一種mim電容及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制備方法，更確切地說，是提供可抑制MM電容的上下極板互連產(chǎn)生漏電的MM電容制備方法，同時(shí)還在形成下極板時(shí)避免下極板所在的金屬層之上的絕緣材料被刻蝕成不規(guī)則的形狀。
【背景技術(shù)】
[0002]電容和電阻等被動(dòng)元件被廣泛應(yīng)用于集成電路制作技術(shù)中，這些器件通常是采用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路工藝，例如利用摻雜單晶硅或者是摻雜多晶硅以及氧化膜或氮氧化膜等制成平板式的極板，如PIP電容(Poly-1nsulator-Poly)或類似的電容。由于其組件比較接近硅襯底，器件與襯底間的寄生電容使得器件的性能受到影響，尤其在射頻電路中，隨頻率的上升器件的性能下降很快。MIM電容(Metal-1nsulator-Metal)的開發(fā)為解決這些問題提供了有效途徑，該技術(shù)將電容制作在互連層也即后道工藝(Backend process)中，從而既可以與CMOS等類似的集成電路工藝相兼容，又可以通過拉遠(yuǎn)被動(dòng)器件與導(dǎo)電襯底間的距離，從而完全克服寄生電容大以及器件性能隨頻率增大而明顯下降的弊端，使得該技術(shù)逐漸成為了射頻或其他領(lǐng)域集成電路中制作被動(dòng)電容器件的主流方案。
[0003]然而MM電容的制作也存在一些缺陷，關(guān)于基本的MM電容結(jié)構(gòu)可以參考已經(jīng)公開的中國專利申請(qǐng)CN101577227A。在現(xiàn)有的M頂電容中，通常設(shè)置有下層金屬結(jié)構(gòu)及上層金屬結(jié)構(gòu)，該兩層金屬結(jié)構(gòu)間利用絕緣物隔離，并通過通孔結(jié)構(gòu)與下層金屬結(jié)構(gòu)及上層金屬結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電氣連接。從結(jié)構(gòu)上分析，該下層金屬結(jié)構(gòu)及上層金屬結(jié)構(gòu)和它們之間的絕緣物形成了基本的MM電容，上層金屬結(jié)構(gòu)的尺寸一般小于下層金屬結(jié)構(gòu)，以便讓通孔結(jié)構(gòu)可以不被上層金屬結(jié)構(gòu)遮擋住而達(dá)到下層金屬結(jié)構(gòu)，如果上層金屬結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上附著有可導(dǎo)電的聚合物或者類似的導(dǎo)體，一個(gè)負(fù)面影響是，上層金屬結(jié)構(gòu)很容易通過聚合物與下層金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接的電性連接而短路，產(chǎn)生暗電流，這是不期望發(fā)生的。
[0004]下層金屬結(jié)構(gòu)或者下極板通常是通過金屬層刻蝕而來，這層金屬層除了需要被劃分成電容的下層金屬結(jié)構(gòu)或者下極板之外，還需要用于形成一些金屬互聯(lián)線，但是很遺憾的是金屬互聯(lián)線上方所覆蓋的絕緣材料很容易被刻蝕成不規(guī)則的形狀，從而給后續(xù)的用于保護(hù)芯片的鈍化層的成型帶來諸多不利。本發(fā)明將在下文中一一詳細(xì)闡明解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及的一種MM電容的制備方法，包括以下步驟:步驟S1、在一個(gè)基底之上由下至上依次形成下部金屬層、第一介質(zhì)層、上部金屬層;步驟S2、執(zhí)行刻蝕工藝，圖案化上部金屬層形成一個(gè)上部電容極板，和刻蝕第一介質(zhì)層形成保留在上部電容極板下方的層間介質(zhì)層;步驟S3、沉積一個(gè)第一絕緣層覆蓋在上部電容極板之上和覆蓋在下部金屬層的裸露上表面之上，上部電容極板和層間介質(zhì)層各自的側(cè)壁也被第一絕緣層所覆蓋住;步驟S4、回刻第一絕緣層，以減薄位于下部金屬層的上表面上方的第一絕緣層的厚度，同時(shí)將上部電容極板和層間介質(zhì)層的側(cè)壁處的第一絕緣層回刻成側(cè)墻;步驟S5、沉積一層或者多層絕緣材料，覆蓋住上部電容極板和側(cè)墻，以及將保留在下部金屬層的上表面上方的第一絕緣層予以覆蓋;步驟S6、刻蝕第一絕緣層和它上方的一層或者多層絕緣材料，以便在它們中形成一個(gè)或多個(gè)開口以暴露出下部金屬層的局部區(qū)域;步驟S7、藉由第一絕緣層和它上方的一層或者多層絕緣材料作為掩膜，刻蝕并圖案化下部金屬層，由下部金屬層交疊在上部電容極板下方的區(qū)域形成下部電容極板，并在下部金屬層未交疊在上部電容極板下方的區(qū)域中形成一個(gè)或多個(gè)金屬互聯(lián)線。
[0006]上述制備方法，該上部金屬層和/或下部金屬層是金屬復(fù)合層，金屬復(fù)合層包括中間層金屬以及將中間金屬夾持在內(nèi)的底層金屬和頂層金屬。
[0007]上述制備方法，在步驟SI中還在上部金屬層的上方沉積形成了一個(gè)第二介質(zhì)層，并且在步驟S2的刻蝕步驟中，一并圖案化第二介質(zhì)層而形成位于上部電容極板上方的一個(gè)頂部介質(zhì)層。
