[发明专利]高深宽比结构、电容器结构、半导体存储器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件及制造领域，特别是涉及一种高深宽比结构、电容器结构、半导体存储器件及制备方法。

背景技术

动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，简称：DRAM)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。在20nm一下的DRAM制程中，DRAM均采用堆栈式的电容构造，其电容器(Capacitor)是高深宽比的圆柱体形状。

如图1所示，现有柱状电容器的制备方法，具体包括：

a)提供一衬底，并于所述衬底中形成复数个下接触点，所述下接触点贯通所述衬底的上表面及下表面；

b)于所述衬底及所述下接触点的上表面形成交替叠置的支撑层和介质层，并对所述支撑层和所述介质层进行刻蚀，以形成沟槽孔。

由于柱状电容器结构具有高深宽比，在对其进行刻蚀形成电容孔时，所述电容孔会出现上宽下窄的情形，即柱状电容器结构底部暴露出的下接触点面积变小；而下接触点面积变小会使得柱状电容器与下接触点产生高电阻阻抗(High Resistance)，而且下接触点面积变小也会使得蚀刻制程容忍度(process margin)变小，严重时会造成蚀刻不足(under etch)，以电性角度即发生柱状电容器结构与下接触点发生断路。

鉴于此，有必要设计一种新的高深宽比结构、电容器结构、半导体存储器件及制备方法用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高深宽比结构、电容器结构、半导体存储器件及制备方法，用于解决采用现有制备方法制备柱状电容器结构时，存在因下接触点面积变小，导致柱状电容器与下接触点之间的电阻阻抗变高，及造成刻蚀不足，发生柱状电容器与下接触点发生断路的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高深宽比结构的制备方法，所述制备方法包括：

步骤1)提供一上表面形成有绝缘层的衬底，并于所述绝缘层中形成复数个下接触点，所述下接触点贯通所述绝缘层的上表面及下表面；

步骤2)于所述绝缘层及所述下接触点的上表面形成交替叠置的支撑层和介质层，并对所述支撑层和所述介质层进行刻蚀，以形成原始孔，其中，所述原始孔的顶部宽度大于所述原始孔的底部宽度；

步骤3)于所述支撑层的上表面及所述原始孔的上部侧壁表面形成阻挡层；

步骤4)对所述原始孔的下部侧壁进行外形修饰，以形成通孔，所述通孔孔暴露出所述下接触点，其中，所述通孔的底部宽度不小于所述通孔的顶部宽度，所述通孔的顶部宽度相同于所述原始孔的顶部宽度；以及

步骤5)去除所述阻挡层，以形成高深宽比结构。

优选地，步骤1)中形成下接触点的方法包括：

步骤1.1)于所述绝缘层上表面形成一具有刻蚀窗口的掩膜层，其中，所述刻蚀窗口的位置与所述下接触点的位置纵向对应；

步骤1.2)通过所述刻蚀窗口对所述绝缘层进行刻蚀，以形成贯通所述绝缘层上表面及下表面的安装孔；以及

步骤1.3)于所述安装孔中形成下接触点。

优选地，步骤3)中采用化学气相沉积工艺形成所述阻挡层，以避免后续刻蚀工艺对所述原始孔上部侧壁的过刻蚀；所述阻挡层的厚度介于8nm～12nm；所述阻挡层的材料包括非晶相硅、氮氧化硅SiON或多晶硅。

优选地，形成所述非晶相硅材料的阻挡层时，所述反应气体包括硅烷SiH₄及惰性气体，所述惰性气体包括He，Ne，Ar，Kr，Xe或Rn；其中，所述硅烷SiH₄的气体流量为200sccm～2000sccm，所述惰性气体He，Ne，Ar，Kr，Xe或Rn的气体流量为2000sccm～20000sccm。

优选地，形成所述阻挡层时，反应温度为350℃～550℃，压力为2torr～20torr，气体喷嘴与柱状结构上部侧壁的距离为20mil～700mil；通过控制反应温度，压力，及气体喷嘴与所述原始孔上部侧壁的距离，使所述阻挡层仅覆盖于所述原始孔的上部侧壁表面。

优选地，步骤4)中采用干法刻蚀工艺形成所述通孔，以增大所述下接触点的暴露面积；所述干法刻蚀的气体包括氧气O₂及六氟丁二烷C₄F₆，其中，所述氧气O₂的气体流量为30sccm～55sccm，所述六氟丁二烷C₄F₆的气体流量为30sccm～55sccm；刻蚀时间为15sec～35sec。