专利名称：用于金属-氧化物-金属电容器的高电容绝缘体的选择性制造技术
方法
技术领域：
本发明一般涉及在半导体装置上制造电容器。
背景技术：
增加芯片上系统半导体装置中的存储器容量可用以(例如)增加芯片上高速缓冲存储器容量或提供其它芯片上存储器设施。举例来说，增加存储器容量可涉及增加芯片尺寸以产生用于额外存储器装置的空间。然而，增加芯片尺寸可导致成本增加。代替增加芯片尺寸以增加存储器容量，可通过增加存储器装置密度来增加存储器容量。可能难以使用静态随机存取存储器(SRAM)装置来增加存储器密度，因为许多晶体管装置用于单一存储器单元中，且其将涉及将许多装置显著地小型化以可观地减小个别存储器单元的尺寸。另一方面，可能难以通过增加存储器密度来增加使用嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)装置的存储器单元中的存储器密度，因为减小用以存储存储器数据位的电容器的尺寸会减少存储器单元的保持时间。补偿减小的保持时间将涉及更频繁地刷新存储器单元，此可阻碍存储器存取、增加功率消耗且增加热输出。通过(例如)将电容器的板定向成平行于芯片的主体(而非垂直于芯片)来重新对准存储器单元电容器实现在小空间中制造较高电容的装置。然而，重新对准存储器单元电容器涉及在制造芯片时产生额外层，此又涉及产生额外掩模和执行额外光刻步骤，其会增加使用重新对准的电容器来制造装置的成本。
发明内容
在一特定实施例中，揭示一种形成电容器的方法。移除在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的一区段以形成一沟道。将第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中。在另一特定实施例中，揭示另一种形成电容器的方法。所述方法包括敞开光致抗蚀剂层的一部分，以暴露第一金属接触元件的第一部分、第二金属接触元件的第二部分，和所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的第一绝缘材料。蚀刻掉定位于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述第一绝缘材料的至少部分，以在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间产生一沟道。沉积第二绝缘材料，以在所述第一金属接触元件上、在所述第二金属接触元件上且在所述第一沟道中形成第二绝缘材料的层。所述第二绝缘材料的所述层不完全填充所述沟道。将金属沉积于所述第一沟道中以形成金属板。在另一特定实施例中，揭示一种设备，所述设备包括半导体装置。所述半导体装置具有界定第一沟槽的电介质层。所述半导体装置还具有定位于所述第一沟槽的第一末端处的第一电接触元件，和定位于所述第一沟槽的第二末端处的第二电接触元件。所述半导体装置还具有定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间的电介质材料。所述电介质材料界定第二沟槽。所述半导体装置进一步具有定位于所述第二沟槽内的第三电接触元件。由本文中所揭示的实施例提供的一个特定优点使得能够在先前由具有较低电容的电容器占用的半导体装置的一位置中产生具有较高电容的电容器。在一个实施例中，移除在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的具有相对较低介电常数的第一绝缘材料的一区段且利用具有较高介电常数的第二绝缘材料来替换所述区段会产生具有较高电容的电容器，而不增加使用所述电容器的装置的尺寸，且所述电容器不占用所述装置上的额外空间。由本文中所揭示的实施例提供的另一特定优点得自在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的第二绝缘材料的一层内形成金属板。在所述第二绝缘材料的所述层内形成所述金属板会形成一对电容器。所述对电容器包括在所述第一金属接触元件与所述金属板之间的第一电容器，和在所述金属板与所述第二金属接触元件之间的第二电容器。通过并联耦合所述第一电容器与所述第二电容器，形成具有比所述第一电容器或所述第二电容器大的电容的组合型电容器。由本文中所揭示的实施例所提供的另一特定优点在于可通过应用单一掩模来形成较高电容的电容器。根据本文中所描述的实施例，通过以下方式来形成较高电容的电容器移除第一绝缘材料、沉积第二绝缘材料，和在一些实施例中沉积金属层以形成金属板。 仅使用单一掩模来执行这些过程。因此，可在没有在应用多个掩模中所涉及的时间和成本的情况下形成较高电容的电容器。在审阅本申请案后，本发明的其它方面、优点和特征将变得显而易见，本申请案包括以下章节
具体实施方式
和权利要求书。
图1为掩模的特定说明性实施例的俯视图，掩模将应用于在半导体装置上产生增加的密度的电容器，半导体装置在半导体装置的层上具有金属接触元件和低介电常数绝缘材料；图2A和图2B分别为图1的半导体装置的俯视图和侧面横截面图，已使用图1的掩模选择性地移除了半导体装置上方的光致抗蚀剂材料；图3为图2A和图2B的半导体装置的侧面横截面图，从已被移除光致抗蚀剂材料的半导体装置的一部分移除了低介电常数(低K)材料；图4为图3的半导体装置的侧面横截面图，已从半导体装置移除了光致抗蚀剂材料；图5为图4的半导体装置的侧面横截面图，高介电常数(高K)材料已沉积于半导体装置上；图6为图5的半导体装置的侧面横截面图，已从半导体装置移除了高介电常数材料的未用部分；图7为图4的半导体装置的侧面横截面图，高介电常数材料沉积于半导体装置中， 其部分地填充金属接触元件之间的沟道；图8为图7的半导体装置的侧面横截面图，在半导体装置中金属沉积于高介电常数材料的层上方；图9A和图9B分别为图8的半导体装置的侧面横截面图和俯视图，已从半导体装置移除了高介电常数材料层的未用部分和金属层；图IOA和图IOB分别为图9A到图9B的半导体装置的方框图和示意图，半导体装置经电耦合以形成并联连接的一对电容器；图11为图2A和图2B的半导体装置的侧面横截面图，从半导体装置的一部分移除了低介电常数材料的一部分；图12为图11的半导体装置的侧面横截面图，高介电常数材料已沉积于半导体装
