KR102253971B1 - Recessed composite capacitor - Google Patents
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Abstract
몇몇 실시형태는 반도체 기판을 포함하는 집적 회로(IC)에 관한 것이다. 쉘로우 트렌치 분리 영역은 반도체 기판의 전면 안으로 하방으로 연장되고 유전체 재료로 충전된다. 쉘로우 트렌치 분리 영역에는, 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트가 배치된다. 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트는, 서로 실질적으로 평행하며 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 제1 및 제2 측벽 구조체를 각각 구비한다.Some embodiments relate to an integrated circuit (IC) comprising a semiconductor substrate. The shallow trench isolation region extends downward into the front surface of the semiconductor substrate and is filled with a dielectric material. In the shallow trench isolation region, a first capacitor plate and a second capacitor plate are disposed. The first capacitor plate and the second capacitor plate each have first and second sidewall structures that are substantially parallel to each other and separated from each other by a dielectric material in the shallow trench isolation region.
Description
본 출원은 2019년 5월 31일자로 출원된 미국 가출원 번호 제62/855,129호의 이익을 주장하는데, 그 내용은 참조에 의해 그들 전체가 본원에 통합된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/855,129, filed May 31, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
반도체 제조 산업에서의 추세는, 로직, 수동 컴포넌트 예컨대 커패시터 및 저항기, 메모리, 프로세서, 주변 장치, 등등을 비롯한, 상이한 회로 엘리먼트를, 공통 반도체 기판 상에 통합하는 것이다. 그러한 통합은, 회로 엘리먼트가 별개의 집적 회로(integrated circuit; IC) 상에서 만들어지고 그 다음 인쇄 회로 기판 상에서 서로 전기적으로 커플링되는 접근법과 비교하여, 제조 비용을 낮출 수 있고, 제조 프로시져를 단순화할 수 있으며, 결과적으로 나타나는 회로의 동작 속도를 증가시킬 수 있다.A trend in the semiconductor manufacturing industry is to integrate different circuit elements, including logic, passive components such as capacitors and resistors, memories, processors, peripherals, etc. on a common semiconductor substrate. Such integration can lower manufacturing costs and simplify the manufacturing procedure compared to an approach in which circuit elements are made on separate integrated circuits (ICs) and then electrically coupled to each other on a printed circuit board. And, it is possible to increase the operation speed of the resulting circuit.
본 개시의 양태는, 첨부의 도면과 함께 판독될 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계에서의 표준 관행에 따라, 다양한 피쳐는 일정한 축척으로 묘사되지 않는다는 것을 유의한다. 실제, 다양한 피쳐의 치수는 논의의 명확화를 위해 임의적으로 증가 또는 감소될 수도 있다.
도 1은 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터(composite capacitor)를 포함하는 집적 회로의 단면 사시도를 예시한다.
도 2 및 도 3은 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터가 로직 디바이스에 커플링될 수 있는 방법의 몇몇 예를 도시하는 집적 회로의 단면 사시도를 예시한다.
도 4 내지 도 11은 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터의 커패시턴스를 설정하기 위해 복합 커패시터의 깊이, 간격, 및/또는 길이가 어떻게 조정될 수 있는지의 몇몇 예를 예시한다.
도 12는 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터를 포함하는 집적 회로의 단면도를 예시한다.
도 13 및 도 14는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 디바이스 영역을 포함하는 집적 회로의 몇몇 실시형태의 상면도를 예시하는데, 여기서 복합 커패시터는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치된다.
도 15 및 도 16은 제1 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 디바이스 영역을 포함하는 집적 회로의 몇몇 실시형태의 상면도를 예시하는데, 여기서 복합 커패시터는, 제1 쉘로우 트렌치 분리 영역으로부터 측면으로부터 이격되며 디바이스 영역을 둘러싸지 않는 제2 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치된다.
도 17 내지 도 21은 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터를 포함하는 집적 회로의 몇몇 실시형태의 상면도를 예시한다.
도 22 및 도 23은, 몇몇 실시형태에 따른, 복합 커패시터를 포함하는 쉘로우 트렌치 분리 영역 및 핀 전계 효과 트랜지스터(fin field effect transistor; FinFET) 디바이스를 포함하는 디바이스 영역을 포함하는 집적 회로의 단면 사시도를 예시한다.
도 24 내지 도 29는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 복합 커패시터를 그리고 반도체 기판의 로직 영역에 트랜지스터를 포함하는 집적 회로를 형성하는 방법을 집합적으로 묘사하는 일련의 단면도를 예시한다.
도 30은 도 24 내지 도 29의 몇몇 실시형태와 일치하는 집적 회로를 형성하기 위한 방법을 플로우차트 포맷으로 예시한다.
도 31 내지 도 35는, 쉘로우 트렌치 분리 영역에 복합 커패시터를 그리고 반도체 기판의 로직 영역에 FinFET를 포함하는 집적 회로를 형성하는 방법을 집합적으로 묘사하는 일련의 단면도를 예시한다.
도 36은 도 31 내지 도 35의 몇몇 실시형태와 일치하는 집적 회로를 형성하기 위한 방법을 플로우차트 포맷으로 예시한다.Aspects of the present disclosure are best understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. Note that, according to standard practice in the industry, various features are not drawn to scale. In practice, the dimensions of various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of discussion.
1 illustrates a cross-sectional perspective view of an integrated circuit including a composite capacitor in accordance with some embodiments.
2 and 3 illustrate cross-sectional perspective views of an integrated circuit showing some examples of how a composite capacitor may be coupled to a logic device in accordance with some embodiments.
4-11 illustrate some examples of how the depth, spacing, and/or length of the composite capacitor can be adjusted to set the capacitance of the composite capacitor according to some embodiments.
12 illustrates a cross-sectional view of an integrated circuit including a composite capacitor in accordance with some embodiments.
13 and 14 illustrate top views of some embodiments of an integrated circuit including a device region laterally surrounded by a shallow trench isolation region, wherein a composite capacitor is disposed in the shallow trench isolation region.
15 and 16 illustrate top views of some embodiments of an integrated circuit including a device region laterally surrounded by a first shallow trench isolation region, wherein the composite capacitor is from the side from the first shallow trench isolation region. The second shallow trench isolation region is spaced apart and does not surround the device region.
17-21 illustrate top views of some embodiments of an integrated circuit including a composite capacitor in accordance with some embodiments.
22 and 23 are cross-sectional perspective views of an integrated circuit including a shallow trench isolation region including a composite capacitor and a device region including a fin field effect transistor (FinFET) device, in accordance with some embodiments. Illustrate.
24 through 29 illustrate a series of cross-sectional views collectively depicting a method of forming an integrated circuit including a composite capacitor in the shallow trench isolation region and a transistor in the logic region of a semiconductor substrate.
30 illustrates, in a flowchart format, a method for forming an integrated circuit consistent with some embodiments of FIGS. 24-29.
31-35 illustrate a series of cross-sectional views collectively depicting a method of forming an integrated circuit including a composite capacitor in a shallow trench isolation region and a FinFET in a logic region of a semiconductor substrate.
36 illustrates, in a flowchart format, a method for forming an integrated circuit consistent with some embodiments of FIGS. 31-35.
본 개시는 본 개시의 상이한 특징을 구현하기 위한 많은 상이한 실시형태, 또는 예를 제공한다. 본 개시를 단순화하기 위해, 컴포넌트 및 배열(arrangement)의 특정한 예가 하기에서 설명된다. 이들은, 물론, 예에 불과하며 제한하도록 의도되는 것은 아니다. 예를 들면, 후속하는 설명에서 제2 피쳐 위에 또는 상에 제1 피쳐를 형성하는 것은, 제1 및 제2 피쳐가 직접 접촉하여 형성되는 실시형태를 포함할 수도 있고, 제1 및 제2 피쳐가 직접 접촉하지 않을 수도 있도록 제1 피쳐와 제2 피쳐 사이에 추가적인 피쳐가 형성될 수도 있는 실시형태를 또한 포함할 수도 있다. 게다가, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수도 있다. 이 반복은 간략화 및 명확화를 위한 것이며, 그 자체로는, 논의되는 다양한 실시형태 및/또는 구성 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.This disclosure provides many different embodiments, or examples for implementing different features of the disclosure. To simplify the present disclosure, specific examples of components and arrangements are described below. These are, of course, only examples and are not intended to be limiting. For example, forming a first feature over or on a second feature in the following description may include an embodiment in which the first and second features are formed by direct contact, wherein the first and second features are Embodiments may also be included in which additional features may be formed between the first and second features so that they may not be in direct contact. In addition, the present disclosure may repeat reference numbers and/or letters in various examples. This repetition is for simplicity and clarity, and, as such, does not dictate a relationship between the various embodiments and/or configurations discussed.
게다가, 도면에서 예시되는 바와 같은 다른 엘리먼트(들) 또는 피쳐(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 피쳐의 관계를 설명하는 설명의 용이성을 위해, "밑(beneath)", "아래(below)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 및 등등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 본원에서 사용될 수도 있다. 공간적으로 상대적인 용어는, 도면에 묘사되는 방위 외에, 사용 또는 동작에서 디바이스의 상이한 방위를 포괄하도록 의도된다. 장치는 다르게 배향될 수도 있고(90 도 회전되거나 또는 다른 방향에 있을 수도 있고), 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 서술어(descriptor)는 마찬가지로 그에 따라 해석될 수도 있다.In addition, for ease of description describing the relationship of one element or feature to another element(s) or feature(s) as illustrated in the figures, “beneath”, “below”, Spatially relative terms such as “lower”, “above”, “upper” and so forth may be used herein. Spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation, in addition to the orientation depicted in the figures. Devices may be oriented differently (rotated 90 degrees or in different directions), and spatially relative descriptors as used herein may likewise be interpreted accordingly.
더 나은 게이트 제어 및 디바이스 성능을 위한 집적 회로(IC) 축소 기술에서, 하이 k 게이트 유전체 및 금속 게이트를 갖는 트랜지스터가 널리 사용되어 왔다. 그러나, 대체 게이트 또는 게이트 라스트 프로세스는, 특히 고급 기술에서 트랜지스터에 걸친 전압 바이어스가 증가되고 채널 길이가 감소됨에 따라 많은 도전 과제에 직면하였다. 고급 기술(예를 들면, 28 nm 이하의 최소 피쳐 사이즈)에서, 프로세스 제한에 기인하는 기술의 연속 생성을 위해 인가되는 전압은 감소되고 있다. 그러나, 다른 것들 중에서도, 전력 관리, 레귤레이터, 배터리 보호기, 직류(direct current; DC) 모터, 자동차 부품, 패널 디스플레이 드라이버(예를 들면, 수퍼 트위스트 네마틱(Super Twisted Nematic; STN), 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT), 및/또는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 패널 디스플레이 드라이버), 컬러 디스플레이 드라이버, 전력 공급부 컴포넌트, 및 원격 통신 회로에서 고전압 애플리케이션이 널리 사용되어 왔다. 고급 기술 노드로 이동하면, 폴리실리콘 인슐레이터 폴리실리콘(polysilicon-insulator-polysilicon; PIP) 커패시터는 달성하기가 복잡해진다. 본 개시는 고전압 디바이스와의 통합의 관점에서 호환되는 리세스된 복합 커패시터(recessed composite capacitor)를 제공한다.In integrated circuit (IC) reduction techniques for better gate control and device performance, transistors with high k gate dielectrics and metal gates have been widely used. However, alternative gate or gate last processes face a number of challenges, especially in advanced technologies as voltage bias across transistors increases and channel lengths decrease. In advanced technology (eg, minimum feature size of 28 nm or less), the voltage applied for successive generation of technology due to process limitations is decreasing. However, among other things, power management, regulators, battery savers, direct current (DC) motors, automotive parts, panel display drivers (e.g. Super Twisted Nematic (STN), thin film transistors) High voltage applications have been widely used in film transistors (TFTs), and/or organic light emitting diodes (OLED) panel display drivers), color display drivers, power supply components, and telecommunication circuits. Moving to the advanced technology node, polysilicon-insulator-polysilicon (PIP) capacitors become complex to achieve. The present disclosure provides a recessed composite capacitor that is compatible in terms of integration with high voltage devices.
