[发明专利]电容器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制作方法，特别涉及电容器及其形成方法。

背景技术

随机存储器是一种广泛应用的集成电路器件。目前常见的随机存储器单元大多由晶体管和电容器构成。电容器是用来储存电荷以提供电子信息的，应具有足够大的电容量，方可避免数据的流失并减低充电更新的频率。

随着集成电路制作工艺中半导体器件的集成度不断增加，随机存储器存储单元的密度也越来越高，电容器在随机存储器存储单元所能利用的面积就越小。为了在电容器的面积减小的同时，仍能维持可靠的性能，因此在电容器所占的面积缩小的同时，仍能维持每个电容器的电容量是很重要的。为了提高电容器的电容量，理论上可从以下几个方向着手：(1)增加储存电极的表面积，(2)提高介电层的介电常数，(3)减小介电层的厚度。近来，还发展出三维空间的电容器结构用以增加存储单元电容量，例如：双叠式结构，鳍状结构，分散堆叠式结构或皇冠型结构等。

现有制作电容器的方法如专利号为02105478的中国专利所公开的技术方案。如图1所示，在半导体衬底100上用化学气相沉积法形成第一介电层102，其中第一介电层102的材料可以是氧化硅；第一介电层102沉积完成后，用化学机械研磨法来实现第一介电层102的平坦化；以溅镀法于第一介电层102上方形成第一阻挡层103，第一阻挡层103是由氮化钛和钛组成，防止后续形成的金属层扩散至第一介电层102中；在第一阻挡层103上方用化学气相沉积法形成以铜或铝铜合金为材料的第一金属层104，作为后续电容器的下电极；接着用溅镀法在第一金属层104上形成第二阻挡层105，防止第一多金属层104扩散；用化学气相沉积法在第二阻挡层105上形成绝缘介质层106，用于金属层间的绝缘，绝缘介质层106的材质须具有良好的介电常数，可以是氧化硅、正硅酸乙酯或氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)；用溅镀法在绝缘介质层106上形成第三阻挡层107，防止后续形成的金属层扩散至绝缘介质层；用化学气相沉积法在第三阻挡层107上形成第二金属层108，作为后续电容器的上电极，第二金属层108的材料为铜或铝铜合金；然后，在第二金属层108上用化学气相沉积法形成蚀刻阻挡层110，蚀刻阻挡层110的材料为氮化硅，用于后蚀刻金属层的硬掩膜；在蚀刻阻挡层110上旋涂第一光刻胶层111，经过曝光显影工艺后，在第一光刻胶层111上形成第一图案，用于定义后续形成电容器上电极。

如图2所示，以第一光刻胶层111为掩膜，用干法蚀刻法去除蚀刻阻挡层110、第二金属层108、第三阻挡层107和绝缘介质层106至露出第二阻挡层105，蚀刻后的第二金属层108为电容器上电极108a。

由电容公式C＝ε₀ε_xA/d(A：电容面积；d：电极之间绝缘介质层厚度；ε₀：真空介电常数；ε_x：绝缘介质层介电常数，其中，SiO₂的介电常数＝3.9，SiN的介电常数＝7.5)可知，如果想要降低电容C值，就必须增加绝缘介质层厚度d或使用其它介电常数ε_x小的物质作为绝缘介质层。但是目前随着半导体器件尺寸的不断缩小，绝缘介质层厚度d过大的话，不能与半导体器件本身有效结合；另外，氧化硅或氮化硅或者它们的组合物是现有最有效用于电容的介质层，因此，在没有更好替代物的情况下，氧化硅或氮化硅或者它们的组合物无法满足对于小电容的需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电容器及其形成方法，防止电容器的电容过大。

为解决上述问题，本发明提供一种电容器的形成方法，包括：在半导体衬底上形成下电极；在下电极上依次形成绝缘介质层、上电极和光刻胶层，所述光刻胶层中具有通孔图形；以光刻胶层为掩膜，沿通孔图形刻蚀上电极和绝缘介质层至露出下电极，形成通孔；去除光刻胶层后，刻蚀上电极、绝缘介质层和下电极，形成电容器。

可选的，所述下电极的材料为多晶硅，厚度为1000埃～3000埃，形成方法为化学气相沉积法。

可选的，所述下电极的材料为金属，厚度为3000埃～5000埃，形成方法为溅射法。

可选的，所述绝缘介质层的材料为二氧化硅、正硅酸乙酯或氧化硅-氮化硅-氧化硅。

可选的，所述绝缘介质层的厚度为300埃～600埃。

可选的，形成绝缘介质层的方法为化学气相沉积法。

可选的，所述通孔的尺寸为0.1μm～0.2μm；所述通孔间的间距为0.4μm～0.5μm。