專利名稱：電容的下電極的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體的制作工藝，特別是涉及一種電容的下電極的制造方法。
動態隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory；DRAM)的電容負責DRAM數據的存儲，在DRAM元件結構中，電容值必須足夠大，數據的存儲時間(Data Retention)才可以達到要求，然而隨著超大規模集成電路(ULSI)DRAM元件的小型化，存儲單元(Cell)尺寸也隨之縮小，因此常會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繪示現有的一種電容的下電極制造流程剖面圖。請參照圖1A，提供一半導體基底10，其上形成有場氧化層12，以限定出元件區，此元件區上的元件未詳細繪示出。并且半導體基底10上覆蓋有介電層14，此介電層14上形成有接觸窗口16，暴露出元件區中晶體管的源/漏極區(未繪示)。
請參照圖1B，沉積一層導體層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。其中，此導體層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氣相沉積法，接著，例如以化學氣相沉積法沉積一層蓋狀介電層22，以覆蓋導體層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與導體層18，而形成如圖1B所示的結構。
請參照圖1C，接著例如使用低壓化學氣相沉積法，沉積一層已摻雜離子的多晶硅物質覆蓋整個基底結構，然后例如使用各向異性蝕刻法，回蝕此層的多晶硅物質，而形成間隙壁24，以覆蓋蓋狀介電層22與導體層18的側壁。
請參照圖1D，然后，例如使用反應離子蝕刻(Reactive Ion Etch；RIE)法、氫氟酸氣體或氫氟酸溶液，去除蓋狀介電層22直至大約暴露出導體層18。
請參照圖1E，形成一層半球型硅晶粒層26覆蓋整個基底結構的表面，包括覆蓋導體層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氣相沉積法，以SiH4或Si2H6為反應氣體，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。
請參照圖1F，接著例如使用各向異性蝕刻法，進行回蝕刻步驟，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，是避免導體層18之間相互導通，亦即避免電容的下電極之間因為電導通，而導致半導體元件毀壞。
然而，這種現有的制造方法，因為直接回蝕刻半球型硅晶粒層26，所以雖然去除了介電層14上的半球型硅晶粒層26，然而同時也會損壞半球型硅晶粒層26。尤其是覆蓋導體層18上表面的半球型硅晶粒層26會被蝕刻工藝損害得相當嚴重，而造成后續步驟覆蓋與半球型硅晶粒層26上的電容介電層產生漏電流現象。因此必須控制回蝕刻工藝，以避免過度損害半球型硅晶粒層26。
此外，若回蝕刻工藝控制不當，則會造成下電極之間依然存在微細橋接(Micro-bridging)現象，而導致電容損毀。
因此，本發明的主要目的在于提供一種電容的下電極的制造方法，以解決上述現有制作方法的缺點。
為了實現上述目的，本發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體基底，形成第一介電層，以覆蓋半導體基底。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。接著對氧化層、氮化硅層與第一介電層構圖，藉以形成一接觸窗口，暴露出半導體基底的一特定區域。
然后，形成第一導體層，以覆蓋氧化層，并且填入接觸窗口中，接觸半導體基底的此特定區域。形成第一半球型硅晶粒層，以覆蓋第一導體層。以及形成第二介電層，以覆蓋第一半球型硅晶粒層。然后對第二介電層、第一半球型硅晶粒層與第一導體層構圖，直到大致暴露出氧化層。接著，形成第二導體層，以覆蓋第二介電層、第一導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體層的側壁上的第二導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、第二導體層、第一半球型硅晶粒層與第一導體層，共同組成電容的下電極。
本發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，藉以避免后續沉積于下電極上的電容介電層產生漏電流現象。
本發明的特征之二是根據本發明的制造方法，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橋接現象。
本發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。
為使本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下面特舉一優選實施例，并配合附圖作詳細說明。附圖中圖1A～1F繪示現有的一種電容的下電極的制造流程剖面圖；以及圖2A～2D繪示根據本發明的一優選實施例的一種電容的下電極的制造流程剖面圖。
圖2A～2D繪示根據本發明的一優選實施例的一種電容的下電極的制造流程剖面圖。請參照圖2A，提供一種半導體基底30，其上形成有場氧化層32，以限定出元件區，此元件區上的元件未詳細繪示出。形成一層介電層34覆蓋整個基底結構，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，例如以傳統的微影蝕刻法對氮化硅層35、氧化層36與介電層34構圖，藉以形成接觸窗口38，暴露出元件區中晶體管的源/漏極區(未繪示)。
