JP2002026018A - 半導体装置用のカプセル化金属構造および同構造を含むmimキャパシタ - Google Patents
半導体装置用のカプセル化金属構造および同構造を含むmimキャパシタInfo
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Abstract
された金属構造を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 フィーチャの側壁および底面をバリア層
によって覆い、フィーチャに金属を、好ましくは電気め
っきによって充てんする。金属中にリセスを形成し、金
属の上面を覆い第1のバリア層と接触した追加のバリア
層を付着させる。この追加のバリア層を、好ましくは化
学機械研磨によって平坦化する。この方法を、MIMキ
ャパシタの製造に使用することができる。このとき、カ
プセル化された金属構造はキャパシタの下部プレートと
して機能する。基板の上面に第2の基板層を付着させ、
カプセル化された金属構造の上に開口をあける。この開
口に誘電層を付着させ、これによって開口の底のカプセ
ル化された金属構造を覆う。キャパシタの上部プレート
の働きをする追加の層を付着させて、誘電層を覆い、開
口を埋める。誘電層および追加の層を、好ましくはCM
Pによって平坦化する。
Description
グに関し、詳細には、半導体装置中の電気めっきされた
金属構造をカプセル化するプロセスに関する。本発明は
さらに、このような金属構造を組み込んだ装置中の金属
−絶縁体−金属(MIM)キャパシタに関する。
の後段(「バック・エンド・オブ・ザ・ライン」ないし
「BEOL」)では、マルチレベル構造中の誘電層中に
しばしば金属線が埋め込まれる。1つのレベルの金属線
は一般に、他のレベルの金属線から分離する必要があ
る。これは一般に、これらのレベル間に高誘電率バリア
(例えば窒化シリコン)を配置することによって達成さ
れる。
ル・バリア中に電気めっきされた金属線を形成する従来
のBEOLプロセスを図1〜5に示す。インターレベル
誘電層(SiO2など)10は、その中に形成されたフ
ィーチャ11を有する。めっき線のためのライナ/接着
プロモータ12が、フィーチャ11の側壁および底面を
含む誘電層の表面に付着される(図1)。銅の電気めっ
きの場合、層12は一般に、窒化タンタル(基板10と
接触)とタンタルを組み合わせたものである。層12
は、銅拡散バリアの働きをする一方で、基板への接着を
促進する。図2に示すように、めっきする金属のための
シード層13が表面全体に付着される。次いで、表面全
体にめっきが実施され、フィーチャ11がめっき金属1
4で埋められる(図3参照)。フィーチャ全体が確実に
埋められるよう、めっきは、過剰のめっき金属がフィー
チャ11の外側の領域15に現れるまで続けられる。こ
の過剰の金属は、領域15のライナ材料とともに、化学
機械研磨(CMP)などの平坦化プロセスを用いて除去
されて、図4に示すような金属線が得られる。めっき金
属14は、上面14aを除きライナ12によって取り囲
まれる。
属のエレクトロマイグレーションおよび拡散よる金属線
の電気的短絡および劣化を防ぐ)ため、インターレイヤ
誘電体10の上面は誘電層16で覆われる(図5参
照)。この層は一般に窒化シリコンである。層16の高
い誘電率のため、(インターレベル誘電体10、金属1
4および層16を含む)レベル構造全体の誘電率は増大
する。これには、完成した半導体装置の性能を低下させ
る効果がある。
ンケット誘電層が排除され、そのため半導体装置の性能
が向上する改良式のBEOL製造プロセスが求められて
いる。
ーチャ中にカプセル化された金属構造を製造する方法で
あって、基板の上面が露出する方法を提供することによ
って、上述の必要性に対処する。
壁および底面を第1のバリア層で覆い、フィーチャに金
属を充てんし、金属中にリセス(recess)を形成し、次
いで、金属の上面を覆い第1のバリア層と接触した追加
のバリア層を付着させることによって達成される。次い
で、追加のバリア層を平坦化し、これによって基板の上
面を露出させる。この平坦化は、CMPによって実施す
ることが好ましく、フィーチャは、フィーチャの中に金
属のシード層を付着させ、金属を電気めっきすることに
よって埋めることが好ましい。
を(好ましくはCMPによって)形成し、これによって
金属の上面を基板の上面よりも低くする。次いで、金属
の上面に第2のバリア層を付着させ、第1のバリア層お
