專利名稱：用于抑制鐵電電容器器件中的接觸插頭中的氧化的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于抑制例如鐵電電容器器件中的接觸插頭的氧化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的電容器上插頭(COP)器件中，常常將接觸插頭用作多級(jí)互連方案中的金屬導(dǎo)線之間的垂直互連件。在使用氧化物反應(yīng)離子蝕刻(RIE)處理接觸窗(CW)孔口期間，氧氣形成在覆蓋電容器的原硅酸四乙酯(TEOS)硬模中。銥(Ir)基屏障(barrier)常常設(shè)置在底部電極(BE)和TEOS基板之間，以阻止氧氣擴(kuò)散到插頭時(shí)造成損壞。然而，蝕刻工藝的TEOS殘留物(“柵欄(fence)”)可在底部電極的RIE處理期間形成。在接觸窗孔R(shí)IE處理期間，這些柵欄允許氧氣從TEOS硬模擴(kuò)散到插頭。氧氣與插頭的材料(例如，多晶硅或鎢)反應(yīng)，對(duì)插頭結(jié)構(gòu)造成功能損壞，特別是造成接觸變差。
避免所述插頭氧化問題的一種方法是進(jìn)行底部電極RIE處理，使得沒有允許氧氣擴(kuò)散的柵欄形成。然而，這難以在底部電極RIE處理期間覆蓋底部電極的硬模具有陡的錐角的典型工藝中獲得。
避免此插頭氧化問題的另一方法是在TEOS柵欄形成后去除它們。然而，這是艱難而復(fù)雜的工藝。
鑒于上述傳統(tǒng)工藝和裝置的上述問題，需要一種用于在電容器的制造期間抑制插頭氧化的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一般的意義上，本發(fā)明提出用于制造例如鐵電電容器等器件的方法，其中在形成所述器件后形成與插頭的接觸。這被認(rèn)為是特別有利的，因?yàn)榭梢员苊饣驕p少處理期間氧化對(duì)插頭的損壞。并且，有鑒于此，不需要包括在基板和底部電極之間的厚的單層或多層氧屏障(barrier)。在一般的意義上，本發(fā)明也提出電絕緣層位于基板和底部電極之間，這可充分抵抗氧擴(kuò)散，從而保護(hù)插頭。由于所述層是電絕緣的，從而通過所述層形成孔，并且通過底部電極和插頭之間的孔形成電接觸。絕緣層阻擋圍繞底部電極的側(cè)的氧擴(kuò)散路徑的至少一些。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于制造器件的方法，包括以下步驟形成基板；形成穿過所述基板的接觸插頭；在所述基板上形成電絕緣層；在所述電絕緣層上形成第一電極；在所述第一電極上形成介電層；在所述介電層上形成第二電極；以及通過所述電絕緣層使所述第一電極電連接至所述插頭。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種根據(jù)上面定義的方法形成的器件。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種根據(jù)上面定義的方法的鐵電電容器器件。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括根據(jù)上面定義的方法形成的一個(gè)或多個(gè)器件的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種器件，包括基板；穿過所述基板的接觸插頭；在所述基板上形成的電絕緣層；在所述電絕緣層上形成的第一電極，所述第一電極通過所述電絕緣層電連接至所述插頭；在所述第一電極上形成的介電層；以及在所述介電層上形成的第二電極。


僅為了例示目的，現(xiàn)在將參看附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選特性，其中在附圖中圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一形成階段中的電容器的示意性截面圖；圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二形成階段中的電容器的示意性截面圖；圖1c是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第三形成階段中的電容器的示意性截面圖；圖2a是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在形成與底部電極接觸的第一階段中的電容器的示意性截面圖；圖2b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在形成與底部電極接觸的第二階段中的電容器的示意性截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在最終制造階段中的電容器的示意性截面圖，其中示出密封劑(encapsulant)和蓋。
具體實(shí)施例方式
傳統(tǒng)的鐵電電容器包括由例如PZT等材料制成的鐵電層，具有高于和低于所述層的電極。在電極的圖案化期間使用例如TEOS等多種硬模層，并且添加了密封劑層和蓋層，以保護(hù)所形成的電容器。
附圖示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的例如鐵電電容器等器件的多個(gè)處理階段，形成圖3的處理過的器件。
