專利名稱：電容器裝置制造方法及電容器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種電容器裝置制造方法有關(guān)，其中制造一層狀堆積。該層狀堆積包含以下順序-做為一基礎(chǔ)電極的基礎(chǔ)電極層，-一基礎(chǔ)介電層，以及-做為一覆蓋電極的覆蓋電極層。
雖然該電極層或該電極并不一定由一金屬或由一金屬合金制造，但是此型式的電容器也被熟知于在像是二端子二極管型(MIM)電容器的集成電路裝置中。也有像是以摻雜多硅晶所制造的電極。該電極通常具有小于10-3歐姆公分的電阻。并在該電極之間，配置一種電阻大于10-12歐姆公分的介電質(zhì)。
對于許多應(yīng)用而言，其特別要求在該集成電路中該電容器的線性與品質(zhì)。同樣的，制造該集成電容器的方法也應(yīng)該盡可能的簡單。
此外，每單位芯片面積所需要的電容，應(yīng)該盡可能的高。尤其在IEEE BCTM 11.3第197至200頁，由N.Feilchendeld所發(fā)表的文章”High performance，low complexity 0.18μm SiGe BiCMOSTechnology for wireless Circuit Applications”中，公開了一種所謂的雙重二端子二極管型(dual-MIM)電容器，其每單位面積具有兩倍的電容。
本發(fā)明的一目標(biāo)，是提供一種簡單的電容器裝置制造方法，特別的，其可能制造具有高品質(zhì)與高線性，及/或每單位面積具有高電容的電容器裝置。此外，本發(fā)明也打算提供具有這些特性的電容器裝置。
關(guān)于該方法的目標(biāo)，是利用權(quán)利要求1中的方法達(dá)成。并在次權(quán)利要求中敘述其細(xì)微改進(jìn)。
本發(fā)明所根據(jù)的技術(shù)發(fā)展考量，是為了提供每單位面積的最高可能電容。舉例而言，其可以利用選擇盡可能具有高介電常數(shù)的介電質(zhì)達(dá)成。因此，一最小可允許的厚度與每單位面積的最大電容，同樣也是由有關(guān)服務(wù)壽命與介電強(qiáng)度的產(chǎn)品要求所決定。經(jīng)由范例，以氮化硅SiN組成具有大約45納米厚度，以及大約每微米平方為1.30fF(千萬億分之一法拉)的完成電容，其服務(wù)壽命在2.3平方毫米產(chǎn)品面積與3.6伏特操作電壓之下為15年。根據(jù)該產(chǎn)品，厚度的額外減少會造成該產(chǎn)品在15年之中破壞，因此是不可能的。在該產(chǎn)品中，所額外要求的每單位面積上較高整體電容，則會造成較高的芯片成本。
另一方面，本發(fā)明所根據(jù)的考量，避免一因子的增加，該因子是指配置在兩金屬化層之間，將每個各自電極圖形化中的相關(guān)花費。除非采用另外的方法，否則此花費對于該電極的數(shù)目線性增加。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法中，除了在簡介中所提到的方法步驟以外，在該基礎(chǔ)介電層與該覆蓋電極層之間，配置至少一中央電極層與一覆蓋介電層。該覆蓋電極層與該中央電極層是使用一種第一微影方法圖形化。接著，使用一種第二微影方法，圖形化該預(yù)先圖形化的覆蓋電極層與該基礎(chǔ)電極層。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，用于三個電極則只需要兩微影方法。因此，便打破需要用以圖形化該電容器裝置的該電極數(shù)目，與該微影方法次數(shù)之間的線性關(guān)系。因此，微影的次數(shù)在該處理中的相關(guān)蝕刻步驟，便可明顯的減少。在一電容器裝置中，具有愈多在彼此頂端上所堆棧的電極，此影響便愈明顯。
根據(jù)本發(fā)明的基本概念，首先是制造為了該電極所需要，具有電極層的層狀堆棧。接著，該層狀堆棧的一上方部分，舉例而言，該兩個上方電極層或包含多于兩電極層的一上方層狀堆棧，是在該第一微影方法中圖形化。接著，在該上方層狀堆棧中的電極層兩者，也就是已經(jīng)由第一微影方法的協(xié)助而圖形化的電極層，以及尚未由第一微影方法的協(xié)助而圖形化的電極層，是同時地在該第二微影方法中圖形化。
在根據(jù)本發(fā)明方法的細(xì)微改進(jìn)中，于該基礎(chǔ)介電層與該覆蓋電極層之間，制造一種包括至少兩中央電極層的堆棧。在已經(jīng)制造一中央電極層之后以及制造該下一個中央電極層之前，在兩鄰近中央電極層之間制造一中央介電層。在此細(xì)微改進(jìn)的最簡單情況中，該電容器裝置便因此包含至少四個電極。每個中央電極是為了在該中央電極之上與之下的電容器所使用。經(jīng)由范例，如果使用五個電極，在與具有三個電極的裝置相比之下，該裝置的電容便被加倍，而具有三個電極的裝置的電容或每單位面積電容，是具有兩個電極的裝置兩倍。經(jīng)由范例，制造一種具有五個電極的電容器裝置，只需要三個微影方法。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一細(xì)微改進(jìn)中，在該第一微影方法期間，配置于該覆蓋電極層與該中央電極層之間的至少一電極層，是與該覆蓋電極層一起圖形化。此外，在該第一微影方法期間，配置于該中央電極層與該基礎(chǔ)電極層之間的至少一電極層，舉例而言鄰接該中央電極層的一電極層，是與該中央電極層一起圖形化。無論如何，該基礎(chǔ)電極層本身在該第一微影方法期間并不圖形化。
在該細(xì)微改進(jìn)中，于該第二微影方法期間，圖形化該覆蓋電極層以及配置在該覆蓋電極層與該中央電極層之間的該電極層。該基礎(chǔ)電極層以及配置在該基礎(chǔ)電極層與該中央電極層之間的至少一電極層，也同樣的在該第二微影方法期間圖形化。在此情況中，離開該基礎(chǔ)電極層所圖形化的電極層，同樣的也不在該第一微影方法期間圖形化。
在此細(xì)微改進(jìn)中，該電容器裝置包含至少六個電極。圖形化六個電極只需要三個微影方法，而每個電極都具有與其它電極不同的形式。然而，該相同的方法也可以被使用于制造包含更多電極的電容器裝置，舉例而言，九個電極。在包含九個電極的情況中，只需要四個用于每個電極各自圖形化的微影方法。
在一另外細(xì)微改進(jìn)中，在該最先的兩個微影方法之后，至少實行一次一種圖形化該層狀堆棧中至少兩非鄰近電極層的第三微影方法。然而，位于在以該第三微影方法所圖形化電極層中的電極層，并不在該第三微影方法中圖形化。這些方法使得已經(jīng)以該最先的兩個微影方法所制造的裝置，可以進(jìn)一步的步階狀精制。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一細(xì)微改進(jìn)中，當(dāng)該微影方法被實行時，該蝕刻是在此微影方法中，位于最后蝕刻的電極層之下的至少一介電層上停止。在一配置中，該完整的蝕刻是以干式化學(xué)或化學(xué)-物理方法所實作，像是使用一電漿處理或是離子反應(yīng)蝕刻(RIE)處理。此方法確保該介電質(zhì)在該電極邊緣的區(qū)域中不被過度傷害。特別是在該電極邊緣區(qū)域中的該介電質(zhì)傷害，對該電容器裝置的線性與品質(zhì)會造成明顯的限制。經(jīng)由范例，可能在這些區(qū)域處產(chǎn)生電壓放電火花。
在一替代的細(xì)微改進(jìn)中，當(dāng)一微影方法被實行時，該蝕刻是在此微影方法中，最后蝕刻的電極層中停止。此電極的剩余部分，是以濕式化學(xué)方法所蝕刻。該介電質(zhì)在濕式化學(xué)蝕刻期間，并不遭受到如在干式化學(xué)蝕刻期間一樣的強(qiáng)烈攻擊。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一細(xì)微改進(jìn)中，已經(jīng)被部分蝕刻的介電層，或是在一微影方法中，在一圖形化電極附近中做為蝕刻終止的區(qū)域，接著是在該微影方法之后以一阻抗覆蓋，因此在這些區(qū)域中，該介電質(zhì)不會受到進(jìn)一步的傷害。位于已經(jīng)在一微影方法中被蝕刻貫穿的介電質(zhì)附近中的電極層邊緣區(qū)域，是在一后續(xù)的微影方法中移除。因此，該受傷害的介電質(zhì)對該電容器裝置而言，不具有任何電作用。
在一另外細(xì)微改進(jìn)中，該電容器裝置的層狀堆棧，是不需要在該堆棧方向中對齊電極，也就是在垂直該晶圓表面的方向。此方法的結(jié)果是在該電極的外部邊緣處，不存在已經(jīng)被完整蝕刻貫穿的介電層。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一細(xì)微改進(jìn)中，在該堆棧的一側(cè)上，配置每個第二電極的該電極連接。相比之下，該另外電極的電極連結(jié)，則配置在該堆棧的另一側(cè)上。此方法造成一種在金屬化平面中，非常簡單的電容器裝置接線，而不需要過度的分支狀內(nèi)連結(jié)構(gòu)。
在一另外細(xì)微改進(jìn)中，該層狀堆棧的電極，是制造為具有一相同的層厚度。與在一層狀堆棧中具有不同厚度層相比之下，其形成一種低高度的層狀堆棧。
另一方面，在一替代細(xì)微改進(jìn)中，較另一電極為早所圖形化的電極，是設(shè)計為厚于該另一電極。使用不同厚度的電極，使其可能在該層狀堆棧的圖形化中，增加其處理窗口。
在一另外細(xì)微改進(jìn)中，電極連接是排列在一電極的至少一側(cè)、至少兩側(cè)、至少三側(cè)或至少四側(cè)上。此方法使其可能減少連接電阻，并形成高品質(zhì)的電容器裝置。
在一另外細(xì)微改進(jìn)中，一電極層是圖形化為多數(shù)部分電極，較佳的是該覆蓋電極層。該部分電極是利用可以彼此接通的方式連接，以增加該電容器裝置的電容。此形式所謂的模型電容，可被使用于像是雙頻或三頻的移動通訊電路中。
本發(fā)明也與一種電容器裝置有關(guān)，其包含以下順序-一基礎(chǔ)電極，-一基礎(chǔ)介電質(zhì)，-至少兩中央電極，-一覆蓋介電質(zhì)，以及-一覆蓋電極。
在一細(xì)微改進(jìn)中，該電容器裝置包含三個中央電極、五個中央電極或七個中央電極等等。已經(jīng)與根據(jù)本發(fā)明的方法連接所敘述的影響，同樣也適用于該電容器裝置與其細(xì)微改進(jìn)中。
該電容器裝置可被使用以在無線電頻率產(chǎn)品中調(diào)整該目標(biāo)電容。經(jīng)由范例，他們可以用于全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)或通用行動通訊系統(tǒng)(UMTS)之中，特別是在行動電話中，但也可以用于無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLANs)之中。經(jīng)由范例，存在于該電容器裝置中的一額外電容，是與存在于該電容器裝置中的一主要電容接通，或是以電路形式，與該主要電容分離。
在基于根據(jù)本發(fā)明的電容器裝置基礎(chǔ)上，可減少該芯片尺寸。以往在一無線電產(chǎn)品中由電容器裝置所形成的面積比例，其一般數(shù)值為50％。在該芯片中這些面積與其緊接的周圍，因為該回饋與注入的原因并不適用于主動組件。因此，任何因為根據(jù)本發(fā)明電容器裝置所引起的面積減少，可明顯的節(jié)省芯片面積。
根據(jù)本發(fā)明的電容器裝置，是位在兩個包含內(nèi)連的金屬化層之間，該內(nèi)連是用以連接該電容器裝置或連接電子組件。然而，根據(jù)本發(fā)明的電容器裝置可配置在多于兩個的金屬化層之間，特別是精準(zhǔn)的位于彼此上方，并利用電傳導(dǎo)連接彼此連接的金屬化層。
