專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電容器的半導(dǎo)體器件，該電容器具有金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近來，MIM電容器更經(jīng)常用作電容器元件，其與現(xiàn)有的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器相比，寄生電阻和寄生電容顯著減小。而且，也已經(jīng)開發(fā)了由這種MIM電容器構(gòu)成邏輯器件的單片結(jié)構(gòu)。為了獲得上面的結(jié)構(gòu)，要求用于邏輯器件和電容器器件的結(jié)構(gòu)和制造工藝都被集成。普通的邏輯器件包括多層結(jié)構(gòu)，其中堆疊各互連以形成多層結(jié)構(gòu)。把用于MIM電容器的結(jié)構(gòu)和工藝應(yīng)用到上面的多層互連結(jié)構(gòu)是重要的技術(shù)課題?？紤]到上述情況，已經(jīng)開發(fā)了一種工藝，根據(jù)該工藝，MIM電容器的電極以與器件區(qū)內(nèi)的多層互連結(jié)構(gòu)的技術(shù)類似的技術(shù)來制造。
美國未決專利申請公開NO.2002/0047154公開了一種多層電容器結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中包括第一級層，第二層以及絕緣膜，其中導(dǎo)線在第一級層中彼此平行排列，與第一級層中的導(dǎo)線面對的導(dǎo)線彼此平行排列在第二級層中，并且絕緣膜形成在第一和第二層之間。
然而，在形成多層互連結(jié)構(gòu)時，當互連圖形有變化，將產(chǎn)生不能實現(xiàn)平坦化的層的問題，并且尺寸精度惡化。為了解決上面的問題，使用了一種技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，通過在與形成在半導(dǎo)體器件內(nèi)的集成電路的電路功能有關(guān)的互連層內(nèi)安排虛擬互連來改善互連層的互連密度的均勻性。日本未決專利申請公開NO.2001-196372公開了一種技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，上面的虛擬互連不被設(shè)置為電氣地浮置，而是被固定在地電位。
順便提及，電容器元件具有以下問題精細的半導(dǎo)體器件引起形成在電容器的圍繞區(qū)內(nèi)的其它互連對器件產(chǎn)生影響，并且電容器的電容值變得不穩(wěn)定。日本未決專利申請公開NO.H5-90489公開了一種構(gòu)造，在該構(gòu)造中半導(dǎo)體集成電路具有電容器元件，在該電容器元件中下電極形成在半導(dǎo)體襯底上并且具有多邊形形狀的上電極形成在下電極上方，在該半導(dǎo)體集成電路中，由與上電極相同的材料形成的屏蔽板分別布置在與多邊形的上電極的每一邊相對且遠離的位置。因此，根據(jù)日本未決專利申請公開NO.H5-90489，即使在精細的結(jié)構(gòu)下，也能夠形成具有高抗干擾性，小附加電容以及高精度的電容器。
然而，日本未決專利申請公開NO.H5-90489中描述的半導(dǎo)體集成電路的構(gòu)造存在如下問題由于屏蔽板分別布置在相對和遠離多邊形的上電極的每一邊的位置，所以對下電極的抗泄漏電場的屏蔽效果小。此外，還存在不能提高形成下電極時的尺寸精度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；形成有MIM電容器的電容器形成區(qū)，MIM電容器包括形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜、第一電極以及第二電極，第一電極和第二電極彼此面對地排列，其間插有絕緣膜；以及屏蔽區(qū)，其形成在電容器形成區(qū)的外邊緣以圍繞電容器形成區(qū)，用于將電容器形成區(qū)與其它區(qū)屏蔽開，該屏蔽區(qū)包括多個屏蔽電極，這些屏蔽電極在形成有MIM電容器的第一電極和第二電極的全部(一個或多個)層中形成在半導(dǎo)體襯底上，以圍繞第一電極和第二電極，多個屏蔽電極中的每一個被設(shè)置在預(yù)定電位。
這里，當形成第一電極和第二電極時，屏蔽電極作為虛擬圖形可以同時形成。因此，半導(dǎo)體器件的尺寸精度可以提高。此外，因為屏蔽電極形成在形成有第一電極和第二電極的層的外邊緣，所以可以穩(wěn)定MIM電容器的電容值，并且可以將電容器形成區(qū)與其它區(qū)屏蔽開。
這里，可以假定MIM電容器是具有如下構(gòu)造的平行板MIM電容器，其中第一電極和第二電極之一形成在互連層之間的層中，另一電極作為通用互連金屬形成在互連層中的一層內(nèi)，并且絕緣膜形成在第一電極和第二電極之間。此外，也可以假定MIM電容器是具有如下構(gòu)造的互連MIM電容器，其中第一電極和第二電極在與互連金屬的層相同的層中以交替的方式形成為梳狀，并且絕緣膜形成在第一電極和第二電極之間。通過以虛擬電極包圍MIM電容器周圍的形式在每一方向上形成至少一個虛擬電極，并且設(shè)置虛擬電極的電位為預(yù)定電壓，可以得到屏蔽電極。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，所述屏蔽電極的至少一個可以被設(shè)置在為所述第一電極設(shè)置的電壓和為所述第二電極設(shè)置的電壓之間的電位。
根據(jù)本發(fā)明，在包括具有MIM結(jié)構(gòu)的電容器的半導(dǎo)體器件中，提高了半導(dǎo)體器件的尺寸精度，提供了穩(wěn)定的電容值。


