制造DRAM电容器的方法与流程

制造dram电容器的方法
技术领域
1.本技术涉及半导体存储器件，具体涉及一种制造dram电容器的方法。


背景技术：

2.随半导体器件高集成度的发展，单元器件在衬底上的所占面积会逐渐减小。在动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)技术发展过程中，作为存储单元的电容器面临如何在所占面积变小的情况下维持一定电容的挑战。目前电容器的结构以圆筒状电容为主，为了保持电容器的电容，主要是增加电容的高度，即增加电容器电极与介质层间的表面积。在筒状电容所占面积固定的情况下，电容器高度的增加会造成更高的高宽比(aspect ratio)。这种大的高宽比结构如果不做必要的支撑，一方面会造成电容结构的倒塌，另一方面会导致电容中部或上部的弯曲，造成相邻的电极接触，造成器件失效。
3.现有对电容器进行支撑的工艺，需要使用光源波长为193纳米的浸没式光刻工艺(arf immersion photo)，导致生产成本和生产时间增加。本发明的方法将避免采用高成本的浸没式光刻工艺，形成对高宽比电容结构的有效支撑，从而降低生产成本、提升生产效率。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本技术提供了一种制造dram电容器的方法，包括如下步骤：在半导体基板上依次形成阻挡层、第一模制层、第一隔离层、第二模制层、第二隔离层和牺牲层后，使用光刻胶的曝光与刻蚀技术形成多个孔；利用所有的孔沉积下部电极后，形成多个圆筒形下部电极，使用刻蚀技术将第二隔离层之上作出下部电极外侧的环形侧墙；利用环形侧墙刻蚀第二隔离层、第二模制层、第一隔离层和第一模制层，留下的隔离层形成下部电极的支撑体。
5.本技术的优点在于：通过以环形侧墙作为掩膜，刻蚀去除其他模制层和隔离层，能够简单的形成支撑体，降低工艺成本和生产时间。
附图说明
6.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
7.图1示出了dram电容器的结构示意图；
8.图2a示出了dram电容器的俯视示意图；
9.图2b示出了dram电容器的支撑体的俯视示意图；
10.图3示出了dram电容器的制备步骤示意图；
11.图4示出了形成多个孔之前的半导体结构示意图；
12.图5a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上形成多个孔的示意图；
13.图5b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上形成多个孔的示意图；
14.图6a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上形成下部电极的示意图；
15.图6b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上形成下部电极的示意图；
16.图7a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上对牺牲层进行刻蚀的示意图；
17.图7b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上对牺牲层进行刻蚀的示意图；
18.图8a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上沉积中间层的示意图；
19.图8b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上沉积中间层的示意图；
20.图9a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上刻蚀中间层的示意图；
21.图9b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上刻蚀中间层的示意图；
22.图10a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上形成第一支撑层的示意图；
23.图10b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上形成第一支撑层的示意图；
24.图11a示出了在线a1a2为界面的半导体结构上形成第二支撑层的示意图；
25.图11b示出了在线b1b2为界面的半导体结构上形成第二支撑层的示意图。
具体实施方式
26.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
27.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
28.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
29.图1示出dram电容器的结构示意图，图2a示出相邻的dram电容器的俯视图，图2b示出相邻的dram电容器的支撑结构的俯视图。参考图1、图2a和图2b，图1为沿着图2a中的线d1d2截取的截面图。第一支撑体151包裹在下部电极161的外壁上部，第一支撑体151为环形，相邻的下部电极161的第一支撑体151相连，多个位于同一平面的第一支撑体151形成网状或格状的第一支撑层150，支撑下部电极161。第二支撑体131包裹在下部电极161的外壁，在第一支撑层之下，第二支撑体131为环形，相邻的下部电极161的第二支撑体131相连，多个位于同一平面的第二支撑体131形成网状或格状的第二支撑层130，支撑下部电极161。每个筒型的下部电极161的底部侧壁嵌入阻挡层(stopper layer)110，被阻挡层110包裹。其中，下部电极161为筒形存储电极，支撑体为环形，由同一隔离层形成的相邻的支撑体互相相连，形成网状或格状的支撑层。