도 1은 몇몇 실시형태에 따른 집적 회로(IC)(100)의 몇몇 실시형태의 단면도를 도시한다. IC(100)는 전면(frontside)(102f) 및 배면(backside)(102b)을 갖는 반도체 기판(102)을 포함한다. 트랜지스터(108) 및/또는 다른 반도체 디바이스는 반도체 기판(102)의 로직 영역(104) 내에 및/또는 위에 배열되고; 복합 커패시터(110)는 반도체 기판(102)의 커패시터 영역(106) 내에 및/또는 위에 배열된다.1 shows a cross-sectional view of some embodiments of an integrated circuit (IC) 100 in accordance with some embodiments. The IC 100 includes a
몇몇 경우에, 커패시터 영역(106)은 유전체 재료(112)로 충전되는 쉘로우 트렌치 분리(shallow trench isolation; STI) 영역에 대응한다. 커패시터 영역(106)은, 실질적으로 수직이며 STI 영역의 유전체 재료(112)에 배치되는 복수의 커패시터 플레이트를 포함한다. 예를 들면, 제1 커패시터 플레이트(114) 및 제2 커패시터 플레이트(116)는 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료(112)에 배치된다. 제1 커패시터 플레이트(114) 및 제2 커패시터 플레이트(116)는 서로 실질적으로 평행하고 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료(112)에 의해 서로 분리된다. 예를 들면, 제3 커패시터 플레이트(118) 및 제4 커패시터 플레이트(120)와 같은 추가 커패시터 플레이트는 또한, 제1 및 제2 커패시터 플레이트(114, 116)에 실질적으로 평행하게 배열될 수도 있고, 몇몇 실시형태에서 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료(112)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 제1, 제2, 제3, 및/또는 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는 기판(102) 안으로 "리세스될(recessed)" 수도 있고, 콘택 및/또는 반도체 기판(102) 위의 수평 금속 라인 및 수직 비아를 포함하는 인터커넥트 구조체(interconnect structure)를 통해 서로 동작 가능하게 커플링될 수 있다.In some cases,
그러한 구성에서, 제1, 제2, 제3, 및/또는 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는, 제1 커패시터 단자(122)와 제2 커패시터 단자(124) 사이에서 측정될 때, 자신의 총 커패시턴스(Cc)가 용량성 컴포넌트의 커패시턴스의 합(예를 들면, Cc = C1 + C2 + C3)인 복합 커패시터(110)를 확립하기 위해 서로 병렬로 전기적으로 배열되는 여러 가지 용량성 컴포넌트(예를 들면, C1, C2, C3)를 확립하기 위해 함께 커플링될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제1, 제2, 제3, 및/또는 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는 실질적으로 평행한 측벽 구조체를 갖는다. 측벽은 실제로 평행할 수도 있거나 또는 평행인 것으로부터 작은 오프셋을 가질 수도 있는데(실제로 수직일 수도 있거나 또는 수직인 것으로부터 작은 오프셋을 가질 수도 있음), 예를 들면, 측벽은 사용되는 에칭 프로세스에 기인하는 스캘럽(scallop)을 가질 수도 있거나, 또는 테이퍼 형상으로 될 수도 있고, 그 결과, 예를 들면, 측벽의 상부 부분은 측벽의 하부 부분보다 약간 더 가깝다.In such a configuration, the first, second, third, and/or
복합 커패시터(110) 내에서, 각각의 용량성 컴포넌트(Cn(n = 1, 2, 3, ...))의 커패시턴스는 다음 식에 의해 정의되는데:Within the
여기서 cn은 패럿(farad) 단위의 n 번째 용량성 컴포넌트의 커패시턴스이고, ε0은 진공의 유전율이고, εr은 플레이트 사이의 유전체 재료(112)의 유전율이고, An은 이웃하는 커패시터 플레이트 사이의 총 면적이고, Sn은 이웃하는 커패시터 플레이트 사이의 간격이다. 도 1의 배열에서의 이점은, 복합 커패시터(110)의 레이아웃이, 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120) 사이의 간격 Sn을 각각 조정하도록; 뿐만 아니라 이웃하는 커패시터 플레이트 사이의 면적 An을 각각 조정하도록 튜닝될 수 있다는 것이다. 더 구체적으로, 커패시터 플레이트 사이의 면적 An은, 각각의 커패시터 플레이트가 기판 안으로 연장되는 깊이 dn 및 각각의 커패시터 플레이트의 길이 ln에 기초하여 조정될 수 있다.Where c n is the capacitance of the nth capacitive component in farads, ε 0 is the dielectric constant of the vacuum, ε r is the dielectric constant of the
트랜지스터(108)는 제1 전도성 타입(예를 들면, n 형)을 갖는 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128), 제1 전도성 타입과는 반대인 제2 전도성 타입(예를 들면, p 형)을 갖는 웰 영역(129), 및 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128) 사이에 배치되는 게이트 전극(130)을 포함한다. 게이트 전극(130)은 반도체 기판(102)의 전면 안으로 게이트 전극 깊이까지 연장되고, 게이트 유전체 층(132)은 반도체 기판(102)으로부터 게이트 전극(130)을 분리하기 위해 반도체 기판(102)의 전면 안으로 게이트 유전 깊이까지 연장된다. 채널 영역(134)은 반도체 기판(102)에서 게이트 유전체 층(132)의 하부 표면(lower surface) 및 외부 측벽을 따라 배치되고 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128) 사이에서 연장된다. 따라서, 게이트 전극(130)도 또한 기판(102)에서 "리세스"된다. 몇몇 실시형태에서, 게이트 유전체 층(132)의 재료 조성 및 깊이는 STI 영역의 유전체 재료(112)의 것에 대응할 수 있고; 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)의 재료 조성 및 깊이는 게이트 전극(130)의 것에 대응할 수 있다. 예를 들면, STI 영역의 게이트 유전체 층(132) 및 유전체 재료(112)는 하이 k 유전체 재료 또는 실리콘 이산화물일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수 있고, 반도체 기판(102) 안으로 수 나노미터에서부터 수 마이크로미터까지의 범위에 이르는 깊이까지 확장될 수 있다. 또한, 몇몇 실시형태에서, 게이트 전극(130) 및 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는 도핑된 폴리실리콘일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있고, 반도체 기판 안으로 수 나노미터에서부터 수 마이크로미터까지의 범위에 이르는 깊이를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 게이트 전극(130) 및 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는, 예를 들면, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 또는 니켈과 같은 다른 전도성 재료일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 또한, 여전히 다른 실시형태에서, STI 영역의 게이트 유전체 층(132) 및 유전체 재료(112)는 서로 상이한 재료 및/또는 상이한 깊이일 수 있으며; 및/또는 게이트 전극(130) 및 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)는 서로 상이한 재료 및/또는 상이한 깊이일 수 있다.
제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)(이들은 STI 영역의 유전체 재료(112) 내에 배치됨) 및 게이트 전극(130) 각각이 반도체 기판의 전면(102f) 안으로 하방으로 연장되기 때문에, 이 접근법은, 대체 게이트 프로세스와 더욱 호환되고 및/또는 고전압 디바이스와 더 잘 통합되는 복합 커패시터(110)를 제공한다. 따라서, 본원에서 제공되는 다양한 복합 커패시터 실시형태는, 특히, 도 1에서와 같은 고전압 트랜지스터와의 통합 관점에서 봤을 때, 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)가 STI 영역의 유전체 재료(112) 내에 배치되기 때문에, 이 접근법은 많은 점에서 소형 풋프린트 및 양호한 디바이스 특성을 제공할 수도 있다.Each of the first, second, third, and
도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 복합 커패시터(110) 및 트랜지스터(108)는 몇몇 상이한 구성으로 동작 가능하게 커플링될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 몇몇 실시형태에서, 트랜지스터(108)의 소스/드레인 영역(126)은 제1 및/또는 제2 커패시터 단자(예를 들면, 122)에 직접적으로 커플링될 수 있다. 도 2에서 예시되는 이 커플링은, 커패시터 영역(106) 및 로직 영역(104) 위로 수평으로 연장되는 하나 이상의 금속 라인(138, 140), 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 142, 144)를 포함하는 인터커넥트 구조체(136)를 통해 달성될 수 있다. 복합 커패시터(110)의 제1 커패시터 단자(122)는 제1 및 제3 커패시터 플레이트(114, 118)에 그리고 금속 라인 중 제1 금속 라인(예를 들면, 138) 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 142)를 통해 제1 소스/드레인 영역(126)에 커플링되고; 한편 복합 커패시터(110)의 제2 커패시터 단자(124)는 금속 라인 중 제2 금속 라인(예를 들면, 140) 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 144)를 통해 제2 및 제4 커패시터 플레이트(116, 120)에 커플링된다. 다른 실시형태에서, 게이트 전극(130)은, 예를 들면, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 복합 커패시터(110)의 제1 또는 제2 커패시터 단자(122, 124)에 직접적으로 커플링될 수 있다. 도 3에서 예시되는 이 커플링은, 커패시터 영역(106) 및 로직 영역(104) 위로 수평으로 연장되는 하나 이상의 금속 라인(146, 148), 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 150, 152)를 포함하는 인터커넥트 구조체(136)를 통해 달성될 수 있다. 도 3에서, 복합 커패시터(110)의 제1 커패시터 단자(122)는, 금속 라인 중 제1 금속 라인(예를 들면, 146) 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 150)를 통해 제1 및 제3 커패시터 플레이트(114, 118) 및 게이트 전극(130)에 커플링되고; 한편 복합 커패시터(110)의 제2 커패시터 단자(124)는, 금속 라인 중 제2 금속 라인(예를 들면, 148) 및 하나 이상의 콘택 또는 비아(예를 들면, 152)를 통해 제2 및 제4 커패시터 플레이트(116, 120)에 커플링된다. 다른 실시형태에서, 복합 커패시터(110) 및 트랜지스터(108)는 서로 직접적으로 커플링되지 않는다.As can be seen from Figures 1-3,
도 4 내지 도 11은, 다양한 용량성 엘리먼트에 대한 커패시터 플레이트의 깊이, 간격, 및/또는 길이를 조정하는 것에 의해 몇몇 실시형태에 따른 복합 커패시터의 총 커패시턴스(Cc)가 어떻게 튜닝될 수 있는지를 묘사하는 몇몇 예를 예시한다. 이들은 예에 불과하며, 다른 변형예가 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 또한 고려된다는 것이 인식될 것이다.4-11 illustrate how the total capacitance C c of a composite capacitor according to some embodiments can be tuned by adjusting the depth, spacing, and/or length of the capacitor plate for various capacitive elements. Illustrate some examples to describe. It will be appreciated that these are examples only, and that other variations are also contemplated as falling within the scope of the present disclosure.
도 4는, 반도체 기판(102)에서, 제1 및 제2 STI 영역(112a, 112b) 내에 각각 배치되는 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)를 포함하는 실시형태를 예시한다. 이 예에서, 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b) 각각은 제1 저부 표면(각각, 115a, 115b)을 구비하는 제1 커패시터 플레이트(각각, 114a, 114b)를 포함하고; 각각은 제2 커패시터 플레이트(각각, 116a, 116b)를 포함한다. 제1 저부 표면(115a, 115b)은 반도체 기판의 전면(102f)으로부터, 각각, 제1 및 제2 깊이(d1, d2)에서 배치된다. 제1 및 제2 깊이(d1, d2)는 도 4에서 서로 동일하고; 또한 제2 커패시터 플레이트(116a, 116b)에 대한 제2 저부 표면의 깊이와 동일하다. 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)는, 각각, 제3 커패시터 플레이트(118a, 118b)를 또한 포함한다. 제3 커패시터 플레이트(118a, 118b)는 반도체 기판의 전면 아래 제3 깊이에 배치되는 제3 저부 표면을 구비하는데, 제1 깊이, 제2 깊이, 및 제3 깊이는 서로 동일하다. 예를 들면, 몇몇 실시형태에서, d1 및 d2는 수 나노미터에서부터 수 미크론까지의 범위에 이를 수 있다. 도 4는 또한, 제1, 제2 및 제3 플레이트와 동일한 깊이에서 제4 커패시터 플레이트(120a, 120b)를 포함하는 각각의 복합 커패시터를 도시하지만, 다른 수의 커패시터 플레이트도 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 또한 고려된다. 이웃하는 커패시터 플레이트 사이의 간격은 도 4의 예에서 동일하다.4 illustrates an embodiment including first and second
"제1", "제2", "제3", "제4", 및 등등은 본원에서 단지 일반적인 식별자에 불과하며 다양한 엘리먼트 사이들의 임의의 공간적 또는 시간적 관계를 암시하거나 또는 제안하지 않는다는 것이 인식될 것이다. 또한, 이들 식별자는 다양한 실시형태에서 서로 상호 교환될 수도 있다. 예를 들면, 비록 114a가 도 1과 관련하여 "제1" 커패시터 플레이트로서 지칭되지만, 몇몇 실시형태에서, 114a는 또한 제2 커패시터 플레이트, 제3 커패시터 플레이트, 제4 커패시터 플레이트, 등등으로 해석 및/또는 지칭될 수 있다.It is recognized that “first”, “second”, “third”, “fourth”, and the like are merely generic identifiers herein and do not imply or suggest any spatial or temporal relationship between the various elements. Will be. In addition, these identifiers may be interchanged with each other in various embodiments. For example, although 114a is referred to as the “first” capacitor plate with respect to FIG. 1, in some embodiments, 114a is also interpreted and/or interpreted as a second capacitor plate, a third capacitor plate, a fourth capacitor plate, etc. Or may be referred to.
