半导体电容器制造技术

一种半导体电容器，半导体电容器包括下电极、第一介电层、第一上电极以及至少一个晶须结构。其中晶须结构可以由晶须凝核形成也可以是去除晶须凝核形成的晶须结构之后形成的一包括第二上电极和第二介电层的结构。这样的半导体电容器表面由大量晶须包覆，因此各部分结构的表面积得到增加，从而使电容量得到增加。且能够降低自刷新数据刷新作动频率。

Semiconductor Capacitor

A semiconductor capacitor comprises a lower electrode, a first dielectric layer, a first upper electrode and at least one whisker structure. The whisker structure can be formed by whisker nucleation or by removing the whisker structure formed by whisker nucleation, which includes the second upper electrode and the second dielectric layer. The surface of such semiconductor capacitors is covered by a large number of whiskers, so the surface area of each part of the structure is increased, thus the capacitance is increased. It can also reduce the frequency of self-refresh data refresh.

【技术实现步骤摘要】
半导体电容器
本技术涉及半导体电容器，特别涉及具有纳米级短纤维结构的半导体电容器。
技术介绍
利用半球状多晶硅HSG(HemisphericalGrain)技术提升电容量的工艺曾经占有相当重要的地位，然而随著双层电容工艺与高介电常数材料的普及化，以及电容截面尺寸微缩的大趋势，这种利用表面粗糙化增加电容表面积的HSG技术逐渐遭到淘汰。晶须结构(Whisker)，在电机产品工艺中一般指微纳米级的短纤维结构。自然界存在包含晶须结构的天然矿物，但数量有限。工业应用的晶须主要在人工控制条件下合成。在半导体制备工艺中，晶须结构经常出现于金属器件表面，或以金属氧化/氮化物生成，而且尺寸微细。作为非必要产物，晶须结构通常被视作微尘、缺陷而被抑制生长或清洁掉以降低集成电路(IC，IntegratedCircuit)失效的风险。
技术实现思路
然而经本技术的专利技术人研究发现，在电容器表面埋入纳米级短纤维结构，可增加电容极板与介电层表面积，提升电容量，从而能降低半导体电容器数据的刷新频率。由此本公开提供一种半导体电容器，包括下电极、第一介电层、第一上电极和至少一个晶须结构。第一介电层形成于。下电极表面。第一上电极形成于第一介电层表面。至少一个晶须结构被下电极包覆。在一些实施例中，晶须结构包括第二上电极和包覆第二上电极的第二介电层。其中，第一上电极和第二上电极材料相同，第一介电层和第二介电层材料相同。在一些实施例中，第一介电层在至少一个非晶须结构位置的剖面上形成封闭图形。在一些实施例中，晶须结构的形状为直线形、弧线形、折线形和分叉形中的一种或多种。在一些实施例中，晶须结构的直径为0.5-50nm。本技术的有益效果在于，本技术的半导体电容器，由于其结构表面由大量晶须结构包覆，因此各部分结构的表面积得到增加，从而使电容量得到增加。且能够降低自刷新数据刷新作动频率。附图说明图1A为本技术的半导体电容器的结构示意图。图1B为图1的水平方向的剖面示意图。图2A为图1的另一水平方向的剖面示意图。图2B为图2A中B-B截线处的剖面结构示意图。图2C为另一实施例中图2B显示处的结构示意图。图3-图8为本技术的半导体电容器的制备过程的一个实施例的各个阶段的示意图。图9为本技术的半导体电容器的制备过程的流程示意图。具体实施方式以下是通过特定的具体实例来说明本技术所公开有关“半导体电容器”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本技术的优点与效果。本技术可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本技术的构思下进行各种修改与变更。以下的实施方式将进一步详细说明本技术的相关
技术实现思路
