專利名稱：Mim電容器的制作方法
本申請(qǐng)基于1999年12月14日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮?1-354473的在先日本專利申請(qǐng)并且要求其優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容在此被引作參考。
本發(fā)明涉及MIM(Metal-Insulator-Metal)電容器。
近年來，正在進(jìn)行在單片內(nèi)形成例如RF模擬器件和CMOS邏輯器件的研究。RF模擬器件包含電阻、線圈和電容器等，CMOD邏輯器件由MOS晶體管構(gòu)成。
另一方面，為了使RF模擬器件和CMOS邏輯器件單片化，有必要使兩個(gè)器件的制造處理統(tǒng)一協(xié)調(diào)。例如，以CMOS邏輯器件工藝為基礎(chǔ)，以此統(tǒng)一協(xié)調(diào)RF模擬器件的處理，開發(fā)新的RF-CMOS處理。
當(dāng)試圖統(tǒng)一協(xié)調(diào)該處理時(shí)，首先碰到的問題是MIM電容器的結(jié)構(gòu)及其處理。例如，對(duì)如果MOS晶體管的柵極長度為0.1μm以下，那么為了減小布線電阻等，使用Cu(銅)作為布線材料進(jìn)行了研究。
但是，Cu具有大的散熱系數(shù)。因此，在形成以Cu作為電極的MIM電容器的情況下，存在Cu擴(kuò)散到電容器絕緣膜中，漏電流增大的問題。
此外，在使用Cu作為布線材料的情況下，由于加工精度和平坦化等的原因，通過所謂的鑲嵌處理(Damascene process，大馬士革處理)形成Cu布線。此時(shí)，由于MIM電容器的電極自然也利用鑲嵌處理來形成。因而產(chǎn)生了因鑲嵌處理的問題，例如凹陷(dishing)的問題，和在避免凹陷的情況下電極面積縮小的問題等。
本發(fā)明的目的在于提供即使在MIM電容器的電極由Cu等具有大擴(kuò)散系數(shù)的材料構(gòu)成的情況下也能充分防止漏電流。并且，即使采用鑲嵌法(CMP 處理)也不產(chǎn)生凹陷和電極面積縮小等的制造處理。
本發(fā)明的MIM電容器，包括由金屬材料構(gòu)成的第一電極和第二電極；電容器絕緣膜；第一防擴(kuò)散膜，配置在所述電容器絕緣膜和所述第一電極之間，防止所述金屬材料擴(kuò)散；和第二防擴(kuò)散膜，配置在所述電容器絕緣膜和所述第二電極之間，防止所述金屬材料擴(kuò)散。
本發(fā)明的MIM電容器的制造方法，包括以下工序通過鑲嵌處理來形成由金屬材料構(gòu)成的第一電極；在所述第一電極上形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第一絕緣膜；除去所述第一絕緣膜的一部分，以該部分作為電容器區(qū)域；在所述電容器區(qū)域內(nèi)形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第一防擴(kuò)散膜；在所述第一防擴(kuò)散膜上分別形成電容器絕緣膜、具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第二防擴(kuò)散膜、以及具有與所述第一絕緣膜相同功能的第二絕緣膜；在所述第一絕緣膜和第二絕緣膜上形成層間絕緣膜；使用所述鑲嵌處理，在所述層間絕緣膜和所述第一絕緣膜及第二絕緣膜上形成達(dá)到所述第一電極和所述第二防擴(kuò)散膜的溝槽；以及在所述溝槽內(nèi)填滿所述金屬材料，分別形成連接所述第一電極的布線和連接所述第二防擴(kuò)散膜的第二電極。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的描述中提出，并且根據(jù)說明可部分地澄清這些目的和優(yōu)點(diǎn)，或通過本發(fā)明的實(shí)施來了解這些目的和優(yōu)點(diǎn)。借助本申請(qǐng)中具體指出的方法和其組合可實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
包含于說明書中和構(gòu)成本說明書的一部分的附圖展示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，連同上面給出的一般說明和下面給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1表示本發(fā)明的MIM電容器第一實(shí)施例的平面圖。
圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線剖切的剖面圖。
圖3是表示圖1和圖2的器件制造方法一工序的平面圖。
圖4是沿圖3的Ⅳ-Ⅳ線剖切的剖面圖。
圖5表示電容器第一電極的布圖例的平面圖。
圖6表示電容器第一電極的布圖例的平面圖。
圖7表示電容器第一電極的布圖例的平面圖。
圖8是表示圖1和圖2的器件制造方法一工序的平面圖。
圖9是沿圖8的Ⅸ-Ⅸ線剖切的剖面圖。
圖10是表示圖1和圖2的器件制造方法一工序的平面圖。
圖11是表示圖1和圖2的器件制造方法一工序的平面圖。
圖12是沿圖11的Ⅻ-Ⅻ線剖切的剖面圖。
圖13表示電容器第二電極的布圖例的平面圖。
圖14表示電容器第二電極的布圖例的平面圖。
圖15表示電容器第二電極的布圖例的平面圖。
圖16表示本發(fā)明的MIM電容器的第二實(shí)施例的剖面圖。
圖17表示圖16的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖18表示圖16的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖19表示圖16的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖20表示圖16的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖21表示本發(fā)明的MIM電容器的第三實(shí)施例的剖面圖。
圖22表示圖21的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖23表示圖2l的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖24表示圖21的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖25表示圖21的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖26表示圖21的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖27表示電容器第二電極的布圖例的平面圖。
圖28表示本發(fā)明的MIM電容器的第四實(shí)施例的剖面圖。
圖29表示圖28的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖30表示圖28的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖31表示圖28的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖32表示圖28的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖33表示圖28的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖34表示本發(fā)明的MIM電容器的第五實(shí)施例的剖面圖。
圖36是沿圖35的ⅩⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅩⅥ線剖切的剖面圖。
圖37表示圖34的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖38表示圖34的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖39表示圖34的器件制造方法一工序的剖面圖。
圖40表示電容器第二電極的布圖例的剖面圖。
圖41表示本發(fā)明的MIM電容器的第六實(shí)施例的剖面圖。
圖42表示本發(fā)明的MIM電容器的第七實(shí)施例的剖面圖。
圖43是沿圖42的XLⅢ-XLⅢ線剖切的剖面圖。
圖44表示本發(fā)明的MIM電容器的第八實(shí)施例的剖面圖。
圖45表示本發(fā)明的MIM電容器的第九實(shí)施例的剖面圖。
下面參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的MIM電容器。
圖1表示本發(fā)明MIM電容器的第一實(shí)施例。圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)11內(nèi)，形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
本例中，MIM電容器第一電極的布圖為格子狀，這是為了防止鑲嵌處理(CMP處理)中的凹陷現(xiàn)象(溝槽內(nèi)的金屬材料被研磨成盤狀的現(xiàn)象)。因此，作為可防止凹陷現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)，溝槽的形狀不限于格子狀，例如也可以為竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
