專利名稱：金屬-絕緣-金屬型電容器、存儲(chǔ)器單元及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制作方法，特別涉及金屬-絕緣-金屬型電容 器、存儲(chǔ)器單元及其形成方法。
背景技術(shù)：
在超大規(guī)模集成電路中，電容器是常用的無(wú)源元件之一。電容器經(jīng)常整
合在雙極(Bipolar)晶體管或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS， Complementary Metal Oxide Semiconductor)晶體管等有源元件之中。目前制造的電容器可分成 以多晶硅為電極以及以金屬為電極兩種，以多晶硅為電極會(huì)有載子缺乏的問(wèn) 題，使得跨越電容器兩端的表面電壓改變時(shí)，電容量也會(huì)隨著改變，因此以 多晶硅為電極的電容器無(wú)法滿足現(xiàn)今邏輯電路要求的線性需求。而以金屬為 電極的電容器則無(wú)上述的問(wèn)題，此種以金屬為電極的電容器泛稱為金屬-絕緣-金屬型(MIM, Metal-Insulator-Metal)電容器。
現(xiàn)有在存儲(chǔ)器單元中形成MIM電容器的制作工藝，如圖l所示，在半導(dǎo) 體襯底21上依次形成隔離溝槽22、 4冊(cè)介質(zhì)層23、柵極結(jié)構(gòu)24、位于半導(dǎo)體 襯底21中的柵極結(jié)構(gòu)24兩側(cè)的源才及26a和漏極26b構(gòu)成的MOS晶體管；在 整個(gè)半導(dǎo)體襯底21上及MOS晶體管上形成第一層間介電層27,用于半導(dǎo)體 器件的縱向隔離。
如圖2所示，在第一層間介電層27和柵介質(zhì)層23中對(duì)著MOS晶體管的源極 26a或者漏才及26b位置形成通孔27a;在第一層間介電層27上形成導(dǎo)電層28，且 導(dǎo)電層28填充滿通孔27a;對(duì)導(dǎo)電層28進(jìn)行平坦化至露出第一層間介電層27。
如圖3所示，在第一層間介電層27上形成第二層間介電層29,在對(duì)著第
一層間介電層27中的通孔27a位置形成第一開(kāi)口 29a，所述第一開(kāi)口 29a暴 露出第一層間介電層27的通孔27a及通孔27a中填充的導(dǎo)電層28。
參照?qǐng)D4，用化學(xué)氣相沉積法在第二層間介電層29上及第一開(kāi)口 29a內(nèi) 側(cè)沉積第一金屬層30,作為電容器的第一電極；蝕刻第一金屬層30至露出第 二層間介電層29;然后，用化學(xué)氣相沉積法在第二層間介電層29和第一金屬 層30上沉積絕緣介質(zhì)層31,用于電容器電極間的隔離。
參照?qǐng)D5，用化學(xué)氣相沉積法或原子層沉積法在絕緣介質(zhì)層31上沉積第 二金屬層32,作為電容器的第二電極。
在如下中國(guó)專利申請(qǐng)200410091236還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān) 的信息，直接沉積第一金屬層、絕緣介質(zhì)層和第二金屬層，形成MIM電容器。
現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬-絕緣-金屬型電容器電極的表面積小，因此隨著芯片 尺寸的不斷減小，金屬-絕緣-金屬型電容器的線寬也隨之縮小，此時(shí)很難保證 金屬-絕緣-金屬型電容器的原有電容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器、存儲(chǔ)器單元及其 形成方法，保證金屬-絕緣-金屬型電容器的電容量。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法， 包括下列步驟在半導(dǎo)體村底上形成第一金屬層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火， 形成帶有分立金屬顆粒的第一金屬層，作為第一電極；在分立金屬顆粒及分 立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金 屬層，作為第二電極。
可選的，形成所述帶有分立金屬顆粒的第一金屬層進(jìn)一步包括對(duì)第一 金屬層在氮?dú)鈿夥罩?、?0(TC至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所 述分立金屬顆粒的直徑為100埃至300埃。
可選的，形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。 所述第一金屬層的材料為銅或鈦或金或銀。所述第一金屬層在退火前的厚度
為400埃~600埃。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器單元的形成方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底 上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏 極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間 介電層；在第一層間介電層和4冊(cè)介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位 置形成通孔；在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介 電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一 開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；在第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)形成形 成第一金屬層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有分立金屬顆粒的第一金屬 層，作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成 絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
可選的，形成所述帶有分立金屬顆粒的第一金屬層進(jìn)一步包括對(duì)第一 金屬層在氮?dú)鈿夥罩?、?0(TC至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所 述分立金屬顆粒的直徑為100埃至300埃。
可選的，形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。 所述第一金屬層的材料為銅或鈦或金或銀。所述第一金屬層在退火前的厚度 為400埃~600埃。
本發(fā)明提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，包括下列步驟在 半導(dǎo)體襯底上依次形成第一金屬層和第三金屬層；進(jìn)行退火工藝，第三金屬 層成分立金屬顆粒，與第一金屬層構(gòu)成第一電極；在分立金屬顆粒及分立金 屬顆粒間的第 一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層， 作為第二電極。
可選的，形成所述分立金屬顆粒進(jìn)一步包括對(duì)第三金屬層在氮?dú)鈿夥?br> 中、在500。C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述分立金屬顆粒直 徑為100埃至300埃。
可選的，形成第三金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。 所述第三金屬層的材料為銅或鈦或金或銀，厚度為80埃 120埃。形成第一金 屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。所述第 一金屬層的材料為 氮化鈦，厚度為250埃~350埃。所述第三金屬層的熔點(diǎn)比第一金屬層的熔點(diǎn) 低。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器單元的形成方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底 上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏 極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間 介電層；在第一層間介電層和柵介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位 置形成通孔；在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介 電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一 開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；在第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形 成第一金屬層和第三金屬層；進(jìn)行退火工藝，第三金屬層成分立金屬顆粒， 與第 一金屬層構(gòu)成第 一 電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第 一金屬 層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
可選的，形成所述分立金屬顆粒進(jìn)一步包括對(duì)第三金屬層在氮?dú)鈿夥?中、在500'C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述分立金屬顆粒直 徑為100埃至300埃。
可選的，形成第三金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。 所述第三金屬層的材料為銅或鈦或金或銀，厚度為80埃 120埃。形成第一金 屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。所述第 一金屬層的材料為 氮化鈦，厚度為250埃~350埃。所述第三金屬層的熔點(diǎn)比第一金屬層的熔點(diǎn) 低。 本發(fā)明提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，包括下列步驟在
