[發(fā)明專利]制作具有局部互連金屬電極的MIM 電容器的方法及相關(guān)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210365768.X
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103035484A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳向東;陳國順;夏維;沈志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 美國博通公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/522
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 田喜慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片中電容器的制作領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器已被廣泛用于半導(dǎo)體芯片上集成模擬和復(fù)合信號電路的制作。MIM電容器通常包括位于形成MIM電容器的電極的底部和頂部金屬板之間的MIM電容器電介質(zhì)。通常在后段制程（BEOL）處理期間在半導(dǎo)體芯片上制作MIM電容器。?

例如，可通過使用用于底部和頂部MIM電容器電極的專用金屬層制作傳統(tǒng)的MIM電容器，并且通常利用專用電介質(zhì)層作為頂部和底部電極之間的MIM電容器電介質(zhì)。在傳統(tǒng)方法中，在BEOL處理期間，在半導(dǎo)體芯片的金屬化層之間可用的未使用空間中另外制作MIM電容器。然而，在BEOL處理期間使用形成MIM電容器電介質(zhì)和底部和頂部MIM電容器電極所需的專用電介質(zhì)和金屬層會需要多個處理步驟，以及需要在互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝流程中通常使用的那些掩模之外的掩模，這會不良地提高制作成本。此外，雖然本質(zhì)上期望制作具有高電容密度的MIM電容器，但是將該MIM電容器放置在其中形成有源器件的器件層之上的金屬化層之間會對器件性能產(chǎn)生不利影響，例如影響CMOS邏輯器件的速度。?

因而，需要通過提供一種能夠取得更高的電容密度同時適合標準CMOS制作材料和工藝流程的MIM電容器，以克服傳統(tǒng)技術(shù)中的缺點和不足。?

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N制作具有局部互連金屬電極的金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器的方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)，基本上如結(jié)合至少一個附圖示出和/或描述的，在權(quán)利要求中更完整地闡述的。?

本發(fā)明的一個方面，提供了一種在半導(dǎo)體芯片中制作金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器的方法，所述方法包括：在位于所述半導(dǎo)體芯片的第一金屬化層下的器件層之上形成底部電容器電極；在所述底部電容器電極之上形成的層間阻擋電介質(zhì)之上形成頂部電容器電極；所述頂部電容器電極由用于連接形成在所述器件層中的器件的局部互連金屬形成。?

優(yōu)選地，所述底部電容器電極由形成在所述器件層之上的柵極金屬層形成。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬包括鎢。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬包括銅。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬被用于連接形成在所述器件層中的所述器件的源極/漏極接觸。?

優(yōu)選地，所述層間阻擋電介質(zhì)包括氮化硅。?

優(yōu)選地，形成所述底部電容器電極包括在形成于所述器件層中的隔離區(qū)之上形成所述底部電容器電極。?

優(yōu)選地，還包括在所述第一金屬化層中、所述頂部電容器電極之上形成金屬板，所述金屬板被連接至所述底部電容器電極以提供增大的電容密度。?

優(yōu)選地，所述MIM電容器取得大于約1.5fF/μm2的電容密度。?

優(yōu)選地，所述MIM電容器取得大于約2.0fF/μm2的電容密度。?

本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體芯片中的金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器，所述MIM電容器包括：底部電容器電極，在位于所述半導(dǎo)體芯片的第一金屬化層下的器件層之上；頂部電容器電極，在形成于所述底部電容器電極之上的層間阻擋電介質(zhì)之上；所述頂部電容器電極包括用于連接形成在所述器件層中的器件的局部互連金屬。?

優(yōu)選地，所述底部電容器電極由形成在所述器件層之上的柵極金屬層形成。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬包括鎢。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬包括銅。?

優(yōu)選地，所述局部互連金屬用于連接形成于所述器件層中的所述器件的源極/漏極接觸。?

優(yōu)選地，所述層間阻擋電介質(zhì)包括氮化硅。?

優(yōu)選地，所述底部電容器電極形成在所述器件層中形成的隔離區(qū)之上。?

優(yōu)選地，所述MIM電容器還包括形成在所述第一金屬化層中、所述頂部電容器電極之上的金屬板，所述金屬板被連接至所述底部電容器電極以提供增大的電容密度。?

優(yōu)選地，所述MIM電容器取得大于約1.5fF/μm2的電容密度。?

優(yōu)選地，所述MIM電容器取得大于約2.0fF/μm2的電容密度。?

附圖說明

圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于制作具有局部互連金屬電極的金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器的方法的流程圖。?

圖2A示出與圖1流程圖中的初始步驟對應(yīng)的包括根據(jù)本發(fā)明實施方式處理的半導(dǎo)體芯片的一部分的橫截面圖。?