TW507313B - Methods of fabricating a metal-oxide-metal capacitor and associated apparatuses - Google Patents

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Description

五、發明說明(1) 本發明關於-種製造微電 電容器之方法,更特定言之係關於製造if~氧化物-金屬 裝置内金屬-氧化物〜金屬電办 k金屬氧化物半導體 電子裝置内經常使用電:器;c關裝置。 容器由一絕緣子或介電材料夹在平:1何。一般而言,電 在有一電位差跨該等板極施加時,板極之間組成。 荷’其中該電荷量稱為電容器之電;:J!:f:些電 (farad )為單位計量且等於該恭六谷一般疋以法拉 加電壓的電荷量。電容电令。斤儲存之每單位外 里电备器之電容可能受許多因音蒂塑,i 中包括板極接觸絕緣子之I 夕口素& a 其 論、,及JI2 積,絕緣子厚度(板極間距 ^ _齋―獎子丨電令數。雖然電容器經常用於微電子 應用:電谷器亦可能用於各種微電子應用,例如用於= 濾波器、類比數位轉換器以及其他微電子元件。 適於微電子應用之一電容器特殊實例為一金屬—氧化 物-金屬( MOM ) t容器,舉例來說其通常用於類比式半導 體裝置及類似物。舉例來說,一種製造金屬—氧化物—金屬 電容器之方法的實例揭示於讓渡給Lucent Techn〇1〇gies
Inc.(亦為本發明之受讓人)由等人發明之美 國專利第5 5 7 6 2 4 0號,該案以引用的方式併入本文中。 Radosevich等人之’240號專利揭示一種製造金屬-金屬電 容器之方法’該電容器包括一層沈積在一已用中級電介質 形成圖案之多晶矽上的鈦/氮化鈦。然後沈積一電容器電 介質,接著沈積一鋁層。以適當的圖案形成和蝕刻步驟散 佈於該等沈積步驟之間以定義電容器。此一金屬—氧化物— 斯313 五、發明說明(2) ----- 金屬電容器為一通常相容於後端佈線程序之較平價設的 範例。 然而,在半導體裝置製造業中有一持續趨勢為朝向使 裝置具有越來越小之部件(features )的運動,其中一部 件舉例來說可能包括一個如此處所述之電容器。用來在半 =體裝置内形成金屬部件之流行技術涉及在一基底上沈積 一金屬層’接著是後續的微影圖案形成和蝕刻步驟以製成 舉例來說如Radosevi Ch等人之,240號專利中所述的期望金 ,。卩件構造。一般用於此等金屬化程序之金屬(例如鋁) 月b夠形成期望的部件且較易於處理。然而,隨著一金屬結 構物之尺寸減小,常常更難以用標準沈積、圖案形成和蝕 刻技術獲得期望的部件構造。此外,金屬部件尺寸之縮減 舉例來說常會導致部件電阻率不利地提高。金屬組件之電 率提咼舉例來說可能進一步導致裝置處理速度不利地減 緩。此外’ 一金屬(例如鋁)可能有一較低的熔點。因 此’t,一鋁金屬化層沈積之後,後續處理步驟經常必須在 一指定限制溫度以下的溫度進行以避免對一先前成型的鋁 金屬化層造成傷害。 运些缺點之一解決方案為就某些金屬化程序使用另一 金屬(例如銅)。鋼之電阻率較低,其能形成比用鋁金屬 化小的,件。銅之熔點亦高於鋁,使得後續裝置處理步驟 可於較咼溫度進行。然而,傳統沈積、圖案形成和蝕刻程 序對鋼金屬化程序而言並不如對鋁金屬化程序般地有效 率。整體而δ ’要針對銅金屬化去修改這些標準程序很難
W313 五、發明說明(3) 且《會ί匕費太多。舉例來說 可旎只是簡單地用一銅層取 利中的鈦/氮化鈦層。此外, 將金屬離子擴散至任何周圍 從而導致漏洩或其他不好的 氧化物半導體裝置製程中之 屬(例如鋼)能以一有經濟 半導體裝置内形成金屬部件 的彈性。 就任何製造程序而言, 因此,一能以大約相同材料 成相同或更佳品質之產品的 製程中之步驟刪減使勞力成 備之需求。此外,通常會期 電路)之製程中的彈性。更 電容器之模組化程序,其中 積體電路製程之各階段當作 順序造成大改變。 因此,最好有一種在金 之金屬化方法,其中一非銘 濟效益的方式較輕易地施加 等部件有微型化的彈性。此 彈性,同時製成一改良的半 本發明滿足上述及其他 ’因為銅飿刻之相關難處,不 代Radosevich等人之,240號專 一金屬(例如銅)可能有著 絕緣或介電結構物内之傾向, 結果。因此,需要一種金屬— 金屬化方法’其中一非銘之金 效益的方式較輕易地施加以在 ’同時許可此等部件有微型化 一較簡單程序通常較為有利。 成本及相同或較少處理步驟達 製造方法會很受歡迎,特別是 本降低且消弭對於昂貴製造設 望維持半導體裝置(例如積體 特定言之’最好是有一種形成 該模組化電容器形成程序可在 一個任選項加入,不會對製程 屬-氧化物半導體裝置製程中 之金屬(例如銅)能以一有經 以形成金屬部件,同時許可此 種方法應當簡單、模組化和有 導體裝置。 需求’本發明在一實施例中提