30.如图2b所示，以支撑体c1、支撑体c2、支撑体c3、支撑体c4和支撑体c5组成一个支撑层为例；支撑体c1和支撑体c2相邻，所以支撑体c1和支撑体c2相连；支撑体c2和支撑体c3
相邻，所以支撑体c2和支撑体c3相连；支撑体c1和支撑体c4相邻，所以支撑体c1和支撑体c4相连；支撑体c2和支撑体c5相邻，所以支撑体c2和支撑体c5相连；支撑体c3和支撑体c5相邻，所以支撑体c3和支撑体c5相连。
31.图3示出dram电容器的制备方法，示例方法始于操作301，在半导体基板上依次形成阻挡层110、第一模制层(mold layer)120、第一隔离层(isolate layer)132、第二模制层140、第二隔离层152和牺牲层(sacrificial layer)170后，使用光刻胶的曝光与刻蚀技术形成多个孔162。如图4所示，为形成多个孔162之前的半导体结构。如图5a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上形成多个孔162，如图5b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上形成多个孔162。使用光刻胶的曝光与刻蚀技术，在阻挡层110、第一模制层120、第一隔离层132、第二模制层140、第二隔离层152和牺牲层170上形成多个孔162；
32.继续操作302，利用(在)所有的孔162沉积下部电极161后，形成多个圆筒形下部电极161，使用刻蚀技术将第二隔离层152之上做出下部电极161外侧的环形侧墙181(spacer)。如图6a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上形成下部电极161，如图6b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上形成下部电极161。沉积下部电极材料层，通过刻蚀，在孔162内形成圆筒形下部电极161。如图7a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上对牺牲层170进行刻蚀，如图7b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上对牺牲层170进行刻蚀。对牺牲层170进行刻蚀，使下部电极161的顶部、顶部侧壁和第二隔离层152露出，在下部电极161和第二隔离层152上沉积中间层180，刻蚀中间层180，在中间层180形成下部电极外侧的环形侧墙181。如图8a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上沉积中间层，如图8b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上沉积中间层。在下部电极161和第二隔离层152上沉积中间层(intermediate layer)180。中间层180也沉积在下部电极161的筒形下部电极161内。如图9a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上刻蚀中间层，形成环形侧墙181，如图9b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上刻蚀中间层，形成环形侧墙181。在一个实施例中，对牺牲层170进行刻蚀的方法包括各向异性刻蚀。
33.继续操作303，利用所述环形侧墙181刻蚀第二隔离层152、第二模制层140、第一隔离层132和第一模制层120，留下的隔离层形成下部电极的支撑体。如图10a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上形成第一支撑层，如图10b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上形成第一支撑层。利用环形侧墙181，使用刻蚀依次刻蚀第二隔离层152和第二模制层140；去除露出的第二模制层140和第二隔离层152，在留下的第二隔离层152中形成下部电极161的第一支撑体151。去除环形侧墙181。其中，由第二隔离层152形成的相邻的第一支撑体151互相相连，形成网状或格状的第一150支撑层。其中，第一支撑层150的所在位置低于电容顶部。
34.基于第一支撑层150中的第一支撑体151，刻蚀第一隔离层132和第一模制层140，去除第一模制层140，在留下的第一隔离层132中形成下部电极161的第二支撑体131。其中，由第一隔离层132形成的相邻的第二支撑体131互相相连，形成网状或格状的第二130支撑层。如图11a所示为在线a1a2为界面的半导体结构上形成第二支撑层，如图11b所示为在线b1b2为界面的半导体结构上形成第二支撑层。在去除第一模制层140之后，还能够在下部电极161的内外形成介质层(dielectric layer)和上部电极，以及在各支撑层(第一支撑层150和第二支撑层130)形成介质层。
35.在一个实施例中，牺牲层170的材料，优选地，为二氧化硅或氮化硅。牺牲层170的厚度，优选地，为大于等于1纳米至小于等于500纳米。
36.在一个实施例中，中间层180的材料，优选地，为二氧化硅。中间层180的厚度，优选地，为大于等于1纳米至小于等于500纳米。
37.本技术实施方式中的方法通过以环形侧墙作为掩膜，刻蚀去除其他模制层和隔离层，能够简单的形成支撑体，降低工艺成本和生产时间。使电容器即便具有非常高的高宽比，也不会倾倒，能够根本性地解决电容器倾倒的问题。
38.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
39.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。