專(zhuān)利名稱(chēng)：使用基于非晶碳的層制造圓柱形電容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體涉及一種制造圃 柱形電容器的方法
背景技術(shù)：
在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAMs)中，設(shè)計(jì)規(guī)則已轉(zhuǎn)為小型化。因此， 單元的尺寸也已縮小。結(jié)果，圃柱形電容器的高度増加.為了得到足 夠水平的電容，須要減少電容器的介電層的厚度。此發(fā)展趨勢(shì)歸于以 下事實(shí)電容器的電容直接正比于電極面積和電容器的介電層的介電 常數(shù)，而反比于電極之間的距離(即介電層的厚度)。
然而，圃柱形電容器高度的増加導(dǎo)致難以實(shí)施后續(xù)工藝，而且包 含許多限制。因此，研究人員主動(dòng)研究可以減少介電層厚度的各種方 法。此外，研究人員也集中發(fā)展新的電極材料，例如金屬基材料以取 代多晶硅。當(dāng)使用多晶硅當(dāng)作電極材料時(shí)，由于在電極之上有氧化物 層形成而限制了介電層厚度的減少。
如果使用金屬基材料當(dāng)作電極材料，則出現(xiàn)晶體生長(zhǎng)，其為金屬 的特性之一。例如，在氮化鈦(TiN)的情形下，晶體生長(zhǎng)成圃柱形結(jié) 構(gòu)。由于此晶體結(jié)構(gòu)，TiN的表面通常會(huì)變得粗糙，而且濕蝕刻溶液 很可能經(jīng)過(guò)晶體之間的界面或缺陷層滲入TiN基電極。因此，當(dāng)通過(guò) 濕蝕刻移除用以制作電容器的氧化物層以形成圃柱形TiN基底部電極 時(shí)，在TiN基底部電極下方的底部結(jié)構(gòu)常常會(huì)受到濕蝕刻溶液的損傷。 因此，DRAMs可能發(fā)生運(yùn)行故陣或陣礙。此外，小型化很可能在浸 出(dip-out)處理期間造成底部電極之間橋的形成，所述浸出是一種 用以移除氣化物層的濕蝕刻。
困1A為傳統(tǒng)電容器結(jié)構(gòu)在浸出處理之前的橫截面困。此橫截面圖
為當(dāng)切割如圖1B所示的電容器結(jié)構(gòu)的X-X'和Y-Y'方向時(shí)獲得的。 具體地，在襯底ll之上形成堆疊結(jié)構(gòu)，每一個(gè)堆疊結(jié)構(gòu)均包含存儲(chǔ)節(jié) 點(diǎn)接觸塞13和阻擋金屬層14，其中存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞13和阻擋金屬層 14兩者都穿過(guò)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸氣化物層12。在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸氣化物層 12之上形成蝕刻停止層15和電容器成型氣化物層16。
蝕刻電容器成型氣化物層16和蝕刻停止層15以形成開(kāi)口 ，然后
在開(kāi)口內(nèi)部形成圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)n。通過(guò)濕浸出處理，移除電容器成
型氧化物層16以暴露存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17的內(nèi)壁和外壁，從而形成圃柱形結(jié) 構(gòu)。
但是，小型化常常會(huì)造成圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)n彼此之間隔更靠近. 因此，即使最佳化濕浸出處理，在圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)n之間還是很可能 形成橋。
閨1B為在漫出處理之后所得到的傳統(tǒng)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17困像.具體地， 由于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17之間的間距減少，所以圖1B所示的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17很 可能橋接在一起。在X-X'方向的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17之間的間距比Y-Y'方 向窄。因此，當(dāng)實(shí)施濕浸出處理時(shí)，不會(huì)堅(jiān)固地支撐存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17，而 造成坍塌并使得存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)17橋接。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體器件的電容器的制造方法，即使存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高度增加，也可以在濕浸出處理時(shí)減少存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的橋接。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造圃柱形電容器的方法。該方法包括 在襯底上形成包括中間層的隔離結(jié)構(gòu)，其中在所述襯底中形成有多個(gè) 接觸塞；通過(guò)蝕刻隔離結(jié)構(gòu)形成多個(gè)開(kāi)口區(qū)，從而暴露出接觸塞的選 擇部分；在開(kāi)口區(qū)的表面上形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；蝕刻隔離結(jié)構(gòu)的選擇部分 以形成包圍存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的選擇部分的困案化中間層，由此支撐存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)； 移除隔離結(jié)構(gòu)的余留部分；以及移除圖案化中間層以暴露存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的 內(nèi)壁和外壁。
