[發明專利]電容器制作方法

有效

• 申請號: 200910055903.9
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101989539A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 羅飛;鄒立
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/314
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種電容器制作方法。

背景技術

隨著半導體器件的臨界尺寸進入次100nm時代，對于傳統的單晶體管單電容器(1T-1C)結構，電容器的電容和可靠性起著越來越重要的作用。增大電容器電容的做法通常有兩個，一個是增加電容器上下極板間的相對面積，另一個是減小電容器上下極板之間的距離。目前半導體制作工藝中更多的采用增加電容器上下極板間的相對面積的方法來增加電容。

現有的1T-1C結構中電容器的制作方法參考附圖1A至附圖1F所示。參考附圖1A，附圖中100為層間介質層，貫穿所述層間介質層100的互連結構110用于連接1T-1C結構中的晶體管和電容器，通常，互連結構110的一端與形成在半導體襯底上的晶體管結構的源極或者漏極電連接，另一端與電容器的一個電極電連接，附圖1A中，為了簡便，省略了半導體襯底以及形成于半導體襯底上的晶體管結構。

所述的層間介質層100上，依次形成有刻蝕阻擋層120，第一絕緣層130以及第二絕緣層140，所述的第一絕緣層材料對于SC1，BOE等濕法刻蝕劑具有較大的刻蝕選擇比，通常，希望其刻蝕選擇比大于6∶1，例如第一絕緣層材料為摻磷的氟硅玻璃(PEBPSG)，第二絕緣層為摻磷的TEOS(PETEOS)，所述的TEOS是一種主要包含SiO₂的絕緣材料。所述的刻蝕阻擋層材料例如為氮化硅。隨后，在所述的第二絕緣層140上形成掩膜層150，并刻蝕所述掩膜層150形成開口，所述開口的位置與互連結構120的位置對應。所述的掩膜層150的材料例如光刻膠，無定型碳，TiN，Al₂O₃或者無摻雜的多晶硅等。

隨后，參考附圖1B，以所述的掩膜層150為掩膜，依次刻蝕第二絕緣層140，第一絕緣層130至刻蝕阻擋層120，形成溝槽160，所述的溝槽160用于制作電容器。為了增加電容器的電容值，只能通過增加溝槽側壁面積的做法，隨著半導體器件的尺寸越來越小，只能通過增加溝槽深度的方法來增加其側壁面積，因此，溝槽深度越做越大，如附圖1B所示，所述溝槽的深寬比大于20∶1，因此，在刻蝕形成溝槽的工藝中，由于刻蝕工藝和刻蝕設備的限制，溝槽底部的寬度通常小于溝槽頂部的寬度。所述的刻蝕工藝例如高密度等離子體干法刻蝕，所述的刻蝕氣體包括C₄F₆，C₃F₈，氬氣和氧氣。之后，去除所述的掩膜層150。

為了獲取更高的電容器，通常會采用進一步擴大溝槽寬度尤其是溝槽底部寬度的做法，參考附圖1C所示，采用濕法刻蝕工藝刻蝕所述的溝槽160，通常，要求所述的刻蝕劑對第一絕緣層的刻蝕速率遠大于其對第二絕緣層的刻蝕速率，因此，經過所述的濕法刻蝕工藝，溝槽160底部的寬度增加遠大于溝槽頂部的寬度增加，使溝槽底部的寬度基本等于溝槽的頂部寬度。所述的刻蝕劑例如SC1，SC1的主要成分為去離子水，雙氧水，氨水，溫度為60～100攝氏度，其對摻磷的TEOS和摻磷的氟硅玻璃的刻蝕選擇比約為1∶10。

參考附圖1D所示，進一步采用濕法刻蝕工藝刻蝕所述溝槽160，擴大溝槽的寬度和深度，從而增加溝槽的側壁面積，本刻蝕工藝所采用的刻蝕劑對第一絕緣層的刻蝕速率遠和第二絕緣層的刻蝕速率基本相同，因此，刻蝕之后，溝槽底部的寬度依然基本等于溝槽的頂部寬度。本步驟中所述的刻蝕劑例如BOE(buffered?Oxide?Etch)，BOE的主要成分為HF和NH₄F，可依不同比例混合，其對摻磷的TEOS和摻磷的氟硅玻璃的刻蝕選擇比接近1∶1。

參考附圖1E所示，刻蝕所述的刻蝕阻擋層120至層間介質層100，并暴露出所述互連結構110。