专利名称：电容的下电极的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体的制作工艺，特别是涉及一种电容的下电极的制造方法。
动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory；DRAM)的电容负责DRAM数据的存储，在DRAM元件结构中，电容值必须足够大，数据的存储时间(Data Retention)才可以达到要求，然而随着超大规模集成电路(ULSI)DRAM元件的小型化，存储单元(Cell)尺寸也随之缩小，因此常会增加电极板的表面积以增加电容量，例如在电极板上生成半球型硅晶粒(Hemispherical Grained Silicon；HSG)。
图1A～1F绘示现有的一种电容的下电极制造流程剖面图。请参照图1A，提供一半导体基底10，其上形成有场氧化层12，以限定出元件区，此元件区上的元件未详细绘示出。并且半导体基底10上覆盖有介电层14，此介电层14上形成有接触窗口16，暴露出元件区中晶体管的源/漏极区(未绘示)。
请参照图1B，沉积一层导体层18覆盖介电层14的表面，并且填入接触窗口16中，接触晶体管的源/漏极区。其中，此导体层18的材料例如为已掺杂离子的多晶硅，而沉积的方法例如为低压化学气相沉积法，接着，例如以化学气相沉积法沉积一层盖状介电层22，以覆盖导体层18，此盖状介电层22的材料例如为硼磷硅玻璃。并且例如使用微影蚀刻法，限定出盖状介电层22与导体层18，而形成如图1B所示的结构。
请参照图1C，接着例如使用低压化学气相沉积法，沉积一层已掺杂离子的多晶硅物质覆盖整个基底结构，然后例如使用各向异性蚀刻法，回蚀此层的多晶硅物质，而形成间隙壁24，以覆盖盖状介电层22与导体层18的侧壁。
请参照图1D，然后，例如使用反应离子蚀刻(Reactive Ion Etch；RIE)法、氢氟酸气体或氢氟酸溶液，去除盖状介电层22直至大约暴露出导体层18。
请参照图1E，形成一层半球型硅晶粒层26覆盖整个基底结构的表面，包括覆盖导体层18、介电层14与间隙壁24的表面。其中形成半球型硅晶粒层26的方法例如为利用低压化学气相沉积法，以SiH4或Si2H6为反应气体，在介于非晶硅与多晶硅生成温度之间，直接沉积半球型硅晶粒而成。
请参照图1F，接着例如使用各向异性蚀刻法，进行回蚀刻步骤，包括去除介电层14表面上的半球型硅晶粒层26。至此，导体层18、间隙壁24与半球型硅晶粒层26，共同组成电容的下电极。其中，去除覆盖介电层14表面的半球型硅晶粒层26的目的，是避免导体层18之间相互导通，亦即避免电容的下电极之间因为电导通，而导致半导体元件毁坏。
然而，这种现有的制造方法，因为直接回蚀刻半球型硅晶粒层26，所以虽然去除了介电层14上的半球型硅晶粒层26，然而同时也会损坏半球型硅晶粒层26。尤其是覆盖导体层18上表面的半球型硅晶粒层26会被蚀刻工艺损害得相当严重，而造成后续步骤覆盖与半球型硅晶粒层26上的电容介电层产生漏电流现象。因此必须控制回蚀刻工艺，以避免过度损害半球型硅晶粒层26。
此外，若回蚀刻工艺控制不当，则会造成下电极之间依然存在微细桥接(Micro-bridging)现象，而导致电容损毁。
因此，本发明的主要目的在于提供一种电容的下电极的制造方法，以解决上述现有制作方法的缺点。
为了实现上述目的，本发明提出一种电容的下电极的制造方法，包括下列步骤首先提供一半导体基底，形成第一介电层，以覆盖半导体基底。然后，形成氮化硅层，以覆盖此第一介电层。形成氧化层，以覆盖此氮化硅层。接着对氧化层、氮化硅层与第一介电层构图，藉以形成一接触窗口，暴露出半导体基底的一特定区域。
然后，形成第一导体层，以覆盖氧化层，并且填入接触窗口中，接触半导体基底的此特定区域。形成第一半球型硅晶粒层，以覆盖第一导体层。以及形成第二介电层，以覆盖第一半球型硅晶粒层。然后对第二介电层、第一半球型硅晶粒层与第一导体层构图，直到大致暴露出氧化层。接着，形成第二导体层，以覆盖第二介电层、第一导体层与氧化层的表面。
