专利名称：在半导体装置中形成电容器之存储节点的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法；且更具体说，涉及一种用于在动态随机存取存储器装置中形成电容器存储节点之方法。
背景技术：
随着半导体装置的高度集成，单位单元(unit cell)尺寸已经逐渐减小。尤其是在动态随机存取存储器(DRAM)装置中，单位单元包括一个晶体管及一个电容器。因此，随着半导体装置集成规模的增加，控制相关过程已经困难得多。
下文将参照第1A图至第1C图描述用于在DRAM装置中形成电容器之存储节点之方法及与此存储形成方法相关的可能问题。
参照第1A图，层间绝缘层11在提供有各种装置元件之基板10上形成，接着，通过光刻过程加以图案化以形成多个接触孔(未图示)。在接触孔内顺序地形成绝缘层及多晶硅层，接着，对多晶硅层及绝缘层进行化学机械抛光(CMP)过程，由此形成接触孔之侧壁上的间隔物12及填充到接触孔内之多个存储节点接触塞(storage node contact plug)13。然后，在以上得到的基板结构上顺序地形成氮化物层14、氧化物层15及硬掩模层16。
参照第1B图，尽管未图示，光刻胶层在硬掩模层16上形成，接着利用掩模进行曝光及显影过程，由此形成光刻胶图案。然后，利用光刻胶图案作为蚀刻掩模对硬掩模层16进行蚀刻。在对硬掩模层16蚀刻之后，形成硬掩模图案16A。然后利用硬掩模图案16A作为蚀刻障壁(etchbarrier)来蚀刻氧化物层15，并且该蚀刻停止于氮化物层14。就是说，氮化物层14充当蚀刻停止层。在对氧化物层15的该蚀刻之后，形成暴露氮化物层14之多个第一接触孔17。
参照第1C图，蚀刻氮化物层14以形成暴露存储节点接触塞13之多个第二接触孔17A。尽管未图示，存储节点层、介电层(dielectric layer)及上电极层在第二接触孔17A上顺序地形成，然后在其上进行CMP过程，由此形成电容器。
但是，如第1C图所示，可能存在第二接触孔17A与存储节点接触塞13之间失准之发生。因此，当蚀刻氮化物层14时，间隔物12也被蚀刻，由此在层间绝缘层11之侧壁产生裂缝(crevice)A。以后，在形成所述存储节点层、介电层及上电极层时，存储节点层之阶梯覆盖特性(stepcoverage characteristic)在产生裂缝A的区域变差。因此，电容器之泄漏电流增加，从而造成半导体装置中之缺陷。
发明内容
因此，本发明之目的是提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，其能够通过改善存储节点之阶梯覆盖特性来防止装置特性之降级，所述阶梯覆盖特性通常在用作存储节点接触塞之障壁的间隔物损坏时恶化。
依本发明之一个方面，提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成层间绝缘层；蚀刻该层间绝缘层以形成多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上形成第一绝缘层；形成填充于前述第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在存储节点接触塞上以与第一绝缘层不同之蚀刻率(etch rate)形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第三绝缘层；顺序地蚀刻第三绝缘层及第二绝缘层以形成暴露存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成存储节点。
依本发明之另一个方面，提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上各以不同蚀刻率顺序地形成第一绝缘层及第二绝缘层；形成贯穿第一及第二绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以第二绝缘层的相同蚀刻率形成间隔物；形成填充于第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在存储节点接触塞上以第二绝缘层的相同蚀刻率形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；顺序地蚀刻牺牲氧化物层及蚀刻停止层以形成暴露存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成存储节点。