本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點和特征通過結(jié)合附圖的如下描述將變得更清楚，其中圖1是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造；圖2是沿圖1所示的半導(dǎo)體器件的A-A線截取的剖面平面圖；圖3是剖面平面圖，示出形成多個電容器形成區(qū)的構(gòu)造；圖4是示出沿圖1所示的半導(dǎo)體器件的A-A線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖；圖5是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的另一個例子；圖6是沿圖5所示的半導(dǎo)體器件的B-B線截取的剖面平面圖；圖7是剖面平面圖，示出形成多個電容器形成區(qū)的構(gòu)造；圖8是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的另一個例子；圖9是剖面平面圖，示出形成具有圖8所示的構(gòu)造的多個半導(dǎo)體器件的構(gòu)造；圖10是剖面平面圖，示出形成具有圖8所示的構(gòu)造的多個半導(dǎo)體器件的另一個例子；圖11是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的另一個例子；圖12是沿圖11所示的半導(dǎo)體器件的C-C線截取的剖面平面圖；圖13是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造；圖14是沿圖13所示的半導(dǎo)體器件的D-D線截取的剖面平面圖；圖15是示出沿圖13所示的半導(dǎo)體器件的D-D線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖；圖16是示出沿圖13所示的半導(dǎo)體器件的D-D線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖；圖17是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造；圖18是示出沿圖17所示的半導(dǎo)體器件的E-E線截取的剖面平面圖；圖19A是示出圖17所示的半導(dǎo)體器件的另一個例子的視圖；圖19B是示出圖18所示的半導(dǎo)體器件的另一個例子的視圖；圖20A和圖20B示出半導(dǎo)體器件的另一個例子；圖21是頂視圖，示出半導(dǎo)體器件中的電容器形成區(qū)，屏蔽區(qū)和邏輯區(qū)的排列；以及圖22是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例解釋的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的另一個例子。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考示意性的實施例來在此描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，使用本發(fā)明的講解，能夠完成多種可選擇的實施例，并且本發(fā)明并不局限于以說明為目的而示出的實施例。
下文中，參考附圖講解根據(jù)本發(fā)明的實施例。這里，相同的標號被賦予圖中所有相近的元件，并且將不再重復(fù)描述。
(第一實施例)圖1是剖面圖，示出根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100的構(gòu)造。
半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底102；電容器形成區(qū)130，其內(nèi)形成有MIM電容器；以及屏蔽區(qū)132，用于屏蔽電容器形成區(qū)130不受其它區(qū)的影響。
MIM電容器包括形成在半導(dǎo)體襯底102上的絕緣夾層104(絕緣膜)、第一電極110、以及第二電極112。第一電極110和第二電極112通過絕緣膜104彼此面向地排列。
屏蔽區(qū)132包括多個屏蔽電極114，該屏蔽電極114形成在電容器形成區(qū)130的外邊緣中的半導(dǎo)體襯底102上以圍繞電容器形成區(qū)130。屏蔽電極114與MIM電容器形成在相同層內(nèi)。在本實施例中，屏蔽電極114形成在形成有MIM電容器的第一電極110和第二電極112的全部層內(nèi)。多個屏蔽電極114的每一個都設(shè)置在預(yù)定電位。
半導(dǎo)體器件100具有多層互連結(jié)構(gòu)，其中堆疊了多個互連106和形成在互連106之上和之下的多個通路108?；ミB106用作第一電極110和第二電極112。這里，盡管示出的絕緣夾層104為單層結(jié)構(gòu)，但絕緣夾層104包括多個堆疊層，該堆疊層包括刻蝕停止層、絕緣夾層以及保護絕緣層。絕緣夾層104可以由與具有多層互連結(jié)構(gòu)的邏輯區(qū)中使用的絕緣夾層相同的材料形成。例如，絕緣夾層104可以由氧化硅膜或低介電常數(shù)的膜形成。
在本實施例中，在上層和下層的互連106經(jīng)過通路108彼此電氣地連接?；ミB106可以由銅或鋁形成。互連106包括連接到第一電位線120的第一電極110，以及連接到第二電位線122的第二電極112，第二電位線122設(shè)置在與第一電位線120不同的電位。在本實施例中，絕緣夾層104起到電容器膜的作用。第一電極110、絕緣夾層104、以及第二電極112在相同層內(nèi)彼此平行排列以形成MIM電容器。此外，在半導(dǎo)體器件100的每一層中，第一電極110和第二電極112通過絕緣夾層104以交替的方式彼此平行地排列。而且，在本實施例中，因為通過通路108進行到互連106的連接，并且通路108也與連接到通路108的互連106保持在相同電位，所以在部分通路108中也會引起電容，使MIM電容器的電容值變大。
半導(dǎo)體器件100包括電容器形成區(qū)130，其內(nèi)形成有電容器；屏蔽區(qū)132，其形成在電容器形成區(qū)130周圍；以及浮置區(qū)134，其形成在屏蔽區(qū)132周圍。
