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半導(dǎo)體器件的制作方法

文檔序號(hào):7225843閱讀:340來源:國知局
專利名稱:半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)
近年來,具有集成在一個(gè)芯片中的模擬電路(模擬器件)和數(shù)字電路(數(shù)字器件)的大規(guī)模集成電路(LSI)的研發(fā)取得了很大進(jìn)展。在這些技術(shù)動(dòng)向中,數(shù)字器件的小型化逐年發(fā)展,其中實(shí)現(xiàn)了金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管中約0.1μm量級(jí)的縮小的柵極長度,且在這種情況下,作為低電阻率材料的銅(Cu)已經(jīng)廣泛用于互連材料,以便配置減小的互連電阻,并且大馬士革工藝已經(jīng)用于形成互連。
同時(shí),電容元件是用于模擬電路的關(guān)鍵部件。然而電容元件通常被構(gòu)造成具有用作電極的多晶硅層或雜質(zhì)擴(kuò)散層,因此所謂的金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器的這類電容元件在近幾年引起新的注目。MIM電容器是電容元件,其通過配置夾在由金屬構(gòu)成的電極之間的絕緣膜來構(gòu)成,并且由于MIM電容器能夠配置改善的頻率特性而引起很大關(guān)注。當(dāng)Cu用于互連材料時(shí),Cu也經(jīng)常用于MIM電容器的電極。
雖然如此,當(dāng)通過采用Cu作為工藝材料的大馬士革工藝形成MIM電容器的電極時(shí),產(chǎn)生了凹陷(dishing)問題(在通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的Cu互連平坦化操作中由拋光能力的位置變化而導(dǎo)致的現(xiàn)象,更具體的,與互連的兩端相比,互連的中心被更顯著地拋光,導(dǎo)致中心位置中的局部更薄的互連膜),因此需要一種不引起凹陷問題的形成MIM電容器的工藝。特別是,由于晶體管中的集成度隨小型化水平的增大而日益提高,因此關(guān)鍵問題在于如何在不妨礙器件的較高集成度的情況下,在模擬電路中形成具有更高容量的電容元件。此外,由于集成模擬電路的特性日益提高,為了配置模擬電路改善的特性,形成電容量變化較低的電容元件成為關(guān)鍵問題。
在日本專利特開No.2001-237375中描述了用于防止凹陷這類問題的常規(guī)結(jié)構(gòu),其中所述凹陷是在MIM電容器中形成電極的工藝所導(dǎo)致的。圖18示出了日本專利特開No.2001-237375中公開的MIM電容器的平面圖。圖19是沿圖18的線A-A’的截面圖。在半導(dǎo)體襯底211中,形成網(wǎng)格狀溝槽,且此溝槽的內(nèi)部填充有由具有較低電阻的金屬材料(例如,Cu)構(gòu)成的金屬膜212。在半導(dǎo)體襯底211中填充溝槽內(nèi)部的金屬膜212用作MIM電容器的第一電極。由于MIM電容器中第一電極的布局設(shè)計(jì)成網(wǎng)格狀,因此這種布局用于解決大馬士革工藝中的凹陷問題。
氮化硅(SiN)膜213形成在半導(dǎo)體襯底211上的這樣的區(qū)域上,所述區(qū)域是除了將要配置MIM電容器的電容器區(qū)域以外的區(qū)域。將配置MIM電容器的電容器區(qū)域形成了被氮化硅膜213的壁圍繞的凹槽。然后,氮化鎢(WN)膜214形成在將配置有MIM電容器的電容器區(qū)域中。氮化鎢膜214用作金屬膜212的擴(kuò)散阻擋膜,并且還通過將其設(shè)置在網(wǎng)格狀的第一電極上從而用于增大電容器面積。
電容器絕緣膜(例如,氧化鉭(Ta2O5)膜)215形成在氮化鎢膜214上。氮化鎢(WN)膜216形成在電容器絕緣膜215上。氮化鎢膜216用作金屬材料(例如,Cu)的擴(kuò)散阻擋膜,其中所述金屬材料作為后面所述的MIM電容器的第二電極,并且還通過設(shè)置在網(wǎng)格狀的第二電極下從而用來增大電容器面積。
氮化硅(SiN)膜217形成氮化鎢膜216上。氮化硅膜217與氮化硅膜213一起用作蝕刻工藝中(即,形成溝槽的工藝中)的蝕刻停止膜。
氧化硅(SiO2)膜218形成在氮化硅膜213和217上,氮化硅膜219形成在氧化硅膜218上。氮化硅膜219在雙大馬士革工藝形成溝槽的工藝中用作蝕刻停止膜。氧化硅(SiO2)膜220形成在氮化硅膜219上,氮化硅膜221形成在氧化硅膜220上。氮化硅膜221用作CMP工藝中的蝕刻停止膜。
