本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法。根据本发明专利技术，叠层型电容器包括一下电极、一形成在下电极上的介电层以及一形成在介电层上的上电极。下电极包括一圆柱形第一金属层和一填充在第一金属层内的第二金属层。在该电容器中，下电极中含氧量降低，抑制了对ＴｉＮ的氧化。因而，可形成稳定的叠层型电容器，其可极大地改善高集成度ＤＲＡＭ的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种叠层型电容器(stack-type capacitor)、带有该叠层型电容器的半导体存储器件、以及制造该电容器和半导体存储器件的方法，在该叠层型电容器中，下电极由两个不同的金属层形成。
技术介绍
随着存储单元的占用面积在不断地缩小，单元电容也降低。在提高动态随机存取存储器(DRAM)的集成度中，该单元电容的降低通常是一个很严重的障碍。在存储器件中，该单元电容的减小不但降低对存储单元进行读取的性能、增大软错误率，而且会影响器件在低电压下的工作。因而，为了制造高集成度的半导体存储器件，应当找出提高单元电容的方法。同时，为增大单元电容，使用圆柱形电极(cylindrical electrode)来加大电极的面积。图1是一种传统圆柱形电容器(cylindrical capacitor)的示意性剖视图。参见图1，沉积层间电介质(ILD)11和蚀刻停止层12，并对它们构图，以致于形成接触孔11a。用导电插塞13将接触孔11a填充。在导电插塞13的上方形成圆柱形的下电极14，并在下电极14上依次沉积介电层15和上电极16。圆柱形电容器的电极具有加大的面积，且圆柱形电容器具有提高的电容。美国专利第6,472,269号公开了一种制造圆柱形电容器的方法，在该方法中，在一圆柱形结构的暴露部分上生长半球形晶粒(HSG)，从而增大电极的面积。但是，在采用此传统圆柱形电容器的高度集成存储器件中，空心圆柱形结构的内部非常狭窄，以致于内壁可能相互接触。为解决这一问题，需要一种占用面积小、且被填实了的圆柱形叠层型电容器(下文将其称为“叠层型电容器”)。由于叠层型电容器的截面积小于圆柱形电容器的截面积，所以可提高存储器件的集成密度。图2是一种DRAM单元的剖视图，其包括具有钌(Ru)电极的叠层型电容器。参见图2，该DRAM单元包括一叠层型电容器40和一开关晶体管30。晶体管30包括一n+型源极区域21和一n+型漏极区域22，这两个区域形成在一p型硅形成的基底20的表面上，相互分开。在源极区域21与漏极区域22之间的基底20上形成栅极绝缘层31和栅电极32。叠层型电容器40经由一层间电介质(ILD)33形成在晶体管30上。也就是说，在ILD 33上依次叠置下电极41、介电层43、以及上电极44。下电极41和上电极44是用钌制成的，并在下电极41中填充一介质材料42，其例如是Ta2O5。晶体管30的源极区21通过形成在ILD 33中的接触孔33a与电容器40的下电极41电连接。用由多晶硅或钨制成的导电插塞34将接触孔33a填充。此外，在导电插塞34与下电极41之间还形成一导电的阻挡层35，例如TiN层。导电的阻挡层35是一扩散阻挡层，其防止导电插塞34与下电极41之间的互扩散或化学反应。尽管可采用TaN层或WN层，但通常使用的是TiN层35。TiN层35将下电极41与导电插塞34分隔开，从而防止自导电插塞34到下电极41中的扩散，并防止沉积过程中将导电插塞34暴露到氧氛中。附图标记45表示将在下文进行描述的蚀刻停止层。图2所示叠层型电容器的占用面积小于普通的圆柱形电容器，因而其更适于高集成度的存储器件。图3A到图3E中的剖视图表示了制造带有图2所示叠层型电容器的半导体存储器件的方法。按照公知的半导体制造方法在一半导体基底20上形成一晶体管30。然后，在半导体基底20上形成一第一ILD 33。对第一ILD 33选择性执行蚀刻，以便于形成一接触孔33a，其露出了晶体管30的源极区域21。将一导电插塞34填充到接触孔33a中，以便于将导电插塞34与源极区域21连接起来(参见图3A)。然后，在第一ILD 33上形成一绝缘层36，用于覆盖住导电插塞34。有选择地对绝缘层36执行蚀刻，以便于露出导电插塞34。利用化学气相沉积工艺(CVD)在绝缘层36上沉积一TiN层35，然后再利用化学机械抛光工艺(CMP)对其执行平坦化，直至露出绝缘层36和TiN层35为止(参见图3B)。而后，在绝缘层36和TiN层35上依次堆叠一SiN蚀刻终止层45和一SiO2第二ILD 46，然后利用干式蚀刻工艺对它们执行蚀刻，直到露出部分TiN层45为止，由此形成通孔(via hole)46a。电容器的电极将形成在被通孔46a裸露的部分上。接着，利用CVD形成一导电层41，例如Ru层，以覆盖被通孔46a裸露出的TiN层35的整个表面，并在其上形成一Ta2O5层42(参见图3C)。之后，通过CMP对所形成的结构进行平坦化，直到露出第二ILD 46为止，并利用Hf湿式蚀刻工艺对第二ILD46执行蚀刻，从而形成一叠层型下电极41(参见图3D)。而后，在下电极41上依次形成一介电层43和一Ru上电极44，这样就最终制成了叠层型电容器40(参见图3E)。但是，在该方法中，在利用CVD沉积一Ru层来形成下电极41时，由于氧气被用作一种反应气体，所以与下电极41相连接的TiN层35被氧化，因而出现体积膨胀。TiN层35的体积膨胀在TiN层35与Ru下电极41之间形成空隙。因而，带有Ru下电极的叠层型电容器并不抗力，其易于坍陷。如图5所示，对一存储节点拍摄的照片表明有一些电容器倒向旁边的电容器，并与之相接触。这降低了电容器的电学性能，因而增大漏泄电流。