도 5는 반도체 기판(102) 상에 배치되는 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)를 포함하는 다른 실시형태를 예시한다. 도 4(여기서는 모든 커패시터 플레이트의 저부 표면이 기판의 전면(102f)으로부터 동일한 깊이에 있음)와는 대조적으로, 도 5의 예에서, 제1 복합 커패시터에서의 커패시터 플레이트는 제1 깊이 d1'에서 제1 저부 표면을 가지며, 제2 복합 커패시터에서의 커패시터 플레이트는 제2 깊이 d2'에서 제2 저부 표면을 갖는다. 제1 및 제2 깊이(d1', d2')는 서로 상이하다. 예를 들면, 몇몇 실시형태에서 d2는 d1의 20 %에서부터 80 %까지의 범위에 이를 수 있다. 따라서, 커패시터 플레이트(114a-120a)의 길이가 114b-120b의 것과 동일하고 또한 커패시터 플레이트 사이의 간격이 114b-120b의 것과 동일한 경우, 도 5에서의 제2 복합 커패시터(110b)는, 감소된 깊이(그러므로, 이웃하는 커패시터 플레이트 사이의 감소된 면적 A)에 기인하여 제1 복합 커패시터(110a)의 것보다 더 낮은 커패시턴스를 가질 수 있다.5 illustrates another embodiment including first and second
도 6은, 반도체 기판(102) 상에 배치되는 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)를 포함하는 여전히 다른 실시형태를 예시한다. 도 4 및 도 5(여기서는, 각각의 복합 커패시터(110a 및 110b)가, 그 저부 표면이 그 복합 커패시터 내에서 동일한 깊이를 갖는 커패시터 플레이트를 포함함)와는 대조적으로, 도 6에서의 복합 커패시터(110a, 110b)는 각각의 복합 커패시터 내에서 상이한 깊이를 갖는 커패시터 플레이트를 구비한다. 예를 들면, 몇몇 실시형태에서, 커패시터 플레이트 중 가장 쉘로우 커패시터 플레이트(예를 들면, 116b)는 기판(102)의 두께의 1 % 미만에서부터 기판(102)의 두께의 최대 75 %까지의 범위에 이를 수 있고, 한편 커패시터 플레이트 중 가장 깊은 커패시터 플레이트(예를 들면, 120b)는 기판(102)의 두께의 1 %에서부터 기판(102)의 두께의 90 %까지의 범위에 이를 수 있고, 가장 쉘로우 플레이트보다 10 % 더 큰 깊은 것에서부터 가장 쉘로우 플레이트보다 10 배 또는 20 배 더 깊은 것까지의 범위에 이르는 깊이를 가질 수 있다. 이 접근법은, 다른 접근법보다 커패시턴스의 더 미세한 튜닝을 허용할 수 있다.6 illustrates still another embodiment including first and second
도 7은, 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)가 동일한 깊이를 갖는 커패시터 플레이트를 가지지만, 그러나 제1 복합 커패시터가 제1 간격 s1만큼 떨어져 이격되는 측벽 구조체를 갖는 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트를 포함하며; 제2 복합 커패시터가 제2 간격 s2만큼 떨어져 이격되는 측벽 구조체를 갖는 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트를 포함하는 여전히 다른 실시형태를 예시한다. 제2 간격(s2)은 제1 간격(s1)보다 더 크다. 따라서, 도 7에서, 커패시터 플레이트(114a-120a)의 길이 및 깊이가 114b-120b의 것과 동일하면, 도 5에서의 제2 복합 커패시터(110b)는, 커패시터 플레이트 사이의 증가된 간격에 기인하여, 제1 복합 커패시터(110a)의 것보다 더 낮은 커패시턴스를 가질 수 있다.7 shows that the first and second
도 7(여기서는, 각각의 복합 커패시터(110a 및 110b)가 그 복합 커패시터 내의 이웃하는 커패시터 플레이트로부터 동일한 간격으로 이격되는 커패시터 플레이트를 포함함)과는 대조적으로, 도 8에서의 복합 커패시터(110a, 110b)는 각각의 복합 커패시터 내에서 상이한 간격을 갖는 커패시터 플레이트를 구비한다. 예를 들면, 제1 복합 커패시터에서, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 간격(sa1)만큼 분리되고, 제2 및 제3 커패시터 플레이트는 제2 간격(sa2 < sa1)만큼 분리되고; 제3, 및 제4 커패시터 플레이트는 제3 간격(sa3 < sa2)만큼 분리된다. 예를 들면, 제2 복합 커패시터에서, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 간격(sb1)(예를 들면, sa1 > sb1 > sa2)만큼 분리되고, 한편, 제2 및 제3 커패시터 플레이트는 제2 간격(sb2 < sb1)만큼 분리되고; 제3 및 제4 커패시터 플레이트는 제3 간격(sb3 < sb2)만큼 분리된다. 도 8의 이 접근법은, 다른 접근법보다 커패시턴스의 더 미세 튜닝을 허용할 수 있으며, 상이한 간격은 통상적으로 도 7의 접근법보다 어떠한 추가적인 포토리소그래피 단계를 활용하지 않는다는 점에서 유리하다.In contrast to FIG. 7 (here, each of the
도 9는, 반도체 기판(102) 상에 배치되는 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)를 포함하는 여전히 다른 실시형태를 예시한다. 도 9에서의 복합 커패시터(110a, 110b)는 각각의 복합 커패시터 내의 이웃하는 커패시터 플레이트에 대해 상이한 깊이 및 상이한 간격을 갖는 커패시터 플레이트를 갖는다. 도 9는 또한, 복합 커패시터가 다른 접근법보다 커패시턴스의 더 미세한 튜닝을 제공하기 위해 상이한 수의 커패시터 플레이트를 가질 수 있다는 것을 예시한다. 예를 들면, 제1 복합 커패시터(110a)는 세 개의 커패시터 플레이트(114a, 116a 및 118a)를 포함하고; 한편 제2 복합 커패시터(110b)는 여섯 개의 커패시터 플레이트(114b, 116b, 118b, 120b, 121 및 123b)를 포함한다.9 illustrates still another embodiment including first and second
도 10에서 도시되는 바와 같이, 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)는 또한 서로 상이한 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 복합 커패시터(110a)에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트 각각은 제1 길이(l1)를 가지며, 한편, 제2 복합 커패시터(110b)에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(110b) 각각은 제2 길이(l2)를 갖는다. 도 11에서 도시되는 바와 같이, 제1 및 제2 복합 커패시터(110a, 110b)는 또한 서로 상이한 길이, 상이한 간격, 및 상이한 깊이를 가질 수 있다.As shown in FIG. 10, the first and second
도 12는 복합 커패시터(110) 및 트랜지스터(108)를 포함하는 집적 회로의 다른 실시형태를 도시한다. 복합 커패시터(110)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)(이들은 STI 영역의 유전체 재료(112) 내에 배치됨)를 갖는 것으로 다시 예시되고; 트랜지스터(108)는 반도체 기판의 전면(102f) 안으로 하방으로 연장되는 게이트 전극(130) 및 게이트 유전체 층(132)을 갖는 것으로 다시 예시되어 있다. 실리콘 질화물 층과 같은 에칭 정지 층(160)이 기판의 전면(102f)에 걸쳐 배치된다. 예를 들면, 니켈 실리사이드와 같은 실리사이드 층(162)은 에칭 정지 층(160)을 통해 적어도 부분적으로 연장되어 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)의 상부 표면과 옴 접촉을 이루고, 게이트 전극(130)의 상부 표면과 옴 접촉을 이루고, 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128)의 상부 표면과 옴 접촉을 이룬다. 예를 들면, 텅스텐 또는 다른 금속으로 제조될 수 있는 콘택(164) 및/또는 비아는, 실리사이드를 기판 위의 인터커넥트 구조체의 금속 층(166)(예를 들면, 금속 1 층)의 라인에 커플링한다.12 shows another embodiment of an integrated circuit comprising a
도 13 및 도 14는, 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 디바이스 영역(이것은 도 1의 트랜지스터 영역(104) 및/또는 다른 능동 및/또는 수동 디바이스를 포함할 수 있음)을 포함하는, 도 1의 집적 회로와 같은 집적 회로의 몇몇 실시형태의 상면도를 예시한다.13 and 14 show a device region (which may include the
도 13에서, 디바이스 영역은, 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128), 게이트 전극(130) 및 기저의(underlying) 반도체 기판(102)으로부터 게이트 전극(130)을 분리하는 게이트 유전체 층(132)을 포함하는 트랜지스터에 대응한다. 쉘로우 트렌치 분리 영역은 디바이스 영역을 측방으로 둘러싸며 유전체 재료(112)로 충전된다. 쉘로우 트렌치 분리 영역은, 쉘로우 트렌치 분리 영역에서 복합 커패시터를 집합적으로 확립하는 복수의 커패시터 플레이트를 포함한다. 더 구체적으로, 도 13에서, 커패시터 플레이트는 동심 링(concentric ring)인데, 그 각각은 디바이스 영역을 연속적으로 그리고 측방으로 둘러싼다. 따라서, 복합 커패시터는 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트(114, 116, 118, 120)를 갖는 것으로 다시 예시되는데, 여기서, 제1 및 제3 커패시터 플레이트는 제1 커패시터 단자(122)에 커플링되고, 제2 및 제4 커패시터는 플레이트는 제2 커패시터 단자에 커플링되어 복합 커패시터를 확립한다.In FIG. 13, the device region is a gate dielectric separating the
도 14에서, 복수의 커패시터 플레이트는, 디바이스 영역의 제1 측면에 대한 커패시터 플레이트의 제1 세트(1402), 디바이스 영역의 제2 측면에 대한 커패시터 플레이트의 제2 세트(1404), 디바이스 영역의 제3 측면에 대한 커패시터 플레이트의 제3 세트(1406), 및 디바이스 영역의 제4 측면에 대한 커패시터 플레이트의 제4 세트(1408)를 포함한다. 커패시터 플레이트의 제1 및 제3 세트(1402, 1406)는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고, 커패시터 플레이트의 제2 및 제4 세트(1404, 1408)는, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 평행하게 연장된다. 도시되는 바와 같이, 제1, 제2, 제3, 및 제4 세트의 각각에서의 하나 이상의 커패시터 플레이트는 제1 커패시터 단자(122)에 커플링될 수 있고, 제1, 제2, 제3, 및 제4 세트의 각각에서의 하나 이상의 다른 커패시터 플레이트는 제2 커패시터 단자(124)에 커플링될 수 있고, 그에 의해 복합 커패시터를 확립한다.In FIG. 14, the plurality of capacitor plates includes: a
도 15 및 도 16은 유전체 재료로 충전되는 제1 쉘로우 트렌치 분리 영역(113)에 의해 측방으로 둘러싸이는 디바이스 영역을 포함하는 집적 회로의 몇몇 실시형태의 상면도를 예시한다. 이 집적 회로는 또한, 제1 쉘로우 트렌치 분리 영역(113)으로부터 분리되는 제2 쉘로우 트렌치 분리 영역(115)을 포함한다. 제2 쉘로우 트렌치 분리 영역(115)은 또한 유전체 재료로 충전되지만, 그러나 디바이스 영역을 완전히 둘러싸지는 않는다. 도 15에서, 커패시터 플레이트는 복합 커패시터를 확립하기 위해 제2 쉘로우 트렌치 분리 영역 내에 배치되는 동심 링이다. 도 16에서, 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 평행하게 배열되는 선형 세그먼트이며, 제1 커패시터 단자(122) 및 제2 커패시터 단자(124)에 커플링되어, 복합 커패시터를 확립한다.15 and 16 illustrate top views of some embodiments of an integrated circuit including a device region laterally surrounded by a first shallow
도 17에서, 복합 커패시터는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제1 커패시터 플레이트(1702), 제2 커패시터 플레이트(1704), 제3 커패시터 플레이트(1706), 및 제4 커패시터 플레이트(1708)를 포함한다. 제2 커패시터 플레이트(1704)는 제1 커패시터 플레이트(1702)와 제3 커패시터 플레이트(1706) 사이에 배열되고; 그리고 제3 커패시터 플레이트(1706)는 제2 커패시터 플레이트(1704)와 제4 커패시터 플레이트(1708) 사이에 배열된다. 제1 커패시터 플레이트(1702), 제2 커패시터 플레이트(1704), 제3 커패시터 플레이트(1706), 및 제4 커패시터 플레이트(1708)는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 정렬되는 각각의 단부를 갖는다. 제5, 제6 및 제7 커패시터 플레이트(1710, 1712, 1714)는 제2 방향에서 서로 평행하게 연장되고 제2 방향에서 동일한 길이를 가지며, 제1 방향에서 서로 정렬되는 각각의 단부를 갖는다. 제1 금속 라인(1716)은 제1, 제2, 제3, 및 제4 커패시터 플레이트를 서로 커플링하고, 제2 금속 라인(1718)은 제1, 제6, 및 제7 커패시터 플레이트를 서로 커플링한다.In FIG. 17, the composite capacitor includes a
도 18은, 커패시터 플레이트가 서로 평행하게 배열되지만, 그러나 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 오프셋되는 또는 "엇갈려 배치되는(staggered)" 각각의 단부를 갖는 다른 예를 예시한다.Fig. 18 illustrates another example in which the capacitor plates are arranged parallel to each other, but with respective ends that are offset or "staggered" from each other in a second direction perpendicular to the first direction.
