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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Halbleitereinrichtungen
und insbesondere die Herstellung von Kondensatoren in integrierten
Schaltungen.
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Halbleitereinrichtungen
werden in einer Vielzahl von Elektronikanwendungen verwendet, wie etwa
PCs, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderem elektronischen Gerät als Beispiele.
Halbleitereinrichtungen werden in der Regel durch sequenzielles Abscheiden
von isolierenden oder dielektrischen Schichten, (elektrisch) leitenden
Schichten und (elektrisch) halbleitenden Schichten aus Material über einem
Halbleitersubstrat und Strukturieren der verschiedenen Schichten
unter Verwendung von Lithographie zum Ausbilden von Schaltungskomponenten und
Schaltungselementen darauf hergestellt.
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Kondensatoren
sind Elemente, die in Halbleitereinrichtungen zum Speichern einer
elektrischen Ladung verwendet werden. Kondensatoren weisen im Wesentlichen
zwei durch ein Isoliermaterial getrennte leitende Platten auf. Wenn
ein elektrischer Strom an einen Kondensator angelegt wird, bauen sich
elektrische Ladungen von gleicher Größe, aber entgegengesetzter
Polarität,
auf den Kondensatorplatten auf. Die Kapazität oder die von dem Kondensator
pro angelegter Spannung gehaltene Ladungsmenge hängt von einer Anzahl von Parametern
wie etwa der Fläche
der Platten, dem Abstand zwischen den Platten und dem Dielektrizitätskonstantenwert des
Isoliermaterials zwischen den Platten ab, als Beispiele. Kondensatoren
werden in Anwendungen wie etwa Elektronikfiltern, Analog-Digital-Umsetzern, Speicherbauelementen,
Steueranwendungen und vielen anderen Arten von Halbleitereinrichtungs-Anwendungen
verwendet.
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Was
in der Technik benötigt
wird, sind verbesserte Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren
in Halbleitereinrichtungen und Strukturen davon.
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Technische
Vorteile werden allgemein durch Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung erzielt, die neuartige Verfahren zum Herstellen von Kondensatorplatten,
Kondensatoren, Halbleitereinrichtungen und Strukturen davon bereitstellen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
eine Kondensatorplatte mehrere erste parallele leitende Elemente
und mehrere zweite parallele leitende Elemente, die über den mehreren
ersten parallelen leitenden Elementen angeordnet sind. Ein erstes
Basiselement ist an ein Ende der mehreren ersten parallelen leitenden
Elemente gekoppelt. Ein zweites Basiselement ist an ein Ende der
mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente gekoppelt. Ein verbindendes
Element ist zwischen den mehreren ersten parallelen leitenden Elementen
und den mehreren zweiten parallelen leitenden Elementen angeordnet,
wobei das verbindende Element mindestens einen länglichen Via aufweist.
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Das
Obengesagte hat die Merkmale und technischen Vorteile von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung recht allgemein umrissen, damit die ausführliche
Beschreibung der Erfindung, die folgt, besser verstanden werden
möge. Zusätzliche Merkmale
und Vorteile von Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden beschrieben, die den Gegenstand
der Ansprüche
der Erfindung bilden. Der Fachmann versteht, dass die Konzeption und
spezifischen Ausführungsformen,
die offenbart sind, ohne weiteres als Basis zum Modifizieren oder Auslegen
anderer Strukturen oder Prozesse zum Ausführen der gleichen Zwecke der
vorliegenden Erfindung genutzt werden können. Der Fachmann sollte auch
realisieren, dass solche äquivalenten
Konstruktionen nicht von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung,
wie in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt, abweichen.
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Wegen
eines umfassenderen Verständnisses
der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun auf die
folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
Bezug genommen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei eine Kondensatorplatte ein verbindendes
Element enthält
aufweisend mehrere längliche
Vias, angeordnet zwischen den ersten parallelen leitenden Elementen
und zweiten parallelen leitenden Elementen der Kondensatorplatte;
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2 eine
Draufsicht auf die in 1 gezeigte Halbleitereinrichtung;
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3 eine
Draufsicht auf eine Lithographiemaske für die leitende Materialschicht,
aufweisend die in 1 gezeigten mehreren länglichen
Vias;
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4 eine
ausführlichere
Querschnittsansicht einer leitenden Materialschicht, aufweisend
die in 1 gezeigten mehreren länglichen Vias;
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5 eine
Draufsicht auf einen Kondensator aufweisend zwei Kondensatorplatten,
die jeweils verbindende Elemente aufweisen, aufweisend mehrere längliche
Vias, angeordnet zwischen ersten parallelen leitenden Elementen
und zweiten parallelen leitenden Elementen, gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Draufsicht auf einen Kondensator aufweisend zwei Kondensatorplatten,
die verbindende Elemente aufweisen, aufweisend einen einzelnen länglichen
Via, angeordnet zwischen ersten parallelen leitenden Elementen und
zweiten parallelen leitenden Elementen, gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7, 8 und 9 Querschnittsansichten
des in 6 gezeigten Kondensators in verschiedenen Herstellungsstadien;
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10 eine
Querschnittsansicht des in 6 gezeigten
Kondensators in einer Richtung senkrecht zu der in 7 bis 9 gezeigten
Ansicht;
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11 eine
Draufsicht auf einen Kondensator gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die verbindenden Elemente und
die zweiten parallelen leitenden Elemente der Kondensatorplatten
unter Verwendung der gleichen Lithographiemaske ausgebildet sind;
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12 eine
Querschnittsansicht der in 11 gezeigten
Ausführungsform;
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13 eine
Querschnittsansicht der in 11 gezeigten
Ausführungsform
in einer Richtung senkrecht zu der in 12 gezeigten
Ansicht;
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14 eine
Draufsicht auf einen Kondensator gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei das verbindende Element weiterhin
ein Basiselement enthält;
und
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15 eine
Perspektivansicht der in 14 gezeigten Ausführungsform.
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Entsprechende
Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein
auf entsprechende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist. Die
Figuren wurden gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen
klar darzustellen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
gezeichnet.
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Die
Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
werden unten ausführlich
erörtert.
Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare
erfindungsgemäße Konzepte
liefert, die in einer großen Vielzahl
von spezifischen Kontexten verkörpert
werden können.
Die erörterten
spezifischen Ausführungsformen
sind für
spezifische Wege zum Herstellen und Verwenden der Erfindung lediglich
veranschaulichend und begrenzen nicht den Schutzbereich der Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird bezüglich
bevorzugter Ausführungsformen
in spezifischen Kontexten beschrieben, nämlich in CMOS-Bauelementanwendungen
implementiert. Ausführungsformen der
Erfindung können
auch in anderen Halbleiteranwendungen wie etwa Speicherbauelementen,
Logikbauelementen, analogen Bauelementen, Leistungsbauelementen,
Hochfrequenz-(HF)-Bauelementen, digitalen
Bauelementen und anderen Anwendungen, die Kondensatoren verwenden,
implementiert werden, als Beispiel.
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Einige
Eigenschaften von Kondensatoren sind eine Funktion der Größe. Von
einem Kondensator kann eine Energie- oder Ladungsmenge gespeichert
werden, die umso größer ist,
je größer die
Kondensatorplatten sind, als Beispiel. Bei einigen Halbleitereinrichtungs-Anwendungen ist es
wünschenswert,
die Kapazität
von Kondensatoren zu erhöhen, aber
die Fläche
auf der integrierten Schaltung ist oftmals begrenzt. Was in der Technik
benötigt
wird, sind somit verbesserte Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren
und Strukturen davon, die die Fläche der
integrierten Schaltung effizienter verwenden.
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Eine
Art von Kondensator, die in Halbleitereinrichtungen verwendet wird,
wird als ein Metall-Isolator-Metall-Kondensator (MIM) bezeichnet,
der parallel zu einer horizontalen Oberfläche eines Wafers ausgebildete
Kondensatorplatten und ein zwischen den Kondensatorplatten ausgebildetes
dielektrisches Material aufweist. Eine andere Art von Kondensator, die
in Halbleitern verwendet wird, ist ein VPP-Kondensator (Vertical
Parallel Plate – vertikale
parallele Platte), wobei Leitungen in Stapeln ausgebildet und durch
Vias miteinander verbunden sind. Die gestapelten Leitungen und Vias
fungieren als eine vertikale Kondensatorplatte und sind durch ein
dielektrisches Material von einer benachbarten vertikalen Kondensatorplatte
getrennt, so dass sie einen Kondensator bilden.
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Einige
VPP-Kondensatoren leiden unter einer reduzierten Zuverlässigkeit
aufgrund einer Fehlausrichtung bei den zum Ausbilden der Vias zwischen
den gestapelten Leitungen verwendeten Lithographieprozessen, was
zu stärkeren
elektrischen Feldern bei den Leitungen führt. Die stärkeren elektrischen Felder
können
einen frühen
Durchbruch des Dielektrikums zum Beispiel in Zuverlässigkeitstests verursachen.
Bei einigen Metallisierungsverfahren, die Kupfer als Material für die Leitungen
und Vias verwenden, das eine hohe Mobilität aufweist und dazu tendiert,
in einige dielektrische Materialien zu diffundieren, werden Liner
verwendet, um eine Kupferdiffusion zu verhindern. Vias von herkömmlichen VPP-Kondensatoren
weisen jedoch eine Mindeststrukturmerkmalgröße für die Halbleitereinrichtung auf,
und wegen der geringen Größe der Vias
können innerhalb
der Vias ausgebildete Liner dünn
oder unvollständig
ausgebildet sein, was zu einem Leckstrom zwischen den Vias der vertikalen
Kondensatorplatten führt,
was die Zuverlässigkeit
der Kondensatoren weiter herabsetzt.
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Diese
und weitere Probleme werden im allgemeinen gelöst oder umgangen und technische Vorteile
werden im allgemeinen erzielt durch Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, die neuartige VPP-Kondensatorstrukturen
aufweisen, die in mehreren leitenden Schichten von Halbleitereinrichtungen
ausgebildet sind. Die Kondensatorplatten der Kondensatoren weisen
verbindende Elemente auf, die mindestens einen länglichen Via enthalten, was die
Zuverlässigkeit
der Kondensatoren verbessert und die Kapazitätsdichte heraufsetzt.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung 100 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei eine Kondensatorplatte 110 ein
verbindendes Element 120 enthält, das mehrere längliche
Vias 122 aufweist, angeordnet zwischen benachbarten ersten
parallelen leitenden Elementen 112 und zweiten parallelen
leitenden Elementen 114 der Kondensatorplatte 110. Die
Kondensatorplatte 110 weist mehrere erste parallele leitende
Elemente 112 und mehrere zweite parallele leitende Elemente 114 auf,
wie in einer Draufsicht in 2 gezeigt.