よび第2のバリア層を平坦化する。平坦化後には、基板
の上面が露出し、金属は、第1のバリア層および第2の
バリア層によってカプセル化され、第2のバリア層は基
板の上面と同一平面となる。
層および第2のバリア層を平坦化することによって、基
板の上面が露出し、さらに、金属の上面の一部分が露出
し、第2のバリア層の一部分が金属の上面に残る。次い
で、金属の露出部分に第2のリセスを形成し、金属の上
面および第2のバリア層の残りの部分に第3のバリア層
を付着させ、これによって金属中の第2のリセスを埋め
る。次いで、第3のバリア層を平坦化し、これによって
基板の上面を露出させ、第1のバリア層、第2のバリア
層および第3のバリア層によって金属をカプセル化す
る。
金属構造を含む金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシ
タを製造する方法を提供する。第1の基板層がその中に
形成されたフィーチャを有し、カプセル化された金属構
造がフィーチャ中に形成される。フィーチャの側壁およ
び底面は第1のバリア層によって覆われ、フィーチャが
金属で埋められ、金属が、第1のバリア層と接触した追
加のバリア層によって覆われる。次いで、第1の基板層
の上面およびカプセル化された金属構造の上に第2の基
板層を付着させる。第2の基板層中に開口を形成して、
カプセル化された金属構造を露出させる。第2の基板層
の上に誘電層を付着させ、これによって開口の側壁およ
び開口の底の露出したカプセル化金属構造を覆う。追加
の層を付着させて、開口の側壁および底の誘電層を覆
い、開口を埋める。次いで、誘電層および追加の層を平
坦化する。
ィーチャ中に形成されたカプセル化された金属構造が記
載される。この構造は、フィーチャの側壁および底面を
覆う第1のバリア層、フィーチャを埋め、リセスがその
中に形成され、これによってその上面が基板の上面より
も低くなった金属、ならびに、金属の上面を覆い、第1
のバリア層と接触し、これによって金属をカプセル化す
る追加のバリア層を含む。追加のバリア層は平坦化さ
れ、これによって基板の上面が露出する。
体−金属(MIM)キャパシタ構造が記載される。この
構造は、第1の基板層に形成されたフィーチャ中に、キ
ャパシタ構造の下部プレートを形成するカプセル化され
た金属構造を含み、フィーチャの側壁および底面が第1
のバリア層によって覆われ、フィーチャが金属で埋めら
れ、金属が、第1のバリア層と接触した追加のバリア層
によって覆われる。この構造はさらに、第1の基板層の
上面の第2の基板層であって、カプセル化された金属構
造の上に形成された開口を有する第2の基板層を含む。
誘電層が、開口の側壁および開口の底のカプセル化され
た金属構造の部分を覆う。キャパシタ構造の上部プレー
トを形成する追加の層が、開口の側壁および底の誘電層
を覆い、開口を埋める。誘電層および追加の層が平坦化
され、これによって第2の基板層の上面が露出する。
の説明では、SiO2インターレベル誘電体中に埋め込
まれたCu線のカプセル化の諸段階を詳細に説明する。
以下の説明は一例に過ぎないこと、ならびにさまざまな
基板、金属および金属付着プロセスを用いて本発明を実
施することができることを理解されたい。具体的には本
発明は、電気めっきによって形成された金属線のカプセ
ル化に限定されるものではない。
フィーチャ21を有する。このフィーチャで金属線を所
望している。ライナ材料の層22を、フィーチャ21の
側壁および底面を含む表面全体に付着させる。Cuをめ
っきする場合には先に述べたように、このライナ材料
が、TaNとTaを組み合せたものであり、TaNが層
20と接触することが好ましい。このライナは、拡散バ
リアおよび接着プロモータの働きをする。次いで、この
ライナの上にシード層23を、一般に化学蒸着(CV
D)によって付着させる。
きを実施し、ライナ22の上に金属24をめっきする。
従来のプロセスとは対照的に、(フィーチャ21を含
む)表面を意図的にアンダーめっきする(to underplat
e)。めっき金属24はフィーチャ21を埋めるが、リ
セス24dができている(図7参照。図3と比較された
い)。
の上面22aよりも上方の金属)を化学機械研磨(CM
P)によって除去する。CMPプロセス条件は、意図的
に「ディッシング」、すなわち除去している材料中にお
ける皿(ディッシュ)形のリセスの形成、を促進するよ
うに選択する。(CMP技術の熟練者であれば、通常は
