[发明专利]一种支柱型深沟槽电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于硅衬底支柱结构提高电容量的深沟槽电容及其制备方法，涉及半导体技术领域，在所述衬底结构中心区域形成有多个支柱结构，所述支柱结构之间、支柱结构与衬底侧壁之间外表面之间形成深沟槽。本发明在现有硅基衬底上形成多个支柱型结构，支柱型结构外表面之间以及支柱型结构外表面与衬底侧壁之间形成深沟槽，大幅增加了电容器的表面积，从而大幅提高电容量。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种支柱型深沟槽电容器及其制备方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的不断缩小和集成度的不断提高，电容的性能也需要得到提升，即需要在电容器体积不变或减小的情况下增加其电荷存储量。增加电荷存储量，可以通过增加电容的表面积的方法或采用更高介质常数材料作为介电质。

现有技术中，通过改变电容器结构来增加电容性能的多采用槽状或圆孔深沟槽内表面作为电极来增加半导体器件的电容量。虽然这种深沟槽结构一定程度上增加了电容表面积从而扩大了电容量，但仍不能满足现有半导体器件对尺寸和性能的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种支柱型深沟槽电容器及其制备方法，能够大幅增加电容表面积，从而提高电容量，且可有效兼容现有电容器的制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种支柱型深沟槽电容器，其特征在于，在电容器衬底结构中心区域形成有多个支柱结构，所述支柱结构之间、支柱结构与衬底侧壁之间形成深沟槽。在所述电容器深沟槽表面和支柱结构上表面上依次设有底电极层、介质层、顶电极层。

进一步地，所述电容器衬底支柱结构的横截面从上向下依次增大。

进一步地，所述电容器衬底侧壁与部分支柱结构相连。

进一步地，所述电容器底电极层为掺杂导电层，所述顶电极层为多晶硅层。

进一步地，所述电容器还设有硅化层、隔离层、绝缘层。

进一步地，绝缘层至少包含TEOS, BPSG 和PSG中的一种材料。

进一步地，绝缘层开设有多个填充导电材料的接触通孔，导电材料优选为钨。

进一步地，所述硅化层包括位于支柱结构上方的第一硅化层和位于衬底周侧的第二硅化层，所述第一硅化层与所述第二硅化层之间通过隔离层绝缘。

进一步地，所述隔离层为氮化物。

再一方面，提供一种支柱型深沟槽电容器衬底结构的制备方法，包括如下步骤：

设置辅助层，从下到上在硅衬底上依次设置硬掩模层、抗反射层、光刻胶层，在光刻胶层形成用于刻蚀深沟槽的第一凹槽；

第一次刻蚀，在抗反射层和硬掩模层形成与第一凹槽相通的第二凹槽；

第二次刻蚀，去除光刻胶层和抗反射层，以硬掩模层形成的第二凹槽为模板，对硅衬底进行刻蚀形成支柱型深沟槽衬底结构。

再一方面，提供一种支柱型深沟槽电容器的制备方法，包括如下步骤：

S1、在硅基衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层；

S2、在光刻胶层形成多个第一凹槽以裸露抗反射层，通过光刻或其他工艺在抗反射层和硬掩模层形成第二凹槽，第二凹槽使得硅基沉底裸露；

S3、去除光刻胶层和抗反射层，保留硬掩模层，通过刻蚀或其他工艺在硅基衬底上形成支柱型深沟槽；

S4、在深沟槽表面和支柱结构上表面上依次沉积掺杂导电层、介质层和多晶硅层。其中多晶硅层，作为顶电极，填充支柱型深沟槽；掺杂导电层作为底电极；