專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電容元件的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在例如日本未決專利公開No.2001-237375中公開了包括電容元件的現(xiàn)有半導(dǎo)體器件。該申請描述了MIM(金屬-絕緣體-金屬)電容器。還描述了通過鑲嵌工藝形成包括Cu電極的MIM電容器，由于該工藝在Cu電極中引起了凹陷(dishing)。
在深入研究之后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在日本未決專利公開No.2001-237375中描述的凹陷顯著地影響了元件形成工藝，尤其當(dāng)在MIM電容器中的電極之中的下電極中產(chǎn)生該凹陷時。下電極中的凹陷會引起形成于下電極上的電容器膜的厚度變化，此外，會引起形成于電容器膜上的下電極本身或上電極的結(jié)構(gòu)的變化。
因此，有效的是通過用于可靠地形成電容元件的最方便的方法來防止下電極中的凹陷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括形成于半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜；下電極，掩埋在形成于絕緣膜中的溝槽中；形成于下電極上的電容器膜；和形成于電容器膜上的上電極，其中下電極包括被絕緣膜彼此隔開的多個電極區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，在襯底平面內(nèi)(in-plane)方向上，將掩埋在形成于絕緣膜中的溝槽中的下電極分成被絕緣膜彼此隔開的多個電極區(qū)域，且絕緣膜介于電極之間，從而可以防止在形成下電極期間的凹陷。因此，下電極的生產(chǎn)可以更可靠。此外，它可以防止對于電容器膜或形成于下電極上的上電極的生產(chǎn)可靠性由于凹陷引起的惡化。由此，本發(fā)明提供了包括顯示出生產(chǎn)可靠性提高的電容元件的簡單結(jié)構(gòu)。
詞句“下電極包括被絕緣膜彼此隔開的多個電極區(qū)域”可包含被包括下電極的上表面的截面上的絕緣膜來分割下電極的至少部分的任一結(jié)構(gòu)。由此，在截面內(nèi)，可打開下電極外圍的至少一部分，或可選地，在截面內(nèi)，可閉合下電極的外圍。
根據(jù)本發(fā)明，下電極包括被絕緣膜彼此隔開的多個電極區(qū)域，從而可以提供一種具有顯示出生產(chǎn)可靠性提高的簡單結(jié)構(gòu)的電容元件。


從結(jié)合附圖的如下描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點和特征將變得更顯而易見，其中圖1是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3A至3C是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的制造工藝的截面圖。
圖4A至4C是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的制造工藝的截面圖。
圖5A至5C是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的制造工藝的截面圖。
圖6是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖7是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖8是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖10是示意性地示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖11是示意性地示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖12是示意性地示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖13是示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體器件中的下電極的結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在在此將參考說明性的實施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，利用本發(fā)明的講述可以完成許多可選的實施例，且本發(fā)明不局限于用于說明目的而說明的實施例。