[发明专利]包括电容器和金属接触的半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及包括电容器和金属接触的半导体装置及其制造方法。

背景技术

动态随机存取(DRAM)装置采用单元电容器(cell capacitor)作为数据存储元件。已经增加了单元电容器的高度，以便在不使DRAM装置的集成密度劣化的情况下在有限的单元阵列面积中获得大的单元电容。已经广泛采用圆柱形的存储节点来增加单元电容器的高度。存储节点可以形成在穿透模层的通孔中。然而，随着DRAM装置的设计规则(design rule)减小，通孔的深宽比(aspect ratio)已经增大。因此，当单元电容器的高度增加时，可能难以采用蚀刻工艺来形成完全穿过模层的通孔。即，可能存在形成具有高的深宽比的通孔的某些限制。

此外，如果单元阵列区中的存储节点的高度增加，那么在外围电路区或核心区中形成的金属接触孔的高度也可能增加。即，金属接触孔的深宽比也可能增加。据此，即使把绝缘层过蚀刻来形成金属接触孔，金属接触孔也不能露出下面的导电图案。这是因为在形成金属接触孔的蚀刻工艺期间生成的聚合物。更具体地，金属接触孔可能由于聚合物的原因而形成为具有斜的侧壁轮廓。最终，即使蚀刻时间增加，金属接触孔也可能不是完全穿透模层。因此，由于金属接触孔没有露出下面的导电图案，所以在蚀刻工艺期间生成的聚合物可能造成工艺失败。此工艺失败在下文中可以称为“开口失败”。

而且，当金属接触孔没有对准下面的导电图案时，与下面的导电图案相邻的绝缘层在形成金属接触孔的蚀刻工艺的过蚀刻步骤期间也可能被蚀刻，从而露出不期望的导电图案。这是因为蚀刻时间与金属接触孔的高度成比例地增加，因此过蚀刻时间也与金属接触孔的高度成比例地增加。

再有，如果金属接触孔的深宽比增加，则可能难以用诸如金属层的导电层来填充金属接触孔而其中没有任何孔洞。

发明内容

实施例涉及具有电容器和金属接触的半导体装置及其制造方法。

一个实施例中，一种制造半导体装置的方法包括：在单元区和外围区中形成第一模层；形成穿透单元区中的第一模层的第一存储节点和穿透外围区中的第一模层的第一接触；在第一模层上形成第二模层；形成穿透第二模层以连接至第一存储节点的相应存储节点的第二存储节点；除去单元区和外围区中的第二模层以及单元区中的第一模层，以留下外围区中的第一模层；以及形成穿透第一层间绝缘层以连接至第一接触的第二接触。

另一实施例中，半导体装置的制造方法包括：在具有单元区和外围区的半导体衬底上形成第一模层；形成穿透单元区中的第一模层的第一存储节点、穿透外围区中的第一模层的第一接触以及穿透单元区和外围区之间的第一模层以使单元区中的第一模层与外围区中的第一模层分离的第一阻障壁；在第一模层上形成第二模层；形成穿透第二模层以连接至第一存储节点的相应存储节点的第二存储节点、穿透第二模层以连接至第一接触的第二接触以及穿透第一模层以使单元区中的第二模层与外围区中的第二模层分离的第二阻障壁；选择性除去单元区中的第一模层和第二模层，以露出第一存储节点和第二存储节点的外侧壁；顺序形成介电层和板节点，以覆盖第一存储节点和第二存储节点；形成第一层间绝缘层，以覆盖外围区中保留的第二模层和板节点；以及形成穿透第一层间绝缘层以连接至第二接触的第三接触。

该方法还可包括：在第一模层和半导体衬底之间形成第二层间绝缘层；在单元区中的第二层间绝缘层中形成位线；形成穿透第二层间绝缘层以把第一存储节点连接至半导体衬底的存储节点接触；以及形成穿透外围区中的第二层间绝缘层以连接至第一接触的第四接触。

第一阻障壁、第一存储节点和第一接触可同时由相同材料形成，以及第二阻障壁、第二存储节点和第二接触可同时由相同材料形成。

形成第一阻障壁、第一存储节点和第一接触可包括：形成穿透单元区中的第一模层的第一通孔、穿透外围区中的第一模层的第一接触孔以及穿透单元区和外围区之间的第一模层以围绕单元区中的第一模层的第一沟槽；形成第一导电层，以填充第一通孔、第一接触孔和第一沟槽；以及平坦化第一导电层，以露出第一模层。