在半導(dǎo)體襯底11上，除MIM電容器的電容器區(qū)域以外，形成氮化硅膜(SiN)13。MIM電容器的電容器區(qū)域是被氮化硅膜(SiN)13的壁包圍的溝。然后，在電容器區(qū)域中，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14具有作為金屬材料(例如Cu)12的防擴(kuò)散膜的功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。
在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜16。氮化鎢膜16具有作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)的防擴(kuò)散膜的功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能(在制造方法的說明中詳述)。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽和布線及焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的溝槽(通孔)。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。
本例中，MIM電容器的第二電極的布圖為格子狀，這是為了防止鑲嵌處理(CMP處理)中的凹陷現(xiàn)象。因此，作為可防止凹陷現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)，溝槽的形狀不限于格子狀，例如也可以為竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，首先，MIM電容器的第一和第二電極分別為格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等難以產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象的形狀。
此外，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜14)和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜16)。這些防擴(kuò)散膜具有增加MIM電容器的電容器面積的功能。
因此，電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15不與被兩個(gè)防擴(kuò)散膜夾持的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)直接接觸。
利用構(gòu)成MIM電容器電極的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
下面，說明圖1和圖2的MIM電容器的制造方法。
首先，如圖3和圖4所示，通過鑲嵌處理，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成MIM電容器的第一電極。
例如，使用PEP(光刻處理)和RIE(反應(yīng)離子腐蝕)，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成格子狀溝槽。此外，采用CVD(化學(xué)汽相淀積)法，形成可完全填滿格子狀溝槽的金屬材料(例如Cu)12。之后，用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)法，研磨金屬材料12，使該金屬材料12僅保留在格子狀溝槽內(nèi)，完成MIM電容器的第一電極。
再有，作為溝槽(第一電極)的形狀，除格子狀之外，例如，可以為如圖5所示那樣的竹簾狀，如圖6和圖7所示那樣的梳狀等。
之后，用CVD法，在半導(dǎo)體襯底11上形成覆蓋MIM電容器的第一電板的氮化硅膜(防擴(kuò)散絕緣膜)13。
接著，如圖8和9所示，用PEP和RIE，除去存在于電容器區(qū)域內(nèi)的氮化硅膜13。并且，用濺射法，在氮化硅膜13和電容器區(qū)域上形成作為防擴(kuò)散膜的氮化鎢膜(WN)14。然后，用CMP法，研磨氮化鎢膜14，僅保留電容器區(qū)域上的氮化鎢膜14。
此外，本例中，使用氮化鎢膜作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)，但如果是具有金屬原子的擴(kuò)散防止功能的膜，那么也可以是除氮化鎢膜之外的膜。作為具有擴(kuò)散防止功能的導(dǎo)電膜，例如，如表1中所示那樣的材料是公知的。
表1
下面，如圖10所示，用濺射法，在氮化硅膜13和氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。接著，用濺射法，在電容器絕緣膜15上，形成作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)的氮化鎢膜16。作為防擴(kuò)散膜，除氮化鎢膜外，可采用如上表1所示那樣的導(dǎo)電膜。
此外，用CVD法，在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(防擴(kuò)散膜)17。之后，用PEP和RIE，順序腐蝕氮化硅膜17、氮化鎢膜16和電容器絕緣膜15。進(jìn)行該腐蝕，以在至少電容器區(qū)域內(nèi)的氮化鎢膜14上保留電容器絕緣膜15、氮化鎢膜16和氮化硅膜17。
下面，如圖11和圖12所示，用CVD法，在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(層間絕緣膜)18。接著，用CVD法，在氧化硅膜18上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜19。此外，用CVD法，在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(布線間絕緣膜)20。接著，用CVD法，在氧化硅膜20上，形成作為CMP停止層的氮化硅膜21。
之后，通過雙鑲嵌處理，形成MIM電容器的第二電極。
例如，首先，用PEP和RIE，在氮化硅膜21和氧化硅膜20上，形成作為布線溝的溝槽。腐蝕氧化硅膜20時(shí)，氮化硅膜19具有RIE腐蝕停止層的功能。該溝槽包含布線和焊盤部、電容器電極部，電容器電極部具有例如格子狀的溝槽。
然后，用PEP和RIE，在氮化硅膜19和氧化硅膜18上，形成作為通孔的溝槽。腐蝕氧化硅膜18時(shí)，氮化硅膜13、17具有RIE腐蝕停止層的功能。
再有，電容器電極部的溝槽形狀，不限于格子狀，例如，可以為如圖13所示那樣的竹簾狀，和如圖14和圖15所示那樣的梳狀等。
腐蝕溝槽底部的氮化硅膜13、17，露出金屬材料12的一部分和氮化鎢膜16的一部分。
然后，通過鍍敷，形成完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)22A、22B。再有，在形成金屬材料22A、22B之前，在溝槽里面，也可形成TaN等的阻擋金屬。
然后，用CMP法，研磨金屬材料22A、22B，使金屬材料22A、22B保留在溝槽內(nèi)。此時(shí)，氮化硅膜21具有CMP停止層的功能。
通過以上工序，完成圖1和圖2的MIM電容器。
按照這樣的制造方法，采用鑲嵌處理(CMP處理)，并且，在采用Cu(銅)那樣的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料作為布線材料的情況下，第一，使金屬材料(電容器電極)的形狀例如為格子狀，可防止凹陷現(xiàn)象。第二，利用防擴(kuò)散膜直接夾置電容器絕緣膜，在制造工序中，可防止金屬原子擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。第三，通過使防擴(kuò)散膜具有作為電容器電極的功能，即使用于防止凹陷現(xiàn)象的金屬材料為格子狀，電容器面積也不會(huì)變小(不利用布線規(guī)則，能夠增大電容器的電容量)。第四，電容器構(gòu)圖時(shí)，由于不露出金屬材料(例如Cu)，因而沒有金屬原子的污染。第五，電容器結(jié)構(gòu)平坦，可實(shí)現(xiàn)高可靠性和高性能。
圖16表示本發(fā)明的MIM電容器的第二實(shí)施例。
與圖1和圖2所示的實(shí)施例相比，本例的器件結(jié)構(gòu)的特征在于省略了圖1和圖2的氮化硅膜13。即，本例中，氮化硅膜17除在氮化鎢膜16上之外，還形成在半導(dǎo)體襯底11和金屬材料12上。
以下，說明具體的器件結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)11內(nèi)，形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
MIM電容器的第一電極的形狀可設(shè)定為格子狀，竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