這里，電容器形成區(qū)130包括多個第一電極110和多個第二電極112，其中這兩種電極都形成在多個互連層內(nèi)。屏蔽區(qū)132包括多個屏蔽電極114，其中在形成有多個第一電極110和多個第二電極112的每一個互連層內(nèi)，每一個屏蔽電極114形成在多個第一電極110和多個第二電極112的外邊緣；以及多個屏蔽通路115，用于連接形成在多個互連層中的多個屏蔽電極114。在上層和下層的屏蔽電極114經(jīng)過屏蔽通路115彼此電氣地連接。在本實施例中，屏蔽電極114通過屏蔽通路115電氣地連接到半導(dǎo)體襯底102，并接地。
在本實施例中，盡管圖中未示出，但半導(dǎo)體器件100可以包括具有晶體管和形成在晶體管上的多層互連結(jié)構(gòu)的邏輯區(qū)，其中晶體管形成在半導(dǎo)體襯底102上的與電容器形成區(qū)130不同的區(qū)內(nèi)。
形成在電容器形成區(qū)130、屏蔽區(qū)132以及浮置區(qū)134等內(nèi)的互連和通路可以以相同的工藝與邏輯區(qū)的多層互連結(jié)構(gòu)中的互連和通路同時形成。
在本實施例中，當形成第一電極110和第二電極112時，屏蔽電極114和浮置電極116可以同時形成為虛擬圖形。也就是說，屏蔽電極114和浮置電極116形成在形成有第一電極110和第二電極112的整個層內(nèi)。不管半導(dǎo)體器件100的電路操作，提供屏蔽電極114和浮置電極116，以便提高與半導(dǎo)體器件100的電路操作有關(guān)的其它元件的尺寸精度。在本實施例中，上面的虛擬圖形的一部分用作屏蔽電極114，其將電容器形成區(qū)130與其它區(qū)隔離，其中第一電極110和第二電極112形成在電容器形成區(qū)130內(nèi)。此外，剩余虛擬圖形用作浮置電極116。通過提供包含浮置電極116的浮置區(qū)134，該浮置區(qū)134在屏蔽區(qū)132和其外部的其它區(qū)之間，即使當排列在其它區(qū)中的最外部的互連的設(shè)置電位與屏蔽電極114的設(shè)置電位不同時，浮置電極116也能夠減輕兩個電位之間的差異，并且把產(chǎn)生于這些互連之間的電容性分量控制得更低。
圖2是沿圖1所示的半導(dǎo)體器件100的A-A線截取的剖面平面圖。
在本實施例中，第一電極110和第二電極112具有電極在一個方向上延伸的互連形狀。在平面圖或二維排列中，電容器形成區(qū)130可以是多邊形的形狀，并且多個屏蔽電極114沿電容器形成區(qū)130的每一邊排列。在本實施例中，在平面圖中，電容器形成區(qū)130具有矩形形狀，并且多個屏蔽電極114排列在電容器形成區(qū)130的四邊周圍。這里，在平面圖中，屏蔽電極114具有點狀形狀，并且多個屏蔽電極114排列成分布在屏蔽區(qū)132內(nèi)。在平面圖中，浮置電極116具有與屏蔽電極114相同的形狀。在本實施例中，在平面圖中，浮置電極116也具有點狀形狀。多個浮置電極116排列在屏蔽區(qū)132的四邊。多個浮置電極116排列成分布在浮置區(qū)134內(nèi)。這樣，根據(jù)屏蔽電極114和浮置電極116在平面圖中具有點狀形狀的構(gòu)造，屏蔽電極114和浮置電極116可以更有效地起到虛擬圖形的作用以提高在電容器形成區(qū)130內(nèi)的互連106(第一電極110和第二電極112)的尺寸精度。
此外，根據(jù)應(yīng)用平面圖中的點狀形狀作為屏蔽電極114和浮置電極116的排列圖案的構(gòu)造，不管第一電極110和第二電極112的排列圖案如何，屏蔽電極114和浮置電極116都可以適當?shù)胤植己团帕小Ｉ踔猎谏鲜鰳?gòu)造下，如圖1所示，由于在上層和下層內(nèi)的屏蔽電極114經(jīng)過屏蔽通路115彼此連接，所以能夠確保屏蔽功能。
此外，第一電位線120和第二電位線122形成在半導(dǎo)體器件100的多個層中的至少一層內(nèi)。如上所述，半導(dǎo)體器件100中的上層和下層內(nèi)的互連106通過通路108彼此電氣地連接。因此，在半導(dǎo)體器件100內(nèi)的多個層中的至少一層內(nèi)，通過將第一電極110連接到第一電位線120，以及將第二電極112連接到第二電位線122，所有層中的第一電極110和第二電極112可以被分別設(shè)置在理想的恒定電位。
在根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100中，形成在電容器形成區(qū)130、屏蔽區(qū)132和浮置區(qū)134內(nèi)的互連和通路可以用如下方法和工藝形成，此方法和工藝與多層互連結(jié)構(gòu)中的形成在邏輯區(qū)內(nèi)的互連和通路的方法和工藝相同。
在本實施例中，因為屏蔽區(qū)132和浮置區(qū)134形成在電容器形成區(qū)130的外邊緣，所以半導(dǎo)體器件100的尺寸精度可以被提高。此外，由于上層和下層中的屏蔽電極114通過屏蔽通路115彼此連接，所以這些屏蔽電極114被設(shè)置在相同電位，能夠防止在屏蔽電極114之間產(chǎn)生電容。
圖3是剖面平面圖，示出了形成有多個電容器形成區(qū)130的構(gòu)造。
這里，在半導(dǎo)體襯底(未示出)上形成了4個電容器形成區(qū)130，并且屏蔽區(qū)132形成在每一個電容器形成區(qū)130周圍。此外，浮置區(qū)134形成在屏蔽區(qū)132之間。根據(jù)上面的構(gòu)造，例如，形成在一個電容器形成區(qū)130周圍的屏蔽區(qū)132起到屏蔽的作用，使電容器形成區(qū)130與其它區(qū)隔離。此外，屏蔽區(qū)132也起到虛擬圖形的作用，當互連106形成在上面的電容器形成區(qū)130和其它電容器形成區(qū)130時，虛擬圖形提高了互連106的尺寸精度。因此，半導(dǎo)體器件100的尺寸精度可以進一步提高。
圖4是示出沿圖1所示的半導(dǎo)體器件100的A-A線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖。
