具有局部互連金屬板的mom電容器以及相關(guān)方法

專利名稱：具有局部互連金屬板的 mom 電容器以及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明屬于制造半導(dǎo)體管芯(semiconductor die)中電容器的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器已經(jīng)廣泛地用于制造半導(dǎo)體管芯上的集成模擬和混合信號電路。MOM電容器典型地包括位于鄰近金屬板之間的氧化物電介質(zhì)，這形成了MOM電容器的電極。常規(guī)地，MOM電容器是在后段工藝(BEOL)加工期間在半導(dǎo)體管芯上制造的。在常規(guī)方法中，MOM電容器是在BEOL加工期間在半導(dǎo)體管芯中的布線金屬化層(routing metallization layer)之間另外地未使用的可用空間中制造的。然而,在布線金屬化層之間典型地存在的電介質(zhì)材料的低介電常數(shù)(低K )，例如具有小于3.0介電常數(shù)的材料，導(dǎo)致常規(guī)的MOM電容器具有較低的電容密度。雖然在BEOL期間可以使用特殊的電介質(zhì)材料來形成MOM電容器電介質(zhì)，該替代方法可能需要超過互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制造工藝流程所正常需要的額外的加工步驟和掩模，這可能不希望地增加制造成本。此外，雖然原則上制造具有較高電容密度的MOM電容器是令人希望的，將這類MOM電容器放置在其中制造有源器件(active device)的器件層之上形成的布線金屬化層之間可能不利地影響器件性能，例如CMOS邏輯器件的速度。因此，對于通過提供能夠?qū)崿F(xiàn)更高電容密度同時與標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造材料和工藝流程相容的MOM電容器來克服常規(guī)技術(shù)中的缺點和不足存在需要。

發(fā)明內(nèi)容
本申請是針對具有局部互連金屬板的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器以及相關(guān)方法，基本上如與附圖中至少一個相聯(lián)系顯示和/或說明的，以及更全面地如在權(quán)利要求中提出的。本申請的一個方面，提供一種半導(dǎo)體管芯中的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器，所述MOM電容器包括:共享平行于所述半導(dǎo)體管芯的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面的第一多個電容器極板以及第二多個電容器極板；在所述第一多個電容器極板與所述第二多個電容器極板之間的局部層間電介質(zhì)；所述第一和第二多個電容器極板由用于連接位于所述第一金屬化層下方的器件層中形成的器件的局部互連金屬構(gòu)成。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板(runner)，以及用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。
優(yōu)選地，其中所述第一多個電容器極板進(jìn)一步包括下部局部互連金屬，并且所述第二多個電容器極板進(jìn)一步包括所述下部局部互連金屬。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。優(yōu)選地，其中所述局部互連金屬包括難熔金屬。優(yōu)選地，其中所述局部互連金屬包括銅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)包括二氧化硅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)包括氮化硅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)具有大于或等于約3.9以及小于約5.0的介電常數(shù)。優(yōu)選地，其中所述第一和第二多個電容器極板位于所述器件層中形成的隔離區(qū)之上。本申請的另一方面，提供一種用于制造半導(dǎo)體管芯中的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器的方法，所述方法包括:形成共享平行于所述半導(dǎo)體管芯的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面的第一多個電容器極板以及第二多個電容器極板，通過局部層間電介質(zhì)將所述第一多個電容器極板與所述第二多個電容器極板間隔開；所述第一和第二多個電容器極板由用于連接位于所述第一金屬化層下方的器件層中形成的器件的局部互連金屬構(gòu)成。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括形成用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及形成用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。