在MIM電容器的電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14具有作為金屬材料(例如Cu)12的防擴(kuò)散膜的功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀的第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。
在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀的第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在半導(dǎo)體襯底11上、金屬材料12上和氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能(在制造方法的說明中詳述)。
在氮化硅膜17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽及布線和焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜17上形成作為到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的通孔的溝槽。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為溝槽的第二電極。
而且，MIM電容器的第二電極的形狀可設(shè)定為格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，首先，MIM電容器的第一和第二電極分別為格子狀、竹簾狀、梳狀等難以產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象的形狀。
此外，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜14)和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜16)。這些防擴(kuò)散膜具有增加MIM電容器的電容器面積的功能。
這樣，電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15不與被兩個(gè)防擴(kuò)散膜夾置的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)直接接觸。
因此，利用構(gòu)成MIM電容器電極的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
此外，本例中，作為在氧化硅膜18上形成溝槽(通孔)時(shí)的腐蝕停止層，僅采用氮化硅膜17，省略了圖1和圖2的器件所示的氮化硅膜13。因此，與圖1和圖2例相比，本例中，可謀求省略①加工氮化硅膜13的工序，和②把氮化鎢膜14埋入氮化硅膜13的溝中的工序(CMP)，削減PEP數(shù)，降低成本等。
下面，說明圖16的MIM電容器的制造方法。
首先，如圖17所示，通過鑲嵌處理，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成MIM電容器的第一電極。
例如，使用PEP和RIE，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成格子狀溝槽。此外，采用CVD法，形成可完全填滿格子狀溝槽的金屬材料(例如Cu)12。之后，用CMP法，研磨金屬材料12，使該金屬材料12僅保留在格子狀溝槽內(nèi)，完成MIM電容器的第一電極。
再有，作為溝槽(第一電極)的形狀，除圖3所示的格子狀之外，例如，也可以為竹簾狀(圖5)、梳狀(圖6和圖7)等。
并且，用濺射法，在半導(dǎo)體襯底11和金屬材料12上形成作為防擴(kuò)散膜的氮化鎢膜(WN)14。本例中，作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)，使用氮化鎢膜，但作為具有防止金屬原子擴(kuò)散的功能的膜，也可以是氮化鎢膜之外的其它膜(參照表1)。
此外，用濺射法，在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。接著，用濺射法，在電容器絕緣膜15上，形成作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)的氮化鎢膜16。
之后，如圖18所示，用PEP和RIE，順序腐蝕氮化鎢膜16、電容器絕緣膜15和氮化鎢膜14。然后，僅在電容器區(qū)域上保留氮化鎢膜14、電容器絕緣膜15和氮化鎢膜16。
接著，如圖19所示，用CVD法，在半導(dǎo)體襯底11上、金屬材料12和氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(防擴(kuò)散絕緣膜)17。氮化硅膜17具有作為后述通孔的溝槽形成時(shí)的停止層的功能。
接著，如圖20所示，用CVD法，在氮化硅膜17上形成氧化硅膜(層間絕緣膜)18。接著，用CVD法，在氧化硅膜18上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜19。此外，用CVD法，在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(布線間絕緣膜)20。接著，用CVD法，在氧化硅膜20上，形成作為CMP停止層的氮化硅膜21。
之后，通過雙鑲嵌處理，形成MIM電容器的第二電極。
例如，首先，用PEP和RIE，在氮化硅膜21和氧化硅膜20上，形成作為布線溝的溝槽。腐蝕氧化硅膜20時(shí)，氮化硅膜19具有RIE腐蝕停止層的功能。該溝槽包含布線和焊盤部以及電容器電極部，電容器電極部例如具有格子狀的設(shè)計(jì)。
然后，用PEP和RIE，在氮化硅膜19和氧化硅膜18上，形成作為通孔的溝槽。腐蝕氧化硅膜18時(shí)，氮化硅膜17具有RIE腐蝕停止層的功能。
再有，作為電容器電極部的溝槽形狀，不限于格子狀，例如，可以為如圖13所示那樣的竹簾狀，和如圖14和圖15所示那樣的梳狀等。
腐蝕溝槽底部的氮化硅膜17，露出金屬材料12的一部分和氮化鎢膜16的一部分。
然后，通過鍍敷，形成完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)22A、22B。再有，在形成金屬材料22A、22B之前，在溝槽里面，也可形成TaN等的阻擋金屬。
然后，用CMP法，研磨金屬材料22A、22B，使金屬材料22A、22B僅保留在溝槽內(nèi)。此時(shí)，氮化硅膜21具有CMP停止層的功能。
通過以上工序，完成圖16的MIM電容器。
按照這樣的制造方法，在采用鑲嵌處理(CMP處理)和采用Cu(銅)那樣的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料作為布線材料的情況下，第一，使金屬材料(電容器電極)的形狀例如為格子狀，可防止凹陷現(xiàn)象。第二，通過設(shè)置直接夾置電容器絕緣膜的防擴(kuò)散膜，在制造工序中，可防止金屬原子擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。第三，通過使防擴(kuò)散膜具有作為電容器電極的功能，即使用于防止凹陷現(xiàn)象的金屬材料為格子狀，電容器面積也不會(huì)變小(不利用布線規(guī)則，能夠增大電容器的電容量)。第四，由于僅使用一個(gè)氮化硅膜作為在作為通孔的溝槽形成時(shí)的停止層，因而可減少工序數(shù)(PEP數(shù))，有助于降低成本。
圖21表示本發(fā)明的MIM電容器的第三實(shí)施例。
與圖1和圖2例相比，本例的器件結(jié)構(gòu)的特征在于，作為防擴(kuò)散膜的氮化鎢膜14的布圖。即，本例中，使對(duì)作為防擴(kuò)散膜的氮化鎢膜14的腐蝕，與對(duì)氮化硅膜17、氮化鎢膜16和電容器絕緣膜15的腐蝕連續(xù)進(jìn)行。此外，在本例的器件結(jié)構(gòu)中，具有把氮化鎢膜14、16和電容器絕緣膜15的端部覆蓋在氮化硅膜13上的布圖。
因此，本例中，不需要如圖1和圖2例所示的在氮化硅膜13的溝內(nèi)填滿氮化鎢膜14的工序(CMP)。
以下，說明具體的器件結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)11內(nèi)，形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
作為MIM電容器的第一電極的形狀，可設(shè)定為例如格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
在半導(dǎo)體襯底11上，除MIM電容器的電容器區(qū)域之外，形成氮化硅膜(SiN)13。MIM電容器的電容器區(qū)域是被氮化硅膜(SiN)13的壁包圍的溝。因此，在電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14的端部重疊在氮化硅膜13上。
氮化鎢膜14具有防止金屬材料(例如Cu)12擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀的第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。
