发明名称 积体电路电容器之多层同轴型电荷储存电极的制造方法
摘要 本发明揭露了一种高密度堆叠式动态随机存取记忆体(DRAM)的制造方法。形成金氧半场效电晶体和字语线后,接着形成记忆元接触窗(cell contact)。接着,接着,接着,形成一层第一复晶矽,所述第一复晶矽层填满所述记忆元接触窗。接着,形成一层第三介电层,然后,利用微影技术和蚀刻技术在所述记忆元接触窗上方形成「第三介电层平台」。接着,形成一层第二复晶矽,再利用蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第二复晶矽,以形成第二复晶矽侧壁物(spacer)。然后,去除所述「第三介电层平台」。接着,形成一层第四介电层,再利用蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第四介电层,以形成第四介电层侧壁物。然后,形成一层第三复晶矽,再利用蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第三复晶矽和第一复晶矽,以形成第三复晶矽侧壁物。去除所述「第四介电层侧壁物」后,所述「第三复晶矽侧壁物」、「第二复晶矽侧壁物」和「第一复晶矽」构成电容器的电荷储存电极,电荷储存电极呈多层同轴型(multi-coaxial),能大幅缩小电容器之平面电路布局面积,故能大幅提高电容器的电容,提高动态随机存取记忆体的集积密度。
申请公布号 TW333672 申请公布日期 1998.06.11
申请号 TW086111899 申请日期 1997.07.31
申请人 世界先进积体电路股份有限公司 发明人 曾鸿辉
分类号 H01L21/283 主分类号 H01L21/283
代理机构 代理人
主权项 1.一种积体电路之复晶矽结构的制造方法,系包含下列步骤:在半导体晶图上形成一层第一介电层;利用微影技术和蚀刻技术蚀刻所述第一介电层以露出所述半导体晶圆;以形成洞孔(hole);形成一层第一复晶矽;沈积一层第二介电层;利用徵影技术和蚀刻技术蚀刻洞孔上方之所述第二介电层以形成「第二介电层平台」;沈积一层第二复晶矽;利用蚀刻技术回蚀刻所述第二复晶矽,以形成第二复晶矽侧壁物(spacer);去除所述「第二介电层平台」;形成一层第三介电层;利用蚀刻技术回蚀刻所述第三介电层,以形成第三介电层侧壁物;形成一层第三复晶矽;利用蚀刻技术回蚀刻所述第三复晶矽和第一复晶矽,以形成第三复晶矽侧壁物去除所述「第三介电层侧壁物」。2.如申请专利范围第1项所述之制造方法,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项所述之制造方法,其中所述第一介电层是利用低压化学气相沉积法(LPCVD)形成之搀杂的或无搀杂的二氧化矽,其厚度介于3000到8000埃之间。4.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述形成洞孔之电浆蚀刻,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。5.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述第一复晶矽是利用步搀杂之低压化学气相沉积法形,其反应气体是PH3.SiH4与N2或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度介于800到3000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21原子/立方公分之间。6.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述第二介电层是利用大气压化学气相沉积法(APCVE)、低气压化学气相沉积法(LPCVD)或热分解化学气相沉积法(thermalChemical Vapor Deposition;thCVD)形成之二氧化矽,其反应温度介于330到500℃之间,其厚度介于3000埃到8000埃之间。7.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述对所述第二介电层之电浆蚀刻以形成「第二介电层平台」,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。8.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述第二复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形成,其反应气体是 PH3.SiH4 与 N2 或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度于500到2000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。9.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述形成第二复晶矽侧壁物(spacer)之蚀刻是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术或电子回旋共振电浆蚀刻技术税传统的活性离子式电浆蚀刻技术等电浆蚀刻技术,其电浆反应气体是六氟化硫、氧、氯和溴化氢之混合气体。10.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述去除所述「第二介电层平台」是利用氢氟酸溶液。11.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述第三介电层是利用大气压化学气相沉积法(APCVD)、低气压化学气相沉积法(LPCVD)或热分解化学气相沉积法(thermal Chemical Vapor Deposition;thCVD)形成之二氧化矽,其反应温度介于330到700℃之间,其厚度介于800埃到3000埃之间。12.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述对所述第三介电层之电浆蚀刻以形成「第三介电层侧壁物」,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。13.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述第三复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形,其反应气体是 PH3.SiH4 与 N2 或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度介于800到2000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。14.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述形成第三复晶矽侧壁物(spacer)之蚀刻是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术或电子回旋共振电浆蚀刻技术或传统的活性离子式电浆蚀刻技术等电浆蚀刻技术,其电浆反应气体是六氟化硫、氧、氯和溴化氢之混合气体。15.如申请专利范围第1项所述之制造方法,其中所述去除所述「第三介电层侧壁物」是利用氢氟酸溶液。16.一种堆叠式动态随机存取记忆体的制造方法,系包含下列步骤:在矽半导体晶圆上形成场效电晶体;形成一层第一介电层和第二介电层,并平坦化所述第二介电层;利用微影技术和蚀刻技术在电容器区域(capacitorregion)蚀去所述第一介电层和第二介电层以形成记忆元接触窗(cell contact);形成一层第一复晶矽;是沈积一层第三介电层;利用徵影技术和电浆蚀刻技术蚀刻记忆元接触窗上方之所述第三介电层以形成「第三介电层平台」;沈积一层第二复晶矽;利用蚀刻技术回蚀刻所述第二复晶矽,以形成第二复晶矽侧壁物(spacer);去除所述「第三介电层平台」;形成一层第四介电层;利用蚀刻技术回蚀刻所述第四介电层,以形成第四介电层侧壁物;形成一层第三复晶矽;利用蚀刻技术回蚀刻所述第三复晶矽和第一复晶矽,以形成第三复晶矽侧壁物去除所述「第四介电层侧壁物」,所述「第三复晶矽侧壁物」、「第二复晶矽侧壁物」和「第一复晶矽」构成电容器的电荷储存电极;形成一层电容器介电层;形成一层第四复晶矽;利用徵影技术和蚀刻技术蚀去所述电容器介电层和第四复晶矽,以形成电容器的上层电极。