电容器阵列及其形成方法、半导体器件技术

技术编号:18973782 阅读:29 留言:0更新日期:2018-09-19 04:10
本发明专利技术提供了一种电容器阵列及其形成方法、半导体器件,所述方法包括:在基底上形成交替叠置的主体支撑层与牺牲层,然后形成贯穿牺牲层与主体支撑层的通孔,在通孔内形成下电极,下电极呈多个筒状结构,接着去除位于顶层的牺牲层,形成辅助支撑层,辅助支撑层的第一部分遮盖筒状结构的顶部开口,第二部分覆盖主体支撑层,第三部分连接第一部分与第二部分并位于主体支撑层上,之后去除辅助支撑层中的第一部分与第二部分以及由第二部分覆盖的主体支撑层,辅助支撑层的第三部分与剩余的主体支撑层组共同支撑下电极的顶部,以此解决电容器容易倒塌的问题,同时能够维持足够的电容高度,有效提高了电容器的容量及质量。

【技术实现步骤摘要】
电容器阵列及其形成方法、半导体器件
本专利技术涉及半导体
,特别涉及一种电容器阵列及其形成方法、半导体器件。
技术介绍
随着半导体器件尺寸微缩,其在衬底上的横向面积减小。为了提高或维持足够高的电容值,通常增加下电极(bottomelectrode)的高度或者减小下电极的厚度。此时电极长径比较高,厚度较薄,对阵列区域可靠性造成影响。比如,可能会引起下电极坍塌或倾覆,相邻的下电极从而短路。目前通过添加电极的横向连续支承层增加稳定性。但已有的单层横向支撑有其高度极限,电容值受到电极高度限制,电极倾覆和成片坍塌的风险依然存在。随着半导体器件变得更加高度集成,单位单元在半导体衬底上的水平面积会逐渐减小。虽然单位单元在半导体衬底上的水平面积会逐渐减小,但是为了在半导体器件中存储电荷,需要提高或维持电容器的足够高的电容。为了提高或保持电容器的电容,通常增加下电极(bottomelectrode)的高度或者减小下电极的厚度,以扩大下电极与电介质层之间的接触面积。然而,此时电极长径比较高,厚度较薄,对阵列区域可靠性造成影响。比如,可能会引起下电极坍塌或倾覆,相邻的下电极从而短路。目前通过添加电极的横向连续支承层增加稳定性。但已有的单层横向支撑有其高度极限,电容值受到电极高度限制,电极倾覆和成片坍塌的风险依然存在。因此,需要具有大电容且不易倒塌的电容器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电容器阵列及其形成方法、半导体器件,解决了电容器容易倒塌的问题,且能够维持足够的电容高度,从而有效提高电容器的容量及质量。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种电容器阵列的形成方法,包括:提供一基底,所述基底上形成有交替叠置的主体支撑层和牺牲层;形成多个通孔在所述牺牲层与所述主体支撑层内,所述通孔暴露出所述基底;形成一下电极在所述通孔中,所述下电极覆盖所述通孔的侧壁和底部,以形成多个筒状结构;去除位于顶层的牺牲层,以使所述下电极的顶部突出地高于暴露出的主体支撑层的顶部;形成一辅助支撑层在所述基底上,所述辅助支撑层包括第一部分、第二部分和第三部分,所述第一部分遮盖所述下电极的所述筒状结构的顶部开口,所述第二部分覆盖部分所述主体支撑层,所述第三部分连接所述第一部分和所述第二部分,且所述第三部分位于所述主体支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围;去除所述辅助支撑层中的所述第一部分与所述第二部分,以及去除由所述第二部分覆盖的所述主体支撑层,并使所述辅助支撑层的所述第三部分与剩余的所述主体支撑层相连以共同支撑所述下电极的顶部;依次去除其余各层的所述牺牲层,以及去除在垂直于所述基底表面的方向上未被剩余的所述辅助支撑层覆盖的各层所述主体支撑层,直至暴露出底层的主体支撑层;形成一电容介质层于所述下电极的内外表面以及于所述主体支撑层与所述辅助支撑层暴露出的表面;以及,形成一上电极于所述电容介质层的内表面与外表面。可选的,所述辅助支撑层的所述第三部分悬空位于所述主体支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围。可选的,形成所述辅助支撑层的步骤中,限制所述辅助支撑层的所述第一部分未填充在所述下电极的所述筒状结构的筒内部中;以及,去除所述辅助支撑层的所述第一部分之后,暴露出所述下电极的所述筒状结构的顶部开口。可选的,多层叠置的所述主体支撑层包括第一支撑层、第二支撑层以及第三支撑层,多层叠置在两两支撑层中的所述牺牲层由底部往上依次包括第一牺牲层、第二牺牲层以及第三牺牲层,在所述第三牺牲层的顶部还形成有一第四支撑层。可选的,去除位于顶层的牺牲层的步骤包括:去除所述第三牺牲层;去除所述第三牺牲层之前,还包括:去除所述第四支撑层;依次去除其余层的所述牺牲层以及在垂直于所述基底的方向上由所述第二部分覆盖的所述主体支撑层,至暴露出底层的主体支撑层的步骤包括:去除所述第二牺牲层;去除所述第二支撑层中在垂直于所述基底的方向上由所述辅助支撑层的所述第二部分覆盖的部分;以及,去除所述第一牺牲层。