[發(fā)明專利]一種存儲器件的制造方法及其電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010870280.7
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111968980B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華文宇;陶謙;劉藩東;夏季
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫拍字節(jié)科技有限公司
• 主分類號: H01L27/11507
• 分類號: H01L27/11507;H01L27/11514
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

1.一種存儲器件的制造方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括鐵電存儲單元區(qū)，所述鐵電存儲單元區(qū)具有源區(qū)、漏區(qū)、柵極區(qū)、隔離區(qū)以及各個功能區(qū)上方的電極及互連金屬線；

形成第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括電容器導(dǎo)電柱、位線導(dǎo)電柱以及導(dǎo)電柱之間的第一介質(zhì)層；

形成第一位線導(dǎo)電插塞，所述第一位線導(dǎo)電插塞包括與所述位線導(dǎo)電柱電連接的金屬導(dǎo)電柱以及金屬導(dǎo)電柱之間的第二介質(zhì)層；

依次形成第三介質(zhì)層和硬掩模層；

通過光刻和刻蝕工藝使硬掩模層圖案化，并以圖案化后的硬掩模層作為掩模進(jìn)行刻蝕，在第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層中形成深孔，然后去除硬掩模層，所述深孔的底部暴露出所述電容器導(dǎo)電柱；

形成第一電極層；

形成高K鐵電氧化物層和第二電極層；

形成金屬互連及板線和位線，

其中所述方法還包括：在形成深孔并去除硬掩模層之后，對深孔頂部進(jìn)行擴(kuò)孔，形成擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)，所述擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)處于深孔的頂部且截面面積大于深孔的截面面積，

其中形成第一電極層包括：沉積第一電極層；去除第三介質(zhì)層頂面、擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)側(cè)壁和底部的第一電極層，僅保留擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)下方的深孔底部和側(cè)面的第一電極層；形成高K鐵電氧化物層和第二電極層，使所述第二電極層完全填充深孔和擴(kuò)孔；通過化學(xué)機械研磨的方式去除第三介質(zhì)層頂面的高K鐵電氧化物層和第二電極層。

2.如權(quán)利要求1所述的存儲器件的制造方法，其特征在于，還包括：在形成高K鐵電氧化物層和第二電極層之后，沉積鎢金屬，然后通過化學(xué)器械研磨去除第三介質(zhì)層頂面的鎢金屬、高K鐵電氧化物層和第二電極層，僅保留深孔中的鎢金屬、高K鐵電氧化物層和第二電極層。

3.如權(quán)利要求1所述的存儲器件的制造方法，其特征在于，形成金屬互連及板線和位線包括：在第三介質(zhì)層的頂面形成第四介質(zhì)層；在第四介質(zhì)層上鉆孔并形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與第二電極層和第一位線導(dǎo)電插塞電連接；在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上方形成板線，所述板線與第二電極層電連接；在板線上方形成位線及外接焊盤，所述位線與第一位線導(dǎo)電插塞電連接。

4.如權(quán)利要求1所述的存儲器件的制造方法，其特征在于，第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層單獨或它們的組合由至少兩種不同的絕緣材料層疊形成，

所述方法還包括在形成深孔并去除硬掩模層之后，通過濕法刻蝕對深孔的側(cè)壁進(jìn)行處理，所述濕法刻蝕對至少兩種不同的絕緣材料的刻蝕速率不同，從而在深孔側(cè)壁上形成一個或多個凸起。

5.一種存儲器件的電容器，包括：

半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括鐵電存儲單元區(qū)，所述鐵電存儲單元區(qū)具有源區(qū)、漏區(qū)、柵極區(qū)、隔離區(qū)以及各個功能區(qū)上方的電極及互連金屬線，

設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方的第一互連結(jié)構(gòu)，所述第一互連結(jié)構(gòu)包括電容器導(dǎo)電柱、位線導(dǎo)電柱以及導(dǎo)電柱之間的第一介質(zhì)層；

第一位線導(dǎo)電插塞，所述第一位線導(dǎo)電插塞包括與所述位線導(dǎo)電柱電連接的金屬導(dǎo)電柱以及金屬導(dǎo)電柱之間的第二介質(zhì)層；

層疊在第二介質(zhì)層上的第三介質(zhì)層；

形成在第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層中的深孔，所述深孔暴露出所述電容器導(dǎo)電柱；

依次沉積在深孔的側(cè)壁和底部的第一電極層、高K鐵電氧化物層和第二電極層；

板線和位線，所述板線通過金屬互連連接到所述第二電極層，所述位線通過金屬互連連接到第一位線導(dǎo)電插塞，

還包括通過對深孔頂部進(jìn)行刻蝕形成的擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)，所述擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)處于深孔的頂部且截面面積大于深孔結(jié)構(gòu)的截面面積，所述第一電極層僅設(shè)置在擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)下方的深孔底部和側(cè)面，所述高K鐵電氧化物層和第二電極層形成在深孔和擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)的側(cè)壁和底部。

6.如權(quán)利要求5所述的存儲器件的電容器，其特征在于，所述第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層單獨或它們的組合由至少兩種不同的絕緣材料層疊形成，所述深孔的側(cè)壁具有一個或多個凸起。