##本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種制造圃柱形電容器的方法。 該方法包括在村底上形成隔離結(jié)構(gòu)，其中在所述襯底中形成有接觸塞， 所迷隔離結(jié)構(gòu)包括當(dāng)作支撐層的中間層；蝕刻隔離結(jié)構(gòu)以形成暴Jl^觸
塞的開(kāi)口區(qū)；在開(kāi)口區(qū)中形成圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；移除部分隔離結(jié)構(gòu)以暴 M儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的選棒部分；蝕刻余留的隔離結(jié)構(gòu)直至支撐層以形成環(huán)形田 案化支撐層，環(huán)形困案化支撐層包圍存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的外壁，并且連接相鄰的 務(wù)睹節(jié)點(diǎn)；實(shí)施濕浸出處理以移除除環(huán)形圍案化支撐層以外的隔離結(jié)構(gòu)； 以及移除環(huán)形困案化支撐層以暴M儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)壁和外壁。


圖1A為在浸出處理之前傳統(tǒng)電容器結(jié)構(gòu)的橫截面困；
圖1B為在浸出處理之后橋接在一起的傳統(tǒng)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的困像；
圖2A~2I為本發(fā)明實(shí)施方案的圃柱形電容器的制造方法橫截面
圖3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的開(kāi)口區(qū)的頂枧圖3B為根振本發(fā)明實(shí)施方案，在彼此相互隔離存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之后的所 產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的頂視困；
圖3C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在移除基于非晶碳的硬掩模層之后 的所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的透視困；及
圖3D和3E為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在對(duì)基于氧化物的絕緣層實(shí) 施濕浸出處理之后的所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的透視困和頂視圖。
具體實(shí)施例方式
圖2A-2I為本發(fā)明實(shí)施例的豳柱形電容器的制造方法橫截面圖。 具體地，困2A-2I的所示橫截面困為當(dāng)電容器結(jié)構(gòu)在困3A 3E困示的 A-A'和B-B'方向切割時(shí)所得到。
參考圖2A，可以在襯底21上形成絕緣層22，蝕刻絕緣層22以形 成接觸孔230。下文中，將接觸孔230互換式地稱(chēng)為存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸孔 230.塞材料填充存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸孔230以形成接觸塞23 (或存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 接觸塞23)。下文中，將接觸塞23互換式地稱(chēng)為存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23。 雖然沒(méi)有圖示，但是在形成絕緣層22之前可以在襯底21上形成包含 字線(xiàn)和位線(xiàn)的晶體管.絕緣層22可以由基于氧化物的材料、尤其是未 摻雜硅玻璃(USG)材料制成。絕緣層22厚約1000A 3000A。
為了形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23，可以使用存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸掩模蝕刻絕 緣層22以形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸孔230，在絕緣層22上形成多晶硅層， 從而填滿(mǎn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸孔230?？梢栽诙嗑Ч鑼由蠈?shí)施回蝕刻工藝以 形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23.