望ましくない「ディッシング」を軟かい研摩パッドを使
用して促進できることを理解しよう。)したがってこの
CMPプロセスでは、上面22aから全ての金属を除去
し、さらに、金属24の上面24aが層20の上面20
aよりも低くなるように、フィーチャ21の内部から一
部の金属を除去する(図8参照)。したがってこのCM
Pプロセスは、基板層20およびめっき金属24のトポ
グラフィ中にリセス24cを形成する。
5を付着させる。この層は、ライナ/バリア層22と同
じ材料とすることができる。このライナ材料の代わり
に、またはこのライナ材料に加えて、窒化シリコンなど
の他の拡散バリヤ材料を使用してもよい。層25は、め
っき金属24の上面のリセス24cを埋め、これによっ
てめっき金属の表面全体が拡散バリアによって保護され
る。
0の上面20aを露出させる(図10参照)。この平坦
化プロセスがCMPであることが好ましい。上に述べた
プロセス(「ディッシング」を伴うCMP)とは対照的
に、このプロセス条件は、高度の平坦化が得られ、その
ため研磨した層25の上面25aが上面20aと同一平
面となるように選択する。したがって、図10に示すよ
うに、基板層20中に埋め込まれ、その上面が基板層の
上面と同一平面にあるカプセル化された金属構造(ライ
ナ/バリア層22、25によって取り囲まれためっき金
属24)が形成される。従来の構造とは対照的に(図5
と図10を比較されたい)、高誘電率バリア層の範囲が
めっき金属線の位置に限定される。
ロセスを使用してカプセル化された金属線を得る。具体
的には、第1の実施形態のプロセスに追加の段階を追加
して、上面バリア層を高度に平坦化研磨する必要性を回
避する。
0中にフィーチャ21を形成し、基板層の表面にライナ
/バリア層22および金属シード層を付着させ、金属2
4がフィーチャ21を埋めるように電気めっきを実施す
る。次いで、「ディッシング」を促進するプロセスを用
いてめっき金属を研磨し、層22およびリセスを持たせ
た金属線の上にバリア層25を付着させる。その結果得
られる構造を図11(図9に相当)に示す。次いで層2
2および25を平坦化する。これもやはりCMPによっ
て実施することが好ましい。このプロセスにおける平坦
化は、第1の実施形態ほどには完全でないと仮定する。
例えば、研磨速度の不均一性を補償するため、これらの
層をオーバー研磨する(to overpolish)必要がある場
合がある。この結果得られる構造を図12に示す。この
平坦化プロセス後には、層22、25は層20の上面2
0aから完全に除去され、層22は、めっき金属24の
角のところの領域22bが腐食され、層25は、めっき
金属24の「ディッシング」されたリセスの中の部分2
5bにまで縮小される。第1の実施形態と比較すると、
CMPプロセス要件が緩和されたことによって、金属線
のカプセル化が不完全となっている。
めっき金属24の「ディッシング」を促進するように選
択した条件下で実施する。金属表面の中央の領域はバリ
ア層部分25bによって覆われているため、この研磨プ
ロセスによって、金属線の縁に「マイクロディッシン
グ」領域31が形成される(図13参照)。これを実施
するのは、充てんおよび研磨を実施してカプセル化され
た構造を得ることができる凹んだ金属領域を作り出すた
めである。次いで、別のライナ/バリア層32を表面に
付着させ、これによってバリア層部分25bを覆い、
「マイクロディッシング」領域31を埋める(図1
4)。
CMPが好ましい)、これによって層20の上面20a
を再び露出させる。めっき金属線の元々の凹んだ領域は
バリア層部分25bによって覆われ、「マイクロディッ
シング」領域31は依然として凹んでいることに留意さ
れたい。したがって、層32を(上面20aから確実に
完全に除去するために)オーバー研磨することができ、
それでもめっき金属の露出領域は層32によって依然と
して覆われる。図15に示すように、この結果得られる
構造では、層32の残りの部分がめっき金属24の「マ
イクロディッシング」領域31を覆っている。第1の実
施形態の場合と同様に、金属の上面の高誘電率バリア層
(層25および32の残りの部分)の範囲がめっき金属
線の位置に限定される。
類似したカプセル化された金属構造が得られる(図10
と15を比較されたい)。この第2の実施形態は、追加
のバリア付着段階のコストと引き替えに、CMP平坦化
プロセスの要件がそれほど厳密でなくてもよいという利
点を有する。
の製造において有利に使用することができる。図16〜
