形成电容器结构的方法和金属-绝缘体-金属电容器结构与流程

1.本发明的实施例涉及金属-绝缘体-金属电容器结构及形成电容器结构的方法。


背景技术：

2.集成芯片形成在包括数百万或数十亿晶体管器件的半导体管芯上。晶体管器件被配置为用作开关和/或产生功率增益，以便实现集成芯片的逻辑功能(例如，形成被配置为执行逻辑功能的处理器)。集成芯片还包括诸如电容器、电阻器、电感器、变容二极管等的无源器件。无源器件广泛用于控制诸如增益、时间常数等的集成芯片特性。


技术实现要素：

3.本发明的一些实施例提供了一种形成电容器结构的方法，包括：在衬底上方的下介电结构内形成一个或多个下互连件；在下介电结构上方形成第一介电层；形成延伸穿过第一介电层的多个开口，以暴露一个或多个下互连件；在第一介电层上方和多个开口内形成电容器堆叠件，电容器堆叠件包括位于下电极层与上电极层之间的电容器介电层；蚀刻电容器堆叠件的上电极层以形成上电极，上电极具有在电容器介电层上的位置上方对准的外侧壁；形成一个或多个覆盖层，以在上电极层上方延伸并且以沿着上电极的外侧壁延伸，从而接触电容器介电层；蚀刻一个或多个覆盖层，以在上电极上方限定覆盖结构并且切断下电极层，从而形成具有与覆盖结构的外侧壁对准的外侧壁的下电极；以及沿着覆盖结构的外侧壁并且沿着下电极的外侧壁形成间隔件，间隔件包括搁置在第一介电层的上表面上的下表面。
4.本发明的另一些实施例提供了一种金属-绝缘体-金属(mim)电容器结构，包括：一个或多个下互连件，设置在衬底上方的下介电结构内；第一介电层，位于下介电结构上方，其中，第一介电层包括限定延伸穿过第一介电层的多个开口的内侧壁；下电极，沿着内侧壁并且在第一介电层的上表面上方布置；电容器电介质，沿着下电极的内侧壁和上表面布置；上电极，沿着电容器电介质的内侧壁和上表面布置；以及间隔件，沿着下电极的最外侧壁并且沿着电容器电介质的最外侧壁，其中，间隔件具有与上电极的最外侧壁间隔开的内侧壁。
5.本发明的又一些实施例提供了一种形成电容器结构的方法，包括：在下电极层上方形成电容器介电层；在电容器介电层上方形成上电极层；在上电极层的水平延伸表面上方形成下覆盖层；蚀刻下覆盖层和上电极层，以限定被限制在上电极结构上方的下覆盖结构，其中，下覆盖结构具有与上电极结构的外侧壁对准的外侧壁；沿着下覆盖结构的外侧壁，并且沿着电容器介电层的上表面，在下覆盖结构的水平延伸表面上方形成上覆盖层；蚀刻上覆盖层、电容器介电层和下电极层，以限定覆盖结构、电容器介电结构和下电极结构；在覆盖结构的水平延伸表面上方形成间隔件层，间隔件层沿着电容器介电结构的外侧壁延伸，并且沿着下电极结构的外侧壁延伸；蚀刻间隔件层以去除间隔件层的水平部分，从而限定沿着覆盖结构的外侧壁、沿着电容器介电结构的外侧壁以及沿着下电极结构的外侧壁设置的间隔件。
附图说明
6.当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本发明的各方面。应注意，根据行业中的标准做法，各种部件未按比例绘制。实际上，为了论述清楚，各部件的尺寸可以任意增大或减小。
7.图1图示了具有高密度mim(金属-绝缘体-金属)电容器结构的集成芯片的一些实施例的截面图。
8.图2a至图2b图示了具有与图1的截面图一致的高密度mim电容器结构的集成芯片的一些实施例的俯视图。
9.图3a图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片的一些实施例的截面图。
10.图3b至图3d图示了具有与图3a的截面图一致的高密度mim电容器结构的集成芯片的一些实施例的各种截面俯视图。
11.图4图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片的一些附加实施例的截面图。
12.图5图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片的一些附加实施例的截面图。
13.图6图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片的一些附加实施例的截面图。
14.图7至图19图示了形成具有高密度mim电容器结构的集成芯片的方法的一些实施例的截面图。
15.图20图示了形成具有高密度mim电容器结构的集成芯片的方法的一些实施例的流程图。
具体实施方式
16.以下公开内容提供了用于实现所提供的主题的不同部件的多个不同的实施例或示例。以下将描述组件和布置的具体示例以简化本发明。当然，这些仅仅是示例，并不旨在进行限制。例如，在下面的描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一和第二部件直接接触的实施例，并且还可以包括附加部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。另外，本发明可以在各个示例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
