堆叠式电容器结构及其形成方法与流程

1.本发明是关于一种堆叠式电容器结构及其形成方法。


背景技术：

2.近年来，dram的封装密度急遽增加。大型的dram装置通常是用硅为基底，且每个单元通常包含一个mos场效晶体管，其中场效晶体管的源极连接至存储电容器。这种大型集成的dram是通过减小单一单元的尺寸来实现的。然而，由于单元尺寸的减小而导致存储电容器的缩小会产生缺点，例如，源极/漏极比降低以及可靠性方面的不良信号问题。为了实现所需的更高集成度，而要求此技术在大大地减小单元面积上维持几乎相同的存储电容量。
3.众所皆知，在集成电路装置制造的领域中，主要目标的一是增加可被放置在半导体片上给定单位空间中的装置数量。随着传统的制造流程开始接近减少的极限，在晶圆上和上方形成装置元件已引起相当大的关注，以利用三维的额外多功能性。
4.成功的垂直定向集成电路装置之一是堆叠式电容器。简而言之，这种堆叠式电容器是通过在主动(active)区和场区氧化(field oxide)区以及扩散区域上形成覆盖在栅电极上的堆叠式电容器结构而形成的。这样的结构的加工已经变得非常复杂，并且需要微影和刻蚀工艺，而在当前和将来的现有技术中，微影刻蚀步骤并不适合非常小的尺寸。尽管在完成这些小尺寸装置和增加其中的电容方面已经做了大量努力，但是仍然非常需要对于给定的空间具有更大电容的装置，以实现更大的封装密度，并改善未来的dram产品。


技术实现要素：

5.因此，本发明的主要目的是提供一种每单位面积具有较大电容的堆叠式电容器结构及其形成方法。
6.根据本发明的一方面是提供一种堆叠式电容器结构。此堆叠式电容器结构包含基板、第一支撑层、第一绝缘层、第二支撑层、第三支撑层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四支撑层、第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞及电容器。第一支撑层设置于基板上方。第一绝缘层设置于第一支撑层上。第二支撑层设置于第一绝缘层上。第三支撑层设置于第二支撑层上。第二绝缘层设置于第三支撑层上。第三绝缘层设置于第二绝缘层上。第四支撑层设置于第三绝缘层上。第一孔洞从第二支撑层的顶表面贯穿至第一支撑层的底表面。第二孔洞从第三绝缘层贯穿至第三支撑层的底表面，其中第二孔洞连通第一孔洞。第三孔洞从第四支撑层的顶表面贯穿至第三绝缘层，其中第三孔洞对准第二孔洞。电容器设置于第一孔洞、第二孔洞及第三孔洞中。
7.在本发明的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括一线路层设置在基板与第一支撑层之间。
8.在本发明的多个实施例中，第一孔洞贯穿线路层的一部分且电容器电性连接至线路层。
9.在本发明的多个实施例中，第一绝缘层的材料与第二绝缘层的材料不同，且第二
绝缘层包含掺杂有硼磷硅玻璃(bpsg)的氧化硅。
10.在本发明的多个实施例中，第一支撑层、第二支撑层和第四支撑层具有相同的材料，第四支撑层的材料与第三支撑层的材料不同，且第三支撑层包含掺杂有碳的氮化硅。
11.在本发明的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括第四绝缘层设置在第一支撑层与第一绝缘层之间。
12.在本发明的多个实施例中，电容器包括彼此直接接触的外电极、介电层以及内电极。
13.在本发明的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括导电材料直接接触内电极，其中导电材料填满第一孔洞和第二孔洞并延伸至第三孔洞的一部分中。
14.在本发明的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括源极/漏极特征设置在第三孔洞中且被内电极环绕。
15.在本发明的多个实施例中，堆叠式电容器结构还包括晶体管电性连接源极/漏极特征。
