电容结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种电容结构及其形成方法，该电容结构包括：一基板，具有多个间隔的电容触点；多个电容柱，电容柱形成于基板上，并与电容触点接合，电容柱由内而外包括第一上电极层、第一介电层、下电极层、第二介电层及第二上电极层；固定层，平行于所述基板，多个电容柱贯穿于所述固定层，形成位于固定层上方的电容柱延伸部和下方的电容柱本体部，固定层在垂直于所述基板方向上全部或部分地覆盖所述电容柱延伸部。该电容结构改善了加高的空心电容柱本身不稳定、易倒塌的问题，避免了形成过程中湿法刻蚀易出现的晃动及倒塌现象，此外，该电容结构无顶部支撑层，在保证电容器件性能稳定的前提下又节约了工艺成本，具有很好的工业化前景。

Capacitance Structure and Its Formation Method

The invention provides a capacitive structure and a forming method thereof, which comprises a substrate with multiple spacing capacitive contacts, a plurality of capacitive columns formed on the substrate and connected with the capacitive contacts, and a capacitive column consists of a first upper electrode layer, a first dielectric layer, a lower electrode layer, a second dielectric layer and a second upper electrode layer from inside to outside, parallel to the said one. A plurality of capacitance columns run through the fixed layer to form a capacitance column extension part above the fixed layer and a capacitance column body part below the fixed layer. The fixed layer covers all or part of the capacitance column extension part perpendicular to the direction of the substrate. The capacitor structure improves the instability and collapse of the heightened hollow capacitor column itself, avoids the sloshing and collapse of wet etching during the formation process. In addition, the capacitor structure has no top support layer, and saves the process cost on the premise of ensuring the stability of capacitor components, which has a good prospect of industrialization.

【技术实现步骤摘要】
电容结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种电容结构及其形成方法
技术介绍
随着动态随机存取存储器(DRAM)特征尺寸持续缩小，电容器的电容也在不断减小，通过做出高深宽比结构的电容和形成双面(doubleside)结构的介电材料来提高电容是行之有效的提高电容的方法。在高深宽比结构的应用中，通常需要制备牺牲层来刻蚀高深宽比孔洞，牺牲层可采用硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate-glass，BPSG)等材料。然而，在电极板不断减薄的情况下，形成高深宽比的电容结构会面临一系列问题，例如，一方面加高的空心电容柱会在结构上不稳定，易倒塌；另一方面在工艺步骤中湿法刻蚀移除BPSG来形成双面(doubleside)的高介电材料时，其中所用到的刻蚀溶剂难以去除，溶剂的表面张力会拉伸电容柱，导致电容结构的晃动。为此，亟需提供一种的新的电容结构及其形成方法，以解决现有技术中存在的上述种种问题。需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电容结构及其形成方法，以解决现有电容结构中易出现的结构不稳定及后续工艺上易引发结构破坏的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种电容结构，包括：一基板，具有多个间隔的电容触点；多个电容柱，所述电容柱形成于所述基板上，并与所述电容触点接合，所述电容柱由内而外包括第一上电极层、第一介电层、下电极层、第二介电层及第二上电极层；固定层，平行于所述基板，所述多个电容柱贯穿于所述固定层，形成位于所述固定层上方的电容柱延伸部和下方的电容柱本体部，所述固定层在垂直于所述基板方向上全部或部分地覆盖所述电容柱延伸部。