例如,網(wǎng)格狀溝槽、或用于互連或焊盤的溝槽形成在氧化硅膜220內(nèi)(氮化硅膜219上的部分)。此外,到達(dá)金屬膜212或氮化鎢膜216的溝槽(通孔)形成在氧化硅膜218和氮化硅膜213中。這些溝槽的內(nèi)部填充有金屬膜222A和222B,其由具有較低電阻和較大擴(kuò)散常數(shù)的金屬材料(例如,Cu)構(gòu)成。填充溝槽內(nèi)部的金屬膜222A用作MIM電容器的第二電極。
然而,在這種技術(shù)中會(huì)引起如下所述的制造成本增大的問題。更具體的,在由金屬膜212構(gòu)成的MIM電容器的第一電極被形成為網(wǎng)格狀的同時(shí),氮化鎢膜214在將配置電容器的區(qū)域中被形成為平面狀。此外,在氮化鎢膜216在電容器絕緣膜215上被形成平面狀的同時(shí),由金屬膜222A構(gòu)成的MIM電容器的第二電極被形成為網(wǎng)格狀。
由于氮化鎢膜214和216分別形成在電容器絕緣膜215的下面和上面,因此氮化鎢膜214和216實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了MIM電容器的電極。如上所述,需要將金屬膜212和222A形成為網(wǎng)格狀的操作和將氮化鎢膜214和216形成為平面狀的操作,以便形成MIM電容器的電極,這導(dǎo)致了工藝操作數(shù)量增大的問題并由此增加了制造成本。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,配置了一種半導(dǎo)體器件,包括配置在半導(dǎo)體襯底上的第一電極;電容性膜,其配置在第一電極上以便接觸第一電極;第二電極,其配置在電容性膜上以便接觸電容性膜,第二電極、第一電極和電容性膜構(gòu)成了電容元件;第一開口部分,其配置在第一電極中并延伸穿過第一電極;以及第二開口部分,其配置在第二電極中并延伸穿過第二電極,其中絕緣膜埋置在第一開口部分和第二開口部分內(nèi)。
半導(dǎo)體器件被構(gòu)造為第一和第二開口部分分別配置在第一和第二電極中。該器件還被構(gòu)造成,絕緣膜埋置在開口部分中。這種構(gòu)造提供了一種結(jié)構(gòu),其中上述絕緣膜露在第一和第二電極的部分表面中。具有這種構(gòu)造,可以在用于制造半導(dǎo)體器件的這種工藝中抑制凹陷的產(chǎn)生。
而且,第一和第二開口部分分別延伸穿過第一和第二電極。更具體的,第一和第二開口部分分別沿垂直方向(垂直于半導(dǎo)體襯底的襯底表面的方向)配置在整個(gè)第一和第二電極上。因此,與上述日本專利特開No.2001-237375中描述的半導(dǎo)體器件不同,可以抑制制造成本的增加。
根據(jù)本發(fā)明,在抑制制造成本增加的同時(shí),可以獲得能夠提供凹陷問題的解決方案的半導(dǎo)體器件。


由以下結(jié)合附圖的描述,本發(fā)明的以上和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯,其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第一實(shí)施例的截面圖;圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的平面圖;圖3示出了用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果的曲線圖;圖4示出了半導(dǎo)體器件的截面圖,用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果;
圖5示出了半導(dǎo)體器件的截面圖,用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果;圖6示出了半導(dǎo)體器件的平面圖,用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果;圖7示出了半導(dǎo)體器件的截面圖,用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果;圖8示出了用于描述圖1的半導(dǎo)體器件的有利效果的曲線圖;圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第二實(shí)施例的截面圖;圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