17.如申请专利范围第16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。18.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第一介电层是利用低压化学气相沉积法(LPCVD)形成之无搀杂的二氧化矽,其反应温度介于330到370℃之间,其反应气体是四已基矽酸盐(TEOS)与氧化氮(N2O)或甲烷(silane)与氧化氮(N2O),其厚度介于1000到2000埃之间。19.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第二介电层是利用化学气相沉积法形成之搀杂的二氧化矽,其厚度介于3000到8000埃之间。20.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述形成记忆元接触窗之电浆蚀刻,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。21.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第一复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形成,其反应气体是PH3.SiH4 与 N2 或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度介于800到3000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。22.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第三介电层是利用大气压化学气相沉积法(APCVD)、低气压化学气相沉积法(LPCVD)或热分解化学气相沉积法(thermal Chemical Vapor Deposition;thCVD)形成之二氧化矽,其反应温度介于330到700℃之间,其厚度介于3000埃到11000埃之间。23.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述对所述第三介电层之电浆蚀刻以形成「第三介电层平台」,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。24.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第二复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形成,其反应气体是 PH3.SiH4 与 N2 或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度介于500到2000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。25.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述形成第二复晶矽侧壁物(spacer)之蚀刻是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术或电子回旋共振电浆蚀刻技术或传统的活性离子式电浆蚀刻技术等电浆蚀刻技术,其电浆反应气体是六氟化硫、氧、氯和溴化氢之混合气体。26.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述去除所述「第三介电层平台」是利用氢氟酸溶液。27.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第四介电层是利用大气压化学气相沉积法(APCVD)、低气压化学气相沉积法(LPCVD)或热分解化学气相沉积法(thermal Chemical Vapor Deposition;thCVD)形成之二氧化矽,其反应温度介于330到700℃之间,其厚度介于800埃到3000埃之间。28.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述对所述第四介电层之电浆蚀刻以形成「第三介电层侧壁物」,是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术(MERIE)或电子回旋共振电浆蚀刻技术(ECR)或传统的活性离子式电浆蚀刻技术(RIE),其电浆反应气体是三氟氢化碳和氩气之混合气体。29.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第三复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形,其反应气体是PH3.SiH4与N2或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度于500到2000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。30.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述形成第三复晶矽侧壁物(spacer)之蚀刻是利用磁场增强式活性离子式电浆蚀刻技术或电子回旋共振电浆蚀刻技术或传统的活性离子式电浆蚀刻技术等电浆蚀刻技术,其电浆反应气体是六氟化硫、氧、氯和溴化氢之混合气体。31.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述去除所述「第四介电层侧壁物」是利用氢氟酸溶液。32.如申请专利范围第16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SrTiO3等材料所组成。33.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中所述第四复晶矽是利用同步搀杂之低压化学气相沉积法形成,其反应气体是PH3.SiH4与N2或AsH3.SiH4与N2的混合气体,反应温度介于500到650℃之间,其厚度介于1000到2000埃之间,其杂质离子浓度介于1E20到1E21厚子/立方公分之间。图示简单说明:第一图 是在矽半导体晶圆上形成转移闸电晶体和字语线后的制程剖面示意图;第二图 是沈积一层第一介电层与第二介电层,并平坦化所述第二介电层后的制程剖面示意图;第三图 是利用徵影技术形成光阻图案,再利用电浆蚀刻技术蚀刻所述第一介电层与第二介电层以形成记忆元接触窗后的制程剖面示意图;第四图 是去除所述光阻图案,以形成记忆元接触窗后的制程剖面示意图;第五图 是沈积一层第一复晶矽后的制程剖面示意图;第六图 是沈积一层第三介电层后的制程剖面示意图;第七图 是利用微影技术和电浆蚀刻技术蚀刻记忆元接触窗上方之所述第三介电层以形成「第三介电层平台」后的制程剖面示意图;第八图 是沈积一层第二复晶矽后的制程剖面示意图;第九图 利用电浆蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第二复晶矽,以形成第二复晶矽侧壁物(spacer)后的制程剖面示意图;第十图 是去除所述「第三介电层平台」后的制程剖面示意图;第十一图是形成一层第四介电层后的制程剖面示意图;第十二图是利用电浆蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第四介电层,以形成第四介电层侧壁物后的制程剖面示意图;第十三图是形成一层第三复晶矽后的制程剖面示意图;第十四图是利用电浆蚀刻技术垂直单向性的回蚀刻所述第三复晶矽和第一复晶矽,以形成第三复晶矽侧壁物后的制程剖面示意图第十五图 是去除所述「第四介电层侧壁物」后的制程剖面示意图,所述「第三复晶矽侧壁物」、「第二复晶矽侧壁物」和「第一复晶矽」构成电容器的电荷储存电极。
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