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，下電極可由包括多個平行的電極區(qū)域的第一和第二電極組件組成。這種結(jié)構(gòu)可以進一步可靠地防止在形成下電極期間的凹陷。此外，可以平行地布置多個電極區(qū)域，以提高電極區(qū)域的集成度，且由可以此相對于形成下電極的區(qū)域的面積增加下電極的面積。由此，與使用平板電極作為下電極的情況相比，可以進一步可靠地防止電容元件的電容減小。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，可將多個電極區(qū)域布置為條形。因此，在襯底平面內(nèi)方向上可以將多個電極區(qū)域集成為更高的密度。由此，與使用平板電極作為下電極的情況相比，可以更可靠地防止電容元件的電容減小。
在此，組成下電極的電極區(qū)域的形狀是包括下電極的上表面的截面形狀。在該說明書中，條形指的是在襯底水平方向上為整體的伸長的矩形形狀；例如，條形。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，多個電極區(qū)域在襯底平面內(nèi)方向上可布置成條形和格狀。它可以更可靠地提高多個電極區(qū)域的集成度。多個電極條可以布置成對角線格狀。由此，可以更可靠地防止包括下電極的層中的圖案坍塌(collapse)。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，電極區(qū)域可以布置成梳齒形。由此，可以提高下電極在襯底水平面內(nèi)的集成度，同時防止凹陷。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，電極區(qū)域可以布置成齒的端部是參差不齊的梳齒形。由此，可以更可靠地防止在包括下電極的層中的圖案坍塌。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，下電極可包括具有齒的端部是參差不齊的梳齒形的第一和第二電極區(qū)域，且介于第一和第二電極區(qū)域之間的絕緣膜可布置成在襯底平面內(nèi)的彎曲形。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，介于第一和第二電極的組件之間的絕緣膜可布置成在襯底平面內(nèi)的彎曲形。
由此，隔開兩個相鄰電極區(qū)域的絕緣膜可以不對齊成直線。由此，可減小在一個方向上的絕緣膜的延伸部分。因此，當(dāng)減小兩個電極區(qū)域之間的距離和減小絕緣膜的寬度時，可以進一步防止圖案坍塌。
在此彎曲形狀指的是介于電極區(qū)域之間的絕緣膜不在直線上延伸的彎曲形狀；例如，規(guī)則的鋸齒形形狀。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，電極區(qū)域中的一個的端部和電極區(qū)域中的另一個的端部之間的最小距離可以是0.2μm或更小。由此，與使用平板電極作為下電極的情況相比，可以更可靠地防止電容的減小。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可進一步包括掩埋在互連溝槽中的互連，該互連溝槽形成于絕緣膜中和形成于形成下電極的層中，其中電容器膜形成在下電極的上方并且用作用于互連的擴散阻擋膜。由此，可簡化半導(dǎo)體器件的整個結(jié)構(gòu)，同時防止互連成分?jǐn)U散到絕緣膜中。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可進一步包括掩埋在互連溝槽中的互連、形成于互連和電容器膜上方的絕緣擴散阻擋膜，互連溝槽形成于絕緣膜中和形成于形成下電極的層中，其中上電極形成于擴散阻擋膜的上方。由此，可以更可靠地防止互連成分?jǐn)U散到絕緣膜中。
在工藝和器件之間互換的本發(fā)明的這些成分以及表達(dá)的任意組合作為本發(fā)明的實施例也是有效的。
