发明名称 电容电极结构表面之同形薄膜
摘要 在积集的记忆胞之不平的矽电极上覆盖共形的电容器介电质之方法与结构。电容器结构与第一电极或板会形成在半导体基底之中或之上,第一电极包括半球形矽晶粒(HSG)以增加电容器板的表面积,接着将HSG外部暴露以化学品处里,形成预定的介电材料的单层结构。处理的过程包括轮流供应金属有机与氧气气体源,将其注入到一个固定的载气流中,自我终止的金属层会因此与氧气反应,形成的电容器介电质会有近乎完美的阶梯覆盖效果,因此在特定材料的漏电流的考虑下可以有最薄的厚度,因此可以使记忆胞的电容量达到最大,并可以增加记忆胞设计的可靠度。加入的化学品也可以用来技术覆盖在电容器介电层上,而沈积形成上电极材料,沿着下层不平的表面而达到完全的电容量。
申请公布号 TW486771 申请公布日期 2002.05.11
申请号 TW089125655 申请日期 2001.03.13
申请人 ASM股份有限公司 发明人 艾维瑞杰马克斯;苏维P 贺加;奥斯特H A 葛蓝尼门
分类号 H01L21/70 主分类号 H01L21/70
代理机构 代理人 詹铭文 台北巿罗斯福路二段一○○号七楼之一
主权项 1.一种在积体电路中形成电容器的方法,包括:建构一下电极,其中包括一不平坦之矽层;以及沈积一介电层于该不平坦之矽层上,其中该沈积步骤包括:利用暴露在一第一反应物中,形成不超过约一单层之第一材料于该不平坦之矽层上;以及使该第一材料与一第二反应物反应,留下不超过约一单层之第二材料。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该不平坦之矽层包括一半球形矽晶粒。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中利用暴露在一第一反应物中,形成不超过约一单层之第一材料于该不平坦之矽层的步骤包括供应一第一化学品排除该第二反应物,而使该第一材料与一第二反应物反应,留下不超过约一单层之第二材料之步骤包括供应一第二化学品排除该第一反应物。4.如申请专利范围第3项所述之方法,其中进一步包括重复轮流供应该第一化学品与该第二化学品,直到形成之一介电层厚度达到约10埃至200埃。5.如申请专利范围第3项所述之方法,其中进一步包括在重复轮流供应该第一化学品与该第二化学品时供应一载气。6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中该载气会再供应该第一化学品与供应该第二化学品之间排出反应物。7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中停止供应该第一化学品,且在供应该第二化学品之前以超过两个反应室体积之该载气清除该反应室。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中沈积该介电层的步骤进一步包括将该第二材料暴露在一第三反应物下,以留下不超过一单层结构之一第三材料。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该介电层成分包括两不同之金属与氧。10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该介电层成分包括一金属、矽与氧。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该介电层之介电常数大于10。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该介电层系选自氧化铝、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氧化铋、氧化铪、氧化矽以及其混合物与化合物其中之一。13.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该介电层之介电常数等于或大于20。14.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一材料会自我终止。15.如申请专利范围第14项所述之方法,其中该第一材料之末端为卤基。16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该第一反应物包括一卤化锆,而第二反应物包括一含氧之气体源。