[发明专利]电容器阵列结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种电容器阵列结构及其制造方法，电容器阵列结构设置于半导体衬底上，电容器阵列结构包括下电极层、粘附层、电容介质层及上电极，下电极层位于半导体衬底上；粘附层覆盖于下电极层的内表面及外表面，用于提高下电极层与电容介质层之间的粘附力，以防止下电极层与电容介质层相剥离；电容介质层覆盖于粘附层的内表面及外表面；上电极层覆盖于电容介质层的外表面。本发明的电容器阵列结构通过在下电极层与电容介质层之间设置粘附层，可以改善电容介质层与下电极层之间的黏着性，从而有效避免电容介质层从下电极层表面剥离，提高电容介质层的可靠性，避免漏电流的异常增加。

技术领域

本发明属于半导体器件及制造领域，特别是涉及一种电容器阵列结构及其制造方法。

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。在20nm以下的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，现有的电容器包括下电极层、电容介质层及上电极层。在现有的DRAM电容器中，所使用的下电极层的材料一般为氮化钛(TiN)，电容介质层的材料一般为氧化锆(ZrO_x)，而氧化钛电容介质层与氮化坦下电极层之间的黏着性比较差，容易发生电容介质层从下电极层表面发生剥落(peeling)的异常现象。而当电容介质层从下电极层发生剥落，则容易造成电容器漏电流的增加，进而导致器件功耗增大，甚至导致器件失效。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电容器阵列结构及其制造方法，用于解决现有技术中的电容器中电容介质层容易从下电极层表面剥离而导致的漏电流增加、功耗增大及导致器件失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电容器阵列结构，所述电容器阵列结构设置于半导体衬底上，所述电容器阵列结构包括下电极层、粘附层、电容介质层及上电极，其中，

所述下电极层位于所述半导体衬底上；

所述粘附层覆盖于所述下电极层的内表面及外表面，用于提高所述下电极层与所述电容介质层之间的粘附力，以防止所述下电极层与所述电容介质层相剥离；

所述电容介质层覆盖于所述粘附层的内表面及外表面；及，

所述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、所述电容介质层及所述上电极层均包括金属化合物层、所述粘附层包括金属氧化物层。

优选地，所述下电极层的材料包括氮化钛(TiN)，所述电容介质层的材料包括氧化锆，所述粘附层的材料包括氧化钛(TiOx)。

优选地，所述粘附层的厚度与所述下电极层的厚度之比小于2:3。

优选地，所述下电极层的截面形状为U型。

优选地，所述半导体衬底上形成有多个在内存数组结构中的焊盘，所述下电极层的底部下表面结合于所述焊盘。

优选地，所述电容器阵列还包括支撑结构，形成于所述半导体衬底上并连接所述下电极层；所述支撑结构包括顶层支撑层、中间支撑层及底层支撑层，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间部位，所述底层支撑层连接所述下电极层的底部外围。

优选地，所述支撑结构的边缘为帘幕波浪形，且所述支撑结构的角隅为圆弧形。

优选地，所述粘附层的阳离子元素取自于所述下电极层的表面金属元素而自生成，所述粘附层的阴离子元素不相同所述下电极层的阴离子元素，使所述粘附层与所述下电极层之间为无孔隙结合。

优选地，所述粘附层的阴离子元素相同于所述电容介质层的阴离子元素。