JP2006108490A - Semiconductor device including mim capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device whereby an upper layer conductive film connects a MIM capacitor to a lower layer conductor without incurring the breakage of the upper layer conductive film and preventing the upper layer conductive film from having high resistance. <P>SOLUTION: The MIM capacitor CAP including a lower electrode 5, a capacitor dielectric film 6, and an upper electrode 7 is formed on a multilayer wire on a semiconductor substrate 1. An interlayer insulating film 8 and upper conductive films 9A, 9B are laminated thereon. A lower electrode 5 or an upper electrode 7 or both of them of the MIM capacitor CAP are provided with extension parts 5B, 7B extended outwardly from an effective capacitor to the upper part of either of embedded copper wires, that is, either of first and second lower conductors 3A, 3B. Either of tips of extensions 5B, 7B is connected to either of the embedded copper wires 3A and 3B in an opening 8A or 8B formed at the inter-layer insulating film 8 by the upper conductive film 9A or 9B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板上の積層部分内で、下部電極、キャパシタ誘電体膜および上部電極を備えるMIM型キャパシタを有する半導体デバイスと、その製造方法とに関する。   The present invention relates to a semiconductor device having an MIM type capacitor including a lower electrode, a capacitor dielectric film, and an upper electrode in a stacked portion on a semiconductor substrate, and a method for manufacturing the same.

MIM型キャパシタは、大容量のキャパシタを比較的簡単なプロセスで作製できることから広く用いられている。
従来の半導体積層部分内では、MIM型キャパシタの上部電極と下部電極のそれぞれの上にプラグを形成し、一旦上層の配線に接続してから、MIM型キャパシタより下層の配線やトランジスタなどの素子に接続することが今まで一般的であった。
MIM type capacitors are widely used because large capacity capacitors can be manufactured by a relatively simple process.
In the conventional semiconductor laminated portion, a plug is formed on each of the upper electrode and the lower electrode of the MIM type capacitor, and once connected to the upper layer wiring, it is applied to an element such as a lower layer wiring or a transistor than the MIM type capacitor. It has been common to connect.

MIM型キャパシタに接続する、より下層の配線としては、たとえば埋め込み銅配線を挙げることができる。以下、MIM型キャパシタと埋め込み銅配線との接続について述べる。   As a lower layer wiring connected to the MIM type capacitor, for example, a buried copper wiring can be cited. The connection between the MIM type capacitor and the embedded copper wiring will be described below.

LSIの主流であるCMOS半導体プロセスでは、その最小寸法、たとえばコンタクトノードの径でいうと180nmまではアルミニウム配線が用いられ、アルミニウム配線を形成後に層間絶縁膜を堆積し、その表面を化学的機械研磨(以下、CMP)などにより平滑化する配線形成方法が採用されていた。
ところが、コンタクトノード径が130nm以下になり、配線による信号遅延の抑制のために、近年のLSI配線構造では埋め込み銅配線プロセスを採用することが主流となっている。
In the CMOS semiconductor process that is the mainstream of LSI, aluminum wiring is used up to its minimum dimension, for example, contact node diameter up to 180 nm. After forming the aluminum wiring, an interlayer insulating film is deposited, and the surface is chemically and mechanically polished. A wiring formation method that is smoothed by CMP (hereinafter, CMP) or the like has been adopted.
However, the contact node diameter has become 130 nm or less, and in order to suppress signal delay due to wiring, it has become the mainstream to adopt a buried copper wiring process in recent LSI wiring structures.

埋め込み銅配線プロセスは、層間絶縁膜に溝を掘り、銅をメッキにより形成した後、この銅をCMP等によりエッチングすることにより、層間絶縁膜に掘った溝に銅を埋め込む方法である。
埋め込み銅配線プロセスの場合、各層間絶縁膜内に形成する配線やプラグは、層間絶縁膜に形成した溝やスルーホールに導電材料を埋め込む方法により、その全てが形成される。したがって、キャパシタ誘電体膜を挟んだ導電層をエッチングによりパターンニングする必要があるMIM型のキャパシタを形成するプロセスは、埋め込み銅配線構造と、導電層形成時のパターンニングの基本的手法が異なり、この観点でプロセスの整合性が悪い。
The buried copper wiring process is a method of burying copper in the groove dug in the interlayer insulating film by digging a groove in the interlayer insulating film, forming copper by plating, and etching the copper by CMP or the like.
In the case of the buried copper wiring process, all the wirings and plugs formed in each interlayer insulating film are formed by a method of burying a conductive material in a groove or a through hole formed in the interlayer insulating film. Therefore, the process for forming a MIM type capacitor that requires patterning by etching the conductive layer sandwiching the capacitor dielectric film differs from the embedded copper wiring structure and the basic patterning method for forming the conductive layer, From this point of view, the process consistency is poor.

MIM型キャパシタを形成する必要がある場合、埋め込み銅配線による多層配線部分を形成してから、その上に、MIM型キャパシタを形成すると埋め込み銅配線プロセスとの整合性がよい。通常の埋め込み銅配線プロセスを用いるLSIでは、最上層の埋め込み銅配線の上に層間絶縁膜を形成し、その上にワイヤーボンド用のパッドをアルミニウム合金配線により形成する。この構造の場合、パッド用のアルミニウム合金配線により、最上層の埋め込み銅配線とMIM型キャパシタとを接続することが一般的である。   When it is necessary to form an MIM type capacitor, if a MIM type capacitor is formed on a multilayer wiring portion formed by a buried copper wiring, the consistency with the buried copper wiring process is good. In an LSI using a normal buried copper wiring process, an interlayer insulating film is formed on the uppermost buried copper wiring, and a pad for wire bonding is formed thereon with aluminum alloy wiring. In the case of this structure, it is common to connect the uppermost buried copper wiring and the MIM capacitor by an aluminum alloy wiring for pads.

図6(A)〜図9(B)は、本発明の関連技術として、埋め込み銅配線の多層配線部分の上にMIM型キャパシタを形成する際の各工程における半導体デバイスの断面図である。   6 (A) to 9 (B) are cross-sectional views of the semiconductor device in each process when forming an MIM type capacitor on the multilayer wiring portion of the embedded copper wiring as a related technique of the present invention.

図6(A)に示すように、シリコン基板101上に多層配線部分が形成され、その最上層の層間絶縁膜102内に埋め込み銅配線103A,103Bが形成されている。層間絶縁膜102や埋め込み銅配線103A,103Bの表面は、銅拡散防止膜104で覆われている。なお、図6(A)には、最上層の埋め込み銅配線103A,103Bより下層の配線やトランジスタ等は図示していない。   As shown in FIG. 6A, a multilayer wiring portion is formed on a silicon substrate 101, and buried copper wirings 103A and 103B are formed in the uppermost interlayer insulating film. The surfaces of the interlayer insulating film 102 and the embedded copper wirings 103A and 103B are covered with a copper diffusion preventing film 104. In FIG. 6A, wirings, transistors and the like below the uppermost buried copper wirings 103A and 103B are not shown.

