DE10351875B4

DE10351875B4 - Integriertes Schaltkreisbauelement mit MIM-Kondensator

Info

Publication number: DE10351875B4
Application number: DE10351875A
Authority: DE
Inventors: Byung-Jun Oh; Kyung-Tae Lee; Mu-Kyeng Jung
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: DE10351875A1; KR100505658B1; US20070145452A1; KR20040051069A; JP2004193563A; TW200410340A; US7208791B2; US20050247968A1; CN100385659C; TWI236066B; CN1507045A; US6940114B2; US20040113190A1; US7679123B2

Abstract

Integriertes Schaltkreisbauelement mit folgendem Aufbau:
– einem integrierten Schaltkreissubstrat (101),
– einer leitfähigen unteren Elektrodenschicht (127) eines Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensators auf dem integrierten Schaltkreissubstrat,
– einer dielektrischen Schicht (131) wenigstens auf der unteren Elektrodenschicht,
– einer leitfähigen oberen Elektrodenschicht (133) des MIM-Kondensators auf der dielektrischen Schicht,
– einer ersten intermetallischen dielektrischen Schicht (141) auf der oberen Elektrodenschicht, wobei die erste intermetallische dielektrische Schicht eine Mehrzahl von Durchkontaktöffnungen (143) beinhaltet, die voneinander lateral beabstandet sind und die sich bis zu der oberen Elektrodenschicht erstrecken,
– einer ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht (145) mit einer Mehrzahl von Zwischenverbindungsschichtteilen, die voneinander lateral beabstandet sind und die jeweils in den Durchkontaktöffnungen der ersten intermetallischen dielektrischen Schicht und auf einem angrenzenden Teil der ersten in termetallischen dielektrischen Schicht in Form eines Kontaktflächen-Typs gebildet sind, bei dem die Oberseite des mit der jeweiligen Durchkontaktöffnung korrespondierenden Teils der ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht breiter als dessen die obere...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Schaltkreisbauelement mit Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensator.
Mit zunehmender Integrationsdichte integrierter Schaltkreisbauelemente ist es zum Beispiel aufgrund einer, zwischen einer dielektrischen Schicht und einer Siliciumschicht gebildeten dielektrischen Schicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante schwieriger geworden, eine gewünschte Kapazität in einem herkömmlichen Metall-Isolator-Halbleiter(MIS)-Kondensator zu erhalten. Eine Alternative zu einem MIS-Kondensator ist ein MIM-Kondensator.
1 ist eine Querschnittansicht, die ein integriertes Schaltkreis-(Halbleiter-)Bauelement mit einem herkömmlichen, an einen Transistor gekoppelten MIM-Kondensator veranschaulicht, das der Anmelderin bekannt über nicht druckschrifftlich veröffentlicht ist. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein erster Transistor eine Gate-Elektrode 13a, eine Source-Elektrode 15 und eine Drain-Elektrode 17a, die in einem integrierten Schaltkreissubstrat 11 ausgebildet sind. Ein zweiter Transistor beinhaltet eine Gate-Elektrode 13b und eine Drain-Elektrode 17b, die in dem integrierten Schaltkreissubstrat 11 ausgebildet sind. Der zweite Transistor beinhaltet außerdem die Source-Elektrode 15.
Die Drain-Elektrode 17a des ersten Transistors ist über eine leitfähige Struktur 19 mit einer unteren Elektrode 21 eines MIM-Kondensators verbunden. Eine dielektrische Schicht 23 und eine obere Elektrode 25 des MIM-Kondensators sind auf der unteren Elektrode 21 ausgebildet. Die untere Elektrode 21 und die obere Elektrode 25 sind leitfähige Metallschichten. Eine Zwischenverbindungsschicht 27 ist auf der oberen Elektrode 25 des MIM-Kondensators ausgebildet und mit dieser verbunden.
Die Drain-Elektrode 17b des zweiten Transistors ist über die leitfähige Struktur 19 und Zwischenverbindungsschichten 29 und 31 mit einer oberen Zwischenverbindungsschicht 33 verbunden. Wenngleich in 1 nicht gezeigt, kann auch die Zwischenverbindungsschicht 27 mit der oberen Zwischenverbindungsschicht 33 verbunden sein. Außerdem sind in 1 isolierende Schichten 35, 45, 55 und 65 gezeigt.
Eine Beschränkung der Leistungsfähigkeit des in 1 dargestellten MIM-Kondensators besteht in dem relativ geringen Abstand zwischen der Zwischenverbindungsschicht 27 und der unteren Elektrode 21. Da dieser Abstand gering ist, kann sich in unerwünschtem Maß eine parasitäre Kapazität entwickeln, wobei diese parasitäre Kapazität die Eigenschaften des MIM-Kondensators nachteilig beeinflussen kann. Die Probleme werden ernster, wenn die Dicke der isolierenden Schichten reduziert wird, da die parasitäre Kapazität des Bauelements im Allgemeinen umgekehrt proportional zu der Dicke der isolierenden Schicht ist.
2 ist eine graphische Darstellung, die eine Simulation des Einflusses der parasitären Kapazität für verschiedene Dicken einer isolierenden Schicht, wie der isolierenden Schicht 55, zeigt. Wie in 2 dargestellt, nimmt die parasitäre Kapazität in einer nichtlinearen Weise zu, wenn die Dicke der isolierenden Schicht abnimmt.
Somit kann bei einem herkömmlichen integrierten Schaltkreisbauelement mit einem MIM-Kondensator, wie in 1 dargestellt, eine Zunahme der parasitären Kapazität zwischen der Zwischenverbindungsschicht 27 und der unteren Elektrode 21 die Stabilität der Eigenschaften des MIM-Kondensators verschlechtern und/oder reduzieren. Außerdem kann die Schwankung der parasitären Kapazität aufgrund von Prozessvariablen, wie der Dicke einer isolierenden Schicht, die Schwierigkeit der Herstellung von MIM-Kondensatoren mit stabilen Eigenschaften vergrößern.
