[發明專利]堆疊式電容器結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202010919688.9
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN113764582A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 章思堯
• 申請（專利權）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 浦彩華;姚開麗

本發明公開了一種堆疊式電容器結構及其形成方法，堆疊式電容器結構包含基板、第一、第二、第三和第四支撐層、第一、第二和第三絕緣層、第一、第二和第三孔洞以及電容器。第一支撐層設置于基板上方。第一絕緣層設置于第一支撐層上。第二支撐層設置于第一絕緣層上。第三支撐層設置于第二支撐層上。第二絕緣層設置于第三支撐層上。第三絕緣層設置于第二絕緣層上。第四支撐層設置于第三絕緣層上。第一孔洞從第二支撐層的頂表面貫穿至第一支撐層的底表面。第二孔洞從第三絕緣層貫穿至第三支撐層的底表面。第三孔洞從第四支撐層的頂表面貫穿至第三絕緣層。電容器設置于第一、第二及第三孔洞中。此堆疊式電容器結構可以提供足夠的電容器電容量。

技術領域

本發明是關于一種堆疊式電容器結構及其形成方法。

背景技術

近年來，DRAM的封裝密度急遽增加。大型的DRAM裝置通常是用硅為基底，且每個單元通常包含一個MOS場效晶體管，其中場效晶體管的源極連接至存儲電容器。這種大型集成的DRAM是通過減小單一單元的尺寸來實現的。然而，由于單元尺寸的減小而導致存儲電容器的縮小會產生缺點，例如，源極/漏極比降低以及可靠性方面的不良信號問題。為了實現所需的更高集成度，而要求此技術在大大地減小單元面積上維持幾乎相同的存儲電容量。

眾所皆知，在集成電路裝置制造的領域中，主要目標的一是增加可被放置在半導體片上給定單位空間中的裝置數量。隨著傳統的制造流程開始接近減少的極限，在晶圓上和上方形成裝置元件已引起相當大的關注，以利用三維的額外多功能性。

成功的垂直定向集成電路裝置之一是堆疊式電容器。簡而言之，這種堆疊式電容器是通過在主動(active)區和場區氧化(field oxide)區以及擴散區域上形成覆蓋在柵電極上的堆疊式電容器結構而形成的。這樣的結構的加工已經變得非常復雜，并且需要微影和刻蝕工藝，而在當前和將來的現有技術中，微影刻蝕步驟并不適合非常小的尺寸。盡管在完成這些小尺寸裝置和增加其中的電容方面已經做了大量努力，但是仍然非常需要對于給定的空間具有更大電容的裝置，以實現更大的封裝密度，并改善未來的DRAM產品。

發明內容

因此，本發明的主要目的是提供一種每單位面積具有較大電容的堆疊式電容器結構及其形成方法。

根據本發明的一方面是提供一種堆疊式電容器結構。此堆疊式電容器結構包含基板、第一支撐層、第一絕緣層、第二支撐層、第三支撐層、第二絕緣層、第三絕緣層、第四支撐層、第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞及電容器。第一支撐層設置于基板上方。第一絕緣層設置于第一支撐層上。第二支撐層設置于第一絕緣層上。第三支撐層設置于第二支撐層上。第二絕緣層設置于第三支撐層上。第三絕緣層設置于第二絕緣層上。第四支撐層設置于第三絕緣層上。第一孔洞從第二支撐層的頂表面貫穿至第一支撐層的底表面。第二孔洞從第三絕緣層貫穿至第三支撐層的底表面，其中第二孔洞連通第一孔洞。第三孔洞從第四支撐層的頂表面貫穿至第三絕緣層，其中第三孔洞對準第二孔洞。電容器設置于第一孔洞、第二孔洞及第三孔洞中。

在本發明的多個實施例中，堆疊式電容器結構還包括一線路層設置在基板與第一支撐層之間。

在本發明的多個實施例中，第一孔洞貫穿線路層的一部分且電容器電性連接至線路層。

在本發明的多個實施例中，第一絕緣層的材料與第二絕緣層的材料不同，且第二絕緣層包含摻雜有硼磷硅玻璃(BPSG)的氧化硅。

在本發明的多個實施例中，第一支撐層、第二支撐層和第四支撐層具有相同的材料，第四支撐層的材料與第三支撐層的材料不同，且第三支撐層包含摻雜有碳的氮化硅。

在本發明的多個實施例中，堆疊式電容器結構還包括第四絕緣層設置在第一支撐層與第一絕緣層之間。

在本發明的多個實施例中，電容器包括彼此直接接觸的外電極、介電層以及內電極。