(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電層と、
第１の長さを有する第１の上面と、前記第１の上面よりも低い第２の上面とを有する、前記第１の導電層上の絶縁体と、
前記絶縁体の前記第１の上面上の第２の長さを有する第２の導電層であって、前記第２の導電層は前記絶縁体との界面において前記絶縁体上にあり、前記第２の導電層の前記第２の長さは前記第１の上面における前記絶縁体の前記第１の長さより短い、当該第２の導電層と、
前記第１の上面に隣接し、前記絶縁体の前記第２の上面上に位置する第１の保護層であって、前記第１の保護層の上面が、前記絶縁体の前記第１の上面と略同一面上にある、当該第１の保護層と、
を含むＭＩＭキャパシタ。
【請求項２】
前記絶縁体上に位置する前記第２の導電層上に位置し、所定の長さを有するエッチング停止部をさらに含む、請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
所定の長さを有し、前記エッチング停止部上の第２の保護層をさらに含む、請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記第２の保護層の前記所定の長さは前記エッチング停止部の前記所定の長さと略等しい、請求項３に記載のキャパシタ。
【請求項５】
前記絶縁体と、前記絶縁体上の前記第２の導電層との間に、さらに、第３の保護層が設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＭＩＭキャパシタ。
【請求項６】
前記第１の保護層の少なくとも１つの側方の角が、前記絶縁体の側方の角に当接する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＭＩＭキャパシタ。
【請求項７】
ＭＩＭキャパシタを製造するための方法であって、
基板上に第１の導電層を堆積するステップと、
前記第１の導電層上の第１の長さを有する絶縁体を堆積するステップと、
前記絶縁体の一部を除去するステップと、
前記除去された絶縁体によって生成された空間を第１の保護層により充填するステップと、
前記絶縁体上に第２の導電層を堆積するステップと、
前記保護層により前記絶縁体の保護されている部分が除去されることを防ぎながら、前記絶縁体上の前記第２の導電層の一部を除去するステップであって、前記第２の導電層が有する第２の長さが、前記除去後に、除去前の前記第２の導電層との界面における前記絶縁体の前記第１の長さより短くなる、当該ステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記絶縁体上の前記第２の導電層の上に位置し、所定の長さを有するエッチング停止部を堆積するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング停止部上に第２の保護層を堆積するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記絶縁体と前記第２の導電層との間に第３の保護層が形成されるように、前記絶縁体上に前記第３の保護層を堆積するステップをさらに含み、
前記絶縁体の一部を除去するステップは、前記第３の保護層及び前記絶縁体の一部を除去するステップであり、
前記絶縁体上に第２の導電層を堆積するステップは、前記絶縁体上の前記第３の保護層上に前記第２の導電層を堆積するステップである、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体デバイスに関し、より具体的には、新規な金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）キャパシタ及びそれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）キャパシタは、チップの小型化が複数の受動素子の集積化を要求するため重要である。キャパシタはちょうどそうした受動デバイスの１つである。ＭＩＭキャパシタの利点は、フットプリントの減少、より高い品質係数、及びより低い寄生を含む。ＭＩＭキャパシタは、２つの金属層を分離する絶縁体を有する。従来技術のＭＩＭキャパシタに関連する１つの不利点は、上部金属層との界面で絶縁体において生じる縁欠陥である。
【０００３】
図１は、縁欠陥になりやすい従来技術のＭＩＭキャパシタ１００を示す。縁欠陥は製造段階での早期にデバイス障害をもたらす。それゆえに、歩留まりを改善するために、ＭＩＭキャパシタ内の上部電極エッチングから上部電極の周囲における縁欠陥又は脆弱な絶縁性をなくすことが望ましい。絶縁体１０４は２つの導電層１０２を分離する。縁欠陥１１０は、上部導電層１０２と絶縁体１０４の界面で絶縁体１０４に生じる。縁欠陥を取り除くために、プルバック化学処理法が開発された。このようなプルバック化学処理法は、上部導電層１０２との界面が厚い絶縁体１０４をもつＭＩＭキャパシタをもたらす。図２は、プルバックをもつ従来技術のＭＩＭキャパシタを示す。
【０００４】
