[發(fā)明專利]形成具有電容器與通孔接觸的半導體裝置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210342564.4
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN103000494A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·Y·李;S·裴;T·鄭
• 申請（專利權(quán)）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/768
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術(shù)領(lǐng)域

本申請是關(guān)于精密半導體裝置的制造，且更特別地，是關(guān)于形成具有電容器與通孔接觸的半導體裝置的各種方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導體裝置的集成密度增加，個別裝置占據(jù)的面積持續(xù)減少。具體而言，盡管電容器所占面積減少，電容器仍必須具有足夠電容用于儲存動態(tài)隨機存儲器(DRAM)的數(shù)據(jù)。因此，在許多集成電路產(chǎn)品中，已經(jīng)使用金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器，所述電容器是包含由絕緣材料層分隔的金屬所形成的下電極與上電極。因此，MIM電容器已經(jīng)大量用于執(zhí)行模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換與數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換的半導體裝置中。模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換要求此轉(zhuǎn)換程序中使用的電容器是穩(wěn)定的，亦即電容器的電容在施加電壓與溫度范圍內(nèi)是相對穩(wěn)定的。由于此電容結(jié)構(gòu)的電容傾向于隨著溫度與施加電壓的改變而變化，因此具有多晶硅電極的電容器的電容傾向于相對不穩(wěn)定。因此，具有多晶硅電極的電容器通常不用于所述轉(zhuǎn)換應(yīng)用中。

在形成MIM電容器的上與下金屬電極過程中，典型執(zhí)行蝕刻工藝，來圖案化金屬層。然而，近幾年來由于半導體裝置的集成密度增加，蝕刻這樣的金屬層變成更為困難。特別地，很難蝕刻具有良好電子遷移阻抗與理想低電阻率的銅。因此，已經(jīng)提出通過鑲嵌工藝形成上與下金屬電極的各種方法，且不涉及蝕刻金屬層的工藝。例如，參閱美國專利號6,649,464。銅鑲嵌工藝通常包括在絕緣層中形成銅結(jié)構(gòu)的溝渠(trench)，形成足夠量的銅來填充所述溝渠，以及從所述結(jié)構(gòu)移除過多的銅，因而在所述溝渠中留下所述銅結(jié)構(gòu)。然而，用于形成以電容器與傳導線和通孔為基礎(chǔ)的銅的鑲嵌工藝是非常耗時、昂貴，在多個步驟工藝中總有產(chǎn)生未預期缺陷的機會。

本申請是關(guān)于形成具有MIM電容器與通孔接觸的半導體裝置的各種方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了提供本發(fā)明一些方面的基礎(chǔ)了解，以下說明內(nèi)容呈現(xiàn)本發(fā)明的簡化概述。此發(fā)明概述并不是本發(fā)明的詳盡說明。發(fā)明概述并不是用于識別本發(fā)明的關(guān)鍵或關(guān)鍵元素，也不是描述本發(fā)明的范圍。發(fā)明概述的唯一目的是用簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，本發(fā)明的詳細描述說明如后。

一般而言，本發(fā)明揭露的內(nèi)容是關(guān)于形成具有電容器與通孔接觸的半導體裝置的各種方法。在一范例中，所述方法包含在絕緣材料層中，形成第一傳導結(jié)構(gòu)與電容器的底部電極，在所述第一傳導結(jié)構(gòu)與所述底部電極上方，形成傳導材料層，以及在所述傳導材料層上執(zhí)行蝕刻工藝，來定義傳導材料硬掩模與所述電容器的頂部電極，其中所述傳導材料硬掩模是位在所述第一傳導結(jié)構(gòu)的至少一部分的上方。所述方法更包含在所述傳導材料硬掩模中形成開口，以及形成延伸穿過所述傳導材料硬掩模中所述開口的第二傳導結(jié)構(gòu)，并且傳導接觸所述第一傳導結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，所述傳導材料是金屬。

在另一示例范例中，所述的方法包含在絕緣材料層中，形成第一傳導結(jié)構(gòu)與電容器的底部電極，在所述傳導銅結(jié)構(gòu)與所述底部電極上方，形成金屬擴散障蔽層，在所述金屬擴散障蔽層上方形成第二絕緣材料層，以及在所述第二絕緣材料層上方形成金屬層。在此實施例中，所述方法更包含下列步驟：在所述金屬層上執(zhí)行蝕刻工藝，來定義金屬硬掩模與所述電容器的頂部電極，其中所述金屬硬掩模是位在所述第一傳導結(jié)構(gòu)的至少一部分的上方，在所述金屬硬掩模中形成開口，在第二絕緣材料層中形成開口以及在所述金屬擴散障蔽層中形成開口，以及形成第二傳導結(jié)構(gòu)，所述第二傳導結(jié)構(gòu)傳導接觸所述第一傳導結(jié)構(gòu)，其中所述第二傳導結(jié)構(gòu)是延伸穿過所述金屬硬掩模、第二絕緣材料層與金屬擴散障蔽層中的開口。

在另一示例范例中，所述的方法包含在絕緣材料層中，形成第一傳導結(jié)構(gòu)與電容器的底部電極；在所述第一傳導結(jié)構(gòu)與所述底部電極上方形成金屬層，其中，所述金屬層包括鈦、鉭、氮化鈦與氮化鉭的至少其中之一；在所述金屬層上執(zhí)行蝕刻工藝，來定義金屬硬掩模與所述電容器的頂部電極，所述金屬硬掩模是位在所述第一傳導結(jié)構(gòu)的至少一部分上方；在所述金屬硬掩模中形成開口；以及形成延伸穿過所述金屬硬掩模中所述開口的第二傳導結(jié)構(gòu)，且傳導接觸所述第一傳導結(jié)構(gòu)。

附圖說明

參閱以下描述與附隨附圖，即可了解本申請的內(nèi)容，其中相同的參考數(shù)字是指相同的組件。

圖1A-1H是描述形成于此所述半導體裝置的方法，所述半導體裝置具有電容器與通孔接觸。

雖然本申請揭露的目標有不同的修飾與其他形式，其特定實施例如附圖所示且由以下詳細說明中描述。然而，應(yīng)理解的，于此所述特定實施例并非用于將本發(fā)明限制于特定的揭露形式，但相對地，是意圖涵蓋所有的修飾、均等物與落入由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的其他替代。