第9頁 507313 五、發明說明(4) 出一種製造微電子元件内之電容器的方法。首先,在一沈 積於一微電子基底上之介電層的表面内形成一凹穴。然後 在该介電層上沈積一第一障壁層使該第—障壁層共形於該 凹穴。然後在該第一障壁層上沈積一第—導電元件以便至 少填滿該凹穴。然後在該第一導電元件上沈積一第二障壁 層使該第一障壁層和第二障壁層一同封住該第一導電元 件。該第一導電元件因而構成電容器之一第一板極。然後 在該第二障壁層上沈積一電容器介電層,接著在該電容器 介電層上沈積一第二導電元件。該第二導電元件因而構成 該電容器之一第二板極。 在一有利實施 一石夕基 表面上 蝕刻程 件之第一和第二障 氮化鈕;氮化鈦; 一般 子基底包括 石夕基底之 係由氧化物 以上之組 口 由一濺鍍沈積程序 例中’該介電層包括氧化物 底,其中 形成氧化 序形成於 壁層舉例 氮化鹤; 而言,該第一和第 沈積。在 層且該微電 形成一凹穴之步驟更包括在一 物層。在此 氧化物層内 來說可由以 钽、鈇和鶴 實例 導電元件之前使一晶種層沈 有利實施例中,第 之鋼層以便至少填 鍍程序沈積。然後 電元件填滿凹穴, 化可能是利用一化 一些實例中 積於第一障 一導電元件包括一沈 滿凹穴, 將介電層 但不會自 學機械研 其中該銅層 平坦化使第 凹穴向外伸 磨程序研磨 。封住 下材料 之氮矽 障壁層 ’可能 壁層上 積於帛 舉例來 一障壁 出 介 中,該凹穴 第一導電元 構成:钽; 化合物;及 舉例來說可 在沈積第一 。在一特別 一障壁層上 說可由一電 層和第一導 電層之平坦 電元件和第 第一導
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和第一障壁層填滿凹穴並形成 的方式達成。第一導電元件因 五、發明說明(5) 一障壁層使得第一導電元件 一個與介電層共平面之表面 而構成電容器之第一板極。 接下來’ 該電容器介電 後該電容器介 器,其中第二 (etch 電元件 stop J 沈積於 導電元件包括 中每一障壁層 氮化鈦;氮化 合。一旦電容 可能沈積於電 一電容器介電層沈積於第二障壁層上,盆中 層舉例來說可包括氧化物或五氧化二鈕:、然 ,層可經姓刻以便產生期望構造以形成電容 I5早i層可旎在蝕刻程序中當作一阻蝕物 。然後使一構成電容器第二板極之第二導 電容器介電層上。在一有利實施例中,第二 一複合物有一鋁合金層處於障壁層之間,其 舉例來說可由以下材料構成··鈕;氮化鈕 鎢;鈕、鈦和鎢之氮矽化合物;及以上之组 器成型,一封裝介電層(亦稱為一頂蓋層) 容器上以便與微電子基底上之介電層一起大 致封住該電容器。在一些實例中,可能於製造半導體事置 之後續處理步驟之前利用一化學機械研磨程序使封裝^電 層平坦化。 本發明之另一有利觀點為一種金屬-氧化物-金屬電容 器,其包括一第一板極、一鄰近該第一板極之電容器電介 質’及一鄰近該電容器電介質之導電第二板極。較i來~ 說,該第一板極包括一封裝於一導電障壁層内之鋼組件, 其中該第一板極位在一形成於一微電子基底上之介電層 内。在一有利實施例中,該介電層包括氧化物層且該微電 子基底由砍構成,而該P早壁層舉例來說可由以下材料構
成··纽; 合物;及 物或五氧 在兩障壁 層舉例來 化嫣;组 器可能更 電層協同 因此 容器的方 銅基金屬 鈦;氮化鎢;鈕、鈦和鎢之氮石夕化 該電容器電介質舉例來說可由氧化 該第一板極舉例來說可由一個且有 金層的複合物構成,其中每一障壁 料構成:鈕;氮化鈕;氮化鈦;氮 石夕化合物;及以上之組合。該電容 電容器上之封裝介電層,該封裝介 之介電層大致封住該電容器。 實施例之製造金屬-氧化物—金屬電 金屬-氧化物半導體裝置製程中之 該電容器可能使用至少一銅板極。 氮化鈕;氮化 以上之組合。 化二鈕構成。 層間之一銘合 說可由以下材 、鈦和鶴之氮 包括一沈積於 微電子基底上 ,依據本發明 法提供一種在 化程序,其中 依據本發明之電容器製造方法更容許在電容器製程中使用 銅’其中鋼部件可以一有經濟效益的方式輕易地施加,藉 以提供一種簡單、模組化且有彈性之方法促進電容器之部 件微型化同時製造一種能呈現超越習知技藝裝置之改良性 能的電容麗。 圖式簡單說明 一 本發明之一些優點已在前文中陳述,其他優點將隨連 同所附圖式考慮之以下說明呈現,這些圖式不一定依比例 繪製’圖式中: 第一圖A至第一圖I為依據一本發明實施例之一種電容 器製造方法的剖面簡圖。 第二圖A至第二圖B為依據一本發明實施例之一種電容 器製造方法所製造之電容器之封裝步驟的剖面簡圖。
