本发明涉及一种形成存储电容器的方法，更具体地涉及形成用于 半导体存储器件如动态随机存取存储器中的存储电容器的形成方法。

在象动态随机存取存储器这样的半导体存储器件中，使用桩式 (staked)电容器来确保大的电容，并实现半导体存储器件的高密度 化。下面的说明将集中在常规的存储电容器及其常规的形成方法上。

图1是表示设置在半导体存储器件中的常规存储电容器片段的剖 视正面图。该半导体存储器件形成在半导体衬底101(诸如硅衬底) 上。在半导体衬底101的表面有选择地形成场氧化物膜103，以便场 氧化物膜103限定有源区或器件区。在半导体衬底101的有源区或器 件区上设置图中未示出的栅绝缘膜。在栅绝缘膜上形成栅电极102。 设置第一层间绝缘膜104，其在场氧化物膜103以及半导体衬底101 的有源区或器件区的上方延伸。在第一层间绝缘膜104的上方形成第 二层间绝缘膜105。第一层互连层106延伸穿过第二层间绝缘膜105。 在第二层间绝缘膜105上设置氮化硅层107。设置穿透氮化硅层107、 第二层间绝缘膜105和第一层间绝缘膜104到达半导体衬底101表面 的接触孔。在接触孔110内设置第一导电膜111，其中第一导电膜111 的底部与半导体衬底101的表面接触。在氮化硅层107上形成第二导 电膜115，以使第二导电膜115与接触孔110内的第一导电膜111的 顶部接触。第一导电膜111和第二导电膜115形成下电极117。设置 一电容绝缘膜118在第二导电膜115上延伸。下电极117、电容绝缘 膜118和上电极119形成一存储电容器。

图2A到图2L是按照形成该半导体存储器件的常规方法中各顺 序步骤画出的具有存储电容器的半导体存储器件的片断剖视正面图。

参考图2A，在半导体衬底101的表面有选择地形成场氧化物膜 103，以便场氧化物膜103限定有源区或器件区。在半导体衬底101 的有源区或器件区上设置图中未示出的栅绝缘膜。在栅绝缘膜上形成 栅电极102。形成第一层间绝缘膜104，其在场氧化物膜103以及半 导体衬底101的有源区或器件区的上方延伸。在第一层间绝缘膜104 上形成第二层间绝缘膜105。第一层互连层106延伸穿过第二层间绝 缘膜105。在第二层间绝缘膜105上设置氮化硅层107。

在整个氮化硅层107上施加光刻胶膜。用光刻工艺对该光刻胶膜 进行构图，以在氮化硅层107上形成第一光刻胶图形108，其中第一 光刻胶图形108在预定位置处具有开口109。第一和第二层间绝缘膜 104和105可以由磷硅酸盐玻璃或硼磷硅酸盐玻璃制成。第一层互连 层106可由硅化钨制成。

参考图2B，第一光刻胶图形108用于进行第一各向异性腐蚀工 艺(如干腐蚀工艺)以形成接触孔110，其穿透氮化硅层107、第二 层间绝缘膜105和第一层间绝缘膜104，到达半导体衬底101的表面。

参考图2C，去除使用过的第一光刻胶图形108。

参考图2D，在接触孔110内形成第一导电膜111，其中第一导电 膜111的底部与半导体衬底101的表面接触。该第一导电膜111由多 晶硅构成。

参考图2E，在氮化硅层107上和接触孔110内的第一导电膜111 的顶部形成第一绝缘膜113。在整个第一绝缘膜113上设置光刻胶膜。 用光刻工艺对该光刻胶膜进行构图，以在第一绝缘膜113上形成第二 光刻胶图形112。

参考图2F，第二光刻胶图形112用于进行第一各向异性腐蚀工 艺(如干腐蚀工艺)，以有选择地去除第一绝缘膜113，从而在氮化 硅层107上形成掩模图形114。

参考图2G，在氮化硅层107上、掩模图形114上和接触孔110 内的第一导电膜111顶部形成第二导电膜115，从而第二导电膜115 与接触孔110内的第一导电膜111的顶部接触。

