电容结构及其制造过程制造技术

本发明专利技术提供一种电容结构及其制造过程，其包括以下步骤：首先在基板上形成模板层，此模板层包括至少一个第一膜层及至少一个第二膜层的堆叠，其中第一膜层与第二膜层交替布置，且具有不同的蚀刻选择性；接着在模板层中形成开口，再进行湿蚀刻制造过程，使得开口侧壁处的第一膜层相对于第二膜层凹陷；接着在开口的底部及侧壁上形成电容器的下电极，再移除模板层。

【技术实现步骤摘要】
电容结构及其制造过程
本专利技术是有关于一种集成电路中的元件及其制造方法，且特别是有关于一种电容结构及其制造过程。
技术介绍
现有技术中，动态随机存取存储器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）存储单元包括晶体管及耦接在晶体管的电容器。在某些类型的DRAM的电容器制造过程中，在模板层中的垂直侧壁开口中形成存储单元的电容器的下电极，再将模板层完全移除，从而将各下电极的暴露面积最大化，以将后续形成的电容器的电容量最大化。因为DRAM的集成度逐渐提升，所以各存储单元或各下电极的横向面积渐减，因此需要增加各下电极的高度以将电容的电容量维持在一定标准之上。此外，由于高宽比增加，在模板层的垂直侧壁开口中形成的垂直侧壁下电极的机械强度较低，易于在模板层移除后的制造过程中受损。
技术实现思路
鉴于前述问题，本专利技术提供一种电容结构的制造过程，可使得电容器不易受到损害。本专利技术也提供一种电容结构，可利用本专利技术所提供的制造过程所形成。本专利技术的电容结构制造过程包括以下步骤：在基板上形成模板层，其包括至少一个第一膜层及至少一个第二膜层的堆叠，其中第一膜层及第二膜层交替布置且具有不同的蚀刻选择性；接着在模板层中形成开口，再进行湿蚀刻制造过程，使得开口侧壁处的第一膜层相对于第二膜层凹陷；接着在开口的底部及侧壁上形成电容器的下电极，再移除模板层。在上述本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，在模板层形成之后、开口形成之前，还包括：在模板层上形成盖层，以及形成穿过盖层且将被开口对准的孔洞。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，第一膜层与第二膜层的蚀刻选择比介于1.5至5.0之间。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，该至少一个第一膜层的材料包括掺杂多晶硅，且该至少一个第二膜层的材料包括未掺杂多晶硅。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，湿式蚀刻制造过程中所使用的蚀刻剂包括氢氧化铵或氢氧化四甲基铵。本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例还包括：在模板层形成之前，在基板上形成蚀刻中止层；且在形成电容器的下电极之前，先移除暴露在开口中的蚀刻中止层。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，模板层包括两个第一膜层及一个第二膜层的堆叠，且第二膜层介于这两个第一膜层之间。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，模板层包括两个第二膜层及一个第一膜层的堆叠，且第一膜层介于两个第二膜层之间。本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例还包括：形成介电层，此介电层覆盖电容器的下电极的内表面及外表面；且形成电容器的上电极，此上电极覆盖介电层。在本专利技术的电容结构的制造过程的一实施例中，电容器为动态随机存取记忆体的电容器。本专利技术的电容结构包括下电极、上电极及其间的介电层。下电极大致呈垂直管状且厚度大致均匀，包括交替布置在垂直方向的至少一个较宽部分及至少一个较窄部分。本专利技术的电容结构的一实施例还包括盖层，此盖层配置在下电极的顶部的周围。本专利技术的电容结构的一实施例还包括蚀刻中止层，此蚀刻中止层配置在下电极的底部部分的周围。在本专利技术的电容结构的一实施例中，介电层及上电极覆盖下电极的内表面及外表面。在本专利技术的电容结构的一实施例中，下电极的材料包括氮化钛或钌。在本专利技术的电容结构的一实施例中，介电层的材料包括高介电常数材料。在本专利技术的电容结构的一实施例中，上电极包括覆盖介电层的氮化钛层，以及覆盖氮化钛层的多晶硅层。因为用于形成电容器下电极的开口的侧壁处的至少一个第一膜层相对于至少一个第二膜层凹陷，下电极具有较大的表面积及不平整的壁结构。因此，可以增加电容器的电容量，也可以增强下电极的机械强度，从而减少在模板层移除后的制造过程步骤中，下电极受到损害的可能性。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A、图2、图3、图4、图5、图6A、图7及图8为本专利技术一实施例的电容结构制造过程的截面图；图1B及图6B分别示出图1A及图6A所示结构的上视图，其中图1A及图6A分为图1B及图6B所示结构的沿截线I-I’的截面图；图9及图10示出本专利技术另两实施例的不同结构的模板层。附图标记说明：100：基板；102：接触窗；104：蚀刻中止层；105、148、158：模板层；106、108、150、152、154、160、162、164：膜层；110/110a：盖层/图案化盖层；112/112a：硬罩幕层/图案化硬罩幕层；114/114a：可灰化硬罩幕层/图案化可灰化硬罩幕层；116：介电抗反射层；118：图案化光阻层；120：开口图案；122、134：开口；122a、130a：较宽部分；122b、130b：较窄部分；130：下电极；136：空洞；138：介电层；140：金属层；142：掺杂多晶硅层；144：上电极。具体实施方式以下进一步以下列实施例及其附图来解释本专利技术，然而本专利技术的范畴并不限于此。例如，虽然实施例是用具有对应开口图案的图案化光阻层来定义图案化可灰化硬罩幕（AshableHardMask，AHM），并以此图案化可灰化硬罩幕来定义硬罩幕层（用于定义形成下电极的开口），但也可用上述图案化光阻层来直接定义本专利技术中的硬罩幕层。图1A、图2、图3、图4、图5、图6A、图7及图8为本专利技术一实施例的电容结构的制造过程的截面图。图1B及图6B分别示出图1A及图6A所示结构的上视图，其中图1A及图6A分为图1B及图6B所示结构的沿截线I-I’的截面图。参照图1A及图1B，提供基板100，其上依序形成有电容器接触窗102、蚀刻中止层104、模板层105、盖层110、硬罩幕层112、可灰化硬罩幕层114、介电抗反射层（DARC）116及图案化光阻层118。模板层105包括第一膜层106及第二膜层108的堆叠，第二膜层108配置在第一膜层106上。图案化光阻层118中形成有电容器开口图案120。当基板100为用于制造DRAM的基板时，其通常在接触窗102的平面下方形成有DRAM胞的存取金氧半晶体管（未示出）。蚀刻中止层104的材料可包括氮化硅（Si3N4）或未掺杂硅玻璃（USG），厚度可为50埃至300埃。第一膜层106及第二膜层108的蚀刻选择性不同。在使用特定蚀刻剂的湿蚀刻制造过程中，第一膜层106的蚀刻率高于第二膜层108，其蚀刻选择比在1.5至5.0之间。在此选择比范围内，第一膜层106的材料可包括掺杂多晶硅，且第二膜层108材料包括未掺杂多晶硅。例如，在用作湿蚀刻剂的氢氧化铵（NH4OH）或氢氧化四甲基铵（TMAH）溶液中，掺杂多晶硅与未掺杂者的蚀刻选择比在1.5～5.0之间。NH4OH或TMAH对掺杂多晶硅（第一膜层106）与未掺杂者（第二膜层108）的蚀刻选择性依掺质种类而定；例如，掺氩、硅、砷或磷时蚀刻率较高，掺硼时较低。此湿蚀刻选择性是电容器容纳开口的轮廓或形状的变数。盖层110的材料可包括SiN，厚度可为800埃。硬罩幕层112的材料可包括四乙氧基硅烷（TEOS）氧化物或硼硅玻璃（BSG），厚度可为6000～8000埃。可灰化硬罩幕层114可包括透明的碳或非晶碳，厚度可为6000～8000埃。介电抗反射层116厚度为260～750埃。上述各层的厚度是依照电容器的总堆叠高度及干式蚀刻的需要来决定。参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容结构的制造过程，其特征在于，包括：在基板上形成模板层，该模板层包括至少一个第一膜层及至少一个第二膜层的堆叠，其中该至少一个第一膜层及该至少一个第二膜层交替布置，且具有不同的蚀刻选择性；在该模板层中形成开口；进行湿蚀刻制造过程，使得该开口的侧壁处的该至少一个第一膜层相对于该至少一个第二膜层凹陷；在该开口的底部及侧壁上形成该电容的下电极；以及移除该模板层。

