專(zhuān)利名稱(chēng)：電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容器的結(jié)構(gòu)，尤其涉及形成在半導(dǎo)體集成電路的多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的MIM(金屬-絕緣-金屬)型電容器的結(jié)構(gòu)。
在常規(guī)的模擬/邏輯器件單芯片化的半導(dǎo)體裝置中，形成MIM型電容器時(shí)需要增加光掩膜。例如，加工電容器的下部電極需要一片，加工電容器的上部電極也需要一片，共需要增加兩張光掩膜。
另外，特開(kāi)2001-167974號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2001-237375號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-228497號(hào)公報(bào)記載了有關(guān)具有電容器的半導(dǎo)體裝置的技術(shù)。
但是，這種常規(guī)的電容器制造方法因增多了光掩膜數(shù)和制造工序，制造成本提高了。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的電容器是形成在半導(dǎo)體裝置的多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的電容器，包括層間絕緣膜；第一過(guò)接腳，形成在層絕緣膜內(nèi)，起著電容器的第一電極的作用；第二過(guò)接腳，形成在層絕緣膜內(nèi)，起著電容器的第二電極的作用，與第一過(guò)接腳之間夾著一部分層絕緣膜對(duì)置；第一連線，只連接第一過(guò)接腳的上部或底部；第二連線，只連接第二過(guò)接腳的上部或底部。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的電容器，第一連線連接在第一過(guò)接腳的上部，第二連線連接在第二過(guò)接腳的底部。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的電容器，第一及第二過(guò)接腳分別在具有多層連線結(jié)構(gòu)的多個(gè)連線層中連續(xù)地形成。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的電容器，第一過(guò)接腳與第二過(guò)接腳在規(guī)定方向上的間距比第一連線與第二連線在規(guī)定方向上的間距窄。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的電容器，具有多個(gè)第一及第二過(guò)接腳，第一及第二連線的上部呈多個(gè)分支連接在主桿的結(jié)構(gòu)，第一連線的多個(gè)分支分別與第二連線的多個(gè)分支相互交替配置，第一連線的多個(gè)分支分別連接在多個(gè)第一過(guò)接腳上，第二連線的多個(gè)分支分別連接在多個(gè)第二過(guò)接腳上。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面的電容器，具有多個(gè)第二過(guò)接腳，多個(gè)第二過(guò)接腳圍繞第一過(guò)接腳配置。
過(guò)接腳1a～1c連接在連線3上，過(guò)接腳2a～2c連接在連線4上。連線3、4都沿x方向延伸。另外，本實(shí)施方案1的連線3、4由鋁等金屬制成。連線3的上部與過(guò)按腳1a～1c的各底部連接，連線4的上部與過(guò)接腳2a～2c的各底部連接。連線3、4分別用于控制電容器的第一電極及第二電極的電位。過(guò)接腳1a～1c、2a～2c的各上部不與連線連接。
另外，在

圖1中雖然舉了連線3、4分別與三個(gè)過(guò)接腳1a～1c、2a～2c連接的例子，但是過(guò)接腳的個(gè)數(shù)不限于此，只要是1個(gè)以上的過(guò)接腳分別與連線3、4連接即可。
圖2是從x方向看的圖1所示電容器結(jié)構(gòu)的剖面圖，顯示了過(guò)接腳1a、2a的形成位置。圖2除了電容器的形成區(qū)域外，還示出了晶體管的形成區(qū)域。但是，圖2的晶體管的形成區(qū)域沒(méi)有示出晶體管本身，只示出了連接晶體管的布線。
半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)連線L1～L4按此順序?qū)臃e而成的多層連線結(jié)構(gòu)。連線層L1～L4分別具有由硅氧化模等形成的層間絕緣膜51～54。在電容器形成區(qū)域的連線層L3中形成了圖1所示的電容器。過(guò)接腳1a與過(guò)接腳2a相互對(duì)置，中間夾著層間絕緣膜53的一部分。夾在過(guò)接腳1a與過(guò)接腳2a之間的層間絕緣膜53部分起著電容器的電介質(zhì)膜的作用。
在晶體管形成區(qū)域的連線層L1~L4中，分別形成了由鎢或鋁等金屬制成的過(guò)接腳61～64。另外，在連線層L2~L4中分別形成了由鋁等金屬制成的連線72～74。