第三實(shí)施例的截面圖;圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的改進(jìn)實(shí)施例的截面圖;圖12示出了圖11的半導(dǎo)體器件的平面圖;圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的其他改進(jìn)實(shí)施例的截面圖;圖14示出了圖13的半導(dǎo)體器件的平面圖;圖15示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的其他改進(jìn)實(shí)施例的平面圖;圖16示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的其他改進(jìn)實(shí)施例的平面圖;圖17示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的其他改進(jìn)實(shí)施例的平面圖;圖18示出了常規(guī)半導(dǎo)體器件的平面圖;以及圖19示出了圖18的半導(dǎo)體器件的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在此參考說明性實(shí)施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,利用本發(fā)明的教導(dǎo)可以完成許多可選實(shí)施例并且本發(fā)明不限于用于說明目的而示出的各實(shí)施例。
下面將以更詳細(xì)的方式參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在所有圖中,相同數(shù)字表示圖中共同出現(xiàn)的元件,且不重復(fù)其詳細(xì)描述。
第一實(shí)施例圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第一實(shí)施例的截面圖。圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的平面圖。沿圖2中的線A-A’的截面相當(dāng)于圖1的截面圖。半導(dǎo)體器件1包括配置在半導(dǎo)體襯底101上的下電極102(第一電極);絕緣膜105(電容性膜),配置在下電極102上以與下電極102接觸;上電極103(第二電極),配置在絕緣膜105上以與絕緣膜105接觸;開口部分121(第一開口部分),配置在下電極102中并延伸穿過下電極102;以及開口部分122(第二開口部分),配置在上電極103中并延伸穿過上電極103。
例如,半導(dǎo)體襯底101可以是p型硅襯底。
絕緣膜104、絕緣膜123、絕緣膜105和絕緣膜124依次淀積在半導(dǎo)體襯底101上。例如,可以采用二氧化硅(SiO2)膜用于這些絕緣膜104、105、123和124。下電極102和上電極103分別形成在絕緣膜123和絕緣膜124中。下電極102和上電極103被形成為諸如Cu膜等的金屬膜。例如,下電極102和上電極103通過大馬士革工藝形成。絕緣膜123埋置在開口部分121中,所述開口部分121配置在下電極102中。類似地,絕緣膜124埋置在開口部分122中,所述開口部分122配置在上電極103中。
下電極102和上電極103是相互平行關(guān)系的平坦的平面形。下電極102和上電極103與置于其間的絕緣膜105一起構(gòu)成電容元件106。這種電容元件106是MIM電容器。
如圖2所示,開口部分121和開口部分122在平面圖中是狹縫形。特別是在本實(shí)施例中,開口部分121在幾何形狀、尺寸和位置方面與開口部分122相同。更具體的,開口部分121到如下平面的正交投影與開口部分122到所述平面的正交投影相同,其中所述平面是與半導(dǎo)體襯底101的襯底表面平行的平面。
這里,優(yōu)選的是,開口部分121的寬度S1等于或小于下電極102的厚度T1。類似地,開口部分122的寬度S2等于或小于上電極103的厚度T2。在本實(shí)施例中,S1等于S2。除上述之外,當(dāng)開口部分為狹縫形時(shí),開口部分的寬度可以限定為沿其如下方向的長度,其中所述的方向垂直于平面圖中的狹縫的縱向方向(參見圖2)。
隨后,將描述通過采用半導(dǎo)體器件1的結(jié)構(gòu)可獲得的有利效果。在半導(dǎo)體器件1中,開口部分121和開口部分122分別配置在下電極102和上電極103中。絕緣膜123和絕緣膜124分別埋置在開口部分121和開口部分122中。因此,絕緣膜123和絕緣膜124分別在下電極102和上電極103的部分表面中露出。具有這種結(jié)構(gòu),可以在制造半導(dǎo)體器件1的工藝中抑制凹陷的產(chǎn)生。
