发明名称 具有电容器的DRAM元件及其制造方法DRAM DEVICE HAVING CAPACITOR AND METHOD THEREOF
摘要 在一具有电容器之DRAM装置及其制造方法中,包括于该装置中之该电容器之特征为具有一穿过多个层间绝缘层之下部电极。一第一层间绝缘层形成于一半导体基板上。一第一接触柱塞被形成为穿过该第一层间绝缘层以电接触该半导体基板。一绝缘层形成于该第一层间绝缘层上。该绝缘层被蚀刻以形成该第一层间绝缘层及一曝露该第一接触柱塞之临时储存节点孔。由该临时储存节点孔曝露之该第一层间绝缘层及部分该第一接触柱塞被同时蚀刻以形成一储存节点孔。一下部电极层共形地形成于具有该储存节点孔之该半导体基板之一表面上。执行相关该下部电极层之一平坦化制程以移除该绝缘层上之该下部电极层,且同时于该储存节点孔中形成一杯状下部电极。此外,形成一介电层及一上部电极以共形地且顺序覆盖该杯状下部电极之至少一底部及一内侧壁。
申请公布号 TWI285413 申请公布日期 2007.08.11
申请号 TW094145760 申请日期 2005.12.22
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 蔡熙日
分类号 H01L21/8242(2006.01) 主分类号 H01L21/8242(2006.01)
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种半导体装置,其包含: 第一层间绝缘层及第二层间绝缘层,该等层间绝缘 层顺序堆叠于具有单元阵列区域及周边电路区域 之半导体基板上; 第一接触柱塞,其穿过该单元阵列区域中之该第一 层间绝缘层之预定部分而形成,以接触该半导体基 板,且具有低于该第一层间绝缘层之上表面之上表 面; 杯状下部电极,其穿过该单元阵列区域中之该第二 层间绝缘层及该第一层间绝缘层之预定部分而形 成,以接触该第一接触柱塞; 介电层及上部电极,两者共形地且顺序覆盖该下部 电极之至少底部及内侧壁;以及 第二接触柱塞,其穿过该周边电路区域中之该第一 层间绝缘层而形成,以接触该半导体基板,且具有 处于与该第一层间绝缘层之该上表面相同高度的 上表面。 2.如申请专利范围第1项所述之半导体装置,其中该 介电层及该上部电极覆盖该第一层间绝缘层上之 该杯状下部电极之外侧壁。 3.如申请专利范围第1项所述之半导体装置,其进一 步包含插入该第一层间绝缘层与该第二层间绝缘 层之间之蚀刻终止层。 4.一种形成半导体装置之方法,其包含: 于具有单元阵列区域及周边电路区域之半导体基 板上形成第一层间绝缘层; 形成第一接触柱塞及第二接触柱塞以穿过该第一 层间绝缘层而电性接触该半导体基板,且分别定位 于该单元阵列区域及周边电路区域中; 于该第一层间绝缘层上形成绝缘层; 蚀刻该单元阵列区域上之该绝缘层以形成曝露该 第一层间绝缘层及该第一接触柱塞之临时储存节 点孔; 同时蚀刻由该单元阵列区域中之该临时储存节点 孔所曝露之部分该第一接触柱塞及该第一层间绝 缘层,且形成储存节点孔; 于具有该储存节点孔之该半导体基板之表面上共 形地形成下部电极层; 执行相关该下部电极之平坦化制程以移除该绝缘 层上之该下部电极层,且同时于该储存节点孔中形 成杯状下部电极;以及 形成介电层及上部电极以共形地且顺序覆盖该杯 状下部电极之至少底部及内侧壁。 5.