一种电容器结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种电容器结构及其制造方法，该方法包括：于底部衬底上形成蚀刻停止层、下部牺牲层、中部支撑层、顶部牺牲层、第一支撑层及应力缓解层，其中底部衬底具有接触孔；基于第一图形掩膜对应力缓解层进行刻蚀以形成应力缓解部；于第一支撑层及应力缓解部上形成第二支撑层，其中第一、第二支撑层将应力缓解部包覆在内以形成顶部支撑层；基于第二图形掩膜对顶部支撑层进行刻蚀以形成初级电容孔；至少于初级电容孔的内壁表面形成下电极层；基于第三图形掩膜至少对顶部支撑层进行刻蚀以形成蚀刻开口；基于蚀刻开口去除顶部牺牲层、部分中间支撑层及下部牺牲层以形成终极电容孔。通过本发明专利技术解决了现有电容器结构中电容支撑层稳定性不高的问题。

A capacitor structure and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种电容器结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种电容器结构及其制造方法。
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。随着动态随机存储器(DRAM)的器件尺寸越来越小，电容器的深宽比变得越来越大，使得蚀刻变得越来越困难，同时对电容支撑层的要求也越来越高；因此，如何提供一种具有更稳定电容支撑层的电容器结构是现有动态随机存储器(DRAM)迫切需要解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电容器结构及其制造方法，用于解决现有电容器结构中电容支撑层稳定性不高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电容器结构的制造方法，所述制造方法包括：S1：提供底部衬底，并于所述底部衬底的上表面由下至上依次形成蚀刻停止层、下部牺牲层、中部支撑层、顶部牺牲层、第一支撑层及应力缓解层；其中所述底部衬底具有贯通其上表面和下表面的接触孔；S2：于所述应力缓解层的上表面形成第一图形掩膜，并基于所述第一图形掩膜对所述应力缓解层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一支撑层的应力缓解部；S3：于所述第一支撑层的上表面及所述应力缓解部的表面形成第二支撑层，其中所述第一支撑层和所述第二支撑层将所述应力缓解部包覆在内，以形成顶部支撑层；S4：于所述顶部支撑层的上表面形成第二图形掩膜，并基于所述第二图形掩膜对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述接触孔的初级电容孔；S5：至少于所述初级电容孔的内壁表面形成下电极层；S6：于S5所得结构的上表面形成第三图形掩膜，并基于所述第三图形掩膜至少对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述顶部牺牲层的蚀刻开口；以及S7：基于所述蚀刻开口，依次去除所述顶部牺牲层、部分所述中间支撑层及所述下部牺牲层，以形成终极电容孔。可选地，所述制造方法还包括S8：至少于所述终极电容孔的表面由外至内依次形成电介质层及上电极层。可选地，S1中形成所述刻蚀停止层的具体方法包括：先于所述底部衬底的上表面形成第一蚀刻停止层；之后对所述第一蚀刻停止层进行减薄处理，并于减薄后的所述第一蚀刻停止层的上表面形成第二蚀刻停止层，以实现于所述底部衬底的上表面形成蚀刻停止层。可选地，所述蚀刻停止层的厚度介于10nm～80nm之间；其中所述第一蚀刻停止层的厚度介于10nm～80nm之间，减薄厚度介于5nm～30nm之间，所述第二蚀刻停止层的厚度介于5nm～30nm之间。可选地，所述应力缓解层的材质选自硼磷硅玻璃，其中硼离子的重量百分比介于2wt％～4wt％之间，磷离子的重量百分比介于2wt％～5wt％之间。可选地，所述顶部支撑层的厚度介于150nm～300nm之间；其中，所述第一支撑层的厚度介于50nm～150nm之间，所述应力缓解部的厚度介于20nm～100nm之间，所述第二支撑层的厚度介于50nm～150nm之间。可选地，S6中形成所述蚀刻开口的具体方法包括：S61：于S5所得结构的上表面形成第三图形掩膜，其中，所述第三图形掩膜具有若干蚀刻图形，并且相邻蚀刻图形之间具有间隙，所述间隙位于待蚀刻顶部支撑层的上方，并且所述间隙的宽度与所述待蚀刻顶部支撑层的宽度相同；及S62：基于所述第三图形掩膜，至少对所述待蚀刻顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述顶部牺牲层的蚀刻开口。本专利技术还提供了一种电容器结构，所述电容器结构包括：底部衬底，所述底部衬底具有贯通其上表面和下表面的接触孔；下电极层，位于所述底部衬底上，其中，所述下电极层的截面呈U型；蚀刻停止层，位于所述底部衬底的上表面，同时连接于所述下电极层的底部侧壁；中部支撑层，位于所述蚀刻停止层的上方，同时连接于所述下电极层的中部侧壁；顶部支撑层，位于所述中部支撑层的上方，同时连接于所述下电极层的顶部侧壁；其中，所述顶部支撑层由下至上依次包括第一支撑层、应力缓解部及第二支撑层，并且所述第一支撑层和所述第二支撑层将所述应力缓解部包覆在内。