依本发明之再一个方面，提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成第一绝缘层；形成贯穿第一绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成间隔物；形成填充于第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在存储节点接触塞上以间隔物的相同之蚀刻率形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；通过氧化物蚀刻之蚀刻处方(etchrecipe)顺序地蚀刻牺牲氧化物层及蚀刻停止层，从而形成暴露存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成存储节点。
依本发明之再一个方面，提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成第一绝缘层；形成贯穿第一绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成间隔物；形成多个存储节点接触塞，使得所述存储节点接触塞填充于第一接触孔内，且其高度高于间隔物；在存储节点接触塞上以第一绝缘层的相同蚀刻率形成第二绝缘层；将第二绝缘层平坦化到存储节点接触塞的相同水平；在存储节点接触塞上以间隔物的相同蚀刻率形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；执行蚀刻过程，其提供相对于存储节点接触塞的间隔物之低蚀刻选择性(etchselectivity)，以形成暴露存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成存储节点。
依本发明之另外的方面，提供一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成层间绝缘层；蚀刻层间绝缘层以形成多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上形成间隔物；形成填充于第一接触孔内之存储节点接触塞；在存储节点接触塞上形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上形成氮化物层；蚀刻氮化物层和蚀刻停止层以形成暴露存储节点接触塞之多个第二接触孔；通过利用层间绝缘层和间隔物之间的不同蚀刻选择性来选择性地凹陷经第二接触孔暴露之层间绝缘层之预定部分；及在每个第二接触孔上形成存储节点。
根据结合附图给出的对优选实施例的以下描述，本发明之上述及其它目的以及特征将得到较好的理解，在这些附图中第1A图至第1C图为示出用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之常规方法之断面图；第2A图至第2E图为示出依本发明第一实施例之用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法之断面图；第3A图至第3G图为示出依本发明第二实施例之用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法之断面图；第4A图至第4G图为示出依本发明第三实施例之用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法之断面图；第5A图至第5D图为示出依本发明第四实施例之用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法之断面图；第6A图至第6B图为示出依本发明第五实施例之用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法之断面图。
具体实施例方式
下文将参照附图详细描述根据本发明之优选实施例的用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法。
第2A图至第2E图为示出根据本发明第一实施例之用于在半导体装置中形成电容器存储节点之方法之断面图。
参照第2A图，在半完成基板110上顺序地形成第一层间绝缘层111及第二层间绝缘层112。第一层间绝缘层111及第二层间绝缘层112具有不同之蚀刻率。第一层间绝缘层111及第二层间绝缘层112分别使用氧化物及氮化物形成。尽管未图示，半完成基板110包括装置隔离区、字线及位线。
