发明名称 用于在接触窗(CW)孔活性离子蚀刻过程期间降低氧气扩散至接点插塞的侧壁结构及其制造方法
摘要 本发明提供一种用于在一FeRAM元件的一铁电电容器之CW孔活性离子蚀刻过程期间降低氧气扩散至接点插塞之侧壁氧气扩散障壁及该侧壁氧气扩散障壁之制造方法。一实施例中,侧壁障壁由一基材篱栅形成,另一实施例中,侧壁障壁由一氧气障壁回蚀形成。
申请公布号 TWI248165 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW093101850 申请日期 2004.01.28
申请人 因芬奈昂技术股份有限公司;东芝股份有限公司 KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA 日本 发明人 庄豪仁;艾葛 伍里希;富冈和宏;连静宇;纳吉尔 尼可拉斯;希礼吉尔 安德烈;贝德尔 葛哈德
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种COP(插塞上电容器)元件,其包含: 一硬遮罩,其用以图案化一电极,该电极形成于一 基材上; 一接点插塞,其穿过该基材且电性连接至该电极; 一障壁层,其位于该电极与该插塞之间以降低在电 容器处理期间所导入对于该插塞之氧气扩散;及 一侧壁氧气扩散障壁,其从该硬遮罩延伸至该障壁 层且与该障壁层形成一氧密性密封件以降低从该 硬遮罩到该插塞之该氧气扩散。 2.如申请专利范围第1项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该基材由HCD氮化物构成且该侧壁氧气扩散障 壁系为一在该电极图案化期间自该基材形成之HCD 氮化物篱栅。 3.如申请专利范围第1项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该硬遮罩系被一额外的障壁层所覆盖,而与该 侧壁氧气扩散障壁形成一氧密性密封件。 4.如申请专利范围第3项之COP(插塞上电容器)元件, 其中在该额外的障壁层覆盖该硬遮罩之前,将一氧 气阻止覆盖层沉积在该元件的外部上方然后异向 性蚀刻该覆盖层藉以形成该侧壁氧气扩散障壁,使 得仅保留侧壁部分。 5.如申请专利范围第4项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该氧气阻止覆盖层由氮化物或Al2O3构成并利 用PVD、CVD或ALD加以沉积。 6.如申请专利范围第1项之COP(插塞上电容器)元件, 其中利用一氧化物RIE在一CW孔的处理期间将该氧 气导入该硬遮罩内。 7.如申请专利范围第1项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该障壁层由铱构成。 8.如申请专利范围第1项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该硬遮罩由TEOS构成。 9.如申请专利范围第6项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该底电极系身为一具有一嵌夹在该底电极与 一顶电极之间的铁电层之铁电电容器的一部分。 10.如申请专利范围第9项之COP(插塞上电容器)元件, 其中该CW孔可允许电性连接至该铁电电容器的顶 电极。 11一种用于制造COP(插塞上电容器)元件之方法,其 包含下列步骤: 形成一基材,其具有一贯穿的接点插塞以将一电极 电性连接至一位于下方的主动层; 将该底电极沉积在该基材上方且包括介于其间的 一障壁层; 在该底电极上沉积一硬遮罩; 利用该硬遮罩进行蚀刻以图案化该底电极;及 在该蚀刻步骤期间形成一从该硬遮罩延伸至该障 壁层之侧壁氧气扩散障壁并与该障壁层形成一氧 密性密封件以降低从该硬遮罩到该接点插塞之该 氧气扩散。 12.如申请专利范围第11项之方法,其中该基材由HCD 氮化物构成且该侧壁氧气扩散障壁系为一在该蚀 刻步骤期间形成之HCD氮化物篱栅。 13.如申请专利范围第11项之方法,其进一步包含该 以一额外的障壁层来覆盖该硬遮罩而与该侧壁氧 气扩散障壁形成一氧密性密封件之步骤。 14.如申请专利范围第13项之方法,其中在以该额外 的障壁层来覆盖该硬遮罩之前,藉由将一氧气阻止 覆盖层沉积在该元件的外部上方然后异向性蚀刻 该覆盖层藉以形成该侧壁氧气扩散障壁,所以只保 留侧壁部分。 15.如申请专利范围第11项之方法,其中在该蚀刻前 线抵达该基材之前停止该蚀刻步骤,然后为下列步 骤: 将一氧气阻止覆盖层沉积在该元件的外部上方; 异向性蚀刻该覆盖层藉以持续该蚀刻步骤,所以只 保留侧壁部分以形成该侧壁氧气扩散障壁; 蚀刻至该基材内;及 以一额外的障壁层来覆盖该硬遮罩,以使一氧密性 密封件形成于该障壁层、该侧壁氧气扩散障壁及 该额外的障壁层之间,藉以降低从该硬遮罩到该接 点插塞之该氧气扩散。 16.如申请专利范围第14项之方法,其中该氧气阻止 覆盖层由氮化物或Al2O3构成并利用PVD、CVD或ALD加 以沉积。 17.如申请专利范围第11项之方法,其进一步包含下 列步骤: 将一铁电层及一顶电极沉积在该底电极上方形成 一铁电电容器;及 利用一氧化物RIE来处理一经过该硬遮罩到该顶电 极之CW孔,藉以将该氧气导入该硬遮罩内。 18.如申请专利范围第11项之方法,其中该障壁层由 铱构成。 19.如申请专利范围第11项之方法,其中该硬遮罩由 TEOS构成。 20.如申请专利范围第17项之方法,其中该CW孔可允 许电性连接至该铁电电容器的顶电极。 图式简单说明: 第1图显示先前技术之一具有可供氧气扩散通过的 篱栅之铁电电容器元件; 第2图显示本发明的第一实施例,其中从基材篱栅 形成一侧壁氧气扩散障壁以降低插塞的氧化; 第3图为显示利用具有先前技术的电容器障壁、电 容器层结构及制程之HCD氮化物来制造第2图的实施 例之制程的流程图; 第4图显示底电极的蚀刻期间之第二实施例,其中 在蚀刻前线抵达TEOS基材之前停止蚀刻; 第5图显示一沉积在外部上方之氧气阻止覆盖层, 此外部包括TEOS硬遮罩、金属篱栅及诸如障壁层及 Ti胶层等其余位于下方的层; 第6图显示第二实施例之一额外的异向性RIE制程步 骤,其中持续蚀刻至TEOS基材内且将氧阻止覆盖层 回蚀以形成一侧壁氧气扩散障壁; 第7图显示具有第二实施例的一侧壁氧气扩散障壁 以降低插塞的氧化之经处理元件; 第8图为显示用于制造第7图的第二实施例之回蚀 制程的流程图。
地址 德国