17.而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在
…
之下”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
18.mim(金属-绝缘体-金属)电容器通常包括布置在上导电电极和下导电电极之间的电容器电介质。上导电电极和下导电电极通常被设置在集成芯片的后段制程(beol)上的层间介电(ild)层内。通常，通过在下电极层上方沉积电容器介电层并且随后在电容器介电层上方沉积上电极层来形成mim电容器。随后图案化上电极层、电容器介电层和下电极层，以限定具有设置在上电极与下电极之间的电容器电介质的mim电容器。
19.已经认识到，mim电容器的边缘是缺陷的根源，并且因此容易失效。有助于提高边缘处的强度/可靠性的一个因素是使下电极和电容器电介质具有一个占位面积，并且使顶
电极具有比下电极更小的占位面积，从而使得上电极的外侧壁相对于下电极的外侧壁凹陷。这允许在电容器电介质上形成覆盖结构以围绕上电极，并且当在处理期间蚀刻下电极时，有助于限制由于沿着电容器电介质和上电极的侧壁形成的导电残留物而导致的上电极与下电极短路的风险。然而，这也可能在处理期间留下暴露的下电极和电容器电介质的外侧壁，并且这些外侧壁可能易受湿气和/或等离子体损伤。因此，本发明的一些方面提供了围绕mim电容器的外侧壁的间隔件，以保护mim电容器免受湿气和/或等离子体损伤。间隔件的材料被选择为有效隔离湿气，并且可以例如由氮化硅制成。
20.图1图示了具有高密度mim(金属-绝缘体-金属)电容器结构的集成芯片100的一些实施例的截面图。
21.集成芯片100包括设置在衬底102上方的下介电结构106内的一个或多个下互连件104。第一蚀刻停止层108设置在下介电结构106上方，并且第一介电层110设置在第一蚀刻停止层108上方。第一介电层110包括一个或多个内侧壁110s，一个或多个内侧壁110s限定了至少一个延伸穿过第一介电层110的开口。
22.mim电容器结构111布置在第一介电层110上方，并且mim电容器结构111延伸穿过开口以电接触一个或多个下互连件104。mim电容器结构111包括垂直地设置在下电极112与上电极116之间的电容器电介质114。在一些实施例中，电容器电介质114可以垂直和横向地设置在下电极112与上电极116之间。在一些实施例中，下电极112沿着第一介电层110的上表面和一个或多个内侧壁110s布置，电容器电介质114沿着下电极112的上表面和一个或多个内侧壁布置，并且上电极116沿着电容器电介质114的上表面和一个或多个内侧壁布置。在一些实施例中，包括介电材料的覆盖结构118布置在上电极116上方。在一些实施例中，互连通孔124延伸穿过覆盖结构118以接触上电极116。
23.间隔件120沿着下电极112、电容器电介质114和覆盖结构118的相对的最外侧壁布置。间隔件120具有设置在第一介电层110的上表面上的最低表面120l。在一些实施例中，间隔件120的最低表面120l直接接触第一介电层110的上表面。在一些附加的实施例中，间隔件120的最低表面120l完全限制在第一介电层110的上表面上方。
24.间隔件120的材料被选择为有效地隔离湿气，并且可以例如由氮化硅制成。因此，间隔件120围绕下电极112的外侧壁112s和电容器电介质114的外侧壁114s，并且保护这些外侧壁免受湿气和/或等离子体损伤。在一些情况下，间隔件120的最内侧壁与上电极116的外侧壁间隔开，使得覆盖结构118具有将间隔件120的最内侧壁和上电极116的外侧壁分离的突起或下环118r。这允许覆盖结构118降低在蚀刻下电极112时出现的蚀刻残留物使下电极112与上电极116短路的可能性。因此，图1的配置促进了集成芯片的高的良率和可靠性。
25.图2a和图2b图示了沿着图1的截面线a-a’截取的与图1的集成芯片一致的各个俯视图，并且现在与图1同时描述。
26.现在参考图2a的俯视图和图1的截面图，每个mim电容器结构111可以具有沿着第一方向206延伸第一距离并且沿着垂直于第一方向206的第二方向208延伸第二距离的大致的正方形或矩形的形状。第二距离可以大于或等于第一距离。因此，从上方看，下电极112、电容器介电层114和上电极116的外边缘/侧壁以及下电极112和电容器介电层114的内侧壁是正方形或大致的矩形。下电极112、电容器介电层114和上电极116可以各自包括中心区域115和外围区域117。突起设置在下电极112、电容器介电层114和上电极116的中心区域115
中，并且通常彼此同心。下电极112、电容器介电层114和上电极116的横向区域布置在外围区域117中，外围区域117在第一电介质110的上表面上方水平延伸。此外，在一些实施例中，mim电容器111可以布置成阵列。在一些这样的实施例中，mim111电容器可以成行(在第一方向206上延伸)和列(在第二方向208上延伸)对准，并且阵列的mim电容器可以耦合在一起以电并联或者可以用作单独的电容器。