16.根据本发明的另一方面是提供一种形成堆叠式电容器结构的方法。此方法包含以下操作。在基板上方形成第一支撑层。在第一支撑层上形成第一绝缘层。在第一绝缘层上形成第二支撑层。形成第一孔洞从第二支撑层的顶表面贯穿至第一支撑层的底表面。在第二支撑层上形成第三支撑层，其中第一孔洞被第三支撑层密封。在第三支撑层上形成第二绝缘层。在第二绝缘层上形成第三绝缘层。在第三绝缘层上形成第四支撑层。形成第二孔洞从第三绝缘层贯穿至第三支撑层的底表面以及形成第三孔洞从第四支撑层的顶表面贯穿至第三绝缘层，其中第一孔洞连通第二孔洞和第三孔洞。在第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞中形成电容器。
17.在本发明的多个实施例中，此方法还包含在基板与第一支撑层之间形成线路层，其中线路层电性连接电容器。
18.在本发明的多个实施例中，此方法还包含在第一支撑层与第一绝缘层之间形成第四绝缘层。
19.在本发明的多个实施例中，在形成第一孔洞的操作中包括：移除第二支撑层的第一部分、第一绝缘层的第一部分、第四绝缘层的第一部分以及第一支撑层的第一部分以形成第一初始孔洞，其中第一初始孔洞的上边缘具有第一宽度，第一初始孔洞的下边缘具有第二宽度，且第一宽度大于第二宽度；以及移除第二支撑层的第二部分、第一绝缘层的第二部分、第四绝缘层的第二部分以及第一支撑层的第二部分以形成第一孔洞，其中第一孔洞的上边缘具有第三宽度，第一孔洞的下边缘具有第四宽度，且第三宽度实质上等于第四宽度。
20.在本发明的多个实施例中，在形成第二孔洞和第三孔洞的操作中包括：移除第四支撑层的第一部分、第三绝缘层的第一部分、第二绝缘层的第一部分以及第三支撑层的第一部分以形成第二初始孔洞，其中第二初始孔洞的上边缘具有第五宽度，第二初始孔洞的下边缘具有第六宽度，且第五宽度大于第六宽度；以及移除第四支撑层的第二部分、第三绝缘层的第二部分、第二绝缘层的第二部分以及第三支撑层的第二部分以形成第二孔洞，其中第二孔洞的上边缘具有第七宽度，第二孔洞的下边缘具有第八宽度，且第七宽度实质上等于第八宽度。
21.在本发明的多个实施例中，在形成电容器的操作中包括：沿着第一孔洞的内壁和第二孔洞的内壁共型地形成外电极；沿着外电极和第三孔洞的内壁共型地形成介电层；以及共型地形成内电极于介电层上。
22.在本发明的多个实施例中，此方法还包含形成导电材料与内电极直接接触，其中导电材料填满第一孔洞和第二孔洞并延伸至第三孔洞的一部分中。
23.在本发明的多个实施例中，此方法还包含形成源极/漏极特征于第三孔洞中，其中源极/漏极特征设置于导电材料上且被内电极环绕。
24.在本发明的多个实施例中，第一绝缘层的材料与第二绝缘层的材料不同，且第二绝缘层包含掺杂有硼磷硅玻璃(bpsg)的氧化硅。
25.在本发明的多个实施例中，第一支撑层、第二支撑层和第四支撑层具有相同的材料，第一支撑层的材料与第三支撑层的材料不同，且第三支撑层包含掺杂有碳的氮化硅。
26.与现有技术相比，本发明的堆叠式电容器结构及其形成方法具有可以提供足够的电容器电容量的有益效果。
附图说明
27.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，结合附图详细说明如下：
28.图1是根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的方法的流程图。
29.图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的剖面示意图。
30.图9是绘示根据本发明一些实施例的堆叠式电容器结构的剖面示意图。
31.图10是绘示根据本发明一些实施例的堆叠式电容器结构的剖面示意图。
32.主要附图标记说明：
33.10-方法，110-操作，120-操作，130-操作，140-操作，150-操作，160-操作，170-操作，180-操作，190-操作，1100-操作，20a-堆叠式电容器结构，20b-堆叠式电容器结构，210-基板，211-线路层，220-第一支撑层，221-第四绝缘层，230-第一绝缘层，240-第二支撑层，250-第一孔洞，250
’-
第一初始孔洞，260-第三支撑层，270-，第二绝缘层，280-第三绝缘层，290-第四支撑层，310-第二孔洞，310
’-
第二初始孔洞，320-第三孔洞，330-电容器，331-外电极，332-介电层，333-内电极，340-导电材料，350-源极/漏极(s/d)特征，w1-宽度，w2-宽度，w3-宽度，w4-宽度，w5-宽度，w6-宽度，w7-宽度，w8-宽度。
具体实施方式
