存储电容器的制备方法与流程

本申请案主张2022年5月24日申请的美国正式申请案第17/751,936及17/752,638号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。本公开关于一种具有多层介电质的半导体结构的制备方法，特别是有关于一种具有多层介电质的半导体存储元件的电容器的制备方法。

背景技术：

1、动态随机存取存储器利用电容器在集成电路中存储信息位元。电容器的制作技术是将介电质材料置于由导电材料形成的两个电极之间。电容器容纳电荷的能力(即电容)是电极的表面积、电极之间的距离以及介电质材料的(相对)介电常数或k值的函数，其中电容与介电质材料的介电常数或k值成正比。也就是说，介电材料的介电常数或k值越高，电容器所能容纳的电荷就越大。因此，对于一个给定的所需电容，如果增加介电材料的介电常数或k值，可以减少电容器的面积，以保持相同的电池电容。

2、上文的“先前技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

技术实现思路

1、本公开的一个方面提供一种存储电容器。该存储电容器包括一下电极、一第一介电质层、一第二介电质层、一第三介电质层以及一上电极。该第一介电质层覆盖该下电极。该第二介电质层设置于该第一介电质层上。该第三介电质层设置于该第二介电质层上。该上电极设置于该第三介电质层上。

2、在一些实施例中，该第一介电质层与该第二介电质层包括不同的材料。

3、在一些实施例中，该第一介电质层与该第三介电质层包括相同的材料。

4、在一些实施例中，该第一介电质层、该第二介电质层及该第三介电质层包括金属氧化物。

5、在一些实施例中，该第一介电质层包括铪、锆、铌、铝或钛。

6、在一些实施例中，该第二介电质层包括铪或锆。

7、在一些实施例中，该第一介电质层具有一第一厚度，该第二介电质层具有大于该第一厚度的一第二厚度，且该第三介电质层具有小于该第二厚度的一第三厚度。

8、在一些实施例中，该第一厚度与该第三厚度的总和实质上小于该第二厚度。

9、在一些实施例中，该第二厚度对该第一厚度与该第三厚度总和之比实质上大于4。

10、在一些实施例中，该下电极为一柱状，连接到该下电极一外表面的该第一介电质层的一部分具有一第一外径及一第一内径，围绕该下电极该外表面的该第二介电质层的一部分具有一第二外径及一第二内径，围绕该下电极该外表面的该第三介电质层的一部分具有一第三外径及一第三内径，该第一外径与该第一内径之间的一第一差值小于该第二外径与该第二内径之间的一第二差值，该第三外径与该第三内径之间的一第三差值小于该第二差值。

11、在一些实施例中，该第一差值与该第三差值的总和实质上小于2纳米。

12、在一些实施例中，该第一差值与该第三差值的总和实质上大于0.3纳米。

13、在一些实施例中，该上电极具有一实质上平面的顶面。

14、在一些实施例中，该上电极为一柱状，围绕该上电极一外表面的该第一介电质层的一部分具有一第一外径及一第一内径，围绕该上电极该外表面的该第二介电质层的一部分具有一第二外径及一第二内径，连接到该上电极该外表面的该第三介电质层的一部分具有一第三外径及一第三内径，该第一外径与该第一内径之间的一第一差值小于该第二外径与该第二内径之间的一第二差值，该第三外径与该第三内径之间的一第三差值小于该第二差值。

15、在一些实施例中，该第一差值与该第三差值的总和实质上小于2纳米。

16、在一些实施例中，该第一差值与该第三差值的总和实质上大于0.3纳米。

17、在一些实施例中，该下电极是一基底的掺杂区域，且该第一介电质层、该第二介电质层、该第三介电质层及该上电极设置于该基底中。

18、本公开的一个方面提供一种存储电容器的制备方法。该制备方法包括以下步骤：形成一下电极；沉积一第一介电质层以覆盖该下电极；在该第一介电质层上沉积一第二介电质层；在该第二介电质层上沉积一第三介电质层；以及在该第三介电质层上形成一上电极。