20にこの製造プロセスを示す。図16は、前述の第1
の実施形態で準備したカプセル化された金属構造を示
す。この例では、基板層40がSiO2、カプセル化さ
れた金属41がCu、バリア層42、43がTaとTa
Nを組み合わせたものであると仮定する。
SiO2)を付着させる。次いでこの層を、標準のフォ
トリソグラフィ技法を使用してパターニングし、エッチ
ングして、金属構造の上方に開口45を形成する(図1
7)。開口45は、MIMキャパシタの上部プレートの
位置を画定する。
および開口45の中にTa2O5などの誘電層46を付着
させる。次いでこの層を(好ましくはCMPによって)
平坦化し、これによって、この層を層44の上面44a
から除去し、開口45の内側の部分は残す。次いで、層
44および46の上に追加の層47を付着させる。この
層(例えばTaN)が、MIMキャパシタ構造の上部キ
ャパシタ・プレートを形成する(図19参照)。次いで
層47を平坦化し、これによって層44の上面44aを
再び露出させる。したがって、層47の残りの部分は、
カプセル化された金属41の上方の開口45に限定さ
れ、これらの層の間に誘電層46が挟まる。あるいは、
層46の付着の直後に層47を付着させ、次いで、これ
らの2つの層を単一の研磨プロセスで平坦化してもよ
い。
示す。このMIMキャパシタ製造手順では、リソグラフ
ィック・プロセスが1段階だけで済むことに留意された
い。さらに、開口45のサイズを制御することによっ
て、MIMキャパシタのプレートの面積を制御すること
ができる。
の事項を開示する。
および底面を有し、少なくとも前記側壁および底面が第
1のバリア層によって覆われ、金属が充てんされたフィ
ーチャ中に、カプセル化された金属構造を製造する方法
であって、前記金属中にリセスを形成し、これによって
前記金属の上面を前記基板の前記上面よりも低くする段
階と、前記金属の前記上面を覆う追加のバリア層を付着
させ、前記第1のバリア層と接触させる段階と、前記追
加のバリア層を平坦化する段階とを含む方法。 (2)前記方法が繰り返され、これによって最後のバリ
ア層を平坦化した後に、前記基板の前記上面が露出さ
れ、前記第1のバリア層と前記最後のバリア層を含む少
なくとも1層の追加のバリア層とによって前記金属がカ
プセル化される、カプセル化された金属構造を製造する
上記(1)に記載の方法。 (3)前記金属中にリセスを形成する前記段階および前
記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によって実施
される、カプセル化された金属構造を製造する上記
(1)に記載の方法。 (4)上面を有する基板に形成された側壁および底面を
有するフィーチャ中にカプセル化された金属構造を製造
する方法であって、前記基板の前記上面ならびに前記フ
ィーチャの前記側壁および底面に第1のバリア層を付着
させる段階と、前記フィーチャに金属を充てんする段階
と、前記金属中にリセスを形成し、これによって前記金
属の上面を前記基板の前記上面よりも低くする段階と、
前記金属の前記上面に第2のバリア層を付着させる段階
と、前記第1のバリア層および前記第2のバリア層を平
坦化し、これによって前記基板の前記上面を露出させ、
前記第1のバリア層および前記第2のバリア層によって
前記金属をカプセル化する段階とを含む方法。 (5)前記フィーチャに金属を充てんする前記段階がさ
らに、前記第1のバリア層の上に前記金属のシード層を
付着させる段階と、前記シード層を使用して前記金属を
電気めっきする段階を含む、カプセル化された金属構造
を製造する上記(4)に記載の方法。 (6)前記金属中にリセスを形成する前記段階および前
記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によって実施
される、カプセル化された金属構造を製造する上記
(4)に記載の方法。 (7)前記金属が前記上面に電気めっきされ、前記金属
中にリセスを形成する前記段階が前記上面から前記金属
を除去する段階をさらに含む、カプセル化された金属構
造を製造する上記(5)に記載の方法。 (8)上面を有する基板に形成された側壁および底面を
有するフィーチャ中にカプセル化された金属構造を製造
する方法であって、前記基板の前記上面ならびに前記フ
ィーチャの前記側壁および底面に第1のバリア層を付着
させる段階と、前記フィーチャに金属を充てんする段階
と、前記金属中に第1のリセスを形成し、これによって
