專利名稱：混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體組件的制造方法，特別是關(guān)于一種混合模擬組件(Mixed Mode Analog Device)的溝渠式電容器的制造方法。
背景技術(shù)：
混合模擬組件是指在半導(dǎo)體芯片的邏輯區(qū)域中，同時(shí)具有如放大器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器等的數(shù)字組件以及如正反相器、加法器等的模擬組件的電路，且在此混合模擬電路中是包含有構(gòu)成組件的金氧半導(dǎo)體(MOS)及電容器。
已知在深次微米半導(dǎo)體制造工藝中制作混合模擬組件的電容器的方法如圖1所示，首先，在一半導(dǎo)體基底10中依序形成有淺溝渠隔離區(qū)域(STI)12、晶體管柵極結(jié)構(gòu)14、輕摻雜源/漏極區(qū)域16、柵極間隙壁18及重?fù)诫s源/漏極區(qū)域20等基本組件；在半導(dǎo)體基底10上的各基本組件均完成之后，進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的制造工藝，在該柵極結(jié)構(gòu)14、源/漏極區(qū)域20及部份表面形成有金屬硅化物32，接續(xù)在該半導(dǎo)體基底10上沉積一化學(xué)氣相絕緣層22，之后再于其上依序形成一金屬層24、一介電層26及一金屬層28，以完成一MIM(Metal InsulatorMetal)電容器30結(jié)構(gòu)。
由于電容器的電容量是隨著電極的表面積增加而增加，且因其介電材質(zhì)具有較高的介電常數(shù)，或因介電層的厚度減少，進(jìn)而形成一種介電性較高的介電層。但是，在不引起介電失效的前提下，介電層厚度的減少容易受到局限，因此已已知增加電容量的方法，大多集中于增加電極的表面積，或是使用一較高介電常數(shù)的介電層。
為了增加電極的表面積，已知是通過一具有立體結(jié)構(gòu)，如圓柱狀結(jié)構(gòu)，或是其它增加高度并以多晶硅為材質(zhì)的半球形顆粒狀(Hemi Spherical Grain，HSG)結(jié)構(gòu)，使下層電極的有效面積增加。然而，上述圓柱狀或多晶硅半球形顆粒狀立體結(jié)構(gòu)的下層電極，在制作上均具有某些程度上的困難度；且這些已知技術(shù)均會(huì)造成下層電極高度的增加與周邊電路的高度有很大的差異，此種型態(tài)高度(topology)的差距使得后續(xù)的制造過程的復(fù)雜度升高許多，尤其是在微影(Photolithography影印石版術(shù)，照相平版)制造工藝當(dāng)中的制造工藝控制將變得難以控制。
因此，本發(fā)明是在針對(duì)上述的困擾，提出一種混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，以克服已知因電極表面積的增加而造成型態(tài)高度差距的缺失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，其是在淺溝渠中以MIM方式形成電容器，以增加電容器電極的表面積。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，其是利用溝渠式電容器取代立體結(jié)構(gòu)電容器，故可有效降低下層電極高度與周邊電路高度的差異，使其無型態(tài)高度的差距，以降低后續(xù)制造工藝的控制復(fù)雜度。
本發(fā)明的再一目的是在提供一種可改善組件制造工藝及其復(fù)雜度的混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是在一半導(dǎo)體基底中形成一第一淺溝渠隔離區(qū)域及第二淺溝渠隔離區(qū)域，且在該第一淺溝渠隔離區(qū)域間是已形成柵極結(jié)構(gòu)、源/漏極區(qū)域等基本組件；在該半導(dǎo)體基底上形成一第一圖案化光阻層于該半導(dǎo)體基底上，僅露出該第二淺溝渠隔離區(qū)域，并去除其內(nèi)的氧化物而僅留下數(shù)淺溝渠；在淺溝渠周圍的半導(dǎo)體基底中利用離子布植形成一導(dǎo)電層，而后去除該第一圖案化光阻層；接續(xù)在柵極結(jié)構(gòu)、源/漏極區(qū)域及淺溝渠表面形成金屬硅化物及一下層電極的氮化鈦層，并在氮化鈦層上形成一介電層及一上電極金屬層；再利用一第二圖案化光阻層為屏蔽，去除該第一淺溝渠隔離區(qū)域上方露出的上電極金屬層、介電層及氮化鈦層，使位于該溝渠中的該上電極金屬層、介電層及氮化鈦層形成一溝渠式電容器。
以下通過具體實(shí)施例配合附圖詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1為已知制作有MIM電容器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)至圖2(f)為本發(fā)明于制作混合模擬組件的各步驟構(gòu)造剖視圖。
圖3為本發(fā)明完成后的溝渠式電容器的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施例方式
