[發明專利]制造圓柱形電容器下電極的方法

無效

• 申請號: 00106196.8
• 申請日: 2000-04-30
• 公開（公告）號: CN1273435A
• 公開（公告）日: 2000-11-15
• 發明（設計）人: 廣田俊幸;竹田和浩
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/70;H01L27/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

本發明涉及制造半導體器件方法，特別涉及制造用于半導體器件的圓柱形電容器下電極的方法。

根據需要，已提出采用圓柱形電容器，以便形成以給定占據面積形成具有需要電容的電容器。隨著動態隨機存取存儲器(此后稱作DRAM)中單元尺寸的減小，該給定面積變得非常有限。到目前為止，按如下方式形成圓柱形電容器。

圖2是順序展示根據第一常規方法的圓柱形電容器件制造方法的各步驟的系列剖面圖。

在半導體襯底201上，形成層間絕緣膜202和腐蝕停止層204，并由此形成導電栓塞203，以提供與半導體襯底201的電連接，然后，利用公知的CVD(化學汽相淀積)技術，在晶片的整個表面上形成間隔絕緣膜205。另外，利用已知的光刻和腐蝕技術，形成用于圓柱形電容器的孔206，該孔用作圓柱形電容器下電極的模具，在包括圓柱形電容器的孔206的內壁和底部的整個表面上，形成在以后的步驟中將由之形成圓柱形電容器下電極的非晶硅207(圖2-(a))。

然后，為了除去在將要變成圓柱形電容器下電極的部分以外的多余導電膜，在晶片的整個表面上，厚厚地施加合適的腐蝕保護材料涂層208，以填充圓柱形電容器的孔206(圖2-(b))。

考慮到在多余部分導電膜的等離子腐蝕時，腐蝕保護材料208可以保護圓柱形電容器的孔內的導電膜，所以檢驗了數種能夠確保對導電膜的足夠腐蝕選擇比的材料，例如氧化硅膜基材料(有機SOG(旋涂玻璃)、無機SOG、CVD氧化膜等，它們具有優異的填充特性)和光刻膠。其中，由于利用光刻膠的方法可以以較低的成本容易地實現，所以這種方法最具吸引力。

然后，進行顯影，去掉光刻膠208的暴露部分(圖2-(c))。

然后，利用等離子腐蝕，去掉晶片表面上非晶硅207的多余部分(如圖2-(d))。

最后，利用已知的方法，腐蝕整個表面，從而去掉間隔絕緣膜205(圖2-(e))。

在該例中，利用半球形晶粒(此后稱為HSG)技術，另外在圓柱形電容器下電極的內壁和外壁上，形成硅晶粒209。

在圓柱形電容器的制造方法中，使圓柱形電容器的孔內的光刻膠盡可能多地留下來，同時徹底去除圓柱形電容器的孔之外的光刻膠，成為最重要的事情之一。對此的解釋基于以下事實，留在晶片表面上的正型光刻膠可用作掩模，會造成不需要的導電膜部分在腐蝕了導電膜后留下來，結果造成圓柱形電容器下電極間短路，進而降低生產成品率。另一方面，在留在圓柱形電容器的孔內的光刻膠量太少時，圓柱形電容器的孔內壁上的導電膜的一部分還會因下一步驟等離子腐蝕導電膜時的等離子體而受損傷。

為了徹底去除圓柱形電容器孔外的光刻膠，到目前為止使用了這樣的方法，即，在全部表面曝光時，曝光劑量在某種程度上設定在過曝光水平，從而使晶片表面上的不需要光刻膠部分完全感光。然而，該常規正型光刻膠設計為，曝光劑量超過一定水平后，顯影后留下來的光刻膠膜的量迅速減少(感光)。所以難以合適地控制曝光劑量。因而，在過度曝光時，無法保證足以保護圓柱形電容器的孔內的導電膜的保留光刻膠膜的量，存在著在等離子腐蝕導電膜時，圓柱形電容器的孔內壁和底部的導電膜的某些部分也被腐蝕的情況。

為解決這個問題，日本專利申請公開331043/1997公開了第二種常規方法。按該方法，通過降低正型光刻膠的感光性，表示保留光刻膠膜的量和曝光劑量間關系((光刻膠膜厚的改變量)/(曝光劑量的改變量)＝γ)的感光性分布曲線的斜率較平緩，曝光劑量的控制較容易。

在等離子腐蝕導電膜時，用第二常規方法保護圓柱形電容器的孔的底部，是非常有效的。然而，考慮到成本，由于使用降低了感光性的光刻膠需要附加地調節唯有在該步驟中使用的這種光刻膠，所以是不利的。

另外，為了利用第二常規方法實現曝光劑量的精確控制，必須充分降低光刻膠的感光性，曝光時間必須設定得相當長，這是產出率方面的又一個問題。

另外，實際上仍無法克服這樣一個問題，即用垂直入射光時，入射光穿透到圓柱形電容器的孔的底部，導致光刻膠縮減。

按第一和第二常規方法，由于過度曝光造成的變得露出和顯露于光刻膠之上的那部分導電膜，在以后的步驟中會產生許多問題。

首先，顯露于光刻膠之上的圓柱形電容器的孔的那部分內壁，在等離子腐蝕導電膜時，直接暴露于等離子體中，結果，圓柱形電容器的孔的上端變為錐形(圖2-(e))。已發現，由于該部分非常薄，機械上易碎，在以后的清洗等步驟中，其容易受損傷并破碎成顆粒。此外，由于其尖銳的形狀，非常容易發生由于電場集中造成的可靠性下降。