发明名称 半导体装置及其制造方法
摘要 一种制造半导体装置之方法,其使用用以形成金属相互连接点之金属镶嵌制程,在相同层上同时形成电容器和金属相互连接点。具有逻辑组件所需之高电容的电容器结构,可以藉由以金属镶嵌图案形成三维电容器,但是仍保持金属镶嵌相互连接制程之传统制程而获得,又不会增加制造电容器之层数。
申请公布号 TWI292202 申请公布日期 2008.01.01
申请号 TW091132780 申请日期 2002.11.07
申请人 海力士半导体股份有限公司 发明人 金是范
分类号 H01L21/768(200601120200601) 主分类号 H01L21/768(200601120200601)
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 1.一种制造半导体装置之方法,其包含: 在基板上之电容器区和金属相互连接区中,形成绝 缘层; 藉由执行双金属镶嵌制程,在绝缘层之金属相互连 接区中,形成金属相互连接点;及 在该电容器区的绝缘层中,形成电容器,使得该电 容器和金属相互连接点都在相同层。 2.如申请专利范围第1项之方法,更包含下列步骤: 在绝缘层的电容器区,形成第一沟渠; 在第一沟渠内部,形成第一金属相互连接点; 藉由移除在第一金属相互连接点之间的绝缘层,形 成第二沟渠;及 在该第二沟渠的侧壁和底表面上,形成一第一电极 ,介电质层和第二电极以形成电容器。 3.如申请专利范围第1项之方法,更包含下列步骤: 在绝缘层的电容器区,形成第一沟渠; 在第一沟渠内部,形成第一障壁金属和第一金属相 互连接点; 藉由移除在第一障壁金属四周之绝缘层,形成第二 沟渠;及 藉由移除第一金属相互连接点,在第一障壁金属中 ,形成第三沟渠;及 在第二和第三沟渠的侧壁和底表面上,形成一第一 电极,介电质层和第二电极以形成电容器。 4.如申请专利范围第2项之方法,还包含形成连接至 电容器之第二电极之第二金属相互连接点。 5.如申请专利范围第2项之方法,其中第一金属相互 连接点系铜。 6.如申请专利范围第2项之方法,其中第一和第二电 极系由选择自由铂(Pt),钉(Ru),铱(Ir)和钨(W)所组成 之组群的金属。 7.如申请专利范围第2项之方法,其中介电质层系由 选择自由钽(Ta)氧化物,钡-锶-钛(Ba-Sr-Ti)氧化物,锆( Zr)氧化物,铪(Hf)氧化物,铅-锌-钛(Pb-Zn-Ti)氧化物,锶 -铋-钽(Sr-Bi-Ta)氧化物,及它们的组合所组成之组群 的氧化物。 8.一种制造半导体装置之方法,其包含: 在以下导电层形成之基板上方,在一电容器区和一 金属相互连接区中,形成包含第一绝缘层和第二绝 缘层之绝缘层; 藉由选择性蚀刻绝缘层,在金属区形成相互连接沟 渠,在电容器区形成第一沟渠,及形成连接下导电 层之介层孔; 藉由在相互连接沟渠,介层孔和第一沟渠中形成第 一铜层,形成铜相互连接点,第一铜相互连接点和 通路接触栓; 藉由选择性地形成电容器区之第二绝缘层,形成第 二沟渠; 在第二沟渠中之侧壁和底表面上,形成由第一电极 ,介电质层和第二电极所构成之电容器;及 藉由在电容器上形成第二铜层,形成第二铜相互连 接点。 9.如申请专利范围第8项之方法,其中形成绝缘层, 包含在第一绝缘层和第二绝缘层之间,蚀刻阻挡层 。 10.如申请专利范围第8项之方法,还包含在第二绝 缘层上之硬式遮罩。 11.如申请专利范围第8项之方法,其中藉由选择性 蚀刻绝缘层形成相互连接沟渠、介层孔和第一沟 渠,首先同时形成相互连接沟渠和第一沟渠,然后 再形成介层孔。 12.如申请专利范围第8项之方法,其中藉由选择性 蚀刻绝缘层形成于相互连接沟渠、该介层孔和该 第一沟渠,首先形成该介层孔,然后再同时形成该 相互连接沟渠和该第一沟渠。 13.如申请专利范围第8项之方法,其中第一和第二 铜导电层系在以溅镀法,化学气相沈积(CVD)法或电 镀法形成层之后,再使用重新流动法所形成的。 14.