27.每个下电极112的外围区域117通常在第一介电层110的上表面上方水平延伸，并且具有沿着第一介电层110的内侧壁垂直延伸的中心区域115。电容器电介质114具有通常在下电极112的上表面上方水平延伸的外围区域117，并且具有沿着下电极112的内侧壁垂直延伸并将下电极112与上电极116分离的中心区域115。上电极116具有通常在电容器电介质114的上表面上方水平延伸的外围区域117，并且具有沿着电容器电介质114的内侧壁垂直延伸的中心区域115。下电极112和电容器介电层114具有对准的并且与间隔件120的内侧壁接触的外边缘/侧壁。因此，下电极112和电容器介电层114具有相同的长度和相同的宽度(例如，图1：第一宽度w1)，而上电极116具有小于下电极112和电容器介电层114的长度和/或宽度的第二宽度(例如，图1：第二宽度w2)和/或第二长度。间隔件120在闭合路径中围绕下电极112和电容器介电层114的周边延伸。下电极112和电容器电介质114具有基本上与间隔件120的最内周边相同的最外周边。
28.如图2b的俯视图所示，在其它实施例中，从上方看，每个mim电容器结构111可以具有大致的圆形的形状。因此，从上方看，下电极112、电容器介电层114和上电极116的外边缘/侧壁以及下电极112和电容器介电层114的内侧壁是大致的圆形。在其它实施例中，从上方看，mim电容器可以具有椭圆形的形状，或者可以具有带倒圆拐角的正方形或矩形的形状、带交叉指状物的更复杂的多边形形状、或者弯曲的路径，以及其它形状。
29.图3a图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片300的截面图，并且图3b、图3c和图3d分别示出了与图3a的截面图一致的各个截面俯视图。图3b的俯视图是沿着图3a的截面图的截面线b-b’截取的，图3c的俯视图是沿着图3a的截面图的截面线c-c’截取的；并且图3d的俯视图是沿着图3a的截面图的截面线d-d’截取的。下面同时描述图3a至图3d。
30.集成芯片300包括设置在衬底102上方的下介电结构106内的一个或多个下互连件104。下介电结构106包括设置在衬底102上方的多个堆叠的层间介电(ild)层106a至106b。在一些实施例中，多个堆叠的ild层106a至106b可以包括二氧化硅、氮化硅、碳掺杂的二氧化硅、氮氧化硅、硼硅酸盐玻璃(bsg)、磷硅酸盐玻璃(psg)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、氟硅酸盐玻璃(fsg)、未掺杂的硅酸盐玻璃(usg)或多孔介电材料等中的一种或多种。在一些实施例中，一个或多个下互连件104可以包括中段制程(mol)互连件、导电接触件、互连线或互连通孔等中的一个或多个。在一些实施例中，一个或多个下互连件104可以包括铜、钨、钌、铝和/或类似物中的一种或多种。
31.第一蚀刻停止层108设置在下介电结构106上方，并且第一介电层110设置在第一蚀刻停止层108上方。mim电容器结构111布置在第一介电层110上方，并且延伸穿过第一介电层110和第一蚀刻停止层108以电接触一个或多个下互连件104。mim电容器结构111包括沿着第一介电层110的上表面和一个或多个侧壁布置的下电极112、沿着下电极112的上表面和一个或多个侧壁布置的电容器电介质114、以及沿着电容器电介质114的上表面和一个或多个侧壁布置的上电极116。
32.在一些实施例中，下电极112和上电极116可以分别包括金属，诸如铝、铜、钽、钛、氮化钽、氮化钛、钨和/或类似物。在一些实施例中，下电极112包括与上电极116相同的金属，而在其它实施例中，下电极112和上电极116可以包括不同的金属。下电极112和上电极116分别具有在约10埃和约之间、约和约之间或其它类似值的范围内的厚度。在一些实施例中，电容器电介质114可以包括高k介电材料。在一些实施例中，电容器电介质114可以包括氧化铝(al2o3)、氧化铪(hfo2)、二氧化硅(sio2)、碳化硅(sic)、一氮化硅(sin)、氮化硅(si3n4)、氮化钽(ta2o5)、氮氧化钽(taon)、氧化钛(tio2)或氧化锆(zro2)等中的一种或多种。电容器电介质114还可以包括ono层，该ono层包括：下氧化物(o)层、堆叠在下氧化物层上方的氮化物(n)层、以及堆叠在氮化物层上方并且通过氮化物层与下氧化物层分离的上氧化物(o)层。
33.覆盖结构118布置在上电极116上方。在一些实施例中，覆盖结构118可以包括第一保护层302、第一保护层302上方的抗反射层304、抗反射层304上方的第二保护层306以及第二保护层306上方的第一上蚀刻停止层308。在一些实施例中，第二保护层306和第一上蚀刻停止层308包括上横向区域以及从上横向区域的外边缘向下延伸以接触电容器电介质114的上表面的边沿307r。第一保护层302防止上电极116的顶面在处理期间暴露，并且可以例如包括二氧化硅、氮化硅或氧化物-氮化物-氧化物(ono)层。抗反射层304可以例如包括碳化物或氮化物，诸如碳化硅或氮氧化硅。第二保护层306包括二氧化硅或高k电介质。第一上蚀刻停止层308可以包括诸如氮化硅或碳化硅等的电介质。
