形成埋入式垂直電容器的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001 ]隨著微電子技術(shù)向更高性能發(fā)展，在器件內(nèi)集成諸如電容器等高性能無源元件變得越來越重要。已經(jīng)在后端器件層處理方案中實(shí)現(xiàn)了絕緣體上金屬(ΜΠΟ電容器。然而，由于諸如管芯尺寸縮小和RC延遲限制等因素的原因，這種后端實(shí)施方式可能受到限制。
【附圖說明】
[0002]盡管說明書以具體指出并清晰地要求保護(hù)某些實(shí)施例結(jié)束，但在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從發(fā)明的以下描述中可以更容易確定這些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0003]圖la-lq表示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0004]圖2a_2k表示根據(jù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0005]圖3表示根據(jù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0006]圖4表示根據(jù)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
[0007]圖5表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在以下【具體實(shí)施方式】中，參考了附圖，附圖通過例示的方式示出了可以實(shí)踐方法和結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例。用足夠的細(xì)節(jié)描述了這些實(shí)施例以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`這些實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，各個(gè)實(shí)施例盡管不同，但未必是相互排斥的。例如，結(jié)合一個(gè)實(shí)施例，可以在其它實(shí)施例中實(shí)施本文中所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性而不脫離實(shí)施例的精神和范圍。另外，要理解的是，可以修改每個(gè)所公開的實(shí)施例內(nèi)的個(gè)體要素的位置或布置而不脫離實(shí)施例的精神和范圍。因此，不應(yīng)以限制性意義理解以下【具體實(shí)施方式】，并且經(jīng)適當(dāng)解釋，實(shí)施例的范圍僅由所附權(quán)利要求以及為權(quán)利要求授權(quán)的等價(jià)物的完整范圍來限定。在附圖中，遍及若干視圖，類似的附圖標(biāo)記可以指代相同或相似的功能。
[0009]描述了形成并利用微電子結(jié)構(gòu)(例如形成在器件層下方的無源元件)的方法和相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。那些方法/結(jié)構(gòu)可以包括:在基板中形成至少一個(gè)電容器結(jié)構(gòu)，其中，電容器結(jié)構(gòu)垂直設(shè)置在所述基板之內(nèi)，以在電容器結(jié)構(gòu)的頂表面上形成絕緣體層，從而在絕緣體層上形成器件層；以及形成接觸部以將設(shè)置在器件層中的器件耦合到至少一個(gè)電容器結(jié)構(gòu)。本文中的實(shí)施例使電容器陣列能夠形成在器件層下方的基板中。可以通過使用接觸部將這些電容器陣列連接到器件層，所述接觸部通過位于器件層與下方基板之間的薄絕緣體進(jìn)行橋接。本文中的電容器實(shí)施例為器件應(yīng)用增大了可用電容，并且減少了 RC延遲。
[0010]圖la-lq示出了形成微電子結(jié)構(gòu)(例如，埋在器件之下的垂直電容器陣列)的實(shí)施例的截面圖，這種垂直電容器的陣列埋在絕緣體上硅(SOI)基板之下。在實(shí)施例中，基板100可以包括用于形成電容器的垂直陣列的任何適合的材料(圖la)。在實(shí)施例中，基板100可以包括以下材料中的至少一種:硅材料、非硅材料、單晶硅材料、多晶硅材料、壓電材料、II1-V族材料和/或其它機(jī)電基板材料。在實(shí)施例中，基板可以包括薄的II1-V、II1-N和/或鍺層。在實(shí)施例中，基板100不包括諸如晶體管元件等非無源元件。在實(shí)施例中，基板200包括娃晶片的一部分。