도 19는 몇몇 실시형태에 따른 여전히 다른 예를 예시한다. 도 19에서, 제1 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 연장되는 제1 트렁크(1902), 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 제1 트렁크(1902)로부터 외측으로 연장되는 제1 복수의 핑거(1904, 1906, 1908, 1910)를 포함한다. 제2 커패시터 플레이트는, 제1 방향에서 연장되지만 제1 트렁크(1902)와 떨어져 이격되는 제2 트렁크(1912), 및 제2 방향에서 제2 트렁크(12912)로부터 외측으로 연장되는 제2 복수의 핑거(1914, 1916, 1918, 1920)를 포함한다. 제1 복수의 핑거는 제2 복수의 핑거와 서로 맞물리고(inter-digitated) 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료(112)에 의해 서로 분리된다. 이 실시형태는, 커패시터에 대한 양호한 매칭을 제공하고, 칩 상에 상대적으로 작은 풋프린트를 제공하기 때문에, 유리하다.19 illustrates still another example according to some embodiments. In FIG. 19, the first capacitor plate includes a
도 20 및 도 21은 몇몇 실시형태에 따른 여전히 또 다른 예를 예시한다. 이들 도면에서, 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트는, 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료(112)에 의해 서로 분리되는 전도성 재료의 동심 링이다.20 and 21 still illustrate another example according to some embodiments. In these figures, the first capacitor plate and the second capacitor plate are concentric rings of conductive material separated from each other by a
도 22 및 도 23은, 트랜지스터가 복합 커패시터(2202)와 동일한 기판 상에 있는 FinFET(2200)으로서 구현되는 몇몇 추가적인 실시형태를 예시한다. 도 23은, 층간 유전체(inter-layer dielectric; ILD) 층(2300), 콘택(2302), 및 금속 층(2304)이 제자리에 있는 구조체를 예시하고, 한편, 이들 층은 기저의 구조체를 더 잘 예시하기 위해 도 22에서 제거되었다. FinFET(2200)은, 베이스 기판(2206)으로부터 상방으로 연장되며 하이 k 유전체 또는 실리콘 이산화물과 같은 유전체 재료로 이루어지는 쉘로우 트렌치 분리 층(2208)을 통해 연장되는 반도체 재료로 이루어지는 복수의 핀(2204)을 포함한다. 게이트 유전체 층(2210)은 핀(2204)의 상부 표면 및 상부 측벽 영역 위로 연장되고, 전도성 게이트 전극(2212)은 게이트 유전체 층(2210) 위로 연장된다. 전도성 게이트 전극(2212)은, 예를 들면, 폴리실리콘 또는 금속으로 만들어질 수 있다. 복합 커패시터(2202)는, 쉘로우 트렌치 분리 층(2208)에 배치되는 제1 및 제2 커패시터 플레이트(2214, 2216)를 포함한다. 몇몇 예에서, 게이트 유전체 층(2210)은 제1 및 제2 커패시터 플레이트(2214, 2216)를 쉘로우 트렌치 분리 층(2208)으로부터 분리한다.22 and 23 illustrate some additional embodiments in which the transistor is implemented as a
도 24 내지 도 29는 고전압 트랜지스터 및 복합 커패시터를 포함하는 집적 회로를 형성하는 몇몇 실시형태를 예시한다. 개시된 방법(예를 들면, 플로우차트, 단면도, 및/또는 본원에서 개시되는 다른 방법에 의해 설명되는 방법)이 본원에서 일련의 동작 또는 이벤트로서 예시되고 설명될 수도 있지만, 그러한 동작 또는 이벤트의 예시된 순서는 제한적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 몇몇 동작은 상이한 순서로 및/또는 본원에서 예시 및/또는 설명되는 것과는 별개의 다른 동작 또는 이벤트와 동시에 발생할 수도 있다. 또한, 본원에서의 설명의 하나 이상의 양태 또는 실시형태를 구현하는 데 모든 예시된 동작이 반드시 필수인 것은 아닐 수도 있으며, 본원에서 묘사되는 동작 중 하나 이상은 하나 이상의 별개의 동작 및/또는 단계에서 수행될 수도 있다.24-29 illustrate some embodiments of forming an integrated circuit including a high voltage transistor and a composite capacitor. Although the disclosed method (e.g., a method described by a flowchart, cross-sectional view, and/or other method disclosed herein) may be illustrated and described herein as a series of actions or events, illustrated It will be appreciated that the order should not be construed in a limiting sense. For example, some actions may occur in a different order and/or concurrently with other actions or events separate from those illustrated and/or described herein. In addition, not all illustrated actions may be required to implement one or more aspects or embodiments of the description herein, and one or more of the actions depicted herein are performed in one or more separate actions and/or steps. It could be.
도 24에서, 반도체 기판(102)이 제공된다. 기판(102)은 로직 영역(104) 및 커패시터 영역(106)을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 반도체 기판(102)은, 단결정 실리콘 기판 또는 반도체 온 인슐레이터(semiconductor-on-insulator; SOI) 기판(예를 들면, 실리콘 온 인슐레이터 기판)일 수 있다. 반도체 기판(102)은 또한, 예를 들면, 이원(binary) 반도체 기판(예를 들면, GaAs), 삼차(tertiary) 반도체 기판(예를 들면, AlGaAs), 또는 고차 반도체 기판일 수 있다. 기판(102)은 기판에 형성되는 도핑 영역, 기판 상에 형성되는 에피택셜 층(epitaxial layer), 기판 내에 또는 기판 상에 형성되는 하나 이상의 절연 층, 및/또는 기판 내에 또는 기판 상에 형성되는 전도성 층을 포함할 수 있다. 많은 경우에, 반도체 기판(102)은 제조 프로세스 동안 반도체 웨이퍼로서 나타나고, 예를 들면; 1 인치 (25 mm); 2 인치 (51 mm); 3 인치 (76 mm); 4 인치 (100 mm); 5 인치 (130 mm) 또는 125 mm (4.9 인치); 150 mm (5.9 인치, 일반적으로 "6 인치"로 칭해짐); 200 mm (7.9 인치, 일반적으로 "8 인치"로 칭해짐); 300 mm (11.8 인치, 일반적으로 "12 인치"로 칭해짐); 450 mm (17.7 인치, 일반적으로 "18 인치"로 칭해짐)의 직경을 가질 수 있다. 프로세싱이 완료된 이후, 예를 들면, 트랜지스터, 커패시터 엘리먼트, 및 로직 엘리먼트가 형성된 이후, 그러한 웨이퍼는, 옵션 사항으로, 다른 웨이퍼 또는 다이와 적층될 수 있고, 그 다음, 개개의 IC에 대응하는 개개의 다이로 싱귤레이션된다(singulated). 제1 마스크(도시되지 않음)가 반도체 기판(102)의 전면(102f)에 걸쳐 패턴화되고, 제1 리세스가 형성된다. 그 다음, 제1 리세스를 충전하여 트렌치 분리 영역을 확립하기 위해 하이 k 유전체 재료 또는 실리콘 이산화물과 같은 유전체 재료(112)가 사용된다. 그 다음, 제1 마스크가 제거되고, 제2 마스크가 형성된다. 제2 마스크가 제 위치에 있는 상태에서, 제1 전도성 타입의 이온이 기판 안으로 주입되어 웰 영역(129)을 확립한다. 제1 마스크 및/또는 제2 마스크는, 예를 들면, 질화물과 같은 하드마스크 층일 수 있고, 및/또는 포토레지스트 층일 수 있다.In Fig. 24, a
도 25에서, 제2 마스크가 제거되고, 제3 마스크가 반도체 기판의 전면에 걸쳐 패턴화된다. 제3 마스크가 제 위치에 있는 상태에서, 웰 영역에서 게이트 전극 리세스(2500)를 그리고 쉘로우 트렌치 분리 영역에서 커패시터 플레이트 리세스(2502)의 세트를 형성하도록 에칭이 수행된다. 제3 마스크는, 예를 들면, 질화물과 같은 하드마스크 층일 수 있고, 및/또는 포토레지스트 층일 수 있다.In Fig. 25, the second mask is removed, and the third mask is patterned over the entire surface of the semiconductor substrate. With the third mask in place, etching is performed to form a
도 26에서, 그 다음, 하이 k 유전체 재료 또는 실리콘 이산화물과 같은 유전체 재료(2600)가 리세스의 세트의 표면 상에 형성된다. 유전체 재료(2600)는, 예를 들면, 200 옹스트롬 내지 1000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있고, 트랜지스터에 대한 게이트 유전체를 확립할 수 있다.In FIG. 26, a
도 27에서, 폴리실리콘(2700)이 유전체 재료 위에 퇴적된다. 예를 들면, 폴리실리콘은 화학적 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 증착(plasma vapor deposition; PVD), 또는 다른 퇴적 기술에 의해 형성될 수 있다.In Figure 27,
도 28에서, 폴리실리콘, 유전체 재료, 웰 영역, 및 반도체 기판의 상부 표면을 평탄화하기 위해, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP) 동작이 수행된다. 제1 및 제2 소스/드레인 영역(126, 128)을 형성하기 위해 다른 이온 주입 또는 에피택셜 성장이 수행되고; 그 다음, 통상적으로 실리콘 이산화물 또는 로우 k 유전체 재료로 만들어지는 층간 유전체(ILD) 층(2800)이 구조체 위에 형성된다. 그 다음, ILD 층(2800)의 상부 표면을 평탄화하기 위해 다른 CMP 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 제1 커패시터 플레이트(114), 제2 커패시터 플레이트(116), 제3 커패시터 플레이트(118), 제4 커패시터 플레이트(120); 게이트 전극(130); 게이트 유전체 층(132)이 형성된다.In Fig. 28, a chemical mechanical planarization (CMP) operation is performed to planarize the polysilicon, dielectric material, well region, and the upper surface of the semiconductor substrate. Another ion implantation or epitaxial growth is performed to form the first and second source/
도 29에서, 다른 ILD 층(2900)이 형성되고, 콘택(142) 및 금속 라인(140)이 ILD 층을 통해 연장되도록 그리고 커패시터 플레이트를 서로 및/또는 트랜지스터에 동작 가능하게 커플링하도록 형성된다.In FIG. 29, another
도 30은 도 24 내지 도 29의 몇몇 예와 일치할 수 있는 몇몇 실시형태에 따른 플로우차트(3000)를 예시한다. 블록 3002에서, 유전체 재료로 만들어지는 STI 영역이 반도체 기판의 커패시터 영역에 형성된다. 3002의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 24의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3004에서, STI 영역의 유전체 재료에 리세스를 형성하기 위해, 그리고 반도체 기판의 로직 영역에 리세스를 동시에 형성하기 위해, 에칭이 수행된다. 블록 3004의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 25의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3006에서, 게이트 유전체가 반도체 기판의 로직 영역의 리세스 내에 형성된다. 몇몇 실시형태에서, 게이트 유전체는 CVD 또는 PVD에 의해 형성되고 또한 STI 영역 내의 리세스 위에 형성되고, 한편, 다른 실시형태에서, 게이트 유전체는 열 산화에 의해 형성되고, 따라서, 반도체 기판의 노출된 영역 위에만 형성되고 따라서 STI 영역의 유전체 재료 상에 형성하는 것이 아니라 로직 영역 내의 리세스 상에 형성한다. 블록 3006의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 26의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3008에서, 폴리실리콘 층과 같은 전도성 층이 게이트 유전체 위에 형성된다. 3008의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 27의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3010에서, 전도성 층의 상부 부분을 제거하기 위해 전도성 층에 대해 CMP 동작이 수행되고, 그에 의해, 게이트 전극에 대응하는 로직 영역 내의 전도성 층의 제1 부분, 및 커패시터 플레이트에 대응하는 STI 영역 내의 전도성 층의 다른 부분을 남기게 된다. 블록 3012에서, ILD 층이 게이트 전극 및 커패시터 플레이트 위에 형성되고, CMP가 ILD에 대해 수행된다. 블록 3010 내지 3012의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 28의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3014에서, ILD 층을 통해 콘택이 형성되고, 콘택 위에 금속 1 층이 형성된다. 블록 3014의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 29의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3016에서, 커패시터 플레이트 및 게이트 전극을 동작 가능하게 커플링하는 라인 백엔드(back-end-of-line; BEOL) 인터커넥트 구조체를 확립하기 위해, 추가 ILD 층, 비아 및 추가 금속 층이 형성된다.30 illustrates a
도 31 내지 도 35는 몇몇 실시형태에 따른 일련의 사시도로서 다른 제조 플로우를 예시한다.31-35 illustrate another manufacturing flow as a series of perspective views in accordance with some embodiments.