包含一電容器裝置的集成電路裝置與電容器裝置根據(jù)一第二觀點，本發(fā)明與一種集成電路裝置有關(guān)，舉例而言，該集成電路裝置包含一包括多數(shù)電子組件主動區(qū)域的半導(dǎo)體基質(zhì)。該半導(dǎo)體基質(zhì)則像是一種硅芯片。該主動區(qū)域則像是一種信道作用電容器的信道區(qū)域，或是雙極電容器的主動區(qū)域。
因為在眾多的電子組件中，其至少三個彼此利用絕緣中間層所分離的金屬化層，是包含在該集成電路裝置之中。一金屬化層通常是在一平面上延伸。該金屬化包含用以連接該電子組件的內(nèi)連。
此外，該集成電路裝置包含對于該金屬化層為橫向放置的電傳導(dǎo)接觸部分，換言之，在垂直于一半導(dǎo)體基質(zhì)的方向。這些接觸部分也被所知為通孔。
在IEEE BCTM11.3第197至第200頁，尤其是由N.Feilchenfeld所發(fā)表的文章”High performance，low complexity 0,18μm SiGeBiCMOS Technology for Wireless Circuit Applications”中，公開了一種所謂的雙二端子二極管型(dual-MIM)電容器，其每單位面積的電容為以往的兩倍。該已知具有三電極的二端子二極管型電容器，是位于兩金屬層之間。
本發(fā)明的一目標(biāo)，是提供一種具有電容器裝置的簡單構(gòu)造電路裝置，特別是該電容器裝置具有每單位面積的高電容、高品質(zhì)與高線性。此外，本發(fā)明也打算提供一種包含根據(jù)本發(fā)明至少一電容器裝置的電容器裝置。
有關(guān)該電容器裝置的目標(biāo)，是利用具有在權(quán)利要求15中所給定特征的電路裝置達(dá)成。并在次權(quán)利要求中敘述其細(xì)微改進(jìn)。
本發(fā)明第二觀點所根據(jù)的考量，是增加每單位面積中的電容，其可以藉由使用具有高介電常數(shù)的介電質(zhì)達(dá)成，且金屬層厚度也可以到達(dá)其極限。此外，本發(fā)明第二觀點所根據(jù)的考量，是即使當(dāng)使用具有位于金屬化層之間的多于兩個電容器的二端子二極管型電容器時，也可以很快的到達(dá)電極數(shù)目的極限。舉例而言，不同金屬化層之間的距離為1微米。
因此，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置，包含一種包括已經(jīng)透過接觸部分所接通的電極，而形成兩個互相咬合電容器平面的電容器裝置。該電容器裝置的電極是配置于至少兩中間層中。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置延伸遍及多數(shù)中間層，或是也遍及多數(shù)金屬化層之中。
舉例而言，如果其包含五個中間層，而即使每個中間層只包含一個電極的情況時，使用此方法在與目前為止被慣用的一單二端子二極管型電容器相比之下，每單位面積的電容可達(dá)到五倍。如果在一中間層中配置三個或更多的電極，該每單位面積的電容在五個中間層的整合下，則可達(dá)到十倍。每單位面積電容的增加，可減少具有一預(yù)定電容的電容器裝置，所需要的芯片面積。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電容器裝置，提供在使用相同方式下，制造在一中間層中包含至少一電極的選擇。此減少了開發(fā)屏蔽的額外成本。
根據(jù)本發(fā)明電路裝置的另一項優(yōu)點，是該電容器裝置的每個電極，可以利用一簡單的方式連接，并在一需要的小芯片面積上，具有一高密度的接觸洞。此形成電容的高品質(zhì)。此外，該電容的容限，與該電壓或是與該電極極性減少有關(guān)。這對于像是移動式通訊應(yīng)用或是無線局域網(wǎng)絡(luò)的無線電頻率產(chǎn)品而言，是一項重要的優(yōu)點。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置細(xì)微改進(jìn)中，該電容器裝置的至少一電極或一部份電極，是位于一金屬化層中。此利用一簡單方法，增加在該電容器裝置中位于彼此之上的電極數(shù)目。
在一配置中，該電容器裝置的至少一電極，包含位于一金屬化平面中的部分電極以及位于兩金屬化平面之間的部分電極。該兩部分電極是透過至少一接觸部分，且較佳地是透過多數(shù)接觸部分彼此電連接。此方法造成該電容器裝置不需要在該中間層中，包括該部分電極的所橋接的空間。此使得可以使用一簡單方式制造一種電容器裝置，其包含位于該中間層，高度低于該中間層高度的電極堆棧。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，該電容器裝置的電極是配置在至少三個中間層或多于三個的中間層之中。在該電容器裝置中整合愈多的中間層，所獲得每單位面積的電容就愈高，且屏蔽安排或部分的屏蔽安排可更常的被再使用。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，配置在一中間層中的至少一電極，是具有與配置在另一中間層中的另一中間層相同的輪廓。這些方法使得在一電路裝置制造中，為了此電極的屏蔽部分安排，可被多次的再使用。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，具有相同輪廓的電極是精準(zhǔn)的配置于彼此之上，換言之，他們在垂直于支撐該電容器裝置的基質(zhì)表面，也就是一半導(dǎo)體基質(zhì)的方向中，在其完整的邊緣上是彼此對齊的。當(dāng)該屏蔽的部分安排資料是被轉(zhuǎn)換的，在此方法期間不但可以維持該輪廓，也可以維持該位置于一平面中。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，是在兩金屬化層之間配置至少兩電極或至少三電極。在本描述的內(nèi)容中，除非另外陳述，否則該術(shù)語”電極”也參照為一部份電極。
在一細(xì)微改進(jìn)中，在該電容器裝置中，至少有三個連續(xù)的電極是已經(jīng)使用少于該連續(xù)電極數(shù)目的一些微影方法所圖形化。經(jīng)由范例，如果該兩個上方電極是在一第一微影方法中圖形化，而該頂部與底部電極是在該第二微影方法中圖形化，則三個電極可以只用兩個微影方法圖形化。此方法進(jìn)一步減少在屏蔽上的安排，因此所需要的屏蔽較少，且如果適當(dāng)?shù)?，這些屏蔽也可以使用在多數(shù)中間層之中。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，每個電極是以多數(shù)接觸部分的方式連接。此方法減少該接觸阻抗。該電容器的品質(zhì)及線性便增加。
在一配置中，位于一中間層中至少一部份電極的接觸表面，形成該此部分電極基本表面面積多于30％(百分比)或多于50％的部分。此部分電極可在該電容器裝置中，與一非常大的接觸部分連接，而不需要額外的芯片面積。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，用于連接至少另一個不是部分電極的電極的接觸面積，在尺寸上是與用以連接該部分電極的接觸面積相同。其較佳的是所有該電容器裝置的電極，都透過同一接觸面積所連接。此方法增加該線性。與電壓或極性的相關(guān)性便減少，因此該電容器裝置是特別適用于無線電頻率應(yīng)用中，換言之，用于在該較高千赫茲范圍或甚至上百萬赫茲范圍中，該電容器裝置的電荷逆轉(zhuǎn)(charge-reversal)之中。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，該金屬化層的金屬部分，是由銅、鋁、或是銅合金、鋁合金所制造。該金屬化層具有一大于100納米或大于150納米的厚度。經(jīng)由范例，是使用具有500納米厚度的金屬化層。
該金屬化層的金屬部分，特別是該電極或是部分電極，可在兩表面上接觸，換言之，從上方或下方。相比之下，在中間層中的電極只能在其上方電極表面上接觸。
在一配置中，使用一金屬或金屬合金于中間層中的該電極。特別是當(dāng)使用金屬氮化物時，像是氮化鈦或氮化鉭或氮化鎢，在中間層中的該電極可以制作的非常薄。在一細(xì)微改進(jìn)中，在中間層中的該電極，是薄于100納米，或甚至薄于60納米，舉例而言，45納米。使用這樣薄的電極層，使其可以保持低高度的該電容器裝置。特別是在每個中間層中形成多于一個電極的時候。
在一配置中，介于該電極之間的介電層是一種氧化物，特別是二氧化硅。然而，也可以使用像是氮化硅做為一替代的氮化物。也可以使用其形成的雙層或多層的介電材料。
此外，本發(fā)明與一種電容器裝置有關(guān)，換言之，至少兩電容器裝置的一種集合。除了用于定義該接觸部分的幾何設(shè)計以外，該電容器裝置已經(jīng)以該相同的幾何設(shè)計所制造。舉例而言，特別是在中間層中的該電極，在該電容器裝置兩者中都是一樣的。至少一個該電容器裝置，是與根據(jù)本發(fā)明或其細(xì)微改進(jìn)任一項電容器裝置，以相同的方法所建構(gòu)。此外，至少用于一電極連接的接觸部分，是存在于一電容器裝置之中，且不存在于該另一電容器裝置之中，也就是該另一電容器裝置缺少該接觸部分，因此該電容器裝置并不被連接。
此方法形成可以利用一簡單方式，藉由使用相同的制造程序，但注入或放射一接觸部分或多數(shù)接觸部分，而制造具有不同電容的該電容器裝置。
在一細(xì)微改進(jìn)中，該連接的電極是位于有關(guān)該一電容器裝置的該相同位置，而該未連接電極則與該另一電容器裝置有關(guān)。
集成電容器裝置制造方法與集成電容器裝置根據(jù)一第三觀點，本發(fā)明與一種方法有關(guān)，其包括以下步驟-制造一介電層，-在該介電層上制造一電極層，以及-使用一化學(xué)或化學(xué)-物理干式蝕刻處理，圖形化該電極層。
本發(fā)明的一目標(biāo)，是提供一種制造集成電容器裝置的簡單方法，特別是使其可以制造具有高品質(zhì)、高線性，并具有低電容容限與長服務(wù)年限的電容器裝置。特別的，也打算使一種包含該電容器裝置的集成電容器裝置，可以利用一高產(chǎn)量方式制造。此外，也打算提供一種集成電容器裝置。
有關(guān)該方法的目標(biāo)，是利用一種包括在權(quán)利要求26中的所給定的方法步驟的方法達(dá)成。并在次權(quán)利要求中敘述其細(xì)微改進(jìn)。
本發(fā)明是根據(jù)對二端子二極管型電容器實作服務(wù)年限測試的實際情形，換言之，如所知的MIMCAPs，其顯示該電容器的品質(zhì)，是直接受到該金屬電極圖形化的影響，特別是在電漿蝕刻的情況中。雖然一最佳相符電漿蝕刻處理可形成顯著增加該電容器服務(wù)年限的結(jié)果，但其可能對于該蝕刻處理有效處理窗口造成傷害。這是因為隨著該介電質(zhì)相關(guān)品質(zhì)的增加，傷害該介電質(zhì)的金屬蝕刻中的減少，也增加了產(chǎn)品失敗風(fēng)險，特別是由該電極金屬殘余所引起的短電路所造成。換句話說，過度蝕刻的程度愈低，該電容器裝置的服務(wù)年限便愈大。
然而，另一方面，該實際的半導(dǎo)體晶圓并不是完整的平面，而可能包含拓?fù)湟碌牟痪鶆蛐?。此外，該電極層的厚度產(chǎn)生振蕩，因此從該電極層厚度除以該蝕刻速率的一”理論”蝕刻時間，可能導(dǎo)致在該介電質(zhì)上的金屬殘余。此后果便是例如在鄰近電容器裝置或通孔之間形成短電路。在該電極的后續(xù)圖形化期間，也產(chǎn)生屏蔽的影響。此外，在該電極邊緣的殘余已經(jīng)以該干式蝕刻處理所預(yù)先圖形化，而超過該預(yù)圖形化邊緣的突出則是高度破裂的，特別是關(guān)于該電容器電容所能達(dá)到的制造容限。