可以在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23上形成阻擋金屬結(jié)構(gòu)24。更具體地， 通過(guò)實(shí)施化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝沉積鈦(Ti)層，然后再進(jìn)行快 速熱退火處理.由于快速熱退火處理，Ti與底部結(jié)構(gòu)的硅(Si)反應(yīng) 而形成硅化鈦(TiSi2)層24A。然后，通過(guò)實(shí)施CVD工藝，在TiSi2 層24A上沉積厚約1000A 2000A的TiN層24B。 TiN層24B可以通 過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或回蝕刻處理平坦化。如果用于后續(xù)形成存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電層包含TiN，則可以省略TiN層24的沉積和平坦化。
在其中已形成有存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23的絕緣層22上可以形成第一 隔離結(jié)構(gòu)100,更具體地，可以在絕緣層22上形成蝕刻停止層、電容 器成型層、中間層、緩沖層和硬掩模層，并蝕刻以形成制成困案化的 蝕刻停止層25、圖案化的電容器成型層26、困案化的中間層27、圖 案化的緩沖層28以及硬掩模29。
蝕刻停止層可以包含基于氮化物的材料。電容器成型層可以包括 低溫未摻雜的基于氣化物的材料，如等離子體增強(qiáng)原硅酸四乙酯 (PETEOS )、轔珪酸鹽玻璃(PSG )、硼砩珪酸鹽玻璃(BPSG )和/ 或其組合。電容器成型層可以形成約5000A 15000A的厚度?？梢酝?過(guò)在約3001c 500x:的溫度下實(shí)施等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (pecvd)工藝來(lái)形成可以包含非晶碳的中間層。中間層可以形成約 500A 2000A的厚度.緩沖層可以包括低溫未摻雜的基于氣化物的材 料，如PETEOS、 PSG和/或BPSG,緩沖層可以形成約500A 2000A
的厚度。可以通過(guò)在約30ox: 5oox:的溫度下實(shí)施pecvd工藝來(lái)形
成可以包含非晶破的硬掩模層，硬掩模層可以形成約2000A 5000A的厚度.
在硬掩模層上涂布光刻膠層，然后通過(guò)光刻來(lái)困案化以形成存儲(chǔ)
節(jié)點(diǎn)掩模30。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)掩模30需要形成排列的鋸齒形困案，這將在
后面詳細(xì)說(shuō)明.
雖然沒(méi)有困示，但是可以在硬掩J^層上形成厚約5(M)A 1S00A的
抗反射涂層(ARC)作為附加的硬掩模.抗反射涂層可以包括氧氮化 硅(SiON)或基于氣化物的材料.抗反射涂層和硬掩模層可以利用存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)掩模30作為蝕刻阻擋層來(lái)閨案化a
可以利用硬掩模29來(lái)蝕刻緩沖層、中間層和電容器成型層以形成 圃柱形開(kāi)口區(qū)31。開(kāi)口區(qū)31為要形成底部電極的區(qū)域.在上述用以 形成開(kāi)口區(qū)31的蝕刻期間，可以蝕刻掉存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)掩模30。因此，硬 掩模29可以基本具有蝕刻阻擋層的功能。
可以蝕刻在開(kāi)口區(qū)31下方的蝕刻停止層以暴露存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞 23。因?yàn)橐纬纱鎯?chǔ)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)口區(qū)31可以形成為孔，所以開(kāi)口區(qū)31 一般可以稱(chēng)為存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)孔31。此外，開(kāi)口區(qū)31可以通過(guò)包括上述順 序形成的圖案化蝕刻停止層25、困案化電容器成型層26、困案化中間 層27、困案化緩沖層28和硬掩模29的第一隔離結(jié)構(gòu)IOO來(lái)限定。此 外，附圖標(biāo)記Dl和D2表示開(kāi)口區(qū)31的直徑，而附圖標(biāo)記S1和S2 表示開(kāi)口區(qū)31之間的分隔距離。
參考圖2B，在可以硬掩模29上和開(kāi)口區(qū)31的表面上形成用于存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電層32 (下面稱(chēng)為存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32)。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層 32可以由包括TiN或釕(Ru)的材料形成.應(yīng)該理解的是，其它材 料可以用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32。更具體地，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32可以 通過(guò)實(shí)施CVD工藝或原子層沉積(ALD)工藝形成。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電 層32可以形成約200A 400A的厚度。