置上；图13A和图1 分别为图12的半导体装置的侧面横截面图和俯视图，已从半导体装置移除了高介电常数材料的未用部分；图14为在半导体装置中形成具有增加的电容的电容器的方法的特定说明性实施例的流程图；图15为在半导体装置中形成具有增加的电容的电容器的方法的另一特定说明性实施例的流程图；以及图16为用以制造电子装置的制造工艺的特定说明性实施例的数据流程图，电子装置包括高介电常数单层半导体电容器装置。
具体实施例方式图1到图6说明用于在半导体装置中形成具有较高电容的电容器的方法的特定说明性实施例。图1为掩模100的特定说明性实施例的俯视图，掩模100将应用于在半导体装置110上产生增加的密度的电容器，半导体装置110具有沉积于半导体装置110的层上的金属接触元件112到118和122到128，以及包括低介电常数(低K)绝缘材料120的第一绝缘材料。金属接触元件112到118和122到128以及低介电常数绝缘材料120定位于衬底层与光致抗蚀剂材料层之间的半导体装置110的当前层上，如参看图2A和图2B进一步描述。衬底层可被视为第一层，经显影的层可被视为第二层，且光致抗蚀剂层可被视为第三层。第一组金属接触元件112到118包括将用于存储装置中的接触元件。因此，金属接触元件112到118可被视为金属存储节点。第二组金属接触元件122到1 包括将用于逻辑装置中的接触元件。根据在半导体装置110中形成增加的密度的电容器的特定说明性实施例，工艺是针对于更改围绕第一组金属接触元件112到118的区域，而不改变围绕第二组金属接触元件122到128的区域。为此，掩模100包括两个开口 102和104。掩模100中的开口 102和104经配置以使得能够移除在金属接触元件112与金属接触元件114之间和在金属接触元件116与金属接触元件118之间的低介电常数绝缘材料120。具体来说，如以下进一步描述，掩模100中的开口 102和104使得能够暴露定位于半导体装置110的层上方的光致抗蚀剂层(图1中未展示)。暴露光致抗蚀剂材料使得能够蚀刻掉通过移除光致抗蚀剂层而暴露的低介电常数绝缘材料120。如以下进一步描述，移除低介电常数绝缘材料120使得能够利用一种或一种以上其它材料来替换低介电常数绝缘材料120，以在已被移除低介电常数绝缘材料120的空间中产生具有较高电容的电容器。
图2A和图2B分别为图1的半导体装置110的俯视图和侧面横截面图，已使用图1 的掩模100选择性地移除了半导体装置110上方的光致抗蚀剂材料210。图1的掩模100 中的开口 102和104使得能够(例如)通过光刻来暴露光致抗蚀剂材料210，从而在光致抗蚀剂材料210中产生敞开区域230和M0。敞开区域230至少暴露金属接触元件112和 114的部分，和在金属接触元件112与金属接触元件114之间的低介电常数绝缘材料220的暴露部分。敞开区域240至少包括金属接触元件116和118的部分，和低介电常数绝缘材料222的暴露部分。如以下将进一步描述，将通过例如蚀刻等工艺移除低介电常数绝缘材料220和222的暴露部分，金属接触元件112到118实际上不受所述工艺影响。为了移除低介电常数绝缘材料220和222的暴露部分，因此不需要将金属接触元件112到118的部分作为敞开区域230和MO的一部分来暴露。然而，因为可暴露金属接触元件112到118 的部分，所以掩蔽工艺可具足够耐受性以准许暴露金属接触元件112到118的部分，因此允许掩蔽工艺中的某种不精确性。然而，应注意，掩蔽工艺可足够精确以便仅允许暴露金属接触元件112到118的部分，使得光致抗蚀剂材料继续覆盖低介电常数绝缘材料120，其将不会被移除来作为如目前所揭示的工艺的特定实施例的一部分。图2B为沿着图2A的区段250所取得的半导体装置110的侧面横截面图。半导体装置Iio的侧面横截面图展示光致抗蚀剂材料210中的敞开区域240在金属接触元件116 和118的部分和低介电常数绝缘材料222的暴露部分上方。光致抗蚀剂材料210中的敞开区域240准许(例如)通过蚀刻来移除低介电常数绝缘材料222的暴露部分，而光致抗蚀剂材料210继续覆盖低介电常数绝缘材料120的其它部分且保护所述其它部分不被移除。 为了参考，第一金属接触元件116和第二金属接触元件118可被视为形成于半导体装置110 的第二层四2中，第二层292处于相对于衬底的表面(例如蚀刻终止层260或位于同一位置的另一层)的第一层四0与包括光致抗蚀剂层210的层294之间。在半导体装置110的侧面横截面图中，应注意，包括金属接触元件112到118和 122到128以及低介电常数绝缘材料120的先前所描述的元件为半导体装置110的一层的一部分，所述层驻留于光致抗蚀剂材料210与半导体装置110的另一层之间。根据本发明的方法的特定说明性实施例，与光致抗蚀剂材料210相对的层可包括蚀刻终止层沈0，蚀刻终止层260包含耐蚀刻的材料以防止对当前层的蚀刻影响下伏层270。或者，如参看图11 所描述，可省略蚀刻终止层沈0。下伏层270或蚀刻终止层260可表示上面沉积有金属接触元件112到118和122到128以及低介电常数绝缘材料120的衬底。图3为半导体装置110的侧面横截面图，其展示在图2A到图2B的低介电常数绝缘材料222的暴露部分经移除以形成沟道310的情况下的半导体装置110。沟道310是由第一金属接触元件的第一表面216、第二金属接触元件118的第二表面218和与光致抗蚀剂层相对的层(例如由蚀刻终止层260呈现)的表面320界定。图4为半导体装置110的侧面横截面图，其展示已在形成沟道310之后移除的光致抗蚀剂材料210的剩余部分。一旦已在需要时蚀刻半导体装置110的部分(例如沟道 310)，便不再需要光致抗蚀剂材料210来保护半导体110的部分，且因此，光致抗蚀剂材料 210不再是必要的。