[發明專利]深溝槽電容器、半導體結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202110228698.2
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN114121903A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉銘棋;張宇行;劉世昌
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L23/538;H01L27/108;H01L21/768;H01L21/8242
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

1.一種深溝槽電容器，包括：

至少一個深溝槽，從襯底的頂表面向下延伸；以及

層堆疊，包括與至少兩個節點介電層交錯的至少三個金屬電極板，其中：

所述層堆疊內的每一層包括位于所述至少一個深溝槽中的每一者內部的相應的垂直延伸部分及位于所述襯底的所述頂表面上方的相應的水平延伸部分；

主電極總成，包括選自所述至少三個金屬電極板中的至少兩個主金屬電極板；

互補電極總成，包括選自所述至少三個金屬電極板中的至少一個互補金屬電極板；且

所述層堆疊內的每一層具有包含在垂直平面內的相應的側壁，所述垂直平面包括所述層堆疊的外周邊的區段。

2.根據權利要求1所述的深溝槽電容器，其中所述層堆疊內的每一層的所述水平延伸部分的每一外側壁位于包含所述層堆疊的整個所述外周邊的一組至少一個垂直平面內的相應的垂直平面內。

3.根據權利要求1所述的深溝槽電容器，還包括上覆在所述層堆疊上的刻蝕停止介電層，其中所述刻蝕停止介電層的水平底表面的整個周邊鄰接所述刻蝕停止層的垂直延伸部分的整個上周邊，所述刻蝕停止層的所述垂直延伸部分在側向上環繞且接觸所述層堆疊內的每一層的每一外側壁。

4.根據權利要求1所述的深溝槽電容器，還包括板接觸通孔結構，所述板接觸通孔結構接觸所述至少三個金屬電極板中的相應一者的頂表面。

5.根據權利要求4所述的深溝槽電容器，其中所述板接觸通孔結構中的至少兩者包括凸出部分，所述凸出部分接觸所述至少三個金屬電極板中的相應一者且位于柱狀部分之下，所述柱狀部分具有比所述凸出部分更小的最大側向尺寸。

6.一種半導體結構，包括位于襯底上的至少一個深溝槽電容器，其中所述至少一個深溝槽電容器中的每一者包括：

深溝槽，從所述襯底的頂表面向下延伸；

層堆疊，包括與至少兩個節點介電層交錯的至少三個金屬電極板；以及

板接觸通孔結構，接觸所述至少三個金屬電極板中的相應一者的頂表面，其中：

所述層堆疊內的每一層包括位于所述深溝槽內部的相應的垂直延伸部分及位于所述襯底的所述頂表面上方的相應的水平延伸部分；

所述板接觸通孔結構與所述至少三個金屬電極板之間的每一界面位于水平平面內，所述水平平面包括所述至少三個金屬電極板中的相應一者的頂表面；且

其中所述板接觸通孔結構中的每一者被具有均勻的側向厚度的相應的介電接觸通孔襯墊在側向上環繞。

7.根據權利要求6所述的半導體結構，其中所述至少一個深溝槽電容器中的每一者包括：

主電極總成，包括選自所述至少三個金屬電極板中的至少兩個主金屬電極板；以及

互補電極總成，包括選自所述至少三個金屬電極板中的至少一個互補金屬電極板。

8.一種形成半導體結構的方法，包括：

形成垂直地延伸到襯底中的至少一個深溝槽；

在所述至少一個深溝槽中及所述至少一個深溝槽之上形成層堆疊，所述層堆疊包括與至少兩個節點介電層交錯的至少三個金屬電極板；

在所述層堆疊之上形成接觸級介電材料層；

形成穿過所述接觸級介電材料層的接觸通孔空腔，使得所述接觸通孔空腔中的每一者具有位于所述層堆疊內的最頂層上方的底表面；

通過執行至少兩次包括刻蝕掩模形成工藝及刻蝕工藝的處理步驟的組合，選擇性地增加所述接觸通孔空腔的相應的子集的深度；以及

在所述接觸通孔空腔中的每一者內形成介電接觸通孔襯墊與板接觸通孔結構的組合。

9.根據權利要求8所述的方法，其中：

所述至少三個金屬電極板中的每一者包含導電金屬氮化物材料；

所述至少兩個節點介電層中的每一者包含具有介電常數大于7.9的介電金屬氧化物材料，且

其中每一刻蝕工藝包括：

第一步驟，相對于所述導電金屬氮化物材料選擇性地刻蝕所述介電金屬氧化物材料；以及

第二步驟，相對于所述介電金屬氧化物材料選擇性地刻蝕所述導電金屬氮化物材料。

10.根據權利要求8所述的方法，還包括：

在所述接觸通孔空腔的側壁上及所述至少三個金屬電極板的頂表面的在實體上暴露出的部分上以及在所述接觸級介電材料層之上形成連續的介電襯墊層；以及

各向異性刻蝕所述連續的介電襯墊層，其中所述連續的介電襯墊層的剩余垂直部分構成所述介電接觸通孔襯墊，

其中所述板接觸通孔結構是在形成所述介電接觸通孔襯墊之后在所述接觸通孔空腔內的空隙中形成。