DE10252818B4

DE10252818B4 - Halbleitervorrichtung mit Kondensator

Info

Publication number: DE10252818B4
Application number: DE10252818A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kosugi; Toshiyuki Oashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: US20030227085A1; US6815747B2; JP2004014770A; CN1466222A; DE10252818A1; KR20030095202A

Abstract

Halbleitervorrichtung, mit:
einem Halbleitersubstrat (1);
einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm (13), dessen Oberseite parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist und der einen ersten Aussparungsabschnitt, der mit einer vorgeschriebenen Tiefe von der Oberseite ausgebildet ist, und einen zweiten Aussparungsabschnitt, der mit einer vorgeschriebenen Tiefe von der Oberseite ausgebildet ist, besitzt;
einem ersten leitenden Film (65), (26, 65), der den ersten Aussparungsabschnitt ausfüllt und dessen Oberseite stetig an die Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms (13) anschließt;
einer unteren Kondensatorelektrode (15a), (15, 26a), (35a, 27a), die entlang der Oberfläche des zweiten Aussparungsabschnitts vorgesehen ist;
einem Kondensatordielektrikumfilm (15b), (35a, 27a), (15e, 15d), der entlang der Oberfläche eines durch die untere Kondensatorelektrode (15a), (15, 26a), (35a, 27a) definierten Aussparungsabschnitts vorgesehen ist; und
einer oberen Kondensatorelektrode (15c), (26a), (15f, 15g, 15h), die in einem durch den Kondensatordielektrikumfilm (15b), (35a, 27a), (15e, 15d) definierten Aussparungsabschnitt vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit Kondensator.
In einer Halbleitervorrichtung wie etwa in einem DRAM (dynamischen Schreib-Lese-Speicher) ist ein Kondensator allgemein auf einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm vorgesehen, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
Anhand von 34 wird nun eine Halbleitervorrichtung mit einem Kondensator beschrieben (sog. in terner Stand der Technik)
In der Halbleitervorrichtung mit einem Kondensator sind in Elementausbildungsgebieten, die auf einem Halbleitersubstrat 100 mit Elementisolationsfilmen eingeschlossen sind, zwei Transistoren 101 und 102 ausgebildet. Mit einem Source/Drain-Gebiet des Transistors 101 ist ein vertikal verlaufender Draht verbunden. Mit einem Source/Drain-Gebiet des Transistors 102. ist ein weiterer vertikal verlaufender Draht verbunden.
Über den Transistoren 101 und 102 sind gestapelt mehrere Zwischenschicht-Dielektrikumfilme 113, 1100 und 1200 ausgebildet. Über dem Transistor 101 ist in den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 113, der in den mehreren Zwischenschicht-Dielektrikumfilmen 113, 1100 und 1200 enthalten ist, ein Durchgangsstopfen 114 eingebettet.
Ferner ist in den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 113 eine untere Kondensatorelektrode 115 eingebettet. Diese untere Kondensatorelektrode 115 ist mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 114 verbunden. Über dem Transistor 102 ist in der gleichen Schicht wie die unteren Kondensatorelektrode 115 über dem Transistor 101 eine Verdrahtungsschicht 165 eingebettet. Die untere Kondensatorelektrode 115 und die Verdrahtungsschicht 165 liegen in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 in gleicher Höhe. Über der Verdrahtungsschicht 165 ist in der gleichen Schicht wie eine obere Kondensatorelektrode 1015 eine Verdrahtungsschicht 1165 eingebettet. Die obere Kondensatorelektrode 1015 und die Verdrahtungsschicht 1165 liegen in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 in gleicher Höhe.
In der in 34 gezeigten Halbleitervorrichtung mit der obenerwähnten Struktur ist über den Transistoren 101 und 102 der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 1100 ausgebildet, so daß über dem Transistor 101 der Kondensator ausgebildet ist. Ferner ist auf einem oberen Abschnitt des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 1100 über dem Transistor 101 die obere Kondensatorelektrode 1015 ausgebildet. Die untere Kondensatorelektrode 115 und die obere Kondensatorelektrode 1015 bilden den Kondensator, der mit dem Source/Drain-Gebiet des Transistors 101 verbunden ist.
Über den Transistoren 101 bzw. 102 ist der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 1200 ausgebildet, der den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 1100 und die obere Kondensatorelektrode 1015 bedeckt. Der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 1200 ist ein Isolierfilm, der beispielsweise in einem von dem in 34 gezeigten verschiedenen Gebiet Löcher ausfüllt.
In der obenerwähnten in 34 gezeigten Halbleitervorrichtung sind die Verdrahtungsschichten 165 und 1165 als Dummy-Muster vorgesehen, die der unteren Kondensatorelektrode 115 beziehungsweise der oberen Kondensatorelektrode 1015 entsprechen. Auf der gleichen Ebene wie der Kondensator sind im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen in einer zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 parallelen Richtung eine große Anzahl solcher Verdrahtungsschichten 165 und 1165 vorge sehen, die als Dummy-Muster dienen. Somit wird die Gleichförmigkeit der Oberfläche des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 1200 in einem Schritt des CMP (chemisch-mechanischen Polierens) nach Ausbilden des Kondensators sichergestellt.
Um den Kondensator zu erzeugen, müssen in der obenerwähnten in 34 gezeigten Halbleitervorrichtung in gleichmäßigen Abständen in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 parallelen Richtung eine große Anzahl von Verdrahtungsschichten 165 und 1165 vorgesehen sein, die als Dummy-Muster dienen. Somit wird die Menge des Materials zum Ausbilden der Dummy-Muster erhöht, was nachteilig ist.
In der Halbleitervorrichtung wie etwa in einem DRAM soll die Kapazität des Kondensators erhöht werden. Um die Kapazität des Kondensators zu erhöhen, müssen die gegenüberliegende Flächen der oberen Kondensatorelektrode 1015 und der unteren Kondensatorelektrode 115 erhöht werden. Es ist vorstellbar, daß somit die Größen der oberen Kondensatorelektrode 1015 und der unteren Kondensatorelektrode 115 in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 parallelen Richtung erhöht werden. Allerdings ist es schwierig, die Halbleitervorrichtung zu verfeinern, wenn die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 100 parallelen Richtung erhöht wird.