蚀刻第一层间绝缘层111及第二层间绝缘层112以形成暴露半完成基板110之预定部分之第一接触孔(未图示)，及然后，基于具有与第二层间绝缘层112相同之蚀刻率之材料，例如氮化物的间隔物层在被蚀刻之第二层间绝缘层112及第一接触孔上形成，接着，被蚀刻以在第一接触孔之侧壁上形成间隔物113。
接下来，在以上得到的基板结构上形成多晶硅层，直到该多晶硅层被埋在第一接触孔内，然后对多晶硅层进行平坦化过程，由此形成多个接触塞114。这里，接触塞114充当存储节点接触塞。
参照第2B图，在接触塞114上形成蚀刻停止层115。蚀刻停止层115通过控制牺牲氧化物层116(参照第2C图)之蚀刻选择性(etchselectivity)来停止用于形成存储节点接触孔之蚀刻过程。此时，蚀刻停止层115通过利用经由采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法或低压化学气相沉积法(LPCVD)方法得到之氮化物层而形成。
参照第2C图，前述之牺牲氧化物层116形成在蚀刻停止层115上。牺牲氧化物层116之高度决定电容器之高度。也可能以包括磷硅酸盐玻璃(phosphosilicate glass)(PSG)及原硅酸四乙酯(tetraethylorthosilicate)(TEOS)之堆叠结构形成牺牲氧化物层116。
参照第2D图，利用光刻胶图案117作为蚀刻掩模来蚀刻牺牲氧化物层116，以在蚀刻停止层115的顶部形成多个第二接触孔118，由此打开将要形成存储节点之区域。第二接触孔118充当存储节点接触孔。
参照第2E图，然后使用被蚀刻之牺牲氧化物层116作为蚀刻掩模对蚀刻停止层115进行蚀刻，由此形成暴露接触塞114之多个第三接触孔118A。因为第二层间绝缘层112基于提供与间隔物113相同之蚀刻率之材料，具体而言是氮化物，有可能防止间隔物113被过度蚀刻。因此，第三接触孔118A可较为稳定地形成，由此可改善随后将要形成之存储节点材料之阶梯覆盖特性。
就是说，依本发明之第一实施例，包括接触塞之绝缘层以包括第一层间绝缘层及第二层间绝缘层之堆叠结构形成，所述第一及第二层间绝缘层各具有不同之蚀刻率，并且，接触塞之侧壁间隔物通过使用具有与第二层间绝缘层相同之蚀刻率之相同材料来形成。结果，在形成第二接触孔，即存储节点接触孔期间有可能防止侧壁间隔物被过度蚀刻。因此，典型观察到的间隔物中产生裂缝之发生并不会出现，从而改善了存储节点材料之阶梯覆盖特性。
第3A图至第3G图为示出根据本发明第二实施例之用于在半导体装置中形成电容器存储节点之方法之断面图。
参照第3A图，第一层间绝缘层211形成在半完成基板210上，然后被蚀刻以形成暴露半完成基板210之预定区域之多个第一接触孔(未图示)。尽管未示出，半完成基板210包含装置隔离区、字线及位线。第一层间绝缘层211为氧化物层。
接下来，基于具有与第一层间绝缘层211不同的蚀刻率的材料，例如氮化物的间隔物层形成在被蚀刻之第一层间绝缘层211及第一接触孔上。然后，蚀刻间隔物层以在第一接触孔之侧壁上形成间隔物212。
之后，在以上得到之基板结构之整个表面上形成接触塞材料，直到第一接触孔被填充了接触塞材料，接着，对接触塞材料执行平坦化过程以形成接触塞213。这里，接触塞213通过使用多晶硅层来形成并充当存储节点接触塞。
参照第3B图，在接触塞213及第一层间绝缘层211上形成第二层间绝缘层214。第二层间绝缘层214通过使用氧化物来形成。
参照第3C图，在第二层间绝缘层214上形成蚀刻停止层215。蚀刻停止层215基于具有与间隔物212相同之蚀刻率之材料，且特别是，蚀刻停止层215用于通过控制随后将形成之牺牲氧化物层216(参照第3D图)之蚀刻选择性来停止用于形成随后之存储节点接触孔之蚀刻过程。更具体地，蚀刻停止层215通过使用经由采用PECVD方法或LPCVD方法得到之氮化物层而形成。
参照第3D图，前述之牺牲氧化物层216形成在蚀刻停止层215上。牺牲氧化物层216之高度决定电容器之高度。也有可能以包括PSG和TEOS之堆叠结构形成牺牲氧化物层216。
参照第3E图，在牺牲氧化物层216上形成光刻胶图案217。利用光刻胶图案217作为蚀刻掩模对牺牲氧化物层216进行蚀刻，由此在蚀刻停止层215之顶部形成多个第二接触孔218。第二接触孔218打开将要形成存储节点之区域。
参照第3F图，利用经蚀刻之牺牲氧化物层216作为蚀刻掩模对蚀刻停止层215进行蚀刻以形成多个第三接触孔218A，其暴露第二层间绝缘层214之部分，更具体地，将要形成存储节点之区域。