Die Patentschrift US 6.278.148 B1 und die Offenlegungsschrift US 2001/0022369 A1 beschreiben Schichtaufbauten integrierter Schaltkreisbauelemente bzw. Halbleiterbauelemente, die unter anderem Kondensatorstrukturen mit topfförmigen unteren Polysiliziumelektroden beinhalten, die mit darunterliegenden Transistorstrukturen über zugehörige Durchkontakte verbunden sind. Ein Kondensatordielektrikum überzieht die Elektrodentopfwandungen, und eine gemeinsame obere Plattenelektrode füllt den Innenraum der nebeneinander gebildeten unteren Elektroden und ist über einen zugehörigen Durchkontakt mit Metallisierungsstrukturen in höheren Schichtebenen elektrisch gekoppelt.
In der Patentschrift US 5.851.868 A die Bildung eines integrierten Entkopplungskondensators in einem Schichtaufbau eines integrierten Schaltkreisbauelements bzw. Halbleiterbauelements beschrieben, der übereinander gestapelte Polysilizium-Kondensatorelektroden beinhaltet, die mittels entsprechender Durchkontakte zu zugehörigen, elektrisch leitenden Strukturen einer darüberliegenden Verdrahtungsebene kontaktiert sind. Diese Verdrahtungsstrukturen sind andererseits selektiv ebenfalls über zugehörige Durchkontakte elektrisch mit in einem Substrat ausgebildeten Transistorbereichen verbunden.
Die Offenlegungsschrift EP 1 130 654 A1 offenbart ein integriertes Schaltkreisbauelement mit MIM-Kondensator, dessen untere Elektrode Teil einer in ein Zwischenlagendielektrikum eingebetteten Metallebene für Leiterbahnen ist und dessen obere Elektrode durch Strukturierung einer ganzflächig aufgebrachten Metallisierungsschicht mittels eines Ätzprozesses gebildet wird, bei dem das zwischenliegende Kondensatordielektrikum als Ätzstop dient, das zu diesem Zweck ganzflächig aufgebracht wird. Die untere Elektrode wird vorzugsweise in Damascenertechnik hergestellt und ist über einen entsprechenden Durchkontakt zu einer darunterliegenden Leiterbahn kontaktiert. Die obere Elektrode ist über mehrere in einem unteren Bereich lateral beabstandete und in einem oberen Bereich miteinander verbundene Damascener-Durchkontakte mit einer Leiterbahn einer darüberliegenden Metallebene kontaktiert, wobei die Leiterbahnen, mit denen die Kondensatorelektroden kontaktiert sind, im Wesentlichen die gleiche laterale Ausdehnung wie die Kondensatorelektroden aufweisen.
In der Patentschrift US 6.432.769 B1 ist ein integriertes Schaltkreisbauelement beschrieben, bei dem Kondensatorelektroden z. B. aus einem Metallmaterial gebildet sind und eine obere Kondensatorelektrode nach oben über einen sich durch mehrere isolierende Zwischenschichten hindurch gebildeten Durchkontakt kontaktiert wird, wobei der Durchkontakt aus mehreren übereinanderliegenden, einzelnen leitfähigen Verbindungsschichten aufgebaut ist. Ähnliche Durchkontaktstrukturen zur Kontaktierung einer oberen Kondensatorelektrode sind auch in den schon erwähnten Patentschriften US 6.278.148 B1 und US 5.851.868 A sowie in der Patentschrift US 6.294.834 B1 offenbart.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines integrierten Schaltkreisbauelements mit MIM-Kondensator zugrun de, bei denen die oben erwähnten Schwierigkeiten ganz oder teilweise behoben sind.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines integrierten Schaltkreisbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, herkömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigen:
1 eine Querschnittansicht, die ein integriertes Schaltkreisbauelement mit einem MIM-Kondensator gemäß dem Stand der Technik darstellt,
2 eine graphische Darstellung, welche die Resultate einer Simulation einer parasitären Kapazität für verschiedene Dicken einer isolierenden Schicht für ein integriertes Schaltkreisbauelement mit MIM-Kondensatoren gemäß dem Stand der Technik darstellt,
3 eine Querschnittansicht, die ein erfindungsgemäßes integriertes Schaltkreisbauelement mit einem MIM-Kondensator darstellt, und
4 bis 10 Querschnittansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements von 3 darstellen.
Die Erfindung wird nunmehr im Folgenden vollständiger unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen typische Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. In den Zeichnungen können die relativen Abmessungen und Formen von Bereichen zwecks Deutlichkeit übertrieben dargestellt sein. Es versteht sich, dass wenn ein Element, wie eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, als "auf" einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, sich dieses direkt auf dem anderen Element befinden kann oder auch zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu gibt es keine zwischenliegenden Elemente, wenn ein Element als "direkt auf" einem anderen Element befindlich bezeichnet wird.
Nunmehr werden integrierte Schaltkreisbauelemente und Verfahren zur Herstellung derartiger Bauelemente gemäß Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 beschrieben. 3 ist eine Querschnittansicht, die ein integriertes (Halbleiter-)Schaltkreisbauelement mit einem MIM-Kondensator gemäß der Erfindung darstellt. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet das integrierte Schaltkreisbauelement einen Grabenisolationsbereich 103 und einen in einem integrierten Schaltkreissubstrat 101 ausgebildeten aktiven Bereich 105. Das integrierte Schaltkreissubstrat 101 kann zum Beispiel ein Siliciumsubstrat sein.
Der aktive Bereich 105 beinhaltet ein Paar von Transistoren mit einem gemeinsamen Source-Bereich. Ein erster Transistor beinhaltet eine Gate-Elektrode 109a, eine Source-Elektrode 111, eine Drain-Elektrode 113a und eine Gate-Isolationsschicht 107. Die Source-Elektrode 111 und die Drain-Elektrode 113a können aus Störstellenbereichen bestehen, die zum Beispiel durch Implantieren von Störstellenionen in das integrierte Schaltkreissubstrat 101 gebildet werden. Der zweite Transistor beinhaltet eine Gate-Elektrode 109b, eine Drain-Elektrode 113b, die Source-Elektrode 111 und die Gate-Isolationsschicht 107.