34.间隔件120沿着上电极116和覆盖结构118的相对侧布置。间隔件120具有在间隔件120的最低表面与间隔件120的顶部和/或最高表面之间连续延伸的最外表面。在一些实施例中，间隔件120的最外表面可以包括弯曲表面。例如，间隔件120的最外表面可以包括垂直延伸部和垂直延伸部上方的弯曲部。在这样的实施例中，垂直延伸部的内侧壁基本上与电容器电介质114和下电极112的最外侧壁对准。在一些实施例中，第一介电层110可以包括外侧壁110os，该外侧壁110os基本上与间隔件120的垂直延伸部的内侧壁对准。
35.在一些实施例中，间隔件120可以包括氧化物(例如，二氧化硅、富硅氧化物等)、氮化物(例如，氮化硅)或碳化物(例如，碳化硅)等。
36.第二介电层312布置在mim电容器结构111和第一介电层110上方。在一些实施例中，第二介电层312沿着第一介电层110的上表面和外侧壁110os布置。在一些实施例中，第二介电层312可以包括二氧化硅、氮化硅、碳掺杂的二氧化硅、氮氧化硅、bsg、psg、bpsg、fsg、usg或多孔介电材料等中的一种或多种。第二蚀刻停止层314设置在第二介电层312上方。
37.mim电容器结构111包括从mim电容器结构111的横向区域317a-317d向下延伸的多个突起315a-315c。多个突起315a-315c分别包括下电极112、电容器电介质114、上电极116和电介质214。
38.通过使多个突起315a-315c从mim电容器结构111的横向区域向外延伸，可以进一步增加mim电容器结构111的电容。例如，具有三个突起的mim电容器结构111的电容可以比具有2个突起的电容器的电容大约50％至约70％。在一些实施例中，多个突起315a-315c可以包括三个突起或四个突起。
39.图3b图示了沿着图3a中的线b-b’截取的图3a的集成芯片的俯视图。图3a的截面图
是沿着图3b的俯视图的截面线a-a’截取的。
40.如俯视图304所示，mim电容器结构111的多个突起315a-315c分别具有沿着第一方向307延伸第一距离并且沿着垂直于第一方向307的第二方向309延伸第二距离的大致矩形的形状。第二距离大于第一距离。
41.在多个突起315a-315c中的每一个内，下电极112完全围绕电容器电介质114，并且上电极116完全围绕电容器电介质114。上电极116沿着第一方向307和沿着垂直于第一方向307的第二方向309连续延伸经过多个突起315a-315c。间隔件120以闭合路径环绕下电极112的周边延伸。下电极112和电容器电介质114具有与间隔件120的最外周边基本上相同的最外周边。
42.图3c图示了沿着图3a中的线c-c’截取的图3a的集成芯片的俯视图。图3a的截面图是沿着图3c的俯视图的截面线a-a’截取的。如图3c所示，第一保护层302在多个突起315a-315c上方连续延伸，并且第二保护层306和第一上蚀刻停止层308具有横向围绕第一保护层302的外边沿部分。间隔件120横向围绕第一上蚀刻停止层308的外边沿部分。
43.图3d图示了沿着图3a中的线d-d’截取的图3a的集成芯片的俯视图。图3a的截面图是沿着图3d的俯视图的截面线a-a’截取的。如图3d所示，第一上蚀刻停止层308在多个突起315a-315c上方连续延伸，并且具有被间隔件120围绕的外周边。
44.图4图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片400的一些附加的实施例的截面图。与图3a的实例相比，图4的实施例具有非常类似的结构，但是还包括作为覆盖结构118的一部分的附加的上保护层402。在一些实施例中，附加的上保护层402是包括二氧化硅的介电材料，但是也可以包括氮化物或另一种氧化物，诸如氮化硅、氮氧化硅等。附加的上保护层402可以在处理期间提供附加的蚀刻保护/选择性，而图3a的实施例更加简化，并且因此两者都提供了优点。
45.图5图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片500的一些附加的实施例的截面图。与图3a的实例相比，图5的实施例具有非常类似的结构，然而，图5中的间隔件120具有与下电极112的下表面成平面或齐平的下表面，而图3a中的间隔件120具有低于下电极112的下表面的下表面。
46.图6图示了具有高密度mim电容器结构的集成芯片600的一些实施例的截面图。
