[实用新型]电容器阵列结构

说明书

本实用新型提供一种电容器阵列结构，包括：半导体衬底；下电极层，形成于所述半导体衬底上，所述下电极层的截面形状包括U型，且所述下电极层的内表面及外表面扩散植入氮离子；电容介质层，覆盖于所述下电极层的内表面及外表面；上电极层，覆盖于所述电容介质层的外表面。通过对下电极层中植入氮离子，氮离子可有效将下电极层中的杂质挤出，从而有效提高了电容器的电连接稳定性及电荷存储能力，同时降低了电容器的漏电率。

技术领域

本实用新型属于半导体器件制造领域，特别是涉及一种电容器阵列结构。

背景技术

动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，简称：DRAM)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。每个存储单元通常包括电容器和晶体管；晶体管的栅极与字线相连、漏极与位线相连、源极与电容器相连；字线上的电压信号能够控制晶体管的打开或关闭，进而通过位线读取存储在电容器中的数据信息，或者通过位线将数据信息写入到电容器中进行存储。随着DRAM制程工艺的持续演进，集成度不断提高，元件尺寸不断地微缩，在目前的20nm以下DRAM制程中，DRAM均采用堆栈式的电容构造，其电容器(Capacitor)是垂直的高深宽比的圆柱体形状以增加表面积，包括与衬底连接的下电极层、沉积于下电极层上的电容介质层以及沉积于电容介质层上的上电极层。

然而，现有DRAM电容器结构的制备过程中，在沉积形成电容器下电极层时，同时会产生副产物氯离子。例如，目前最常使用的下电极层沉积方法，如图1所示，在反应腔室中通入氯化钛与氨气气体，氯化钛气体先吸附在衬底表面，接着氨气与氯化钛气体反应于衬底上形成氮化钛下电极层，同时也会产生副产物氯离子。而杂质氯离子会掺入电容器下电极层中，一方面容易使下电极层从衬底上剥落，降低电容器的电连接稳定性；另一方面氯离子与氢离子结合生成强酸会腐蚀下电极层，从而使电容器的漏电率提高；最后会严重降低下电极材料的纯度，使下电极的电阻升高，在沉积电容介质层时，电容介质层中的氧元素容易浸入下电极层，使电容介质层的K(介电常数)值降低，导致电容存储电荷的能力下降。

因此，提供一种电容器阵列结构，以解决现有技术中电容器下电极层含有杂质离子，尤其是杂质氯离子时，电容器的电连接稳定性降低、电容器的漏电率提高以及电容器存储电荷的能力下降的问题实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电容器阵列结构，用于解决现有技术中电容器下电极层含有杂质离子，尤其是杂质氯离子时，电容器的电连接稳定性降低、电容器的漏电率提高以及电容器存储电荷的能力下降的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电容器阵列结构，包括：

半导体衬底；

下电极层，形成于所述半导体衬底上，所述下电极层的截面形状包括U型，且所述下电极层的内表面及外表面扩散植入氮离子；

电容介质层，覆盖于所述下电极层的内表面及外表面；

上电极层，覆盖于所述电容介质层的外表面。

优选地，所述下电极层的材料包含氮化钛。

优选地，所述下电极层的材料包含由氧化钛、碳化钛以及钨组成的群组中的一种。

优选地，所述电容器阵列结构还包括顶层支撑层、中间支撑层及底层支撑层，均形成于所述半导体衬底上并连接所述下电极层，其中，所述顶层支撑层连接所述下电极层的开口外围，所述中间支撑层连接所述下电极层的中部，所述底层支撑层形成于所述半导体衬底表面且连接所述下电极层的底部外围。

进一步地，所述顶层支撑层、中间支撑层及底层支撑层的材料包含由氮化硅、氮氧化硅组成的群组中的一种。

优选地，所述电容器阵列结构还包括上电极填充层，覆盖所述上电极层的外表面，并填满所述上电极层之间的间隙。