电化学处理半导体基片的方法和形成电容器结构的方法技术

本发明专利技术包括电化学处理半导体基片的方法。本发明专利技术包括一种电镀物质的方法。提供一种被限定第一区域（６０）及第二区域（７０）的基片。第一区域和第二区域可以通过单掩模的方法加以限定，因此，可以认为是彼此相关的自调整的。第一导电材料（５０）是在基片第一区域形成的，第二导电材料（４２）是在第二区域形成的。将第一和第二导电材料置于一种电解溶液中，同时对第一和第二导电材料提供电流。在将第一和第二导电材料置于电解溶液的过程中，所需物质即被选择性地电镀在第一导电材料上。本发明专利技术也包括形成电容器结构的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学处理半导体基片的方法。本专利技术包括电镀有关半导体结构材料的方法，并在若干具体方面涉及电镀有关半导体结构的铂及其它贵金属的方法。本专利技术也涉及形成电容器结构的方法。
技术介绍
电容器用于许多半导体结构中，包括例如动态随机存储器(DRAM)器件。电容器包括一对彼此由介电材料分隔开的导电材料(常常称为存储结节(storage node)和电容器板)。这种导电材料因此是彼此电容耦合的。已有各种各样的材料用于电容器结构的导电部件，包括例如金属、金属硅化物、金属氮化物和掺入导体的半导体材料(诸如掺入导体的硅)。特别能够适用于电容器结构的材料是所谓贵金属，包括例如铂、铑、铱和钌。利用贵金属的困难在于由这些金属构成图案结构。例如，如果利用铂来形成电容器结构的导电部件，就难以使铂构成所需形状的图案。通常用于使铂构成图案的方法之一是进行化学机械抛光。但是，这种方法会沾污铂。这种沾污又会引起不理想的缺陷结构。最好应当是发展一些新方法，能使贵金属形成半导体应用中所需的形状，而且特别理想的应该是，这种新方法能用于制造电容器结构。尽管本专利技术受到上述应用的推动，但应该理解，除本申请在随后权利要求中明显列举范围之外，本专利技术并非局限于这些应用。专利技术综述 本专利技术包括电化学处理半导体基片的方法。一方面，本专利技术包括在半导体基片上电镀某种物质的方法。构成具有限定第一和第二区域的基片。可以通过公用掩膜的方法限定此第一和第二区域，因此可认为第一和第二区域是彼此相关的自调整的(self-align1ed)。第一导电材料是在该基片第一区域形成的，第二导电材料是在第二区域形成的。将第一和第二导电材料置于一种电解溶液中，同时对第一和第二导电材料通电流。在将第一和第二导电材料置于该电解溶液过程中，使所需物质选择性电镀在与第二导电材料相关的第一导电材料上。更具体地，本专利技术包括形成电容器结构的方法。附图简要说明 现参考以下附图，将本专利技术优选实施方案描述如下。附图说明图1是在本专利技术示范应用预处理段半导体结构图解示意剖面图。图2是表示按照本专利技术示范在图1之后处理段的图1晶片段图。图3是表示在图2之后处理段的图1晶片段图。图4是表示在图3之后处理段的图1晶片段图。图5是表示在图4之后处理段的图1晶片段图。图6是表示在图5之后处理段的图1晶片段图。图7是表示在图6之后处理段的图1晶片段图。图8是表示在图7之后处理段的图1晶片段图。图9是表示按照本专利技术另外方面在初期处理段上的一个晶片段图。图10是表示在图9之后处理段的图9晶片段图。图11是表示在图10之后处理段的图9晶片段图。图12是表示在图11之后处理段的图9晶片段图。图13是表示在图12之后处理段的图9晶片段图。图14是表示在图13之后处理段的图9晶片段图。图15是表示在图14之后处理段的图9晶片段图。优选实施方案详细说明 参考图1-8描述本专利技术的第一组合示例情况。先参考图1，说明一片段的半导体结构10。结构10包括一个基座12。基座12例如可以包括一种半导电材料，诸如例如单晶硅。基座12可称作为一种半导体基片。为有助于阐明下述的权利要求，对术语″半导电基片″及″半导体基片″定义指的是包括半导电材料的任何结构，包括但不限于体相半导电材料诸如半导电晶片(单独的或其上包括其它材料的组合)、及半导电材料层(单独的或包括其它材料的组合)。术语″基片″指的是任何支撑结构，包括但不限于上述半导电基片。基座12支撑着一对晶体管结构14及16。结构14包括晶体管门电路(transistor gate)18和一对源/漏极区20及22。结构16包括晶体管门电路24和一对源/漏极区26及28。晶体管门电路18及24可以包括例如构成了图案的叠层，该叠层包括栅氧化层及一层或更多层导电层。源/漏极区20、22、26及28可以相当于在基座12的半导电材料内的掺入n-型或p-型材料区。侧壁垫片(sidewall spacers)30沿晶体管门电路18及24是侧壁延伸。侧壁垫片30可以包括例如二氧化硅及氮化硅中的一种或两种。隔离区32在晶体管结构14及16之间延伸，并使晶体管结构14及16彼此电隔离。隔离区32可相当于例如浅槽(shallow trench)隔离区。因此，隔离区32可相当于在基座12的半导体材料内形成并充填有适宜绝缘材料诸如例如二氧化硅的一种沟槽。导电材料的垫座(pedestal)34在与扩散区22的电触点之上和之中形成，而导电材料的另一垫座36则在与扩散区26的电连接(electricalconnection)点之上和之中形成。垫座34和36的导电材料可包括例如各种金属及/或掺入导体的硅。垫座34和36是任选的，本专利技术包括其中删除了垫座34和36的其它方面(未示出)。