34.为了使本发明内容的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。
35.为了增加电容器的电容并达到更大的封装密度，本发明提供如图9和图10所示的堆叠式电容器结构20a、20b。此外，用于形成这些堆叠式电容器结构20a、20b的方法也是新颖的。
36.请参照图1。图1是根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的方法10的流程图。形成堆叠式电容器结构的方法10至少包含操作110、操作120、操作130、操作140、操作
150、操作160、操作170、操作180、操作190和操作1100。
37.在操作110中，形成第一支撑层220于基板210上方。根据一些实施例，可以参照图2以进一步理解操作110，其中图2是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一些实施例中，基板210可以为印刷电路板(printed circuit board，pcb)、半导体基板或其他业界常用的基板。示例性的pcb的材料例如可包含玻璃纤维(glass fiber)、环氧树脂(epoxy resins)、酚醛树脂(phenolic resins)、聚酰亚胺(polyimide，pi)和其他合适的材料。示例性的半导体基板的材料例如可包含硅(silicon)、块状硅(bulk silicon)、多晶硅(polysilicon)或绝缘体上硅(silicon on insulator，soi)，以及诸如碳化硅(silicon carbide)、砷化镓(gallium arsenide)、砷化铟(indium arsenide)和磷化铟(indium phosphide)的化合物半导体。半导体基板可取决于本领域的需求而包含各种掺杂配置(例如，p型基板或n型基板)。在一实施例中，第一支撑层220包含氮化硅(silicon nitride，sin)。在一些实施例中，第一支撑层220可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，ald)、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、分子束沉积(molecular-beam deposition，mbd)和其他本领域已知的合适工艺形成在基板210上方。
38.在其他实施例中，形成线路层211于基板210与第一支撑层220之间。在一些实施例中，线路层211的材料可以为金属，例如，钨(tungsten，w)、铝(aluminum，al)、铜(copper，cu)、镍(nickel，ni)、钴(cobalt，co)、钛(titanium，ti)或其他合适的金属材料。线路层211用以电性连接后续的电容器。线路层211可以通过溅镀(sputtering)、蒸镀(evaporation)、pvd、cvd、mbd、ald或其他合适的工艺形成在基板210上。
39.方法10继续至操作120，形成第一绝缘层230于第一支撑层220上。根据一些实施例，可以参照图2以进一步理解操作120，其中图2是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一实施例中，第一绝缘层230包含氧化硅(silicon oxide，sio)。在一些实施例中，第一绝缘层230可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第一支撑层220上。
40.在其他实施例中，第四绝缘层221可以选择性地形成在第一支撑层220与第一绝缘层230之间。应注意，第四绝缘层221的材料与第一绝缘层230的材料不同。具体的说，第四绝缘层221包含掺杂有硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate glass，bpsg)的氧化硅。在一些实施例中，第四绝缘层221可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第一支撑层220上。
