半导体结构及其形成方法技术

技术编号：40244440 阅读：8 留言：0更新日期：2024-02-02 22:41

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底，基底上形成有叠层材料层，包括沿纵向堆叠的第一电极层、第一介质层、以及第二电极层；图形化叠层材料层，形成叠层结构，叠层结构包括主叠层、以及凸于主叠层一侧的凸出叠层，主叠层的第一电极层作为主电极层，凸出叠层的第一电极层作为延伸区域；形成叠层结构后，图形化第二电极层，暴露主电极层的部分顶部、以及延伸区域；图形化第二电极层后，在延伸区域顶部形成与第一电极层电连接的第一电连接结构，在第二电极层顶部形成与第二电极层电连接的第二电连接结构。本发明专利技术有利于节约工艺光罩，进而节约工艺成本。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术介绍

1、半导体集成电路(ic)行业经历了快速增长。集成电路行业在材料和设计方面的技术进步已经产生了一代又一代的集成电路。每一代都有比前一代更小且更复杂的电路。但是，这些进步增加了加工和制造集成电路的复杂性，为了实现这些进步，在集成电路加工和制造方面也需要有类似的发展。在集成电路的发展过程中，功能密度(即每个芯片面积上的互连器件数量)逐渐提高，而几何尺寸(即使用制造工艺可以制造的最小元件)却在逐步减小。

2、一种类型的电容器是金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，mim)电容器，通常用于混合信号器件和逻辑器件(如嵌入式存储器和射频器件等)中。mim电容器通常用于在各种半导体器件中储存电荷。目前，为了满足高性能计算机(high performancecomputing，hpc)高性能计算的性能需求，mim电容的电容密度也在逐渐增加，一般一层绝缘体可以提供20ff/um^2的电容，对于需要提供较高电容(例如300ff/um^2)的mim电容器，目前的做法就是堆叠，详情如专利us9627312b2所述，而传统的mim电容器，一个极板就需要一张光罩，堆叠多层极板就需要更多的光罩。如图1所示，传统mim电容的结构包括：自下而上依次堆叠的底部电极层21、介质层20以及顶部电极层22，然而每个电极层的形貌不同，都需要采用不同的光罩形成，电极层的个数越多，所需的光罩也越多，从而mim电容的形成方法较为复杂，工艺成本较高。

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技术实现思路

1、本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，能够提高半导体结构的工作性能，且节约工艺成本。

2、为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构，包括：基底，基底包括衬底、器件、导电层和隔离结构；第一电极层，位于基底上，第一电极层包括主电极层、以及位于主电极层一侧的延伸区域，第一电极层正投影成凸形状，延伸区域与主电极层为一体结构；介质层，位于第一电极层的顶部；第二电极层，覆盖主电极层顶部的部分介质层，且暴露出延伸区域；第一电连接结构，位于延伸区域顶部且与第一电极层电连接；第二电连接结构，位于第二电极层顶部且与第二电极层电连接。

3、相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，基底上形成有叠层材料层，包括沿纵向堆叠的第一电极层、第一介质层、以及第二电极层；图形化叠层材料层，形成叠层结构，叠层结构包括主叠层、以及凸于主叠层一侧的凸出叠层，主叠层的第一电极层作为主电极层，凸出叠层的第一电极层作为延伸区域；形成叠层结构后，图形化第二电极层，通过修整工艺暴露主电极层的部分顶部、以及延伸区域；图形化第二电极层后，在延伸区域顶部形成与第一电极层电连接的第一电连接结构，在第二电极层顶部形成与第二电极层电连接的第二电连接结构。

4、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：

5、本专利技术实施例提供的半导体结构中，第一电极层包括主电极层、以及位于主电极层一侧的延伸区域，第一电极层正投影成凸形状，延伸区域与主电极层为一体结构，第二电极层覆盖主电极层顶部的部分介质层，且暴露出延伸区域；本专利技术实施例中，第一电连接结构通过与延伸区域相连而与第一电极层电连接，有利于增加主电极层与第二电极层的正对面积，从而有利于增加第一电极层与第二电极层构成的电容器的有效面积，进而提高半导体结构的工作性能。

