[发明专利]电容器和制造电容器的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体制造，更具体地来说，涉及电容器的形成。

背景技术

常常作为互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的一部分形成金属氧化物半导体(MOS)电容器。在CMOS工艺中，晶体管通常通过将具有掺杂源极/漏极区域的有源区设置在衬底中、将栅极绝缘层设置在衬底上方、和将栅电极设置在栅极绝缘层上方来形成。接触件(例如，钨)通过导电互连结构连接源极/漏极区和栅电极，该导电互连结构具有几个水平导电图案层(通常称作M1、M2等)和形成在多个金属间介电(IMD)层中的垂直通孔层。

为了将MOS电容器制造集成在相同的工艺中，将MOS电容器的顶部电极形成为栅极介电层的一部分。电容器介电层形成为栅极绝缘层的一部分。电容器的阳极接触件形成在电容器的顶部电极上方。阴极接触件连接至源极/漏极和块状衬底。

当晶体管尺寸(包括栅极绝缘层的厚度)缩小时，泄露成为问题，并且栅极绝缘层更容易击穿。为了预先减少泄露，晶体管越小，考虑高k金属栅极结构。通过高k介电材料的相对较厚层替换传统的二氧化硅栅极绝缘层，例如，该高k介电材料为硅酸铪、硅酸锆、二氧化铪、或二氧化锆。通过金属替换多晶硅栅电极材料，例如，氮化钛、氮化钽、或者氮化铝。

期望制造MOS电容器的先进方法，该方法与高k金属栅极工艺兼容。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种器件，包括：衬底，具有：至少一个有源区、位于衬底上方的绝缘层、以及位于绝缘层上方的栅电极层中的电极，形成金属氧化物半导体MOS电容器；第一接触层，位于电极上方，具有延长的第一图案，在与电极平行的第一方向上延伸；接触结构，与衬底接触，接触结构具有延长的第二图案，与第一图案平行地延伸；以及介电材料，位于第一图案和第二图案之间，使得第一图案和第二图案以及介电材料形成第一侧壁电容器，第一侧壁电容器与MOS电容器并联。

其中：衬底进一步包括至少一个浅沟槽隔离STI区，邻近有源区；以及第一图案和第二图案的长度至少与有源区的宽度和STI区的宽度的和一样长。

其中：接触结构具有延长的接触部，延长的接触部与衬底接触并且与电极平行地延伸，以及延长的接触部的长度至少与有源区的宽度一样长。

其中：电极包括金属材料；接触部包括钨；第一接触层包括由铜和钨所构成的组中的一个；以及第二图案包括铜。

其中：衬底进一步包括其中具有导电图案的多个互连图案层，并且第一接触层和接触结构位于互连图案层的最底部的一个的下方。

其中：互连图案层中的一个包括：延长的第三图案和延长的第四图案，通过其间的附加的介电材料彼此平行设置，从而形成第二侧壁电容器，器件进一步包括：多个导电通孔，将第一图案连接至第三图案，并且将第二图案连接至第四图案。

其中，第三图案和第四图案在与第一方向垂直的第二方向上延伸。

其中，互连图案层中的一个包括第一梳状结构和第二梳状结构，每个梳状结构具有多个指状物，第一梳状结构和第二梳状结构配置为，每个梳状结构的相应指状物插入在另一梳状结构的相应指状物之间并且与另一梳状结构的相应指状物平行，附加的介电材料位于每个梳状结构的相应指状物和另一梳状结构的相应指状物之间，从而形成第二侧壁电容器，器件进一步包括：连接至第一梳状结构的第一图案，以及连接至第二梳状结构的第二图案。

此外，还提供了一种器件，包括：衬底，具有：至少一个有源区、位于衬底上方的绝缘层、以及位于绝缘层上方的栅电极层中的多个电极，形成金属氧化物半导体MOS电容器；第一接触层，具有多个延长的第一图案，形成在电极的相应电极的正上方；接触结构，具有：延长的第二图案，与第一图案平行地延伸；和接触部，与衬底接触，接触部与电极平行地延伸；以及介电材料，位于第一图案和第二图案之间，使得第一图案和第二图案以及介电材料形成第一侧壁电容器，第一侧壁电容器与MOS电容器并联；至少一个金属间介电IMD层，位于第一图案和第二图案上方，IMD层的导电图案位于第一图案和第二图案上方。

其中，电极包括金属材料；接触部包括钨；第一接触层包括由铜和钨所构成的组中的一个；以及第二图案包括铜。

其中，IMD层包括：延长的第三图案和延长的第四图案，设置为在与第一方向垂直的第二方向上彼此平行地延伸，第一IMD层的介电材料位于延长的第三图案和延长的第四图案之间，从而形成第二侧壁电容器，器件进一步包括：多个导电通孔，将第一图案连接至第三图案，并且将第二图案连接至第四图案。