Bei einem in der DE 196 20 833 A1 offenbarten Verfahren wird auf einem Substrat eine Isolationsschicht aufgebracht, in der eine Vertiefung und in der Vertiefung ein Kontaktloch ausgebildet ist. Das Kontaktloch wird mit einer Polysiliziumschicht gefüllt und die Vertiefung mit einer unteren Elektrode. Darüber wird ein dielektrischer Dünnfilm gebildet und darauf eine obere Elektrode. Die untere Elektrode ist über die Polysiliziumschicht in dem Kontaktloch mit dem Substrat verbunden.

Die EP 1 146 556 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit eingebetteten DRAM- und Logikschaltungen. In einer Oxidschicht sind Öffnungen vorgesehen zum Unterbringen einer Kondensatorstruktur aus einer Schicht polykristallinen Siliziums, einer dielektrischen Schicht und einer Metallschicht, die jeweils aufeinanderfolgend in der Öffnung ausgebildet sind.

In der US 6,333,221 B1 ist offenbart, dass parallel zu den Speicherknoten in einem Speicherbereich einer Halbleiterschaltung Dummymuster in einem Logikbereich derselben Halbleiterschaltung gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, bei der sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität eines Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge eines Materials, das ein dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten wird, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats parallelen Richtung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der Struktur der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung kann sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität eines Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge eines Materials, das ein dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats parallelen Richtung zu erhöhen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 eine Schnittansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

2-10 Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

11 eine Schnittansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

12-20 Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

21 eine Schnittansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

22–27 Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

28 eine Schnittansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

29–33 Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;

34 das bereits erwähnte Diagramm zur Erläuterung einer Halbleitervorrichtung.

Anhand der 1 bis 33 werden nun Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung und eines Verfahrens zu deren Herstellung beschrieben.