参考图2H，在第二导电膜115上形成第二绝缘膜116。

参考图2I，对第二绝缘膜116进行深腐蚀，直到在掩模图形114 上的第二导电膜115被腐蚀之后并露出掩模图形114的顶部为止。

参考图2J，利用氮化硅层107作为腐蚀停止层，通过腐蚀工艺来 去除掩模图形114和第二绝缘膜116。结果形成多个下电极117。各 下电极包括第二导电膜115和第一导电膜111。

参考图2K，形成电容性绝缘膜118，其在第二导电膜115和氮化 硅层107上延伸。

参考图2L，形成上电极119，其伸出到电容性绝缘膜118之上。 结果就形成了多个存储电容器，它们各包括下电极117、电容绝缘膜 118和上电极119。

上述常规的存储电容器及其常规的制造方法具有以下缺陷：

下电极117包括两部分，例如第一和第二导电膜111和115。需 要两个工艺来分别形成第一和第二导电膜111和115，以形成存储电 容器的下电极117。

此外，在第一和第二导电膜111和115之间的边界在清洗工艺和 预处理工艺中容易被破坏。特别是在桩形电容器中，第一和第二导电 膜111和115之间的连接区非常小，而第一和第二导电膜111和115 之间的连接部分也容易断裂。因此要求采用一定的方法来防止或避免 连接部分断裂。

根据上述情况，需要开发一种能够避免上述问题的新型存储电容 器和形成这种电容器的新的方法。

因此，本发明的一个目的是提供一种可避免上述问题的新型存储 电容器。

本发明的又一个目的是提供一种形成可避免上述问题的存储电容 器的新方法。

本发明提供一种在半导体器件中形成至少一个电容器下电极的方 法。该方法包括如下步骤：在半导体衬底上方的多层结构上形成第一 绝缘膜；形成至少一个接触孔，其穿透第一绝缘膜和多层结构，到达 半导体衬底的表面；有选择地去除所述第一绝缘膜以在该多层结构上 形成掩模图形；形成单层导电膜，其在至少是接触孔内以及整个多层 结构上延伸并覆盖掩模图形；在单层导电膜上形成一第二绝缘膜；部 分地去除第二绝缘膜和在整个掩模图形上的单层导电膜，以便露出掩 模图形的顶部；以及去除第二绝缘膜和掩模图形的余下部分以形成至 少一个下电极，该下电极包括单层导电层。

本发明的上述及其它目的和优点将从下面的说明中得到体现。

下面将参考附图对本发明的优选实施例进行详细地说明。

图1是表示设置在半导体存储器件中的常规存储电容器的片段剖 视正面图。

图2A到图2L是按照形成该半导体存储器件的常规方法中各顺 序步骤画出的具有存储电容器的半导体存储器件的片断剖视正面图。

图3是表示设置在半导体存储器件中的本发明优选实施例的新型 存储电容器的片段剖视正面图。

图4A到图4I是按照本发明优选实施例的形成该半导体存储器件 的方法中各顺序步骤所画出的具有存储电容器的半导体存储器件的片 断剖视正面图。

本发明提供一种在半导体器件中形成至少一个电容器下电极的方 法。该方法包括如下步骤：在半导体衬底上方的多层结构上形成第一 绝缘膜；形成至少一个接触孔，其穿透所述第一绝缘膜和多层结构， 到达半导体衬底的表面；有选择地去除所述第一绝缘膜以在所述多层 结构上形成掩模图形；形成单层导电膜，其在至少是接触孔内以及整 个多层结构上延伸并覆盖所述掩模图形；在所述单层导电膜上形成第 二绝缘膜；部分地去除所述第二绝缘膜和在整个掩模图形上的单层导 电膜，以便露出掩模图形的顶部；以及去除第二绝缘膜和掩模图形的 余下部分以形成至少一个下电极，该下电极包括单层导电层。

