形成具有电容器与通孔接触的半导体装置的方法制造方法及图纸

本申请是揭露形成具有电容器与通孔接触的半导体装置的方法。在一范例中，所述方法包含在绝缘材料层中，形成第一传导结构与电容器的底部电极，在所述第一传导结构与所述底部电极上方形成传导材料层，以及在所述传导材料层上执行蚀刻工艺，来定义传导材料硬掩模与所述电容器的顶部电极，其中所述传导材料硬掩模是位在所述第一传导结构的至少一部份上方。本示例方法更包含在所述传导材料硬掩模中形成开口，以及形成延伸穿过传导材料硬掩模中开口的第二传导结构，并且传导接触所述第一传导结构。

【技术实现步骤摘要】

本申请是关于精密半导体装置的制造，且更特别地，是关于形成具有电容器与通孔接触的半导体装置的各种方法。
技术介绍
近年来，随着半导体装置的集成密度增加，个别装置占据的面积持续减少。具体而言，尽管电容器所占面积减少，电容器仍必须具有足够电容用于储存动态随机存储器(DRAM)的数据。因此，在许多集成电路产品中，已经使用金属-绝缘体-金属(MM)电容器，所述电容器是包含由绝缘材料层分隔的金属所形成的下电极与上电极。因此，MIM电容器已经大量用于执行模拟至数字转换与数字至模拟转换的半导体装置中。模拟信号与数字信号之间的转换要求此转换程序中使用的电容器是稳定的，亦即电容器的电容在施加电压与温度范围内是相对稳定的。由于此电容结构的电容倾向于随着温度与施加电压的改变而 变化，因此具有多晶硅电极的电容器的电容倾向于相对不稳定。因此，具有多晶硅电极的电容器通常不用于所述转换应用中。在形成MM电容器的上与下金属电极过程中，典型执行蚀刻工艺，来图案化金属层。然而，近几年来由于半导体装置的集成密度增加，蚀刻这样的金属层变成更为困难。特别地，很难蚀刻具有良好电子迁移阻抗与理想低电阻率的铜。因此，已经提出通过镶嵌工艺形成上与下金属电极的各种方法，且不涉及蚀刻金属层的工艺。例如，参阅美国专利号6，649，464。铜镶嵌工艺通常包括在绝缘层中形成铜结构的沟渠(trench)，形成足够量的铜来填充所述沟渠，以及从所述结构移除过多的铜，因而在所述沟渠中留下所述铜结构。然而，用于形成以电容器与传导线和通孔为基础的铜的镶嵌工艺是非常耗时、昂贵，在多个步骤工艺中总有产生未预期缺陷的机会。本申请是关于形成具有MIM电容器与通孔接触的半导体装置的各种方法。
技术实现思路
为了提供本专利技术一些方面的基础了解，以下说明内容呈现本专利技术的简化概述。此专利技术概述并不是本专利技术的详尽说明。专利技术概述并不是用于识别本专利技术的关键或关键元素，也不是描述本专利技术的范围。专利技术概述的唯一目的是用简化的形式呈现一些概念，本专利技术的详细描述说明如后。一般而言，本专利技术揭露的内容是关于形成具有电容器与通孔接触的半导体装置的各种方法。在一范例中，所述方法包含在绝缘材料层中，形成第一传导结构与电容器的底部电极，在所述第一传导结构与所述底部电极上方，形成传导材料层，以及在所述传导材料层上执行蚀刻工艺，来定义传导材料硬掩模与所述电容器的顶部电极，其中所述传导材料硬掩模是位在所述第一传导结构的至少一部分的上方。所述方法更包含在所述传导材料硬掩模中形成开口，以及形成延伸穿过所述传导材料硬掩模中所述开口的第二传导结构，并且传导接触所述第一传导结构。在一些实施例中，所述传导材料是金属。在另一示例范例中，所述的方法包含在绝缘材料层中，形成第一传导结构与电容器的底部电极，在所述传导铜结构与所述底部电极上方，形成金属扩散障蔽层，在所述金属扩散障蔽层上方形成第二绝缘材料层，以及在所述第二绝缘材料层上方形成金属层。在此实施例中，所述方法更包含下列步骤在所述金属层上执行蚀刻工艺，来定义金属硬掩模与所述电容器的顶部电极，其中所述金属硬掩模是位在所述第一传导结构的至少一部分的上方，在所述金属硬掩模中形成开口，在第二绝缘材料层中形成开口以及在所述金属扩散障蔽层中形成开口，以及形成第二传导结构，所述第二传导结构传导接触所述第一传导结构，其中所述第二传导结构是延伸穿过所述金属硬掩模、第二绝缘材料层与金属扩散障蔽层中的开口。在另一示例范例中，所述的方法包含在绝缘材料层中，形成第一传导结构与电容器的底部电极；在所述第一传导结构与所述底部电极上方形成金属层，其中，所述金属层包括钛、钽、氮化钛与氮化钽的至少其中之一；在所述金属层上执行蚀刻工艺，来定义金属硬掩模与所述电容器的顶部电极，所述金属硬掩模是位在所述第一传导结构的至少一部分上方；在所述金属硬掩模中形成开口 ；以及形成延伸穿过所述金属硬掩模中所述开口的第二传导结构，且传导接触所述第一传导结构。