电容器、半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种电容器、半导体器件及其制造方法，采用具有开口的绝缘介电层替代原来直接平铺在下极板的绝缘介电层，并将上极板形成在所述开口中，进而可以使得上极板的边缘处在所述绝缘介电层的包围和保护当中，同时可以保证上极板和下极板之间的绝缘介电层的品质，改善了上极板边缘的失效点问题，提高了电容器的可靠性及良率。

Capacitors, Semiconductor Devices and Their Manufacturing Methods

【技术实现步骤摘要】
电容器、半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造
，尤其涉及一种电容器、半导体器件及其制造方法。
技术介绍
电容器是包含射频电路、单片微波电路等的集成电路中常用的无源元件，其主要类型有多晶硅-绝缘体-多晶硅(Polysilicon-Insulator-Polysilicon，PIP)电容器、金属-绝缘体-硅(Metal-Insulator-Silicon，MIS)电容器和金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器等。随着集成电路向小型化、超薄化发展，这些电容器的上、下极板之间的绝缘介电层也越来越薄，例如厚度仅为数百埃，导致上极板边缘极易出现失效点，进而造成电容器失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种电容器、半导体器件及其制造方法，能够改善上极板边缘的失效点问题，提高电容器可靠性。为了实现上述目的，本专利技术提供一种电容器，下极板、上极板以及绝缘介电层，所述绝缘介电层位于所述下极板上并具有一开口，所述上极板填充在所述开口中且通过所述开口底部的绝缘介电层与所述下极板实现电隔离。可选的，所述上极板和下极板的材质分别选自金属、多晶硅或单晶硅。可选的，所述电容器为多晶硅-绝缘体-多晶硅电容器、金属-绝缘体-多晶硅电容器、金属-绝缘体-单晶硅电容器或金属-绝缘体-金属电容器。可选的，所述电容器还包括第一导电插塞、第二导电插塞以及层间介质层；所述层间介质层覆盖所述上极板和所述绝缘介电层；所述第一导电插塞位于所述上极板上方的层间介质层中，且所述第一导电插塞的底部与所述上极板接触；所述第二导电插塞位于所述下极板上方，并贯穿所述层间介质层和所述绝缘介电层，所述第二导电插塞的底部与所述下极板接触。可选的，所述绝缘介电层的材质包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。可选的，所述绝缘介电层包括第一绝缘介电层和第二绝缘介电层，所述第一绝缘介电层位于所述下极板上并具有凹槽，所述第二绝缘介电层覆盖在所述第一绝缘介电层上并在所述凹槽处形成所述开口，所述上极板填充在所述开口中；或者，所述第一绝缘介电层完全覆盖所述下极板的上表面，所述第二绝缘介电层位于所述第一绝缘介电层上并具有所述开口，所述上极板填充在所述开口中。可选的，所述第一绝缘介电层和第二绝缘介电层的材质相同，且厚度相同。可选的，所述凹槽暴露出所述下极板的部分上表面。可选的，当所述第一绝缘介电层完全覆盖所述下极板的上表面，所述第二绝缘介电层位于所述第一绝缘介电层上并具有所述开口时，所述开口暴露出所述第一绝缘介电层的部分上表面。本专利技术还提供一种上述之一的电容器的制造方法，包括以下步骤：提供下极板；在所述下极板上形成具有开口的绝缘介电层；在所述开口中形成上极板，所述上极板通过所述开口底部的绝缘介电层与所述下极板实现电隔离。可选的，提供所述下极板的步骤包括：提供衬底，在所述衬底上沉积下极板材料，刻蚀所述下极板材料以形成所述下极板。可选的，在所述下极板上形成具有所述开口的绝缘介电层的步骤包括：在所述下极板上沉积第一绝缘介电层；刻蚀所述上极板区域的第一绝缘介电层，刻蚀停止在所述第一绝缘介质层中或者所述下极板表面，以形成凹槽；在所述第一绝缘介电层和所述凹槽的表面上沉积第二绝缘介电层，所述第二绝缘介电层在所述凹槽处形成所述开口。可选的，在所述下极板上形成具有所述开口的绝缘介电层的步骤包括：在所述下极板上依次沉积第一绝缘介电层和第二绝缘介电层；刻蚀所述上极板区域的第二绝缘介电层，刻蚀停止在所述第二绝缘介电层中或者所述第一绝缘介电层表面或者所述第一绝缘介电层中，以形成所述开口。可选的，在所述开口中形成上极板的步骤包括：在所述绝缘介电层表面沉积上极板材料，刻蚀去除开口外侧的所述上极板材料，以形成所述上极板。本专利技术还提供一种半导体器件，包括上述之一的电容器。本专利技术还提供一种半导体器件的制造方法，包括上述之一的电容器的制造方法。与现有技术相比，本专利技术的电容器、半导体器件及其制造方法，采用具有开口的绝缘介电层替代原来直接平铺在下极板的绝缘介电层，并将上极板形成在所述开口中，进而可以使得上极板的边缘处在所述绝缘介电层的包围和保护当中，同时可以保证上极板和下极板之间的绝缘介电层的品质，改善了上极板边缘的失效点问题，提高了电容器的可靠性及良率。附图说明图1A是一种MIM电容器结构的剖面示意图；图1B是一种MIM电容器的TEM(透射电子显微镜)失效分析结构图；图2是本专利技术具体实施例的电容器的制造方法流程图；图3A至图3G是本专利技术一实施例的电容器的制造方法中的器件结构的剖面示意图；图3H是3G所示器件结构的俯视示意图(忽略层间介质层)；图4A至图4D是本专利技术另一实施例的电容器的制造方法中的器件结构的剖面示意图；图4E是图4D所示器件结构的俯视示意图(忽略层间介质层)；图5A至图5D是本专利技术又一实施例的电容器的制造方法中的器件结构的剖面示意图；图5E是图5D所示器件结构的俯视示意图(忽略层间介质层)。具体实施方式金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器是现有集成电路中常见的电容器之一，被广泛应用于各种技术节点的半导体产品中，特别是电源管理的产品。请参考图1A，MIM电容器的结构通常包括下极板101、上极板103以及位于上极板103和下极板101之间的绝缘介电层102。随着集成电路向小型化、超薄化发展，MIM电容器的下极板101和上极板103之间的绝缘介电层102也越来越薄，厚度通常仅为数百埃，在刻蚀(etch)绝缘介电层102上的金属形成上极板103时，上极板103边缘的绝缘介电层102比较容易受等离子体(plasma)溅射的影响而损伤，如图1B所示，绝缘介电层102的侧壁变毛糙，品质(quality)受损的绝缘介电层102在后续的可靠性测试中极易造成MIM电容器失效。事实上，失效分析(FA)发现MIM电容器的绝大部分失效点都在上极板边缘的地方。当前为了避免MIM电容器失效的手段多是通过严格控制上极板103的刻蚀的时间，通过控制对绝缘介电层102的过刻蚀(overetch)来降低对绝缘介电层102的损伤。但是，一方面上极板103刻蚀时对绝缘介电层102的等离子体损伤绝对存在，控制对绝缘介电层102的过刻蚀也不能完全避免，如图1B所示；另一方面，如果对绝缘介电层102的过刻蚀时间过短，则可能导致上极板103的刻蚀不完全，造成某些地方有残留的现象，而这则会导致短路(short)之类的失效。因此，上述方案中即使制程优化调整，还是会有MIM电容器边缘失效的事件(case)不断出现。本专利技术的技术方案的核心思想是对上极板边缘进行包边处理，同时保证上、下极板之间的绝缘介电层的品质在上极板刻蚀时不受损伤，从而提高电容器的可靠性。为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细的说明，然而，本专利技术可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。请参考图2，本专利技术一实施例提供一种电容器的制造方法，包括以下步骤：S1，提供下极板；S2，在所述下极板上形成具有开口的绝缘介电层；S3，在所述开口中形成上极板，所述上极板通过所述开口底部的绝缘介电层与所述下极板实现电隔离。请参考图3A，在本实施例的步骤S1中，提供下极板的步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器，包括下极板、上极板以及绝缘介电层，其特征在于，所述绝缘介电层位于所述下极板上并具有一开口，所述上极板填充在所述开口中且通过所述开口底部的绝缘介电层与所述下极板实现电隔离。