如申请专利范围第4项所述之形成半导体装置之 方法,其中使用蚀刻配方实现同时蚀刻部分之该第 一接触柱塞及该第一层间绝缘层,该蚀刻配方中该 第一层间绝缘层之蚀刻速率实质上与该第一接触 柱塞之蚀刻速率相同。 6.如申请专利范围第5项所述之形成半导体装置之 方法,其中该第一接触柱塞及该第二接触柱塞由钨 形成,且该第一层间绝缘层由二氧化矽层形成。 7.如申请专利范围第6项所述之形成半导体装置之 方法,其中该蚀刻配方将氟化甲烷(CHF3)气体及四氟 化碳(CF4)气体作为蚀刻气体使用。 8.如申请专利范围第4项所述之形成半导体装置之 方法,其中延伸该介电层及该上部电极以部分地覆 盖该绝缘层之顶部。 9.如申请专利范围第4项所述之形成半导体装置之 方法,其进一步包含移除该绝缘层,且 其中延伸该介电层及该上部电极以部分地覆盖该 下部电极之该外侧壁及该第一层间绝缘层之上部 部分。 10.如申请专利范围第4项所述之形成半导体装置之 方法,其进一步包含于该第一接触柱塞及该第二接 触柱塞形成之后形成蚀刻终止层,且 其中当蚀刻该绝缘层以形成该临时储存节点孔时, 蚀刻该蚀刻终止层。 11.一种DRAM装置,其包含: 半导体基板,其具有单元阵列区域及周边电路区域 ; 装置隔离层,其形成于该半导体基板中以界定主动 区域; 该主动区域上之多个闸极图案; 定位于该闸极图案侧边之该主动区域上之杂质掺 杂区域; 覆盖该半导体基板之第一层间绝缘层; 第一接触柱塞,其穿过该单元阵列区域中之该第一 层间绝缘层而形成,以接触该闸极图案之侧边之该 杂质掺杂区域,且具有低于该第一层间绝缘层之上 表面之上表面; 第二接触柱塞,其穿过该周边电路区域中之该第一 层间绝缘层而形成,以接触该半导体基板,且具有 处于与该第一层间绝缘层之该上表面相同高度之 上表面; 第二层间绝缘层,其定位于该第一层间绝缘层之上 ; 杯状下部电极,其穿过部分该第二层间绝缘层及该 第一层间绝缘层而形成,以接触该第一接触柱塞且 与该闸极图案分隔;以及 介电层及上部电极,两者共形地且顺序覆盖该下部 电极之底部及内侧壁。 12.如申请专利范围第11项所述之DRAM装置,其进一步 包含: 下部层间绝缘层,其插入该第一层间绝缘层与该半 导体基板之间; 第三接触柱塞,其穿过该单元阵列区域中之两邻近 闸极图案之间之该下部层间绝缘层而形成,以接触 该半导体基板;以及 位元线,其定位于该下部层间绝缘层上,以接触该 第三接触柱塞, 其中该下部电极定位于高于该位元线之高度处且 与该位元线分隔。 13.如申请专利范围第11项所述之DRAM装置,其进一步 包含: 第三接触柱塞,其穿过该单元阵列区域中之两邻近 闸极图案之间之该第一层间绝缘层而形成,以接触 该半导体基板, 该第二层间绝缘层上之第三层间绝缘层; 第四接触柱塞,其穿过该第三层间绝缘层及该第二 层间绝缘层而形成,以接触该第三接触柱塞;以及 位元线,其定位于该第三层间绝缘层上,以接触该 第四接触柱塞。 14.一种形成DRAM装置之方法,其包含: 制备具有单元阵列区域及周边电路区域之半导体 基板; 于该半导体基板中形成装置隔离层以界定主动区 域; 于该主动区域上形成多个闸极图案; 于该闸极图案及该半导体基板上形成第一层间绝 缘层; 形成第一接触柱塞以穿过于该单元阵列区域中之 该闸极图案之侧边之该第一层间绝缘层,以接触该 主动区域,且形成第二接触柱塞以穿过该周边电路 区域中之该第一层间绝缘层而接触该主动区域; 于该第一层间绝缘层上形成绝缘层; 蚀刻该单元阵列区域中之该绝缘层,以形成曝露该 第一接触柱塞及该第一接触柱塞周围之该第一层 间绝缘层之临时储存节点孔; 同时蚀刻由该临时储存节点孔曝露之该第一接触 柱塞及该第一层间绝缘层之上部部分以形成储存 节点孔; 于具有该储存节点孔之该半导体基板之表面上共 形地形成下部电极层; 执行相关该下部电极层之平坦化制程,以移除该绝 缘层上之该下部电极层,且同时形成该储存节点孔 中之杯状下部电极;以及 形成介电层及上部电极,以共形地且顺序覆盖该杯 状下部电极之至少底部及内侧壁。 