前記金属の上面を前記基板の前記上面よりも低くする段
階と、前記金属の前記上面に第2のバリア層を付着させ
る段階と、前記第1のバリア層および前記第2のバリア
層を平坦化し、これによって前記基板の前記上面が露出
し、前記第2のバリア層の一部分が前記金属の前記上面
に残り、前記金属の前記上面の一部分が露出する段階
と、前記金属の前記露出部分に第2のリセスを形成する
段階と、前記金属の前記上面および前記第2のバリア層
の前記残りの部分に第3のバリア層を付着させ、これに
よって前記金属中の前記第2のリセスを埋める段階と、
前記第3のバリア層を平坦化し、これによって前記基板
の前記上面を露出させ、前記第1のバリア層、前記第2
のバリア層および前記第3のバリア層によって前記金属
をカプセル化する段階とを含む方法。 (9)前記フィーチャに金属を充てんする前記段階がさ
らに、前記第1のバリア層の上に前記金属のシード層を
付着させる段階と、前記シード層を使用して前記金属を
電気めっきする段階を含む、カプセル化された金属構造
を製造する上記(8)に記載の方法。 (10)前記金属中に第1のリセスを形成する前記段
階、前記金属中に第2のリセスを形成する前記段階およ
び前記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によって
実施される、カプセル化された金属構造を製造する上記
(8)に記載の方法。 (11)前記金属が前記上面に電気めっきされ、前記金
属中に第1のリセスを形成する前記段階が前記上面から
前記金属を除去する段階をさらに含む、カプセル化され
た金属構造を製造する上記(9)に記載の方法。 (12)金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシタを製
造する方法であって、上面を有し、側壁および底面を有
するフィーチャがその中に形成された第1の基板層を用
意する段階と、前記フィーチャの前記側壁および底面が
第1のバリア層によって覆われ、前記フィーチャが金属
で埋められ、前記金属が、前記第1のバリア層と接触し
た追加のバリア層によって覆われたカプセル化された金
属構造を、前記フィーチャの中に形成する段階と、前記
第1の基板層の前記上面および前記カプセル化された金
属構造の上に第2の基板層を付着させる段階と、前記第
2の基板層中に開口を形成して、前記カプセル化された
金属構造を露出させる段階と、前記第2の基板層の上に
誘電層を付着させ、これによって前記開口の側壁および
前記開口の底の前記露出させたカプセル化金属構造を覆
う段階と、追加の層を付着させて、前記開口の前記側壁
および前記底の前記誘電層を覆い、前記開口を埋める段
階と、前記誘電層および前記追加の層を平坦化する段階
とを含む方法。 (13)カプセル化された金属構造を形成する前記段階
が、前記基板の前記上面ならびに前記フィーチャの前記
側壁および底面に前記第1のバリア層を付着させる段階
と、前記フィーチャに金属を充てんする段階と、前記金
属中にリセスを形成し、これによって前記金属の上面を
前記基板の前記上面よりも低くする段階と、前記追加の
バリア層を付着させて、前記金属の前記上面を覆い、前
記第1のバリア層と接触させる段階と、前記追加のバリ
ア層を平坦化する段階とを含む、MIMキャパシタを製
造する上記(12)に記載の方法。 (14)前記金属中にリセスを形成する前記段階、前記
追加のバリア層を付着させる前記段階および前記追加の
バリア層を平坦化する前記段階が繰り返され、これによ
って、最後のバリア層を平坦化した後に、前記基板の前
記上面が露出し、前記金属が、前記第1のバリア層と前
記最後のバリア層を含む少なくとも1層の追加のバリア
層とによってカプセル化される、MIMキャパシタを製
造する上記(13)に記載の方法。 (15)前記金属中にリセスを形成する前記段階および
平坦化する前記段階が、化学機械研磨(CMP)によっ
て実施される、MIMキャパシタを製造する上記(1
3)に記載の方法。 (16)前記誘電層および前記追加の層を平坦化する前
記段階が、前記第2の基板層の上面から前記誘電層およ
び前記追加の層を除去し、これによって、前記第2の基
板層の前記上面が露出し、前記誘電層の残りの部分およ
び前記追加の層の残りの部分が前記開口中に配置され
る、MIMキャパシタを製造する上記(12)に記載の
方法。 (17)上面を有する基板の側壁および底面を有するフ
ィーチャ中に形成されたカプセル化された金属構造であ
って、前記フィーチャの前記側壁および底面を覆う第1