連線3、4、73都形成在層間絕緣膜52上，可由同一工序形成。而過(guò)接腳1a、2a、63都形成在層間絕緣膜53內(nèi)，由同一工序形成。
圖3是本實(shí)施方案1的電容器的變形例模型圖。在圖1、2所示的例子中連線3、4分別與過(guò)接腳1a、2a的各底部連接，但也可如圖3所示那樣分別與過(guò)接腳1a、2a的各上部連接。這時(shí)，過(guò)接腳1a、2a的各底部不與連線相接。如圖3所示，在相互對(duì)置的過(guò)接腳1a與過(guò)接腳2a之間構(gòu)成了電容C1。
這樣，本實(shí)施方案1的電容器用形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的過(guò)接腳1a～1c和2a～2c構(gòu)成了MIM型電容器。所以在將連接晶體管的過(guò)接腳形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的工序中可以通過(guò)改變光掩膜的圖形同時(shí)形成過(guò)接腳1a～1c、2a～2c。所以可以不增加光掩膜和制造工序也能容易地制作電容器。
另外，控制電容器的第一及第二電極的各電位的連線3、4只連接過(guò)接腳1a～1c、2a～2c的各上部或底部。所以與上部和底部都連接連線時(shí)相比可以減少應(yīng)形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的連線數(shù)量。其結(jié)果可以抑制在制造工序中因異物等原因造成的不良，從而提高成品率。
這樣，本實(shí)施方案2的電容器的連線3與連線4沒(méi)有形成在同一連線層內(nèi)。因?yàn)椴季€3的側(cè)面與連線4的側(cè)面沒(méi)有相互接觸的危險(xiǎn)，所以可以使過(guò)接腳1a與過(guò)接腳2a之間的距離比上述實(shí)施方案1的小。其結(jié)果，形成在過(guò)接腳1a與過(guò)接腳2a之間的電容C2比圖3所示的電容C1大，與上述實(shí)施方案1相比，能夠獲得大容量的電容器。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方案3的電容器的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖5只示出了半導(dǎo)體裝置的電容器形成區(qū)域的結(jié)構(gòu)。連線層L1的層間絕緣膜121由絕緣膜81～111按該順序?qū)臃e而成。同樣，連線層L2的層間絕緣膜122由絕緣膜82～112按圖5所示的順序?qū)臃e而成。在絕緣膜112的上面形成了連線層L3的絕緣膜83。
絕緣膜81～83、101、102是P-TEOS(Plasma Tetra Ethyl OrthoSilicate)、PEOX(Plasma Enhanced Oxide)、PESiN(Plasma Enhan cedNitride)、SiON、HDP(High Density Plasma)、Ta2O5、SOG(Spin OnGlass)、O3-TEOS、BST(Ba，Sr，Tio3)、SiC、SIOC等的單層膜或由這些膜組合而成的層積膜。另外，絕緣膜91、92、111、112的材質(zhì)是SiN、SiC等。
連線層L1內(nèi)形成了具有阻擋片131及銅膜141的第一雙波形花紋結(jié)構(gòu)連線部。連線層L2內(nèi)形成了具有阻擋片13a2及銅膜14a2的第二雙波形花紋結(jié)構(gòu)過(guò)接腳部。阻擋片14a2與銅膜141的上部相接。另外，布線層L2內(nèi)形成了具有阻擋片13b2及銅膜14b2的第三雙波形花紋結(jié)構(gòu)連線部及過(guò)接腳部。
第二雙波形花紋結(jié)構(gòu)過(guò)接腳部起著電容器的第一電極的作用，第三雙波形花紋結(jié)構(gòu)過(guò)接腳部起著電容器的第二電極的作用。夾在第一電極和第二電極之間的層間絕緣膜122部分起著電介質(zhì)膜的作用。另外，第一雙波形花紋結(jié)構(gòu)連線部及第三雙波形花紋結(jié)構(gòu)連線部分別起著控制電容器第一電極及第二電極的電位的作用。
阻擋片131、13a2、13b2是Ti、Ta、W、Mo、TiN、TiW、TaN、MoN、W-N、W-Si-N、Ta-Si-N、W-B-N、Ti-Si-N等的單層膜或由這些膜組合而成的層積膜。
與上述實(shí)施方案1、2相同，電容器形成區(qū)域的雙波形花紋結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變光掩膜的形狀與晶體管形成區(qū)域(圖5中未示)的雙波形花紋結(jié)構(gòu)用同一工序形成。
另外在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了基于上述實(shí)施方案2的本實(shí)施方案3的發(fā)明內(nèi)容的實(shí)施方式，但也可以基于上述實(shí)施方案1實(shí)施本實(shí)施方案3的發(fā)明內(nèi)容。