此外，本發(fā)明所根據(jù)的考量，是帶有一垂直優(yōu)勢方向的”標(biāo)的”蝕刻，換言之，使用帶有垂直于一具有主動區(qū)域半導(dǎo)體基質(zhì)表面方向中的一優(yōu)勢方向，以圖形化該金屬電極。然而，任何蝕刻都具有一等向性成分，在此情況中是一側(cè)向成分。除了垂直地指向該電極圖形之外，也會在介電質(zhì)與電極之間的該邊界層，產(chǎn)生一側(cè)向蝕刻攻擊。在操作中，便在這些位置處形成電壓峰值，導(dǎo)致過早的產(chǎn)品失敗。然而，一干式蝕刻的側(cè)向成分，是低于一非等向性濕式蝕刻的該側(cè)向成分。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，該電極層是使用一種強(qiáng)烈的等向性干式蝕刻所圖形化，其確保一高維度穩(wěn)定性，直到在該介電層上只剩余輕微的殘余。接著，這些殘余是以一濕式蝕刻方式所移除，舉例而言以一種濕式化學(xué)蝕刻處理或是一種清潔步驟。
此方法的結(jié)果是該介電質(zhì)并不被蝕刻，或是只以一種關(guān)于在該電極層的圖形化期間，特別是該干式蝕刻期間，對該電容器裝置的電特性影響為可忽略的程度所部分蝕刻。在該干式實施期間于空間中所剩余的殘余，且該殘余接著是以濕式化學(xué)方式所移除，以確保該產(chǎn)品盡管達(dá)到長的服務(wù)年限，也可以利用一高產(chǎn)出的方式實作。因為該殘余的厚度很低，該濕式化學(xué)步驟可以是非常短的，舉例而言可以持續(xù)少于30秒。因此，該濕式化學(xué)處理的非等向性是可以接受的。
替代地，不含洞的該電極連續(xù)薄層，在該干式蝕刻期間持續(xù)地受到攻擊，且該電極層的那些已經(jīng)在干式蝕刻期間被弄薄的區(qū)域，是以一濕式化學(xué)方式所移除。在此情況中，該介電質(zhì)并不受到該干式蝕刻處理的傷害。經(jīng)由范例，該電極層在該濕式蝕刻之前，只具有2納米到3納米的厚度。
在根據(jù)本發(fā)明的一細(xì)微改進(jìn)中，該殘余的濕式化學(xué)移除處理是對該介電層的材料選擇性地實作，較佳地是以一大于4∶1或甚至大于10∶1的選擇性。此方法的結(jié)果是該介電質(zhì)在該殘余的移除期間不會受到傷害。特別的，此避免了在該敏感電極邊緣附近中，對該介電質(zhì)的傷害。濕式蝕刻與干式蝕刻相比之下具有非常高的選擇性，特別是與化學(xué)-物理干式蝕刻相比。舉例而言，在濕式蝕刻或濕式清潔步驟的情況中，可能有至少100∶1或150∶1的選擇性。
在根據(jù)本發(fā)明的另一細(xì)微改進(jìn)中，該電極層是以時間控制方式所蝕刻。因此不使用需要該介電質(zhì)明顯部分蝕刻的端點偵測。特別是在電極層是非常薄，像是具有不超過100納米或是60納米的情況中，該蝕刻時間可根據(jù)仍然應(yīng)用的線性關(guān)系簡單地計算，舉例而言，由該層的厚度，除以利用處理工程方式的該蝕刻率方式所精確設(shè)定。該蝕刻率是以像是經(jīng)驗的方式被預(yù)先決定。在該上述的第二替代中，以此方式所計算的該蝕刻時間，是被縮短數(shù)秒，以為了只把該電極層變薄。
該電極層是由例如一種金屬氮化物，特別像是氮化鈦或氮化鎢或氮化鉭所組成。這些材料具有一足夠好的傳導(dǎo)性，并可在可接受的安排程度之下，沉積為一非常小的層厚度。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，該電極層是以氮化鈦所組成。經(jīng)由范例，氮化鈦可使用三氟化氮NF3或六氟化硫SFC進(jìn)行干式蝕刻。在一細(xì)微改進(jìn)中，一種包含像是過氧化氫H2O2、氨水NH3與水H2O的水基溶液，是被使用于該濕式清潔或濕式蝕刻中。過氧化氫H2O2做為一種用于溶解所形成二氧化鈦TiO2的氧化劑。替代的，一種酸類，特別像是硝酸HNO3與氫氟酸HF的溶液，是使用于該濕式清潔之中。
在一細(xì)微改進(jìn)中，該介電層包含氮化硅或二氧化硅。然而，也可使用其它適當(dāng)?shù)慕殡娰|(zhì)，例如一種相對介電常數(shù)是大于8的介電質(zhì)。每單位面積的高電容可以只由非常薄的介電質(zhì)所達(dá)成，但該厚度必須不落于一最小厚度以下，以為了達(dá)到一高生產(chǎn)產(chǎn)出。
在本發(fā)明的另一細(xì)微改進(jìn)中，該介電層在該濕式化學(xué)移除之后是被圖形化的，特別是使用一種化學(xué)或化學(xué)-物理蝕刻方法。做為一種替代或是額外的處理，該介電層是在離開該介電質(zhì)一距離處的位置被圖形化，特別是大于5納米或大于50納米或大于100納米的距離處，因此便可避免對該電極邊緣附近中，該高品質(zhì)介電質(zhì)的傷害。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，該電極層并不由該干式蝕刻處理所過度蝕刻，或僅是以少于6秒或少于3秒，或較佳的是0秒所輕微蝕刻。愈短的過度蝕刻時間，該電容器裝置便形成愈長的服務(wù)年限。
在另一細(xì)微改進(jìn)中，在該干式蝕刻期間以及特別是在該濕式蝕刻期間中，所造成該電極的一部份側(cè)向蝕刻，是以一為了圖形化該電極而使用于一微影方法中的屏蔽相反尺寸所補償。
在一細(xì)微改進(jìn)中，根據(jù)本發(fā)明的方法或是其細(xì)微改進(jìn)，是被使用以制造一電路裝置，其服務(wù)年限在其一半使用下為至少7年或至少10年。該電路裝置的服務(wù)年限主要是該電容器裝置的服務(wù)年限所決定。
此外，本發(fā)明與一種使用根據(jù)本發(fā)明的方法所制造的集成電容器裝置有關(guān)。該電容器裝置的一介電層厚度，在不由該電極所覆蓋的至少一區(qū)域中，與在該電極下方的該介電層厚度相比之下，差異為少于5納米或少于1納米。此外，在不由該電極所覆蓋的該區(qū)域處，該介電層是不含已經(jīng)被圖形化以制造該電極的一電極層殘余。由于這些特征，根據(jù)本發(fā)明的方法技術(shù)與其細(xì)微改進(jìn)，也可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的電容器裝置。
在一細(xì)微改進(jìn)中，靠近該電極的該部分邊界，是至少位于離開該電極為3納米的距離。此外，該部分為至少5納米寬。該介電層的厚度，舉例而言，在該部分中只在1納米之中的范圍變化。
在該電容器裝置的另一細(xì)微改進(jìn)中，該介電質(zhì)具有將其貫穿，像是通孔的至少一接觸部分或多數(shù)接觸部分。此是一種由上述直接位于該介電層以下的電極，所制造接觸的特別情況。
后續(xù)的文字以參照附加圖標(biāo)的方式，說明本發(fā)明的示范實施例，其中

圖1顯示在制造一種具有三個電極的電容器裝置的中間狀態(tài)，圖2顯示在制造一種具有三個電極的電容器裝置進(jìn)一步的中間狀態(tài)，圖3顯示一種具有三個電極的電容器，圖4A至4C顯示另一種具有三個電極的電容器的圖標(biāo)，圖5A至5C顯示用于制造一種具有三個不同厚度電極的電容器裝置的第二微影方法中的中間狀態(tài)，圖6A至6C顯示不同電容器裝置所需要的表面面積比較，
圖7A至7D顯示與制造一種具有九個電極的電容器裝置中有關(guān)的制造狀態(tài)，圖8顯示一種具有九個電極的電容器，圖9顯示一種延伸遍及四個金屬層并具有三個單二端子二極管型(single-MIM)電容器的電容器裝置，以及圖10顯示一種延伸遍及三個金屬層并具有兩個三二端子二極管型(triple-MIM)電容器的電容器裝置，圖11A顯示與一電容器裝置制造中有關(guān)的制造狀態(tài)，圖11B顯示在一電極層干式蝕刻之后的電容器裝置，圖11C顯示在用于移除該電極層殘余的濕式化學(xué)清潔步驟之后的電容器裝置，圖11D顯示該電容器裝置的另一制造狀態(tài)。
圖1顯示制造一種配置于一介電層12中的電容器裝置10的中間狀態(tài)。該介電層12在一金屬層中，形成在一集成電路裝置內(nèi)部不同內(nèi)連之間的介電質(zhì)。經(jīng)由范例，該介電層12具有300納米的厚度，并且是以二氧化硅所組成。
一基礎(chǔ)電極層是例如藉由噴濺的方式施加在該介電層12。在該示范實施例中，所有的電極層都由氮化鈦TiN所組成。在每個例子中，該電極層具有像是50納米的厚度。
在該基礎(chǔ)電極層14已經(jīng)被施加之后，便施加一基礎(chǔ)介電層16。該基礎(chǔ)介電層16是由像是氮化硅SiN的組成，例如從氣相開始沉積。在該示范實施例中，該基礎(chǔ)介電層16的厚度像是50納米。
在該基礎(chǔ)介電層16已經(jīng)被沉積之后，一種由氮化鈦TiN所制造的中央電極層18，是被沉積為像是50納米的厚度。接著，包括氮化硅的一覆蓋介電層20是被施加為50納米的厚度。接著，一種由氮化鈦組成的覆蓋電極層22，被制造為50納米的厚度。一種具有50納米厚度的氮化硅層23形成一層狀堆積24的終端，該層狀堆積24包含該層14至22。該層狀堆積24的各層，平行位于一并未在圖1中所顯示晶圓的晶圓表面，其也支撐著該介電層12。
一光阻抗層26是被施加在該層狀堆積24，并曝曬為與一光屏蔽一致的圖形。該曝曬的光阻抗層26是被微影的，并形成一種剩余在該層狀堆積24的光阻抗層區(qū)域26a。
如同圖2所描述的，該層狀堆積24接著是以一種干式蝕刻處理所蝕刻，其中該氮化硅層23是最先圖形化為與該光阻抗層區(qū)域26a一致，接著是該覆蓋電極層22、該覆蓋介電層20與該中央電極層18。其造成一種預(yù)圖形化的覆蓋電極22a、一覆蓋介電質(zhì)20a與一中央電極18a。該中央電極18a干式蝕刻的選擇，是與該基礎(chǔ)介電層16有關(guān)，因此該基礎(chǔ)介電層16并不太受到該蝕刻的攻擊。該蝕刻攻擊在該圖標(biāo)中是被大大的夸張。該介電層23a與該覆蓋介電層20是以不改變該蝕刻狀態(tài)或是改變該蝕刻狀態(tài)的方式蝕刻。
經(jīng)由范例，該蝕刻處理是被分為1.該介電層23的時間控制蝕刻，2.以對該覆蓋介電層20為高度選擇性的蝕刻方式，對該中央電極層18進(jìn)行蝕刻。記錄此端點以結(jié)束該蝕刻并做為處理控制。
3.對該覆蓋介電層20實行一種非選擇性時間控制蝕刻，其對于該中央電極層18為非選擇性的。
4.接著，再一次的在該基礎(chǔ)介電層16，實行對于端點偵測為高度選擇性的蝕刻。
此步驟確保一足夠?qū)挼奶幚泶啊?br> 同樣也在圖2中所顯示，一光阻抗層50是被施加至已經(jīng)被預(yù)圖形化的該層狀堆積24a與該基礎(chǔ)介電層16的未覆蓋區(qū)域。該光阻抗層50是曝曬與微影為與一第二光屏蔽一致。在該曝曬之后，剩下該光阻抗層50的光阻抗區(qū)域52至58。剩余在該基礎(chǔ)介電層16上并鄰接在該層狀堆積24a左手側(cè)，以及定義至一被制造基礎(chǔ)電極延伸的該光阻抗區(qū)域52，突出超過在該電容器裝置10左手側(cè)上的該中央電極18a。該光阻抗區(qū)域54剩余在已經(jīng)被預(yù)圖形化的該介電層23a的中央?yún)^(qū)域。該光阻抗區(qū)域54定義該覆蓋電極的位置，且在同時至該中央電極18a的延伸，突出于該完成的覆蓋電極。