41.方法10继续至操作130，形成第二支撑层240于第一绝缘层230上。根据一些实施例，可以参照图2以进一步理解操作130，其中图2是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一实施例中，第二支撑层240为氮化硅层。换句话说，第二支撑层240的材料与第一支撑层220材料相同。在一些实施例中，第二支撑层240可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第一绝缘层230上方。
42.方法10继续至操作140，第一孔洞250由第二支撑层240的顶表面贯穿至第一支撑层220的底表面。根据一些实施例，可以参照图3和图4以进一步理解操作140，其中图3和图4是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的一的剖面示意图。可以理解的是，第一孔洞250的数量不仅限于如图4所示的3个。举例来说，第一孔洞250的数
量可以为4个、5个、6个或依据要求的数量。在一些实施例中，第一孔洞250的形成还包含以下步骤。请参照图3，移除第二支撑层240的第一部分、第一绝缘层230的第一部分、第四绝缘层221的第一部分和第一支撑层220的第一部分以形成第一初始孔洞250’。在一些实施例中，第一初始孔洞250’可以通过诸如微影蚀刻、机械钻孔、激光钻孔等合适的工艺来形成。可以理解的是，第一初始孔洞250’的上边缘具有第一宽度w1，第一初始孔洞250’的下边缘具有第二宽度w2，且第一宽度w1大于第二宽度w2。换句话说，在不同高度(第二支撑层240的表面的法线方向)的第一初始孔洞250’的两侧壁之间的水平距离(平行第二支撑层240的表面的方向)是由上至下呈线性且单调递减的。在包含线路层的实施例中，第一初始孔洞250’延伸至线路层211中，但没有穿透线路层211。
43.请参照图4，移除第二支撑层240的第二部分、第一绝缘层230的第二部分、第四绝缘层221的第二部分和第一支撑层220的第二部分以形成第一孔洞250。在一些实施例中，第一孔洞250可以通过具有高选择比的蚀刻工艺来形成。值得一提的是，与第一绝缘层230相比，由于第四绝缘层221掺杂有bpsg而具有较低的品质(quality)，以致于第四绝缘层221的第二部分可以很轻易地通过高选择比的蚀刻工艺而被移除，从而增加第一孔洞250在第四绝缘层221中的宽度。第四绝缘层221的被移除的第二部分大于第二支撑层240和第一绝缘层230的被移除的第二部分。因此，第一孔洞250的上边缘具有第三宽度w3，第一孔洞250的下边缘具有第四宽度w4，且第三宽度w3实质上等于第四宽度w4。在包含线路层的实施例中，第一孔洞250延伸至线路层211中，但并未贯穿线路层211。
44.方法10继续至操作150，形成第三支撑层260于第二支撑层240上。根据一些实施例，可以参照图5以进一步理解操作150，其中图5是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。应注意，第一孔洞250被第三支撑层260完全密封。在各个实施例中，第三支撑层260的材料与第二支撑层240的材料不同。详细的说，第三支撑层260包含掺杂有碳的氮化硅。在一些实施例中，第三支撑层260可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第二支撑层240上。值得一提的是，掺杂有碳的氮化硅的第三支撑层260具有强健的机械性质，因此，第一孔洞250可以快速地被第三支撑层260所密封，从而避免后续形成的层填入孔洞中。
45.方法10继续至操作160，形成第二绝缘层270于第三支撑层260上。根据一些实施例，可以参照图6以进一步理解操作160，其中图6是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一些实施例中，第二绝缘层270的材料与第四绝缘层221的材料相同，但与第一绝缘层230的材料不同。详细的说，第二绝缘层270包含掺杂有bpsg的氧化硅。在一些实施例中，第二绝缘层270可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第三支撑层260上。
