掩膜板、电容器阵列和半导体器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种掩膜板、电容器阵列和半导体器件，能够通过一次曝光工艺制作出电容孔阵列以及围绕在电容孔阵列周围且具有波浪形侧壁的环形沟槽，所述环形沟槽的操作窗口较大，能够避免刻蚀不到位的情况，从而能够防止电容器阵列边界形成多余且较小的电容开口，进而提高最终制得的器件的可靠性。

Masks, Capacitor Arrays and Semiconductor Devices

The utility model provides a mask plate, a capacitor array and a semiconductor device. The capacitor hole array and a ring groove with wavy side wall around the capacitor hole array can be fabricated by one exposure process. The operation window of the ring groove is large and the etching is not in place can be avoided, thus the boundary of the capacitor array can be prevented from forming redundant and comparative. Small capacitor openings improve the reliability of the final device.

【技术实现步骤摘要】
掩膜板、电容器阵列和半导体器件
本技术涉及半导体
，特别涉及一种掩膜板、电容器阵列和半导体器件。
技术介绍
动态随机存储器(DynamicRandomAccessMemory，简称：DRAM)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成，每个存储单元通常包括电容器和晶体管，晶体管的栅极与字线相连、漏极与位线相连、源极与电容器相连；字线上的电压信号能够控制晶体管的打开或关闭，进而通过位线读取存储在电容器中的数据信息，或者通过位线将数据信息写入到电容器中进行存储。目前的DRAM制备工艺中，通常采用三张具有不同图案的掩膜板分别遮掩衬底及其上的膜层结构，并经过相应的曝光和蚀刻的步骤后，可以形成DRAM电容器阵列中的各个电容器所对应的电容孔，其中三张掩膜板的俯视图分别如图1a至1c所示，第一张掩膜板SP1在对应电容器阵列的区域具有沿第一方向延伸的线条L1，第二张掩膜板SP2在对应电容器阵列的区域具有沿第二方向(与第一方向呈小于或等于90度的夹角)延伸的线条L2，第三张掩膜板SP3具有对应电容器阵列的区域的一边界的波浪线L3。请参考图1d、图2a和图2b，掩膜板SP1和SP2交互遮掩的图形对应电容器阵列中的各个电容器所对应的电容孔110，第三张掩膜板SP3的波浪线L3的形状遮掩SP1和SP2交互遮掩形成的电容阵列的边界。这种电容器阵列的制作工艺至少存在以下缺点：1、由于光学曝光的限制，第三掩膜板的图案很难成功转移到要求的衬底上的膜层结构的位置处；2、在这三次遮掩步骤中，曝光工艺的偏移(overshift)，导致SP1至SP3三张掩膜板交互遮掩的电容器阵列边界处的图案容易对不准，出现多余图案，如图1d中的OD所示，这个多余图案OD对应的操作窗口很小,进而在定义电容器阵列(即电容孔110阵列)的同时还在电容器阵列边界上形成对应所述多余图案的电容开口110b，该电容开口110b由于膜层刻蚀不到位，因此相对电容孔110而言，尺寸较小且深度较浅。此外，请参考图2c，目前为了使得DRAM中的电容器能够提高或维持足够高的电容值，通常会增加电容器中的下电极(bottomelectrode)130的高度，以增大下电极和电容介质层之间的接触面积，同时还通过添加电极的横向连续支撑层(包括底层支撑层111、中间支撑层112以及顶层支撑层113)增加稳定性，但是横向支撑层会形成不平整的电容器阵列边界，在后续的形成导电接触插塞(CT)160工艺中，当向接触孔中填充金属导电材料来形成导电接触插塞160时，容易使得电容器阵列外围的接触孔侧壁产生裂缝(crack)103，该裂缝103有可能开裂到电容器阵列的不平整边界上，由此填充在裂缝中的金属导电材料会造成导电接触插塞160和电容器阵列边界之间直接发生短路，对DRAM的可靠性造成影响。因此，需要一种新的掩膜板、电容器阵列和半导体器件，至少能够防止电容器阵列边界形成多余且较小的电容开口，提高器件的可靠性。
技术实现思路
本技术的一目的在于提供一种掩膜板，其含有电容器阵列图案，能够降低曝光次数，提高图案转移的精度，并降低成本，简化工艺，且能防止电容器阵列边界形成多余且较小的电容开口。本技术的一目的在于提供一种电容器阵列和半导体器件，至少能够防止电容器阵列边界形成多余且较小的电容开口，提高器件可靠性。为解决上述技术问题，本技术提供一种掩膜板，用于制作电容器阵列，所述掩膜板具有第一网格图案和环绕在所述第一网格图案周围的第一环形图案，所述第一网格图案由沿第一方向延伸的第一线条和沿第二方向延伸的第二线条交织而成，所述第一网格图案中的每个第一网格定义一个电容器的位置，所述第一环形图案包括紧挨并围绕在所述第一网格图案周围的环形沟道以及围绕在所述环形沟道远离所述第一网格图案一侧的外围图案，所述外围图案用于遮蔽所述环形沟道外围的区域。可选地，所述第一线条和所述第二线条在所述第一网格图案的部分或所有的边界处交织形成不完全封闭的第一缺口，所述第一缺口与所述环形沟道连通。可选地，所述第一方向和所述第二方向的夹角大于0度且小于90度，且所述第一线条或所述第二线条与所述外围图案的相应边界平行。本技术还提供一种电容器阵列，包括：衬底；下电极层，设置在所述衬底上，且具有呈阵列排布的多个筒状结构；横向支撑层，所述横向支撑层具有围绕在各个所述筒状结构外壁上并连接相邻的所述筒状结构的第一部分，所述横向支撑层的所述第一部分位于所述筒状结构的阵列外围的所有的边界外侧壁中的部分或全部为波浪形侧壁；所述下电极层覆盖在所述第一部分的外侧壁上的部分形成下电极墙体，所述下电极墙体具有平整的外侧壁的波浪形的内侧壁；电容介质层，覆盖在所述下电极层的内外表面上；上电极层，覆盖于所述电容介质层的表面上；以及，上电极填充层；覆盖在所述上电极层的表面上并填满所述上电极层中的间隙，所述上电极填充层具有平整的外侧壁。可选地，所述横向支撑层还具有围绕在所述筒状结构的阵列外围的第二部分，所述第二部分和所述第一部分之间为暴露出所述衬底表面的环形沟槽，所述第一部分面向所述第二部分的侧壁为所述第一部分的外侧壁，所述第一部分的所有的外侧壁中的部分或全部为波浪形侧壁，所述下电极层覆盖在所述第一部分的外侧壁上并延伸覆盖在所述环形沟槽的部分底壁上。可选地，所述的电容器阵列还包括上电极覆盖层，所述上电极覆盖层覆盖在所述上电极填充层的表面上，所述上电极覆盖层、上电极填充层、上电极层以及电容介质层均延伸覆盖在部分所述环形沟槽的底壁上，并暴露出所述环形沟槽外围的所述第二部分。可选地，所述的电容器阵列还包括层间介质层以及多个导电接触插塞，所述层间介质层覆盖在所述上电极覆盖层以及所述第二部分上，多个所述导电接触插塞均形成于所述层间介质层中，其中一所述导电接触插塞与所述上电极填充层电接触，另一所述导电接触插塞与所述电容器阵列外围的衬底中的导电结构电接触。可选地，所述横向支撑层的所述第一部分包括一顶层支撑层、至少一层中间支撑层及一底层支撑层，所述顶层支撑层位于所述筒状结构的顶部外围，所述中间支撑层位于所述筒状结构的中间部位，所述底层支撑层位于所述筒状结构的底部外围。可选地，各个所述筒状结构的底部的衬底中形成有电容接触节点，所述环形沟槽底部的衬底中形成有环形导电接触带，所述下电极层分别与所述电容接触节点和所述环形导电接触带电性接触。本技术还提供一种半导体器件，包括如本技术所述的电容器阵列。综上所述，本技术的技术方案具有以下有益效果：1、本技术的掩膜板，具有第一网格图案以及依次环绕在所述第一网格图案外围的环形沟道和外围图案，可以实现一次曝光形成所需的图形化掩膜层的工艺，能够大大降低电容器阵列制备工艺中的曝光次数，简化电容器阵列制备工艺，降低工艺成本，并可以避免现有技术中通过三张掩膜板来形成图形化掩膜层所需的图形时的图案对准偏移问题，大大提高图案转移的精度，且能防止电容器阵列边界形成多余且较小的电容开口。2、本技术的电容器阵列，其横向支撑层围绕在各个所述筒状结构外壁上的第一部分的所有边界外侧壁中的部分或全部为波浪形侧壁；所述下电极层还具有覆盖在所述第一部分的外侧壁上的下电极墙体，所述下电极墙体具有平整的外侧壁的波浪形的内侧壁，从而能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩膜板，其特征在于，用于制作电容器阵列，所述掩膜板具有第一网格图案和环绕在所述第一网格图案周围的第一环形图案，所述第一网格图案由沿第一方向延伸的第一线条和沿第二方向延伸的第二线条交织而成，所述第一网格图案中的每个第一网格定义一个电容器的位置，所述第一环形图案包括紧挨并围绕在所述第一网格图案周围的环形沟道以及围绕在所述环形沟道远离所述第一网格图案一侧的外围图案，所述外围图案用于遮蔽所述环形沟道外围的区域。

