[發明專利]雙面電容器結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810676961.2
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108717936A
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 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;H01L23/64
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種雙面電容器結構的制備方法，該方法包括：1）提供一半導體襯底，于半導體襯底上形成疊層結構，2）于疊層結構上形成圖形化掩膜層，基于圖形化掩膜層于疊層結構中刻蝕出多個電容孔；3）于電容孔的底部及側壁形成下電極層；4）于步驟3）得到的結構上形成掩膜層，基于掩膜層于疊層結構上形成掩膜開口，開口暴露出電容孔的20%~60%內孔徑面積，基于掩膜開口，去除犧牲層；5）于下電極層的內表面及外表面形成電容介質層，于電容介質層的外表面形成上電極層。本發明采用不同的開孔方式，通過控制電容開孔面積及使用支撐層刻蝕氣體源，從而形成密度更密，機械強度更強且可保證電容值的雙面電容器。

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種雙面電容器結構及其制備方法。

背景技術

動態隨機存取存儲器((Dynamic Random Access Memory，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。

隨著制程工藝持續演進，DRAM集成度不斷提高，元件尺寸不斷地微縮，電容器儲存電荷容量也面臨考驗?，F有的動態隨機存儲器中的電容器多為單面電容器結構，嚴重限制了單位面積內電容值的提高，如圖1所示，所述電容器包括下電極層1ˊ，電容介質層2ˊ，上電極層3ˊ。

為了進一步提高電容器的儲存電荷，一種增加電極板表面積的雙面DRAM電容器結構日益受到重視。專利公開號為TWI440190B的專利文獻公開了一種堆疊式隨機動態存取記憶體之雙面電容之制造方法，包括以下步驟：于電容器溝槽中填入犧牲層；披覆第一覆蓋層與第二覆蓋層于犧牲層上；將位于犧牲層上之部分的該第二覆蓋層予以改質；移除位于未改質部分的第二覆蓋層及第一覆蓋層，以裸露出部分之該犧牲層；沿著該犧牲層之裸露部分進行蝕刻，以裸露出電極層；去除該電極層之裸露部分，以裸露出氧化層；以及去除犧牲層以及氧化層，借此，該些電極層系對應形成復數個雙面電容。專利公開號為TWI399831B的專利文獻也公開了一種堆疊式隨機動態存取記憶體之電容結構之制造方法，包括以下步驟：在一介電層上沉積一支撐層；在該支撐層中形成數個支撐層開口；在每一個支撐層開口中填入一緩沖氧化物；于該介電層中制作數個電容器溝槽，且該電容器溝槽系分布于該支撐層開口之間；于每一個電容器溝槽的內壁上形成一電極層；以及沿著這些支撐層開口進行蝕刻，以去除填入該些支撐層開口之緩沖氧化物及位于相鄰的電容器溝槽的電極層之間的介電層，借此，該些電極層系高對稱地形成復數個雙面電容。

然而，目前雙面DRAM電容器結構的制作工藝都較為復雜，其電極結構較易倒塌，制得結構的強度、良率等均有待提高，特別是去除犧牲層時，電容孔的開孔面積對電容器的性能有較大影響，當開孔面積過大，容易造成電容器倒塌及短路，當開孔面積過小，容易導致犧牲層無法完全去除，從而減少電容面積及降低電容值。有鑒于此，對于如何在保證犧牲層可完全去除的同時使電容器不易倒塌的問題，實有必要對傳統的DRAM電容器工藝進行改良。

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雙面電容其結構及其制備方法，用于解決現有技術中在去除犧牲層時，電容孔的開孔面積過大容易造成電容器倒塌及短路，電容孔的開孔面積過小犧牲層無法完全去除，導致電容面積減少及電容值降低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種雙面電容器結構的制備方法，包括如下步驟：

1)提供一半導體襯底，于所述半導體襯底上形成疊層結構，所述疊層結構包括交替層疊的支撐層及犧牲層；

2)于所述疊層結構上形成圖形化掩膜層，基于所述圖形化掩膜層于所述疊層結構中刻蝕出多個電容孔；

3)于所述電容孔的底部及側壁形成下電極層，所述支撐層連接所述下電極層；