專利名稱：形成埋層電極板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成埋層電極板(Buried Plate)的方法，特別有關(guān)于一種以半球形晶硅粒(Hemispherical silicon Grain；HSG)借由驅(qū)入回火(Drive InAnneal)在動態(tài)隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory；DRAM)的溝槽電容器(trench capacitor)中形成埋層電極板的方法。
背景技術(shù)：
目前在半導體隨機存取存儲器(semiconductor Integrated circuits)的制程中，特別是64以及256Mb存儲晶片的制作，已廣泛以深溝槽(deep trench)定義儲存電容器(storage capacitors)。該儲存電容器的基本構(gòu)造是為一形成于摻雜的硅基板中的深溝槽，且該深溝槽的整個內(nèi)部表面全面形成一介電層，且該深溝槽內(nèi)部是以摻雜多晶硅(doped silicon)填滿，該摻雜多晶硅/介電層/摻雜多晶硅則形成所謂的儲存電容器。隨著電容器尺寸的持續(xù)細微化，上述介電層的厚度亦必須隨著縮小以保持其電容值，因此整個介電層的電壓亦必須大幅縮小以避免不期望的電壓崩潰效應(yīng)(voltage breakdown effect)。為了達成電壓減小，因而在上述儲存電容器底部的周圍形成一摻雜區(qū)域(doped area)，也就是所謂的埋層電極板。
目前一般的溝槽式動態(tài)隨機存取存儲器裝置中埋層電極板的形成方法，如圖1a-1h所示，首先，在一具有墊層結(jié)構(gòu)A(pad stacked layer)的半導體基底100上，在既定位置形成一深入基底的溝槽140、其中墊層結(jié)構(gòu)A是包含一墊氧化層130以及一墊氮化層120。接著，在該溝槽上半部形成如圖1a所示的保護層110后，以蝕刻擴大該溝槽未被該保護層覆蓋的下半部而形成圖1b所示的瓶型溝槽150。
接下來，如圖1c及1d所示，沿著該保護層110以及該瓶型溝槽150的側(cè)壁及底部依序形成一摻雜砷的二氧化硅玻璃(Arsenic Doped Silicon DioxideGlass；ASG)層160以及一四乙氧基硅烷(TEOS)層170，然后進行驅(qū)入(drivein)而在該瓶型溝槽的側(cè)壁內(nèi)部形成圖1e所示的內(nèi)部電極板180。
然后，如圖1f所示移除摻雜砷的二氧化硅玻璃層160以及四乙氧基硅烷層170后，全面在該保護層110以及該瓶型溝槽150的側(cè)壁及底部沉積形成圖19所示的半球形硅晶粒190層，最后，如圖1h所示，移除位于該保護層上的半球形硅晶粒層，而保留位于該瓶型溝槽側(cè)壁及底部上的半球形硅晶粒層。
然而，上述傳統(tǒng)制程，在目前制程窗口(Process Window)越來越細小的前提下，由于必須在非常細微的溝槽中依序形成摻雜砷的二氧化硅玻璃層、以及四乙氧基硅烷層，很容易在溝槽中造成突懸(overhang)，對瓶型溝槽后續(xù)制程是不利的，易增加制程的困難度，因而傳統(tǒng)方法已逐漸不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種能避免公知突懸問題的埋層電極板的制造方法，該方法能減少形成埋層電極板所需的步驟，以形成品質(zhì)良好的溝槽電容器。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種形成埋層電極板的方法，適用于一具有墊層結(jié)構(gòu)的基底，且該基底的既定位置上形成一深入基底的瓶型溝槽，包括下述步驟(a)沿著該瓶型溝槽周圍的墊層結(jié)構(gòu)以及該瓶型溝槽上半部的側(cè)壁上形成一保護層；(b)沿著該保護層以及該瓶型溝槽的側(cè)壁及底部上形成摻雜半球形晶硅粒層；(c)移除位于該保護層上的半球形晶硅粒層，而保留位于瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁及底部上的半球形晶硅粒層；(d)在該保護層上形成覆蓋層；以及(e)進行驅(qū)入使摻雜于半球形晶硅粒層的離子擴散到硅基底中而于該瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁的內(nèi)部形成埋層電極板。
上述方法還包括一移除該覆蓋層的步驟。
所述的摻雜于半球形晶硅粒層的雜質(zhì)為砷。
所述的覆蓋層為四乙氧基硅烷。
所述的保護層為氮化硅。
所述的墊層構(gòu)造包括一墊氧化層以及一墊氮化層。
所述的墊層構(gòu)造是以化學氣相沉積進行。