優(yōu)選地，其中所述第一多個電容器極板進(jìn)一步包括下部局部互連金屬，并且所述第二多個電容器極板進(jìn)一步包括所述下部局部互連金屬。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括形成用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及形成用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。優(yōu)選地，其中所述局部互連的金屬包括難熔金屬。優(yōu)選地，其中所述局部互連的金屬包括銅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)包括二氧化硅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)包括氮化硅。優(yōu)選地，其中所述局部層間電介質(zhì)具有大于或等于約3.9以及小于約5.0的介電常數(shù)。優(yōu)選地，其中形成所述第一和第二多個電容器極板包括在所述器件層中形成的隔離區(qū)之上形成所述第一和第二多個電容器極板。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，包括具有局部互連金屬板的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的截面視圖。圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，沿著圖1中的透視線2A-2A，包括具有局部互連金屬板的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的俯視圖。圖2B顯示沿著圖2A中的透視線2B-2B，圖2A的實施方式的截面視圖。圖3A顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，包括具有局部互連金屬板的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的俯視圖。圖3B顯示沿著圖3A中的透視線3B-3B，圖3A的實施方式的截面視圖。圖4A顯不根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式,包括具有局部互連金屬板的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的俯視圖。圖4B顯示沿著圖4A中的透視線4B-4B，圖4A的實施方式的截面視圖。圖5A顯不根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式,包括具有局部互連金屬板的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的俯視圖。圖5B顯示沿著圖5A中的透視線5B-5B，圖5A的實施方式的截面視圖。
具體實施例方式本申請是針對具有局部互連金屬板的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器以及相關(guān)方法。雖然相對于具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行了說明，如在此隨附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的原理顯然可以應(yīng)用超過在此所述的本發(fā)明的具體說明的實施方式。此外，在本發(fā)明的說明中，為了不模糊本發(fā)明的創(chuàng)造性方面，將某些細(xì)節(jié)省去。省去的細(xì)節(jié)也在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解范圍內(nèi)。本申請中的附圖和它們伴隨的詳細(xì)說明僅針對本發(fā)明的舉例的實施方式。為了保持簡潔，使用本發(fā)明原理的本發(fā)明的其他實施方式在本申請中未進(jìn)行具體說明，并且未通過本發(fā)明附圖進(jìn)行具體展示。應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另外指出，否則可以通過相似或相應(yīng)的參數(shù)數(shù)字來指示附圖中相似或相應(yīng)的元件。此外，本申請中的附圖和說明通常不是按比例繪制的，并且不旨在對應(yīng)于實際相關(guān)尺寸。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，包括半導(dǎo)體管芯101的一部分的結(jié)構(gòu)100的截面視圖，該半導(dǎo)體管芯101的一部分包括具有局部互連金屬板122和124的MOM電容器121。應(yīng)當(dāng)指出的是可以看到結(jié)構(gòu)100相應(yīng)于處理的半導(dǎo)體管芯的一部分，除了其他特性之外，該處理的半導(dǎo)體管芯的一部分可以包括襯底(例如IV族半導(dǎo)體襯底)、在襯底上形成的器件層(例如器件層102)、以及隔離區(qū)(例如隔離區(qū)106)。