在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有作為腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層的功能(在制造方法的說明中詳述)。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽和布線及焊盤部用的溝槽等。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成作為到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的通孔的溝槽。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。
作為MIM電容器的第二電極的形狀，例如為如圖27所示的形狀。但，就MIM電容器的第二電極來說，只要能防止鑲嵌處理(CMP處理)中的凹陷現(xiàn)象，可以為任何形狀。
按照以上的結(jié)構(gòu)，首先，MIM電容器的第一和第二電極分別為格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等的難以產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象的形狀。
此外，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜14)和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜16)。這些防擴(kuò)散膜具有增加MIM電容器的電容器面積的功能。
因此，電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15不與被兩個(gè)防擴(kuò)散膜夾置的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)直接接觸。
利用構(gòu)成MIM電容器電極的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
下面，說明圖21的MIM電容器的制造方法。
首先，如圖22所示，通過鑲嵌處理，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成MIM電容器的第一電極。
例如，使用PEP(光刻處理)和RIE(反應(yīng)離子腐蝕)，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成格子狀的溝槽。此外，采用CVD法，形成可完全填滿格子狀溝槽的金屬材料(例如Cu)12。之后，用CMP法，研磨金屬材料12，使該金屬材料12僅保留在格子狀溝槽內(nèi)，完成MIM電容器的第一電極。
再有，溝槽(第一電極)的形狀，可以設(shè)定為格子狀(圖3)、竹簾狀(圖5)、梳狀(圖6和圖7)等。
之后，用CVD法，在半導(dǎo)體襯底11上形成覆蓋MIM電容器的第一電極的氮化硅膜(防擴(kuò)散絕緣膜)13。
接著，如圖23所示，用PEP和RIE，除去存在于電容器區(qū)域內(nèi)的氮化硅膜13。
然后，如圖24所示，用濺射法，在氮化硅膜13和電容器區(qū)域上形成作為防擴(kuò)散膜的氮化鎢膜(WN)14。此外，用濺射法，在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。然后，用濺射法，在電容器絕緣膜15上形成作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)的氮化鎢膜16。
此外，用CVD法，在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜17。之后，用PEP和RIE，順序腐蝕氮化硅膜17、氮化鎢膜16、電容器絕緣膜15和氮化鎢膜14。進(jìn)行該腐蝕，以至少在電容器區(qū)域上保留氮化鎢膜14、電容器絕緣膜15、氮化鎢膜16和氮化硅膜17。
下面，如圖26所示，用CVD法，在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(層間絕緣膜)18。接著，用CVD法，在氧化硅膜18上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜19。此外，用CVD法，在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(布線間絕緣膜)20。接著，用CVD法，在氧化硅膜20上，形成作為CMP停止層的氮化硅膜21。
之后，通過雙鑲嵌處理，形成MIM電容器的第二電極。
例如，首先，用PEP和RIE，在氮化硅膜21和氧化硅膜20上，形成作為布線溝的溝槽。腐蝕氧化硅膜20時(shí)，氮化硅膜19具有RIE腐蝕停止層的功能。該溝槽包含布線和焊盤部、電容器電極部，電容器電極部例如具有格子狀的布圖。
然后，用PEP和RIE，在氮化硅膜19和氧化硅膜18上，形成作為通孔的溝槽。腐蝕氧化硅膜18時(shí)，氮化硅膜13、17具有RIE腐蝕停止層的功能。
再有，電容器電極部的溝槽形狀，不限于格子狀，例如，也可以為如圖13所示那樣的竹簾狀(或梯子狀)，和如圖14和圖15所示那樣的梳狀等。
腐蝕溝槽底部的氮化硅膜13、17，露出金屬材料12的一部分和氮化鎢膜16的一部分。
然后，通過鍍敷，形成完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)22A、22B。再有，在形成金屬材料22A、22B之前，在溝槽里面，也可形成TaN等的阻擋金屬。
然后，用CMP法，研磨金屬材料22A、22B，使金屬材料22A、22B保留在溝槽內(nèi)。此時(shí)，氮化硅膜21具有CMP停止層的功能。
通過以上工序，完成圖1和圖2的MIM電容器。
按照這樣的制造方法，在采用鑲嵌處理(CMP處理)和采用Cu(銅)那樣的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料作為布線材料的情況下，第一，使金屬材料(電容器電極)的形狀例如為格子狀，可防止凹陷現(xiàn)象。第二，利用防擴(kuò)散膜直接夾置電容器絕緣膜，在制造工序中，可防止金屬原子擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。第三，通過使防擴(kuò)散膜具有作為電容器電極的功能，即使用于防止凹陷現(xiàn)象的金屬材料為格子狀，電容器面積也不會(huì)變小(不利用布線規(guī)則，能夠增大電容器的電容量)。第四，由于通過RIE,與氮化硅膜17、氮化鎢膜16和電容器絕緣膜15一起加工氮化鎢膜14，因而可簡(jiǎn)化制造工序。第五，電容器構(gòu)圖時(shí)，由于不露出金屬材料(例如Cu)，因而沒有金屬原子的污染。
圖28表示本發(fā)明的MIM電容器的第四實(shí)施例。
與圖21的例相比，本例的器件結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)在于，氮化鎢膜14、電容器絕緣膜15、氮化鎢膜16和氮化硅膜17分別被容納在氮化硅膜13的溝內(nèi)。
以下，說明具體的器件結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)11內(nèi)，形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
作為MIM電容器的第一電極的形狀可設(shè)定為例如格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
在半導(dǎo)體襯底11上，除MIM電容器的電容器區(qū)域，形成氮化硅膜(SiN)13。該電容器區(qū)域是被氮化硅膜13的壁包圍的溝。因此，在電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14被完全容納在電容器區(qū)域內(nèi)。
氮化鎢膜14具有防止金屬材料(例如Cu)12擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O3)15。
在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能(在制造方法的說明中詳述)。
再有，氮化鎢膜14、16和電容器絕緣膜15具有相同的圖形。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽及布線和焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成作為到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的通孔的溝槽。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，首先，MIM電容器的第一和第二電極分別為格子狀、竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等難以產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象的形狀。