一種形成埋層電極板的方法，適用于一半導體基底，包括下述步驟(a)依序在該基底上形成一墊層結(jié)構(gòu)；(b)設(shè)置該墊層結(jié)構(gòu)及該基底，而在該基底的既定位置上形成一深入基底的溝槽；(c)形成一保護層覆蓋該墊氮化物層以及該溝槽側(cè)壁的上半部；(d)在該溝槽下半部形成一瓶型溝槽；(e)沿著該保護層以及該瓶型溝槽的側(cè)壁形成摻雜的半球形晶硅粒層；(f)移除位于該保護層上的半球形晶硅粒層而保留位于該瓶型溝槽側(cè)壁上的半球形晶硅粒層；(g)在該保護層上形成一覆蓋層；以及(h)對位于瓶型溝槽的半球形晶硅粒層施加驅(qū)入，使半球形晶硅粒層中摻雜的離子往硅基底擴散而在瓶型溝槽側(cè)壁中形成埋層電極板。
上述方法還包括一移除該覆蓋層的步驟。
所述的摻雜于半球形晶硅粒層的雜質(zhì)為砷。
所述的覆蓋層為四乙氧基硅烷。
所述的保護層為氮化硅。
所述的步驟(a)所形成的墊層構(gòu)造包括一墊氧化層，以及一墊氮化層。
所述的墊層構(gòu)造是以化學氣相沉積進行。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點本發(fā)明提供的形成埋層電極板的方法，借由省略形成摻雜砷的二氧化硅玻璃的步驟，而以摻雜的半球形晶硅粒做為形成埋層電極板的離子來源，上述方法既能避免公知技術(shù)中必須形成摻雜砷的二氧化硅玻璃、四乙氧基硅烷以及保護層在溝槽中，容易導致突懸的問題，同時因為減少制程步驟、而節(jié)省制造成本及時間，對動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)整體制程的微細化，尤其是小于0.11μm具有具體的功效。


圖1a-1h為公知技術(shù)制造埋層電極板的制程剖面圖。
圖2a-2g為本發(fā)明的實施例的形成埋層電極板方法的制程剖面圖。
具體的實施方式請參閱圖2a-2g，其顯示本發(fā)明的實施例的形成埋層電極板方法的制程剖面圖。
首先，提供一半導體基底200，例如由硅材質(zhì)組成，為方便說明起見，在此以一硅基底為例。接著，在該半導體基底200上形成一墊層構(gòu)造A，例如以化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition；CVD)依序沉積氧化硅層230在半導體基底200表面，及沉積一絕緣層如氮化硅層220在氧化硅層230的表面，該墊層構(gòu)造A在此是作為用于深溝槽蝕刻步驟的硬罩幕。
接著，在該墊疊層構(gòu)造A內(nèi)形成一罩幕開口，以暴露出部分半導體基底表面，例如可先利用光阻材料的涂布及曝光顯影等微影制程形成一光阻圖案在該墊疊層構(gòu)造表面，然后再利用反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etching；RIE)或電漿蝕刻(Plasma Etching)等蝕刻該墊疊層構(gòu)造以形成一罩幕開口。接下來，以電漿蝕刻該罩幕開口露出半導體基底，因而形成如圖2a所示的溝槽240。上述形成溝槽的方法是包括如反應(yīng)離子蝕刻法以及電漿蝕刻等的非等向性干蝕刻(Anisotropic Dry Etching)。
接下來，沿著該溝槽的側(cè)壁及底部形成一絕緣材料層后，將該溝槽的下半部以光阻材料填滿并進行曝光，然后移除該曝光的光阻材料部分，同時移除位于該溝槽下半部側(cè)壁上的絕緣材料層，而如圖2a所示，在該溝槽240的上半部的側(cè)壁上形成一保護層210，其材料是擇自絕緣材料，例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等，而其厚度為100A左右。上述保護層是用以保護該溝槽的上半部，防止在后續(xù)的驅(qū)入步驟損及硅基底。其中該保護層的厚度以及覆蓋溝槽上半部的深度，并無特別限制，視制程所需而定。
然后，針對該溝槽240的未被該保護層210覆蓋的下半部進行濕蝕刻，而形成一直徑擴大的圖2b所示的瓶型溝槽250。接著，形成摻雜有砷(As)的半球形晶硅粒層290以覆蓋該保護層210以及整個溝槽側(cè)壁及底部，如圖2c所示。
接著，如圖2d所示，以等向性干蝕刻方法移除位于該保護層210上的半球形晶硅粒層，而保留位于該瓶型溝槽250側(cè)壁及底部的半球形晶硅粒層后，以低壓化學氣相沉積方法形成四乙氧基硅烷覆蓋層270覆蓋該保護層210及半球形晶硅粒層290，如圖2e所示。該覆蓋層270的形成是在進行回火驅(qū)入時使半球形晶硅粒中的砷可以單方向擴散到瓶形溝槽250的側(cè)壁。
然后，對該半球形晶硅粒層290進行驅(qū)入，使摻雜在半球形晶硅粒層中的離子擴散(out diffuse)到該瓶型溝槽250的側(cè)壁上，在該瓶型溝槽250的下半部的周圍形成如圖2f所示的埋層電極板280。上述驅(qū)入的方法是以回火驅(qū)入方法進行。