Erste Ausführungsform
Anhand der 1 bis 10 werden die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, besitzt die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die folgende Struktur:
Von der Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats 1 sind mit einer vorgeschriebenen Tiefe die Elementisolationsfilme 2 ausgebildet, die die Elementausbildungsgebiete gegeneinander isolieren. Auf den Elementausbildungsgebieten sind mit einer vorgeschriebenen Tiefe von der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 die Source/Drain-Gebiete 3 und 53 ausgebildet.
Auf einem Gebiet, das sich zwischen den Source/Drain-Gebieten 3 befindet, ist ein Gate-Isolierfilm 4 ausgebildet. Auf dem Gate-Isolierfilm 4 ist eine Gate-Elektrode 5 ausgebildet. Auf den Seitenwänden des Gate-Isolierfilms 4 und der Gate-Elek trode 5 sind die Seitenwand-Isolierfilme 6 ausgebildet.
Zwischen den Source/Drain-Gebieten 53 ist ein Gate-Isolierfilm 54 ausgebildet. Auf dem Gate-Isolierfilm 54 ist eine Gate-Elektrode 55 ausgebildet. Auf den Seitenwänden des Gate-Isolierfilms 54 und der Gate-Elektrode 55 sind die Seitenwand-Isolierfilme 56 ausgebildet.
Es ist ein Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 7 ausgebildet, der die Oberseiten der Transistoren und der Elementisolationsfilme 2 bedeckt. Es ist ein Kontaktstopfen 8 ausgebildet, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 7 verläuft und mit einem der Source/Drain-Gebiete 3 verbunden ist. Es ist ein weiterer Kontaktstopfen 58 ausgebildet, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 7 verläuft und mit einem der Source/Drain 53 verbunden ist. Mit der Oberseite des Kontaktstopfens 8 ist eine Verdrahtungsschicht 9 verbunden. Mit der Oberseite des Kontaktstopfens 58 ist eine weitere Verdrahtungsschicht 59 verbunden.
Auf dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 7 und auf den Verdrahtungsschichten 9 und 59 ist ein weiterer Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 10 ausgebildet. Mit der Verdrahtungsschicht 9 ist ein Durchgangsstopfen 11 verbunden, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 10 verläuft. Außerdem ist mit der Verdrahtungsschicht 59 ein weiterer Durchgangsstopfen 61 verbunden, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 10 verläuft. Mit der Oberseite des Durchgangsstopfen 11 ist eine Verdrahtungsschicht 12 verbunden. Mit der Oberseite des Durchgangsstopfen 61 ist außerdem eine weitere Verdrahtungsschicht 62 verbunden.
Ferner ist ein Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 ausgebildet, der den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 10 und die Verdrahtungsschichten 12 und 62 bedeckt. Auf dem oberen Ab schnitt des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 ist über der Gate-Elektrode 55 ein erster Aussparungsabschnitt vorgesehen. In den ersten Aussparungsabschnitt ist eine Verdrahtungsschicht 65 eingebettet. Auf einem weiteren oberen Abschnitt des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 ist über der Gate-Elektrode 5 ein zweiter Aussparungsabschnitt vorgesehen. Entlang der Oberflächen des zweiten Aussparungsabschnitts ist ein leitender Film 15a vorgesehen, der eine untere Kondensatorelektrode bildet. Die Verdrahtungsschicht 65 und der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 sind so ausgebildet, daß ihre Oberseiten stetig aneinander anschließen und in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe liegen.
Es ist ein Isolierfilm 15b ausgebildet, der jeweils die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, des leitenden Films 15a und der Verdrahtungsschicht 65 bedeckt. Dieser Isolierfilm 15b bildet einen Kondensatordielektrikumfilm. In einen Aussparungsabschnitt, der durch die Oberflächen des Isolierfilms 15b definiert ist, ist ein leitender Film 15c eingebettet, der eine obere Kondensatorelektrode bildet. Die Oberseiten des Isolierfilms 15b und des leitenden Films 15c liegen in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe und zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 im wesentlichen parallel.
Außerdem ist ein Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 ausgebildet, der den Isolierfilm 15b und den leitenden Film 15c bedeckt. Mit dem leitenden Film 15c ist ein Durchgangsstopfen 17 verbunden, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 verläuft. In einen oberen Abschnitt des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 16 ist eine Verdrahtungsschicht 18 eingebettet. Diese Verdrahtungsschicht 18 ist mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 17 verbunden. In einen weiteren oberen Abschnitt des Zwischenschicht-Dielektrikum films 16 ist eine weitere Verdrahtungsschicht 68 eingebettet, die durch die gleiche Schicht wie die Verdrahtungsschicht 18 ausgebildet ist.
In der obenerwähnten Halbleitervorrichtung mit der in 1 gezeigten Struktur besitzt der leitende Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, zwei Seitenflächenabschnitte, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und einen Unterseitenabschnitt, der zwischen den Seitenflächenabschnitten parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft. Somit besitzt der Isolierfilm 15b, der entlang des durch den leitenden Film 15a definierten Aussparungsabschnitts ausgebildet ist, an seinen beiden Enden ebenfalls Seitenflächenabschnitte, die an ihren beiden Enden senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und einen Unterseitenabschnitt, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft. Somit ist die Kontaktfläche zwischen dem Kondensatordielektrikumfilm und der unteren Kondensatorelektrode größer als in der Halbleitervorrichtung in 43.
Somit kann bei der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform anders als in der Halbleitervorrichtung in 43 die Kapazität des Kondensators erhöht werden, ohne seine Fläche in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
In der Halbleitervorrichtung mit der in 1 gezeigten Struktur ist der leitende Film 15c, der der oberen Kondensatorelektrode entspricht, in dem Aussparungsabschnitt vorgesehen, der durch den dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilm 15b definiert ist. Somit kann die Höhe des Kondensators im Vergleich zu dem Kondensator in 43 verringert werden. Folglich kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Mu ster ausgebildet ist, verringert werden, während die Kapazität des Kondensators erhöht wird. Somit kann die Höhe des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden, um die Menge des Materials zur Ausbildung des Dummy-Musters zu verringern.
Somit kann bei der Halbleitervorrichtung mit der in 1 gezeigten Struktur sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erreicht werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Anhand der 2 bis 10 wird nun ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung beschrieben, die mit einem Kondensator mit der in 1 gezeigten Struktur versehen ist.
In dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sind die Schritte bis zu jenen zur Ausbildung der Verdrahtungsschichten 12 und 62 ähnlich denen zur Herstellung der Halbleitervorrichtung in 43. Wie in 2 gezeigt ist, wird daraufhin in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform nach Ausbildung des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 10 und der Verdrahtungsschichten 12 und 62 der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 ausgebildet. Die Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 ist parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1.
Wie in 3 gezeigt ist, wird daraufhin vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 der mit der Verdrahtungsschicht 9 verbundene Durchgangsstopfen 14 ausgebildet. An schließend wird ein leitender Film 15 ausgebildet, der mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 14 verbunden ist. In der gleichen Schicht wie der leitende Film 15 wird die Verdrahtungsschicht 65 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt schließen die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, des leitenden Films 15 und der Verdrahtungsschicht 65 stetig aneinander an und liegen sie parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1.