图5为侧面横截面图，其展示在将包括高介电常数(高K)绝缘材料510的第二绝缘材料沉积于半导体装置110上之后的半导体装置110。高介电常数绝缘材料510的沉积使用高介电常数绝缘材料520的区段来填充图3到图4的沟道310。在沟道内，高介电常数绝缘材料520的区段具有等于或超过当前所配置的第二层的厚度MO的层厚度530。图6为侧面横截面图，其展示根据如目前所揭示的方法的特定说明性实施例而形成的所得半导体装置600。所得半导体装置600通过以下操作生产使用平坦化工艺以移除沉积于半导体装置110上的高介电常数绝缘材料510，除了填充图3到图4的沟道310的高介电常数绝缘材料520的区段之外。半导体装置600的特征为具有较高电容且因此具有较长保持时间的电容器，所述电容器包括金属接触元件116、高介电常数绝缘材料520的区段，和金属接触元件118。较高电容的装置通过以下操作形成使用单一掩模以选择性地移除低介电常数绝缘材料的一部分，从而使得能够沉积高介电常数绝缘材料以形成具有较高电容的电容器。图7到图9B说明用于在半导体装置中形成具有较高电容的电容器的目前所揭示的方法的另一特定说明性实施例的步骤。所描述的方法具有与先前关于图1到图6所描述的方法的步骤相同的初始步骤。具体来说，图7到图9B的方法还始于选择性地移除低介电常数绝缘材料的一部分，如参看图1到图4所描述。因此，在一方法的此第二特定说明性实施例中，图7可被视为在半导体装置110中形成沟道310 (如图4所示)之后继续所述方法。图7为侧面横截面图，其展示在将高介电常数绝缘材料710沉积于半导体装置110 上之后的半导体装置110。然而，与图5的高介电常数绝缘材料510的沉积相比，高介电常数绝缘材料710的沉积经配置以将高介电常数材料720的层沉积于沟道310内，而非填充沟道310(如在图5的实例中)。换句话说，沉积于沟道内的高介电常数材料720的所得层的厚度730小于当前所配置的第二层的层厚度740。图8为侧面横截面图，其展示在将金属材料810沉积于高介电常数材料710的层上方之后的半导体装置110。金属材料810的沉积经配置以沉积金属820的区段以填充沟道310的剩余部分。图9A为侧面横截面图，其展示根据如目前所揭示的方法的特定说明性实施例而形成的所得半导体装置900。所得半导体装置900是通过以下操作生产使用平坦化工艺以移除沉积于半导体装置110上的高介电常数绝缘材料710和金属810，除了填充图3到图4 的沟道310的高介电常数绝缘材料720的层和金属820的区段之外。如以下将参看图IOA 到图IOB所描述，将金属820引入于高介电常数绝缘材料720的层中会提供一对电容器，所述对电容器可并联耦合以产生具有高电容的电容器。图9B为展示所得半导体装置900的俯视图，其中图9A的侧面横截面图为沿着区段950的视图。如图9B所示，先前形成的沟道310现在用金属来填充，以便在金属接触元件116与金属接触元件118之间产生金属板820，金属板820被囊封于高介电常数绝缘材料 720的层中。在使用相同工艺的情况下，可得到多个类似构造，例如在金属接触元件112与金属接触元件114之间的金属板822，金属板822被囊封于高介电常数绝缘材料722的层中。图IOA和图IOB分别为图9A到图9B的半导体装置的方框图和示意图，半导体装置经电耦合以形成并联连接的一对电容器。图IOA为图9A的侧面横截面图的一部分，其展示环绕高介电常数绝缘材料720的层的金属接触元件116和118，以及金属板820。第一电容器1030包括环绕高介电常数绝缘材料720的层的一部分的金属接触元件116和金属板820。第二电容器1040包括环绕高介电常数绝缘材料720的层的另一部分的金属板820和金属接触元件118。将第一接触件1020电耦合到金属接触元件116和118两者且将第二接触件1010电耦合到金属板820会并联耦合第一电容器1030和第二电容器1040，如由图 IOB的示意图所表示。将电容器并联耦合于两个接触件之间具有如下效应组合两个接触件之间的电容器中的每一者的电容以形成增强型电容器1050，其中第一接触件1020为增强型电容器的第一电容器接触件，且其中第二接触件1010为增强型电容器的第二电容器接触件。因此，如所展示来连接图IOA的电容器会使电容器1030和1040的电容值相加以得到增强型电容器1050的电容。假定电容器1030和1040的电容值大致相等，则组合电容器1030和1040的电容值会大致单独地使电容器1030和1040中的任一者的电容值加倍。因此，图9A到图9B的半导体装置900的特征为具有较高电容且因此具有较长保持时间的电容器，所述电容器包括金属接触元件116、高介电常数绝缘材料720的层、金属接触元件118，和金属板820。较高电容的装置是通过以下操作形成使用单一掩模以选择性地移除低介电常数绝缘材料的一部分，从而使得能够沉积高介电常数绝缘材料和金属材料以形成两个电容器，所述两个电容器可并联耦合以形成具有较高电容的电容器。图11到图13B说明用于在半导体装置中形成具有较高电容的电容器的目前所揭示的方法的另一特定说明性实施例的步骤。所描述的方法具有与先前关于图1到图6所描述的方法的步骤相同的初始步骤。然而，与如图4所说明的方法(其中移除了在金属接触元件116与金属接触元件118之间的低介电常数绝缘材料222的所有暴露区段)相比，使低介电常数绝缘材料222的一些暴露部分留在适当地方，如图11所示。因此，低介电常数绝缘材料1116的层形成于第一金属接触元件116的第一表面216上，且低介电常数绝缘材料1118的另一层形成于第二金属接触元件118的第二表面218上。低介电常数绝缘材料 1116和1118的层以及与以前由光致抗蚀剂层占用的位置相对的层的表面1120界定沟道 1120。举例来说，与图4的半导体装置相比，图11的半导体装置1102不包括如在图4中所包括的蚀刻终止层260。而是，用于正被修改的层中的金属接触元件116和118以及低介电常数绝缘材料120直接沉积于半导体装置1102的相邻层1104上。