此外，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜14)和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜16)。這些防擴(kuò)散膜具有增加MIM電容器的電容器面積的功能。
因此，電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15不與被兩個(gè)防擴(kuò)散膜夾置的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)直接接觸。
利用構(gòu)成MIM電容器電極的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
下面，說明圖28的MIM電容器的制造方法。
首先，如圖29所示，通過鑲嵌處理，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成MIM電容器的第一電極。
例如，使用PEP(光刻處理)和RIE(反應(yīng)離子腐蝕)，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成格子狀溝槽。此外，用CVD法，形成可完全填滿格子狀溝槽的金屬材料(例如Cu)12。之后，用CMP法，研磨金屬材料12，使該金屬材料12僅保留在格子狀溝槽內(nèi)，完成MIM電容器的第一電極。
再有，溝槽(第一電極)的形狀，可設(shè)定為格子狀(圖3)、竹簾狀(圖5)、梳狀(圖6和圖7)等。
之后，用CVD法，在半導(dǎo)體襯底11上形成覆蓋MIM電容器的第一電極的氮化硅膜(防擴(kuò)散絕緣膜)13。
接著，如圖30所示，用PEP和RIE，除去存在于電容器區(qū)域內(nèi)的氮化硅膜13。
然后，如圖31所示，用濺射法，在氮化硅膜13和電容器區(qū)域上形成作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)的氮化鎢膜(WN)14。此外，用濺射法，在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。然后，用濺射法，在電容器絕緣膜15上形成作為防擴(kuò)散膜(阻擋金屬)的氮化鎢膜16。此外，用CVD法，在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(防擴(kuò)散絕緣膜)17。
之后，如圖32所示，用PEP和RIE，順序腐蝕氮化硅膜17、氮化鎢膜16、電容器絕緣膜15和氮化鎢膜14。進(jìn)行該腐蝕，以在電容器區(qū)域內(nèi)保留氮化鎢膜14、電容器絕緣膜15、氮化鎢膜16和氮化硅膜17。
本例中，氮化鎢膜14、電容器絕緣膜15、氮化鎢膜16和氮化硅膜17被完全容納在電容器區(qū)域內(nèi)，即氮化硅膜13的溝內(nèi)。
下面，如圖33所示，用CVD法，在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(層間絕緣膜)18。接著，用CVD法，在氧化硅膜18上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜19。此外，用CVD法，在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(布線間絕緣膜)20。接著，用CVD法，在氧化硅膜20上，形成作為CMP停止層的氮化硅膜21。
之后，通過雙鑲嵌處理，形成MIM電容器的第二電極。
例如，首先，用PEP和RIE，在氮化硅膜21和氧化硅膜20上，形成作為布線溝的溝槽。腐蝕氧化硅膜20時(shí)，氮化硅膜19具有RIE腐蝕停止層的功能。該溝槽包含布線和焊盤部、電容器電極部，電容器電極部例如具有格子狀的布圖。
然后，用PEP和RIE，在氮化硅膜19和氧化硅膜18上，形成作為通孔的溝槽。腐蝕氧化硅膜18時(shí)，氮化硅膜13、17具有RIE腐蝕停止層的功能，再有，作為電容器電極部的溝槽形狀，不限于格子狀，例如，也可以為如圖13所示那樣的竹簾狀(梯子狀)，和如圖14和圖15所示那樣的梳狀等。
腐蝕溝槽底部的氮化硅膜13、17，露出金屬材料12的一部分和氮化鎢膜16的一部分。
然后，通過鍍敷法，形成完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)22A、22B。再有，在形成金屬材料22A、22B之前，在溝槽里面，也可形成TaN等的阻擋金屬。
然后，用CMP法，研磨金屬材料22A、22B，使金屬材料22A、22B保留在溝槽內(nèi)。此時(shí)，氮化硅膜21具有CMP停止層的功能。
通過以上工序，完成圖28的MIM電容器。
按照這樣的制造方法，采用鑲嵌處理(CMP處理)，并且，在采用Cu(銅)那樣的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料作為布線材料的情況下，第一，使金屬材料(電容器電極)的形狀例如為格子狀，可防止凹陷現(xiàn)象。第二，利用防擴(kuò)散膜直接夾置電容器絕緣膜，在制造工序中，可防止金屬原子擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。第三，通過使防擴(kuò)散膜具有作為電容器電極的功能，即使用于防止凹陷現(xiàn)象的金屬材料為格子狀，電容器面積也不會(huì)變小(不利用布線規(guī)則，能夠增大電容器的電容量)。第四，由于通過RIE與氮化硅膜17、氮化鎢膜16和電容器絕緣膜15一起同時(shí)加工氮化鎢膜14、因而可簡(jiǎn)化制造工序。
圖34表示本發(fā)明的MIM電容器的第五例。
本例的器件結(jié)構(gòu)的特征在于，與上述第一至第四例不同，不采用防擴(kuò)散膜，電容器絕緣膜自身具有擴(kuò)散防止功能。
以下，說明具體的器件結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅襯底)11內(nèi)，形成溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
形成在電容器區(qū)域上的金屬材料12的形狀可以為板狀，形成在其它區(qū)域的金屬材料，例如可設(shè)定為格子狀，竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
在半導(dǎo)體襯底11上形成電容器絕緣膜15。本例中，電容器絕緣膜15由具有防止金屬原子(例如Cu)擴(kuò)散功能的材料構(gòu)成。并且，由相對(duì)于后述的層間絕緣膜(氮化硅膜17、氧化硅膜18、20等)具有腐蝕選擇性的材料構(gòu)成。
在電容器絕緣膜15上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能(在制造方法的說明中詳述)。
在氮化硅膜17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成作為布線溝的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜17上形成作為到達(dá)電容器絕緣膜15和金屬材料(例如Cu)12的通孔的溝槽。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料中，作為電容器區(qū)域內(nèi)的MIM電容器的第二電極的金屬材料22A的形狀為板狀。
按照以上的結(jié)構(gòu)，即使在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，由于電容器絕緣膜15自身具有擴(kuò)散防止功能，因而可提供不污染電容器絕緣膜，可減小漏電流的高性能的MIM電容器。
下面，說明圖34的MIM電容器的制造方法。
首先，如圖35和36所示，通過鑲嵌處理，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成MIM電容器的第一電極。
例如，使用PEP(光刻處理)和RIE(反應(yīng)離子腐蝕)，在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)形成溝槽。此外，用CVD法，形成可完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)12。之后，用CMP法，研磨金屬材料12，使該金屬材料12僅保留在溝槽內(nèi)，完成MIM電容器的第一電極。
之后，用濺射法，在半導(dǎo)體襯底11上形成MIM電容器的電容器絕緣膜15。再用CVD法，在電容器絕緣膜15上形成氮化硅膜17。
接著，如圖37所示，用CVD法，在氮化硅膜17上形成氧化硅膜(層間絕緣膜)18。
接著，如圖38所示，用CVD法，在氧化硅膜18上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜19。此外，用CVD法，在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(布線間絕緣膜)20。接著，用CVD法，在氧化硅膜20上，形成作為CMP停止層的氮化硅膜21。
之后，通過雙鑲嵌處理，形成MIM電容器的第二電極。