【技术特征摘要】
1.一种掩膜板，其特征在于，用于制作电容器阵列，所述掩膜板具有第一网格图案和环绕在所述第一网格图案周围的第一环形图案，所述第一网格图案由沿第一方向延伸的第一线条和沿第二方向延伸的第二线条交织而成，所述第一网格图案中的每个第一网格定义一个电容器的位置，所述第一环形图案包括紧挨并围绕在所述第一网格图案周围的环形沟道以及围绕在所述环形沟道远离所述第一网格图案一侧的外围图案，所述外围图案用于遮蔽所述环形沟道外围的区域。2.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述第一线条和所述第二线条在所述第一网格图案的部分或所有的边界处交织形成不完全封闭的第一缺口，所述第一缺口与所述环形沟道连通。3.如权利要求1或2所述的掩膜板，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向的夹角大于0度且小于90度，且所述第一线条或所述第二线条与所述外围图案的相应边界平行。4.一种电容器阵列，其特征在于，包括：衬底；下电极层，设置在所述衬底上，且具有呈阵列排布的多个筒状结构；横向支撑层，所述横向支撑层具有围绕在各个所述筒状结构外壁上并连接相邻的所述筒状结构的第一部分，所述横向支撑层的所述第一部分位于所述筒状结构的阵列外围的所有的边界外侧壁中的部分或全部为波浪形侧壁；所述下电极层覆盖在所述第一部分的外侧壁上的部分形成下电极墙体，所述下电极墙体具有平整的外侧壁的波浪形的内侧壁；电容介质层，覆盖在所述下电极层的内外表面上；上电极层，覆盖于所述电容介质层的表面上；以及，上电极填充层；覆盖在所述上电极层的表面上并填满所述上电极层中的间隙，所述上电极填充层具有平整的外侧壁。5.如权利要求4所述的电容器阵列，其特征在于，所述横向支...

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