而且,開口部分121和開口部分122分別延伸穿過下電極102和上電極103。更具體的,開口部分121和開口部分122分別沿垂直方向(垂直于半導(dǎo)體襯底101的襯底表面的方向)配置在整個(gè)下電極102和上電極103上方。因此,與上述日本專利特開No.2001-237375中所述的半導(dǎo)體器件不同,可以抑制制造成本的增加。因此,在抑制制造成本增加的同時(shí),可以實(shí)現(xiàn)能夠提供凹陷問題解決方案的半導(dǎo)體器件1。
圖3示出了凹陷現(xiàn)象與電極尺寸關(guān)系的曲線圖。橫坐標(biāo)表示電極尺寸[μm],縱坐標(biāo)表示凹陷程度。線C1至C5對(duì)應(yīng)如下所述的各種情況。這里所述的狹縫對(duì)應(yīng)上述開口部分121和122。此外,線L1表示制造工藝中容許的凹陷現(xiàn)象的上限程度。更具體的,意味著,如果產(chǎn)生超過線L1的凹陷程度,則不能獲得無缺陷的半導(dǎo)體器件。
C1沒有狹縫C2一個(gè)狹縫(0.2μm寬)C3一個(gè)狹縫(0.4μm寬)C4兩個(gè)狹縫(每個(gè)0.2μm寬)C5兩個(gè)狹縫(每個(gè)0.4μm寬)由圖3可以看出,電極尺寸越大則產(chǎn)生的凹陷現(xiàn)象程度越大。在這種情況下,如果凹陷現(xiàn)象的程度超過某種限度(線L1),則由于凹陷現(xiàn)象而在金屬膜中產(chǎn)生的臺(tái)階高度會(huì)大大增加,以致于后續(xù)操作之后的工藝無法正常進(jìn)行,最后妨礙了將產(chǎn)品制造成無缺陷產(chǎn)品。本示例性方案示出,當(dāng)沒有狹縫時(shí)(參見線C1),電極的尺寸僅可以增加到3μm,因此,所形成的電容器的電容量相當(dāng)小。相反,也可以理解,包括狹縫的結(jié)構(gòu)提供了適度的凹陷現(xiàn)象的程度,由此增大了工藝中形成的電極的尺寸。例如,當(dāng)形成具有0.4μm寬度的兩個(gè)狹縫時(shí),(參見線C5),電極的設(shè)計(jì)尺寸可以增大到24μm。
圖4示出了示意圖,其示出了在開口部分121的寬度和開口部分122的寬度分別大于下電極102的厚度和上電極103的厚度的情況下,從電容元件106的下電極102產(chǎn)生的電通量線和從上電極103產(chǎn)生的電通量線的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?。箭頭107和箭頭108分別表示從下電極102側(cè)表面和從上電極103側(cè)表面產(chǎn)生的電通量線。由圖4可以看出,在這種情況下更大量的電通量線從狹縫(開口部分121和122)漏出,且由此發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)電等效于以下結(jié)構(gòu),在所述結(jié)構(gòu)中布置了多個(gè)隔離的較小電極。當(dāng)電極尺寸更小時(shí),所形成的電極的幾何變化增大,提供了增大的電容量變化,導(dǎo)致模擬電路的特性劣化。
圖5示出了示意圖,示出了在開口部分121的寬度和開口部分122的寬度分別等于或小于下電極102的厚度和上電極103的厚度的情況下,從電容元件106的下電極102產(chǎn)生的電通量線和從上電極103產(chǎn)生的電通量線的實(shí)驗(yàn)?zāi)P汀H鐖D5可以看出,在這種情況下較小量的電通量線從狹縫(開口部分121和122)漏出,且由此發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)電等效于以下結(jié)構(gòu),在所述結(jié)構(gòu)中不包括狹縫且包括一個(gè)較大的電極。當(dāng)電極的尺寸較大時(shí),所形成的電極的幾何變化減小,提供了減小的電容量變化,由此使模擬電路保持較好的特性。
圖6示出了布局圖形,其用于通過三維電容量模擬器獲得電容元件106所得到的電容值與狹縫寬度S(對(duì)應(yīng)于上述寬度S1和S2)的關(guān)系。此外,圖7示出了通過三維電容量模擬器獲得的電容值結(jié)果。橫坐標(biāo)表示狹縫寬度[μm]且縱坐標(biāo)表示電容值。然而,縱坐標(biāo)的值表示根據(jù)所得到的電容值與沒有狹縫的電容值的比而獲得的無量綱電容值(即,[測(cè)量電容值]/[無狹縫電容值]的比)。在模擬中采用固定的W1和H1以及固定的W2和H2,并且狹縫寬度S1是變化的,其中W1和H1表示圖6所示的下電極102的外尺寸,W2和H2表示上電極103的外尺寸。