例如，首先，用PEP和RIE，在氮化硅膜21和氧化硅膜20上，形成作為布線溝的溝槽。腐蝕氧化硅膜20時(shí)，氮化硅膜19具有RIE腐蝕停止層的功能。該溝槽包含布線和焊盤部、電容器電極部，電容器電極部例如為板狀。
然后，用PEP和RIE，在氮化硅膜19和氧化硅膜18上，形成作為通孔的溝槽。腐蝕氧化硅膜18時(shí)，氮化硅膜17具有RIE腐蝕停止層的功能。
此外，腐蝕溝槽底部的氮化硅膜17，露出電容器絕緣膜15。再有，在露出于溝槽底部的電容器絕緣膜15中，保留電容器區(qū)域的電容器絕緣膜15，選擇性地除去其它部分的電容器絕緣膜15。
結(jié)果，在電容器區(qū)域中，露出電容器絕緣膜15，在其它區(qū)域中，露出金屬材料12的一部分。
然后，通過鍍敷，形成完全填滿溝槽的金屬材料(例如Cu)22A、22B。再有，在形成金屬材料22A、22B之前，在溝槽里面，也可形成TaN等的阻擋金屬。
然后，如圖39所示，用CMP法，研磨金屬材料22A、22B，使金屬材料22A、22B保留在溝槽內(nèi)。此時(shí)，氮化硅膜21具有CMP停止層的功能。并且，作為MIM電容器的第二電極形狀一例，考慮例如如圖40所示那樣的形狀。
通過以上工序，完成圖34的MIM電容器。
按照這樣的制造方法，在采用鑲嵌處理(CMP處理)和用Cu(銅)那樣的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料的情況下，由于電容器絕緣膜15自身具有擴(kuò)散防止功能，因而可有效防止電容器絕緣膜15的污染(漏電流)。此外，在電容器區(qū)域中，由于電極為板狀，因而可確保電容器面積的增大(大電容器容量)。并且，由于在電容器區(qū)域以外的區(qū)域中，電極為格子狀，竹簾狀、梳狀等，因而可防止凹陷現(xiàn)象。再有，電容器絕緣膜15相對(duì)于氧化硅膜和氮化硅膜具有腐蝕選擇性，因而可簡(jiǎn)化制造工序。
圖41表示本發(fā)明的MIM電容器的第六實(shí)施例。
本例涉及在1個(gè)溝槽內(nèi)混裝RF模擬器件和CMOS邏輯器件的RF-CMOS器件。
與本例相關(guān)的器件的特征在于，在RF模擬器件內(nèi)的MIM電容器中使用的防擴(kuò)散膜用作CMOS邏輯器件內(nèi)的元件(或其一部分)。
在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)，形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在半導(dǎo)體襯底11的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
在半導(dǎo)體襯底11上，除MIM電容器的電容器區(qū)域。形成氮化硅膜(SiN)13。MIM電容器的電容器區(qū)域是被氮化硅膜(SiN)13的壁包圍的溝。
然后，在電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14具有防止金屬材料(例如Cu)12擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。
本例中，在CMOS邏輯區(qū)域中，用氮化鎢膜14A形成電阻元件。氮化鎢膜14A例如與氮化鎢膜14同時(shí)形成。并具有與氮化鎢膜14的厚度相同的厚度。
即，形成具有防擴(kuò)散膜功能的氮化鎢膜14的步驟可與在CMOS邏輯區(qū)域中形成電阻元件(氮化鎢膜14A)的步驟合并。結(jié)果，與以往相比，當(dāng)制造本發(fā)明的器件時(shí)，實(shí)際上不增加步驟數(shù)，可防止制造成本增加。
再有，在本例中，同時(shí)形成氮化鎢膜14A和氮化鎢膜14，并且具有相同厚度，但例如，也可以由層積氮化鎢膜14、16來構(gòu)成氮化鎢膜14A。
在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀的第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽和布線及焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成到達(dá)氮化鎢膜14A、16和金屬材料(例如Cu)12的溝槽(通孔)。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B、22C和22D，例如Cu(銅)。
在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。此外，在CMOS邏輯區(qū)域的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22C、22D作為電阻元件(氮化鎢膜)14A的電極。
再有，本例中，MIM電容器的第一和第二電極的布圖為格子狀，這是為了防止鑲嵌處理(CMP處理)中的凹陷現(xiàn)象。因此，作為可防止凹陷現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)，溝槽的形狀不限于格子狀，例如可以為竹簾狀(或梯子狀)、梳狀等。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，首先，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜14)和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜(例如氮化鎢膜16)。這些防擴(kuò)散膜具有增加MIM電容器的電容器面積的功能。
然后，電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15不與被兩個(gè)防擴(kuò)散膜夾持的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料(例如Cu)直接接觸。
從而利用構(gòu)成MIM電容器電極的具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
本例中，使用在RF模擬器件內(nèi)的MIM電容器中使用的防擴(kuò)散膜14、16中的至少一個(gè)，作為CMOS邏輯器件內(nèi)的元件(本例中為電阻元件)。因此，形成具有防擴(kuò)散膜功能的氮化鎢膜14、16的步驟可與在CMOS邏輯器件內(nèi)形成元件(本例中為電阻元件)的步驟合并。結(jié)果，不增加制造步驟數(shù)，就能夠制造本發(fā)明的器件，抑制制造成本的增加。
圖42表示本發(fā)明的MIM電容器的第七實(shí)施例。圖43是沿圖42的XLⅢ-XLⅢ線的剖面圖。
本例的MIM電容器是上述第一實(shí)施例的MIM電容器的變形例。本例的MIM電容器與上述第一例的MIM電容器的不同之處在于MIM電容器的第一電極(第一電極12)未形成在半導(dǎo)體襯底11內(nèi)，而是形成在半導(dǎo)體襯底11上的絕緣膜(例如層間絕緣膜)23內(nèi)。
這樣，通過在半導(dǎo)體襯底11上的絕緣膜23上形成MIM電容器，能夠在絕緣膜23的正下方形成例如MIM電容器以外的元件(例如MOS晶體管等)。即，在1個(gè)芯片內(nèi)可配置三維的元件，從而在1個(gè)芯片內(nèi)可高密度地配置元件。
圖44表示本發(fā)明的MIM電容器的第八實(shí)施例。
本例是上述第七實(shí)施例的MIM電容器的應(yīng)用例。
本例的器件的特征在于，在層間絕緣膜內(nèi)形成MIM電容器的第一電極，并且在該層間絕緣膜的正下方形成MOS晶體管。
在半導(dǎo)體襯底11的表面區(qū)域中，形成MOS晶體管的源/漏區(qū)域24。在源/漏區(qū)域24之間的溝道區(qū)域上，通過柵絕緣膜25形成柵電極26。在MOS晶體管上，形成完全覆蓋MOS晶體管的絕緣膜27。
在絕緣膜27上形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜28。在氮化硅膜28上形成層間絕緣膜23。在絕緣膜23上形成作為掩?；蚋g停止層的氮化硅膜13。
在層間絕緣膜23內(nèi)形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在層間絕緣膜23的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
此外，在層間絕緣膜23內(nèi)形成例如用于布線的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料29，例如Cu(銅)。
在層間絕緣膜23上，除MIM電容器的電容器區(qū)域。形成氮化硅膜(SiN)13。MIM電容器的電容器區(qū)域是被氮化硅膜(SiN)13的壁包圍的溝。
然后，在電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14具有防止金屬材料(例如Cu)12擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀的第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽和布線及焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的溝槽(通孔)。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜。由此，利用構(gòu)成MIM電容器的電極的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