17.如申请专利范围第14项所述之方法,其中该第一材料之末端为有机根。18.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一材料包括有甲基根的铝,而该第二反应物包括一含氧之气体源。19.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一材料包括乙氧基之钽,而第2反应物包括一含氧之气体源。20.如申请专利范围第1项所述之方法,其中进一步包括在形成不超过一单层结构以前,形成一阻障层直接位于该不平坦之矽层表面。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中形成该阻障层之步骤包括氮化该不平坦之矽层。22.如申请专利范围第20项所述之方法,其中形成该阻障层之步骤包括氧化该不平坦之矽层表面以形成氧化矽,并氮化该氧化矽。23.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该下电极共形于一三度空间的摺叠结构。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中该下电极共形于位于该半导体基底中之一沟渠。25.如申请专利范围第23项所述之方法,其中该三度空间摺叠结构系位于该半导体基底上。26.如申请专利范围第25项所述之方法,其中该三度空间摺叠结构定义出一内部体积。27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该三度空间摺叠结构共形于一圆柱体。28.如申请专利范围第1项所述之方法,其中进一步包括沈积一导电层于该介电层上,其中沈积该导电层之步骤包括:利用暴露在一第三反应物下,形成一不超过一单层结构之一第三材料于该介电层上;以及将一第四反应物与该第三材料反应,以留下不超过一单层结构之一第四材料。29.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该第三反应物包括一金属化合物,该第四反应物包括一含氮之气体源,而该导电层包括一金属氮化物。30.一种在一积体电路之一不平坦的下电极上形成一介电层的方法,该介电层之介电常数大于10,该方法包括下列步骤:在一自我限制反应中形成不超过一单层结构之含有金属的成分;以及使该单层结构与一含氧之反应物进行反应。31.如申请专利范围第30项所述之方法,其中该不平坦之下电极包括矽。32.如申请专利范围第31项所述之方法,其中该不平坦之下电极具有半球形矽晶粒。33.如申请专利范围第30项所述之方法,其中该自我限制反应包括形成一具有卤基的金属层。34.如申请专利范围第33项所述之方法,其中使该单层结构与一含氧之反应物进行反应包括管能基的置换反应。35.如申请专利范围第30项所述之方法,其中进一步包括重复形成不超过一单层结构之步骤以及与含氧反应物反应之步骤至少10次,直到该介电层具有一预定厚度。36.一种积体电路中的一电容器结构,包括:一下电极,具有一微观的三度空间摺叠结构,且具有一不平坦之矽表面;以及一电容器介电质,其介电常数大于10,与该不平坦之矽表面共形,该介电质具有之一最大厚度要小于100埃,而其最小厚度要大于最大厚度的95%。37.如申请专利范围第36项所述之电容器结构,其中进一步包括一上电极,共形于该介电质,该上电极系沿着整个不平坦表面与该介电质相接触。38.如申请专利范围第37项所述之电容器结构,其中该上电极包括一导电阻障层沿着整个不平坦表面与该介电质相接触,而有一更导电之材料形成于该导电阻障层上。39.如申请专利范围第37项所述之电容器结构,其中该上电极包括一金属元素层沿着整个不平坦表面与该介电质相接触。40.如申请专利范围第36项所述之电容器结构,其中该电容器介电层包括一金属氧化物。41.如申请专利范围第40项所述之电容器结构,其中该金属氧化物包括氧化铝。42.如申请专利范围第40项所述之电容器结构,其中该金属氧化物包括过渡金属之氧化物。43.如申请专利范围第42项所述之电容器结构,其中进一步包括一共形之阻障层形成于该不平坦之矽层与该介电质之间。44.如申请专利范围第42项所述之电容器结构,其中该金属氧化层包括第四族过渡金属之氧化物。45.