電容結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的集成電路工藝中，金屬-絕緣層-金屬(MHl)結(jié)構(gòu)的電容器是集成電路中的常用器件。金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容器具有電阻值低、寄生電容(ParasiticCapacitance)小的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠避免產(chǎn)生感應(yīng)電壓(Induced Voltage)，因此所述金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容器在模擬電路、射頻電路或混合信號電路中被廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的平板電容器結(jié)構(gòu)包括:襯底；位于襯底表面的器件層；位于器件層表面的第一電極層；位于第一電極層表面的介電層；位于介電層表面的第二電極層；位于第一電極層表面的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電隔離；位于第二電極層表面的第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第一電極層電隔離。
[0004]基于電容公式C= ε S/d( ε為介電常數(shù)，S為電極層面積，d為電極層之間的間距)，對于金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的平板電容器結(jié)構(gòu)來說，為了獲得更大的電容，一種方法是增大所述第一電極層和第二電極層的重疊面積，不利于集成電路的集成化，以及半導(dǎo)體器件的微型化；另一種方法是減薄介電層的厚度，然而，厚度較薄的介電層形成難度較大，而且所形成的介電層的厚度均勻性較差，容易致使所形成的平板電容器的可靠性下降。
[0005]為了獲得更大的電容，還有一種方法是形成若干層重疊設(shè)置的電容器結(jié)構(gòu)，并使所述若干電容器之間實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，以此獲得較大的總電容。
[0006]然而，現(xiàn)有的并聯(lián)式的電容器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且形成工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種電容結(jié)構(gòu)及其形成方法，簡化電容結(jié)構(gòu)，簡化電容結(jié)構(gòu)的形成方法。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電容結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底表面具有導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層的部分表面形成若干分立的第一介電層和第一電極層，所述第一電極層位于所述第一介電層表面；在所述襯底、導(dǎo)電層和第一電極層表面形成第一層間介質(zhì)層；在所述第一層間介質(zhì)層表面形成第二電極層，所述第二電極層位于相鄰兩個第一電極層之間的對應(yīng)區(qū)域上方；在所述第二電極層兩側(cè)的側(cè)壁表面和部分頂部表面形成相互分立的第二介電層、以及位于所述第二介電層表面的第三電極層；在所述第一層間介質(zhì)層、第二電極層和第三電極層表面形成第二層間介質(zhì)層；在所述第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電連接，且所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述第三電極層電隔離，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述導(dǎo)電層電連接，所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與第一電極層和第三電極層電連接，且所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電隔離。
[0009]可選的，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成步驟包括:在所述第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成第一開口、第二開口和第三開口，所述第一開口暴露出第二電極層表面，所述第二開口暴露出導(dǎo)電層表面，所述第三開口暴露出第一電極層和第三電極層表面；在所述第二層間介質(zhì)層表面、以及所述第一開口、第二開口和第三開口內(nèi)形成導(dǎo)電膜；平坦化所述導(dǎo)電膜直至暴露出所述第二層間介質(zhì)層表面為止，在所述第一開口內(nèi)形成第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在所述第二開口內(nèi)形成所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在所述第三開口內(nèi)形成所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0010]可選的，所述第一開口、第二開口和第三開口的形成工藝包括:在所述第二層間介質(zhì)層表面形成第一掩膜層，所述第一掩膜層暴露出部分第二層間介質(zhì)層表面；以所述第一掩膜層為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層，在所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口，所述第一初始開口位于第二電極層上方，所述第二初始開口位于導(dǎo)電層上方，所述第三初始開口位于第一電極層和第三電極層上方；在形成所述形成第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口之后，去除所述第一掩膜層；在去除所述第一掩膜層之后，形成第二掩膜層，以所述第二掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口底部，刻蝕所述第一初始開口底部直至暴露出第二電極層表面，形成第一開口，刻蝕所述第二初始開口底部直至暴露出導(dǎo)電層表面，形成第二開口，刻蝕所述第三初始開口直至暴露出第一電極層和第三電極層表面，形成第三開口。
[0011]可選的，所述第二掩膜層還暴露出部分第一開口、第二開口和第三開口周圍的第二層間介質(zhì)層表面；在刻蝕所述第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口底部的同時，刻蝕所暴露出的第二層間介質(zhì)層。
[0012]可選的，所述第二掩膜層還覆蓋部分第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口的底部表面；以所述第二掩膜層為掩膜，刻蝕部分第一初始開口、第二初始開口和第三初始開口的底部，以形成所述第一開口、第二開口和第三開口。
[0013]可選的，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的材料包括銅。
[0014]可選的，所述導(dǎo)電膜的形成工藝為銅電鍍工藝。