如圖1中所示，可以是包含例如硅或鍺的外延半導(dǎo)體層的器件層102包括場效應(yīng)晶體管(FET)區(qū)103以及MOM電容器區(qū)104。FET區(qū)103和MOM電容器區(qū)104對應(yīng)地是指定用于形成FET和MOM電容器的器件層102的區(qū)域。如圖1中所示，根據(jù)本實施方式，器件層102的FET區(qū)103包括源/漏區(qū)105a和105b、柵極電介質(zhì)層107、以及位于絕緣體109邊緣的柵極108，而MOM電容器區(qū)104包括隔離區(qū)106，該隔離區(qū)可以是例如在器件層102中形成的淺槽隔離(STI)區(qū)。隔離區(qū)106可以包括氧化硅(SiO2)或用于形成隔離區(qū)106的任何其他適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料，并且絕緣體109可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì),例如像SiO2或氮化硅(Si3N4)15包括FET區(qū)103和MOM電容器區(qū)104的器件層102位于第一金屬化區(qū)段160下方，該第一金屬化區(qū)段可以例如由半導(dǎo)體管芯101的“Ml”層形成，從而提供布線金屬化并且在半導(dǎo)體管芯101的后段工藝(BEOL)加工期間進(jìn)行制造。應(yīng)當(dāng)指出的是第一金屬化區(qū)域160被電介質(zhì)體170分開,該電介質(zhì)體可以包括例如具有約2.55介電常數(shù)的低介電常數(shù)(低K )電介質(zhì)體。位于器件層102與第一金屬化區(qū)段160之間的是一系列局部層間電介質(zhì),如圖1中局部層間電介質(zhì)層140、142、144、145、146、以及148所不。局部層間電介質(zhì)層140、142、144、145、146、以及148可以包括例如具有約兩百埃(200A )至約2000A范圍內(nèi)厚度的SiO2和Si3N4的交替層。作為僅提供用來幫助從概念上理解本發(fā)明創(chuàng)造性原理的具體實施例，局部層間電介質(zhì)層140、144、以及146可以是具有約IOOOA厚度的SiO2層，而局部層間電介質(zhì)層142、145、以及148可以是具有約300A厚度的Si3N4層。結(jié)構(gòu)100進(jìn)一步包括下部局部互連金屬體110、在下部局部互連金屬體110上形成的局部互連金屬體120、在柵極108上形成的局部互連金屬體130、以及由局部互連金屬形成的MOM電容器極板122和124。為了本申請的目的，特征“局部互連金屬”是指用于在器件層102中形成的器件兩者和更多者之間形成短距離連接，以及用于有助于這類器件垂直連接以覆蓋第一金屬化區(qū)段160的金屬。局部互連金屬可以包括例如銅(Cu)，或難熔金屬，例如鎢(W)。因此，下部局部互連金屬體110、局部互連金屬體120、局部互連金屬體130、以及MOM電容器121的局部互連金屬板122和124可以包括例如銅或難熔金屬(例如鎢)。例如可以通過將局部層間電介質(zhì)層140、142、以及144適當(dāng)?shù)貓D案化來形成下部局部互連金屬體110、局部互連金屬體120、局部互連金屬體130、以及MOM電容器121的局部互連金屬板122和124。例如可以通過將局部層間電介質(zhì)層142和140圖案化來形成下部局部互連金屬體110。在可以包括掩模步驟和蝕刻步驟的圖案化過程期間，可以去除局部層間電介質(zhì)層142的一部分以及局部層間電介質(zhì)層140的相應(yīng)部分，以便暴露源/漏區(qū)105b。然后，可以使用任何適當(dāng)?shù)某练e技術(shù)在由此生成的開口中形成下部局部互連金屬體110。類似地可以通過將層間電介質(zhì)層144和142圖案化來形成局部互連金屬體130，從而暴露柵極108的一部分。此外，根據(jù)本實施方式，并且如從圖1可以清楚的，使用將層間電介質(zhì)層142處理成蝕刻停止表面的方法，通過將局部層間電介質(zhì)層144適當(dāng)?shù)貓D案化，可以由相同的局部互連金屬同時地形成局部互連金屬體120以及MOM電容器121的局部互連金屬板122和124。下部局部互連金屬體110位于柵極108附近的源/漏區(qū)105b上方并且與其進(jìn)行電接觸，而局部互連金屬體120在下部局部互連金屬體110上方形成，并且與其進(jìn)行電接觸，同時形成局部互連金屬體130，從而與柵極108進(jìn)行電接觸。應(yīng)當(dāng)理解的是，源/漏區(qū)105a和105b以及柵極108是在FET區(qū)103中制造的晶體管的一部分，使得源/漏區(qū)105a和105b用作晶體管源/漏區(qū)。因此，根據(jù)圖1中所示的實施方式，下部局部互連金屬體110和局部互連金屬體120被配置成為包括源/漏區(qū)105a和105b以及柵極108的晶體管提供源/漏極連接，同時使用局部互連金屬體130來用作該器件的柵極連接。