Eine leitfähige Struktur 119 definiert Kontakte zu den jeweiligen Drain-Elektroden 113a, 113b über Durchkontaktöffnungen 117 in einer ersten Isolationsschicht 115. Eine zweite Isolationsschicht 123 und eine dritte Isolationsschicht 125 sind auf der leitfähigen Struktur 119 und der ersten Isolationsschicht 115 ausgebildet. Erste Durchkontaktöffnungen 121 und ein erster Graben 122 sind in der zweiten Isolationsschicht 123 und der dritten Isolationsschicht 125 ausgebildet. Eine untere Elektrode 127 eines MIM-Kondensators ist in der zweiten Isolationsschicht 123 und der dritten Isolationsschicht 125 ausgebildet. Die untere Elektrode 127 ist mit der Drain-Elektrode 113a über die leitfähige Struktur 119 in der Durchkontaktöffnung 121, dem Graben 119 und der Kontaktöffnung 117 gekoppelt. Bei den Ausführungsformen gemäß 3, bei denen lediglich einer der Transistoren mit einem Kondensator gekoppelt ist, ist eine erste Zwischenverbindungsschicht 129 in der zweiten Isolationsschicht 123 und der dritten Isolationsschicht 125 ausgebildet, um einen Kontakt zu der Drain-Elektrode 113b über die leitfähige Struktur 119 und der Zwischenverbindungsschicht 129 bereitzustellen, die in dem ersten Graben 122, der ersten Durchkontaktöffnung 121 und der Kontaktöffnung 117 ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass bei alternativen Ausführungsformen ein MIM-Kondensator ausgebildet sein kann, der mit der Drain-Elektrode 113b in im Wesentlichen der gleichen Weise gekoppelt ist, wie unter Bezugnahme auf den mit der Drain-Elektrode 113a gekoppelten MIM-Kondensator beschrieben.
Eine dielektrische Schicht 131 ist zwischen der unteren Elektrode 127 und einer oberen Elektrode 133 des MIM-Kondensators positioniert. Eine isolierende dielektrische Zwischenmetallschicht oder erste IMD 141 ist auf der oberen Elektrode 133 ausgebildet. Die erste IMD 141 beinhaltet eine vierte isolierende Struktur 135, eine fünfte Isolationsschicht 137 und eine sechste Isolationsschicht 139. Bei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Gesamtdicke der ersten IMD 141 etwa 0,01 μm bis etwa 2,0 μm. Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist die Gesamtdicke der ersten IMD etwa 0,1 μm bis etwa 0,8 μm. Es versteht sich des Weiteren, dass die vierte isolierende Struktur 135, die fünfte Isolationsschicht 137 und die sechste Isolationsschicht 139 als eine einzige Isolationsschicht ausgebildet sein können. Des Weiteren kann die erste IMD 141 nur die fünfte Isolationsschicht 137 und die sechste Isolationsschicht 139 in Ausführungsformen der Erfindung beinhalten, welche die isolierende Struktur 135 nicht enthalten.
Zweite Durchkontaktöffnungen 143 und zweite Gräben 144 sind in der ersten IMD 141 vorgesehen, die sich zu der oberen Elektrode 133 des MIM-Kondensators und der ersten Zwischenverbindungsschicht 129 hin erstrecken und diese wenigstens teilweise freilegen. Eine erste, in 3 gezeigte, leitfähige Zwischenverbindungsschicht als unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und eine zweite Zwischenverbindungsschicht 149 sind in den zweiten Durchkontaktöffnungen 143 und den zweiten Gräben 144 vorgesehen.
In speziellen Ausführungsformen der Erfindung sind eine Mehrzahl von zweiten Gräben 144 und eine Mehrzahl von zweiten Durchkontaktöffnungen 143 auf dem MIM-Kondensator ausgebildet und erstrecken sich zu der oberen Elektrode 133. Die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ in der ersten IMD 141 stellt dadurch eine Mehrzahl von Kontakten zu der oberen Elektrode 133 bereit. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann die Breite der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ gleich oder geringer als jene der unteren Elektrode 127 des MIM-Kondensators sein, zum Beispiel 200 μm oder weniger. Wie in 3 gezeigt, kann die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ außerdem eine obere Breite aufweisen, die größer als ihre untere Breite ist. Des Weiteren kann, wie in den Ausführungsformen gemäß 3 gezeigt, in denen eine Mehrzahl von zweiten Gräben 144 und zweiten Durchkontaktöffnungen 143 auf der oberen Elektrode 133 vorgesehen sind, die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ eine Mehrzahl von Zwischenverbindungen beinhalten, die voneinander getrennt sind.
Wie in 3 des Weiteren dargestellt, ist eine weitere isolierende dielektrische Zwischenmetallschicht oder zweite IMD 155 auf der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ, der zweiten Zwischenverbindungsschicht 149 und der ersten IMD 141 ausgebildet. Die zweite IMD 155 beinhaltet eine siebte isolierende Schicht 151 und eine achte isolierende Schicht 153. In einigen Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Gesamtdicke der zweiten IMD 155 etwa 0,01 μm bis etwa 2.0 μm. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Gesamtdicke der zweiten IMD 155 etwa 0,1 μm bis etwa 0,8 μm. Die siebte und die achte isolierende Schicht 151 und 153 können als Einzelschicht oder als Mehrfachschicht ausgebildet sein.
Eine dritte Durchkontaktöffnung 157 in der zweiten IMD 155 erstreckt sich zu der ersten IMD 141 und legt die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 wenigstens teilweise frei. Außerdem ist ein dritter Graben 159 zur Bildung einer dritten Zwischenverbindungsschicht 161 in der zweiten IMD 155 ausgebildet. Für die Ausführungsformen gemäß 3 ist eine Mehrzahl von dritten Durchkontaktöffnungen 157 in der zweiten IMD 155 über der oberen Elektrode 133 und der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ ausgebildet. Die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 ist in den dritten Durchkontaktöffnungen 157 und dem dritten Graben 159 ausgebildet. Die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 liefert der oberen Elektrode 133 des MIM-Kondensators in speziellen Ausführungsformen der Erfindung Leistung.
Für die Ausführungsformen gemäß 3 wird die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ als Kontaktstift verwendet, der die obere Elektrode 133 des MIM-Kondensators mit der dritten Zwischenverbindungsschicht 161 verbindet. Somit ist eine dicke isolierende Schicht im Vergleich zu dem herkömmlichen Bauelement von 1, welche die erste und die zweite IMD 141 und 155 beinhaltet, zwischen der unteren Elektrode 131 des MIM-Kondensators und der dritten Zwischenverbindungsschicht 161 angeordnet. Demzufolge können stabilere Kapazitätscharakteristika für den MIM-Kondensator bereitgestellt werden.