已知利用圓柱狀或多晶硅半球形顆粒狀立體結(jié)構(gòu)的下層電極來增加電極的表面積，除了制造工藝?yán)щy之外，將導(dǎo)致后續(xù)制造工藝的復(fù)雜度升高許多，使制造工藝控制變得難以控制。而本發(fā)明是利用溝渠式電容器取代立體結(jié)構(gòu)電容器，以改善已知缺失，使其可在增加電極表面積的時(shí)，同時(shí)降低后續(xù)制造工藝的控制復(fù)雜度。
圖2(a)至圖2(f)為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例在制作混合模擬組件的各步驟構(gòu)造剖視圖，如圖所示，本發(fā)明主要制作方法是包括有下列步驟如圖2(a)所示，先提供一半導(dǎo)體基底40，其內(nèi)形成有第一淺溝渠隔離區(qū)域(shallow trench isolation，STI)42及第二淺溝渠隔離區(qū)域44，其中第二淺溝渠隔離區(qū)域44為預(yù)留作為形成溝渠式電容器的用。先于半導(dǎo)體基底40上的第一淺溝渠隔離區(qū)域42間形成一晶體管柵極結(jié)構(gòu)46，其是包含一上層的多晶硅層462及下層的柵極氧化層464；然后以柵極結(jié)構(gòu)46為屏蔽，對(duì)半導(dǎo)體基底40進(jìn)行一低濃度的第一次離子布植，以形成輕摻雜源/漏極區(qū)域48；再于柵極結(jié)構(gòu)46的二側(cè)壁旁形成柵極間隙壁50。
接著，在該輕摻雜源/漏極區(qū)域48形成后，先進(jìn)行高溫活化處理，以重整該半導(dǎo)體基底40表面的硅晶格。完成后，再以柵極結(jié)構(gòu)46與柵極間隙壁50為屏蔽，對(duì)半導(dǎo)體基底40進(jìn)行一高濃度的第二次離子布植，以便形成重?fù)诫s源/漏極區(qū)域52；而后進(jìn)行一快速熱回火處理，以便將半導(dǎo)體基底40表面因離子植入產(chǎn)生的非晶硅現(xiàn)象回火成原來的結(jié)晶狀態(tài)，至此半導(dǎo)體基底40上的基本組件已完成。
然后如圖2(b)所示，形成一第一圖案化光阻層54于該半導(dǎo)體基底40上，僅暴露出欲形成電容器的第二淺溝渠隔離區(qū)域44，以該第一圖案化光阻層54為屏蔽，去除該第二淺溝渠隔離區(qū)域44內(nèi)的介電氧化層及襯氧化層而僅留下數(shù)淺溝渠56；接著進(jìn)行一離子布植步驟，在淺溝渠56周圍的半導(dǎo)體基底40中形成一導(dǎo)電層58，完成后即可去除該第一圖案化光阻層54。
接著，進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟，于該半導(dǎo)體基底40上先沉積一鈦金屬層(圖中未示)，然后同步緊接著形成一氮化鈦層于該鈦金屬層上，在經(jīng)過熱回火處理，使柵極結(jié)構(gòu)46與源/漏極區(qū)域52上產(chǎn)生鈦金屬硅化物60，如圖2(c)所示，此時(shí)第二淺溝渠隔離區(qū)域44內(nèi)的淺溝渠56內(nèi)亦同時(shí)形成金屬硅化物60，且有氮化鈦層62覆蓋于金屬硅化物60的上。氮化鈦層62覆蓋于鈦金屬層上有助于金屬硅化物60于高溫回火時(shí)穩(wěn)定形成，且亦可當(dāng)作下層電極的用。
如圖2(d)所示，在自行對(duì)準(zhǔn)鈦金屬硅化物60和下層電極的氮化鈦層62形成之后，即可在氮化鈦層62上先后形成一介電層64及一上電極金屬層66。其中，該介電層64的材質(zhì)是為氧化硅、氧化硅/氮化硅、氧化鉭或其它介電質(zhì)材料；且該上電極金屬層66的材質(zhì)是為氮化鈦、鋁、銅、鎢或是其它同性質(zhì)的金屬材質(zhì)。
再形成一第二圖案化光阻層68于該半導(dǎo)體基底40上，如圖2(e)所示，以裸露出不屬于電容器范圍的該第一淺溝渠隔離區(qū)域42及其上的基本組件；以第二圖案化光阻層68為屏蔽，利用干蝕刻方式去除露出的該上電極金屬層66及介電層64，并利用濕蝕刻方式去除下層電極的氮化鈦層62及未反應(yīng)成鈦金屬硅化物60的鈦金屬層，最后再蝕刻去除該第二圖案化光阻層68，使位于該溝渠淺56中的該上電極金屬層66、介電層64及氮化鈦層62形成一溝渠式電容器，此溝渠式電容器即以MIM方式形成于淺溝渠中。
另外，如圖3所示，在該溝渠式電容器外圍的鈦金屬硅化物60及導(dǎo)電層58是可用于電容器的下層電極與外接線路的用。
本發(fā)明是提出一種可改善組件制造工藝及其復(fù)雜度的混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，其是在淺溝渠中以MIM方式形成溝渠式電容器，以溝渠式電容器取代立體結(jié)構(gòu)電容器，故可有效降低下層電極高度與周邊電路高度的差異，使其無型態(tài)高度的差距，以降低后續(xù)制造工藝的控制復(fù)雜度，并同時(shí)可有效增加電容器電極的表面積，以增加溝渠式電容器的電容量。