如申请专利范围第8项之方法,其中在使用电镀 法之情况,种子层则是藉由选择自由物理气相沈积 法(PVD),化学气相沈积法(CVD)和无电镀沈积法,或它 们的组合方法之一种方法所形成的。 15.如申请专利范围第8项之方法,其中还包含下列 步骤: 在第一铜层之前,先形成第一障壁金属;及 在第二铜层之前,先形成第二障壁金属。 16.一种制造半导体装置之方法,其包含: 在具有形成下导电层之基板上方的一金属相互连 接区和一电容器区中,形成包含第一和第二绝缘层 之绝缘层; 藉由选择性蚀刻绝缘层,在金属相互连接区形成相 互连接沟渠,在电容器区形成第一沟渠,及形成介 层孔; 藉由在相互连接沟渠,介层孔和第一沟渠中形成第 一障壁金属和第一铜层,形成铜相互连接点,通路 接触栓和第一铜相互连接点; 藉由选择性蚀刻位在电容器区之第一铜相互连接 点四周之第二绝缘层,形成第二沟渠; 藉由选择性蚀刻第一铜相互连接点,在第一障壁金 属中形成第三沟渠; 在第二和第三沟渠中之侧壁和底表面上,形成由第 一电极,介电质层和第二电极所构成之电容器;及 藉由在电容器上形成第二铜层,形成第二铜相互连 接点。 17.如申请专利范围第16项之方法,其中在形成第二 铜层之前,形成第二障壁金属。 18.如申请专利范围第17项之方法,其中第一和第二 障壁金属系由选择自由钽(Ta),氮化钽(TaN),氮化钛( TiN),氮化钨(WN),碳化钽(TaC),碳化钨(WC),氮矽钛(TiSiN) 和氮矽钽(TaSiN),及它们的组合所组成之组群。 19.一种半导体装置,包含: 基板; 在基板上方于金属相互连接区和电容器区中形成 的绝缘层; 在金属相互连接区之绝缘层中的金属相互连接点; 及电容器形成在电容器区的绝缘层中和金属相互 连接点相同层,其中该电容器的底部电极系连接于 该金属相互连接点。 20.如申请专利范围第19项之半导体装置,其中电容 器包含: 第一金属相互连接点; 沟渠形成在第一金属相互连接点之间;及 在沟渠侧壁和底表面之第一电极,介电质层和第二 电极,以形成该电容器。 21.如申请专利范围第19项之半导体装置,其中电容 器包含: 在第一沟渠内部之障壁金属; 形成在障壁金属之间之第二沟渠;以及 及在第一和第二沟渠中之侧壁和底表面上之第一 电极,介电质层和第二电极形成该电容器。 22.如申请专利范围第20项之半导体装置,还包含连 接至电容器第二电极之第二金属相互连接点。 23.如申请专利范围第22项之半导体装置,其中第一 和第二金属相互连接点系藉由沉积铜层和障壁金 属形成。 24.如申请专利范围第19项之半导体装置,其中绝缘 层系由选择自由具有介电常数低于3.0之二氧化矽( SiO2),碳氧化矽(SiOC),氢氧化矽(SiOH),碳氢氧化矽( SiOCH)绝缘层,及它们的组合所组成之组群的材料。 25.如申请专利范围第20项之半导体装置,其中介电 质层系由选择自由钽(Ta)氧化物,钡-锶-钛(Ba-Sr-Ti) 氧化物,锆(Zr)氧化物,铪(Hf)氧化物,铅-锌-钛(Pb-Zn-Ti )氧化物,锶-铋-钽(Sr-Bi-Ta)氧化物,及它们的组合所 组成之组群的氧化物。 26.如申请专利范围第20项之半导体装置,其中第一 和第二电极系由选择自由铂(Pt),钌(Ru),铱(Ir)和钨(W )所组成之组群的金属。 27.如申请专利范围第23项之半导体装置,其中障壁 金属系由选择自由钽(Ta),氮化钽(TaN),氮化钛(TiN), 氮化钨(WN),碳化钽(TaC),碳化钨(WC),氮矽化钛(TiSiN) 氮矽化钽(TaSiN),及它们的组合所构成之组群。 图式简单说明: 第1图为本发明之半导体装置的横截面图,其中铜 相互连接点和电容器系根据本发明的第一实施例 形成在相同层; 第2A图到第2G图为说明根据本发明第一实施例形成 半导体装置之方法的横截面图; 第3A图和第3B图分别为第1图和第2B图的上视平面图 ;及 第4图为根据本发明第二实施例形成半导体装置之 方法的横截面图。
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