根据本专利技术的一个实施方式，所述固定层的高度占所述电容柱高度的1/5～1/3。根据本专利技术的一个实施方式，所述电容柱的高度为800～1600nm。根据本专利技术的一个实施方式，所述固定层的材料与所述第一上电极层的材料相同。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一上电极层全部填充所述电容柱的内部。根据本专利技术的一个实施方式，所述固定层具有多个开口，所述第二介电层和所述第二上电极层通过所述开口延伸并覆盖于所述固定层的表面。根据本专利技术的一个实施方式，所述电容结构还包括一底部支撑层，所述底部支撑层形成于所述基板上，所述电容柱本体部的底部贯穿所述底部支撑层接合于所述基板上的电容触点。根据本专利技术的一个实施方式，所述底部支撑层的厚度为30nm～45nm。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一上电极层、所述下电极层和所述第二上电极层的材料选自钛、氮化钛和钨中的一种或多种；所述第一介电层和所述第二介电层的材料选自氧化铝、氮化硅、氧化硅和氧化锆中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述下电极层的厚度为5～15nm，所述第二上电极层的厚度为5～10nm，所述第一介电层的厚度为4nm～10nm，所述第二介电层的厚度为4nm～10nm。根据本专利技术的一个实施方式，所述电容结构还包括多晶硅层，所述多晶硅层位于所述第二上电极层的外表面。根据本专利技术的一个实施方式，所述多晶硅层掺杂硼、砷、磷和锗中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述多晶硅层与所述第二上电极层之间还包括一层金属钨层。本专利技术还提供一种电容结构的形成方法，包括：提供一具有多个间隔的电容触点的基板；形成复合层于所述基板上，包括在所述基板上自下而上依次形成底部支撑层、第一牺牲层、第二牺牲层及第三牺牲层；形成多个电容成型孔于所述复合层中，使所述电容成型孔显露出相应的所述电容触点；形成下电极层于所述多个电容成型孔中，所述下电极层接合于所述电容触点；移除所述第三牺牲层直至显露所述第二牺牲层，所述第二牺牲层与延伸出所述第二牺牲层上方的所述下电极层构成顶部沟槽；形成第一介电层于所述下电极层和所述第二牺牲层上；形成第一上电极层于所述第一介电层上，以全部或部分填充所述电容成型孔并形成固定层于所述顶部沟槽，所述固定层全部或部分覆盖所述顶部沟槽；形成多个开口于所述固定层，并蚀刻直至移除所述开口内的第二牺牲层，以使所述开口的侧壁显露出第一上电极层并使所述开口的底部显露第一牺牲层；移除所述第一牺牲层和第二牺牲层以显露相应的下电极层，然后在所述固定层表面、显露的所述第一上电极层和显露的所述下电极层的表面形成第二介电层；形成第二上电极层于所述第二介电层上。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层的材料选自氧化硅、磷硅玻璃和硼磷硅玻璃中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层的材料均为硼磷硅玻璃，其中所述第二牺牲层的磷掺杂浓度分别低于所述第一牺牲层的磷掺杂浓度和第三牺牲层的磷掺杂浓度，所述第二牺牲层的硼掺杂浓度分别高于所述第一牺牲层的硼掺杂浓度和第三牺牲层的硼掺杂浓度。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一牺牲层的磷掺杂浓度为2.8～4wt％，硼掺杂浓度为2～4wt％；所述第二牺牲层的磷掺杂浓度为2～4wt％，硼掺杂浓度为3～6.5wt％；所述第三牺牲层的磷掺杂浓度为2.5～5.5wt％，硼掺杂浓度为2～3wt％。根据本专利技术的一个实施方式，所述第三牺牲层和第二牺牲层之间的蚀刻选择比为(800～15000)：1；所述第二牺牲层和第一牺牲层的蚀刻选择比为1：(800～12000)。根据本专利技术的一个实施方式，所述移除第一牺牲层的时间为30～45s，所述移除第二牺牲层的时间为3～5s，所述移除第三牺牲层的时间为50～150s。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一牺牲层的厚度为500～1000nm，所述第二牺牲层的厚度为30～45nm，所述第三牺牲层的厚度为300～500nm。根据本专利技术的一个实施方式，还包括形成多晶硅层于所述第二上电极层上。根据本专利技术的一个实施方式，还包括形成金属钨层于所述多晶硅层和所述第二上电极层之间。根据本专利技术的一个实施方式，一个所述开口仅与一个所述电容成型孔交叠，或一个所述开口同时与多个所述电容成型孔交叠。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一上电极层、所述下电极层和所述第二上电极层的材料选自钛、氮化钛和钨中的一种或多种；所述第一介电层和所述第二介电层的材料选自氧化铝、氮化硅、氧化硅和氧化锆中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述固定层的高度占所述电容成型孔高度的1/5～1/3。