在完成上述形成的埋層電極板后，亦可視需要以傳統(tǒng)方法，如圖2g所示移除該四乙氧基硅烷覆蓋層270。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種形成埋層電極板的方法，適用于一具有墊層結(jié)構(gòu)的基底，且該基底的既定位置上形成一深入基底的瓶型溝槽，包括下述步驟(a)沿著該瓶型溝槽周圍的墊層結(jié)構(gòu)以及該瓶型溝槽上半部的側(cè)壁上形成一保護層；(b)沿著該保護層以及該瓶型溝槽的側(cè)壁及底部上形成摻雜半球形晶硅粒層；(c)移除位于該保護層上的半球形晶硅粒層，而保留位于瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁及底部上的半球形晶硅粒層；(d)在該保護層上形成覆蓋層；以及(e)進行驅(qū)入使摻雜于半球形晶硅粒層的離子擴散到硅基底中而于該瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁的內(nèi)部形成埋層電極板。
2.如權(quán)利要求1所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于還包括一移除該覆蓋層的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的摻雜于半球形晶硅粒層的雜質(zhì)為砷。
4.如權(quán)利要求1所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的覆蓋層為四乙氧基硅烷。
5.如權(quán)利要求1所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的保護層為氮化硅。
6.如權(quán)利要求1所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的墊層構(gòu)造包括一墊氧化層以及一墊氮化層。
7.如權(quán)利要求6所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的墊層構(gòu)造是以化學氣相沉積進行。
8.一種形成埋層電極板的方法，適用于一半導體基底，其特征在于，其步驟包括(a)依序在該基底上形成一墊層結(jié)構(gòu)；(b)設(shè)置該墊層結(jié)構(gòu)及該基底，而在該基底的既定位置上形成一深入基底的溝槽；(c)形成一保護層覆蓋該墊氮化物層以及該溝槽側(cè)壁的上半部；(d)在該溝槽下半部形成一瓶型溝槽；(e)沿著該保護層以及該瓶型溝槽的側(cè)壁形成摻雜的半球形晶硅粒層；(f)移除位于該保護層上的半球形晶硅粒層而保留位于該瓶型溝槽側(cè)壁上的半球形晶硅粒層；(g)在該保護層上形成一覆蓋層；以及(h)對位于瓶型溝槽的半球形晶硅粒層施加驅(qū)入，使半球形晶硅粒層中摻雜的離子往硅基底擴散而在瓶型溝槽側(cè)壁中形成埋層電極板。
9.如權(quán)利要求8所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于還包括一移除該覆蓋層的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的摻雜于半球形晶硅粒層的雜質(zhì)為砷。
11.如權(quán)利要求8所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的覆蓋層為四乙氧基硅烷。
12.如權(quán)利要求8所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的保護層為氮化硅。
13.如權(quán)利要求8所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的步驟(a)所形成的墊層構(gòu)造包括一墊氧化層，以及一墊氮化層。
14.如權(quán)利要求13所述的形成埋層電極板的方法，其特征在于所述的墊層構(gòu)造是以化學氣相沉積進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成埋層電極板的方法，適用于一具有墊層結(jié)構(gòu)的基底，且該基底的既定位置上形成一深入基底的瓶型溝槽，其步驟包括(a)沿著該瓶型溝槽周圍的墊層結(jié)構(gòu)以及該瓶型溝槽上半部的側(cè)壁上形成一保護層；(b)沿著該保護層以及該瓶型溝槽的側(cè)壁及底部上形成摻雜的半球形晶硅粒層；(c)移除位于該保護層上的半球形晶硅粒層，而保留住于瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁及底部上的半球形晶硅粒層；(d)在該保護層上形成覆蓋層；以及(e)進行驅(qū)入使摻雜于半球形晶硅粒層的離子擴散到硅基底中而于該瓶型溝槽的下半部的側(cè)壁的內(nèi)部形成埋層電極板。
文檔編號H01L21/02GK1490865SQ0214730
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者蔡子敬, 毛惠民, 莊英煥 申請人:南亞科技股份有限公司