在基座12上，以及在晶体管14及16，和垫座34及36上形成电绝缘材料的质体40。质体40可包括例如硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)，或基本上由其或由其组成。在质体40上形成导电材料42。导电材料42可包括钽和钨的一种或两种，或基本上由其组成或由其组成。在电沉积过程中，导电材料42最后将被用于运载穿越结构10的电势，并因此优选在包括图1晶片段的结构的整个上表面形成导电材料42。带图案的掩模材料44在导电材料42上形成。掩模材料44可包括例如光致抗蚀剂；和可利用光刻工艺使之构成图案。带图案的掩模材料44具有在此延伸穿越的通路46和48。参照图2，通路46和48被延伸穿越导电材料42，进入电绝缘质体40。在本专利技术所示的情况中，通路46及48被分别延伸至导电垫座34及36的上表面。利用一种适宜的蚀刻，可以使通路46及48延伸穿越导电材料42及绝缘材料40。在使通路46及48延伸穿越导电材料42之后，除去掩模层44(图1)。参照图3，在导电材料42上及在通路46及48内形成导电材料50。在本专利技术所示情况中，导电材料50仅部分地充填通路46及48，因此使通路变窄。导电材料50包括不同于导电材料42的组合物；它能够包括例如铜、铂、铝及钨中的一种或多种，或基本上由其或由其组成。在下述权利要求项中，导电材料42及50之一可被称为是第一导电材料，而另一个则可称为是第二导电材料。例如，采用溅射淀积的方法，能够形成导电材料50。作为另一个实施例，例如采用原子层淀积(ALD)的方法，能够形成导电材料50。例如材料50可以基本上由铂组成，而且能够利用ALD方法形成。参照图4，脱除导电材料42上的导电材料50，但却使导电材料50保留在通路46及48内。这可利用例如湿蚀刻、干刻蚀及/或化学机械抛光的方法实现。脱除导电材料42上的导电材料50之后，可以认为结构10具有二种类型的限定区域，即60及70，它们彼此不同之处在于，出现在该结构上表面的导电材料类型。第一限定区域60在其上表面具有导电材料42，第二限定区域70在其上表面具有导电材料50。在所示结构中，第二限定区70延伸于通路46及48之内，第一限定区60却不在这些通路内延伸。应当注意，术语第一及第二区的意义是可以反向的。因此，对结构10的另一种描述是，它包括限定第一区的70及第二区的60；第一导电材料50延伸于半导体基片的第一区，第二导电材料42延伸于该半导体基片的第二区60。可以认为，图4的处理阶段包括在通路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学处理半导体基片的方法，包括：在基片上形成一层掩模；此掩模具有由此延伸穿越并从而限定该基片两个区域的通路；此两个区域的第一区域是在通路以下，因此未被掩模覆盖，而第二区域是被掩模覆盖的基片部分；延伸这些通路从掩模至基片 第一区域中，随后脱除该掩模；在此半导体基片的第一区域上形成第一导电材料，并在该半导体基片的第二区域上形成第二导电材料，此第二导电材料延伸进入该基片的通路中，使电流流过第一及第二导电材料，同时至少将第一导电材料置于一种电解溶液 中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中选择性地处理与第二导电材料相关的第一导电材料。

【技术特征摘要】
US 2002-7-18 10/199,7361.一种电化学处理半导体基片的方法，包括在基片上形成一层掩模；此掩模具有由此延伸穿越并从而限定该基片两个区域的通路；此两个区域的第一区域是在通路以下，因此未被掩模覆盖，而第二区域是被掩模覆盖的基片部分；延伸这些通路从掩模至基片第一区域中，随后脱除该掩模；在此半导体基片的第一区域上形成第一导电材料，并在该半导体基片的第二区域上形成第二导电材料，此第二导电材料延伸进入该基片的通路中，使电流流过第一及第二导电材料，同时至少将第一导电材料置于一种电解溶液中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中选择性地处理与第二导电材料相关的第一导电材料。2.按照权利要求1的方法，其中第一及第二导电材料是在脱除该掩模后形成的。3.按照权利要求1的方法，其中第二导电材料是在形成该掩模之前形成的，和其中延伸这些通路包括延伸这些通路穿越第二导电材料。4.按照权利要求1的方法，其中处理包括氧化。5.按照权利要求1的方法，其中处理包括电镀。6.按照权利要求1的方法，其中处理包括阳极化。7.按照权利要求1的方法，其中处理包括电抛光。8.一种电化学处理半导体基片的方法，包括在该半导体基片第一区域形成第一导电材料和在该半导体基片的第二区域形成第二导电材料；使电流流过第一及第二导电材料，同时至少将第一导电材料置于一种电解溶液中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中，选择性地电抛光与第二导电材料相关的第一导电材料。9.按照权利要求8的方法，其中随着第一导电材料被电抛光，第一和第二导电材料两者均被置于该电解溶液中。10.按照权利要求8的方法，其中彼此相关的第一和第二区域是通过在蚀刻第一区域内的通路过程中所用的一种单掩模加以限定的；其中第一导电材料是在这些通路内形成的。11.按照权利要求8的方法，还包括在这些电抛光后电镀一层材料至该电抛光后的材料上。