如圖7可以看出,當(dāng)狹縫寬度S大于電極厚度(在本實(shí)施例中為0.3μm)時(shí),表示電容值的曲線出現(xiàn)了陡峭的傾斜(與直線L2相比),由于具有更寬的狹縫寬度S的電極面積的減小恰恰引起了電容值的減小,因此獲得了這種結(jié)果。相反,當(dāng)狹縫寬度S等于或小于電極厚度時(shí),表示電容值的曲線出現(xiàn)了緩和的傾斜,獲得這種結(jié)果是由于具有狹縫而使電極面積的減小對(duì)電容值的影響不大。換句話說,當(dāng)狹縫寬度S等于或小于電極厚度時(shí),可以將電極視為幾乎不具有狹縫。
圖8示出了通過采用三維電容模擬器、在半導(dǎo)體襯底101上的電容元件106的上電極103中產(chǎn)生的寄生電容與圖6的布局圖形中的狹縫寬度S之間的關(guān)系曲線圖。橫坐標(biāo)表示狹縫寬度[μm],縱坐標(biāo)表示寄生電容。然而,縱坐標(biāo)的值表示根據(jù)所獲得的寄生電容值與沒有狹縫的寄生電容值的比而獲得的無量綱寄生電容值(即,[測(cè)量的寄生電容值]/[無狹縫的寄生電容值]的比)。當(dāng)狹縫寬度S大于電極厚度時(shí),表示寄生電容值的曲線出現(xiàn)了陡峭的傾斜(與直線L3相比),由于具有更寬的狹縫寬度S的電極側(cè)表面面積的增加恰恰影響了寄生電容值的增大,因此獲得了這種結(jié)果。相反,當(dāng)狹縫寬度S等于或小于電極厚度時(shí),表示寄生電容值的曲線出現(xiàn)了緩和的傾斜,獲得這種結(jié)果是由于通過具有狹縫使電極側(cè)表面面積的增加對(duì)寄生電容值的影響不大。換句話說,當(dāng)狹縫寬度S等于或小于電極厚度時(shí),可以認(rèn)為電極幾乎不具有狹縫。
如上所述,構(gòu)造MIM電容,電容元件106的下電極102和上電極103配置有其寬度小于其厚度的開口部分(在本實(shí)施例中為狹縫),從而可以實(shí)現(xiàn)防止凹陷的影響并降低了由幾何變化導(dǎo)致的電容值變化,由此提供了適合于模擬電路的MIM電容。
此外,在半導(dǎo)體器件1中,開口部分121在幾何形狀、尺寸和位置方面與開口部分122相同。這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步促進(jìn)了半導(dǎo)體器件1的制造。
第二實(shí)施例圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實(shí)施例的截面圖。半導(dǎo)體器件2包括配置在半導(dǎo)體襯底101上的下電極132(第一電極);絕緣膜105(電容性膜),配置在下電極132上從而與下電極132接觸;上電極134(第二電極),配置在絕緣膜105上從而與絕緣膜105接觸;開口部分121(第一開口部分),配置在下電極132中并延伸穿過下電極132;以及開口部分122(第二開口部分),配置在上電極134中并延伸穿過上電極134。
下電極132由金屬膜131和覆蓋金屬膜131表面的擴(kuò)散阻擋膜109和110構(gòu)成。更具體的,金屬膜131的上表面和下表面分別覆蓋有擴(kuò)散阻擋膜110和擴(kuò)散阻擋膜109。開口部分121延伸穿過金屬膜131以及擴(kuò)散阻擋膜109和110。類似地,上電極134由金屬膜133和覆蓋金屬膜133表面的擴(kuò)散阻擋膜111和112構(gòu)成。更具體的,金屬膜133的上表面和下表面分別覆蓋有擴(kuò)散阻擋膜112和擴(kuò)散阻擋膜111。開口部分122延伸穿過金屬膜133以及擴(kuò)散阻擋膜111和112。除此之外,例如,金屬膜131和133是Cu膜。此外,例如,擴(kuò)散阻擋膜109、110、111和112是氮化鎢膜。
在半導(dǎo)體器件2中,下電極132、上電極134和絕緣膜105構(gòu)成電容元件113。半導(dǎo)體器件2中的其余元件與半導(dǎo)體器件1類似。
除參考半導(dǎo)體器件1描述的有利效果之外,具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件2能夠提供下述有利效果。在半導(dǎo)體器件2中,金屬膜131覆蓋有擴(kuò)散阻擋膜109和110,且金屬膜133覆蓋有擴(kuò)散阻擋膜111和112。這種結(jié)構(gòu)提供了防止構(gòu)成金屬膜131和金屬膜133的金屬材料在其中擴(kuò)散的效果。