如申请专利范围第42项所述之电容器结构,其中该金属氧化物包括一第五族过渡金属之氧化物。46.如申请专利范围第36项所述之电容器结构,其中该介电质包括一二元材料。47.如申请专利范围第46项所述之电容器结构,其中该介电质包括一金属、矽与氧。48.如申请专利范围第36项所述之电容器结构,其中该介电层之厚度介于25埃与100埃之间。49.如申请专利范围第36项所述之电容器结构,其中该最小厚度至少为该最大厚度之98%。50.一种具有复数个记忆胞之积体电路,每一记忆胞包括一电容器,该电容器包括:一第一电极,具有一表面与一半球形矽晶粒共形;一电容器介电层,与该第一电极相邻,且共形于该半球形矽晶粒,该电容器介电层包括一材料系选自氧化铝、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氧化铋、氧化铪、氧化矽以及其混合物与化合物其中之一;以及一第二电极,相邻并共形于该半球形矽晶粒。51.如申请专利范围第50项所述之积体电路,其中该电容器介电层之厚度介于10埃至200埃之间。52.如申请专利范围第50项所述之积体电路,其中该电容器介电层具有大于该第一电极之一最大厚度,且其最小厚度大于该第一电极而不超过该最大厚度之95%。53.如申请专利范围第50项所述之积体电路,其中该电容器介电层进一步包括复数个小层。54.如申请专利范围第53项所述之积体电路,其中该些外层包括复数个具有一第一金属氧化物之小层与复数个其他金属氧化物之小层交替配置。55.一种在半球形矽晶粒表面上形成一电容器介电质的方法,包括下列步骤:在一第一阶段中以不超过一单层结构之具有根基的金属化合物涂布该半球形矽晶粒表面;在不同于该第一阶段的一第二阶段中,以氧置换掉该金属化合物之根基;以及重复该第一阶段与该第二阶段至少10个循环。56.如申请专利范围第55项所述之方法,其中每一循环包括一第三阶段,该第三项包括在第二阶段之后吸附不超过一单层结构之具有根基之第二金属。57.如申请专利范围第56项所述之方法,其中每一循环进一步包括一第四阶段,该第四阶段包括以氧置换该第二金属之根基。58.如申请专利范围第57项所述之方法,其中该第一阶段包括加入一第一含氧成分。59.如申请专利范围第58项所述之方法,其中进一步包括加入一不同的含氧成分。60.如申请专利范围第55项所述之方法,其中该具有根基之金属包括一金属乙氧基化合物。61.如申请专利范围第55项所述之方法,其中该具有根基之金属包括一金属氯化物化合物。62.如申请专利范围第55项所述之方法,其中包括将温度维持在低于摄氏350度。63.一种在积体电路中形成具有大表面积的电容器的方法,包括下列步骤:形成一下电极,具有一三度空间摺叠结构;在该三度空间摺叠结构上加上一不平坦表面;以及利用循环交替的供应至少两个自我终止的化学品,来沈积一共形层于该不平坦表面上,该共形层构成部分之该电容器。64.如申请专利范围第63项所述之方法,其中该共形层包括一电容器介电质直接与该下电极接触。65.如申请专利范围第63项所述之方法,其中该共形层包括一薄的导电层覆盖于该电容器介电质上,其中该电容器介电质直接接触该下电极。66.如申请专利范围第65项所述之方法,其中该下电极包括一半球形矽晶粒。图式简单说明:第1A图绘示为一种具有HSG的堆叠电容器记忆胞之结构剖面图;第1B图绘示为另一种具有HSG的柱状电容器记忆胞之结构剖面图;第2图绘示为一种具有HSG的沟渠电容器记忆胞的结构剖面图;第3图绘示为以传统的化学器想沈积法形成介电层之具有HSG的电容器之局部放大图;第4A图为在HSG上形成共形的介电层的一种记忆胞制造方法的步骤流程图;第4B图系介绍在HSG上形成共形的三元介电材料的记忆胞制造方法的更详尽的流程图;第5图为根据本发明一较佳实施例的一种用于沈积二元介电层的气体供应流程图;第6图为根据本发明另一较佳实施例的一种用于沈积三元介电层的气体供应流程图;第7图为一个记忆胞电容器之局部结构剖面图,其中包括一层共形极薄的介电质覆盖在HSG层上;第8图为一个已进行部分制程的记忆胞电容器之局部结构剖面图,其中包括一层共形极薄的介电质覆盖在一层阻障层与HSG层上;第9图为一个已进行部分制程的记忆胞电容器之局部结构剖面图,其中包括一层极薄结构的介电质覆盖在HSG层上;以及第10图为一个具有HSG下电极的记忆胞电容器之局部结构剖面图,其上有分别有一层共形极薄的介电质与一层共形的阻障层。
地址 美国