도 31에서, 반도체 기판(2206)이 제공된다.In Fig. 31, a
도 32에서, 복수의 핀(2204)이, 하이 k 유전체 층과 같은 유전체 층(3202) 내에 또는 그를 통해, 기판 위에 형성된다. 몇몇 실시형태에서, 핀(2204)은 리세스를 기판의 상부 표면 안으로 에칭하는 것, 및, 그 다음, 핀 사이의 리세스 내에 유전체 재료(3202)를 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 유전체 재료(3202)는 반도체 기판(2206) 위에 연속 시트로서 형성될 수 있고, 그 다음, 기판의 상부 표면 영역을 노출시키도록 유전체 재료 내에 리세스가 형성될 수 있고, 핀은 리세스 내에서 반도체 재료를 에피택셜하게 성장시키는 것에 의해 형성될 수 있다.In FIG. 32, a plurality of
도 33에서, 핀(2204)이 형성된 이후, 제1 마스크(도시되지 않음)가 기판 및 핀 위에 형성되고, 에칭이 수행되어 유전체 층에 리세스(3300)를 형성한다.In FIG. 33, after
도 34에서, 하이 k 게이트 유전체 층과 같은 게이트 유전체 층(2210)이 리세스의 저부 표면 및 측벽 위에 그리고 유전체 층(3202) 위에 형성된다. 그 다음, 도핑된 폴리실리콘 층과 같은 전도성 층이 게이트 유전체 층(2210) 위에 형성된다. 그 다음, 제2 마스크(도시되지 않음)가 핀 위의 전도성 층 위에 형성되고, STI 영역으로부터 전도성 층을 제거하기 위해, 옵션 사항으로, STI 영역에서 전도성 층의 일부를 제거하기 위해, 제 위치의 제2 마스크를 사용하여 에칭이 수행되고, 그에 의해, 도 34에서 예시되는 게이트 전극(2212) 및 제1 및 제2 커패시터 플레이트(2214, 2216)를 확립한다.In FIG. 34, a
도 35에서, 제1 층간 유전체(ILD) 층(2300a)이 구조체 위에 형성되고, 게이트 전극(2212)의 상부 표면과 동일 평면인 상부 표면을 제1 ILD 층(2300a)이 가질 때까지 CMP 동작이 수행된다. 그 다음, 제1 ILD 층(2300a) 및 게이트 전극(2212) 위에 제2 ILD 층(2300b)이 형성된다. 그 다음, 제1 및 제2 ILD 층을 통해 콘택 개구가 형성되고, 예컨대, 텅스텐 또는 알루미늄으로 이루어지는 금속 콘택(2302)이, 예를 들면, 콘택 개구 내에 형성된다. 그 다음, 금속 라인(2304)의 제1 층(예를 들면, 금속 1 라인)이 콘택 위에 형성된다.In FIG. 35, the first interlayer dielectric (ILD)
도 36은 도 31 내지 도 35의 몇몇 예와 일치할 수 있는 몇몇 실시형태에 따른 플로우차트(3600)를 예시한다. 블록 3602에서, 유전체 층을 통해 연장되는 핀이 반도체 기판 위에 형성된다. 블록 3602의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 32의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3604에서, 유전체 층의 일부에 리세스를 형성하도록 에칭이 수행된다. 블록 3604의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 33의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3606에서, 게이트 유전체가 구조체 위에 형성되고, 희생 및/또는 전도성 층이 구조체 위에 형성된다. 몇몇 실시형태에서, 블록 3606은, 예를 들면, 도 34의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3608에서, ILD 층이 게이트 전극 및 커패시터 플레이트 위에 형성되고, CMP가 ILD에 대해 수행된다. 블록 3608의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 34의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 옵션 사항인 블록 3610에서, 게이트 전극 및/또는, 옵션 사항으로, 커패시터 플레이트의 전도성 및/또는 희생 재료가 제거되고 금속으로 대체된다. 블록 3612에서, 콘택이 ILD 층을 통해 형성되고, 금속 1 층이 콘택 위에 형성된다. 블록 3612의 몇몇 실시형태는, 예를 들면, 도 35의 몇몇 실시형태에 대응할 수 있다. 블록 3614에서, 커패시터 플레이트 및 게이트 전극을 동작 가능하게 커플링하는 라인 백엔드(BEOL) 인터커넥트 구조체를 확립하기 위해, 추가적인 ILD 층, 비아, 및 추가적인 금속 층이 형성된다.36 illustrates a
"제1" 및 "제2"와 같은 식별자는, 다른 엘리먼트와 관련하는 임의의 타입의 순서, 배치, 또는 시간적 관계를 의미하지 않는 것이 아니라; 오히려, "제1" 및 "제2" 및 다른 유사한 식별자는 단지 일반적인 식별자이며 이들 엘리먼트는 다른 구현예에서 교환될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 제1 도면과 관련하여 설명되는 "제1 유전체 층"은 다른 도면 또는 예시되지 않은 실시형태와 관련하여 설명되는 "제1 유전체 층"에 반드시 대응하지 않을 수도 있다.Identifiers such as “first” and “second” do not imply any type of order, arrangement, or temporal relationship with respect to other elements; Rather, it will be appreciated that “first” and “second” and other similar identifiers are merely generic identifiers and these elements may be interchanged in other implementations. For example, the “first dielectric layer” described in connection with the first drawing may not necessarily correspond to the “first dielectric layer” described in connection with other drawings or non-illustrated embodiments.
몇몇 실시형태에서, 집적 회로(IC)는 전면 및 배면을 구비하는 반도체 기판; 반도체 기판의 전면 안으로 연장되며 유전체 재료로 충전되는 쉘로우 트렌치 분리 영역; 반도체 기판의 전면으로부터 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되는 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트를 포함하되; 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트는, 서로 실질적으로 평행하며 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 제1 및 제2 측벽 구조체를 각각 구비한다. 몇몇 실시형태에서, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 및 제2 저부 표면을 가지며, 제1 및 제2 저부 표면은 반도체 기판의 전면으로부터, 각각, 제1 및 제2 깊이에 배치되되; 제1 깊이 및 제2 깊이는 서로 동일하다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 포함하되, 제3 커패시터 플레이트는 반도체 기판의 전면 아래 제3 깊이에 배치되는 제3 저부 표면을 가지며, 제1 깊이, 제2 깊이, 및 제3 깊이는 서로 동일하거나 또는 제3 깊이는 제1 깊이 및 제2 깊이와는 상이하다. 몇몇 실시형태에서, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 및 제2 저부 표면을 가지며, 제1 및 제2 저부 표면은 반도체 기판의 전면으로부터, 각각, 제1 및 제2 깊이에 배치되되, 제1 및 제2 깊이는 서로 상이하다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 포함하되, 제3 커패시터 플레이트는 반도체 기판의 전면 아래 제3 깊이에 배치되는 제3 저부 표면을 가지며, 제1 깊이, 제2 깊이, 및 제3 깊이 각각은 서로 상이하다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 포함하되, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 거리만큼 서로 떨어져 이격되고, 제2 및 제3 커패시터 플레이트는, 제1 거리와 동일한 제2 거리만큼 떨어져 이격된다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 포함하되, 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 거리만큼 서로 떨어져 이격되고, 제2 및 제3 커패시터 플레이트는, 제1 거리와는 상이한 제2 거리만큼 떨어져 이격된다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트; 및 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개 위에서 수평으로 연장되며 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개를 서로 직접적으로 커플링하는 금속 라인을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, IC는: 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 제2 커패시터 플레이트는 제1 커패시터 플레이트와 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 제3 커패시터 플레이트는 제2 커패시터 플레이트와 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - 를 포함하되; 제1 커패시터 플레이트, 제2 커패시터 플레이트, 제3 커패시터 플레이트, 및 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 정렬되는 각각의 단부를 구비한다. 몇몇 실시형태에서, IC는: 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 제2 커패시터 플레이트는 제1 커패시터 플레이트와 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 제3 커패시터 플레이트는 제2 커패시터 플레이트와 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - 를 포함하되; 제1 커패시터 플레이트, 제2 커패시터 플레이트, 제3 커패시터 플레이트, 및 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로로부터 오프셋되는 각각의 단부를 구비한다. 몇몇 실시형태에서, 제1 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 연장되는 제1 트렁크, 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 제1 트렁크로부터 외측으로 연장되는 제1 복수의 핑거를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 제2 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 연장되지만 그러나 제1 트렁크와 떨어져 이격되는 제2 트렁크, 및 제2 방향에서 제2 트렁크로부터 외측으로 연장되는 제2 복수의 핑거를 포함하되, 제1 복수의 핑거는 제2 복수의 핑거와 서로 맞물리고 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료에 의해 서로 분리된다. 몇몇 실시형태에서, 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트는, 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 전도성 재료의 동심 링이다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 트랜지스터를 포함하되, 트랜지스터는: 반도체 기판의 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역; 반도체 기판의 전면 안으로 제1 넌제로(non-zero) 깊이까지 연장되며 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및 반도체 기판으로부터 게이트 전극을 분리하도록 반도체 기판의 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 게이트 유전체 층의 하부 표면 및 외부 측벽을 따르는 반도체 기판 내의 채널 영역은 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 - 을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 제1 넌제로 깊이는 제1 커패시터 플레이트의 저부 표면에 대응하는 제1 깊이와 동일하다. 몇몇 실시형태에서, IC는 쉘로우 트렌치 분리 영역의 측부에 트랜지스터를 포함하되, 트랜지스터는: 반도체 기판의 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역; 반도체 기판의 전면 안으로 제1 넌제로 깊이까지 연장되며 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및 반도체 기판으로부터 게이트 전극을 분리하도록 반도체 기판의 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 게이트 유전체 층의 하부 표면 및 외부 측벽을 따르는 반도체 기판 내의 채널 영역은 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 - 을 포함하되; 쉘로우 트렌치 분리 영역은 제1 및 제2 소스/드레인 영역의 외측 둘레(outer perimeter)와는 별개이고 그들로부터 떨어져 이격되며 게이트 전극을 측방으로 둘러싸지 않으면서 게이트 전극의 일측(one side)에 배치되는 외측 둘레를 갖는다.In some embodiments, an integrated circuit (IC) includes a semiconductor substrate having a front surface and a rear surface; A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and filled with a dielectric material; A first capacitor plate and a second capacitor plate extending from the front surface of the semiconductor substrate into the shallow trench isolation region; The first capacitor plate and the second capacitor plate each have first and second sidewall structures that are substantially parallel to each other and separated from each other by a dielectric material in the shallow trench isolation region. In some embodiments, the first and second capacitor plates have first and second bottom surfaces, the first and second bottom surfaces being disposed at first and second depths, respectively, from the front surface of the semiconductor substrate; The first depth and the second depth are the same as each other. In some embodiments, the IC includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the third capacitor plate having a third bottom surface disposed at a third depth below the front surface of the semiconductor substrate, the first depth, the first The second depth and the third depth are the same as each other, or the third depth is different from the first depth and the second depth. In some embodiments, the first and second capacitor plates have first and second bottom surfaces, and the first and second bottom surfaces are disposed at first and second depths, respectively, from the front surface of the semiconductor substrate, The first and second depths are different from each other. In some embodiments, the IC includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the third capacitor plate having a third bottom surface disposed at a third depth below the front surface of the semiconductor substrate, the first depth, the first Each of the 2 depth and the 3rd depth is different from each other. In some embodiments, the IC includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the first and second capacitor plates are spaced apart from each other by a first distance, and the second and third capacitor plates include a first They are spaced apart by a second distance equal to the distance. In some embodiments, the IC includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the first and second capacitor plates are spaced apart from each other by a first distance, and the second and third capacitor plates include a first It is spaced apart by a second distance different from the distance. In some embodiments, the IC includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region; And a metal line extending horizontally over at least two of the first, second and third capacitor plates and directly coupling at least two of the first, second and third capacitor plates to each other. In some embodiments, the IC comprises: a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the second capacitor plate being arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate; And a fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the third capacitor plate being arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate; The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in the first direction, have the same length in the first direction, and have the same length in the first direction. Each end has an aligned end. In some