增加ＤＲＡＭ单元电容器中的电极表面积的方法技术

本发明专利技术提供了形成半导体电路中的电容器的下电极的方法及通过该方法形成的电容器。下电极通过形成膨体底层并在其上沉积导电材料而制作成。在形成下电极的方法的一实施例中，膨体层通过壳体的绝缘层的上面沉积包含烃嵌段和含硅嵌段的聚合材料、并随后通过将聚合薄膜暴露在ＵＶ辐射及臭氧中而使其转换为浮雕或多孔纳米结构，从而形成质地粗糙的多孔或浮雕碳氧化硅薄膜。导电材料接着被沉积在膨体层上，从而得到具有上粗糙表面的下电极。在形成下电极的方法的另一实施例中，膨体底层通过沉积位于上面的第一和第二导电金属层、并使金属层退火以形成表面位错而得以形成，其优选结构为周期网络。接下来，导电金属以气相沉积，并在膨体层的表面位错上凝聚，从而形成岛簇形式的纳米结构。电容器通过在所形成的下电极上沉积介质层并在介质层上形成上电容器电极而得以完成。电容器在制造ＤＲＡＭ单元时特别有用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体器件，特别是半导体电容器构造及形成半导体电容器的方法，特别是用于形成动态随机存取存储器(DRAM)单元结构及包含有DRAM单元结构的集成电路。
技术介绍
集成电路的连续致密化和小型化已使得只有很小的面积可为半导体存储器件所用。例如，在制造高密度动态随机存取存储器单元(DRAM)时，只有很小的面积用于存储单元的贮存节点(电容器)。然而，电容器必须至少具有一最小存储电容以确保存储单元的工作。也需要增大的存储以使器件能够以更快的速率执行更多的功能。已开发出多种技术在有限空间内增加电容器的存储面积。例如，通过在沟槽中形成电容器或形成为多层结构而增加表面面积。电容器的表面面积还通过增加形成存储节点的下电极的表面粗糙度而得以增加。图1A-1D示出了通过形成粗糙上表面而增加电极表面面积的现有技术方法，其将下电极形成为一层半球颗粒状(HSG)的多晶硅。参考图1A，其示出了在形成DRAM电容器时处于初步处理步骤的半导体晶片片断10。晶片片断10包括半导体材料12(如单晶硅)及线字元(wordline)14、16，氮化物隔离物18形成于线字元的侧边。衬底材料12内的扩散区2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成下电容器电极的方法，包括步骤：在绝缘层上面形成膨体层，膨体层包括一实质上相同大小的纳米结构的整齐阵列；及在膨体层上面形成导电层。

【技术特征摘要】
US 2002-1-16 10/050,3901.一种形成下电容器电极的方法，包括步骤在绝缘层上面形成膨体层，膨体层包括一实质上相同大小的纳米结构的整齐阵列；及在膨体层上面形成导电层。2.一种形成下电容器电极的方法，包括步骤在绝缘层上面形成膨体层，膨体层包括实质上具有相同高度的表面结构的周期网络；及在膨体层上面形成导电层。3.一种形成下电容器电极的方法，包括步骤在绝缘层上面沉积形成纹理的材料；将该材料形成在实质上相同尺寸的纳米结构的整齐阵列中；及在纳米结构上沉积导电层。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中膨体层或形成纹理的材料包括聚合材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中聚合材料包括烃嵌段和含硅嵌段。6.根据权利要求5所述的方法，其中聚合材料包括聚异戊二烯和聚五甲基甲硅烷苯乙烯。7.根据权利要求4所述的方法，其中形成膨体层的步骤包括在绝缘层上面沉积包含烃嵌段和含硅嵌段的聚合材料；并将聚合材料曝露给臭氧和电磁辐射。8.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中膨体层包括导电材料。9.根据权利要求8所述的方法，其中膨体层包括至少两种导电金属。10.根据权利要求9所述的方法，其中膨体层包括铂，及至少银和铜中的一个。11.根据权利要求9所述的方法，其中形成膨体层的步骤包括在绝缘层上沉积第一导电金属；在第一导电金属上沉积第二导电金属；及使金属退火以形成出气冒口图案。12.根据权利要求11所述的方法，其中在膨体层上形成导电层的步骤包括以气相沉积导电金属。13.根据权利要求12所述的方法，其中导电层包括多个金属岛簇。14.根据权利要求11所述的方法，其中膨体层包括多个二维结构。15.一种在形成于绝缘层内的槽中形成下电容器电极的方法，绝缘层位于半导体器件中的衬底上面，该方法包括步骤通过在绝缘层上沉积聚合材料而形成膨体底层，并将聚合材料暴露给紫外辐射和臭氧，藉此，聚合材料形成为包括含硅陶瓷的纳米结构；聚合材料包括烃嵌段和含硅嵌段；及在膨体层上形成导电层。