圖1a示出用于抑制插頭4的氧化的裝置2的制造工藝中的第一階段，其中插頭4穿過基板5形成。電絕緣材料形成的層6沉積在基板5的表面上，在所述層6上沉積底部電極材料8。下一應(yīng)用的層是介電層10，例如PZT等鐵電材料形成的層，在所述介電層10上沉積頂部電極12。絕緣層6優(yōu)選抗氧擴(kuò)散，以防止氧氣透入基板5。
圖1b示出制造工藝的下一階段，包括例如根據(jù)可作為層應(yīng)用于頂部電極12的硬模(未示出)對(duì)頂部電極12和鐵電材料10進(jìn)行RIE(reactive ionetch，反應(yīng)離子蝕刻)。RIE工藝也用于將所述材料分成具有公共的底部電極8的單獨(dú)的電容器14、16。為了進(jìn)行保護(hù)，接著應(yīng)用封裝的多個(gè)層18(例如，兩個(gè)層)。
圖1c示出其中硬模20應(yīng)用于封裝層18上的底部電極8的制造工藝中的另一階段。接著根據(jù)硬模20蝕刻底部電極8，并且將多個(gè)蓋層22(例如，兩個(gè)層)沉積在電容器14、16上。
圖2a示出在底部電極8和插頭4之間形成接觸的第一階段，包括沉積間層電介質(zhì)24、使間層電介質(zhì)24平坦化、和在分離的電容器14、16之間打開從間層電介質(zhì)24的頂部延伸到插頭4的接觸窗26。
圖2b示出形成插頭4和底部電極8之間的接觸的最后階段，其中接觸襯墊28設(shè)置在接觸窗26中，以覆蓋限定接觸窗26的周緣壁。接著用接觸金屬30填充接觸窗26，以形成底部電極8和插頭4之間的接觸。接著，深腐蝕插在接觸窗26中的接觸金屬30和襯墊28，以僅留下底部電極8和插頭4之間的金屬接觸區(qū)。
圖3示出在裝置2的制造中的最后階段。第一步驟是在從沉積在基板5的表面上的絕緣層6延伸到覆蓋頂部電極12的第一蓋層32的單獨(dú)的電容器14、16上沉積另一蓋層32。接著在另一蓋層32上沉積另一間層介電層34。接著例如通過化學(xué)金屬拋光(CMP)使間層介電層34平坦化。用于每個(gè)電容器14、16的接觸窗36穿過另一間層電介質(zhì)34、蓋層32和22、硬模20、封裝層18，并且進(jìn)入頂部電極12形成。
根據(jù)上述說(shuō)明，將看到，連接至底部電極8的插頭4在RIE工藝期間被保護(hù)。當(dāng)延伸到頂部電極12的接觸窗36形成時(shí)，從底部電極8到插頭4的接觸由蓋層32和間層電介質(zhì)34保護(hù)，從而氧氣不能損壞插頭4。當(dāng)?shù)撞侩姌O8被蝕刻時(shí)，在電容器14、16上存在一個(gè)或多個(gè)封裝層18，用于進(jìn)一步防止插頭4氧化。并且，當(dāng)至頂部電極12的接觸窗36形成時(shí)，底部電極8及其接觸由間層介電層覆蓋，進(jìn)一步防止插頭4氧化(氧化作用)。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法在舉例來(lái)說(shuō)用作鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的器件的制造中是特別有用的。
應(yīng)指出，在本說(shuō)明書中可互換地使用了術(shù)語(yǔ)氧化作用(oxidation)和氧化(oxidization)。
可對(duì)上述本發(fā)明的實(shí)施例做出多種修改。例如，可添加其它材料和方法步驟，或用其它材料和方法步驟代替上述材料和方法步驟。因此，盡管上面已經(jīng)使用具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然的是，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)許多修改是可能的，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造器件的方法，包括以下步驟形成基板；形成穿過所述基板的接觸插頭；在所述基板上形成電絕緣層；在所述電絕緣層上形成第一電極；在所述第一電極上形成介電層；在所述介電層上形成第二電極；以及接著通過電絕緣層使所述第一電極電連接至所述插頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成電絕緣層的步驟包括形成抗氧擴(kuò)散的電絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟蝕刻所述第二電極和所述介電層，以在將所述第一電極電連接至所述插頭之前將所述器件分成多個(gè)具有公共第一電極的器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括在蝕刻所述第二電極和所述介電層的步驟之后在所述第二電極和介電層上形成一個(gè)或多個(gè)封裝層的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)封裝層上形成硬模以限定所述第一電極的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述硬模的步驟之后根據(jù)所述硬模蝕刻所述第一電極的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在蝕刻所述第一電極的步驟之后在所述硬模上形成一個(gè)或多個(gè)蓋層的步驟，所述一個(gè)或多個(gè)蓋層延伸到所述電絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