一光阻抗區(qū)域56剩余在該層狀堆棧24a的右手側(cè)上的基礎(chǔ)電極層16之上。該光阻抗區(qū)域56保護(hù)該基礎(chǔ)電極層16的邊緣60，避免受到進(jìn)一步的蝕刻攻擊。此外，該光阻抗區(qū)域56定義至該被制造基礎(chǔ)電極的延伸，突出于在該堆棧右手側(cè)上的中央電極18a。
該光阻抗區(qū)域58是藉由一凹處62與該光阻抗區(qū)域56分離，并做為定義在該基礎(chǔ)電極層16中一內(nèi)連的結(jié)構(gòu)。此內(nèi)連并不預(yù)計形成該電容器裝置10的部分。
接著，該預(yù)圖形化覆蓋電極52a與該基礎(chǔ)電極層14，是以一種干式蝕刻處理的方式蝕刻。在此情況中，該后續(xù)的堆棧次序是如同標(biāo)的一般，以利用關(guān)于該介電質(zhì)的金屬蝕刻選擇性所蝕刻-該預(yù)圖形化介電層23a的時間控制蝕刻，-該金屬預(yù)圖形化覆蓋電極22a的蝕刻，在該預(yù)圖形化覆蓋介電質(zhì)20a中停止。
在此情況中，該基礎(chǔ)電極層16與接著的該基礎(chǔ)電極層14，是被同時地圖形化。
如果適當(dāng)?shù)?，可實行?biāo)的過度蝕刻以確保到達(dá)該介電層12。另一個用于增加該處理窗的選擇，將在之后參照圖5A至5C詳細(xì)說明。
已經(jīng)參照圖1與2所說明的方法，所形成的電容器裝置10，其在不考慮細(xì)微差異時，是與在圖3中所顯示的電容器裝置110相同。該電容器裝置110與該電容器裝置10所相同的組件，是利用相同參照符號所標(biāo)注，但帶有前標(biāo)1。舉例而言，該基礎(chǔ)電極是以參照符號114a所標(biāo)注。已經(jīng)利用與該光阻抗區(qū)域58有關(guān)的光阻抗區(qū)域所圖形化的一內(nèi)連114b，也同樣的在圖3中描述。
在該基礎(chǔ)電極114a上，具有一基礎(chǔ)介電層116a，其已經(jīng)輕微地受到用于產(chǎn)生該層狀堆棧124b的蝕刻攻擊。在該內(nèi)連114b以上，具有該介電層的一剩余區(qū)域116b，從該介電層也形成該介電層116a。
在該層狀堆棧124b的圖形化期間，該覆蓋電極122b與該中央電極118a是以其左手側(cè)對齊，彼此垂直于該半導(dǎo)體晶圓的方式形成。對照圖2中的破碎線130，這是利用在該發(fā)展步驟之后，覆蓋延伸至該介電層123b左手側(cè)邊緣所有方向的阻抗優(yōu)點所達(dá)成。替代地，對照圖2中的破碎線132，藉由縮短該光阻抗區(qū)域，其也可以達(dá)成一種圖形化，其在該覆蓋介電質(zhì)120a邊緣區(qū)域中的傷害，藉由縮短該左手側(cè)上的覆蓋電極122b，于電路術(shù)語中為無害表現(xiàn)的。
如同在圖3中所呈現(xiàn)該描繪斷面所能清楚看到的，舉例而言，由二氧化硅所制成的一介電層140是接著在該層狀堆棧124b上沉積。該介電層140形成一種介于該金屬化層142與144之間的介電質(zhì)。舉例而言，該金屬化層142包含該基礎(chǔ)電極114a與該內(nèi)連114b。該金屬化層144則尤其包含像是以鋁所制成的三個內(nèi)連150至154。在該示范實施例中，該金屬化層144的厚度是大于該金屬化層142的厚度。
該內(nèi)連150是用以電連接該基礎(chǔ)電極114a與該覆蓋電極122b。三個通孔填充160至164從該內(nèi)連150引導(dǎo)至該基礎(chǔ)電極114a。該通孔填充160至164屬于三個通孔填充行，其在該基礎(chǔ)電極114a的左手側(cè)區(qū)域上延伸。
三個通孔填充170至174，其形成在該覆蓋電極122b上所延伸的三個通孔填充行部分，從該內(nèi)連150引導(dǎo)至該覆蓋電極122b。
三個通孔填充180至184，其形成沿著在該中央電極118a右手側(cè)區(qū)域延伸的三個通孔填充行部分，從該內(nèi)連152引導(dǎo)至該中央電極118a。此右手側(cè)區(qū)域并不受到該覆蓋電極122b的覆蓋。
一通孔填充190從該內(nèi)連154引導(dǎo)至該內(nèi)連114b。在用于該通孔填充160至190的接觸洞蝕刻期間，該用于通孔填充160至190的接觸洞底部，是貫穿該層狀堆棧124b的介電層或該介電層116b。
因此，對照在圖3中的電路概圖192，該電容器裝置110a包含平行連接的兩個電容器C1與C2。
圖4A顯示沿著對照圖4B的斷面平面II，通過一電容器裝置220的斷面描述。該電容器裝置220是使用參照上述說明圖1至3的方法制造。因此，該電容器裝置220包含一長方形基礎(chǔ)電極214a、一中央電極218a與一覆蓋電極222b。一上方金屬平面244尤其包含三個內(nèi)連250、252與254。該內(nèi)連250用以連接該中央電極218a。在圖4A中，如在該斷面平面II中所見，一通孔填充230是配置于該內(nèi)連250與該基礎(chǔ)電極214a之間，三個通孔填充232至236是配置在該內(nèi)連250與該覆蓋電極222b之間，而一通孔填充238是配置在該內(nèi)連252與該中央電極218a之間。該內(nèi)連258是使用以連接在該金屬化層242中的內(nèi)連。
圖4B顯示在一斷面平面I的斷面中，該電容器裝置210的平面圖，其位置是在圖4A中所指明。該基礎(chǔ)電極214a具有最大的面積。該中央電極218a具有小于該基礎(chǔ)電極214a的面積。該覆蓋電極222b具有小于該中央電極218a的面積。
該中央電極218a是配置在對于該基礎(chǔ)電極214a的左手側(cè)邊緣而言，更靠近于該基礎(chǔ)電極214a的右手側(cè)邊緣。因此，通孔填充230可以配置在該基礎(chǔ)電極214a的下方邊緣處、該基礎(chǔ)電極214a的左手側(cè)邊緣處，與該基礎(chǔ)電極214a的的上方邊緣處。
相比之下，該覆蓋電極222b是配置在對于該中央電極218a的右手側(cè)邊緣而言，更靠近于該中央電極218a的左手側(cè)邊緣。因此，通孔填充238可以配置在該中央電極218a的下方邊緣處、該中央電極218a的右手側(cè)邊緣處，與該中央電極218a的的上方邊緣處。
在該示范實施例中，接觸是利用該覆蓋電極222b制造成六個通孔填充234的方式，其終止在該覆蓋電極222b的一角落中，或是該覆蓋電極222b的縱向側(cè)中央。
圖4C顯示該電容器裝置220a的平面圖。其清楚顯示在該金屬化層244中該內(nèi)連250與252的路徑。圖4C也描述顯示該電容器裝置220a的電容器C10與C20所連接的路徑電路概圖。該兩電容器C10與C20是以平行的方式彼此電連接。
在另一示范實施例中，該基礎(chǔ)電極214a是透過該金屬化層242或一位于此金屬化層242下方的金屬化層所連接。
在該接觸洞的制造期間，一種對于該電極材料或?qū)τ谠摻殡娰|(zhì)為高度選擇性的氧化蝕刻，是為了該通孔填充所實行。其較佳的是使用一種具有端點控制的蝕刻，因此每個該接觸洞的深度便不同。
圖5A至5C顯示與另一示范實施例一致，于第二微影方法的中間狀態(tài)。一電容器裝置310是制造并形成介于兩鄰近金屬化層之間，并含有像是二氧化硅的介電質(zhì)的介電層312上。一氮化鈦層314、一氮化硅層316、一氮化鈦層318、一氮化硅層320與一氮化鈦層322是連續(xù)地沉積在該介電層312上，以形成一種層狀堆棧313。該層314至320都具有相同為50納米或45納米的厚度。另一方面，該層狀堆棧313的上方氮化鈦層322，具有大于該氮化鈦層318兩倍以上的厚度，具體而言，在該示范實施例中大概是200納米厚。
因為該上方氮化鈦層322的厚度增加，在開始圖形化該層狀堆棧313之前，便不需要其它施加至該層狀堆棧313的介電層。該上方氮化鈦層322、該介電層320與該氮化鈦層318是連續(xù)地藉由一光阻抗層(在圖5A中未顯示)的協(xié)助所圖形化。該使用的步驟是已經(jīng)參照上述圖1與2所說明。特別的，在一種配置中，該氮化鈦層322與318是藉由端點偵測的協(xié)助進(jìn)行蝕刻。此意味著以一種蝕刻氣體所進(jìn)行該介電層材料320或316，或是此材料反應(yīng)產(chǎn)生特性的追蹤，是在該蝕刻氣體中所記錄，例如以頻譜分析的協(xié)助。
接著，施加一光阻抗層350至該預(yù)圖形化層狀堆棧313與該氮化硅層316的未覆蓋部分。以此次序所配置的光阻抗區(qū)域352至358，是位于與有關(guān)該層狀堆棧24a的該光阻抗區(qū)域52至58相同的位置，其藉由一曝曬與發(fā)展操作的協(xié)助所制造。然而，該光阻抗區(qū)域354直接位于該上方預(yù)圖形化氮化鈦層322上。該光阻抗層350被設(shè)計為較該光阻抗層50為厚，因此該層狀堆棧313的邊緣是完整的由該光阻抗區(qū)域352與356所覆蓋。
在圖形化該光阻抗層350之后，便圖形化該下方氮化硅層316，如在圖5B中所描述，引導(dǎo)以形成一基礎(chǔ)介電質(zhì)316a與一介電質(zhì)316b。此蝕刻例如是以時間控制的方式所實行。接著，圖形化該下方氮化鈦層314，以形成一基礎(chǔ)電極314a與一內(nèi)連314b。
此蝕刻是藉由端點偵測的協(xié)助所實行，其中該介電層312的材料，或是此材料產(chǎn)生蝕刻的特性，是由頻譜分析的方式所記錄。在位于該光阻抗區(qū)域356與358之間的凹處362的基礎(chǔ)，到達(dá)該介電層312的時候，該氮化鈦層322只被部分的圖形化，對照為氮化鈦層322a。特別的，該預(yù)圖形化氮化硅層320是尚未去除覆蓋的。
接著，實作一種另外的選擇性蝕刻，其中該氮化鈦層322a是完整地圖形化。如在圖5C中所描述，一覆蓋電極322b是藉此從已經(jīng)被預(yù)圖形化的該氮化鈦層322a所形成。一旦該介電層320的材料，或是此材料的蝕刻產(chǎn)生特性是被紀(jì)錄在該蝕刻氣體之中時，該覆蓋電極322b的圖形化便藉由端點偵測的協(xié)助所終止。在此時，該凹處362的基礎(chǔ)已經(jīng)延伸深入該介電層312。此外，在該介電層312中，具有分別位于該光阻抗區(qū)域352的左手側(cè)與該光阻抗區(qū)域356的右手側(cè)上的凹處364及366。接著只有該光阻抗區(qū)域352至358被移除。
在另一示范實施例中，其具有不同厚度的氮化鈦層314、318與322，只有該覆蓋電極322b的蝕刻是藉由一端點偵測的協(xié)助所實作。然而，在兩者不同的處理中，該覆蓋電極322b是厚于該基礎(chǔ)電極314a。此方式確保在完整的圖形化該覆蓋電極322b之后，完整地圖形化該基礎(chǔ)電極314a。特別的，在該基礎(chǔ)電極314a與該內(nèi)連314b之間，不再具有任何來自氮化鈦層314的材料殘余。
圖6A顯示一種參考電容器400，其包含剛好兩個電極，命名為一下方長方形基礎(chǔ)電極402與配置在其上的一長方形覆蓋電極404。基礎(chǔ)電極402與覆蓋電極404是配置于彼此集中的位置。該基礎(chǔ)電極402為150微米長與100微米寬。該覆蓋電極404只有145微米長與95微米寬。此形成一個用于該具有145微米×95微米參考電容器400的電容主動表面面積。
圖6B顯示一種電容器410，其包含一基礎(chǔ)電極412、一中央電極414與一覆蓋電極416，其具有后續(xù)次序的尺寸150微米×100微米、145微米×95微米與140微米×90微米。此造成該電容器410的有效電容為145微米×95微米+140微米×90微米，換言之，總共26375平方微米的表面面積。與該電容器400相比之下，其增加超過90％的總體電容。因此，為了維持相同的電容，該電容器412所需要的表面面積與該電容器410所需要的表面面積，可以幾乎被減半。在圖6A至6C中，該通孔是以一種對于該電極為夸大的尺度描述。該通孔直徑只有像是0.4微米。兩鄰近通孔邊緣之間的距離也只有像是0.4微米。