半導(dǎo)體襯底上形成第一金屬層；在第一金屬層上形成離散的金屬原子顆粒； 對(duì)金屬原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立金屬顆粒，與第一金屬層作為第一電極； 在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣 介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
可選的，形成離散的金屬原子顆粒的方法為原子層沉積法。 可選的，所述分立金屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀，直徑為100埃至 300埃。
可選的，形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。 所述第一金屬層的材料為氮化鈦，厚度為250埃 350埃。
本發(fā)明才是供一種存儲(chǔ)器單元的形成方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底 上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏 極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間 介電層；在第一層間介電層和柵介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位 置形成通孔；在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介 電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一 開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；在第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形 成第一金屬層和離散的金屬原子顆粒；對(duì)金屬原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立 金屬顆粒，與第一金屬層作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間 的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第 二電極。
可選的，形成離散的金屬原子顆粒的方法為原子層沉積法。 可選的，所述分立金屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀，直徑為100埃至 300埃。
可選的，形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
所述第一金屬層的材料為氮化鈦，厚度為250埃 350埃。
本發(fā)明提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器，包括依次位于半導(dǎo)體襯底上 的第一電極、絕緣介質(zhì)層和第二電極，所述第一電極包括第一金屬層和位于 第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣介質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分立金 屬顆粒間的第一金屬層上。
可選的，所述分立金屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀。所述分立金屬顆 粒的直徑為100埃至300埃。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器單元，包括形成于半導(dǎo)體襯底上的由柵介質(zhì)層、 柵極結(jié)構(gòu)、形成于半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極構(gòu)成的MOS晶 體管和第一層間介電層；第一層間介電層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極 位置形成的通孔；通孔中填充的導(dǎo)電層且與第一層間介電層相平；位于第一 層間介電層上的第二層間介電層，第二層間介電層中的對(duì)著第一層間介電層 中的通孔位置形成的第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔 和導(dǎo)電層；第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形成的第一電極、絕緣介質(zhì)層和第二電極，所 述第一電極包括第一金屬層和位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣 介質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上。
可選的，所述分立金屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀。所述分立金屬顆 粒的直徑為100埃至300埃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，以上方案具有以下優(yōu)點(diǎn)第一電極包括第一金屬層和 位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，分立金屬顆粒可以增大金屬-絕緣-金屬型 電容器第一電極的表面積，即使在芯片尺寸不斷縮小，金屬-絕緣-金屬型電容 器的電容量也不會(huì)減小。


圖1至圖5是現(xiàn)有制作存儲(chǔ)器單元的示意圖；圖6是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第一實(shí)施例流程圖7至圖10是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第一實(shí)施例示意圖11是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的第一實(shí) 施例流程圖12至圖18是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第一實(shí)施例示意圖19是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第二實(shí)施例流程圖20至圖23是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第二實(shí)施例示意
圖24是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的第二實(shí) 施例流程圖25至圖31是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第二實(shí)施例示意圖32是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第三實(shí)施例流程圖33至圖36是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第三實(shí)施例示意
圖37是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的第三實(shí) 施例流程圖38至圖44是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第三實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明第一電極包括第一金屬層和位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，
分立金屬顆?？梢栽龃蠼饘?絕緣-金屬型電容器第 一電極的表面積，即使在芯 片尺寸不斷縮小，金屬-絕緣-金屬型電容器的電容量也不會(huì)減小。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供一種金屬-絕緣-金屬型電容器，包括依次位于半導(dǎo)體襯底上
的第一電極、絕緣介質(zhì)層和第二電極，所述第一電極包括第一金屬層和位于 第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣介質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分立金 屬顆粒間的第 一金屬層上。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器單元，包括形成于半導(dǎo)體襯底上的由柵介質(zhì)層、 柵極結(jié)構(gòu)、形成于半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極構(gòu)成的MOS晶 體管和第一層間介電層；第一層間介電層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極 位置形成的通孔；通孔中填充的導(dǎo)電層且與第一層間介電層相平；位于第一 層間介電層上的第二層間介電層，第二層間介電層中的對(duì)著第一層間介電層 中的通孔位置形成的第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔 和導(dǎo)電層；第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形成的第一電極、絕緣介質(zhì)層和第二電極，所 述第一電極包括第一金屬層和位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣 介質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上。 實(shí)施例一