この上にMIM型キャパシタを形成する場合、図6(B)に示すように、たとえばスパッタ法によりMIM型キャパシタの下部電極となる窒化チタニウム膜105Aを200nm程度形成する。窒化チタニウム膜105Aの上に、たとえばプラズマ励起CVD(以下、PECVD)によりMIM型キャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜106Aを50nm程度形成する。また、窒化シリコン膜106Aの上に、たとえばスパッタ法によりMIM型キャパシタの上部電極となる窒化チタニウム膜107Aを100nm程度形成する。   When forming an MIM type capacitor on this, as shown in FIG. 6B, a titanium nitride film 105A to be a lower electrode of the MIM type capacitor is formed to about 200 nm by sputtering, for example. On the titanium nitride film 105A, a silicon nitride film 106A serving as a dielectric of the MIM type capacitor is formed with a thickness of about 50 nm, for example, by plasma enhanced CVD (hereinafter referred to as PECVD). On the silicon nitride film 106A, a titanium nitride film 107A to be an upper electrode of the MIM type capacitor is formed with a thickness of about 100 nm by, for example, sputtering.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして窒化チタニウム膜107Aをドライエッチングする。フォトレジストを除去すると、図7(A)に示すように、MIM型キャパシタの上部電極107が形成される。   For example, a photoresist is patterned, and the titanium nitride film 107A is dry-etched using this as a mask. When the photoresist is removed, the upper electrode 107 of the MIM capacitor is formed as shown in FIG.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして窒化シリコン膜106Aと窒化チタニウム膜107Aを順にドライエッチングする。フォトレジストを除去すると、図7(B)に示すように、MIM型キャパシタのキャパシタ誘電体膜106と下部電極105が形成され、MIM型キャパシタCAPの基本構造が完成する。   For example, a photoresist is patterned, and the silicon nitride film 106A and the titanium nitride film 107A are sequentially dry-etched using the photoresist as a mask. When the photoresist is removed, as shown in FIG. 7B, the capacitor dielectric film 106 and the lower electrode 105 of the MIM type capacitor are formed, and the basic structure of the MIM type capacitor CAP is completed.

図8(A)に示すように、たとえばPECVDにより、形成したMIM型キャパシタを埋め込む層間絶縁膜108として、酸化シリコン膜を700nm程度形成する。   As shown in FIG. 8A, a silicon oxide film is formed to a thickness of about 700 nm as the interlayer insulating film 108 in which the formed MIM type capacitor is embedded, for example, by PECVD.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして層間絶縁膜(酸化シリコン膜)108と2つの窒化シリコン膜(キャパシタ誘電体膜106および銅拡散防止膜104)とをドライエッチングする。フォトレジストを除去すると、図8(B)に示すように4つのコンタクトホール108A,108B,108Cおよび108Dが形成される。コンタクトホール108Aと108Bが層間絶縁膜108および銅拡散防止膜104に形成されることによって埋め込み銅配線103Aと103Bが露出している。コンタクトホール108Cが層間絶縁膜108に形成されることによって上部電極107が露出し、また、コンタクトホール108Dが層間絶縁膜108とキャパシタ誘電体膜106に形成されることによって下部電極105が露出している。   For example, a photoresist is patterned, and using this as a mask, the interlayer insulating film (silicon oxide film) 108 and the two silicon nitride films (capacitor dielectric film 106 and copper diffusion prevention film 104) are dry-etched. When the photoresist is removed, four contact holes 108A, 108B, 108C, and 108D are formed as shown in FIG. 8B. Since the contact holes 108A and 108B are formed in the interlayer insulating film 108 and the copper diffusion prevention film 104, the buried copper wirings 103A and 103B are exposed. The upper electrode 107 is exposed by forming the contact hole 108C in the interlayer insulating film 108, and the lower electrode 105 is exposed by forming the contact hole 108D in the interlayer insulating film 108 and the capacitor dielectric film 106. Yes.

図9(A)に示すように、これら4つのコンタクトホールを完全に埋め込むパッド用アルミニウム合金109Cを、たとえばスパッタ法により1000nm程度形成する。   As shown in FIG. 9A, a pad aluminum alloy 109C that completely embeds these four contact holes is formed to a thickness of about 1000 nm by sputtering, for example.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとしてパッド用アルミニウム合金109Cをドライエッチングする。これにより、図9(B)に示すように、MIM型キャパシタの上部電極107と埋め込み銅配線(下層導電体)103Aとをコンタクトホール108Aおよび108Cを介して接続するアルミニウム合金層109Aと、MIM型キャパシタの下部電極105と埋め込み銅配線(下層導電体)103Bとをコンタクトホール108Bおよび108Dを介して接続するアルミニウム合金層109Bとが、同時に形成される。
この後、パッシベーション膜を形成し、それにパッドの開口部を形成するが、ここでは図示していない。
For example, a photoresist is patterned, and the pad aluminum alloy 109C is dry-etched using this as a mask. As a result, as shown in FIG. 9B, an aluminum alloy layer 109A for connecting the upper electrode 107 of the MIM capacitor and the buried copper wiring (lower conductor) 103A through the contact holes 108A and 108C, and the MIM type An aluminum alloy layer 109B that connects the lower electrode 105 of the capacitor and the buried copper wiring (lower conductor) 103B through contact holes 108B and 108D is formed at the same time.
Thereafter, a passivation film is formed and a pad opening is formed thereon, which is not shown here.

上述の関連技術のように、多層配線部分の上にMIM型キャパシタを形成し、かつMIM型キャパシタを下層の導電層に接続する場合、その接続を、層間絶縁膜に形成されることによって下層の導電層を露出させるコンタクトホールと、MIM型キャパシタの電極上を露出させるコンタクトホールとを介して上層導電膜によって達成する。
しかしながら、この接続方法では、コンタクトホールのエッジで急峻な段差が発生しやすく、上層導電膜が、この段差部分で断線あるいは高抵抗になりやすいという課題がある。
When the MIM type capacitor is formed on the multilayer wiring portion and the MIM type capacitor is connected to the lower conductive layer as in the related art described above, the connection is formed in the interlayer insulating film to form the lower layer. This is achieved by the upper conductive film through a contact hole exposing the conductive layer and a contact hole exposing the electrode of the MIM capacitor.
However, this connection method has a problem that a steep step is likely to occur at the edge of the contact hole, and the upper conductive film is likely to be disconnected or have high resistance at the step portion.

このことを上記関連技術で具体的に説明すると、図9(B)に破線で囲んで示すA部およびB部のように、とくにMIM型キャパシタのコンタクトホール108Cおよび108Dのエッジで急峻な段差が生じる。この段差の鋭角なエッジ形状によって、アルミニウム合金層109Aあるいは109Bの被覆率が低下し、この部分で、アルミニウム合金層が高抵抗となりやすい。そして、最悪の場合、アルミニウム合金層109Aあるいは109Bが断線する可能性がある。   This will be described in detail in the related art described above. As shown in A part and B part surrounded by broken lines in FIG. 9B, there is a steep step particularly at the edges of the contact holes 108C and 108D of the MIM capacitor. Arise. The sharp edge shape of the step reduces the coverage of the aluminum alloy layer 109A or 109B, and the aluminum alloy layer tends to have high resistance in this portion. In the worst case, the aluminum alloy layer 109A or 109B may be disconnected.

