高击穿电压嵌入式MIM电容器结构制造技术

呈现与多个高击穿电压嵌入式电容器有关的方法和装置。半导体装置包括：栅极材料(204)，其嵌入于绝缘体(209)中；多个金属接触件(213)；以及多个电容器(C1-C4)。所述多个电容器包括：下部电极(217)；电介质(219)，其经形成以覆盖所述下部电极的表面；以及上部电极(221b、c)，其形成于所述电介质上。此外，所述多个接触件可将所述多个电容器的所述下部电极中的每一者连接到所述栅极材料。所述多个电容器经由所述栅极材料而串联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所揭示的实施例大体上涉及半导体装置的制造，且更特定来说，涉及高击穿电压嵌入式金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构的制造。
技术介绍
对合并的存储器与逻辑半导体装置的使用和兴趣与日俱增。合并的存储器与逻辑装置为例如DRAM的存储器和例如逻辑电路的逻辑实施于单一芯片中的结构。与常规芯片相比，在合并的存储器与逻辑半导体装置中将存储器和逻辑实施于单一芯片中是有利的， 因为可能实现高速且低功率驱动而无须任何特定设计改变。此外，合并的存储器与逻辑半导体装置可包括多个常见硬件装置，包括电容器。电容器为广泛用于半导体装置中以用于存储电荷的元件元件。电容器本质上包含通过绝缘体分离的两个导电板。电容(或根据所施加电压而由电容器保持的电荷量)取决于若干参数，例如，板面积、板之间的距离，和板之间的绝缘体的电介质常数值。电容器可用于滤波器、模/数转换器、存储器装置、控制应用和许多其它类型的半导体装置中。一种类型的电容器为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，其常用于(例如)混合信号装置和逻辑半导体装置中。MIM电容器用以在多种半导体装置中存储电荷。举例来说， MIM电容器经常在存储器装置中用作存储节点。MIM电容器通常水平地形成于半导体晶片上，其中两个金属板包夹平行于晶片表面的电介质层。因此，MIM电容器经常被称为薄膜电容器。结果，难以制造每单元面积具有相对大电容的MIM电容器。此外，常规MIM电容器具有低击穿电压，且通常不适合用于高电压应用中，例如， 大于2. 5V。结果，需要能够应付较高电压应用的具有较大击穿电压容限的嵌入式MIM电容ο
技术实现思路
示范性实施例是针对一种半导体装置，其可包括栅极材料，其嵌入于绝缘体中； 以及第一和第二电容器，每一电容器包含下部电极；电介质，其经形成以覆盖所述下部电极的表面；以及上部电极，其形成于所述电介质上，其中金属接触件将所述电容器中的每一者的所述下部电极耦合到所述栅极材料，且其中所述第一和第二电容器经由所述栅极材料而串联连接。另一实施例可包括一种用于制造具有多个嵌入式电容器的半导体装置的方法，其包含将栅极材料嵌入于绝缘层中；形成多个金属接触件；形成第一和第二电容器，其中所述电容器中的每一者包含下部电极，其由第一金属层形成；电介质，其经形成以覆盖所述下部电极的表面；以及上部电极，其由形成于所述电介质上的第二金属层形成；以及经由所述金属接触件将所述电容器的所述下部电极中的每一者连接到所述栅极材料，其中所述第一和第二电容器经由所述栅极材料而串联连接。另一实施例可包括一种用于制造具有多个嵌入式电容器的半导体装置的方法，其包含用于将栅极材料嵌入于绝缘层中的步骤；用于形成多个金属接触件的步骤；用于形成第一和第二电容器的步骤，其中所述电容器中的每一者包含下部电极，其由第一金属层形成；电介质，其经形成以覆盖所述下部电极的表面；以及上部电极，其由形成于所述电介质上的第二金属层形成；用于经由所述金属接触件将所述电容器的所述下部电极中的每一者连接到所述栅极材料的步骤，其中所述多个电容器经由所述栅极材料而串联连接。另一实施例可包括一种半导体装置，其包含用于使栅极材料绝缘的装置；第一和第二电容器，其每一者包含下部电极；电介质，其经形成以覆盖所述下部电极的表面； 以及上部电极，其形成于所述电介质上；以及用于将所述电容器中的每一者耦合到所述栅极材料的装置，其中所述电容器经由所述栅极材料而串联连接。