本實(shí)施例提供一種形成金屬-絕緣-金屬型電容器的方法，參考附圖6所示 的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S101,在半導(dǎo)體襯底上形成第一金 屬層；執(zhí)行步驟S102,對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有分立金屬顆粒的第 一金屬層，作為第一電極；執(zhí)行步驟S103,在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒 間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步驟S104,在絕緣介質(zhì)層上形成第 二金屬層，作為第二電極。 圖7至圖10是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第一實(shí)施例示意圖。 參照?qǐng)D7，提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100為帶有導(dǎo)電層和介電層 的襯底，本發(fā)明僅以一空白半導(dǎo)體襯底100為例。
在半導(dǎo)體襯底100上沉積厚度為400埃~600埃的第一金屬層102,具體 厚度例如400埃、420埃、440埃、460埃、480埃、500埃、520埃、540埃、 560埃、580?；?00埃等；所述第一金屬層102的材料為銅或鈦或金或銀， 沉積方法為公知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等。
參考圖8,將帶有第一金屬層102的半導(dǎo)體襯底IOO放入退火爐中，第一 金屬層102經(jīng)過(guò)退火后，形成連續(xù)第一金屬層102a和位于連續(xù)第一金屬層 102a上的分立金屬顆粒102b,作為電容器的第一電極；所述連續(xù)第一金屬層 102a厚度為250埃 350埃，具體厚度例如250埃、270埃、290埃、310埃、 330?；?50埃等，本實(shí)施例優(yōu)選300埃；所述分立金屬顆粒102b可以是球 形、半球形、1/4球形或3/4球形等，直徑為100埃 300埃，具體直徑例如100 埃、120埃、140埃、160埃、180埃、200埃、220埃、240埃、260埃、280 ?；?00埃等；所述形成分立金屬顆粒102b目的為增大電容器第一電極與后 續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面積，增大電容器的電容量。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩?，?00。C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C、 520°C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火 時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形 成連續(xù)第一金屬層102a和分立金屬顆粒102b。
如圖9所示，用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法在分立金屬顆粒102b 及分立金屬顆粒102b間的連續(xù)第一金屬層102a上沉積厚度為40埃~60埃的 絕緣介質(zhì)層104，用于電容器電極間的隔離，所述絕緣介質(zhì)層104的材料可以 是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
本實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)層104的厚度具體為40埃、42埃、44埃、46埃、 48埃、50埃、52埃、54埃、56埃、58?；?0埃等，優(yōu)選50埃。
參照?qǐng)D10,在絕緣介質(zhì)層104上形成厚度為250埃 350埃的第二金屬層 106,作為電容器的第二電極，所述第二金屬層106的材料為氮化鈦或釕等， 形成第二金屬層106的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
本實(shí)施例中，第二金屬層106的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、 310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的電容器，所述電容器包括依次位 于半導(dǎo)體襯底IOO上的連續(xù)第一金屬層102a和位于連續(xù)第一金屬層102a上的 分立金屬顆粒102b,作為電容器的第一電極；位于分立金屬顆粒102b及分立 金屬顆粒間的連續(xù)第一金屬層102a上的絕緣介質(zhì)層104;位于絕緣介質(zhì)層104 上的第二金屬層106,作為電容器的第二電極。
本實(shí)施例還提供一種帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的形成 方法，參考附圖ll所示的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S201,在半 導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 源極和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；執(zhí)行步驟S202,在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS 晶體管上形成第一層間介電層；執(zhí)行步驟S203,在第一層間介電層和4冊(cè)介質(zhì) 層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孔；執(zhí)行步驟S204,在通 孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；執(zhí)行步驟S205，在第一層間介電 層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一開(kāi) 口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；執(zhí)行步驟S206，在第一開(kāi) 口內(nèi)側(cè)形成第一金屬層；執(zhí)行步驟S207，對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有 分立金屬顆粒的第一金屬層，作為第一電極；執(zhí)行步驟S208，在分立金屬顆 粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步驟S209,在絕 緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
圖12至圖18是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第一實(shí)施例示意圖。參照?qǐng)D12,提供半導(dǎo)體襯底200，在半導(dǎo)體村底200上
依次形成隔離溝槽202、斥冊(cè)介質(zhì)層203、柵^L結(jié)構(gòu)204、位于半導(dǎo)體一十底200 中的柵極結(jié)構(gòu)204兩側(cè)的源極206a和漏極206b構(gòu)成的MOS晶體管。所述柵 介質(zhì)層203為由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者它們的組合構(gòu)成，作為本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施方式，所述柵介質(zhì)層203為氧化硅。所述柵極結(jié)構(gòu)204包括多晶 硅層、硅化物層和難熔金屬層，所述硅化鴒層和難熔金屬層為降低斥冊(cè)極和引 出電極之間的接觸電阻。所述MOS晶體管還包括位于棚-極結(jié)構(gòu)204兩側(cè)的側(cè) 墻205,形成所述MOS晶體管為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
在整個(gè)半導(dǎo)體襯底200上及MOS晶體管上形成第一層間介電層207，所 述第 一層間介電層207用于半導(dǎo)體器件的縱向隔離。所迷第 一層間介電層207 可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽玻璃層(FSG)、氫化硅倍 半氧化物(HSQ)、以及摻碳的氧化硅(Coral , Black Diamond)等無(wú)機(jī)材料 或者象聚芳香烯醚(Flare)、芳香族碳?xì)浠衔?SILK)以及二甲苯塑料等有 機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，采用氧化硅作為第一 層間介電層207。所述形成第一層間介電層207為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
參照?qǐng)D13,在第一層間介電層207和柵介質(zhì)層203中對(duì)著MOS晶體管 的源極206a或者漏極206b位置形成通孔207a,作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 在對(duì)著MOS晶體管的源極206a位置形成通孔207a，所述通孔207a暴露出源 極206a。
參照?qǐng)D14 ，在通孔207a中填入導(dǎo)電層208至與第 一層間介電層207相平， 所述導(dǎo)電層208可以為金屬鋁、鎢、鋁銅合金或者摻雜多晶硅等，所述本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電層208為金屬鎢。所述導(dǎo)電層208與MOS晶體 管的源極206a相電連接。
參照?qǐng)D15，在第一層間介電層207上形成第二層間介電層209,在對(duì)著 第一層間介電層207中的通孔207a位置形成第一開(kāi)口 209a，所述第一開(kāi)口209a暴露出第 一層間介電層207的通孔207a及通孔207a中填充的導(dǎo)電層208 。 所述第二層間介電層209可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽 玻璃層(FSG )、氬化硅倍半氧化物(HSQ )、以及摻碳的氧化硅(Coral , Black Diamond)等無(wú)機(jī)材料或者象聚芳香烯醚(Flare )、芳香族碳?xì)浠衔?SILK) 以及二曱苯塑料等有機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，
采用氧化硅作為第二層間介電層209。所述形成第一開(kāi)口 209a為本領(lǐng)域技術(shù) 人員7>知技術(shù)。