Nunmehr werden Verfahren zur Herstellung des integrierten Schaltkreisbauelements von 3 gemäß Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Querschnittansichten der 4 bis 10 beschrieben. Zuerst bezugnehmend auf 4 wird ein Grabenisolationsbereich 103 in einem integrierten Schaltkreissubstrat 101, wie zum Beispiel einem Siliciumsubstrat, unter Verwendung einer Flachgrabenisolations(STI)-Technik gebildet. Auf dem integrierten Schaltkreissubstrat 101 wird eine Gate-Isolationsschicht 107 gebildet. Eine erste Gate-Elektrode 109a und eine zweite Gate-Elektrode 109b werden auf der Gate-Isolationsschicht 107 erzeugt. Die Gate-Elektroden 109a, 109b können, wie in 4 gezeigt, als Mehrfachschicht gebildet werden, zum Beispiel aus einer Polysiliciumschicht und einer darauf ausgebildeten Silicidschicht. Eine gemeinsame Source-Elektrode 111 und je eine Drain-Elektrode 113a, 113b werden benachbart zu den Gate-Elektroden 109a, 109b erzeugt, zum Beispiel unter Verwendung eines Ionenimplantationsprozesses.
Eine erste Isolationsschicht 115 wird auf dem integrierten Schaltkreissubstrat 101 in dem Bereich erzeugt, in dem die Gate-Elektroden 109a, 109b, die Source-Elektrode 111 und die Drain-Elektroden 113a, 113b ausgebildet sind. Die erste Isolationsschicht 115 kann zum Beispiel aus einer plasmaverstärkten (PE-)Oxidschicht, einer Oxidschicht aus einem Plasma hoher Dichte (HDP), einer plasmaverstärkten TEOS(PE-TEOS)-Oxidschicht, einer Hochtemperaturoxid(HTO)-Schicht, einer BPSG-Schicht, einer aufschmelzbaren Oxid(FOX)-Schicht oder einer Kombination davon gebildet werden. Die erste Isolationsschicht 115 kann mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 2 μm gebildet werden. In speziellen Ausführungsformen der Erfindung wird die erste Isolationsschicht 115 mit einer Dicke von etwa 0,4 μm bis etwa 1,0 μm gebildet.
In der ersten Isolationsschicht 115 wird unter Verwendung von zum Beispiel einem photolithographischen Prozess eine Kontaktöffnung 117 zu jeder Drain-Elektrode 113a, 113b erzeugt. Dann kann eine leitfähige Schicht auf der gesamten Oberfläche des integrierten Schaltkreissubstrats 101 in dem Bereich gebildet werden, in dem die Kontaktöffnung(en) 117 gebildet wird (werden). Eine leitfähige Struktur 119 wird erzeugt, um über die Kontaktöffnung(en) 117 zum Beispiel unter Verwendung von normalen photolithographischen und/oder Ätzprozessen einen Kontakt zu den jeweiligen Drain-Elektroden 113a, 113b herzustellen.
Eine zweite Isolationsschicht 123 und eine dritte Isolationsschicht 125 werden sequentiell auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreissubstrats 101 in dem Bereich gebildet, in dem die leitfähige Struktur 119 gebildet wird. Die zweite und die dritte Isolationsschicht 123 und 125 können aus Oxidschichten oder anderen geeigneten Isolationsschichten gebildet werden, wie einer mit Fluor dotierten Silicatglas(FSG)-Schicht, einer Organosilicatglas(OSG)-Schicht und/oder einer anorganischen Polymerschicht. Die zweite und die dritte Isolationsschicht 123 und 125 können zum Beispiel unter Verwendung von chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), physikalischer Gasphasenabscheidung (PVC), atomarer Schichtdeposition (ALD) oder Aufschleudern erzeugt werden. Die zweite und die dritte Isolationsschicht 123 und 125 können mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 2 μm und für einige Ausführungsformen der Erfindung von etwa 0,3 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Eine untere Elektrode 127 und eine erste Zwischenverbindungsschicht 129 können gleichzeitig in ersten Durchkontaktöffnungen 121 und ersten Gräben 122, die in der zweiten und der dritten Isolationsschicht 123 und 125 ausgebildet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Doppeldamaszener-Prozesses erzeugt werden. Der Doppeldamaszener-Prozess wird im Allgemeinen in einen Doppeldamaszener-Prozess vom Typ "Durchkontakt zuerst" und einen Doppeldamaszener-Prozess vom Typ "Graben zuerst" klassifiziert.
Der Doppeldamaszener-Prozess vom Typ "Durchkontakt zuerst" beinhaltet im Allgemeinen das Bilden des oder der ersten Durchkontakte 121 in der zweiten und der dritten Isolationsschicht 123 und 125 und dann das Bilden des oder der ersten Gräben 122 in der dritten Isolationsschicht 125. Im Gegensatz dazu beinhaltet der Doppeldamaszener-Prozess vom Typ "Graben zuerst" im Allgemeinen das Bilden des oder der ersten Gräben 122 in der dritten Isolationsschicht 125 und dann das Bilden des oder der ersten Durchkontakte 121 in der zweiten Isolationsschicht 123. Dann wird eine leitfähige Schicht für die erste Zwischenverbindungsschicht 129 und die untere Elektrode 127 des MIM-Kondensators auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 101 aufgebracht, um so den oder die ersten Durchkontakte 121 und den oder die ersten Gräben 122 zu füllen. Die gesamte aufgebrachte leitfähige Schicht mit Ausnahme des Teils, der den oder die ersten Durchkontakte 121 und den oder die ersten Gräben 122 füllt, wird dann unter Verwendung einer herkömmlichen chemisch-mechanischen Planarisierung oder Polierung (CMP) entfernt. Demzufolge können die untere Elektrode 127 des MIM-Kondensators und die erste Zwischenverbindungsschicht 129 gleichzeitig gebildet werden.
Die untere Elektrode 127 des MIM-Kondensators und die erste Zwischenverbindungsschicht 129 können unter Verwendung anderer bekannter Verfahren anstelle des vorstehend beschriebenen Doppeldamaszener-Prozesses erzeugt werden. Nach der Bildung des oder der ersten Durchkontakte 121 kann zum Beispiel ein Kontaktstift erzeugt werden, um den oder die ersten Durchkontakte 121 zu füllen. Dann können der oder die ersten Gräben 122 erzeugt werden, und eine leitfähige Schicht kann aufgebracht werden, um die erste Zwischenverbindungsschicht und die untere Elektrode zu bilden. Die leitfähige Schicht kann dann zum Beispiel unter Verwendung von chemisch-mechanischer Planarisierung oder Polierung (CMP) poliert werden.
