[发明专利]半导体电容器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体电容器和，更具体地，涉及具有大面积的极板和小的占用面积(footprint)的半导体电容器，其中利用掩膜板和仅仅只有两个光刻步骤形成所述半导体电容器。

背景技术

半导体电容器是已知的一般包含两个金属板的结构，其中通过介电层垂直地将两个金属板分开。通常作为金属互联结构的部分形成半导体电容器，其允许不需要任何另外的光刻步骤形成电容器。

例如，可形成下游电容器板，同时蚀刻第一金属层，从而形成金属示踪的第一层，在可形成上游电容器板期间，同时蚀刻第二金属层，从而形成金属示踪的第二层。在这个情形中，电地将金属示踪的第一层从金属示踪的第二层隔离的夹层介电质担任电容器电介质的作用。

尽管作为金属互连结构的部分形成的电容器不需要任何附加的光刻步骤，因而是免费的，通过可用面积和金属互连结构的需要限制电容器的电容。换句话说，通过金属互联结构的需要，而不是通过电容器的需要定义可由电容器占据的面积，金属示踪的第一和第二层之间的垂直间距，和用作夹层电介质的材料。

当不通过金属互联结构的需要定义时，可通过利用不同的电介质材料，如高K的材料增加由电容器提供的电容。另外，可通过增加极板的面积增加电容。形成具有大面积极板和小的占用面积的一个常见方法是形成等角地排列开口的极板，其中在基板中各向异性地干法蚀刻所述开口。

形成具有大面积极板和小的占用面积的另一个常见方法是利用许多小面积交叉的极板，其中将每一个奇数的极板连接在一起，从而形成第一电容器板，和将每一个偶数的极板连接在一起，从而形成第二电容器板。因而，即使每一个极板的面积很小的，第一和第二电容器板的有效面积也非常大。进一步的方法是开口中形成许多交叉的极板，其中在基板中各向异性地干法蚀刻所述开口。

然而，这些增加由电容器提供的电容的方法一般需要大量的光刻步骤。反过来，光刻是半导体制作工艺中最昂贵的步骤之一。另外，当形成等角地排列开口的电容器板时，其中在基板中各向异性地干法蚀刻所述开口，形成电容器沉积的材料倾向于具有不均匀的厚度，和在开口的底部拐角上可能是非常薄的，其中满足开口的底表面和洞口侧面。结果，这些电容器倾向于具有更高的缺陷率。

因而，需要利用有限数目的光刻步骤形成的具有大面积极板和小的占用面积的电容器。

发明内容

本发明的电容器提供大面积极板和小的占用面积。本发明的电容器包含半导体晶片中的开口，和位于开口内和接触半导体晶片的第一绝缘层。第一绝缘层具有基本均匀的厚度。电容器也包含位于开口内和接触第一绝缘层的第一导电结构。第一导电结构具有基本均匀的厚度。另外，电容器具有位于开口内和接触第一绝缘层和第一导电结构的第二绝缘层。第二绝缘层具有基本均匀的厚度。进一步地，电容器具有位于开口内和接触第二绝缘层的第二导电结构。第二导电结构具有基本均匀的厚度。

在本发明中，形成电容器的方法包含在半导体晶片中形成第一开口，和在第一开口中形成第一绝缘层，以便接触半导体晶片。第一绝缘层具有基本均匀的厚度和形成第二开口。方法也包含在第一绝缘层上沉积多个第一原子，从而在接触第一绝缘层的第二开口中形成第一金属结构。第一原子经过第一掩膜板。从第一绝缘层的顶面分离第一掩膜板。第一绝缘层具有基本均匀的厚度和形成第三开口。另外，方法包含在第三开口中形成第二绝缘层，从而接触第一绝缘层和第一金属结构。第一绝缘层具有基本均匀的厚度和形成第四开口。方法进一步包含在第二绝缘层上沉积多个第二原子，从而在接触第二绝缘层的第四开口中形成第二金属结构。第二原子经过第二掩膜板。从第二绝缘层的顶面分离第二掩膜板。第二金属结构具有基本均匀的厚度。

附图说明

图1A和1B是图示依照本发明的电容器的实例的附图。图1A是图示依照本发明的第一实施例的电容器100的实例的横截面图。图1B是图示依照本发明的第二实施例的电容器150的实例的横截面图。

图2A-2C是图示依照本发明的半导体加工系统的实例的附图。图2A是图示依照本发明的金属沉积室200的实例的横截面图。图2B和2C是图示依照本发明的掩膜板214的实例的平面图。图2B是图示依照本发明的掩膜板214的第一实例的掩膜板214A，而图2C是图示依照本发明的掩膜板214的第二实例的掩膜板214B。

图3A-3B是图示形成依照本发明的电容器的方法的第一步骤的实例的附图。图3A是平面图，而图3B是沿着图3A的3B-3B线的横截面图。