如果使用干式蚀刻或另外注意不移除需要被留在适当地方的材料，则可在无蚀刻终止层260的情况下执行所述工艺。图12为半导体装置1202的侧面横截面图，高介电常数材料1210已沉积于半导体装置1202上。高介电常数材料1210经沉积以使用高介电常数绝缘材料1220的区段来填充图11的沟道1110。图13A为侧面横截面图，其展示根据如目前所揭示的方法的特定说明性实施例而形成的所得半导体装置1300。所得半导体装置1300是通过以下操作产生使用平坦化工艺以移除高介电常数绝缘材料1210，除了填充沟道1110的高介电常数绝缘材料1220的区段之外。插入高介电常数绝缘材料1220的区段会增加形成于金属接触元件116与金属接触元件118之间的电容器的电容且因此增加其保持时间。图13B为展示所得半导体装置1300的俯视图，其中图13A的侧面横截面图为沿着区段1350的视图。如图1 所示，图11的先前形成的沟道1110现在用在金属接触元件 116与金属接触元件118之间的高介电常数绝缘材料1220的区段1120来填充。
图14为在半导体装置中形成具有增加的电容的电容器的方法的特定说明性实施例的流程图1400。在1402处，移除定位于第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的区段以形成沟道。在1404处，将第二绝缘材料沉积于第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的沟道中。第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间的沟道中的高介电常数绝缘材料分别在沟道310和1110中形成层520、720和1120，如参看图5、图7和图12所描述。 如先前所描述，高介电常数绝缘材料具有比低介电常数绝缘材料120高的介电常数。通过蚀刻低介电常数绝缘材料222的区段而移除低介电常数绝缘材料，如参看图2A到图2B、图 3和图11所描述。第一金属接触元件116和第二金属接触元件118可被视为形成于半导体装置的第二层中，所述第二层处于相对于衬底的表面的第一层四0与光致抗蚀剂层210之间，如参看图2B、图3和图4所描述。第一层290可包括蚀刻终止层，如参看图3所描述。在第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间暴露低介电常数绝缘材料 222的一区段，如参看图1到图3所描述。暴露在第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间的低介电常数绝缘材料的部分包含敞开光致抗蚀剂层210的在第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间的低介电常数绝缘材料222的所述区段上延伸的一部分，如参看图2A到图2B所描述。还如先前参看图2A到图2B所描述，可在第一金属接触元件116和第二金属接触元件118中的至少一者的一区段上敞开光致抗蚀剂层210的额外部分。暴露低介电常数绝缘材料222的部分包括应用掩模100以界定将在光刻工艺期间移除的光致抗蚀剂层210的部分，如参看图1到图3所描述。将移除的低介电常数绝缘材料222的区段可包括在第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间的大体上所有低介电常数绝缘材料222，如参看图3所描述。高介电常数绝缘材料可覆盖第一金属接触元件116与第二金属接触元件118之间的第一层，如参看图5所描述。高介电常数绝缘材料520可具有至少等于第二层四2的层厚度540的厚度530，如参看图2和图5所描述。或者，高介电常数绝缘材料520可具有小于第二层四2的层厚度740的厚度730，如参看图2 和图7所描述。可沉积金属810以在高介电常数绝缘材料710的层上方形成金属层820，如参看图7所描述。移除低介电常数绝缘材料222可留下分别覆盖第一金属接触元件116和第二金属接触元件118的第一绝缘材料1116和1118的层，如参看图11所描述。如先前参看图1所描述，第一金属接触元件116可被视为包含第一金属存储节点，且第二金属接触元件118可被视为包含第二金属存储节点。图15为在半导体装置中形成具有增加的电容的电容器的方法的另一特定说明性实施例的流程图。在1502处，敞开光致抗蚀剂层的一部分，以暴露第一金属接触元件的第一部分、第二金属接触元件的第二部分，和第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料。在1504处，蚀刻掉定位于第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的至少一部分，以在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间产生沟道。在 1506处，沉积第二绝缘材料，以在第一金属接触元件上、在第二金属接触元件上且在第一沟道中形成第二绝缘材料的层，其中第二绝缘材料的层不完全填充沟道。在1508处，将金属沉积于第一沟道中以形成金属板。