可选地，所述电容器结构还包括：电介质层及上电极层；其中，所述电介质层至少形成于所述下电极层的表面，所述上电极层形成于所述电介质层的表面。可选地，所述蚀刻停止层包括：形成于所述底部衬底上表面的第一蚀刻停止层，及形成于所述第一蚀刻停止层上表面的第二蚀刻停止层。可选地，所述蚀刻停止层的厚度介于10nm～80nm之间；其中所述第一蚀刻停止层的厚度介于5nm～50nm之间，所述第二蚀刻停止层的厚度介于5nm～30nm之间。可选地，U型下电极层的两侧壁的顶部与所述顶部支撑层的顶部齐平。可选地，所述应力缓解部的材质选自硼磷硅玻璃，其中硼离子的重量百分比介于2wt％～4wt％之间，磷离子的重量百分比介于2wt％～5wt％之间。可选地，所述顶部支撑层的厚度介于150nm～300nm之间；其中，所述第一支撑层的厚度介于50nm～150nm之间，所述应力缓解部的厚度介于20nm～100nm之间，所述第二支撑层的厚度介于50nm～150nm之间。如上所述，本专利技术的电容器结构及其制造方法，具有以下有益效果：本专利技术通过将所述顶部支撑层设计为第一支撑层/应力缓解部/第二支撑层的多层结构，并通过第一支撑层和第二支撑层将应力缓解部包覆在内，以实现提升顶部支撑层厚度的同时，利用应力缓解部来缓解第一支撑层和第二支撑层的内应力，使其内应力减少约50％至80％，以此增加顶部支撑层的支撑稳定性，降低顶部支撑层发生破裂的风险。本专利技术在形成所述蚀刻停止层时，通过先沉积第一蚀刻停止层，之后对所述第一蚀刻停止层进行减薄处理后，再在其上形成第二蚀刻停止层，以弥补一次沉积形成所述蚀刻停止层时存在的缺陷；即本专利技术通过减薄处理及二次沉积解决了于底部衬底上一次沉积形成蚀刻停止层时，因与底部衬底材料不同而导致蚀刻停止层表面凹凸不平、致密性较差的问题，从而对本专利技术所述蚀刻停层的表面致密性进行优化，以减少电容底部之间发生短路的风险。本专利技术在形成所述蚀刻开口时，通过仅对待蚀刻顶部支撑层及/或其上表面的下电极层进行刻蚀，保留所述待蚀刻顶部支撑层两侧的所述下电极层，以增大电容孔表面积，从而总体提升电容的容量。附图说明图1至图17显示为本实施例所述电容器结构制造方法中各步骤的结构示意图，其中，图16为图15的俯视图。图18至图24显示为对比例所述电容器结构的制造方法中各步骤的结构示意图，其中，图24为图23的俯视图。元件标号说明101底部衬底102接触孔103第一蚀刻停本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：/nS1：提供底部衬底，并于所述底部衬底的上表面由下至上依次形成蚀刻停止层、下部牺牲层、中部支撑层、顶部牺牲层、第一支撑层及应力缓解层；其中所述底部衬底具有贯通其上表面和下表面的接触孔；/nS2：于所述应力缓解层的上表面形成第一图形掩膜，并基于所述第一图形掩膜对所述应力缓解层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一支撑层的应力缓解部；/nS3：于所述第一支撑层的上表面及所述应力缓解部的表面形成第二支撑层，其中所述第一支撑层和所述第二支撑层将所述应力缓解部包覆在内，以形成顶部支撑层；/nS4：于所述顶部支撑层的上表面形成第二图形掩膜，并基于所述第二图形掩膜对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述接触孔的初级电容孔；/nS5：至少于所述初级电容孔的内壁表面形成下电极层；/nS6：于S5所得结构的上表面形成第三图形掩膜，并基于所述第三图形掩膜至少对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述顶部牺牲层的蚀刻开口；以及/nS7：基于所述蚀刻开口，依次去除所述顶部牺牲层、部分所述中间支撑层及所述下部牺牲层，以形成终极电容孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容器结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
S1：提供底部衬底，并于所述底部衬底的上表面由下至上依次形成蚀刻停止层、下部牺牲层、中部支撑层、顶部牺牲层、第一支撑层及应力缓解层；其中所述底部衬底具有贯通其上表面和下表面的接触孔；
S2：于所述应力缓解层的上表面形成第一图形掩膜，并基于所述第一图形掩膜对所述应力缓解层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一支撑层的应力缓解部；
S3：于所述第一支撑层的上表面及所述应力缓解部的表面形成第二支撑层，其中所述第一支撑层和所述第二支撑层将所述应力缓解部包覆在内，以形成顶部支撑层；
S4：于所述顶部支撑层的上表面形成第二图形掩膜，并基于所述第二图形掩膜对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述接触孔的初级电容孔；
S5：至少于所述初级电容孔的内壁表面形成下电极层；
S6：于S5所得结构的上表面形成第三图形掩膜，并基于所述第三图形掩膜至少对所述顶部支撑层进行刻蚀，以形成暴露出所述顶部牺牲层的蚀刻开口；以及
S7：基于所述蚀刻开口，依次去除所述顶部牺牲层、部分所述中间支撑层及所述下部牺牲层，以形成终极电容孔。


