[发明专利]用于形成半导体装置的电容器的方法

说明书

本发明系关于一种于高度集成的半导体装置的制造中，用以形成半球形晶粒层及制造半导体装置中的电容器的方法，且尤指一种用以形成一具所需密度与所需形状的半球形晶粒层以增大电容器的储存电极的表面积的方法。

现今半导体装置的高度集成的趋势不可避免地牵涉到格尺寸的减小。有鉴于此，有必要形成具一大容量同时减小布局的电容器。于一由一晶体管与一电容器构成的动态随机存取存储器(DRAM)装置的情形中，特别重要的系增大电容器的电容量。为了达成电容量的增大，业者已提出了与利用呈高介电常数的材料、利用具一较小厚度的电介质膜、及利用一具增大的表面积的低电极有关的各种方法，如Ta₂O₃、TiO₂或SrTiO₃已被认为系呈高介电常数的材料，其可靠度与薄膜特性尚未被证实。利用具一减小厚度的电介质膜导致于利用该电介质膜的半导体工作期间极易发生电介质膜的破坏。

为了增大储存电极的表面积，各种结构已被提出。例如，其包括一层叠结构，一片状结构及一圆柱结构。

为于层叠与圆柱结构，已提出了一种方法，其中半球形晶粒层形成于一储存电极的表面以增大该储存电极的表面积。

于此情形下，半球形硅晶粒的形状与密度可依据用作底层以供半球形硅晶粒生长的硅层的状况而变化。有鉴此，有必要依据底硅层内所掺入的杂质离子浓度与底硅层的晶体结构来改变该等半球形硅晶粒的形成状况。然而，此举十分麻烦。若于底硅层这形成状况变化之际，形成半球形硅晶粒的处理状况内无变化，则难以获得所需密度与形状的半球形硅晶粒。

依据本发明的一个特点，提供一种用于形成半导体装置的一电容器的方法，其包括下列步骤：于一半导体基片上形成一整平的绝缘膜，并依据使用一储存电极接触掩模的一蚀刻制程而于该绝缘膜内形成一接触孔；于形成该接触孔后所获结构上沉积一用于储存电极的多晶硅层，并依据一使用一储存电极掩模的蚀刻制程而对该多晶硅层加图案，藉此形成一多晶硅层图案；去除存在于该多晶硅层图案上的自然氧化物膜；使用一含所需比例的NH₄OH、H₂O₂与H₂O溶液而表面处理该多晶硅层图案，藉此于该多晶硅层图案上形成具一均匀厚度的薄氧化物膜；于该氧化物膜上形成一半球形硅晶粒层；藉由使用储存电极掩模，去除无用的半球形硅晶粒；及于该半球形硅晶粒层上依序形成一电介质膜与一用于一板极的多晶硅层。

本发明的其它目的与特征将于以下参考附图的实施例描述中变得更为清楚，其中：

第一图与第二图为剖视图，分别说明依据本发明的一个实施例的用以形成一半球形硅晶粒层的方法；及

第三图与第四图为剖视图，分别说明依据本发明的另一实施例的用以制造一具半球形硅晶粒层的电容器的方法的后续步骤。

第一图与第二图分别说明依据本发明的一实施例的用以形成一半球形硅晶粒层的方法的后续步骤。

依据该方法，首先准备一底层1，如一多晶硅或无定形硅层。然后使用一含氟化氢(HF)与水(H₂O)的溶液来去除形成于底层1上的一自然氧化物膜(图中未示)。随后使用一NH₄OH与H₂O₂的混合溶液而于该底层1上形成一具均匀厚度的薄氧化物膜2，如第一图所示。

该自然氧化物膜的去除可使用由喷洒HF与H₂O所形成的氟化氢蒸气取代含HF与H₂O的溶液而达成。亦可使用含HF与NH₄F的一缓冲氧化物蚀刻剂。

薄氧化物膜2的形成可于NH₄OH与H₂O₂的混合溶液保持于50℃或以下温度的状况下进行。一HNO₃与H₂O₂的混合溶液亦可被使用以取代NH₄OH与H₂O₂的混合溶液。氧化物膜2具有一十分脆弱的结构，因为其系形成于多晶硅或无定形硅层之上。于底层为一单晶硅基片的情形下，其系使用NH₄OH与H₂O₂的混合溶液于50℃以下的温度下来处理，同时该氧化物膜具有一大约小于15埃的厚度，该厚度使硅晶粒有可能生长地底层1上并于底层1整合一起。于此情形下，可获得一用于储存电极的整合结构。