圖6C顯示一種電容器420，其包含具有長為150微米，寬為100微米的基礎(chǔ)電極422。配置在該基礎(chǔ)電極422上，具有長為145微米，寬為95微米的中央電極424。三個覆蓋電極426至430一個接著一個配置在該中央電極424上，位于與一晶圓表面或芯片表面平行的平面中，在每個情況中的該覆蓋電極426至430為90微米長與30微米寬。該電容器420需要與該電容器400相同的面積，但該三個覆蓋電極426至430可選擇性的與介在該基礎(chǔ)電極422與該中央電極424之間的主要電容接通。經(jīng)由范例，只有一覆蓋電極，例如覆蓋電極426，是被接通的。然而，其也可能將兩個或所有的三個覆蓋電極426至430電極，接通至該主要電容。
本發(fā)明的基本概念也可被發(fā)展為涵蓋包含多于三個電極的電容器裝置，舉例而言，覆蓋一具有電極S1至S9的電容器裝置500。介電層D1至D8是以此順序位于該電極S1至S9之間。一介電層D9是配置在該電極S9上。在之后說明的示范實施例中，該電極S1至S9與該介電層D1至D9，是具有像是45納米的相同厚度。在后續(xù)說明文字中的圖7A至7D，只描述一被圖形化層狀堆棧502的左手側(cè)。該層狀堆棧502的右手側(cè)，是以與該層狀堆棧502左手側(cè)相同的方式圖形化。
在一第一微影方法中，圖形化用于該電極S4至S9的該電極層與該介電層D4至D9。該介電層D3做為一蝕刻終止。該介電層D3本身與用于該電極S1至S3的電極層，以及該介電層D1與D2，在該第一微影方法期間維持為未圖形化的。
一光阻抗層504是被施加至以此方法產(chǎn)生的該層狀堆棧502。該光阻抗層504是以一第二微影方法所圖形化，而制造兩個光阻抗區(qū)域506與508。該光阻抗區(qū)域506對該介電層D3的未覆蓋區(qū)域部分有影響。在該左手側(cè)上，該光阻抗區(qū)域506定義了用于該電極D1至S3的電極層的圖形化左手側(cè)邊緣。在該右手側(cè)上，該光阻抗區(qū)域506鄰接用于該電極S4與S5的電極層，與介于它們之間的介電層D4。該光阻抗區(qū)域508位于一中央?yún)^(qū)域中的該介電層D9之上，因此該介電層D9的邊緣維持為未覆蓋的。該光阻抗區(qū)域508的左手側(cè)邊緣定義包括用于該電極S7至S9，以及介于它們之間的介電層D7與D8的堆棧邊緣位置。
接著，實作一干式化學(xué)蝕刻處理，特別是帶有一高度非等向性的化學(xué)-物理蝕刻處理。其結(jié)果是該層狀堆棧520具有三個步階，對照為在圖7B中描繪的箭頭522至526。
如在圖7B中所描述，一光阻抗層530是被施加、曝曬與圖形化做為一第三微影方法的部分，因此形成四個光阻抗區(qū)域532至538。該光阻抗區(qū)域532位于該介電質(zhì)501之上，其支撐該層狀堆棧520，因此該介電質(zhì)501是被保護(hù)以避免進(jìn)一步的圖形化。該光阻抗區(qū)域534位于該層狀堆棧520左手側(cè)部分中的該介電層D3未覆蓋區(qū)域的右手側(cè)2/3之上，而其右手側(cè)鄰接用于該電極S4與S5的該電極層，與介于它們之間的介電層D4。該光阻抗區(qū)域534的左手側(cè)定義在次一圖形化期間中，用于該電極S2與S3的該電極層邊緣位置。
該光阻抗區(qū)域536位于該介電層D6之上。該光阻抗區(qū)域536覆蓋該層狀堆棧520左手側(cè)部分中的該介電層D6未覆蓋區(qū)域的右手側(cè)2/3。該光阻抗區(qū)域536的左手側(cè)邊緣在次一圖形化步驟之后，定義用于該電極S5與S6的該電極層邊緣位置。該光阻抗區(qū)域536的右手側(cè)邊緣，鄰接用于該電極S5與S6的該電極層，以及介于它們之間的介電層D7。
該光阻抗區(qū)域538位在該介電層D9的中央部分。該光阻抗區(qū)域538的左手側(cè)邊緣在次一圖形化步驟之后，定義用于該電極S8與S9的該電極層，以及介于它們之間的該介電層D8的左手側(cè)邊緣位置。
在藉由該光阻抗區(qū)域532至538協(xié)助的次一圖形化期間，利用一化學(xué)-物理蝕刻方法的協(xié)助實行標(biāo)的蝕刻。大致上同時到達(dá)的該介電層D1、D4及/或D7材料端點偵測，則提供做為一終止層。
圖7C顯示在此蝕刻之后，存在于該層501上一層狀堆棧550。在一第四微影方法中，一光阻抗層560是被施加至該層狀堆棧550，接著曝曬、發(fā)展，并形成光阻抗區(qū)域562至568。該光阻抗區(qū)域562覆蓋該介電層501與該介電層501的未覆蓋區(qū)域。該光阻抗層564覆蓋該層狀堆棧550左手側(cè)上的該介電層D3的未覆蓋區(qū)域之半，以及該介電層D4的未覆蓋區(qū)域。該光阻抗層566覆蓋該層狀堆棧550左手側(cè)上的該介電層D6的未覆蓋區(qū)域之半，以及該介電層D7的未覆蓋區(qū)域。該光阻抗層568位于該介電層D9上的一中央?yún)^(qū)域。在該介電層D9上的一左手側(cè)邊緣區(qū)域則維持為未覆蓋的。
圖7D顯示在該次一蝕刻步驟之后的結(jié)果。一層狀堆棧570是具有類三角錐結(jié)構(gòu)，并具有相同高度與相同寬度的步階。由于此步階配置，其容易從上方與該電極S1至S9接觸。由于該步階配置，其不需要對在彼此對齊的兩電極S1至S9之間邊緣處，蝕刻貫穿該介電層D1至D9。該電容器500的介電強(qiáng)度因此非常的高。
圖8顯示一種電容器裝置600，其也包含九個電極。然而，該電容器裝置600是以一種對稱的方式圖形化，因此其可能在該左手側(cè)上步階處，與該電極S1、S3、S5、S7與S9接觸，換言之，每個間隔電極。相比之下，也可在該電容器裝置600右手側(cè)上，產(chǎn)生與該電極S2、S4、S6與S8的接觸。有關(guān)制造該電容器裝置600方法步驟，是與有關(guān)制造該電容器裝置500方法步驟類似。
如果該方法是在該聚焦深度的限制中操作，要在非常大層狀堆棧的不同步階上，進(jìn)行阻抗的曝曬也是沒問題的，經(jīng)由范例，該聚焦深度可為1微米。
在另一示范實施例中，該電容器裝置的下方電極，位在該下方金屬化層之上，而該電容器裝置是配置在該兩金屬化層之間。
在另一示范實施例中，該電容器裝置的下方電極，甚至是在開始之前就已經(jīng)形成在該金屬化層之中，舉例而言，以一種具有連續(xù)磨光步驟的大馬士(Damascene)處理。接著該電容器的另一電極，是以已經(jīng)說明的方式制造。
在替代示范實施例中，該電容器裝置的下方電極，是透過位于此電極以下程度處的至少一金屬化層所連接。
圖9顯示一種電容器裝置700，其包含在一半導(dǎo)體基質(zhì)(未顯示)上方的四個金屬化層Me1至Me4。每個金屬化層Me1至Me4包含以一種銅總量少于2％的鋁合金所制造的多數(shù)內(nèi)連。然而，圖9只描述屬于該電容器裝置700的該金屬化層Me1至Me4的內(nèi)連。因此，并不顯示用于在該半導(dǎo)體基質(zhì)中，連接主動組件的內(nèi)連。
該金屬化層Me1至Me4是利用形成ILD1至ILD3次序的中間層而彼此電絕緣，舉例而言，該中間層是以二氧化硅所制造。經(jīng)由范例，每個該金屬化層Me1至Me4具有500納米的厚度。鄰近金屬化層Me1至Me4之間的距離為像是800納米。
到現(xiàn)在為止，慣用的層狀沉積、微影與圖形化方法，已經(jīng)被使用以制造該電容器裝置700，因此這些方法在現(xiàn)在的文字中不再詳細(xì)說明。一下方電極710是位于該金屬化層Me1之中。一介電質(zhì)714位于該電極710與其上的一部份電極712之間。該部份電極712是以45納米厚的氮化鈦層所形成。該介電質(zhì)714是以45納米厚的氮化硅層所形成。在該示范實施例中，該電容器裝置700的電極具有一長方形基本面積，其在該長方形的縱向方向為L的長度。該部份電極712的L長度為像是150微米。
該下方電極710與該介電質(zhì)714突出超過該部分電極712。在該部分電極712的圖形化期間，該介電質(zhì)714做為一蝕刻終止，并且只被輕微地蝕刻，意思是說在圖9中的描述是被夸大的。該下方電極710相較于在右手側(cè)處，更加地延伸超過在該左手側(cè)上的部分電極。此造成一種用于接觸部分Via1的連接表面形式，其位于該金屬化層Me2的內(nèi)連718與該電極710之間。該接觸部分Via1是在該金屬化平面Me2與該基礎(chǔ)電極710中內(nèi)連718之間接觸部分的行部分。
一部份電極720，其透過接觸部分Via2與Via3與該部分電極712連接，也同樣的位于該金屬化層Me2之中。該接觸部分Via2與Via3形成在該部分電極712與720之間兩通孔行的部分。該部分電極712與720形成該電容器裝置700的一中央電極。
一部份電極722，其利用一介電質(zhì)724與該部分電極720分離，是位于該中間層ILD2中，并鄰接于該部分電極720。該部分電極722由45納米厚的氮化鈦層所組成。接著的該介電質(zhì)724是由45納米厚的氮化硅層所組成。該部份電極722也具有L的長度。該部份電極720與該介電質(zhì)724突出超過在左手側(cè)與右手側(cè)上的該部份電極722。該介電質(zhì)724同樣的做為在該部分電極722制造中的一種蝕刻終止，并且只被輕微地攻擊。這些方法并不傷害在該電極722的敏感邊緣區(qū)域的該電極724。
該部分電極720相較于在該左手側(cè)上，更加的在該右手側(cè)上突出超過該部分電極722，因而形成一更大的延伸，因此形成用于一接觸部分Via4的一連接表面，是在該部分電極720與在該金屬化層Me3中的一內(nèi)連728之間延伸。該接觸部分Via4也成為介于該內(nèi)連728與該部分電極720之間接觸部分行的部分。
此外，與該部分電極722一起的一部份電極730，其形成該電容器裝置700的該第二中央電極，是位于該金屬化層Me3中。該部分電極722與730是以兩通孔行的方式彼此連接，也就是在圖9中所描述的兩接觸部分Via5與Via6。該部分電極730是以該中間層ILD3中對照為空間731的部分，與該內(nèi)連728分離。包括該部分電極722與730的該上方中央電極，是以彼此位于其上的兩接觸部分行，與該下方電極710電連接。該上方行從該部分電極730引導(dǎo)至該內(nèi)連719。圖9描述屬于此接觸部分行的該接觸部分Via7。該接觸部分Via1則屬于該下方行。
最后，該電容器裝置700也包含一上方電極732，其藉由一介電質(zhì)734與該部分電極730分離。該部分電極732同樣的由氮化鈦所組成，并具有45納米的厚度。該介電質(zhì)734由氮化硅所組成，也具有45納米的厚度。在該上方電極732的圖形化期間，該介電質(zhì)734是被使用為一蝕刻終止，并且只被輕微地蝕刻，對照為在圖9中的夸大描述。該部分電極730與該介電質(zhì)734一起，突出超過該左手側(cè)上與該右手側(cè)上的該上方電極732。該部分電極730相較于在該右手側(cè)邊緣處，更加的突出超過在該左手側(cè)邊緣處的該上方電極732，造成該接觸部分Via7所屬的接觸部分行的連接選擇。
該上方電極732同樣具有長度L。該分別位于中間層ILD3、ILD2與ILD1的所有電極732、722與712，是在彼此之上所對齊的，對照破碎線736與738，并具有相同的輪廓。
該上方電極是透過兩接觸部分行，與位于該金屬化層Me4中的一內(nèi)連740連接。圖9描述屬于此兩行的兩接觸部分Via8與Via9。一接觸部分行從該內(nèi)連740的右手側(cè)部分延伸至該內(nèi)連728，對照為接觸部分Via10。在此方法中，該上方電極732是電傳導(dǎo)連接至該下方中央電極，換言之，該電容器裝置700的部分電極712與720。