如本實(shí)施方案3的電容器，在采用了波形花紋結(jié)構(gòu)的多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)形成電容器時(shí)也能獲得與上述實(shí)施方案1、2相同的效果。
另外，在圖6中，示出了由三層的過(guò)接腳1a1～1a3、2a1～2a3分別形成電容器的第一及第二電極的例子，但過(guò)接腳的層積數(shù)只要大于2就可以。但是過(guò)接腳層積數(shù)的上限為多層連線結(jié)構(gòu)具有的連線層數(shù)。
圖7是與圖6對(duì)應(yīng)的本實(shí)施方案4的電容器的變形例的模型圖。在圖6中說(shuō)明了基于上述實(shí)施方案1的本實(shí)施方案4的電容器結(jié)構(gòu)，但也可以如圖7所示，基于上述實(shí)施方案2實(shí)施本實(shí)施方案4的發(fā)明。另外，雖沒(méi)有圖示，但也可以基于上述實(shí)施方案3實(shí)施本實(shí)施方案4的發(fā)明。
這樣，本實(shí)施方案4的電容器在上下方向堆積多個(gè)過(guò)接腳1a1～1a3、2a1～2a3，分別形成了第一電極及第二電極，所以能夠獲得大容量電容器。
圖9、10是將圖8所示的電容器的制作方法按工序順序示出的剖面圖。如圖9所示，首先在層間絕緣膜52上形成連線3、4。然后，覆蓋連線3、4，在層間絕緣膜52上形成層間絕緣膜53。接著，利用照相制版法及各向異性干蝕刻法在層間絕緣膜53內(nèi)形成直徑為K1的過(guò)孔21a、21b。過(guò)孔21a、21b的底部分別由連線3、4的上部決定。另外，過(guò)孔21a和21b在Y方向的間距W3比間距W1寬。
如圖10所示，接著，用濕蝕刻法或濕清洗法將層間絕緣膜53從其表面去除規(guī)定的厚度。這樣，限定過(guò)孔21a、21b側(cè)壁的部分層間絕緣膜53被去除，結(jié)果直徑為K1的過(guò)孔21a、21b被直徑為K2(K2＞K1)的過(guò)孔22a、22b取代。過(guò)孔22a和22b在Y方向的間距為W2。然后，用鎢或鋁等金屬膜充填過(guò)孔22a、22b即可形成圖8所示的過(guò)接腳20a、20b。
另外，在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了基于上述實(shí)施方案1的本實(shí)施方案5的發(fā)明的實(shí)施方式，但也可以基于上述實(shí)施方案2～4實(shí)施本實(shí)施方案5的發(fā)明。
這樣，在本實(shí)施方案5的電容器及其制造方法中，過(guò)接腳20a和過(guò)接腳20b之間的間距W2比上述實(shí)施方案1～4的過(guò)接腳之間的間距窄。例如，在圖9所示的間距W3是形成過(guò)接腳20a、20b時(shí)的照相制版的曝光限度時(shí)，可以使過(guò)接腳20a、20b之間的間距W2比曝光限度窄。結(jié)果能夠獲得大容量電容器。
圖12是沿圖11所示的線A1-A2的剖面結(jié)構(gòu)圖。各過(guò)接腳1a的底部與連線3的各分支的上部連接，各過(guò)接腳1b的上部與連線4的各分支的底部連接。各過(guò)接腳1a與各過(guò)接腳1b相互對(duì)置，它們之間夾著一部分層間絕緣膜(圖11、12未示)，各過(guò)接腳1a和各過(guò)接腳1b之間分別構(gòu)成電容C2。
圖13是本實(shí)施方案6的電容器的第二結(jié)構(gòu)的俯視圖。過(guò)接腳1a的周?chē)渲昧硕鄠€(gè)(圖13為8個(gè))過(guò)接腳1b。過(guò)接腳1a與連線3相接，多個(gè)過(guò)接腳1b與連線4連接。
圖14是沿圖13所示的線A2-A2的剖面結(jié)構(gòu)圖。過(guò)接腳1a的底部與連線3的上部連接，各過(guò)接腳1b的上部與連線4的底部連接。過(guò)接腳1a與各過(guò)接腳1b相互對(duì)置，它們之間夾著一部分層間絕緣膜(圖13、14未示)，過(guò)接腳1a和各過(guò)接腳1b之間分別構(gòu)成電容C2。
另外，在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了基于上述實(shí)施方案2的本實(shí)施方案6的發(fā)明內(nèi)容的實(shí)施方式，但上述第一結(jié)構(gòu)也可以基于上述實(shí)施方案1、3～5而實(shí)施，上述第二結(jié)構(gòu)也可以基于上述實(shí)施方案3～5而實(shí)施。
這樣，在本實(shí)施方案6的電容器中，一個(gè)過(guò)接腳1a與配置在其周?chē)亩鄠€(gè)過(guò)接腳1b之間分別構(gòu)成了電容C2，所以能夠獲得大容量的電容器。發(fā)明效果如本發(fā)明第一方面的電容器利用形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一及第二過(guò)接腳而構(gòu)成。所以在將連接晶體管的過(guò)接腳形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的工序中，通過(guò)改變光掩膜的圖形可以同時(shí)形成第一及第二過(guò)接腳。所以，不增加光掩膜和制造工序也能容易地制作出此電容器。