)υ/3ΐ3 、發明說明(7) _ 以下參照纷出本發明較佳實施例之所附圖式更詳細地 次明本發明。然本發明可能以多種不同形式實施且不應解 釋為文限於本說明書所提的實施例;這些實施例係用來使 本說,書透徹而完整,且會對習於此技藝者完全傳達本發 明之範圍。在所有圖式中以相同數字代表相同元件。 一 第圖Α至弟一圖G揭示依據一本發明實施例之製造微 電子元件内之電容器的方法。一般而言,一如大多數半導 體裝置,一部件如電容器係製造於一微電子基底(圖中未 不)上,此基底舉例來說是由一矽晶圓構成。習於此技藝 者會瞭解到當本文描述一層或元件處於另一層或元件上之 時,其可能是直接形成於後者上,在後者之頂面、底面或 侧面區域。另一種選擇,可能在這些層之間提供一或多 中間層。 如第一圖A所示,在半導體裝置之製程中,一介電層 (整體以數字110標示)沈積於微電子基底(圖中未示) 上。整體而言,一凹穴120形成於介電層110之一外露表面 1 1 5内。介電層11 0舉例來說可能是由氧化物或其他適當電 "夤構成。在介電層110包含氧化物之案例中,凹穴12〇舉 例來說係由氧化物蝕刻程序形成於該層内。一般而言,凹 穴120以定義在要構成之電容器之板極其中之一的構造以 内的方式形成於介電層110内。習於此技藝者會瞭解到凹 穴1 2 0可由多種方法形成,舉例來說例如一鑲嵌或雙重鑲 嵌法。因此,在有一系列之裝置(例如電容器)要形成於 單一介電層11 0内之情況,介電層丨丨〇可能在氧化物蝕刻程
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/ J 丄 J 五、發明說明(8) ίίΐΐί:系列:通道及/或渠溝。依期望之凹穴120形 氧化物蚀刻或一乾式氧化物蚀刻。 在凹穴120形成於介雷屛11(1向+ a 攸从人恭… 丨电層110内之後,一障壁層130沈 積於介電層110上以便如第一 jgjpj — ^ . 1Qn^yT + 弟圖8所不形成一共形塗層。障 壁層1 3 0舉例來說可由以下妯祖媸 & ·友· 乂卜材枓構成·鈕;氮化钽丨氮化 鈦,氮化鎢,鈕、鈦和鎢之氮矽化合物;及以上之组合, 且為利用-賤鑛沈積程序沈積。在一有利實施例中,一障 壁層130利用一濺鍍沈積程序沈積以形成一個共形厚度約 300埃之障壁層。 如第一圖C所示,在障壁層13〇沈積之後,一晶種或導 電層135沈積於障壁層13〇上以便形成一共形塗層。晶種層 1 3 5做為導電層以促進後續金屬層沈積。此一晶種層1 3 5 可能包括如習於此技藝者所熟知之多種導電材料。 如第一圖D所示’接著一第一導電元件140沈積於晶種 層135上以便至少填滿凹穴12〇。依據一特別有利實施例, 第一導電元件140包括以一電鍍程序沈積之鋼。第'一導電 元件140可包括任何適於導電和保持一電荷之金屬,舉例 來說如銀、鈦或是貴金屬如金、鉑、鈀等。習於此技藝者 更會瞭解到在某些案例中,第一導電元件140可能是直接 沈積於P早壁層1 3 〇上而沒有一晶種層1 3 5介於其間,視構成 第一導電元件14〇之金屬而定。 如第一圖E所示,然後將介電層11 0之表面平坦化使得 P早壁層130、晶種層135及第一導電元件140不從凹六120向 外伸出。依據本發明之一有利實施例,介電層丨丨〇之平坦
第14頁 507313 五、發明說明(9) 化係利用一化學機械研磨(CMP )程序完成以製造一大致 平坦表面115,其中障壁層130、晶種層135和第〆導電元 件140至少填滿凹穴120形成一個與介電層HQ共平面之表 面。然介電層11 0之平坦化可能是由能夠產生相同或大致 相似結果之其他研磨技術完成。 如第一圖F所示,接著一附加障壁層15〇沈積於介電層 1 1 0上以便至少覆蓋住填滿凹穴1 2 〇之障壁層1 3 〇、晶種層 135和第一導電元件140。因此附加障壁層Mg與起始障壁 層130協力封住第一導電元件丨4〇。依據本發明之一有利實 施例,附加障壁層i 50舉例來說可由以下材料構成··鈕;、 氮化钽,氮化鈦;氮化鎢;钽、鈦和鎢之氮矽化合物;及 以上之組合,且其厚度約為3〇〇埃。因此第一導電元件14〇 整體構成電容器之一第一板極16〇。舉例來說,在第一導 電π件1 4 0由銅構成之情況,包括起始障壁層丨3 〇和附加障 壁層150二者之封裝障壁層在阻止銅離子遷移至内有第一 板極160之周圍介電層11〇内的同時容許電流透過第一導 =件140導電。在電容器之第一板極16〇依此方式形成的 件下,可獲得電容器之較小部件,因為是飿刻介電層⑴、 二^其内形成第一板極160而不是從一已沈積金屬層蝕刻 出弟一板極160。使用銅構成第一板極16〇之進一步
:J f料於較小裝置部件比起例如由鋁構成之相仿部件J 二電阻率。於裝置製程中一較早期階段使用鋼更容 許;後,裝置製程中使用較高溫的程序。 如第一圖F所示,附加障壁層15〇可能在形成圖案之前