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，可以進(jìn)一步使用分別用于形成下部局部互連金屬體110和局部互連體120的局部互連金屬來將源/漏區(qū)105b連接到在半導(dǎo)體管芯101中形成的其他器件的源/漏區(qū)上。以類似方式，可以進(jìn)一步使用用于形成局部互連金屬體130的局部互連金屬來將柵極108連接到在半導(dǎo)體管芯101中形成的其他器件的柵極上。如本領(lǐng)域已知的，通過蝕刻局部層間電介質(zhì)層145、146、以及148中的通孔152以及用鎢或其他金屬或金屬堆疊來填充通孔152，可以在局部層間電介質(zhì)層145、146、以及148中形成用于將柵極108、源/漏區(qū)105b、以及MOM電容器121連接到第一金屬化區(qū)段160上的垂直接觸。此外，第一金屬化區(qū)段160可以包括例如金屬(例如鋁或銅)，并且以本領(lǐng)域已知的方式，通過將器件層102和局部層間電介質(zhì)層140、142、144、145、146、以及148之上的第一金屬化層沉淀和圖案化，可以形成第一金屬化區(qū)段160。結(jié)合本申請的圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B、圖5A、以及圖5B將進(jìn)一步說明與本發(fā)明的不同實施方式相關(guān)的優(yōu)點。首先參考圖2A和圖2B，圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，沿著圖1中的透視線2A-2A，相應(yīng)于包括具有局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b的MOM電容器221的半導(dǎo)體管芯的一部分的結(jié)構(gòu)200的俯視圖。此外，圖2B顯示沿著圖2A中的透視線2B-2B的結(jié)構(gòu)200的截面視圖。圖2B還顯示相應(yīng)于圖2A中所示的俯視圖以及相應(yīng)于圖1中的透視線2A-2A的透視線2A-2A。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖2A和2B中由結(jié)構(gòu)200表示的圖1中的半導(dǎo)體管芯101的部分相應(yīng)于圖1中的MOM電容器區(qū)103，并且描繪了比結(jié)構(gòu)100所顯示的更多的MOM電容器區(qū)103。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖2A和圖2B中的MOM電容器221的局部互連金屬板222a和224a分別相應(yīng)于圖1中的MOM電容器121的局部互連金屬板122和124，而圖2A和圖2B中的局部互連金屬板222b和224b位于圖1中MOM電容器區(qū)103的一部分中，它在圖1中不可見。除了 MOM電容器221的局部互連金屬板222a、224a、222b、以及2224b之夕卜，圖2A顯不局部層間電介質(zhì)244的頂部表面、基本上在它們與局部互連金屬板222a和222b的對應(yīng)的接觸點處通孔252的橫截面、以及基本上在它們與局部互連金屬板224a和224b的對應(yīng)的接觸點處通孔254的橫截面。局部層間電解質(zhì)244和通孔252分別相應(yīng)于圖1中的局部層間電介質(zhì)層144以及與局部互連金屬板122接觸的通孔152。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖2A中所示的與局部互連金屬板224a和224b接觸的通孔254相應(yīng)于圖1的結(jié)構(gòu)100中存在的特征，但是從圖1的透視圖中不可見，并且在圖2B中也不可見。除了圖2A中所示的特征之外，圖2B顯示分別相應(yīng)于圖1中結(jié)構(gòu)100的器件層102、隔離區(qū)106、局部層間電介質(zhì)層140、142、145、146、以及148、第一金屬化區(qū)段160、以及電介質(zhì)體170的結(jié)構(gòu)200的器件層202、隔離區(qū)206、局部層間電介質(zhì)240、242、245、246、以及248、第一金屬化區(qū)段260、以及電介質(zhì)體 270。如圖2A中所示，MOM電容器221包括第一多個電容器極板，例如在本實施方式中標(biāo)記為MOM電容器221的高端板的局部互連金屬板222a和222b。此外，MOM電容器221包括第二多個電容器極板，例如，在本實施方式中標(biāo)記為MOM電容器221的低端板的局部互連金屬板224a和224b。如從圖2A和圖2B中可見，局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b共享平行于形成第一金屬化區(qū)段260的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面。也就是說，從圖2B顯示的透視圖可見，共享第一金屬化區(qū)段260的平面和共享局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b并且位于共享第一金屬化區(qū)段260的平面下方的平行平面基本上位于垂直于圖2A和圖2B占據(jù)的頁面。