該內(nèi)連740與該部分電極730的左手側(cè)部分，是被使用于連接該電容器裝置，因此在這些部分之間形成Ctot的總電容。
此外，圖9描述一電路概圖750，其顯示該電容器裝置700的電容C1、C2與C3的連接方式。該電容C1由該下方電極710與該部分電極712所形成。該電容C2由該部分電極720與該部分電極722所形成。該電容C3由該部分電極730與該上方電極732所形成。該電容C1至C3是彼此平行地電連接，其可利用在該電容器裝置700中的電極咬合配置所達(dá)成。
在另一實施例中，該電容器裝置700只包含兩個二端子二極管型電容，因此，經(jīng)由范例，在該電容器裝置中只包含該金屬化層Me1至Me3。在此情況中，該每單位面積電容并沒有三倍，而是只有兩倍，對照在該電路概圖750中的破碎線752。此是因為在此情況中，該電容器裝置只包含兩個電容C1與C2。
在另一示范實施例中，該電容器裝置延伸遍及多于四個金屬化平面。在此方法中，其可能將該每單位面積電容變?yōu)樗谋?、五倍等等。?jīng)由范例，該金屬化層Me4是以與該金屬化層Me2相同的方式所圖形化。在該金屬化層Me4上方，其可以有一個利用與該金屬化層Me3相同方式所圖形化的金屬化層Me5。連接至該下方電極710、該第二中央電極、該第四中央電極等等的接觸部分Via1、Via7等等，是在該電容器裝置700的左手側(cè)上，定位于彼此上方。接觸部分Via4、Via10等等，利用該第一中央電極、第三中央電極等等與該覆蓋電極彼此連接的方式，位于該電容器裝置的右手側(cè)上。
因此，在該電容器裝置中的電極圖形化再一次發(fā)生。此意謂著同樣的部分屏蔽斷面，可為了該微影而使用。特別是對于以相同安排方式所制造，位于該中間層ILD1至ILD3中的該電極712、722、732。
圖10顯示一種電容器裝置800，其延伸遍及三個金屬化層802、804與806。該金屬化層位于一中間層810上，并且由像是二氧化硅所組成。一中間層801，其同樣也是由二氧化硅所組成，是位在該金屬化層802與804之間。一個由二氧化硅所形成的中間層814，也同樣的位在該金屬化層804與806之間。從一下方電極820開始，朝著更遠(yuǎn)離該基質(zhì)的方向，該電容器裝置800包含以下的次序-一電極822，-一電極824，-一部份電極826，-一部份電極828，-一電極830，-一電極832，以及-上方電極834。
該下方電極820與該部分電極828是分別位于該金屬化層802與803之中，且在該示范實施例中，其以包含不超過5％的附加銅及/或硅的鋁合金所組成。在該示范實施例中，該金屬化層802至806，具有像是500納米的厚度。在該示范實施例中介于兩金屬化層之間的距離，例如是為750納米。
該電極822、824、該部分電極826、該電極830、832與該部分電極834，是由氮化鈦所組成，每個都具有45納米的厚度。
介電質(zhì)840至852是以此次序位于該電極820至834之間。在該上方電極824上，也有一介電質(zhì)854。該介電質(zhì)840至854是由氮化硅所組成，并在該示范實施例中具有45納米的厚度。該介電質(zhì)846則位在該部分電極826之上。
該下方電極820、該電極824、該電極830與該上方電極834，換言之，在該電容器裝置800中，從該下方電極820開始的每兩個電極，是以在該左手側(cè)上四個接觸部分Via11至Via14的方式，以及以在該金屬化層804中的一內(nèi)連860與在該金屬化層806中的一內(nèi)連862的方式彼此電連接，在該右手側(cè)上的三個接觸部分Via15至Via17與在該金屬化層804中的一內(nèi)連864，與該電極822、包括該部分電極826與828的電極以及該電極832彼此電連接，換言之，在該電容器裝置800中，從鄰近該下方電極820的該電極822開始的每兩個電極。該接觸部分Via11至Via17是為一接觸部分行的部分，其每個都延伸進(jìn)入并穿出該圖標(biāo)的平面。
該電極822、該介電質(zhì)842、該電極824、該介電質(zhì)844、該部分電極826與該介電質(zhì)846形成一層狀堆棧870。該層狀堆棧的各層是連續(xù)沉積，并接著以剛好兩個微影方法的協(xié)助所圖形化。其利用一第一微影方法圖形化該電極824與該介電質(zhì)844，并預(yù)圖形化該部分電極826與該介電質(zhì)846。該電極822與該介電質(zhì)842，是以一第二微影方法的方式所圖形化。此外，該部分電極826與該介電質(zhì)846，是利用該第二微影方法的協(xié)助所圖形化。為了圖形化該電極828與該介電質(zhì)848，也需要一第三微影方法。
接著，該中間層812便被制造并平面化。然后，用于該接觸部分Via11、Via12與Via15以及用于該接觸部分Via18與Via19的通孔洞，是被蝕刻并填充。該接觸部分Via18與Via19引導(dǎo)至該部分電極826，并形成兩平行接觸行的部分。
接著，一鋁層與一介電質(zhì)848是被施加至該中間層812。在該介電質(zhì)848已經(jīng)被沉積之后，產(chǎn)生一種層狀堆棧872，其包含用于該電極830、用于該介電質(zhì)850、用于該電極832、用于該介電質(zhì)852、用于該上方電極834與用于該介電質(zhì)854的層。該層狀堆棧872也使用與用來圖形化該層狀堆棧870的相同方法所圖形化。為了圖形化該電極828與該介電質(zhì)848，也需要另一微影方法。
接著，沉積該中間層814的材料。在一平面化步驟之后，制造用于該接觸部分Via13、Via14、Via16與Via17以及用于該兩接觸部分Via20與Via21的接觸洞。在該完成的電容器裝置800中，該接觸部分Via20與Via21位于該內(nèi)連862與該上方電極854之間。該接觸部分Via20與Via21也形成該內(nèi)連862與該上方電極854之間兩接觸部分行的部分。
一電路概圖880顯示該電容器裝置800電容C1a至C6a的連接。該每電位面積的電容則因為該電容C1a至C6a的裝置而變成六倍。同樣的在該電容器裝置800中，該部分電極826與該部分電極834，換言之，該層狀堆棧870與872的該上方電極，分別地對照破碎線882與884所對齊。
在另一示范實施例中，該電極824與該介電質(zhì)844，并不存在于該層狀堆棧870之中，對照為支架881a。該電極830與該介電質(zhì)850也不包含在該層狀堆棧872之中，對照為支架881b。該接觸部分Via12與Via14便可取消。該內(nèi)連860是電傳導(dǎo)連接至該部分電極828。該部分電極828的右手側(cè)部分是被設(shè)計為其本身具有內(nèi)連，并連接至該接觸部分Via15與Via17。該接觸部分Via15是用來連接該向右延伸的電極824。
在另一示范實施例中，在該電容器裝置700與800，使用銅合金以取代鋁合金。在此情況中，所知為一種利用化學(xué)力學(xué)磨光步驟而終止的大馬士處理，是被使用以制造一金屬化層。如果使用銅的時候，便使用氮化鉭取代氮化鈦。
在具有鋁或銅電極的另一實施例之中，使用氮化鈦或氮化鉭襯墊(liners)做為介于該電極與該介電質(zhì)之間的中介物，舉例而言，以用來減少粗糙度或增加結(jié)合力。
該說明的電容器裝置，是為了芯片設(shè)計者而儲存于做為標(biāo)準(zhǔn)組件的設(shè)計庫之中。因此，該設(shè)計者可以在單二端子二極管型電容器、雙二端子二極管型電容器、三二端子二極管型電容器等等之中，或是延伸遍及多數(shù)金屬化層，并包含多數(shù)單二端子二極管型電容器、雙二端子二極管型電容器或三二端子二極管型電容器等等的電容器裝置之中，或是這些電容器的結(jié)合之中做選擇。
用于制造該電容器裝置的方法，已經(jīng)參照圖9與10說明，其尤其形成-在一金屬化后段線(back end of line，BEOL)中，二端子二極管型電容器的多重整合，-如果適當(dāng)，使用一部份屏蔽用于圖形化所有的二端子二極管型電容器，-利用加倍的方式，增加在一標(biāo)準(zhǔn)二端子二極管型電容器的每單位面積可達(dá)到電容，-所提出的裝置可使用于制造具有一高品質(zhì)與高線性的電容。
特別的，在該電容器裝置700與800中，也帶有避免在該介電質(zhì)邊緣造成傷害的方法，舉例而言，使用一突出及/或一干式蝕刻與濕式蝕刻或濕式清潔的結(jié)合。
也可產(chǎn)生一種為了減少總體電容而消除某些接觸部分的電容器裝置700或800集合。經(jīng)由范例，在該電容器裝置800之中，其消除該接觸部分Via11，因此該電容C1a便不再貢獻(xiàn)至該總體電容C之中。
圖11A顯示一種集成電路裝置1100，其包含一種像是硅晶圓的半導(dǎo)體晶圓(未顯示)。像是電容器的多數(shù)電子組件主動區(qū)域，是位于該半導(dǎo)體晶圓之中，或位于該半導(dǎo)體晶圓之上。
在該主動電子組件已經(jīng)被制造之后，如果適當(dāng)?shù)氖窃陬~外層的沉積之后，在該示范實施例中，所施加的一介電層ILD是位于兩金屬化層之間。此兩金屬層的上層是在已經(jīng)被施加至該介電層ILD的一氮化鈦層1102中形成。在該示范實施例中，該氮化鈦層具有45納米的D1厚度。
帶有像是100納米D2厚度，做為介電層的一氮化硅層1104，是被施加至該氮化鈦層1102。接著，另一具有45納米D3厚度的氮化鈦層1106，是被施加至該氮化硅層1104。
在該上方氮化鈦層1106已經(jīng)被制造之后，便施加一光阻抗層1110。接著，該光阻抗層1110是以屏蔽的方式曝曬。在該曝曬步驟之后，該光阻抗層便被發(fā)展，形成一光阻抗區(qū)域1112。
如在圖11B中所描述，接著是實行一種電漿蝕刻處理，其中該氮化鈦層1106便被圖形化。該被制造電容器裝置的一覆蓋電極1120是形成在該光阻抗區(qū)域1112下方。該覆蓋電極1120的厚度與該D3厚度相同，也就是45納米。相比之下，該氮化鈦層幾乎完整地從不被該光阻抗區(qū)域1112所覆蓋的該區(qū)域中移除。只有一些該氮化鈦層的殘余1122與1124是留在未被該光阻抗所覆蓋的一區(qū)域B中。該殘余1122與1124只有像是1納米或2納米的厚度。
在該電漿蝕刻期間，該氮化鈦層1106是以時間控制所蝕刻，以此方法該介電層1104的厚度大致上維持不變。從該介電層1104以該干式蝕刻的方式所移除的材料總量少于1納米。該氮化鈦層1106的干式蝕刻目標(biāo)為不要過度蝕刻，或是以0秒的時間過度蝕刻。此意義為只有該氮化鈦層1106的材料被移除，而不從該介電層1104移除任何材料。因此，當(dāng)計算該蝕刻時間時，所使用的基礎(chǔ)應(yīng)該是該氮化鈦層1106的最薄的位置。
在該干式蝕刻處理已經(jīng)被實行之后，該光阻抗層1110的剩余殘余再一次被移除。特別是移除該光阻抗區(qū)域1112。
接著，如在圖11C中所描述，實行一濕式清潔步驟，其中該殘余1122與1124便被移除。該濕式清潔對于該氮化硅層1104的氮化硅為高度選擇性的，因此，該氮化硅層1104的厚度僅被輕微減少置疑D2a的厚度。
所使用的濕式化學(xué)蝕刻洗滌液，是一種35％強(qiáng)度的水狀過氧化氫溶液與大概25％強(qiáng)度的水狀氨水溶液的混和物。該過氧化氫對于氨水的體積比例為20∶1。該濕式化學(xué)蝕刻是在室溫下進(jìn)行。
此形式的每個氮化鈦層，對于該氮化硅而言都是高度選擇性的。在該濕式化學(xué)清潔期間，該電極1120的邊緣是被輕微地蝕刻，但如果該電極1120已經(jīng)被圖形化為稍微大于其實際需要的尺寸時，便不會破裂。