12.一种电化学处理半导体基片的方法，包括在该半导体基片的第一区域形成第一导电材料，在该半导体基片的第二区域形成第二导电材料；使电流流过第一及第二导电材料，同时至少将第一导电材料置于一种电解溶液中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中，选择性地氧化与第二导电材料相关的第一导电材料。13.按照权利要求12的方法，其中随着第一导电材料被氧化，第一和第二导电材料两者均被置于该电解溶液中。14.按照权利要求12的方法，其中彼此相关的第一和第二区域是通过在蚀刻第一区域内的通路过程中所用的一种单掩模加以限定的；其中第一导电材料是在这些通路内形成的。15.按照权利要求12的方法，其中第一导电材料包括Ta及TaN中的一种或两种，其中氧化使第一导电材料转化为基本上由Ta2O5的材料组成。16.按照权利要求15的方法1，其中Ta2O5是晶体的。17.按照权利要求12的方法，其中第一导电材料基本上由Ta及TaN中的一种或两种组成，其中氧化使第一导电材料转化为基本上由Ta2O5的材料组成。18.按照权利要求12的方法，其中第一导电材料基本上由Ta及TaN中的一种或两种组成，其中氧化使第一导电材料转化为基本上由Ta2O5的材料组成。19.一种在半导体基片上电镀一层物质的方法，包括在该半导体基片第一区域形成第一导电材料和在该半导体基片的第二区域形成第二导电材料；使电流流过第一及第二导电材料，同时至少将第一及第二导电材料置于一种电解溶液中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中，选择性地电镀一层物质在与第二导电材料相关的第一导电材料上。20.按照权利要求19的方法，其中随着该物质被选择性地电镀至第一导电材料上，第一及第二导电材料均被置于该电解溶液中。21.按照权利要求19的方法，其中在电镀过程中该电解溶液包括pH值约0.5-12；导电率约25-140毫西门子；及温度约20-90℃。22.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括钨及第二导电材料包括钽。23.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由钨组成，第二导电材料基本上由钽组成。24.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钽。25.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钽组成。26.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钨。27.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钨组成。28.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钽。29.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钽组成。30.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钨。31.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钨组成。32.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料包括铝，第二导电材料包括钽。33.按照权利要求19的方法，其中第一导电材料基本上由铝组成，第二导电材料基本上由钽组成。34.按照权利要求19的方法，其中该物质包括铂。35.按照权利要求19的方法，其中该物质基本上由铂组成。36.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括钨，第二导电材料包括钽。37.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由钨组成，第二导电材料基本上由钽组成。38.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钽。39.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钽组成。40.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钨。41.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钨组成。42.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钽。43.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钽组成。44.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钨。45.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钨组成。46.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料包括铝，第二导电材料包括钽。