此外，本例中，在MIM電容器的正下方形成MOS晶體管。這樣，如果在半導(dǎo)體襯底11上的層間絕緣膜上形成MIM電容器，在該層間絕緣膜的正下方形成MIM電容器以外的元件(例如MOS晶體管等)，那么在1個(gè)芯片內(nèi)可配置三維的元件，有助于元件的高密度化。
再有，在層間絕緣膜23內(nèi)，除MIM電容器電極之外，還形成通常的布線。即用同一金屬材料(例如Cu)構(gòu)成MIM電容器的電極和通常的布線。因此，本發(fā)明最適于具有多層布線結(jié)構(gòu)的器件。
但是本例中，非常接近地配置MIM電容器和MOS晶體管。因此，需要使提供給MIM電容器電極的信號(hào)和提供給MOS晶體管的柵電極的信號(hào)彼此不干擾那樣的對(duì)策。
例如，提供給MIM電容器電極的信號(hào)頻率與提供給MOS晶體管柵電極的信號(hào)頻率之差不足50倍，如果滿足這樣的條件，那么由于兩信號(hào)間不能相互干擾，因而本例的器件結(jié)構(gòu)非常有效。
另一方面，在提供給MIM電容器電極的信號(hào)頻率與提供給MOS晶體管柵電極的信號(hào)頻率之差在50倍以上的情況下，兩信號(hào)相互干擾，因而必須改良本例的器件結(jié)構(gòu)。
圖45表示本發(fā)明MIM電容器的第九實(shí)施例。
本例是上述第八例的MIM電容器的改良例，具有即使在供給MIM電容器電極的信號(hào)頻率與提供給MOS晶體管柵電極的信號(hào)頻率之差在50倍以上的情況下，信號(hào)也不相互干擾的器件結(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)單地說，本例的器件特征在于，在上下方向上相互鄰接配置的MIM電容器和MOS晶體管之間，設(shè)置屏蔽線。屏蔽線由于固定在一定電位(例如接地電位)上，因而提供給MIM電容器電極的信號(hào)與提供給MOS晶體管柵電極的信號(hào)相互不干擾。
以下說明具體的器件結(jié)構(gòu)。
與上述第八實(shí)施例的器件相同，在半導(dǎo)體襯底11的表面區(qū)域中，形成MOS晶體管。在MOS晶體管上，形成完全覆蓋MOS晶體管的絕緣膜27。在絕緣膜27上形成絕緣膜31和氮化硅膜32。
在設(shè)置于絕緣膜31的溝槽內(nèi)，形成屏蔽線30A。同樣，在設(shè)置于絕緣膜31的溝槽內(nèi)，還形成通常的布線(信號(hào)線、電源線等)30B。
在屏蔽線30A和通常的布線30B上，形成層間絕緣膜33。在層間絕緣膜33上，形成作為腐蝕停止層的氮化硅膜28。在氮化硅膜28上形成層間絕緣膜23。在層間絕緣膜23上形成作為掩模材料或腐蝕停止層的氮化硅膜13。
在層間絕緣膜23內(nèi)形成例如格子狀的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料12，例如Cu(銅)。在層間絕緣膜23的溝槽內(nèi)填滿的金屬材料12作為MIM電容器的第一電極。
此外，在層間絕緣膜23內(nèi)形成例如用于通常的布線的溝槽。在該溝槽內(nèi)，填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料29，例如Cu(銅)。
在層間絕緣膜23上，除MIM電容器的電容器區(qū)域。形成氮化硅膜(SiN)13。MIM電容器的電容器區(qū)域是被氮化硅膜13的壁包圍的溝。
然后，在電容器區(qū)域上，形成氮化鎢膜(WN)14。氮化鎢膜14具有防止金屬材料(例如Cu)12擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在格子狀的第一電極上，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜14上形成電容器絕緣膜(例如Ta2O5)15。在電容器絕緣膜15上形成氮化鎢膜(WN)16。氮化鎢膜16具有防止作為后述MIM電容器的第二電極的金屬材料(例如Cu)擴(kuò)散的防擴(kuò)散膜功能，同時(shí)，通過將其配置在后述格子狀的第二電極下，還具有增加電容器面積的功能。
在氮化鎢膜16上形成氮化硅膜(SiN)17。氮化硅膜17與氮化硅膜13同時(shí)具有腐蝕時(shí)(即形成溝槽時(shí))的停止層功能。
在氮化硅膜13、17上形成氧化硅膜(SiO2)18，在氧化硅膜18上形成氮化硅膜19。氮化硅膜19具有在雙鑲嵌處理中形成溝槽時(shí)的停止層功能。在氮化硅膜19上形成氧化硅膜(SiO2)20，在氧化硅膜20上形成氮化硅膜21。氮化硅膜21具有在CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理中的停止層功能。
在氧化硅膜20內(nèi)(比氮化硅膜19更上面的部分)，形成例如格子狀的溝槽和布線及焊盤部用的溝槽。此外，在氧化硅膜18與氮化硅膜13上形成到達(dá)氮化鎢膜16和金屬材料(例如Cu)12的溝槽(通孔)。在這樣的溝槽內(nèi)填滿具有低電阻和大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料22A、22B，例如Cu(銅)。在溝槽內(nèi)填滿的金屬材料22A作為MIM電容器的第二電極。
按照以上的器件結(jié)構(gòu)，在MIM電容器的第一和第二電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料構(gòu)成的情況下，設(shè)置與第一電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜和與第二電極接觸的板狀防擴(kuò)散膜。由此，利用構(gòu)成MIM電容器的電極的金屬材料，可提供不污染電容器絕緣膜、可降低漏電流的高性能MIM電容器。
此外，本例中，MIM電容器的正下方形成MOS晶體管。這樣，如果在半導(dǎo)體襯底11上的層間絕緣膜上形成MIM電容器，在該層間絕緣膜的正下方形成MIM電容器以外的元件(例如MOS晶體管等)，那么在1個(gè)芯片內(nèi)可配置三維的元件，有助于元件的高密度化。
再有，在層間絕緣膜23內(nèi)，除MIM電容器電極之外，還形成通常的布線。即，用同一金屬材料(例如Cu)構(gòu)成MIM電容器的電極和通常的布線。因此，本發(fā)明最適于具有多層布線結(jié)構(gòu)的器件。
而且，在本例中，在MIM電容器和MOS晶體管之間，配置屏蔽線。屏蔽線被固定在一定電位(例如，地電位)上，所以提供給MIM電容器電極的信號(hào)和提供給MOS晶體管柵極的信號(hào)不會(huì)相互干擾。
因此，根據(jù)本例，即使對(duì)MIM電容器的電極提供的信號(hào)頻率與對(duì)MOS晶體管的柵極提供的信號(hào)頻率之差在50倍以上，也可以正常工作。
如上所述，按照本發(fā)明，在采用鑲嵌處理(CMP處理)，并且使用以具有銅(Cu)那樣大的擴(kuò)散系數(shù)的金屬材料作為布線材料的情況下，通過將金屬材料(電容器電極)例如形成格子狀，可以防止凹陷現(xiàn)象。此外，通過設(shè)置直接夾入電容器絕緣膜或使電容器絕緣膜本身具有防擴(kuò)散功能，在制造工序中可以防止金屬原子擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。此外，如果使防擴(kuò)散膜具有作為電容器電極的功能，則例如為了防止凹陷現(xiàn)象，即使將金屬材料形成格子狀，電容器面積也未變小(不利用布線規(guī)則，可以增大電容器電容量)。此外，在電容器的構(gòu)圖時(shí)，由于不露出金屬材料(例如，Cu)，所以未造成金屬原子產(chǎn)生的污染。此外，電容器結(jié)構(gòu)平坦，有利于獲得高可靠性。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其它的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)也是顯而易見的。因此，本發(fā)明更廣泛的方面并不限于本文中所作的具體說明和所展示的實(shí)施例。在不脫離由所附權(quán)利要求書和其等價(jià)物所限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的前提下，還可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1．一種MIM電容器，包括由金屬材料構(gòu)成的第一電極和第二電極；電容器絕緣膜；第一防擴(kuò)散膜，其配置在所述電容器絕緣膜和所述第一電極之間，防止構(gòu)成所述金屬材料的原子的擴(kuò)散；和第二防擴(kuò)散膜，其配置在所述電容器絕緣膜和所述第二電極之間，防止構(gòu)成所述金屬材料的原子的擴(kuò)散。
2．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中所述第一電極和第二電極的形狀為方形以外的格子狀、竹簾狀、梳狀形狀中的一個(gè)。
