一种利用化学机械式琢磨技术制造记忆元的方法

摘要

本发明揭露了一种堆叠式动随机存取记忆体（DRAM）的制造方法。首先，形成金氧半场效电晶体字语线（wordline）。接着，沈积一层第一介电层，并利用微影技术和电浆蚀刻技术在电容器区域（capacitor region）蚀去所述第一介电层以形成记忆元接窗（cell contact）。然后，沈积一层第一复晶矽，并利用化学机械式琢磨技术（CMP）平坦化所述第一复晶矽。接着，沈积一层第二介电层，并利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀去记忆元接触窗区域以外之所述第一介电层以形成「第一介电层图案」。接着，沈积一层第三介电层，并利用电浆蚀刻技术对所述「第三介电层」进行垂直单向性的回蚀刻，以在所述「第一介电层图案」两侧形成「第三介电层侧壁物」。然后，以所述「第一介电层图案」和「第三介电层侧壁物」作为氧化保护罩，在富含氧气的高温环境中氧化裸露之所述「第一复晶矽」以形成复晶矽氧化层（poly-oxide）。接着，去除所述「第三介电层侧壁物」。接着，以所述「第一介电层图案」和「复晶矽氧化层」作为蚀刻保护罩，利用电浆蚀刻技术垂直单向性的的蚀去所述「第一复晶矽」至一适当深度，然后去除所述「第一介电层图案」和「复晶矽氧化层」，以在所述「记忆元接触窗」上方的所述「第一复晶矽」表面形成两个凹沟。接着，利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀去电容器区域以外之所述「第一复晶矽」以形成电容器的下层电极。最后，在所述凹沟的表面形成一层电容器介电层（CapacitorDielectric）和第二复晶矽，再利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀去所述电容器介电层和第二复晶矽层，以形成电容器的上层电极（plate electrode）。