例如，在本發(fā)明中，下電極可通過鑲嵌工藝形成。由于在本發(fā)明中隔開地形成下電極，所以在通過鑲嵌工藝形成的電容元件中的下電極中可以防止凹陷，從而引起電容元件的生產(chǎn)可靠性提高。
在本發(fā)明中，在經(jīng)由絕緣膜的多個相鄰區(qū)域之間的最小距離可以是0.2μm或更小。在本發(fā)明中，梳齒形的相鄰齒之間的最小距離可以是0.2μm或更小。
在本發(fā)明中，具有條形的多個電極可在絕緣膜中電連接。在本發(fā)明中，可經(jīng)由另一層連接具有條形的多個電極。
在本發(fā)明中，互連可以是銅互連。在本發(fā)明中，可通過用于形成下電極的工藝形成互連。在本發(fā)明中，可通過鑲嵌工藝形成互連。
在本發(fā)明中，電容器膜可包括SiCN或SiN膜。在本發(fā)明中，擴散阻擋膜可包括SiCN或SiN膜。
將參考各圖更具體地描述本發(fā)明的實施例。在所有圖中，由相同的符號表示共同的組件，且在必要時不對其進行描述。
(實施例1)圖1是示出根據(jù)該實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖1所示的半導(dǎo)體器件100中，在半導(dǎo)體襯底(未示出)上順序地形成絕緣膜101、絕緣膜109和絕緣膜111。
在絕緣膜101中，形成在其中掩埋下電極102的溝槽。下電極102包括兩個區(qū)域，即第一下電極103和第二下電極105，它們被絕緣膜101彼此隔開。與下電極102相鄰形成了SiCN膜107。SiCN膜107掩埋在與絕緣膜101接觸形成的絕緣膜109中。在SiCN膜107上，形成了上電極113。上電極113掩埋在形成于與絕緣膜109接觸形成的絕緣膜111的溝槽中。
半導(dǎo)體器件100包括由下電極102、SiCN膜107和上電極113組成的電容元件。
將描述下電極102是通過鑲嵌工藝形成的Cu電極的情況。具體地，將描述上電極113是TiN膜的情況。
圖2是示出圖1所示的下電極102的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖2示出了在半導(dǎo)體襯底的水平面中的下電極102的形狀。以上描述的圖1對應(yīng)于圖2中的A-A′得到截面圖。
在圖2中，在第一下電極103和第二下電極105二者中，下電極102的上表面的平面形狀是梳齒形，其中較短的齒和較長的齒交替排列使得齒端是參差不齊的。第一下電極103和第二下電極105經(jīng)由絕緣膜101相鄰，以便它們的齒彼此相對。介于第一下電極103和第二下電極105之間的絕緣膜101的平面形狀具有鋸齒形(zigzag)彎曲形狀。
在包括下電極102上表面的截面中的第一下電極103和第二下電極105的每一個中，組成每個電極的梳齒之間的最小距離例如可以是0.2μm或更小，優(yōu)選0.1μm或更小。此外，在上述截面中的第一下電極103和第二下電極105之間的最小距離例如也可以是0.2μm或更小，優(yōu)選0.1μm或更小。由此，可以充分地提高襯底水平面中下電極102的面積與用于形成下電極的區(qū)域的面積的比。與使用具有用于形成下電極的區(qū)域的相等面積的一個平面下電極相比，可以使電容的降低減到最小。此外，可以適當(dāng)?shù)剡x擇組成每個電極的梳齒之間的距離的下限，只要足以避免絕緣膜101的圖案坍塌就可以。
例如，雖然圖2中未示出，但在絕緣膜101內(nèi)連接第一下電極103和第二下電極105以成為等電位的?？蛇x地，可經(jīng)由除了絕緣膜101之外的層連接第一下電極103和第二下電極105以成為等電位的。
將描述圖1所示的半導(dǎo)體器件100的制造工藝。圖3A至3C、4A至4C和5A至5C是說明制造半導(dǎo)體器件100的步驟的截面圖。
首先，如圖3A所示，基絕緣膜123形成在具有半導(dǎo)體元件的硅襯底121上。將根據(jù)電容元件形成在基絕緣膜123正上方的情況來描述該實施例。通過等離子體CVD在基絕緣膜123上淀積SiO2膜作為絕緣膜101。接下來，在絕緣膜101上形成掩模125，然后通過光刻在掩模125中形成開口127，使得在要形成下電極102的位置暴露出絕緣膜101(圖3B)。
然后，通過干法蝕刻選擇性地去除絕緣膜101中的露出部分，以絕緣膜101中形成凹部129作為溝槽(圖3C)。在去除掩模125之后，在硅襯底121的整個表面上方淀積用作擴散阻擋膜的Ta/TaN膜(未示出)。然后，在硅襯底121的整個表面上方，淀積Cu膜131使得凹部129被掩埋(圖4A)。隨后，通過CMP(化學(xué)機械拋光)去除形成在凹部129外部的Cu膜131，以形成第一下電極103和第二下電極105(圖4B)。
