MIM电容的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种MIM电容的制造方法，包括步骤：形成由下极板金属层、中间绝缘层和上极板金属层组成的叠层结构；对上极板金属层进行第一次金属刻蚀刻蚀并以中间绝缘层为停止层；以下极板金属层为停止层进行第二次绝缘层刻蚀去除上极板金属层外的中间绝缘层；形成介质抗反射层，介质抗反射层直接和下极板金属层接触；对下极板金属层进行第三次金属刻蚀并形成MIM电容。本发明专利技术能消除介质反射层的底部和中间绝缘层接触时中间绝缘层对介质反射层的反射率的波动的影响，从而使得介质抗反射层的反射率保持稳定，最后能够提高下极板金属层的光刻刻蚀的工艺窗口，从而能提高产品良率，能减少第三次金属刻蚀的时间，能降低聚合物的产生。

Manufacturing method of MIM capacitor

The invention discloses a method for manufacturing a MIM capacitor, which comprises the following steps: under the plate formed by the metal layer and the intermediate insulating laminated structure layer and the upper plate metal layer; a first metal etching etching on the upper plate of the metal layer and the intermediate insulating layer for stop layer; the metal plate layer is second the insulation layer etch removal on the intermediate plate metal layer outside the insulating layer stop layer; forming a dielectric antireflection layer, dielectric antireflection layer and metal layer plate under direct contact; third metal etching on the bottom plate of the metal layer and the formation of MIM capacitor. The invention can eliminate the dielectric reflection layer of the bottom and the middle layer contact effect of insulation layer on the intermediate insulating medium reflectivity reflective layer fluctuation, which makes the medium reflectivity of the antireflection layer remained stable, finally can improve the photo etching process window electrode metal layer mouth, which can improve the yield of the product, can reduce the third metal etching time, can reduce the production of polymer.

