[发明专利]制造沟槽动态随机存取存储器中电容器掩埋片的工艺

说明书

本发明一般涉及到半导体电路，更具体地说是涉及到动态随机存取存储器(DRAM)深沟槽存储电容器及这种电容器中的掩埋片的制造。

半导体电路中的动态随机存取存储器(DRAM)通常组合有深沟槽存储电容器。由于用来对这种深沟槽存储电容器进行图形化的光刻基本尺寸随逐代DRAM工艺不断地缩小，故希望降低工艺复杂性并增大制造容差。掩埋片扩散区通常被用来连接深沟槽存储电容器阵列的平板区。然而，用来制作这种掩埋片扩散区的目前工艺给对成本敏感的DRAM制造工艺增加了工艺步骤和工艺复杂性。

例如，制造DRAM沟槽电容器掩埋片的标准工艺可能包含：

(a)在衬底表面中腐蚀沟槽；

(b)在沟槽侧壁上制作势垒层；

(c)用光刻胶填充沟槽；

(d)将光刻胶腐蚀到预定深度，用腐蚀时间控制此深度，此深度确定被填充的下部区域和暴露的上部区域；

(e)清除上部区域中的势垒层，以暴露下方的侧壁；

(f)剥离光刻胶；

(g)用势垒层作为下部区域的掩模，在侧壁上部区域上制作颈圈；以及

(h)用颈圈作为上部区域的掩模，在沟槽下部区域中形成掩埋片扩散区。

使用光刻胶填充和腐蚀步骤的上述工艺通常被称为光刻胶凹下技术。由于用光刻胶进行填充和腐蚀的步骤增加了工艺复杂性，故希望借助于取消光刻胶填充和腐蚀步骤而简化和缩短制作深沟槽存储电容器中的掩埋片扩散区的工艺。

用来制造DRAM深沟槽存储电容器以及这种电容器中掩埋片的常规方法的缺点表明，仍然存在着对改进工艺的需求。为了克服常规方法的缺点，提供了一种新工艺。本发明的目的是简化和缩短制作深沟槽存储电容器中的掩埋片扩散区的工艺。相关的目的是取消常规方法中通常使用的光刻胶填充和腐蚀步骤。

为了达到这些和其它的目的，并考虑到其目的，本发明提供了一种制造沟槽中的深沟槽电容器的工艺。此电容器包含沟槽上部区域中的颈圈和沟槽下部区域中的掩埋片。其改进包含，在制作沟槽上部区域中的颈圈之前，用非光敏的底层填充材料填充沟槽下部区域。此工艺包含下列步骤：(a)在衬底中制作深沟槽，此沟槽具有侧壁、底部、上部区域和下部区域；(b)用非光敏底层填充材料，例如旋涂玻璃，填充沟槽下部区域；(c)在沟槽上部区域中制作颈圈；(d)清除底层填充物；以及(e)在沟槽下部区域中形成掩埋片。

本发明的工艺可以按第一顺序(a)、(b)、(c)、(d)、(e)依次执行，或按第二顺序(a)、(b)、(d)、(c)、(e)执行。当工艺按第一顺序执行时，步骤(c)可以包含(ⅰ)用化学汽相淀积(CVD)方法，在衬底(或衬底上的衬垫膜)、沟槽侧壁和底层填充物上，同形淀积诸如氧化物或氮氧化物之类的介电材料；(ⅱ)腐蚀衬垫膜和底层填充物上的介质，在沟槽侧壁上留下介电颈圈。

当工艺按上述第二顺序执行时，此工艺在步骤(a)和(b)之间还可以包含在衬底(或衬底上的衬垫膜)、沟槽侧壁和沟槽底部上制作势垒膜的步骤。这一工艺在步骤(b)和(d)之间则还可以包含从上部区域中的沟槽侧壁清除势垒膜的步骤。步骤(c)则可以包含用热氧化方法生长颈圈。

这样，本发明可以包含依次执行下列步骤的工艺：(a)在衬底上制作衬垫膜层；(b)制作穿过衬垫膜层进入衬底的深沟槽；(c)用旋涂玻璃底层填充物填充沟槽下部区域；(d)在衬垫膜、沟槽侧壁和旋涂玻璃填充物上同形淀积介电材料；(e)腐蚀衬垫膜和旋涂玻璃底层填充物上的介电材料，在沟槽上部区域中的沟槽侧壁上留下介电材料组成的颈圈；(f)清除旋涂玻璃底层填充物；以及(g)在下部区域中制作掩埋片。

本发明也可以包含依次执行下列步骤的工艺：(a)在衬底上制作衬垫膜层；(b)制作穿过衬垫膜层进入衬底的深沟槽；(c)在衬底、沟槽侧壁和沟槽底部上制作势垒膜；(d)用旋涂玻璃底层填充物填充沟槽下部区域；(e)腐蚀上部区域中的沟槽侧壁上的势垒膜；(f)清除旋涂玻璃底层填充物；(g)对上部区域中的沟槽侧壁进行热氧化以生长颈圈；以及(h)在下部区域中制作掩埋片。

要指出的是，上述的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的，而不是对本发明的限制。

从结合附图的下列详细描述中，可以最好地理解本发明。要强调的是，根据通常做法，附图中的各个零件是不按比例的。相反，为了清晰起见，各个零件的尺寸被任意地放大或缩小了。其中：

图1是示意剖面图，示出了作为根据本发明示例性实施例的制造工艺中的第一步骤而制作在衬底中和排列在衬底上的衬垫层中的深沟槽；