[发明专利]电容器结构及其制造方法

说明书

本申请涉及一种电容器及其制备方法。与现有制造方法得到的电容器相比，本申请通过将常规工艺中采用湿法刻蚀去除牺牲模层替换为干法剥离工艺，并随后进行湿法清洗工艺，通过全制程的干法工艺，从而能够有效解决因为湿法工艺所产生的表面张力等而导致的底电极的倾斜甚至是塌陷的问题。

技术领域

本申请涉及DRAM存储器及其制备方法，具体涉及一种DRAM存储器的电容器及其制备方法，尤其是一种DRAM存储器的圆柱形电容器及其制备方法。

背景技术

近年来，由于半导体用户要求半导体器件具有低功耗、高存储容量和高速特性，半导体制造商对高集成度、高速率的半导体器件的研究越来越多。特别是动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)因其具有自由的数据输入输出能力和大的存储容量，被广泛用作半导体存储单元。

然而，为了快速提高存储器的集成度和可扩展性，半导体器件的集成密度被不断增加，半导体器件的设计尺寸标准也随之不断减小。例如通常，DRAM是单元的集合，而每个单元有一个MOS(MetalOxideSemiconductor)晶体管和一个存储电容。随着集成度的增加，半导体芯片的尺寸减小，电容器的尺寸也必然减小，而电容器尺寸的减小会使得电极之间的间距逐渐减小进而相应地减小电容器的电容，从而减小电容器的存储容量。但是，即使出于半导体存储器的集成度增加的考虑，也必须要使得电容器具有足够的电容，以确保半导体存储器装置的平稳运行和性能。

其中，电容器的电容取决于介电层的厚度、介电常数以及顶电极(TE，TopElectrode)和底电极(BE，Bottom Electrode)之间的接触面积。相应的，为了解决上述缩小设计尺寸和提高存储电容之间的矛盾，包括增大存储电极(电容器底电极)的表面积、减小介电层的厚度以及使用具有高介电常数(High-k)的介电层，都是增加电容器电容的方法。

在这些方法中，扩大存储电极的表面积(包括最大化圆柱形电容器的高度)是最常用的。具体的，具有单圆柱形存储(OCS，One Cylinder Storage)结构的电容器，在这种结构中，通过增加垂直面积，同时减少半导体存储单元中电容器占用的水平面积，可以增加电容器的总有效面积，从而增加存储电容。

而上述单圆柱形存储结构电容器的制备工艺中，在模氧化物层上形成沉积孔等结构的步骤是整个工艺中最为基础和重要的步骤。由于湿法工艺的同向性和高选择性，目前通常采用湿法工艺来实施上述步骤，这里所指湿法工艺包括湿法刻蚀(Wet Etch)以及湿法清洗(Wet cleaning)，其中湿法刻蚀是指将一定数量的薄膜去除，而湿法清洗是将材料表面的残留和杂质去除，例如，常见的湿法刻蚀通常可以通过使用鲎变形细胞溶解物(Limulus Amoebocyte Lysate，LAL)的溶液的湿法蚀刻工序从衬底除去模制层，该鲎变形细胞溶解物是氟化铵(NH₄F)、氟化氢(HF)和水(H₂O)的混合溶液，而常见的湿法清洗例如通常采用SC1清洗溶液是含有NH₄OH、H₂O₂与去离子水的混合溶液。

在上述湿法工艺(包括湿法刻蚀和湿法清洗等制程)中，所用液体对固体的润湿性是至关重要的，因为只有液体对固体完全润湿，才能将结构中的杂质清洗掉，或者将需要去除的薄膜润湿后刻蚀掉。然而另一方面，因为在湿式浸泡处理时，充分浸泡润湿后会使得后续得到的底电极产生较大的表面张力，从而造成底电极的倾斜(Leaning)甚至严重时塌陷(Collapse)，最终造成相邻电极之间短路等产品失效的问题。甚至即便仅仅使用纯净水的清洗工艺，仍然有产生上述问题的风险，例如，在湿法刻蚀除去模氧化物层后，可以通过使用纯净水从包括圆柱形底电极的所得结构上除去残留的LAL溶液，并且随后干燥包括圆柱形底电极的所得结构，以蒸发残留在所得结构上的纯净水，而在大约20℃的温度下，水的表面张力大约为72.75dyne/cm，其在室温下足以吸引具有大长宽比的、细长的相邻下电极，导致底电极的破损和/或倾斜。

发明内容