Wie in 4 gezeigt ist, wird daraufhin ein Resistfilm 250 ausgebildet, der diejenigen Oberseiten der Abschnitte des leitenden Films 15, die sich von beiden Enden des leitenden Films 15 aus außerhalb von Stellen mit vorgeschriebenen Abständen befinden, sowie die Oberflächen des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 und der Verdrahtungsschicht 65 bedeckt. Der Resistfilm 250 wird als Maske zum Ätzen des leitenden Films 15 verwendet, wodurch der leitende Film 15a ausgebildet wird, der die wie in 5 gezeigte untere Kondensatorelektrode bildet. Wenn die Breite des in 5 gezeigten leitenden Films 15a gleich der Breite der in 43 gezeigten unteren Kondensatorelektrode 115 ist, ist der Flächeninhalt des durch die Oberflächen des leitenden Films 15a definierten Aussparungsabschnitts größer als der Flächeninhalt der Oberseite der in 43 gezeigten unteren Kondensatorelektrode 115.
Wie in 6 gezeigt ist, wird daraufhin entlang der Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, der Oberseite der Verdrahtungsschicht 65 und der Oberflächen des leitenden Films 15a der Isolierfilm 15b ausgebildet. Somit ist die Fläche des Abschnitts, in der der Isolierfilm 15b und der leitende Film 15a miteinander in Kontakt sind, größer als die Fläche des Abschnitts, in der die Oberseite der unteren Kondensatorelektrode 115 und ein Kondensatordielektrikumfilm der in 43 gezeigten Halbleitervorrichtung miteinander in Kontakt sind.
Wie in 7 gezeigt ist, wird daraufhin ein leitender Film 25 ausgebildet, der die Oberseite des Isolierfilms 15b bedeckt. Der leitende Film 25 wird in den in 7 gezeigten Zustand zurückgeätzt und dadurch der in 8 gezeigte leitende Film 15c ausgebildet. Der Isolierfilm 15b wirkt als Sperrfilm, wenn der in 7 gezeigte leitende Film 25 im Schritt des Ausbildens des leitenden Films 15c zurückgeätzt wird. In diesem Herstellungsschritt werden die Oberseiten des leitenden Films 15c und des Isolierfilms 15b in der Weise ausgebildet, daß sie stetig aneinander anschließen und parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 sind.
Wie in 9 gezeigt ist, wird daraufhin auf dem Isolierfilm 15b und auf dem leitendem Film 15c der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 ausgebildet. Daraufhin wird mit dem leitenden Film 15c der Durchgangsstopfen 17 verbunden, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 verläuft. Anschließend werden die in 1 gezeigten Verdrahtungsschichten 18 und 68 ausgebildet.
In dem obenerwähnten Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der leitende Film 15c, der der oberen Kondensatorelektrode entspricht, in dem Aussparungsabschnitt vorgesehen, der durch den dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilm 15b definiert ist. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht werden kann. Folglich kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet ist, verringert werden. Somit kann die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden.
Gemäß dem obenerwähnten Verfahren kann die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform in der Weise ausgebildet werden, daß sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten wird, ohne die Fläche des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Zweite Ausführungsform
Anhand der 11 bis 20 werden die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Anhand von 11 wird nun die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Wie in 11 gezeigt ist, ist die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen ähnlich der der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Mit anderen Worten, bis zu einem Durchgangsstopfen 14, der in einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 ausgebildet ist, ist die Struktur dieser Halbleitervorrichtung gleich der der anhand von 1 beschriebenen Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
Die in dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 ausgebildeten Verdrahtungsschichten 18 und 68 besitzen ebenfalls die gleiche Struktur wie jene der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Somit unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform lediglich in bezug auf die Struktur eines über einer Gate-Elektrode 55 ausgebildeten Kondensators, die Struktur einer über der Gate-Elektrode 55 ausgebildeten Verdrahtungsschicht und die Struk tur der um diese ausgebildeten Isolierfilme.
In der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist auf dem Durchgangsstopfen 14 ein leitender Film 15 ausgebildet. Mit den beiden Enden des leitenden Films 15 sind zwei leitende Filme 26a verbunden, die jeweils senkrecht zur Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats 1 verlaufen. Der leitende Film 15 und die beiden leitenden Filme 26a bilden eine untere Kondensatorelektrode.
Es ist ein Isolierfilm 35a ausgebildet, der mit der Oberseite des leitenden Films, 15 sowie mit den Innenseitenflächen der leitenden Filme 26a in Kontakt steht und zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallel verläuft. Ferner sind zwei Isolierfilme 27a ausgebildet, die mit den Innenseitenflächen der leitenden Filme 26a in Kontakt stehen und von den beiden Enden des Isolierfilms 35a jeweils senkrecht bis zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen. Der Isolierfilm 35a und die beiden Isolierfilme 27a, die entlang der Oberflächen eines durch die leitenden Filme 15 und 26a definierten Aussparungsabschnitts ausgebildet sind, bilden einen Kondensatordielektrikumfilm.
In einem Aussparungsabschnitt, der durch die Oberflächen des durch die Isolierfilme 35a und 27a ausgebildeten Kondensatordielektrikumfilms definiert ist, ist ein leitender Film 26a ausgebildet. Der leitende Film 26a in dem durch die Oberflächen des Kondensatordielektrikumfilms definierten Aussparungsabschnitt bildet eine obere Kondensatorelektrode.
Es ist ein weiterer leitender Film 26a ausgebildet, der mit der Oberseite einer Verdrahtungsschicht 65 in Kontakt steht. Die Verdrahtungsschicht 65 und der leitende Film 26a bilden eine Verdrahtungsschicht mit einer Zweischichtstruktur.
An der Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 ist ein weiterer Isolierfilm 35a ausgebildet. Auf dem Isolierfilm 35a ist ein weiterer Isolierfilm 27a ausgebildet.
In der obenerwähnten Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sind entlang der Oberflächen des Aussparungsabschnitts, der durch die Oberflächen des obenerwähnten leitenden Films 15 und der beiden leitenden Filme 26a, die die untere Kondensatorelektrode bilden, definiert ist, die beiden Isolierfilme 27a und der Isolierfilm 35a ausgebildet, die den Kondensatorisolierfilm bilden. Somit ist die Kontaktfläche zwischen dem Kondensatordielektrikumfilm, der durch die zwei Isolierfilme 27a gebildet wird, und dem Isolierfilm 35a und der unteren Kondensatorelektrode, die durch die leitenden Filme 26a und 15 gebildet ist, ähnlich dem Kondensator gemäß der ersten Ausführungsform größer als bei dem Kondensator in 43.
Somit ist die Kapazität des Kondensators in der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform größer als die des Kondensators in der Halbleitervorrichtung in 43. Der leitende Film 26a ist in den Aussparungsabschnitt eingebettet, der durch die beiden Isolierfilme 26a und durch den Isolierfilm 35a, die einen Kondensatordielektrikumfilm bilden, definiert ist. Dieser leitende Film 26a wirkt als obere Kondensatorelektrode.
Auf der Verdrahtungsschicht 65 ist ein weiterer leitender Film 26a ausgebildet. Die Oberseite dieses leitenden Films 26a, der auf der Verdrahtungsschicht 65 ausgebildet ist, und die Oberseite des leitenden Films 26a, der die obere Kondensatorelektrode bildet, liegen in Bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe und zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallel.
In der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird die Kontaktfläche zwischen dem Kondensatordielektrikumfilm und dem Film der unteren Kondensatorelektrode anders als bei der Halbleitervorrichtung in 43 erhöht, ohne die Fläche des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Anhand der 12 bis 20 wird nun das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. In dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sind die Schritte bis zu jenen der Ausbildung der Verdrahtungsschichten 12 und 62 ähnlich denen in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung in 43.
In dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 verlaufende Durchgangsstopfen 14 mit einer Verdrahtungsschicht 9 verbunden. Daraufhin werden der leitende Film 15, der mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 14 in Kontakt steht, und die Verdrahtungsschicht 65 über der Gate-Elektrode 55 in der gleichen Schicht ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt sind die Oberflächen des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, des leitenden Films 15 und der Verdrahtungsschicht 65 parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1. Wie in 12 gezeigt ist, wird daraufhin auf den Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, des leitenden Films 15 und der Verdrahtungsschicht 65 ein Isolierfilm 35 ausgebildet, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft.
Wie in 13 gezeigt ist, wird ein Resistfilm 251 ausgebildet, der in den Abschnitten auf der Oberseite der Verdrahtungsschicht 65 und in den Abschnitten, die an Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden der Oberseite des leitenden Films 15 liegen, Öffnungen besitzt.
Der Resistfilm 251 wird in dem in 13 gezeigten Zustand als Maske zum Ätzen des Isolierfilms 35 verwendet. Dieses Ätzen wird ausgeführt, bis die Oberflächen des leitenden Films 15 und der Verdrahtungsschicht 65 freiliegen, wodurch die in 14 gezeigten Isolierfilme 35a ausgebildet werden.
In dem in 14 gezeigten Zustand wird über der gesamten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 ein leitender Film 25 ausgebildet, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft. Somit wird eine in 15 gezeigte Struktur erhalten. Daraufhin wird der leitende Film 25 zurückgeätzt, so daß seine Oberseite geglättet wird. Somit wird eine in 16 gezeigte Struktur erhalten.
Wie in 17 gezeigt ist, werden daraufhin die Resistfilme 252 ausgebildet, die das gesamte Gebiet auf der Verdrahtungsschicht 65, die Gebiete auf dem leitenden Film 15, die nicht mit dem Isolierfilm 35a bedeckt sind, und das Gebiet auf dem leitenden Film 15 innerhalb der Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des Isolierfilms 35a bedecken.
Der leitende Film 26 wird in dem in 17 gezeigten Zustand zurückgeätzt. Wie in 18 gezeigt ist, wird somit auf der Verdrahtungsschicht 65 der leitende Film 26a ausgebildet. Ferner werden die zwei leitenden Filme 26a ausgebildet, die jeweils mit den beiden Enden des leitenden Films 15 verbunden sind und senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen. Ferner wird in dem Gebiet innerhalb der Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von den leitenden Filmen 26a, die jeweils mit den beiden Enden des leitenden Films 15 verbunden ist, der leitende Film 26a ausgebildet, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft.
Daraufhin wird in dem in 18 gezeigten Zustand ein Isolierfilm 27 ausgebildet, der das Gesamtgebiet des Halbleitersubstrats 1 bedeckt. Daraufhin wird der Isolierfilm 27 zurückgeätzt, bis die Oberseiten der leitenden Filme 26a in einem in 19 gezeigten Zustand freiliegen. Wie in 20 gezeigt ist, werden daraufhin die zwei Isolierfilme 27a, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, jeweils auf dem leitenden Film 15 zwischen den leitenden Filmen 26a, die mit dem leitenden Film 15 verbunden sind, und dem leitenden Film 26a, der mit dem leitenden Film 15 nicht in Kontakt steht, mit den beiden Enden des Isolierfilms 35a verbunden. Ferner wird der Isolierfilm 27a ausgebildet, der mit der Oberseite des Isolierfilms 35a in Kontakt steht und zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallel verläuft. Zu diesem Zeitpunkt schließen die Oberseiten der Isolierfilme 27a und der leitenden Filme 26a in dem Zustand parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 einteilig stetig aneinander an.
Gemäß dem obenerwähnten Verfahren bilden der leitende Film 15 und die beiden leitenden Filme 26a, die jeweils mit den beiden Enden des leitenden Films 15 verbunden sind und senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, die untere Kondensatorelektrode. Ferner bilden die beiden Isolierfilme 27a, die entlang der Oberflächen des durch die untere Kondensatorelektrode definierten Aussparungsabschnitts senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und der Isolierfilm 35a, der mit den unteren Enden der beiden Isolierfilme 27a verbunden ist und parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft, den Kondensatordielektrikumfilm.
Somit kann gemäß diesem Verfahren ähnlich wie in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der er sten Ausführungsform die Kontaktfläche zwischen dem Kondensatordielektrikumfilm und der unteren Kondensatorelektrode erhöht werden, ohne die Größe des Kondensatordielektrikumfilms in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen. Somit kann die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Der leitende Film 26a, der der oberen Kondensatorelektrode entspricht, wird in dem Aussparungsabschnitt vorgesehen, der durch die dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilme 35a und 27a definiert ist. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht werden kann. Somit kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet wird, verringert werden. Somit kann die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden.
Folglich kann mit dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Wirkung erzielt werden, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht wird, während die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert wird, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Anschließend werden ähnlich wie in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ein Schritt des Ausbildens eines Durchgangsstopfens 17 in dem leitenden Film 26a, der die obere Kondensatorelektrode bildet, und dergleichen ausgeführt.
Dritte Ausführungsform
Anhand der 21 bis 27 werden die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Anhand von 21 wird nun die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Bis zu einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 ist die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform gleich der der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform oder gleich der der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die in den 1 oder 11 gezeigt sind.
Die Verdrahtungsschichten 18 und 68 besitzen ebenfalls die gleiche Struktur wie in der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform oder in der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Somit unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform lediglich in bezug auf die Strukturen eines Gebietes, in dem ein Kondensator und dessen Peripherieabschnitt ausgebildet sind.
In der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist auf einem Durchgangsstopfen 14, der vertikal in dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 verläuft, ein leitender Film 15a ausgebildet, der eine untere Kondensatorelektrode bildet. Der leitende Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, besitzt Abschnitte, die senkrecht zur Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und einen Abschnitt, der mit den Innenseiten von deren beiden Enden verbunden ist und parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft.
Entlang der Unterseite eines durch den leitenden Film 15a definierten Aussparungsabschnitts ist ein Isolierfilm 15d ausgebildet. In Kontakt mit den Innenseitenflächen der Abschnitte des leitenden Films 15a, die an den beiden Enden des Isolierfilms 15d senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, sind zwei Isolierfilme 15e ausgebildet, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen. Es ist ein leitender Film 15c ausgebildet, der mit den Innenseitenflächen der beiden Isolierfilme 15e sowie mit der Oberseite des Isolierfilms 15d in Kontakt steht. Es ist ein Durchgangsstopfen 17 ausgebildet, der mit der Oberseite des leitenden Films 15e in Kontakt steht.
