[發(fā)明專(zhuān)利]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911175015.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111146181B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧學(xué)強(qiáng);奚鵬程;葛星晨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/522
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/522;H01L21/768
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;張磊

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

半導(dǎo)體襯底；

形成于所述半導(dǎo)體襯底上的第一介質(zhì)層；

形成于所述第一介質(zhì)層中的第一接觸孔；

形成于所述第一介質(zhì)層上的第二介質(zhì)層；

形成于所述第二介質(zhì)層中的多層金屬；其中，所述多層金屬中包含多層金屬-氧化層-金屬電容結(jié)構(gòu)，每層的所述金屬-氧化層-金屬電容中，由相鄰的兩個(gè)同層金屬分別構(gòu)成相鄰層的電容上極板和/或電容下極板，所述電容上極板和電容下極板之間填充的所述第二介質(zhì)層材料中穿設(shè)有溝槽，所述溝槽中填充有高介電常數(shù)材料，所述溝槽的下端通過(guò)所述第一接觸孔與所述半導(dǎo)體襯底相隔離；

形成于所述半導(dǎo)體襯底上的CMOS前道器件層，所述第一接觸孔下端位于所述前道器件層上；其中，所述多層金屬中還包含多層金屬互連層結(jié)構(gòu)，所述多層金屬互連層通過(guò)第二接觸孔與所述前道器件層相電連接，并所述第一接觸孔與所述第二接觸孔同層設(shè)置，且各層金屬-氧化層-金屬電容結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)各層金屬互連層結(jié)構(gòu)同層設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一接觸孔具有與所述溝槽對(duì)應(yīng)的平面投影尺寸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高介電常數(shù)材料為氧化鉿或氧化鋁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，每層所述電容上極板和所述電容下極板分別含有以一端相連的多個(gè)梳齒，所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒相對(duì)交錯(cuò)設(shè)置形成梳狀結(jié)構(gòu)，所述電容上極板和所述電容下極板之間斷開(kāi)，任意相鄰兩層中的所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒上下位置對(duì)應(yīng)，所述溝槽位于所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒之間。

5.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成CMOS前道器件層；

在所述前道器件層上形成第一介質(zhì)層，在所述第一介質(zhì)層中形成與所述前道器件層相電連接的第二接觸孔，以及在所述第一介質(zhì)層中形成填充有導(dǎo)電金屬的溝槽型第一接觸孔；

在所述第一介質(zhì)層上形成第二介質(zhì)層，在所述第二介質(zhì)層中形成多層金屬，包括在所述多層金屬中形成多層金屬-氧化層-金屬電容結(jié)構(gòu)，每層的所述金屬-氧化層-金屬電容中，由相鄰的兩個(gè)同層金屬分別構(gòu)成電容上極板和電容下極板，以及在所述多層金屬中形成多層金屬互連層結(jié)構(gòu)，所述多層金屬互連層連接所述第二接觸孔；

在所述電容上極板和電容下極板之間的所述第二介質(zhì)層材料中形成溝槽，使所述溝槽下端停止在所述第一接觸孔上；

在所述溝槽內(nèi)填充高介電常數(shù)材料；

將所述第二介質(zhì)層表面多余的高介電常數(shù)材料去除，僅保留所述溝槽內(nèi)的高介電常數(shù)材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成所述金屬-氧化層-金屬電容時(shí)，使每層所述電容上極板和所述電容下極板分別形成含有以一端相連的多個(gè)梳齒，并使所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒相對(duì)交錯(cuò)設(shè)置形成梳狀結(jié)構(gòu)，所述電容上極板和所述電容下極板之間斷開(kāi)；其中，任意相鄰兩層中的所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒上下位置對(duì)應(yīng)，所述溝槽位于所述電容上極板的梳齒和所述電容下極板的梳齒之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，形成所述溝槽時(shí)，通過(guò)光刻和刻蝕，將所述電容上極板和所述電容下極板之間的所述第二介質(zhì)層材料去除，形成貫穿所述第二介質(zhì)層的所述溝槽，并利用介質(zhì)刻蝕和接觸孔金屬之間的高刻蝕選擇比，使所述溝槽的刻蝕停止在所述第一接觸孔上。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為P型硅襯底或N型硅襯底；所述高介電常數(shù)材料為氧化鉿或氧化鋁；所述第一接觸孔和第二接觸孔中的填充金屬為鎢。