[0011]開口 102可以形成在基板100中。開口 102可以包括深孔/溝槽102，并且可以包括垂直溝槽102的陣列。在實(shí)施例中，至少一個(gè)開口 102可以包括至少大約5微米的深度103，并且在一些情況下，可以包括介于大約5微米到大約40微米之間的深度103?？梢允褂眠m于特定應(yīng)用的光刻和蝕刻工藝來形成開口 102。
[0012]犧牲材料104可以形成在至少一個(gè)開口 102中(圖lb)。在一些實(shí)施例中，犧牲材料104可以包括光致抗蝕劑材料，但是可以使用可以稍后從開口中去除的任何適合的材料。在實(shí)施例中，可以對犧牲材料104進(jìn)行圖案化和蝕刻以形成連接開口 106、108 (圖1 c-1 d)。然后，可以利用諸如干法和/或濕法蝕刻工藝110等去除工藝110來去除犧牲材料104，其中，可以形成合并的電容器開口 111(圖le)。在其它實(shí)施例中，僅可以形成非合并的單個(gè)電容器開P113o
[0013]合并的電容器開口111可以用于提供本文接下來描述的兩個(gè)相鄰的垂直電容器的合并?？梢孕纬珊喜⒌碾娙萜鏖_口 111，以使得可以將兩個(gè)或更多的相鄰的單個(gè)電容器開口113合并在一起，從而共享接下來在兩個(gè)或更多的相鄰的垂直電容器結(jié)構(gòu)之間形成的導(dǎo)電材料。
[0014]在實(shí)施例中，例如，可以通過使用諸如氧化工藝等形成工藝在垂直電容器開口
111、113中形成諸如硼硅酸鹽玻璃(BSG)材料112等電介質(zhì)材料112 (圖1 f)。電介質(zhì)材料112可以用于用摻雜劑(例如在BSG材料的情況下是硼材料)對基板100進(jìn)行摻雜。根據(jù)特定應(yīng)用，其它摻雜劑材料是可行的。可以通過使用退火工藝114在基板100內(nèi)分布摻雜劑。退火工藝114的時(shí)間和溫度可以根據(jù)特定應(yīng)用而變化，但對于BSG材料，在一些情況下，工藝可以包括介于大約900與大約1000攝氏度之間，并可以包括大約30分鐘的厚度。遍布基板100的摻雜劑分布可以根據(jù)特定設(shè)計(jì)而變化。
[0015]可以去除電介質(zhì)材料112并且可以保留摻雜基板101，摻雜基板101可以包括導(dǎo)電基板101(圖lg)。摻雜的導(dǎo)電基板101可以包括來自電介質(zhì)材料112的摻雜劑，對于BSG而言，電介質(zhì)材料112可以包括硼，但是根據(jù)特定應(yīng)用可以包括其它摻雜劑。電容器電介質(zhì)材料116可以形成在垂直電容器開口 111、113中/可以填塞垂直電容器開口 111、113(圖lh)。在實(shí)施例中，電容器電介質(zhì)116可以包括氧化物材料，但在一些情況下，可以包括其它電介質(zhì)。
[0016]可以在設(shè)置在垂直電容器開口 111、113中的電容器電介質(zhì)材料116上形成可以包括電極材料118的導(dǎo)電材料118(圖li)?？梢园ㄖT如鎢等任何適合的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料118可以形成在垂直電容器開口 111、113內(nèi)并可以包括電極材料118?？梢允箤?dǎo)電材料118平坦化(圖1 j)。導(dǎo)電材料118可以包括垂直電容器119、121的一部分(其中，如在合并的電容器121的情況下，單個(gè)垂直電容器119不與相鄰的垂直電容器合并)。垂直電容器119、121還包括電容器電介質(zhì)116，電容器電介質(zhì)116將電容器材料(電極)118與導(dǎo)電基板101分開，其中，導(dǎo)電基板101充當(dāng)垂直電容器119、121的導(dǎo)電電容器電極。
[0017]絕緣體材料120可以形成在平坦化的導(dǎo)電層118的頂部部分上和導(dǎo)電基板101的頂部部分上(圖1 k)。絕緣體材料120可以包括電介質(zhì)材料，例如但不限于氧化物材料。在實(shí)施例中，絕緣體材料120可以包括介于大約50nm到大約1 OOnm之間的厚度。在實(shí)施例中，器件層122可以形成在絕緣體材料120上(圖11)。在實(shí)施例中，可以通過使用層轉(zhuǎn)移工藝(例如，通過利用Smart-Cut?、ELTRAN和受控剝落(controlled spalling)中的一種)在絕緣體材料120上形成/放置器件層122。也可以采用