金属-绝缘体-金属(MIM)电容器和形成方法技术

本发明专利技术涉及金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器和形成方法。在一些实施例中，MIM电容器具有布置在半导体衬底上方的电容器底部金属(CBM)电极。MIM电容器具有设置在CBM电极上方的高k电介质和布置在高k介电层上方的电容器顶部金属(CTM)电极。MIM电容器具有垂直地设置在高k介电层上方并且与CTM电极横向分隔开的伪结构。伪结构包括具有与CTM电极相同的材料的导电体。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及金属-绝缘体-金属(MIM)电容器和形成方法。在一些实施例中，MIM电容器具有布置在半导体衬底上方的电容器底部金属(CBM)电极。MIM电容器具有设置在CBM电极上方的高k电介质和布置在高k介电层上方的电容器顶部金属(CTM)电极。MIM电容器具有垂直地设置在高k介电层上方并且与CTM电极横向分隔开的伪结构。伪结构包括具有与CTM电极相同的材料的导电体。【专利说明】金属-绝缘体-金属（MIM)电容器和形成方法
本专利技术设及金属-绝缘体-金属（MIM)电容器和形成方法。
技术介绍
电容器是一种用于在电场内储存能量的无源双端子电器件。电容器包含通过介电 层分隔开的至少两个电极。电容器的电容与两个电极之间的面积成正比，并且与两个电极 之间的距离（例如，介电层的厚度）成反比。因此，可W通过增加电极的面积，和/或通过 减小它们之间的距离来增加电容器的电容。 金属-绝缘体-金属（MIM)电容器是一种常用于集成电路（IC)中的电容器。MIM 电容器通常包括布置在电极之间的介电材料，电极包括设置在后段制程度E0L)金属堆叠 件内的金属结构。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种金属-绝 缘体-金属（MIM)电容器，包括：电容器底部金属（CBM)电极，设置在半导体衬底上方；高k 介电层，设置在所述CBM电极上方；电容器顶部金属（CTM)电极，设置在所述高k介电层上 方；W及伪结构，垂直地设置在所述高k介电层上方并且与所述CTM电极横向分隔开，其中， 所述伪结构包括具有与所述CTM电极相同的材料的导电体。 阳0化]在上述MIM电容器中，还包括：一个或多个侧壁间隔件，沿着所述伪结构和所述 CTM电极的侧壁延伸，其中，所述高k介电层和所述CBM电极的侧壁与所述侧壁间隔件的侧 壁垂直对准。 在上述MIM电容器中，所述一个或多个侧壁间隔件包括氮化娃（SiN)。 在上述MIM电容器中，还包括：CBM接触通孔，W处于所述CTM电极和所述伪结构 之间的位置设置在所述CBM电极的上表面上拟及CTM接触通孔，设置在所述CTM电极的上 表面上。 在上述MIM电容器中，所述CBM电极包括沿着位于设置在所述半导体衬底上方的 介电层内的多个沟槽的底部和侧面设置并且沿着所述介电层的上表面延伸的导电衬垫；其 中，所述高k介电层包括沿着所述CBM电极的上表面设置的导电衬垫；W及其中，所述CTM 电极W横向布置在所述沟槽的所述侧面之间并且沿着所述介电层的上表面横向延伸的位 置设置在所述沟槽中。 在上述MIM电容器中，还包括：CTM掩模，设置在所述CTM电极上；其中，所述伪结 构还包括W与所述CTM掩模横向对准的位置设置在所述导电体上的伪掩模，并且所述伪掩 模包括与所述CTM掩模相同的材料。 在上述MIM电容器中，所述CTM掩模包括氮化娃（SiN)、氮氧化娃（SiON)或碳化娃 (SiC)。 在上述MIM电容器中，还包括：蚀刻停止层，设置在所述半导体衬底的上表面和所 述CBM电极之间。 在上述MIM电容器中，所述蚀刻停止层包括氮化娃（SiN)或碳化娃（SiC)。 在上述MIM电容器中，所述CTM电极和所述CBM电极包括侣（Al)、粗灯a)、氮化粗 灯aN)、铁灯i)、氮化铁灯iN)或它们的组合。 在上述MIM电容器中，所述高k介电层包括铁（Ti)、销（Pt)、钉（Ru)、氧化给 (Hf〇x>)、氧化侣（Al〇x)、氧化粗灯a〇x)或它们的组合。 