図２は、プルバックをもつ従来技術のＭＩＭキャパシタ２００を示す。プルバック化学処理法は、絶縁体１０４と導電層１０２の界面でプルバック化学処理（矢印２２０）された上部導電層１０２をもつＭＩＭキャパシタ２００をもたらす。絶縁体１０４は、上部導電層１０２との界面が厚い部位２３０を有する。厚くされた絶縁体１０４は、縁欠陥を減少させ、漏れも減少させる。漏れの減少は、歩留まりを改善する。しかしながら、プルバック化学処理されたＭＩＭキャパシタ２００の１つの不利点は、このような構造体が、例えばＳｉＮのような低Ｋ誘電体からなる絶縁体１０４でしか動作しないことである。このような構造体は、高Ｋ誘電体からなる絶縁体１０４では動作しない。当業者が認識するように、高Ｋ誘電体は、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３及びＨｆＯ２を含むが、これらに限定されるものではない。
【０００５】
図３は、高Ｋ誘電体からなる絶縁体をもつ、プルバック化学処理された従来技術のＭＩＭキャパシタ３００を示す。絶縁体１０４’は、高Ｋ誘電体を含む。プルバック化学処理法は、絶縁体１０４と導電層１０２の界面においてプルバック化学処理（２２０）された上部導電層１０２をもつＭＩＭキャパシタだけでなく、界面が薄い絶縁体１０４’をもつＭＩＭキャパシタをもたらす。このような絶縁体１０４‘は縁欠陥及び漏れの増加をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
当該技術分野に必要とされるのは、縁欠陥を減少させ、全ての誘電体に対して高い歩留まりを維持する改善されたＭＩＭキャパシタである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、キャパシタ及びそれの製造方法に向けられる。
【０００８】
第１の実施形態は、導電層と、絶縁体と、導電層と、保護層とを含むキャパシタに向けられる。絶縁体は導電層上にあり、一方、導電層は絶縁体上に位置する。絶縁体上の導電層は、導電層と絶縁体の界面における絶縁体の所定の長さより短い所定の長さを有する。保護層は、底部導電層と絶縁体の界面に隣接する。
【０００９】
第２の実施形態は、導電層と、絶縁体と、保護層と、導電層とを含むキャパシタに向けられる。絶縁体は導電層上に位置する。保護層は絶縁体上に位置する。導電層は保護層上にあり、この導電層は、保護層と絶縁体の界面における絶縁体の所定の長さより短い、所定の長さを有する。
【００１０】
本発明は、従来技術のキャパシタに関連する前述の問題を解決する。より具体的には、本発明は、保護層を用いることにより高Ｋ誘電体に関連する歩留まりの障害を防ぐ。本発明は誘電体に依存しない。それゆえに、高Ｋ誘電材料及び低Ｋ誘電体材料の両方を、歩留まりに悪影響を与えることなく、絶縁体として用いることができる。
【００１１】
少なくとも前述の理由のために、本発明はキャパシタ技術を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態が、例示のみの目的で、添付の図面を参照してここに説明される。
【００１３】
本発明は、添付の図面を参照してここに説明される。図面において、本発明をより明確に説明し例示するために、構造体の種々の態様が示され、単純化した様式で概略的に表される。
【００１４】
概要及び序文によって、本発明の実施形態はキャパシタ及びそれを製造するための方法に向けられる。全ての実施形態は、その上に第２の導電層が堆積される絶縁体に隣接して或いはその上に第２の導電層が堆積される絶縁層の上に、堆積された保護層を含む。全ての実施形態において、上部導電層の所定の長さは、導電層１０２（第１の実施形態）又は保護層５４０（第２の実施形態）との界面における絶縁層１０４の所定の長さより短い。
【００１５】
本発明の第１の実施形態が、改善されたキャパシタの形成を示し、より具体的には、改善された金属・絶縁体・金属（ＭＩＭ）キャパシタを示す図４から図６を参照して説明される。本発明の第１の実施形態は、絶縁体１０４に隣接して保護層４４０を堆積するステップを含む。保護層４４０は、絶縁体１０４がプルバック・プロセス中に除去されることを防ぐ。それゆえに、保護層４４０は、上部（第２の）導電層１０２の下に厚い絶縁体を維持する。第１の実施形態において、絶縁体１０４は、導電層１０２の上に堆積され、この導電層は底部（最初の）導電層１０２とも呼ぶことができる。第１の実施形態は以下により具体的に説明される。
【００１６】
図４は、本発明の第１の実施形態を含む材料のスタックを示す。示されるように、材料のスタックは絶縁体１０４によって分離される２つの導電層１０２を含む。要求されるものではないが、第１の実施形態の随意的な特徴は、エッチング停止部１０６の上に堆積される保護膜４４０を含む。導電層１０２は、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ又はそのいずれかの組み合わせを含むことができ、一方、絶縁体１０４は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、ＨｆＳｉＯｘ、ＳｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３又はそのいずれかの組み合わせを含むことができる。絶縁体１０４は、プルバックに最も一般的に採用されるプロセスであるＣＦ４プラズマ・エッチングに耐える、ＳｉＮ又はいずれかの他の非酸化物誘電体であることが好ましい。
