[發明專利]電容器和制造電容器的方法

有效

• 申請號: 201210107432.3
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102969342A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 安啟玓;陳建宏;詹玉娟
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/94
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明一般地涉及半導體制造，更具體地來說，涉及電容器的形成。

背景技術

常常作為互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝的一部分形成金屬氧化物半導體(MOS)電容器。在CMOS工藝中，晶體管通常通過將具有摻雜源極/漏極區域的有源區設置在襯底中、將柵極絕緣層設置在襯底上方、和將柵電極設置在柵極絕緣層上方來形成。接觸件(例如，鎢)通過導電互連結構連接源極/漏極區和柵電極，該導電互連結構具有幾個水平導電圖案層(通常稱作M1、M2等)和形成在多個金屬間介電(IMD)層中的垂直通孔層。

為了將MOS電容器制造集成在相同的工藝中，將MOS電容器的頂部電極形成為柵極介電層的一部分。電容器介電層形成為柵極絕緣層的一部分。電容器的陽極接觸件形成在電容器的頂部電極上方。陰極接觸件連接至源極/漏極和塊狀襯底。

當晶體管尺寸(包括柵極絕緣層的厚度)縮小時，泄露成為問題，并且柵極絕緣層更容易擊穿。為了預先減少泄露，晶體管越小，考慮高k金屬柵極結構。通過高k介電材料的相對較厚層替換傳統的二氧化硅柵極絕緣層，例如，該高k介電材料為硅酸鉿、硅酸鋯、二氧化鉿、或二氧化鋯。通過金屬替換多晶硅柵電極材料，例如，氮化鈦、氮化鉭、或者氮化鋁。

期望制造MOS電容器的先進方法，該方法與高k金屬柵極工藝兼容。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種器件，包括：襯底，具有：至少一個有源區、位于襯底上方的絕緣層、以及位于絕緣層上方的柵電極層中的電極，形成金屬氧化物半導體MOS電容器；第一接觸層，位于電極上方，具有延長的第一圖案，在與電極平行的第一方向上延伸；接觸結構，與襯底接觸，接觸結構具有延長的第二圖案，與第一圖案平行地延伸；以及介電材料，位于第一圖案和第二圖案之間，使得第一圖案和第二圖案以及介電材料形成第一側壁電容器，第一側壁電容器與MOS電容器并聯。

其中：襯底進一步包括至少一個淺溝槽隔離STI區，鄰近有源區；以及第一圖案和第二圖案的長度至少與有源區的寬度和STI區的寬度的和一樣長。

其中：接觸結構具有延長的接觸部，延長的接觸部與襯底接觸并且與電極平行地延伸，以及延長的接觸部的長度至少與有源區的寬度一樣長。

其中：電極包括金屬材料；接觸部包括鎢；第一接觸層包括由銅和鎢所構成的組中的一個；以及第二圖案包括銅。

其中：襯底進一步包括其中具有導電圖案的多個互連圖案層，并且第一接觸層和接觸結構位于互連圖案層的最底部的一個的下方。

其中：互連圖案層中的一個包括：延長的第三圖案和延長的第四圖案，通過其間的附加的介電材料彼此平行設置，從而形成第二側壁電容器，器件進一步包括：多個導電通孔，將第一圖案連接至第三圖案，并且將第二圖案連接至第四圖案。

其中，第三圖案和第四圖案在與第一方向垂直的第二方向上延伸。

其中，互連圖案層中的一個包括第一梳狀結構和第二梳狀結構，每個梳狀結構具有多個指狀物，第一梳狀結構和第二梳狀結構配置為，每個梳狀結構的相應指狀物插入在另一梳狀結構的相應指狀物之間并且與另一梳狀結構的相應指狀物平行，附加的介電材料位于每個梳狀結構的相應指狀物和另一梳狀結構的相應指狀物之間，從而形成第二側壁電容器，器件進一步包括：連接至第一梳狀結構的第一圖案，以及連接至第二梳狀結構的第二圖案。

此外，還提供了一種器件，包括：襯底，具有：至少一個有源區、位于襯底上方的絕緣層、以及位于絕緣層上方的柵電極層中的多個電極，形成金屬氧化物半導體MOS電容器；第一接觸層，具有多個延長的第一圖案，形成在電極的相應電極的正上方；接觸結構，具有：延長的第二圖案，與第一圖案平行地延伸；和接觸部，與襯底接觸，接觸部與電極平行地延伸；以及介電材料，位于第一圖案和第二圖案之間，使得第一圖案和第二圖案以及介電材料形成第一側壁電容器，第一側壁電容器與MOS電容器并聯；至少一個金屬間介電IMD層，位于第一圖案和第二圖案上方，IMD層的導電圖案位于第一圖案和第二圖案上方。

其中，電極包括金屬材料；接觸部包括鎢；第一接觸層包括由銅和鎢所構成的組中的一個；以及第二圖案包括銅。

其中，IMD層包括：延長的第三圖案和延長的第四圖案，設置為在與第一方向垂直的第二方向上彼此平行地延伸，第一IMD層的介電材料位于延長的第三圖案和延長的第四圖案之間，從而形成第二側壁電容器，器件進一步包括：多個導電通孔，將第一圖案連接至第三圖案，并且將第二圖案連接至第四圖案。