选择性去除半球状硅晶粒层的方法及深沟槽电容器的制法技术

一种选择性去除半球状硅晶粒层的方法，包括下列步骤：　　　　提供一基底，该基底包括有一沟槽；　　　　形成一埋入介电层于该沟槽侧壁上部；　　　　形成一半球状硅晶粒层于该沟槽侧壁及底部；　　　　形成一掺杂绝缘层于该半球状硅晶粒层上；　　　　形成一遮蔽层填入该沟槽内，并凹蚀该遮蔽层至一预定深度，露出部份该掺杂绝缘层；　　　　去除该未被遮蔽层覆盖的掺杂绝缘层，露出部分该半球状硅晶粒层；　　　　离子掺杂露出的该半球状硅晶粒层，以形成一等离子体掺杂层于该沟槽顶部及上侧壁；以及　　　　去除该等离子体掺杂层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种深沟槽电容器的制法，特别涉及一种选择性去除深沟槽硅基底上的半球状硅晶粒(Hemispherical Silicon Grain；HSG)层的方法。该方法利用等离子体等离子体掺杂(plasma doping)方式将深沟槽上半部的半球状硅晶粒层的片电阻(sheet resistance)降低，以利于后续进行的半球状硅晶粒层蚀刻程序时不会伤及深沟槽硅基底材质。
技术介绍
目前广泛使用的动态随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory；DRAM)中的电容器由两导电层表面(即电极板)隔着一层绝缘物质构成，该电容器储存电荷的能力由绝缘物质的厚度、电极板的表面积及绝缘物质的电气性质所决定。随着近年来半导体工艺设计皆朝着缩小半导体组件尺寸以提高密度的方向发展，存储器中存储单元存储单元(memory cell)的基底面积必须不断减少，以使集成电路能容纳大量存储单元存储单元而提高密度，但同时，一方面存储单元电容的电极板部分必须有足够的表面积以储存充足的电荷，其次，更进一步配合使用高介电质介电材料(high-k dielectricmaterials)使存储单元的电容量大增。然而随着DRAM体积的缩小化，深沟槽型(deep trench type)电容器便被广泛地应用在DRAM中。为获得上述足够的表面积，一种利用半球状硅晶粒(Hemispherical Silicon Grain；HSG)的可行技术即被用来大幅度增加沟槽式(trench)电容器电极板的表面积。在美国专利第6177696号、6537872号及6555430号中都曾说明在沟槽式电容器内形成半球状硅晶粒(HSG)层的应用。请参阅图1A至1I，其中显示了现有技术将半球状硅晶粒(HSG)层制作工艺用于深沟槽电容器。首先，如图1A所示，提供一半导体硅基底10，其包含有一垫氧化物层12(pad oxide)、垫氮化物层14(pad nitride)、一深沟槽DT以及位于该深沟槽DT上半部侧壁的一领型介电层16。于该深沟槽DT侧壁及底部形成一蚀刻终止层(etch stop layer)15，例如氧化物层。其次，请参照图1B，于该蚀刻终止层15上沉积一非晶硅层17。然后，如图1C所示，以适当的浓度、流量及时间进行磷离子掺杂20，在该非晶硅层17上形成一掺杂绝缘层而使得该非晶硅层17原处(in-situ)生成半球形晶粒硅(HSG)层22，其目的为增加深沟槽DT的表面积。之后，请参照图1D，形成一第一光致抗蚀剂层26填入该深沟槽DT，然后凹蚀该第一光致抗蚀剂层26，以便在深沟槽DT下半部留下预定深度的第一光致抗蚀剂层26。接着，以凹蚀形成的第一光致抗蚀剂层26当作掩模将深沟槽DT上半部的半球状硅晶粒(HSG)层22蚀刻去除。在蚀刻过程中，由于深沟槽硅基底对半球形晶粒硅(HSG)层的蚀刻选择比很低，需要一蚀刻终止层作为缓冲以隔绝并保护深沟槽硅基底。而后，请参照图1E，再以蚀刻方式将深沟槽上部在光致抗蚀剂层上被暴露的蚀刻终止层15去除。之后，再将第一光致抗蚀剂层26从深沟槽DT中去除。之后，请参照图1F，沉积一砷玻璃(ASG)层28于该深沟槽DT底部及侧壁。之后，重复先前程序，再形成一第二光致抗蚀剂层30于上述沉积于深沟槽DT底部及侧壁的砷玻璃层28上，然后进行该第二光致抗蚀剂层30凹蚀，留下预定深度的第二光致抗蚀剂层30在深沟槽DT下半部。接着，请参照图1G，以凹蚀形成的第二光致抗蚀剂层30当作掩模将深沟槽DT上半部的砷玻璃层28蚀刻去除。而残留的第二光致抗蚀剂层30也于其后去除。接下去，请参照图1H，于深沟槽底部及侧壁上形成一覆盖氧化层32(capoxide)。