交叉指状垂直原生电容器制造技术

金属电容器结构包括多个线层结构（15、16、25、26），其与通路层结构（31、32、33、34、41、42）垂直互连。每个第一线层结构（15或25）和每个第二线层结构（16或26）包括一组平行金属线（11或21、12或22），其在端部上物理地结合到具有矩形水平截面区域的矩形标签结构（13或23、14或24）。第一线层结构（15或25）内的第一组平行金属线（11或21）和第二线层结构（16或26）内的第二组平行金属线（12或22）交叉指状且彼此平行，并且可共同形成交叉指状均匀节距结构（（11、12）或（21、22））。因为矩形标签结构（13或23、14或24）在矩形标签结构（13或23、14或24）的两个相向侧壁中间的区域内不朝着彼此突出，所以亚分辨率辅助特征（SRAFs）可用于在交叉指状均匀节距结构（（11、12）或（21、22））的整体上提供均匀宽度和均匀节距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉指状垂直原生电容器
本专利技术涉及电容器结构，特别是具有交叉指状导电线的电容器结构及其制造方 法。
技术介绍
后端线(Back-end-of-line，BEOL)金属电容器是用于代工和服务器应用的重要器 件。BEOL金属电容器的电特性对模拟电路是有益的。例如，BEOL金属电容器提供良好的错 配公差、低寄生电容以及很低的电容电压和电容温度系数。BEOL金属电容器采用埋设在电介质材料层中的导电线。导电线形成为在形成用于 金属互连结构的其它金属线的同时填充电介质材料层中的线槽的金属线。导电线之间的距 离通常为关键尺寸，即通过光刻方法可印刷的最小尺寸。因为这样的BEOL金属电容器形成 在用于形成其它金属互连结构的同一工艺步骤中，所以在不增加额外加工成本的情况下可 制作这样的BEOL金属电容器。随着半导体器件按比例缩小以及金属线的节距的缩减，出现了新的图案化限制。 这些限制通常不能按比例缩小的老设计使之成为新技术。因此，期待着用于BEOL金属电容 器的新的和灵活的设计。
技术实现思路
金属电容器结构包括多个线层结构，其与通路层结构垂直互连。在每个线层内，提 供第一线层结构和第二线层结构。每个第一线层结构和每个第二线层结构包括一组平行金 属线，其在端部上物理地结合到具有矩形水平截面区域的矩形标签结构。第一线层结构的 第一组平行金属线和第二线层结构的第二组平行金属线交叉指状且彼此平行。第一组平行 金属线和第二组平行金属线可共同形成交叉指状均匀节距结构，从而平行金属线的每个相 邻对之间的距离在交叉指状均匀节距结构内是相同的。用于每个成对垂直相邻线层的矩形标签结构通过位于每个矩形标签结构的拐角 区域的下层或上层的一组标签间通路互连。在拐角区域内，两个矩形标签结构的水平截面 区域重叠。因为矩形标签结构在每个线层内、在矩形标签结构的两个相向侧壁之间的区域 内不朝着彼此突出，所以亚分辨率辅助特征(SRAFs)可用于在交叉指状均匀节距结构的整 体上提供均匀宽度和均匀节距，而不与矩形标签结构的光刻特征冲突。因此，交叉指状均匀 节距结构内的均匀宽度和均匀节距致使金属电容器结构容易以严格的工艺控制和较强的 再现性来制造。可选地，线标签金属通路可提供某些平行金属线和垂直相邻线层的上层和/ 或下层矩形标签结构之间的电接触，该垂直相邻线层作为平行金属线属于所述金属电容结 构的同一电极。根据本专利技术的一个方面，提供一种金属电容器结构，其包括多个线层结构和至少 一个通路层结构。多个线层结构当中的每个线层结构包括:第一线层结构，包括具有第一长 方体形状的第一矩形标签结构和从与第一矩形标签结构的侧壁相邻且从其突出的第一多个平行金属线；以及第二线层结构，包括具有第二长方体形状的第二矩形标签结构和与第 二矩形标签结构的侧壁相邻且从其突出的第二多个平行金属线。第一多个平行金属线和第 二多个平行金属线共同构成在一个方向上具有节距的交叉指状均匀节距结构，并且第一矩 形标签结构和第二矩形标签结构不突出进入第一矩形标签结构的侧壁和第二矩形标签结 构的侧壁之间的区域。【附图说明】图1A-1G是第一示范性结构的各种视图，其包括根据本专利技术第一实施例的金属 电容器结构。图1A是沿着图1D -1G中水平面A-A’剖取的水平截面图；图1B是沿着图1D-1G中水平面B-B’剖取的水平截面图；图1C是沿着图1D-1G中水平面C-C’剖取的 水平截面图；图1D是沿着图1A-1C中垂直平面D-D’剖取的垂直截面图；图1E是沿着图1A-1C中垂直平面E-E’剖取的垂直截面图；图1F是沿着图1A-1C中垂直平面F-F’剖 取的垂直截面图；而图1G是沿着图1A-1C中垂直平面G-G’剖取的垂直截面图。图2A-2F是第二示范性结构的各种视图，其包括根据本专利技术第二实施例的金属 电容器结构。