これを防止するためには、コンタクトホール108A〜108Dを形成する前に層間絶縁膜108をCMP等で平滑化するとよい。
しかし、この方法は、工程が増加しコスト増となることと、平滑化によって層間絶縁膜108の厚さがコンタクトホール間で異なる。このため、コンタクトホールを形成するときのオーバーエッチングが、とくにMIM型キャパシタの上部電極107に対して過剰となり、プラズマダメージによるMIM型キャパシタの信頼性低下を招く。
In order to prevent this, the interlayer insulating film 108 may be smoothed by CMP or the like before the contact holes 108A to 108D are formed.
However, in this method, the number of steps increases and the cost increases, and the thickness of the interlayer insulating film 108 differs between contact holes due to smoothing. For this reason, over-etching when forming the contact hole becomes excessive, particularly with respect to the upper electrode 107 of the MIM capacitor, leading to a decrease in the reliability of the MIM capacitor due to plasma damage.

本発明が解決しようとする課題は、上層導電膜の断線や高抵抗化を招くことなく、この上層導電膜によって、MIM型キャパシタと下層導電体とが接続されている半導体デバイスと、その製造方法を提供することにある。   A problem to be solved by the present invention is a semiconductor device in which an MIM type capacitor and a lower layer conductor are connected by this upper layer conductive film without causing disconnection or high resistance of the upper layer conductive film, and a method for manufacturing the same. Is to provide.

本発明に係る半導体デバイスは、半導体基板上の積層部分内で、下部電極、キャパシタ誘電体膜および上部電極を備えるMIM型キャパシタ上に層間絶縁膜と上層導電膜が積層され、前記MIM型キャパシタの一方の電極は、前記キャパシタ誘電体膜を介して他の電極と容量結合する部分から外側に延びて前記MIMキャパシタ部より下層に形成されている下層導電体の上方に至るエクステンション部を備え、前記エクステンション部の先端部分と前記下層導電体とが、前記層間絶縁膜に形成されている開口部内で前記上層導電膜によって接続されている。
好適に、前記下層導電体が、前記MIM型キャパシタの下層の絶縁層内に埋め込んで形成され銅を含む導電材料の配線である。
好適に、前記上層導電膜が、アルミニウムを含む導電材料の配線である。
In a semiconductor device according to the present invention, an interlayer insulating film and an upper conductive film are stacked on an MIM capacitor including a lower electrode, a capacitor dielectric film, and an upper electrode in a stacked portion on a semiconductor substrate. One electrode includes an extension portion that extends outward from a portion that is capacitively coupled to the other electrode via the capacitor dielectric film and extends above a lower conductor formed below the MIM capacitor portion, A distal end portion of the extension portion and the lower conductor are connected by the upper conductive film in an opening formed in the interlayer insulating film.
Preferably, the lower conductor is a wiring made of a conductive material formed by embedding in a lower insulating layer of the MIM capacitor.
Preferably, the upper conductive film is a wiring made of a conductive material containing aluminum.

この半導体デバイスでは、MIM型キャパシタの一方の電極と下層導電体との接続部分、すなわち実質的なキャパシタ部から外側に延びるエクステンション部の先端付近が層間絶縁膜に形成されている一つの開口部内に位置している。そして、この開口部内で上層導電膜によって、上記一方の電極と下層導電体とが接続されている。
前述した関連技術では上層導電膜が、一方の電極を起点とすると、そこから一旦、層間絶縁膜を乗り越えて下層導電体に達しているが、本発明では上層導電膜が層間絶縁膜を乗り越える構成となっていない。
なお本発明では、前記一方の電極は上部電極、下部電極のいずれであってもよい。また、上部電極と下部電極が、それぞれ別の下層導電体に接続されている構成でもよい。
In this semiconductor device, the connection portion between one electrode of the MIM capacitor and the lower layer conductor, that is, the vicinity of the tip of the extension portion extending outward from the substantial capacitor portion is in one opening formed in the interlayer insulating film. positioned. Then, the one electrode and the lower layer conductor are connected by an upper layer conductive film in the opening.
In the related art described above, when the upper conductive film starts from one of the electrodes, it temporarily reaches the lower conductor through the interlayer insulating film. In the present invention, the upper conductive film crosses the interlayer insulating film. It is not.
In the present invention, the one electrode may be either an upper electrode or a lower electrode. Moreover, the structure by which the upper electrode and the lower electrode are each connected to another lower-layer conductor may be sufficient.

本発明に係る半導体デバイスの製造方法は、半導体基板上に積層され第1および第2の下層導電体を含む積層部分上に、下部電極、キャパシタ誘電体膜および上部電極を備えるMIM型キャパシタを形成し、前記上部電極と前記第1の下層導電体とを接続し、前記下部電極と前記第2の下層導電体とを接続する半導体デバイスの製造方法であって、前記第2の下層導電体と平面パターン上で部分的に重なる位置に前記下部電極を形成するステップと、前記下部電極上にキャパシタ誘電体膜を形成するステップと、一部が前記キャパシタ誘電体膜を介して前記下部電極と容量結合し、他の一部が前記第1の下層導電体と平面パターン上で重なる位置に前記上部電極を形成するステップと、形成したMIMキャパシタ上に層間絶縁膜を堆積し、当該MIMキャパシタの前記上部電極と前記第1の下層導電体とが重なる部分の境界付近を含む第1の開口部と、前記下部電極と前記第2の下層導電体とが重なる部分の境界付近を含む第2の開口部とを前記層間絶縁膜に形成するステップと、前記層間絶縁膜上に導電膜を形成しパターンニングすることによって、前記第1の開口部内で前記上部電極と前記第1の下層導電体とを接続する第1の上層導電膜と、前記第2の開口部内で前記下部電極と前記第2の下層導電体とを接続する第2の上層導電膜とを同時に形成するステップと、を含む。
好適に、前記第1および第2の下層導電体として、銅を含む導電材料の2つの配線を、前記積層部分の絶縁層内に埋め込んで形成する。
好適に、前記上層導電膜を、アルミニウムを含む導電材料から形成する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an MIM type capacitor including a lower electrode, a capacitor dielectric film, and an upper electrode is formed on a stacked portion including first and second lower conductors stacked on a semiconductor substrate. And a method of manufacturing a semiconductor device for connecting the upper electrode and the first lower conductor, and connecting the lower electrode and the second lower conductor, wherein the second lower conductor and Forming the lower electrode at a position that partially overlaps the planar pattern; forming a capacitor dielectric film on the lower electrode; and part of the capacitance with the lower electrode via the capacitor dielectric film A step of forming the upper electrode at a position where the other portion overlaps the first lower conductor on the planar pattern; and depositing an interlayer insulating film on the formed MIM capacitor; A first opening including a portion near a boundary where the upper electrode of the MIM capacitor and the first lower layer conductor overlap; and a portion near a boundary of a portion where the lower electrode and the second lower layer conductor overlap. Forming a second opening in the interlayer insulating film; and forming and patterning a conductive film on the interlayer insulating film to form the upper electrode and the first lower layer in the first opening. Simultaneously forming a first upper conductive film connecting a conductor and a second upper conductive film connecting the lower electrode and the second lower conductor in the second opening; including.
Preferably, as the first and second lower layer conductors, two wirings of a conductive material containing copper are embedded in the insulating layer of the stacked portion.
Preferably, the upper conductive film is formed from a conductive material containing aluminum.