embodiments, the IC comprises: a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the second capacitor plate being arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate; And a fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the third capacitor plate being arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate; The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in the first direction, have the same length in the first direction, and have the same length in the first direction. Each end is offset from. In some embodiments, the first capacitor plate includes a first trunk extending in a first direction, and a first plurality of fingers extending outwardly from the first trunk in a second direction perpendicular to the first direction. In some embodiments, the second capacitor plate includes a second trunk extending in a first direction but spaced apart from the first trunk, and a second plurality of fingers extending outwardly from the second trunk in a second direction, The first plurality of fingers engage with each other and are separated from each other by a dielectric material in the shallow trench isolation region. In some embodiments, the first capacitor plate and the second capacitor plate are concentric rings of conductive material separated from each other by a dielectric material in the shallow trench isolation region. In some embodiments, the IC includes a transistor laterally surrounded by a shallow trench isolation region, the transistor comprising: first and second source/drain regions disposed over the front surface of the semiconductor substrate; A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate to a first non-zero depth and disposed between the first and second source/drain regions; And a gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate, wherein the channel region in the semiconductor substrate along the lower surface and outer sidewalls of the gate dielectric layer extends between the first and second source/drain regions. Includes. In some embodiments, the first non-zero depth is equal to the first depth corresponding to the bottom surface of the first capacitor plate. In some embodiments, the IC includes a transistor on the side of the shallow trench isolation region, the transistor comprising: first and second source/drain regions disposed on the front surface of the semiconductor substrate; A gate electrode extending to a first non-zero depth into the entire surface of the semiconductor substrate and disposed between the first and second source/drain regions; And a gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate, the channel region in the semiconductor substrate along the lower surface and outer sidewalls of the gate dielectric layer extending between the first and second source/drain regions Including; The shallow trench isolation region is separate from the outer perimeter of the first and second source/drain regions, spaced apart from them, and disposed on one side of the gate electrode without laterally surrounding the gate electrode. Have a perimeter
몇몇 실시형태에서, 집적 회로(IC)는: 전면 및 배면을 구비하는 반도체 기판; 반도체 기판의 전면 안으로 연장되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역 - 제1 및 제2 소스/드레인 영역은 반도체 기판 내의 채널 영역에 의해 서로 분리됨 - ; 반도체 기판의 전면 안으로 연장되며 채널 영역 위에 배치되는 게이트 전극; 채널 영역으로부터 게이트 전극의 저부 표면 및 외부 측벽을 분리하도록 반도체 기판의 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층; 반도체 기판의 전면 안으로 연장되며 제1 소스/드레인 영역 또는 제2 소스/드레인 영역의 외부 에지를 따라 배열되는 쉘로우 트렌치 분리 영역 - 쉘로우 트렌치 분리 영역은 유전체 재료로 충전됨 - ; 및 제1 커패시터 단자 및 제2 커패시터 단자를 포함하는 복합 커패시터 - 복합 커패시터의 총 커패시턴스는 제1 커패시터 단자와 제2 커패시터 단자 사이에서 정의되되, 복합 커패시터는 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되며 쉘로우 트렌치 분리 영역의 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트를 포함하고, 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트의 제1 커패시터 플레이트는 복합 커패시터의 제1 커패시터 단자에 대응하고 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트의 제2 커패시터 플레이트와 제3 커패시터 플레이트 사이에서 배열되고, 제2 및 제3 커패시터 플레이트는 제1 커패시터 플레이트의 대향하는 측 상에 있고 복합 커패시터의 제2 커패시터 단자에 대응함 - 를 포함한다.In some embodiments, an integrated circuit (IC) includes: a semiconductor substrate having a front side and a back side; First and second source/drain regions extending into the front surface of the semiconductor substrate, the first and second source/drain regions separated from each other by a channel region in the semiconductor substrate; A gate electrode extending into the entire surface of the semiconductor substrate and disposed over the channel region; A gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the bottom surface and outer sidewalls of the gate electrode from the channel region; A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and arranged along an outer edge of the first source/drain region or the second source/drain region-the shallow trench isolation region is filled with a dielectric material; And a composite capacitor comprising a first capacitor terminal and a second capacitor terminal-the total capacitance of the composite capacitor is defined between the first capacitor terminal and the second capacitor terminal, wherein the composite capacitor extends into the shallow trench isolation region and the shallow trench isolation region A plurality of substantially vertical capacitor plates separated from each other by a dielectric material of, wherein a first capacitor plate of the plurality of substantially vertical capacitor plates corresponds to a first capacitor terminal of the composite capacitor and a plurality of substantially vertical capacitor plates Arranged between the second capacitor plate and the third capacitor plate of the capacitor plate, the second and third capacitor plates being on opposite sides of the first capacitor plate and corresponding to the second capacitor terminal of the composite capacitor.
몇몇 실시형태에서, 방법은 다음의 것을 포함한다: 로직 영역 및 커패시터 영역을 포함하는 반도체 기판을 수용하는 것; 제1 에칭을 수행하여, 커패시터 영역에 쉘로우 트렌치 분리 리세스를 형성하는 것; 쉘로우 트렌치 분리 리세스 내에 유전체 재료를 형성하여 쉘로우 트렌치 분리 영역을 형성하는 것; 제2 에칭을 수행하여 로직 영역에 게이트 전극 리세스를 그리고 쉘로우 트렌치 분리 영역에 복수의 커패시터 플레이트 리세스를 형성하는 것; 게이트 전극 리세스에 그리고 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 하이 k 유전체 재료를 형성하는 것; 및 게이트 전극 리세스에 그리고 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 전도성 층을 동시에 형성하여, 로직 영역에 게이트 전극을 그리고 커패시터 영역에 복수의 커패시터 플레이트를 확립하는 것. 몇몇 실시형태에서, 방법은: 화학적 기계적 평탄화(CMP) 프로세스를 수행하여 전도성 층의 상부 부분을 제거하고, 그에 의해, 구조체를 서로 분리하도록 게이트 전극 및 복수의 커패시터 플레이트를 분할하는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 방법은 다음의 것을 포함한다: 게이트 전극의 평탄화된 상부 표면 위에 그리고 복수의 커패시터 플레이트의 평탄화된 상부 표면 위에 유전체 구조체를 형성하는 것; 및 유전체 구조체 내에 또는 유전체 구조체 위에 금속 인터커넥트 구조체 - 금속 인터커넥트 구조체는 복수의 커패시터 플레이트의 제1 그룹을 함께 커플링하여 제1 커패시터 단자를 확립하고 복수의 커패시터 플레이트의 제2 그룹을 함께 커플링하여 제2 커패시터 단자를 확립함 - 를 형성하는 것.In some embodiments, the method includes: receiving a semiconductor substrate including a logic region and a capacitor region; Performing a first etch to form a shallow trench isolation recess in the capacitor region; Forming a dielectric material in the shallow trench isolation recess to form a shallow trench isolation region; Performing a second etching to form a gate electrode recess in the logic region and a plurality of capacitor plate recesses in the shallow trench isolation region; Forming a high k dielectric material in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses; And simultaneously forming a conductive layer in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses to establish a gate electrode in the logic region and a plurality of capacitor plates in the capacitor region. In some embodiments, the method includes: performing a chemical mechanical planarization (CMP) process to remove the top portion of the conductive layer, thereby dividing the gate electrode and the plurality of capacitor plates to separate the structures from each other. In some embodiments, the method includes: forming a dielectric structure over the planarized upper surface of the gate electrode and over the planarized upper surface of the plurality of capacitor plates; And a metal interconnect structure in or on the dielectric structure.- The metal interconnect structure establishes a first capacitor terminal by coupling a first group of a plurality of capacitor plates together, and a second group of a plurality of capacitor plates is coupled together to obtain a second. 2 establishes the capacitor terminal-to form.
1) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(integrated circuit; IC)는, 전면(frontside) 및 배면(backside)을 구비하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 유전체 재료로 충전되는 쉘로우 트렌치 분리 영역(shallow trench isolation region); 및 상기 반도체 기판의 상기 전면으로부터 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되는 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트 - 상기 제1 커패시터 플레이트 및 상기 제2 커패시터 플레이트는, 서로 실질적으로 평행하며 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 제1 및 제2 측벽 구조체를 각각 구비함 - 를 포함한다.1) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure includes: a semiconductor substrate having a frontside and a backside; A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and filled with a dielectric material; And a first capacitor plate and a second capacitor plate extending from the front surface of the semiconductor substrate into the shallow trench isolation region.- The first capacitor plate and the second capacitor plate are substantially parallel to each other and are formed in the shallow trench isolation region. And each having first and second sidewall structures separated from each other by the dielectric material.
2) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 및 제2 저부 표면(bottom surface)을 가지며, 상기 제1 및 제2 저부 표면은 상기 반도체 기판의 상기 전면으로부터, 각각, 제1 및 제2 깊이에 배치되되, 상기 제1 및 제2 깊이는 서로 동일하다.2) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the first and second capacitor plates have first and second bottom surfaces, and the first and second bottom surfaces are the From the front surface of the semiconductor substrate, they are disposed at first and second depths, respectively, and the first and second depths are the same.
3) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 더 포함하되, 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 반도체 기판의 상기 전면 아래 제3 깊이에 배치되는 제3 저부 표면을 가지며, 상기 제1 깊이, 상기 제2 깊이, 및 상기 제3 깊이는 서로 동일하거나 또는 상기 제3 깊이는 상기 제1 깊이 및 상기 제2 깊이와는 상이하다.3) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the third capacitor plate is at a third depth below the front surface of the semiconductor substrate. It has a third bottom surface disposed, and the first depth, the second depth, and the third depth are equal to each other, or the third depth is different from the first depth and the second depth.
4) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 및 제2 저부 표면을 가지며, 상기 제1 및 제2 저부 표면은 상기 반도체 기판의 상기 전면으로부터, 각각, 제1 및 제2 깊이에 배치되되, 상기 제1 및 제2 깊이는 서로 상이하다.4) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the first and second capacitor plates have first and second bottom surfaces, and the first and second bottom surfaces are the From the front side, are disposed at first and second depths, respectively, wherein the first and second depths are different from each other.
5) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 더 포함하되, 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 반도체 기판의 상기 전면 아래 제3 깊이에 배치되는 제3 저부 표면을 가지며, 상기 제1 깊이, 상기 제2 깊이, 및 상기 제3 깊이 각각은 서로 상이하다.5) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the third capacitor plate is at a third depth below the front surface of the semiconductor substrate. It has a third bottom surface disposed, and each of the first depth, the second depth, and the third depth is different from each other.
6) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 거리만큼 서로 떨어져 이격되고, 상기 제2 및 제3 커패시터 플레이트는, 상기 제1 거리와 동일한 제2 거리만큼 떨어져 이격된다.6) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the first and second capacitor plates are spaced apart from each other by a first distance, , The second and third capacitor plates are spaced apart by a second distance equal to the first distance.
7) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트를 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 커패시터 플레이트는 제1 거리만큼 서로 떨어져 이격되고, 상기 제2 및 제3 커패시터 플레이트는, 상기 제1 거리와는 상이한 제2 거리만큼 떨어져 이격된다.7) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the first and second capacitor plates are spaced apart from each other by a first distance, , The second and third capacitor plates are spaced apart by a second distance different from the first distance.
8) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트; 및 상기 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개 위에서 수평으로 연장되며 상기 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개를 서로 직접적으로 커플링하는 금속 라인을 더 포함한다.8) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure includes: a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region; And a metal line extending horizontally over at least two of the first, second and third capacitor plates and directly coupling at least two of the first, second and third capacitor plates to each other.
9) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 상기 제2 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트와 상기 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제2 커패시터 플레이트와 상기 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - 를 더 포함하되; 상기 제1 커패시터 플레이트, 상기 제2 커패시터 플레이트, 상기 제3 커패시터 플레이트, 및 상기 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 상기 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 정렬되는 각각의 단부를 구비한다.9) In an integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure, a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region-The second capacitor plate is arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate. -; And a fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the third capacitor plate is arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate; The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in a first direction and have the same length in the first direction, and are perpendicular to the first direction. It has respective ends that are aligned with each other in the phosphorus second direction.
10) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 상기 제2 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트와 상기 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제2 커패시터 플레이트와 상기 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - 를 더 포함하되; 상기 제1 커패시터 플레이트, 상기 제2 커패시터 플레이트, 상기 제3 커패시터 플레이트, 및 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 상기 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로로부터 오프셋되는 각각의 단부를 구비한다.10) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure includes a third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region-The second capacitor plate is arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate. -; And a fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, wherein the third capacitor plate is arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate; The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in a first direction, have the same length in the first direction, and are perpendicular to the first direction. With respective ends that are offset from each other in a second direction.
11) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제1 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 연장되는 제1 트렁크, 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 상기 제1 트렁크로부터 외측으로 연장되는 제1 복수의 핑거를 포함한다.11) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the first capacitor plate is a first trunk extending in a first direction, and from the first trunk in a second direction perpendicular to the first direction. It includes a first plurality of fingers extending outward.
12) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제2 커패시터 플레이트는 상기 제1 방향에서 연장되지만 그러나 상기 제1 트렁크와 떨어져 이격되는 제2 트렁크, 및 상기 제2 방향에서 상기 제2 트렁크로부터 외측으로 연장되는 제2 복수의 핑거를 포함하되, 상기 제1 복수의 핑거는 상기 제2 복수의 핑거와 서로 맞물리고(inter-digitated) 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 분리된다.12) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the second capacitor plate extends in the first direction, but is spaced apart from the first trunk, and the second trunk in the second direction. A second plurality of fingers extending outwardly from a second trunk, wherein the first plurality of fingers are inter-digitated with the second plurality of fingers and by the dielectric material of the shallow trench isolation region. Separate from each other
13) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제1 커패시터 플레이트 및 상기 제2 커패시터 플레이트는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 전도성 재료의 동심 링(concentric ring)이다.13) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the first capacitor plate and the second capacitor plate are concentric rings of conductive material separated from each other by the dielectric material in the shallow trench isolation region ( concentric ring).
14) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 트랜지스터를 더 포함하되, 상기 트랜지스터는, 상기 반도체 기판의 상기 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 제1 넌제로(non-zero) 깊이까지 연장되며 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및 상기 반도체 기판으로부터 상기 게이트 전극을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 상기 게이트 유전체 층의 하부 표면(lower surface) 및 외부 측벽을 따르는 상기 반도체 기판 내의 채널 영역은 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 - 을 포함한다.14) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a transistor laterally surrounded by the shallow trench isolation region, wherein the transistor includes first and second transistors disposed on the front surface of the semiconductor substrate. 2 source/drain regions; A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate to a first non-zero depth and disposed between the first and second source/drain regions; And a gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate.-A channel region in the semiconductor substrate along an outer sidewall and a lower surface of the gate dielectric layer is the first And extending between the second source/drain regions.
15) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)에 있어서, 상기 제1 넌제로 깊이는 상기 제1 커패시터 플레이트의 저부 표면에 대응하는 제1 깊이와 동일하다.15) In the integrated circuit (IC) according to the embodiment of the present disclosure, the first non-zero depth is equal to a first depth corresponding to the bottom surface of the first capacitor plate.
16) 본 개시의 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 측부에 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 트랜지스터는, 상기 반도체 기판의 상기 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 제1 넌제로 깊이까지 연장되며 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및 상기 반도체 기판으로부터 상기 게이트 전극을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 상기 게이트 유전체 층의 하부 표면 및 외부 측벽을 따르는 상기 반도체 기판 내의 채널 영역은 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 - 을 포함하되; 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역은, 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역의 외측 둘레(outer perimeter)와는 별개이고 그들로부터 떨어져 이격되며 상기 게이트 전극을 측방으로 둘러싸지 않으면서 상기 게이트 전극의 일측(one side)에 배치되는 외측 둘레를 구비한다.16) An integrated circuit (IC) according to an embodiment of the present disclosure further includes a transistor on a side of the shallow trench isolation region, wherein the transistor includes first and second source/ Drain region; A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate to a first non-zero depth and disposed between the first and second source/drain regions; And a gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate. The channel regions in the semiconductor substrate along the lower surface and outer sidewalls of the gate dielectric layer are the first and second sources. / Extends between the drain regions-including; The shallow trench isolation region is separate from and spaced apart from the outer perimeter of the first and second source/drain regions, and one side of the gate electrode without laterally surrounding the gate electrode. ) Is provided with an outer periphery disposed on.
17) 본 개시의 다른 실시형태에 따른 집적 회로(IC)는, 전면 및 배면을 구비하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역 - 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역은 상기 반도체 기판 내의 채널 영역에 의해 서로 분리됨 - ; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 상기 채널 영역 위에 배치되는 게이트 전극; 상기 채널 영역으로부터 상기 게이트 전극의 저부 표면 및 외부 측벽을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층; 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 상기 제1 소스/드레인 영역 또는 상기 제2 소스/드레인 영역의 외부 에지를 따라 배열되는 쉘로우 트렌치 분리 영역 - 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역은 유전체 재료로 충전됨 - ; 및 제1 커패시터 단자 및 제2 커패시터 단자를 포함하는 복합 커패시터 - 상기 복합 커패시터의 총 커패시턴스는 상기 제1 커패시터 단자와 상기 제2 커패시터 단자 사이에서 정의되되, 상기 복합 커패시터는 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되며 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트의 제1 커패시터 플레이트는 상기 복합 커패시터의 상기 제1 커패시터 단자에 대응하고 상기 복수의 실질적으로 수직인 커패시터 플레이트의 제2 커패시터 플레이트와 제3 커패시터 플레이트 사이에서 배열되고, 상기 제2 및 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트의 대향하는 측 상에 있고 상기 복합 커패시터의 상기 제2 커패시터 단자에 대응함 - 를 포함한다.17) An integrated circuit (IC) according to another embodiment of the present disclosure includes: a semiconductor substrate having a front surface and a rear surface; First and second source/drain regions extending into the front surface of the semiconductor substrate, wherein the first and second source/drain regions are separated from each other by a channel region in the semiconductor substrate; A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate and disposed over the channel region; A gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate an outer sidewall and a bottom surface of the gate electrode from the channel region; A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and arranged along an outer edge of the first source/drain region or the second source/drain region, the shallow trench isolation region filled with a dielectric material; And a composite capacitor including a first capacitor terminal and a second capacitor terminal.- The total capacitance of the composite capacitor is defined between the first capacitor terminal and the second capacitor terminal, and the composite capacitor extends into the shallow trench isolation region. And a plurality of substantially vertical capacitor plates separated from each other by the dielectric material in the shallow trench isolation region, wherein a first capacitor plate of the plurality of substantially vertical capacitor plates comprises the first capacitor of the composite capacitor A terminal corresponding to and arranged between a second capacitor plate and a third capacitor plate of the plurality of substantially vertical capacitor plates, the second and third capacitor plates being on opposite sides of the first capacitor plate And-corresponding to the second capacitor terminal of the composite capacitor.
18) 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 방법은, 로직 영역 및 커패시터 영역을 포함하는 반도체 기판을 수용하는 단계; 제1 에칭을 수행하여, 상기 커패시터 영역에 쉘로우 트렌치 분리 리세스를 형성하는 단계; 상기 쉘로우 트렌치 분리 리세스 내에 유전체 재료를 형성하여 쉘로우 트렌치 분리 영역을 형성하는 단계; 제2 에칭을 수행하여 상기 로직 영역에 게이트 전극 리세스를 그리고 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 복수의 커패시터 플레이트 리세스를 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 리세스에 그리고 상기 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 하이 k(high-k) 유전체 재료를 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극 리세스에 그리고 상기 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 전도성 층을 동시에 형성하여, 상기 로직 영역에 게이트 전극을 그리고 상기 커패시터 영역에 복수의 커패시터 플레이트를 확립하는 단계를 포함한다.18) A method according to another embodiment of the present disclosure includes: receiving a semiconductor substrate including a logic region and a capacitor region; Performing a first etching to form a shallow trench isolation recess in the capacitor region; Forming a shallow trench isolation region by forming a dielectric material in the shallow trench isolation recess; Performing a second etching to form a gate electrode recess in the logic region and a plurality of capacitor plate recesses in the shallow trench isolation region; Forming a high-k dielectric material in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses; And simultaneously forming a conductive layer in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses to establish a gate electrode in the logic region and a plurality of capacitor plates in the capacitor region.
19) 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 방법은, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP) 프로세스를 수행하여 상기 전도성 층의 상부 부분을 제거하고, 그에 의해, 구조체를 서로 분리하도록 상기 게이트 전극 및 상기 복수의 커패시터 플레이트를 분할하는 단계를 더 포함한다.19) A method according to another embodiment of the present disclosure is to perform a chemical mechanical planarization (CMP) process to remove the upper portion of the conductive layer, whereby the gate electrode and the gate electrode and And dividing the plurality of capacitor plates.
20) 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 방법은, 상기 게이트 전극의 평탄화된 상부 표면 위에 그리고 상기 복수의 커패시터 플레이트의 평탄화된 상부 표면 위에 유전체 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 유전체 구조체 내에 또는 상기 유전체 구조체 위에 금속 인터커넥트 구조체(metal interconnect structure) - 상기 금속 인터커넥트 구조체는 상기 복수의 커패시터 플레이트의 제1 그룹을 함께 커플링하여 제1 커패시터 단자를 확립하고 상기 복수의 커패시터 플레이트의 제2 그룹을 함께 커플링하여 제2 커패시터 단자를 확립함 - 를 형성하는 단계를 더 포함한다.20) A method according to another embodiment of the present disclosure includes forming a dielectric structure over the planarized upper surface of the gate electrode and over the planarized upper surface of the plurality of capacitor plates; And a metal interconnect structure in or on the dielectric structure, wherein the metal interconnect structure couples the first group of the plurality of capacitor plates together to establish a first capacitor terminal, and the plurality of capacitor plates. Coupling the second group of s together to form a second capacitor terminal.