屏蔽電極114也可以構(gòu)造為具有如第一電極110和第二電極112那樣的互連形狀，其中，根據(jù)互連形狀，電極在一個方向上延伸。甚至在上面的構(gòu)造下，由于屏蔽電極114形成在形成于電容器形成區(qū)130的邊緣的第一電極110和第二電極112處，用屏蔽電極114可以保持第一電極110和第二電極112重復(fù)排列的圖形，因而半導(dǎo)體器件100的尺寸精度可以提高。此外，通過上述構(gòu)造可以提高屏蔽功能。
屏蔽電極114可以構(gòu)造為具有與第一電極110和第二電極112相同的形狀，或者小于第一電極110或第二電極112的形狀。因此，當形成第一電極110和第二電極112時，作為虛擬圖形，屏蔽電極114的功能可以提高。然而，一些屏蔽電極114可以構(gòu)造為具有大于第一電極110或第二電極112的形狀。
圖5是剖面圖，示出了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100的另一個例子。
圖5與圖1到圖3示出的例子的不同之處在于，浮置區(qū)134形成在電容器形成區(qū)130周圍，并且屏蔽區(qū)132形成在浮置區(qū)134周圍。
在本實施例中，第一電極110和第二電極112以交替方式排列，第一電極110排列在電容器形成區(qū)130的一端，第二電極112排列在電容器形成區(qū)130的另一端。第一電極110和第二電極112形成電容器，兩電極之一接地，并且兩電極的另一電極設(shè)置在高電位。在本實施例中，因為屏蔽電極114連接到半導(dǎo)體襯底102并接地，所以當屏蔽電極114排列在設(shè)置為高電位的第一電極110或第二電極112附近時，在屏蔽電極和設(shè)置為高電位的第一電極110或第二電極112之間存在產(chǎn)生電容的可能性。在圖5示出的例子中，因為浮置區(qū)134位于電容器形成區(qū)130和屏蔽區(qū)132之間，設(shè)置為高電位的第一電極110或第二電極112能夠被遠離屏蔽電極114地放置，從而兩者之間具有一定間隔，所以能夠避免電容的產(chǎn)生。
圖6是沿圖5示出的半導(dǎo)體器件100的B-B線截取的剖面平面圖。
關(guān)于圖6示出的結(jié)構(gòu)，在平面圖中具有點狀形狀的浮置電極116和屏蔽電極114，以如圖2相似的方式，排列成分布并圍繞電容器形成區(qū)130。因此，當形成互連106等時，互連106的尺寸精度可以提高。
圖7是示出形成有多個電容器形成區(qū)130的構(gòu)造。
這里，在半導(dǎo)體襯底(未示出)上形成有四個電容器形成區(qū)130，并且浮置區(qū)134形成在每個電容器形成區(qū)130周圍。此外，屏蔽區(qū)132以如下方式形成，即屏蔽區(qū)132從浮置區(qū)134的外面包圍被浮置區(qū)134包圍的電容器形成區(qū)130。這里，以相鄰的電容器形成區(qū)130共享屏蔽區(qū)132的每一邊的方式來設(shè)置屏蔽區(qū)132。如上所述，由于本實施例具有浮置區(qū)134形成在電容器形成區(qū)130和屏蔽區(qū)132之間以使電容器形成區(qū)130和屏蔽區(qū)132之間具有一定距離的構(gòu)造，所以甚至在屏蔽電極114和第一電極110或第二電極112之間存在電位差的狀態(tài)下，也能防止電極之間產(chǎn)生電容。因此，甚至根據(jù)多個電容器形成區(qū)130共享屏蔽區(qū)132的構(gòu)造，每個電容器形成區(qū)130也可以用屏蔽區(qū)132與其它區(qū)有效地隔離。
圖8是剖面圖，示出了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100的另一個例子。
盡管在上述例子中已經(jīng)描述了半導(dǎo)體器件100具有浮置區(qū)134的構(gòu)造，但半導(dǎo)體器件100也可以構(gòu)造為不包括浮置區(qū)134。甚至根據(jù)上面的構(gòu)造，每個電容器形成區(qū)130也可以通過在電容器形成區(qū)130周圍形成屏蔽區(qū)132來與其它區(qū)隔離。
圖9是剖面平面圖，示出了形成有具有圖8示出的構(gòu)造的多個半導(dǎo)體器件100的構(gòu)造。
在圖中，四個電容器形成區(qū)130形成在半導(dǎo)體襯底(未示出)上，并且屏蔽區(qū)132形成在每個電容器形成區(qū)130周圍。這里，多個電容器形成區(qū)130共享形成在屏蔽區(qū)132內(nèi)的屏蔽電極114。根據(jù)上面的構(gòu)造，半導(dǎo)體器件100的尺寸精度可以提高。而且，每個電容器形成區(qū)130能夠與其它區(qū)隔離。
圖10是剖面平面圖，示出了形成有具有圖8示出的構(gòu)造的多個半導(dǎo)體器件100的另一個例子。
這里，兩個屏蔽電極114形成在相鄰的電容器形成區(qū)130之間。根據(jù)上面的構(gòu)造，屏蔽電極114可以更有效地起到虛擬圖形的作用，以提高半導(dǎo)體器件100的尺寸精度。此外，因為在屏蔽區(qū)132內(nèi)的所有屏蔽電極114都接地并設(shè)置在相同的電位，所以屏蔽區(qū)132的隔離功能也可以被提高，其中屏蔽區(qū)132形成在多個電容器形成區(qū)130周圍。
圖11是剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件100的另一個例子。
在圖11中，半導(dǎo)體器件100還包括以覆蓋電容器形成區(qū)130內(nèi)的MIM電容的上部或下部的方式形成的多個屏蔽電極114。因此，電容器形成區(qū)130不僅在平面方向上的外邊緣，而且在上層和下層中被屏蔽區(qū)132包圍，所以電容器形成區(qū)130可以以更有效的方式與其它區(qū)隔離。這里，形成在最下層中的每個屏蔽電極114通過屏蔽通路115連接到半導(dǎo)體襯底102并接地。
圖12是沿圖11示出的半導(dǎo)體器件100的C-C線截取的剖面平面圖。
如圖所示，多個屏蔽電極114通過連接互連136彼此連接，其中它們中的至少一個通過下層中的屏蔽電極114和屏蔽通路105連接到半導(dǎo)體襯底102并接地，使得所有這些屏蔽電極114都接地。此外，多個屏蔽電極114可以形成為直接與連接到襯底102的屏蔽電極114連接的圖形，層的平整度能夠保持。