)蓋層上形成間層介電層的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括使所述間層介電層平面化的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在使間層介電層平面化的步驟后形成至所述第一電極的接觸窗的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在所述接觸窗中沉積接觸襯墊的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在所述接觸窗中沉積所述接觸襯墊的步驟之后在所述接觸窗中沉積金屬嵌件以建立所述第一電極和所述插頭之間的電接觸的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括從所述間層電介質(zhì)到所述第一電極蝕刻所述接觸襯墊和所述金屬嵌件的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在蝕刻所述接觸襯墊和所述金屬嵌件的步驟之后沉積另一蓋層以使所述接觸窗和所述金屬嵌件的表面排成一行(line)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在沉積所述另一蓋層的步驟之后在所述另一蓋層上施加另一間層介電層的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括使所述另一間層介電層平面化的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括在使所述另一間層介電層平面化的步驟之后形成至第二電極的一個(gè)或多個(gè)接觸窗的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述在所述第一電極上形成介電層的步驟包括在所述第一電極上形成鐵電層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法形成的器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法形成的鐵電電容器器件。
21.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法形成的一個(gè)或多個(gè)器件的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件。
22.一種器件，包括基板；穿過所述基板的接觸插頭；在所述基板上形成的電絕緣層；在所述電絕緣層上形成的第一電極，所述第一電極通過所述電絕緣層電連接至所述插頭；在所述第一電極上形成的介電層；以及在所述介電層上形成的第二電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件，進(jìn)一步包括在所述第二電極上形成的一個(gè)或多個(gè)封裝層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的器件，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)封裝層上形成的硬模。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的器件，進(jìn)一步包括在所述硬模上形成的一個(gè)或多個(gè)第一蓋層。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的器件，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)第一蓋層上形成的間層介電層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的器件，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)第一蓋層上形成的一個(gè)或多個(gè)第二蓋層，所述一個(gè)或多個(gè)第二蓋層延伸到所述接觸插頭。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的器件，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)第二蓋層上形成的第二間層介電層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的器件，進(jìn)一步包括從所述第二間層介電層延伸到所述第二電極的一個(gè)或多個(gè)接觸窗。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件，其中所述介電層由鐵電材料形成。
全文摘要
鐵電電容器器件及其制造方法，包括形成基板和形成穿過基板的接觸插頭。電絕緣層形成在基板上，且第一電極形成在電絕緣層上。鐵電層形成在第一電極上，且第二電極形成在鐵電層上。接著，第一電極通過電絕緣層電連接至插頭。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1875459SQ200480032560
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者連靜宇 申請(qǐng)人:因芬奈昂技術(shù)股份有限公司