而且，控制電容器第一及第二電極的各電位的第一及第二連線只與第一及第二過(guò)接腳的各上部或各底部連接。所以，與上部和底部都與連線連接時(shí)相比，可以減少應(yīng)形成在多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的連線數(shù)量。結(jié)果，可以抑制制造過(guò)程中因異物等原因造成的不良，從而提高成品率。
如本發(fā)明第二方面的電容器，因?yàn)榈谝贿B線與第二連線沒(méi)有形成在同一連線層內(nèi)，所以第一連線的側(cè)面與第二連線的側(cè)面沒(méi)有相互接觸的危險(xiǎn)。所以，與在同一連線層內(nèi)形成第一連線與第二連線時(shí)相比，可以使第一過(guò)接腳與第二過(guò)接腳之間的距離更小。結(jié)果，由第一過(guò)接腳與第二過(guò)接腳之間構(gòu)成的電容變大，從而獲得大容量的電容器。
如本發(fā)明第三方面的電容器，用在上下方向積累多個(gè)過(guò)接腳的方法分別構(gòu)成了電容器的第一及第二電極，所以可以獲得大容量電容器。
如本發(fā)明第四方面的電容器，其第一過(guò)接腳與第二過(guò)接腳之間的間距窄，所以可以獲得大容量電容器。
如本發(fā)明第五方面的電容器，其第一過(guò)接腳與配置在其周?chē)亩鄠€(gè)第二過(guò)接腳之間分別構(gòu)成了電容，所以可以獲得大容量電容器。
如本發(fā)明第六方面的電容器，其第一過(guò)接腳與配置在其周?chē)亩鄠€(gè)第二過(guò)接腳之間分別構(gòu)成了電容，所以可以獲得大容量電容器。
權(quán)利要求
1.一種形成在半導(dǎo)體的多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)的電容器，包括層間絕緣膜(53)；第一過(guò)接腳(1a)，形成在上述層間絕緣膜內(nèi)，起著上述電容器的第一電極的作用；第二過(guò)接腳(2a)，形成在上述層間絕緣膜內(nèi)，起著上述電容器的第二電極的作用，與上述第一過(guò)接腳之間夾著上述層間絕緣膜的一部分對(duì)置；第一連線(3)，只與上述第一過(guò)接腳的上部或底部連接；第二連線(4)，只與上述第二過(guò)接腳的上部或底部連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，上述第一連線與上述第一過(guò)接腳的上述上部連接，上述第二連線與上述第二過(guò)接腳的上述底部連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，上述第一及第二過(guò)接腳分別在具有上述多層連線結(jié)構(gòu)的多個(gè)連線層中連續(xù)地形成。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，上述第一過(guò)接腳(20a)與上述第二過(guò)接腳(20b)在規(guī)定方向上的間距W2比上述第一連線與第二連線在上述規(guī)定方向上的間距W1窄。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的電容器，其特征在于，具有多個(gè)上述第一及第二過(guò)接腳；上述第一及第二連線的上部都呈多個(gè)分支連接主桿的結(jié)構(gòu)；上述第一連線的上述多個(gè)分支分別與上述第二連線的分支相互交替配置；上述第一連線的上述多個(gè)分支分別與多個(gè)上述第一過(guò)接腳連接；上述第二連線的上述多個(gè)分支分別與多個(gè)上述第二過(guò)接腳連接。
6.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的電容器，其特征在于，具有多個(gè)上述第二過(guò)接腳，多個(gè)上述第二過(guò)接腳圍繞上述第一過(guò)接腳設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不用增加光掩膜和制造工序即可輕易制作的電容器，本發(fā)明的電容器具有起著第一電極作用的多個(gè)過(guò)接腳1a～1c和起著第二電極作用的多個(gè)過(guò)接腳2a～2c。過(guò)接腳1a～1c沿x方向排列，同樣，過(guò)接腳2a～2c也沿x方向排列。電容器形成在半導(dǎo)體裝置的多層連線結(jié)構(gòu)內(nèi)，過(guò)接腳1a～1c和過(guò)接腳2a～2c相互對(duì)置，它們之間夾著一部分層間絕緣膜。夾在過(guò)接腳1a～1c和過(guò)接腳2a～2c之間的層間絕緣膜部分起著電容器的電介質(zhì)膜的作用。
文檔編號(hào)H01L23/52GK1479375SQ0312413
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者印部貴之 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社