随后，形成第二半球型硅晶粒层，以覆盖第二导体层的表面。去除覆盖氧化层与第二介电层的表面的第二导体层与第二半球型硅晶粒层，直到大致暴露出氧化层与第二介电层，并且保留第二介电层与第一导体层的侧壁上的第二导体层与第二半球型硅晶粒层。以及，去除第二介电层与氧化层，藉以使得第二半球型硅晶粒层、第二导体层、第一半球型硅晶粒层与第一导体层，共同组成电容的下电极。
本发明的特征之一是使用第二介电层作为掩模，藉以在蚀刻步骤中保护第一半球型硅晶粒层，以避免回蚀工艺损害第一半球型硅晶粒层，藉以避免后续沉积于下电极上的电容介电层产生漏电流现象。
本发明的特征之二是根据本发明的制造方法，可有效控制第一半球型硅晶粒层的回蚀工艺，并且可完全消除下电极之间的微细桥接现象。
本发明的特征之三是藉由去除氧化层，藉以增加下电极的表面积，以增加电容的电容量。
为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下面特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中图1A～1F绘示现有的一种电容的下电极的制造流程剖面图；以及图2A～2D绘示根据本发明的一优选实施例的一种电容的下电极的制造流程剖面图。
图2A～2D绘示根据本发明的一优选实施例的一种电容的下电极的制造流程剖面图。请参照图2A，提供一种半导体基底30，其上形成有场氧化层32，以限定出元件区，此元件区上的元件未详细绘示出。形成一层介电层34覆盖整个基底结构，接着沉积一层氮化硅层35，其覆盖介电层34。其中，介电层34的材料例如为氧化硅。然后，沉积一层氧化层36，其覆盖介电层34，此氧化层36的材料为硼磷硅玻璃。接着，例如以传统的微影蚀刻法对氮化硅层35、氧化层36与介电层34构图，藉以形成接触窗口38，暴露出元件区中晶体管的源/漏极区(未绘示)。
请参照图2B，沉积一层导体层40，以覆盖介电层34的表面，并且填入接触窗口38中，接触晶体管的源/漏极区。其中，此导体层40的材料例如为已掺杂离子的多晶硅，而沉积的方法例如为低压化学气相沉积法。然后，形成一层半球型硅晶粒层42，以覆盖导体层40的表面。其中形成半球型硅晶粒层42的方法例如为利用低压化学气相沉积法，以SiH4或Si2H6为反应气体，在介于非晶硅与多晶硅生成温度之间，直接沉积半球型硅晶粒而成。接着，例如以化学气相沉积法沉积一层盖状介电层44，以覆盖半球型硅晶粒层42，此盖状介电层44的材料例如为硼磷硅玻璃。然后，例如使用微影蚀刻法，对盖状介电层44、半球型硅晶粒层42与导体层40构图，直至大约暴露出氧化层36，藉以形成如图2B所示的结构。
请参照图2C，例如以低压化学气相沉积法，沉积一层已掺杂离子的多晶硅物质，覆盖整个基底结构表面，包括覆盖盖状介电层44与氧化层36，而形成导体层46。接着，例如使用上述沉积半球型硅晶粒层42的方法，形成一层半球型硅晶粒层48，以覆盖导体层46的表面。
请参照图2D，接着，例如使用各向异性蚀刻法，回蚀刻半球型硅晶粒层48与导体层46，藉以使得导体层46的形状为一间隙壁，覆盖盖状介电层44与导体层40的侧壁，并且暴露出氧化层36的表面。在此回蚀刻步骤中，因为使用各向异性蚀刻法，所以可保留导体层46间隙壁外侧的半球型硅晶粒层48。然后，例如使用反应离子蚀刻法、氢氟酸气体或氢氟酸溶液，去除盖状介电层44，直至大约暴露出半球型硅晶粒层42。其中，因为氧化层36的材料与盖状介电层44相同，所以也会被去除。至此，半球型硅晶粒层42、半球型硅晶粒层48、导体层40与导体层46，共同组成电容的下电极。
本发明的特征之一是使用盖状介电层44作为掩模，藉以在蚀刻步骤中保护半球型硅晶粒层42，以避免回蚀工艺损害半球型硅晶粒层42，藉以避免后续沉积于下电极上的电容介电层产生漏电流现象。
本发明的特征之二是根据本发明的制造方法，可有效控制半球型硅晶粒层40的回蚀工艺，并且可完全消除下电极之间的微细桥接现象。
本发明的特征之三是藉由去除氧化层36，藉以增加下电极的表面积，以增加电容的电容量。
虽然已结合一优选实施例公开了本发明，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求来限定。
权利要求