Jedes der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 ist über einem
darunterliegenden ersten parallelen leitenden Element 112 angeordnet.
Mindestens einige der mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 sind
mittels eines ersten Basiselements 116 zusammengekoppelt,
und mindestens einige der mehreren zweiten parallelen leitenden
Elemente 114 sind mittels eines zweiten Basiselements 118 zusammengekoppelt.
Eines oder mehrere der mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 und
zweiten parallelen leitenden. Elemente 114 können ausgebildet
sein, die nicht mit den Basiselementen 116 bzw. 118 verbunden sind,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, hierin näher
zu beschreiben.
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Das
erste parallele leitende Element 112, das erste Basiselement 116,
das verbindende Element 120, das zweite parallele leitende
Element 114 und das zweite Basiselement 118 bilden
eine Kondensatorplatte 110 eines Kondensators gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Zwei Kondensatorplatten 110a und 110b können nahe
aneinander innerhalb von isolierenden Materialien 124a, 124b und 124c ausgebildet
sein, wodurch ein Kondensator 160 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung entsteht, wie in 5 in einer Draufsicht
gezeigt. Abschnitte der isolierenden Materialien 124a, 124b und 124c,
die zwischen den Platten 110a und 110b angeordnet
sind, fungieren als ein Kondensatordielektrikum.
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Die
Kondensatorplatte 110 ist über einem Werkstück 102 innerhalb
von mehreren leitenden Materialschichten M1,
V1 und M2 ausgebildet,
wie in 1 gezeigt. Das Werkstück 102 kann ein Halbleitersubstrat
enthalten, das Silizium oder andere Halbleitermaterialien aufweist,
bedeckt von einer Isolierschicht, als Beispiel. Das Werkstück 102 kann
auch andere aktive Komponenten oder Schaltungen enthalten, nicht
gezeigt. Das Werkstück 102 kann
Siliziumoxid über
einkristallinem Silizium aufweisen, als Beispiel. Das Werkstück 102 kann
andere leitende Schichten oder andere Halbleiterelemente enthalten, zum
Beispiel Transistoren, Dioden usw., nicht gezeigt. Verbindungshalbleiter,
GaAs, InP, Si/Ge oder SiC, als Beispiele, können anstelle von Silizium
verwendet werden. Das Werkstück 102 kann
beispielsweise ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI – Silicon-on-Insulator) aufweisen.
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Das
Werkstück 102 weist
ein erstes Gebiet 104 und ein zweites Gebiet 106 auf,
wie gezeigt. Das erste Gebiet 104 wird hierin auch als
ein Kondensatorgebiet bezeichnet, das zweite Gebiet 106 wird hierin
auch als ein Leitungsgebiet bezeichnet, als Beispiel. Ein VPP-Kondensator ist in
dem ersten Gebiet 104 ausgebildet, und mehrere Leitungen
und Vias, die zum Zusammenschalten anderer Elemente der Halbleitereinrichtung 100 verwendet
werden können,
sind in dem zweiten Gebiet 106 ausgebildet, hierin näher zu beschreiben.
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Eine
erste leitende Materialschicht M1 ist über dem
Werkstück 102 ausgebildet.
Die erste leitende Materialschicht M1 kann
eine Metallisierungsschicht für
Leitungen 112' in
dem Leitungsgebiet 106 der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen,
als Beispiel. Zum Ausbilden der ersten leitenden Materialschicht M1 kann ein Damaszener-Prozess verwendet werden.
Ein erstes Isoliermaterial 124a wird über dem Werkstück 102 ausgebildet.
Das erste Isoliermaterial 124a kann etwa 1000 Angstrom
bis 4000 Angstrom oder etwa 5000 Angstrom oder weniger eines Oxids wie
etwa SiO2, eines Nitrids wie etwa Si3N4, eines dielektrischen
Materials mit einem niedrigen k-Wert mit einer Dielektrizitätskonstanten
unter etwa 3,9, eine Verkappungsschicht, einen Liner, eine Ätzstoppschicht
oder Kombinationen und mehrere Schichten davon aufweisen, als Beispiele.
Alternativ kann das erste Isoliermaterial 124a beispielsweise
andere Abmessungen und Materialien aufweisen. Das erste Isoliermaterial 124a kann
unter Verwendung von CVD (Chemical Vapor Deposition – chemische
Abscheidung aus der Dampfphase), ALD (Atomic Layer Deposition – Atomlagenabscheidung),
MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition – metallorganische chemische
Abscheidung aus der Dampfphase), PVD (Physical Vapor Deposition – physikalische Abscheidung
aus der Dampfphase), einen Aufschleuderprozess oder JVD (Jet Vapor
Deposition – Strahldampfabscheidung)
ausgebildet werden, als Beispiele, wenngleich alternativ auch andere
Verfahren verwendet werden können.
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Das
erste Isoliermaterial 124a wird mit einer Struktur für mehrere
erste parallele leitende Elemente 112 in dem ersten Gebiet 104 und
einer Struktur für Leitungen 112' im zweiten
Gebiet 106 strukturiert. Eine Struktur für ein erstes
Basiselement 116 wird auch im ersten Isoliermaterial 124a im
ersten Gebiet 104 ausgebildet. Das strukturierte erste
Isoliermaterial 124a wird mit einem leitenden Material
gefüllt,
um die Strukturen zu füllen,
und überschüssiges leitendes
Material wird von der. oberen Oberfläche des ersten Isoliermaterials 124a unter
Verwendung eines Ätzprozesses
und/oder eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP), als
Beispiel, beseitigt, wobei die mehreren ersten parallelen leitenden
Elemente 112, das erste Basiselement 116 und die
innerhalb des ersten Isoliermaterials 124a ausgebildeten
Leitungen 112' zurückbleiben.
Das leitende Material kann einen oder mehrere leitende Liner und
ein über
dem Liner ausgebildetes Füllmaterial
aufweisen, als Beispiel. Der oder die Liner können Ta, TaN, WN, WCN, Ru,
Ti, TiN, TiSiN, andere Materialien oder Kombinationen davon aufweisen,
und das Füllmaterial
kann Al, Cu, W, Ag, andere Metalle, ein halbleitendes Material oder
Kombinationen davon aufweisen, als Beispiele.
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Alternativ
kann die erste leitende Materialschicht M1 unter
Verwendung eines subtraktiven Ätzprozesses
ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein leitendes Material 112/112' über dem
Werkstück 102 ausgebildet
werden, und das leitende Material 112/112' kann subtraktiv
geätzt
werden, um die mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 und das
erste Basiselement 116 im ersten Gebiet 104 und die
Leitungen 112' im
zweiten Gebiet 106 auszubilden. Das erste Isoliermaterial 124a wird
dann zwischen den mehreren ersten parallelen leitenden Elementen 112,
dem ersten Basiselement 116 und den Leitungen 112' abgeschieden.
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Das
erste Basiselement 116 ist an ein Ende jedes der ersten
parallelen leitenden Elemente 112 gekoppelt. Das erste
Basiselement 116 koppelt die mehreren ersten parallelen
leitenden Elemente 112 elektrisch zusammen, wodurch ein
kammartiges oder gabelartiges leitendes Strukturmerkmal 112/116,
das ein Abschnitt einer Kondensatorplatte 110 ist, gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
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Als
nächstes
wird eine zweite leitende Materialschicht V1 über der
ersten leitenden Materialschicht M1 ausgebildet.
Die zweite leitende Materialschicht V1 weist
eine Viaschicht oder eine Viaebene in einer mehrschichtigen Zwischenverbindung
der Halbleitereinrichtung 100 auf. Ein Einfach-Damaszener-Prozess oder Doppel-Damaszener-Prozess
(bei dem z. B. auch zweite parallele leitende Elemente 114 ausgebildet
werden) kann zum Ausbilden beispielsweise der zweiten leitenden
Materialschicht V1 verwendet werden. Alternativ
kann ein subtraktiver Ätzprozess
verwendet werden.
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Beispielsweise
wird in einem Einfach-Damaszener-Prozess ein zweites Isoliermaterial 124b über der
ersten leitenden Materialschicht M1 ausgebildet.
Das zweite Isoliermaterial 124b kann ähnliche Materialien und Abmessungen
aufweisen und kann unter Verwendung ähnlicher Verfahren wie für das erste
Isoliermaterial 124a beschrieben ausgebildet werden, als
Beispiel. Das zweite Isoliermaterial 124b wird mit einer
Struktur für
ein verbindendes Element 120 über jedem der mehreren ersten
parallelen leitenden Elemente 112 im ersten Gebiet 104 strukturiert.
Die verbindenden Elemente 120 weisen mindestens einen länglichen
Via 122 auf. Eine Struktur für mehrere Vias 122' wird ebenfalls
in dem zweiten Gebiet 106 unter Verwendung der gleichen Lithographiemaske
und des gleichen Prozesses für
die verbindenden Elemente 120 ausgebildet. Das strukturierte
zweite Isoliermaterial 124b wird mit einem leitenden Material
gefüllt,
um die Strukturen zu füllen und überschüssiges leitendes
Material wird von der oberen Oberfläche des zweiten Isoliermaterials 124b unter
Verwendung eines CMP-Prozesses und/oder Ätzprozesses beseitigt. Ein
leitender Liner kann über dem
strukturierten zweiten Isoliermaterial 124b ausgebildet
werden, bevor die Strukturen für
die verbindenden Elemente 120 und die Vias 122' gefüllt werden,
hierin näher
zu beschreiben. Das leitende Material kann die gleichen Materialien
wie beispielsweise für
die erste leitende Materialschicht M1 beschrieben aufweisen.
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Bei
der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform
weisen die verbindenden Elemente 120 mehrere längliche
Vias 122 auf. Die länglichen Vias 122 weisen
eine Breite auf, die die Abmessung d1 aufweist,
und eine Länge,
die die Abmessung d2 aufweist, wobei die
Abmessung d2 größer ist als die Abmessung d1. Die verbindenden Elemente können eine
Breite d1 aufweisen, die die gleiche Abmessung wie
in dem zweiten Gebiet 106 ausgebildete Vias 122 aufweist,
als Beispiel. In dem zweiten Gebiet 106 ausgebildete Vias 122' können eine
die Abmessung d1 aufweisende Breite und
Länge aufweisen.