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沈積成一毯狀層,舉例來說以便配合第一板極16〇之構 ^ ’如第-®G所示。然後—電容器介電層m沈積於附加 =壁層150上。電容器介電層17〇可能在有圖案附加障壁層 上沈積成一毯狀層,其中電容器介電層17〇隨後形成^ 案以便配合附加障壁層150之構造,如第„圖11所示。在一 特別有,實施例中,電容器電介質丨7〇舉例來說係由氧化 物或五氧化二鈕構成。整體而言,像是電容器電介質Η❶ 之f度和介電常數等因子決定了電容器的電容比。因此, 電容器電介質1 7 0可由例如能夠提供良好線性(其中因電 f或溫度造成之電容器電容變化很小或不變),一高介電 常數,低漏損及一高擊穿電壓之任何材料構成。一電容器 電介質1 7 0 (例如氧化物或五氧化二鈕)舉例來說可由一 化予蒸氣沈積程序(C V D )沈積於附加障壁層1 5 〇上。在此 註明依據一替代實施例,附加障壁層丨5〇可能沈積成一毯 狀層’接著是電容器介電層17〇之沈積,其亦為一毯狀 層。然後附加障壁層1 5 〇和電容器介電層1 7 〇之相鄰毯狀層 可同時形成圖案以便配合第一板極16〇之構造,如第一圖η 所示’其中依據任一實施例,第二障壁層1 5 0可在電容器 介電層170之圖案形成過程中當作一阻蝕物。 如第一圖I所示,一第二導電元件180沈積於電容器電 介質170上然後形成圖案。第二導電元件180做為該電容器 之第二板極且舉例來說可由適於在積體電路上製造電容器 之任何金屬構成。一適用金屬實例為鋁。然而,在本發明 之一特別有利實施例中,第二導電元件1 80可能包括一複
第16頁 507313 五、發明說明(π) ίϊ:鋁言金層處於兩障壁,(圖中未示)之間。每-障 二“例以下材料構成:组;氮化组;氮化鈦; 氮化鶊,钽、欽和鶴之儿 和第二板極160,18。及電容3|:八物;,以上之::。第-容器之構造,如第一圖 1;:介質1?。完成後達成一個電 如第二圖Α所示’―旦電容器成型 上藉以封裝該電容器。封裝介電層19〇舉例 二ΓI :了材料構成:矽基氧化物;多層氧化物/氮化 Μ壯人雨兑,η η 冤材枓’例如聚醯亞胺。整體而言, 與起始介電層u〇-起封裝電容器。穿過介 = πο,19〇到電容器之電連接可由裝置製程中之獨立程 υ成且^;在本制書中詳述。由於在電容器成型後該電 各器可能局部伸到起始介電層110之平面以上,封裝介 層1 士90因為共形於電容器之表面部件故在其沈積於電容哭 =可能有:非平面形貌。因此,封裝介電層19〇可能另 f銓歷一後績。電介質化學機械研磨程序以使該金屬—氧化 勿-一金屬電容器之形貌平坦化。經此步驟後得到如第二 所示之最終金屬-氧化物—金屬電容器。 因此,依據本發明實施例之金屬_氧化物_金 製造方法在金屬-氧化物半導體裝置製 ™ 製造方法更容許在電容器結構中使用_,其中鋼 : 一有經濟效益的方式輕易地施加,藉此提供一種、/ 組化且有彈性之方法促進電容器之部件微型化而^二犧= 第17頁 五、發明說明(12) 以習知技藝電容器為本之電宠哭祕处 /f 製造具銅金屬化程序之金】二VI二㈣本發明實 化物-金屬電容器的方法因 ,導體裝置内金屬-氧 知技藝金屬-氧化物-金屬雷6如本說明書所述提供超越習 習於此技藝者會相到器製造方法的顯著優點。 附圖式所呈現之優點 :::發明具有以上說明和所 了解本發明並不侷 、7夕修改和其他實施例。因此,應 述修改和盆他眘 於本说明書所揭示之特定實施例,上 範圍以内。雖然本說明* =蓋在所附中請專利範圍項之 描述性方式使用 曰中有用到特定用字,其係以廣義 不具限制意義。
第18頁 507313 第19頁 圖式簡單說明 110 介電層 115 外露表面 120 凹穴 130 障壁層 135 晶種層 140 第一導電元件 150 附加障壁層 160 第一板極 170 電容器介電層 180 第二導電元件 190 封裝介電層

Claims (1)

  1. 507313 六、申請專利範圍 1· 一種製造微電子元件内之電容器的方法,其包括: 在一微電子基底上之一介電層的表面内形成一凹穴; 將一第一障壁層沈積於該介電層上使該第—障壁層共形 於該凹穴; 將一第一導電元件沈積於該弟一障壁層上以便至少填滿 該凹穴; 將一第二障壁層沈積於該第一導電元件上使該第一障壁 層和第二障壁層一同封住該第一導電元件,該^一導電元 件構成該電容器之一第一板極; 將一電容器介電層沈積於該第二障壁層上; 將一第二導電元件沈積於該電容器介電層上,該第二導 電元件構成該電容器之一第二板極。 2 ·如申凊專利範圍第1項之方法,其♦該凹穴形成步驟更 包括在一矽基底表面上形成氧化物層,該氧化物層由氧化 物飿刻程序在其内定義至少一凹穴。 3 ·如申凊專利範圍第1項之方法,其中沈積一第一障壁層 和沈積一第一障壁層之步驟更包括沈積一層由以下材料選 出之至少一材料:鈕;氮化鈕;氮化鈦;氮化鎢;鈕、鈦 和鎢之氮矽化合物;及以上之組合。 4 ·、如申凊專利範圍第3項之方法,其中沈積一第一障壁層 和沈積一第一障壁層之步驟更包括利用一濺鍍沈積程序沈 積該等障壁層。 如申請專利範圍第1項
    之方法,其更在該沈積第一障壁 電元件之前包括沈積一晶種層。