1．一种电容的下电极的制造方法，包括下列步骤提供一半导体基底；形成一第一介电层，以覆盖该半导体基底；形成一氮化硅层，以覆盖该第一介电层；形成一氧化层，以覆盖该氮化硅层；对该氧化层、该氮化硅层与该第一介电层构图，藉以形成一接触窗口，暴露出该半导体基底的一特定区域；形成一第一导体层，以覆盖该氧化层，并且填入该接触窗口中，接触该半导体基底的该特定区域；形成一第一半球型硅晶粒层，以覆盖该第一导体层；形成一第二介电层，以覆盖该第一半球型硅晶粒层；对该第二介电层、该第一半球型硅晶粒层与该第一导体层构图，直至大致暴露出该氧化层；形成一第二导体层，以覆盖该第二介电层、该第一导体层与该氧化层的表面；形成一第二半球型硅晶粒层，以覆盖该第二导体层的表面；去除覆盖该氧化层与该第二介电层的表面的该第二导体层与该第二半球型硅晶粒层，直至大致暴露出该氧化层与该第二介电层，并且保留该第二介电层与该第一导体层的侧壁上的该第二导体层与该第二半球型硅晶粒层；以及去除该第二介电层与该氧化层。
2．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中形成该第一导体层的方法包括低压化学气相沉积法。
3．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中形成该第二导体层的方法包括低压化学气相沉积法。
4．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中形成该第一半球型硅晶粒的方法包括低压化学气相沉积法。
5．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中形成该第二半球型硅晶粒的方法包括低压化学气相沉积法。
6．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中去除该氧化层与该第二介电层表面上的该第二导体层与该第二半球型硅晶粒层的方法包括使用各向异性蚀刻法。
7．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中去除该第二介电层的方法包括使用氢氟酸溶液。
8．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中去除该第二介电层的方法包括使用氟化氢气体。
9．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中去除该第二介电层的方法包括使用反应离子蚀刻法。
10．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该特定区域为一晶体管的一源/漏极区。
11．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该第一导体层的材料为已掺杂离子的多晶硅。
12．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该第二导体层的材料为已掺杂离子的多晶硅。
13．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该第一介电层的材料为氧化硅。
14．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该第二介电层的材料为硼磷硅玻璃。
15．如权利要求1所述的电容的下电极的制造方法，其中该氧化层的材料为硼磷硅玻璃。
全文摘要
一种电容的下电极的制造方法包括形成第一介电层、氮化硅层与氧化层以覆盖基底。形成第一导体层。形成第一半球型硅晶粒层与第二介电层。对第二介电层、第一半球型硅晶粒层与第一导体层构图。形成第二导体层与第二半球型硅晶粒层。去除第二半球型硅晶粒层与第二导体层，以及去除第二介电层，直至暴露出第一半球型硅晶粒层。本发明的方法可避免回蚀工艺损害第一半球型硅晶粒层，并且可完全消除下电极之间的微细连接现象。
文档编号H01L21/28GK1227410SQ98105348
公开日1999年9月1日 申请日期1998年2月27日 优先权日1998年2月27日
发明者施俊吉, 黄修文, 洪允锭, 陈立哲 申请人:联诚积体电路股份有限公司