可执行平坦化工艺以移除多余材料，包括高介电常数绝缘材料710的多余部分和金属810的多余部分，如参看图7、图8和图9A所描述。沉积于第一沟道中的金属820形成金属板，其中通过高介电常数绝缘材料720的层而与金属板820分离的第一金属接触元件116包含第一电容器1030，且通过高介电常数绝缘材料720的层而与金属板820分离的第二金属接触元件118包含第二电容器1040，如参看图9和图IOA所描述。将第一电容器 1030与第二电容器1040并联电耦合会形成增强型电容器1050，如参看图IOA到图IOB所描述。具体来说，将第一电容器1030与第二电容器1040并联电耦合包含将第一金属接触元件116电耦合到第二金属接触元件118以形成增强型电容器1050的第一接触件1020，且金属板820包含增强型电容器1050的第二接触件1010，如参看图IOA所描述。以上所揭示的装置和功能性可经设计且配置为存储于计算机可读媒体上的计算机文件(例如，RTL、⑶SII、GERBER，等等)。可将一些或所有此些文件提供到基于此些文件来制造装置的制造处置者。所得产品包括半导体晶片，所述半导体晶片随后被切割为半导体裸片且被封装到半导体芯片中。芯片随后用于以上所描述的装置中。图16描绘电子装置制造工艺1600的特定说明性实施例。在制造过程1600中(例如)在研究计算机1606处接收物理装置信息1602。物理装置信息1602可包括表示半导体装置的至少一个物理性质的设计信息，所述半导体装置例如为根据图1到图6所形成的较高电容的装置、根据图7到图9B所形成的具有较高电容的电容器、图IOA到图IOB中所描绘的电容器结构、根据图11到图1 所形成的具有较高电容的电容器、根据图14的方法或图15的方法所形成的电容器，或其任何组合。举例来说， 物理装置信息1602可包括物理参数、材料特性和结构信息，其经由耦合到研究计算机1606 的用户接口 1604而键入。研究计算机1606包括耦合到例如存储器1610的计算机可读媒体的处理器1608，例如一个或一个以上处理核心。存储器1610可存储计算机可读指令，计算机可读指令可执行以致使处理器1608转换物理装置信息1602，以遵照文件格式且产生库文件1612。在一特定实施例中，库文件1612包括至少一个数据文件，其包括经转换的设计信息。举例来说，库文件1612可包括半导体装置的库，所述半导体装置包括高介电常数单层半导体电容器装置，例如为根据图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B、 图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的装置，所述库经提供以与电子设计自动化 (EDA)工具1620 一起使用。可结合EDA工具1620而在设计计算机1614处使用库文件1612，设计计算机1614 包括耦合到存储器1618的处理器1616，例如一个或一个以上处理核心。EDA工具1620可作为处理器可执行指令而存储于存储器1618处，以使设计计算机1614的用户能够设计包括库文件1612的高介电常数单层半导体电容器装置的电路，所述高介电常数单层半导体电容器装置例如为根据图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B、图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的装置。举例来说，设计计算机1614的用户可经由耦合到设计计算机1614的用户接口 16M而键入电路设计信息1622。电路设计信息1622可包括表示半导体装置的至少一个物理性质的设计信息，所述半导体装置例如为根据图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B、图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的装置。为了说明，电路设计性质可包括特定电路和与电路设计中的其它元件的关
13系的识别、定位信息、特征尺寸信息、互连信息，或表示半导体装置的物理性质的其它信息。设计计算机1614可经配置以转换包括电路设计信息1622的设计信息以遵照文件格式。为了说明，文件构成可包括数据库二进制文件格式，其表示平面几何形状、文本标记， 和呈例如图形数据系统(GDSII)文件格式等阶层格式的关于电路布局的其它信息。设计计算机1614可经配置以产生包括经转换的设计信息的数据文件，例如⑶SII文件1626，除了其它电路或信息以外，GDSII文件16 还包括描述高介电常数单层半导体电容器装置的信息，所述高介电常数单层半导体电容器装置例如为根据图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B、图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的装置。为了说明， 数据文件可包括对应于芯片上系统(SOC)的信息，所述SOC包括图6中所描绘的电容器且还包括在所述SOC内的额外电子电路和组件。可在制造过程16 处接收⑶SII文件1626，以根据⑶SII文件16 中的经转换信息来制造图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘、(例如)通过并入图14的方法、图15的方法或其任何组合的电容器装置。举例来说，装置制造过程可包括将⑶SII文件16 提供到掩模制造商1630以产生例如将用于光刻处理的掩模的一个或一个以上掩模，所述掩模经说明为代表性掩模1632。可在制造过程期间使用掩模1632以产生一个或一个以上晶片1634，所述一个或一个以上晶片1634可经测试且分离成例如代表性裸片1636的裸片。裸片1636包括电路，所述电路包括图1到图6、图7到图9B、图IOA 到图10B、图11到图13B中所描绘、(例如)并入图14的方法、图15的方法或其任何组合的电容器装置。可将裸片1636提供到封装过程1638，其中将裸片1636并入到代表性封装1640 中。举例来说，封装1640可包括单一裸片1636或多个裸片，例如系统级封装(SiP)布置。封装1640可经配置以符合一个或一个以上标准或规格，例如电子装置工程设计联合会 (JEDEC)标准。关于封装1640的信息可(例如)经由存储于计算机1646处的组件库而分布到各种产品设计者。计算机1646可包括耦合到存储器1650的处理器1648，例如一个或一个以上处理核心。印刷电路板(PCB)工具可作为处理器可执行指令而存储于存储器1650处，以处理经由用户接口 1644而从计算机1646的用户接收的PCB设计信息1642。