この製造方法では、MIM型キャパシタの形成時に、その下部電極と上部電極を平面パターン上でずらして、少なくとも、その一方の電極に上記半導体デバイスでいう「エクステンション部」を形成する必要がある。このときのパターンニングの回数、すなわちフォトマスクの枚数が、下部電極を形成するステップで一枚、上部電極を形成するステップで一枚と合計二枚であり、これは関連技術の製造方法と変わらない。また、層間絶縁膜を開口する開口部の数が関連技術と異なるが、これらは一括して形成されることから、フォトマスク枚数や工程数としては増減がない。   In this manufacturing method, when the MIM type capacitor is formed, it is necessary to shift the lower electrode and the upper electrode on the plane pattern, and to form at least one of the “extension portions” referred to in the semiconductor device on one of the electrodes. The number of times of patterning, that is, the number of photomasks is one in the step of forming the lower electrode and one in the step of forming the upper electrode, which is two in total, which is different from the manufacturing method of the related art. Absent. In addition, the number of openings for opening the interlayer insulating film is different from that of the related art, but since these are formed together, there is no increase or decrease in the number of photomasks or the number of processes.

本発明に係る半導体デバイスによれば、MIM型キャパシタの一方の電極を下層導電体に接続するための上層導電膜が、層間絶縁膜の一つの開口部内で当該接続を達成している。そのことは、当該上層導電膜が、その接続経路で層間絶縁膜の開口部エッジによる急峻な段差を経由していないことを意味する。このため、上層導電膜の被覆率が当該接続経路内で、関連技術に比べ均一であり、極端に高抵抗化する箇所や断線のおそれがある箇所がない。その結果として、MIM型キャパシタ接続構造の電気的信頼性が改善されている。   According to the semiconductor device of the present invention, the upper conductive film for connecting one electrode of the MIM capacitor to the lower conductor achieves the connection in one opening of the interlayer insulating film. This means that the upper conductive film does not pass through a steep step due to the opening edge of the interlayer insulating film in the connection path. For this reason, the coverage of the upper conductive film is uniform in the connection path as compared with the related art, and there is no place where the resistance is extremely increased or there is a possibility of disconnection. As a result, the electrical reliability of the MIM type capacitor connection structure is improved.

本発明に係る半導体デバイスの製造方法によれば、上記電気的信頼性が高いMIM型キャパシタの接続構造を、コスト増を伴うことなく達成できる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the above-described MIM capacitor connection structure with high electrical reliability can be achieved without increasing the cost.

以下、本発明の実施の形態を、下層導電体が埋め込み銅配線の場合を例として述べる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking the case where the lower conductor is a buried copper wiring as an example.

図1に、MIM型キャパシタを有する半導体デバイスの断面図を示す。
この半導体デバイスは、シリコンウェハなどの半導体基板1に形成された多層配線部分(積層部分)を備える。図1においては、この多層配線部分の最上層の層間絶縁膜2と、それに形成されている下層導電体3A,3Bとしての2つの埋め込み銅配線とを示している。
層間絶縁膜2および下層導電体3A,3Bの上に、たとえば酸化シリコンからなる銅拡散防止膜4が形成され、その上にMIM型キャパシタCAPが形成されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor device having an MIM type capacitor.
This semiconductor device includes a multilayer wiring portion (laminated portion) formed on a semiconductor substrate 1 such as a silicon wafer. In FIG. 1, the uppermost interlayer insulating film 2 of this multilayer wiring portion and two embedded copper wirings as lower conductors 3A and 3B formed thereon are shown.
A copper diffusion prevention film 4 made of, for example, silicon oxide is formed on the interlayer insulating film 2 and the lower conductors 3A and 3B, and an MIM capacitor CAP is formed thereon.

MIM型キャパシタCAPは、銅拡散防止膜4側から順に積層されている下部電極5、キャパシタ誘電体膜6および上部電極7を備える。
キャパシタ誘電体膜6は、たとえば窒化シリコンまたは他の誘電体からなる。
下部電極5および上部電極7は、図1の横方向の一方と他方にずれており、これによって、両電極がキャパシタ誘電体膜6を挟んで対面する実効的なキャパシタ部と、キャパシタ部から一方と他方にそれぞれ延びて他の電極と対面していない各電極の部分(以下、エクステンション部という)とを備える。上部電極のエクステンション部7Bは、キャパシタ部から一方に延び、第1の下層導電体3Aの上方に達している。下部電極のエクステンション部5Bは、キャパシタ部から他方に延び、第2の下層導電体3Bの上方に達している。
The MIM type capacitor CAP includes a lower electrode 5, a capacitor dielectric film 6, and an upper electrode 7 that are stacked in order from the copper diffusion prevention film 4 side.
Capacitor dielectric film 6 is made of, for example, silicon nitride or another dielectric.
The lower electrode 5 and the upper electrode 7 are shifted to one and the other in the horizontal direction in FIG. 1, whereby an effective capacitor part where both electrodes face each other with the capacitor dielectric film 6 interposed therebetween, and one from the capacitor part And a portion of each electrode that extends to the other side and does not face the other electrode (hereinafter referred to as an extension portion). The extension portion 7B of the upper electrode extends from the capacitor portion to one side and reaches the upper side of the first lower layer conductor 3A. The extension part 5B of the lower electrode extends from the capacitor part to the other side and reaches the upper side of the second lower layer conductor 3B.

MIM型キャパシタCAP上に、たとえば酸化シリコンからなる層間絶縁膜8が堆積され、それに2つの開口部が形成されている。上部電極のエクステンション部7B側で第1の開口部8Aが形成され、下部電極のエクステンション部5B側で第2の開口部8Bが形成されている。これら開口部の形成は酸化シリコン系のエッチングガスで行うことから、酸化シリコン系の絶縁膜、すなわち第1および第2の下層導電体3A,3B上の銅拡散防止膜4およびキャパシタ誘電体膜6、第2の開口部8B内で下部電極5上に存在していたキャパシタ誘電体膜6が除去されている。ただし、第2の開口部8B内で、下部電極のエクステンション部5B直下の銅拡散防止膜4は、エクステンション部5Bに保護されてエッチングされていない。同様に、第1の開口部8A内で、上部電極のエクステンション部7B直下のキャパシタ誘電体膜6および銅拡散防止膜4は、エクステンション部7Bに保護されてエッチングされていない。   On the MIM type capacitor CAP, an interlayer insulating film 8 made of, for example, silicon oxide is deposited, and two openings are formed therein. A first opening 8A is formed on the extension part 7B side of the upper electrode, and a second opening 8B is formed on the extension part 5B side of the lower electrode. Since these openings are formed with a silicon oxide etching gas, the silicon oxide insulating film, that is, the copper diffusion prevention film 4 and the capacitor dielectric film 6 on the first and second lower conductors 3A and 3B. The capacitor dielectric film 6 existing on the lower electrode 5 in the second opening 8B is removed. However, in the second opening 8B, the copper diffusion prevention film 4 immediately below the extension part 5B of the lower electrode is protected by the extension part 5B and is not etched. Similarly, in the first opening 8A, the capacitor dielectric film 6 and the copper diffusion prevention film 4 immediately below the extension part 7B of the upper electrode are protected by the extension part 7B and are not etched.