參照?qǐng)D16,在第一開(kāi)口 209a內(nèi)側(cè)沉積厚度為400埃~600埃的第一金屬 層210,具體厚度例如400埃、420埃、440埃、460埃、480埃、500埃、520 埃、540埃、560埃、580?；?00埃等；所述第一金屬層210的材^f為銅或 鈦或金或銀，沉積方法為公知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等；將半 導(dǎo)體襯底200放入退火爐中，第一金屬層210經(jīng)過(guò)退火后，形成連續(xù)第一金 屬層210a和位于連續(xù)第一金屬層210a上的分立金屬顆粒層210b，作為電容 器的第一電極，所述連續(xù)第一金屬層210a厚度為250埃 350埃，具體厚度例 如250埃、270埃、290埃、310埃、330?；?50埃等，本實(shí)施例優(yōu)選300 埃；分立金屬顆粒210b的形狀為球形、半球形、1/4球形或3/4球形等，直徑 為100埃 300埃，具體厚度例如100埃、120埃、140埃、160埃、180埃、 200埃、220埃、240埃、260埃、280埃或300埃等。
其中，連續(xù)第一金屬層210a通過(guò)通孔207a中填充的導(dǎo)電層208與MOS 晶體管的源極206a相電連接；所述形成分立金屬顆粒210b目的為增大電容 器第一電極與后續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面積，增大電容器的電 容量。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩?，?00。C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C、 520。C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火
時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形 成連續(xù)第 一金屬層210a和分立金屬顆粒210b。
參照?qǐng)D17,在第一開(kāi)口 209a內(nèi)的分立金屬顆粒210b、分立金屬顆粒210b 間的連續(xù)第 一金屬層210a以及第 一開(kāi)口 209a以外區(qū)域的第二層間介電層209 上的形成厚度為40埃~60埃的絕緣介質(zhì)層211,用于電容器電極間的隔離， 所述絕緣介質(zhì)層211位于分立金屬顆粒210b的表面，二者接觸面積較大，形 成所述絕緣介質(zhì)層211的方法為公知的技術(shù)，具體為化學(xué)氣相沉積法或物理 氣相沉積法等。
其中，絕緣介質(zhì)層211的具體厚度為40埃、42埃、44埃、46埃、48埃、 50埃、52埃、54埃、56埃、58?；?0埃等，優(yōu)選50埃；所述絕緣介質(zhì)211 的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
參照?qǐng)D18，在絕緣介質(zhì)層211上形成厚度為250埃 350埃的第二金屬層 212，作為電容器的第二電極，形成第二金屬層212的方法為公知的化學(xué)氣相 沉積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，第二金屬層212的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、 310埃、330埃或350埃等，優(yōu)選300埃；第二金屬層212的材料為氮化鈦或 釕等。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元，包括半導(dǎo)體襯底 200上依次形成的由柵介質(zhì)層203、柵極結(jié)構(gòu)204、源極206a和漏極206b構(gòu) 成的MOS晶體管和第一層間介電層207;在第一層間介電層207中對(duì)著MOS 晶體管的源才及206a位置形成的通孔207a;在通孔207a中填充的導(dǎo)電層208 且與第一層間介電層207相平；位于第一層間介電層207上的第二層間介電 層209,第二層間介電層209中對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成的第一 開(kāi)口 209a,所述第一開(kāi)口 209a暴露出第一層間介電層207的通孔207a和導(dǎo)
電層208;第一開(kāi)口 209a內(nèi)形成的作為電容器第一電極的連續(xù)第一金屬層210a 和位于連續(xù)第一金屬層210a上的分立金屬顆粒210b，連續(xù)第一金屬層210a 通過(guò)通孔207a中填充的導(dǎo)電層208與MOS晶體管的源極206a相電連接；于 分立金屬顆粒210b及分立金屬顆粒210b間的連續(xù)第 一金屬層210a上依次形 成有絕緣介質(zhì)層211以及作為電容器第二電極的第二金屬層212。
實(shí)施例二
本實(shí)施例提供一種形成金屬-絕緣-金屬型電容器的方法，參考附圖19所 示的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S301,在半導(dǎo)體襯底上依次形成 第一金屬層和第三金屬層；執(zhí)行步驟S302，進(jìn)行退火工藝，第三金屬層成分 立金屬顆粒，與第一金屬層構(gòu)成第一電極；執(zhí)行步驟S303在分立金屬顆粒及 分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步驟S304，在絕緣介 質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
圖20至圖23是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第二實(shí)施例示意 圖。參照?qǐng)D20，提供半導(dǎo)體襯底300,所述半導(dǎo)體襯底300為帶有導(dǎo)電層和 介電層的襯底，本發(fā)明j又以一空白半導(dǎo)體襯底300為例。
在半導(dǎo)體襯底300上沉積厚度為250埃 350埃的第一金屬層301，沉積 方法為公知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等；于第一金屬層301上沉 積厚度為80埃 120埃的第三金屬層302,沉積方法為/>知的化學(xué)氣相沉積法 或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，所述第一金屬層301的具體要求厚度為250埃、270埃、290 埃、310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃；第一金屬層301的材料為氮化 鈦；所述第三金屬層302的材料為銅、鈦、金或銀等；其中，第三金屬層302 的具體厚度例如80埃、90埃、100埃、110埃或120埃等。
第三金屬層302的熔點(diǎn)比第一金屬層301的熔點(diǎn)低；作為一實(shí)施例，第 三金屬層302用的材料為金，熔點(diǎn)為1064°C,第一金屬層301用的材料為氮
化4太，熔點(diǎn)為2930°C。
參考圖21，將帶有第一金屬層301和第三金屬層302的半導(dǎo)體襯底300 放入退火爐中，由于第三金屬層302的熔點(diǎn)比第一金屬層301的熔點(diǎn)低，因 此，第三金屬層302經(jīng)過(guò)退火后，形成分立金屬顆粒302a,而第一金屬層301 仍為連續(xù)金屬層，分立金屬顆粒302a與第一金屬層301作為電容器的第一電 極，分立金屬顆粒302a的形狀為球形、半球形、1/4球形或3/4球形等，直徑 為100埃 300埃，具體直徑例如100埃、120埃、140埃、160埃、180埃、 200埃、220埃、240埃、260埃、280埃或300埃等。所述形成分立金屬顆粒 302a目的為增大電容器第一電極與后續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面 積，增大電容器的電容。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩校?00。C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C 、 520°C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火 時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形成 分立金屬顆粒302a。
如圖22所示，用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法在分立金屬顆粒302a 及分立金屬顆粒302a間的第一金屬層301上沉積厚度為40埃 60埃的絕緣介 質(zhì)層304，用于電容器電;f及間的隔離。
本實(shí)施例中，絕^彖介質(zhì)層304的具體厚度為40埃、42埃、44埃、46埃、 48埃、50埃、52埃、54埃、56埃、58埃或60埃等，優(yōu)選50埃；所述絕緣 介質(zhì)304的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
參照?qǐng)D23,在絕緣介質(zhì)層304上形成厚度為250埃~350埃的第二金屬層 306,作為電容器的第二電極，形成第二金屬層306的方法為化學(xué)氣相沉積法 或物理氣相沉積法。
本實(shí)施例中，第二金屬層306的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、310埃、330埃或350埃等，優(yōu)選300埃；第二金屬層306的材料為氮化鈦或 釕等。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的電容器，所述電容器包括依次位 于半導(dǎo)體襯底300上的第一金屬層301和位于第一金屬層301上的分立金屬 顆粒302a，作為電容器的第一電極；位于分立金屬顆粒302a及分立金屬顆粒 302a間的第一金屬層301上的絕緣介質(zhì)層304;位于絕緣介質(zhì)層304上的第 二金屬層306,作為電容器的第二電極。