Die zweite und die dritte Isolationsschicht 123 und 125 können entweder aus einer Einzelschicht oder einer Mehrfachschicht bestehen, wie in 4 dargestellt. Sie können unter Verwendung eines einstufigen oder eines mehrstufigen Fertigungsprozesses erzeugt werden. Der oder die ersten Gräben 122 können in der dritten Isolationsschicht 125 gebildet werden und/oder in die zweite Isolationsschicht 123 hineinreichen.
Die für die untere Elektrode 127 des MIM-Kondensators und/oder für die erste Zwischenverbindungsschicht 129 verwendete leitfähige Schicht kann aus einem Metall wie Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Tantal (Ta), Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Tantalsiliciumnitrid (TaSiN), Titansiliciumnitrid (TiSiN), Wolframnitrid (WN) oder Wolframsiliciumnitrid (WSiN) gebildet werden, zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder Elektroplattierung. Sie kann mit einer Dicke von etwa 0,001 μm bis etwa 2 μm und für spezielle Ausführungsformen der Erfindung mit einer Dicke von etwa 0,05 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Eine dielektrische Struktur 131, eine obere Elektrode 133 des MIM-Kondensators und eine vierte isolierende Struktur 135 werden sequentiell auf dem integrierten Schaltkreissubstrat 101 in dem Bereich gebildet, in dem die untere Elektrode 127 ausgebildet ist. Die dielektrische Struktur 131 stellt die dielektrische Schicht des MIM-Kondensators bereit und wird auf der unteren Elektrode 127, der dritten Isolationsschicht 125 und der ersten Zwischenverbindungsschicht 129 gebildet, sequentiell gefolgt von einer leitfähigen Schicht für die obere Elektrode 133 und einer vierten Isolationsschicht für die vierte isolierende Struktur 135. Die sequentiell gebildeten Schichten werden zum Beispiel unter Verwendung von photolithographischen und Ätzprozessen strukturiert, um die Bildung der dielektrischen Struktur 131, der oberen Elektrode 133 und der vierten isolierenden Struktur 135 abzuschließen.
Der Strukturierungsprozess kann derart durchgeführt werden, dass die Dicke der verbleibenden dielektrischen Struktur 131 etwa 0,001 μm bis etwa 1 μm und für spezielle Ausführungsformen der Erfindung etwa 0,01 μm bis etwa 0,1 μm beträgt. Ein derartiger Dickenbereich kann die Ausdiffusion des für die untere Elektrode 127 verwendeten Materials reduzieren und/oder minimieren.
Als Folge der unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Prozesse wird ein MIM-Kondensator, der die untere Elektrode 127, die dielektrische Struktur 131 und die obere Elektrode 133 beinhaltet, auf dem integrierten Schaltkreissubstrat 101 gebildet.
Die dielektrische Struktur 131 kann zum Beispiel aus einer Nitridschicht, einer Oxidschicht, einer Siliciumcarbid(SiC)-Schicht, einer Siliciumoxynitrid(SiON)-Schicht, einer Siliciumcarbonitrid(SiCN)-Schicht, einer Siliciumoxyfluorid(SiOF)-Schicht, einer Siliciumcarbohydrid(SiOH)-Schicht, einer Hafniumoxid(HfO₂)-Schicht und/oder einer Aluminiumoxid(Al₂O₃)-Schicht bestehen. Die dielektrische Struktur 131 kann unter Verwendung eines Prozesses wie CVD, PVD oder ALD erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung wird die dielektrische Struktur 131 mit einer Dicke von etwa 0,001 μm bis etwa 1 μm gebildet. Bei speziellen Ausführungsformen wird die dielektrische Struktur 131 mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 0,5 μm gebildet.
Die obere Elektrode 133 wird aus einer leitfähigen Schicht gebildet. Die leitfähige Schicht der oberen Elektrode kann zum Beispiel aus einem Metall wie Kupfer (Cu), Tantalnitrid (TaN), Aluminium (Al), Titan (Ti), Tantal (Ta), Titannitrid (TiN), Tantalsiliciumnitrid (TaSiN), Titansiliciumnitrid (TiSiN), Wolframnitrid (WN) und/oder Wolframsiliciumnitrid (WSiN) zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD und/oder Elektroplattieren gebildet werden. Die leitfähige Schicht der oberen Elektrode kann mit einer Dicke von etwa 0,001 μm bis etwa 2 μm und in speziellen Aus führungsformen mit einer Dicke von etwa 0,05 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Die vierte isolierende Struktur 135 kann aus einer Oxidschicht, einer Nitridschicht und weiteren isolierenden Schichten, wie einer FSG-Schicht, einer OSG-Schicht und/oder einer SiC-Schicht oder einer Kombination derselben, zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder ALD gebildet werden. Die vierte isolierende Struktur 135 kann mit einer Dicke von etwa 0,001 μm bis etwa 1 μm und in speziellen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 0,5 μm gebildet werden. Die vierte isolierende Struktur 135 kann dazu verwendet werden, die Erzeugung eines Polymers während eines nachfolgenden Ätzprozesses, wie der Bildung eines Kontakts, zu unterdrücken.
Eine fünfte isolierende Schicht 137 und eine sechste isolierende Schicht 139 werden auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreissubstrats 101 in dem Bereich erzeugt, in dem der MIM-Kondensator gebildet wird. Demzufolge wird eine erste IMD 141, welche die vierte isolierende Struktur 135, die fünfte Isolationsschicht 137 und die sechste Isolationsschicht 139 beinhaltet, auf der oberen Elektrode 133 und auf der ersten Zwischenverbindungsschicht 129 gebildet. Die fünfte und die sechste Isolationsschicht 137 und 139 können aus einer Oxidschicht, einer SiC-Schicht, einer SiON-Schicht, einer SiCN-Schicht, einer SiOF-Schicht, einer SiOH-Schicht, einer HfO₂-Schicht, einer Zirconiumoxid(ZrO₂)-Schicht und/oder einer Al₂O₃-Schicht zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder ALD gebildet werden. Sie können mit einer Dicke von etwa 0,1 μm bis etwa 2 μm und in speziellen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,3 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden, und zwar als Einzelschicht oder als Mehrfachschichten mittels einer Mehrzahl von Schritten oder in einem einzigen Schritt.