のバリア層と、前記フィーチャを埋め、リセスがその中
に形成され、これによってその上面が前記基板の前記上
面よりも低くなった金属と、前記金属の前記上面を覆
い、前記第1のバリア層と接触し、これによって前記金
属をカプセル化する追加のバリア層とを備え、前記追加
のバリア層が平坦化され、これによって前記基板の前記
上面が露出した金属構造。 (18)前記金属が銅を含む、上記(17)に記載のカ
プセル化された金属構造。 (19)前記第1のバリア層がタンタルおよび窒化タン
タルを含む、上記(17)に記載のカプセル化された金
属構造。 (20)前記追加のバリア層の上面が、前記基板の前記
上面と同一平面にある、上記(17)に記載のカプセル
化された金属構造。 (21)上面を有し、側壁および底面を有するフィーチ
ャがその中に形成された第1の基板層と、キャパシタ構
造の下部プレートを形成する前記フィーチャ中のカプセ
ル化された金属構造であって、前記フィーチャの前記側
壁および底面が第1のバリア層によって覆われ、前記フ
ィーチャが金属で埋められ、前記金属が、前記第1のバ
リア層と接触した追加のバリア層によって覆われた金属
構造と、前記第1の基板層の前記上面の第2の基板層で
あって、前記カプセル化された金属構造の上に形成され
た開口を有する第2の基板層と、前記開口の側壁および
前記開口の底の前記カプセル化された金属構造を覆う誘
電層と、前記開口の前記側壁および前記底の前記誘電層
を覆い、前記開口を埋め、キャパシタ構造の上部プレー
トを形成する追加の層とを備え、前記誘電層および前記
追加の層が平坦化され、これによって前記第2の基板層
の前記上面が露出した金属−絶縁体−金属(MIM)キ
ャパシタ構造。 (22)前記金属が銅を含む、上記(21)に記載のM
IMキャパシタ構造。 (23)前記第1のバリア層がタンタルおよび窒化タン
タルを含む、上記(21)に記載のMIMキャパシタ構
造。 (24)前記誘電層がTa2O5を含む、上記(21)に
記載のMIMキャパシタ構造。 (25)前記追加の層が窒化タンタルを含む、上記(2
1)に記載のMIMキャパシタ構造。
の金属線をカプセル化する従来のプロセスの一段階を示
す図である。
の金属線をカプセル化する従来のプロセスの図1に続く
段階を示す図である。
の金属線をカプセル化する従来のプロセスの図2に続く
段階を示す図である。
の金属線をカプセル化する従来のプロセスの図3に続く
段階を示す図である。
の金属線をカプセル化する従来のプロセスの図4に続く
段階を示す図である。
ロセスの一段階を示す図である。
ロセスの図6に続く段階を示す図である。
ロセスの図7に続く段階を示す図である。
ロセスの図8に続く段階を示す図である。
プロセスの図9に続く段階を示す図である。
追加の段階を示す図である。
図11に続く追加の段階を示す図である。
図12に続く追加の段階を示す図である。
図13に続く追加の段階を示す図である。
図14に続く追加の段階を示す図である。
に基づくMIMキャパシタ製造の一段階を示す図であ
る。
に基づくMIMキャパシタ製造の図16に続く段階を示
す図である。
に基づくMIMキャパシタ製造の図17に続く段階を示
す図である。
に基づくMIMキャパシタ製造の図18に続く段階を示
す図である。
に基づくMIMキャパシタ製造の図19に続く段階を示
す図である。
Claims (25)
- 【請求項1】上面を有する基板に形成され、側壁および
底面を有し、少なくとも前記側壁および底面が第1のバ
リア層によって覆われ、金属が充てんされたフィーチャ
中に、カプセル化された金属構造を製造する方法であっ
て、 前記金属中にリセスを形成し、これによって前記金属の
上面を前記基板の前記上面よりも低くする段階と、 前記金属の前記上面を覆う追加のバリア層を付着させ、
前記第1のバリア層と接触させる段階と、 前記追加のバリア層を平坦化する段階とを含む方法。 - 【請求項2】前記方法が繰り返され、これによって最後
のバリア層を平坦化した後に、前記基板の前記上面が露
出され、前記第1のバリア層と前記最後のバリア層を含
む少なくとも1層の追加のバリア層とによって前記金属
がカプセル化される、カプセル化された金属構造を製造
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記金属中にリセスを形成する前記段階お
よび前記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によっ