如果存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32使用TiN，則可以省略在形成蝕刻停止層 之前實(shí)施的TiN層24B的沉積和平坦化。換句話(huà)說(shuō)，如果阻擋層金屬 結(jié)構(gòu)24和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32都包括TiN，則不需要TiN層24B的額 外的沉積和平坦化。即使沒(méi)有形成TiN層24B，在形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電 層32 (例如TiN層)之前，仍然需要實(shí)施CVD工藝和快速熱退火處 理來(lái)沉積Ti層，以在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸塞23之間形 成歐姆接觸，此歐姆接觸改善電阻特性。
在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32使用TiN的情況下，可以使用采用四氯化鈦 (TiCl4)當(dāng)作源材料的CVD工藝，氨氣(NH3)用作反應(yīng)氣體，其 可以在約400" 700X:的溫度下應(yīng)用，在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32使用Ru 的情形下，可以使用利用Ru(EtCp)2當(dāng)作源材料的ald法，氣氣(02)
用作反應(yīng)氣體，其可以在約20ot; 4oot:的溫度下應(yīng)用。
參考圖2C，實(shí)施存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)隔離過(guò)程.更具體地，對(duì)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電 層32施以干回蝕刻處理，而不使用附加的阻擋層，如果存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電 層32包括TiN,可以通過(guò)采用CMP或具有基于光刻膠的阻擋層或基 于氣化物的阻擋層的干回蝕刻來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)隔離過(guò)程.若使用基于 光刻膠的阻擋層或基于氣化物的阻擋層，在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)隔離過(guò)程期間開(kāi) 口區(qū)31的內(nèi)側(cè)不會(huì)受到污染。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)隔離過(guò)程可以持續(xù)直到暴露硬掩模29的表面，以在開(kāi)口 區(qū)31內(nèi)部形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A。如圖2C所示，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A可以具有 圃柱形結(jié)構(gòu)。例如，通過(guò)CMP或干回蝕刻，移除位于開(kāi)口區(qū)31外部 的硬掩模29上的部分存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電層32 (參見(jiàn)圖2B)，以在開(kāi)口區(qū) 31的底部和側(cè)面上形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A。
參考圖2D,可以通過(guò)實(shí)施基于02的灰化處理來(lái)移除余留的硬掩 模29.與光刻膠類(lèi)似，通過(guò)02容易地移除硬掩模29。因此，由于硬 掩模29的移除，暴露出存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A和圖案化的緩沖層28的上部。 結(jié)果，形成包括困案化蝕刻停止層25、困案化電容器成型層26、困案 化中間層27和圖案化緩沖層28的笫二隔離結(jié)構(gòu)101。
參考困2E，在笫二隔離結(jié)構(gòu)101和暴露的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A上形成犧 牲層33。犧牲層33可包括基于氣化物的材料，如二氣化硅(Si02 ), 而且可通過(guò)實(shí)施ALD工藝形成。六氯硅烷(Si2Cl6)或"HCD"用作 源氣體，而吡啶和1120蒸氣分別用作催化物質(zhì)和反應(yīng)氣體。在約IOO
x:的低溫下(例如，在約8ox: i50x:)沉積通過(guò)ald工藝形成的犧
牲層33。當(dāng)通過(guò)低溫ALD工藝形成犧牲層33時(shí)，犧牲層33可具有 良好的階梯覆蓋，而且可以容易地通過(guò)濕浸出處理來(lái)移除。
在第二隔離結(jié)構(gòu)101和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A上形成特定的厚度犧牲層 33。更具體地，調(diào)整犧牲層33的厚度，使得犧牲層33填滿(mǎn)狹窄間隔 的相鄰存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的空間(參見(jiàn)33A),但沒(méi)有填滿(mǎn)寬間隔的
相鄰存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的空間(參見(jiàn)33B)。犧牲層33在不同位置具 有不同厚度的原因?yàn)榇鎯?chǔ)節(jié)點(diǎn)32A在A-A'方向彼此間隔較近，存儲(chǔ) 節(jié)點(diǎn)32A在B-B'方向彼此間隔較遠(yuǎn)，ALD工藝允許在不同的位置調(diào) 整犧牲層33的厚度.