此外,應(yīng)當(dāng)指出的是,根據(jù)圖2A和圖2B所示的實施方式，形成局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b從而位于也如圖1中所示的在器件層202中形成的隔離區(qū)206之上。如圖2A和圖2B中進(jìn)一步顯示的，局部層間電介質(zhì)244布置在由局部互連金屬板222a和222b表不的第一多個電容器極板與由局部互連金屬板224a和224b表不的第二多個電容器極板之間。因此，局部層間電介質(zhì)244用作MOM電容器221的電容器電介質(zhì)。在一個實施方式中，例如，如上討論的，局部層間電介質(zhì)244可以包括SiO2,在這種情況下與MOM電容器221中使用的電容器電介質(zhì)相關(guān)的介電常數(shù)可以基本上等于約3.9。如前面指出的，局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b是由用于在器件層202中形成的器件兩者或更多者之間形成短距離連接以及用于有助于這些器件垂直連接以覆蓋第一金屬化區(qū)段260的局部互連金屬形成的，并且可以包括銅或難熔金屬(例如鎢)。在一個實施方式中，例如，用于形成圖1中下部局部互連金屬體110、局部互連金屬體120、以及局部互連金屬體130的局部互連金屬可以在特定工藝結(jié)(technology node)的情況下起到特定的作用。例如，在20.0納米(20nm)結(jié)的情況下,用于形成下部局部互連金屬體110和局部互連金屬體120的局部互連的一種或多種金屬典型地可以用于中段工藝(MEOL)過程中，用來為在器件層102中形成的器件提供源/漏極連接。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少一個局部互連金屬，例如，用于形成局部互連金屬體120的局部互連金屬，可以另外有利地用于制造MOM電容器221的局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b。MOM電容器221位于第一金屬化區(qū)段260 (例如，由在BEOL加工期間制造的結(jié)構(gòu)200的第一布線金屬化層形成的區(qū)段)與器件層202之間。因此，MOM電容器221的高端電極和低端電極兩者都是由在MEOL加工期間在第一金屬化區(qū)段260下方使用的局部互連金屬形成的。此外，使用局部層間電介質(zhì)(例如局部層間電介質(zhì)244)作為MOM電容器221的電容器電介質(zhì)，使得用于形成MOM電容器221的方法與用于高級加工技術(shù)(例如像20nm以及更小的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)加工技術(shù))的標(biāo)準(zhǔn)MEOL制造加工步驟相容。如前面說明的，根據(jù)本實施方式，MOM電容器221位于隔離區(qū)206之上。此外，通過在MOM電容器221與器件層202之間提供局部層間電介質(zhì)240和242，圖2B中顯示的實施方式實現(xiàn)了另外的隔離以及防噪。此外，通過使用具有約3.9或更大(如果局部層間電介質(zhì)244包括例如Si3N4)介電常數(shù)的局部層間電介質(zhì)，與在BEOL加工期間以及使用典型地在這些區(qū)域中形成的低K電介質(zhì)材料作為MOM電容器電介質(zhì)，通過在半導(dǎo)體管芯中布線金屬化層之間形成的常規(guī)MOM電容器可以實現(xiàn)的相比較，MOM電容器221可以實現(xiàn)更大的電容
山/又ο現(xiàn)在參考圖3A和圖3B，圖3A顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，相應(yīng)于包括具有局部互連金屬板322a、324a、322b、以及324b的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的結(jié)構(gòu)300的俯視圖，而圖3B顯示沿著圖3A中的透視線3B-3B，結(jié)構(gòu)300的截面視圖。圖3B還顯示相應(yīng)于圖3A中所示的俯視圖的透視線3A-3A。除了局部互連金屬板322a、324a、322b、以及324b之外，圖3A顯示局部層間電介質(zhì)344的頂部表面、基本上在它們與局部互連金屬板322a和322b的對應(yīng)的接觸點處通孔352的橫截面，以及基本上在它們與局部互連金屬板324a和324b的對應(yīng)的接觸點處通孔354的橫截面，以及互連局部互連金屬板322a和322b的電容器導(dǎo)板(runner) 332，以及互連局部互連金屬板324a和324b的電容器導(dǎo)板334。局部互連金屬板322a、324a、322b、以及324b、局部層間電介質(zhì)344、通孔352、以及通孔354分別相應(yīng)于圖2A和圖2B中的局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b、局部層間電介質(zhì)244、通孔252、以及通孔254。