第1の開口部8Aを充填する第1の上層導電膜9Aと、第2の開口部8Bを充填する第2の上層導電膜9Bとが形成されている。第1および第2の上層導電膜9A,9Bは、たとえばアルミニウム合金(銅入りアルミニウム等)からなる配線として形成でき、その先端部にワイヤボンディング用のパッドを有するようにパターンニングすることができる。   A first upper conductive film 9A filling the first opening 8A and a second upper conductive film 9B filling the second opening 8B are formed. The first and second upper conductive films 9A and 9B can be formed as a wiring made of, for example, an aluminum alloy (such as copper-containing aluminum), and can be patterned to have a wire bonding pad at the tip.

なお、第1および第2の上層導電膜9Aと9Bは、下部電極のエクステンション部5Bと上部電極7との境界付近を保護する層間絶縁膜8の部分で分離されている。この層間絶縁膜8の部分は必ず必要であり、本例では、その両側に第1および第2の開口部8Aと8Bが形成されている。
ただし、第1および第2の開口部8Aと8Bを一つの開口部とすることもできる。つまり、図1は、1つの開口部内に上記第1および第2の上層導電膜9Aと9Bを分離するための層間絶縁膜8の部分が島状に残されている場合の断面を示すものとみなすことも可能である。
The first and second upper conductive films 9A and 9B are separated by a portion of the interlayer insulating film 8 that protects the vicinity of the boundary between the extension portion 5B and the upper electrode 7 of the lower electrode. This portion of the interlayer insulating film 8 is absolutely necessary, and in this example, the first and second openings 8A and 8B are formed on both sides thereof.
However, the first and second openings 8A and 8B may be a single opening. That is, FIG. 1 shows a cross section when a portion of the interlayer insulating film 8 for separating the first and second upper conductive films 9A and 9B is left in an island shape in one opening. It can also be considered.

また、第1および第2の下層導電体3A,3Bは、埋め込み銅配線に限らず、他の材料の埋め込み配線、配線以外の導電層(たとえばプラグや中間接続層など)であってもよい。したがって、MIM型キャパシタCAPが形成される積層部分は、多層配線部分である必要は必ずしもない。また、各導電膜や絶縁膜の材質および膜厚も任意である。   Further, the first and second lower-layer conductors 3A and 3B are not limited to the embedded copper wiring, but may be a conductive layer (for example, a plug or an intermediate connection layer) other than the embedded wiring and wiring of other materials. Therefore, the laminated portion where the MIM capacitor CAP is formed does not necessarily need to be a multilayer wiring portion. Moreover, the material and film thickness of each conductive film and insulating film are also arbitrary.

この半導体デバイスによれば、MIM型キャパシタCAPの上部電極7と第1の下層導電体3Aとの接続部分、すなわち上部電極7において、実質的なキャパシタ部から外側に延びるエクステンション部7Bの先端付近が層間絶縁膜8に形成されている一つの開口部(第1の開口部8A)内に位置している。そして、第1の開口部8A内で第1の上層導電膜9Aによって、上部電極7と第1の下層導電体3Aとが接続されている。また、MIM型キャパシタCAPの下部電極5と第2の下層導電体3Bとの接続部分、すなわち下部電極5において、実質的なキャパシタ部から外側に延びるエクステンション部5Bの先端付近が層間絶縁膜8に形成されている一つの開口部(第2の開口部8B)内に位置している。そして、第2の開口部8B内で第2の上層導電膜9Bによって、下部電極5と第2の下層導電体3Bとが接続されている。
このような接続部とすることによって、第1および第2の上層導電膜9A,9Bが、その接続経路で層間絶縁膜8の開口部エッジによる急峻な段差を経由していない。このため、第1および第2の上層導電膜9A,9Bの被覆率が当該接続経路内で、関連技術に比べ均一であり、極端に高抵抗化する箇所や断線のおそれがある箇所がなくなる。その結果として、MIM型キャパシタ接続構造の電気的信頼性が改善されている。
According to this semiconductor device, in the connection portion between the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP and the first lower layer conductor 3A, that is, in the upper electrode 7, the vicinity of the tip of the extension portion 7B extending outward from the substantial capacitor portion is formed. It is located in one opening (first opening 8A) formed in the interlayer insulating film 8. The upper electrode 7 and the first lower conductor 3A are connected by the first upper conductive film 9A in the first opening 8A. Further, in the connection portion between the lower electrode 5 of the MIM type capacitor CAP and the second lower conductor 3B, that is, in the lower electrode 5, the vicinity of the tip of the extension portion 5B extending outward from the substantial capacitor portion is the interlayer insulating film 8. It is located in one formed opening (second opening 8B). The lower electrode 5 and the second lower conductor 3B are connected by the second upper conductive film 9B in the second opening 8B.
By adopting such a connection portion, the first and second upper conductive films 9A and 9B do not go through a steep step due to the opening edge of the interlayer insulating film 8 in the connection path. For this reason, the coverage of the first and second upper conductive films 9A and 9B is uniform in the connection path as compared with the related art, and there are no places where the resistance is extremely increased or there is a risk of disconnection. As a result, the electrical reliability of the MIM type capacitor connection structure is improved.

なお、図1では2つの接続箇所ではともに、下層導電体とMIM型キャパシタCAPとを接続している。ただし、半導体デバイスに形成される集積回路構成に応じて、MIM型キャパシタを単にパッド等に接続させる場合も在りうる。
そのような場合を考慮して、本発明では、その一方の接続箇所のみMIM型キャパシタCAPの電極を下層導電体に接続させ、他の接続箇所では、単にMIM型キャパシタCAPを上層導電膜と接続させるようにしても構わない。
In FIG. 1, the lower conductor and the MIM type capacitor CAP are connected to each other at two connection points. However, depending on the integrated circuit configuration formed in the semiconductor device, there may be a case where the MIM type capacitor is simply connected to the pad or the like.
In consideration of such a case, in the present invention, the electrode of the MIM type capacitor CAP is connected to the lower layer conductor only at one connection point, and the MIM type capacitor CAP is simply connected to the upper layer conductive film at the other connection point. It does not matter if you make it.

