存储电容器的制造方法
专利汇可以提供存储电容器的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 存储电容器 的制造方法，包括：在衬底的绝缘层上形成第一介质层；在所述第一介质层上形成第一导电层；有选择性地 刻蚀 所述第一导电层和第一介质层形成沟槽，所述沟槽底部露出所述绝缘层表面；在所述沟槽 侧壁 形成第二介质层；在所述沟槽底部及第二介质层表面形成第二导电层；在所述沟槽中的第二导电层侧壁及上面形成第三介质层；在所述第一导电层及沟槽中的第三介质层上填充第三导电层。该制造方法避免在 制造过程 中电容极板倒塌的 缺陷 。，下面是存储电容器的制造方法专利的具体信息内容。
1、一种存储电容器的制造方法，其特征在于包括：
在衬底的绝缘层上形成第一介质层；
在所述第一介质层上形成第一导电层；
有选择性地刻蚀所述第一导电层和第一介质层形成沟槽，所述沟槽底部 露出所述绝缘层表面；
在所述沟槽侧壁形成第二介质层；
在所述沟槽底部及第二介质层侧壁形成第二导电层，所述第二导电层的 顶部低于所述第一导电层的顶部；
在所述沟槽中的第二导电层侧壁、顶部以及所述沟槽底部的第二导电层 表面形成第三介质层；
在所述第一导电层及沟槽中的第三介质层上填充第三导电层。
2、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第一 介质层材料可以是硼磷硅玻璃。
3、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第一 导电层为多晶硅。
4、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述绝缘 层及第一介质层之间形成有刻蚀停止层。
5、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第二 介质层材料包括氧化硅、氮化硅或其组合。
6、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第二 导电层的形成步骤为：
在所述沟槽中的第二介质层上填充导电层；
在所述导电层上旋涂光刻胶并图形化所述光刻胶；
通过刻蚀去除沟槽中未被光刻胶覆盖的导电层形成第二导电层；
去除所述光刻胶。
7、如权利要求1或6所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述 第二导电层材料包括多晶硅。
8、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第三 介质层的形成步骤为：
在所述沟槽中的第二导电层上填充介质层；
在所述介质层上旋涂光刻胶并图形化所述光刻胶；
通过刻蚀去除沟槽中未被光刻胶覆盖的介质层形成第三介质层；
去除所述光刻胶。
9、如权利要求1或8所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述 第三介质层材料包括氧化硅、氮化硅或其组合。
10、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述第 三导电层包括多晶硅、钛、钨、氮化钛中的一种或其组合。
11、如权利要求1所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：该方法 进一步包括：在所述第三导电层和所述第三介质层之间形成粘结层。
12、如权利要求11所述的存储电容器的制造方法，其特征在于：所述粘 结层材料可以是钛或氮化钛。
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种存储电容器的制造方法。
背景技术
现有冠状电容器另一制造方法如图2～图10所示。