此夕卜，應(yīng)當(dāng)指出的是，圖3B中顯示的結(jié)構(gòu)300的器件層302、隔離區(qū)306、局部層間電介質(zhì)340、342、345、346、以及348、第一金屬化區(qū)段360、以及電介質(zhì)體370分別相應(yīng)于圖2B中的器件層202、隔離區(qū)206、局部層間電介質(zhì)240、242、245、246、以及248、第一金屬化區(qū)段260、以及電介質(zhì)體270，并且可以共享如前面詳細(xì)說明的，在前面歸因于這些特征的特征。如圖3A中所示，以交錯的方式布置局部互連金屬板322a、324a、322b、324b。此外，圖3A顯示局部互連金屬板322a和322b通過電容器導(dǎo)板332互連從而形成MOM電容器高端，而局部互連金屬板324a和324b通過電容器導(dǎo)板334互連從而形成MOM電容器低端。如圖3A進(jìn)一步顯示的，電容器導(dǎo)板332和334還共享由局部互連金屬板322a、324a、322b、324b共享的平面。然而，形成電容器導(dǎo)板332和334，從而位于基本上垂直于該平面中的局部互連金屬板 322a、324a、322b、324b。根據(jù)圖3A和圖3B中所示的實施方式，電容器導(dǎo)板332和334是由局部互連金屬形成的。例如，根據(jù)本實施方式，圖1與圖3A和圖3B的比較顯示，電容器導(dǎo)板332和334是由用于形成圖1中的局部互連金屬體130的相同局部互連金屬形成的。如前面討論的，用于形成局部互連金屬體130的局部互連金屬可以在特定的技術(shù)結(jié)的情況下起到特定作用。再次使用20nm結(jié)作為舉例，用于形成局部互連金屬體130的局部互連金屬典型地可以用于MEOL過程中作為在器件層102中形成的器件的柵極連接。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，局部互連金屬，例如用于形成局部互連金屬體120的局部互連金屬，可以有利地用于制造MOM電容器的局部互連金屬板322a、324a、322b、以及324b，而另一種局部互連金屬，例如用于形成局部互連金屬體130的局部互連金屬，可以進(jìn)一步有利地用于制造用于對應(yīng)地互連局部互連金屬板322a和322b、以及324a和324b的電容器導(dǎo)板332和334。此外，如在圖1、圖2A、以及圖2B中所示的實施方式的情況，用于形成圖3A和圖3B的實施方式的方法與用于高級加工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制造方法相容。參考圖4A和圖4B,圖4A顯不根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，相應(yīng)于包括具有局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的結(jié)構(gòu)400的俯視圖，而圖4B顯示沿著圖4A中的透視線4B-4B，結(jié)構(gòu)400的截面視圖。圖4B還顯示相應(yīng)于圖4A中所示的俯視圖的透視線4A-4A。除了局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b之外，圖4A顯不局部層間電介質(zhì)層444的頂部表面、基本上在它們與局部互連金屬板426a和426b (高端板的第一多個電容器極板)的對應(yīng)的接觸點處通孔452的橫截面、以及基本上在它們與局部互連金屬板428a和428b (低端板的第二多個電容器極板)的對應(yīng)的接觸點處通孔454的橫截面。局部層間電介質(zhì)444、通孔452、以及通孔454分別相應(yīng)于圖2A和圖2B中的局部層間電介質(zhì)244、通孔252、以及通孔254。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，圖4B中顯示的結(jié)構(gòu)400的器件層402、隔離區(qū)406、局部層間電介質(zhì)440、442、445、446、以及448、第一金屬化區(qū)段460、以及電介質(zhì)體470分別相應(yīng)于圖2B中的器件層202、隔離區(qū)206、局部層間電介質(zhì)240、242、245、246、以及248、第一金屬化區(qū)段260、以及電介質(zhì)體270，并且可以共享如上所述的，在前面歸因于這些特征的特征。類似于圖2A和圖2B中的局部互連金屬板222a、224a、222b、以及224b，圖4A和圖4B中的局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b共享平行于由其形成第一金屬化區(qū)段460的第一金屬化層的平面并且位于其下方的共同平面。然而另外地，并且如圖4B中所不，局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b是由包括對應(yīng)地在相應(yīng)的下部局部互連金屬體412a、414a、412b、以及414b上形成的局部互連金屬體422a、424a、422b、以及424b的局部互連金屬堆疊形成的。