    第20頁 JVJ / J)丄:) 六、申請專利範圍 6 彼如本申請專利範圍第1項之方法,其中沈積-第-導電元 t,驟更包括將一銅層沈積於該第一上以便至 填滿該凹穴。 1 ·如申請專利範圍第6項之方法,:a: tb » ^ j ^ _ 元侔之牛驟审a, 其中該沈積一第一導電 R &更匕括利用一電鍍程序沈積該第一導電元件。 元件之步§月驟ϋ圍第1巧方法’其更在該沈積第一導電 層和第一導電元件自該凹穴向外伸出。 早里 9.如申請專利範圍第8項之方法, 驟更包括利用一化與嫩結m ώ 4。产T該"电層千坦化步 障壁®嫿次姑_ 曰 便該弟一導電兀件和第一 土廣填滿該凹穴並形成一個與 1〇·如Φ杜轰各丨# /、喊"電層共平面之表面。 申明專利輓圍第丨項之方法, 電層之步驟更自赵、士接士备儿心 /、甲此檟私谷1§介 —組成之r括沈積由乳化物和五氧化二组至少其中之 介電層圍第1項之方法,其更在沈積該電容芎 步驟之後巍釗該雷交 ^ ^ i§ 造且同時利用該第二障壁層告層以便產生期望的構 12.如申社直划二 乍一阻餘物。 甲印專利乾圍第丨項之方法,A 牛之步驟更包括沈積一個由—屛、弟一導電 :之複合層,每一障壁層包括;J 兩障壁層 料:鈕·备^ M下材枓選出之至小 , 合物;及:氮化欽;氮化鶴;㉟、鈦和鶴之Γ材 仍,及以上之級合。 1孓虱矽化 a如申請專利範圍第1項之方法’其更在該沈積第二導 第21頁
    ,將一封裝介電層沈積於該金屬一氧 該封裝介電層與微電子基底上之介 電元件之步驟之後包括將一封 化物-金屬電容器上,該封桊d 電層起大致封住該金屬-氧化物—金屬電容器。 1 4·如申請專利範圍第丨3項之方法,其更包括利用一化學 機械研磨程序使該封裝介電層平坦化。 15· 一種製造微電子元件内之金屬-氧化物-金屬電容器的 方法,其包括: 在一微電子基底上之一介電層的表面内形成一凹穴; 將一第一障壁層沈積於該介電層上使該第一障壁層共形 於該凹穴; 將一銅層沈積於該第一障壁層上以便至少填滿該凹穴; 將該介電層平坦化以防該第一障壁層和銅層自該凹穴向外 伸出; 將一第二障壁層沈積於該第介電層之表面上使該第一障 壁層和第二障壁層一同封住該鋼層,該銅層構成該電容器 之一第一板極; 將一電容器介電層沈積於該第二障壁層上; 將一第二導電元件沈積於該電容器介電層上,該第二導 電元件構成該電容器之一第二板極。 16·如申請專利範圍第1 5項之方法,其中該凹穴形成步驟 更包括在一矽基底表面上形成氧化物層,該氧化物層由氧 化物蝕刻程序在其内定義至少一凹穴。 17.如申請專利範圍第1 5項之方法,其中沈積一第一障壁 層和沈積一第二障壁層之步驟更包括利用一濺鍍沈積程序
    第22頁 507313 、 申請專利範圍 沈積一層由以下材料選出之至少一材料:la ;氮化钽;氮 化鈦;氮化鶴;组、鈦和鶴之氮石夕化合物;及以上之組 合。 18·如申請專利範圍第1 5項之方法,其更在該沈積第一障 壁層步驟之後及沈積銅層之前包括沈積一晶種層。 19·如申請專利範圍第1 5項之方法,其中該沈積一銅層之 步驟更包括利用一電鍍程序沈積該銅層。 2 0·如申請專利範圍第1 5項之方法,其中該介電層平坦化 步驟更包括利用一化學機械研磨程序研磨沈積於該介電層 上之銅層和第一障壁層,使該銅層和第一障壁層填滿該凹 穴並形成一個與該介電層共平面之表面。 21.如申請專利範圍第15項之方法,其中沈積一電容器介 電層之步驟更包括沈積由氧化物和五氧化二钽至少立中之 一組成之一層。 ” 仏 如 介電層 造且同 2 3·如 元件之 間之複 料:鈕 合物; 2 4.如 電元件 申請專利範圍第15項之方法,其更在沈積該電容器 之步驟之後蝕刻該電容器介電層以便產生期望的構 時利用該第二障壁層當作—阻蝕物。 申明專利範圍第15項之方法,其中沈積一第二導電 =驟更包括沈積一個由一鋁合金層炎置於兩障壁層 5層,每—障壁層包括由以下材料選出之至少一材 •’氮化钽;氮化鈦;氮化鎢;鈕、鈦和鎢之氮妙化 及以上之組合。 申請專利範圍第15項之方法,其更在該沈積 之步驟之後包括將-封裝介電層沈積於該金屬—氧
    第23頁 507313
    ΪΓΛ屬Λ容器V該封裝介電層與微電子基底上之介 曰 ι大致封住该金屬-氧化物-金屬電容ρ。 2機5.二!請專利範圍第24項之方法,*更包:利用-化學 機械研磨程序使該封裝介電層平坦化。 26· 一種金屬—氧化物-金屬電容器,其包括: 一第一板極,其有一銅組件封裝在一障壁層内,該第一 板極配置於一微電子基底上之一介電層内; :電容器電介質,其配置為與該第一板極相鄰;及 一導電第二板極,其配置為與該電容器電介質相鄰。 2 7·、如申請專利範圍第26項之電容器,其中該障壁層包括 由以下材料選出之至少一材料:钽;氮化鈕·,氮化鈦;氮 化鎢;纽、鈦和鎢之氮矽化合物;及以上之組合。 2j·如申請專利範圍第26項之電容器,其中該介電層包括 氧化物層且該微電子基底由石夕構成。 29·如申請專利範圍第26項之電容器,其中該電容器電介 質由氧化物和五氧化二钽至少其中之一構成。 30·如申請專利範圍第26項之電容器,其中該第二板極由 一複合物構成,該複合物有一鋁合金層處於兩障壁層之 間,每一障壁層包括由以下材料選出之至少一材料:鈕; 氮化鈕’氮化欽;氮化鶴;纽、欽和鶴之氮石夕化合物;及 以上之組合。 31·如申請專利範圍第2 6項之電容器,其更包括一封裴介 電層沈積於該電容器上且與該微電子基底上之介電層一起 大致封住該電容器。