附图说明呈现附图以协助描述实施例，且提供所述图式仅用于说明实施例而非对其加以限制。图IA说明使用MIM电容器的常规半导体；图IB说明多个MIM电容器的串联等效电路；图2A说明具有示范性MIM电容器的示范性半导体装置的横截面图；图2B说明图2A中所示的多个MIM电容器Cl、C2、C3和C4的等效电路；图3A到3V说明横截面图，所述横截面图说明制造根据示范性实施例的高击穿电压嵌入式MIM电容器的过程。具体实施例方式实施例的各方面揭示于以下描述和针对此些实施例的相关图式中。在不脱离本专利技术的范围的情况下可设计出替代实施例。另外，将不详细描述实施例的众所周知的元件或将其省略以便不混淆相关细节。词语“示范性”在本文中用以指“充当实例、例子或说明”。没有必要将本文中描述为“示范性”的任何实施例解释为比其它实施例优选或有利。同样，术语“本专利技术的实施例” 并不要求本专利技术的所有实施例包括所论述的特征、优点或操作模式。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的且无意限制本专利技术。如本文中所使用，单数形式“一”和“所述”意欲还包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。应进一步理解，术语“包含”和/或“包括”当在本文中使用时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元件、 组件和/或其群组的存在或添加。此外，依据待由(例如)计算装置的元件执行的动作序列来描述许多实施例。应认识到，本文中所描述的各种动作可通过特定电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由一个或一个以上处理器执行的程序指令，或两者的组合来执行。另外，可认为本文中所描述的这些动作序列完全体现在任何形式的计算机可读存储媒体内，所述计算机可读存储媒体中存储有在执行时将致使相关联的处理器执行本文中所描述的功能性的对应计算机指令集。因此，本专利技术的各种方面可以若干不同形式体现，预期其均在所主张的标的物的范围内。另夕卜，对于本文中所描述的实施例中的每一者，任何此些实施例的对应形式可在本文中描述为(例如)“经配置以执行所描述的动作的逻辑”。在后续图中，出于说明和/或清楚的目的，可放大各个层和结构的厚度和区域。另夕卜，当说明形成于其它元件上的层、膜、区域和板时，可不排除插入其间的其它元件。此外， 术语“连接”、“耦合”和其变化形式不要求元件直接连接(即，不具有介入元件)，且也并不排除元件可直接连接。参看图1A，说明使用MIM电容器100的常规半导体。图IA中所说明的MIM电容器 100并行排列。图IB中展示多个MIM电容器的串联等效电路。图IA中所示的MIM电容器结构使用并联连接的两个电容器Cl和C3。此外，在外部串联连接并联的电容器是常规的。MIM电容器100可包括并联电容器C 1和C3。电容器Cl和C3可包括下部电极 109，其由金属制造；电介质111，其由堆叠于下部电极109上的氧化物绝缘体形成；以及上部电极113，其通常由堆叠于电介质111上的板金属制成。MIM电容器100形成于半导体衬底101上。扩散区103形成于衬底101上，且NiSi 结105形成于扩散区103上。扩散区103可为η型或ρ型半导体材料。扩散区103的垂直厚度可用以增加或降低漏电流量。因此，扩散区103的垂直厚度越小，则所得漏电流越大。 在常规MIM结构中，漏电流可集中于扩散区103中。NiSi结105可连接到接触件107a和107b。此外，接触件107a可用以将并联电容器Cl和C3连接到NiSi结105。接触件107b可能为双接触类型，且可用以将NiSi结105 连接到顶部板金属11 和1Mb。常规扩散结通常可具有大的串联薄层电阻和接触电阻。此外，MIM电容器类型可具有低击穿电压，此可在CMOS类型电路(包括用于射频(RF)应用的电路)的设计方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梧泰·康，金郑海，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：