專利名稱：半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，特別是有關(guān)一種使用一種環(huán)形Si3N4(或SiOxNy)來制備半導(dǎo)體組件中電容器的方法。
接著，在接觸孔(contact hole)(未圖示)中形成接觸插頭13，且在所形成的整個構(gòu)造上面形成圓柱形、凹陷形、或其它形狀的儲存節(jié)點15，而在儲存節(jié)點15上的氧化物層通過使用HF溶液去除(預(yù)清洗程序)。
其次，Si3N4薄層17通過實施LPCVD方法(ONO第二方法)，和氧化方法(ONO第三方法)以此形成上部電極19，如此完成電容器的制造。
然而，由于設(shè)計規(guī)則的減少導(dǎo)致晶胞(Cell)面積降低的緣故，降低介電層(dielectric)的厚度(Teff)以獲得必要的充電量是必需的。
至于常規(guī)的N/O介電層，由于LPCVD方法Si3N4的抗氧化性在厚度低于40時會嚴(yán)重地降低，故發(fā)生了位于電容器下方的半導(dǎo)體元件，例如儲存節(jié)點與位線(bit-line)在第三ONO方法時被氧化的問題，而且，很難使介電層的厚度Teff低于45，因為在厚度低于50時，漏泄電流增加而擊穿電壓減少。
因此，本發(fā)明是為解決發(fā)生在本領(lǐng)域中的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其可減少介電層的厚度Teff且通過使用Si3N4或SiOxNy(其中x在0.1與0.9之間，y在0.1與2之間)為介電層而改進(jìn)漏泄電流特性。
為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其包括下列步驟在半導(dǎo)體晶片上形成儲存節(jié)點電極；于儲存節(jié)點電極的表面上形成以環(huán)形氮化硅所制成的介電層；以及于此介電層上形成上部電極。
本發(fā)明上述目的，其特征以及優(yōu)點，從下列依附圖所作的詳細(xì)說明將更為明確。


圖1為常規(guī)半導(dǎo)體組件電容器的制造方法的方法截面圖；圖2是說明本發(fā)明半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法的方法截面圖；圖3是本發(fā)明半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法中，環(huán)形Si3N4沉積系統(tǒng)的說明圖；
如圖2所示，其涉及本發(fā)明半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法。夾層絕緣層21在晶片(未圖示)上沉積，其中，有一些元件被形成，而夾層絕緣層的選擇性布局圖樣被刻劃以形成可暴露出半導(dǎo)體晶片部分的接觸孔(未圖示)。
接著，接觸插頭23形成于接觸孔(未圖示)中，且在整個半導(dǎo)體晶片的表面上形成圓柱形、凹陷形等儲存節(jié)點25。
然后，由環(huán)形Si3N4或SiOxNy(其中x在0.1與0.9之間，y在0.1與2之間)制成的介電層25在儲存節(jié)點電極25上沉積。在此時，儲存節(jié)點電極25被沉積成具有多于二層的多層狀，以將磷(P)濃度最大化，并利用MPS來增加儲存節(jié)點電極的面積。也就是，儲存節(jié)點電極的無定形層的形成是首先通過在原位沉積摻雜無定形硅層，其具有高濃度的摻雜劑，然后沉積具有低濃度摻雜劑的無定形硅層，這是通過改變氣流量同時在反應(yīng)加熱爐中原位維持半導(dǎo)體基板進(jìn)行的。
而且，例如SiH4、SiH2Cl2、SiCl4等氣體，可用作硅(Si)源而用于沉積介電層，而NH3、N2等，用作氮(N)源，O2、O3、H2O等，可使用作為氧(O)源，如圖3所示，在儲存節(jié)點電極上的Si3N4沉積是通過周期性地供應(yīng)此源氣體至反應(yīng)室，形成循環(huán)方法而進(jìn)行的。
如上所述，雖然相同的氣體源可如常規(guī)所使用的LPCVD方法來沉積Si3N4一樣，通過循環(huán)方法來沉積Si3N4，然而，如圖3所示，來源氣體的供應(yīng)會中斷而以脈沖形態(tài)供應(yīng)氮源氣體與硅源氣體至反應(yīng)室中，從而導(dǎo)致在沉積的薄層中的組成中富含氮(N)。
此時，在使用Si3N4作為介電層的情況下，Si3N4通過包括有硅脈沖與氮氣脈沖的循環(huán)而被沉積，而且，在使用SiOxNy為介電層的情況下(其中x在0.1與0.9之間，y在0.2與2之間)，SiOxNy通過包括有硅脈沖與氮氣脈沖與氧氣脈沖的循環(huán)而被沉積。