    第24頁
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6992344B2 (en) 2002-12-13 2006-01-31 International Business Machines Corporation Damascene integration scheme for developing metal-insulator-metal capacitors

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10010821A1 (de) 2000-02-29 2001-09-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Erhöhung der Kapazität in einem Speichergraben und Grabenkondensator mit erhöhter Kapazität
US6713310B2 (en) * 2002-03-08 2004-03-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Ferroelectric memory device using via etch-stop layer and method for manufacturing the same
US7723204B2 (en) * 2006-03-27 2010-05-25 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device with a multi-plate isolation structure
JP2009044004A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Nec Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
US8912522B2 (en) * 2009-08-26 2014-12-16 University Of Maryland Nanodevice arrays for electrical energy storage, capture and management and method for their formation
US10032569B2 (en) * 2009-08-26 2018-07-24 University Of Maryland, College Park Nanodevice arrays for electrical energy storage, capture and management and method for their formation
US8970002B2 (en) 2011-05-09 2015-03-03 Marvell World Trade Ltd. Metal oxide metal capacitor structures
US8963286B2 (en) 2011-05-09 2015-02-24 Marvell International Ltd. Finger metal oxide metal capacitor structures
US9564310B1 (en) 2015-11-18 2017-02-07 International Business Machines Corporation Metal-insulator-metal capacitor fabrication with unitary sputtering process
TWI729457B (zh) 2016-06-14 2021-06-01 美商應用材料股份有限公司 金屬及含金屬化合物之氧化體積膨脹
TWI719262B (zh) 2016-11-03 2021-02-21 美商應用材料股份有限公司 用於圖案化之薄膜的沉積與處理
