電極尖銳部分的各向同性腐蝕，因而能夠防止電容器下電極的表面面積被大大地減小。
在圓柱型疊層電容器中，盡管在圓柱型電容器下電極9的直立側(cè)電極13的上端形成附加介質(zhì)膜，并且用電容器介質(zhì)膜10覆蓋該附加介質(zhì)膜，但對(duì)圓柱型疊層電容器的電容基本上不產(chǎn)生影響，僅僅針對(duì)有效地減小作用于疊置的絕緣膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定附加介質(zhì)膜的膜厚。
下面，將參照?qǐng)D8A-8F說(shuō)明圖7中所示圓柱型疊層電容器的形成工藝，其中圖8A-8F是用于展示形成圖7中所示的圓柱型疊層電容器的工藝的示意性剖面圖。
圖8A表示與圖6A中所示相同的條件。與第一實(shí)施例相似，例如，電容器接觸孔6的直徑在上端部分為0.22μm，在下端部分為0.15μm。
在圖8A所示條件下除去光刻膠圖形7，然后如圖8B所示，在整個(gè)表面上按所述順序淀積厚度為例如0.9μm的摻雜磷的多晶硅膜19、厚度為例如0.02μm的氧化硅膜15和厚度為例如0.3μm的非晶硅膜。這樣，摻雜磷的多晶硅膜19填充電容器接觸孔6并由此與相應(yīng)的擴(kuò)散層區(qū)3電連接。并且，用光刻法在非晶硅膜上形成光刻膠圖形8。用光刻膠圖形8作為掩模通過(guò)腐蝕構(gòu)圖非晶硅膜，從而形成硅膜16。
然后，除去光刻膠圖形8，接著，在整個(gè)表面上淀積厚度為例如0.07μm的氧化硅膜(未示出)，并進(jìn)行整個(gè)表面的深腐蝕，如圖8C所示，形成僅在緩沖硅膜16側(cè)壁上保留的側(cè)壁絕緣膜17(構(gòu)圖的非晶硅膜)。通過(guò)淀積在整個(gè)表面上的氧化硅膜(未示出)的整個(gè)表面深腐蝕的作用，如圖8C所示，還除去了在該工藝期間露出的氧化硅膜15。
此外，如圖8D所示，用側(cè)壁絕緣膜17和保留的氧化硅膜15作掩模，腐蝕緩沖硅膜16和摻雜磷的多晶硅膜。為進(jìn)行該腐蝕，用由氯氣和溴化氫構(gòu)成的混合氣體作為腐蝕氣體。
當(dāng)完全除去緩沖硅膜16，即露出在緩沖硅膜16下的氧化硅膜15時(shí)，將腐蝕氣體切換到四氯化碳中，以便通過(guò)腐蝕完全除去露出的氧化硅膜15，如圖8E所示。
如果完全除去露出的氧化硅膜15，那么腐蝕氣體轉(zhuǎn)為由氯氣和溴化氫構(gòu)成的混合氣體，以腐蝕和構(gòu)圖摻雜磷的多晶硅膜19，從而形成圖8F中所示的圓柱型的電容器下電極9。亦即，電容器下電極9為有底部電極部分和從底部電極部分的周邊直立的側(cè)壁電極13的圓柱型形式。在側(cè)壁電極13的頂端，形成氧化硅膜15和側(cè)壁絕緣膜17。
然后，在整個(gè)表面上形成厚度為例如7nm的氮化硅膜，以便構(gòu)成電容器介質(zhì)膜10，隨后，在電容器介質(zhì)膜10上淀積厚度為例如0.15μm的摻雜磷的多晶硅膜，如圖7所示，以形成電容器上電極(存儲(chǔ)器單元板極)11。這樣，完成用于保存作為信息的電荷的電容器。
在第二實(shí)施例中，側(cè)壁絕緣膜17由氧化硅膜形成，但也可由如氮化硅膜和氧化鉭膜等有高介電常數(shù)的絕緣膜形成以便增加電荷存儲(chǔ)容量。電容器介質(zhì)膜10由氮化硅膜形成，但類似地，電容器介質(zhì)膜10也可由氧化鉭膜形成。
由上可知，在按照本發(fā)明的疊層電容器的實(shí)施例中，該疊層電容器包括在半導(dǎo)體器件中且有通過(guò)電容器介質(zhì)膜相互相對(duì)且相互分開(kāi)的電容器下電極與電容器上電極，附加介質(zhì)膜形成于包括電容器下電極的邊緣或尖銳部分的電容器下電極的表面部分之間，并且電容器介質(zhì)膜覆蓋附加介質(zhì)膜。因此，電場(chǎng)無(wú)論如何不會(huì)在電容器下電極的尖銳部分中局部集中，電容器下電極能夠具有大的表面面積。
由于減輕了電場(chǎng)在電容器下電極的邊緣或尖銳部分的集中，因而流過(guò)電容器介質(zhì)膜的漏電流減小，電容器介質(zhì)膜的擊穿電壓提高。
此外，由于電場(chǎng)的集中被減輕，因而可以進(jìn)一步減小電容器介質(zhì)膜的厚度，從而增加電容器的電容。
按照本發(fā)明，在形成電容器下電極之后不再進(jìn)行用于弄圓電容器下電極尖銳部分的各向同性腐蝕。因而能夠防止電容器下電極的表面面積因各向同性腐蝕而被大大地減小，結(jié)果可避免電容的大大減小。
參照特定實(shí)施例已經(jīng)展示和說(shuō)明了本發(fā)明?？墒?，應(yīng)該指出，本發(fā)明并不限于所示結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1．一種電容器，該電容器包括在半導(dǎo)體器件中并有通過(guò)電容器介質(zhì)膜相互相對(duì)且相互分開(kāi)的第一電極和第二電極，在包括所述第一電極邊緣的所述第一電極的表面部分與所述電容器介質(zhì)膜之間形成附加介質(zhì)膜。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述附加介質(zhì)膜有這樣的膜厚，該膜厚使得作用于由所述電容器介質(zhì)膜和所述附加介質(zhì)膜構(gòu)成的疊置的絕緣層的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于作用于僅由所述電容器介質(zhì)膜構(gòu)成的單個(gè)絕緣層上的電場(chǎng)強(qiáng)度的75％。