て実施される、カプセル化された金属構造を製造する請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】上面を有する基板に形成された側壁および
底面を有するフィーチャ中にカプセル化された金属構造
を製造する方法であって、 前記基板の前記上面ならびに前記フィーチャの前記側壁
および底面に第1のバリア層を付着させる段階と、 前記フィーチャに金属を充てんする段階と、 前記金属中にリセスを形成し、これによって前記金属の
上面を前記基板の前記上面よりも低くする段階と、 前記金属の前記上面に第2のバリア層を付着させる段階
と、 前記第1のバリア層および前記第2のバリア層を平坦化
し、これによって前記基板の前記上面を露出させ、前記
第1のバリア層および前記第2のバリア層によって前記
金属をカプセル化する段階とを含む方法。 - 【請求項5】前記フィーチャに金属を充てんする前記段
階がさらに、 前記第1のバリア層の上に前記金属のシード層を付着さ
せる段階と、 前記シード層を使用して前記金属を電気めっきする段階
を含む、カプセル化された金属構造を製造する請求項4
に記載の方法。 - 【請求項6】前記金属中にリセスを形成する前記段階お
よび前記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によっ
て実施される、カプセル化された金属構造を製造する請
求項4に記載の方法。 - 【請求項7】前記金属が前記上面に電気めっきされ、前
記金属中にリセスを形成する前記段階が前記上面から前
記金属を除去する段階をさらに含む、カプセル化された
金属構造を製造する請求項5に記載の方法。 - 【請求項8】上面を有する基板に形成された側壁および
底面を有するフィーチャ中にカプセル化された金属構造
を製造する方法であって、 前記基板の前記上面ならびに前記フィーチャの前記側壁
および底面に第1のバリア層を付着させる段階と、 前記フィーチャに金属を充てんする段階と、 前記金属中に第1のリセスを形成し、これによって前記
金属の上面を前記基板の前記上面よりも低くする段階
と、 前記金属の前記上面に第2のバリア層を付着させる段階
と、 前記第1のバリア層および前記第2のバリア層を平坦化
し、これによって前記基板の前記上面が露出し、前記第
2のバリア層の一部分が前記金属の前記上面に残り、前
記金属の前記上面の一部分が露出する段階と、 前記金属の前記露出部分に第2のリセスを形成する段階
と、 前記金属の前記上面および前記第2のバリア層の前記残
りの部分に第3のバリア層を付着させ、これによって前
記金属中の前記第2のリセスを埋める段階と、 前記第3のバリア層を平坦化し、これによって前記基板
の前記上面を露出させ、前記第1のバリア層、前記第2
のバリア層および前記第3のバリア層によって前記金属
をカプセル化する段階とを含む方法。 - 【請求項9】前記フィーチャに金属を充てんする前記段
階がさらに、 前記第1のバリア層の上に前記金属のシード層を付着さ
せる段階と、 前記シード層を使用して前記金属を電気めっきする段階
を含む、カプセル化された金属構造を製造する請求項8
に記載の方法。 - 【請求項10】前記金属中に第1のリセスを形成する前
記段階、前記金属中に第2のリセスを形成する前記段階
および前記平坦化段階が、化学機械研磨(CMP)によ
って実施される、カプセル化された金属構造を製造する
請求項8に記載の方法。 - 【請求項11】前記金属が前記上面に電気めっきされ、
前記金属中に第1のリセスを形成する前記段階が前記上
面から前記金属を除去する段階をさらに含む、カプセル
化された金属構造を製造する請求項9に記載の方法。 - 【請求項12】金属−絶縁体−金属(MIM)キャパシ
タを製造する方法であって、 上面を有し、側壁および底面を有するフィーチャがその
中に形成された第1の基板層を用意する段階と、 前記フィーチャの前記側壁および底面が第1のバリア層
によって覆われ、前記フィーチャが金属で埋められ、前
記金属が、前記第1のバリア層と接触した追加のバリア
層によって覆われたカプセル化された金属構造を、前記
フィーチャの中に形成する段階と、 前記第1の基板層の前記上面および前記カプセル化され
た金属構造の上に第2の基板層を付着させる段階と、 前記第2の基板層中に開口を形成して、前記カプセル化
された金属構造を露出させる段階と、 前記第2の基板層の上に誘電層を付着させ、これによっ
て前記開口の側壁および前記開口の底の前記露出させた