PCB设计信息 1642可包括电路板上的经封装半导体装置的物理定位信息，经封装半导体装置对应于封装 1640，封装1640包括图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘或根据图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的电容器装置。计算机1646可经配置以转换PCB设计信息1642以产生数据文件，例如具有包括以下各者的GERBER文件1652 电路板上的经封装半导体装置的物理定位信息，以及例如迹线和通路等电连接件的布局，其中经封装半导体装置对应于封装1640，封装1640包括图1 到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘或根据图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的电容器装置。在其它实施例中，通过经转换的PCB设计信息而产生的数据文件可具有不同于GERBER格式的格式。GERBER文件1652可在板组装过程16M处被接收且用以产生根据存储于GERBER 文件1652内的设计信息而制造的PCB，例如代表性PCB 1656。举例来说，可将GERBER文件 1652上载到用于执行PCB生产过程的各种步骤的一个或一个以上机器。PCB 1656可填入
14有包括封装1640的电子组件以形成所表示的印刷电路组合件(PCA) 1658。PCA 1658可在产品制造过程1660处被接纳且集成到例如第一代表性电子装置 1662和第二代表性电子装置1664的一个或一个以上电子装置中。作为一说明性、非限制实例，第一代表性电子装置1662、第二代表性电子装置1664或此两者可选自机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元和计算机的群组。作为另一说明性、非限制实例，电子装置1662和1664中的一者或一者以上可为远程单元，例如移动电话、手持式个人通信系统(PCQ单元、例如个人数据助理的便携式数据单元、具备全球定位系统(GPQ功能的装置、导航装置、例如仪表读取设备的固定位置数据单元，或存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置，或其任何组合。虽然图 16可说明根据本发明的教示的远程单元，但本发明不限于这些示范性说明的单元。本发明的实施例可合适地用于任何装置中，所述装置包括用于测试和表征的包括存储器的有源集成电路和芯片上电路。因此，图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘、(例如) 并入图14的方法、图15的方法或其任何组合的电容器装置可被制造、处理且并入到电子装置中，如说明性过程1600中所描述。关于图1到图15所揭示的实施例的一个或一个以上方面可包括于(例如)库文件1612、⑶SII文件16 和GERBER文件1652内的各种处理阶段处，以及存储于研究计算机1606的存储器1610、设计计算机1614的存储器1618、计算机1646的存储器1650、用于(例如)板组装过程16M处的各种阶段处的一个或一个以上其它计算机或处理器(未图示)的存储器处；并入到例如掩模1632、裸片1636、封装1640、 PCA 1658、例如原型电路或装置(未图示)的其它产品等一个或一个以上其它物理实施例中；或其任何组合。虽然描绘从物理装置设计到最终产品的各种代表性生产阶段，但在其它实施例中，可使用较少阶段或可包括额外阶段。类似地，过程1600可由单一实体执行，或由执行过程1600的各种阶段的一个或一个以上实体执行。提供对所揭示的实施例的先前描述以使所属领域的技术人员能够制造或使用所揭示的实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，所属领域的技术人员将容易明白对这些实施例的各种修改，且可将本文中所界定的原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施例，而是将赋予本发明与如由所附权利要求书所界定的原理和新颖特征一致的最广的可能范围。
权利要求
1.一种形成电容器的方法，其包含移除定位于第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的一区段以形成一沟道；以及将第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中会在所述沟道中形成所述第二绝缘材料的层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二绝缘材料具有大于所述第一绝缘材料的第一介电常数值的第二介电常数值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述第一绝缘材料的所述区段包含蚀刻所述第一绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属接触元件和所述第二金属接触元件形成于半导体装置的第二层中，所述第二层处于相对于衬底的表面的第一层与光致抗蚀剂层之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包含暴露在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述第一绝缘材料的一区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其中暴露所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述区域包含敞开所述光致抗蚀剂层的在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述第一绝缘材料的所述区段上延伸的一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包含敞开所述光致抗蚀剂层区域的在所述第一金属接触元件和所述第二金属接触元件中的至少一者的一部分上的额外部分。
