專利名稱：金屬間電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件、電子封裝或具有多于一個的薄膜導(dǎo)體布線構(gòu)成的垂直疊層平面的其它結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及一種在這種器件中使用的電容器，以及這種電容器的制造方法。
半導(dǎo)體器件通常包含多層導(dǎo)體布線。隨著印刷線寬的減小和器件集成度的增加，這些結(jié)構(gòu)變得越來越平面化。通過大部分主要半導(dǎo)體制造廠家的努力，預(yù)計這一趨勢將持續(xù)到亞0.25微米領(lǐng)域。
這一產(chǎn)業(yè)趨勢的一個缺點在于，為減小寄生電容所需的相當(dāng)厚的介質(zhì)層使得加入有意制作的導(dǎo)體間電容器造成區(qū)域很密集。還伴隨有因平面化介質(zhì)的厚度改變而使電容布線質(zhì)量很差。對許多電路應(yīng)用而言，電容元件是至關(guān)重要的。高容量的單位面積電容對低成本設(shè)計而言是必需的。
由于刻蝕后的金屬電容器極板的凹凸不平造成的電容器介質(zhì)缺陷、電容器極板邊緣處的介質(zhì)缺陷、以及因?qū)щ姎埩粑镌斐傻碾娙萜鳂O板周圍的漏電，以前的薄膜電容器的形態(tài)并不令人滿意。
本發(fā)明的一個目的是提供一種可以有效可靠地工作的半導(dǎo)體電容器件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種易于實現(xiàn)并且不顯著增加總工序時間的半導(dǎo)體器件內(nèi)部電容器的制造方法。
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件內(nèi)部電容器的制造方法。包括以下步驟在氧化物介質(zhì)中形成到達下導(dǎo)電層的開口；淀積諸如鎢的電容器電極材料以填充開口形成電容器電極并用化學(xué)/機械拋光法對所填充的開口進行平面化處理；在電容器電極上方淀積所選氧化物電容器介質(zhì)并用光致抗蝕劑對電容器介質(zhì)進行圖形化留下覆蓋電容器電極區(qū)域的介質(zhì)；剝掉光致抗蝕劑；在電容器介質(zhì)的頂上加上上導(dǎo)電層作為電容器的頂極板?？芍貜?fù)上述步驟在半導(dǎo)體器件內(nèi)形成多層電容器。
上述方法易于實現(xiàn)且成本低。用上述方法制造的電容器可靠有效。避免了金屬間電容器工藝中的已知缺陷，而且，跨越芯片的電容布線也得到了改善。


圖1繪出了本發(fā)明方法的一個步驟；圖2繪出了本發(fā)明方法的另一個步驟；圖3繪出了本發(fā)明方法的又一個步驟；圖4繪出了本發(fā)明方法的再一個步驟；圖5為概括本發(fā)明方法的流程圖。
參照附圖可極好地理解本發(fā)明。圖1描繪了本發(fā)明方法的第一步驟。圖1設(shè)想了將本領(lǐng)域中公知的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)工藝(或其它的半導(dǎo)體或薄膜布線工藝)改進為使得導(dǎo)體層10形成一個下平面12。下平面12上是氧化物介質(zhì)14。氧化物介質(zhì)14上面是光致抗蝕劑層16。如圖1所示，通過圖形化的光致抗蝕劑層16“挖通”氧化物介質(zhì)14，在氧化物介質(zhì)14中作出一個或多個開口18和20以露出氧化物開口18和20下面的導(dǎo)體層10。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，導(dǎo)體層10為鋁。其它合適的導(dǎo)體材料為銅、鎢、金、單晶或多晶硅、以及如硅化鈦的硅合金。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，用反應(yīng)離子刻蝕來制作氧化物開口18和20。
現(xiàn)在參見圖2，形成的氧化物開口18和20可用作層間通孔22或電容器電極24。由于大部分工藝線上已提供有諸如層間通孔22等通孔開口的形成，因而只需少許改裝或無需改裝即可實現(xiàn)本發(fā)明。圖2中，氧化物開口18和20用鎢來填充。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，鎢被用作電容器電極24。其它適合用作電容器電極的材料為鋁、銅、或其它易于平面化的導(dǎo)體材料。之后用化學(xué)/機械拋光將上表面26平面化。拋光提供了光滑的電容器電極24，并使鎢和介質(zhì)界面的不連續(xù)性達到最小化。
圖3示出了本發(fā)明的下一個步驟。如圖3所示，在上表面26上淀積了氧化物電容器介質(zhì)30。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，氧化物電容器介質(zhì)30是二氧化硅。電容器介質(zhì)30可由任何厚度的單一或合成介質(zhì)形成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電容器介質(zhì)層的厚度為300-1800埃。其它合適的電容器介質(zhì)30的材料的實例包括但不限于氮化硅和氮氧化硅。上表面26的拋光促進了電容器介質(zhì)30和電容器電極24之間牢固和均勻的接合。之后在電容器介質(zhì)30的上面形成光致抗蝕劑層32。對光致抗蝕劑層32進行圖形化處理使電容器介質(zhì)30完全覆蓋電容器電極24。然后剝掉光致抗蝕劑32。