根据本专利技术的一个实施方式，所述底部支撑层的厚度为30nm～45nm，所述下电极层的厚度为5～15nm，所述第二上电极层的厚度为5～10nm，所述第一介电层的厚度为4nm～10nm，所述第二介电层的厚度为4nm～10nm。根据上述技术方案的描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种的新的电容结构及其形成方法，该电容结构区别于现有的空心电容柱，在电容结构形成过程中，将电容柱内部填充并在电容柱顶部形成固定层，使电容结构更加稳定，从而改善了加高的空心电容柱本身不稳定、易倒塌的问题，同时也避免了形成过程中湿法刻蚀(wetetch)易出现的晃动(wobbling)及倒塌现象，大大提高了电容结构的稳定性和器件性能。此外，该电容结构的形成方法可利用不同牺牲层的元素掺杂浓度不同带来蚀刻选择性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容结构，包括：一基板，具有多个间隔的电容触点；多个电容柱，所述电容柱形成于所述基板上，并与所述电容触点接合，所述电容柱由内而外包括第一上电极层、第一介电层、下电极层、第二介电层及第二上电极层；固定层，平行于所述基板，所述多个电容柱贯穿于所述固定层，形成位于所述固定层上方的电容柱延伸部和下方的电容柱本体部，所述固定层在垂直于所述基板方向上全部或部分地覆盖所述电容柱延伸部。

【技术特征摘要】
1.一种电容结构，包括：一基板，具有多个间隔的电容触点；多个电容柱，所述电容柱形成于所述基板上，并与所述电容触点接合，所述电容柱由内而外包括第一上电极层、第一介电层、下电极层、第二介电层及第二上电极层；固定层，平行于所述基板，所述多个电容柱贯穿于所述固定层，形成位于所述固定层上方的电容柱延伸部和下方的电容柱本体部，所述固定层在垂直于所述基板方向上全部或部分地覆盖所述电容柱延伸部。2.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述固定层的高度占所述电容柱高度的1/5～1/3。3.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述电容柱的高度为800～1600nm。4.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述固定层的材料与所述第一上电极层的材料相同。5.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述第一上电极层全部填充所述电容柱的内部。6.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述固定层具有多个开口，所述第二介电层和所述第二上电极层通过所述开口延伸并覆盖于所述固定层的表面。7.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述电容结构还包括一底部支撑层，所述底部支撑层形成于所述基板上，所述电容柱本体部的底部贯穿所述底部支撑层接合于所述基板上的电容触点。8.根据权利要求7所述的电容结构，其特征在于，所述底部支撑层的厚度为30nm～45nm。9.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述第一上电极层、所述下电极层和所述第二上电极层的材料选自钛、氮化钛和钨中的一种或多种；所述第一介电层和所述第二介电层的材料选自氧化铝、氮化硅、氧化硅和氧化锆中的一种或多种。10.根据权利要求9所述的电容结构，其特征在于，所述下电极层的厚度为5～15nm，所述第二上电极层的厚度为5～10nm，所述第一介电层的厚度为4nm～10nm，所述第二介电层的厚度为4nm～10nm。11.根据权利要求1、6、7中任一项所述的电容结构，其特征在于，所述电容结构还包括多晶硅层，所述多晶硅层位于所述第二上电极层的外表面。12.根据权利要求11所述的电容结构，其特征在于，所述多晶硅层掺杂硼、砷、磷和锗中的一种或多种。13.根据权利要求11所述的电容结构，其特征在于，所述多晶硅层与所述第二上电极层之间还包括一层金属钨层。14.一种电容结构的形成方法，包括：提供一具有多个间隔的电容触点的基板；形成复合层于所述基板上，包括在所述基板上自下而上依次形成底部支撑层、第一牺牲层、第二牺牲层及第三牺牲层；形成多个电容成型孔于所述复合层中，使所述电容成型孔显露出相应的所述电容触点；形成下电极层于所述多个电容成型孔中，所述下电极层接合于所述电容触点；移除所述第三牺牲层直至显露所述第二牺牲层，所述第二牺牲层与延伸出所述第二牺牲层上方的所述下电极层构成顶部沟槽；形成第一介电层于所述下电极层和所述第二牺牲层上；形成第一上电极层于所述第一介电层上，以全部或部分填充所述电容成型孔并形成固定层于所述顶部沟槽，所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓玲，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34