储存电荷元件的制造方法

摘要

一种储存电荷元件的制造方法，利用原子层沈积法能精确控制薄膜成长厚度以及矽含量的特性，在沈积氧化矽铪HfxSiyOz的过程中，渐变式改变矽含量，因此可容易的制作出堆叠的渐变材料层。然后，利用矽含量y会影响氢氟酸溶液对氧化矽铪HfxSiyOz蚀刻率的特性，使经稀释氢氟酸溶液蚀刻后的堆叠的渐变材料层侧壁轮廓呈现不规则状。由于下电极、电容介电层、上电极是形成在具有不规则轮廓的渐变式的堆叠绝缘层的侧壁上，因此可以增加下电极与上电极之间所夹的面积，而可以提高储存电荷元件的储存量。

主权项

1.一种储存电荷元件的制造方法,包括: 提供一基底; 于该基底上形成一堆叠绝缘层,该堆叠绝缘层由多 数层渐变材料层所构成,该些渐变材料层之材质的 通式为bycz或axbycz,a、b、c分别表示不同的元素,其 中从各该些渐变材料层的底部至顶部,该y値逐渐 改变,x+y+z値固定为100%; 于该堆叠绝缘层上形成一罩幕层; 图案化该罩幕层及该堆叠绝缘层,以形成暴露该基 底之一开口; 进行一蚀刻步骤,使该开口具有不规则形状之侧壁 ;以及 于该开口侧壁及该基底上形成一下电极。 2.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中于该基底上形成该堆叠绝缘层之前, 更包括于该基底上形成一衬层。 3.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中该衬层之材质包括氧化矽。 4.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中形成该衬层之方法包括电浆辅助化学 气相沈积法。 5.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中于该基底上形成该堆叠绝缘层的方法 包括化学气相沈积法、原子层沈积法、电浆辅助 原子层沈积法之其中之一。 6.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中该堆叠绝缘层的材质系选自氧化矽, 通式:SiyOz、氮化矽,通式:SiyNz、氧化矽铪,通式: HfxSiyOz、氧化矽锆,通式:ZrxSiyOz所组之族群之其中 之一。 7.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中该蚀刻步骤包括湿式蚀刻步骤。 8.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中该罩幕层之材质与该堆叠绝缘层的材 质具有不同之蚀刻选择性。 9.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,其中于该基底上形成该堆叠绝缘层的步骤 包括: (1)将该基底置于原子层沈积机台的一反应室; (2)于该反应室中通入含金属前驱物后,移除未反应 之金属前驱物; (3)于该反应室中通入氧化剂后,移除未反应之氧化 剂; (4)于该反应室中通入矽前驱物后,移除未反应之矽 前驱物; (5)于该反应室中通入氧化剂后,移除未反应之氧化 剂; (6)重复步骤(2)至步骤(5)以形成该堆叠绝缘层,其中 在重复步骤(2)至步骤(5)时,周期性的改变金属前驱 物与矽前驱物的脉冲比。 10.如申请专利范围第1项所述之储存电荷元件的制 造方法,更包括: 于该下电极上形成一电容介电层;以及 于该电容介电层上形成一上电极。 11.如申请专利范围第10项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该电容介电层为介电常数大于等于 4的介电材料。 12.如申请专利范围第11项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该电容介电层的材质选自五氧化二 钽、三氧化二铝、二氧化铪与二氧化钛所组之族 群。 13.如申请专利范围第10项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中于该下电极上形成该电容介电层的 方法包括化学气相沈积法、原子层沈积法、电浆 辅助原子层沈积法之其中之一。 14.一种储存电荷元件的制造方法,包括: 提供一基底; 以原子层沈积法于该基底上形成一堆叠绝缘层,该 堆叠绝缘层由多数层渐变材料层所构成,该些渐变 材料层之材质为氧化矽铪,通式:HfxSiyOz,其中从各 该些渐变材料层的底部至顶部,该y値逐渐改变; 于该堆叠绝缘层上形成一罩幕层; 图案化该罩幕层及该堆叠绝缘层,以形成暴露该基 底之一开口; 进行一蚀刻步骤,使该开口所暴露之该堆叠绝缘层 具有不规则形状之侧壁;以及 于该开口所暴露之该堆叠绝缘层的侧壁及该基底 上形成一下电极。 15.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中于该基底上形成该堆叠绝缘层之前 ,更包括于该基底上形成一衬层。 16.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该蚀刻步骤包括湿式蚀刻步骤。 17.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该蚀刻步骤使用稀释的氢氟酸作为 蚀刻剂。 18.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该罩幕层之材质与该堆叠绝缘层的 材质具有不同之蚀刻选择性。 19.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中以原子层沈积法于该基底上形成该 堆叠绝缘层的步骤包括: (1)将该基底置于一反应室; (2)于该反应室中通入四氯化铪后,移除未反应之 HfCl4; (3)于该反应室中通入氧化氢后,移除未反应之氧化 氢; (4)于该反应室中通入四氯化矽后,移除未反应之四 氯化矽; (5)于该反应室中通入氧化氢后,移除未反应之氧化 氢;以及 (6)重复步骤(2)至步骤(5)以形成该堆叠绝缘层,其中 在重复步骤(2)至步骤(5)时,周期性的改变四氯化铪 与四氯化矽的脉冲比。 20.如申请专利范围第14项所述之储存电荷元件的 制造方法,更包括: 于该下电极上形成一电容介电层;以及 于该电容介电层上形成一上电极。 21.如申请专利范围第20项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该电容介电层为介电常数大于等于 4的介电材料。 22.如申请专利范围第21项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中该电容介电层的材质选自五氧化二 钽、三氧化二铝、二氧化铪与二氧化钛所组之族 群。 23.如申请专利范围第20项所述之储存电荷元件的 制造方法,其中于该下电极上形成该电容介电层的 方法包括化学气相沈积法、原子层沈积法、电浆 辅助原子层沈积法之其中之一。 图式简单说明: 图1A至图1F所绘示为本发明之储存电荷元件的制造 流程剖面图。 图2所绘示为渐变材料层的厚度对HfxSiyOz中矽比率 及渐变材料层的厚度对蚀刻率的关系图。