47.按照权利要求35的方法，其中第一导电材料基本上由铝组成，第二导电材料基本上由钽组成。48.一种在半导体基片上电镀一层物质的方法，包括在该半导体基片第一区域形成第一导电材料及在该半导体基片的第二区域形成第二导电材料；使电流流过第一及第二导电材料，同时将第一及第二导电材料置于一种电解溶液中；和在电流流过第一及第二导电材料过程中，在第一导电导电材料上电镀一层物质；该物质主要被电镀在第一导电材料上以使该物质在第一导电材料上的比在第二导电材料上的任何物质更厚。49.按照权利要求48的方法，其中该物质仅被电镀在第一导电材料上。50.按照权利要求48的方法，其中该物质被电镀在第一和第二导电材料两者上。51.按照权利要求48的方法，其中在电镀过程中该电解溶液包括pH值约0.5-12；导电率约25-140毫西门子；及温度约20-90℃。52.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括钨，第二导电材料包括钽。53.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由钨组成，第二导电材料基本上由钽组成。54.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钽。55.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钽组成。56.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钨。57.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钨组成。58.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钽。59.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钽组成。60.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钨。61.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钨组成。62.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料包括铝，第二导电材料包括钽。63.按照权利要求48的方法，其中第一导电材料基本上由铝组成，第二导电材料基本上由钽组成。64.按照权利要求48的方法，其中该物质包括铂。65.按照权利要求48的方法，其中该物质基本上由铂组成。66.一种在半导体基片上形成一种质体的方法，包括在该半导体基片上形成第一和第二材料；和将第一材料置于一种电解溶液中，同时提供电流通过第一和第二材料；该第二材料被氧化以形成一种在将其置于该电解溶液中时是稳定的氧化物；该氧化物在第二材料上延伸并被置于该电解溶液中；在将第一材料和氧化物置于该电解溶液中的过程中，该质体被选择性地电镀在与第二材料相关的第一材料上。67.按照权利要求66的方法，其中在电镀过程中该电解溶液包括pH值约0.5-12；导电率约25-140毫西门子；及温度约20-90℃。68.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料包括钨，第二导电材料包括钽。69.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料基本上由钨组成，第二导电材料基本上由钽组成。70.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钽。71.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料基本上由钽组成。72.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料包括铂，第二导电材料包括钽。73.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料基本上由铂组成，第二导电材料基本上由钽组成。74.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料包括铝，第二导电材料包括钽。75.按照权利要求66的方法，其中第一导电材料基本上由铝组成，第二导电材料基本上由钽组成。76.按照权利要求66的方法，其中该物质包括铂。77.按照权利要求66的方法，其中该物质基本上由铂组成。78.按照权利要求77的方法，其中第一导电材料包括钨，第二导电材料包括钽。79.按照权利要求77的方法，其中第一导电材料基本上由钨组成，第二导电材料基本上由钽组成。80.按照权利要求77的方法，其中第一导电材料包括铜，第二导电材料包括钽。81.按照权利要求77的方法，其中第一导电材料基本上由铜组成，第二导电材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：DW科林斯，RH莱恩，RJ克莱因，
申请(专利权)人：微米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]