9.根据权利要求6所述的方法，其中暴露所述第一绝缘材料的所述区域包括应用掩模以界定将在光刻工艺期间移除的所述光致抗蚀剂层的所述部分。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一层包含蚀刻终止层。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一绝缘材料的所述区段包括在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的大体上所有所述第一绝缘材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二绝缘材料覆盖所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述第一层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二绝缘材料具有至少等于所述第二层的层厚度的厚度。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二绝缘材料具有小于所述第二层的层厚度的厚度。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含沉积金属以在所述第二绝缘层上方形成金属层。
16.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述第一绝缘材料的所述区段留下覆盖所述第一金属接触元件和所述第二金属接触元件的所述第一绝缘材料的层。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属接触元件包含第一金属存储节点， 且所述第二金属接触元件包含第二金属存储节点。
18.一种形成电容器的方法，其包含敞开光致抗蚀剂层的一部分，以暴露第一金属接触元件的第一部分、第二金属接触元件的第二部分，和所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的第一绝缘材料；蚀刻掉定位于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述第一绝缘材料的至少一部分，以在所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间产生一沟道；沉积第二绝缘材料，以在所述第一金属接触元件上、在所述第二金属接触元件上且在第一沟道中形成第二绝缘材料的层，其中所述第二绝缘材料的所述层不完全填充所述沟道；以及将金属沉积于所述第一沟道中。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含执行平坦化工艺以移除在所述沟道外部延伸的多余材料，其中所述多余材料包含所述第二绝缘材料和所述金属层中的至少一者ο
20.根据权利要求18所述的方法，其中沉积于所述第一沟道中的所述金属形成金属板，其中通过第二绝缘材料的所述层而与所述金属板分离的所述第一金属接触元件包含第一电容器，且其中通过所述第二绝缘材料的所述层而与所述金属板分离的所述第二金属接触元件包含第二电容器。
21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包含将所述第一电容器与所述第二电容器并联电耦合以形成增强型电容器。
22.根据权利要求21所述的方法，其中将所述第一电容器与所述第二电容器并联电耦合包含将所述第一金属接触元件电耦合到所述第二金属接触元件以形成所述增强型电容器的第一接触件，且所述金属板包含所述增强型电容器的第二接触件。
23.一种设备，其包含 半导体装置，其包含电介质层，其界定第一沟槽；第一电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第一末端处； 第二电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第二末端处；电介质材料，其定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间，所述电介质材料界定第二沟槽；以及第三电接触元件，其定位于所述第二沟槽内。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述电介质材料包含高介电常数绝缘材料，且其中所述电介质层包含低介电常数绝缘材料。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述第一电接触元件和所述第三电接触元件形成第一电容器，且其中所述第二电接触元件和所述第三电接触元件形成第二电容器。
26.根据权利要求23所述的设备，其中所述半导体装置集成于至少一个半导体裸片中。
27.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含所述半导体装置集成到其中的装置， 所述装置选自由机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元和计算机组成的群组。
28.一种设备，其包含用于存储电荷的第一装置，所述第一装置定位于电介质层的第一沟槽的第一末端处； 用于存储电荷的第二装置，所述第二装置定位于所述第一沟槽的第二末端处； 用于使所述第一装置与所述第二装置电隔离的隔离装置，所述隔离装置包括第二沟槽；以及用于存储电荷的第三装置，所述第三装置定位于所述第二沟槽内。
29.根据权利要求观所述的设备，其中所述第一装置、第二装置、第三装置和隔离装置集成于至少一个半导体裸片中。