技术实现思路
本专利技术提供了一种叠层型电容器，其包括由两种不同金属制成的且具有改进的物理特性的下电极，本专利技术还提供了一种带有该叠层型电容器的半导体存储器件。本专利技术还提供了制造该叠层型电容器、以及带有该叠层型电容器的该半导体存储器件的制造方法。根据本专利技术的第一方面，提供一种叠层型电容器，其包括一下电极；一介电层，其形成在该下电极上；以及一上电极，其形成在该介电层上。该下电极可包括一圆柱形的第一金属层、以及一第二金属层，该第二金属层被填充到该第一金属层中。该第一金属层可以是钌(Ru)层，该第二金属层可以是氮化铝钛(TiAlN)层。所述上电极可以是钌(Ru)层。根据本专利技术的第二方面，提供一种半导体存储器件，其包括本专利技术的叠层型电容器。该存储器件包括一晶体管和一电容器。该电容器可包括一下电极；一介电层，其被形成在该下电极上；以及一上电极，其被形成在该介电层上。该下电极可包括一圆柱形的第一金属层、以及一第二金属层，该第二金属层被填充到该第一金属层中。该晶体管可通过一导电插塞与电容器电连接，并可在下电极与导电插塞之间形成一扩散阻挡层，即一TiN层。根据本专利技术的第三方面，提供一种制造叠层型电容器的方法。该方法包括(a)在一基底上依次叠置一蚀刻终止层和一ILD，并通过构图ILD和蚀刻终止层而形成一通孔；(b)在通孔和ILD上依次形成一第一金属层和一第二金属层；(c)将ILD外露；(d)通过去除ILD形成一下电极，该下电极是由第一金属层和第二金属层构成的；以及(e)在下电极上依次沉积一介电层和一上电极。可通过原子层沉积(ALD)形成第一金属层。步骤(b)可包括使步骤(a)所获得的结构吸收一Ru前体(precursor)；清除掉剩余的Ru前体；通过使吸收了Ru前体的层吸收氧气而将Ru前体分解，从而形成氧化钌层；清除掉剩余的氧气；以及通过供给氢气来还原氧化钌层。在吸收Ru前体之前，该方法还包括使步骤(a)所得到的结构吸收碘(I)，碘是一种卤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种叠层型电容器，包括：一下电极；一介电层，其形成在该下电极上；以及一上电极，其形成在该介电层上，其中，该下电极包括：一圆柱形的第一金属层；以及填充在该第一金属层内的一第二金属层。
【技术特征摘要】
KR 2003-5-21 32255/031.一种叠层型电容器，包括一下电极；一介电层，其形成在该下电极上；以及一上电极，其形成在该介电层上，其中，该下电极包括一圆柱形的第一金属层；以及填充在该第一金属层内的一第二金属层。2.根据权利要求1所述的电容器，其中该第一金属层是钌层，该第二金属层是具有铝的氮化物层。3.根据权利要求2所述的电容器，其中具有铝的该氮化物层是氮化铝钛层或氮化铝钽层。4.根据权利要求2所述的电容器，其中所述上电极是一钌层。5.一种半导体存储器件，其包括叠层型电容器，该半导体存储器件包括一晶体管和一电容器，其中，该电容器包括一下电极；一介电层，其形成在该下电极上；以及一上电极，其形成在该介电层上，其中该下电极包括一圆柱形的第一金属层；以及填充在该第一金属层内的一第二金属层。6.根据权利要求5所述的器件，其中该晶体管通过一导电插塞与该电容器电连接。7.根据权利要求6所述的器件，其中在该下电极与该导电插塞之间形成有一扩散阻挡层。8.根据权利要求7所述的器件，其中所述扩散阻挡层是氮化钛层。9.根据权利要求5所述的器件，其中该第一金属层是钌层，该第二金属层是具有铝的氮化物层。10.根据权利要求9所述的器件，其中具有铝的该氮化物层是氮化铝钛层或氮化铝钽层。11.根据权利要求9所述的器件，其中所述上电极是一钌层。12.一种制造叠层型电容器的方法，该方法包括(a)在一基底上依次叠置一蚀刻终止层和一层间电介质，并通过构图该层间电介质和该蚀刻终止层来形成一通孔；(b)在该通孔和该层间电介质上依次形成一第一金属层和一第二金属层；(c)露出该层间电介质；(d)通过去除该层间电介质，形成由该第一金属层和该第二金属层构成的下电极；以及(e)在该下电极上依次沉积一介电层和一上电极，其中，该第一金属层通过原子层沉积形成。13.根据权利要求12所述的方法，其中该第一金属层由钌形成，该第二金属层由氮化铝钛或氮化铝钽制成。14.根据权利要求13所述的方法，其中该上电极由钌制成。15.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正贤，白贤锡，金纯澔，崔在荣，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。