[發明專利]導體結構、電容器陣列結構及制備方法

有效

• 申請號: 201711373297.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108155152B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/8242
• 分類號: H01L21/8242;H01L27/108
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

本發明提供一種基于多晶硅制程的導體結構、電容器陣列結構及制備方法，導體結構制備包括：提供一基底，于基底中形成凹穴結構；于凹穴結構內形成導體填充結構，形成導體填充結構的材料源至少包含硅源及鍺源，鍺源中的鍺原子作為硅源中硅原子聚集生長的晶核，以增大導體填充結構中的硅結晶粒度。通過上述方案，本發明提出了制造大晶粒多晶硅的方式，引入了作為硅晶粒聚集生長的晶核元素，如鍺，使硅原子聚集進而加大結晶粒度，增加多晶硅結晶粒度可以減少晶界陷阱對載子的影響進而增加導電率，本發明還通過保護層的設置，防止導體填充結構中的鍺對制程的影響，達到了導體填充結構與其他結構層之間的有效連接，進一步改善了導體填充結構的電學性能。

技術領域

本發明屬于半導體器件及制造領域，特別是涉及一種基于多晶硅制程的導體結構、電容器陣列結構及制備方法。

背景技術

動態隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory，簡稱：DRAM)是計算機中常用的半導體存儲器件，由許多重復的存儲單元組成。每個存儲單元通常包括電容器和晶體管；晶體管的柵極與字線相連、漏極與位線相連、源極與電容器相連；字線上的電壓信號能夠控制晶體管的打開或關閉，進而通過位線讀取存儲在電容器中的數據信息，或者通過位線將數據信息寫入到電容器中進行存儲。目前，在20nm一下的DRAM制程中，DRAM均采用堆棧式的電容構造，其電容器(Capacitor)是垂直的高深寬比的圓柱體形狀以增加表面積。

目前，多晶硅工藝是目前已廣泛應用于半導體的工藝之一，其中，多晶硅的結晶粒度 (grain size)是影響元件性能的重要參數之一。一般而言，藉由改變反應溫度與壓力可以直接的調整結晶粒度，然而，這些制程條件也可能會對前制程的元件電性產生影響，隨著尺寸微縮以及性能的強化，多晶硅的工藝必須進行優化以符合最新的工藝要求。同時，目前的工藝制程當中，摻雜多晶硅經常用于導線等結構的制作上，多晶硅結晶粒度(grainsize)若越小，則代表晶界密度(grain boundary density)越高，當載子在傳遞時會受到晶界陷阱(grain boundary trap)的影響而降低導電率。

因此，如何提供一種基于多晶硅制程的導體結構、電容器陣列結構及各自的制備方法，以解決現有技術中改善多晶硅結晶粒度的局限以及多晶硅結晶粒度過小導致的電導率增加的問題實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于多晶硅制程的導體結構、電容器陣列結構及各自的制備方法，用于解決現有技術中改善多晶硅結晶粒度的局限以及多晶硅結晶粒度過小導致的電導率增加等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于多晶硅制程的導體結構的制備方法，包括如下步驟：

1)提供一基底，于所述基底中形成凹穴結構；以及

2)于所述凹穴結構內形成導體填充結構，且形成所述導體填充結構的材料源至少包含硅源及鍺源，其中，所述鍺源中的鍺原子作為所述硅源中硅原子聚集生長的晶核，以增大形成的所述導體填充結構中硅結晶粒度。

作為本發明的一種優選方案，步驟2)中，所述導體填充結構包括填孔導電層及間隙倉，其中，所述間隙倉由所述填孔導電層的多晶硅之間的間隙構成，且所述填孔導電層包覆所述間隙倉。

作為本發明的一種優選方案，所述填孔導電層填充于所述凹穴結構內并還延伸覆蓋所述凹穴結構周圍的所述基底的上表面，所述間隙倉位于由所述凹穴結構所限定的所述填孔導電層內。

作為本發明的一種優選方案，所述填孔導電層位于所述基底上表面部分的厚度介于 120～800埃之間。

作為本發明的一種優選方案，所述填孔導電層對應于所述間隙倉頂端的上表面具有由多晶硅堆積形成的高點與低點，且所述高點高出所述低點80～300埃。