Die Abmessung d1 kann eine Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen,
als Beispiel. Die Abmessung d1 kann etwa
50 nm bis 70 nm aufweisen, als Beispiel, wenngleich alternativ die
Abmessung d1 andere Abmessungen aufweisen
kann.
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Die
Abmessung d2 beträgt bei einigen Ausführungsformen
etwa das Zweifache der Abmessung d1, wenngleich
alternativ die Abmessung d2 beispielsweise
größer als das
Zweifache der Abmessung d1 betragen kann.
Die länglichen
Vias 122 können
bei einigen Ausführungsformen
um eine Abmessung d1 in einem Abstand angeordnet
sein. Die Vias 122' können durch
die Lithographie- und Ätzprozesse
von kreisförmiger
Gestalt sein, und die länglichen
Vias 122 können
oval sein, auch wenn Strukturen in der zum Strukturieren der Vias 122' und der länglichen Vias 122 verwendeten
Lithographiemaske (wie etwa der in 3 gezeigten
Maske 130) quadratisch bzw. rechteckig sein können, in
den Zeichnungen nicht gezeigt. Weiterhin können die Vias 122' und die länglichen
Vias 122 nach innen verjüngt sein, z. B. von einer oberen
Oberfläche
der Halbleitereinrichtung 100, und aufgrund des Ätzprozesses
eine größere Abmessung
nahe der Oberseite des zweiten Isoliermaterials 124b als
an dem Boden aufweisen, ebenfalls nicht gezeigt (siehe 10).
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Eine
dritte leitende Materialschicht M2 ist über der
zweiten leitenden Materialschicht V1 ausgebildet.
Die dritte leitende Materialschicht M2 kann
eine Metallisierungsschicht für
Leitungen 114' im
Leitungsgebiet 106 der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen,
als Beispiel. Zum Ausbilden der dritten leitenden Materialschicht
M2 kann ein Damaszener-Prozess verwendet werden. Ein drittes
Isoliermaterial 124c wird über dem zweiten Isoliermaterial 124b ausgebildet.
Das dritte Isoliermaterial 124c kann ähnliche Materialien und Abmessungen
wie für
das erste Isoliermaterial 124a beschrieben aufweisen, als Beispiel.
Das dritte Isoliermaterial 124c wird mit einer Struktur
für mehrere
zweite parallele leitende Elemente 114 im ersten Gebiet 104 und
einer Struktur für
Leitungen 114' im
zweiten Gebiet 106 strukturiert. Eine Struktur für ein zweites
Basiselement 118 wird ebenfalls in dem dritten Isoliermaterial 124c ausgebildet.
Das strukturierte dritte Isoliermaterial 124c wird mit
einem leitenden Material gefüllt,
um die Strukturen zu füllen,
und überschüssiges leitendes Material
wird von der oberen Oberfläche
des dritten Isoliermaterials 124c unter Verwendung eines CMP-Prozesses und/oder Ätzprozesses
beseitigt. Alternativ kann die dritte leitende Materialschicht M2 unter Verwendung eines subtraktiven Ätzprozesses ausgebildet
werden.
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Die
zweite leitende Materialschicht V1 und die
dritte leitende Materialschicht M2 können auch
unter Verwendung eines Doppel-Damaszener-Prozesses ausgebildet werden,
wobei eine einzelne Isoliermaterialschicht 124b/124c über dem
ersten Isoliermaterial 124a ausgebildet wird. Eine erste
Lithographiemaske wird zum Strukturieren der länglichen Vias 122 und
Vias 122' verwendet,
und eine zweite Lithographiemaske wird zum Strukturieren der zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 und Basiselemente 118 verwendet.
Die Strukturen in dem isolierenden Material 124b/124c werden
dann simultan mit einem leitenden Material gefüllt.
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Das
zweite Basiselement 118 ist an ein Ende jedes der zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 gekoppelt, wie in einer
Draufsicht in 2 gezeigt. Das zweite Basiselement 118 koppelt
die mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 elektrisch zusammen,
wodurch ein kammförmiges
oder gabelförmiges
leitendes Strukturmerkmal 114/118 entsteht, das
einen Abschnitt einer Kondensatorplatte 110 aufweist. Das
gabelförmige
leitende Strukturmerkmal 114/118 kann im Wesentlichen
die gleichen Abmessungen wie das in der ersten leitenden Materialschicht
M1 ausgebildete gabelförmige leitende Strukturmerkmal 112/116 aufweisen.
Das gabelförmige
Strukturmerkmal 114/118 ist über dem in der ersten leitenden
Materialschicht M1 ausgebildeten gabelförmigen Strukturmerkmal 112/116 angeordnet.
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Die
länglichen
Vias 122 der verbindenden Elemente 120 sind in
der in 2 gezeigten Draufsicht im Umriss gezeigt. Die
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 114 weisen eine Breite auf, die eine
Abmessung d1 aufweist, und eine Länge, die
d3 aufweist. Eine Draufsicht auf die Leitungen 114' ist in dem
zweiten Gebiet 106 gezeigt, wobei die Vias 122' eine unter
den Leitungen 114' angeordnete,
im Umriss gezeigte Abmessung d1 aufweisen.
Nur zwei zweite parallele leitende Elemente 114 sind in 2 gezeigt;
alternativ kann die Kondensatorplatte 110 mehrere erste
parallele leitende Elemente 112 und zweite parallele leitende
Elemente 114 enthalten, zum Beispiel drei oder mehr, je
nach der gewünschten
Kapazität.
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Die
Metallisierungsschichten oder leitenden Materialschichten M1, V1 und/oder M2 können
an verschiedenen Orten der Halbleitereinrichtung 100 angeordnete
leitende Materialschichten aufweisen. Beispielsweise kann die Schicht
M1 eine erste Metallisierungsschicht aufweisen,
z. B. die in einem Back-End-of-the-Line-Prozess (BEOL) ausgebildete erste
Schicht. Die Schicht M1 kann aber auch eine zweite
oder größere Metallisierungsschicht
aufweisen, angeordnet über
zuvor ausgebildeten Metallisierungsschichten, nicht gezeigt. Alternativ
können
die Schichten M1, V1 und/oder
M2 in einem Front-End-of-the-Line-Prozess
(FEOL) ausgebildete leitende Materialschichten aufweisen, als Beispiel.
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Somit
enthält
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine Kondensatorplatte 110 mehrere
erste parallele leitende Elemente 112 und über den
mehreren ersten parallelen leitenden Elementen 112 angeordnete
mehrere zweite parallele leitende Elemente 114. Ein erstes
Basiselement 116 ist an ein Ende der mehreren ersten parallelen leitenden
Elemente 112 gekoppelt, wobei das erste Basiselement 116 die
mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 elektrisch
zusammenkoppelt. Ein zweites Basiselement 118 ist an ein
Ende der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 gekoppelt,
wobei das zweite Basiselement 118 die mehreren zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 elektrisch zusammenkoppelt.
Ein verbindendes Element 120 ist zwischen den mehreren
ersten parallelen leitenden Elementen 112 und den mehreren
zweiten parallelen leitenden Elementen 114 angeordnet, wobei
das verbindende Element 120 mindestens ein längliches
Via 122 aufweist.
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In
den 1 und 2 ist nur eine Kondensatorplatte 110 gezeigt.
Das erste parallele leitende Elemente 112, das erste Basiselement 116,
das verbindende Element 120, das zweite parallele leitende Element 114 und
das zweite Basiselement 118 bilden eine Kondensatorplatte 110 eines
Kondensators gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Zwei Kondensatorplatten 110a und 110b können nahe
beieinander innerhalb der Isoliermaterialien 124a, 124b und 124c ausgebildet
werden, wodurch ein Kondensator 160 gebildet wird, gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie in 5 in einer
Draufsicht gezeigt. Abschnitte der Isoliermaterialien 124a, 124b und 124c fungieren
bei diesen Ausführungsformen
als ein Kondensatordielektrikum.
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Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden zwei Kondensatorplatten 110 nebeneinander
platziert, wobei die ersten parallelen leitenden Elemente 112 und
die zweiten parallelen leitenden Elemente 114 versetzt
und zwischen jeder Platte 110 verschachtelt oder verflochten
sind, wie in 5 in einer Draufsicht gezeigt,
hierin näher
zu beschreiben. Die neuartigen verbindenden Elemente 120 weisen
längliche
Vias auf, die zwischen benachbarten ersten parallelen leitenden
Elementen 112 und zweiten parallelen leitenden Elementen 114 angeordnet
und an diese gekoppelt sind. Zusätzliche Metallisierungsschichten
und leitende Materialschichten können über den
zweiten parallelen leitenden Elementen 114 oder unter den
ersten parallelen leitenden Elementen 112 verwendet werden,
und mehrere gestapelte Schichten aus verbindenden Elementen 120,
die längliche
Vias 122 aufweisen, können
verwendet werden, um die zusätzlichen
parallelen leitenden Elemente 112 oder 114 zu
verbinden.
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Bei
der Halbleitereinrichtungs-Herstellung werden Viaebenen aus mehrschichtigen
Zwischenverbindungssystemen im allgemeinen zur Verarbeitung einer
einzelnen Größe von Via
optimiert. Es ist schwierig, kleine Strukturmerkmale insbesondere
in dichten Arrays zu verarbeiten, und Lithographie- und Ätzprozesse
für Vias
können
eine Herausforderung darstellen. Beispielsweise weisen alle Vias
innerhalb einer Viaebene für
herkömmliche
Halbleitereinrichtungen in der Regel die gleiche Größe auf,
so dass die Ätzprozesse,
Lithographie- und Belichtungsprozesse optimiert werden können. Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung jedoch werden längliche Vias 122 in
dem Kondensatorgebiet 104 einer Halbleitereinrichtung 100 verwendet.
Die optische Nahbereichskorrektur (OPC – Optical Proximity Correction)
der zum Strukturieren der Halbleitereinrichtung 100 verwendeten
Lithographiemaske kann gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, um die gewünschte Größe der länglichen
Vias 122 zu erzielen, als Beispiel, weil große Strukturmerkmale
mit einer anderen Größe belichtet
und mit anderen Ätzraten
geätzt
werden als kleine Strukturmerkmale.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske 130 für die leitende
Materialschicht V1, aufweisend die mehreren
länglichen
Vias 122 im ersten Gebiet 104 und Vias 122' im zweiten
Gebiet 106, in 1 gezeigt. Das Gebiet 134 der
Maske 130 entspricht dem ersten Gebiet 104 der 1 und 2 und
wird zu seinem Strukturieren verwendet, und das Gebiet 136 der
Maske 130 entspricht dem zweiten Gebiet 106 der 1 und 2 und
wird zu seinem Strukturieren verwendet.
