金属-绝缘体-金属电容器形成技术的制作方法_4

文档序号:8909294阅读:来源:国知局
钝化层160之上,如 文中各处所描述的。
[0066] 而且,在一些实施例中,可以在给定MM电容器200之上包括附加的ILD110层和 /或(多个)互连120。在一些这种情况下,可以包括一个或多个结构(例如,通孔等)以 例如将给定电容器200的导电层210和/或230 (或其它导电层)电耦合到1C100的(多 个)其它部分。
[0067] 额外的抟术和考虎
[0068] 图10-12示出了根据本发明的另一个实施例的用于形成1C 100的工艺流程的部 分。如根据本公开内容将领会的,并且根据实施例,在一些实例中,通常可以实施图10-12 中所示的工艺流程部分,而不是图3-6中表示的工艺流程部分(上文论述的)。
[0069] 图10和图11分别示出了根据本发明的实施例的在沉积和加热牺牲层250之后的 图2的IC100。如图可见,在一些实施例中,牺牲层250可以沉积或在其它情况下形成在下 层硬掩模层140(如果任选地实施)和/或钝化层130之上。根据一个或多个实施例,牺牲 层250可以包括例如在施加足够的热量时经历凝结/去湿的材料。例如,在一些实施例中, 牺牲层250可以凝结/去湿而成为经图案化的牺牲层250',其包括其间具有凹陷152的多 个凝聚的隔离的岛/体250a。在一些实施例中,牺牲层250的凝结/去湿可能发生在例如 将其加热到大约100-450°C的范围内的温度时。为此,一些示例性的适当材料可以包括但 不一定限于:铜(Cu);银(Ag);娃(Si);锗(Ge);钼(Pt);基于聚合物的材料,例如Si02± 聚苯乙烯等;和/或上述材料中的任何材料的组合。在一些实施例中,其上可以沉积牺牲 层250的下层硬掩模层140 (如果任选地实施)和/或钝化层130可以包括例如:二氧化硅 (Si02);碳化硅(SiC);碳氮化硅(SiCN);三氮化二硅(Si2N3);有机硅酸盐玻璃(SiCOH);和 /或上述材料中的任何材料的组合。用于牺牲层250的其它适当材料将取决于给定应用,并 且根据本公开内容将是显而易见的。
[0070] 根据实施例,可以使用各种各样的技术中的任何技术来沉积/形成牺牲层250,所 述技术例如但不一定限于:化学气相沉积(CVD);物理气相沉积(PVD)(例如,溅射);旋涂/ 旋压沉积(SOD);电子束蒸发;和/或上述技术/工艺中的任何技术/工艺的组合。而且,在 一些示例性实施例中,可以将牺牲层250设置为具有例如处于大约l-150nm或更大的范围 内(例如,处于大约l_50nm或更大、大约50-100nm或更大、大约100-150或更大、或者大约 l-150nm或更大的范围内的任何其它子范围的范围内)的厚度的膜/层。在一些实例中,可 以在没有下层粘附层的情况下实施牺牲层250(例如,以帮助提供期望程度的凝结/去湿)。 牺牲层250的其它适当构造、沉积技术和/或厚度范围将取决于给定应用,并且根据本公开 内容将是显而易见的。
[0071] 在提供了充分凝结/去湿的牺牲层250'之后,工艺流程可以如图12所示地继续, 图12示出了根据本发明的实施例的在进行蚀刻之后的图11的1C100。如图可见,1C100 已经被蚀刻,以例如将经图案化的牺牲层250'的凹陷/孔152的图案转移到钝化层130中, 由此形成其中具有多个凹陷132的经图案化的钝化层130'。还可以看出,在1C100包括任 选的硬掩模层140的一些情况下,可能期望在蚀刻钝化层130之前蚀刻穿过这种硬掩模层 140的整个厚度(其可以留下经图案化的硬掩模层140'),以提供前述图案转移。如根据本 公开内容将领会的,并且根据一些实施例,可以使用利用上文在图6的背景下论述的适当 蚀刻化学试剂中的任何化学试剂的干法蚀刻工艺。
[0072] 根据本发明的一个或多个实施例,可以提供图2-9的工艺流程的其它变型。例如, 在一些实施例中,可以利用光刻技术/工艺来产生总体上波纹形的形貌,电容器200可 以沉积/形成在该形貌之上。为此,在一些情况下,可以利用抗蚀剂材料的旋涂/旋压沉积 (SOD)、对这种抗蚀剂材料的曝光、以及应用适当的显影工艺来替换图3-5中所示的工艺流 程的部分。根据本公开内容,其它变型和构造将是显而易见的。
[0073] 示例件实施数据
