半导体器件的制作方法_2

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且,布线LWRl经由分别在绝缘膜DLl和DL2中形成的触点LCTl和LCT2电连接到晶体管TR2的源极或漏极(扩散层DIF2)。通过例如双镶嵌在布线LWRl上方的层间绝缘膜ILD (例如,层间绝缘膜ILDl和ILD3)中形成通孔和布线。通孔和布线同样组成上述逻辑电路。例如,通孔和布线在该图中没有示出。
[0058]层间绝缘膜ILD例如由氧化硅膜(S12)或低-k膜(例如,S1CH-基膜)形成。蚀刻停止层EST例如由氮化硅膜(SiN)或碳氮化硅膜(SiCN)形成。
[0059]在该图中示出的示例中,凹进部RECl和REC2形成在布线层IL最底层的两个层间绝缘膜ILD(层间绝缘膜ILDl和ILD2)中。凹进部RECl和REC2的位置不限于该图中示出的这些。例如,凹进部RECl和REC2可形成在层间绝缘膜ILDl和ILD2上方的层中。
[0060]凹进部RECl穿透层间绝缘膜ILD2。而且,凹进部RECl的底部穿透位于层间绝缘膜ILDl和ILD2之间的蚀刻停止层EST。凹进部RECl的底部没有穿透蚀刻停止层EST。例如,凹进部RECl仅进入到蚀刻停止层EST中,或者底部可位于蚀刻停止层EST的上表面的上方。
[0061]凹进部REC2具有在凹进部RECl的底部的开口。凹进部REC2穿透层间绝缘膜ILDl。而且,在该图中示出的示例中,凹进部REC2的底部进入到绝缘膜DL2 (位于布线层IL下面的绝缘膜)中。凹进部REC2的底部可以不进入到绝缘膜DL2中。例如,凹进部REC2的底部可位于绝缘膜DL2的上表面的上方。换句话说,凹进部REC2可不穿透层间绝缘膜ILD。
[0062]电容器CP通过使用凹进部RECl和REC2来形成。更具体描述地,电容器CP具有第一电极ELl、电容绝缘膜CDL和第二电极EL2。在图中示出的示例中,第二电极EL2是包括从电容绝缘膜CDL侧按照顺序布置的导电膜UCFl和导电膜UCF2的叠层。
[0063]第一电极ELl具有底部部分BP和侧壁部分SW。底部部分BP沿凹进部REC2的底部形成。底部部分BP连接到触点CCT2。侧壁部分SW的上端沿凹进部REC2的侧表面从凹进部REC2的开口伸出。该上端到达凹进部REC的上面开口和层间绝缘膜ILD2的顶表面之间。第一电极ELl例如由氮化钛(TiN)形成。第一电极ELl的材料不限于此。
[0064]电容绝缘膜⑶L覆盖了第一电极ELl的底部部分BP和第一电极ELl的侧壁部分SW的内壁。而且,电容绝缘膜⑶L还覆盖了从第一电极ELl的侧壁部分SW的凹进部REC2的开口伸出的部分的外壁。在该图中示出的示例中,电容绝缘膜CDL沿第一电极ELl的底部部分BP和第一电极ELl的侧壁部分SW的内壁和外壁形成。电容绝缘膜CDL例如由高-k材料(例如,氧化锆(ZrO2))形成。电容绝缘膜CDL的材料不限于此。
[0065]第二电极EL2覆盖电容绝缘膜CDL。在该图中示出的示例中,与电容绝缘膜CDL —样,第二电极EL2沿第一电极ELl的底部部分BP和第一电极ELl的侧壁部分SW的内壁和外壁形成。在该实施例中,导电膜UCFl由氮化钛(TiN)形成且导电膜UCF2由钨(W)形成。换句话说,第二电极EL2是包括从电容绝缘膜CDL侧按照顺序布置的氮化钛(TiN)膜和钨(W)膜的叠层(W/TiN)。第二电极EL2的材料不限于此。
[0066]正如下文将要参考图1详述的,多个凹进部REC2形成在一个凹进部RECl的底部中。为每个凹进部REC2提供第一电极ELI。在这种情况下,凹进部REC2的第一电极ELl彼此相互隔开。同时,跨过凹进部REC2形成电容绝缘膜⑶L和第二电极EL2。换句话说,为第一电极ELl提供一个电容绝缘膜CDL和一个第二电极EL2。
[0067]而且,在该图中示出的示例中,第二电极EL2的导电膜UCF2 (上导电膜)变成在第一电极ELl的侧壁部分SW的上端上方的板PL。在该图中示出的示例中,板PL因此覆盖了凹进部REC2。正如下文将要详述的,板PL的厚度可以为例如1nm或以上。板PL的厚度不限于此。
[0068]布线CWR和通孔CVA形成在第二电极EL2上方的层间绝缘膜ILD (层间绝缘膜ILD3)中。布线CWR和通孔CVA例如通过双镶嵌形成,且通孔CVA形成在布线CWR的底部中。布线CWR和通孔CVA由分别嵌入在层间绝缘膜ILD3中形成的沟槽TRE和连接孔CH中的导电构件形成(例如,金属诸如铜(Cu)或钨(W))。在这种情况下,连接孔CH的下端与第二电极EL2的最外面的表面(导电膜UCF2)相接触。
