本申請涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)：

1、金屬-絕緣層-金屬(metal-insulator-metal，mim)電容結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于各種技術(shù)節(jié)點的半導(dǎo)體產(chǎn)品中，特別是電源管理的產(chǎn)品。

2、mim電容上下極板的材料通常選擇鋁和氮化鈦組成。其中鋁作為主要極板層，氮化鈦由于其高密度且堅硬的材料性質(zhì)，加之與鋁的粘合性好，可以作為阻擋層防止后續(xù)光刻工藝中光阻與鋁大面積接觸發(fā)生擴散而污染鋁。氮化鈦也可以防止電遷移并作為通孔蝕刻的刻蝕停止層。

3、對于mim電容這種特殊結(jié)構(gòu)，由于上極板的存在，壓縮了層間介質(zhì)層的空間，造成覆蓋在其上的層間介質(zhì)層厚度變薄，而氮化鈦的性質(zhì)決定其自身應(yīng)力很大，一旦層間介質(zhì)層覆蓋的不足夠，就無法平衡氮化鈦的應(yīng)力，容易造成層間介質(zhì)層破裂。

4、恰恰mim的上級板頂層就是氮化鈦，由于這種天然結(jié)構(gòu)缺陷存在，加之mim電容的面積大，密度高，而且上下極板之間介電層很薄，在工藝過程中，受到應(yīng)力影響，mim上極板臨近的層間介質(zhì)層時常發(fā)生破裂，進(jìn)而造成mim上下極板短路。

5、因此，有必要提供一種更有效、更可靠的技術(shù)方案，避免電容器結(jié)構(gòu)上極板臨近的層間介質(zhì)層發(fā)生破裂，提高器件可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法，可以避免電容器結(jié)構(gòu)上極板臨近的層間介質(zhì)層發(fā)生破裂，提高器件可靠性。

2、本申請的一個方面提供一種電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面依次形成有下電極、介電層和上電極，所述上電極包括頂部金屬層和第三阻擋層；在所述第三阻擋層中形成暴露所述頂部金屬層的環(huán)形溝槽，所述環(huán)形溝槽包圍的區(qū)域以及覆蓋的區(qū)域為電容器的有效區(qū)；在所述環(huán)形溝槽中和所述第三阻擋層表面形成保護(hù)層；去除所述環(huán)形溝槽外圍的保護(hù)層、上電極和介電層，暴露所述環(huán)形溝槽外圍的下電極。

3、在本申請的一些實施例中，所述下電極包括第一阻擋層、底部金屬層和第二阻擋層。

4、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的材料包括鋁。

5、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的厚度大于所述第三阻擋層的厚度。

6、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的厚度為80納米至100納米。

7、在本申請的一些實施例中，去除所述環(huán)形溝槽外圍的保護(hù)層、上電極和介電層后，所述第三阻擋層的面積與所述上電極的面積之比大于等于70％。

8、在本申請的一些實施例中，所述電容器結(jié)構(gòu)的形成方法還包括：在所述保護(hù)層表面以及所述環(huán)形溝槽外圍的下電極表面形成層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層中形成貫穿所述層間介質(zhì)層和保護(hù)層且分別電連接所述上電極和所述下電極的接觸結(jié)構(gòu)。

9、本申請的另一個方面還提供一種電容器結(jié)構(gòu)，包括：基底，所述基底表面依次形成有下電極、介電層和上電極，所述上電極包括頂部金屬層和第三阻擋層；保護(hù)層，位于所述第三阻擋層表面且環(huán)繞所述第三阻擋層的側(cè)壁，所述保護(hù)層覆蓋的區(qū)域為電容器的有效區(qū)。

10、在本申請的一些實施例中，所述下電極包括第一阻擋層、底部金屬層和第二阻擋層。

11、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的材料包括鋁。

12、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的厚度大于所述第三阻擋層的厚度。

13、在本申請的一些實施例中，所述保護(hù)層的厚度為80納米至100納米。

14、在本申請的一些實施例中，所述第三阻擋層的面積與所述上電極的面積之比大于等于70％。

15、在本申請的一些實施例中，所述電容器結(jié)構(gòu)還包括：層間介質(zhì)層，位于所述保護(hù)層表面以及所述保護(hù)層外圍的下電極表面；接觸結(jié)構(gòu)，貫穿所述層間介質(zhì)層和保護(hù)層且分別電連接所述上電極和所述下電極。

16、本申請?zhí)峁┮环N電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法，使用保護(hù)層包覆第三阻擋層，避免第三阻擋層與層間介質(zhì)層接觸，可以避免電容器結(jié)構(gòu)上極板臨近的層間介質(zhì)層發(fā)生破裂，提高器件可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述下電極包括第一阻擋層、底部金屬層和第二阻擋層。

3.如權(quán)利要求1所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材料包括鋁。

4.如權(quán)利要求1所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度大于所述第三阻擋層的厚度。

5.如權(quán)利要求4所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度為80納米至100納米。

6.如權(quán)利要求1所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，去除所述環(huán)形溝槽外圍的保護(hù)層、上電極和介電層后，所述第三阻擋層的面積與所述上電極的面積之比大于等于70％。

7.如權(quán)利要求1所述的電容器結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括：

8.一種電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下電極包括第一阻擋層、底部金屬層和第二阻擋層。

10.如權(quán)利要求8所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層的材料包括鋁。

11.如權(quán)利要求8所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度大于所述第三阻擋層的厚度。

12.如權(quán)利要求11所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度為80納米至100納米。

13.如權(quán)利要求8所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三阻擋層的面積與所述上電極的面積之比大于等于70％。

14.如權(quán)利要求8所述的電容器結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法，所述電容器結(jié)構(gòu)包括：基底，所述基底表面依次形成有下電極、介電層和上電極，所述上電極包括頂部金屬層和第三阻擋層；保護(hù)層，位于所述第三阻擋層表面且環(huán)繞所述第三阻擋層的側(cè)壁，所述環(huán)形溝槽包圍的區(qū)域以及覆蓋的區(qū)域為電容器的有效區(qū)。本申請?zhí)峁┮环N電容器結(jié)構(gòu)及其形成方法，使用保護(hù)層包覆第三阻擋層，避免第三阻擋層與層間介質(zhì)層接觸，可以避免電容器結(jié)構(gòu)上極板臨近的層間介質(zhì)層發(fā)生破裂，提高器件可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：殷原梓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中芯北方集成電路制造（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10