[发明专利]形成电容器结构的方法以及用于其的硅蚀刻液

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成电容器结构的方法以及用于此方法的硅蚀刻液。

背景技术

在动态随机存取记忆体(DRAM)中，常采用凹型结构作为电容器结构。在此结构中，通常在圆柱形孔中形成下电极膜，且仅有内表面作为电极使用。根据此结构，被电容器占据的区域确实变小，但圆柱形孔的直径也必须变小。另一方面，有必要确保DRAM元件操作所需的电容值。为了满足以上两种需求，圆柱形孔的深度更为加深，因此，愈来愈难以微制程技术来处理电容器的制作。鉴于此种状况，有人提出一种冠状(crown type)电容器，在其圆柱结构中，不但使用下电极的内侧，也使用下电极的外侧，因此电容器的深宽比(aspect ratio)可以降低(例如参照专利文献1)。

因此，已进行许多尝试以控制电容器结构的深宽比，但以高精确度形成细圆柱结构或在细圆柱结构中形成孔的制程本身并非如此单纯。通常，这种制程是以湿式蚀刻来进行。亦即，为了在硅基板中留下具圆柱形壁面、且深度为纳米级至次微米级的管状结构，管状结构里与管状结构外的材料应该使用一种蚀刻液来移除。特别是，圆柱形孔中的材料必须以材料从封闭空间中被挖除的方式来移除，这种制程对以湿式蚀刻进行的制程来说具有难度。为了强调可加工性(processability)，也可能想到使用具高蚀刻力的溶剂。然而，此举会有电极或其他构件可能在此种溶剂的作用下被腐蚀的顾虑。此外，为了使深宽比更高，有一种趋势是将填料(filler)的材料从SiO₂换成多晶硅或非晶硅，且为了应对这种趋势，目前需要一种符合此要求的的蚀刻方式。

引用清单

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-199136(”JP-A”指未审查而已公开的日本专利申请案)

发明内容

技术问题

针对目前所采用且可将硅或类似物从圆柱形孔中以及从电容器结构中以令人满意的方式移除的蚀刻液而言，其研究与发展尚未完整。具体来说，本发明的发明人理解到：为了提高将晶圆制作为多个元件时的制造品质，在形成多个电容器结构时，以尽可能均衡的方式在晶圆的边缘和晶圆的中心执行蚀刻是很重要的。此外，发明人特别对近年来应用范围日渐变广的非晶硅或多晶硅的蚀刻品质进行了观察。

因此，本发明的一个目的是提供一种硅蚀刻液，其可精准且有效率地移除环绕着待形成电容器结构的区域的非晶硅与多晶硅材料，其中前述电容器结构具有凹凸结构。所述硅蚀刻液还可相当均衡地蚀刻晶圆的中心和晶圆的边缘，其中在晶圆上将形成多个电容器结构。本发明还提供使用此硅蚀刻液形成电容器结构的方法。此外，本发明的一个目的是提供用于多晶硅膜或非晶硅膜的硅蚀刻液。此硅蚀刻液具有极佳的储存性质(storage property)，且在电容器制作的实用领域中，能准确地应对施用时间的改变或延长，从而改善生产力。本发明还提供使用此硅蚀刻液形成电容器结构的方法。

问题的解决方案

本发明的前述问题可以下述手段解决。

(1)一种形成电容器结构的方法，包括：施用(apply)硅蚀刻液于多晶硅膜或非晶硅膜，所述硅蚀刻液含碱(alkali)化合物与羟胺(hydroxylamine)化合物的组合，且所述硅蚀刻液的pH值被调节为11或大于11；移除多晶硅膜或非晶硅膜的部份或整体；以及形成构成电容器的凹凸形状。

(2)如前述第(1)项所述的方法，其中具凹凸形状的区域具有圆柱形孔，所述圆柱形孔是使用硅蚀刻液移除所述硅膜而产生。

(3)如前述第(1)项或第(2)项所述的方法，在施用硅蚀刻液前，还包括移除形成在硅膜上的氧化物膜的步骤。

(4)如前述第(2)项或第(3)项所述的方法，其中构成电容器结构的具凹凸形状的区域包括TiN，且其中圆柱形孔具有15或大于15的深宽比。

(5)如前述第(1)项至第(4)项中任一项所述的方法，其中碱化合物的浓度为3质量％至25质量％。

(6)如前述第(1)项至第(5)项中任一项所述的方法，其中羟胺化合物的浓度为0.1质量％至15质量％。

(7)如前述第(1)项至第(6)项中任一项所述的方法，其中硅蚀刻液还包含醇化合物、亚砜(sulfoxide)化合物或醚化合物。

(8)一种硅蚀刻液，用于形成电容器结构，所述电容器结构是通过移除多晶硅膜或非晶硅膜的部份或整体以形塑(shape)构成电容器的凹凸形状来形成，所述硅蚀刻液包括碱化合物与羟胺化合物的组合，且所述硅蚀刻液的pH值被调节为11或大于11。