2.根据权利要求1所述的电容器结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括S8：至少于所述终极电容孔的表面由外至内依次形成电介质层及上电极层。


3.根据权利要求1所述的电容器结构的制造方法，其特征在于，S1中形成所述刻蚀停止层的具体方法包括：先于所述底部衬底的上表面形成第一蚀刻停止层；之后对所述第一蚀刻停止层进行减薄处理，并于减薄后的所述第一蚀刻停止层的上表面形成第二蚀刻停止层，以实现于所述底部衬底的上表面形成蚀刻停止层。


4.根据权利要求3所述的电容器结构的制造方法，其特征在于，所述蚀刻停止层的厚度介于10nm～80nm之间；其中所述第一蚀刻停止层的厚度介于10nm～80nm之间，减薄厚度介于5nm～30nm之间，所述第二蚀刻停止层的厚度介于5nm～30nm之间。


5.根据权利要求1所述的电容器结构的制造方法，其特征在于，所述应力缓解层的材质选自硼磷硅玻璃，其中硼离子的重量百分比介于2wt％～4wt％之间，磷离子的重量百分比介于2wt％～5wt％之间。


6.根据权利要求1所述的电容器结构的制造方法，其特征在于，所述顶部支撑层的厚度介于150nm～300nm之间；其中，所述第一支撑层的厚度介于50nm～150nm之间，所述应力缓解部的厚度介于20nm～100nm之间，所述第二支撑层的厚度介于50nm～150nm之间。
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【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
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