【００１７】
図５は、本発明の第１の実施形態４００を示す。本発明の第１の実施形態４００は、部分的に除去された絶縁体１０４によって生成された空間（領域）を充填する保護層４４０をもつＭＩＭキャパシタを含む。示されるように、絶縁体１０４は複数の層を含むが、当業者が認識するように、絶縁体１０４は複数の層に限定されるものではなく、単一又は二重の層を含んでもよい。本発明の第１の実施形態４００の上で動作されるプルバック化学処理法は、本明細書において上述されるように、絶縁体１０４と導電層１０２の界面がプルバック（矢印２２０）された導電層１０２をもつＭＩＭキャパシタをもたらす。しかしながら、プルバック化学処理法はまた、絶縁体１０４に悪影響を与えるが、絶縁体１０４が部分的に除去されているため、それは明らかである。部分的に除去された絶縁体１０４による歩留まりの障害を防ぐために、保護層４４０が、導電層１０２との界面に隣接する絶縁層１０４上に堆積される。
【００１８】
図６は、付加的で随意的な特徴をもつ本発明の第１の実施形態４００を示す。示されるように、コンタクト１０８が第１の実施形態に加えられ、同様に、さらなる保護層４４０が加えられ、この保護層４４０は、絶縁体１０４上に形成した第１の保護層４４０の副産物である。
【００１９】
本発明の第２の実施形態が、さらに改善されたＭＩＭキャパシタを示す図７から図９を参照して説明される。本発明の第２の実施形態は、絶縁体１０４の上に保護層５４０を堆積するステップを含む。第１及び第２の実施形態の両方において、絶縁体１０４は導電層１０２上に堆積される。第２の実施形態は以下により具体的に説明される。
【００２０】
図７は、本発明の第２の実施形態を含む材料のスタックを示す。図４の材料のスタックと比較すると、保護層５４０が絶縁体１０４と導電層１０２との間に堆積されることに注目されたい。
【００２１】
図８は本発明の第２の実施形態５００を示す。図５に示される実施形態と図８に示される実施形態との間の主要な差異は、絶縁体１０４と導電層１０２との間に堆積される保護層５４０である。要求されるものではないが、第２の実施形態は、本発明の第１の実施形態４００におけるように、絶縁体１０４に隣接して堆積される保護層４４０を含んでもよい。
【００２２】
図９は、付加的で随意的な特徴をもつ本発明の第２の実施形態５００を示す。図６と同様に、図９は、組み込まれたコンタクト１０８と、エッチング停止部１０６上に堆積される付加的な保護層４４０とを含む。
【００２３】
本発明は、従来技術のＭＩＭキャパシタに関連する前述の問題を解決する。より具体的には、本発明は、プルバック化学処理法を用いるためにＭＩＭキャパシタに生じていた縁欠陥を減少させ、一方、これと同時に、本発明は、保護層４４０を用いることにより、高Ｋ誘電体に関連する歩留まりの障害を防ぐ。本発明は誘電体に依存しない。それゆえに、高Ｋ誘電体材料及び低Ｋ誘電体材料の両方を、歩留まりに影響を与えることなく、絶縁体１０４として用いることができる。
【００２４】
本発明は、特定の好ましい実施形態及び他の代替の実施形態と併せて具体的に説明されたが、当業者には、幾多の代替物、修正物及び変形物が前述の説明から明らかであることが明白である。それゆえに、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲及び精神内にある全ての代替物、修正物及び変形物を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】縁欠陥をもつ従来技術のＭＩＭキャパシタ１００を示す。
【図２】プルバックをもつ従来技術のＭＩＭキャパシタ２００を示す。
【図３】高Ｋ誘電体からなる絶縁体をもつ従来技術のＭＩＭキャパシタ３００を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態を含む材料のスタックを示す。
【図５】本発明の第１の実施形態４００を示す。
【図６】付加的で随意的な特徴をもつ本発明の第１の実施形態４００を示す。
【図７】本発明の第２の実施形態を含む材料のスタックを示す。
【図８】本発明の第２の実施形態５００を示す。
【図９】付加的で随意的な特徴をもつ本発明の第２の実施形態５００を示す。
【００２６】
１０２：導電層
１０４：絶縁体
１０６：エッチング停止部
４０４：保護層
【図１】
0005558809.tif 000002
【図２】
0005558809.tif 000003
【図３】
0005558809.tif 000004
【図４】
0005558809.tif 000005
【図５】
0005558809.tif 000006
【図６】
0005558809.tif 000007
【図７】
0005558809.tif 000008
【図８】
0005558809.tif 000009
【図９】
0005558809.tif 000010