动态随机存取存储器单元电容器及其制造方法技术

ＤＲＡＭ单元电容器，在电容器下电极上形成ＨＳＧ层，以便增加电容器的电容量。电容器下电极在其上边缘具有斜角形，ＨＳＧ硅层不形成在电容器下电极的上边缘上。一种制造该ＤＲＡＭ单元电容器的方法，包括：使光刻胶图形作掩模腐蚀导电层的上部分，同时在光刻胶图形两侧壁上形成聚合物，以腐蚀其上部分，从而使导电层的上边缘成斜角形。用光刻胶图形和聚合物的组合用掩模，腐蚀导电层的剩余部分，直到暴露层间绝缘层的上表面为止，由此形成电容器下电极。（*该技术在2018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DRAM单元电容器(cell capacitor)及其制造方法，通过在存储电极的表面上形成HSG(半球形晶粒)，能够增加其电容量。作为现有技术，Tatsum公开了在1995年1月31日公布的US专利5385863，题目是“包括非晶态膜再结晶的多晶硅膜的制造方法METHOD OF MANUFACTURING POLYSILICON FILM INCLUDINGRECRYSTALLIZATION OF AN AMORPHOUS FILM”，其中，在简单柱状结构的电容器存储电极上生长HSG硅。附图说明图1表示了现有技术DRAM单元电容器。参照图1，现有技术DRAM单元电容器具有半导体衬底10，其有源和无源区由场氧化层12确定。在衬底10的有源区上形成焊盘(Pad)电极14。在包括焊盘电极14的场氧化层12上形成层间绝缘层16。穿过层间绝缘层16直到焊盘电极14的上表面形成接触孔19。在层间绝缘层16上淀积导电层，填满接触孔19，并构图，以形成电容器存储电极20。这里，如此形成的存储电极20的上表面垂直于其每个侧壁。然后，在电容器存储电极20上形成HSG硅层22，以便增加有效的表面面积。接着，为完成DRAM单元电容器的制造，依次进行在电容器存储电极上形成电介质层和电容器上电极的工艺步骤。特别是，在电容器存储电极上形成电介质层(未示出)之前，必然要进行湿腐蚀和清洗处理，以便除去一部分层间绝缘层16和清洗衬底。一般情况下，层间绝缘层16的腐蚀处理使用的腐蚀剂包括NH4F和HF(本领域中称之为“Lal溶液”)的混合物，及NH3、H2H2和在离子水(称为“Scl溶液”)的混合物，清洗处理使用的腐蚀剂是Scl溶液和HF的混合物。在使用Scl溶液的腐蚀处理过程中，形成在电容器存储电极20上，特别是在其边缘上的一部分HSG硅层22很容易被抬高，从而由于抬高HSG硅使相邻的电容器存储电极彼此电连接(即短路)。由于抬高的HSG在存储电极之间发生短路的情况如图2A-2C所示。图2A示出了扫描电子缩微照相(SEM)，表示常规DRAM单元电容器阵列的平面图，图2B示出了SEM，表示图2A中所示的常规DRAM单元电容器阵列的透视图，图2C是由图2B中的圆圈所指示的两相邻DRAM单元电容器的放电透视图。从图2A-2C中明显看出，在电容器存储电极形成之后，由于从各个电容器存储电极的上边缘抬高的HSG硅24，在电容器存储电极之间产生短路，这将导致DRAM器件的失效。导致存储电极抬高HSG硅是由下面两个原因造成的。1．在存储电极的腐蚀处理过程中由于存在剩余聚合物而不能正常生长的HSG硅易于抬高。2．生长存储电极的上边缘上的HSG硅通过后面的腐蚀和清洗工艺易于被抬高。这样，本专利技术涉及制造DRAM单元电容器的方法，其中在存储电极的上边缘上不形成HSG硅。因此本专利技术的目的是提供DRAM单元电容器及其制造方法，其中本专利技术的DRAM单元电容器防止了在存储电极的上边缘上形成HSG硅，并由此避免了由于HSG硅从上边缘抬高而在存储电极之间产生的短路。根据本专利技术的一个方面，DRAM单元电容器包括其上边缘为角形的电容器下电极，并且HSG硅层形成在电容器下电极的表面上但没有形成在电容器下电极的上边缘上。根据本专利技术的另一方面，制造DRAM单元电容器的方法包括以下步骤用光刻胶图形作掩模，腐蚀导电层的上部分，同时在光刻胶图形的两侧壁上形成聚合物，以腐蚀其上部分，由此使导电层的上边缘成斜角形。该方法还包括用光刻胶图形和聚合物的组合作掩模，腐蚀导电层的剩余部分，直到导电层下面的层间绝缘层暴露为止，由此形成电容器下电极。通过参照附图，使专利技术更易于被本领域技术人员理解，其目的更明显。图1是现有技术DRAM单元电容器的剖面图；图2A-2C是解释现有技术DRAM单元电容器的短路问题的示意图，其中图2A是表示现有技术DRAM单元电容器阵列的平面图的扫描电子缩微照相(SEM)，图2B是表示图2A中现有技术DRAM单元电容器阵列的透视图的SEM，图2C是图2B中由圆圈所指示的两相邻DRAM单元电容器的放电透视图；图3A-3D是表示根据本专利技术实施例制造其上边缘为斜角形的DRAM单元电容器的新方法的流程图；图4是根据本专利技术修改实施例具有圆形上边缘的DRAM单元电容器的剖面图；图5是表示根据本专利技术的新方法制造的电容器存储电极的上边缘的SEM；图6是表示发生在电容器存储电极之间的双位(twin-bit)失效的数量的分布曲线；图7是表示发生在个电容器存储电极的单个位(single-bit)失效的数量的分布曲线。