如上所述，通過不僅在平面方向上在電容器形成區(qū)130周圍而且在上層和下層周圍形成屏蔽區(qū)132，電容器形成區(qū)130可以以更有效的方式與其它區(qū)隔離。而且，在本例中，浮置區(qū)134也可以被構(gòu)造為位于電容器形成區(qū)130和屏蔽區(qū)132之間或在屏蔽區(qū)132和其它區(qū)之間。
如上所述，因為當形成第一電極110和第二電極112時，屏蔽電極114和浮置電極116作為虛擬圖形同時形成，其中MIM電容器形成在第二電極112和第一電極110之間，所以根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100，可以保持各層的平整度，并且可以提高半導(dǎo)體器件100的尺寸精度。此外，用如上所述形成的屏蔽電極114，可以屏蔽形成有MIM電容器的電容器形成區(qū)130，并且可以穩(wěn)定電容器形成區(qū)130中的MIM電容器的電容值。此外，因為形成在屏蔽區(qū)132內(nèi)的屏蔽電極114保持在地電位，所以根據(jù)本實施例，電容器形成130可以以更有效的方式被屏蔽。
(第二實施例)圖13是剖面圖，示出了根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件100的構(gòu)造。
本實施例與第一實施例的不同之處在于屏蔽電極114不連接到半導(dǎo)體襯底102。其它方面與已講解的第一實施例相似，將不再重復(fù)講解。在本實施例，屏蔽電極114連接到第三電位線138，并且屏蔽電極114的電位根據(jù)第三電位線138設(shè)置的電位來設(shè)置。
圖14是沿圖13示出的半導(dǎo)體器件100的D-D線截取的剖面平面圖。
雖然在圖中未示出浮置電極116，但是在本實施例中半導(dǎo)體器件100也可以包括浮置電極116。在本實施例中，在形成有屏蔽電極114多個層中的至少一層內(nèi)，屏蔽電極114可以具有與第一電極110和第二電極112相似的互連形狀。因此，可以保持第一電極110和第二電極112重復(fù)排列的圖形，同時，多個屏蔽電極114能夠以簡單的構(gòu)造電氣地連接。在本實施例中，其它層中的屏蔽電極114能夠以與圖2相似的方式形成點狀形狀。
在本實施例中，電容器形成區(qū)130在平面圖中也具有矩形形狀，多個屏蔽電極114排列在電容器形成區(qū)130的四邊周圍。在本實施例中，通過適當?shù)卦O(shè)置第三電位線138的排列，多個屏蔽電極114中的任何一個可以設(shè)置在與其它屏蔽電極114不同的電位。甚至在上面的情況下，排列在電容器形成區(qū)130的各邊中的相同邊的屏蔽電極114可以被設(shè)置在相同電位。因此，使用屏蔽電極114，可以確保有效地屏蔽電容器形成區(qū)130。
在圖14示出的層中，多個屏蔽電極114經(jīng)過連接互連136彼此電氣地連接。此外，屏蔽電極114中的任何一個都連接到第三電位線138上。根據(jù)上面的構(gòu)造，所有的多個屏蔽電極114的電位能夠設(shè)置在相同的電位。第三電位線138的設(shè)置電位也可以被設(shè)置在與第一電位線120或第二電位線122中的任何一個相同的電位，或在第一電位線120電位和第二電位線122的電位之間的任意電位，其中第一電位線120連接到第一電極110，第二電位線122連接到第二電極112。例如，第三電位線138可以接地，或可以設(shè)置在第一電位線120的電位和第二電位線122的電位之間的中間電位。
圖15是示出了沿圖13所示的半導(dǎo)體器件100的D-D線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖。
在該圖中，多個屏蔽電極114也可以以圖14示出的構(gòu)造相似的方式，經(jīng)過連接互連136彼此電氣地連接。本例子與圖14示出的構(gòu)造的不同之處在于屏蔽電極114中的至少一個連接到第一電位線120。根據(jù)上面的構(gòu)造，屏蔽電極114可以設(shè)置在與第一電極110的電位相同的電位。因此，可以將電容器形成區(qū)130與其它區(qū)隔離。此外，由于第一電位線120用于設(shè)置屏蔽電極114的電位，所以半導(dǎo)體器件100的互連結(jié)構(gòu)可以被簡化。雖然這里示出了屏蔽電極114連接到第一電位線120的構(gòu)造，但屏蔽電極114也可以被構(gòu)造為連接到第二電位線122。
圖16是示出了沿圖13所示的半導(dǎo)體器件100的D-D線截取的剖面平面圖的另一個例子的視圖。
這里，第三電位線138可以構(gòu)造為包括多條電位線138a、138b、138c和138d。多個屏蔽電極114連接到各電位線138a到138d。
電位線138a到138d可以設(shè)置在單獨的電位。例如，連接到與第一電極110相鄰的屏蔽電極114的電位線138d的電位可以設(shè)置在與第一電極110相同的電位。
同樣地，連接到與第二電極112相鄰的屏蔽電極114的電位線138b的電位可以設(shè)置在與第二電極112相同的電位。此外，例如，在與第一電極110和第二電極112的延伸方向幾乎垂直的方向上延伸的屏蔽電極114的電位可以設(shè)置在第一電極110的電位和第二電極112的電位的中間電位，或者可以設(shè)置在地電位。
因而，因為通過具有如下構(gòu)造，即在電容器形成區(qū)130周圍形成的屏蔽區(qū)132中多個屏蔽電極114的電位設(shè)置在獨立值，在相鄰電容器形成區(qū)130內(nèi)的第一電極110的電位或第二電極112的電位可以被確定，所以能夠防止在電容器形成區(qū)130和屏蔽電極114之間產(chǎn)生電容。因為設(shè)置在恒定電位的屏蔽電極114在電容器形成區(qū)130的每一邊形成一道屏障(wall)，所以甚至通過具有上面的構(gòu)造，電容器形成區(qū)130也可以與其它區(qū)隔離。