图2A是沿着图2D-2G中水平面A-A’剖取的水平截面图；图2B是沿着图 2D - 2G中水平面B - B，剖取的水平截面图；图2C是沿着图2D - 2G中水平面C - C，剖取的 水平截面图；图2D是沿着图2八-2(:中垂直平面0-0’剖取的垂直平面图；图2E是沿着图 2A - 2C中垂直平面E - E’剖取的垂直截面图；而图2F是沿着图2A - 2C中垂直平面F - F， 剖取的垂直截面图。图3是示范性标线，其可用于图案化根据本专利技术实施例的金属电容器结构的线层 结构。图4是根据本专利技术实施例的第三示范性结构的垂直截面图。【具体实施方式】如上所述，本专利技术涉及具有交叉指状导电线的电容器结构及其制造方法，本文结 合附图进行描述。在全部附图上，相同的附图标记或者字母用于表示类似或等同的元件。为 了清楚起见省略了已知的不必要模糊本专利技术主题的功能和结构的详细描述。附图不必按比 例。参见图1A- 1G，在各种视图中示出了包括根据本专利技术第一实施例的金属电容器结 构的第一示范性结构。图1A-1G中的金属电容器结构可形成在基板(未示出)上，该基板可 为其上可形成半导体装置的半导体基板。金属电容器结构可形成在多个金属互连层中，该 多个金属互连层包括至少两个线层和至少一个通路层。具体而言，金属电容器结构可埋设 在至少一个电介质材料层90中，该电介质材料层包括电介质材料，例如，氧化娃、氮化娃、 有机硅酸盐玻璃或其组合。本文所用的“线层”是指其中呈现构造为在水平方向上提供电连接的导电互连结 构的互连层，水平方向即平行于其中导电互连结构的最上表面的方向。此外，“通路层”是指 其中呈现构造为在垂直方向上提供电连接的导电互连结构的互连层，垂直方向即垂直于其 中导电互连结构的最上表面的方向。通常，金属电容器结构可设置在n个垂直相邻线层之上，并且(n-1)个垂直相邻通路层设置在n个垂直相邻线层当中的最上线层和最下线层之间。数n是大于I的整数，SP2、3、4等。金属电容器结构可设置在任何一组n个垂直相邻线层之上。例如,金属电容器结 构可从第X线层(通常称为“Mx层”)设置到第(x+n-1)线层(通常称为“M (x+n-1)层”)，其 中X是任何的正整数，假定x+n-1不超过埋设金属电容器结构的结构中线层的总数。在每个线层内，金属电容器结构包括彼此不接触的一组两个整体形成的结构。两 个整体形成的结构的第一个在本文中称为“第一线层结构”，并且两个整体形成的结构的第 二个在本文中称为“第二线层结构”。因此，金属电容器结构可包括设置在n个线层之上的 2n数量个整体形成的结构。在图1A中示出了对应于图1D -1G中平面A-A’处的线层的第一线层结构15和 第二线层结构16。同样，在图1B中示出了对应于图1D-1G中平面B-B’处的线层的第一 线层结构25和第二线层结构26。在图1A中，第一线层结构15包括第一矩形标签结构13和第一多个平行金属线11。第一矩形标签结构13具有矩形的水平截面区域。因为第一矩形标签结构13形成在 A-A’平面的线层内作为三维结构，所以第一矩形标签结构13具有第一长方体的形状。同 样，第二矩形标签结构14具有另一个矩形的水平截面区域。因为第二矩形标签结构14也 形成在A - A’平面的线层内作为三维结构，所以第二矩形标签结构14具有第二长方体的形 状。应理解，第一矩形标签结构13和第二矩形标签结构14的侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属电容器结构，包括多个线层结构（15、16、25、26）和至少一个通路层结构（31、32、33、34、41或42），其中，在每个线层，所述多个线层结构（15、16、25、26）包括：第一线层结构（15或25），包括具有第一长方体形状的第一矩形标签结构（13或23）和第一多个平行金属线（11或21），所述第一多个平行金属线（11或21）从所述第一矩形标签结构（13或23）的侧壁突出且与所述第一矩形标签结构（13或23）的侧壁邻接；以及第二线层结构（16或26），包括具有第二长方体形状的第二矩形标签结构（14或24）和第二多个平行金属线（12或22），所述第二多个平行金属线（12或22）从所述第二矩形标签结构（14或24）突出且与所述第二矩形标签结构（14或24）邻接，其中所述第一多个平行金属线（11或21）和所述第二多个平行金属线（12或22）共同构成在一个方向上具有节距的交叉指状均匀节距结构（（11、12）或（21、22）），并且所述第一矩形标签结构（13或23）和所述第二矩形标签结构（14或24）不突出进入所述第一矩形标签结构（13或23）的所述侧壁和所述第二矩形标签结构（14或24）的所述侧壁之间的区域。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.23 US 13/167,0761.