而且,除延伸穿過金屬膜131外,開口部分121延伸穿過擴(kuò)散阻擋膜109和110。類似地,除延伸穿過金屬膜133外,開口部分122延伸穿過擴(kuò)散阻擋膜111和112。更具體的,擴(kuò)散阻擋膜109和110以及擴(kuò)散阻擋膜111和112分別配置有狹縫(開口部分121和122),該狹縫具有與金屬膜131和金屬膜133相同的幾何形狀。因此,僅需要較少量的用于形成狹縫的額外操作,由此可以避免制造成本的增加。
同時(shí),如上所述為了避免增加制造成本,當(dāng)在構(gòu)成MIM電容的電極的金屬膜和擴(kuò)散阻擋膜中形成開口部分時(shí),與采用沒有配置開口部分的電極的情況相比,電容值減小了。關(guān)于這方面,如以上參考圖7所述的,通過使開口部分的寬度等于或小于電極的厚度,從而使由于配置了開口部分而導(dǎo)致的電容下降變小了。
第三實(shí)施例圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第三實(shí)施例的截面圖。半導(dǎo)體器件3包括配置在半導(dǎo)體襯底101上的下電極102(第一電極);絕緣膜105(電容性膜),配置在下電極102上從而與下電極102接觸;上電極103(第二電極),配置在絕緣膜105上從而與絕緣膜105接觸;開口部分121(第一開口部分),配置在下電極102中并延伸穿過下電極102;以及開口部分122(第二開口部分),配置在上電極103中并延伸穿過上電極103。
而且,半導(dǎo)體器件3包括絕緣膜114(第二電容性膜),配置在上電極103上從而與上電極103接觸;電極115(第三電極),配置在絕緣膜114上從而與絕緣膜114接觸;以及開口部分141(第三開口部分),配置在電極115中并延伸穿過電極115。
絕緣膜104、絕緣膜123、絕緣膜105、絕緣膜124、絕緣膜114和絕緣膜142依次淀積在半導(dǎo)體襯底101上。例如,可以采用二氧化硅(SiO2)膜用于絕緣膜114和142。電極115形成在絕緣膜142中。電極115被形成為諸如Cu膜等的金屬膜。例如,電極115可以通過大馬士革工藝形成。絕緣膜142埋置在配置于電極115中的開口部分141中。
電極115是與下電極102和上電極103平行的平坦的平面形。電極115與上電極103和絕緣膜114一起構(gòu)成MIM電容。在半導(dǎo)體器件3的電容元件116中,由下電極102、上電極103和絕緣膜105構(gòu)成的MIM電容與由電極115、上電極103和絕緣膜114構(gòu)成的MIM電容并聯(lián)耦合。更具體的,類似于下電極102,電極115也用作下電極。
開口部分141在平面圖中是狹縫形,類似于開口部分121和開口部分122。特別是在本實(shí)施例中,開口部分121、開口部分122和開口部分141在幾何形狀、尺寸和位置方面相同。這里,優(yōu)選的是,開口部分141的寬度S3等于或小于電極115的厚度T3。半導(dǎo)體器件3結(jié)構(gòu)中的其余元件與半導(dǎo)體器件1類似。
除參考半導(dǎo)體器件1描述的有利效果之外,具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件3能夠提供下述有利效果。在半導(dǎo)體器件3中,下電極102和電極115都用作下電極。這種結(jié)構(gòu)提供了這樣一種結(jié)構(gòu),其中下電極102和上電極103之間的MIM電容并聯(lián)耦合到上電極103和電極115之間的MIM電容,由此實(shí)現(xiàn)了增大每單位面積的電容值。即使在這種情況下,通過使狹縫寬度S等于或小于電極的厚度,也可以實(shí)現(xiàn)這樣的MIM電容,其適用于防止由凹陷引起的影響并降低了由幾何變化帶來的電容值改變。
雖然已經(jīng)參考附圖在上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,但應(yīng)當(dāng)理解,上述公開僅為了說明本發(fā)明的目的而存在,并且還可以采取除上述結(jié)構(gòu)外的各種變形。例如,如圖11所示,開口部分121和開口部分122可以配置在平面圖中的不同位置中。圖11的半導(dǎo)體器件的平面圖在圖12中示出。沿圖12的線A-A’的截面圖對(duì)應(yīng)于圖11的截面圖。
如圖13所示,開口部分121可以在平面圖中具有不同于開口部分122的尺寸的尺寸。圖13的半導(dǎo)體器件的平面圖在圖14中示出。沿圖14的線A-A’的截面圖對(duì)應(yīng)于圖13的截面圖。