如图2所示，在所述绝缘层100中形成有连接孔101，其中，绝缘层100覆 盖于晶体管之上。连接孔101中的金属与晶体管的源极相连。在所述绝缘层100 上依次形成刻蚀停止层102，第一介质层104，第一氧化层106及硬掩膜层108。 在所述硬掩膜层108上旋涂光刻胶110并形成沟槽图案112。
如图3所示，刻蚀将所述沟槽图案转移到所述硬掩膜层108上形成图案 112a，去除所述光刻胶110。
如图4所示，以硬掩膜层108作为阻挡层，继续刻蚀所述图案112a，形成沟 槽112b，所述沟槽112b底部露出连接孔101中的金属。
如图5所示，在所述沟槽中沉积第一多晶硅层114，并在所述第一多晶硅 层114上形成第二氧化层116。
如图6所示，通过化学机械研磨(CMP)去除所述第一氧化层106上部的第一 多晶硅层114及第二氧化层116。
如图7所示，回刻所述多晶硅层114在所述沟槽112a侧壁形成第二多晶硅 114a。所述第二多晶硅层114a为电容器的第一极板。
如图8所示，在所述第一氧化层106上旋涂光刻胶并图形化，刻蚀所述第 二多晶硅层114a之间的第一氧化层106形成沟槽106a。通过灰化(Ashing)去 除所述光刻胶并湿法清洗。
如图9所示，在所述第二多晶硅层114a上及沟槽106a底部形成第二介质层 118，所述第二介质层118为氧化硅。
如图10所示，在所述第二介质层118上形成第二极板119。
在上述制造方法中，形成沟槽106a后，所述第一极板114a之间的第一氧化 层106被去除，从而在后步去除光致抗蚀剂及清洗过程中容易使第一极板114a 倒塌，造成极板形状难以控制，影响后序步骤介质层及第二极板的形成。
由于沟槽106a较深，会造成沟槽106a侧壁的第二极板119材料在沉积过程 中堵塞沟槽106a的顶部，而在沟槽106a中形成密封的空气间隙119a，如图10a 所示。在后步工艺的烘烤过程中，该空气间隙119a中的空气受热膨胀而爆出 造成电容器制造失败。减小沟槽106a深度可以避免形成所述空气间隙119a，但 是却牺牲了电容极板的表面积而使存储电容器的容量减小。
发明内容
本发明提供的一种存储电容器的制造方法，包括：
在衬底的绝缘层上形成第一介质层；
在所述第一介质层上形成第一导电层；
有选择性地刻蚀所述第一导电层和第一介质层形成沟槽，所述沟槽底部 露出所述绝缘层表面；
在所述沟槽侧壁形成第二介质层；
在所述沟槽底部及第二介质层表面形成第二导电层；
在所述沟槽中的第二导电层表面形成第三介质层；
在所述第一导电层及沟槽中的第三介质层上填充第三导电层。
所述第一介质层材料可以是硼磷硅玻璃。
所述第一导电层为多晶硅。
所述绝缘层及第一介质层之间形成有刻蚀停止层。
所述第二介质层材料包括氧化硅、氮化硅或其组合。
所述第二导电层的形成步骤为：
在所述沟槽中的第二介质层上填充导电层；
在所述导电层上旋涂光刻胶并图形化所述光刻胶；
通过刻蚀去除沟槽中未被光刻胶覆盖的导电层形成第二导电层；
去除所述光刻胶。
所述第二导电层材料包括多晶硅。
所述第三介质层的形成步骤为：
在所述沟槽中的第二导电层上填充介质层；
在所述介质层上旋涂光刻胶并图形化所述光刻胶；
通过刻蚀去除沟槽中未被光刻胶覆盖的介质层形成第三介质层；
去除所述光刻胶。
所述第三介质层材料包括氧化硅、氮化硅或其组合。
所述第三导电层包括多晶硅、钛、钨、氮化钛中的一种或其组合。
该方法进一步包括：在所述第三导电层和所述第三介质层之间形成粘结 层。
所述粘结层材料可以是钛或氮化钛。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明制造电容器方法形成冠 状电容器过程中，在所述第一介质层上沉积形成第一导电层，所述第一导电 层作为电容第二极板的一部分首先被形成，避免在后续工艺中为形成该部分 而先刻蚀沟槽再填充的过程，克服了填充沟槽而形成空隙的问题。同时也避 免了在多步去除光刻胶清洗过程中电容极板倒塌的问题，使得形成的电容器 具有更高的坚固性(robust)，减小制造过程中形成的缺陷从而减少形成的器件 的电性的失败，但是却没有牺牲电容器的存储容量。
