JP4629970B2 - 集積回路用の平板形キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
105a,105b 第1金属配線、
110 第1層間絶縁膜、
115 第1プラグ、
120 第2層間絶縁膜、
125a,125b,125c 第2金属配線、
130 第3層間絶縁膜、
136 誘電膜、
141 上部電極、
145 第4層間絶縁膜、
150a,150b,150c 第2プラグ、
155a、155b,155c 第3金属配線。
Claims (28)
- 半導体基板の所定部分に形成される下部配線と、
前記下部配線と電気的に連結される下部電極と、
前記下部電極の上部に形成された凹状の誘電膜と、
前記誘電膜の上部に形成される凹状の上部電極と、
前記下部配線と電気的に連結される第1上部配線と、
前記上部電極と連結される第2上部配線と、を含み、
前記上部電極の底部の幅は、前記下部電極の幅より大きく、
前記下部電極は、前記上部電極の底部のエッジの間に位置することを特徴とする平板形キャパシタ。 - 前記下部電極及び/または上部電極は、Ti、Ta、W、TiN、TaN、Al、Cu、Ru、Pt、Ir物質及びこれらの組み合わせ膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項1に記載の平板形キャパシタ。
- 前記誘電膜は、SiO 2 、Si 3 N 4 、Ta 2 O 5 、Al 2 O 3 、HfO、ZrO 2 、BST、PZT及びST膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項1に記載の平板形キャパシタ。
- 半導体基板上の所定部分に形成された第1金属配線と、
前記半導体基板及び第1金属配線の上部に形成される第1層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜の上部に形成される第2層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜の上部に形成され、前記第1金属配線の一側と連結される下部電極と、
前記第1層間絶縁膜の上部に形成され、前記第1金属配線の他側と連結され、前記下部電極とは離間されている第2金属配線と、
前記第2層間絶縁膜の上部に形成される第3層間絶縁膜と、
前記下部電極及び第2層間絶縁膜の上部に形成される凹状の誘電膜と、
前記凹状の誘電膜の上面に沿って形成される凹状の上部電極と、
前記凹状の誘電膜、凹状の上部電極及び第3層間絶縁膜の上部に形成される第4層間絶縁膜と、
前記第4層間絶縁膜の上部に形成される多数の第3金属配線と、を含み、
前記第3金属配線のうち何れか一つは上部電極と連結され、他の一つは第2金属配線と連結され、
前記上部電極の底部の幅は、前記下部電極の幅より大きく、
前記下部電極は、前記上部電極の底部のエッジの間に位置することを特徴とする平板形キャパシタ。 - 前記下部電極及び第2金属配線は、同じ物質よりなることを特徴とする請求項4に記載の平板形キャパシタ。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、Ti、Ta、W、TiN、TaN、Al、Cu、Ru、Pt、Ir物質及びこれらの組み合わせ膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項5に記載の平板形キャパシタ。
- 前記下部電極、第2金属配線及び第2層間絶縁膜は、同じ厚さを有することを特徴とする請求項4に記載の平板形キャパシタ。
- 前記誘電膜は、SiO 2 、Si 3 N 4 、Ta 2 O 5 、Al 2 O 3 、HfO、ZrO 2 、BST、PZT及びST膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項4に記載の平板形キャパシタ。
- 前記第1ないし第4層間絶縁膜は、同じエッチング選択比を有する絶縁膜であることを特徴とする請求項8に記載の平板形キャパシタ。
- 半導体基板の所定部分上に下部配線を形成する段階と、
前記下部配線と電気的に連結されるように下部電極を形成する段階と、
前記下部電極の上部に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記下部電極及び下部電極を取り囲む部分が露出されるように層間絶縁膜をエッチングしてエッチング領域を形成する段階と、
前記層間絶縁膜のエッチング領域内に凹状に誘電膜を形成し、前記誘電膜の上面に上部電極を形成する段階と、
前記下部配線と電気的に連結されるように第1上部配線及び前記上部電極と連結されるように第2上部配線を同時に形成する段階と、を含み、
前記上部電極の底部の幅は、前記下部電極の幅より大きく、
前記下部電極は、前記上部電極の底部のエッジの間に位置することを特徴とする平板形キャパシタの製造方法。 - 前記下部配線と電気的に連結されるように下部電極を形成する段階は、
前記半導体基板及び前記下部配線上に第1絶縁膜を形成する段階と、
前記第1絶縁膜内に前記下部配線の一側及び他側と各々コンタクトされる少なくとも二つのプラグを形成する段階と、
前記第1絶縁膜及び少なくとも二つのプラグの上部に第2絶縁膜を形成する段階と、
前記少なくとも二つのプラグのうち何れか一つとコンタクトされるように第2絶縁膜内に下部電極を形成する段階と、
前記他の一つのプラグとコンタクトされるように第2絶縁膜内に形成される金属配線を形成する段階と、を含み、
前記金属配線は、前記第1上部配線と電気的に連結されることを特徴とする請求項10に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記第2絶縁膜内に下部電極を形成する段階と前記第2絶縁膜内に金属配線を形成する段階とは、
前記少なくとも二つのプラグが露出されるまで第2絶縁膜をエッチングし、下部電極が形成される第1領域及び金属配線が形成される第2領域を限定する段階と、
前記第1及び第2領域が充填されるように第2絶縁膜上に金属膜を蒸着する段階と、
前記金属膜を第2絶縁膜の表面が露出されるように平坦化させ、前記下部電極及び金属配線を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記層間絶縁膜のエッチング領域内に凹状の誘電膜及び凹状の上部電極を形成する段階は、
前記層間絶縁膜及びエッチング領域の全面の上部に誘電膜を蒸着する段階と、
前記誘電膜の上面に導電層を蒸着する段階と、
前記上部電極用導電層及び誘電膜を前記層間絶縁膜の上面が露出されるようにCMPする段階と、