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Die
Lithographiemaske 130 weist ein undurchsichtiges Material 138 und
mehrere Aperturen 140 auf, aufweisend Strukturen innerhalb
des undurchsichtigen Materials 138. Die Lithographiemaske 130 wird
in einem Lithographieprozess (z. B. durch Exposition gegenüber Licht
oder Energie) verwendet, um eine über dem Werkstück 102 ausgebildete Schicht
aus lichtempfindlichem Material zu strukturieren, die Schicht aus
lichtempfindlichem Material wird entwickelt und die Schicht aus
lichtempfindlichem Material wird als eine Maske zum Strukturieren
von Materialschichten wie etwa der zweiten Isolierschicht 124b der
Viaschicht V1 in einem Damaszener-Prozess
verwendet.
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Strukturen 142 für die länglichen
Vias 122 im ersten Gebiet 134 weisen eine Breite
oder Abmessung d4 auf entsprechend Abmessung
d1 von 2 und eine
Länge oder
Abmessung d5 entsprechend Abmessung d3 von 2. Die Strukturen 144 für die Vias 122' im Gebiet 136 weisen
eine Abmessung d1 auf, die der Abmessung
d1 der Vias 122' von 2 entspricht.
Weil größere Strukturmerkmale
während der
Lithographie größer belichtet
werden und bei einigen Ätzprozessen
schneller geätzt
werden, als kleinere Strukturmerkmale geätzt werden, können die Strukturen 142 für die länglichen
Vias 122 im Gebiet 134 auf die Lithographiemaske 130 kleiner
ausgeführt
werden, um die unterschiedlichen Belichtungsgrößen und Ätzraten in dem Lithographie-
und Ätzprozess
zu berücksichtigen.
Die Strukturen 144 der Lithographiemaske 130 weisen
eine größere Breite auf,
z. B. Abmessung d1 in einer vertikalen Richtung, und eine
kleinere Länge,
z. B. Abmessung d1 in einer horizontalen
Richtung in dem Leitungsgebiet 136 als in dem Kondensatorgebiet 134,
z. B. verglichen mit der Breite d4 und Länge d5 der Strukturen 142 im Kondensatorgebiet 134.
Beispielsweise kann auf der Lithographiemaske 130 die Breite
von länglichen Vias
der Strukturen 142 oder Abmessung d4 um
etwa 5% bis 20% kleiner ausgeführt
werden als die Abmessung d1 der kleinsten
quadratischen Vias der Strukturen 144. Alternativ kann
die Größe der Strukturen 142 in
einem anderen Ausmaß abgeändert werden,
um die gewünschte
Größendifferenz
der länglichen
Vias 122 im Vergleich zu den Vias 122' zu kompensieren.
Man beachte, dass die Abmessungen der Maske 130 möglicherweise
nicht die gleichen sind wie die Abmessungen auf der Halbleitereinrichtung 100,
und zwar aufgrund eines Reduktionsfaktors des eingesetzten Lithographiesystems,
das, als Beispiele, einen Reduktionsfaktor von etwa 2:1 oder 4:1
aufweisen kann.
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Die
in 3 gezeigte Maske 130 mit nachgestellten
Abmessungen d4 und d5 für die Strukturen 142 mit
länglichen
Vias können
zum Strukturieren der in 1 und 2 und auch 5 gezeigten
Halbleitereinrichtung 100 verwendet werden. Ähnliche Nachstellungen
zu Strukturen 142 für
längliche
Vias können
auch an Lithographiemasken für
die anderen hierin zu beschreibenden Ausführungsformen vorgenommen werden,
als Beispiel.
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4 zeigt
eine detailliertere Querschnittsansicht einer leitenden Materialschicht
V1, die in 1 gezeigten
mehreren länglichen
Vias 122 aufweisend. Ein Sputterprozess kann verwendet
werden, um einen Liner 146 auszubilden, der ein leitendes
Material aufweist, wenngleich auch andere Abscheidungsprozesse verwendet
werden können.
In dem zweiten Gebiet 106 ausgebildete kleinere Vias 122' können Gebiete 150 aufweisen,
die bei der unteren Oberfläche
entlang den Seitenwänden
angeordnet sind, in denen der Liner 146 nicht ausgebildet ist
oder sehr dünn
ist. Ein dünner
oder fehlender Liner ist bei einigen Anwendungen möglicherweise nicht
in dem Leitungsgebiet 106 oder zweiten Gebiet 106 problematisch,
doch verursachen dünne
oder fehlende Liner 146 wahrscheinlich einen Leckstrom, wenn
kleine Vias 122' in
dem Kondensatorgebiet 104 verwendet werden, als Beispiel.
Weil die Vias 122 in dem Kondensatorgebiet 104 oder
ersten Gebiet 104 länglich
sind und eine Länge
oder Abmessung d2 aufweisen, die größer ist
als die Abmessung d1, ist der Liner 146 vorteilhaft
auf der unteren Oberfläche
dicker, wobei er zum Beispiel eine Abmessung d6 aufweist,
die etwa 5 nm bis 50 nm aufweist, wohingegen der Liner 146 auf
der unteren Oberfläche
der Vias 122' im
zweiten Gebiet 106 dünner
ist, wie bei Abmessung d7 gezeigt. Außerdem ist
der Liner 146 vorteilhafterweise über der ganzen Seitenwand der
größeren länglichen
Vias 122 im ersten Gebiet 104 ausgebildet, weil
die Öffnungen
für die
länglichen
Vias 122 an der Oberseite breiter sind, was zu einer verbesserten
durchgehenden Linerabdeckung während des
Abscheidungsprozesses führt.
Der Liner 146 der länglichen
Vias 122 kann entlang einem unteren Abschnitt der Seitenwand
eine Abmessung d8 von beispielsweise 1 nm
bis 20 nm aufweisen. Alternativ kann der Liner 146 andere
Abmessungen aufweisen.
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Dann
wird ein leitendes Füllmaterial 148 über dem
Liner 146 ausgebildet, auch in 4 gezeigt. Wenn
das leitende Füllmaterial 148 Kupfer
aufweist, dann kann der Liner Ta, TaN, WN, WCN oder Ru aufweisen,
als Beispiele. Wenn das leitende Füllmaterial 148 Aluminium
aufweist, dann kann der Liner Ti, TiN oder TiSiN aufweisen, als
Beispiele. Alternativ können
der Liner 146 und das Füllmaterial 148 andere Materialien
aufweisen. Das Füllmaterial 148 kann
ein halbleitendes Material wie etwa Polysilizium oder amorphes Silizium
aufweisen, und ein Liner ist möglicherweise
nicht enthalten, als Beispiel.
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Weil
die Vias 122 des verbindenden Elements 120 der
Kondensatorplatte 110 länglich
sind, ist der Liner 146 vorteilhafterweise über den
Seitenwänden
und der unteren Oberfläche
der Strukturen für
die länglichen
Vias 122 vollständig
ausgebildet, was zu einem verringerten Leckstrom für aus den Kondensatorplatten 110 ausgebildete
Kondensatoren führt,
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf einen in einem Kondensatorgebiet 104 ausgebildeten
Kondensator 160, wobei der Kondensator 160 zwei
Kondensatorplatten 110a und 110b aufweist, die
jeweils verbindende Elemente 120 aufweisen, mehrere längliche
Vias 122 (im Umriss gezeigt) aufweisend, angeordnet zwischen
ersten parallelen leitenden Elementen 112 und zweiten parallelen
leitenden Elementen 114, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der in 5 gezeigten
Draufsicht sind nur die zweiten parallelen leitenden Elemente 114 und
Basiselemente 118 sichtbar. Mehrere erste parallele leitende
Elemente 112 und erste Basiselemente 116 sind
unmittelbar unter (z. B. parallel und bei oder neben) den mehreren
zweiten parallelen leitenden Elementen 114 und den zweiten
Basiselementen 118 angeordnet.
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Die
zweiten parallelen leitenden Elemente 114 der ersten Platte 110a sind
mit den zweiten parallelen leitenden Elementen 114 der
zweiten Platte 110a verwoben oder verschachtelt, anders
ausgedrückt,
verflochten. Gleichermaßen
sind die ersten parallelen leitenden Elemente 112 der ersten
Platte 110a mit den ersten parallelen leitenden Elementen 112 der
zweiten Platte 110a verwoben oder verschachtelt, anders
ausgedrückt,
verflochten. Die länglichen
Vias 112 können
um einen Abstand oder eine Abmessung d1,
die beispielsweise eine Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen
kann, in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Die länglichen
Vias 112 können
bei einigen Ausführungsformen
um einen Abstand d1 in einem Abstand zueinander
angeordnet sein, der im Wesentlichen das gleiche wie die Breite
der länglichen
Vias 112 aufweist, als Beispiel.
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Die
verbindenden Elemente 120 weisen bei dieser Ausführungsform
ein Array aus rechteckigen länglichen
Vias 122 auf. Die zwischen die zweiten parallelen leitenden
Elemente 114 und die ersten parallelen leitenden Elemente 112 der
ersten Platte 110a gekoppelten länglichen Vias 122 verlaufen
parallel zu benachbarten länglichen
Vias 122, die zwischen die zweiten parallelen leitenden
Elemente 114 und die ersten parallelen leitenden Elemente 112 der
zweiten Platte 110b gekoppelt sind. Das Isoliermaterial 124a, 124b und 124c der
ersten Platte 110a und der zweiten Platte 110b weist
das Kondensatordielektrikum des Kondensators 160 auf. Die
verschachtelte Kammstruktur der verwobenen, anders ausgedrückt, verflochtenen
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 114 und die länglichen Vias 122 der
ersten Platte 110a und zweiten Platte 110b führt zu einem
hohen Kapazitätsgrad.
Die benachbarten parallelen länglichen Vias 122 erhöhen vorteilhafterweise
die Kapazitätsdichte
pro Fläche
des neuartigen Kondensators 160.
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Die
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und die zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 der ersten Kondensatorplatte 110a sind
mit den ersten parallelen leitenden Elementen 112 und den zweiten
parallelen leitenden Elementen 114 der zweiten Kondensatorplatte 110b verwoben,
anders ausgedrückt,
verflochten. Die ersten parallelen leitenden Elemente 112 und
die zweiten parallelen leitenden Elemente 114 der ersten Kondensatorplatte 110a weisen
abwechselnd angeordnete Finger aus leitendem Material auf. Beispielsweise
ist ein erstes paralleles leitendes Element 112 der ersten
Kondensatorplatte 110a zwischen zweien der ersten parallelen
leitenden Elemente 112 der zweiten Kondensatorplatte 110b innerhalb
der gleichen leitenden Materialschicht M1 angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die ersten parallelen leitenden
Elemente 112 und zweiten parallelen leitenden Elemente 114 der
Kondensatorplatten 110a und 110b Elemente auf
mit Breiten, die im Wesentlichen eine Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen.