附图说明
图1～图10为现有冠状存储电容器制造方法的剖面示意图；
图10a为现有冠状存储电容器制造方法产生缺陷的剖面示意图；
图11为根据本发明实施例的制造方法的流程图；
图12～图26为根据本发明实施例的制造方法剖面示意图。
具体实施方式
图11为根据本发明实施例的制造方法流程图。如图11所示，首先。提 供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有器件层，如金属氧化物半导体 晶体管。在所述器件成上沉积一绝缘层例如氧化硅，在所述绝缘层中形成连 接孔，连接孔中填有导电物质，所述连接孔底部与晶体管源极相连(S300)。
在所述绝缘层上形成第一介质层(S310)；所述第一介质层材料可以是硼磷 硅玻璃(BPSG)。
在所述第一介质层上形成第一导电层(S320)，所述第一导电层可以是多晶 硅。
在所述第一导电层上形成硬掩膜层(S330)，所述硬掩膜层可以是氮化硅。
在所述硬掩膜层上旋涂光刻胶，曝光显影形成沟槽图案，通过刻蚀将所 述沟槽图案转移到所述硬掩膜层上，移除所述硬掩膜层上的光刻胶，刻蚀所 述硬掩膜层上沟槽图案底部的第一导电层及第一介质层形成沟槽，所述沟槽 底部露出所述绝缘层中连接孔中的导电物质(S340)。
在所述沟槽侧壁形成第二介质层(S350)。所述第二介质层可以是氧化硅 或氮化硅或其组合。
在所述沟槽底部及第二介质层侧壁形成第二导电层(S360)。所述第二导 电层可以是多晶硅，该第二导电层即为电容器的第一极板。所述第二导电层 与所述第一导电层通过第二介质层隔离绝缘。
移除所述第一导电层上的硬掩膜层至所述第一导电层顶部露出(S370)。
在所述沟槽中的第二导电层侧壁及上面形成第三介质层(S380)，所述第 三介质层为氧化硅或氮化硅或其组合。
在所述第一导电层及沟槽中的第三介质层上填充第三导电层(S380)。所 述第三导电层与第一导电层物理连接及电连接。所述第三导电层材料可以是 多晶硅，钨，氮化钨，钛中的一种或其组合。所述第三导电层和第一导电层 共同组成电容的第二极板。
下面对本发明制造方法的实施例进行详细的描述。
图12～图25为根据本发明方法实施例的制造方法的剖面示意图。
如图12所示，提供一半导体衬底200，所述半导体衬底上有器件层，所 述器件层为金属氧化物半导体晶体管(MOS)，在所述器件层上覆盖一绝缘层 200a，所述绝缘层200a材料可以是氧化硅。在所述绝缘层200a中形成连接孔 201，所述连接孔201中填充有导电物质，连接孔201底部与所述金属氧化物 半导体晶体管源极电连接。
如图13所示，在所述绝缘层200a上依次沉积刻蚀停止层202，第一介质 层204，氧化层206。所述刻蚀停止层202材料可以是氮化硅，第一介质层204 材料可以是硼磷硅玻璃(BPSG)，在所述氧化层206上旋涂光刻胶并行成图案 211。
如图14所示，刻蚀去除所述未被光刻胶覆盖的氧化层206。被光刻胶覆 盖的氧化层206a区域用来形成外围电路。通过灰化(Ashing)和湿法清洗去 除所述光致抗蚀剂210。
如图15所示，在所述第一介质层204及氧化层206a上沉积第一导电层 207，所述第一导电层材料可以是多晶硅或掺杂多晶硅。形成的方式可以为化 学气相沉积。通过化学机械研磨去除所述氧化层206a上方的多晶硅。
如图16所示，在所述第一导电层207及氧化层206a表面形成硬掩膜层 208，所述硬掩膜层为氮化硅，形成的方式为化学气相沉积。在所述硬掩膜层 上旋涂光刻胶210a，通过曝光显影形成沟槽图案212。
如图17所示，通过刻蚀将所述沟槽图案转移到硬掩膜层208上形成沟槽 图案212a。移除所述光刻胶210a