47.集成芯片600包括第一区域602(也可以被称为存储器区域)和第二区域604，第二区域604从第一区域602横向偏移，并且可以被称为逻辑区域。在第一区域602内，一个或多个下互连件104布置在衬底102上方的下介电结构106内。在下介电结构106上方的第一蚀刻停止层108和第一介电层110上方均布置有mim电容器结构111。mim电容器结构111包括由电容器电介质114彼此分离的下电极112和上电极116。下电极112、上电极116和电容器电介质114各自包括延伸穿过第一介电层110以接触一个或多个下互连件104的一个或多个突起。第二介电层214沿着第一介电层110的侧壁并且在第一蚀刻停止层108和第一介电层110的上表面上方布置。上互连件结构122布置在第一介电层110和第二介电层214上方的上介电结构402内。上互连件结构122电耦合到mim电容器结构111。
48.在第二区域604内，一个或多个附加的下互连件612设置在下介电结构106内。一个或多个附加的下互连件612耦合到穿过第一介电层110和第二介电层214的附加的互连通孔614。附加的上互连件结构618设置在上介电结构404内。
49.在一些实施例中，上互连件结构122和附加的上互连件结构618可以设置在最顶层间介电(ild)层和/或最顶互连件层内。在这样的实施例中，上互连件结构122和/或附加的上互连件结构618连接到上面的接合焊盘606，接合焊盘606进一步耦合到外部接合结构610(例如，焊料凸块、微凸块等)。将mim电容器结构111放置在紧邻最顶ild层和/或最顶互连件层下面的互连件层上为mim电容器结构111提供了相对较大的高度(例如，因为ild层和/或互连件层的高度通常随着与衬底102的距离的增加而增加)。mim电容器结构111的相对较大的高度还增加了mim电容器结构111的电容，而没有增加mim电容器结构111的占位面积。
50.图7至图19图示了形成具有高密度mim电容器结构的集成芯片的方法的一些实施例的截面图。虽然图7至图19是相对于方法来描述的，但是将理解，图7至图19中公开的结构不限于这种方法，而是可以作为独立于该方法的结构而独立存在。
51.如图7的截面图700所示，在形成在衬底102上方下介电结构106内形成一个或多个下互连件104。在各个实施例中，衬底102可以是任何类型的半导体主体(例如，硅、sige、soi等)，诸如半导体晶圆和/或晶圆上的一个或多个管芯，以及与其相关联的任何其它类型的半导体和/或外延层。在一些实施例中，一个或多个下互连件104可以包括中段制程(mol)互连件、导电接触件、互连线和/或互连通孔中的一个或多个。
52.在一些实施例中，一个或多个下互连件104可以分别使用镶嵌工艺形成(例如，单镶嵌工艺或双重镶嵌工艺)。在这样的实施例中，一个或多个下互连件104可以分别通过以下来形成：在衬底102上方形成层间介电(ild)层，选择性地蚀刻ild层以在ild层内限定通孔开口和/或沟槽，在通孔开口和/或沟槽内形成导电材料(例如，铜、铝等)，以及执行平坦化工艺(例如，化学机械平坦化(cmp)工艺)，以从ild层上方除去多余的导电材料。
53.如图8的截面图800所示，第一蚀刻停止层108形成在下介电结构106上方，并且第一介电层110形成在第一蚀刻停止层108上方。在一些实施例中，第一蚀刻停止层108可以包括氮化物(例如，氮化硅)、碳化物(例如，碳化硅)等。在一些实施例中，第一介电层110可以包括氧化物、低k介电材料等。在各个实施例中，第一蚀刻停止层108和/或第一介电层110可以通过一种或多种沉积工艺(例如，物理气相沉积(pvd)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺、等离子体增强cvd(pe-cvd)工艺、原子层沉积(ald)工艺等)形成。
54.如图9a的截面图900(沿着第一方向截取)和图9b的截面图908(沿着垂直于第一方向的第二方向截取)所示，执行第一蚀刻工艺904以图案化第一介电层110。第一蚀刻工艺904形成第一介电层110的一个或多个侧壁110s，一个或多个侧壁110s限定延伸穿过第一介电层110的多个开口902。在一些实施例中，从俯视图看，多个开口902可以分别具有大致矩形的形状。在其它实施例中，从俯视图看，多个开口902可以分别具有大致圆形的形状、大致正方形形状等。在一些实施例中，可以通过根据第一掩模906将第一介电层110暴露于第一蚀刻剂来执行第一蚀刻工艺904。在一些实施例中，第一蚀刻剂可以包括具有蚀刻化学物质的等离子蚀刻剂，该蚀刻化学物质包括氟(f)、四氟甲烷(cf4)或臭氧(o2)、c4f8(八氟环丁烷)等中的一种或多种。在一些实施例中，第一掩模906可以包括光敏材料(例如，光刻胶)、硬掩模等。
55.如图10的截面图1000所示，电容器堆叠件1001形成在第一介电层110上方和多个开口902内。在一些实施例中，电容器堆叠件1001可以通过以下来形成：沿着第一介电层110的一个或多个侧壁110s和上表面形成下电极层1002，沿着下电极层1002的内侧壁和上表面
形成电容器介电层1004，以及沿着电容器介电层1004的内侧壁和上表面形成上电极层1006。在一些实施例中，可以通过多种沉积工艺(例如，pvd工艺、cvd工艺、pe-cvd工艺或ald工艺等)形成下电极层1002、电容器介电层1004和上电极层1006。此外，下电极层1002可以包括例如包含钽和/或钛的阻挡层1005，以及形成在阻挡层1005上方的电极层1008。电极层1008可以包括例如铝、铜、钽、钛、氮化钽、氮化钛或钨。