Nunmehr bezugnehmend auf die 5 bis 7 werden eine zweite Durchkontaktöffnung 143, ein zweiter Graben 144, eine unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und eine zweite Zwischenverbindungsschicht 149 zum Beispiel unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses gebildet, wie vorstehend beschrieben. Die zweite Durchkontaktöffnung 143, der zweite Graben 144, die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 können jedoch auch unter Verwendung anderer bekannter Verfahren als Alternative zu dem Doppeldamaszener-Prozess gebildet werden. Zum Beispiel kann nach der Bildung der fünften Isolationsschicht 137 die zweite Durchkontaktöffnung 143 erzeugt werden. Dann kann ein Kontaktstift gebildet werden, um die zweite Durchkontaktöffnung 143 zu füllen. Dann können die sechste Isolationsschicht 139 und der zweite Graben 144 gebildet werden. Danach kann eine Metallschicht für die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 und zur Vollendung der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ aufgebracht werden. Schließlich kann die Metallschicht zum Beispiel unter Verwendung von CMP poliert werden.
Die 5 bis 7 stellen speziell ein Verfahren zur Bildung der zweiten Durchkontaktöffnung 143, des zweiten Grabens 144, der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und der zweiten Zwischenverbindungsschicht 149 unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses vom Typ "Durchkontakt zuerst" dar. Die zweite Durchkontaktöffnung 143, der zweite Graben 144, die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 können auch unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses vom Typ "Graben zuerst" gebildet werden.
Wie in 5 gezeigt, werden die sechste Isolationsschicht 139, die fünfte Isolationsschicht 137 und die vierte isolierende Struktur 135, welche die erste IMD 141 bilden, unter Verwendung von photolithographischen und Ätzprozessen strukturiert, um die zweite(n) Durchkontaktöffnung(en) 143 zu erzeugen. Die zweite(n) Durchkontaktöffnung(en) 143 legt bzw. legen die obere Elektrode 133 des MIM-Kondensators ebenso wie die erste Zwischenverbindungsschicht 129 frei.
Wie in 6 gezeigt, wird ein Teil der ersten IMD 141, die auf dem MIM-Kondensator ausgebildet ist, d. h. die sechste Isolationsschicht 139, zum Beispiel unter Verwendung von photolithographischen und Ätzprozessen selektiv geätzt, um einen oder mehrere zweite Gräben 144 in dem Bereich zu erzeugen, in dem die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 und die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ gebildet werden. Der oder die zweiten Gräben 144 werden in dem Bereich, in dem die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ gebildet wird, in der auf dem MIM-Kondensator ausgebildeten ersten IMD 141, d. h. der sechsten Isolationsschicht 139, gebildet. Der oder die zweiten Gräben 144 weisen einen größeren Durchmesser als ein Durchmesser der zweiten Kontaktöffnung(en) 143 auf, wie in 6 dargestellt.
Nunmehr bezugnehmend auf 7 werden die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 gebildet, um die zweite(n) Durchkontaktöffnung(en) 143 und den oder die zweiten Gräben 144 zu füllen. Die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ wird in der oder den zweiten Durchkontaktöffnungen 143 und dem oder den zweiten Gräben 144 gebildet.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung beinhaltet das Bilden der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ das Bilden einer leitfähigen Schicht auf der gesamten Oberfläche des integrierten Schaltkreissubstrats 101, um die zweite(n) Durchkon taktöffnung(en) 143 und den oder die zweiten Gräben 144 zu füllen. Die leitfähige Schicht wird dann zum Beispiel unter Verwendung von CMP planarisiert. Als Folge können die Oberseiten der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 so gebildet werden, dass sie die gleiche Höhe wie die sechste Isolationsschicht 139 aufweisen. Die Breite der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 149 vom Kontaktflächen-Typ ist in einigen Ausführungsformen der Erfindung geringer als jene der unteren Elektrode 127 des MIM-Kondensators, zum Beispiel 200 μm oder weniger. Die Breite an der Oberseite der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ kann größer als jene an der Unterseite derselben sein. Die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ kann aus einer Mehrzahl von Zwischenverbindungsschichten in Durchkontaktöffnungen und Gräben gebildet werden, die voneinander getrennt sind.
Die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 können aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Titan (Ti), Tantal (Ta), Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Tantalsiliciumnitrid (TaSiN), Titansiliciumnitrid (TiSiN), Wolframnitrid (WN) und/oder Wolframsiliciumnitrid (WSiN) gebildet werden und können zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder Elektroplattierung gebildet werden. Sie können mit einer Dicke von etwa 0,1 μm bis etwa 2 μm und in speziellen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,05 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Wie in 8 gezeigt, werden eine siebte Isolationsschicht 151 und eine achte Isolationsschicht 154, welche die zweite IMD 155 bilden, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 101 in dem Bereich erzeugt, in dem der MIM-Kondensator gebildet wird. Mit anderen Worten werden die siebte Isolationsschicht 151 und die achte Isolationsschicht 153 auf der unabhängigen Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen- Typ und der ersten IMD 141 gebildet. Die zweite IMD 155 kann durch einen einstufigen Prozess oder unter Verwendung einer Mehrzahl von Schritten erzeugt werden und kann als Einzelschicht- oder als Mehrfachschichtstruktur gebildet werden, die nachfolgende Schichten beinhaltet.
Die siebte und die achte Isolationsschicht 151 und 153 können aus Oxidschichten oder anderen Isolationsschichten gebildet werden, wie einer SiC-Schicht, einer SiON-Schicht, einer SiCN-Schicht, einer SiOF-Schicht, einer SiOH-Schicht, einer HfO₂-Schicht, einer ZrO₂-Schicht oder einer Al₂O₃-Schicht. Die siebte und die achte Isolationsschicht 151 und 153 können zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder ALD gebildet werden. Sie können mit einer Dicke von etwa 0,001 μm bis etwa 1 μm und in speziellen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 0,1 μm gebildet werden. Alternativ können die siebte und die achte Isolationsschicht 151 und 153 aus Oxidschichten oder anderen Isolationsschichten, wie einer FSG-Schicht, einer OSG-Schicht und/oder einer anorganischen Polymerschicht, zum Beispiel unter Verwendung von CVD oder Aufschleudern gebildet werden. Sie können in derartigen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 2 μm und in speziellen Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,1 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Wie aus 10 ersichtlich, werden eine oder mehrere dritte Kontaktöffnungen 157, ein oder mehrere dritte Gräben 159 und eine dritte Zwischenverbindungsschicht 161 gemäß 3 zum Beispiel unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses gebildet. Die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157, der oder die dritten Gräben 159 und die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 können auch unter Verwendung anderer bekannter Verfahren anstelle des Doppeldamaszener-Prozesses gebildet werden. Zum Beispiel können nach der Bildung der siebten Isolationsschicht 151 die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 erzeugt werden.