一种金属电容器结构，包括多个线层结构(15、16、25、26)和至少一个通路层结构(31、32、33、34、41或42)，其中，在每个线层，所述多个线层结构(15、16、25、26)包括: 第一线层结构(15或25)，包括具有第一长方体形状的第一矩形标签结构(13或23)和第一多个平行金属线(11或21 )，所述第一多个平行金属线(11或21)从所述第一矩形标签结构(13或23)的侧壁突出且与所述第一矩形标签结构(13或23)的侧壁邻接；以及 第二线层结构(16或26)，包括具有第二长方体形状的第二矩形标签结构(14或24)和第二多个平行金属线(12或22)，所述第二多个平行金属线(12或22)从所述第二矩形标签结构(14或24)突出且与所述第二矩形标签结构(14或24)邻接，其中所述第一多个平行金属线(11或21)和所述第二多个平行金属线(12或22)共同构成在一个方向上具有节距的交叉指状均匀节距结构((11、12)或(21、22))，并且所述第一矩形标签结构(13或23)和所述第二矩形标签结构(14或24)不突出进入所述第一矩形标签结构(13或23)的所述侧壁和所述第二矩形标签结构(14或24)的所述侧壁之间的区域。2.如权利要求1所述的金属电容器结构，其中每对垂直相邻的第一线层结构(15、25)在成对的垂直相邻第一矩形标签结构(13、23)的水平截面区域在俯视图上重叠的第一拐角区域由至少一个第一标签内通路结构(41)接触，并且每对垂直相邻第二线层结构(16、26)在所述成对的垂直相邻第二矩形标签结构(14,24)的水平截面区域在所述俯视图上重叠的第二拐角区域由至少一个第二标签内通路结构(42)接触。3.如权利要求2所述的金属电容器结构，还包括第一多个线内通路结构(31)和第二多个线内通路结构(32)，其中所述第一多个线内通路结构(31)的每一个垂直接触所述多个第一线层结构(15、25)中的一个中的上层第一金属线(11或21)和所述多个第一线层结构(15、25)中的另一个中的下层第一金属线(21或11)，并且所述第二多个线内通路结构(32)的每一个垂直接触所述多个第二线层结构(16、26)中的一个中的上层第二金属线(12或22)和所述多个第二线层结构(16,26)中的另一个中的下层第二金属线(22或12)。4.如权利要求3所述的金属电容器结构，还包括第一多个线至标签通路结构(33)和第二多个线至标签通路结构(34)，其中所述第一多个线至标签通路结构(33)的每一个垂直接触所述多个第一线层结构(15、25)中的所述一个中的另一个第一金属线(11或21)和所述多个第一线层结构(15、25)中的所述另一个中的第一矩形标签结构(23或13)，并且所述第二多个线内通路结构(34)的每一个垂直接触所述多个第二线层结构(16、26)中的所述一个中的另一个第二金属线(12或22)和所述多个第二线层结构(16、26)中的所述另一个中的第二矩形标签结构(24或14)。5.如权利要求1所述的金属电容器结构，其中所述第一多个平行金属线(11或21)和所述第二多个平行金属线(12或22)在所述交叉指状均匀节距结构((11、12)或(21、22))内全部具有相同的宽度。6.如权利要求5所述的金属电容器结构，其中所述第一多个平行金属线(11或21)的每一个的侧壁平行于所述第二多个平行金属线(12或22)之一的侧壁且与其具有均匀的间隔。7.如权利要求 6所述的金属电容器结构，其中所述相同的宽度和所述均匀的间隔之和等于所述交叉指状均匀节距结构((11、12 )或(21、22 ))的所述节距。8.如权利要求1所述的金属电容器结构，其中所述第一矩形标签结构(13或23)的所述侧壁和所述第二矩形标签结构(14或24)的所述侧壁其间以分隔距离彼此横向间隔开， 所述分隔距离在沿着所述第一矩形标签结构(13或23)的所述侧壁的水平方向的平移下是不变的。9.如权利要求1所述的金属电容器结构，其中所述多个线层结构(15、16、25、26)和所述至少一个通路层结构(3132、33、34、41或42)是构成第一电极(15、25、31、33、41)和第二电极(16、26、32、34、42)的成套的互补结构，所述第一电极(15、25、31、33、41)与所述第二电极(16、26、32、34、42)不直接接触，所述第一电极(15、25、3133、41)包括所述多个第一线层结构(15、25)和第一通路结构(31、33、41)，并且所述第二电极(16、26、32、34、42)包括所述多个第二线层结构(16,26)和第二通路结构(32、34、42)。10.如权利要求9所述的金属电容器结构，其中所述至少一个通路层结构(31、32、33、 34、41、42)包括:至少一个第一标签内通路结构(41 )，接触所述多个第一矩形标签结构(13、23 )当中的垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：E汤普森，小罗杰A布思，陆宁，CS帕特纳姆，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：