接下來，在絕緣膜101上淀積SiO2膜作為絕緣膜109。如參考圖3B和3C所述，在下電極102上的絕緣膜109中形成用于形成電容器膜的凹部133(圖4C)。隨后，在硅襯底121的整個表面上方，形成用作電容器膜的SiCN膜107使得凹部133被掩埋。然后，通過CMP去除形成在凹部133外部的SiCN膜107(圖5A)。
然后，在絕緣膜109上形成SiO2膜作為絕緣膜111，并在如上所述的SiCN膜107上方的絕緣膜111中形成凹部135(圖5B)。接下來，在硅襯底121的整個表面上方，通過濺射形成TiN膜137使得凹部135被掩埋(圖5C)。隨后，通過CMP去除形成在凹部135外部的TiN膜137，以形成上電極113。由此，提供了半導(dǎo)體器件100(圖1)。
接下來，將描述圖1中所示的半導(dǎo)體器件100的效果。
在圖1所示的半導(dǎo)體器件100中，下電極102由兩個區(qū)域即第一下電極103和第二下電極105組成，它們被絕緣膜101彼此隔開。與下電極102是一個極板的情況相比，該結(jié)構(gòu)可以使Cu膜131的CMP(圖4A和4B)期間Cu膜131上表面中的凹陷最小化。因此，它會使由于凹陷引起的電容元件生產(chǎn)的可靠性的惡化最小化，并給出具有優(yōu)良生產(chǎn)可靠性的電容元件。
在半導(dǎo)體器件100中，第一下電極103和第二下電極105二者都具有梳齒平面形狀，且介于它們之間的絕緣膜101以鋸齒形方式布置。如果介于第一下電極103和第二下電極105之間的絕緣膜101布置成直線，則它們的長寬比會增加，從而如參考圖3C所述形成的凹部129的側(cè)壁時形成于絕緣膜101上的作為掩模125的光刻膠會下陷(fall)。因而，絕緣膜101可以在襯底平面內(nèi)布置成曲線，即，它們的截面形狀可以如該實施例中這樣是鋸齒形線，從而可以防止上述的光刻膠下陷和相關(guān)的圖案坍塌。因而，防止使下電極102和下電極102相互隔開的絕緣膜101中的圖案坍塌，從而得到提高的生產(chǎn)可靠性。
在半導(dǎo)體器件100中，第一下電極103和第二下電極105具有梳齒截面形狀。因此，絕緣膜101保留在齒延伸方向和垂直于該延伸方向的方向上。因而，與保留在一個方向上的結(jié)構(gòu)相比，可以進一步可靠地防止圖案坍塌。
日本未決專利公開No.2001-237375描述了通過在硅襯底中形成具有除了矩形的形狀的第一電極和在第一電極的上表面上形成由金屬氮化物制成的第一擴散阻擋膜，可以防止第一電極中的凹陷。然而，在該結(jié)構(gòu)中，第一電極還形成在對應(yīng)于圖1的下電極102的第一擴散阻擋膜的下面。此外，在由對應(yīng)于圖1中的上電極113的金屬氮化物制成的第二擴散阻擋膜的上方形成具有除了矩形的形狀的第二電極。由此，使該器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。此外，制造該器件需要在硅襯底上刻第一電極、在第一電極上形成第一擴散阻擋膜和在第二電極下形成第二擴散阻擋膜的另外步驟。由此，在日本未決專利公開No.2001-237375中描述的器件需要復(fù)雜的制造工藝。
相反，在圖1所示的半導(dǎo)體器件100中，將在鑲嵌步驟期間易受凹陷的下電極102分成兩個區(qū)域，而上電極113是一個極板上的電極。因而，提供了由簡單工藝制造的簡單結(jié)構(gòu)，這能夠確保足夠的電容，同時防止下電極102中的凹陷。
在圖1所示的半導(dǎo)體器件100中，下電極102可以具有除了圖2所示的形狀。圖6和7示出了下電極102的平面形狀的其它例子。
除了如下所述之外，圖6中的基本結(jié)構(gòu)如在圖2中示出的一樣，即在圖6中，第一下電極103和第二下電極105至少在包括下電極102的上表面的截面中具有齒的長度相等的梳齒形狀，且第一電極103和第二下電極105以它們的齒彼此相對的方式經(jīng)由絕緣膜101相鄰。再者，在該結(jié)構(gòu)中，第一電極103和第二下電極105通過絕緣膜101彼此隔開，從而可以防止在形成下電極102期間的凹陷。雖然介于第一下電極103和第二下電極105之間的絕緣膜101在與圖6中的梳齒的延伸方向垂直的方向上布置成直線，但可以將它們布置成如圖2所示的非直線(鋸齒線)，以便可以更加可靠地防止絕緣膜101中的圖案坍塌。