在部分地去除所述第二绝缘膜和单层导电膜的步骤中可包括一深 腐蚀工艺。

在部分地去除所述第二绝缘膜和单层导电膜的步骤中还可包括化 学机械抛光。

在有选择地去除所述第一绝缘膜的步骤中还可包括光刻工艺。

本发明的第二方面提供一种在半导体器件中形成存储电容器的方 法。该方法包括如下步骤：在半导体衬底上方的多层结构上形成第一 绝缘膜；形成至少一个接触孔，其穿透所述第一绝缘膜和多层结构， 到达半导体衬底的表面；有选择地去除所述第一绝缘膜以在所述多层 结构上形成掩模图形；形成单层导电膜，其在至少是接触孔内以及整 个多层结构上延伸并覆盖所述掩模图形；在所述单层导电膜上形成第 二绝缘膜；部分地去除所述第二绝缘膜和在整个掩模图形上的单层导 电膜，以便露出掩模图形的顶部；去除第二绝缘膜和掩模图形的余下 部分以形成至少一个下电极，该下电极包括单层导电层；在所述下电 极上形成一电容性绝缘膜；并在电容性绝缘膜上形成上电极。

在部分地去除所述第二绝缘膜和单层导电膜的步骤中可包括一深 腐蚀工艺。

在部分地去除所述第二绝缘膜和单层导电膜的步骤中还可包括化 学机械抛光。

在有选择地去除所述第一绝缘膜的步骤中还可包括光刻工艺。

下电极包括一单个部分，例如在接触孔内以及整个多层结构上延 伸的单个导电层。需要一个单独的过程来形成单层导电膜，以形成存 储电容器的下电极。根据上述本发明形成存储电容器所需的步骤的数 目少于常规方法中形成存储电容器所需的步骤数目。

此外，在接触孔内垂直延伸的部分和整个多层结构上方水平延伸 的部分之间没有边界。下电极包括单层导电膜或者是可避免在清洗步 骤和预处理步骤中受到任何可能的损坏的单一部分。特别是，即便是 下电极在接触孔内垂直延伸的部分和整个多层结构上方水平延伸的部 分之间也只有很小的面积。在接触孔内垂直延伸的部分和整个多层结 构上方水平延伸的部分之间的连接部分不可能断裂。也就是说，包括 单层导电膜或单个部分的下电极可避免在接触孔内垂直延伸的部分和 整个多层结构上方水平延伸的部分之间的连接部分的断裂。

下面将参考附图详细说明本发明的第一实施例。

图3是表示设置在半导体存储器件中的根据本发明优选实施例的 新型存储电容器的片段剖视正面图。该半导体存储器件形成在诸如硅 衬底这样的半导体衬底1上。在半导体衬底1的表面有选择地形成场 氧化物膜3，从而使场氧化物膜3限定有源区或器件区。在半导体衬 底1的有源区或器件区上设置图中未示出的栅绝缘膜。在栅绝缘膜上 形成栅电极2。设置第一层间绝缘膜4，其在场氧化物膜3以及半导 体衬底1的有源区或器件区的上方延伸。在第一层间绝缘膜4上形成 第二层间绝缘膜5。第一层互连层6延伸穿过第二层间绝缘膜5。在 第二层间绝缘膜5上设置氮化硅层7。设置穿透氮化硅层7、第二层 间绝缘膜5和第一层间绝缘膜4并到达半导体衬底1表面的接触孔。 设置多个下电极16，在接触孔内和整个氮化硅层7上延伸，其中下电 极16的底部与半导体衬底1接触。设置电容性绝缘膜17在下电极16 上伸出。设置上电极18使其在电容性绝缘膜17上延伸。下电极16、 电容性绝缘膜17和上电极18形成一存储电容器。

图4A到图4I是按照本发明优选实施例的形成该半导体存储器件 的方法中各顺序步骤而画出的具有存储电容器的半导体存储器件的片 断剖视正面图。

参考图4A，在半导体衬底1的表面有选择地形成场氧化物膜3， 从而使场氧化物膜3限定有源区或器件区。在半导体衬底1的有源区 或器件区上设置图中未示出的栅绝缘膜。在栅绝缘膜上形成栅电极2。 形成第一层间绝缘膜4，其在场氧化物膜3以及半导体衬底1的有源 区或器件区的上方延伸。在第一层间绝缘膜4上形成第二层间绝缘膜 5。形成第一层互连层6，其延伸穿过第二层间绝缘膜5。在第二层间 绝缘膜5上设置氮化硅层7。在氮化硅层7上设置第一绝缘膜8。