接著，如在圖11D中所描述，沉積一光阻抗層1130，與一預(yù)定屏蔽一致曝曬并發(fā)展，而一光阻抗區(qū)域1132便形成在該氮化硅層1104未被該覆蓋電極1120所覆蓋區(qū)域的一部份區(qū)域B1，以及該覆蓋電極1120之上。在一后續(xù)的干蝕刻處理中，該氮化硅層1104與其下的該氮化鈦層1102，是被圖形化為與該光阻抗區(qū)域1132一致。此造成一底部電極1134的形式，其與該介電層1104的剩余介電質(zhì)及該覆蓋電極1120，一起形成一電容器裝置1136。在同時，在該氮化鈦層1102中，制造使用于連接該主動組件的內(nèi)連。
在該光阻抗層1130的殘余已經(jīng)被移除之后，像是由二氧化硅組成并具有數(shù)百納米厚度的一介電層1140，是被施加至該電容器裝置1136。該介電層1140是被平面化，并形成用于該次一金屬化層的介電質(zhì)，換言之，與從該氮化鈦層1102制造的該金屬化層相比之下，更遠(yuǎn)離該半導(dǎo)體基質(zhì)的一金屬化層。
接著，用于接觸部分，也就是通孔的接觸部分洞1142與1144，是以另一微影方法的協(xié)助制造。該接觸部分洞1142的蝕刻是被實行而貫穿該介電層1140與1104至該底部電極1134的情況，然而，該接觸部分洞1144的蝕刻是被實行而只貫穿該介電層1140至該覆蓋電極1120的情況。
該接觸部分洞1142與1144接著是以像是鎢的電傳導(dǎo)材料所填充，如果適當(dāng)?shù)?，便引入適合的中介層。該接觸洞1142的右手側(cè)邊緣是位于距離該覆蓋電極1120的左手側(cè)邊緣為像是400納米的位置。
在其它的示范實施例中，使用介電雙層或多層以取代該介電層1104。也使用雙層或多層的電傳導(dǎo)材料，取代該氮化鈦層1102與1106。該方法已經(jīng)在介于包括電傳導(dǎo)層的該上方層狀堆棧之間的邊界所說明，然而，包括電傳導(dǎo)層的層狀堆棧與以上參照圖11A至11D所敘述的相同。
在另一示范實施例中，一接觸部分并不完整貫穿該介電層1104，舉例而言，在該底部電極是位于一金屬化層中，并從底下連接時。不過，該電容器的介電質(zhì)與該底部電極，突出超過該覆蓋電極，以避免在該介電層圖形化期間，產(chǎn)生對該介電質(zhì)以及在該覆蓋電極敏感邊緣區(qū)域中的該底部電極的傷害。該突出介電質(zhì)并不利用以上說明的步驟所顯著蝕刻，用以制造該覆蓋電極的層殘余，也不剩余在該介電質(zhì)上。特別的，在該覆蓋區(qū)域已經(jīng)由該干式蝕刻方法所圖形化的區(qū)域中，該電極的邊緣處不含有任何殘余。
在另外的示范實施例中，接觸只隨著該電容器的一側(cè)向側(cè)上的該下方電極所制造。一通孔貫穿該介電質(zhì)上接觸被制造的一側(cè)。另一方面，該介電質(zhì)與該底部電極，不需要配置于此的通孔，便突出超過該覆蓋電極。因此，也可避免在此側(cè)上，在該敏感電極邊緣區(qū)域處，對該介電質(zhì)的傷害。
已經(jīng)以參照圖11A至11D的所說明的方法，也使用于一種包含介于三個或多于三個電極之間多數(shù)介電層的電容器，特別是用于一種位在兩金屬化層之間或延伸遍及多數(shù)金屬化層的電容器裝置。
應(yīng)用于本發(fā)明一觀點的考量，同樣也適用于其它的觀點之中。相同的，在該示范實施例中所描述的方法，也可應(yīng)用于不同的觀點之中。
組件符號說明10 電容器裝置12 介電層14 基礎(chǔ)電極層16 基礎(chǔ)介電層18 中央電極層18a 中央電極20 覆蓋介電層
20a 覆蓋介電質(zhì)22 覆蓋電極層22a 覆蓋電極23 氮化硅層23a 介電層24、24a 層狀堆積26 光阻抗層26a 光阻抗層區(qū)域50 光阻抗層52、54、56、58 光阻抗區(qū)域60 邊緣62 凹處110 電容器裝置114a 基礎(chǔ)電極114b 內(nèi)連116a 基礎(chǔ)介電層116b 剩余區(qū)域118a 中央電極120a 覆蓋介電質(zhì)122b 覆蓋電極123b 介電層124b 層狀堆棧130、132 破碎線140 介電層142、144 金屬化層150、152、154 內(nèi)連160、162、164、170、172、174、180、182、184、190 通孔填充192 電路概圖210、220、220a 電容器裝置214a 長方形基礎(chǔ)電極218a 中央電極
222b 覆蓋電極230、232、234、236、238 通孔填充242 金屬化層244 上方金屬平面250、252、254、258 內(nèi)連260 電路概圖310 電容器裝置312 介電層313 層狀堆棧314 氮化鈦層314a 基礎(chǔ)電極314b 內(nèi)連316 氮化硅層316a 基礎(chǔ)介電質(zhì)316b 介電質(zhì)318 氮化鈦層320 氮化硅層322、322a 氮化鈦層322b 覆蓋電極350 光阻抗層352、354、356、358 光阻抗區(qū)域362、364、366 凹處400 參考電容器402 下方長方形基礎(chǔ)電極404 長方形覆蓋電極410 電容器412 基礎(chǔ)電極414 中央電極416 覆蓋電極420 電容器422 基礎(chǔ)電極424 中央電極
426、428、430 覆蓋電極500 電容器裝置501 介電質(zhì)502 層狀堆棧504 光阻抗層506、508 光阻抗區(qū)域520 層狀堆棧522、524、526 步階箭頭530 光阻抗層532、534、536、538 光阻抗區(qū)域550 層狀堆棧560 光阻抗層562、564、566、568 光阻抗區(qū)域570 層狀堆棧600、700 電容器裝置710 下方電極712 部份電極714 介電質(zhì)718、719 內(nèi)連720、722 部分電極724 介電質(zhì)728 內(nèi)連730 電極731 空間732 上方電極734 介電質(zhì)736、738 破碎線740 內(nèi)連750 電路概圖752 破碎線800 電容器裝置802、804、806 金屬化層
810、812、814 中間層820 下方電極822、824 電極826、828 部份電極830、832 電極834 上方電極840、842、844、846、848、850、852、854 介電質(zhì)860、862、864 內(nèi)連870、872 層狀堆棧880 電路概圖882、884 破碎線1100 集成電路裝置1102 氮化鈦層1104 氮化硅層1106 氮化鈦層1110 光阻抗層1112 光阻抗區(qū)域1120 覆蓋電極1122、1124 殘余1130 光阻抗層1132 光阻抗區(qū)域1134 底部電極1136 電容器裝置1140 介電層1142、1144 接觸部分洞B、B1 區(qū)域C1、C2、C3 電容C1a、C2a、C3a、C4a、C5a、C6a 電容C10、C20 電容D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 介電層ILD、ILD1、ILD2、ILD3 中間層L 基本面積縱向長度
Me1、Me2、Me3、Me4 金屬化層S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9 電極Via1、Via2、Via3、Via4、Via5、Via6、Via7、Via8、Via9、Via10、Via11、Via12、Via13、Via14、Via15、Via16、Via17、Via18、Via19、Via20、Via21 接觸部分
權(quán)利要求
1.一種用于制造集成電容器裝置(110)的方法，其中，該方法實行以下步驟制造一層狀堆積(124b)，其中包含以下順序一基礎(chǔ)電極層(14)，一基礎(chǔ)介電層(16)，至少一中央電極層(18)，一覆蓋介電層(20)，以及一覆蓋電極層(22)，使用一種第一微影方法，圖形化該覆蓋電極層(22)與該中央電極層(18)，以及使用一種第二微影方法，圖形化該覆蓋電極層(22a)與該基礎(chǔ)電極層(14)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中至少包括兩個中央電極層(S2至S8)的一堆棧，是在該基礎(chǔ)電極層(S1)與該覆蓋電極層(S9)之間制造，并在一中央電極層(S2)已經(jīng)制造之后，且該鄰近中央電極層(S3)制造之前，制造位于該兩個鄰近的中央電極層(S2、S3)之間的一中央介電層(D2)。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其中在該第一微影方法期間，一起圖形化配置于該覆蓋電極層(S9)與該中央電極層(S6)之間的至少一電極層(S8)，以及該覆蓋電極層(S9)，其中在該第一微影方法期間，一起圖形化配置于該中央電極層(S6)與該基礎(chǔ)電極層(S1)之間的至少一電極層(S5)，以及該中心電極層(S6)，其中在該第二微影方法期間，圖形化該覆蓋電極層(S9)以及配置在該覆蓋電極層(S9)與該中央電極層(S6)之間的該電極層(S8)，且其中在該第二微影方法期間，圖形化該基礎(chǔ)電極層(S1)以及至少配置在該基礎(chǔ)電極層(S1)與該中心電極層(S6)之間的一電極層(S2)。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中在至少實行一次一種圖形化非鄰近電極層(S3、S6)的第三微影方法中，并沒有位于在該第三微影方法中該被圖形化電極層(S3、S6)之間的電極層(S4、S5)。
5.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中當(dāng)實行該微影方法時，該蝕刻是以位于此微影方法中最后被蝕刻的至少一電極層(16、22)下方的該介電質(zhì)，及/或較佳的是利用干式化學(xué)或化學(xué)-物理方法實行完整的蝕刻，及/或?qū)嵶饕欢它c偵測，以偵測該蝕刻的端點，特別是一種根據(jù)至少一光譜線估計的端點偵測，而在至少一介電層(16、18)上停止。
6.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中當(dāng)實行至少一微影方法時，在此微影方法中最后被蝕刻的至少一電極層(16、22)，是以化學(xué)或化學(xué)-物理方法所蝕刻，而其中此電極層(16、22)的剩余部分，或此電極層(16、22)的殘余則是以濕式化學(xué)方法所蝕刻。
7.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中在一微影方法中該電極層最后被圖形化的附近，至少一介電層的部分蝕刻區(qū)域(D1)或所有介電層的部分蝕刻區(qū)域(D1至D9)是在至少一后續(xù)微影方法中，較佳的是在所有的后續(xù)微影方法中，覆蓋一阻抗，及/或其中在此微影方法中被蝕刻貫穿的介電層(D1至D9)附近，已經(jīng)在一微影方法中被圖形化的電極層邊緣區(qū)域，是在一后續(xù)微影方法中移除。
8.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中該完整圖形化層狀堆積(124b)是設(shè)計為不需要在該堆棧方向中對齊的電極(114a、118a、122b)。
9.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中每個第二電極的電極連接，是配置在該堆棧的一側(cè)上，而其中其它電極的電極連接，是配置在該堆棧的另一側(cè)上。