In der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform mit der obenerwähnten Struktur ist die untere Kondensatorelektrode mit den Abschnitten, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und mit dem Abschnitt, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft, ausgebildet. Somit definieren die Oberflächen der unteren Kondensatorelektrode einen Aussparungsabschnitt. Die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des durch die untere Kondensatorelektrode definierten Aussparungsabschnitts und den Isolierfilmen 15e und 15d, die entlang der Oberflächen des Aussparungsabschnitts ausgebildet sind, so daß sie den Kondensatordielektrikumfilm bilden, ist größer als in dem Kondensator in 43. Somit wird die Kapazität des Kondensators ähnlich zu dem Kondensator gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform erhöht. Ferner kann die Kapazität des Kondensators in der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform erhöht werden, ohne daß die Größe des Kondensatordielektrikumfilms horizontal erhöht wird.
Außerdem ist der leitende Film 15c, der der oberen Kondensatorelektrode entspricht, in dem Aussparungsabschnitt vorgesehen, der durch die dem Kondensatordielektrikumfilm entspre chenden Isolierfilme 15d und 15e definiert ist. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht wird. Folglich kann die Höhe einer Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet ist, verringert werden. Somit kann die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden.
Somit kann sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Anhand der 22 bis 27 wird nun das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Die Schritte des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sind bis zum Ausbilden des Durchgangsstopfens 14 in dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 gleich jenen der ersten oder der zweiten Ausführungsform.
Daraufhin wird zusammen mit der Ausbildung der Verdrahtungsschicht 65 ein leitender Film 15 ausgebildet, der mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 14 in Kontakt steht. Der leitende Film 15 und die Verdrahtungsschicht 65 liegen in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe. Zu diesem Zeitpunkt sind die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, des leitenden Films 15 und der Verdrahtungsschicht 65 stetig aneinander anschließend und im wesentlichen parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet.
Wie in 22 gezeigt ist, wird daraufhin ein Resistfilm 253 mit einer Öffnung lediglich in einem Abschnitt innerhalb von Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des leitenden Films 15 ausgebildet. Daraufhin wird der Resistfilm 253 als Maske für die Ionenimplantation von Sauerstoff in den leitenden Film 15 verwendet. Die Dosis und die Implantationsenergie bei dieser Ionenimplantation werden so eingestellt, daß sich die implantierten Sauerstoffionen im wesentlichen im Mittelabschnitt entlang der Dicke des leitenden Films 15 absondern. Derjenige Abschnitt des leitenden Films 15, in dem sich die Sauerstoffionen absondern, wird in einen Metalloxidfilm, in einen Siliciumoxidfilm oder dergleichen umgewandelt.
Wie in 23 gezeigt ist, wird folglich in dem leitenden Film 15 der Isolierfilm 15d ausgebildet. Dieser Isolierfilm 15d wird als Film ausgebildet, der von dem leitenden Film 15 unterscheidbar ist. Der leitende Film 15 ist durch einen Metallfilm aus Kupfer oder Aluminium oder durch einen polykristallinen Siliciumfilm ausgebildet.
Wie in 24 gezeigt ist, wird daraufhin ein Resistfilm 254 ausgebildet, der den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 und die Verdrahtungsschicht 65 sowie die Gebiete außerhalb von Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des leitenden Films 15 bedeckt. Auf dem Isolierfilm 15d wird ein weiterer Resistfilm 254 ausgebildet. Dieser Resistfilm 254 wird in einem Gebiet innerhalb von Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des Isolierfilms 15d ausgebildet. Somit definiert der Resistfilm 254 Öffnungen, die in den Gebieten innerhalb der Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des Isolierfilms 15d ausgebildet sind.
In dem in 24 gezeigten Zustand werden die Resistfilme 254 als Masken zum Ätzen des leitenden Films 15 verwendet.
Dieses Ätzen wird ausgeführt, bis die Oberfläche des Isolierfilms 15d freigelegt ist. Wie in 25 gezeigt ist, wird somit der in 24 gezeigte leitende Film 15 in die leitenden Filme 15a und 15c getrennt. Der leitende Film 15a bildet die untere Kondensatorelektrode, während der leitende Film 15c die obere Kondensatorelektrode bildet.
Wie in 26 gezeigt ist, wird daraufhin parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 ein Isolierfilm 150 ausgebildet, der den durch den Isolierfilm 15d und die leitenden Filme 15a und 15c definierten Aussparungsabschnitt ausfüllt und die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 und der Verdrahtungsschicht 65 bedeckt. Dieser Isolierfilm 150 wird zurückgeätzt, so daß die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, der leitenden Filme 15a und 15c und der Verdrahtungsschicht 65 freigelegt werden. Somit wird eine in 27 gezeigte Struktur erhalten.
In dem obenerwähnten Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der leitende Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, in der Weise ausgebildet, daß er die Abschnitte, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und den Abschnitt, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft, besitzt. Ferner wird der Kondensatordielektrikumfilm durch den Isolierfilm 15d, der parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft, und durch die beiden Isolierfilme 15e, die an den beiden Enden des Isolierfilms 15d senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, ausgebildet.
Folglich kann die Kontaktfläche zwischen der unteren Kondensatorelektrode und dem Kondensatordielektrikumfilm in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ähnlich zu den gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Kondensatoren zwischen der unteren Kondensatorelektrode und dem Kondensatordielektrikumfilm erhöht werden, ohne die Größe des Kondensators in einer zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 im wesentlichen parallelen Richtung zu erhöhen. Somit kann die Kapazität des Kondensators erhöht werden, ohne die Fläche des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Der leitende Film 15c, der der oberen Kondensatorelektrode entspricht, ist in dem Aussparungsabschnitt vorgesehen, der durch die dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilme 15d und 15e definierten ist. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht werden kann. Folglich kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet wird, verringert werden. Folglich kann die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden.
Folglich kann mit dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Vierte Ausführungsform
Anhand der 28 bis 33 werden die Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. An hand von 28 wird nun die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Bis zu einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 ist die Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform gleich der der Halbleitervorrichtung gemäß jeder der ersten bis dritten Ausführungsform. Wie in 28 gezeigt ist, ist in der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ein Durchgangsstopfen 14 ausgebildet, der vertikal durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 verläuft. Auf dem Durchgangsstopfen 14 ist ein leitender Film 15a mit mehreren Gräben ausgebildet. Die mehreren Gräben verlaufen senkrecht zu der Ebene aus 28. Der leitende Film 15a bildet eine untere Kondensatorelektrode.
Entlang der Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13, der Oberseite einer Verdrahtungsschicht 65 und den Oberflächen der mehreren durch den leitenden Film 15a definierten Gräben ist jeweils ein Isolierfilm 15b ausgebildet. Dieser Isolierfilm 15b bildet einen Kondensatordielektrikumfilm.
In den mehreren in dem Isolierfilm 15b vorgesehenen Gräben sind leitende Filme 15f, 15g und 15h ausgebildet. Die leitenden Filme 15f, 15g und 15h bilden eine obere Kondensatorelektrode.
Ein auf dem Isolierfilm 15b ausgebildeter Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 ist mit Durchgangsstopfen 17c, 17b und 17a versehen, die jeweils mit den leitenden Filmen 15f, 15g und 15h verbunden sind. Mit den Oberseiten der Durchgangsstopfen 17c, 17b und 17a ist eine Verdrahtungsschicht 18 verbunden. Diese Verdrahtungsschicht 18 und eine Verdrahtungsschicht 68 liegen in bezug auf die Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe.