15.如申请专利范围第14项所述之形成DRAM装置之方 法,其中使用蚀刻配方实现同时蚀刻该第一层间绝 缘层及该第一接触柱塞之上部部分,该蚀刻配方中 该第一层间绝缘层之蚀刻速率与该第一接触柱塞 之蚀刻速率实质上相同。 16.如申请专利范围第15项所述之形成DRAM装置之方 法,其中该第一接触柱塞及该第二接触柱塞由钨形 成,且该第一层间绝缘层由二氧化矽层形成。 17.如申请专利范围第16项所述之形成DRAM装置之方 法,其中该蚀刻配方将氟化甲烷(CHF3)气体及四氟化 碳(CF4)气体作为蚀刻气体使用。 18.如申请专利范围第14项所述之形成DRAM装置之方 法,其进一步包含在该第一接触柱塞及该第二接触 柱塞形成之后形成蚀刻终止层, 其中当蚀刻该绝缘层以形成该临时储存节点孔时, 蚀刻该蚀刻终止层。 19.如申请专利范围第14项所述之形成DRAM装置之方 法,其中延伸该介电层及该上部电极,以部分地覆 盖该绝缘层之上表面。 20.如申请专利范围第14项所述之形成DRAM装置之方 法,进一步移除绝缘层,且 其中延伸该介电层及该上部电极,以部分地覆盖该 下部电极之该外侧壁及该第一层间绝缘层之该上 部部分。 21.如申请专利范围第19项所述之形成DRAM装置之方 法,其进一步包含在形成该第一层间绝缘层之前, 形成下部层间绝缘层; 形成穿过在该单元阵列区域中之两邻近闸极图案 之间的该下部层间绝缘层之第三接触柱塞,以接触 该半导体基板;以及 于该下部层间绝缘层上形成接触该第三接触柱塞 之位元线, 其中该下部电极定位于该位元线之上,但与该位元 线分隔。 22.如申请专利范围第19项所述之形成DRAM装置之方 法,其中形成该绝缘层之前,形成穿过在该单元阵 列区域中之两邻近闸极图案之间的该第一层间绝 缘层之第三接触柱塞;以及 形成该上部电极,随后: 于该绝缘层上形成第三层间绝缘层; 形成第四接触柱塞以穿过该第三层间绝缘层及该 第二层间绝缘层而接触该第三接触柱塞;以及 于该第三层间绝缘层上形成接触该第四接触柱塞 之位元线。 图式简单说明: 图1为具有一电容器之习知DRAM装置之横截面图。 图2为根据本发明之一具体实施例之具有一电容器 的DRAM装置之横截面图。 图3至6为顺序说明一种用于形成图2之该DRAM装置之 方法的横截面图。 图7为根据本发明之另一具体实施例之具有一电容 器的DRAM装置之横截面图。 图8及9为顺序说明一种用于形成图7之该DRAM装置之 方法的横截面图。 图10为根据本发明之另一具体实施例之具有一电 容器之DRAM装置的横截面图。 图11及12为顺序说明一种用于形成图10之该DRAM装置 之方法的横截面图。 图13为根据本发明之另一具体实施例之具有一电 容器之DRAM装置的横截面图。 图14为说明一种用于形成图13之DRAM装置之方法的 横截面图。
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