56.如图11的截面图1100所示，一个或多个下覆盖层形成在电容器堆叠件1001上方。在一些实施例中，包括抗反射层1104的一个或多个覆盖层形成在一个或多个保护层1102上方。随后在一个或多个保护层1102和/或抗反射层1104上方形成第二掩模1106。第二掩模1106可以形成为直接覆盖第一介电层110内的多个开口902。在一些实施例中，抗反射层1104和一个或多个保护层1102可以分别包括电介质。例如，在一些实施例中，一个或多个保护层1102可以包括二氧化硅、氮化硅和/或ono结构，而抗反射层1104可以包括氮化物或碳化物。在一些实施例中，第二掩模1106可以包括光敏材料(例如，光刻胶)、硬掩模等。
57.如图12的截面图1200所示，根据第二掩模1106执行第二蚀刻工艺。第二蚀刻工艺除去抗反射层(例如，图11的1104)、一个或多个保护层(例如，图11的1102)和上电极层(例如，图11的1006)的部分，以限定包括第一保护层302、抗反射层304和上电极116的下覆盖结构。第二蚀刻工艺根据第二掩模1106将电容器介电层1004的上表面暴露于第二蚀刻剂1202。在一些实施例中，第二蚀刻剂1202可以包括干蚀刻剂(例如，反应离子蚀刻(rie)蚀刻剂、等离子蚀刻剂等)。在一些实施例中，第二蚀刻剂1202可以具有包括四氟甲烷(cf4)、三氟甲烷(chf3)、氯(cl2)、氮(n2)、氩(ar)、三氯化硼(bcl3)等的一种或多种的蚀刻化学物质。在一些情况下，第二蚀刻剂1202也可以蚀刻电容器电介质1004以具有阶梯轮廓(见1204)。
58.如图13的截面图1300所示，沿着下覆盖结构和电容器介电层1004的水平延伸表面，并且还沿着下覆盖结构和上电极116的侧壁形成上覆盖结构1302。在一些实施例中，上覆盖结构1302包括第一介电层1304和在第一介电层1304上方的第二介电层1306。第一介电层1304和第二介电层1306在上覆盖结构1302的最外侧壁之间连续延伸。在一些实施例中，可以通过一个或多个沉积工艺(例如，pvd工艺、cvd工艺或pe-cv工艺等)形成上覆盖结构1302。在各个实施例中，上覆盖结构1302可以包括氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅和/或类似物。在一些实施例中，上覆盖结构1302形成为厚度在约至约之间、约至约之间或其它类似值的范围内。在一些实施例中，第三介电层1308可选地形成在第二介电层上方，并且最终可以用于形成类似于图4的结构，但是剩余的图14至图19被示出而没有形成该第三介电层1308。
59.如图14的截面图1400所示，掩模1406形成在上覆盖结构(例如，图13的1302)上方，并且上覆盖结构的部分暴露于第三蚀刻剂1402。第三蚀刻剂去除上覆盖结构的下水平部分(例如，图13的1302)。去除上覆盖结构的下水平部分(例如，图13的1302)使得沿着下覆盖结构的相对侧壁并且在下覆盖结构的上表面上方留下上覆盖结构(例如，图13的1302)的部分，如图15所示。如图15的截面图1500所示，随后根据掩模1406去除下电极层(例如，图14的1002)和电容器介电层(例如，图14的1004)的部分，以限定mim电容器结构111的下电极112和电容器电介质114。因为根据掩模1406蚀刻下电极层和电容器介电层，所以剩余的上覆盖结构(包括第二保护层306和第一上蚀刻停止层308)具有与下电极112和电容器电介质114的最外侧壁基本对准的最外侧壁。如虚线1410所示，在一些实施例中，掩模1406可以更宽，
使得1304、1306和/或1004和/或1002的水平部分保留在原位，并且这可以延续到其它附图。
60.如图16所示，然后沿着第一上蚀刻停止层308和第一电介质110的水平延伸表面、并且沿着电容器电介质114的侧壁以及还沿着下电极112的侧壁形成间隔件层1602。在一些实施例中，间隔件层1602包括介电材料。在一些实施例中，可以通过一个或多个沉积工艺(例如，pvd工艺、cvd工艺或pe-cv工艺等)形成间隔件层1602。在各个实施例中，间隔件层1602可以包括氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅和/或类似物。在一些实施例中，间隔件层1602形成为厚度在约至约之间、约至约至约之间或者其它类似值的范围内。
61.如图17的截面图1700所示，将间隔件层(例如，图16的1602)暴露于第三蚀刻剂1702。第三蚀刻剂从水平表面去除间隔件结构(，例如图16的1602)。从水平表面去除间隔件层(例如，图16的1602)使得沿着电容器电介质114和下电极112的相对侧壁留下间隔件结构120。
