[发明专利]半导体装置

说明书

一种半导体装置，包括金属绝缘体金属(MIM)电容器。MIM电容器包括：多个电极，多个电极包括一或多个第一电极以及一或多个第二电极；以及一或多个绝缘层，设置于相邻的多个电极之间。MIM电容器设置于层间介电(ILD)层中，且ILD层设置于基板上方。一或多个第一电极连接至第一通孔电极的侧壁，其中第一通孔电极设置于ILD层中，而一或多个第二电极连接至第二通孔电极的侧壁，其中第二通孔电极设置于ILD层中。在一或多个上述或下列实施例中，一或多个绝缘层包括高k值介电材料。

技术领域

本公开涉及一种半导体装置，尤其涉及一种包含具有多层导电材料及多层绝缘材料的电容器的半导体装置。

背景技术

在半导体工业中，动态存取存储器(dynamic random access memory,DRAM)乃是一种重要的半导体装置。DRAM单元通常包括由金属绝缘体半导体(metal-insulator-semiconductor,MIS)结构或是金属绝缘体金属(metal-insulator-metal,MIM)结构所形成的电容器。随着DRAM单元尺寸的减少，存储器单元电容器的金属电阻率增加，漏电(leakage)也随之大幅增加。DRAM单元电容器的储存容量不断增加，但单元区域的尺寸却不断缩小。对于提高装置密度而言，金属与氧化物的微缩问题正在成为严重的障碍。

发明内容

本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括金属绝缘体金属(MIM)电容器。上述MIM电容器包括：多个电极，多个电极包括一或多个第一电极以及一或多个第二电极；以及一或多个绝缘层，设置于相邻的多个电极之间。上述MIM电容器设置于层间介电(ILD)层中，且ILD层设置于基板上方。一或多个第一电极连接至第一通孔电极的侧壁，其中第一通孔电极设置于ILD层中，而一或多个第二电极连接至第二通孔电极的侧壁，其中第二通孔电极设置于ILD层中。

本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括设置于基板上方的第一晶体管以及第二晶体管、设置于基板上方的多个配线层、第一金属绝缘体金属(MIM)电容器以及第二金属绝缘体金属(MIM)电容器。上述第一MIM电容器与上述第二MIM电容器中的每一者包括：包含一或多个第一电极以及一或多个第二电极的多个电极；以及设置于相邻的多个电极之间的一或多个绝缘层。第一MIM电容器的一或多个第一电极连接至第一通孔电极的侧壁，其中第一通孔电极设置于多个配线层中的一或多者之中且电性耦接至第一晶体管的源极。第二MIM电容器的一或多个第一电极连接至第二通孔电极的侧壁，其中第二通孔电极设置于多个配线层中的一或多者之中且电性耦接至第二晶体管的源极。并且上述第一MIM电容器及上述第二MIM电容器的一或多个第二电极共同连接至第三通孔电极的侧壁，其中第三通孔电极设置于多个配线层的一或多者之中。

本公开实施例提供一种半导体装置的制造方法。上述半导体装置的制造方法包括在第一层间介电(ILD)层中形成下方配线图案。在下方配线图案上方形成第二层间介电(ILD)层。在第二ILD层中形成沟槽。在沟槽与第二ILD层的上方表面中形成金属绝缘体金属(MIM)结构。上述MIM结构包括多个电极层以及设置于相邻电极层之间的一或多个绝缘层。在上述MIM结构上方形成第三层间介电(ILD)层。在第三ILD层与第二ILD层中形成开口，使得上述开口穿过第二ILD层的上方表面上的上述MIM结构的多个电极层中的一或多者，且下方配线图案暴露于上述开口的底部处。通过以导电材料填充上述开口来形成垂直配线图案，使得多个电极层中的一或多者连接垂直配线图案的侧表面。

附图说明

本公开的方式自后续实施方式及附图可更佳理解。须强调的是，依据产业的标准作法，各种特征并未按比例绘制。事实上，各种特征的尺寸可能任意增加或减少以清楚论述。

图1A为根据本公开实施例所示，包含DRAM单元的半导体装置的截面图。

图1B显示对应图1A的电路图。

图2至图7为根据本公开实施例所示，半导体装置的一系列制造操作的多种阶段的截面图。