46.方法10继续至操作170，形成第三绝缘层280于第二绝缘层270上。根据一些实施例，可以参照图6以进一步理解操作170，其中图6是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一些实施例中，第三绝缘层280的材料与第一绝缘层230的材料相同。详细的说，第三绝缘层280包含氧化硅。在一些实施例中，第三绝缘层280可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在第二绝缘层270上。
47.方法10继续至操作180，第四支撑层290is formed on the第三绝缘层280。根据一
些实施例，可以参照图6以进一步理解操作180，其中图6是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。在一些实施例中，第四支撑层290的材料与第一支撑层220和第二支撑层240的材料相同。详细的说，第四支撑层290包含氮化硅。在一些实施例中，第四支撑层290可以通过cvd、ald、pvd、mbd和其他本领域已知的合适工艺形成在基板210上方。
48.方法10继续至操作190，第二孔洞310由第三绝缘层280贯穿至第三支撑层260的底表面且第三孔洞320由第四支撑层290的顶表面贯穿至第三绝缘层280。根据一些实施例，可以参照图7和图8以进一步理解操作190，其中图7和图8是绘示根据本发明一些实施例的形成堆叠式电容器结构的各工艺阶段的的剖面示意图。可以理解的是，第二孔洞310的数量不仅限于如图8所示的3个。举例来说，第二孔洞310的数量可以为4个、5个、6个或依据要求的数量。在一些实施例中，第二孔洞310的形成还包含以下步骤。请参照图7，移除第四支撑层290的第一部分、第三绝缘层280的第一部分、第二绝缘层270的第一部分和第三支撑层260的第一部分以形成第二初始孔洞310’。在一些实施例中，第二初始孔洞310’可以通过诸如微影蚀刻、机械钻孔、激光钻孔等合适的工艺来形成。可以理解的是，第二初始孔洞310’的上边缘具有第五宽度w5，第二初始孔洞310’的下边缘具有第六宽度w6，且第五宽度w5大于第六宽度w6。换句话说，在不同高度(第四支撑层290的表面的法线方向)的第二初始孔洞310’的两侧壁之间的水平距离(平行第四支撑层290的表面的方向)是由上至下呈线性且单调递减的。
49.请参照图8，移除第四支撑层290的第二部分、第三绝缘层280的第二部分、第二绝缘层270的第二部分和第三支撑层260的第二部分以形成第二孔洞310和第三孔洞320。可以理解的是，第二孔洞310和第三孔洞320是同时形成的，第三孔洞320位于第二孔洞310的上且彼此连通。由于为同时形成，第三孔洞320对准第二孔洞310。在各个实施例中，第二孔洞310和第三孔洞320是通过后续形成的电容器所定义出来的。稍后将详细描述。在一些实施例中，第二孔洞310和第三孔洞320可以通过具有高选择比的蚀刻工艺来形成。值得一提的是，与第三绝缘层280相比，由于第二绝缘层270掺杂有bpsg而具有较低的品质(quality)，以致于第二绝缘层270的第二部分可以很轻易地通过高选择比的蚀刻工艺而被移除，从而增加孔洞310、320在第二绝缘层270中的宽度。第二绝缘层270的被移除的第二部分大于第四支撑层290和第三绝缘层280的被移除的第二部分。因此，第三孔洞320的上边缘具有第七宽度w7，第二孔洞310的下边缘具有第八宽度w8，且第七宽度实质上等于第八宽度w8。应理解，第一孔洞250是连通第二孔洞310和第三孔洞320。在一实施例中，第二孔洞310大致对准第一孔洞250。在另一实施例中，第二孔洞310稍微偏离第一孔洞250。
50.方法10继续至操作1100，形成电容器330于第一孔洞250、第二孔洞310和第三孔洞320中。根据一些实施例，可以参照图9以进一步理解操作1100，其中图9是绘示根据本发明一些实施例的堆叠式电容器结构20a的剖面示意图。在一些实施例中，电容器330的形成包含以下步骤。首先，形成外电极331于第一孔洞250和第二孔洞310的内壁上。详细的说，沿着第一孔洞250和第二孔洞310的内壁共型地(conformally)形成外电极331。应注意，在形成外电极331之后定义出第二孔洞310和第三孔洞320。为了要定义后续的源极/漏极(s/d)特征，因此，外电极331并不形成在第三孔洞320中。在一些实施例中，外电极331包含氮化钛(titanium nitride，tin)。在一些实施例中，可以通过cvd或ald来形成外电极331。