62.如图18的截面图1800所示，第二介电层312形成在mim电容器结构111和第一介电层110上方。在一些实施例中，第二介电层312可以包括氧化物、低k介电材料等。可以通过一个或多个沉积工艺(例如，pvd工艺、cvd工艺、pe-cvd工艺或ald工艺等)形成第二介电层312。在第二介电层312上方形成上介电结构402。在一些实施例中，可以通过在第二介电层312上方形成上蚀刻停止层404并且在上蚀刻停止层404上方形成上ild层406来形成上介电结构402。在一些实施例中，上蚀刻停止层404可以包括氮化物(例如，氮化硅)、碳化物(例如，碳化硅)等。在一些实施例中，上ild层406可以包括氧化物、低k介电材料等。在各个实施例中，可以通过一种或多种沉积工艺(例如，物理气相沉积(pvd)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺、等离子体增强cvd(pe-cvd)工艺、ald工艺等)形成上蚀刻停止层404和/或上ild层406。
63.随后执行第五蚀刻工艺，以在第二介电层312内形成一个或多个上互连件开口1802。一个或多个上互连件开口1802延伸穿过上介电结构402和覆盖结构，以暴露上电极116的上表面。在一些实施例中，可以通过根据第三掩模1806将上介电结构402暴露于第五蚀刻剂来执行第五蚀刻工艺。在一些实施例中，第五蚀刻剂可以包括具有蚀刻化学物质的等离子蚀刻剂，该蚀刻化学物质包括氟(f)、四氟甲烷(cf4)、臭氧(o2)、c4f8(八氟环丁烷)等中的一种或多种。在一些实施例中，第三掩模1806可以包括光敏材料(例如，光刻胶)、硬掩模等。
64.如图19的截面图1900所示，在一个或多个上互连件开口1802内形成导电材料。在一些实施例中，可以通过沉积工艺和/或镀工艺(例如，电镀、化学镀等)来形成导电材料。在各个实施例中，导电材料可以包括铜、铝等。在上互连件开口1802内形成导电材料之后，可以执行平坦化工艺，以从上介电结构402上方除去多余的导电材料，并限定上互连件结构122。在一些实施例中，上互连件结构122可以包括上互连通孔122v和上互连线122w。
65.图20图示了形成具有高密度mim电容器结构的集成芯片的方法2000的一些实施例的流程图。
66.虽然方法200在本文中被图示和描述为一系列动作或事件，但是将理解，这些动作或事件的所示顺序不应被解释为限制性的。例如，一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文中图示和/或描述的那些之外的其它动作或事件同时发生。另外，并非所有图示的
动作都是实现本文中描述的一个或多个方面或实施例所必需的。此外，本文中描述的动作中的一个或多个可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中执行。
67.在2002处，在衬底上方的下介电结构内形成一个或多个下互连件。图7图示了对应于动作2002的一些实施例的截面图700。
68.在2004处，在下介电结构上方形成第一介电层。图8图示了对应于动作2004的一些实施例的截面图800。
69.在2006处，图案化第一介电层以形成多个开口。图9a至图9b图示了对应于动作2006的一些实施例的截面图900和908。
70.在2008处，在第一介电层上方和多个开口内形成下电极层。图10图示了对应于动作2008的一些实施例的截面图1000。
71.在2010处，在下电极层上形成电容器介电层。图10图示了对应于动作2010的一些实施例的截面图1000。
72.在2012处，在电容器介电层上形成上电极层。图10图示了对应于动作2012的一些实施例的截面图1000。
73.在2014处，在上电极层上方形成一个或多个下覆盖层。图11图示了对应于动作2014的一些实施例的截面图1100。
74.在2016处，蚀刻一个或多个下覆盖层和上电极层，以限定下覆盖结构和上电极。图12图示了对应于动作2016的一些实施例的截面图1200。
75.在2018处，在下覆盖结构上方形成一个或多个上覆盖层。图13图示了对应于动作2018的一些实施例的截面图1300。
76.在2020处，蚀刻一个或多个上覆盖层，以限定横向围绕上电极的覆盖结构。图14至图15图示了对应于动作2020的一些实施例的截面图1400至1500。
77.在2022处，沿着上电极和覆盖结构的相对侧形成间隔件。图16至图17图示了对应于动作2022的一些实施例的截面图1600至1700。
78.在2024处，在mim电容器结构上方形成第二介电层。图18图示了对应于动作2024的一些实施例的截面图1800。
79.在2026处，形成上互连件结构，以延伸穿过覆盖结构来接触上电极。图19图示了对应于动作2026的一些实施例的截面图1900。