圖1與圖4A和圖4B的比較顯示，根據(jù)本實施方式，圖4B中的下部局部互連金屬體412a、414a、412b、以及414b是由用于形成圖1中下部局部互連金屬體110的相同下部局部互連金屬形成的，而圖4B中的局部互連金屬體422a、424a、422b、以及424b是由用于形成圖1中局部互連金屬體120的相同局部互連金屬形成的。因此，圖4A和圖4B中體現(xiàn)的MOM電容器的局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b可以由典型地用于MEOL過程的局部互連金屬堆疊形成，從而為在器件層402中形成的器件提供源/漏極連接。因此，如在圖1、圖2A、圖2B、圖3A、以及圖3B中所示的實施方式的情況，用于形成圖4A和圖4B所示的實施方式的方法與標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造工藝流程相容。根據(jù)圖4A和圖4B的實施方式，以及如圖4B進(jìn)一步顯示的，通過局部層間電介質(zhì)440>442>以及444的組合提供了在局部互連金屬板526a與528a之間以及在局部互連金屬板526b與528b之間用作電容器電介質(zhì)的電介質(zhì)。因此,例如在局部層間電介質(zhì)440、442、以及444包括交替的SiO2層和Si3N4層的實施方式中，MOM電容器電介質(zhì)可以包括SiO2和Si3N4的組合，并且因此可以具有大于約3.9并且小于約7.0的介電常數(shù)。此外，在一個實施方式中，作為本發(fā)明的一部分使用的MOM電容器電介質(zhì)可以具有大于或等于約3.9并且小于約5.0的介電常數(shù)。繼續(xù)參考圖5A和圖5B,圖5A顯不根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式,相應(yīng)于包括具有局部互連金屬板526a、528a、526b、以及528b的MOM電容器的半導(dǎo)體管芯的一部分的結(jié)構(gòu)500的俯視圖，而圖5B顯示沿著圖5A中的透視線5B-5B，結(jié)構(gòu)500的截面視圖。圖5B還顯示相應(yīng)于圖5A中顯示的俯視圖的透視線5A-5A。除了局部互連金屬板526a、528a、526b、以及528b之外，圖5A顯不局部層間電介質(zhì)層544的頂部表面、基本上在它們與局部互連金屬板526a和526b的相應(yīng)的接觸點處通孔552的橫截面、以及基本上在它們與局部互連金屬板528a和528b的相應(yīng)的接觸點處通孔554的橫截面、以及互連局部互連金屬板526a與526b的電容器導(dǎo)板532、以及互連局部互連金屬板528a和528b的電容器導(dǎo)板534。如圖5B中所不,局部互連金屬板526a和526b是由包括對應(yīng)地在相應(yīng)的下部局部互連金屬體512a和512b上形成的局部互連金屬體522a和522b的局部互連金屬堆疊形成的。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然根據(jù)本實施方式局部互連金屬板528a和528b在圖5B的橫截面中不可見，局部互連金屬板528a和528b是與局部互連金屬板526a和526b類似地形成的，并且包括在下部局部互連金屬體上形成的局部互連金屬體。換言之，局部互連金屬板526a、528a、526b、以及528b分別相應(yīng)于圖4B中的局部互連金屬板426a、428a、426b、以及428b。局部層間電介質(zhì)544、通孔552、以及通孔554分別相應(yīng)于圖4A和圖4B中的局部層間電介質(zhì)444、通孔452、以及通孔454。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，圖5B中結(jié)構(gòu)500的器件層502、隔尚區(qū)506、局部層間電介質(zhì)540、542、545、546、以及548、第一金屬化區(qū)段560、以及電介質(zhì)體570分別相應(yīng)于圖4B中的器件層402、隔離區(qū)406、局部層間電介質(zhì)440、442、445、446、以及448、第一金屬化區(qū)段460、以及電介質(zhì)體470，并且可以共享如前所述的，在前面歸因于這些特征的特征。如圖5A中所不，以交錯方式布置局部互連金屬板526a、528a、526b、528b。此外，圖5A顯不局部互連金屬板526a和526b通過電容器導(dǎo)板532互連從而形成MOM電容器高端，而局部互連金屬板528a和528b通過電容器導(dǎo)板534互連從而形成MOM電容器低端。電容器導(dǎo)板532和534分別相應(yīng)于圖3A和圖3B中的電容器導(dǎo)板332和334，并且類似于電容器導(dǎo)板332和334,也是由局部互連金屬形成的。因此，如前面所述，本發(fā)明提供使用一種或多種局部互連金屬(例如像銅或難熔金屬例如鎢)來形成電容器極板，以及使用局部層間電介質(zhì)(例如Si3N4和/或SiO2)作為MOM電容器電介質(zhì)的MOM電容器。其結(jié)果是，可以在MEOL加工期間有利地使用建立的CMOS工藝流程來形成具有局部互連金屬板的本發(fā)明MOM電容器的實施方式，而不需要大量額外的加工步驟。