金属‑绝缘体‑金属电容及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容及其形成方法，所述形成方法包括：提供基底，所述基底上自上而下依次具有第一导电层、第一绝缘层和第二导电层；刻蚀所述第一导电层，形成第一电极，所述第一电极暴露出部分所述第一绝缘层；形成覆盖所述第一电极顶表面和侧壁、以及部分所述第一绝缘层顶表面的第二绝缘层；刻蚀所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，直至暴露出所述第二导电层，剩余在所述第一电极侧壁表面的第二绝缘层及其下方的第一绝缘层构成侧墙结构，位于所述第一电极下方的第一绝缘层构成电介质层；刻蚀所述第二导电层，形成第二电极。本发明专利技术的MIM电容的形成方法可以减少对电容中电介质层的刻蚀损伤。

Metal insulator metal capacitor and forming method thereof

The invention provides a metal insulator metal (MIM) capacitor and forming method thereof, wherein the method comprises providing a substrate, forming the substrate from top to bottom with a first conductive layer, a first insulating layer and the second conductive layer; etching the first conductive layer, a first electrode, the first electrode exposed part of the first insulating layer; forming a first electrode covering the top surface and the side wall, and a portion of the first insulating layer on the top surface of the second insulating layer; etching the second insulating layer and the first insulating layer, and exposed the second conductive layer, a first insulating layer remaining on the first electrode the side wall surface and second layer below the insulation form a side wall structure, a first insulating layer is positioned below the first electrode of the dielectric layer; etching the second conductive layer, forming second Electrode. The method for forming the MIM capacitor of the invention can reduce the etching damage to the dielectric layer in the capacitor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容及其形成方法。
技术介绍
半导体器件应用于各种电子设备中，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他电子产品。通常通过在半导体衬底上方沉积绝缘层、导电层和半导体材料层等，使用光刻工艺对各个材料层进行图形化，以在各个材料层上形成电路组件和元件来制造半导体器件。半导体产业通过不断缩小各种电子组件(例如，晶体管、二极管、电容器、电阻器等)的集成度，使得半导体芯片的尺寸减小、功耗降低、性能提高。电容在电路中起着去耦、滤波、谐振、阻抗匹配等作用。常见的电容有集成电容和分离电容两大类。分离电容可制作较大的电容量，但是其体积大，寄生电感和电阻较大。集成电容由于其占用面积小、寄生参量小、节约封装成本等优点正在被越来越多的使用。金属-绝缘体-金属(MIM：Metal-insulator-Metal)结构作为一种集成电容，可用于存储各种半导体器件中的电荷，其在射频集成电路和模拟/混合信号集成电路中有着广泛应用。MIM电容横向地形成在半导体晶圆上，其中两个金属极板将与晶圆表面平行的介质层夹在中间。但是，现有技术形成的MIM电容的性能不佳。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术形成的MIM电容的性能不佳。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种MIM电容的形成方法，所述方法包括：提供基底，所述基底上自上而下依次具有第一导电层、第一绝缘层和第二导电层；刻蚀所述第一导电层，形成第一电极，所述第一电极暴露出部分所述第一绝缘层；形成覆盖所述第一电极顶表面和侧壁、以及部分所述第一绝缘层顶表面的第二绝缘层；刻蚀所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，直至暴露出所述第二导电层，剩余在所述第一电极侧壁表面的第二绝缘层及其下方的第一绝缘层构成侧墙结构，位于所述第一电极下方的第一绝缘层构成电介质层；刻蚀所述第二导电层，形成第二电极。可选地，在刻蚀所述第一导电层，形成第一电极后，继续刻蚀所述第一绝缘层，去除部分所述第一绝缘层。可选地，所述第二绝缘层与所述第一绝缘层的材料相同。可选地，所述第二绝缘层的厚度为100～2000埃。可选地，刻蚀所述第二导电层，形成第二电极包括：形成覆盖所述第一电极、所述侧墙结构和所述第二导电层的第三绝缘层；在所述第三绝缘层上形成与待形成的第二电极对应的图形化掩膜层，刻蚀所述第三绝缘层和所述第二导电层，形成第二电极。可选地，在刻蚀所述第一导电层，刻蚀所述第一绝缘层和所述第一绝缘层、和刻蚀所述第三绝缘层和所述第二导电层后，分别对所述基底及其上各结构进行清洗。