WO2018089351A1 (en) 2016-11-08 2018-05-17 Applied Materials, Inc. Geometric control of bottom-up pillars for patterning applications
US10770349B2 (en) 2017-02-22 2020-09-08 Applied Materials, Inc. Critical dimension control for self-aligned contact patterning
WO2018200212A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 Applied Materials, Inc. Selective deposition of tungsten for simplified process flow of tungsten oxide pillar formation
US10840186B2 (en) 2017-06-10 2020-11-17 Applied Materials, Inc. Methods of forming self-aligned vias and air gaps
TW201906035A (zh) 2017-06-24 2019-02-01 美商微材料有限責任公司 生產完全自我對準的介層窗及觸點之方法
US10510602B2 (en) 2017-08-31 2019-12-17 Mirocmaterials LLC Methods of producing self-aligned vias
WO2019046402A1 (en) 2017-08-31 2019-03-07 Micromaterials Llc METHODS FOR GENERATING SELF-ALIGNED INTERCONNECTION HOLES
US10600688B2 (en) 2017-09-06 2020-03-24 Micromaterials Llc Methods of producing self-aligned vias
CN110034017A (zh) 2017-12-07 2019-07-19 微材料有限责任公司 用于使金属和阻挡层-衬垫可控凹陷的方法
EP3499557A1 (en) 2017-12-15 2019-06-19 Micromaterials LLC Selectively etched self-aligned via processes
TW201939628A (zh) 2018-03-02 2019-10-01 美商微材料有限責任公司 移除金屬氧化物的方法
TW202002219A (zh) 2018-05-08 2020-01-01 美商微材料有限責任公司 用來產生高的深寬比的完全自對準的通孔的選擇性移除過程
TW202011547A (zh) 2018-05-16 2020-03-16 美商微材料有限責任公司 用於產生完全自對準的通孔的方法
WO2019236350A1 (en) 2018-06-08 2019-12-12 Micromaterials Llc A method for creating a fully self-aligned via
US11164938B2 (en) 2019-03-26 2021-11-02 Micromaterials Llc DRAM capacitor module

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576240A (en) 1994-12-09 1996-11-19 Lucent Technologies Inc. Method for making a metal to metal capacitor
US5663088A (en) * 1995-05-19 1997-09-02 Micron Technology, Inc. Method of forming a Ta2 O5 dielectric layer with amorphous diffusion barrier layer and method of forming a capacitor having a Ta2 O5 dielectric layer and amorphous diffusion barrier layer
US6040616A (en) * 1995-06-06 2000-03-21 Lucent Technologies Inc. Device and method of forming a metal to metal capacitor within an integrated circuit