如上所述，在根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100中能夠得到與根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體器件100相同的效果。此外，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100，基于在電容器形成區(qū)130內(nèi)第一電極110和第二電極112的電位，以及與第一電極110和第二電極112有關(guān)的屏蔽電極114的排列等，能夠適當?shù)卦O(shè)置多個屏蔽電極114的電位。
(第三實施例)圖17是剖面圖，示出了根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件100的構(gòu)造。
雖然圖中未示出，但在本實施例中，半導(dǎo)體器件100也可以包括邏輯區(qū)，邏輯區(qū)具有形成在半導(dǎo)體襯底102上的不同于電容器形成區(qū)130的區(qū)中的晶體管，以及形成在晶體管上的多層互連結(jié)構(gòu)。在電容器形成區(qū)130、屏蔽區(qū)132、浮置區(qū)134等內(nèi)的互連和通路可以與在邏輯區(qū)的多層互連結(jié)構(gòu)中的互連和通路同時形成。
本實施例與根據(jù)第一和第二實施例的半導(dǎo)體器件100的不同之處在于第一電極110、絕緣夾層104和第二電極112形成在彼此不同的層內(nèi)。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100具有半導(dǎo)體襯底102，以及形成在其上的絕緣夾層104。絕緣夾層104以與第一實施例相似的方式由多個層形成。在本實施例中，絕緣夾層104可以具有包括電容器膜105的構(gòu)造，其中電容器膜105由比其它層中使用的絕緣膜的介電常數(shù)高的材料形成。這里，第二電極112形成在該層之下，第一電極110與第二電極112相隔地形成在該層上，并且絕緣夾層104(電容器膜105)存在于第二電極112和第一電極110之間。此外，第二電極112經(jīng)過通路108連接到半導(dǎo)體襯底102，并且通過第二電位線122接地。此外，第一電極110連接到設(shè)置為預(yù)定電位的第一電位線120。
半導(dǎo)體器件100包括屏蔽電極114的多個電極對，其中電極114對位于與第二電極112或第一電極110相同的層內(nèi)。也就是說，在形成有第二電極112的層內(nèi)，屏蔽電極114形成在第二電極112周圍。而且，浮置電極116形成在屏蔽電極114周圍。此外，在形成有第一電極110的層內(nèi)，屏蔽電極114形成在第一電極110周圍。而且，浮置電極116形成在屏蔽電極114周圍。形成在與第二電極112相同的層內(nèi)的屏蔽電極114經(jīng)過屏蔽通路115連接到半導(dǎo)體襯底102，并且經(jīng)過連接互連136接地。此外，形成在與第一電極110相同的層內(nèi)的屏蔽電極114經(jīng)過形成在該層上的屏蔽通路115和連接互連136被設(shè)置為地電位。
在本實施例中，當形成第一電極110和第二電極112時，屏蔽電極114和浮置電極116作為虛擬圖形同時形成。因此，形成有第一電極110和第二電極112的層的尺寸精度可以提高。
在根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100中，例如，第二電極112以及與第二電極112形成在相同的層內(nèi)的屏蔽電極114和浮置電極116，與邏輯區(qū)的多層互連結(jié)構(gòu)的互連同時并以同樣工藝來形成。第二電極112和與第二電極112面對的第一電極110之間的距離可以形成得比邏輯區(qū)中的上互連和下互連之間的距離短，其中MIM電容器形成在第二電極112和第一電極110之間。因而，通路和互連僅形成在電容器形成區(qū)130、屏蔽區(qū)132以及浮置區(qū)134內(nèi)。同時，電容器膜105可以形成在第二電極112上，并且第一電極110形成在電容器膜105上。此后，在邏輯區(qū)的上層中的通路、互連、絕緣膜等可以再次與邏輯區(qū)中的那些同時并且同樣工藝形成。
圖18是沿圖17示出的半導(dǎo)體器件100的E-E線截取的剖面平面圖。
在本實施例，電容器形成區(qū)130的平面形狀也可以假定為多邊形形狀，并且多個屏蔽電極114可以排列在電容形成區(qū)130的每一邊。此外，第一電極110(或第二電極112)具有點狀的平面形狀。屏蔽電極114也具有點狀的平面形狀，并且分布和排列在形成有第一電極110(或第二電極112)的電容器形成區(qū)130的四邊周圍。而且，浮置電極116也具有點狀的平面形狀，并且分布和排列在形成有屏蔽電極114的電容器屏蔽區(qū)132的四邊周圍。根據(jù)上面的構(gòu)造，電容器形成區(qū)130通過屏蔽區(qū)132與其它區(qū)隔離。此外，形成在上層和下層內(nèi)的每個屏蔽電極114都接地，并且可以防止在屏蔽電極114之間產(chǎn)生電容。雖然這里示出了屏蔽電極設(shè)置在地電位的例子，但屏蔽電極114可以設(shè)置在其它電位，只要形成在上層和下層內(nèi)的屏蔽電極114的電位彼此相同。
圖19A和19B是示出了圖17和18所示的半導(dǎo)體器件100的其它例子的視圖。
這里，浮置區(qū)134形成在電容器形成區(qū)130周圍，并且另外，屏蔽區(qū)132形成在浮置區(qū)134周圍。根據(jù)上面的構(gòu)造，具有與圖17和圖18所示半導(dǎo)體器件100相同的效果。此外，在本實施例中，第二電極112接地，而第一電極110設(shè)置在高電位。當屏蔽電極114排列在設(shè)置在高電位的第一電極110附近時，因為屏蔽電極114連接到半導(dǎo)體襯底102并接地，所以在電極110和電極114之間存在產(chǎn)生電容的可能性。因為浮置區(qū)134位于電容器形成區(qū)130和屏蔽區(qū)132之間，并且在設(shè)置為高電位的第一電極110和屏蔽電極114之間能夠提供一定距離，所以在圖19A和19B示出的例子中能夠防止在第一電極110和屏蔽電極114之間產(chǎn)生電容。