可选的,所述主体支撑层与所述辅助支撑层的材质均包括氮化硅,所述牺牲层的材质包括氧化硅。可选的,形成所述上电极之后还包括:形成一多晶硅层在所述基底上,所述多晶硅层覆盖所述上电极并填充所述上电极之间的间隙;其中,在提供所述基底的步骤中,所述基底内形成有多个节点接触,所述通孔暴露出所述节点接触,且所述下电极在所述通孔的底部与所述节点接触相连接。可选的,所述通孔呈六方排布;并且,在去除所述辅助支撑层中的所述第一部分与所述第二部分的步骤中,所述辅助支撑层的所述第三部分在所述下电极的顶部外围处呈环形相连且自成孔隙。可选的,所述辅助支撑层的所述第三部分的连接处位在所述下电极至邻近下电极之间,所述辅助支撑层的所述第三部分的非连接孔隙处位于所述下电极至邻近两下电极间之间。基于以上所述的电容器阵列的形成方法,本专利技术还提供一种电容器阵列,包括:一基底;一下电极,设置在所述基底上,且所述下电极具有多个筒状结构;一主体支撑层的底层支撑层,位于所述基底上,并位于所述下电极的多个筒状结构的外围底部;一主体支撑层的顶层支撑层,位于所述下电极的多个筒状结构的外围顶部,所述下电极的顶部突出地高于暴露出的所述顶层支撑层的顶部;一辅助支撑层的剩余部分,位于所述顶层支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围,所述辅助支撑层的所述剩余部分与所述主体支撑层的顶层支撑层相连以共同支撑所述下电极的顶部;一主体支撑层的中间支撑层,位于所述底层支撑层与所述顶层支撑层之间,并位于所述下电极的多个筒状结构的外围;一电容介质层,位于所述下电极的内外表面以及所述底层支撑层、中间支撑层与顶层支撑层暴露出的表面;以及,一上电极,位于所述电容介质层的内外表面。可选的,所述主体支撑层的顶层支撑层与所述下电极的多个筒状结构垂直接触,所述辅助支撑层的剩余部分悬空位于所述主体支撑层的顶层支撑层上,且所述辅助支撑层的剩余部分的一端连接所述下电极的多个筒状结构的外围,另一端连接所述主体支撑层的顶层支撑层。可选的,所述底层支撑层与所述中间支撑层均垂直于所述下电极的多个筒状结构。可选的,所述电容器阵列还包括一多晶硅层,覆盖所述上电极并填充所述上电极之间的间隙。可选的,所述电容器阵列还包括多个节点接触,位于所述基底内,所述下电极在所述筒状结构的底部与所述节点接触相连接。可选的,所述辅助支撑层、所述主体支撑层的材质均包括氮化硅。本专利技术还提供一种半导体器件,包括:一基板;一下电极,设置在所述基底上,且所述下电极具有多个筒状结构;一底层支撑层,位于所述基底上,并位于所述下电极的多个筒状结构的外围底部;一顶层支撑层结构,位于所述下电极的多个筒状结构的外围顶部,所述顶层支撑层结构包括第一部分与第二部分,所述第一部分与所述下电极的多个筒状结构垂直接触,所述第二部分悬空位于所述第一部分上,且所述第二部分的一端连接所述下电极的多个筒状结构的外围,另一端连接所述第一部分;一至少一层中间支撑层,均匀位于所述底层支撑层与所述顶层支撑层之间,并位于所述下电极的多个筒状结构的外围;一电容介质层,位于所述下电极的内外表面以及所述底层支撑层、中间支撑层与顶层支撑层暴露出的表面;以及,一上电极,位于所述电容介质层的内外表面。在本专利技术提供的电容器阵列及其形成方法、半导体器件中,在基底上形成交替叠置的主体支撑层与牺牲层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器阵列的形成方法,其特征在于,包括:提供一基底,所述基底上形成有交替叠置的主体支撑层和牺牲层;形成多个通孔在所述牺牲层与所述主体支撑层内,所述通孔暴露出所述基底;形成一下电极在所述通孔中,所述下电极覆盖所述通孔的侧壁和底部,以形成多个筒状结构;去除位于顶层的牺牲层,以使所述下电极的顶部突出地高于暴露出的主体支撑层的顶部;形成一辅助支撑层在所述基底上,所述辅助支撑层包括第一部分、第二部分和第三部分,所述第一部分遮盖所述下电极的所述筒状结构的顶部开口,所述第二部分覆盖部分所述主体支撑层,所述第三部分连接所述第一部分和所述第二部分,且所述第三部分位于所述主体支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围;去除所述辅助支撑层中的所述第一部分与所述第二部分,以及去除由所述第二部分覆盖的所述主体支撑层,并使所述辅助支撑层的所述第三部分与剩余的所述主体支撑层相连以共同支撑所述下电极的顶部;依次去除其余各层的所述牺牲层,以及去除在垂直于所述基底表面的方向上未被剩余的所述辅助支撑层覆盖的各层所述主体支撑层,直至暴露出底层的主体支撑层;形成一电容介质层于所述下电极的内外表面以及于所述主体支撑层与所述辅助支撑层暴露出的表面;以及,形成一上电极于所述电容介质层的内表面与外表面。...