可选地，所述第一绝缘层、所述第二绝缘层或所述第三绝缘层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或者氧化硅中的一种或多种。可选地，所述第一导电层的材料包括氮化钛。可选地，所述第二导电层包括铝层，和位于所述铝层上的氮化钛层或钛层。对应地，本专利技术实施例还提供了采用上述方法形成的一种MIM电容。所述电容包括：基底；位于所述基底上的第二电极；位于所述第二电极上的电介质层；位于所述电介质层上第一电极；位于所述电介质层和所述第一电极侧壁表面的侧墙结构。可选地，所述侧墙结构的材料与所述电介质层的材料相同。可选地，所述MIM电容还包括：覆盖所述第一电极、所述侧墙结构和部分所述第二电极的第三绝缘层。可选地，所述电介质层、所述侧墙结构或所述第三绝缘层的材料包括氮化硅、氮氧化硅或者氧化硅中的一种或多种。可选地，所述第一电极的材料包括氮化钛。可选地，所述第二电极包括铝电极、以及位于所述铝电极上的氮化钛电极或钛电极。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例的MIM电容的形成方法中，通过刻蚀所述第二绝缘层和第一绝缘层形成了侧墙结构，所述侧墙结构可以保护所述第一电极下的电介质层，减少所述电介质层在刻蚀过程中受到的等离子体损伤，改善了最终形成的MIM电容的TDDB特性。进一步地，由于所述侧墙结构的保护作用，在刻蚀所述第一导电层前，已经去除了侧墙结构之外的第一绝缘层，与现有技术相比，无需再去除所述第一绝缘层，降低对刻蚀工艺中所需光刻胶层厚度的要求，工艺简单；更进一步地，由于所述电介质层有侧墙结构保护，所述电介质层的厚度可以做到更小，增大了最终形成的MIM电容器的电容值。对应地，本专利技术实施例的MIM电容也具有上述优点。附图说明图1示出了现有技术所形成MIM结构的剖面示意图。图2至图7示出了本专利技术实施例的MIM电容的形成方法中所形成的中间结构的剖面示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的金属-氧化物-金属(MIM：Metal-insulator-Metal)电容的性能不佳。本专利技术的专利技术人研究了现有技术形成MIM电容的工艺后发现，如图1所示，现有技术中在形成MIM电容的上电极130时，会进行过刻蚀，以降低下电极110上介电层120的厚度h。所述介电层120的厚度h越大，后续刻蚀下电极110时所需的光刻胶的厚度越大，刻蚀难度增加。但是对介电层120的刻蚀越多，暴露出的上电极130下的介电层120的侧壁面积越大，刻蚀过程中容易在所述侧壁上形成刻蚀损伤125，造成MIM电容的与时间相关电介质击穿(TDDB：TimeDependentDielectricBreakdown)特性不佳。TDDB测试通过在上下电极上施加低于介电层120本征击穿场强的电压，经历一定时间后发生电介质层击穿，来衡量器件的性能。本专利技术的专利技术人发现，现有技术所形成的MIM电容TDDB性能不佳的一个主要原因即在于在介电层120中引入了过多刻蚀损伤125，导致在TDDB测试过程在刻蚀损伤125周围发生电荷积累，导致介电层120的击穿。基于以上研究，本专利技术实施例提供了一种MIM电容的形成方法，提供自上而下依次具有第一导电层、第一绝缘层和第二导电层的基底；在刻蚀所述第一导电层形成第一电极后，不刻蚀或者少刻蚀其下的第一绝缘层，而是形成覆盖所述第一电极和所述第一绝缘层的第二绝缘层；再刻蚀所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，直至暴露出所述第二导电层，剩余在所述第一电极侧壁表面的第二绝缘层及其下方的第一绝缘层构成侧墙结构，位于所述第一电极下方的第一绝缘层构成电介质层。所述侧墙结构可以保护所述电介质层在后续形成第二电极的刻蚀过程中免受损伤，从而可以提高所形成的MIM电容的性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上自上而下依次具有第一导电层、第一绝缘层和第二导电层；刻蚀所述第一导电层，形成第一电极，所述第一电极暴露出部分所述第一绝缘层；形成覆盖所述第一电极顶表面和侧壁、以及部分所述第一绝缘层顶表面的第二绝缘层；刻蚀所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，直至暴露出所述第二导电层，剩余在所述第一电极侧壁表面的第二绝缘层及其下方的第一绝缘层构成侧墙结构，位于所述第一电极下方的第一绝缘层构成电介质层；刻蚀所述第二导电层，形成第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底上自上而下依次具有第一导电层、第一绝缘层和
第二导电层；
刻蚀所述第一导电层，形成第一电极，所述第一电极暴露出部分所述
第一绝缘层；
形成覆盖所述第一电极顶表面和侧壁、以及部分所述第一绝缘层顶表
面的第二绝缘层；
刻蚀所述第二绝缘层和所述第一绝缘层，直至暴露出所述第二导电层，
剩余在所述第一电极侧壁表面的第二绝缘层及其下方的第一绝缘层构成
侧墙结构，位于所述第一电极下方的第一绝缘层构成电介质层；
刻蚀所述第二导电层，形成第二电极。
2.如权利要求1所述的MIM电容的形成方法，其特征在于，在刻蚀所述第
一导电层，形成第一电极后，继续刻蚀所述第一绝缘层，去除部分所述第
一绝缘层。
3.如权利要求1所述的MIM电容的形成方法，其特征在于，所述第二绝缘
层与所述第一绝缘层的材料相同。
4.如权利要求1所述的MIM电容的形成方法，其特征在于，所述第二绝缘
层的厚度为100～2000埃。
5.如权利要求1所述的MIM电容的形成方法，其特征在于，刻蚀所述第二
导电层，形成第二电极包括：
形成覆盖所述第一电极、所述侧墙结构和所述第二导电层的第三绝缘
层；
在所述第三绝缘层上形成与待形成的第二电极对应的图形化掩膜层，
刻蚀所述第三绝缘层和所述第二导电层，形成第二电极。
6.如权利要求5所述的MIM电容的形成方法，其特征在于，在刻蚀所述第
一导电层，刻蚀所述第一绝缘层和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冲，李志国，董碧云，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31