圖7示出了第一下電極103和第二下電極105二者都具有梳齒形狀的另一例子。與圖2和6相比，圖7示出了第一下電極103中的梳齒的端部沒有面對第二下電極105中的梳齒的端部的結(jié)構(gòu)，具體地，兩個梳齒經(jīng)由絕緣膜101交替布置，以便在一個電極的梳齒之間，插入另一個電極中的梳齒。再者，在該結(jié)構(gòu)中，介于第一下電極103和第二下電極105之間的絕緣膜101具有沿著如圖2所示的電極布置方向布置成非直線的截面形狀，從而即使當(dāng)相鄰電極之間的絕緣膜101窄時，也可以防止其中的光刻膠下陷。由此，可以進一步可靠地防止絕緣膜101中的圖案坍塌。
圖13示出了下電極102的平面形狀，其中圖2所示的第一下電極103和第二下電極105形成為連續(xù)整體部分。術(shù)語“連續(xù)整體部分”意思是指它們模制成連續(xù)單元。優(yōu)選地是沒有接合點的單個構(gòu)件。在圖13中，將下電極102分成多個區(qū)域的絕緣膜101具有如階梯的平面形狀。如圖13所示，可使用包括下電極102的上表面的任一截面形狀，只要至少在該截面上通過絕緣膜101隔開上述區(qū)域即可，而不局限于在截面上，下電極102由多個構(gòu)件組成或至少一部分其外圍敞開的結(jié)構(gòu)，并且可使用外圍閉合的結(jié)構(gòu)。
將描述以下的實施例，針對與實施例1的不同點。
(實施例2)在實施例1描述的第一半導(dǎo)體器件100(圖1)中，組成下電極102的第一下電極103和第二下電極105具有梳齒形狀，但第一下電極103和第二下電極105中的每一個都可以是由多個電極的組合組成的電極組件。例如，它們可經(jīng)由掩埋在絕緣膜101下面的絕緣膜中的連接栓塞連接到掩埋在下面的絕緣膜中的連接電極，以確保等電位。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的下電極102的平面形狀。圖8示出了第一下電極103是由多個電極141和多個電極143組成的電極組件并且第二下電極105是由多個電極147和多個電極149組成的電極組件的結(jié)構(gòu)。電極141、143、147和149具有條形的截面形狀。
組成第一下電極103的電極組件具有電極141和電極143交替布置且平行的結(jié)構(gòu)。組成第二下電極105的電極組件電極147和電極149交替布置且平行的結(jié)構(gòu)。電極141和電極149具有相同的截面形狀，且在條的縱向方向(條形長度)上具有比電極143和電極147小的寬度。電極143和電極147也具有相同的截面形狀。此外，電極141和電極147以它們的端部彼此相對的方式經(jīng)由絕緣膜101相鄰，而電極143和電極149以它們的端部彼此相對的方式經(jīng)由絕緣膜101相鄰。在隔開第一下電極103與第二下電極105的區(qū)域中，絕緣膜101在襯底平面內(nèi)布置成彎曲形狀，如由圖8中的虛線所示，即，它們的平面形狀是鋸齒形線。
多個這些條形電極經(jīng)由除了絕緣膜101的層連接。在圖8中，用作連接栓塞的導(dǎo)電栓塞153連接到電極141、143、147和149中的每一個。例如，導(dǎo)電栓塞153掩埋在絕緣膜101正下方的絕緣膜中。連接到每個電極的導(dǎo)電栓塞153連接到連接電極155，連接電極155掩埋在作為形成在下面的絕緣膜中的溝槽的凹部中。由此，組成第一下電極103和第二下電極105的所有電極都保持為等電位。
該結(jié)構(gòu)還提供了與圖2所示的下電極102可比的效果。
圖9示出了圖8中的結(jié)構(gòu)的變型。在圖9中，還在第一下電極103和第二下電極105之間形成第三下電極157。第三下電極157是包括多個條形電極159和多個條形電極161的電極組件。電極159和161交替布置且彼此平行。電極159具有與電極143和電極149基本相等的長度，而電極161比電極159長且具有與電極141和電極147基本相等的長度。
圖9中所示的下電極102具有長的條形電極的形狀，其通過絕緣膜101被分成三個電極，具體地分成電極141、159和147或分成電極143、161和149。
圖9中所示的結(jié)構(gòu)還可以防止在形成下電極102期間的凹陷，如同圖8的結(jié)構(gòu)中那樣。此外，組成下電極102的多個電極(電極141、143、147、149、159和161)布置成對角線格狀。由此，可以進一步可靠地提高電極的集成度。此外，在內(nèi)電極距離小和介于電極之間的絕緣膜101窄的結(jié)構(gòu)中，可以更加可靠地防止絕緣膜101中的圖案坍塌。