請參照圖2B，沉積一層導體層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。其中，此導體層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氣相沉積法。然后，形成一層半球型硅晶粒層42，以覆蓋導體層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氣相沉積法，以SiH4或Si2H6為反應氣體，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，對蓋狀介電層44、半球型硅晶粒層42與導體層40構圖，直至大約暴露出氧化層36，藉以形成如圖2B所示的結構。
請參照圖2C，例如以低壓化學氣相沉積法，沉積一層已摻雜離子的多晶硅物質，覆蓋整個基底結構表面，包括覆蓋蓋狀介電層44與氧化層36，而形成導體層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，以覆蓋導體層46的表面。
請參照圖2D，接著，例如使用各向異性蝕刻法，回蝕刻半球型硅晶粒層48與導體層46，藉以使得導體層46的形狀為一間隙壁，覆蓋蓋狀介電層44與導體層40的側壁，并且暴露出氧化層36的表面。在此回蝕刻步驟中，因為使用各向異性蝕刻法，所以可保留導體層46間隙壁外側的半球型硅晶粒層48。然后，例如使用反應離子蝕刻法、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，因為氧化層36的材料與蓋狀介電層44相同，所以也會被去除。至此，半球型硅晶粒層42、半球型硅晶粒層48、導體層40與導體層46，共同組成電容的下電極。
本發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，藉以避免后續沉積于下電極上的電容介電層產生漏電流現象。
本發明的特征之二是根據本發明的制造方法，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橋接現象。
本發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。
雖然已結合一優選實施例公開了本發明，但其并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，可作出各種更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應當由后附的權利要求來限定。
權利要求
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體基底；形成一第一介電層，以覆蓋該半導體基底；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；對該氧化層、該氮化硅層與該第一介電層構圖，藉以形成一接觸窗口，暴露出該半導體基底的一特定區域；形成一第一導體層，以覆蓋該氧化層，并且填入該接觸窗口中，接觸該半導體基底的該特定區域；形成一第一半球型硅晶粒層，以覆蓋該第一導體層；形成一第二介電層，以覆蓋該第一半球型硅晶粒層；對該第二介電層、該第一半球型硅晶粒層與該第一導體層構圖，直至大致暴露出該氧化層；形成一第二導體層，以覆蓋該第二介電層、該第一導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體層的側壁上的該第二導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，其中形成該第一導體層的方法包括低壓化學氣相沉積法。
3．如權利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中形成該第二導體層的方法包括低壓化學氣相沉積法。
4．如權利要求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氣相沉積法。
5．如權利要求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氣相沉積法。
6．如權利要求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離子蝕刻法。
10．如權利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該特定區域為一晶體管的一源/漏極區。
11．如權利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第一導體層的材料為已摻雜離子的多晶硅。
12．如權利要求1所述的電容的下電極的制造方法，其中該第二導體層的材料為已摻雜離子的多晶硅。
13．如權利要求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。形成第一導體層。形成第一半球型硅晶粒層與第二介電層。對第二介電層、第一半球型硅晶粒層與第一導體層構圖。形成第二導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連接現象。
文檔編號H01L21/28GK1227410SQ98105348
公開日1999年9月1日 申請日期1998年2月27日 優先權日1998年2月27日
發明者施俊吉, 黃修文, 洪允錠, 陳立哲 申請人:聯誠積體電路股份有限公司