參考困2F,對(duì)犧牲層33施以干回蝕刻處理。在干回蝕刻處理后， 犧牲層33的第一部分保留在A-A'和B-B'方向的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A內(nèi) 部；犧牲層33的第二部分保留使得犧牲層33的所述第二部分填滿(mǎn)在 A-A，方向上儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的空間；犧牲層33的笫三部分沒(méi)有填滿(mǎn) 存儲(chǔ)在B-B，方向上節(jié)點(diǎn)32A之間的空間。附圖標(biāo)記33C、 33D和33E 分別表示保留在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A內(nèi)部的犧牲層33的第一部分(以下稱(chēng) 為第 一犧牲層33C )、填滿(mǎn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的空間的犧牲層33的第 二部分(以下稱(chēng)為笫二犧牲層33D)以及沒(méi)有填滿(mǎn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間 的空間的犧牲層33的第三部分(以下稱(chēng)為第三犧牲層33E )。位于存 儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的犧牲層33在B-B'方向比在A-A'方向薄.因此， 第三犧牲層33E保留作為通過(guò)干式回蝕刻處理暴露的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A上 部的側(cè)壁上的間隔物。
同時(shí)，可以實(shí)施干回蝕刻處理以暴露存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A在A-A'和B-B '方向上的上部。因此，在犧牲層33的干回蝕刻處理之后，在A-A '方向，由于第二犧牲層33D保留在A-A'和B-B'方向，所以可以 不晷霧閨案化緩沖層28，由于第三犧牲層33E保留作為間隔物，所以 可暴露掛案化緩沖層28.
參考圖2G，繼續(xù)對(duì)困案化緩沖層28和困案化中間層27在A-A' 和B-B'方向?qū)嵤└苫匚g刻處理，尤其是在A-A'方向，因?yàn)榈诙?牲層33D復(fù)蓋困案化緩沖層28，可以不蝕刻困案化緩沖層28，但是 在B-B'方向，可以蝕刻困案化緩沖層28和圖案化中間層27。附困 標(biāo)記101A表示第三隔離結(jié)構(gòu)。
更具體地，在困案化緩沖層28和圖案化中間層27的干回蝕刻期 間，在A-A'方向的第二犧牲層33D用作蝕刻阻擋層。雖然在A-A' 方向的圖案化緩沖層28的干回蝕刻期間，可以移除部分的笫二犧牲層
33D，但是移除應(yīng)該防止困案化緩沖層28被暴露。
在圖案化緩沖層28和困案化中間層27的干回蝕刻之后，在B-B '方向的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的上部由包括余留的中間層27A、余留的緩沖 層28A和第三犧牲層33E的第一堆疊結(jié)構(gòu)102支撐。另一方面，在 A-A'方向的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的上部由填充存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間的空間的 笫二堆疊結(jié)構(gòu)103支撐。笫二堆疊結(jié)構(gòu)103包括余留的中間層27A、 困案化緩沖層28和笫二犧牲層33D。根據(jù)頂視困，在B-B'方向的余 留的中間層27A包圍存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的外壁，類(lèi)似于環(huán).此外，余留的 緩沖層28A和第三犧牲層33E包圍存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的外壁，類(lèi)似于環(huán)。
因?yàn)楦苫匚g刻處理以逸覆式蝕刻類(lèi)型來(lái)進(jìn)行，所以余留的中間層 27A仍然在A-A'方向保持連接，但是在B-B'方向卻變成斷開(kāi)。因 此，余留的中間層27A為包圍各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的外壁的環(huán)形。余留的 中間層27A的這種結(jié)構(gòu)在圖3D和3E示出，下面將提供詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖2H,實(shí)施氧化物材料的濕漫出處理。在A-A'方向，濕浸 出處理移除均包括基于氧化物的材料的第一和第二犧牲層33C和 33D、圖案化緩沖層28以及困案化電容器成型層26。在B-B'方向， 濕漫出處理移除第三犧牲層33E、余留的緩沖層28A以及圖案化電容 器成型層26。具體地，濕浸出處理使用氣化物蝕刻劑，例如緩沖氧化 物蝕刻劑(BOE)或象化氯(HF)溶液。此外，濕浸出處理實(shí)施一段 足夠的時(shí)間，以移除第一、第二和笫三犧牲層33C、 33D和33E,圖 案化緩沖層28、余留的緩沖層28A以及困案化電容器成型層26。
由于滲入在B-B'方向的困案化電容器成型層26的氧化物蝕刻劑 可滲入在A-A'方向的余留的中間層27A下方的困案化電容器成型層 26，所以可以移除在A-A'方向的困案化電容器成型層26。因此，當(dāng) 移除圖案化電容器成型層26時(shí)，產(chǎn)生空的空間26A。在濕浸出處理之 后形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A ，以具有由余留的中間層27A支撐的圃柱形結(jié)構(gòu)。
參考圖21,通過(guò)實(shí)施干光刻膠移除過(guò)程可以移除余留的中間層 27A.如上所述，通過(guò)光刻膠移除法(例如，使用氧氣移除)，可以容 易移除余留的中間層27A.雖然沒(méi)有困示，但是可以在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A
上形成介電層和上電極，從而得到圃柱形電容器，
困3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的開(kāi)口區(qū)31A的頂視圖，在A-A' 和B-B'方向的開(kāi)口區(qū)31的直徑Dl和D2基本相同，在A-A'方向 的開(kāi)口區(qū)31之間的間多巨Sl可大于在B-B'方向的開(kāi)口區(qū)31之間的間 距S2。附困標(biāo)記IOO表示第一隔離結(jié)構(gòu)。
圖3B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)隔離過(guò)程之后得到的結(jié) 構(gòu)頂視圖。如圖所示，第一隔離結(jié)構(gòu)100支撐存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A。