3．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中所述第一電極填滿在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的溝槽內(nèi)，并且其表面被平坦化，而所述第二電極填滿在所述半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜內(nèi)的溝槽內(nèi)，并且其表面被平坦化。
4．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中，所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜是金屬氮化膜。
5．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中，所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜是從Ti、TiN、TiSiN、Ta、TaN、TaC、TaSiN、TaCeO2、Ir46Ta56、W、WN、W2N、W64B20N16、W23B49N28和W47Si9N44的組中選擇的一個(gè)。
6．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中，所述金屬材料是Cu。
7．如權(quán)利要求1的MIM電容器，還包括在所述第一電極上帶有開口的絕緣層；其中，所述第一防擴(kuò)散膜填滿所述絕緣層的開口，而所述電容器絕緣膜和所述第二防擴(kuò)散膜形成在所述第一防擴(kuò)散膜上。
8．如權(quán)利要求7的MIM電容器，其中，所述電容器絕緣膜和所述第二防擴(kuò)散膜的端部分別重疊在所述絕緣層上。
9．如權(quán)利要求8的MIM電容器，還包括在所述第二防擴(kuò)散膜上形成的氮化硅膜。
10．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中，所述第一防擴(kuò)散膜形成在所述第一電極上，所述電容器絕緣膜形成在所述第一防擴(kuò)散膜上，而所述第二防擴(kuò)散膜形成在所述電容器絕緣膜上；所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜及所述電容器絕緣膜被氮化硅膜覆蓋。
11．如權(quán)利要求1的MIM電容器，還包括在所述第一電極上有開口的絕緣層；其中，所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜及所述電容器絕緣膜分別形成在所述絕緣層的開口內(nèi)。
12．如權(quán)利要求11的MIM電容器，其中，所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜及所述電容器絕緣膜分別重疊在所述絕緣層上。
13．如權(quán)利要求12的MIM電容器，還包括在所述第二防擴(kuò)散膜上形成的氮化硅膜。
14．如權(quán)利要求1的MIM電容器，還包括在所述第一電極上有開口的絕緣層；其中，所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜及所述電容器絕緣膜分別形成在所述絕緣層的開口內(nèi)，并且與所述絕緣層分離。
15．如權(quán)利要求14的MIM電容器，還包括在所述第二防擴(kuò)散膜上形成的氮化硅膜。
16．如權(quán)利要求1的MIM電容器，還包括與構(gòu)成所述第一防擴(kuò)散膜和第二防擴(kuò)散膜的至少其中一個(gè)的材料同的材料構(gòu)成的電阻元件。
17．如權(quán)利要求16的MIM電容器，所述電阻元件形成在CMOS邏輯區(qū)內(nèi)。
18．如權(quán)利要求1的MIM電容器，其中，所述第一電極被填滿在半導(dǎo)體襯底上的第一絕緣層內(nèi)的溝槽內(nèi)，所述第二電極被填滿在所述第一絕緣層上的第二絕緣層內(nèi)的溝槽內(nèi)，所述第一絕緣層和第二絕緣層被平坦化。
19．如權(quán)利要求18的MIM電容器，還包括在所述第一電極的正下方形成的MOS晶體管。
20．如權(quán)利要求19的MIM電容器，其中，提供給所述第一電極和第二電極的信號(hào)頻率與提供給所述MOS晶體管的信號(hào)頻率之差不足50倍。
21．如權(quán)利要求19的MIM電容器，還包括在所述第一電極和所述MOS晶體管之間形成的設(shè)定一定電位的屏蔽線。
22．如權(quán)利要求21的MIM電容器，其中，所述一定電位是地電位。
23．如權(quán)利要求21的MIM電容器，其中，提供給所述第一電極和第二電極的信號(hào)頻率與提供給所述MOS晶體管的信號(hào)頻率之差不足50倍。
24．一種MIM電容器，包括由金屬材料構(gòu)成的第一電極和第二電極；以及配置在所述第一電極和第二電極之間、具有防止所述金屬材料擴(kuò)散的功能的電容器絕緣膜。
25．如權(quán)利要求24的MIM電容器，其中，所述第二電極被配置在層間絕緣膜上設(shè)置的溝槽內(nèi)，并且，所述電容器絕緣膜具有對(duì)所述層間絕緣膜的腐蝕選擇性。
26．如權(quán)利要求24的MIM電容器，其中，所述第一電極被填滿在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的溝槽內(nèi)，并且其表面被平坦化，所述第二電極被填滿在層間絕緣膜內(nèi)的溝槽內(nèi)，并且其表面被平坦化。
27．如權(quán)利要求24的MIM電容器，其中，所述金屬材料為Cu。
28．一種MIM電容器的制造方法，包括以下工序通過鑲嵌處理來形成金屬材料構(gòu)成的第一電極；在所述第一電極上形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第一絕緣膜；除去所述第一絕緣膜，以該部分作為電容器區(qū)域；在所述電容器區(qū)域內(nèi)形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第一防擴(kuò)散膜；在所述第一防擴(kuò)散膜上分別形成電容器絕緣膜、具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第二防擴(kuò)散膜、以及具有與所述第一絕緣膜相同功能的第二絕緣膜；在所述第一絕緣膜和第二絕緣膜上形成層間絕緣膜；使用所述鑲嵌處理，在所述層間絕緣膜和所述第一絕緣膜及第二絕緣膜上形成達(dá)到所述第一電極和所述第二防擴(kuò)散膜的溝槽；在所述溝槽內(nèi)填滿所述金屬材料，分別形成連接所述第一電極的布線和連接所述第二防擴(kuò)散膜的第二電極。
29．如權(quán)利要求28的MIM電容器的制造方法，其中，在濺射金屬氮化膜后，通過CMP研磨來形成所述第一防擴(kuò)散膜，通過PEP和RIE來分別連續(xù)加工所述電容器絕緣膜、所述第二防擴(kuò)散膜和所述第二絕緣膜。
30．如權(quán)利要求28的MIM電容器的制造方法，其中，通過PEP和RIE來分別連續(xù)加工所述第一防擴(kuò)散膜、所述電容器絕緣膜、所述第二防擴(kuò)散膜和所述第二絕緣膜，其端部重疊在所述第一絕緣膜上。
31．如權(quán)利要求28的MIM電容器的制造方法，其中，通過PEP和RIE來分別連續(xù)加工所述第一防擴(kuò)散膜、所述電容器絕緣膜、所述第二防擴(kuò)散膜和所述第二絕緣膜，其端部容納在所述電容器區(qū)域內(nèi)。
32．一種MIM電容器的制造方法，包括以下步驟通過鑲嵌處理形成金屬材料構(gòu)成的第一電極；在電容器區(qū)域內(nèi)的所述第一電極上分別形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第一絕緣膜、電容器絕緣膜、以及具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的第二防擴(kuò)散膜；在所述第二防擴(kuò)散膜上和所述第一電極上形成具有防止所述金屬材料擴(kuò)散功能的防擴(kuò)散絕緣膜；在所述防擴(kuò)散絕緣膜上形成層間絕緣膜；使用所述鑲嵌處理，在所述層間絕緣膜和所述防擴(kuò)散膜上形成到達(dá)所述第一電極和所述第二防擴(kuò)散膜的溝槽；以及在所述溝槽內(nèi)填滿所述金屬材料，分別形成與所述第一電極連接的布線和與所述第二防擴(kuò)散膜連接的第二電極。
全文摘要
目前,在布線材料中使用銅(Cu),其結(jié)果,在組合RF模擬器件和COM邏輯器件的RF－COM器件中,MIM電容器的兩個(gè)電極由具有大擴(kuò)散系數(shù)的Cu構(gòu)成。為了防止Cu擴(kuò)散到MIM電容器的電容器絕緣膜上,在電容器絕緣膜和兩個(gè)電極之間配置具有防止Cu擴(kuò)散功能的防擴(kuò)散膜。由此,構(gòu)成電極的Cu不會(huì)擴(kuò)散到電容器絕緣膜上。
文檔編號(hào)H01L27/06GK1303132SQ0013739
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者吉富崇, 大黑達(dá)也, 蓮見良治, 君島秀樹, 山口崇, 豬原正弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