Die ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 der ersten Kondensatorplatte 110a können auch
um eine Abmessung d1, die im Wesentlichen
gleich der Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 100 ist,
von den ersten parallelen leitenden Elementen 112 und zweiten parallelen
leitenden Elementen 114 der zweiten Platte 110b in
einem Abstand zueinander angeordnet sein, als Beispiel.
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Die
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 114 der Kondensatorplatten 110a und 110b weisen
gemäß einigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die gleiche Länge auf. Beispielsweise können die
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 114 der ersten Kondensatorplatte 110a eine
erste Länge
aufweisen und die ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 der zweiten Kondensatorplatte 110b eine
zweite Länge
aufweisen, wobei die zweite Länge
im Wesentlichen die gleiche ist wie die erste Länge. Die erste Länge und die
zweite Länge
können
etwa das Zehnfache oder mehr als die Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 100 aufweisen,
als Beispiel, wenngleich alternativ die erste Länge und die zweite Länge andere
Abmessungen aufweisen können.
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Die
ersten parallelen leitenden Elemente 112 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 114 der ersten Platte 110a und
zweiten Platte 110b sind versetzt, um Platz für die Isoliermaterialien 124a, 124b und 124c zwischen
den Platten 110a und 110b zu lassen, die das Kondensatordielektrikum
bilden. Die Abmessungen der ersten parallelen leitenden Elemente 112 und
zweiten parallelen leitenden Elemente 114 und der länglichen
Vias 122, der Raum zwischen ihnen und die Art von dielektrischem
Material (z. B. von Isoliermaterialien 124a, 124b und 124c) können so
ausgewählt
werden, dass beispielsweise eine gewünschte Kapazität erzielt
wird.
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Die
Kondensatorplatten 110a und 110b können an
Leitungen (wie etwa z. B. Leitungen 112' und 114' in dem in 1 und 2 gezeigten
zweiten Gebiet 106) gekoppelt sein, um eine elektrische
Verbindung zu anderen Bauelementen auf der Halbleitereinrichtung 100 herzustellen
oder um eine Verbindung mit einem Kontakt oder Anschluss der Halbleitereinrichtung 100 herzustellen.
Die Kondensatorplatten 110a und 110b können, wie
in 5 gezeigt, symmetrisch sein. Die Gestalten der
Kondensatorplatten 110a und 110b können Spiegelbilder
aufweisen, als Beispiel.
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Mit
anderen Worten enthält
die in 5 gezeigte Halbleitereinrichtung 100 ein
Werkstück 102 und
mehrere über
dem Werkstück 102 angeordnete erste
parallele leitende Elemente 112 (siehe 1), wobei
die mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 ein
erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen.
Abwechselnde erste parallele leitende Elemente 112 sind
in einer Ansicht wie etwa der in 5 gezeigten z.
B. in der horizontalen Richtung geringfügig versetzt, um abwechselnde
erste parallele leitende Elemente 112 durch ein Basiselement 116 zusammenzukoppeln.
Ein verbindendes Element 120, das mindestens einen länglichen
Via 122 aufweist, ist mindestens über jedes der mehreren ersten
parallelen leitenden Elemente 112 angeordnet und daran
gekoppelt. Mehrere zweite parallele leitende Elemente 114 sind über den
verbindenden Elementen 120 angeordnet und daran gekoppelt,
wobei die mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 ein
erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, wobei das zweite Ende
dem ersten Ende gegenüberliegt.
Abwechselnde zweite parallele leitende Elemente 114 sind
ebenfalls in der horizontalen Richtung geringfügig versetzt, um abwechselnde
erste parallele leitende Elemente 114 durch ein Basiselement
zusammenzukoppeln. Ein erstes Basiselement 116, z. B. der
ersten Kondensatorplatte 110a, ist an das erste Ende von
jedem zweiten der mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 gekoppelt,
wobei das erste Basiselement 116 der ersten Kondensatorplatte 110a abwechselnd
mehrere der ersten parallelen leitenden Elemente 112 elektrisch
zusammenkoppelt. Bei der ersten leitenden Materialschicht M1 ist ein zweites Basiselement 116,
z. B. der zweiten Kondensatorplatte 110b, an das zweite
Ende der mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 112 gekoppelt, das
nicht mit dem ersten Basiselement 118 verbunden ist, wobei
das zweite Basiselement 116 der zweiten Kondensatorplatte 110b abwechselnde
mehrere von ersten parallelen leitenden Elementen 112 elektrisch
zusammengekoppelt. Analog ist bei der dritten leitenden Materialschicht
M2 ein drittes Basiselement 118,
z. B. der ersten Kondensatorplatte 110a, an das erste Ende
jeder zweiten der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 gekoppelt,
wobei das dritte Basiselement 118 der ersten Kondensatorplatte 110a abwechselnde
mehrere von zweiten parallelen leitenden Elementen 114 elektrisch
zusammengekoppelt. Ein viertes Basiselement 118, z. B.
der zweiten Kondensatorplatte 110b, ist an das zweite Ende der
mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 114 gekoppelt,
das nicht mit dem dritten Basiselement 118 der ersten Kondensatorplatte 110a verbunden
ist, wobei das vierte Basiselement 118 der zweiten Kondensatorplatte 110b abwechselnde
mehrere von zweiten parallelen leitenden Elementen 114 elektrisch
zusammenkoppelt.
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Man
beachte, dass die ersten Basiselemente 116 in dem vorausgegangenen
Absatz als ein erstes Basiselement 116 der ersten Kondensatorplatte 110a und
ein zweites Basiselement 116 der zweiten Kondensatorplatte 110b bezeichnet
werden. Analog werden die zweiten Basiselemente 118 als
ein drittes Basiselement 118 der ersten Kondensatorplatte 110a und
ein viertes Basiselement 118 der zweiten Kondensatorplatte
bezeichnet. Bei anderen Abschnitten der ausführlichen Beschreibung werden
die Basiselemente von beiden Kondensatorplatten 110a und 110b als
erste Basiselemente 116 und zweite Basiselemente 118 bezeichnet,
als Beispiel.
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Man
beachte, dass die Basiselemente 116 und 118 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines optionalen zusätzlichen
verbindenden Elementes 120'' zusammengekoppelt
werden können,
das mindestens einen Via 122'' aufweisen kann,
der länglich
sein kann oder andere Abmessungen aufweisen kann, wie in 5 im
Umriss gezeigt, hierin näher
zu beschreiben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die verbindenden Elemente 220 jeweils einen einzelnen länglichen
Via 222 aufweisen, wie in 6 gezeigt.
Eine Draufsicht auf einen Kondensator 260 ist gezeigt,
wobei der Kondensator 260 zwei Kondensatorplatten 210a und 210b aufweist,
die verbindende Elemente 220 enthalten, die einzelne längliche
Vias 222 aufweisen, zwischen den zweiten parallelen leitenden
Elementen 214 und den ersten parallelen leitenden Elementen 212 angeordnet
(nicht in 6 gezeigt; siehe 9).
Die 7, 8 und 9 zeigen
Querschnittansichten des in 6 gezeigten
Kondensators 160 in verschiedenen Herstellungsstadien. 10 zeigt
eine Querschnittsansicht des in 6 gezeigten
Kondensators 160 in einer Richtung senkrecht zu der in 7 bis 9 gezeigten
Richtung. Gleiche Zahlen werden für die verschiedenen Elemente
in 7 bis 10 verwendet,
die zum Beschreiben der 1 bis 5 verwendet
wurden. Um eine Wiederholung zu vermeiden, wird jede in 6 bis 10 gezeigte
Bezugszahl hierin nicht wieder ausführlich beschrieben. Vielmehr
werden ähnliche
Materialien und Abmessungen x02, x04, x06, usw. bevorzugt für die gezeigten
verschiedenen Materialschichten verwendet, wie sie für die 1 bis 5 beschrieben
wurden, wobei in 1 bis 5 x = 1
und in 6 bis 10 x =
2 gilt.
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Zum
Herstellen der Halbleitereinrichtung 200 wird ein Werkstück 202 bereitgestellt
und erste parallele leitende Elemente 212 und erste Basiselemente 216 der
ersten Kondensatorplatte 210a und zweiten Kondensatorplatte 210b werden
innerhalb eines ersten Isoliermaterials 224a einer leitenden
Materialschicht M1 unter Verwendung eines
Einfach-Damaszener-Prozesses ausgebildet. Ein Doppel-Damaszener-Prozess
kann verwendet werden, um die länglichen
Vias 222 und die zweiten parallelen leitenden Elemente 214 auszubilden.
Es kann ein Via-Zuerst-Prozess oder ein Via-Zuletzt-Doppel-Damaszener-Prozess
verwendet werden.
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Beispielsweise
kann in einem Via-Zuerst-Prozess ein zweites Isoliermaterial 224b über der
ersten leitenden Materialschicht M1 ausgebildet werden
und eine dritte Isoliermaterialschicht 224c über dem
zweiten Isoliermaterial 224b ausgebildet werden, wie in 7 gezeigt.
Das zweite Isoliermaterial 224b und das dritte Isoliermaterial 224c können beispielsweise
eine einzelne Isoliermaterialschicht aufweisen. Eine erste Schicht
aus Fotolack 262 kann über
dem dritten Isoliermaterial 224c abgeschieden werden, und
die erste Schicht aus Fotolack 262 kann unter Verwendung
einer nicht gezeigten ersten Lithographiemaske und eines Belichtungsprozesses
mit einer Struktur 264 für die länglichen Vias strukturiert werden.
Die erste Schicht aus Fotolack 262 wird entwickelt und
die erste Schicht aus Fotolack 262 wird als eine Maske
während
eines Ätzprozesses
verwendet, wobei Abschnitte des zweiten und dritten Isoliermaterials 224b und 224c beseitigt
und die Struktur 264 für
die länglichen
Vias 222 in dem zweiten Isoliermaterial 224b und
dem dritten Isoliermaterial 224c ausgebildet wird. Die
erste Schicht aus Fotolack 262 wird dann beseitigt.