19、在一些实施例中，该第一介电质层具有一第一厚度，该第二介电质层具有大于该第一厚度的一第二厚度，且该第三介电质层具有小于该第二厚度的一第三厚度。

20、在一些实施例中，该第一厚度与该第三厚度的总和实质上小于该第二厚度。

21、在一些实施例中，该第二厚度对该第一厚度与该第三厚度总和之比实质上大于4。

22、在一些实施例中，该第一介电质层与该第二介电质层包括不同的金属氧化物。

23、在一些实施例中，该第一介电质层与该第三介电质层包括相同的材料。

24、在一些实施例中，该第二介电质层包括铪或锆。

25、在一些实施例中，该第一介电质层包括铪、锆、铌、铝或钛。

26、在一些实施例中，该下电极的形成包括以下步骤：在一基底中形成一沟渠，以及对曝露于该沟渠的该基底的一部分进行掺杂，以形成该下电极；随后在该沟渠中沉积该第一介电质层、该第二介电质层及该第三介电质层，并在该第三介电质层上沉积该上电极的一导电材料，直到该沟渠被完全填满。

27、在一些实施例中，该制备方法更包括执行一平面化制程，以去除该第一介电质层、该第二介电质层、该第三介电质层及该基底上面的该导电材料。

28、在一些实施例中，该下电极的形成包括以下步骤：在一基底上沉积一牺牲层；在该牺牲层中形成一沟渠；以及在该沟渠中沉积该下电极的一导电材料，直到该沟渠被完全填满。

29、在一些实施例中，该制备方法更包括执行一平面化制程的步骤，以去除该牺牲层上面的该导电材料。

30、在一些实施例中，该制备方法更包括在沉积该第一介电质层之前去除该牺牲层的步骤。

31、有了上述配置的存储电容器，包括三个介电质层作为电容器介电质以电隔离上电极及下电极，电容器介电质的有效介电常数可以提高。因此，一个给定尺寸的存储电容器可以容纳更大的电荷。

32、上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或过程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。

技术特征：

1.一种存储电容器的制备方法，包括：

2.如权利要求1所述的存储电容器的制备方法，其中该第一介电质层具有一第一厚度，该第二介电质层具有大于该第一厚度的一第二厚度，且该第三介电质层具有小于该第二厚度的一第三厚度。

3.如权利要求2所述的存储电容器的制备方法，其中该第一厚度与该第三厚度的总和实质上小于该第二厚度。

4.如权利要求2所述的存储电容器的制备方法，其中该第二厚度对该第一厚度与该第三厚度总和之比实质上大于4。

5.如权利要求1所述的存储电容器的制备方法，其中该第一介电质层与该第二介电质层包括不同的金属氧化物。

6.如权利要求5所述的存储电容器的制备方法，其中该第一介电质层与该第三介电质层包括相同的材料。

7.如权利要求5所述的存储电容器的制备方法，其中该第二介电质层包括铪或锆。

8.如权利要求5所述的存储电容器的制备方法，其中该第一介电质层包括铪、锆、铌、铝或钛。

9.如权利要求1所述的存储电容器的制备方法，其中该下电极的形成包括：

10.如权利要求9所述的存储电容器的制备方法，更包括：执行一平面化制程，以去除该第一介电质层、该第二介电质层、该第三介电质层，以及在该基底上面的该导电材料。

11.如权利要求1所述的存储电容器的制备方法，其中该下电极的形成包括：

12.如权利要求11所述的存储电容器的制备方法，更包括：执行一平面化制程，以去除该牺牲层上面的该导电材料。

13.如权利要求11所述的存储电容器的制备方法，更包括：在沉积该第一介电质层之前去除该牺牲层。

技术总结
本申请提供一种存储电容器的制备方法。该制备方法包括：形成一下电极；沉积一第一介电质层以覆盖该下电极；在该第一介电质层上沉积一第二介电质层；在该第二介电质层上沉积一第三介电质层；以及在该第三介电质层上形成一上电极。

技术研发人员：林凯鸿,杨峻华
受保护的技术使用者：南亚科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16