参照第3G图，蚀刻第二层间绝缘层214以暴露接触塞213，以便于连接存储节点与接触塞213。在对第二层间绝缘层214蚀刻之后，形成多个第四接触孔218B。用于形成第4接触孔218B之蚀刻过程的目标在于蚀刻氧化物层，并因此有可能防止基于氮化物的间隔物212被过度蚀刻。因此，有可能较稳定地形成第四接触孔218B，并因此有可能改善随后将形成之存储节点材料之阶梯覆盖特性。
就是说，依本发明之第二实施例，用于形成连接接触塞与存储节点之接触孔、即第四接触孔之蚀刻过程被应用于蚀刻作为第二层间绝缘层之氧化物层。因此，接触塞之侧壁间隔物不会有过度蚀刻之发生。因此，在形成第四接触孔期间在侧壁间隔物中不会产生裂缝。作为此效应之结果，可改善存储节点材料之阶梯覆盖特性。
第4A图至第4G图为示出根据本发明第三实施例之用于在半导体装置中形成电容器存储节点之方法之断面图。
参照第4A图，第一层间绝缘层311在半完成基板310上形成，接着被蚀刻以形成暴露半完成基板310之预定部分之多个第一接触孔(未图示)。尽管未示出，半完成基板310包括装置隔离区、字线及位线。第一层间绝缘层311通过使用氧化物来形成。
接下来，基于具有与第一层间绝缘层311不同之蚀刻率之材料，例如氮化物的间隔物层形成在第一接触孔及第一层间绝缘层311上。然后，蚀刻间隔物层以在第一接触孔之侧壁上形成间隔物312。
之后，在以上得到之基板结构之整个表面上形成接触塞材料，直到第一接触孔被填充了接触塞材料，接着蚀刻接触塞材料以形成填充于第一接触孔内之多个接触塞313。此时，蚀刻过程继续进行直到接触塞313向上突出而使每个接触塞313具有高于第一层间绝缘层311之高度。接触塞313基于多晶硅且充当存储节点接触塞。
参照第4B图，第二层间绝缘层314在所述突出之接触塞313上形成，接着经历化学机械抛光(CMP)过程以便于平坦化第二层间绝缘层314。具体说，此平坦化过程继续进行直到第二层间绝缘层314达到各个接触塞313之相同表面水平。第二层间绝缘层314为氧化物层。
参照第4C图，在第二层间绝缘层314及接触塞313上形成蚀刻停止层315。这里，蚀刻停止层315用于停止形成随后之第二接触孔之蚀刻过程，此第二接触孔用于存储节点。第二接触孔之形成将在第4E图中详述。特别是，蚀刻停止层315通过控制牺牲氧化物层之蚀刻选择性来停止蚀刻，所述牺牲氧化物层将在形成蚀刻停止层315之后形成。牺牲氧化物层之形成将在第4D图中详述。此时，蚀刻停止层315通过采用PECVD方法或LPCVD方法使用氮化物而形成。
参照第4D图，在蚀刻停止层315上形成前述之牺牲氧化物层316。牺牲氧化物层316之高度决定电容器之高度。另外，也有可能以包括PSG和TEOS之堆叠结构形成牺牲氧化物层316。
参照第4E图，在牺牲氧化物层316上形成预定光刻胶图案317。用此光刻胶图案317作为蚀刻掩模对牺牲氧化物层316进行蚀刻，由此在蚀刻停止层315上形成前述之第二接触孔318。第二接触孔318，即存储节点接触孔打开将要形成存储节点之区域。
参照第4F图，利用被蚀刻之牺牲氧化物层316作为蚀刻掩模对蚀刻停止层315进行蚀刻，由此形成多个第三接触孔318A，其暴露其中限定存储节点区域的第二层间绝缘层314。
参照第4G图，蚀刻第二层间绝缘层314之预定部分以形成多个第四接触孔318B，其暴露接触塞313以提供接触塞313与存储节点之间的各个连接。特别是，通过相对于以多晶硅形成之接触塞313降低氮化物的蚀刻选择性，用于形成第四接触孔318B之蚀刻过程采用各向同性蚀刻。所以，各向同性蚀刻过程使得有可能防止基于氮化物的间隔物312被过度蚀刻。于是，第四接触孔318B可稳定地形成，由此改善了随后将要形成之存储节点材料之阶梯覆盖特性。
就是说，依本发明之第三实施例，在形成用于连接存储节点接触塞与存储节点之接触孔期间，通过相对于存储节点接触塞降低基于氮化物的间隔物的蚀刻选择性来采用各向同性蚀刻。作为各向同性蚀刻之结果，可阻止对基于氮化物的间隔物之过度蚀刻。因此，在间隔物中不会产生裂缝，从而改善了存储节点材料之阶梯覆盖特性。
第5A图至第5D图为示出根据本发明第四实施例之用于在半导体装置中形成电容器存储节点之方法之断面图。
参照第5A图，在半完成基板510上形成层间绝缘层511。尽管未示出，半完成基板510包括字线、位线、结区、单元接触塞、基于氧化物的绝缘层、及基于氮化物之蚀刻停止层。另外，形成在半完成基板510上之层间绝缘层511是基于氧化物的材料之单层，所述材料包括高密度等离子体氧化物、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass)(BPSG)、PSG、TEOS、未掺杂之硅酸盐玻璃(undoped silicate glass)(USG)、氟化硅酸盐玻璃(fluorinated silicate glass)(FSG)、掺碳氧化物(carbon dopedoxide)(CDO)、及有机硅酸盐玻璃(organosilicate glass)(OSG)。