6、本专利技术实施例提供的半导体结构的形成方法中，图形化叠层材料层，形成叠层结构，叠层结构包括主叠层、以及凸于主叠层一侧的凸出叠层，主叠层的第一电极层作为主电极层，凸出叠层的第一电极层作为延伸区域，形成叠层结构后，图形化第二电极层，通过修整工艺暴露主电极层的部分顶部、以及延伸区域；本专利技术实施例中，第一电连接结构通过与延伸区域相连而与第一电极层电连接，有利于增加主电极层与第二电极层的正对面积，从而有利于增加第一电极层与第二电极层构成的电容器的有效面积，进而提高半导体结构的工作性能，而且，本专利技术实施例中，形成叠层结构后，用于电连接的第二电极层由叠层结构的形貌图形化而来，省去了用于形成第二电极层的光罩，从而有利于节约工艺光罩，进而节约工艺成本。

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【技术保护点】

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述延伸区域沿第一方向凸出于主电极层，所述延伸区域沿第二方向的宽度小于或等于两倍的所述主电极层与所述第二电极层同侧侧壁的间距，所述第一方向垂直于第二方向。

3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：刻蚀停止层，位于所述基底与所述第一电极层之间。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述介质层的材料包括HfO2、HfSiO、TiO2、HfZrO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、Ta2O5、ZrO2、ZrSiO2、Al2O3、SrTiO3、BaSrTiO和SiN中的任意一种或多种。

5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极层的材料包括W、Cu、Co、TiN、Ti、Ta、TaN、Ru、RuN和Al中的一种或多种；所述第二电极层的材料包括W、Cu、Co、TiN、Ti、Ta、TaN、Ru、RuN和Al中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电连接结构的材料

7.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述叠层材料层的步骤包括：在所述叠层材料层顶部形成掩膜层，所述掩膜层包括主电极掩膜层、以及凸出于所述主电极掩膜层的凸出掩膜层；

9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述第二电极层的步骤包括：对所述掩膜层进行横向刻蚀，去除所述凸出掩膜层；

10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述延伸区域沿第一方向凸出于主电极层，所述延伸区域沿第二方向的宽度为第一尺寸，所述第一方向垂直于所述第二方向；对所述掩膜层进行横向刻蚀的步骤中，所述主电极掩膜层的单边去除宽度为第二尺寸，所述第一尺寸小于或等于两倍所述第二尺寸。

11.如权利要求8或9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料包括平坦化材料。

12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化材料包括：无定形碳、有机介电层材料、底部抗反射涂层材料、介电抗反射层材料、深紫外光吸收氧化硅材料或者含硅的抗反射涂层材料。

13.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述延伸区域顶部形成与所述第一电极层电连接的第一电连接结构，在所述第二电极层顶部形成与所述第二电极层电连接的第二电连接结构的步骤包括：形成覆盖所述基底、第一电极层、第一介质层和第二电极层的第二介质层；

14.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述提供基底的步骤中，所述基底和叠层材料层之间形成有刻蚀停止层；

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【技术特征摘要】

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：刻蚀停止层，位于所述基底与所述第一电极层之间。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述介质层的材料包括hfo2、hfsio、tio2、hfzro、hfsion、hftao、hftio、ta2o5、zro2、zrsio2、al2o3、srtio3、basrtio和sin中的任意一种或多种。

5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极层的材料包括w、cu、co、tin、ti、ta、tan、ru、run和al中的一种或多种；所述第二电极层的材料包括w、cu、co、tin、ti、ta、tan、ru、run和al中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电连接结构的材料包括w、cu、co、tin、ti、ta、tan、ru、run和al中的一种或多种；所述第二电连接结构的材料包括w、cu、co、tin、ti、ta、tan、ru、run和al中的一种或多种。

7.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：金吉松，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：

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