用于金属-氧化物-金属电容器的高电容绝缘体的选择性制造
2019-11-22

用于金属-氧化物-金属电容器的高电容绝缘体的选择性制造

本发明揭示半导体装置中的具有增加的电容的电容器的方法和装置。在一特定实施例中,揭示一种形成电容器的方法。移除在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的第一绝缘材料的一区段以形成一沟道。将第二绝缘材料沉积于所述第一金属接触元件与所述第二金属接触元件之间的所述沟道中。

制造

PCA1658可在产品制造过程1660处被接纳且集成到例如第一代表性电子装置1662和第二代表性电子装置1664的一个或一个以上电子装置中。作为一说明性、非限制实例,第一代表性电子装置1662、第二代表性电子装置1664或此两者可选自机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元和计算机的群组。作为另一说明性、非限制实例,电子装置1662和1664中的一者或一者以上可为远程单元,例如移动电话、手持式个人通信系统(PCQ单元、例如个人数据助理的便携式数据单元、具备全球定位系统(GPQ功能的装置、导航装置、例如仪表读取设备的固定位置数据单元,或存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置,或其任何组合。虽然图16可说明根据本发明的教示的远程单元,但本发明不限于这些示范性说明的单元。本发明的实施例可合适地用于任何装置中,所述装置包括用于测试和表征的包括存储器的有源集成电路和芯片上电路。

图1到图6说明用于在半导体装置中形成具有较高电容的电容器的方法的特定说明性实施例。图1为掩模100的特定说明性实施例的俯视图,掩模100将应用于在半导体装置110上产生增加的密度的电容器,半导体装置110具有沉积于半导体装置110的层上的金属接触元件112到118和122到128,以及包括低介电常数(低K)绝缘材料120的第一绝缘材料。金属接触元件112到118和122到128以及低介电常数绝缘材料120定位于衬底层与光致抗蚀剂材料层之间的半导体装置110的当前层上,如参看图2A和图2B进一步描述。衬底层可被视为第一层,经显影的层可被视为第二层,且光致抗蚀剂层可被视为第三层。

关于封装1640的信息可(例如)经由存储于计算机1646处的组件库而分布到各种产品设计者。计算机1646可包括耦合到存储器1650的处理器1648,例如一个或一个以上处理核心。印刷电路板(PCB)工具可作为处理器可执行指令而存储于存储器1650处,以处理经由用户接口1644而从计算机1646的用户接收的PCB设计信息1642。PCB设计信息1642可包括电路板上的经封装半导体装置的物理定位信息,经封装半导体装置对应于封装1640,封装1640包括图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘或根据图14的方法、图15的方法或其任何组合而形成的电容器装置。

图9B为展示所得半导体装置900的俯视图,其中图9A的侧面横截面图为沿着区段950的视图。如图9B所示,先前形成的沟道310现在用金属来填充,以便在金属接触元件116与金属接触元件118之间产生金属板820,金属板820被囊封于高介电常数绝缘材料720的层中。在使用相同工艺的情况下,可得到多个类似构造,例如在金属接触元件112与金属接触元件114之间的金属板822,金属板822被囊封于高介电常数绝缘材料722的层中。

由本文中所揭示的实施例提供的一个特定优点使得能够在先前由具有较低电容的电容器占用的半导体装置的一位置中产生具有较高电容的电容器。在一个实施例中,移除在第一金属接触元件与第二金属接触元件之间的具有相对较低介电常数的第一绝缘材料的一区段且利用具有较高介电常数的第二绝缘材料来替换所述区段会产生具有较高电容的电容器,而不增加使用所述电容器的装置的尺寸,且所述电容器不占用所述装置上的额外空间。

因此,图9A到图9B的半导体装置900的特征为具有较高电容且因此具有较长保持时间的电容器,所述电容器包括金属接触元件116、高介电常数绝缘材料720的层、金属接触元件118,和金属板820。较高电容的装置是通过以下操作形成:使用单一掩模以选择性地移除低介电常数绝缘材料的一部分,从而使得能够沉积高介电常数绝缘材料和金属材料以形成两个电容器,所述两个电容器可并联耦合以形成具有较高电容的电容器。

图7为图4的半导体装置的侧面横截面图,高介电常数材料沉积于半导体装置中,其部分地填充金属接触元件之间的沟道;

图6为侧面横截面图,其展示根据如目前所揭示的方法的特定说明性实施例而形成的所得半导体装置600。所得半导体装置600通过以下操作生产:使用平坦化工艺以移除沉积于半导体装置110上的高介电常数绝缘材料510,除了填充图3到图4的沟道310的高介电常数绝缘材料520的区段之外。半导体装置600的特征为具有较高电容且因此具有较长保持时间的电容器,所述电容器包括金属接触元件116、高介电常数绝缘材料520的区段,和金属接触元件118。较高电容的装置通过以下操作形成:使用单一掩模以选择性地移除低介电常数绝缘材料的一部分,从而使得能够沉积高介电常数绝缘材料以形成具有较高电容的电容器。

因此,图1到图6、图7到图9B、图IOA到图10B、图11到图13B中所描绘、(例如)并入图14的方法、图15的方法或其任何组合的电容器装置可被制造、处理且并入到电子装置中,如说明性过程1600中所描述。关于图1到图15所揭示的实施例的一个或一个以上方面可包括于(例如)库文件1612、⑶SII文件16¾和GERBER文件1652内的各种处理阶段处,以及存储于研究计算机1606的存储器1610、设计计算机1614的存储器1618、计算机1646的存储器1650、用于(例如)板组装过程16M处的各种阶段处的一个或一个以上其它计算机或处理器(未图示)的存储器处;并入到例如掩模1632、裸片1636、封装1640、PCA1658、例如原型电路或装置(未图示)的其它产品等一个或一个以上其它物理实施例中;或其任何组合。虽然描绘从物理装置设计到最终产品的各种代表性生产阶段,但在其它实施例中,可使用较少阶段或可包括额外阶段。类似地,过程1600可由单一实体执行,或由执行过程1600的各种阶段的一个或一个以上实体执行。