つぎに、図1に示す構成を例として、本発明に係る半導体デバイスの製造方法について、その実施の形態を述べる。   Next, taking the configuration shown in FIG. 1 as an example, an embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described.

図2(A)〜図5に、この半導体デバイスの製造において各工程の断面図を示す。なお、これらの図において、多層配線部分の最上層の部分のみ示し、それより下層の配線やトランジスタ等は図示していない。
図2(A)に示すように、半導体基板1の表面の層間絶縁膜2内に下層導電体3A,3Bを形成し、その表面を銅拡散防止膜4で覆う。この下層導電体3A,3Bの形成に、通常の埋め込み銅配線プロセスを用いることができる。
層間絶縁膜2を堆積し、フォトリソグラフィとドライエッチングにより層間絶縁膜2の上部に溝を掘り、銅をメッキにより形成する。この銅をCMP等によりエッチングして分離すると、各溝に埋め込み銅配線が形成される。その銅が容易に拡散しないように、埋め込み溝配線の上面を含む層間絶縁膜2の上に、たとえばCVD法により銅拡散防止膜4を形成する。
2A to 5 show cross-sectional views of the respective steps in manufacturing the semiconductor device. In these drawings, only the uppermost layer portion of the multilayer wiring portion is shown, and lower-layer wiring, transistors, and the like are not shown.
As shown in FIG. 2A, lower conductors 3 A and 3 B are formed in an interlayer insulating film 2 on the surface of the semiconductor substrate 1, and the surface is covered with a copper diffusion preventing film 4. A normal buried copper wiring process can be used to form the lower conductors 3A and 3B.
An interlayer insulating film 2 is deposited, a groove is dug in the upper part of the interlayer insulating film 2 by photolithography and dry etching, and copper is formed by plating. When this copper is etched and separated by CMP or the like, a buried copper wiring is formed in each groove. A copper diffusion prevention film 4 is formed on the interlayer insulating film 2 including the upper surface of the buried trench wiring by, for example, a CVD method so that the copper does not diffuse easily.

つぎに銅拡散防止膜4上に、たとえばスパッタ法によりMIM型キャパシタCAPの下部電極5となる窒化チタニウム(TiN)膜5Aを200nm程度形成する。   Next, a titanium nitride (TiN) film 5A to be the lower electrode 5 of the MIM type capacitor CAP is formed on the copper diffusion prevention film 4 by, for example, a sputtering method to a thickness of about 200 nm.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして窒化チタニウム膜5Aをドライエッチングすることにより、図2(B)に示すMIM型キャパシタCAPの下部電極5を形成する(下部電極の形成ステップ)。下部電極5は、第1の下層導電体3Aとは平面パターン上でオーバーラップしていないが、第2の下層導電体3Bとは一部オーバーラップしている。   For example, the photoresist is patterned and the titanium nitride film 5A is dry-etched using this as a mask to form the lower electrode 5 of the MIM type capacitor CAP shown in FIG. 2B (lower electrode forming step). The lower electrode 5 does not overlap with the first lower layer conductor 3A on the plane pattern, but partially overlaps with the second lower layer conductor 3B.

図3(A)に示すように、たとえばPECVDにより、MIM型キャパシタCAPのキャパシタ誘電体6となる窒化シリコン膜を50nm程度形成し、たとえばスパッタ法によりMIM型キャパシタCAPの上部電極7となる窒化チタニウム(TiN)膜7Aを100nm程度形成する(キャパシタ誘電体膜の形成ステップ)。   As shown in FIG. 3A, a silicon nitride film to be the capacitor dielectric 6 of the MIM type capacitor CAP is formed with a thickness of about 50 nm by, for example, PECVD, and titanium nitride to be the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP, for example, by sputtering. A (TiN) film 7A is formed to a thickness of about 100 nm (capacitor dielectric film forming step).

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして窒化チタニウム膜7Aをドライエッチングすることにより、MIM型キャパシタCAPの上部電極7を形成する(上部電極の形成ステップ)。このとき、MIM型キャパシタCAPの下部電極5よりも、MIM型キャパシタCAPの上部電極7の一部を、第1の下層導電体3Aの上方にまで張り出すようにする。
フォトレジストを除去すると、図3(B)に示すMIM型キャパシタCAPの基本構造が完成する。上部電極7に、当該上部電極7がキャパシタ誘電体膜6を介して下部電極5と対向するキャパシタ部から第1の下層導電体3Aの上方にまで張り出した部分(エクステンション部7B)を備える。同様に、下部電極5に、上記キャパシタ部から第2の下層導電体3Bの上方にまで張り出した部分(エクステンション部5B)を備える。
For example, the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP is formed by patterning a photoresist and dry-etching the titanium nitride film 7A using this as a mask (upper electrode forming step). At this time, a part of the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP protrudes above the first lower layer conductor 3A rather than the lower electrode 5 of the MIM type capacitor CAP.
When the photoresist is removed, the basic structure of the MIM type capacitor CAP shown in FIG. 3B is completed. The upper electrode 7 includes a portion (extension portion 7B) in which the upper electrode 7 extends from the capacitor portion facing the lower electrode 5 through the capacitor dielectric film 6 to above the first lower conductor 3A. Similarly, the lower electrode 5 includes a portion (extension portion 5B) protruding from the capacitor portion to above the second lower layer conductor 3B.

図4(A)に示すように、たとえばPECVDにより下層導電体3A,3Bとパッド用アルミニウム合金層(上層導電膜;不図示)との層間絶縁膜8として酸化シリコン膜を700nm程度形成する。   As shown in FIG. 4A, a silicon oxide film of about 700 nm is formed as an interlayer insulating film 8 between the lower conductors 3A and 3B and the aluminum alloy layer for pads (upper conductive film; not shown), for example, by PECVD.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとして層間絶縁膜8ならびに窒化シリコン膜6Aおよび銅拡散防止膜4をドライエッチングした後、フォトレジストを除去する。これにより、図4(B)に示すように、MIM型キャパシタCAPの上部電極7と第1の下層導電体3Aとをパッド用アルミニウム合金層(第1の上層導電膜9A;後述)によって接続するための第1の開口部8A、および、下部電極5と第2の下層導電体3Bとをパッド用アルミニウム合金層(第2の上層導電膜9B;後述)によって接続するための第2の開口部8Bが、層間絶縁膜8にそれぞれ形成される(開口部の形成ステップ)。
このとき、第1の開口部8A内に、MIM型キャパシタCAPの上部電極7と第1の下層導電体3Aがともに位置し、第2の開口部8B内に、下部電極5と第2の下層導電体3Bがともに位置する。
For example, after patterning a photoresist and using this as a mask, the interlayer insulating film 8, the silicon nitride film 6A and the copper diffusion prevention film 4 are dry etched, and then the photoresist is removed. As a result, as shown in FIG. 4B, the upper electrode 7 of the MIM capacitor CAP and the first lower conductor 3A are connected by the pad aluminum alloy layer (first upper conductive film 9A; described later). 8A for opening, and 2nd opening for connecting lower electrode 5 and 2nd lower layer conductor 3B by the aluminum alloy layer for pads (2nd upper layer electrically conductive film 9B; mentioned later) 8B is formed in each interlayer insulating film 8 (opening forming step).
At this time, the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP and the first lower layer conductor 3A are both positioned in the first opening 8A, and the lower electrode 5 and the second lower layer conductor are positioned in the second opening 8B. Both conductors 3B are located.