[0015]可選的，所述銅電鍍工藝包括:在所述第二層間介質(zhì)層表面、以及所述第一開口、第二開口和第三開口的側(cè)壁和底部表面形成種子層；采用電鍍工藝在所述種子層表面生長金屬層填充滿所述第一開口、第二開口和第三開口，所述種子層和金屬層形成所述導(dǎo)電膜。
[0016]可選的，所述種子層的材料為銅、招、鈦、鉭、氮化鈦或氮化鉭。
[0017]可選的，所述導(dǎo)電層的材料包括銅、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭中的一種或多種。
[0018]可選的，所述導(dǎo)電層的表面與襯底表面齊平。
[0019]可選的，所述襯底包括:半導(dǎo)體基底、以及位于半導(dǎo)體基底表面的器件層，所述導(dǎo)電層位于所述器件層內(nèi)，所述器件層的表面為絕緣材料，且所述導(dǎo)電層的表面與所述器件層的表面齊平。
[0020]可選的，所述第一介電層的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一種或多種；所述第二介電層的材料為氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一種或多種。
[0021]可選的，所述第一電極層、所述第二電極層或所述第三電極層的材料為鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭中的一種或多種。
[0022]可選的，還包括:在形成第一層間介質(zhì)層之前，在所述襯底、導(dǎo)電層和第一電極層表面形成第一停止層，所述第一停止層的材料與第一層間介質(zhì)層的材料不同。
[0023]可選的，所述第一層間介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述第一停止層的材料為氮化硅。
[0024]可選的，還包括:在形成第二層間介質(zhì)層之前，在所述第一層間介質(zhì)層、第二電極層和第三電極層表面形成第二停止層，所述第二停止層的材料與第二層間介質(zhì)層的材料不同。
[0025]可選的，所述第二層間介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述第二停止層的材料為氮化硅。
[0026]可選的，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間電連接。
[0027]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用上述任一項(xiàng)方法所形成的電容結(jié)構(gòu)，包括:襯底，所述襯底表面具有導(dǎo)電層；位于所述導(dǎo)電層的部分表面的若干分立的第一介電層和第一電極層，所述第一電極層位于所述第一介電層表面；位于所述襯底、導(dǎo)電層和第一電極層表面的第一層間介質(zhì)層；位于所述第一層間介質(zhì)層表面的第二電極層，所述第二電極層位于相鄰兩個第一電極層之間的區(qū)域上方；位于部分第一層間介質(zhì)層和部分第二電極層表面的若干分立的第二介電層和第三電極層，所述第三電極層位于所述第二介電層表面，兩組所述第二介電層和第三電極層分別位于一個第二電極層的兩側(cè)；位于所述第一層間介質(zhì)層、第二電極層和第三電極層表面的第二層間介質(zhì)層；位于所述第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層內(nèi)的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電連接，且所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述第三電極層電隔離，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述導(dǎo)電層電連接，所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與第一電極層和第三電極層電連接，且所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電隔離。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]本發(fā)明的形成方法中，在導(dǎo)電層表面形成若干分立的第一介電層和第一電極層之后，在所述襯底、導(dǎo)電層和第一電極層表面形成第一層間介質(zhì)層，并且在第一層間介質(zhì)層表面形成第二電極層；由于所述第二電極層位于相鄰兩個第一電極層之間的區(qū)域上方，使得所述第一電極層和第二電極層的位置相互交錯。此外，所述第二介電層和第三電極層位于部分第二電極層表面，即所述第三電極層和第二介電層暴露出部分第二電極層。因此，在后續(xù)于第一層間介質(zhì)層、第二電極層和第三電極層表面形成第二層間介質(zhì)層之后，能夠同時在所述第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；其中，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)用于與第二電極層電連接，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)用于與所述導(dǎo)電層電連接，所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別用于與第一電極層和第三電極層電連接。由于所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)能夠同時形成，使得所述電容結(jié)構(gòu)的形成工藝簡化，而且所形成的電容結(jié)構(gòu)的尺寸縮小。而所述導(dǎo)電層、第一電極層、第二電極層和第三電極層能夠形成四個電容并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，因此所形成的電容結(jié)構(gòu)的電容值增大。
[0030]進(jìn)一步，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成步驟包括:在所述第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層內(nèi)形成第一開口、第二開口和第三開口 ；同時在所述第一開口內(nèi)形成第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在所述第二開口內(nèi)形成所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在所述第三開口內(nèi)形成所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。由于所述第一電極層和第二電極層的位置相互交錯，且所述第三電極層和第二介電層暴露出部分第二電極層，因此，即使同時形成所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，也能夠使所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與第二電極層電連接，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與所述導(dǎo)電層電連接，所述第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與第一電極層和第三電極層電連接。因此，所述電容結(jié)構(gòu)的形成工藝簡化。
[0031]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電層表面具有若干分立的第一介電層和第一電極層之后，所述襯底、導(dǎo)電層和第一電極層表面具有第