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Eine
zweite Schicht aus Fotolack 266 wird über dem strukturierten zweiten
Isoliermaterial 224b und dritten Isoliermaterial 224c abgeschieden,
wie in 8 gezeigt. Die zweite Schicht aus Fotolack 266 füllt die
Strukturen 264 in dem zweiten Isoliermaterial 224b und
dritten Isoliermaterial 224c, als Beispiel. Die zweite
Schicht aus Fotolack 266 wird unter Verwendung einer nicht
gezeigten zweiten Lithographiemaske und eines Belichtungsprozesses
mit einer Struktur 268 für die zweiten parallelen leitenden
Elemente 214 und die zweiten Basiselemente 218 strukturiert.
Die zweite Schicht aus Fotolack 266 wird entwickelt und
die zweite Schicht aus Fotolack 266 wird als Maske während eines Ätzprozesses
verwendet, wobei Abschnitte des dritten Isoliermaterials 224c beseitigt
und die Struktur 268 für
die zweiten parallelen leitenden Elemente 214 und die zweiten
Basiselemente 218 in dem dritten Isoliermaterial 224c ausgebildet
werden. Wenn das zweite Isoliermaterial 224b und das dritte
Isoliermaterial 224c eine einzelne Isoliermaterialschicht
aufweisen, wird nur der obere Abschnitt der einzelnen Isolierschicht,
durch das dritte Isoliermaterial 224c dargestellt, mit
der Struktur 268 für
die zweiten parallelen leitenden Elemente 214 und die zweiten
Basiselemente 218 strukturiert. Die zweite Schicht aus
Fotolack 266 wird dann beseitigt.
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Als
nächstes
unter Bezugnahme auf 9 wird dann ein leitendes Material über dem
strukturierten zweiten Isoliermaterial 224b und dritten
Isoliermaterial 224c abgeschieden, wobei die Strukturen 264 und 268 gefüllt und
die länglichen
Vias 222, die zweiten parallelen leitenden Elemente 214 und
die zweiten Basiselemente 218 in einem einzelnen Füllprozess
gefüllt
werden. Auch ein nicht gezeigter Liner kann verwendet werden, wie
in 4 gezeigt. Überschüssiges leitendes
Material wird unter Verwendung eines Ätzprozesses und/oder eines
CMP-Prozesses von
der oberen Oberfläche 274 des
dritten Isoliermaterials 224c entfernt, so dass die obere
Oberfläche 272 der
zweiten parallelen leitenden Elemente 214 und der zweiten
Basiselemente 218 mit der oberen Oberfläche 274 des dritten
Isoliermaterials 224c, als Beispiel, im wesentlichen koplanar
ist, wie in 9 im Umriss gezeigt.
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10 zeigt
eine Querschnittsansicht des in 6 gezeigten
Kondensators 260 in einer Richtung senkrecht zu der in 7 bis 9 gezeigten
Ansicht. Die zum Ausbilden der einzelnen länglichen Vias 222 und
der zweiten parallelen leitenden Elemente 214 und der zweiten
Basiselemente 218 verwendeten Ätzprozesse können zu
nach innen verjüngten
Seitenwänden
der Vias 222 und Elemente 214 führen, was
in 10 zu sehen ist.
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Wegen
Fehlausrichtungen zwischen der Lithographie des Via 222 und
der Lithographie der zweiten parallelen leitenden Elemente 214 kann
die Abmessung d9 nahe der Oberseite der
länglichen Vias 222 und
der zweiten parallelen leitenden Elemente 214 wesentlich
kleiner sein als die Abmessung d10 zwischen
den ersten parallelen leitenden Elementen 212 der ersten
Kondensatorplatte 210a und der zweiten Kondensatorplatte 210b.
Die Abmessung d10 kann beispielsweise eine
Mindeststrukturmerkmalsgröße der Halbleitereinrichtung 200 aufweisen.
Der untere Abschnitt der länglichen
Vias 222 und der zweiten parallelen leitenden Elemente 214 kann
eine Breite aufweisen, die etwa 20 nm oder weniger beträgt als die
Breite am oberen Abschnitt der länglichen
Vias 222 und der zweiten parallelen leitenden Elemente 214,
als Beispiel.
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Die
verbindenden Elemente 220 können jeweils einen einzelnen
länglichen
Via 222 aufweisen, der mindestens einen oberen Abschnitt
mit im Wesentlichen der gleichen Größe und Gestalt wie mindestens
ein oberer Abschnitt der ersten und zweiten parallelen leitenden
Elemente 212 und 214 aufweist. Die verbindenden
Elemente 220 können
mindestens einen oberen Abschnitt aufweisen, der im Wesentlichen
die gleiche Länge
und Breite wie ein Abschnitt der mehreren zweiten parallelen leitenden
Elemente 214 aufweist. Beispielsweise weisen die verbindenden
Elemente 220 in 10 einen
oberen Abschnitt auf, der die gleiche Länge und Breite wie ein oberer Abschnitt
der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 214 aufweist.
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Alternativ
können
die einzelnen länglichen Vias 222 zum
Beispiel um einige wenige nm entlang der Breite und Länge geringfügig kleiner
sein als erste parallele leitende Elemente 212 und zweite
parallele leitende Elemente 214, als Beispiel. Auch die zweiten
Basiselemente 218 können
nach innen verjüngte
Seitenwände
aufweisen, nicht gezeigt. Die ersten Basiselemente 216 und
die ersten parallelen leitenden Elemente 212 können ebenfalls
nach innen verjüngte
Seitenwände
aufweisen, ebenfalls nicht gezeigt. Die einzelnen länglichen
Vias 222 können bei
einigen Ausführungsformen
Seitenwände
aufweisen, die zu der horizontalen Oberfläche des Werkstücks 202 im
Wesentlichen senkrecht verlaufen. Die einzelnen länglichen
Vias 222 können
eine Länge aufweisen,
die im wesentlichen die gleiche ist wie die Länge der zweiten parallelen
leitenden Elemente 214 bei einigen Ausführungsformen, als Beispiel.
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Zum
Ausbilden des in 6 bis 10 gezeigten
Kondensators 260 kann auch ein Via-Zuletzt-Doppel-Damaszener-Verfahren
verwendet werden. Beispielsweise können die Strukturen 268 für die zweiten
parallelen leitenden Elemente 214 und die zweiten Basiselemente 218 zuerst
in dem dritten Isoliermaterial 224c ausgebildet werden,
und dann können
die Strukturen 264 für
die länglichen
Vias 222 in dem zweiten Isoliermaterial 224b und
dritten Isoliermaterial 224c ausgebildet werden. Dann wird
ein Füllprozess
verwendet, um die beiden Strukturen simultan mit einem leitenden
Material zu füllen.
Alternativ können
zum Ausbilden der zweiten parallelen leitenden Elemente 214,
der zweiten Basiselemente 218 und der länglichen Vias zwei Einfach-Damaszener-Prozesse
oder subtraktive Ätzprozesse
verwendet werden, als Beispiel.
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11 zeigt
eine Draufsicht auf einen Kondensator 360 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die verbindenden Elemente 320 und
die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 der Kondensatorplatten
unter Verwendung der gleichen Lithographiemaske ausgebildet werden. 12 zeigt
eine Querschnittsansicht der in 11 gezeigten
Ausführungsform
und 13 zeigt eine Querschnittsansicht der in 11 gezeigten
Ausführungsform
in einer Richtung senkrecht zu der in 12 gezeigten
Ansicht. Die verbindenden Elemente 320 weisen jeweils einen
einzelnen länglichen
Via 322 auf, der im Wesentlichen die gleiche Größe und Gestalt
wie die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 aufweist.
Wieder werden zum Bezeichnen der verschiedenen Elemente, die zum
Beschreiben der vorausgegangenen Figuren verwendet wurden, gleiche
Zahlen verwendet, und zur Vermeidung einer Wiederholung wird jede
in 11 bis 13 gezeigte
Referenzzahl hierin nicht wieder ausführlich beschrieben.
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Zum
Herstellen der Halbleitereinrichtung 300 wird ein Werkstück 302 bereitgestellt,
und die mehreren ersten parallelen leitenden Elemente 312 und ersten
Basiselemente 316 der ersten Kondensatorplatte 310a und
der zweiten Kondensatorplatte 310b werden unter Verwendung
eines Einfach-Damaszener-Prozesses innerhalb eines ersten Isoliermaterials 324a einer
leitenden Materialschicht M1 ausgebildet.
Dann wird ein Doppel-Damaszener-Prozess
verwendet, um die länglichen
Vias 322, die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 und
die zweiten Basiselemente 318 der ersten Kondensatorplatte 310a und
der zweiten Kondensatorplatte 310b auszubilden. Ein Via-Zuerst-Prozess oder ein
Via-Zuletzt-Doppel-Damaszener-Prozess können verwendet werden.
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Beispielsweise
wird in einem Via-Zuerst-Prozess ein zweites Isoliermaterial 324b über der
ersten leitenden Materialschicht M1 ausgebildet,
und ein drittes Isoliermaterial 324c wird über dem
zweiten Isoliermaterial 324b ausgebildet, wie in 12 gezeigt.
Das zweite Isoliermaterial 324b und das dritte Isoliermaterial 324c können beispielsweise
eine einzelne Isoliermaterialschicht aufweisen, wie für die in 6 bis 10 gezeigte
Ausführungsform
beschrieben. Eine nicht gezeigte erste Schicht aus Fotolack wird über dem
dritten Isoliermaterial 324c abgeschieden, und die erste
Schicht aus Fotolack wird unter Verwendung einer nicht gezeigten
ersten Lithographiemaske und eines Belichtungsprozesses mit einer
Struktur für
die länglichen
Vias 322 und die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 strukturiert.
Die erste Schicht aus Fotolack wird entwickelt, und die erste Schicht
aus Fotolack wird als Maske während
eines Ätzprozesses
verwendet, wobei Abschnitte des zweiten Isoliermaterials 324b und
des dritten Isoliermaterials 324c beseitigt und die Struktur für die länglichen
Vias 322 und die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 in
dem zweiten Isoliermaterial 324b und dem dritten Isoliermaterial 324c ausgebildet
werden. Dann wird die erste Schicht aus Fotolack beseitigt.