図5に示すように、たとえばスパッタ法によりパッド用アルミニウム合金9Cを1000nm程度形成する。   As shown in FIG. 5, an aluminum alloy for pad 9C is formed to a thickness of about 1000 nm by sputtering, for example.

たとえばフォトレジストをパターンニングし、これをマスクとしてパッド用アルミニウム合金9Cをドライエッチングした後、フォトレジストを除去する。これにより、図1に示すように、MIM型キャパシタCAPの上部電極7と第1の下層導電体3Aとを接続する第1の上層導電膜9Aと、MIM型キャパシタCAPの下部電極5と第2の下層導電体3Bとを接続する第2の上層導電膜9Bとが、互いに分離している2つのアルミニウム合金層から形成される(上層導電膜の形成ステップ)。
その後、パッシベーション膜を形成し、これにパッドの開口部を形成するが、その詳細は、ここでは省略する。
For example, after patterning a photoresist and using this as a mask, the aluminum alloy for pad 9C is dry-etched, the photoresist is removed. Accordingly, as shown in FIG. 1, the first upper conductive film 9A connecting the upper electrode 7 of the MIM type capacitor CAP and the first lower layer conductor 3A, the lower electrode 5 of the MIM type capacitor CAP, and the second electrode The second upper conductive film 9B connecting the lower conductor 3B is formed from two aluminum alloy layers separated from each other (upper conductive film forming step).
Thereafter, a passivation film is formed, and an opening of the pad is formed in this, but the details are omitted here.

上述した半導体デバイスの製造方法によれば、MIM型キャパシタの形成時に、その下部電極5と上部電極7を平面パターン上でずらして、少なくとも、その一方の電極に「エクステンション部」を形成する。このときのパターンニングの回数、すなわちフォトマスクの枚数が、下部電極5を形成する図2(B)のステップで一枚、上部電極7を形成する図3(B)のステップで一枚と合計二枚であり、これは関連技術の製造方法と変わらない。また、層間絶縁膜8を開口する開口部8A,8Bの数が関連技術と異なるが、これらは一括して形成されることから、フォトマスク枚数や工程数としては増減がない。したがって、本発明の適用によって製造プロセスの工程数、フォトマスク枚数の増減に変化がない。
また、MIM型キャパシタの電極と、下層導電体と上層導電膜との3者を直接接続することから、接続部の面積としても変わらないか、むしろ縮小が可能である。
以上より、本実施の形態における製造方法の適用によって、前述した電気的信頼性の向上に効果がある図1に示す構造を容易に、かつ低コストで製造できる利点が得られる。
According to the semiconductor device manufacturing method described above, when the MIM type capacitor is formed, the lower electrode 5 and the upper electrode 7 are shifted on the plane pattern, and at least one “extension portion” is formed on one of the electrodes. The number of times of patterning at this time, that is, the number of photomasks is one in the step of FIG. 2B for forming the lower electrode 5 and one in the step of FIG. 3B for forming the upper electrode 7. It is two pieces, and this is not different from the manufacturing method of related technology. Although the number of openings 8A and 8B for opening the interlayer insulating film 8 is different from that of the related art, since these are formed at the same time, there is no increase or decrease in the number of photomasks or the number of processes. Therefore, the application of the present invention does not change the number of steps in the manufacturing process and the increase or decrease in the number of photomasks.
Further, since the MIM capacitor electrode, the lower conductor, and the upper conductive film are directly connected, the area of the connection portion is not changed or can be reduced.
As described above, the application of the manufacturing method according to the present embodiment provides the advantage that the structure shown in FIG. 1 effective in improving the electrical reliability described above can be easily manufactured at low cost.

本発明は、たとえば埋め込み銅配線を有する積層部分、その他の積層部分を有し、その積層部分内の下層導電体とMIM型キャパシタの電極とを接続する必要がある半導体デバイスの全てに適用できる。   The present invention can be applied to all semiconductor devices that have, for example, a laminated portion having a buried copper wiring and other laminated portions and need to connect a lower conductor in the laminated portion and an electrode of an MIM capacitor.

本発明の実施の形態に係るMIM型キャパシタを有する半導体デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which has a MIM type | mold capacitor which concerns on embodiment of this invention. (A)および(B)は、図1に示す半導体デバイスの製造において、多層配線部分上にMIM型キャパシタを形成する際に下部電極形成までの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process until lower electrode formation, when forming a MIM type capacitor on a multilayer wiring part in manufacture of the semiconductor device shown in FIG. (A)および(B)は、図2(B)に続く工程から上部電極形成までの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process from the process following FIG. 2 (B) to upper electrode formation. (A)および(B)は、図3(B)に続く工程から層間絶縁膜の開口までの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process from the process following FIG. 3 (B) to opening of an interlayer insulation film. 図4(B)に続くアルミニウム合金の形成の工程後を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step after the step of forming the aluminum alloy subsequent to FIG. (A)および(B)は、本発明の関連技術としての製造方法によって、多層配線部分上にMIM型キャパシタを形成する際に上部電極となる膜の形成までの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process until formation of the film | membrane used as an upper electrode, when forming a MIM type capacitor on a multilayer wiring part by the manufacturing method as a related technique of this invention. (A)および(B)は、図6(B)に続く工程から下部電極のパターンニングまでの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process from the process following FIG. 6 (B) to the patterning of a lower electrode. (A)および(B)は、図7(B)に続く工程から層間絶縁膜の開口までの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process from the process following FIG. 7 (B) to the opening of an interlayer insulation film. (A)および(B)は、図8(B)に続く工程からアルミニウム合金層のパターンニングまでの工程を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the process from the process following FIG. 8 (B) to the patterning of an aluminum alloy layer.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体基板、2…多層配線部分の最上層の層間絶縁膜、3A…第1の下層導電体、3B…第2の下層導電体、4…銅拡散防止膜、5…下部電極、5B…下部電極のエクステンション部、6…キャパシタ誘電体膜、7…上部電極、7B…上部電極のエクステンション部、8…層間絶縁膜、9A…第1の上層導電膜、9B…第2の上層導電膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Interlayer insulation film of uppermost layer of multilayer wiring part, 3A ... 1st lower layer conductor, 3B ... 2nd lower layer conductor, 4 ... Copper diffusion prevention film, 5 ... Lower electrode, 5B ... Extension part of lower electrode, 6 ... capacitor dielectric film, 7 ... upper electrode, 7B ... extension part of upper electrode, 8 ... interlayer insulating film, 9A ... first upper conductive film, 9B ... second upper conductive film

Claims (10)