を含むことを特徴とする請求項12に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記導電層を蒸着する段階と、導電層及び誘電膜をCMPする段階間に、前記バッファ酸化膜を形成する段階と、をさらに含み、以後のCMP段階時に前記バッファ膜が除去されることを特徴とする請求項13に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、Ti、Ta、W、TiN、TaN、Al、Cu、Ru、Pt、Ir物質及びこれらの組み合わせ膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項10に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、250ないし500℃の温度範囲で蒸着することを特徴とする請求項15に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、CVD、PVD、ALD及び電気メッキ方式のうち選択される何れか一つで形成することを特徴とする請求項16に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記誘電膜は、SiO 2 、Si 3 N 4 、Ta 2 O 5 、Al 2 O 3 、HfO、ZrO 2 、BST、PZT及びST膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項10に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 半導体基板の所定部分に下部金属配線を形成する段階と、
前記半導体基板及び下部配線の上部に第1層間絶縁膜を形成する段階と、
前記下部金属配線とコンタクトされるように第1層間絶縁膜内に第1及び第2プラグを形成する段階と、
前記第1層間絶縁膜、第1プラグ及び第2プラグの上部に第2層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第2プラグとコンタクトされる中間金属配線と、前記第1プラグとコンタクトされる下部電極とを形成する段階と、
前記第2層間絶縁膜、下部電極及び中間金属配線の上部に第3層間絶縁膜を形成する段階と、
前記下部電極及び前記下部電極を取り囲む第2層間絶縁膜が露出されるようにキャパシタ領域を限定する段階と、
前記キャパシタ領域に凹状に誘電膜を形成し、前記誘電膜の上面に上部電極を形成する段階と、
前記第3層間絶縁膜及びキャパシタ領域に第4層間絶縁膜を形成する段階と、
前記中間金属配線とコンタクトされるように第4及び第3層間絶縁膜内に第3プラグを形成し、前記上部電極とコンタクトされるように第4層間絶縁膜内に第4プラグを形成する段階と、
前記第3プラグとコンタクトされる第1上部金属配線及び前記第4プラグとコンタクトされる第2上部金属配線を形成する段階と、を含み、
前記上部電極の底部の幅は、前記下部電極の幅より大きく、
前記下部電極は、前記上部電極の底部のエッジの間に位置することを特徴とする平板形キャパシタの製造方法。 - 前記第1層間絶縁膜を形成する段階及び第1及び第2プラグを形成する段階は、
前記半導体基板上に第1絶縁物質を蒸着する段階と、
前記第1金属配線の二つの分離された領域が露出されるまで第1層間絶縁膜をエッチングしてビアホールを形成する段階と、
前記ビアホールが充填されるように前記第1絶縁物質の上部に導電層を蒸着する段階と、
前記第1絶縁物質が露出されるまで導電層を平坦化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項19に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記第2層間絶縁膜を形成する段階、前記下部電極を形成する段階及び前記中間金属配線を形成する段階は、
前記第1層間絶縁膜及び第1及び第2プラグの上部に絶縁物質を蒸着する段階と、
前記第1プラグ、第2プラグ、第1プラグを取り囲む領域及び第2プラグを取り囲む領域が露出されるまで絶縁物質をエッチングしてエッチング領域を形成する段階と、
前記エッチング領域が充填されるように絶縁物質の上部に導電層を蒸着する段階と、
前記絶縁物質が露出されるように導電層を平坦化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項19に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記誘電膜及び上部電極を形成する段階は、
結果物の上部に誘電膜を蒸着する段階と、
前記誘電膜の上部に導電層を蒸着する段階と、
前記導電層及び誘電膜を前記第3層間絶縁膜の表面が露出されるようにCMPする段階と、
を含むことを特徴とする請求項21に記載の平板形キャパシタの製造方法。 - 前記導電層を蒸着する段階と、導電層及び誘電膜をCMPする段階間に、前記バッファ酸化膜を形成する段階と、をさらに含み、以後CMP段階時に前記バッファ膜が除去されることを特徴とする請求項21に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、Ti、Ta、W、TiN、TaN、Al、Cu、Ru、Pt、Ir物質及びこれらの組み合わせ膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項21に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極は、250ないし500℃の温度範囲で蒸着することを特徴とする請求項24に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記下部電極、第2金属配線及び/または上部電極はCVD、PVD、ALD及び電気メッキ方式のうち選択される何れか一つで形成することを特徴とする請求項25に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記誘電膜は、SiO 2 、Si 3 N 4 、Ta 2 O 5 、Al 2 O 3 、HfO、ZrO 2 、BST、PZT及びST膜のうち選択される何れか一つよりなることを特徴とする請求項19に記載の平板形キャパシタの製造方法。
- 前記第1ないし第4層間絶縁膜は、同じエッチング選択比を有する絶縁膜であることを特徴とする請求項19に記載の平板形キャパシタの製造方法。
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