[發(fā)明專利]具有電容器的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811243946.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN109817607B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅國(guó)駿;林炫政;鐘久華;張震謙;潘漢宗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/64
• 分類號(hào): H01L23/64
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發(fā)明提供了一種具有電容器的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其形成方法。半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底以及位于半導(dǎo)體襯底上方的第一電容器和第二電容器。第一電容器具有第一電容器介電層，以及第二電容器具有第二電容器介電層。第一電容器介電層位于第二電容器介電層和半導(dǎo)體襯底之間。第一電容器和第二電容器并聯(lián)電連接。第一電容器具有第一線性溫度系數(shù)和第一平方電壓系數(shù)。第二電容器具有第二線性溫度系數(shù)和第二平方電壓系數(shù)。第一線性溫度系數(shù)與第二線性溫度系數(shù)的第一比率和第一平方電壓系數(shù)與第二平方電壓系數(shù)的第二比率中的一個(gè)或兩個(gè)是負(fù)的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及具有電容器的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和形成方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速發(fā)展。在IC材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)代IC。每一代都比上一代具有更小和更復(fù)雜的電路。

在IC演進(jìn)過程中，功能密度(即，單位芯片面積中的互連器件的數(shù)量)通常都在增加，同時(shí)幾何尺寸(即，可使用制造工藝創(chuàng)建的最小組件(或線))減小。這種按比例縮小工藝通常通過增加生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供很多益處。

然而，這些進(jìn)步已經(jīng)增大了處理和制造IC的復(fù)雜性。由于部件尺寸持續(xù)降低，制造工藝持續(xù)變得難以實(shí)施。因此，形成尺寸越來越小的可靠的半導(dǎo)體器件面臨挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底；以及第一電容器和第二電容器，位于所述半導(dǎo)體襯底上方，其中：所述第一電容器具有第一電容器介電層，所述第二電容器具有第二電容器介電層，所述第一電容器介電層位于所述第二電容器介電層和所述半導(dǎo)體襯底之間；所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)電連接；所述第一電容器具有第一線性溫度系數(shù)和第一平方電壓系數(shù)，所述第二電容器具有第二線性溫度系數(shù)和第二平方電壓系數(shù)，以及所述第一線性溫度系數(shù)與所述第二線性溫度系數(shù)的第一比率和所述第一平方電壓系數(shù)與所述第二平方電壓系數(shù)的第二比率中的至少一個(gè)是負(fù)的。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括：下部電極，位于半導(dǎo)體襯底上方；第一電容器介電層，位于所述下部電極上方；中間電極，位于所述第一電容器介電層上方；第二電容器介電層，位于所述中間電極上方，其中，所述第二電容器介電層和所述第一電容器介電層由不同材料制成；以及上部電極，位于所述第二電容器介電層上方，其中：所述下部電極、所述第一電容器介電層和所述中間電極一起形成第一電容器，所述中間電極、所述第二電容器介電層和所述上部電極一起形成第二電容器，所述第一電容器具有第一線性溫度系數(shù)和第一平方電壓系數(shù)，所述第二電容器具有第二線性溫度系數(shù)和第二平方電壓系數(shù)，以及所述第一線性溫度系數(shù)與所述第二線性溫度系數(shù)的第一比率和所述第一平方電壓系數(shù)與所述第二平方電壓系數(shù)的第二比率中的至少一個(gè)是負(fù)的。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上方形成下部導(dǎo)電層；在所述下部導(dǎo)電層上方形成第一電容器介電層；在所述第一電容器介電層上方形成中間導(dǎo)電層；在所述中間導(dǎo)電層上方形成第二電容器介電層，其中，所述第二電容器介電層和所述第一電容器介電層由不同的材料制成；以及在所述第二電容器介電層上方形成上部導(dǎo)電層，其中，所述下部導(dǎo)電層、所述中間導(dǎo)電層和所述上部導(dǎo)電層中的至少一個(gè)具有在從3.5nm至6.5nm的范圍內(nèi)的平均粒度。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。

圖1A至圖1J是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工藝的各個(gè)階段的截面圖。

圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖3A示出根據(jù)一些實(shí)施例的電容器在不同操作溫度下的電容。

圖3B示出根據(jù)一些實(shí)施例的電容器在不同操作溫度下的電容。