如圖4所示，在電容器介質(zhì)30的經(jīng)過圖形化處理的層頂部淀積導(dǎo)電材料形成第二導(dǎo)體層40。導(dǎo)體層40可以形成一個第二電容器電極的下極板。導(dǎo)體層40也可以用作將導(dǎo)體層10作為底層12而形成的電容器42的頂板。
圖5為本發(fā)明方法的流程圖。
可以以低成本實現(xiàn)本發(fā)明的方法。避免了公知的金屬間電容工藝缺陷。改善了跨越芯片的電容器的布線。而且提高了成品率。例如，對于1000埃的二氧化硅介質(zhì)，超過600個點的測量表明，1伏的成品率為100％，40伏的成品率為99.6％。
已詳細描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將明白不偏離本發(fā)明的精神或范圍的更改是可能的。因此，本發(fā)明僅受后附的權(quán)利要求書及其等價物所限。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件或其它薄膜布線結(jié)構(gòu)中電容器的形成方法，包括以下步驟在氧化物介質(zhì)中形成一個或多個氧化物開口直到在各開口的底部露出下導(dǎo)體層；在各氧化物開口中淀積用作電容器電極的電容器電極材料直到將開口開口充滿并對充滿的氧化物開口進行平面化處理以形成光滑表面；在光滑表面的頂部淀積介質(zhì)材料，在介質(zhì)材料的頂部涂敷并圖形化光致抗蝕劑使各電容器電極全部為光致抗蝕劑所覆蓋，然后剝掉光致抗蝕劑；以及在經(jīng)圖形刻蝕的介質(zhì)材料頂部鍍敷上導(dǎo)體層。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于一個或多個導(dǎo)體層為金屬。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于金屬為銅、鋁或鎢。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于一個或多個導(dǎo)體層為硅材料。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于硅材料為多晶硅或單晶硅。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于電容器電極材料為鎢。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于用化學(xué)/機械拋光來進行平面化處理。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于介質(zhì)材料為二氧化硅。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于介質(zhì)材料的厚度為300-1800埃。
10.用于半導(dǎo)體器件或其它薄膜布線結(jié)構(gòu)中的電容器，包括下導(dǎo)體層；下導(dǎo)體層上的電容器電極材料；電容器電極材料上面的經(jīng)圖形化處理的介質(zhì)材料；以及經(jīng)圖形化處理的介質(zhì)材料上的上導(dǎo)體層。
11.權(quán)利要求10的電容器，其特征在于一個或多個導(dǎo)體層為金屬。
12.權(quán)利要求11的電容器，其特征在于金屬為銅、鋁或鎢。
13.權(quán)利要求10的電容器，其特征在于一個或多個導(dǎo)體層為硅材料。
14.權(quán)利要求13的電容器，其特征在于硅材料為多晶硅或單晶硅。
15.權(quán)利要求10的電容器，其特征在于電容器電極材料為鎢。
16.權(quán)利要求10的電容器，其特征在于介質(zhì)材料為二氧化硅。
17.權(quán)利要求10的電容器，其特征在于介質(zhì)材料的厚度為300-1800埃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件內(nèi)部電容器的制造方法。在氧化物介質(zhì)中形成直到下導(dǎo)電層的開口;淀積諸如鎢的電容器電極材料以填充開口形成電容器電極并用化學(xué)/機械拋光平面化填充的開口;在電容器電極上方淀積可選的氧化物電容器介質(zhì)并用光致抗蝕劑圖形化電容器介質(zhì)留下覆蓋電容器電極區(qū)域的介質(zhì);剝掉光致抗蝕劑;在電容器介質(zhì)的頂上加上上導(dǎo)電層作為電容器的頂極板;可重復(fù)上述步驟在半導(dǎo)體器件內(nèi)形成多層電容器。
文檔編號H01L21/02GK1187033SQ9712553
公開日1998年7月8日 申請日期1997年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月18日
發(fā)明者羅伯特·K·庫克, 克萊格·R·格魯斯基, 馬克·A·帕薩羅, 弗雷德里克·A·紹爾 申請人:國際商業(yè)機器公司