接着，层间绝缘层511经历CMP过程以便于平坦化。尽管未示出，基于氮化物之硬掩模层在层间绝缘层511上形成，并随后被图案化成硬掩模。利用此硬掩模，对层间绝缘层511进行蚀刻以形成暴露由多晶硅形成之单元接触塞之多个第一接触孔(未图示)。
之后，去除基于氮化物之硬掩模并随后在第一接触孔上形成用作障壁层之第一绝缘层512。此时，第一绝缘层512是基于氧化物的层，其包含氧化铝(Al2O3)、PE-TEOS氧化物、ALD氧化物、及氧化钽(Ta2O5)之一，并具有范围从近似50至近似500之厚度。包括多晶硅及钨之一的存储节点接触塞材料填充第一接触孔，并执行CMP过程或回蚀(etch-back)过程以形成埋置到第一接触孔内之多个存储节点接触塞513及在第一接触孔之侧壁的被隔离的第一层间绝缘层512。就是说，此隔离之第一层间绝缘层512用作间隔物。
在形成存储节点接触塞513之后，在以上得到之基板结构之整个表面上形成第二绝缘层514。第二绝缘层514使用具有与第一绝缘层512不同之蚀刻选择性之材料形成。更具体地，第二绝缘层是基于氮化物的层，其包含PECVD氮化物、ALD氮化物、低压氮化物等等之一，并具有范围从近似100至近似1,000之厚度。
参照第5B图，在第二层间绝缘层514上形成用于存储节点图案之第三绝缘层515。此时，第三层间绝缘层515以用于形成层间绝缘层511的相同材料的单层或其堆叠层形成。这种材料之实例为PE-TEOS氧化物、LP-TEOS氧化物、PSG氧化物、BPSG氧化物、ALD氧化物等。
在第三绝缘层515之顶部形成包括多晶硅或氮化物之硬掩模层516。具体地，硬掩模层516可以以一材料的单层或以其堆叠层形成，所述材料从由多晶硅、氮化硅(SiN)及钨(W)组成的组中选择。硬掩模层516具有范围从近似500至近似5,000之厚度。当所要之存储节点接触孔结构之总高度低于近似15,000时，硬掩模层516是不必要的。
参照第5C图，尽管未示出，光刻胶层在硬掩模层516上形成，然后使用掩模通过曝光及显影过程加以图案化，从而形成光刻胶图案。接着，利用光刻胶图案对硬掩模层516进行蚀刻，由此形成硬掩模图案516A。然后，通过剥离过程去除光刻胶图案。
通过利用硬掩模图案516A作为蚀刻掩模，对第三绝缘层515进行蚀刻以形成暴露第二绝缘层514之多个第二接触孔517。此时，用于形成第二接触孔517之蚀刻过程使用从包含C4F6、C5F8及C3F8之组中选择的气体作为主蚀刻气体及从包含Ar、He、Xe及O2之组中选择的另一种气体作为补充气体。另外，第二绝缘层514用作用于形成第二接触孔517之蚀刻过程的蚀刻停止层。
参照第5D图，通过第二接触孔517暴露之第二绝缘层514之预定部分在第二绝缘层514和第一绝缘层512之间的高蚀刻选择性之特定条件下被蚀刻。此时，第二绝缘层514之蚀刻使用CHF3气体作为主蚀刻气体及使用从包含O2、Ar、CF4及其组合之组中选择的另一种气体作为补充气体。由这种蚀刻过程，形成暴露存储节点接触塞513之多个第三接触孔517A。
尽管未示出，在第三接触孔517A上顺序地形成存储节点层及介电层，接着在介电层上形成上电极层，使得此上电极层填充第三接触孔517A。然后对其进行CMP过程以形成电容器。
第6A图及第6B图为示出根据本发明第五实施例之用于在半导体装置中形成电容器存储节点之方法之断面图。
参照第6A图，在半完成基板610上形成层间绝缘层611。尽管未示出，半完成基板610包括字线、位线、结区、单元接触塞、基于氧化物之绝缘层、及基于氮化物之蚀刻停止层。层间绝缘层611为基于氧化物之材料之单层，该材料从包含HDP氧化物、BPSG、PSG、TEOS、USG、FSG、CDO及OSG之组中选择。
接着，通过CMP过程对层间绝缘层611进行平坦化。然后，尽管未示出，在层间绝缘层611上形成通过采用光刻过程得到的基于氮化物之硬掩模。然后，使用硬掩模作为蚀刻掩模对层间绝缘层611进行蚀刻，由此形成暴露单元接触塞(未图示)之多个第一接触孔(未图示)。
然后去除硬掩模，并且在第一接触孔上形成间隔物层612。用作障壁层的间隔物层612使用氮化物形成。然后，存储节点接触塞材料，如多晶硅或钨，填充于第一接触孔内。该存储节点接触塞材料接着经历CMP过程或回蚀过程以形成填充于第一接触孔(未图示)内之多个存储节点接触塞613。