本實(shí)施例還提供一種帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的形成 方法，參考附圖24所示的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S401,在半 導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 源極和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；執(zhí)行步驟S402,在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS 晶體管上形成第一層間介電層；執(zhí)行步驟S403,在第一層間介電層和柵介質(zhì) 層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孔；執(zhí)行步驟S404，在通 孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；執(zhí)行步驟S405,在第一層間介電 層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一開(kāi) 口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；執(zhí)行步驟S406,在第一開(kāi) 口內(nèi)側(cè)依次形成第一金屬層和第三金屬層；執(zhí)行步驟S407,進(jìn)行退火工藝， 第三金屬層成分立金屬顆粒，與第一金屬層構(gòu)成第一電極；執(zhí)行步驟S408， 在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步 驟S409,在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
圖25至圖31是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第二實(shí)施例示意圖。參照?qǐng)D25,提供半導(dǎo)體襯底400,在半導(dǎo)體襯底400上 依次形成隔離溝槽402、柵介質(zhì)層403、柵極結(jié)構(gòu)404、位于半導(dǎo)體襯底400 中的柵極結(jié)構(gòu)404兩側(cè)的源極406a和漏極406b構(gòu)成的MOS晶體管。所述柵 介質(zhì)層403為由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者它們的組合構(gòu)成，作為本發(fā)
明一個(gè)實(shí)施方式，所述柵介質(zhì)層403為氧化硅。所述沖冊(cè)極結(jié)構(gòu)404包括多晶 硅層、硅化物層和難熔金屬層，所述硅化鴒層和難熔金屬層為降低柵-極和引 出電極之間的接觸電阻。所述MOS晶體管還包括位于柵極結(jié)構(gòu)404兩側(cè)的側(cè) 墻405。形成所述MOS晶體管為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
在整個(gè)半導(dǎo)體襯底400上及MOS晶體管上形成第一層間介電層407,所 述第一層間介電層407用于半導(dǎo)體器件的縱向隔離。所述第一層間介電層407 可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽玻璃層(FSG)、氫化硅倍 半氧化物(HSQ)、以及摻碳的氧化硅(Coral , Black Diamond)等無(wú)機(jī)材料 或者象聚芳香烯醚(Flare )、芳香族碳?xì)浠衔?SILK)以及二曱苯塑料等有 機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，采用氧化硅作為第一 層間介電層407。所述形成第一層間介電層407為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
參照?qǐng)D26,在第一層間介電層407和柵介質(zhì)層403中對(duì)著MOS晶體管 的源極406a或者漏極406b位置形成通孔407a,作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 在對(duì)著MOS晶體管的源才及406a位置形成通孔407a,所述通孔407a暴露出源 極楊a。
參照?qǐng)D27,在通孔407a中填入導(dǎo)電層408至與第 一層間介電層407相平， 所述導(dǎo)電層408可以為金屬鋁、鎢、鋁銅合金或者摻雜多晶硅等，所述本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電層408為金屬鎢。所述導(dǎo)電層408與MOS晶體 管的源極406a相電連接。
參照?qǐng)D28,在第一層間介電層407上形成第二層間介電層409,在對(duì)著 第一層間介電層407中的通孔407a位置形成第一開(kāi)口 409a，所述第一開(kāi)口 409a暴露出第 一層間介電層407的通孔407a及通孔407a中填充的導(dǎo)電層408 。 所述第二層間介電層409可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽 玻璃層(FSG )、氫化硅倍半氧化物(HSQ )、以及摻碳的氧化硅(Coral , BlackDiamond)等無(wú)機(jī)材料或者象聚芳香烯醚(Flare )、芳香族碳?xì)浠衔?SILK) 以及二甲苯塑料等有機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，
采用氧化硅作為第二層間介電層409。所述形成第一開(kāi)口 409a為本領(lǐng)域技術(shù) 人員/>知#支術(shù)。
參照?qǐng)D29,在第一開(kāi)口 409a內(nèi)側(cè)沉積厚度為250埃~350埃的第一金屬 層410,沉積方法為^^知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等；在第一金屬 層上沉積厚度為80埃 120埃的第三金屬層413,沉積方法為公知的化學(xué)氣相 沉積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，所述第一金屬層410的具體要求厚度為250埃、270埃、290 埃、310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃；第一金屬層410的材料為氮化 鈦；所述第三金屬層413的材料為銅、鈦、金或銀等；其中，第三金屬層413 的具體厚度例如80埃、90埃、100埃、110埃或120埃等。
第三金屬層413的熔點(diǎn)比第一金屬層410的熔點(diǎn)低；作為一實(shí)施例，第 三金屬層302用的材料為金，熔點(diǎn)為1064°C,第一金屬層301用的材料為氮 化鈥，熔點(diǎn)為2930°C。
參照?qǐng)D30，將半導(dǎo)體襯底400放入退火爐中，由于第三金屬層413的熔 點(diǎn)比第一金屬層410的熔點(diǎn)低，因此，第三金屬層413經(jīng)過(guò)退火后，形成分 立金屬顆粒413a,而第一金屬層410仍為連續(xù)金屬層，第一金屬層410與分 立金屬顆粒413a構(gòu)成電容器的第一電極，所述分立金屬顆粒413a可以是球形、 半球形、1/4球形或3/4球形等，直徑為100埃 300埃，具體厚度例如100埃、 120埃、140埃、160埃、180埃、200埃、220埃、240埃、260埃、280埃或 300埃等；其中，第一金屬層410通過(guò)通孔407a中填充的導(dǎo)電層408與MOS 晶體管的源極406a相電連接；所述形成分立金屬顆粒413a目的為增大電容器 第一電極與后續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面積，增大電容器的電容。
在第 一開(kāi)口 409a內(nèi)的分立金屬顆粒413a上以及第二層間介電層409上的
第一開(kāi)口 409a以外區(qū)域用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法形成厚度為40 埃~60埃的絕緣介質(zhì)層411,用于電容器電極間的隔離，所述絕緣介質(zhì)層411 位于分立金屬顆粒413a的表面，二者接觸面積較大，形成所述絕緣介質(zhì)層411 的方法為公知的技術(shù)，具體為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩?，?0(TC至60(TC下進(jìn)^f亍退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C、 520°C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火 時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形 成分立金屬顆粒413a。
本實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)層411的具體厚度為40埃、42埃、44埃、46埃、 48埃、50埃、52埃、54埃、56埃、58?；?0埃等，優(yōu)選50埃；所述絕緣 介質(zhì)411的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
參照?qǐng)D31,在絕緣介質(zhì)層411上形成厚度為250埃~350埃的第二金屬層 412，作為電容器的第二電極，形成第二金屬層412的方法為公知的化學(xué)氣相 沉積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，第二金屬層412的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、 310埃、330埃或350埃等，優(yōu)選300埃；第二金屬層412的材料為氮化鈦或 釕等。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元，包括半導(dǎo)體襯底400 上依次形成的由柵介質(zhì)層403、柵極結(jié)構(gòu)404、源極406a和漏極406b構(gòu)成的 MOS晶體管和第一層間介電層407;在第一層間介電層407中對(duì)著MOS晶體 管的源極406a位置形成的通孔407a;在通孔407a中填充的導(dǎo)電層408且與 第一層間介電層407相平；位于第一層間介電層407上的第二層間介電層409, 第二層間介電層409中對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成的第一開(kāi)口 409a，所述第一開(kāi)口 409a暴露出第一層間介電層407的通孔407a和導(dǎo)電層408;第一開(kāi)口 409a內(nèi)形成的作為電容器第一電極的第一金屬層410和分立 金屬顆粒413a,第一金屬層410通過(guò)通孔407a中填充的導(dǎo)電層408與MOS 晶體管的源極406a相電連接；于分立金屬顆粒413a和分立金屬顆粒413a間 的第一金屬層410上依次形成有絕緣介質(zhì)層411以及作為電容器第二電極的 第二金屬層412。