【技术特征摘要】
1.一种电容器，包括下极板、上极板以及绝缘介电层，其特征在于，所述绝缘介电层位于所述下极板上并具有一开口，所述上极板填充在所述开口中且通过所述开口底部的绝缘介电层与所述下极板实现电隔离。2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述上极板和下极板的材质分别选自金属、多晶硅或单晶硅。3.如权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述电容器为多晶硅-绝缘体-多晶硅电容器、金属-绝缘体-多晶硅电容器、金属-绝缘体-单晶硅电容器或金属-绝缘体-金属电容器。4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括第一导电插塞、第二导电插塞以及层间介质层；所述层间介质层覆盖所述上极板和所述绝缘介电层；所述第一导电插塞位于所述上极板上方的层间介质层中，且所述第一导电插塞的底部与所述上极板接触；所述第二导电插塞位于所述下极板上方，并贯穿所述层间介质层和所述绝缘介电层，所述第二导电插塞的底部与所述下极板接触。5.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述绝缘介电层的材质包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。6.如权利要求1至5中任一项所述的电容器，其特征在于，所述绝缘介电层包括第一绝缘介电层和第二绝缘介电层，所述第一绝缘介电层位于所述下极板上并具有凹槽，所述第二绝缘介电层覆盖在所述第一绝缘介电层上并在所述凹槽处形成所述开口，所述上极板填充在所述开口中；或者，所述第一绝缘介电层完全覆盖所述下极板的上表面，所述第二绝缘介电层位于所述第一绝缘介电层上并具有所述开口，所述上极板填充在所述开口中。7.如权利要求6所述的电容器，其特征在于，所述第一绝缘介电层和第二绝缘介电层的材质相同，且厚度相同。8.如权利要求6所述的电容器，其特征在于，所述凹槽暴露出所述下极板的部分上表面。9.如权利要求6所述的电容器，其特征在于，当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔云龙，王潇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31