10.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中該電極層(114a、118a、122b)是以一種相同的厚度制造，或其中相較于另一電極層(314)而較早圖形化的電極層(322)，是設(shè)計為較該另一電極層(314)為厚，該較厚的電極層(322)較佳的是做為該覆蓋電極層。
11.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中一電極的連接，是排列在一電極的至少一側(cè)、至少兩側(cè)、至少三側(cè)或至少四側(cè)上。
12.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中圖形化一電極層以形成多數(shù)部分電極(426至430)，該部分電極(426至430)可能被接通以增加該電容器裝置(420)的電容，及/或其中至少一電極層，較佳的是所有的電極層或是半數(shù)以上的電極層，是設(shè)計為薄于100納米或薄于60納米。
13.一種集成電容器裝置(500)，特別是一種具有使用權(quán)利要求1至12任一項方法，所制造電容器裝置特征的電容器裝置(500)，其中包含以下順序一基礎(chǔ)電極(S1)，一基礎(chǔ)介電(D1)，至少二中央電極(S2、S3)，一覆蓋介電(D8)，以及一覆蓋電極(S9)。
14.如權(quán)利要求13的電容器裝置(500)，其中在該基礎(chǔ)電極(S1)與該覆蓋電極(S9)之間，配置多于兩個的中央電極(S2至S8)，多于三個的中央電極(S2至S8)，或多于五個的中央電極(S2至S8)，及/或其中至少一電極，較佳的是半數(shù)以上的電極，是設(shè)計為薄于100納米或薄于60納米。
15.一種集成電路裝置，其包含一電容器裝置(700、800)，具有至少三個金屬化層(Me1至Me4)，彼此以中間層(ILD1至ILD3)所分離，并包含為了與電子組件連接的內(nèi)連(718、728)，具有電傳導(dǎo)接觸部分(Via1至Via10)，其對于該金屬化層(Me1至Me4)為橫向地設(shè)置，具有一電容器裝置(700)，其包含透過接觸部分(Via1至Via10)所接通的電極(710、712、732)，以形成兩個互相咬合的電容器平板，該電容器裝置(700)的電極(710、712、732)是配置在至少兩個中間層(ILD1至ILD3)之中。
16.如權(quán)利要求15的電路裝置，其中該電容器裝置(700)的至少一電極(710)或一部份電極(720)，是位在一金屬化層(Me1、Me2)之中，及/或該電容器裝置(700)的至少一電極，包含位于一金屬化層(Me2)之中的一部份電極(720)與位在一中間層(ILD1)的一部份電極(712)，該兩部分電極(720、712)透過至少一接觸部分(Via2、Via3)或多數(shù)接觸部分，彼此之間電連接。
17.如權(quán)利要求15或16的電路裝置，其中該電容器裝置(700)的電極(710、712、732)，是配置在至少三個中間層(ILD1至ILD3)，或多于三個中間層(ILD1至ILD3)之中。
18.如前述權(quán)利要求任一項電路裝置，其包含配置在一中間層(ILD2)中的至少一電極(722)，并具有與配置在另一中間層(ILD3)中另外電極(732)相同的輪廓。
19.如權(quán)利要求18的電路裝置，其中具有該相同輪廓的電極(722、732)在其邊緣處為對齊配置(736、738)，較佳的是沿著完整的邊緣，垂直于支撐該電容器裝置(700)的一基質(zhì)表面。
20.如前述權(quán)利要求任一項電路裝置，其中該電容器裝置的至少兩電極(822、824)或至少三電極(822至826)，是配置于兩個金屬化層(802、804)之間。
21.如前述權(quán)利要求任一項電路裝置，其中在該電容器裝置(800)中的至少三個連續(xù)的電極(822至826)，是已經(jīng)使用少于該連續(xù)電極(822至826)數(shù)目的微影方法次數(shù)所圖形化。
22.如前述權(quán)利要求任一項電路裝置，其中每個電極是以多數(shù)接觸部分(Via1至Via10)的方式連接，及/或其中形成在位于一中間層(ILD1至ILD3)中至少一部份電極(722)的接觸表面，是大于此部分電極基本表面面積的30％或50％，及/或其中用于連接并非部分電極的至少一額外電極的接觸面積，是等于該部分電極接觸表面的尺寸。
23.如前述權(quán)利要求任一項電路裝置，其中一金屬化層(Me1至Me4)的金屬部分，是由銅、鋁、至少90％銅含量的銅合金，或至少90％鋁含量的鋁合金所組成，及/或其中該金屬化層(Me1至Me4)具有大于100納米或大于150納米的厚度，及/或其中接觸是以在彼此遠(yuǎn)離面對表面上，該金屬化層(Me1至Me4)的金屬部分制成，及/或其中在該中間層(ILD1至ILD3)的該電極，是以一金屬或金屬合金所組成，或是包含一金屬或金屬合金，特別是一金屬氮化物，較佳的是氮化鈦或氮化鉭，及/或其中在該中間層(ILD1至ILD3)的至少一電極，具有小于100納米或小于60納米的厚度，及/或其中只在一表面上，以該中間層(ILD1至ILD3)中的該電極制成接觸，及/或其中該中間層(ILD1至ILD3)是以一氧化物所組成，或是包含一氧化物，特別是二氧化硅，或包含一種氮化物或由一氮化物所組成，特別是氮化硅。
24.一種電容器裝置(700)，具有至少兩個集成電容器裝置(700)，該電容器裝置(700)除用以定義該接觸部分(Via1至Via10)位置的幾何設(shè)計外，并是按照相同的幾何設(shè)計方式所制造，該兩個集成電容器裝置(700)的至少之一，是建構(gòu)為與前述權(quán)利要求之一所要求相同的電容器裝置(700)，且用于一電極(710)連接的至少一接觸部分(Via1至Via10)，是存在于一電容器裝置(700)之中，而不存在于該另外的電容器裝置之中，因此在該另外的電容器裝置中的至少一電極并未連接。
25.如權(quán)利要求24的電容器裝置(700)，其中該連接電極(710)是位于有關(guān)該一電容器裝置(700)的相同位置中，同樣的，該未連結(jié)電極也是有關(guān)該另外的電容器裝置。
26.一種用于制造集成電容器裝置(1134)的方法，該方法包括以下步驟制造一介電層(1104)，在制造該介電層(1104)之后，制造一電極層(1106)，使用一化學(xué)或化學(xué)-物理干式蝕刻處理，圖形化該電極層(1106)，從該介電層(1104)以濕式化學(xué)處理移除該電極層(1106)的殘余，或從該介電層(1104)以濕式化學(xué)處理移除該電極層(1106)在該干式蝕刻處理期間，已經(jīng)變薄的區(qū)域。
27.如權(quán)利要求26的方法，其中該濕式化學(xué)移除是對于該介電層(1104)選擇性的實行，較佳的是以一大于4∶1或大于10∶1的選擇性。
28.如權(quán)利要求26或27的方法，其中該電極層(1106)是利用時間控制其蝕刻，及/或其中該電極層(1106)包含一金屬氮化物或由一金屬氮化物所組成，特別是氮化鈦或氮化鎢或氮化鉭，及/或其中該電極層(1106)是薄于100納米或薄于60納米。
29.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中該電極層(1106)是以氮化鈦組成，或包含氮化鈦，且其中一種基本水溶液，較佳的是一種包含氧化劑，特別是過氧化氫，及/或特別是包含氨水及/或胺類的溶液，是使用于該濕式化學(xué)移除之中，或其中一種酸類，特別是一種硝酸與氫氟酸的溶液，是使用于該濕式化學(xué)移除之中。
30.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中該介電層(1104)包含氮化硅或二氧化硅，或是由氮化硅或二氧化硅所組成，及/或其中該介電層(1104)具有小于100納米或小于50納米的厚度，但較佳的是大于30納米。
31.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中在該濕式化學(xué)移除之后，圖形化該介電層(1104)，特別是不需要在該濕式化學(xué)移除與該介電層(1104)的圖形化之間，于該電極層(1106)上制造額外的層，及/或其中該介電層(1104)是使用一化學(xué)或化學(xué)-物理干式蝕刻處理所蝕刻，及/或其中從離開該電極層(1106)一距離(B1)處，圖形化該介電層(1104)，特別是以大于5納米或大于50納米或大于100納米的距離。
32.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中該電極層(1106)是使用該干式蝕刻處理，以小于6秒或小于3秒，較佳的是為0秒的過度蝕刻時間所過度蝕刻，及/或其中在該濕式化學(xué)移除期間，從該電極層(1106)制造的一電極(1120)的部分側(cè)向蝕刻，是利用為了在圖形化該電極層(1106)的微影方法中所使用的屏蔽設(shè)計，而增加該屏蔽設(shè)計尺寸的方式所補償。
33.如前述權(quán)利要求任一項方法，其中使用該方法制造的一電路裝置，其服務(wù)壽命在正常狀況之下，至少是7年或至少10年。
34.一種集成電容器裝置(1134)，特別是一種使用前述權(quán)利要求之一所要求的方法所制成的電容器裝置(1134)，該電容器裝置(1134)具有一介電層(1104)，并具有鄰接該介電層(1104)的一電極(1120)，該介電層(1104)中未由該電極(1120)所覆蓋的至少一部份(B1)的厚度，與該介電層中由該電極(1120)所覆蓋區(qū)域的厚度差異，是小于5納米或小于1納米。且在該介電層(1104)未由該電極(1120)所覆蓋的區(qū)域，是沒有已經(jīng)為了制造該電極(1120)所圖形化的一電極層(1106)的殘余。
35.如權(quán)利要求34的電容器裝置(1134)，其中靠近該電極的該部分(B1)邊界，是位于離開該電極(1120)至少3納米或至少10納米的距離處，及/或其中遠(yuǎn)離該電極的該部分(B1)邊界，其是遠(yuǎn)于靠近該電極的該部分(B1)邊界，位于離開該電極(1120)至少5納米或至少10納米或至少20納米的距離處，及/或其中在該部分(B1)之中的介電層厚度，是以最多3納米或最多2納米或最多1納米的方式變化。
36.如權(quán)利要求34或35的電容器裝置(1134)，其中該介電層(1104)具有至少一接觸部分(1142)，或?qū)⑵湄灤┑亩鄶?shù)接觸部分。
全文摘要
本發(fā)明特別是說明用以制造一電容器裝置(110)的方法，其包含至少三電極(114a、118a與122b)。該電容器裝置(110)是使用少于該電極(114a、118a與122b)數(shù)目的微影方法次數(shù)所圖形化。本發(fā)明也說明一種電容器裝置，其在金屬化層之間有多于兩個或多于三個的中間層間延伸。該電路裝置每單位面積具有一高的電容，并可以利用一簡單方式制造。本發(fā)明也說明一種方法，其中首先使用一干式蝕刻圖形化一電極層。該電極層的殘余是使用一濕式化學(xué)處理所移除。此方法可以制造具有良好電性質(zhì)的電容器。
文檔編號H01L27/08GK1729572SQ200380106835
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者J·巴奇曼恩, B·福斯特, K·戈爾勒, J·克里滋 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司