專利名稱：鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器及電感器的集成制程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以鋁金屬作為導(dǎo)電材質(zhì)所制的電容器以及電感器的集成制程方法，特別涉及一種鋁金屬堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器的集成制程方法。
背景技術(shù)：
已知的鋁金屬電容器以及電感器的構(gòu)成圖如圖1所示。
已知以鋁金屬為混合信號或高頻信號的導(dǎo)線體的制程技術(shù)，由于鋁金屬本身的電阻高，所產(chǎn)生的效果皆不盡理想。
以電感器而言，需要維持一高Q值。所謂該Q值，是指施加一頻率(f)下，等效電感值與角頻率(ω＝2πf)的乘積再除以等效電阻值之值。在已知鋁金屬電容器中，卻由于所生電阻值偏高，因此，所產(chǎn)生的Q值皆不盡理想。例如，對于已知具有2微米厚度鋁金屬2nH的電感值的電感器，，其Q值只有約為9。
以已知電容器而言，其功效尚顯不足，其不足之處包括單位面積的電容量仍待提升，在此同時，電壓值與所產(chǎn)生電容值之間，需保持為線性，以及需要提升電容器的崩潰電壓，以因應(yīng)當(dāng)代較為頻繁使用的高施加電壓值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鋁金屬電容器以及電感器的集成制程，而提高鋁金屬電感器的Q值，以及提高鋁金屬為材質(zhì)的金屬-絕緣-金屬(Metal-Insulator-Metal，MIM)電容器的單位面積電容值，并且保持施加電壓值與所生電容值的線性關(guān)系以及提高電容器的崩潰電壓。本發(fā)明鋁金屬的電感器Q值，相對于銅金屬電感器Q值，更為提升，且電容器的效能亦大大提升。


圖1展示了已知電容器以及電感器的構(gòu)成圖；圖2展示了本發(fā)明以沉積氧化物，再化學(xué)機械拋光法或與氧化物濕蝕刻法混合使用，且之后沉積介電層的構(gòu)成圖；圖3展示了本發(fā)明在圖2的介電層之上，以曝光以及蝕刻而處理的構(gòu)成圖；以及圖4展示了本發(fā)明在圖3之上，形成金屬、氧化物以及介電層，以構(gòu)成堆迭式電容器以及電感器的構(gòu)成圖。
具體實施例方式
如圖1所示，圖1是已知電容器以及電感器的構(gòu)成圖。該圖中的電容極板延伸體(1)、電容極板延伸體(2)以及電感器主體(5)的高度為1.5--2微米。
圖2至圖4所示，為本發(fā)明堆迭式電容器以及電感器上所實施的步驟圖。本發(fā)明的鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器的集成制程方法中，該堆迭式金屬電容器包含電容極板延伸體(1)、電容極板延伸體(2)、電容極板(3)以及電容極板(4)，電容極板延伸體(20)、電容極板延伸體(21)，該堆迭式電感器包含一電感器主體(5)第三疊層電感器主體(22)，以及電感器延伸體(6)，該電容極板延伸體(1)、電容極板延伸體(2)以及電感器主體(5)設(shè)置于介電層(7)之上，而電容極板(3)、電容極板(4)以及電感器延伸體(6)設(shè)置于該介電層(7)之中，該電容極板(3)、電容極板(4)對向設(shè)置，該介電層(7)中的其余部位為氧化物(8)所注滿，電容極板延伸體(20)、電容極板延伸體(21)分別與電容極板延伸體(1)、電容極板延伸體(2)接續(xù)，而且電容極板延伸體(1)與電容極板延伸體(20)形成另一電容，第三疊層電感器主體(22)與電感器主體(5)直接接觸，總厚度超過3微米，該方法包含以下步驟在一半導(dǎo)體基底(11)之上，形成集成電路所需的半導(dǎo)體元件，再在其上形成介電層(12)，其中包含后端工藝(Backend)金屬互連線(Interconnect)；在介電層(12)之上，依次沉積金屬層，電容器介電質(zhì)，金屬層。經(jīng)由兩次曝光，蝕刻，第一次界定電容極板(3)和電容器介電質(zhì)(9)，第二次界定電容極板(4)和電感器延伸體(6)。
其后沉積氧化物，經(jīng)化學(xué)機械拋光法形成介電層(7)。再經(jīng)曝光，蝕刻，金屬填充，化學(xué)機械拋光法形成金屬層間電連接線(10)。
第一迭層島形體形成步驟，是在該介電層(7)之上，經(jīng)由金屬沉積，曝光，蝕刻步驟，以鋁金屬而形成三個島形體，分別為該電容極板延伸體(1)、該電容極板延伸體(2)以及該電感器主體(5)，且該三個島形體在介電層(7)的上表面，分別通過金屬層間電連接線(10)與該電容極板(3)、該電容極板(4)以及該電感器延伸體(6)形成電接觸；第一迭層形成步驟，是以沉積方式填滿氧化物(13)在該電容極板延伸體(1)、該電容極板延伸體(2)以及該電感器主體(5)的四周，并使該氧化物(13)的上表面以化學(xué)機械拋光法(CMP)，或是與氧化物濕蝕刻法混合使用而處理表面，而形成第一迭層(14)。