此外，與通過在BEOL加工期間在布線金屬化層之間制造的常規(guī)MOM電容器實現(xiàn)的相比較，本發(fā)明的實施方式提供具有增加的電容密度的MOM電容器。從上面本發(fā)明的說明中可以表明的是，可以使用多種技術(shù)來實現(xiàn)本發(fā)明的概念，而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，雖然關(guān)于具體的某些實施方式已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在形式和細(xì)節(jié)方面做出改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，所說明的實施方式應(yīng)當(dāng)在所有方面認(rèn)為是示例性的而非限制性的。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于在此說明的具體實施方式
，而是能夠做出許多重排、變更、以及取代，而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體管芯中的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器,所述MOM電容器包括: 共享平行于所述半導(dǎo)體管芯的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面的第一多個電容器極板以及第二多個電容器極板； 在所述第一多個電容器極板與所述第二多個電容器極板之間的局部層間電介質(zhì)； 所述第一和第二多個電容器極板由用于連接位于所述第一金屬化層下方的器件層中形成的器件的局部互連金屬構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOM電容器，進(jìn)一步包括用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOM電容器，其中所述第一多個電容器極板進(jìn)一步包括下部局部互連金屬，并且所述第二多個電容器極板進(jìn)一步包括所述下部局部互連金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MOM電容器，進(jìn)一步包括用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOM電容器，其中所述局部互連金屬包括難熔金屬。
6.一種用于制造半導(dǎo)體管芯中的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器的方法，所述方法包括: 形成共享平行于所述半導(dǎo)體管芯的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面的第一多個電容器極板以及第二多個電容器極板，通過局部層間電介質(zhì)將所述第一多個電容器極板與所述第二多個電容器極板間隔開； 所述第一和第二多個電容器極板由用于連接位于所述第一金屬化層下方的器件層中形成的器件的局部互連金屬構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括形成用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及形成用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一多個電容器極板進(jìn)一步包括下部局部互連金屬，并且所述第二多個電容器極板進(jìn)一步包括所述下部局部互連金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括形成用于互連所述第一多個電容器極板的第一電容器導(dǎo)板，以及形成用于互連所述第二多個電容器極板的第二電容器導(dǎo)板，所述第一和第二電容器導(dǎo)板包括用于在所述器件層中形成的所述器件之間提供連接的另一種局部互連金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述局部互連的金屬包括難熔金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有局部互連金屬板的MOM電容器以及相關(guān)方法。根據(jù)一個示例性實施方式，一種半導(dǎo)體管芯中的金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器包括共享平行于所述半導(dǎo)體管芯的第一金屬化層的平面并且位于其下方的平面的第一多個電容器極板以及第二多個電容器極板。所述MOM電容器進(jìn)一步包括位于所述第一多個電容器極板與所述第二多個電容器極板之間的局部層間電介質(zhì)。所述第一和第二多個電容器極板是由用于連接在位于所述第一金屬化層下方的半導(dǎo)體管芯的器件層中形成的器件的局部互連的金屬制成。
文檔編號H01L21/02GK103117268SQ201210359850
公開日2013年5月22日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者陳向東, 陳國順 申請人:美國博通公司