US5926359A (en) * 1996-04-01 1999-07-20 International Business Machines Corporation Metal-insulator-metal capacitor
JP3660799B2 (ja) * 1997-09-08 2005-06-15 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置の製造方法
US6255688B1 (en) * 1997-11-21 2001-07-03 Agere Systems Guardian Corp. Capacitor having aluminum alloy bottom plate
US6441419B1 (en) * 1998-03-31 2002-08-27 Lsi Logic Corporation Encapsulated-metal vertical-interdigitated capacitor and damascene method of manufacturing same
US6452276B1 (en) * 1998-04-30 2002-09-17 International Business Machines Corporation Ultra thin, single phase, diffusion barrier for metal conductors
US6100155A (en) * 1998-09-10 2000-08-08 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. Metal-oxide-metal capacitor for analog devices
JP3127908B2 (ja) * 1998-11-20 2001-01-29 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP3708732B2 (ja) * 1998-12-25 2005-10-19 Necエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US6720604B1 (en) * 1999-01-13 2004-04-13 Agere Systems Inc. Capacitor for an integrated circuit
KR100280288B1 (ko) * 1999-02-04 2001-01-15 윤종용 반도체 집적회로의 커패시터 제조방법
US6130150A (en) * 1999-08-06 2000-10-10 Lucent Technologies, Inc. Method of making a semiconductor device with barrier and conductor protection
US6368953B1 (en) * 2000-05-09 2002-04-09 International Business Machines Corporation Encapsulated metal structures for semiconductor devices and MIM capacitors including the same
JP2002009248A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Oki Electric Ind Co Ltd キャパシタおよびその製造方法
US6537912B1 (en) * 2000-08-25 2003-03-25 Micron Technology Inc. Method of forming an encapsulated conductive pillar

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6992344B2 (en) 2002-12-13 2006-01-31 International Business Machines Corporation Damascene integration scheme for developing metal-insulator-metal capacitors

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Publication number Publication date
KR20020018172A (ko) 2002-03-07
US6730601B2 (en) 2004-05-04
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