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述附加介質(zhì)膜形成在包括所述第一電極邊緣的所述第一電極的上表面與所述電容器介質(zhì)膜之間。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容器，其特征在于，所述第一電極有表面面積大于所述上表面面積的側(cè)表面。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述附加介質(zhì)膜由選自氧化硅、氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述第一電極是以實(shí)芯柱狀形式的電容器下電極，所述第一電極有上表面和其表面面積大于所述上表面面積的側(cè)表面，所述附加介質(zhì)膜僅由所述電容器下電極的所述上表面形成，并且，形成的所述電容器介質(zhì)膜為覆蓋所述電容器下電極的所述側(cè)表面和覆蓋形成在所述電容器下電極的所述上表面上的所述附加介質(zhì)膜，所述第二電極是覆蓋所述電容器介質(zhì)膜的電容器上電極。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容器，其特征在于，所述電容器介質(zhì)膜由氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成，所述附加介質(zhì)膜由選自氧化硅、氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述第一電極是圓柱型形式的電容器下電極，該下電極有底部電極部分和從所述底部電極部分周邊直立的側(cè)壁電極部分，所述附加介質(zhì)膜僅在所述側(cè)壁電極部分的所述上端表面形成，并且形成的所述電容器介質(zhì)膜覆蓋所述底部電極部分、所述側(cè)壁電極部分的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表面，所述附加介質(zhì)膜形成在所述側(cè)壁電極部分的所述上端表面上，所述第二電極是覆蓋所述電容器介質(zhì)膜的電容器上電極。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容器，其特征在于，所述電容器介質(zhì)膜由氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成，所述附加介質(zhì)膜由選自氧化硅、氮化硅和氧化鉭構(gòu)成的組中的材料形成。
10．一種在半導(dǎo)體器件中形成電容器的方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電膜，在第一導(dǎo)電膜的上表面上形成第一絕緣膜，構(gòu)圖第一導(dǎo)電膜和第一絕緣膜形成第一電極和附加介質(zhì)膜，在包括第一電極和附加介質(zhì)膜的整個(gè)表面上形成作為電容器介質(zhì)膜的第二絕緣膜，和在電容器介質(zhì)膜上形成作為第二電極的第二導(dǎo)電膜。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電膜被形成為實(shí)芯柱狀形式，其側(cè)表面的表面面積大于所述第一導(dǎo)電膜的上表面面積。
12．一種在半導(dǎo)體器件中形成電容器的方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電膜，在第一導(dǎo)電膜上形成腐蝕阻擋膜，在腐蝕阻擋膜上形成緩沖膜，構(gòu)圖緩沖膜，在包括構(gòu)圖的緩沖膜的整個(gè)表面上形成第一絕緣膜，深腐蝕第一絕緣膜，僅在構(gòu)圖的緩沖膜的側(cè)表面上留下側(cè)壁絕緣膜并除去腐蝕阻擋膜的露出部分，用側(cè)壁絕緣膜作掩模進(jìn)行腐蝕，去除構(gòu)圖的緩沖膜、腐蝕阻擋膜和第一導(dǎo)電膜的一部分，于是形成構(gòu)圖的圓柱型形式的第一電極，第一電極有帶有用側(cè)壁絕緣膜覆蓋的上端的圓柱型壁，并保留位于側(cè)壁絕緣膜下的腐蝕阻擋膜，在包括第一電極的整個(gè)表面上形成作為電容器介質(zhì)膜的第二絕緣膜，和在電容器介質(zhì)膜上形成作為第二電極的第二導(dǎo)電膜。
全文摘要
在疊層電容器中,該電容器包括在DRAM中并有通過(guò)電容器介質(zhì)膜相互相對(duì)且相互分開(kāi)的電容器下電極和電容器上電極,在包括電容器下電極的尖銳部分的電容器下電極的上表面之間形成附加介質(zhì)膜,并用電容器介質(zhì)膜覆蓋附加介質(zhì)膜。因此,在電容器下電極的尖銳部分電場(chǎng)不再局部集中,電容下電極可有大的表面面積。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1235378SQ9910638
公開(kāi)日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月8日
發(fā)明者佐甲隆 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社