【技术特征摘要】
1.一种电容器阵列的形成方法,其特征在于,包括:提供一基底,所述基底上形成有交替叠置的主体支撑层和牺牲层;形成多个通孔在所述牺牲层与所述主体支撑层内,所述通孔暴露出所述基底;形成一下电极在所述通孔中,所述下电极覆盖所述通孔的侧壁和底部,以形成多个筒状结构;去除位于顶层的牺牲层,以使所述下电极的顶部突出地高于暴露出的主体支撑层的顶部;形成一辅助支撑层在所述基底上,所述辅助支撑层包括第一部分、第二部分和第三部分,所述第一部分遮盖所述下电极的所述筒状结构的顶部开口,所述第二部分覆盖部分所述主体支撑层,所述第三部分连接所述第一部分和所述第二部分,且所述第三部分位于所述主体支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围;去除所述辅助支撑层中的所述第一部分与所述第二部分,以及去除由所述第二部分覆盖的所述主体支撑层,并使所述辅助支撑层的所述第三部分与剩余的所述主体支撑层相连以共同支撑所述下电极的顶部;依次去除其余各层的所述牺牲层,以及去除在垂直于所述基底表面的方向上未被剩余的所述辅助支撑层覆盖的各层所述主体支撑层,直至暴露出底层的主体支撑层;形成一电容介质层于所述下电极的内外表面以及于所述主体支撑层与所述辅助支撑层暴露出的表面;以及,形成一上电极于所述电容介质层的内表面与外表面。2.如权利要求1所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,所述辅助支撑层的所述第三部分悬空位于所述主体支撑层上且围绕所述下电极的顶部外围。3.如权利要求1所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,形成所述辅助支撑层的步骤中,限制所述辅助支撑层的所述第一部分未填充在所述下电极的所述筒状结构的筒内部中;以及,去除所述辅助支撑层的所述第一部分之后,暴露出所述下电极的所述筒状结构的顶部开口。4.如权利要求1所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,多层叠置的所述主体支撑层包括第一支撑层、第二支撑层以及第三支撑层,多层叠置在两两支撑层中的所述牺牲层由底部往上依次包括第一牺牲层、第二牺牲层以及第三牺牲层,在所述第三牺牲层的顶部还形成有一第四支撑层。5.如权利要求4所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,去除位于顶层的牺牲层的步骤包括:去除所述第三牺牲层;去除所述第三牺牲层之前,还包括:去除所述第四支撑层;依次去除其余层的所述牺牲层以及在垂直于所述基底的方向上由所述第二部分覆盖的所述主体支撑层,至暴露出底层的主体支撑层的步骤包括:去除所述第二牺牲层;去除所述第二支撑层中在垂直于所述基底的方向上由所述辅助支撑层的所述第二部分覆盖的部分;以及,去除所述第一牺牲层。6.如权利要求5所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,所述主体支撑层与所述辅助支撑层的材质均包括氮化硅,所述牺牲层的材质包括氧化硅。7.如权利要求1所述的电容器阵列的形成方法,其特征在于,形成所述上电极之后还包括:形成一多晶硅层在所述基底上,所述多晶硅层覆盖所述上电极并填充所述上电极之间的间隙;其中,在提供所述基底的步骤中,所述基底内形成有多个节点接触,所述通孔暴露出所述节点接触,且所述下电极在所述通孔的底部与所述节点接触相连接。8.如权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴双双
申请(专利权)人:睿力集成电路有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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