[0074] 如前所述,与现有设计/方案(例如图1的基于板的MM电容器)相比,本发明的 一些实施例可能表现出增大的每单位管芯面积的电容。在一些情况下,可以在不增大制造 成本(或者成本增大很小)的情况下增大有效电容器面积。
[0075] 图13是显示作为与图1类似地构造的现有1C和根据本发明的实施例构造的1C 100的电容器面积的函数的电容的实验数据的曲线图。在图中,线A对应于图1的示例性 1C的基于板的MM电容器的电容,而线B则对应于根据一个示例性实施例的1C100的MM 电容器200的电容。而且,在图10的背景下,"电容器面积"一般是指:(1)图1的1C的基 于板的MIM电容器的上电极板和下电极板的面积重叠;以及(2)根据一个示例性实施例的 1C100的MM电容器200的上导电层230和下导电层210的面积重叠。
[0076] 如图可见,图13的线A和线B的斜率之比有效地显示了在一个示例性实施例中可 以利用所公开的技术来获得电容的大于四倍的增益。更具体地,可以由例如以下关系式来 估计每单位管芯面积的电容增大:
[0077]
[0078] 其中,"C"是1C100的MM电容器200的每单位面积的电容;"Cpl_/'是图1的 1C的每对平面/非波纹形MIM板的每单位面积的电容;"CD"是经图案化的钝化层130'中 的凹陷132的直径/宽度;"p"是经图案化的钝化层130'中的相邻/邻接的凹陷132的间 距;"h"是经图案化的钝化层130'中的凹陷132的高度/深度;并且能够由几何结构推导 2tt 出值;63,并且该值适用于例如凹陷132的六方紧密堆积(hep)阵列。如根据本公开 内容将领会的,对上述关系的更改/添加在一些实例中可能是适用的(例如,取决于所考虑 的几何结构等)。
[0079] 如果将给定凹陷132的高宽比(AR)定义为= 并且直径/宽度为= # CL) 2 (例如,凹陷132以所述间距的一半形成在经图案化的钝化层130'中),则可以将上述关系 简化为:
[0080] C=CPlanar(l+0. 9 ?AR)。
[0081] 因此,对于大于3的AR,例如,使用所公开的技术提供的电容增益可能大于或等于 可能由于图1所示的类似的典型的基于板的MIM电容器所提供的电容的四倍(或更大)。 然而,应当注意,所要求保护的发明不限于此,因为在一些其它实施例中,根据给定目标应 用或最终用途的需求,可以使用所公开的技术来提供更大和/或更小的电容增益。
[0082] 示例件系统
[0083] 图14示出了根据本发明的示例性实施例的利用使用用于形成MIM电容器的所公 开的技术形成的集成电路结构或器件来实施的计算系统1000。如图可见,计算系统1000容 纳母板1002。母板1002可以包括若干部件,这些部件包括但不限于处理器1004和至少一 个通信芯片1006,它们中的每一个可以物理和电耦合到母板1002,或在其它情况下集成在 其中。如将领会的,母板1002可以是例如任何印刷电路板,不管是主板、主板上的子板、还 是系统1000的唯一板等等。根据其应用,计算系统1000可以包括一个或多个其它部件,这 些部件可以或可以不物理和电耦合到母板1002。这些其它部件可以包括但不限于易失性 存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,ROM)、图形处理器、数字信号处理器、密码处 理器、芯片集、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编解码器、视频编解 码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)设备、罗盘、加速度计、陀螺仪、扬声器、照相机和大 容量存储设备(例如,硬盘驱动器、光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等)。计算系统1000中 包括的部件中的任何部件可以包括一个或多个使用用于形成根据本发明的示例性实施例 的MIM电容器的所公开的技术形成的集成电路结构或器件。在一些实施例中,可以将多种 功能集成到一个或多个芯片中(例如,注意,通信芯片1006可以是处理器1004的部分或者 集成到处理器1004中)。