[0008]上述制備方法，在步驟S3中位于上部電容極板上方的第一絕緣層直接覆蓋在頂部介質(zhì)層上，以及在步驟S5中位于上部電容極板上方的一層或者多層絕緣材料直接覆蓋在頂部介質(zhì)層上。
[0009]上述制備方法，在步驟S2對(duì)第一介質(zhì)層的刻蝕過程中，除了保留位于上部電容極板下方的第一介質(zhì)層以外，第一介質(zhì)層的其他部分都被刻蝕移除掉。
[0010]上述制備方法，在步驟S4中利用各向異性的干法刻蝕回刻第一絕緣層，并且在步驟S4中完全移除第一絕緣層覆蓋在上部電容極板上方的部分。
[0011]上述制備方法，在步驟S5中沉積形成一個(gè)為絕緣材料的第二絕緣層，第二絕緣層的材質(zhì)和頂部介質(zhì)層的材質(zhì)相同。
[0012]本發(fā)明涉及的一種MM電容結(jié)構(gòu)，包括:設(shè)置在一個(gè)基底之上的下部金屬層；由下部金屬層圖案化所分割開而定義出的下部電容極板和金屬互聯(lián)線;設(shè)置在下部電容極板的上表面的局部區(qū)域之上的一個(gè)上部電容極板和位于上部電容極板、下部電容極板兩者間的層間介質(zhì)層;附著在上部電容極板及層間介質(zhì)層各自側(cè)壁處的電絕緣的側(cè)墻。
[0013]上述的MM電容，還包括被圖案化而分割開的第一絕緣層，其一部分區(qū)域附著在各金屬互聯(lián)線的上表面之上，以及另一部分區(qū)域還附著在下部電容極板的未被上部電容極板、層間介質(zhì)層所覆蓋住的上表面之上。
[0014]上述的MM電容，還包括被圖案化而分割開的一層或者多層絕緣材料，一層或者多層絕緣材料中的一部分區(qū)域覆蓋在位于各金屬互聯(lián)線上方的第一絕緣層之上，另一部分區(qū)域覆蓋在位于下部電容極板上方的第一絕緣層之上，并且該另一部分區(qū)域還將側(cè)墻和上部電容極板覆蓋住。
[0015]上述的MM電容，該上部金屬層和/或下部金屬層是金屬復(fù)合層，金屬復(fù)合層包括中間層金屬以及將中間金屬夾持在內(nèi)的底層金屬和頂層金屬。
[0016]上述的MM電容，還包括疊加在上部電容極板上方的一個(gè)頂部介質(zhì)層，并且側(cè)墻同時(shí)附著在頂部介質(zhì)層、上部電容極板及層間介質(zhì)層各自側(cè)壁處。
[0017]上述的MM電容，還包括疊加在上部電容極板上方的一個(gè)頂部介質(zhì)層，側(cè)墻同時(shí)還附著在頂部介質(zhì)層的側(cè)壁處，其中一層或者多層絕緣材料的該另一部分區(qū)域直接接觸并覆蓋在頂部介質(zhì)層上。
[0018]上述的MBl電容，一層或者多層絕緣材料所采用的材質(zhì)與頂部介質(zhì)層的材質(zhì)相同。
[0019]上述的MBl電容，該基底承載在一個(gè)帶有集成電路的半導(dǎo)體襯底之上。
[0020]上述的MM電容，在垂直方向上于該半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置有相互交替間隔配置的多層絕緣基底和多層金屬互連層，任意上下相鄰的兩個(gè)金屬互連層之間布置有一層絕緣的基底，其中MM電容的該下部金屬層是所有的金屬互連層中按由下至上的順序而位于最頂層的一個(gè)金屬互連層。
[0021]上述的MM電容，還包括覆蓋在一層或者多層絕緣材料上方的高密度等離子沉積物，并且該高密度等離子沉積物還填充在用于分割開下部金屬層的一個(gè)或多個(gè)溝槽內(nèi)。
【附圖說明】
[0022]閱讀以下詳細(xì)說明并參照以下附圖之后，本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見:
[0023]圖1A?ID是下部金屬層在較薄的絕緣層覆蓋的條件下被刻蝕的方案。
[0024]圖2A?2D是下部金屬層在較厚的絕緣層覆蓋的條件下被刻蝕的方案。
[0025]圖3A?3F是在上部電容極板的側(cè)壁上附著側(cè)墻的方案。
[0026]圖4A?4B是上部金屬層和下部金屬層采用復(fù)合金屬層的結(jié)構(gòu)。
[0027]圖5A?5C是上部和下部金屬層采用復(fù)合金屬層及上部金屬層上覆蓋介質(zhì)層的方案。
[0028]圖6A?6B是MD!電容支撐在一個(gè)帶有集成電路的硅襯底上的基本架構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合各實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的闡述，但所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明用作敘述說明所用的實(shí)施例而非全部的實(shí)施例，基于該等實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]參見圖1A，在一個(gè)電絕緣的基底101之上形成有具良好導(dǎo)電性能的下部金屬層102和位于下部金屬層102上方的第一介質(zhì)層103，第一介質(zhì)層103是絕緣材料，以及在第一介質(zhì)層103上方形成有具良好導(dǎo)電性能的上部金屬層104。下部金屬層102和上部金屬層104將分別被用于制備MM電容