實(shí)施例三
本實(shí)施例提供一種形成金屬-絕緣-金屬型電容器的方法，參考附圖32所示 的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S501，在半導(dǎo)體襯底上形成第一金 屬層；執(zhí)行步驟S502，在第一金屬層上形成離散的金屬原子顆粒；執(zhí)行步驟 S503對(duì)金屬原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立金屬顆粒，與第一金屬層作為第一 電極；執(zhí)行步驟S504在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成 絕緣介質(zhì)層；執(zhí)行步驟S505,在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電 極。
圖33至圖36是本發(fā)明形成金屬-絕緣-金屬型電容器的第三實(shí)施例示意 圖。參照?qǐng)D33,提供半導(dǎo)體襯底500，所述半導(dǎo)體襯底500為帶有導(dǎo)電層和 介電層的襯底，本發(fā)明僅以一空白半導(dǎo)體襯底500為例。
在半導(dǎo)體襯底500上沉積厚度為250埃 350埃的第一金屬層501,沉積 方法為公知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等；用原子層沉積法于第一 金屬層501上沉積金屬原子顆粒502。
本實(shí)施例中，所述第一金屬層501的具體要求厚度為250埃、270埃、290 埃、310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃；第一金屬層501的材料為氮化 鈦；所述金屬原子顆粒502的材料為銅、鈦、金或銀等。
所述原子層沉積法為，第一前體氣體流向原子層沉積室內(nèi)的半導(dǎo)體襯底 500，第一前體氣體與第一金屬層501之間發(fā)生物理或者化學(xué)吸附，在第一金 屬層501上形成離散的金屬原子顆粒502，由于第一前體氣體原子之間的互相
吸附作用，在與第一金屬層501直接接觸的金屬原子顆粒502上還吸附有金 屬原子顆粒502的原子。
為使第一前體氣體在第一金屬層501上形成離散的金屬原子顆粒502,應(yīng) 該控制第 一前體氣體流向原子層沉積室內(nèi)的具體工藝條件，對(duì)第 一前體氣體 在第一金屬層501上的離散分布起作用的是第一前體氣體流向原子層沉積室 內(nèi)的氣體流量、流入時(shí)間、流入溫度、壓力等。
其中，對(duì)實(shí)現(xiàn)離散分布起決定作用的工藝在于第 一前體氣體流入沉積室 內(nèi)的流量和流入時(shí)間，在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)第一前體氣體在第一 金屬層501上形成離散的金屬原子顆粒502,應(yīng)該在現(xiàn)有技術(shù)形成密集的金屬 原子顆粒502的工藝基礎(chǔ)上，降低第一前體氣體在原子層沉積室內(nèi)的流量以 及流入時(shí)間，在第一金屬層501上吸附的第一前體氣體形成密集分布之前， 停止第一前體氣體的流入，即可形成離散分布的金屬原子顆粒502。在本實(shí)施 例更加優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以較大的降低第 一前體氣體在原子層沉積室內(nèi) 的流量，而適當(dāng)?shù)奶岣叩谝磺绑w氣體在原子層沉積室內(nèi)的流入時(shí)間，以提高 工藝的可控制性。
本實(shí)施例中，通過(guò)控制第一前體氣體在原子層沉積室內(nèi)的流量以及流入 時(shí)間，可以控制形成金屬原子顆粒502的第一前體氣體在第一金屬層501上 的分布密度。
接著，惰性吹掃氣流向在原子層沉積室內(nèi)的第一金屬層501,去除沒(méi)有在 第一金屬層501上形成金屬原子顆粒502的第一前體氣體。本步驟中，不僅 可以去除原子層沉積室內(nèi)沒(méi)有吸附在第一金屬層501上的第一前體氣體，還 可以去除與第 一金屬層501直接接觸的第 一前體氣體上吸附的第 一前體氣體， 只留下與第一金屬層501直接接觸的第一前體氣體，在第一金屬層501上形 成金屬原子顆粒502的第一前體原子。所述的惰性氣體例如He， Ne, Ar等氣 體。
惰性氣體吹掃之后，所述的第一金屬層501上形成呈單原子狀態(tài)離散分
布的、均勻或者不均勻分布的金屬原子顆粒502。
參考圖34,將帶有第一金屬層501和金屬原子顆粒502的半導(dǎo)體襯底500 放入退火爐中，金屬原子顆粒502經(jīng)過(guò)退火后，形成分立金屬顆粒502a，分 立金屬顆粒502a與第一金屬層501作為電容器的第一電極，分立金屬顆粒 502a可以是球形、半球形、1/4球形或3/4球形等，直徑為100埃 300埃，具 體直徑例如100埃、120埃、140埃、160埃、180埃、200埃、220埃、240 埃、260埃、280?；?00埃等，所述形成分立金屬顆粒502a目的為增大電 容器第一電極與后續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面積，增大電容器的 電容。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩?，?00。C至800。C下進(jìn)行退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C 、 520°C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火 時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形 成分立金屬顆粒502a。
如圖35所示，用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法在分立金屬顆粒502a 及分立金屬顆粒502a間的第一金屬層501上沉積厚度為40埃~60埃的絕緣介 質(zhì)層504，用于電容器電極間的隔離。
本實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)層504的具體厚度為40埃、42埃、44埃、46埃、 48埃、50埃、52埃、54埃、56埃、58埃或60埃等，優(yōu)選50埃；所述絕緣 介質(zhì)504的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
參照?qǐng)D36,在絕緣介質(zhì)層504上形成厚度為250埃 350埃的第二金屬層 506,作為電容器的第二電極，形成第二金屬層506的方法為化學(xué)氣相沉積法 或物理氣相沉積法。
本實(shí)施例中，第二金屬層506的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、
310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃；第二金屬層506的材料為氮化4太或 釕等。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的電容器，所述電容器包括依次位 于半導(dǎo)體襯底500上的第一金屬層501和位于第一金屬層501上的分立金屬 顆粒502a,作為電容器的第一電極；位于分立金屬顆粒502a及分立金屬顆粒 502a間的第一金屬層501上的絕緣介質(zhì)層504;位于絕緣介質(zhì)層504上的第 二金屬層506,作為電容器的第二電極。
本實(shí)施例還提供一種帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的形成 方法，參考附圖37所示的工藝流程圖，包括如下步驟執(zhí)行步驟S601,在半 導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 源才及和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；執(zhí)行步驟S602,在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS 晶體管上形成第一層間介電層；執(zhí)行步驟S603，在第一層間介電層和沖冊(cè)介質(zhì) 層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孔；執(zhí)行步驟S604，在通 孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；執(zhí)行步驟S605，在第一層間介電 層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成第一開(kāi) 口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔；執(zhí)行步驟S606,在第一開(kāi) 口內(nèi)側(cè)依次形成第一金屬層和離散的金屬原子顆粒；執(zhí)行步驟S607,對(duì)金屬 原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立金屬顆粒，與第一金屬層作為第一電極；執(zhí)行 步驟S608,在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì) 層；執(zhí)行步驟S609，在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
圖38至圖44是本發(fā)明形成帶有金屬-絕緣-金屬型電容器的存儲(chǔ)器單元的 第三實(shí)施例示意圖。參照?qǐng)D38，提供半導(dǎo)體襯底600，在半導(dǎo)體襯底600上 依次形成隔離溝槽602、柵介質(zhì)層603、 4冊(cè)才及結(jié)構(gòu)604、位于半導(dǎo)體襯底600 中的柵極結(jié)構(gòu)404兩側(cè)的源極406a和漏極406b構(gòu)成的MOS晶體管。所述柵 介質(zhì)層603為由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者它們的組合構(gòu)成，作為本發(fā)