参见图3D，根据本专利技术实施例制造DRAM单元电容器的新方法包括以下工艺步骤通过选择腐蚀用于存储电极的导电极110在层间绝缘层106上形成电容器下电极110a，在电容器下电极110a的表面上形成HSG硅层115，以增加电容器的电容量。由于HSG硅层115而使电容器下电极110a具有粗糙表面。当在上边缘为斜角形(斜面形或圆形)的电容器下电极110a上形成HSG硅层115时，没有形成在上边缘上。这是本专利技术的关键特征，即在电容器下电极110a的上边缘上没有形成HSG硅层115，由此避免相邻电容器下电极之间发生短路。结果，可以减少DRAM器件的失效，在本专利技术的此实施例中，用于存储结(node)的电容器下电极的上边缘部分117为斜面形，如图3D所示，而在另一实施例中，其上边缘部分(图4中参考标记118所指)为圆形。下面参照图3A-3D说明上述制造DRAM单元电容器的方法。参见图3A，首先，半导体衬底，即硅衬底100被构图的器件隔离区102(此时为场氧化区)，以确定有源区和无源区。在有源区上形成例如多晶硅的焊盘(Pad)电极104，然后在包括焊盘电极104的场氧化区102上形成层间绝缘层106。在图3A所示实施例中，在层间绝缘层106内部形成位线电极108。通过腐蚀层间绝缘膜106直到暴露焊盘电极104的上表面为止，形成掩埋接触孔109。接着，在层间绝缘层106上淀积用于存储电极的例如多晶硅导电层110，从而填满掩埋接触孔109。导电层110的厚度为约9000埃。在导电层110上形成光刻胶层112并构图，以确定电容器存储电极。用构图的光刻胶层112作掩模，进行腐蚀处理，从而使导电层110被除去直到约50埃-2000埃范围内。这腐蚀处理使用的腐蚀剂含有氟气体，例如CHF3和氩(Ar)气体的混合气体。在本例中，进行的腐蚀处理使用了AMT Co.,Ltd的Mxp腐蚀，并在如下条件下进行即处理室的内部压力为100mtorr，功率为300Watt，磁场为15Gauss,CHF3气体流量为60sccm，氩气的流量为20sccm 。参照图3B，在腐蚀处理过程中，在构图的光刻胶层112的侧壁上形成聚合物113，导电层110在构图的光刻胶层112的底边处成斜角形。我们应该注意到这样的事实通过在构图的光刻胶层112的底边处斜面地腐蚀导电层110，而使导电层110的上边缘成斜角形(形成斜面形或圆形)。实际上，从图3C和3D可以看出，形成的导电层110在其上边缘只具有斜面形。从图4中看出，形成的导电层110在其上边缘具有圆形。如图3C所示，用构图的光刻胶层112和聚合物113一起作为掩模，再对剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造ＤＲＡＭ单元电容器的方法，包括以下步骤：在半导体衬底上形成场氧化层，以确定有源区和无源区；在有源区上形成焊盘电极；在包括场氧化层的焊盘电极上形成层间绝缘层，所述层间绝缘层中具有位线；选择腐蚀层间绝缘层，直到暴露一部分 焊盘电极为止，由此形成接触孔；在层间绝缘层上形成导电层，填满接触孔；在导电层上形成光刻胶图形，以确定电容器下电极；用光刻胶图形作掩模，腐蚀导电层的上部分，同时，在光刻胶图形的两侧壁上形成聚合物，以腐蚀其上部分，从而使导电层的上边 缘成斜角形；用光刻胶图形和聚合物的组合作掩模，腐蚀导电层的剩余部分，直到暴露层间绝缘层的上表面为止，从而形成电容器下电极；去掉光刻胶图形和聚合物；在电容器下电极上形成ＨＳＧ硅层，从而使电容器下电极具有粗糙表面，所述ＨＳＧ硅层没有 形成在导电层的上边缘上；在电容器下电极上形成电容器电介质层；在电容器电介质层上形成电容器上电极。

【技术特征摘要】
KR 1997-9-4 45859/971．一种制造DRAM单元电容器的方法，包括以下步骤在半导体衬底上形成场氧化层，以确定有源区和无源区；在有源区上形成焊盘电极；在包括场氧化层的焊盘电极上形成层间绝缘层，所述层间绝缘层中具有位线；选择腐蚀层间绝缘层，直到暴露一部分焊盘电极为止，由此形成接触孔；在层间绝缘层上形成导电层，填满接触孔；在导电层上形成光刻胶图形，以确定电容器下电极；用光刻胶图形作掩模，腐蚀导电层的上部分，同时，在光刻胶图形的两侧壁上形成聚合物，以腐蚀其上部分，从而使导电层的上边缘成斜角形；用光刻胶图形和聚合物的组合作掩模，腐蚀导电层的剩余部分，直到暴露层间绝缘层的上表面为止，从而形成电容器下电极；去掉光刻胶图形和聚合物；在电容器下电极上形成HSG硅层，从而使电容器下电极具有粗糙表面，所述HSG硅层没有形成在导电层的上边缘上；在电容器下电极上形成电容器电介质层；在电容器电介质层上形成电容器上电极。2．如权利要求1的方法，其中所形成的导电层的上边缘为斜面形。3．如权利要求1的方法，其中所形成的导电层的上边缘为圆形。4．如权利要求1的方法，其中导电层的厚度为9000埃，导电层上部分的厚度在50埃-200埃范围内。5．如权利要求1的方法，其中腐蚀导电层的上部分的步骤使用CHF3和Ar气体混合物作腐蚀剂。6．如权利要求1的方法，其中腐蚀导电层剩余部分的步骤使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩锡，申志澈，南硕，李炯硕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]