[0069]在从层间绝缘膜ILD3的顶表面朝向底表面的宽度上,连接孔CH变窄了。连接孔CH上端的平面形状没有特别地限制,且可基于例如半导体器件SD的工艺规则来确定。例如,当布线(例如,字线WL (图2))、位线BL (图2)或布线LWRl (布线层IL最底层的布线)的宽度在28nm或以下时,连接孔CH上端的平面形状可以是直径为45nm或以下的圆形。连接孔CH上端的平面形状不限于此。
[0070]布线CWR和通孔CVA电连接至例如接地电位。因此,电容器CP的第二电极EL2 (上电极)电连接到接地电位。布线CWR和通孔CVA可电连接到不同于接地电位的电位。
[0071]随后参考图1描述凹进部REC2、第二电极EL2(电容CP的上电极)和连接孔CH的平面布局。作为解释,在该图中,连接孔CH相对于凹进部REC2的相对尺寸大于其实际尺寸。因此,该图示出的连接孔CH的尺寸和该图示出的凹进部REC2的尺寸的比例不表示连接孔CH的实际尺寸和凹进部REC2的实际尺寸的比例。
[0072]如该图所示,凹进部REC2的平面形状是六边形。所有凹进部REC2都具有相同的平面形状且在平面图中规则地布置。更具体地,按照顺序布置的具有第一边、第二边、第三边、第四边、第五边和第六边的每个凹进部REC2的平面形状都是六边形。第一边和第四边相互平行且具有相同的长度。类似地,第二边和第五边相互平行且具有相同的长度。类似地,第三边和第六边相互平行且具有相同的长度。
[0073]更具体详述地,一个凹进部REC2(中心的凹进部)被与中心的凹进部REC2平移对称的六个凹进部REC2包围。这六个凹进部REC2是分别在中心的凹进部REC2的第一边、第二边、第三边、第四边、第五边和第六边的布置方向上布置的第一凹进部、第二凹进部、第三凹进部、第四凹进部、第五凹进部和第六凹进部。中心的凹进部的第一边与第一凹进部的第四边平行且相对,第二边与第二凹进部的第五边平行且相对,第三边与第三凹进部的第六边平行且相对,第四边与第四凹进部的第一边平行且相对,第五边与第五凹进部的第二边平行且相对,以及第六边与第六凹进部的第三边平行且相对。换句话说,当凹进部REC的平面形状都是规则的六边形时,凹进部REC2形成蜂窝结构。
[0074]第二电极EL2的平面形状具有组成伸出角的第一边和第二边。该伸出角从第一边和第二边向外伸出。第二电极EL2包括其中在平面图中的凹进部REC2。而且,连接孔CH (在图3中示出的示例中在电容器CP上方的层间绝缘膜ILD(层间绝缘膜ILD3)中形成的连接孔)位于上述伸出角中。在该图中示出的示例中,连接孔CH在沿上述第一边和第二边的方向上以2-D矩阵方式布置。
[0075]连接孔CH在平面图中位于不与凹进部REC2重叠的区域中。更具体描述地,当沿第一边的方向看时,连接孔CH比凹进部REC2更接近于第一边,当沿第二边的方向看时,连接孔CH比凹进部更接近于第二边。在这种情况下,当沿第一边的方向看时,至少一个连接孔CH位于第一边的外侧上,或者当沿第二边的方向看时,至少一个连接孔CH位于第二边的外侧上。
[0076]第二电极EL2的具体平面形状是这样的,例如,矩形的四个角的至少一个伸出角从组成该伸出角的两边向外伸出。放置连接孔CH的区域不限于上述的伸出角。例如,连接孔CH可以沿上述第一边或第二边布置。
[0077]在该图中示出的示例中,形成第二电极EL2和连接孔CH以确保满足上述表达式(I)。更具体描述地,在第二电极EL2(上电极)的下面形成“η”个(“η”是I或以上的整数)凹进部REC2,且当在凹进部REC2中形成的电容器的电容用Q、C2, -CjnF]表示时,用下面的表达式⑵得到C[nF](第二电极EL2的电容)。
[0078]C = C^C2+-Cn [nF] (2)
[0079]当“m”个(“m”是I或以上的整数)连接孔CH与第二电极EL2相接触且连接孔CH下端的面积由Ap A2,-An (μπι2)表示时,用下面的表达式(3)得到Α[ μπι2](连接孔CH下端的总面积)。
[0080]A = AfA2+...Am[ μ m2] (3)
[0081]在该图中示出的示例中,形成凹进部REC2和连接孔CH,但凹进部REC2的数量和连接孔CH的数量不限于该图示出的示例中的那些。例如,可以仅形成一个凹进部REC2。同样地,可以仅形成一个连接孔CH。
[0082]随后参考图2描述半导体器件SD的
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