圖20A和圖20B是剖面示意圖，示出了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件100的其它例子。
圖20A示出了圖17所示的半導(dǎo)體器件100的另一個例子。圖20B示出了圖19B所示的半導(dǎo)體器件100的另一個例子。盡管圖17、18、19A和19B示出了如下構(gòu)造，在該構(gòu)造中，包括一對第一電極110和第二電極112的電容器形成區(qū)130被屏蔽區(qū)132圍繞，但電容器形成區(qū)130還可以具有多對第一電極110和第二電極112并列排列的構(gòu)造。
此外，甚至在本實施例中，第一電極110和第二電極112可以構(gòu)造為具有各電極在一個方向上延伸的互連形狀。此外，屏蔽電極114也可以具有與第一電極110和第二電極112相似的互連形狀。而且，盡管在本實施例中示出了第二電極112連接到半導(dǎo)體襯底102并接地的構(gòu)造，但還可以采用如下構(gòu)造，在該構(gòu)造中，第二電位線122設(shè)置為預(yù)定電位以設(shè)置第二電極112的電位。甚至在本實施例中，也可以采用屏蔽區(qū)132形成在電容形成區(qū)130內(nèi)的上層和下層的構(gòu)造。
甚至根據(jù)本實施例，由于在形成第一電極110和第二電極112時，屏蔽電極114和浮置電極116作為虛擬圖形同時形成，所以能夠保持層的平整度，并且可以提高半導(dǎo)體器件100的尺寸精度，其中MIM電容器形成在第二電極112和第一電極110之間。此外，形成有MIM電容器的電容器形成區(qū)130被如上所述形成的屏蔽電極114屏蔽，于是電容器形成區(qū)130內(nèi)的MIM電容器的電容值可以被穩(wěn)定。
如上所述，基于實施例講解了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到本實施例僅是示意性的和非限制性的，并且在不偏離本發(fā)明的精神范圍的情況下可以進行各種修改。
圖21是頂視圖，示出了在上面描述的實施例中講解的半導(dǎo)體器件100中的電容器形成區(qū)130、屏蔽區(qū)132以及邏輯區(qū)的排列。因而，根據(jù)上面實施例的半導(dǎo)體器件100，電容器形成區(qū)130可以被屏蔽電極132從其它區(qū)如邏輯區(qū)屏蔽開，并且可以穩(wěn)定電容器形成區(qū)130中的MIM電容器的電容值。盡管這里只示出了邏輯區(qū)，但根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件100可以具有電容器形成區(qū)130被從各種其它區(qū)屏蔽開的構(gòu)造。
盡管上面描述的實施例示出了在屏蔽區(qū)132內(nèi)的屏蔽電極114和在浮置區(qū)134內(nèi)的浮置電極116的各種排列圖形，但是屏蔽電極114和浮置電極116的排列不僅具有圖中示出的排列圖形，而且還具有多種排列圖形。例如，可以應(yīng)用如下構(gòu)造，其中在電容器形成區(qū)130的外邊緣以包圍區(qū)130的方式形成一列的屏蔽電極114，并且同時，在一部分區(qū)中形成多列的屏蔽電極114。
盡管在上面描述的實施例中，浮置電極116沒有被構(gòu)造為經(jīng)過通路連接，但可以采用電極116也經(jīng)過上層和下層中的通路連接的構(gòu)造。
此外，用于形成在電容器形成區(qū)130內(nèi)的第一電極110和第二電極112的排列圖形，不局限于圖中已經(jīng)示出的圖形，而是除了在第一實施例和第二實施例中已經(jīng)講解的半導(dǎo)體器件100之外還可以采用各種排列圖形。圖22是剖面圖，示出了第一實施例和第二實施例已經(jīng)講解的半導(dǎo)體器件100的構(gòu)造的另一個例子。這里，本例的構(gòu)造與第一實施例和第二實施例中講解的構(gòu)造的相似之處在于第一電極110和第二電極112在每一層中以交替方式排列。然而，本例的構(gòu)造與第一實施例和第二實施例中講解的構(gòu)造的不同之處在于第一電極110和第二電極112設(shè)置在垂直方向上也以交替方式排列。根據(jù)上面的構(gòu)造，可以提高電容器形成區(qū)130內(nèi)的MIM電容器的電容值。
顯然，本發(fā)明不局限于以上實施例，可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下進行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；電容器形成區(qū)，其中形成有MIM電容器，所述MIM電容器包括形成在所述半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜、第一電極以及第二電極，所述第一電極和所述第二電極彼此面對地排列，其間插有所述絕緣膜；以及屏蔽區(qū)，其形成在所述電容器形成區(qū)的外邊緣以圍繞所述電容器形成區(qū)，用于將所述電容器形成區(qū)與其他區(qū)屏蔽開，所述屏蔽區(qū)包括在形成有所述MIM電容器的所述第一電極和所述第二電極的全部(一個或多個)層中形成在所述半導(dǎo)體襯底上的圍繞所述第一電極和所述第二電極的多個屏蔽電極，所述多個屏蔽電極的每一個被設(shè)置在預(yù)定電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器形成區(qū)在二維排列中具有多邊形的形狀，所述多個屏蔽電極沿著所述電容器形成區(qū)的所述多邊形形狀的每一邊排列，并且至少形成在相同邊的所述屏蔽電極被設(shè)置在相同電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多個屏蔽電極的每一個具有點狀形狀，并且所述多個屏蔽電極排列為在所述屏蔽區(qū)中以二維排列分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多個屏蔽電極的每一個具有與所述第一電極或所述第二電極的形狀相同的形狀，或者小于所述第