30.根据权利要求观所述的设备，其进一步包含所述第一装置、第二装置、第三装置和隔离装置集成到其中的装置，所述装置选自由机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、 导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元和计算机组成的群组。
31.一种形成电容器的方法，其包含移除步骤，其用于移除定位于第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的一区段以形成一沟道；以及沉积步骤，其用于将第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述沉积步骤在所述沟道中形成所述第二绝缘材料的层。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述第二绝缘材料具有大于所述第一绝缘材料的第一介电常数值的第二介电常数值。
34.一种方法，其包含接收表示半导体装置的至少一个物理性质的设计信息，所述半导体装置包括 电介质层，其界定第一沟槽；第一电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第一末端处； 第二电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第二末端处；电介质材料，其定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间，所述电介质材料界定第二沟槽；以及第三电接触元件，其定位于所述第二沟槽内； 转换所述设计信息以遵照一文件格式；以及产生包括所述经转换的设计信息的数据文件。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述数据文件包括于半导体装置的库中。
36.根据权利要求35所述的方法，其进一步包含提供半导体装置的所述库以与电子设计自动化工具一起使用。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述文件格式包括GDSII格式。
38.根据权利要求37所述的方法，其进一步包含根据来自所述数据文件的所述经转换的设计信息来制造所述半导体电容器装置。
39.一种方法，其包含接收包括对应于半导体装置的设计信息的数据文件；以及根据所述设计信息来制造所述半导体装置，其中所述半导体装置包括电介质层，其界定第一沟槽；第一电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第一末端处； 第二电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第二末端处；电介质材料，其定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间，所述电介质材料界定第二沟槽；以及第三电接触元件，其定位于所述第二沟槽内。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述数据文件包括GDSII格式。
41.一种方法，其包含接收包括电路板上的经封装半导体装置的物理定位信息的设计信息，所述经封装半导体装置包括一半导体结构，所述半导体结构包含 电介质层，其界定第一沟槽；第一电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第一末端处； 第二电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第二末端处；电介质材料，其定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间，所述电介质材料界定第二沟槽；以及第三电接触元件，其定位于所述第二沟槽内；以及转换所述设计信息以产生数据文件。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述数据文件具有GERBER格式。
43.一种方法，其包含接收包括设计信息的数据文件，所述设计信息包括电路板上的经封装半导体装置的物理定位信息；以及根据所述设计信息来制造经配置以接纳所述经封装半导体装置的所述电路板，其中所述经封装半导体装置包括一半导体电容器结构，所述半导体电容器结构包含 电介质层，其界定第一沟槽；第一电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第一末端处； 第二电接触元件，其定位于所述第一沟槽的第二末端处；电介质材料，其定位于所述第一电接触件与所述第二电接触件之间，所述电介质材料界定第二沟槽；以及第三电接触元件，其定位于所述第二沟槽内。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述数据文件具有GERBER格式。
45.根据权利要求43所述的方法，其进一步包含将所述电路板集成到一装置中，所述装置选自由机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元和计算机组成的群组。
全文摘要
本发明揭示半导体装置中的具有增加的电容的电容器的方法和装置。在一特定实施例中，揭示一种形成电容器的方法。移除在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的一区段以形成一沟道。将第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中。
文档编号H01L27/108GK102341910SQ201080010983
公开日2012年2月1日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年3月17日
发明者徐钟元, 武·泰格·康, 金郑海 申请人:高通股份有限公司