另一方面，于沉積介電層27之前，通過在高于沉積溫度或壓力的條件下加入氮氣脈沖，藉由氮化處理儲存節(jié)點電極的表面，可改善漏泄電流與介電特性。
然后，介電Si3N4層被沉積，其表面被氧化以增加絕緣特性。
接著，實施氧化方法且沉積無定形硅層以形成上部電極29，在此沉積無定形硅的同時，在高于溶液界限實施摻雜，或者，通過增加磷(P)的加入或增加沉積壓力，磷(P)的濃度得以提高。
而且，在以沉積硅層為上部電極情況下，可選擇使用任何一個選自增加雜質(zhì)濃度的方法，降低沉積溫度的方法，以及增加雜質(zhì)原料氣體注入壓力方法中的方法。
在使用增加雜質(zhì)濃度方法的情況中，DS(Si2H6)或MS(SiH4)氣體用作沉積時的基本氣體，而濃度為1至5％的PH3/H2(或PH3/SiH4)氣體用作雜質(zhì)原料氣體，該方法的壓力維持在2乇以下。
在使用降低沉積溫度方法的場合下，溫度維持在500至570℃以在無定形狀態(tài)下沉積硅。在此時，使用的氣體的量是基本氣體(base gas)為800至2000ml(cc)，雜質(zhì)氣體為150至500ml(cc)。
而且，在使用增加雜質(zhì)氣體的注入壓力的方法中，溫度維持在500至570℃以于無定形狀況下沉積硅，在此時，使用的氣體的量是基本氣體1000至1500ml(cc)，雜質(zhì)氣體為500至1500ml(cc)，方法的壓力維持在1至2乇。
此外，上部電極的沉積方法包括兩個以上的步驟；而上述的方法條件于方法的第1步驟中使用，在此時，沉積的厚度被控制在100至1000之間。
而且，在沉積上部電極與P的離子注入方法以后，沉積溫度增加至500至600℃以增加沉積的速度，此時，雜質(zhì)氣體的量減少至300ml(cc)以下。
表1為采用常規(guī)LPCVD方法沉積Si3N4與依照本發(fā)明通過環(huán)形方法沉積得的Si3N4的測試結(jié)果表。
從表中得知，當(dāng)施加相同的充電量時，依照本發(fā)明所制得的Si3N4層的擊穿電壓高于傳統(tǒng)的0.35V-0.5V。
表1為采用常規(guī)LPCVD方法沉積Si3N4與依照本發(fā)明通過環(huán)形方法沉積得的Si3N4測試結(jié)果。

結(jié)果顯示本發(fā)明所形成的Si3N4層的充電容量在相同的擊穿電壓下，高于常規(guī)情況3至6fF/cell。
如上所述，依照本發(fā)明半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，沉積了的Si3N4薄層若與CVD方法所得的Si3N4層比較時，具有富含氮(N)的組成，藉此增加了抗氧化性與介電比(dielectric ratio)。
因此，可減少介電層的厚度，由此Teff的厚度可減少至40以下，而因此產(chǎn)生NO電容器充電容量最大化且電容器的高度可由于其高的充電容量而降低。可容易地實施一系列方法來降低缺陷的存在機(jī)會。
而且，本發(fā)明的方法可免除購買高價的制造設(shè)備，例如在ALD方法中使用的設(shè)備，僅使用目前使用于CVD方法的設(shè)備即可。
因此，依照本發(fā)明，由于其高的充電容量與低的缺陷發(fā)生狀況，可提高半導(dǎo)體組件特性的可靠性與恢復(fù)(refresh)特性。
本發(fā)明上述的優(yōu)選實施方案僅用來說明本發(fā)明而已，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，其所作的可能修正、增加或替換而未離開本發(fā)明的精神和范圍時，應(yīng)該在本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，包括下列步驟在半導(dǎo)體晶片上形成儲存節(jié)點電極；在儲存節(jié)點電極的表面上形成以環(huán)形氮化硅層所作成的介電層；以及在介電層上形成上部電極。
2.權(quán)利要求1中的半導(dǎo)體組件電容器的制備方法，其中形成儲存節(jié)點電極的步驟包括首先以原位的方式形成具有高滲雜濃度的無定型硅層，然后通過改變氣體流量并維持半導(dǎo)體基板于反應(yīng)爐中，同時在原位沉積具有低滲雜濃度的無定型硅層。
3.權(quán)利要求1中的半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中形成介電層的環(huán)形氮化硅層是以環(huán)形Si3N4或環(huán)形SiOxNy制成，其中，x在0.1與0.9之間，y在0.2與2之間。
