堆叠式电容器结构及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种堆叠式电容器结构及其形成方法，堆叠式电容器结构包含基板、第一、第二、第三和第四支撑层、第一、第二和第三绝缘层、第一、第二和第三孔洞以及电容器。第一支撑层设置于基板上方。第一绝缘层设置于第一支撑层上。第二支撑层设置于第一绝缘层上。第三支撑层设置于第二支撑层上。第二绝缘层设置于第三支撑层上。第三绝缘层设置于第二绝缘层上。第四支撑层设置于第三绝缘层上。第一孔洞从第二支撑层的顶表面贯穿至第一支撑层的底表面。第二孔洞从第三绝缘层贯穿至第三支撑层的底表面。第三孔洞从第四支撑层的顶表面贯穿至第三绝缘层。电容器设置于第一、第二及第三孔洞中。此堆叠式电容器结构可以提供足够的电容器电容量。电容量。电容量。

【技术实现步骤摘要】
堆叠式电容器结构及其形成方法


[0001]本专利技术是关于一种堆叠式电容器结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]近年来，DRAM的封装密度急遽增加。大型的DRAM装置通常是用硅为基底，且每个单元通常包含一个MOS场效晶体管，其中场效晶体管的源极连接至存储电容器。这种大型集成的DRAM是通过减小单一单元的尺寸来实现的。然而，由于单元尺寸的减小而导致存储电容器的缩小会产生缺点，例如，源极/漏极比降低以及可靠性方面的不良信号问题。为了实现所需的更高集成度，而要求此技术在大大地减小单元面积上维持几乎相同的存储电容量。
[0003]众所皆知，在集成电路装置制造的领域中，主要目标的一是增加可被放置在半导体片上给定单位空间中的装置数量。随着传统的制造流程开始接近减少的极限，在晶圆上和上方形成装置元件已引起相当大的关注，以利用三维的额外多功能性。
[0004]成功的垂直定向集成电路装置之一是堆叠式电容器。简而言之，这种堆叠式电容器是通过在主动(active)区和场区氧化(field oxide)区以及扩散区域上形成覆盖在栅电极上的堆叠式电容器结构而形成的。这样的结构的加工已经变得非常复杂，并且需要微影和刻蚀工艺，而在当前和将来的现有技术中，微影刻蚀步骤并不适合非常小的尺寸。尽管在完成这些小尺寸装置和增加其中的电容方面已经做了大量努力，但是仍然非常需要对于给定的空间具有更大电容的装置，以实现更大的封装密度，并改善未来的DRAM产品。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的主要目的是提供一种每单位面积具有较大电容的堆叠式电容器结构及其形成方法。
[0006]根据本专利技术的一方面是提供一种堆叠式电容器结构。此堆叠式电容器结构包含基板、第一支撑层、第一绝缘层、第二支撑层、第三支撑层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四支撑层、第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞及电容器。第一支撑层设置于基板上方。第一绝缘层设置于第一支撑层上。第二支撑层设置于第一绝缘层上。第三支撑层设置于第二支撑层上。第二绝缘层设置于第三支撑层上。第三绝缘层设置于第二绝缘层上。第四支撑层设置于第三绝缘层上。第一孔洞从第二支撑层的顶表面贯穿至第一支撑层的底表面。第二孔洞从第三绝缘层贯穿至第三支撑层的底表面，其中第二孔洞连通第一孔洞。第三孔洞从第四支撑层的顶表面贯穿至第三绝缘层，其中第三孔洞对准第二孔洞。电容器设置于第一孔洞、第二孔洞及第三孔洞中。
[0007]在本专利技术的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括一线路层设置在基板与第一支撑层之间。
[0008]在本专利技术的多个实施例中，第一孔洞贯穿线路层的一部分且电容器电性连接至线路层。
[0009]在本专利技术的多个实施例中，第一绝缘层的材料与第二绝缘层的材料不同，且第二
绝缘层包含掺杂有硼磷硅玻璃(BPSG)的氧化硅。
[0010]在本专利技术的多个实施例中，第一支撑层、第二支撑层和第四支撑层具有相同的材料，第四支撑层的材料与第三支撑层的材料不同，且第三支撑层包含掺杂有碳的氮化硅。
[0011]在本专利技术的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括第四绝缘层设置在第一支撑层与第一绝缘层之间。
[0012]在本专利技术的多个实施例中，电容器包括彼此直接接触的外电极、介电层以及内电极。
[0013]在本专利技术的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括导电材料直接接触内电极，其中导电材料填满第一孔洞和第二孔洞并延伸至第三孔洞的一部分中。
[0014]在本专利技术的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括源极/漏极特征设置在第三孔洞中且被内电极环绕。
[0015]在本专利技术的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括晶体管电性连接源极/漏极特征。
[0016]根据本专利技术的另一方面是提供一种形成堆叠式电容器结构的方法。此方法包含以下操作。在基板上方形成第一支撑层。在第一支撑层上形成第一绝缘层。在第一绝缘层上形成第二支撑层。形成第一孔洞从第二支撑层的顶表面贯穿至第一支撑层的底表面。在第二支撑层上形成第三支撑层，其中第一孔洞被第三支撑层密封。在第三支撑层上形成第二绝缘层。在第二绝缘层上形成第三绝缘层。在第三绝缘层上形成第四支撑层。形成第二孔洞从第三绝缘层贯穿至第三支撑层的底表面以及形成第三孔洞从第四支撑层的顶表面贯穿至第三绝缘层，其中第一孔洞连通第二孔洞和第三孔洞。在第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞中形成电容器。
[0017]在本专利技术的多个实施例中，此方法还包含在基板与第一支撑层之间形成线路层，其中线路层电性连接电容器。
[0018]在本专利技术的多个实施例中，此方法还包含在第一支撑层与第一绝缘层之间形成第四绝缘层。