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Eine
ebenfalls nicht gezeigte zweite Schicht aus Fotolack wird über dem
strukturierten zweiten Isoliermaterial 324b und dritten
Isoliermaterial 324c abgeschieden. Die zweite Schicht aus
Fotolack füllt die
Strukturen in dem zweiten Isoliermaterial 324b und dritten
Isoliermaterial 324c, als Beispiel. Die zweite Schicht
aus Fotolack wird unter Verwendung einer nicht gezeigten zweiten
Lithographiemaske und eines Belichtungsprozesses mit einer Struktur
für die zweiten
Basiselemente 318 strukturiert. Die zweite Schicht aus
Fotolack wird entwickelt, und die zweite Schicht aus Fotolack wird
als eine Maske während
eines Ätzprozesses
verwendet, wobei Abschnitte des dritten Isoliermaterials 324c beseitigt
und die Struktur für
die zweiten Basiselemente 318 in dem dritten Isoliermaterial 324c ausgebildet
wird. Dann wird die zweite Schicht aus Fotolack beseitigt. Die Strukturen für die zweiten
parallelen leitenden Elemente und länglichen Vias 322 schneiden
sich mit den Strukturen für
die zweiten Basiselemente 318.
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Dann
wird über
dem strukturierten zweiten Isoliermaterial 324b und dritten
Isoliermaterial 324c ein leitendes Material abgeschieden,
wodurch die Strukturen gefüllt
und die länglichen
Vias 322, die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 und
die zweiten Basiselemente 318 in einem einzelnen Füllprozess
gefüllt
werden. Auch ein nicht gezeigter Liner kann verwendet werden, wie
in 4 gezeigt. Überschüssiges leitendes
Material wird unter Verwendung eines Ätzprozesses und/oder CMP-Prozesses
von der oberen Oberfläche
des dritten Isoliermaterials 324c beseitigt, so dass die
obere Oberfläche
der zweiten parallelen leitenden Elemente 314 und der zweiten
Basiselemente 318 mit der oberen Oberfläche des dritten Isoliermaterials 324c im
Wesentlichen koplanar ist.
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Der
in 11 bis 13 gezeigte
Kondensator 360 kann auch beispielsweise in einem Via-Zuletzt-Doppel-Damaszener-Prozess
ausgebildet werden, wie für
die in 6 bis 10 gezeigten
Ausführungsformen
beschrieben.
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13 zeigt
eine Querschnittsansicht des in 11 gezeigten
Kondensators 360 in einer Richtung senkrecht zu der in 12 gezeigten
Ansicht. Die zum Ausbilden der einzelnen länglichen Vias 322,
der zweiten parallelen leitenden Elemente 314 und der zweiten
Basiselemente 318 verwendeten Ätzprozesse können zu
nach innen verjüngten
Seitenwänden
führen,
wie in 13 gezeigt. Die Abmessung zwischen
der Oberseite der zweiten parallelen leitenden Elemente 314 kann
im wesentlichen gleich der Abmessung zwischen den ersten parallelen
leitenden Elementen 312 der ersten Kondensatorplatte 310a und
zweiten Kondensatorplatte 310b sein. Der untere Abschnitt
der länglichen
Vias 322 kann eine kleinere Breite als der obere Abschnitt
der zweiten parallelen leitenden Elemente 314 aufweisen,
als Beispiel, wie gezeigt.
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Die
verbindenden Elemente 320 können mindestens einen oberen
Abschnitt aufweisen, der im Wesentlichen die gleiche Länge und
Breite wie im Abschnitt der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 314 aufweist.
Beispielsweise weisen die verbindenden Elemente 320 in 13 einen
oberen Abschnitt auf, der die gleiche Länge und Breite wie ein unterer
Abschnitt der mehreren zweiten parallelen leitenden Elemente 314 aufweist.
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in 11 bis 13 gezeigt,
ist vorteilhaft, weil eine Ausrichtung der länglichen Vias 322 auf
die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 aufgrund der
Tatsache sichergestellt ist, dass die länglichen Vias 322 und
die zweiten parallelen leitenden Elemente 314 unter Verwendung
der gleichen Lithographiemaske ausgebildet werden. Die verbindenden Elemente 320 weisen
längliche
Vias 322 auf, die durchgehende Seitenwände aufweisen, wobei die zweiten
parallelen leitenden Elemente 314 über den länglichen Vias 322 angeordnet
sind. Die zweiten parallelen leitenden Elemente können einen
oberen Abschnitt mit im Wesentlichen der gleichen Größe und Gestalt
wie mindestens ein oberer Abschnitt der ersten parallelen leitenden
Elemente 312 in dieser Ausführungsform aufweisen.
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14 zeigt
eine Draufsicht auf einen Kondensator 460 gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei das verbindende Element 420 weiterhin
ein Basiselement 480a enthält, an die Basiselemente 416 und 418a gekoppelt,
an die ersten parallelen leitenden Elemente 412 und die
zweiten parallelen leitenden Elemente 414a gekoppelt. 15 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kondensatorplatte 410a der
in 14 gezeigten Ausführungsform. Wiederum werden
gleiche Zahlen verwendet, um auf die verschiedenen Elemente Bezug
zu nehmen, die verwendet wurden, um die vorausgegangenen Figuren
zu beschreiben, und zur Vermeidung einer Wiederholung wird jede
in 14 und 15 gezeigte
Bezugszahl hierin nicht wieder ausführlich beschrieben.
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Die
verbindenden Elemente 420a der neuartigen Kondensatorplatten 410a und 410b weisen
zwischen den ersten parallelen leitenden Elementen 412 und
den zweiten parallelen leitenden Elementen 414a angeordnete
längliche
Vias 422a auf. Die länglichen
Vias 422a verlaufen bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen über die
ganze Länge
der ersten parallelen leitenden Elemente 412 und zweiten parallelen
leitenden Elemente 414a, wie gezeigt. Auch die verbindenden
Elemente 420a weisen ein zwischen dem ersten Basiselement 416 und
dem zweiten Basiselement 418a angeordnetes drittes Basiselement 480a auf.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird eine einzelne Maske verwendet, um die Strukturen für die verbindenden
Elemente 420a, die zweiten parallelen leitenden Elemente 414a und
die zweiten Basiselemente 418a auszubilden. Somit können gemäß dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine Lithographiemaske,
ein Lithographieprozess und ein Ätzschritt
eliminiert werden. Bei einigen Anwendungen jedoch wird eine Lithographiemaske
möglicherweise
nicht eliminiert, weil eine separate Lithographiemaske möglicherweise
erforderlich ist, um Leitungen in einem Leitungsgebiet auszubilden
(z. B. die Leitungen 114' in
dem in 1 gezeigten zweiten Gebiet 106). Weiterhin
wird bei dieser Ausführungsform
die Ausrichtung der verbindenden Elemente 420a auf die
zweiten parallelen leitenden Elemente 418a und das zweite
Basiselement 414a sichergestellt, weil die gleiche Lithographiemaske
verwendet wird, um die verbindenden Elemente 420a, die
zweiten parallelen leitenden Elemente 414a und die zweiten
Basiselemente 418a zu strukturieren.
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Die
Seitenwände 482a des
zweiten Basiselements 418a, der zweiten parallelen leitenden
Elemente 414a, der länglichen
Vias 422a und der dritten Basiselemente 480a können durchgehend
nach innen verjüngt
sein, wie in der Perspektivansicht von 15 im
Umriss gezeigt. Alternativ können
die Seitenwände
des zweiten Basiselements 418a, der zweiten parallelen
leitenden Elemente 414a, der länglichen Vias 422a und
der dritten Basiselemente 480a im Wesentlichen senkrecht
zu der oberen Oberfläche
des Werkstücks 402 verlaufen,
als Beispiel.
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Ebenfalls
in 15 sind zusätzliche
leitende Materialschichten V2 und M3 gezeigt, die zusätzliche verbindende Elemente 420b enthalten,
aufweisend längliche
Vias 422b, und zusätzliche
Basiselemente 480b, in einer über der leitenden Materialschicht
M2 angeordneten vierten leitenden Materialschicht
V2 angeordnet und zusätzliche parallele leitende
Elemente 414b und ein zusätzliches Basiselement 418b,
in einer fünften
leitenden Materialschicht M3 über den
länglichen
Vias 422b und dem dritten Basiselement 480b angeordnet.
Die Kondensatorplatte 410a (und auch die in 14 gezeigte
Kondensatorplatte 410b) können auch mehr als fünf leitende
Materialschichten M1, V1,
M2, V2, M3 enthalten, wobei verbindende Elemente 420a oder 420b längliche Vias 422a oder 422b (und
auch dritte Basiselemente 480a oder 480b) und
parallele leitende Elemente 412, 414a oder 414b (und
auch Basiselemente 416, 418a oder 418b)
in abwechselnden leitenden Materialschichten Vx oder
Mx enthalten, nicht gezeigt, was die Kapazität des Kondensators 460 weiter
heraufsetzt. Parallele leitende Elemente 414b können über den
mehreren zweiten parallelen leitenden Elementen 414a angeordnete
dritte parallele leitende Elemente 414b aufweisen, und
die verbindenden Elemente 420b können zweite verbindende Elemente, aufweisend
längliche
Vias 422b, aufweisen, die die dritten parallelen leitenden
Elemente 414b an die zweiten parallelen leitenden Elemente 414a koppeln, als
Beispiel. Die Seitenwände 482b des
Basiselements 480b, der parallelen leitenden Elemente 414b, der
länglichen
Vias 422b und der Basiselemente 418b können durchgehend
nach innen verjüngt
sein, wie im Umriss gezeigt, oder die Seitenwände können im Wesentlichen senkrecht
zu der oberen Oberfläche des
Werkstücks 402 verlaufen.
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Mehrere
dritte parallele leitende Elemente 414b und zweite verbindende
Elemente 420b können
in den Kondensatorplatten 410a und 410b eines Kondensators 460 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
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Die
hierin beschriebenen anderen Ausführungsformen können ebenfalls
zusätzliche
verbindende Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b und parallele
leitende Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b enthalten,
ausgebildet in zusätzlichen
leitenden Materialschichten Vx oder Mx, über
den zweiten parallelen leitenden Elementen 114, 214, 314, 414b angeordnet
oder unter den ersten parallelen leitenden Elementen 112, 212, 312 und 412 angeordnet,
als Beispiel, in den Zeichnungen nicht gezeigt. Die verbindenden
Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b und
die parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b können in
mehreren leitenden Materialschichten oder in jeder leitenden Materialschicht
einer Halbleitereinrichtung 100, 200, 300 und 400 ausgebildet sein,
als Beispiel.