在形成存储节点接触塞613之后，在以上得到之基板结构之整个表面上形成氮化物层614。用于存储节点图案之绝缘层615形成在氮化物层614上。此时，绝缘层615使用与形成层间绝缘层611相同之材料以单层或以堆叠层形成。
然后，在绝缘层615上形成硬掩模图案616A。尽管未示出，此硬掩模图案616A通过对形成在绝缘层615上之硬掩模层进行光刻过程而获得。然后使用硬掩模图案616A作为蚀刻掩模及氮化物层614作为蚀刻停止层对绝缘层615进行蚀刻。对氮化物层614进行蚀刻以形成暴露存储节点接触塞613之多个第二接触孔617A。
参照第6B图，在选择性地使由第二接触孔617A暴露之层间绝缘层611之预定部分凹陷之目标下，进行另一个蚀刻过程。此时，优选地，所述另一个蚀刻过程在一处方下通过采用高密度等离子体而执行，所述处方允许被平坦化之基于氮化物的间隔物层612，即间隔物不被蚀刻，而基于氧化物之层间绝缘层611被选择性地蚀刻。例如，通过使用C4F6/C3F8/O2/Ar之混合气体来进行高密度等离子体蚀刻过程以产生大量之聚合物(polymer)。此时，C4F6气体、C3F8气体、O2气及Ar气优选地分别以29比14比26比400的比率混合。另外，当假定Ar气之比率为近似100％时，包含C4F6气体、C3F8气体及O2气之其余气体的每种具有设置在近似4％至近似10％的比率。另外，高密度等离子体蚀刻过程通过供给范围从近似1,000W至近似2,000W，更优选为近似1,500W的电源功率，及范围从近似1,500W至近似2,600W，更优选为2,100W的偏置功率来实施。此时，高密度等离子体蚀刻装置之室压(chamberpressure)的范围是从近似15mtorr至近似20mtorr，更优选为近似17mtorr。在此种蚀刻处方下，层间绝缘层611之一部分可被选择性地凹陷，同时使基于氮化物的间隔物层612，即间隔物之损失最小。高密度等离子体蚀刻过程可就地与用于形成第二接触孔617A之蚀刻过程一起执行。
另外，所述另一个蚀刻过程可通过使用利用C2F6/O2之混合气体的高密度等离子体来执行。具体地，当假定C2F6气体之混合比近似为100sccm时，O2气以范围从近似1sccm至近似4sccm之比率混合。高密度等离子体蚀刻过程在范围从近似1mtorr至近似10mtorr的压力连同供给近似300W至近似500W之电源功率和近似200W至近似400W的偏压功率而进行。
尽管未示出，在第二接触孔617A上顺序地形成存储节点层及介电层，接着在介电层上形成上电极层，使得该上电极层填充第二接触孔617A。然后在其上进行CMP过程以形成电容器。
依本发明之第一至第五实施例，有几种途径来防止因间隔物之过度蚀刻而导致的间隔物中裂缝的产生。
首先，包含存储节点接触塞之绝缘层以各具有不同蚀刻率之第一层间绝缘层及第二层间绝缘层之堆叠结构形成，并且在存储节点接触塞之侧壁上的间隔物使用具有与第二层间绝缘层相同之蚀刻率之材料形成。因此，在用于形成存储节点接触孔之后续过程期间，有可能防止间隔物被过度蚀刻。
第二，用于形成连接存储节点接触塞和存储节点之存储节点接触孔的蚀刻过程在给出相对于氧化物的特定蚀刻选择性之特定处方下进行。因此，有可能防止基于氮化物的间隔物被过度蚀刻。
第三，用于形成存储节点接触孔之蚀刻过程通过相对于存储节点接触塞降低氮化物，即间隔物的蚀刻选择性采用各向同性蚀刻过程而执行。在各向同性蚀刻的基础上，有可能防止间隔物被过度蚀刻。
第四，为了存储节点的形成，用作存储节点接触塞之障壁层的间隔物利用一种材料形成，该材料给出与形成在间隔物和存储节点接触塞上且用作蚀刻停止层之绝缘层不同之蚀刻选择性。通过为间隔物和绝缘层使用不同材料，有可能防止间隔物在存储节点形成期间与绝缘层同时被蚀刻。
最后，对于存储节点之形成，绝缘层在用作存储节点接触塞之障壁层的间隔物的侧壁上形成，然后在特定蚀刻处方下以预定深度凹陷。通过此特定蚀刻处方，有可能改善存储节点材料之阶梯覆盖特性。
如上述，防止在间隔物中产生裂缝的这种效果可进一步得到对存储节点材料之阶梯覆盖特性的改善。因此，有可能防止装置特性之降级。特别是，有可能减小电容器之泄漏电流，由此使半导体装置中之缺陷最少。最少的缺陷产生进一步得到半导体装置之高产出。
本申请包含有关分别在2004年12月20日、2004年12月22日、及2004年12月27日向韩国专利局提出之韩国专利申请第KR2004-0108694号、KR 2004-0110083号及KR 2004-0112821号之主题，这些申请之全部内容在此引入作为参考。
虽然已针对某些优选实施例描述了本发明，对本领域技术人员将显而易见的是，可在如以下权利要求所限定的本发明精神及范围内做出各种改变及修改。