根据本专利技术的另一方面，还提供了一种金属-绝缘体-金属（MIM)电容器，包括： 多个沟槽，设置在半导体衬底上面的介电材料内；电容器底部金属（CBM)电极，沿着所述多 个沟槽的底部和侧面设置并且沿着所述介电材料的上表面横向延伸；高k介电层，沿着所 述CBM电极的上表面设置；W及电容器顶部金属（CTM)电极，包括设置在未被所述CBM电极 和所述高k介电层填充的所述多个沟槽中的空间内的导电体，并且从所述CBM电极的边缘 向回横向设置。 在上述MIM电容器中，还包括：CTM掩模，垂直地设置在所述CTM电极的上面；化及 一个或多个侧壁间隔件，沿着所述CTM电极和所述CTM掩模的侧壁延伸。 在上述MIM电容器中，还包括：CBM接触通孔，垂直地延伸穿过所述一个或多个侧 壁间隔件并且设置在未被所述CTM电极覆盖的所述CBM电极的上表面上；W及CTM接触通 孔，设置在所述CTM电极的上表面上。 在上述MIM电容器中，还包括：伪结构，通过所述CBM接触通孔与所述CTM电极横 向间隔开，并且包括由与所述CTM电极相同的材料制成的导电体化及上面的伪掩模；其中， 所述伪结构的侧壁横向邻接所述侧壁间隔件。 根据本专利技术的又一方面，还提供了一种形成金属-绝缘体-金属（MIM)电容器的 方法，包括：在半导体衬底上方制备堆叠件，所述堆叠件包括由高k介电层分隔开的第一导 电层和第二导电层；图案化所述第一导电层W形成电容器顶部金属（CTM)电极和与所述 CTM电极间隔开的伪导电体；沿着所述第一导电层的一个或多个侧壁形成一个或多个侧壁 间隔件；利用处于合适位置处的所述侧壁间隔件蚀刻所述高k介电层和所述第二导电层W 形成自对准的高k电介质和电容器底部金属（CBM)电极；W及在所述CTM电极上形成CTM 接触通孔和形成CBM接触通孔，所述CBM接触通孔延伸穿过所述CTM电极和所述伪导电体 之间的所述侧壁间隔件。 在上述方法中，形成一个或多个所述侧壁间隔件包括：形成从所述高k介电层的 顶面沿着图案化的所述第一导电层的侧壁连续地延伸的共形介电层W覆盖所述第一导电 层的顶面；W及对所述共形介电层实施垂直蚀刻W去除位于所述高k介电层的顶面上方的 部分和位于所述第一导电层的顶面上方的部分。 在上述方法中，在所述半导体衬底上面的介电材料内的多个沟槽的底部和侧面上 并且在所述介电材料的上表面上形成所述第一导电层。 在上述方法中，在形成所述第一导电层和所述高k介电层之后，通过沉积薄第二 导电层和随后电锻较厚第二导电层而在所述多个沟槽的剩余空间内形成所述第二导电层。 在上述方法中，在形成所述第一导电层和所述高k介电层之后，通过物理汽相沉 积（PVD)、化学汽相沉积（CVD)或化学锻在所述多个沟槽的剩余空间内形成所述第二导电 层。【附图说明】 当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可W更好地理解本专利技术。应该强调 的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际 上，为了清楚讨论起见，各种部件的尺寸可W被任意增大或缩小。图IA示出了金属-绝缘体-金属（MIM)电容器的一些实施例的截面图。 图IB示出了包括金属-绝缘体-金属（MIM)电容器的集成忍片的一些实施例的 截面图。 图2示出了形成MIM电容器的方法的一些实施例的流程图。 图3至图10示出了形成MIM电容器的方法的一些实施例的截面图。【具体实施方式】 应当理解，W下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的许多不同实施 例或实例。下面描述了部件和布置的具体实例W简化本专利技术。当然，运些仅仅是实例，而不 旨在限制本专利技术。例如，在第二部件上方或者之上形成第一部件可W包括第一部件和第二 部件W直接接触的方式形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器，包括：电容器底部金属(CBM)电极，设置在半导体衬底上方；高k介电层，设置在所述CBM电极上方；电容器顶部金属(CTM)电极，设置在所述高k介电层上方；以及伪结构，垂直地设置在所述高k介电层上方并且与所述CTM电极横向分隔开，其中，所述伪结构包括具有与所述CTM电极相同的材料的导电体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢静佩，徐晨祐，刘世昌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71