51.请继续参照图9。然后，在外电极331上并沿着第三孔洞320的内壁形成介电层332。详细的说，是沿着外电极331的侧壁和第三孔洞320的内壁共型地形成介电层332。在一些实施例中，介电层332为一高介电常数层，且其材料例如为氧化铝(aluminium oxide，al2o3)、氧化钛(titanium oxide，tio)、氮化铝(aluminum nitride，aln)、氧化铪(hafnium oxide，hfo)、氧化镧(lanthanum oxide，lao)、氧化钇(yttrium oxide，yo)、氧化钒(vanadium oxide，vo)、氧化钽(tantalum oxide，tao)、氧化锆(zirconium oxide，zro)、氧化钆(gadolinium oxide，gdo)或其组合。在一些实施例中，可以通过cvd或ald来形成介电层332。
52.请继续参照图9。接着，形成内电极333于介电层332上。详细的说，沿着介电层332的侧壁共型地形成内电极333。在一些实施例中，内电极333包含氮化钛。在一些实施例中，可以通过cvd或ald来形成内电极333。
53.参照图9，方法10还包含形成导电材料340直接接触内电极333。详细的说，导电材料340填满第一孔洞250和第二孔洞310并延伸至第三孔洞320的一部分中。在一些实施例中，导电材料340可以为金属材料或半导体材料。举例来说，金属材料可以包含钨，且半导体材料可以包含硅和锗。在一些实施例中，导电材料340可以通过pvd、cvd和其他本领域已知的合适工艺行程在孔洞250、310、320中。应注意，导电材料340用以为堆叠式电容器结构提供支撑力，从而避免堆叠式电容器结构倒塌。
54.参照图9，方法10还包含形成源极/漏极(s/d)特征350于第三孔洞320中。详细的说，源极/漏极(s/d)特征350设置于导电材料340上且被内电极333环绕。在各个实施例中，源极/漏极(s/d)特征350可以包含，但不限于，si、sip、sias、sige、ge、iii-v族化合物半导体或石墨烯(graphene)。
55.根据本发明的另一方面是提供一种堆叠式电容器结构20a。图9是绘示根据本发明一些实施例的堆叠式电容器结构20a的剖面示意图。为了便于比较与上述各实施方式的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的元件，且主要针对各实施方式的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。
56.请参照图9。堆叠式电容器结构20a包含基板210、第一支撑层220、第一绝缘层230、第二支撑层240、第三支撑层260、第二绝缘层270、第三绝缘层280、第四支撑层290、第一孔洞250、第二孔洞310、第三孔洞320和电容器330。第一支撑层220设置在基板210上方。第一绝缘层230设置在第一支撑层220上。第二支撑层240设置在第一绝缘层230上。基板210、第一支撑层220、第一绝缘层230和第二支撑层240的材料及其他特征与如图2所述的基板210、第一支撑层220、第一绝缘层230和第二支撑层240相同或类似，故在此不再赘述。
57.在一些实施例中，堆叠式电容器结构20a可以还包含线路层211设置在基板210与第一支撑层220之间，如图9所示。the线路层211的材料及其他特征与如图2所述的线路层211相同或类似，故在此不再赘述。在一些实施例中，堆叠式电容器结构20a可以还包含第四绝缘层221设置在第一支撑层220与第一绝缘层230之间，如图9所示。第四绝缘层221的材料及其他特征与如图2所述的第四绝缘层221相同或类似，故在此不再赘述。
58.第三支撑层260设置在第二支撑层240上。第三支撑层260的材料及其他特征与如图5所述的第三支撑层260相同或类似，故在此不再赘述。第二绝缘层270设置在第三支撑层260上。第三绝缘层280设置在第二绝缘层270上。第四支撑层290设置在第三绝缘层280上。