【技术特征摘要】
2012.11.02 US 13/666,9841.一种电容结构的制造过程，其特征在于，包括：在基板上形成模板层，该模板层包括至少一个第一膜层及至少一个第二膜层的堆叠，其中该至少一个第一膜层及该至少一个第二膜层交替布置，且具有不同的蚀刻选择性；在该模板层上形成盖层，且在该盖层中形成孔洞；在该模板层中形成开口，其中该开口对准该孔洞；进行湿蚀刻制造过程，使得该开口的侧壁处的该至少一个第一膜层相对于该至少一个第二膜层凹陷；在该开口的底部及侧壁上形成该电容的下电极；以及移除该模板层，并保留该盖层。2.根据权利要求1所述的电容结构的制造过程，其特征在于，该至少一个第一膜层与该至少一个第二膜层的蚀刻选择比介于1.5至5.0之间。3.根据权利要求2所述的电容结构的制造过程，其特征在于，该至少一个第一膜层的材料包括掺杂多晶硅，且该至少一个第二膜层的材料包括未掺杂多晶硅。4.根据权利要求3所述的电容结构的制造过程，其特征在于，该湿蚀刻制造过程中所使用的蚀刻剂包括氢氧化铵或氢氧化四甲基铵。5.根据权利要求1所述的电容结构的制造过程，其特征在于，还包括：在该模板层形成之前，在该基板上形成蚀刻中止层；以及在形成该电容的该下电极之前，先移除暴露在该开口中的该蚀刻中止层。6.根据权利要求1所述的电容结构的制造过程，其特征在于，该模板层包括两个第一膜层及一个第二膜层的堆叠，且该第二膜层介于该两个第一膜层之...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭启祥，陈政顺，谢章耀，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71