，但所公开的内容并非用以限制本技术的保护范围。本技术提供一种半导体电容器，参见图1A-图2C。图1A为本技术的半导体电容器的结构示意图。图1B为图1的水平方向的剖面示意图。图2A为图1的另一水平方向的剖面示意图。图2B为图2A中B-B截线处的剖面结构示意图。图2C为另一实施例中图2B显示处的结构示意图。其中图1A中仅显示本专利技术的半导体电容器在衬底上加工完成纳米级短纤维结构的形态，并未显示如图1B-图2C中显示的电容器间的上电极部分。并且图2A显示了与纳米级短纤维结构相关的部分结构细节。如图1A-图2B所示的，电容器中包括下电极103、第一介电层104、第一上电极105以及至少一个晶须结构102。如图1A和图1B显示的，至少一个纳米级短纤维结构W充斥于电容器内部，“生长”于电容器的内侧壁101上。如图2A显示的，每一纳米级短纤维结构W的中心是晶须结构102。这些晶须结构102自电容器内侧壁101向内延展生长，覆盖电容器的内侧壁101。这些晶须结构102可以是如图1A、图1B以及图2A所示的沿某一方向直线生长。然而具体实施中，由于晶须结构102一般是由气相沉积而自然生长，并且晶须凝核P在引入时，不仅附于电容器内侧壁101，也可能附于其他填充物或其他晶须凝核P。因此晶须102的形态不仅限于直线形，也可以是弧线形、折线形、分叉形(如Y字分叉、X分叉等)等形态，甚至是其他如呈粗细不规则的短棒状凸触等无规则形态。形成这些晶须结构102的材料可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅、氧化硅、氮化硅、碳氮化硅、氮化镓、砷化镓、氮化钛和二氧化钛中的一种或多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。晶须结构102的直径可以为0.5-50nm。如图2A和图2B所示的，下电极103部分包覆晶须结构102的表面。也即，下电极103形成于晶须结构102表面。第一介电层104包覆下电极103。也即，第一介电层104形成于下电极103表面。同时，第一上电极105形成于第一介电层104的表面，覆盖第一介电层104。换言之，每一纳米级短纤维结构W包括晶须结构102、部分的下电极103以及部分的第一介电层104，纳米级短纤维结构W的外部被第一上电极105包覆。因此在至少一个非晶须结构102位置的剖面上(如图2B的截面)第一介电层104能够形成封闭图形。在其他一些实施例中，晶须结构可以是如图2C所示的双层介电层的结构。单个纳米级短纤维结构W的晶须结构102不是由上述所列的各种材料形成，而是为一包括第二上电极105'和第二介电层104'的结构。下电极103包覆第二上电极105'，且下电极103和第二上电极105'之间有一层第二介电层104'，第二介电层104'包覆第二上电极105'。同时，下电极103的外侧表面仍然有一层第一介电层104，即，下电极103实质上间隔一层第二介电层104'包覆第二上电极105'，第二介电层104'也包覆第二上电极105'。换言之，也可以认为，在这些实施例中，形成一新的晶须结构102'，由第二上电极105'和第二介电层104'组成。其中，第一上电极105和第二上电极105'采用相同的材料，第一介电层104和第二介电层104'也采用相同的材料。这样形成的半导体电容器，其下电极和介电层的表面积，相对于传统电容器得到了增加。在其电容总量的计算上，为原先的电容量加上纳米级短纤维结构W的电容量，有：CTotal＝Ccell+Cwhiskers，其中，CTotal是总电容量，Ccell是原始电容量，Cwhiskers是纳米级短纤维结构W部分的电容量，原始电容量可根据式C＝εS/d得到，其中ε为极板间介质(介电层)的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。纳米级短纤维结构W的电容量同样根据C＝εS/d可得。两者相加即得到电容器的总电容量。这样的半导体电容器相比传统的电容器而言，更大的电容量得以延长存储器记忆胞之电荷累积时间，保持信息的正确性，并得以降低自刷新数据刷新作动频率来节省耗电量。而某些实施例中的双层介电层结构则更能提升电容量。同时，由于电容总量的增加是由于结构的变化造成的，因而本公开对于纳米级短纤维结构W的数量也即晶须结构的数量，不予具体限制。此外，本领域技术人员应当可以认识到，以上仅提供了纳米级短纤维结构W生长于半导体电容器内部表面(内侧壁101)的实施例。然而根据实际需要，在不影响电容器规格与正常性能的前提下，纳米级短纤维结构W也可生长于电容器外部表面。这样的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体电容器，其特征在于，包括：下电极；第一介电层，形成于所述下电极表面；第一上电极，形成于所述第一介电层表面；至少一个晶须结构，被所述下电极包覆。

【技术特征摘要】
1.一种半导体电容器，其特征在于，包括：下电极；第一介电层，形成于所述下电极表面；第一上电极，形成于所述第一介电层表面；至少一个晶须结构，被所述下电极包覆。2.如权利要求1所述的半导体电容器，其特征在于，所述晶须结构包括：第二上电极；包覆所述第二上电极的第二介电层；其中，所述第一上电极和所述第二上电极材料相同，所述第一介电层和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秉桓，
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