附图说明参阅以下描述与附随附图，即可了解本申请的内容，其中相同的参考数字是指相同的组件。图1A-1H是描述形成于此所述半导体装置的方法，所述半导体装置具有电容器与通孔接触。虽然本申请揭露的目标有不同的修饰与其他形式，其特定实施例如附图所示且由以下详细说明中描述。然而，应理解的，于此所述特定实施例并非用于将本专利技术限制于特定的揭露形式，但相对地，是意图涵盖所有的修饰、均等物与落入由所附权利要求所定义的本专利技术的精神与范围内的其他替代。具体实施例方式本专利技术的不同说明实施例如下所述。为求清楚，并非实际实施的所有特征都描述在本申请的说明书中。当然应了解，在发展任何实际实施例中，必须进行许多实施特异性的决定，来达到发展者的特定目标，例如符合系统相关与商业相关的限制，这在不同实施之间会有变化。再者，应了解的，这种发展是复杂且耗时，但是对于本领域技术人员而言，本申请的揭露内容并不属于例行工作。现在参阅附随图式来本申请主题。附图中概示描述不同的结构、系统与装置，仅用于说明，因此不因本领域技术人员所熟知的细节而模糊本申请的揭露内容。然而，附随附图是描述与说明本专利技术揭露内容的说明范例。于此使用的文字与用语意义应可了解，且与本领域技术人员已知的文字与用语一致。本申请案的文字与用语并无不同于本领域技术人员认知的通常与一般意义的特殊定义。如具有不同于本领域技术人员认知的通常与一般意义的文字与用语，则说明书内定义的方法中将特别地陈述此特别意义，直接且清楚明白提供对文字与用语的特别定义。本申请的揭露内容是关于形成具有电容器与通孔接触的半导体装置的各种方法。在完全阅读本申请之后，对本领域技术人员是轻易明显的，本申请的方法可用于不同技术，例如NMOS、PMOS、CMOS等，并且轻易明显的可用于不同装置，包含但不限制于逻辑装置、内存装置等。参阅图1A-1H，于此所述的的方法的各种说明实施例现在将更详细描述如下。图1A是说明在制造前阶段，示例的半导体装置100 —部分的简化视图。装置100形成在半导体衬底(未显示)上方。在图1A中描述的制造点，装置100包含示例的第一绝缘层10、非传导扩散障蔽层12、第二绝缘层14、硬掩模层16、图案化的掩模层22、传导结构18 (例如传导线)，以及成为MIM电容器的底部电极20A。可由各种不同的材料形成图1A所描述的各层，可通过执行各种技术，例如化学蒸气沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、物理蒸气沉积(PVD)或这样的等离子增进方式来形成这些层。这些层的厚度也可依据特定应用而变化。例如，在一示例实施例中，第一绝缘层10可包括如二氧化硅、氮氧化硅、低k 二氧化硅等的材料。在一特定范例中，所述第一绝缘层10可为通过执行CVD工艺所最初形成的二氧化硅层，其厚度约400-600纳米。在另一范例中，在一示例实施例中，所述非传导扩散障蔽层12可包括如氮化硅、NBLoK 、硅碳化物、氮掺杂的碳化硅等的材料，有助于防止或至少降低在传导结构18及/或底部电极20A中任何不想要的传导材料迁移。在一特定范例中，所述非传导扩散障蔽层12可为通过执行CVD工艺所最初形成的NBLoK 层，其厚度约20-40纳米。请继续参阅图1A，在一示例实施例中，第二绝缘层14可包括如所谓的低k绝缘材料(k值小于2. 7)、超低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在绝缘材料层中，形成第一传导结构与电容器的底部电极；在所述第一传导结构与所述底部电极上方，形成传导材料层；在所述传导材料层上执行蚀刻工艺，来定义传导材料硬掩模与所述电容器的顶部电极，所述传导材料硬掩模是位在所述第一传导结构的至少一部分的上方；在所述传导材料硬掩模中形成开口；以及形成延伸穿过所述传导材料硬掩模中所述开口的第二传导结构，且传导接触所述第一传导结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·Y·李，S·裴，T·郑，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：