圖3C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在移除硬掩模29之后所得結(jié)構(gòu)的 透枧圖。在移除硬掩模29之后，保留包含圖案化蝕刻停止層25、圖 案化電容器成型層26、困案互中間層27和困案化緩沖層28的第二隔 離結(jié)構(gòu)101.因此可以暴露出在第二隔離結(jié)構(gòu)101上的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A 的上部。
圖3D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在實(shí)施濕浸出處理之后的所得結(jié)構(gòu) 透視閨。圖3E為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，在實(shí)施濕浸出處理之后的所 得結(jié)構(gòu)頂視圖.余留的中間層27A包圍各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的中間外壁， 類(lèi)似于環(huán)。在A-A'方向的余留的中間層27A和在垂直于A-A'方向 的方向上余留的中間層27A可以連接在一起。因此，余留的中間層27A 可以以圍繞各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A外壁的連接環(huán)的形式保留。
因此，在A-A'方向上，各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A可以由余留的中間層27A 的連接環(huán)支撐，而在B-B'方向可以由余留的中間層27A的不連接環(huán) 支撐。因?yàn)樵贏-A'方向的余留的中間層27A和在B-B'方向的余留 的中間層27A是連接的，所以余留的中間層27A可以在所有的方向支 撐存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A。所以，即使在困2H所示的濕浸出處理后，由余留 的中間層27A支撐的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A也不會(huì)橋接在一起。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方案，將基于非晶碳的中間層插入存儲(chǔ)節(jié) 點(diǎn)32A的支撐結(jié)構(gòu)之中，以防止存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A在濕浸出處理期間掛塌。 結(jié)果在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間不會(huì)形成橋。更具體地，在濕浸出處理期間 基于非晶碳的中間層可以防止在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之間形成橋。因此，電 容器的高度可以增加而有很大的延伸，從而允許有較大的電容。
因?yàn)榻殡妼釉诨诜蔷频挠嗔舻闹虚g層移除之后形成，所以可以
增加介電層與各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A的的接觸面積，以允許有足夠的電容。此 外，可以在形成圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)32A之后，通過(guò)實(shí)施干光刻膠移除法容 易地移除基于非晶破的中間層，因此，可以制造電容器而不會(huì)減少產(chǎn)率。
雖然已對(duì)于特定優(yōu)選實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是可以 在不偏離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)做出各種變 化和修改，ilXt^域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種制造圓柱形電容器的方法，所述方法包括在襯底上形成包括中間層的隔離結(jié)構(gòu)，所述襯底中形成有多個(gè)接觸塞；通過(guò)蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)形成多個(gè)開(kāi)口區(qū)，由此暴露所述接觸塞的選擇部分；在所述開(kāi)口區(qū)的表面上形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)的選擇部分以形成包圍所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的選擇部分的圖案化中間層，由此支撐所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；移除所述隔離結(jié)構(gòu)的余留部；和移除所述圖案化中間層以暴露所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)壁和外壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中通過(guò)利用掩模形成所述開(kāi)口區(qū)， 所述開(kāi)口區(qū)在一個(gè)方向上的間隔比另一方向上大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述中間層包含第一基于非晶碳 的層，和其中蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)還包括在所述襯底上形成笫一絕緣層、所述第一基于非晶破的層、第二絕緣層以及第二基于非晶碳的層；在所述第二基于非晶破的層上形成所述掩模；利用所述掩模蝕刻笫二基于非晶破的層以形成硬掩模；和利用所述硬掩模蝕刻所述第二絕緣層、所迷第 一基于非晶碳的層和所述第一絕緣層.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述笫一和笫二絕緣層包括基于 氧化物的材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在形成所述笫一絕緣層之前在所迷襯底上形成蝕刻停止層；和 在利用所述硬掩模蝕刻所述第二絕緣層、所述笫一基于非晶破的 層和所述第一絕緣層之后蝕刻所述蝕刻停止層，由此形成所迷開(kāi)口區(qū)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述蝕刻停止層包括基于氮化物 的材料。
7. 根據(jù)杈利要求3所述的方法，其中通過(guò)在約300r 500"的溫度下 實(shí)施等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，所述笫一基于非晶 破的層形成約500A 2000A的厚度.