主要符号说明110 半完成基板111 第一层间绝缘层112 第二层间绝缘层113 间隔物114 接触塞115 蚀刻停止层116 牺牲氧化物层117 光刻胶图案118 接触孔。
权利要求
1.一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成层间绝缘层；蚀刻所述层间绝缘层以形成多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上形成第一绝缘层；形成填充到第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在所述存储节点接触塞上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第三绝缘层；顺序地蚀刻第三绝缘层及第二绝缘层以形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
2.如权利要求1之方法，其中所述第一绝缘层是从由氧化铝(Al2O3)层、等离子体增强原硅酸四乙酯(PE-TEOS)氧化物层、原子层沉积(ALD)氧化物层、及氧化钽(Ta2O5)层组成的组中选择的一个。
3.如权利要求1之方法，其中所述第二绝缘层是从由等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)氮化物层、ALD氮化物层及低压(LP)氮化物层组成的组中选择的一个。
4.如权利要求1之方法，其中所述第三绝缘层以用于形成层间绝缘层的相同材料之单层或其堆叠层之一形成。
5.如权利要求1之方法，其中所述第三绝缘层以包括一材料的单层和堆叠层之一形成，所述材料从由PE-TEOS氧化物、LP-TEOS氧化物、磷硅酸盐玻璃(PSG)氧化物、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)氧化物、及ALD氧化物组成的组中选择。
6.如权利要求1之方法，其中所述第三绝缘层是通过采用从由C4F6、C5F8及C3F8组成的组中选择之气体作为主蚀刻气体及从由Ar、He、Xe及O2组成的组中选择之另一种气体作为补充气体来蚀刻的。
7.如权利要求1之方法，其中第二绝缘层是通过采用CHF3气体作为主蚀刻气体及从由O2、Ar、CF4及其组合组成的组中选择的另一种气体作为补充气体来蚀刻的。
8.如权利要求1之方法，进一步包括步骤在形成第二接触孔之前，在第三绝缘层上形成硬掩模层并图案化此硬掩模层。
9.如权利要求8之方法，其中所述硬掩模层通过使用从由掺杂杂质的多晶硅、未掺杂杂质的多晶硅、氮化硅、钨及其组合组成的组中选择的材料而形成。
10.如权利要求9之方法，其中所述硬掩模层具有范围从近似500至近似5,000的厚度。
11.一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上各以不同蚀刻率顺序地形成第一绝缘层及第二绝缘层；形成贯穿第一及第二绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以第二绝缘层的相同蚀刻率形成间隔物；形成填充到第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在所述存储节点接触塞上以第二绝缘层的相同蚀刻率形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；顺序地蚀刻所述牺牲氧化物层及所述蚀刻停止层以形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
12.如权利要求11之方法，其中所述第二绝缘层通过使用氮化物来形成。
13.如权利要求11之方法，其中所述第一绝缘层通过使用氧化物来形成。
14.一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成第一绝缘层；形成贯穿第一绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成间隔物；形成填充到第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在所述存储节点接触塞上以所述间隔物的相同蚀刻率形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；根据氧化物蚀刻之蚀刻处方顺序地蚀刻所述牺牲氧化物层及所述蚀刻停止层，由此形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