[0019]在本专利技术的多个实施例中，在形成第一孔洞的操作中包括：移除第二支撑层的第一部分、第一绝缘层的第一部分、第四绝缘层的第一部分以及第一支撑层的第一部分以形成第一初始孔洞，其中第一初始孔洞的上边缘具有第一宽度，第一初始孔洞的下边缘具有第二宽度，且第一宽度大于第二宽度；以及移除第二支撑层的第二部分、第一绝缘层的第二部分、第四绝缘层的第二部分以及第一支撑层的第二部分以形成第一孔洞，其中第一孔洞的上边缘具有第三宽度，第一孔洞的下边缘具有第四宽度，且第三宽度实质上等于第四宽度。
[0020]在本专利技术的多个实施例中，在形成第二孔洞和第三孔洞的操作中包括：移除第四支撑层的第一部分、第三绝缘层的第一部分、第二绝缘层的第一部分以及第三支撑层的第一部分以形成第二初始孔洞，其中第二初始孔洞的上边缘具有第五宽度，第二初始孔洞的下边缘具有第六宽度，且第五宽度大于第六宽度；以及移除第四支撑层的第二部分、第三绝缘层的第二部分、第二绝缘层的第二部分以及第三支撑层的第二部分以形成第二孔洞，其中第二孔洞的上边缘具有第七宽度，第二孔洞的下边缘具有第八宽度，且第七宽度实质上等于第八宽度。
[0021]在本专利技术的多个实施例中，在形成电容器的操作中包括：沿着第一孔洞的内壁和第二孔洞的内壁共型地形成外电极；沿着外电极和第三孔洞的内壁共型地形成介电层；以及共型地形成内电极于介电层上。
[0022]在本专利技术的多个实施例中，此方法还包含形成导电材料与内电极直接接触，其中导电材料填满第一孔洞和第二孔洞并延伸至第三孔洞的一部分中。
[0023]在本专利技术的多个实施例中，此方法还包含形成源极/漏极特征于第三孔洞中，其中源极/漏极特征设置于导电材料上且被内电极环绕。
[0024]在本专利技术的多个实施例中，第一绝缘层的材料与第二绝缘层的材料不同，且第二绝缘层包含掺杂有硼磷硅玻璃(BPSG)的氧化硅。
[0025]在本专利技术的多个实施例中，第一支撑层、第二支撑层和第四支撑层具有相同的材料，第一支撑层的材料与第三支撑层的材料不同，且第三支撑层包含掺杂有碳的氮化硅。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的堆叠式电容器结构及其形成方法具有可以提供足够的电容器电容量的有益效果。
附图说明
[0027]为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，结合附图详细说明如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆叠式电容器结构，其特征在于，包括：基板；第一支撑层，设置于所述基板上方；第一绝缘层，设置于所述第一支撑层上；第二支撑层，设置于所述第一绝缘层上；第三支撑层，设置于所述第二支撑层上；第二绝缘层，设置于所述第三支撑层上；第三绝缘层，设置于所述第二绝缘层上；第四支撑层，设置于所述第三绝缘层上；第一孔洞，从所述第二支撑层的顶表面贯穿至所述第一支撑层的底表面；第二孔洞，从所述第三绝缘层贯穿至所述第三支撑层的底表面，其中所述第二孔洞连通所述第一孔洞；第三孔洞，从所述第四支撑层的顶表面贯穿至所述第三绝缘层，其中所述第三孔洞对准所述第二孔洞；以及电容器，设置于所述第一孔洞、所述第二孔洞及所述第三孔洞中。2.如权利要求1所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，还包括线路层设置在所述基板与所述第一支撑层之间。3.如权利要求2所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，所述第一孔洞贯穿所述线路层的一部分且所述电容器电性连接至所述线路层。4.如权利要求1所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，所述第一绝缘层的材料与所述第二绝缘层的材料不同，且所述第二绝缘层包含掺杂有硼磷硅玻璃的氧化硅。5.如权利要求1所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，所述第一支撑层、所述第二支撑层和所述第四支撑层具有相同的材料，所述第四支撑层的材料与所述第三支撑层的材料不同，且所述第三支撑层包含掺杂有碳的氮化硅。6.如权利要求1所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，还包括第四绝缘层设置在所述第一支撑层与所述第一绝缘层之间。7.如权利要求1所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，所述电容器包括彼此直接接触的外电极、介电层以及内电极。8.如权利要求7所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，还包括导电材料直接接触所述内电极，其中所述导电材料填满所述第一孔洞和所述第二孔洞并延伸至所述第三孔洞的一部分中。9.如权利要求8所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，还包括源极/漏极特征设置在所述第三孔洞中且被所述内电极环绕。10.如权利要求9所述的堆叠式电容器结构，其特征在于，还包括晶体管电性连接所述源极/漏极特征。11.一种形成堆叠式电容器结构的方法，其特征在于，所述方法包括：在基板上方形成第一支撑层；在所述第一支撑层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第二支撑层；
形成第一孔洞从所述第二支撑层的顶表面贯穿至所述第一支撑层的底表面；在所述第二支撑层上形成第三支撑层，其中所述第一孔洞被所述第三支撑层密封；在所述第三支撑层上形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层上形成第三绝缘层；在所述第三绝缘层上形成第四支撑层；形成第二孔洞从所述第三绝缘层贯穿至所述第三支撑层的底表面以及形成第三孔洞从所述第四支撑层的顶表面贯穿至所述第三绝缘层，其中所述第一孔洞连通所述第二孔洞和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：章思尧，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：