主权项

1.一种积体电路之复晶矽结构的形成方法,系包括:在半导体晶圆上形成电性元件;沈积一层第一介电层,并利用微影技术和蚀刻技术蚀去所述第一介电层以露出所述半导体晶圆,以形成洞孔(hole):沈积一层第一复晶矽,并平坦化所述第一复晶矽;沈积一层第二介电层;利用微影技术和蚀刻技术蚀去洞孔区域以外之所述第二介电层以形成「第二介电层图案」;沈积一层第三介电层,并利用电浆蚀刻技术对所述「第三介电层」进行回蚀刻,以在所述「第二介电层图案」两侧形成「第三介电层侧壁物」;以所述「第二介电层图案」和「第三介电层侧壁物」作为氧化保护罩,在富含氧气的环境中氧化裸露之所述「第一复晶矽」以形成复晶矽氧化层(polyoxide);去除所述「第三介电层侧壁物」;接着,以所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」作为蚀刻保护罩,利用蚀刻技术蚀去所述「第一复晶矽」至一适当深度;去除所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」,以在所述「记忆元接触窗」上方的所述「第一复晶矽」表面形成两个凹沟。2.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述半导体晶圆含有电性元件/电子元件(Electrical/ElectronicDevices)和薄膜。3.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述第一介电层是由二氧化矽组成。4.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述第二介电层是由二氧化矽组成。5.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述第三介电层是由氮化矽组成。6.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述第一复晶矽是由低压化学气相沈积法形成。7.如申请专利范围第1项所述之形成方法,其中所述『垂直单向性蚀刻』是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(Magnetic Enhanced Reactive Ion Etching : MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(Electron CyclotronResonance; ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(Reactive Ion Etching; RIE)等电浆蚀刻技术。8.一种动态随机存取记忆体的制造方法,系包括:在矽半导体晶圆上形成金氧半场效电晶体和字语线(wordline);沈积一层第一介电层,并利用微影技术和蚀刻技术在电容器区域(capacitor region)蚀去所述第一介电层以形成记忆元接触窗(cell contact);沈积一层第一复晶矽,并利用化学机械式琢磨技术(Chemical Mechanical Polishing;CMP)平坦化所述第一复晶矽;沈积一层第二介电层;利用微影技术和蚀刻技术蚀去记忆元接触窗区域以外之所述第二介电层以形成「第二介电层图案」;沈积一层第三介电层,并利用电浆蚀刻技术对所述「第三介电层」进行回蚀刻,以在所述「第二介电层图案」两侧形成「第三介电层侧壁物」;以所述「第二介电层图案」和「第三介电层侧壁物」作为氧化保护罩,在富含氧气的环境中氧化裸露之所述「第一复晶矽」以形成复晶矽氧化层(polyoxide);去除所述「第三介电层侧壁物」;接着,以所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」作为蚀刻保护罩,利用蚀刻技术蚀去所述「第一复晶矽」至一适当深度;去除所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」,以在所述「记忆元接触窗」上方的所述「第一复晶矽」表面形成两个凹沟;利用微影技术和蚀刻技术蚀去电容器区域以外之所述「第一复晶矽」以形成电容器的下层电极;在所述下层电极的表面形成一层电容器介电层和第二复晶矽;利用微影技术和蚀刻技术蚀去所述电容器介电层和第二复晶矽层,以形成电容器的上层电极(plate electrode)。9.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述金氧半场效电晶体含有含有闸氧化层、闸极与源极/汲极。10.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述第一介电层是由无搀杂的二氧化矽组成,其厚度介于800埃到1500埃之间。11.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述第二介电层是由搀杂的或无搀杂的二氧化矽组成,其厚度介于1500埃到3000埃之间。12.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述第三介电层是由氮化矽组成,其厚度介于500埃到2000埃之间。13.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述第一复晶矽是由低压化学气相沈积法形成,其厚度介于4000埃到8000埃之间。14.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述第二复晶矽是由低压化学气相沈积法形成,其厚度介于1000埃到2000埃之间。15.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述之去除所述「第一介电层图案」和「复晶矽气化层」是利用氢氟酸溶液。16.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述电容器介电层是由氧化氮化矽、氮化矽氧化矽所组成,或由Ta2O5.TiO2和SrTi2O3等材料所组成。17.如申请专利范围第8项所述之制造方法,其中所述『垂直单向性蚀刻』是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(Magnetic Enhanced Reactive Ion Etching ;MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ElectronCyclotron Resonance; ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(Reactive Ion Etching; RIE)等电桨蚀刻技术。图示简单说明:图一是先前技艺之制程剖面示意图。图二到图十六是本发明之实施例的制程剖面示意图。图一是堆叠式动态随机存取记忆体之先前技艺的制程剖面示意图,其各层编号跟图十九之编号相同,其中,30D是由复晶矽组成之电容器下层电极;图二是在矽半导体晶圆上形成金氧半场效电晶体后的制程剖面示意图;图三是沈积第一介电层后的制程剖面示意图;图四是利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀去所述第一介电层以形成记忆元接触窗后的制程剖面示意图;图五是沈积一层第一复晶矽后的制程剖面示意图;图六是平坦化所述第一复晶矽至虚线的制程剖面示意图;图七是完成所述第一复晶矽之平坦化后的制程剖面示意图;图八是沈积一层第二介电层后的制程剖面示意图;图九是利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀去记忆元接触窗区域以外之所述第二介电层以形成「第二介电层图案」并沈积一层第三介电层后的制程剖面示意图;图十是利用电浆蚀刻技术对所述「第三介电层」进行垂直单向性的回蚀刻,以在所述「第二介电层图案」两侧形成「第三介电层侧壁物」后的制程剖面示意图;图十一是以所述「第二介电层图案」和「第三介电层侧壁物」作为氧化保护罩,在富含氧气的高温环境中氧化裸露之所述「第一复晶矽」以形成复晶矽氧化层(poly-oxide)后的制程剖面示意图;图十二是去除所述「第三介电层侧壁物」后的制程剖面示意图;图十三是以所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」作为蚀刻保护罩,利用电浆蚀刻技术垂直单向性的的蚀去所述「第一复晶矽」至一适当深度后的制程剖面示意图;图十四是去除所述「第二介电层图案」和「复晶矽氧化层」后的制程剖面示意图;图十五是形成电容器下层电极之光阻图案后的制程剖面示意图;图十六是以光阻图案作为蚀刻保护罩,利用电浆蚀刻技术蚀去所述「第一复晶矽」,以形成电容器的下层电极(plate electrode)后的制程剖面示意图。