如混合使用時，該化學(xué)機械拋光法在該電容極板延伸體(1)、該電容極板延伸體(2)以及該電感器主體(5)之上剩余氧化物厚度為20--200；第二迭層形成步驟(參考圖2)，是在該第一迭層(14)之上，沉積一電容介電層，而成為第二迭層電容器介電質(zhì)(15)；第二迭層電容介電層處理步驟(參考圖3)，是以曝光與蝕刻方法，完全移除位于該電容極板延伸體(2)以及該電感器主體(5)之上的電容介電層，而分別作為電容極板延伸體接觸部(16)以及電感器接觸部(18)，但僅部份移除該電容極板延伸體(1)之上的電容介電層，該部份移除表面積系與電容極板延伸體(2)的表面積相近作為電容極板延伸體接觸部(17)；第三迭層島形體形成步驟(參考圖4)，是在電容極板延伸體C接觸部(17)、電容極板延伸體接觸部(16)以及電感器接觸部(18)之上，以沉積，曝光與蝕刻而布上厚層的鋁物質(zhì)，該電容極板延伸體接觸部(16)之上的厚層鋁物質(zhì)向電容極板延伸體接觸部(17)方向延伸，并形成與電容極板延伸體(1)相近的尺寸；位于該電容極板延伸體接觸部(17)、該電容極板延伸體接觸部(16)以及電感器接觸部(18)之上的厚層鋁物質(zhì)分別作為電容極板延伸體(20)、電容極板延伸體(21)以及第三迭層電感器主體(22)。其中電容極板延伸體(21)與電容極板延伸體(1)以其間的第二迭層電容器介電質(zhì)(15)形成電容，加之電容極板(3)、電容極板(4)之間電容，使單位面積的電容量較之傳統(tǒng)制程為高。
其中，可重復(fù)上述第一迭層形成步驟，第二迭層電容介電層處理步驟、第三迭層島形體形成步驟，而形成更多層的鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器。
本發(fā)明的另一特征在于，緊接鋁金屬之后的氧化物與電容介電層的設(shè)置，先沉積該氧化物，之后經(jīng)由化學(xué)機械拋光法，或與氧化物濕蝕刻法混合使用而與該些島狀物之上的氧化物平面化，之后再沉積該電容介電層。
本發(fā)明的另一特征在于該第三迭層的鋁物質(zhì)是在沉積的第一時間而與第一迭層的鋁材質(zhì)接觸部相接觸以形成接點。
本發(fā)明的另一特征在于該第三迭層經(jīng)迭置之后，電感器主體的總厚度(第一迭層加第三迭層)超過3微米。
雖然本發(fā)明以實施例以而說明，對于熟知本領(lǐng)域者可在不離開本發(fā)明的基本觀念以及范圍下而有許多的修改。
權(quán)利要求
1.一種鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器的集成制程方法，該集成制程方法包含以下步驟在一半導(dǎo)體基底之上，形成集成電路的半導(dǎo)體元件；在該晶圓以及該半導(dǎo)體元件上，形成一介電層；在該介電層上，形成產(chǎn)生電容效應(yīng)的二對向鋁金屬電容極板，以及鋁金屬電感器延伸體；在該電容極板以及電感器延伸體四周沉積滿以氧化物；該二電容極板向上延伸形成鋁金屬的兩極板分別的延伸體，其中之一較另一為大，大者將來作為電容極板之用，該電感器延伸體向上延伸形成鋁金屬電感主體；在該電容兩極板延伸體以及電感主體的四周沉積滿以氧化物；以化學(xué)機械拋光，或與氧化物濕蝕刻法混合使用以處理表面，而完成第一迭層；形成電容介電層于表面上；以圖樣介電層的方式，將較小的電容極板延伸體以及電感主體之上的介電層完全移除以形成開口，并將較大的電容極板延伸體之上的介電層部份移除，以形成開口，而完成第二迭層；沉積厚鋁材質(zhì)，并以曝光，蝕刻在第一迭層較小的電容極板延伸體之上的開口，接續(xù)第三迭層的較大的電容極板延伸體，并與第一迭層較大的電容極板延伸體圖案重迭形成電容，并且在第一迭層較大的電容極板延伸體之上的開口，接續(xù)第三迭層的較小的電容極板延伸體形成電接觸，并且在鋁金屬電感主體之上的開口，堆迭形成接續(xù)層的鋁金屬電感主體，以完成第三迭層，其特征在于，該電容器以及電感器以上述堆迭的方式而向上堆迭，并可以上述堆迭的方式而繼續(xù)向上堆迭。
2.如權(quán)利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，該氧化物與電容介電層的設(shè)置，是先沉積該氧化物，之后經(jīng)由化學(xué)機械拋光法，或與氧化物濕蝕刻法混合使用，以將該些島狀物之上的氧化物成平面化，之后再沉積該電容介電層。
3.如權(quán)利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，該第三迭層的鋁物質(zhì)是在被沉積設(shè)置時的第一時間，與第一迭層的鋁材質(zhì)接觸部相接觸以形成接點。
4.如權(quán)利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，該第三迭層完成之后，電感器主體的總厚度可超過3微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器的集成制程方法，該方法包含以下步驟介電層形成步驟(在一半導(dǎo)體基底之上，形成一介電層)、第一迭層島形體形成步驟、第一迭層形成步驟、第二迭層形成步驟、第二迭層電容介電層處理步驟、第三迭層島形體形成步驟。其中，可重復(fù)上述第一迭層形成步驟，第二迭層電容介電層處理步驟、以及第三迭層島形體形成步驟，而形成鋁材質(zhì)堆迭式金屬電容器以及鋁材質(zhì)堆迭式電感器。
文檔編號H01L21/70GK1531055SQ0311579
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者陳真, 史望澄, 陳 真 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公