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所迷的方法，其中通過(guò)在約300t: 50or;的溫度下實(shí)施等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，所述第二基于非晶 碳的層形成約2000A 5000A的厚度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在形成所述第二基于非晶碳的 層之后和在形成所述掩模之前形成附加的硬掩模。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述附加的硬掩模包括氣氮化 硅(SiON)和低溫未摻雜的基于氣化物的材料中的一種，并且具有約 500A 1500A的厚度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述笫一絕緣層包括選自等離 子體增強(qiáng)原硅酸四乙酯(PETEOS)、轔硅酸鹽玻璃(PSG)和硼砩硅 酸鹽玻璃(BPSG)中的一種，并且具有約5000A 15000A的厚度；所 述第二絕緣層包括選自PETEOS、 PSG和BPSG中的一種，并且具有 約2000A 5000A的厚度.
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)以形成所述 困案化中間層還包括在形成所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之后，移除所述隔離結(jié)構(gòu)的所述第二基于非 晶破的層；在移除所述笫二基于非晶碳的層之后所得結(jié)構(gòu)上形成犧牲層； 選擇性蝕刻所述犧牲層；和利用所述犧牲層作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)直至所述笫一 基于非晶碳的層，以形成所迷圖案化中間層，所述困案化中間層作為 連接環(huán)包圍所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的中間外壁部分；其中當(dāng)移除除所述困案化中間層以外的隔離結(jié)構(gòu)時(shí)同時(shí)移除所述 犧牲層的余留部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中移除所述笫二基于非晶碳的層 包括在氧氣氣氛下應(yīng)用等離子體處理.
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述犧牲層形成的厚度填滿(mǎn)間 隔較小的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的空間，并且不填滿(mǎn)間隔較大的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間 的空間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述犧牲層包括二氣化硅 (Si02)，形成所述犧牲層包括實(shí)施原子層沉積(ALD)工藝。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中實(shí)施所述ALD工藝包括利用 六氯硅烷(Si2Cl6)作為源氣體、吡咬作為催化物質(zhì)和水(H20)蒸氣 作為反應(yīng)氣體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述ALD工藝在約10or i5or;的溫度下實(shí)施。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中選擇性蝕刻所述犧牲層和利用 所述犧牲層作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)直至所述第一基于非晶碳的層包括實(shí)施干回蝕刻處理.
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中形成所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)包括 在所述隔離結(jié)構(gòu)的上表面和所述開(kāi)口區(qū)的表面上形成導(dǎo)電層；和 移除在所述隔離結(jié)構(gòu)的上表面上形成的所述導(dǎo)電層.
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述導(dǎo)電層包括氮化鈦(TiN) 和釕(Ru)中的一種。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中移除所述導(dǎo)電層包括實(shí)施千回 蝕刻處理而不用使用蝕刻阻擋層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中移除所迷導(dǎo)電層包括使用基于 光刻膠的阻擋層和基于氧化物的阻擋層中的一種實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理和干回蝕刻處理中的一種。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述隔離結(jié)構(gòu)包括除中間層以 外的基于氧化物的材料；和移除除所述困案化中間層以外的所述隔離 結(jié)構(gòu)包括實(shí)施濕浸出處理。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中實(shí)施所述濕浸出處理包括通過(guò) 使用緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)或象化氬(HF)溶液來(lái)對(duì)氧化物材料 施用濕浸出處理.