Dann kann ein Kontaktstift gebildet werden, um die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 zu füllen. Anschließend können die achte Isolationsschicht 153 und der oder die dritten Gräben 159 gebildet werden. Dann kann eine Metallschicht für die dritte Zwischenverbindungsschicht aufgebracht werden. Schließlich kann die Metallschicht zum Beispiel unter Verwendung von CMP poliert werden.
Die 9 und 10 stellen speziell ein Verfahren zur Bildung der dritten Kontaktöffnung 157, des dritten Grabens 159 und der dritten Zwischenverbindungsschicht 161 unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses vom Typ "Durchkontakt zuerst" dar. Wie vorstehend erwähnt, ist es jedoch auch möglich, die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157, den oder die dritten Gräben 159 und die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses vom Typ "Graben zuerst" oder anderer Prozesse zu bilden. Wie in 9 gezeigt, werden die siebte und die achte Isolationsschicht, welche die zweite IMD 155 bilden, zum Beispiel unter Verwendung von photolithographischen und Ätzprozessen strukturiert, um die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 zu erzeugen. Die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 legen die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ und die zweite Zwischenverbindungsschicht 149 frei.
Nunmehr bezugnehmend auf 10 wird ein Teil der zweiten IMD 155, zum Beispiel die achte Isolationsschicht 153, zum Beispiel unter Verwendung von photolithographischen und Ätzprozessen selektiv geätzt, um den oder die dritten Gräben 159 in dem Bereich zu bilden, in dem die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 gebildet wird. Der dritte Graben 159 wird in der zweiten IMD 155 gebildet, zum Beispiel in der achten Isolationsschicht 153, und weist einen größeren Durchmesser auf als die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157.
Wie in 3 dargestellt, wird die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 in die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 und den oder die dritten Gräben 159 gefüllt. Das Bilden der dritten Zwischenverbindungsschicht 161 kann das Bilden einer leitfähigen Schicht auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 101 beinhalten, um die dritte(n) Kontaktöffnung(en) 157 und den oder die dritten Gräben 159 zu füllen, gefolgt von einer Planarisierung der leitfähigen Schicht zum Beispiel unter Verwendung von CMP. Demzufolge kann die Oberseite der dritten Zwischenverbindungsschicht 161 mit der gleichen Höhe wie jener der achten Isolationsschicht 153 in dem Bereich gebildet werden, der die zweite IMD 155 beinhaltet. In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist, wie in 10 dargestellt, eine Mehrzahl von dritten Durchkontaktöffnungen 157 vorgesehen, durch welche die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 die unabhängige Zwischenverbindungsschicht 145 vom Kontaktflächen-Typ kontaktiert.
Die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 kann aus einem Metall, wie Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Titan (Ti), Tantal (Ta), Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Tantalsiliciumnitrid (TaSiN), Titansiliciumnitrid (TiSiN), Wolframnitrid (WN) und/oder Wolframsiliciumnitrid (WSiN), zum Beispiel unter Verwendung von CVD, PVD oder Elektroplattieren gebildet werden. Die dritte Zwischenverbindungsschicht 161 kann mit einer Dicke von etwa 0,01 μm bis etwa 2 μm und für spezielle Ausführungsformen mit einer Dicke von etwa 0,1 μm bis etwa 0,8 μm gebildet werden.
Wenngleich die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf ein Verfahren zur Bildung von Zwischenverbindungen unter Verwendung des Doppeldamaszener-Prozesses beschrieben wurden, ist das Verfahren nicht auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt, und Zwischenverbindungen können auch unter Verwendung von typischen photolithographischen und Ätzprozessen erzeugt werden.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf einen MIM-Kondensator beschrieben wurde, der mit einer Drain-Elektrode eines Transistors gekoppelt ist, die eine gemeinsame Source-Elektrode mit einer weiteren Drain-Elektrode eines Transistors nutzt, die nicht mit einem Kondensator gekoppelt ist, umfasst die Erfindung außerdem auch Ausführungsformen, bei denen jede Drain-Elektrode mit einem Kondensator gekoppelt ist oder bei denen lediglich eine einzelne Drain-Elektrode ohne eine zugehörige Drain-Elektrode eines Transistors vorgesehen ist, die eine gemeinsame Source-Elektrode nutzt.
Wenngleich die Erfindung vorstehend allgemein ohne Diffusionsbarrierenschichten und/oder Haftschichten unter und/oder auf den Metallschichten beschrieben wurde, können außerdem Diffusionsbarrierenschichten und/oder Haftschichten verwendet werden, um eine Diffusion von Atomen, die zur Bildung von Metallschichten verwendet werden, zu reduzieren oder zu verhindern und die Haftung von Metallschichten zu verbessern.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung die obere Elektrode eines MIM-Kondensators mit einer oberen Zwischenverbindungsschicht über eine unabhängige Zwischenverbindungsschicht vom Kontaktflächen-Typ verbunden, um eine dickere IMD-Schicht zu ermöglichen. Eine derartige Struktur kann den nachteiligen Einfluss einer parasitären Kapazität auf die Eigenschaften des MIM-Kondensators begrenzen. Demzufolge werden MIM-Kondensatoren mit stabilen Eigenschaften erzielt.