4.權(quán)利要求1中的半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中環(huán)形氮化硅層是以沉積環(huán)形Si3N4所制成，而環(huán)形Si3N4是通過包含硅脈沖與氮脈沖，使用SiH4、SiH2Cl2或SiCl4氣體作為硅源，且使用NH3或N2氣體作為氮源的循環(huán)方法而沉積的。
5.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中環(huán)形氮化硅層是以環(huán)形SiOxNy，其中x在0.1與0.9之間，y在0.1與2之間，通過包括硅脈沖，氮脈沖與氧脈沖，使用SiH4、SiH2Cl2或SiCl4氣體為硅源，NH3或N2氣體作為氮源，與O2、O3或H2O作為氧氣源的循環(huán)方法而制得。
6.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其還包括在形成介電層之前，于溫度或壓力大于沉積溫度或壓力的情況下，通過加入氮氣脈沖至此循環(huán)中進(jìn)行儲存節(jié)點電極表面的氮化處理的步驟。
7.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其還包括在形成介電層以后氧化介電層表面的步驟。
8.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，上部電極是通過選自增加雜質(zhì)濃度的方法，降低沉積溫度的方法，以及增加雜質(zhì)原料氣體注入壓力方法中的任一個方法來沉積硅而形成。
9.權(quán)利要求8中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，在使用增加雜質(zhì)濃度的方法的情況中，DS(Si2H6)或MS(SiH4)氣體用作沉積基本氣體，而濃度為1至5％的PH3/H2(或PH3/SiH4)氣體被用作雜質(zhì)原料氣體，該方法的壓力被維持在2乇以下。
10.權(quán)利要求8中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，在使用降低沉積溫度的方法的場合下，溫度維持在500至570℃，而使用的氣體的量系基本氣體為800至2000ml，雜質(zhì)氣體為150至500ml。
11.權(quán)利要求8中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，在使用增加雜質(zhì)氣體的注入壓力的方法中，溫度維持在500至570℃，而使用的氣體的量系基本氣體1000至1500ml，雜質(zhì)氣體為500至1500ml，處理壓力維持在1至2乇。
12.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中在形成上部電極以后注入磷。
13.權(quán)利要求1中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，上部電極的形成通過超過2個以上的步驟而進(jìn)行，而第一步驟的沉積厚度為100至1000。
14.權(quán)利要求13中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，在第2步驟以后的隋后方法的沉積溫度升至550至600℃。
15.權(quán)利要求14中半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其中，雜質(zhì)氣體的使用量在低于300ml以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體組件中電容器的制備方法，其包括下列步驟于半導(dǎo)體晶片上形成儲存節(jié)點電極；于儲存節(jié)點電極之上形成以環(huán)形氮化硅所制成的介電層；以及于此介電層上形成上部電極；減少介電層的厚度T
文檔編號H01L21/82GK1474447SQ0310356
公開日2004年2月11日 申請日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月5日
發(fā)明者李泰赫, 樸哲煥, 樸東洙, 禹相浩 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司