80.在一些实施例中，本发明涉及形成电容器结构的方法。在该方法中，在衬底上方的下介电结构内形成一个或多个下互连件。在下介电结构上方形成第一介电层。形成延伸穿过第一介电层多个开口，以暴露一个或多个下互连件。在第一介电层上方和多个开口内形成电容器堆叠件。电容器堆叠件包括在下电极层与上电极层之间的电容器介电层。蚀刻电容器堆叠件的上电极层以形成上电极。上电极具有在电容器介电层上的位置上方对准的外侧壁。形成一个或多个覆盖层，以在上电极层上方延伸并且沿着上电极的外侧壁延伸，从而接触电容器介电层。蚀刻一个或多个覆盖层，以在上电极上方限定覆盖结构并且切断下电极层，从而形成具有与覆盖结构的外侧壁对准的外侧壁的下电极。沿着覆盖结构的外侧壁并且沿着下电极的外侧壁形成间隔件。间隔件包括搁置在第一介电层的上表面上的下表面。
81.在一些实施例中，形成电容器结构的方法还包括：在第一介电层上并且沿着间隔
件的外侧壁形成第二介电层；以及在第二介电层内形成一个或多个附加的互连件。
82.在一些实施例中，其中，间隔件沿着下电极的外侧壁延伸，并且第一介电层的上表面在下电极的外边缘处向下降低到间隔件的外边缘下方。
83.在一些实施例中，其中，间隔件沿着下电极的外侧壁延伸，并且第一介电层的上表面从下电极的外边缘正下方到间隔件的外边缘下方是连续平坦的。
84.在一些实施例中，形成电容器结构的方法还包括：在覆盖结构的顶面上方形成上介电结构；以及图案化上介电结构和覆盖结构，以形成暴露上电极的通孔开口。
85.在一些实施例中，其中，间隔件沿着围绕下电极的最外侧壁的闭合路径连续延伸。
86.在其它实施例中，本发明涉及金属-绝缘体-金属(mim)电容器结构，该mim电容器结构包括设置在衬底上方的下介电结构内的一个或多个下互连件。第一介电层设置在下介电结构上方，其中，第一介电层包括限定延伸穿过第一介电层的多个开口的内侧壁。下电极沿着内侧壁并且在第一介电层的上表面上方布置。电容器电介质沿着下电极的内侧壁和上表面布置。上电极沿着电容器电介质的内侧壁和上表面布置。间隔件沿着下电极的最外侧壁并且沿着电容器电介质的最外侧壁布置。间隔件具有与上电极的最外侧壁间隔开的内侧壁。
87.在一些实施例中，其中，间隔件沿着下电极的外侧壁延伸，并且第一介电层的上表面在下电极的外边缘处向下降低到间隔件的外边缘下方。
88.在一些实施例中，其中，间隔件沿着下电极的外侧壁延伸，并且第一介电层的上表面从下电极的外边缘正下方到间隔件的外边缘下方是连续平坦的。
89.在一些实施例中，金属-绝缘体-金属电容器结构还包括：覆盖结构，位于上电极上方并且向下延伸以覆盖上电极的最外侧壁，覆盖结构具有搁置电容器电介质的上表面上的下表面；并且其中，间隔件的内侧壁接触覆盖结构的外侧壁。
90.在一些实施例中，其中，覆盖结构包括：第一保护层，设置在上电极的上表面正上方；抗反射层，设置在第一保护层正上方；以及第二保护层，位于抗反射层正上方。
91.在一些实施例中，其中，第二保护层沿着第一保护层的外侧壁延伸，沿着上电极的外侧壁延伸，并且沿着电容器电介质的上表面水平延伸。
92.在一些实施例中，其中，间隔件的内侧壁通过第二保护层与上电极的最外侧壁间隔开。
93.在一些实施例中，金属-绝缘体-金属电容器结构还包括：第一上蚀刻停止层，位于第二保护层正上方，其中，第一上蚀刻停止层设置在第二保护层的上表面上方，并且沿着第二保护层的外侧壁延伸。
94.在一些实施例中，其中，间隔件的内侧壁接触第一上蚀刻停止层的外侧壁。
95.在又一些实施例中，本发明涉及形成电容器结构的方法。在该方法中，在下电极层上方形成电容器介电层，并且在电容器介电层上方形成上电极层。在上电极层的水平延伸表面上方形成下覆盖层。蚀刻下覆盖层和上电极层，以限定被限制在上电极结构上方的下覆盖结构。下覆盖结构具有与上电极结构的外侧壁对准的外侧壁。沿着下覆盖结构的外侧壁，并且沿着电容器介电层的上表面，在下覆盖结构的水平延伸表面上方形成上覆盖层。蚀刻上覆盖层、电容器介电层和下电极层，以限定覆盖结构、电容器介电结构和下电极结构。在覆盖结构的水平延伸表面上方形成间隔件层，间隔件层沿着电容器介电结构的外侧壁延
伸，并且沿着下电极结构的外侧壁延伸。蚀刻间隔件层以去除间隔件层的水平部分，从而限定沿着覆盖结构的外侧壁、沿着电容器介电结构的外侧壁以及沿着下电极结构的外侧壁设置的间隔件。
96.在一些实施例中，形成电容器结构的方法还包括：在衬底上方的下介电结构内形成一个或多个下互连件；在下介电结构上方形成第一介电层；以及图案化第一介电层以限定延伸穿过第一介电层的多个开口，从而暴露一个或多个下互连件，其中，下电极层、上电极层和电容器介电层形成在多个开口内和第一介电层上方。
97.在一些实施例中，其中，间隔件具有直接设置在第一介电层的上表面上的最低表面。
98.在一些实施例中，其中，从第一介电层的俯视图看，多个开口分别包括大致矩形的形状。
99.在一些实施例中，其中，多个开口被布置成阵列，阵列包括布置在沿第一方向延伸的第一列中的第一多个开口，并且还包括布置在沿垂直于第一方向的第二方向延伸的第一行中的第二多个开口。
100.上面概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的各方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。