半導体基板上の積層部分内で、下部電極、キャパシタ誘電体膜および上部電極を備えるMIM型キャパシタ上に層間絶縁膜と上層導電膜が積層され、
前記MIM型キャパシタの一方の電極は、前記キャパシタ誘電体膜を介して他の電極と容量結合する部分から外側に延びて前記MIMキャパシタ部より下層に形成されている下層導電体の上方に至るエクステンション部を備え、
前記エクステンション部の先端部分と前記下層導電体とが、前記層間絶縁膜に形成されている開口部内で前記上層導電膜によって接続されている
MIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
In the laminated portion on the semiconductor substrate, an interlayer insulating film and an upper conductive film are laminated on the MIM type capacitor including the lower electrode, the capacitor dielectric film, and the upper electrode,
One electrode of the MIM type capacitor extends outward from a portion capacitively coupled to the other electrode via the capacitor dielectric film, and extends above a lower layer conductor formed below the MIM capacitor portion. Part
A semiconductor device having an MIM type capacitor in which a tip portion of the extension part and the lower conductor are connected by the upper conductive film in an opening formed in the interlayer insulating film.
前記上部電極が前記エクステンション部を備え、
当該エクステンション部と前記下層導電体とが、前記層間絶縁膜に形成されている開口部内で前記上層導電膜によって接続されている
請求項1に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
The upper electrode includes the extension part,
The semiconductor device having an MIM type capacitor according to claim 1, wherein the extension portion and the lower layer conductor are connected by the upper layer conductive film in an opening formed in the interlayer insulating film.
前記下部電極が前記エクステンション部を備え、
当該エクステンション部と前記下層導電体とが、前記層間絶縁膜に形成されている開口部内で前記上層導電膜によって接続されている
請求項1に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
The lower electrode includes the extension part,
The semiconductor device having an MIM type capacitor according to claim 1, wherein the extension portion and the lower layer conductor are connected by the upper layer conductive film in an opening formed in the interlayer insulating film.
前記上部電極および前記下部電極のそれぞれが前記エクステンション部を備え、
上部電極のエクステンション部と第1の下層導電体とが、前記層間絶縁膜に形成されている第1の開口部内で第1の上層導電膜によって接続され、
下部電極のエクステンション部と第2の下層電極とが、前記層間絶縁膜に形成されている第2の開口部内で第2の上層導電膜によって接続されている
請求項1に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
Each of the upper electrode and the lower electrode includes the extension part,
The extension portion of the upper electrode and the first lower conductor are connected by the first upper conductive film in the first opening formed in the interlayer insulating film,
The MIM type capacitor according to claim 1, wherein the extension part of the lower electrode and the second lower layer electrode are connected by a second upper conductive film in the second opening formed in the interlayer insulating film. Semiconductor device having.
前記第1および第2の開口部が、前記下部電極のエクステンション部と前記上部電極との境界付近を覆う層間絶縁膜部分の両側に形成されている
請求項4に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
5. The semiconductor having an MIM type capacitor according to claim 4, wherein the first and second openings are formed on both sides of an interlayer insulating film portion covering the vicinity of the boundary between the extension portion of the lower electrode and the upper electrode. device.
前記下層導電体が、前記MIM型キャパシタの下層の絶縁層内に埋め込んで形成され銅を含む導電材料の配線である
請求項1に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
The semiconductor device having the MIM type capacitor according to claim 1, wherein the lower layer conductor is a wiring made of a conductive material including copper embedded in an insulating layer below the MIM type capacitor.
前記上層導電膜が、アルミニウムを含む導電材料の配線である
請求項1に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイス。
The semiconductor device having a MIM type capacitor according to claim 1, wherein the upper conductive film is a wiring made of a conductive material containing aluminum.
半導体基板上に積層され第1および第2の下層導電体を含む積層部分上に、下部電極、キャパシタ誘電体膜および上部電極を備えるMIM型キャパシタを形成し、前記上部電極と前記第1の下層導電体とを接続し、前記下部電極と前記第2の下層導電体とを接続する半導体デバイスの製造方法であって、
前記第2の下層導電体と平面パターン上で部分的に重なる位置に前記下部電極を形成するステップと、
前記下部電極上にキャパシタ誘電体膜を形成するステップと、
一部が前記キャパシタ誘電体膜を介して前記下部電極と容量結合し、他の一部が前記第1の下層導電体と平面パターン上で重なる位置に前記上部電極を形成するステップと、
形成したMIMキャパシタ上に層間絶縁膜を堆積し、当該MIMキャパシタの前記上部電極と前記第1の下層導電体とが重なる部分の境界付近を含む第1の開口部と、前記下部電極と前記第2の下層導電体とが重なる部分の境界付近を含む第2の開口部とを前記層間絶縁膜に形成するステップと、
前記層間絶縁膜上に導電膜を形成しパターンニングすることによって、前記第1の開口部内で前記上部電極と前記第1の下層導電体とを接続する第1の上層導電膜と、前記第2の開口部内で前記下部電極と前記第2の下層導電体とを接続する第2の上層導電膜とを同時に形成するステップと、
を含むMIM型キャパシタを有する半導体デバイスの製造方法。
An MIM type capacitor including a lower electrode, a capacitor dielectric film and an upper electrode is formed on a stacked portion including the first and second lower conductors stacked on the semiconductor substrate, and the upper electrode and the first lower layer are formed. A method of manufacturing a semiconductor device for connecting a conductor and connecting the lower electrode and the second lower layer conductor,
Forming the lower electrode at a position partially overlapping with the second lower layer conductor on a planar pattern;
Forming a capacitor dielectric film on the lower electrode;
Forming the upper electrode at a position where a part is capacitively coupled to the lower electrode via the capacitor dielectric film and the other part overlaps the first lower conductor on the plane pattern;
An interlayer insulating film is deposited on the formed MIM capacitor, the first opening including the vicinity of the boundary where the upper electrode of the MIM capacitor and the first lower layer conductor overlap, the lower electrode, and the first Forming in the interlayer insulating film a second opening including the vicinity of the boundary of the portion where the two lower conductors overlap;
Forming a conductive film on the interlayer insulating film and patterning the first upper conductive film for connecting the upper electrode and the first lower conductor in the first opening; and the second Simultaneously forming a second upper conductive film connecting the lower electrode and the second lower conductor in the opening of
A method of manufacturing a semiconductor device having an MIM type capacitor including:
前記第1および第2の下層導電体として、銅を含む導電材料の2つの配線を、前記積層部分の絶縁層内に埋め込んで形成する
請求項8に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイスの製造方法。
The manufacturing of a semiconductor device having an MIM type capacitor according to claim 8, wherein two wirings of a conductive material containing copper are embedded in the insulating layer of the stacked portion as the first and second lower layer conductors. Method.
前記上層導電膜を、アルミニウムを含む導電材料から形成する
請求項8に記載のMIM型キャパシタを有する半導体デバイスの製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device having an MIM type capacitor according to claim 8, wherein the upper conductive film is formed from a conductive material containing aluminum.
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