[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本申请基于日本专利申请No.2007-143146，其内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种包含圆柱电容器的半导体器件及其制造方法。

背景技术

动态随机存取存储器(DRAM)的存储器单元由一个晶体管和一个电容器组成。随着半导体器件的缩小，DRAM的电容器的结构发生巨大变化。用于存储器单元的电容器的示例是平板式电容器、堆叠式电容器、圆柱式电容器、沟槽式电容器等，其中，圆柱电容器目前被广泛用作一种最适用于较高集成度的电容器。

正如名称中所表示出的，圆柱电容器是通过在良好的阶梯覆盖条件下将下电极、绝缘膜和上电极依次堆叠，从而覆盖被图案化为圆柱形的孔来构造的。因为电容器部分是在孔被图案化之后形成的，所以圆柱电容器不太可能造成相邻的DRAM存储器单元间的短路，由此圆柱电容器适用于大规模的集成。然而，随着日益增加的减小尺寸的趋势和对增大电容的技术的期望增大，对于电容器，即使是对于圆柱式电容器，也变得越来越难以保证足够水平的电容。

日本特许公开专利公布No.H11-87650描述了一种具有圆柱电容器的半导体器件。将参照图5A至图6C来说明制造该种具有圆柱电容器的半导体器件的方法。

首先，如图5A所示，在硅衬底110的上方形成(第二)绝缘膜180，并通过公知的方法来形成接触190。然后，在绝缘膜180上形成绝缘中间层120(通常形成为大约500nm到1.2μm的厚度)，并通过光刻胶膜将绝缘中间层120图案化，从而形成孔130。随后，如图5B所示，形成导电的下电极膜141。

下电极膜141的落在绝缘中间层120上的部分会导致相邻的DRAM存储器单元间的短路，因此必须被去除。

去除下电极膜141的可能的方法包括基于回蚀(etchback)和CMP(化学机械抛光)的方法。

在基于回蚀的方法中，如图5C所示，用保护膜170填充孔130，以防止孔130中的下电极膜141被蚀刻。通常，光刻胶膜被用作保护膜170。在这样的构造中，如果在形成保护膜170(光刻胶膜)之后将其适当曝光，则可以只在孔130的内部留下保护膜170。在对下电极膜141进行回蚀后，可以容易地去除保护膜170。以这种方式，下电极膜141的一部分被去除，从而可以得到图5D中示出的状态。

接着，如图6A所示，相继形成电容器绝缘膜142和导电的上电极143。然后，利用光刻胶膜将电容器绝缘膜142和上电极143图案化，从而得到图6B中所示的结构。要理解的是，虽然为了方便起见附图在此示出了仅单个DRAM存储器单元的图案化，但是实际上，电容器绝缘膜142和上电极143是与其它DRAM存储器单元共同设置的。最后，形成绝缘膜160，从而形成图6C中所示的圆柱电容器140，由此得到半导体器件。

日本特许公开专利公布No.H11-87650描述了一种具有圆柱电容器的半导体集成电路器件。日本特许公开专利公布No.2000-196039描述了一种利用CMP来制造半导体存储器器件的方法，目的在于防止下电极膜等由于蚀刻而受损。

本发明的发明者已经认识到如下问题。因为在如图5A-5D和图6A-6C所示的制造具有圆柱电容器的半导体器件的方法的工序中通过回蚀来去除下电极膜，所以引发的问题在于，形成在孔130内壁上方的下电极膜141的上端部会通过回蚀被去除，如图5D所示。这种不合格(nonconformity)造成的问题是，下电极膜141的表面面积会减小，从而电容会减小。即使如图5C所示，保护膜170(光刻胶膜)应该形成为完全填充孔130，在回蚀过程中也会难以避免损失或去除下电极膜141的上端部。

另一方面，在日本特许公开专利公布No.2000-196039中描述的CMP工艺可能会产生灰尘或划伤，因此当前可能不适于用作形成易受穿过电容器膜的泄露影响的电容的方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

在半导体衬底上方依次堆叠绝缘中间层和第一绝缘膜；

依次选择性地去除第一绝缘膜和绝缘中间层，从而形成延伸穿过第一绝缘膜和绝缘中间层的孔；

允许孔的内壁的侧蚀刻具体地在绝缘中间层的一部分中进行，从而形成使第一绝缘膜从孔的边缘朝向中心突出的结构；

形成下电极膜，该下电极膜在第一绝缘膜的顶表面、侧面和后表面的上方及孔的内壁和底表面的上方延伸；

在孔中填充保护膜；

去除具体地落在第一绝缘膜的顶表面和侧面上的部分中的下电极膜；

去除保护膜；以及