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移除所述困案化中間層包括在 氣氣氣氛下實(shí)施等離子體處理。
26. —種制造圃柱形電容器的方法，所述方法包括 在襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)，所述襯底中形成有接觸塞，所述隔離結(jié)構(gòu)包括作為支撐層的中間層；蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)以形成暴露出所述接觸塞的開(kāi)口區(qū)；在所述開(kāi)口區(qū)中形成圃柱形存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；移除部分所述隔離結(jié)構(gòu)以暴露所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的選擇部分；蝕刻所述余留的隔離結(jié)構(gòu)直至所述支撐層以形成環(huán)形困案化支撐 層，所述環(huán)形圖案化支撐層包圍所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的外壁并且連接相鄰的 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；實(shí)施濕浸出處理以移除除所述環(huán)形困案化支撐層以外的所述隔離 結(jié)構(gòu)；和移除所述環(huán)形困案化支撐層以暴露所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)壁和外壁.
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述支撐層包含所述笫一基于 非晶破的層，并且形成所述隔離結(jié)構(gòu)包括在所述襯底上形成笫一基于 氣化物的層、所述笫一基于非晶碳的層、第二基于氧化物的層和第二 基于非晶碳的層，其中當(dāng)移除部分隔離結(jié)構(gòu)以暴露所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的上 部時(shí)，所述第二基于非晶碳的層被移除。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中形成所述第一和第二基于非晶碳的層包括在約300t: 500t:的溫度下實(shí)施等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述笫一和第二基于氧化物的 層包括等離子體增強(qiáng)原硅酸四乙酯(PETEOS )、褲硅酸鹽玻璃(PSG ) 和硼褲硅酸鹽玻璃(BPSG)中的一種。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中移除所述第二基于非晶碳的層 包括在氧氣氣氛下實(shí)施等離子體處理.
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，在移除所述第二基于非晶破的層之 后，還包括在移除所述笫二基于非晶碳的層后所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上形成犧牲層； 對(duì)所述犧牲層實(shí)施干回蝕刻處理，使得所迷犧牲層以間隔物的形式保留；利用余留的犧牲層作為蝕刻阻擋層來(lái)蝕刻所述隔離結(jié)構(gòu)直至所述 笫一基于非晶碳的層，以形成環(huán)形困案化支撐層；其中當(dāng)通過(guò)所述濕漫出處理移除除所述環(huán)形困案化支撐層以外的 所述隔離結(jié)構(gòu)時(shí)，同時(shí)移除在形成所述環(huán)形閨案化支撐層之后保留的 犧牲層。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述犧牲層形成的厚度填滿(mǎn)所 述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間空間較小的空間，并且不填滿(mǎn)所述存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間空間 較大的空間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中形成所述犧牲層包括實(shí)施原子 層沉積(ALD)工藝，所述犧牲層包括二氣化硅(Si02)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中實(shí)施所述ALD工藝包括利用 六氯硅烷(Si2Cl6)作為源氣體、吡啶作為催化物質(zhì)和水(H20)蒸氣 作為反應(yīng)氣體。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述ALD工藝在約 100"~150匯的溫度下實(shí)施.
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中蝕刻所述余留的隔離結(jié)構(gòu)直至 所述支撐層以形成所述環(huán)形圖案化支撐層包括實(shí)施干回蝕刻處理.
全文摘要
一種制造圓柱形電容器的方法。該方法包含在襯底上形成包括中間層的隔離結(jié)構(gòu)，在所述襯底中已形成有許多接觸塞；通過(guò)蝕刻隔離結(jié)構(gòu)形成多個(gè)開(kāi)口區(qū)，從而暴露出接觸塞的選擇部分；在開(kāi)口區(qū)的表面上形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；蝕刻隔離結(jié)構(gòu)的選擇部分以形成包圍存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的選擇部分的圖案化中間層，從而支撐存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)；移除隔離結(jié)構(gòu)的余留部分；以及移除圖案化中間層，以暴露存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)壁和外壁。
文檔編號(hào)H01L21/8242GK101097852SQ20071008720
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者盧載盛, 吉德信, 宋翰相, 廉勝振, 樸基善, 李起正, 金珍赫 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司