전술한 내용은, 기술 분야의 숙련된 자가 본 개시의 양태를 더 잘 이해할 수도 있도록 여러 가지 실시형태의 피쳐를 개설한다(outline). 기술 분야의 숙련된 자는, 그들이 동일한 목적을 수행하기 위해 및/또는 본원에서 소개되는 실시형태의 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조체를 설계 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시를 쉽게 사용할 수도 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 기술 분야의 숙련된 자는 또한, 그러한 등가적 구성이 본 개시의 취지와 범위를 벗어나지 않는다는 것, 및 본 개시의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 그들이 본원에서 다양한 변경, 대체, 수정을 가할 수도 있다는 것을, 깨닫아야 한다.The foregoing outlines features of various embodiments so that those skilled in the art may better understand aspects of the present disclosure. Those skilled in the art will appreciate that they may readily use the present disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures to serve the same purpose and/or to achieve the same advantages of the embodiments introduced herein. You have to be aware. In addition, those skilled in the art also know that such equivalent configurations do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that they may make various changes, substitutions, and modifications herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure. That, you have to realize.
Claims (10)
전면(frontside) 및 배면(backside)을 구비하는 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 유전체 재료로 충전되는 쉘로우 트렌치 분리 영역(shallow trench isolation region); 및
상기 반도체 기판의 상기 전면으로부터 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되는 제1 커패시터 플레이트 및 제2 커패시터 플레이트 - 상기 제1 커패시터 플레이트 및 상기 제2 커패시터 플레이트는, 서로 평행하며 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 전기적으로 분리되는 제1 및 제2 측벽 구조체를 각각 구비함 -
를 포함하는, 집적 회로(IC).As an integrated circuit (IC),
A semiconductor substrate having a front side and a backside;
A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and filled with a dielectric material; And
A first capacitor plate and a second capacitor plate extending from the front surface of the semiconductor substrate into the shallow trench isolation region-The first capacitor plate and the second capacitor plate are parallel to each other and the dielectric material of the shallow trench isolation region Each of the first and second sidewall structures that are electrically separated from each other by-
Including, an integrated circuit (IC).
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트; 및
상기 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개 위에서 수평으로 연장되며 상기 제1, 제2 및 제3 커패시터 플레이트 중 적어도 두 개를 서로 직접적으로 커플링하는 금속 라인
을 더 포함하는, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
A third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region; And
A metal line extending horizontally over at least two of the first, second and third capacitor plates and directly coupling at least two of the first, second and third capacitor plates to each other
Further comprising an integrated circuit (IC).
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 상기 제2 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트와 상기 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제2 커패시터 플레이트와 상기 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 -
를 더 포함하되;
상기 제1 커패시터 플레이트, 상기 제2 커패시터 플레이트, 상기 제3 커패시터 플레이트, 및 상기 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 상기 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 정렬되는 각각의 단부를 구비하는 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
A third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the second capacitor plate being arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate; And
A fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region-The third capacitor plate is arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate-
But further includes;
The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in a first direction and have the same length in the first direction, and are perpendicular to the first direction. An integrated circuit (IC) having respective ends that are aligned with each other in a second direction.
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제3 커패시터 플레이트 - 상기 제2 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트와 상기 제3 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 - ; 및
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 배치되는 제4 커패시터 플레이트 - 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제2 커패시터 플레이트와 상기 제4 커패시터 플레이트 사이에 배열됨 -
를 더 포함하되;
상기 제1 커패시터 플레이트, 상기 제2 커패시터 플레이트, 상기 제3 커패시터 플레이트, 및 제4 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 서로 평행하게 연장되고 상기 제1 방향에서 동일한 길이를 가지며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로로부터 오프셋되는 각각의 단부를 구비하는 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
A third capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region, the second capacitor plate being arranged between the first capacitor plate and the third capacitor plate; And
A fourth capacitor plate disposed in the shallow trench isolation region-The third capacitor plate is arranged between the second capacitor plate and the fourth capacitor plate-
But further includes;
The first capacitor plate, the second capacitor plate, the third capacitor plate, and the fourth capacitor plate extend parallel to each other in a first direction, have the same length in the first direction, and are perpendicular to the first direction. An integrated circuit (IC) having respective ends offset from each other in a second direction.
상기 제1 커패시터 플레이트는 제1 방향에서 연장되는 제1 트렁크, 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 상기 제1 트렁크로부터 외측으로 연장되는 제1 복수의 핑거를 포함하는 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
The first capacitor plate includes a first trunk extending in a first direction, and a first plurality of fingers extending outwardly from the first trunk in a second direction perpendicular to the first direction. (IC).
상기 제1 커패시터 플레이트 및 상기 제2 커패시터 플레이트는, 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 분리되는 전도성 재료의 동심 링(concentric ring)인 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
Wherein the first capacitor plate and the second capacitor plate are concentric rings of conductive material separated from each other by the dielectric material in the shallow trench isolation region.
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 의해 측방으로 둘러싸이는 트랜지스터를 더 포함하되, 상기 트랜지스터는,
상기 반도체 기판의 상기 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 제1 넌제로(non-zero) 깊이까지 연장되며 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및
상기 반도체 기판으로부터 상기 게이트 전극을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 상기 게이트 유전체 층의 하부 표면(lower surface) 및 외부 측벽을 따르는 상기 반도체 기판 내의 채널 영역은 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 -
을 포함하는 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
Further comprising a transistor laterally surrounded by the shallow trench isolation region, wherein the transistor,
First and second source/drain regions disposed on the front surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate to a first non-zero depth and disposed between the first and second source/drain regions; And
A gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate-a channel region in the semiconductor substrate along an outer sidewall and a lower surface of the gate dielectric layer comprises the first and Extends between the second source/drain regions-
Including, an integrated circuit (IC).
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 측부에 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 트랜지스터는,
상기 반도체 기판의 상기 전면에 배치되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 제1 넌제로 깊이까지 연장되며 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에 배치되는 게이트 전극; 및
상기 반도체 기판으로부터 상기 게이트 전극을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층 - 상기 게이트 유전체 층의 하부 표면 및 외부 측벽을 따르는 상기 반도체 기판 내의 채널 영역은 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역 사이에서 연장됨 -
을 포함하되;
상기 쉘로우 트렌치 분리 영역은, 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역의 외측 둘레(outer perimeter)와는 별개이고 그들로부터 떨어져 이격되며 상기 게이트 전극을 측방으로 둘러싸지 않으면서 상기 게이트 전극의 일측(one side)에 배치되는 외측 둘레를 구비하는 것인, 집적 회로(IC).The method of claim 1,
Further comprising a transistor on the side of the shallow trench isolation region, the transistor,
First and second source/drain regions disposed on the front surface of the semiconductor substrate;
A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate to a first non-zero depth and disposed between the first and second source/drain regions; And
A gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate the gate electrode from the semiconductor substrate-a channel region in the semiconductor substrate along an outer sidewall and a lower surface of the gate dielectric layer is the first and second source/ Extends between drain regions-
Including;
The shallow trench isolation region is separate from and spaced apart from the outer perimeter of the first and second source/drain regions, and one side of the gate electrode without laterally surrounding the gate electrode. ) Having an outer periphery disposed in the integrated circuit (IC).
전면 및 배면을 구비하는 반도체 기판;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 제1 및 제2 소스/드레인 영역 - 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역은 상기 반도체 기판 내의 채널 영역에 의해 서로 분리됨 - ;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 상기 채널 영역 위에 배치되는 게이트 전극;
상기 채널 영역으로부터 상기 게이트 전극의 저부 표면 및 외부 측벽을 분리하도록 상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되는 게이트 유전체 층;
상기 반도체 기판의 상기 전면 안으로 연장되며 상기 제1 소스/드레인 영역 또는 상기 제2 소스/드레인 영역의 외부 에지를 따라 배열되는 쉘로우 트렌치 분리 영역 - 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역은 유전체 재료로 충전됨 - ; 및
제1 커패시터 단자 및 제2 커패시터 단자를 포함하는 복합 커패시터 - 상기 복합 커패시터의 총 커패시턴스는 상기 제1 커패시터 단자와 상기 제2 커패시터 단자 사이에서 정의되되, 상기 복합 커패시터는 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역 안으로 연장되며 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역의 상기 유전체 재료에 의해 서로 전기적으로 분리되는 복수의 수직인 커패시터 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 수직인 커패시터 플레이트의 제1 커패시터 플레이트는 상기 복합 커패시터의 상기 제1 커패시터 단자에 대응하고 상기 복수의 수직인 커패시터 플레이트의 제2 커패시터 플레이트와 제3 커패시터 플레이트 사이에서 배열되고, 상기 제2 및 상기 제3 커패시터 플레이트는 상기 제1 커패시터 플레이트의 대향하는 측 상에 있고 상기 복합 커패시터의 상기 제2 커패시터 단자에 대응함 -
를 포함하는, 집적 회로(IC).As an integrated circuit (IC),
A semiconductor substrate having a front surface and a rear surface;
First and second source/drain regions extending into the front surface of the semiconductor substrate, wherein the first and second source/drain regions are separated from each other by a channel region in the semiconductor substrate;
A gate electrode extending into the front surface of the semiconductor substrate and disposed over the channel region;
A gate dielectric layer extending into the front surface of the semiconductor substrate to separate an outer sidewall and a bottom surface of the gate electrode from the channel region;
A shallow trench isolation region extending into the front surface of the semiconductor substrate and arranged along an outer edge of the first source/drain region or the second source/drain region, the shallow trench isolation region filled with a dielectric material; And
A composite capacitor comprising a first capacitor terminal and a second capacitor terminal-the total capacitance of the composite capacitor is defined between the first capacitor terminal and the second capacitor terminal, the composite capacitor extending into the shallow trench isolation region, A plurality of vertical capacitor plates electrically separated from each other by the dielectric material in the shallow trench isolation region, wherein a first capacitor plate of the plurality of vertical capacitor plates corresponds to the first capacitor terminal of the composite capacitor And arranged between a second capacitor plate and a third capacitor plate of the plurality of vertical capacitor plates, wherein the second and third capacitor plates are on opposite sides of the first capacitor plate and the composite capacitor Corresponds to the second capacitor terminal-
Including, an integrated circuit (IC).
로직 영역 및 커패시터 영역을 포함하는 반도체 기판을 수용하는 단계;
제1 에칭을 수행하여, 상기 커패시터 영역에 쉘로우 트렌치 분리 리세스를 형성하는 단계;
상기 쉘로우 트렌치 분리 리세스 내에 유전체 재료를 형성하여 쉘로우 트렌치 분리 영역을 형성하는 단계;
제2 에칭을 수행하여 상기 로직 영역에 게이트 전극 리세스를 그리고 상기 쉘로우 트렌치 분리 영역에 복수의 커패시터 플레이트 리세스를 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 리세스에 그리고 상기 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 하이 k(high-k) 유전체 재료를 형성하는 단계; 및
상기 게이트 전극 리세스에 그리고 상기 복수의 커패시터 플레이트 리세스에 전도성 층을 동시에 형성하여, 상기 로직 영역에 게이트 전극을 그리고 상기 커패시터 영역에 서로 전기적으로 분리된 복수의 커패시터 플레이트를 확립하는 단계
를 포함하는, 방법.As a method,
Receiving a semiconductor substrate including a logic region and a capacitor region;
Performing a first etching to form a shallow trench isolation recess in the capacitor region;
Forming a shallow trench isolation region by forming a dielectric material in the shallow trench isolation recess;
Performing a second etching to form a gate electrode recess in the logic region and a plurality of capacitor plate recesses in the shallow trench isolation region;
Forming a high-k dielectric material in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses; And
Simultaneously forming a conductive layer in the gate electrode recess and in the plurality of capacitor plate recesses to establish a gate electrode in the logic region and a plurality of capacitor plates electrically separated from each other in the capacitor region
Containing, the method.
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