16.一种形成半导体器件中的电容器的方法，包括步骤提供一包含扩散区的衬底、位于衬底上面的绝缘层、在贯穿绝缘层的开口中形成的与衬底中的扩散区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的一部分的槽开口；通过在绝缘层和导电插塞上沉积含硅烃聚合材料而形成膨体层，并将聚合材料暴露给紫外辐射和臭氧以形成包含碳氧化硅陶瓷的纳米结构；将膨体层的至少一部分去除以暴露导电插塞；在膨体层上形成导电层以形成下电容器电极；在下电极上形成介质层；及在介质层上形成上电容器电极。17.一种形成半导体器件中的电容器的方法，半导体器件包括具有形成于其中的扩散区的衬底、位于衬底上面的绝缘层、在贯穿绝缘层的开口中形成的与衬底中的扩散区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的一部分的槽开口；该方法包括步骤通过沉积含硅烃聚合材料而在绝缘层和导电插塞上形成膨体层，并将聚合材料暴露给紫外辐射和臭氧，藉此，聚合材料形成包含含硅陶瓷的纳米结构；将膨体层的至少一部分去除以暴露导电插塞；在膨体层上形成导电层以形成下电容器电极；在下电极上形成介质层；及在介质层上形成上电容器电极。18.一种形成半导体器件中的下电容器电极的方法，半导体器件包括衬底、位于衬底上面的绝缘层、在绝缘层的开口中形成的并与衬底中的活性区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的表面的开口；该方法包括步骤形成包含纳米结构的膨体层，纳米结构包含含硅陶瓷，膨体层通过在绝缘层和导电插塞上沉积聚合材料而形成，并将聚合材料在室温下暴露给紫外辐射和臭氧以形成纳米结构；聚合材料包含烃嵌段和含硅嵌段；将膨体层的至少一部分去除以暴露导电插塞；及在膨体层上形成导电层以形成下电容器电极。19.一种形成半导体器件中的电容器的方法，半导体器件包括衬底、位于衬底上面的绝缘层、在绝缘层的开口中形成的并与衬底中的活性区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的表面的槽；该方法包括步骤形成包含纳米结构的膨体层，纳米结构包含含硅陶瓷，膨体层通过在绝缘层和导电插塞上沉积聚合材料而形成，并将聚合材料在室温下暴露给紫外辐射和臭氧以形成纳米结构；聚合材料包含烃嵌段和含硅嵌段；将膨体层的至少一部分去除以暴露导电插塞；在膨体层上形成导电层以形成下电容器电极；形成势垒层以填充槽；从绝缘层的水平表面除去导电层；从槽除去势垒层；在下电极上形成介质层；及在介质层上形成上电容器电极。20.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中形成膨体层的步骤包括在室温下将聚合材料暴露给紫外光和臭氧。21.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中聚合材料包括A1BA2型的三嵌段共聚物，其中“A”共聚物为烃嵌段，“B”共聚物为含硅嵌段。22.根据权利要求21所述的方法，其中烃嵌段包括聚异戊二烯。23.根据权利要求21所述的方法，其中含硅嵌段包括聚五甲基甲硅烷苯乙烯。24.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中聚合材料包括聚二甲基硅氧烷。25.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中聚合材料包括烃嵌段相对于含硅嵌段的体积分率以形成浮雕结构。26.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中聚合材料包括烃嵌段相对于含硅嵌段的体积分率以形成多孔结构。27.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中沉积聚合材料的步骤包括气相沉积聚合。28.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中沉积聚合材料的步骤包括场增强的气相沉积聚合。29.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中沉积聚合材料的步骤包括旋转涂布沉积。30.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中沉积聚合材料的步骤包括Langmuir-Blodgett沉积。31.