Claims

Integriertes Schaltkreisbauelement mit folgendem Aufbau: – einem integrierten Schaltkreissubstrat (101), – einer leitfähigen unteren Elektrodenschicht (127) eines Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensators auf dem integrierten Schaltkreissubstrat, – einer dielektrischen Schicht (131) wenigstens auf der unteren Elektrodenschicht, – einer leitfähigen oberen Elektrodenschicht (133) des MIM-Kondensators auf der dielektrischen Schicht, – einer ersten intermetallischen dielektrischen Schicht (141) auf der oberen Elektrodenschicht, wobei die erste intermetallische dielektrische Schicht eine Mehrzahl von Durchkontaktöffnungen (143) beinhaltet, die voneinander lateral beabstandet sind und die sich bis zu der oberen Elektrodenschicht erstrecken, – einer ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht (145) mit einer Mehrzahl von Zwischenverbindungsschichtteilen, die voneinander lateral beabstandet sind und die jeweils in den Durchkontaktöffnungen der ersten intermetallischen dielektrischen Schicht und auf einem angrenzenden Teil der ersten in termetallischen dielektrischen Schicht in Form eines Kontaktflächen-Typs gebildet sind, bei dem die Oberseite des mit der jeweiligen Durchkontaktöffnung korrespondierenden Teils der ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht breiter als dessen die obere Elektrodenschicht kontaktierende Unterseite ist, – einer zweiten intermetallischen dielektrischen Schicht (155) auf der ersten intermetallischen dielektrischen Schicht (141) und der ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht (145), wobei die zweite intermetallische dielektrische Schicht mehrere Durchkontaktöffnungen (157) beinhaltet, die sich jeweils bis zu der ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschichtteilen (145) erstrecken und diese jeweils oberhalb der Durchkontaktöffnungen (143) der ersten intermetallischen dielektrischen Schicht teilweise freilegen, und – einer unabhängig von der ersten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht gebildeten, zweiten leitfähigen Zwischenverbindungsschicht (161) in den Durchkontaktöffnungen der zweiten intermetallischen dielektrischen Schicht, welche die erste leitfähige Zwischenverbindungsschicht elektrisch kontaktiert, so dass die zweite leitfähige Zwischenverbindungsschicht mit der oberen Elektrode über die erste leitfähige Zwischenverbindungsschicht vom Kontaktflächen-Typ elektrisch verbunden ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht eine Dicke zwischen der unteren Elektrodenschicht und der oberen Elektrodenschicht aufweist, die größer als die Dicke der dielektrischen Schicht in anderen Bereichen des Bauelements ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Elektrodenschicht mit ei fern Störstellenbereich des integrierten Schaltkreissubstrats elektrisch gekoppelt ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste intermetallische dielektrische Schicht eine isolierende Schichtstruktur (135) beinhaltet, die lediglich auf der oberen Elektrode ausgebildet ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zwischenverbindungsschicht vom Kontaktflächen-Typ bis zur gleichen Höhe gebildet ist wie die erste intermetallische dielektrische Schicht.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der dielektrischen Schicht in den anderen Bereichen 0,01 μm bis 0,1 μm beträgt.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste intermetallische dielektrische Schicht des Weiteren Gräben (144) oberhalb der ersten Durchkontaktöffnungen beinhaltet, die jeweils mit einem größeren Durchmesser als jenem der ersten Durchkontaktöffnung und mit einer geringeren Tiefe als jener der ersten Durchkontaktöffnung gebildet sind.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter gekennzeichnet durch einen Transistor mit einer Source-, einer Drain- und einer Gate-Elektrode, die auf dem integrierten Schaltkreissubstrat ausgebildet sind, wobei die untere Elektrodenschicht des MIM-Kondensators mit der Drain-Elektrode des Transistors elektrisch gekoppelt ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch einen zweiten Transistor mit einer Drain- und einer Gate-Elektrode, die auf dem integrierten Schaltkreissubstrat ausgebildet sind, wobei der zweite Transistor eine gemeinsame Source-Elektrode mit dem ersten Transistor aufweist und die Drain-Elektrode des zweiten Transistors mit der zweiten Zwischenverbindungsschicht elektrisch gekoppelt ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schichtstruktur aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Oxidschicht, einer Nitridschicht, einer mit Fluor dotierten Silicatglas(FSG)-Schicht einer Organosilicatglas(OSG)-Schicht, einer Siliciumcarbid(SiC)-Schicht und Kombinationen derselben besteht.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwischenverbindungsschicht bis zur gleichen Höhe wie die zweite intermetallische dielektrische Schicht gebildet ist.
Integriertes Schaltkreisbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 7, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass – Transistoren mit einem gemeinsamen Source-Elektrodenbereich (111) und einem jeweiligen Drain-Elektrodenbereich (113a, 113b) im Schaltkreissubstrat gebildet sind, – eine erste isolierende Schicht (115) vorgesehen ist, die auf den Transistoren ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Kontaktöffnungen (117) aufweist, die mit leitfähigen Strukturen (119) gefüllt sind, die mit den Drain-Elektrodenbereichen gekoppelt sind, – eine zweite isolierende Schicht (123) vorgesehen ist, die auf der ersten isolierenden Schicht ausgebildet ist und eine Mehr zahl von Durchkontaktöffnungen (121) aufweist, die jeweils eine der die Kontaktöffnungen füllenden leitfähigen Strukturen (119) freilegen, – die untere Elektrodenschicht (127) des MIM-Kondensators auf der zweiten isolierenden Schicht (123) ausgebildet ist und mit einem zugehörigen der Drain-Elektrodenbereiche (113a) über eine der Durchkontaktöffnungen (121) in der zweiten isolierenden Schicht (123) und die darunterliegende leitfähige Struktur (119) elektrisch gekoppelt ist, – ein drittes Zwischenverbindungsschichtteil (129), das in einer der Durchkontaktöffnungen in der zweiten isolierenden Schicht ausgebildet und dadurch mit einem anderen der Drain-Elektrodenbereiche elektrisch gekoppelt ist, – die erste intermetallische dielektrische Schicht (141) außerhalb des MIM-Kondensators auf der zweiten isolierenden Schicht (123) ausgebildet ist und eine weitere Durchkontaktöffnung (143) zur Freilegung des dritten Zwischenverbindungsschichtteils aufweist, wobei in dieser weiteren Durchkontaktöffnung ein viertes Zwischenverbindungsschichtteil (149) auf der gleichen Ebene wie die erste Zwischenverbindungsschicht (145) ausgebildet ist, – die zweite intermetallische dielektrische Schicht (155) eine weitere Durchkontaktöffnung (157) aufweist, welche das vierte Zwischenverbindungsschichtteil (149) freilegt, und – die zweite Zwischenverbindungsschicht (161) auch in der weiteren Durchkontaktöffnung ausgebildet ist, welche das vierte Zwischenverbindungsschichtteil freilegt.