カプセル化金属構造を覆う段階と、 追加の層を付着させて、前記開口の前記側壁および前記
底の前記誘電層を覆い、前記開口を埋める段階と、 前記誘電層および前記追加の層を平坦化する段階とを含
む方法。 - 【請求項13】カプセル化された金属構造を形成する前
記段階が、 前記基板の前記上面ならびに前記フィーチャの前記側壁
および底面に前記第1のバリア層を付着させる段階と、 前記フィーチャに金属を充てんする段階と、 前記金属中にリセスを形成し、これによって前記金属の
上面を前記基板の前記上面よりも低くする段階と、 前記追加のバリア層を付着させて、前記金属の前記上面
を覆い、前記第1のバリア層と接触させる段階と、 前記追加のバリア層を平坦化する段階とを含む、MIM
キャパシタを製造する請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】前記金属中にリセスを形成する前記段
階、前記追加のバリア層を付着させる前記段階および前
記追加のバリア層を平坦化する前記段階が繰り返され、
これによって、最後のバリア層を平坦化した後に、前記
基板の前記上面が露出し、前記金属が、前記第1のバリ
ア層と前記最後のバリア層を含む少なくとも1層の追加
のバリア層とによってカプセル化される、MIMキャパ
シタを製造する請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】前記金属中にリセスを形成する前記段階
および平坦化する前記段階が、化学機械研磨(CMP)
によって実施される、MIMキャパシタを製造する請求
項13に記載の方法。 - 【請求項16】前記誘電層および前記追加の層を平坦化
する前記段階が、前記第2の基板層の上面から前記誘電
層および前記追加の層を除去し、これによって、前記第
2の基板層の前記上面が露出し、前記誘電層の残りの部
分および前記追加の層の残りの部分が前記開口中に配置
される、MIMキャパシタを製造する請求項12に記載
の方法。 - 【請求項17】上面を有する基板の側壁および底面を有
するフィーチャ中に形成されたカプセル化された金属構
造であって、 前記フィーチャの前記側壁および底面を覆う第1のバリ
ア層と、 前記フィーチャを埋め、リセスがその中に形成され、こ
れによってその上面が前記基板の前記上面よりも低くな
った金属と、 前記金属の前記上面を覆い、前記第1のバリア層と接触
し、これによって前記金属をカプセル化する追加のバリ
ア層とを備え、 前記追加のバリア層が平坦化され、これによって前記基
板の前記上面が露出した金属構造。 - 【請求項18】前記金属が銅を含む、請求項17に記載
のカプセル化された金属構造。 - 【請求項19】前記第1のバリア層がタンタルおよび窒
化タンタルを含む、請求項17に記載のカプセル化され
た金属構造。 - 【請求項20】前記追加のバリア層の上面が、前記基板
の前記上面と同一平面にある、請求項17に記載のカプ
セル化された金属構造。 - 【請求項21】上面を有し、側壁および底面を有するフ
ィーチャがその中に形成された第1の基板層と、 キャパシタ構造の下部プレートを形成する前記フィーチ
ャ中のカプセル化された金属構造であって、前記フィー
チャの前記側壁および底面が第1のバリア層によって覆
われ、前記フィーチャが金属で埋められ、前記金属が、
前記第1のバリア層と接触した追加のバリア層によって
覆われた金属構造と、 前記第1の基板層の前記上面の第2の基板層であって、
前記カプセル化された金属構造の上に形成された開口を
有する第2の基板層と、 前記開口の側壁および前記開口の底の前記カプセル化さ
れた金属構造を覆う誘電層と、 前記開口の前記側壁および前記底の前記誘電層を覆い、
前記開口を埋め、キャパシタ構造の上部プレートを形成
する追加の層とを備え、 前記誘電層および前記追加の層が平坦化され、これによ
って前記第2の基板層の前記上面が露出した金属−絶縁
体−金属(MIM)キャパシタ構造。 - 【請求項22】前記金属が銅を含む、請求項21に記載
のMIMキャパシタ構造。 - 【請求項23】前記第1のバリア層がタンタルおよび窒
化タンタルを含む、請求項21に記載のMIMキャパシ
タ構造。 - 【請求項24】前記誘電層がTa2O5を含む、請求項2
1に記載のMIMキャパシタ構造。 - 【請求項25】前記追加の層が窒化タンタルを含む、請
求項21に記載のMIMキャパシタ構造。
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