[發明專利]電容器及其形成方法

有效

• 申請號: 200910175077.1
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN102034686A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 王樂
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/92
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制作方法，特別涉及電容器及其形成方法。

背景技術

隨機存儲器是一種廣泛應用的集成電路器件。目前常見的隨機存儲器單元大多由晶體管和電容器構成。電容器是用來儲存電荷以提供電子信息的，應具有足夠大的電容量，方可避免數據的流失并減低充電更新的頻率。

隨著集成電路制作工藝中半導體器件的集成度不斷增加，隨機存儲器存儲單元的密度也越來越高，電容器在隨機存儲器存儲單元所能利用的面積就越小。為了在電容器的面積減小的同時，仍能維持可靠的性能，因此在電容器所占的面積縮小的同時，仍能維持每個電容器的電容量是很重要的。為了提高電容器的電容量，理論上可從以下幾個方向著手：(1)增加儲存電極的表面積，(2)提高介電層的介電常數，(3)減小介電層的厚度。近來，還發展出三維空間的電容器結構用以增加存儲單元電容量，例如：雙疊式結構，鰭狀結構，分散堆疊式結構或皇冠型結構等。

現有制作電容器的方法如專利號為02105478的中國專利所公開的技術方案。如圖1所示，在半導體襯底100上用化學氣相沉積法形成第一介電層102，其中第一介電層102的材料可以是氧化硅；第一介電層102沉積完成后，用化學機械研磨法來實現第一介電層102的平坦化；以濺鍍法于第一介電層102上方形成第一阻擋層103，第一阻擋層103是由氮化鈦和鈦組成，防止后續形成的金屬層擴散至第一介電層102中；在第一阻擋層103上方用化學氣相沉積法形成以銅或鋁銅合金為材料的第一金屬層104，作為后續電容器的下電極；接著用濺鍍法在第一金屬層104上形成第二阻擋層105，防止第一多金屬層104擴散；用化學氣相沉積法在第二阻擋層105上形成絕緣介質層106，用于金屬層間的絕緣，絕緣介質層106的材質須具有良好的介電常數，可以是氧化硅、正硅酸乙酯或氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)；用濺鍍法在絕緣介質層106上形成第三阻擋層107，防止后續形成的金屬層擴散至絕緣介質層；用化學氣相沉積法在第三阻擋層107上形成第二金屬層108，作為后續電容器的上電極，第二金屬層108的材料為銅或鋁銅合金；然后，在第二金屬層108上用化學氣相沉積法形成蝕刻阻擋層110，蝕刻阻擋層110的材料為氮化硅，用于后蝕刻金屬層的硬掩膜；在蝕刻阻擋層110上旋涂第一光刻膠層111，經過曝光顯影工藝后，在第一光刻膠層111上形成第一圖案，用于定義后續形成電容器上電極。

如圖2所示，以第一光刻膠層111為掩膜，用干法蝕刻法去除蝕刻阻擋層110、第二金屬層108、第三阻擋層107和絕緣介質層106至露出第二阻擋層105，蝕刻后的第二金屬層108為電容器上電極108a。

由電容公式C＝ε₀ε_xA/d(A：電容面積；d：電極之間絕緣介質層厚度；ε₀：真空介電常數；ε_x：絕緣介質層介電常數，其中，SiO₂的介電常數＝3.9，SiN的介電常數＝7.5)可知，如果想要降低電容C值，就必須增加絕緣介質層厚度d或使用其它介電常數ε_x小的物質作為絕緣介質層。但是目前隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，絕緣介質層厚度d過大的話，不能與半導體器件本身有效結合；另外，氧化硅或氮化硅或者它們的組合物是現有最有效用于電容的介質層，因此，在沒有更好替代物的情況下，氧化硅或氮化硅或者它們的組合物無法滿足對于小電容的需求。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種電容器及其形成方法，防止電容器的電容過大。

為解決上述問題，本發明提供一種電容器的形成方法，包括：在半導體襯底上形成下電極；在下電極上依次形成絕緣介質層、上電極和光刻膠層，所述光刻膠層中具有通孔圖形；以光刻膠層為掩膜，沿通孔圖形刻蝕上電極和絕緣介質層至露出下電極，形成通孔；去除光刻膠層后，刻蝕上電極、絕緣介質層和下電極，形成電容器。

可選的，所述下電極的材料為多晶硅，厚度為1000埃～3000埃，形成方法為化學氣相沉積法。

可選的，所述下電極的材料為金屬，厚度為3000埃～5000埃，形成方法為濺射法。

可選的，所述絕緣介質層的材料為二氧化硅、正硅酸乙酯或氧化硅-氮化硅-氧化硅。

可選的，所述絕緣介質層的厚度為300埃～600埃。

可選的，形成絕緣介質層的方法為化學氣相沉積法。

可選的，所述通孔的尺寸為0.1μm～0.2μm；所述通孔間的間距為0.4μm～0.5μm。