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Andere
Ausführungsformen
können
auch zusätzliche
verbindende Elemente 120'' enthalten,
aufweisend mindestens einen Via 122'',
zwischen den Basiselementen 116 und 118 angeordnet,
als Beispiel, wie in der Draufsicht von 5 als Umriss
gezeigt. Wenn optional etwaige zusätzliche leitende Materialebenen
verwendet werden, um Kondensatoren mit mehr als zwei leitenden Ebenen
auszubilden, können
die jeweiligen zusätzlichen
Basiselemente auch beispielsweise durch verbindende Elemente verbunden
sein. Verbindende Elemente 120 können erste verbindende Elemente 120 aufweisen
und verbindende Elemente 120'' können zweite
verbindende Elemente 120'' aufweisen,
als Beispiel. Diese zusätzlichen
optionalen verbindenden Elemente 120'' der jeweiligen
Basiselemente 116 und 118 können einzelne längliche
Vias aufweisen (z. B. mit einer Gestalt ähnlich den in 6 gezeigten
Vias 222, in 5 nicht gezeigt), oder die verbindenden
Elemente 120'' können ein
Array aus mehreren Vias 122'' aufweisen. Die
Gestalt und Größe dieser
optionalen verbindenden Elemente 120'' der
Basiselemente 116 und 118 können etwa die gleiche Größe und Gestalt
wie die (nur) eine Mindestabmessung aufweisenden quadratischen oder
kreisförmigen
Vias 122' in
dem zweiten Gebiet 106 aufweisen, als Beispiel. Alternativ
können die
verbindenden Elemente 120'' längliche
Vias 122'' aufweisen,
etwa die gleiche Gestalt wie in 5 gezeigte
längliche
Vias 122 aufweisend, als weiteres Beispiel. Die zusätzlichen
optionalen verbindenden Elemente 120'' können beispielsweise
alternativ andere Gestalten oder Größen aufweisen. Die optionalen
zweiten verbindenden Elemente 120'',
die zwischen den Basiselementen 116 und 118 angeordnet sind
und diese verbinden, können
auch in den hierin beschriebenen, nicht gezeigten anderen Ausführungsformen
enthalten sein, als Beispiel.
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Wieder
unter Bezugnahme auf 1 kann bei einigen Ausführungsformen
das erste Basiselement 116 an ein Ende von mindestens einigen,
aber nicht notwendigerweise allen, der mehreren ersten parallelen
leitenden Elemente 112 gekoppelt sein. Gleichermaßen kann
das zweite Basiselement 118 an ein Ende von mindestens
einigen, aber nicht notwendigerweise allen, der mehreren zweiten
parallelen leitenden Elemente 114 gekoppelt sein, nicht
gezeigt. Beispielsweise kann möglicherweise
eines oder mehrere der ersten parallelen leitenden Elemente 112 nicht
an ein erstes Basiselement 116 gekoppelt sein, und möglicherweise
sind eines oder mehrere der zweiten parallelen leitenden Elemente 114 nicht
an ein zweites Basiselement 118 gekoppelt. Die verbindenden
Elemente 120 weisen längliche Vias
auf, die an die ersten oder zweiten parallelen leitenden Elemente 112 und 114 an
darüberliegende oder
darunterliegende parallele leitende Elemente gekoppelt sein können, um
eine elektrische Verbindung mit den nicht mit einem Basiselement 116 oder 118 verbundenen ersten
parallelen leitenden Elementen 112 oder zweiten parallelen
leitenden Elementen 114 herzustellen, so dass sie bei diesen
Ausführungsformen
beispielsweise einen Teil der Kondensatorplatte 110 oder
des Kondensators 160 (in 5 gezeigt)
aufweisen, als Beispiel.
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In
den Zeichnungen ist nur ein Kondensator 160, 260, 360 und 460 gezeigt,
gemäß einigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung jedoch können mehrere Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 zum
Beispiel simultan in den Metallisierungsschichten M1,
V1 und M2 und optional
auch innerhalb anderer Metallisierungsschichten ausgebildet werden.
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Nachdem
die die zweiten parallelen leitenden Elemente 114, 214, 314 und 414b und
die zweiten Basiselemente 118, 218, 318 und 418b der
Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 aufweisende oberste
Materialschicht hergestellt worden ist, wird der Herstellungsprozess
für die
Halbleitereinrichtungen 100, 200, 300 und 400 dann
fortgesetzt, um den Herstellungsprozess abzuschließen. Beispielsweise können zusätzliche
Isoliermaterialschichten und leitende Materialschichten über den
neuartigen Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 ausgebildet
werden und können
zum Zusammenschalten der verschiedenen Komponenten der Halbleitereinrichtungen 100, 200, 300 und 400 verwendet
werden.
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In
den Zeichnungen sind die Enden der ersten und zweiten parallelen
leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b so
gezeigt, dass sie im Wesentlichen quadratisch sind; aufgrund der
zum Strukturieren der ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b verwendeten
Lithographieprozesse können
die Enden der ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b auch
in einer Draufsicht beispielsweise abgerundet oder oval sein, nicht gezeigt.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthalten Halbleitereinrichtungen 100, 200, 300 und 400 und
Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 mit
Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b,
die verbindende Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b enthalten,
die mindestens einen länglichen
Via 122, 222, 322, 422a und 422b aufweisen.
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beinhalten auch Verfahren zum Herstellen
der Halbleitereinrichtungen 100, 200, 300 und 400,
Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b und
Kondensatoren 160, 260, 360 und 460,
hierin beschrieben, als Beispiel.
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Zu
Vorteilen von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zählen
das Bereitstellen von Designs für
den neuartigen Kondensator 160, 260, 360 und 460 und
Verfahren zur Herstellung derselben, wobei die Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 eine verbesserte
oder erhöhte
Kapazitätsdichte
pro Flächeneinheit
aufweisen. Weil die neuartigen länglichen
Vias 122, 222, 322, 422a und 422b länglich sind,
die die ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b verbinden,
liegt mehr leitendes Material in den Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b vor,
was die Kapazität
der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 erhöht.
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Die
hierin beschriebenen VPP-Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 sind
für verbesserte
Zuverlässigkeit
optimiert. Ausrichtungsprobleme von Vias zu Abschnitten von Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b werden
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung reduziert oder eliminiert, was zu einem
reduzierten Leckstrom und zu reduzierten elektrischen Feldern führt.
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Beispielsweise
wird eine verbesserte Ausrichtung der verbindenden Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b auf
die ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b durch
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erzielt. Weiterhin wird eine verbesserte
und dickere Ausbildung des Liners 146 der verbindenden
Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b erzielt,
wodurch auch ein Leckstrom zwischen den Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b reduziert
oder eliminiert wird.
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Leitungen
und Vias (z. B. in dem in 1 und 2 gezeigten
ersten Gebiet 106) können
simultan mit der Ausbildung der hierin beschriebenen neuartigen
Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 ausgebildet
werden, als Beispiel. Somit sind zusätzliche Ätzprozesse und Lithographieprozesse
möglicherweise
nicht zur Herstellung der neuartigen Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erforderlich. Beispielsweise kann die
Struktur für
die ersten parallelen leitenden Elemente 112 und das erste
Basiselement 116 in einer existierenden Maskenebene für eine Metallisierungsschicht
M1 enthalten sein. Als weiteres Beispiel
können
Vias 122' mit
minimaler Größe in anderen
Gebieten wie etwa dem Gebiet 106 der 1 und 2 zur
gleichen Zeit und unter Verwendung derselben oder der gleichen Maske 130 (3)
strukturiert werden, die zum Strukturieren der länglichen Vias 122, 222, 322, 422a und 422b von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Die
neuartigen Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b aufweisen
dreidimensionale Strukturen der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460,
die in mehreren leitenden Materialschichten M1,
V1, M2, V2 und M3 einer Halbleitereinrichtung 100, 200, 300 und 400 ausgebildet werden.
Bei einigen Ausführungsformen
können
die ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b und
länglichen
Vias 122, 222, 322, 422a und 422b der
Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b auf
einer Grundregel basieren, aufweisend eine Breite einer Mindeststrukturmerkmalsgröße einer
Halbleitereinrichtung 100, 200, 300 und 400 und
einen höheren
Kapazitätswert
erzielend, als Beispiel.
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Eine
oder mehrere der hierin beschriebenen Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b können in
Reihe oder parallel zusammengekoppelt werden. Wenn beispielsweise
die Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b in
Reihe platziert werden, reduziert das die Gesamtkapazität der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460,
die aus den Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b bestehen.
Wenn die Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b parallel
platziert werden, steigert dies die Gesamtkapazität der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460,
die aus den Kondensatorplatten 110, 110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b, 410a und 410b bestehen.
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Bei
einigen Ausführungsformen
weisen die ersten und zweiten parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 im
Wesentlichen die gleichen oder ähnliche
Abmessungen wie andere Zwischenverbindungsmerkmale oder Bauelemente
wie etwa in anderen Gebieten 106 der Halbleitereinrichtungen 100, 200, 300 oder 400 ausgebildete
Leitungen 112' und 114' auf, so dass
die Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 leicht
in existierende Halbleitereinrichtungstrukturen und Herstellungsprozessflüsse integriert
werden können.
Die neuartigen Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 sind
von geringer Komplexität
und von geringen Kosten. Die Eigenschaften der Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 können abgestimmt
werden, indem die Dicke und die Materialien der dielektrischen Materialien 124a, 124b, 124c, 224a, 224b, 224c, 324a, 324b oder 324c der
Kondensatoren 160, 260, 360 und 460 justiert
werden und durch Justieren der Abmessungen der ersten und zweiten
parallelen leitenden Elemente 112, 212, 312, 412, 114, 214, 314, 414a und 414b und
der neuartigen länglichen
Vias 122, 222, 322, 422a und 422b der
verbindenden Elemente 120, 220, 320, 420a und 420b,
als Beispiel.
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Wenngleich
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben
worden sind, versteht sich, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und
Abänderungen
hierin vorgenommen werden können,
ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert, abzuweichen. Beispielsweise wird der Fachmann ohne weiteres
verstehen, dass viele der Merkmale, Funktionen, Prozesse und Materialien,
die hierin beschrieben sind, variiert werden können und dennoch innerhalb
des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung bleiben. Zudem soll
der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die besonderen
Ausführungsformen
des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Materiezusammensetzung,
Mittel, Verfahren und Schritte, die in der Spezifikation beschrieben
sind, beschränkt
sein. Wie der Durchschnittsfachmann ohne weiteres an Hand der Offenbarung der
vorliegenden Erfindung erkennt, können gemäß der vorliegenden Erfindung
Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen, Mittel, Verfahren
oder Schritte, die gegenwärtig
existieren oder später
zu entwickeln sind, die im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen oder
im Wesentlichen das gleiche Ergebnis wie die hierin beschriebenen entsprechenden
Ausführungsformen
erzielen, genutzt werden. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche innerhalb
ihres Schutzbereichs solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen,
Mittel, Verfahren oder Schritte beinhalten.