明一個(gè)實(shí)施方式，所述柵介質(zhì)層603為氧化硅。所述柵極結(jié)構(gòu)604包括多晶 硅層、硅化物層和難熔金屬層，所述硅化鴒層和難熔金屬層為降低柵極和引 出電極之間的接觸電阻。所述MOS晶體管還包括位于柵極結(jié)構(gòu)604兩側(cè)的側(cè) 墻605。形成所述MOS晶體管為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
在整個(gè)半導(dǎo)體襯底600上及MOS晶體管上形成第一層間介電層607,所 述第一層間介電層607用于半導(dǎo)體器件的縱向隔離。所述第一層間介電層607 可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽玻璃層(FSG)、氫化硅倍 半氧化物(HSQ)、以及摻碳的氧化硅(Coral , Black Diamond)等無(wú)機(jī)材料 或者象聚芳香烯醚(Flare )、芳香族碳?xì)浠衔?SILK)以及二曱苯塑料等有 機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，釆用氧化硅作為第一 層間介電層607。所述形成第一層間介電層607為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)。
參照?qǐng)D39,在第一層間介電層607和;敗介質(zhì)層603中對(duì)著MOS晶體管 的源極606a或者漏極606b位置形成通孔607a,作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 在對(duì)著MOS晶體管的源才及606a位置形成通孔607a,所述通孔607a暴露出源 極606a。
參照?qǐng)D40，在通孔607a中填入導(dǎo)電層608至與第 一層間介電層607相平， 所述導(dǎo)電層608可以為金屬鋁、鎢、鋁銅合金或者摻雜多晶硅等，所述本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電層608為金屬鴒；所述導(dǎo)電層608與MOS晶體 管的源極606a相電連接。
參照?qǐng)D41,在第一層間介電層607上形成第二層間介電層609，在對(duì)著 第一層間介電層607中的通孔607a位置形成第一開(kāi)口 609a,所述第一開(kāi)口 609a暴露出第 一層間介電層607的通孔607a及通孔607a中填充的導(dǎo)電層608 。 所述第二層間介電層609可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、加氟的硅酸鹽 玻璃層(FSG)、氫化硅倍半氧化物(HSQ)、以及摻碳的氧化硅(Coral ,
Black Diamond)等無(wú)機(jī)材料或者象聚芳香烯醚(Flare )、芳香族碳?xì)寤衔?(SILK)以及二甲苯塑料等有機(jī)材料或者它們的組合。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施方式，采用氧化硅作為第二層間介電層609。所述形成第一開(kāi)口 609a為本 領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
參照?qǐng)D42,在第一開(kāi)口 609a內(nèi)側(cè)沉積厚度為250埃~350埃的第一金屬 層610,沉積方法為^^知的化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等；用原子層沉 積法于第一金屬層610上沉積金屬原子顆粒613。
本實(shí)施例中，所述第一金屬層610的具體要求厚度為250埃、270埃、290 埃、310埃、330?；?50埃等，優(yōu)選300埃；第一金屬層610的材料為氮化 鈦；所述金屬原子顆粒613的材料為銅、鈦、金或銀等。
參照?qǐng)D43，將半導(dǎo)體襯底600放入退火爐中，金屬原子顆粒613經(jīng)過(guò)退 火后，形成分立金屬顆粒613a，分立金屬顆粒613a與第一金屬層610作為電 容器的第一電極，分立金屬顆粒613a可以是球形、半球形、1/4球形或3/4球 形等，直徑為100埃 300埃；所述形成分立金屬顆粒613a目的為增大電容器 第一電極與后續(xù)形成的電容器第二電極之間的接觸面積，增大電容器的電容 量。
在第一開(kāi)口 609a內(nèi)的分立金屬顆粒613a、分立金屬顆粒613a間的第一 金屬層610以及第二層間介電層609上的第 一開(kāi)口 609a以外區(qū)域形成厚度為 40埃 60埃的絕緣介質(zhì)層611，用于電容器電極間的隔離，所述絕緣介質(zhì)層 611位于分立金屬顆粒613a的表面，二者接觸面積較大，形成所述絕緣介質(zhì) 層611的方法為公知的技術(shù)，具體為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩?，?00。C至60(TC下進(jìn)行退火2分鐘至7分 鐘，具體退火溫度為500°C、 520°C、 540°C、 560°C、 580。C或600。C等，退火 時(shí)間具體為2分鐘、3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘或7分鐘，退火后形
成分立金屬顆粒613a。所述分立金屬顆粒613a直徑為具體例如100埃、120 埃、140埃、160埃、180埃、200埃、220埃、240埃、260埃、280?；?00埃等。
本實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)層611的具體厚度為40埃、42埃、44埃、46埃、 48埃、50埃、52埃、54埃、56埃、58?；?0埃等，優(yōu)選50埃；所述絕緣 介質(zhì)611的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭或氧化鎬等。
參照?qǐng)D44,在絕緣介質(zhì)層611上形成厚度為250埃 350埃的第二金屬層 612,作為電容器的第二電極形成第二金屬層612的方法為公知的化學(xué)氣相沉 積法或物理氣相沉積法等。
本實(shí)施例中，第二金屬層612的具體厚度例如250埃、270埃、290埃、 310埃、330埃或350埃等，優(yōu)選300埃；第二金屬層612的材料為氮化鈦或 釕等。
基于上述工藝實(shí)施后，形成本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元，包括半導(dǎo)體襯底600 上依次形成的由柵介質(zhì)層603、柵極結(jié)構(gòu)604、源極606a和漏極606b構(gòu)成的 MOS晶體管和第一層間介電層607;在第一層間介電層607中對(duì)著MOS晶體 管的源極606a位置形成的通孔607a;在通孔607a中填充的導(dǎo)電層608且與 第一層間介電層607相平；位于第一層間介電層607上的第二層間介電層609， 第二層間介電層609中對(duì)著第一層間介電層中的通孔位置形成的第一開(kāi)口 609a,所述第一開(kāi)口 609a暴露出第一層間介電層607的通孔607a和導(dǎo)電層 608;第一開(kāi)口 609a內(nèi)形成的作為電容器第一電極的第一金屬層610和分立 金屬顆粒613a,第一金屬層610通過(guò)通孔607a中填充的導(dǎo)電層608與MOS 晶體管的源極606a相電連接；于分立金屬顆粒613a、分立金屬顆粒613a間 的第一金屬層610及上依次形成絕緣介質(zhì)層611以及作為電容器第二電極的 第二金屬層612。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一金屬層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有分立金屬顆粒的第一金屬層，作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成所述帶有分立金屬顆粒的第一金屬層進(jìn)一步包括對(duì)第一金屬層在氮 氣氣氛中、在50(TC至600。C下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述分立金 屬顆粒的直徑為100埃至300埃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述第一金屬層的材料為銅或鈦或金或4艮。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述第一金屬層在退火前的厚度為400埃~600埃。
6. —種存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵才及結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的棚-極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間介電層； 在第一層間介電層和柵介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孑L;在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通 孔位置形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔； 在第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)形成第一金屬層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有分立金屬顆粒的第一金屬層，作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第 一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成所述帶有 分立金屬顆粒的第一金屬層進(jìn)一步包括對(duì)第一金屬層在氮?dú)鈿夥罩小⒃?50(TC至600。C下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述分立金屬顆粒的直徑 為100埃至300埃。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成第一金屬 層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述第一金屬 層的材料為銅或鈦或金或銀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述第一金屬 層在退火前的厚度為400埃 600埃。