在整个第一绝缘膜8上加上光刻胶膜。用光刻工艺对该光刻胶膜 进行构图，以在第一绝缘膜8上形成第一光刻胶图形9，其中第一光 刻胶图形9在预定位置处具有开口10。第一和第二层间绝缘膜4和5 可以由磷硅酸盐玻璃或硼磷硅酸盐玻璃制成。第一层互连层6可由硅 化钨制成。

参考图4B，第一光刻胶图形9用于进行第一各向异性腐蚀工艺 (如干腐蚀工艺)，以形成接触孔11，接触孔11穿透第一绝缘膜8、 氮化硅层7、第二层间绝缘膜5和第一层间绝缘膜4，并到达半导体 衬底1的表面。去除使用过的第一光刻胶图形9。

参考图4C，在整个第一绝缘膜8上加上光刻胶膜。通过光刻工 艺对该光刻胶膜构图，以在第一绝缘膜8上形成第二光刻胶图形12。

参考图4D，第二光刻胶图形12用于进行第二各向异性腐蚀工艺 (如干腐蚀工艺)，以有选择地去除第一绝缘膜8，从而在氮化硅层 7上形成掩模图形13。

参考图4E，在氮化硅层7上、掩模图形13上和接触孔11内形 成导电膜14，以使接触孔11内的导电膜14的底部与半导体衬底1的 表面接触。导电膜14由多晶硅构成。

参考图4F，在导电膜14上形成第二绝缘膜15。

参考图4G，对第二绝缘膜15进行深腐蚀，直到在掩模图形13 上的导电膜14被腐蚀掉之后并露出掩模图形13的顶部为止。

参考图4H，利用氮化硅层7作为腐蚀停止层，通过腐蚀工艺来 去除掩模图形13和第二绝缘膜15。结果形成多个下电极16。各电极 均只包含单层导电膜。

参考图4I，形成电容性绝缘膜17，其在下电极16和氮化硅层7 上延伸。形成上电极18，其在电容性绝缘膜17上延伸。结果形成了 多个存储电容器，它们各包括下电极16、电容绝缘膜17和上电极18。

上述深腐蚀工艺可以用化学机械抛光来代替。电容性绝缘膜17 可以由Ta2O5或BaSrTiO3制备。上电极18可以由多晶硅制成。

上述新型存储电容器及其制造方法具有下列优点。

下电极16包括一单个部分，例如在接触孔11内以及整个氮化硅 层7上延伸的单个导电层。只需要一个过程来形成单层导电膜，从而 形成存储电容器的下电极16。根据上述本发明形成存储电容器所需步 骤数目少于常规方法中形成存储电容器的所需步骤数目。

此外，在接触孔内垂直延伸的部分和整个氮化硅层7上方水平延 伸的部分之间没有边界。下电极16包含有单层导电膜，或者是可避 免在清洗步骤和预处理步骤中受到任何可能的损坏的单一部分。特别 是，下电极16甚至在接触孔内垂直延伸的部分和整个氮化硅层7上 方水平延伸的部分之间也只有很小的面积。在接触孔内垂直延伸的部 分和整个氮化硅层7上方水平延伸的部分之间的连接部分不可能断 裂。也就是说，包括单层导电膜或单一部分的下电极可避免在接触孔 内垂直延伸的部分和整个氮化硅层7上方水平延伸的部分之间的连接 部分的断裂。

衬底、绝缘膜、互连层、栅电极、场氧化膜、下电极、电容性绝 缘膜以及上电极的形状及其所用的材料并不受上面说明的限制。

对于本发明所属领域的普通技术人员来说，可以对本发明的实施 例进行各种修改，应当理解上述的实施例只是说明性的，它们不是对 本发明的限定。因此，应由权利要求涵盖在本发明的精神和范围内的 所有修改。