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中纳米结构为多孔结构形式。32.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中纳米结构为浮雕结构形式。33.根据权利要求32所述的方法，其中浮雕结构选自由支柱和螺旋形构成的组。34.根据权利要求32所述的方法，其中纳米结构为支柱的形式。35.根据权利要求15或18所述的方法，在形成导电层的步骤之后还包括步骤在下电极上形成介质层；及在介质层上形成上电容器电极。36.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中衬底包括扩散区，及导电插塞形成于穿过绝缘层的开口中并与扩散区和下电容器电极电接触。37.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中电容器被集成在DRAM单元中。38.根据权利要求15、16、17或18所述的方法，在形成导电层的步骤之后还包括步骤形成势垒层以填充槽；从绝缘层的水平表面除去导电层；及从槽除去势垒层。39.根据权利要求38所述的方法，其中势垒层包括抗蚀材料。40.根据权利要求39所述的方法，其中除去势垒层的步骤是通过包含硫磺酸和氧化剂的piranha湿蚀刻。41.根据权利要求39所述的方法，其中除去势垒层的步骤是通过包含有机溶剂的湿蚀刻。42.根据权利要求38所述的方法，其中除去导电层的步骤是通过化学机械抛光。43.根据权利要求38所述的方法，在除去势垒层的步骤之后，还包括步骤从绝缘层和导电层的暴露的表面除去原生的氧化物。44.根据权利要求43所述的方法，其中除去原生的氧化物的步骤是通过氢氟酸清洗。45.根据权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中膨体层包括碳氧化硅陶瓷。46.一种在半导体器件中的衬底上形成下电容器电极的方法，该方法包括步骤形成膨体底层，其通过在衬底上沉积第一导电金属的同形层；在第一导电金属层上沉积一层或多层第二导电金属的同形层；及使第一和第二导电金属层退火；及在膨体层上以气相沉积一层第三导电金属。47.一种形成半导体器件中的下电容器电极的方法，该方法包括步骤通过在衬底上沉积一层第一导电金属并在第一导电金属层上沉积一层第二导电金属而形成膨体底层；及使第一和第二导电金属层退火以形成含金属的纳米结构的周期网络；及在膨体层上以气相沉积一层第三导电金属。48.一种在形成于绝缘层内的槽中形成下电容器电极的方法，绝缘层位于半导体器件中的衬底上面，该方法包括步骤在绝缘层上沉积一层第一导电金属；在第一导电金属层上沉积一层第二导电金属；使第一和第二导电金属层退火以形成膨体层，膨体层包括周期性排列的纳米结构；及在膨体层上以气相沉积一层第三导电金属，其中沉积第三导电层凝聚在膨体层上以形成簇。49.一种形成半导体器件中的电容器的方法，包括步骤提供包含扩散区的衬底、位于衬底上面的绝缘层、在贯穿绝缘层的开口中形成的与衬底中的扩散区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的一部分的槽开口；形成膨体底层，其通过在绝缘层上沉积第一导电金属的同形层；在第一导电金属层上沉积第二导电金属的同形层；及使第一和第二导电金属层退火以在绝缘层上形成含金属的表面位错；在膨体层上以气相沉积一层第三导电金属以形成下电容器电极，其中沉积第三导电层凝聚在膨体层的表面位错上以形成纳米结构；在下电极上形成介质层；及在介质层上形成上电容器电极。50.一种形成半导体器件中的电容器的方法，半导体器件包括衬底、位于衬底上面的绝缘层、在绝缘层的开口中形成的与衬底中的活性区电接触的导电插塞、及穿过绝缘层形成的用于暴露导电插塞的表面的槽；该方法包括步骤通过在绝缘层上沉积一层第一导电金属并在第一导电金属层上沉积一层第二导电金属而形成膨体底层；及使第一和第二导电金属层退火以在绝缘层上形成含金属的表面位错；及在膨体层上形成导电层以形成下电容器电极，其通过在膨体层上以气相沉积一层第三导电金属实现，其中沉积第三导电层凝聚在膨体层上以在膨体层的表面位错上形成岛簇；形成势垒层以填充槽；从绝缘层的水平表面除去导电层；从槽除去势垒层；在下电极上形成介质层；及在介...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德L耶茨，加里A梅卡尔迪，詹姆斯J霍夫曼，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]