如圖15所示,下電極102和上電極103在平面視圖中可以是梯形。
如圖16所示,開口部分121和開口部分122在平面視圖中可以是環(huán)形。
如圖17所示,可以配置多個(gè)開口部分121和多個(gè)開口部分122,并布置成在平面視圖中的網(wǎng)格狀圖形。在此示例性方案中,多個(gè)開口部分121(開口部分122)布置形成斜紋的網(wǎng)格狀圖形。
很明顯本發(fā)明不限于以上實(shí)施例,并且在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍和精神的情況下可以修改并改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括配置在半導(dǎo)體襯底上的第一電極;電容性膜,配置在所述第一電極上從而與第一電極接觸;第二電極,配置在所述電容性膜上從而與電容性膜接觸,所述第二電極、所述第一電極和所述電容性膜構(gòu)成了電容元件;第一開口部分,配置在所述第一電極中并延伸穿過第一電極;以及第二開口部分,配置在所述第二電極中并延伸穿過第二電極,其中絕緣膜埋置在所述第一開口部分和所述第二開口部分內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一開口部分的寬度和所述第二開口部分的寬度分別等于或小于所述第一電極的厚度和所述第二電極的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一電極和所述第二電極的每一個(gè)由金屬膜和覆蓋金屬膜表面的擴(kuò)散阻擋膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,還包括第二電容性膜,配置在所述第二電極上從而與所述第二電極接觸;第三電極,配置在所述第二電容性膜上從而與所述第二電容性膜接觸,所述第三電極、所述第二電極和所述第二電容性膜構(gòu)成了電容元件;以及第三開口部分,配置在所述第三電極中并延伸穿過第三電極,其中絕緣膜埋置在所述第三開口部分內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一開口部分到如下平面的正交投影與所述第二開口部分到所述平面的正交投影相同,其中所述平面與所述半導(dǎo)體襯底的襯底表面相平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一開口部分和所述第二開口部分在平面視圖中是狹縫形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一開口部分和所述第二開口部分在平面視圖中是環(huán)形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中配置多個(gè)所述第一開口部分和多個(gè)所述第二開口部分,并將其布置形成平面視圖中的網(wǎng)格狀圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件,其中所述第一電極和所述第二電極在平面視圖中是梯形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件。常規(guī)半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生了造成本增加的問題。半導(dǎo)體器件1包括配置在半導(dǎo)體襯底101上的下電極102(第一電極);絕緣膜105(電容性膜),配置在下電極102上從而與下電極102接觸;上電極103(第二電極),配置在絕緣膜105上從而與絕緣膜105接觸;開口部分121(第一開口部分),配置在下電極102中并延伸穿過下電極102;以及開口部分122(第二開口部分),配置在上電極103中并延伸穿過上電極103。絕緣膜123埋置在開口部分121中,所述開口部分配置在下電極102中。類似地,絕緣膜124埋置在開口部分122中,所述開口部分122配置在上電極103中。
文檔編號(hào)H01L27/08GK101013696SQ200710004789
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者吉永親史 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司
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