接着，如图1I所示，进行一加热过程使砷玻璃层28中的砷原子扩散至深沟槽DT下方区域，而形成一n+型扩散区34，以用来作为深沟槽电容器36的埋入电极板(buried plate)34。最后，再将深沟槽DT表面的砷玻璃层28及覆盖氧化层32蚀刻去除。着就是现有技术在深沟槽电容器36中制作半球状硅晶粒(HSG)层过程。然而，上述现有技术的半球状硅晶粒(HSG)层深沟槽电容器制作过程的步骤比较复杂，不仅需用到二步骤的光阻涂布/凹蚀工艺，还须另加一个蚀刻终止层工艺步骤来将深沟槽硅基底与半球状硅晶粒(HSG)隔离。而一般现有技术的半球状硅晶粒(HSG)层深沟槽电容器制作工艺之所以较冗长，是为了避免将半球状硅晶粒(HSG)层直接形成于深沟槽上部内侧壁而接触到深沟槽的硅基底。其中原因是由于单晶硅基底的物理性质与半球状硅晶粒(HSG)层十分相近，因此上述二者对蚀刻的选择比亦趋于一致。此举造成了当进行深沟槽内侧壁上部半球状硅晶粒(HSG)层蚀刻过程时，无可避免地使深沟槽内侧壁的硅基底也因蚀刻而损伤，甚或造成深沟槽开口扩大，进而造成次临界电压(sub-Vt)漏损的问题。虽如前述现有技术以一蚀刻终止层形成于深沟槽侧壁的硅基底与半球状硅晶粒(HSG)层之间以其克服上述问题，然而，此举不仅增加制作工艺的复杂性，而且，令人遗憾的是将使电容器电容量下降，其原因在于此蚀刻终止层往往于深沟槽下部的埋入电极板(buried plate)内形成一寄生电容(parasitic capacitance)而影响了整个电容器的电容量。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种于深沟槽电容器制作工艺中，选择性去除半球状硅晶粒(Hemispherical Silicon Grain；HSG)层而完整无损地保留深沟槽侧壁的硅基底的方法。此外，本专利技术的另一目的是提供一种选择性去除半球状硅晶粒层的方法，该方法以专门配制的酸蚀刻溶液，配合上述等离子体掺杂(plasma doping)工艺，有效地将半球状硅晶粒(HSG)层蚀刻去除。本专利技术的第三目的是提供一种深沟槽电容器的制作方法，该方法在制作半球状硅晶粒(HSG)层之前，以氧离子注入注入(oxygen implantation)方式形成一埋入介电层(buried dielectric layer)以取代现有技术的领型介电层(collardielectric layer)，以便在后续形成半球状硅晶粒(HSG)层过程中，当作一阻挡层(barrier layer)用以阻隔(block)掺杂物(dopant)因加热过程而扩散至深沟槽侧壁的硅基底内部。最后，本专利技术因上述新颖的制作工艺有效地简化了现有技术的半球状硅晶粒(HSG)层在深沟槽电容器中的制作工艺。为实现上述目的，本专利技术提供一种选择性去除半球状硅晶粒层的方法及深沟槽电容器的制作方法，通过进行一等离子体掺杂(plasma doping)工艺而将半球状硅晶粒(HSG)层表面的片电阻(sheet resistance)降低，进而使半球状硅晶粒(HSG)层的蚀刻率(etch rate)增加，而较深沟槽侧壁的硅基底易于蚀刻去除。本专利技术的方法包括下列步骤首先，在一半导体硅基底上形成一垫氧化物层、垫氮化物层及一深沟槽。之后，形成一埋入介电层(buried dielectriclayer)于该深沟槽上半部内侧壁。形成一半球状硅晶粒(HSG)层于该深沟槽内侧壁及底部以增加深沟槽的表面积。形成一掺杂绝缘层于该深沟槽并覆盖于该半球状硅晶粒(HSG)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种选择性去除半球状硅晶粒层的方法，包括下列步骤提供一基底，该基底包括有一沟槽；形成一埋入介电层于该沟槽侧壁上部；形成一半球状硅晶粒层于该沟槽侧壁及底部；形成一掺杂绝缘层于该半球状硅晶粒层上；形成一遮蔽层填入该沟槽内，并凹蚀该遮蔽层至一预定深度，露出部份该掺杂绝缘层；去除该未被遮蔽层覆盖的掺杂绝缘层，露出部分该半球状硅晶粒层；离子掺杂露出的该半球状硅晶粒层，以形成一等离子体掺杂层于该沟槽顶部及上侧壁；以及去除该等离子体掺杂层。2.如权利要求1所述的选择性去除半球状硅晶粒层的方法，其中该埋入介电层为一氧化物层。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫勇贤，
申请(专利权)人：茂德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：