在圖8和9中，可適當(dāng)?shù)剡x擇用于導(dǎo)電栓塞153和連接電極155的材料；例如，諸如銅的金屬。
在圖8和9中，示出了在下電極102中的下層中連接多個電極的結(jié)構(gòu)，但在下電極102中的上層中可連接多個電極。
在圖9中，示出了組成下電極102的條形電極在襯底平面內(nèi)布置成對角線格狀的結(jié)構(gòu)，但條形電極也可布置成另一類型的格狀，如四方格。
(實施例3)
雖然電容器膜在圖1中所示半導(dǎo)體器件100中是SiCN膜107，但電容器膜也可以是多個絕緣膜的分層膜。
圖10是示出根據(jù)該實施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖10中所示的半導(dǎo)體器件具有如圖1所示的基本結(jié)構(gòu)，除了與接觸下電極102的SiCN膜107相接觸地形成SiN膜115以及與SiN膜115相接觸地形成上電極113之外。形成SiN膜115可以進一步提高電容元件的電容。
圖10以及隨后描述的圖11和12示出了在包括半導(dǎo)體器件元件的硅襯底121的表面上形成基絕緣膜123和與基絕緣膜123相接觸地形成絕緣膜101的結(jié)構(gòu)。然而，對形成電容元件的位置沒有特別的限制；例如，它可以形成在另外的上層中。
在上述實施例中描述的半導(dǎo)體器件中，SiCN膜107用作電容器膜。因此，電容器膜還可以用作用于該層中的另一銅互連的擴散阻擋膜。
圖11是圖10中所示的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中Cu互連117形成在絕緣膜101中，SiCN膜107形成在Cu互連117和下電極102的上方。在形成下電極102的步驟期間通過鑲嵌工藝形成Cu互連117。SiCN膜107可具有例如50nm的厚度。
在圖11所示的半導(dǎo)體器件中，SiCN膜107不僅用作電容元件中的電容器膜，而且用作Cu互連117的擴散阻擋膜。由此，可簡化該器件的整個結(jié)構(gòu)，同時可靠地防止Cu互連117中的Cu擴散。
圖12示出了圖11中的半導(dǎo)體器件，其中SiCN膜119形成在Cu互連117和SiN膜115的上方。SiCN膜119與Cu互連117上方的SiCN膜107接觸。SiCN膜119不僅與用于形成電容元件的區(qū)域中的SiCN膜107上的SiN膜115接觸，而且與上方的上電極113接觸。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以進一步可靠地提高電容元件的電容，同時進一步可靠地防止Cu互連117中的Cu擴散到絕緣膜中。在圖12中，SiCN膜107具有例如30nm的厚度，而SiCN膜119具有例如20nm的厚度。
雖然已參考各圖描述了本發(fā)明的一些實施例，但這些實施例僅是說明性的，且除了以上描述的那些之外，還可采用各種結(jié)構(gòu)。
例如，雖然在以上實施例中形成在下電極102的上部上并且與下電極102接觸的電容器膜是SiCN膜107，但電容器膜除了SiCN膜之外還可以是SiN膜等。
雖然在以上實施例中絕緣膜101、109和111是SiO2膜，但是這些絕緣膜可以不局限于SiO2膜，而可以是例如具有3.5或更小的比介電常數(shù)的低介電常數(shù)膜。這種低介電常數(shù)膜的具體例子包括SiOC膜、氫化聚硅氧烷膜(hydrogenated polysiloxane film)、甲基聚硅氧烷膜(methylpolysiloxane film)、甲基氫聚硅氧烷膜(methyl hydrogenpolysiloxane film)和制成多孔的這些膜。可使用有機聚合物作為低介電常數(shù)膜。低介電常數(shù)膜可以是包括Si、O和H作為組成元素的膜。低介電常數(shù)膜可以是包括Si、C、O和H作為組成元素的膜。即使當(dāng)使用低介電常數(shù)膜時，通過將下電極102分成多個區(qū)域也可提高電容元件生產(chǎn)時的可靠性。
(實例)制備了圖1中所示的半導(dǎo)體器件100。下電極102具有圖2中所示的平面形狀。在圖2中，組成下電極102的梳齒電極在延伸方向上的長度(x)是10μm，而在布置方向上的條形電極的長度(y)是10μm。在半導(dǎo)體器件100中，上電極113具有10μm×10μm的大小。