In der obenerwähnten Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform definieren die Oberflächen des leitenden Films 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, die mehreren Gräben. Somit kann die Kontaktfläche zwischen dem leitenden Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, und dem Isolierfilm 15b, der den Kondensatordielektrikumfilm bildet, erhöht werden, ohne die Größe der unteren Kondensatorelektrode in einer zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Somit kann bei der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Kapazität des Kondensators erhöht werden, ohne dessen Größe in der zum Halbleitersubstrat 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
In den mehreren Aussparungsabschnitten, die durch den dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilm 15b vorgesehen sind, sind jeweils die leitenden Filme 15f, 15g und 15h vorgesehen, die der oberen Kondensatorelektrode entsprechen. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht wird. Folglich kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet ist, verringert werden. Somit kann die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden.
Folglich kann mit der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität eines Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Im Vergleich mit der elektrostatischen Kapazität in den Halbleitervorrichtungen gemäß den ersten drei Ausführungsformen kann die elektrostatische Kapazität des Kondensators weiter erhöht werden.
Anhand der 29 bis 33 wird nun das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Bis zu dem Schritt des Ausbildens des Durchgangsstopfens 14 in dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 sind die Schritte des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform gleich jenen in jeder der ersten drei Ausführungsformen.
Wie in 29 gezeigt ist, wird in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Durchgangsstopfen 14 ausgebildet, der durch den Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 13 verläuft. Der leitende Film 15a wird in der Weise ausgebildet, daß er mit der Oberseite des Durchgangsstopfens 14 in Kontakt steht, während die Verdrahtungsschicht 65 in gleicher Höhe wie der leitende Film 15a ausgebildet wird.
Es wird ein Resistfilm 255 ausgebildet, der die Oberseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 und der Verdrahtungsschicht 65 sowie die Gebiete außerhalb der Stellen mit vorgeschriebenen Abständen von beiden Enden des leitenden Films 15a bedeckt. In der Nähe des Mittelabschnitts werden auf der Oberseite des leitenden Films 15a zwei isolierte Resistfilme 255 ausgebildet.
In dem in 29 gezeigten Zustand werden die Resistfilme 255 als Masken zum Ätzen des leitenden Films 15a verwendet, wodurch eine in 30 gezeigte Struktur erhalten wird. Der in 30 gezeigte leitende Film 15a bildet die untere Kon densatorelektrode. In der in 30 gezeigten Struktur besitzt der leitende Film 15a eine Kammform. Der leitende Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, besitzt drei Gräben, die senkrecht zu der Ebene aus 30 verlaufen. Mit anderen Worten, der leitende Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, ist mit vier Seitenwandabschnitten, die senkrecht zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verlaufen, und mit einem Unterseitenabschnitt, der unter den vier Seitenwandabschnitten parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 verläuft und einteilig mit den unteren Enden der vier Seitenwandabschnitte ausgebildet ist, versehen.
Wie in 31 gezeigt ist, wird entlang der Unterseiten des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms 13 und der Verdrahtungsschicht 65 und der Oberflächen des leitenden Films 15a der Isolierfilm 15b mit konstanter Dicke ausgebildet. Wie in 32 gezeigt ist, wird ein leitender Film 550 ausgebildet, der die Oberflächen des Isolierfilms 15b bedeckt. Gleichzeitig wird der leitende Film 550 in der Weise ausgebildet, daß er jeweils die mehreren durch die Oberflächen des Isolierfilms 15b definierten Aussparungsabschnitte ausfüllt.
Daraufhin wird der leitende Film 550 zurückgeätzt, um die Oberseite des Isolierfilms 15b freizulegen, wodurch eine in 33 gezeigte Struktur erhalten wird. In der in 33 gezeigten Struktur liegen die Oberseite des Isolierfilms 15b und die Oberseiten der Isolierfilme 15f, 15g und 15h, die jeweils die durch die Oberflächen des Isolierfilms 15b definierten Aussparungsabschnitte ausfüllen, in bezug auf die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 in gleicher Höhe.
Daraufhin werden in dem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm 16 die Durchgangsstopfen 17c, 17b und 17a vorgesehen, die jeweils mit den leitenden Filmen 15f, 15g und 15h verbunden sind, die die obere Kondensatorelektrode bilden. Anschließend wird die mit den Oberseiten der Durchgangsstopfen 17c, 17b und 17a verbundene Verdrahtungsschicht 18 ausgebildet, während in der gleichen Schicht wie die Verdrahtungsschicht 18 die Verdrahtungsschicht 68 ausgebildet wird, wodurch die in 28 gezeigte Struktur erhalten wird.
In dem obenerwähnten Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform werden die leitenden Filme 15f, 15g und 15h, die der oberen Kondensatorelektrode entsprechen, jeweils in den Aussparungsabschnitten vorgesehen, die durch den dem Kondensatordielektrikumfilm entsprechenden Isolierfilm 15b definiert sind. Somit kann die Höhe des Kondensators verringert werden, während seine Kapazität im Vergleich zu dem Kondensator in 43 erhöht werden kann. Folglich kann die Höhe der Verdrahtungsschicht 65, die als dem Kondensator entsprechendes Dummy-Muster ausgebildet ist, verringert werden. Folglich kann die Menge des Materials zum Ausbilden des dem Kondensator entsprechenden Dummy-Musters verringert werden.
Ferner ist die Kontaktfläche zwischen dem leitenden Film 15a, der die untere Kondensatorelektrode bildet, und dem Isolierfilm 15b, der den Kondensatordielektrikumfilm bildet, größer als bei dem Kondensator in 43. Somit kann in dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden, ohne dessen Größe in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Folglich kann mit dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform sowohl die Wirkung, daß die elektrostatische Kapazität des Kondensators erhöht werden kann, als auch die Wirkung, daß die Menge des Materials, das das dem Kondensator entsprechende Dummy-Muster bildet, verringert werden kann, erhalten werden, ohne die Größe des Kondensators in der zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 parallelen Richtung zu erhöhen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Kondensator ähnlich dem Kondensator in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Allerdings können die oben erwähnten Wirkungen in dieser Ausführungsform auch dann erreicht werden, wenn der Kondensator ähnlich wie in der zweiten oder dritten Ausführungsform erzeugt wird.
In jeder der obenerwähnten ersten bis vierten Ausführungsform wird die obere Kondensatorelektrode oder die untere Kondensatorelektrode durch einen polykristallinen Siliciumfilm, der Störstellen enthält, durch einen Kupferfilm, durch einen Aluminiumfilm, durch einen Kupfer/Aluminium-Legierungsfilm oder durch einen Legierungsfilm mit einer Kupfer/Aluminium-Legierung und Silicium ausgebildet.
Die obere Kondensatorelektrode oder die untere Kondensatorelektrode wird durch CVD (Gasphasenabschaltung nach chemischem Verfahren), Plattieren oder Zerstäuben ausgebildet.
Der Kondensatordielektrikumfilm wird durch einen Siliciumoxidfilm, einen Siliciumnitridfilm, einen Ta205-Film (Tantaloxidfilm) oder einen BST-Film (Bariumstrontiumtitanat-Film) ausgebildet.
Der Kondensator in der Halbleitervorrichtung gemäß jeder der obenerwähnten ersten bis fünften Ausführungsform ist ein MIM-Kondensator (Metall-Isolator-Metall-Kondensator). Der Kontaktstopfen oder die Verdrahtungsschicht wird durch einen po lykristallinen Siliciumfilm ausgebildet, der ein Metall wie etwa Wolfram oder Titan und Störstellen oder dergleichen enthält. Der Zwischenschicht-Dielektrikumfilm wird durch einen Siliciumoxidfilm oder durch einen Siliciumnitridfilm ausgebildet, der durch CVD oder Zerstäuben abgeschieden wird.
Obgleich die Erfindung ausführlich beschrieben und gezeigt wurde, dient dies selbstverständlich lediglich zur Erläuterung und als Beispiel und soll nicht als Beschränkung verstanden werden.