一電極或所述第二電極的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括浮置區(qū)，該浮置區(qū)包括多個浮置電極，在形成有所述MIM電容器的所述第一電極和所述第二電極的相同(一個或多個)層中，所述浮置電極形成在所述屏蔽區(qū)和所述電容器形成區(qū)之間或所述屏蔽區(qū)和所述半導(dǎo)體襯底上的所述其他區(qū)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多個浮置電極的每一個在二維排列中具有與所述屏蔽電極的形狀相同的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述MIM電容器包括形成在第一層中的所述第一電極以及形成在與所述第一層不同的第二層中的所述第二電極，并且所述多個屏蔽電極包括所述屏蔽區(qū)中的形成在所述第一層中的所述屏蔽電極中的一些和形成在所述第二層中的所述屏蔽電極中的一些。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽區(qū)還包括連接形成在所述第一層和所述第二層中的所述多個屏蔽電極的通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽區(qū)還包括多個屏蔽電極，其以所述多個屏蔽電極覆蓋所述MIM電容器的上部或下部的方式形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述電容器形成區(qū)中，所述第一電極、所述絕緣膜以及所述第二電極在相同層中彼此平行排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述電容器形成區(qū)中，形成多個所述第一電極和多個所述第二電極，使得所述多個第一電極的每一個和所述多個第二電極的每一個通過所述絕緣夾層以交替的方式彼此平行排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，還包括具有多個互連層的多層互連結(jié)構(gòu)，其中在所述電容器形成區(qū)中，形成多個所述第一電極和多個所述第二電極，使得所述第一電極和所述第二電極二者排列在所述多個互連層的每層中，并且所述屏蔽區(qū)包括多個所述屏蔽電極和多個通路，多個所述屏蔽電極形成在所述多個互連層的每層中的所述多個第一電極和所述多個第二電極的外邊緣，多個通路用于連接形成在所述多個互連層的每層中的所述多個屏蔽電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，還包括邏輯區(qū)，其包括形成在與所述半導(dǎo)體襯底上的所述電容器形成區(qū)不同的區(qū)中的晶體管以及形成在所述晶體管上的多層互連結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極和所述第二電極形成在與所述多層互連結(jié)構(gòu)的互連的層相同的層中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極、所述絕緣膜以及所述第二電極形成在所述電容器形成區(qū)中的彼此不同的層中，并且所述多個屏蔽電極包括多對所述屏蔽電極，在所述屏蔽電極的每個所述對中，所述電極之一位于與所述第一電極的層相同的層中，所述電極中的另一個位于與所述第二電極的層相同的層中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，還包括邏輯區(qū)，其包括形成在與所述半導(dǎo)體襯底上的所述電容器形成區(qū)不同的區(qū)中的晶體管以及形成在所述晶體管上的多層互連結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極和所述第二電極中的至少一個形成在與所述邏輯區(qū)中的所述多層互連結(jié)構(gòu)的互連的層相同的層中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽電極的至少一個被設(shè)置在與所述其它屏蔽電極的電位不同的電位。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多個屏蔽電極的全部被設(shè)置在相同電位。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽電極的至少一個被設(shè)置在與所述第一電極或所述第二電極的任意一個的電位相同的電位。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽電極的至少一個電氣地連接到所述第一電極或所述第二電極的任意一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述屏蔽電極的至少一個被接地。
全文摘要
提供一種包括具有MIM結(jié)構(gòu)的電容器的半導(dǎo)體器件，通過其來提高器件的尺寸精度，并且提供穩(wěn)定的電容值。半導(dǎo)體器件(100)包括半導(dǎo)體襯底(102)；形成有MIM電容器的電容器形成區(qū)(130)，其中MIM電容器具有形成在半導(dǎo)體襯底(102)上的絕緣夾層(104)、第一電極(110)以及第二電極(112)，并且第一電極(110)和第二電極(112)通過絕緣夾層(104)彼此面對地排列；以及包括多個屏蔽電極(114)的屏蔽區(qū)(132)，其中多個屏蔽電極(114)形成在電容器形成區(qū)(130)的外邊緣，并且同時在與半導(dǎo)體襯底(102)上的MIM電容器的層相同的層中其被設(shè)置在預(yù)定的電位，并且將電容器形成區(qū)(130)從其它區(qū)屏蔽開。
文檔編號H01L27/04GK1851921SQ20061007461
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者菊田邦子, 富留宮正之, 山本良太, 中山誠 申請人:恩益禧電子股份有限公司