11. 一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體襯底上依次形成第一金屬層和第三金屬層；進(jìn)行退火工藝，第三金屬層成分立金屬顆粒，與第一金屬層構(gòu)成第一電極； 在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成所述分立金屬顆粒進(jìn)一步包括對(duì)第三金屬層在氮?dú)鈿夥罩?、?00。C 至600。C下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述分立金屬顆粒直徑為100 埃至300埃。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成第三金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述第三金屬層的材料為銅或鈦或金或銀，厚度為80埃 120埃。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述第一金屬層的材料為氮化鈦，厚度為250埃 350埃。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16任一項(xiàng)所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法， 其特征在于所述第三金屬層的熔點(diǎn)比第一金屬層的熔點(diǎn)低。
18. —種存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間介電層； 在第一層間介電層和柵介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孑L;在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通 孔位置形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔； 在第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形成第一金屬層和第三金屬層； 進(jìn)行退火工藝，第三金屬層成分立金屬顆粒，與第一金屬層構(gòu)成第一電極； 在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求18所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成所述分立 金屬顆粒進(jìn)一步包括對(duì)第三金屬層在氮?dú)鈿夥罩小⒃?00。C至600。C下進(jìn)行退火2分鐘至7分鐘，形成所述半球形金屬顆粒直徑為100埃至300埃。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成第三金屬 層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述第三金屬 層的材料為銅或鈦或金或銀，厚度為80埃 120埃。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成第一金屬 層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述第一金屬 層的材料為氮化鈦，厚度為250埃~350埃。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18至23任一項(xiàng)所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于 所述第三金屬層的熔點(diǎn)比第一金屬層的熔點(diǎn)低。
25. —種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體襯底上形成第一金屬層；在第一金屬層上形成離散的金屬原子顆粒；對(duì)金屬原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立金屬顆粒，與第一金屬層作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成離散的金屬原子顆粒的方法為原子層沉積法。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述分立金屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀，直徑為100埃至300埃。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 形成第一金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，其特征在于 所述第一金屬層的材料為氮化鈦，厚度為250埃 350埃。
30. —種存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體襯底中的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極，構(gòu)成MOS晶體管；在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上及MOS晶體管上形成第一層間介電層； 在第一層間介電層和柵介質(zhì)層中對(duì)著MOS晶體管的源極或者漏極位置形成通孑L;在通孔中填入導(dǎo)電層至與第一層間介電層相平；在第一層間介電層上形成第二層間介電層，在對(duì)著第一層間介電層中的通 孔位置形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介電層的通孔； 在第 一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形成第 一金屬層和離散的金屬原子顆粒； 對(duì)金屬原子顆粒進(jìn)行退火，形成分立金屬顆粒，與第一金屬層作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成離散的金 屬原子顆粒的方法為原子層沉積法。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述分立金屬 顆粒的材料為銅或鈦或金或銀，直徑為100埃至300埃。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于形成第一金屬 層的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述存儲(chǔ)器單元的形成方法，其特征在于所述第一金屬 層的材料為氮化鈦，厚度為250埃~350埃。
35. —種金屬-絕緣-金屬型電容器，包括依次位于半導(dǎo)體襯底上的第一電極、 絕緣介質(zhì)層和第二電極，其特征在于，所述第一電極包括第一金屬層和位 于第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣介質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分 立金屬顆粒間的第 一金屬層上。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述金屬-絕緣-金屬型電容器，其特征在于所述分立金 屬顆粒的材料為銅或鈦或金或銀。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述金屬-絕緣-金屬型電容器，其特征在于所述分立金 屬顆粒的直徑為100埃至300埃。
38. —種存儲(chǔ)器單元，包括 形成于半導(dǎo)體襯底上的由柵介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)、形成于半導(dǎo)體襯底中的柵才及結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極和漏極構(gòu)成的MOS晶體管和第一層間介電層；第一層間介電層中對(duì)著MOS晶體管的源^l或者漏極位置形成的通孔； 通孔中填充的導(dǎo)電層且與第一層間介電層相平；位于第一層間介電層上的第二層間介電層，第二層間介電層中的對(duì)著第一 層間介電層中的通孔位置形成的第一開(kāi)口 ，所述第一開(kāi)口暴露出第一層間介 電層的通孔和導(dǎo)電層；第一開(kāi)口內(nèi)側(cè)依次形成的第一電極、絕緣介質(zhì)層和第二電極，其特征在于， 第一電極包括第一金屬層和位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，所述絕緣介 質(zhì)層位于分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述存儲(chǔ)器單元，其特征在于所述分立金屬顆粒的材料 為銅或4太或金或4艮。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述存儲(chǔ)器單元，其特征在于所述分立金屬顆粒的直徑 為100埃至300埃。
全文摘要
一種金屬-絕緣-金屬型電容器的形成方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一金屬層；對(duì)第一金屬層進(jìn)行退火，形成帶有分立金屬顆粒的第一金屬層，作為第一電極；在分立金屬顆粒及分立金屬顆粒間的第一金屬層上形成絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上形成第二金屬層，作為第二電極。本發(fā)明還提供金屬-絕緣-金屬型電容器、存儲(chǔ)器單元及其形成方法。本發(fā)明第一電極包括第一金屬層和位于第一金屬層上的分立金屬顆粒，分立金屬顆?？梢栽龃蠼饘?絕緣-金屬型電容器第一電極的表面積，即使在芯片尺寸不斷縮小，金屬-絕緣-金屬型電容器的電容量也不會(huì)減小。
文檔編號(hào)H01L27/108GK101359593SQ20071004438
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者三重野文健, 華 季, 季明華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司