[0084] 通信芯片1006能够实现用于来往于计算系统1000的数据传输的无线通信。术 语"无线"及其衍生词可以用于描述电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等等,其可以通 过使用调制的电磁辐射而经由非固态介质传送数据。术语并不暗示相关联的设备不包含任 何线路,尽管在一些实施例中相关联的设备可能不包含任何线路。通信芯片1006可以实 施多种无线标准或协议中的任何一种,所述多种无线标准或协议包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802. 11 族)、WiMAX(IEEE802. 16族)、IEEE802. 20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、 HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、及其衍生物、以及被指定为 3G,4G,5G和更 高代的任何其它无线协议。计算系统1000可以包括多个通信芯片1006。例如,第一通信芯 片1006可以专用于较短范围的无线通信,例如Wi-Fi和蓝牙,并且第二通信芯片1006可以 专用于较长范围的无线通信,例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。
[0085] 计算系统1000的处理器1004包括封装在处理器1004内的集成电路管芯。在本 发明的一些实施例中,处理器的集成电路管芯包括利用一个或多个集成电路结构或器件实 施的板载电路,所述集成电路结构或器件是使用用于形成如本文中各处所述的MM电容器 的所公开的技术来形成的。术语"处理器"可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数 据以将这些电子数据转换成可以存储在寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何设 备或设备的一部分。
[0086] 通信芯片1006也可以包括封装在通信芯片1006内的集成电路管芯。根据一些 这种示例性实施例,通信芯片的集成电路管芯包括一个或多个集成电路结构或器件,所述 集成电路结构或器件是使用用于形成如本文中所述的MIM电容器的所公开的技术来形成 的。如根据本公开内容将领会的,注意,可以将多种标准无线能力直接集成到处理器1004 中(例如,其中,将任何芯片1006的功能集成到处理器1004中,而不是具有单独的通信芯 片)。此外,注意,处理器1004可以是具有这种无线能力的芯片集。简而言之,可以使用任 何数量的处理器1004和/或通信芯片1006。类似地,任何一个芯片或芯片集都可以具有集 成在其中的多种功能。
[0087] 在各种实施方式中,计算设备1000可以是膝上型电脑、上网本、笔记本、智能电 话、平板电脑、个人数字助理(PDA)、超级移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、 扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数字照相机、便携式音乐播放器、数字视频记录仪、 或任何其它电子设备,其处理数据或者采用使用用于形成如本文中各处所述的MIM电容器 的所公开的技术所形成的一个或多个集成电路结构或器件。
[0088] 根据本公开内容,许多实施例将是显而易见的。本发明的一个示例性实施例提供 了形成集成电路的方法,所述方法包括:沉积第一电介质层;在第一电介质层之上形成自 组织材料的牺牲掩模层;使掩模层图案化,其中,图案化包括使掩模层自组织成不同结构的 非减法工艺;使用经图案化的掩模层来使第一电介质层图案化;以及在经图案化的第一电 介质层之上沉积金属_绝缘体-金属(MM)电容器。在一些情况下,非减法工艺使掩模层至 少离析成第一相和第二相。在一些情况下,掩模层包括聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸盐甲酯)、 聚(苯乙烯-b-环氧乙烷)、聚(苯乙烯-b-丙交酯)、聚(氧化丙烯-b-苯乙烯-共-4-乙 烯基氮苯)、聚(苯乙烯-b-4-乙烯基氮苯)、聚(苯乙烯-b-二甲基
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