組成下電極102的梳齒電極的端部之間的距離和梳齒之間的距離(在下文中，共同地稱為“線距離”)在0.1μm、0.2μm到0.5μm之間變化。在所有情況下，在下電極102中沒有觀察到凹陷，且在絕緣膜101中沒有觀察到圖案坍塌。
當(dāng)電極端部之間的距離和梳齒之間的距離是0.1μm、0.2μm和0.5μm時，電容的減小分別是作為具有10μm×10μm大小的一個平面的下電極102的電容的7％、26％和53％。
顯然本發(fā)明不局限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，可進行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜；下電極，掩埋在形成在所述絕緣膜中的溝槽中；形成在所述下電極上的電容器膜；和形成在所述電容器膜上的上電極，其中所述下電極包括被所述絕緣膜彼此隔開的多個電極區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述下電極由包括所述多個平行電極區(qū)域的第一和第二電極組件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述多個電極區(qū)域布置成條形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個電極區(qū)域在襯底內(nèi)平面方向布置成條形和格狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中介于所述第一和所述第二電極區(qū)域之間的所述絕緣膜在所述襯底平面內(nèi)布置成彎曲形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述電極區(qū)域布置成梳齒形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述電極區(qū)域布置成所述齒的所述端部是參差不齊的梳齒形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述下電極包括具有梳齒形狀的第一和第二電極區(qū)域，其中所述齒的所述端部是參差不齊的，以及介于所述第一和所述第二電極區(qū)域之間的所述絕緣膜在所述襯底平面內(nèi)布置成彎曲形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述電極區(qū)域中一個的端部和所述電極區(qū)域中的另一個的端部之間的最小距離是0.2μm或更小。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括掩埋在互連溝槽中的互連，該互連溝槽形成在所述絕緣膜中并且形成在形成所述下電極的所述層中，其中所述電容器膜形成在所述下電極和所述互連的上方，并且用作用于所述互連的擴散阻擋膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括掩埋在互連溝槽中的互連，該互連溝槽形成在所述絕緣膜中并且形成在形成所述下電極的層中，和形成在所述互連和所述電容器膜上方的絕緣擴散阻擋膜，其中所述下電極形成在所述擴散阻擋膜的上方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電容元件，具有顯示出優(yōu)良生產(chǎn)可靠性的簡單結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件(100)，該半導(dǎo)體包括由下電極(102)、SiCN膜(107)和上電極(113)的電容元件。在半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜(101)中形成了溝槽，在該溝槽中掩埋下電極(102)。下電極(102)包括兩個區(qū)域，即第一下電極(103)和第二下電極(105)，它們經(jīng)由絕緣膜(101)彼此隔開。
文檔編號H01L29/92GK1763954SQ20051011343
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者大窪宏明, 小田典明, 中柴康隆 申請人:恩益禧電子股份有限公司