[发明专利]柱状电容器阵列结构及制备方法

权利要求书

1.一种柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括若干个位于内存数组结构中的接触焊盘；

2)于所述半导体衬底上形成牺牲层，所述牺牲层包括交替叠置的第一材料层及第二材料层，在预设刻蚀条件下所述第一材料层的刻蚀速率大于所述第二材料层的刻蚀速率；

3)图形化刻蚀所述牺牲层以形成电容孔，其中，所述电容孔显露所述接触焊盘，且所述电容孔具有波纹状或锯齿状侧壁，侧向往所述第一材料层凹入；

4)填充各所述电容孔以形成填孔下电极，且所述填孔下电极的上表面分离的显露在所述牺牲层中，所述填孔下电极的下表面接合至对应的所述接触焊盘；

5)于步骤4)得到的结构的表面沉积一平面式支架支撑层，且所述平面式支架支撑层覆盖所述填孔下电极的上表面并与所述填孔下电极周围的所述牺牲层机械连接；

6)于所述平面式支架支撑层上形成至少一个开口，以打开所述平面式支架支撑层，并基于所述开口去除所述牺牲层；

7)于步骤6)得到的结构的表面形成电容介质层，并于所述电容介质层的表面形成上电极层；以及

8)于所述上电极层的表面形成上电极填充体，且所述上电极填充体填充于相邻所述上电极层之间的间隙并与所述上电极层电连接。

2.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤1)与步骤2)之间还包括：于所述半导体衬底表面形成一隔离层，且步骤2)中的所述牺牲层形成于所述隔离层的表面。

3.根据权利要求2所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，所述隔离层的厚度介于5nm～45nm之间；所述隔离层包括氮化硅层；采用原子层沉积及低压化学气相沉积中的一种形成所述隔离层。

4.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一材料层包括硼掺杂的氧化硅层，所述第二材料层包括氧化硅层；所述第一材料层的厚度介于3nm～30nm之间，所述第二材料层的厚度介于20nm～50nm之间；所述牺牲层的厚度介于1μm～1.5μm之间。

5.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第二材料层的厚度介于所述第一材料层厚度的1.5～3倍之间。

6.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤2)与步骤3)之间还包括：于所述牺牲层的表面形成一保护支撑层，且步骤3)中同时基于图形化掩膜层刻蚀所述保护支撑层。

7.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，形成所述电容孔的具体步骤包括：

3-1)于步骤2)得到的结构上形成具有阵列排布的窗口的图形化掩膜层，并基于所述图形化掩膜层采用干法刻蚀的工艺刻蚀所述牺牲层，以在所述牺牲层内形成上下贯穿的通孔，所述通孔与所述窗口相对应且所述通孔显露所述接触焊盘；以及

3-2)采用湿法刻蚀的工艺刻蚀步骤3-1)形成的所述通孔的侧壁，以形成侧壁呈波纹状或锯齿状的所述电容孔。

8.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤4)中，形成所述填孔下电极的具体步骤包括：

4-1)于所述电容孔内和所述电容孔周围的所述牺牲层表面沉积连续的下电极材料层；

4-2)平坦化所述下电极材料层，并停止于所述牺牲层，以分割所述下电极材料层，形成相互之间不接触的所述填孔下电极。

9.根据权利要求1所述的柱状电容器阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述填孔下电极包括交替叠置的第一直径部及第二直径部，其中，所述第一直径部基于所述牺牲层的第一材料层形成，所述第二直径部基于所述牺牲层的第二材料层形成，且所述第一直径部的横向尺寸大于所述第二直径部的横向尺寸。