第二绝缘层270、第三绝缘层280和第四支撑层290的材料及其他特征与如图6所述的第二绝缘层270、第三绝缘层280和第四支撑层290相同或类似，故在此不再赘述。应注意，在各个实施例中，第一绝缘层230的材料与第二绝缘层270的材料不同，且第二绝缘层270包含掺杂有硼磷硅玻璃(bpsg)的氧化硅。应注意，第一支撑层220、第二支撑层240和第四支撑层290具有相同的材料，且第一支撑层220的材料与第三支撑层260的材料不同。详细的说，第三支撑层260包含掺杂有碳的氮化硅。
59.第一孔洞250从第二支撑层240的顶表面贯穿至第一支撑层220的底表面。在不包含第四绝缘层221的实施例中，第一孔洞250的上边缘具有宽度w3，第一孔洞250的下边缘具有宽度w4，且宽度w3大于宽度w4。在包含第四绝缘层221的实施例中，第一孔洞250的上边缘具有一宽度w3，第一孔洞250的下边缘具有宽度w4，且宽度w3实质上等于宽度w4。第一孔洞250的形成及其他特征与如图3和图4所述的第一孔洞250相同或类似，故在此不再赘述。
60.第二孔洞310从第三绝缘层280贯穿至第三支撑层260的底表面。具体的说，第一孔洞250连通第二孔洞310。第三孔洞320从第四支撑层290的顶表面贯穿至第三绝缘层280。具体的说，第二孔洞310大致对准第三孔洞320。在一实施例中，第一孔洞250大致对准第二孔洞310和第三孔洞320。在另一实施例中，第一孔洞250偏离第二孔洞310和第三孔洞320。第二孔洞310和第三孔洞320的形成及其他特征与如图7和图8所述的第二孔洞310和第三孔洞320相同或类似，故在此不再赘述。
61.电容器330设置于第一孔洞250、第二孔洞310及第三孔洞320中。在包含线路层的实施例中，第一孔洞250穿透一部分的线路层211且电容器330电性连接线路层211。应注意，第一孔洞250延伸至线路层211中，但是并未贯穿线路层211。在一些实施例中，电容器330包含彼此直接接触的外电极331、介电层332和内电极333。具体的说，外电极331是共型地形成在第一孔洞250和第二孔洞310的内壁上。介电层332是共型地形成在外电极331的侧壁上且更延伸至第三孔洞320的侧壁。内电极333是共型地形成在介电层332的侧壁上。在第二孔洞310偏离第一孔洞250的实施例中，电容器330在第二支撑层240与第三支撑层260之间具有阶梯状轮廓(staircase profile)。电容器330的形成及其他详细的特征与前述的电容器330相同或相似，故在此不再赘述。
62.在一些实施例中，堆叠式电容器结构20a可以还包含导电材料340直接接触内电极333。在一些实施例中，导电材料340填满第一孔洞250和第二孔洞310且延伸至第三孔洞320的一部分。导电材料340的形成和其他详细的特征与前述的导电材料340相同或相似，故在此不再赘述。
63.在一些实施例中，堆叠式电容器结构20a可以还包含源极/漏极(s/d)特征350设置在第三孔洞320中且被内电极333环绕。在一些实施例中，源极/漏极(s/d)特征350的顶表面与第四支撑层290的顶表面齐平。在一些实施例中，源极/漏极(s/d)特征350的底表面直接接触内电极333和导电材料340。在一些实施例中，源极/漏极(s/d)特征350的底表面大于导电材料340的顶表面。源极/漏极(s/d)特征350的形成和其他详细的特征与前述的源极/漏极(s/d)特征350相同或相似，故在此不再赘述。
64.在一些实施例中，堆叠式电容器结构20a可以还包含晶体管(图未示)电性连接至源极/漏极(s/d)特征350。
65.图10是绘示根据本发明一些实施例的堆叠式电容器结构20b的剖面示意图。请参
照图10，堆叠式电容器结构20b与堆叠式电容器结构20a相同或相似。再者，堆叠式电容器结构20b可以通过与形成堆叠式电容器结构20a相同的方法来形成。简要的说，堆叠式电容器结构20b与堆叠式电容器结构20a之间的差异在于：在本实施例中，堆叠式电容器结构20b不包含位于基板210与第一支撑层220之间的第四绝缘层221。
66.由以上的详细描述中可以明显地看出，根据本发明的堆叠式电容器结构，其可以做的足够大以提供足够的电容器电容量。而且，本发明利用第二绝缘层和第四绝缘层的高蚀刻选择性来增加电接触面积，从而避免后续电容器的不良电接触。因此，可以毫无疑问地制造出适合于大规模集成半导体存储装置。
67.虽然本发明已以实施方式公开如上，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。