如图18所示，以所述硬掩膜层208作为刻蚀阻挡层，刻蚀所述硬掩膜层 208上沟槽图案212a底部的第一导电层207及第一介质层204至所述刻蚀停 止层202露出，形成沟槽212b。所述刻蚀停止层202即为形成该沟槽212b的 刻蚀终点检测层，在形成沟槽212b过程中刻蚀在所述刻蚀停止层202露出时 停止，能够保护所述刻蚀停止层202下层的连接孔201中的导电物质免受刻 蚀等离子体损伤。
所述形成沟槽212b的步骤为首先通过刻蚀将所述沟槽图案212从光刻胶 210a上转移到硬掩膜层208上，去除所述光刻胶210a，然后以所述硬掩膜层 208作为刻蚀阻挡层，继续刻蚀所述第一导电层207及第一介质层204形成沟 槽212b的方法能够提高形成的沟槽212b的分辨率且形成的沟槽212b的侧壁 轮廓较好。
所述硬掩膜层208也可以保护在去除光刻胶210a过程中，所述第一导电 层207的材料不受灰化的损伤。
如图19所示，刻蚀沟槽212b底部的刻蚀停止层202至所述连接孔201 中的导电物质露出，在所述沟槽212b内填充介质层214，所述介质层材料为 氧化硅、氮化硅或其组合。
如图20所示，回刻所述介质层214，并在所述沟槽212b侧壁的保留部分 介质层材料而形成第二介质层214a，沟槽212b底部露出所述连接孔201中的 导电物质。
如图21所示，在所述沟槽212b中填充导电层218，所述导电层218材料 可以是多晶硅。形成所述导电层218的方法为物理气相沉积或化学气相沉积。
如图22所示，在所述导电层218上旋涂光刻胶并图形化，通过刻蚀去除 未被光刻胶覆盖的导电层材料，在所述第二介质层214a侧壁及沟槽212b底 部形成第二导电层218a，所述第二导电层218a即为电容器的第一极板，所述第 二导电层218a顶部低于所述第一导电层207顶部。去除所述光刻胶。
如图23所示，移除所述第一导电层207上方的硬掩膜层208及第二介质 层214a，使所述第一导电层207上表面露出。
如图24所示，在所述第二导电层218a上方的沟槽中及所述第一导电层 207上形成介质层220，所述介质层220材料可以是氧化硅、氮化硅或其组合。
如图25所示，在所述介质层220上旋涂光刻胶并图形化，刻蚀形成第三 介质层220a，并除去所述第一导电层207上的介质层220至所述第一导电层 207顶部露出。
如图26所示，在所述第一介质层207上及沟槽中的第三介质层220a上 形成第三导电层222。所述第三导电层222材料可以是多晶硅、钛、钨、氮化 钛中的一种或其组合。在形成第三导电层222前也可以先行成粘结层(本实 施例附图中没有画出)，所述粘结层材料可以是钛，氮化钛等材料，所述粘结 层增加第三导电层222与第三介质层220a的粘结性并阻止第三导电层222材 料向所述第三介质层220a扩散以改变第三介质层220a介电常数。所述第三 导电层222与所述第一导电层207电连接，共同组成电容器第二极板。所述 第三介质层220a与所述第二导电层218a和第一导电层207之间的第二介质 层214a共同组成电容器极板间电介质。
本发明制造方法中，在所述第一介质层204上沉积形成第一导电层207， 所述第一导电层作为电容第二极板的一部分首先被形成，相对与现有技术， 避免在后续工艺中为形成该部分而先刻蚀沟槽再填充的过程，克服了填充沟 槽形成空隙的问题。同时也避免了在后序多步去除光刻胶清洗过程中电容极 板倒塌的问题，使得形成的电容器具有更高的坚固性(robust)，减小制造过程 中形成的缺陷从而减少形成的器件的电性的失败。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和 修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
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