Claims

Halbleitervorrichtung, mit: einem Halbleitersubstrat (1); einem Zwischenschicht-Dielektrikumfilm (13), dessen Oberseite parallel zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist und der einen ersten Aussparungsabschnitt, der mit einer vorgeschriebenen Tiefe von der Oberseite ausgebildet ist, und einen zweiten Aussparungsabschnitt, der mit einer vorgeschriebenen Tiefe von der Oberseite ausgebildet ist, besitzt; einem ersten leitenden Film (65), (26, 65), der den ersten Aussparungsabschnitt ausfüllt und dessen Oberseite stetig an die Oberseite des Zwischenschicht-Dielektrikumfilms (13) anschließt; einer unteren Kondensatorelektrode (15a), (15, 26a), (35a, 27a), die entlang der Oberfläche des zweiten Aussparungsabschnitts vorgesehen ist; einem Kondensatordielektrikumfilm (15b), (35a, 27a), (15e, 15d), der entlang der Oberfläche eines durch die untere Kondensatorelektrode (15a), (15, 26a), (35a, 27a) definierten Aussparungsabschnitts vorgesehen ist; und einer oberen Kondensatorelektrode (15c), (26a), (15f, 15g, 15h), die in einem durch den Kondensatordielektrikumfilm (15b), (35a, 27a), (15e, 15d) definierten Aussparungsabschnitt vorgesehen ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierfilm (15b) vorgesehen ist, der in der gleichen Schicht wie der Kondensatordielektrikumfilm (15b) ausgebildet ist und die Oberseite des ersten leitenden Films (65) bedeckt, und die Höhe der Oberseite des Isolierfilms (15b) von der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gleich der Höhe der Oberseite der oberen Kondensatorelektrode (15c) von der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Oberseite des ersten leitenden Films (26a) von der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gleich der Höhe der Oberseite der oberen Kondensatorelektrode (26a) von der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die untere Kondensatorelektrode (15a) definierte Aussparungsabschnitt durch Ätzen eines vorgeschriebenen leitenden Films (15) ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste leitende Film (65, 26a) eine Zweischichtstruktur besitzt, die durch einen unteren leitenden Film (65) und durch einen oberen leitenden Film (26a) ausgebildet ist, und die untere Kondensatorelektrode (26a, 15) einen Unterseitenabschnitt (15) und einen Seitenflächenabschnitt (26a) besitzt, wobei der Unterseitenabschnitt (15) in der gleichen Schicht wie der untere leitende Film (65) ausgebildet ist, während der Seitenflächenabschnitt (26a) in der gleichen Schicht wie der obere leitende Film (26a) ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die untere Kondensatorelektrode (15a) definierte Aussparungsabschnitt durch mehrere Grabenabschnitte ausgebildet ist, der Kondensatordielektrikumfilm (15b) entlang der jeweiligen Oberflächen der mehreren Grabenabschnitte vorgesehen ist, und die obere Kondensatorelektrode (15f, 15g, 15h) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die in mehreren Aussparungsabschnitten vorgesehen sind, die jeweils durch den Kondensatordielektrikumfilm (15b) definiert sind.