以上所述的實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，其特征是包括下列步驟在一半導(dǎo)體基底中形成有一用以隔絕主、被動(dòng)組件的第一淺溝渠隔離區(qū)域及一第二淺溝渠隔離區(qū)域，且在該第一淺溝渠隔離區(qū)域間是已形成柵極結(jié)構(gòu)、源/汲極區(qū)域等半導(dǎo)體基本組件；形成一第一圖案化光阻層于該半導(dǎo)體基底上，僅露出該第二淺溝渠隔離區(qū)域，以該第一圖案化光阻層為屏蔽，去除該第二淺溝渠隔離區(qū)域內(nèi)的氧化物而僅留下數(shù)淺溝渠；進(jìn)行一離子布植步驟，在該淺溝渠周圍的半導(dǎo)體基底中形成一導(dǎo)電層，完成后去除該第一圖案化光阻層；進(jìn)行自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟，在該柵極結(jié)構(gòu)、源/汲極區(qū)域及該淺溝渠表面是形成有金屬硅化物，其上并覆蓋有一氮化鈦層，且該氮化鈦層是作為下層電極；在該氮化鈦層上依序形成一介電層及一上電極金屬層；形成一第二圖案化光阻層于該半導(dǎo)體基底上，以露出該第一淺溝渠隔離區(qū)域及其上的基本組件；以及以該第二圖案化光阻層為屏蔽，去除露出的該上電極金屬層、介電層及氮化鈦層，使位于該溝渠中的該上電極金屬層、介電層及氮化鈦層形成一溝渠式電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是在該半導(dǎo)體基底中形成該半導(dǎo)體基本組件的方法更包括下列步驟在該半導(dǎo)體基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)，包含一柵極氧化層及其上方的多晶硅層；以該柵極結(jié)構(gòu)為屏蔽，進(jìn)行一低濃度的離子布植，在該半導(dǎo)體基底內(nèi)形成輕摻雜源/汲極區(qū)域；于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁；進(jìn)行高溫活化處理；以該柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，對(duì)該半導(dǎo)體基底進(jìn)行一高濃度離子布植，以形成重?fù)诫s源/汲極區(qū)域；以及對(duì)該進(jìn)行半導(dǎo)體基底進(jìn)行熱回火處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是在該第二淺溝渠隔離區(qū)域內(nèi)的氧化物是包含一介電層及一襯氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是形成該自行對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟更包括在該半導(dǎo)體基底上先依序形成一金屬層及一氮化鈦層；以及進(jìn)行一熱回火處理，使與該柵極結(jié)構(gòu)、源/汲極區(qū)域及該淺溝渠表面相接觸的部份該金屬層轉(zhuǎn)變成金屬硅化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征是同時(shí)以該第二圖案化光阻層為屏蔽，去除未反應(yīng)成該金屬硅化物的金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征是該未反應(yīng)成金屬硅化物的該金屬層是利用濕蝕刻方式去除之。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該介電層的材質(zhì)是為氧化硅、氧化硅/氮化硅、氧化鉭或其它介電質(zhì)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該上電極金屬層的材質(zhì)是為氮化鈦、鋁、銅、鎢或是其它同性質(zhì)的金屬材質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是去除該上電極金屬層是利用干蝕刻方式完成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是去除該介電層是利用干蝕刻方式完成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是去除該下電極氮化鈦層是利用濕蝕刻方式完成的。
全文摘要
本發(fā)明是揭露一種混合模擬組件的溝渠式電容器的制造方法，其是在一半導(dǎo)體基底內(nèi)形成淺溝渠隔離區(qū)域用以隔絕組件主動(dòng)區(qū)時(shí)，在復(fù)數(shù)個(gè)淺溝渠結(jié)構(gòu)中依序形成下層電極的氮化鈦層、介電層及上電極金屬層，使其結(jié)合在一起而制作出溝渠式電容器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是利用溝渠式電容器取代已知的立體結(jié)構(gòu)電容器，以藉此增加電容器的表面積而不會(huì)影響后續(xù)制造工藝，進(jìn)而達(dá)到增加溝渠式電容器的電容量的功效者。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1484295SQ0214270
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者高榮正 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司