15.如权利要求14之方法，其中所述第一绝缘层通过使用氧化物来形成。
16.如权利要求14之方法，其中所述间隔物通过使用氮化物来形成。
17.一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成第一绝缘层；形成贯穿第一绝缘层之多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成间隔物；形成多个存储节点接触塞，使得所述存储节点接触塞填充到第一接触孔内，并且其高度高于所述间隔物；在所述存储节点接触塞上以第一绝缘层的相同蚀刻率形成第二绝缘层；将第二绝缘层平坦化到所述存储节点接触塞的相同水平；在所述存储节点接触塞上以所述间隔物的相同蚀刻率形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上形成牺牲氧化物层；执行蚀刻过程，其提供相对于所述存储节点接触塞的间隔物之低蚀刻选择性，以形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
18.如权利要求17之方法，其中所述第一绝缘层通过使用氧化物来形成。
19.如权利要求17之方法，其中所述间隔物通过使用氮化物来形成。
20.一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点之方法，包括下述步骤在基板上形成层间绝缘层；蚀刻所述层间绝缘层以形成多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上形成间隔物；形成填充到第一接触孔内之存储节点接触塞；在所述存储节点接触塞上形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上形成绝缘层；蚀刻所述绝缘层及所述蚀刻停止层以形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；通过使用层间绝缘层和间隔物之间的不同蚀刻选择性来选择性地凹陷经第二接触孔暴露之层间绝缘层之预定部分；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
21.如权利要求20之方法，其中如果所述层间绝缘层和所述间隔物分别基于氧化物和氮化物，则通过利用C4F6/C3F8/O2/Ar之混合气体采用高密度等离子体方法来凹陷所述层间绝缘层之预定部分。
22.如权利要求21之方法，其中在所述C4F6/C3F8/O2/Ar之混合气体中，如果将Ar气之比率设置为近似100％，则每种其余气体具有设置为近似4％至近似10％的比率。
23.如权利要求21之方法，其中所述高密度等离子体方法通过供给近似1,000W至近似2,000W之电源功率及近似1,500W至近似2,600W之偏置功率，在范围从近似15mtorr至近似20mtorr的压力下实施。
24.如权利要求20之方法，其中选择性凹陷层间绝缘层之预定部分之步骤采用使用C2F6/O2混合气体的高密度等离子体方法。
25.如权利要求24之方法，其中在所述C2F6/O2之混合气体中，C2F6气体具有设置在近似100sccm之流量比，而O2气具有范围从近似1sccm至近似4sccm的流量比。
26.如权利要求24之方法，其中所述高密度等离子体方法通过供给近似300W至近似500W之电源功率及近似200W至近似400W之偏置功率，在范围从近似1mtorr至近似10mtorr之压力下实施。
全文摘要
提供了一种用于在半导体装置中形成电容器之存储节点的方法。此方法包括下述步骤在半完成之基板上形成层间绝缘层；蚀刻所述层间绝缘层以形成多个第一接触孔；在第一接触孔之侧壁上形成第一绝缘层；形成填充到第一接触孔内之多个存储节点接触塞；在所述存储节点接触塞上以与第一绝缘层不同之蚀刻率形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第三绝缘层；顺序地蚀刻第三绝缘层及第二绝缘层以形成暴露所述存储节点接触塞之多个第二接触孔；及在每个第二接触孔上形成所述存储节点。
文档编号H01L21/8242GK1794455SQ200510117259
公开日2006年6月28日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年12月20日
发明者宣俊劦, 李圣权, 赵诚允 申请人:海力士半导体有限公司