【技术实现步骤摘要】
MIM电容的制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种金属绝缘体金属(metal-insulator-metal，MIM)电容的制造方法。
技术介绍
在半导体集成电路制造中，MIM电容(，金属绝缘体金属)由于集成在后道金属互连中，可以缩小芯片面积和减小寄生电容，逐步替代了多晶硅绝缘体多晶硅(poly-insulator-poly，PIP)电容和金属氧化物硅衬底(metal-oxide-silicon，MOS)电容，因此在存储器、射频和模拟/混合信号集成电路中得到了广泛应用。MIM电容器通常使用氮化硅或氮氧化硅作为电容器中间绝缘层，其中，氮化硅即Si3N4并简称SIN，氮氧化硅简称为SION，不同绝缘体的使用会影响电容器的电容和电感值。在现有方法中，集成电路产品中集成MIM电容时，在MIM层的上极板金属层形成后，需要采用光刻刻蚀工艺对上极板金属层进行刻蚀，这时上极板金属层的刻蚀会停止在中间绝缘层上，以中间绝缘层为氮化硅为例，上极板金属层的刻蚀会停止在氮化硅层上；而在后续进行下极板金属层的刻蚀时，需要先形成一层介质抗反射层(DARC)，DARC一般采用氮氧化硅层，之后在进行光刻刻蚀，光刻刻蚀是先形成光刻胶层，采用对光刻胶进行光刻包括曝光显影等定义出光刻胶图形结构，之后以光刻胶图形结构为掩模进行刻蚀。现有方法中，特别是下极板金属层的光刻刻蚀的工艺窗口小，会降低产品的良率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种MIM电容的制造方法，能提高下极板金属层的光刻刻蚀的工艺窗口，提高产品良率。为解决上述技术问题，本专利技术提供的MIM电容的制造方法包括如下步骤：步骤一、在形成有集成电路的半导体衬底上形成由下极板金属层、中间绝缘层和上极板金属层组成的叠层结构。步骤二、进行第一次金属刻蚀，所述第一次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述上极板金属层进行刻蚀，所述第一次金属刻蚀以所述中间绝缘层为停止层。步骤三、进行第二次绝缘层刻蚀，所述第二次绝缘层刻蚀用于将位于所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层外的所述中间绝缘层都去除，所述第二次绝缘层刻蚀以所述下极板金属层为停止层。步骤四、形成介质抗反射层，在所述上极板金属层外所述介质抗反射层直接和所述下极板金属层接触，消除所述介质反射层的底部和所述中间绝缘层接触时所述中间绝缘层对所述介质反射层的反射率的波动的影响。步骤五、进行第三次金属刻蚀，所述第三次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述下极板金属层进行刻蚀，由所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层和所述第三次金属刻蚀后的所述下极板金属层以及中间的所述中间绝缘层组成MIM电容。进一步的改进是，所述中间绝缘层的材料包括氮化硅或氮氧化硅。进一步的改进是，所述上极板金属层的材料包括氮化钛。进一步的改进是，所述下极板金属层材料包括铝铜合金。进一步的改进是，所述下极板金属层材料还包括形成于铝铜合金层的底部表面形成有钛层以及形成于所述铝铜合金层的顶部表面的钛和氮化钛的叠加层。进一步的改进是，所述介质抗反射层的材料包括氮氧化硅。进一步的改进是，所述第一次金属刻蚀完成后，所述上极板金属层外的剩余的所述中间绝缘层的厚度为进一步的改进是，所述第二次绝缘层刻蚀的工艺条件为：温度为60℃，射频功率为300W～600W，压强为40毫托～70毫托，CH2F2的流量为20sccm～70sccm，AR的流量为50sccm～130sccm，O2的流量为10sccm～40sccm，时间为8秒～20秒。进一步的改进是，所述介质抗反射层的材料还包括形成于氮氧化硅表面的氧化层。进一步的改进是，所述介质抗反射层的氮氧化硅的厚度为氮氧化硅表面的氧化层的厚度为进一步的改进是，在步骤二的所述第二次绝缘层刻蚀完成后以及步骤四形成所述介质抗反射层之间，还包括进行清洗以去除所述第二次绝缘层刻蚀过程中产生的聚合物的步骤。进一步的改进是，所述上极板金属层的厚度为进一步的改进是，所述MIM电容的区域位于所述半导体衬底的场氧化层上方。进一步的改进是，所述MIM电容集成在位于所述半导体衬底上的所述集成电路的金属互连层中。进一步的改进是，所述第三次金属刻蚀完成后，还包括形成接触孔引出所述MIM电容的所述下极板金属层和所述上极板金属层的电极的步骤。本专利技术通过在上极板金属层对应的第一次金属刻蚀完成之后进行一次去除上极板金属层外的中间绝缘层的第二次绝缘层刻蚀的工艺，通过第二次绝缘层刻蚀的工艺将上极板金属层外的中间绝缘层完全去除，这样后续介质抗反射层能够和底部的下极板金属层直接接触；由于中间绝缘层作为第一次金属刻蚀的停止层故在第一次金属刻蚀完成之后的厚度会有较大的波动，将中间绝缘层完全去除后能够消除中间绝缘层的厚度波动对介质抗反射层的影响，即本专利技术能消除介质反射层的底部和中间绝缘层接触时中间绝缘层对介质反射层的反射率的波动的影响，从而使得介质抗反射层的反射率保持稳定，最后能够提高下极板金属层的光刻刻蚀的工艺窗口，从而能提高产品良率。另外，本专利技术由于在第三次金属刻蚀之前已经去除了上极板金属层外的中间绝缘层，故在第三次金属刻蚀刻蚀时不需要再进行中间绝缘层的刻蚀，故能够减少第三次金属刻蚀的时间。同样，后续进行接触孔的刻蚀时也不需要在进行中间绝缘层的刻蚀，故能够减少进行中间绝缘层刻蚀时产生的聚合物(polymer)，也即本专利技术能够降低聚合物的产生，而聚合物形成时有可能使MIM电容的上下极板短路。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1A-图1E是现有MIM电容的制造方法各步骤中的器件结构示意图；图2是氮化硅的厚度对不同厚度的氮氧化硅的反射率的影响分布图；图3是本专利技术实施例MIM电容的制造方法的流程图；图4A-图4F是本专利技术实施例方法各步骤中的器件结构示意图。具体实施方式在详细说明本专利技术实施例之前，先说明一下现有方法以及申请人对现有方法所产生的技术问题的分析，如图1A至图1E所示，是现有MIM电容的制造方法各步骤中的器件结构示意图；现有MIM电容的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图1A所示，在形成有集成电路的半导体衬底如硅衬底1上形成由下极板金属层2、中间绝缘层3和上极板金属层4组成的叠层结构。步骤二、进行第一次金属刻蚀。首先、如图1B所示，采用光刻工艺并形成光刻胶图形101来定义所述第一次金属刻蚀的刻蚀区域。之后、如图1C所示，对所述上极板金属层4进行刻蚀，所述第一次金属刻蚀以所述中间绝缘层3为停止层。所述中间绝缘层3在刻蚀过程中会有一定的损耗。之后去除光刻胶图形101。上面两个步骤是对所述上极板金属层4的刻蚀，下面的步骤将会描述对所述下极板金属层2的刻蚀：步骤三、如图1D所示，形成介质抗反射层5。图1D仅显示所述上极板金属层4外的区域，可以看出所述介质抗反射层5是形成于残留的所述中间绝缘层3的表面。步骤四、进行第三次金属刻蚀。首先、如图1D所示，采用光刻工艺并形成光刻胶图形102来定义所述第三次金属刻蚀的刻蚀区域。之后、如图1E所示，对所述下极板金属层2进行刻蚀，对所述下极板金属层2进行刻蚀之前还需要先依次刻蚀掉所述介质抗反射层5和所述中间绝缘层3。刻蚀完成后，形成由所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层4和所述第三次金属刻蚀后的所述下极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MIM电容的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在形成有集成电路的半导体衬底上形成由下极板金属层、中间绝缘层和上极板金属层组成的叠层结构；步骤二、进行第一次金属刻蚀，所述第一次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述上极板金属层进行刻蚀，所述第一次金属刻蚀以所述中间绝缘层为停止层；步骤三、进行第二次绝缘层刻蚀，所述第二次绝缘层刻蚀用于将位于所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层外的所述中间绝缘层都去除，所述第二次绝缘层刻蚀以所述下极板金属层为停止层；步骤四、形成介质抗反射层，在所述上极板金属层外所述介质抗反射层直接和所述下极板金属层接触，消除所述介质反射层的底部和所述中间绝缘层接触时所述中间绝缘层对所述介质反射层的反射率的波动的影响；步骤五、进行第三次金属刻蚀，所述第三次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述下极板金属层进行刻蚀，由所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层和所述第三次金属刻蚀后的所述下极板金属层以及中间的所述中间绝缘层组成MIM电容。

【技术特征摘要】
1.一种MIM电容的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在形成有集成电路的半导体衬底上形成由下极板金属层、中间绝缘层和上极板金属层组成的叠层结构；步骤二、进行第一次金属刻蚀，所述第一次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述上极板金属层进行刻蚀，所述第一次金属刻蚀以所述中间绝缘层为停止层；步骤三、进行第二次绝缘层刻蚀，所述第二次绝缘层刻蚀用于将位于所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层外的所述中间绝缘层都去除，所述第二次绝缘层刻蚀以所述下极板金属层为停止层；步骤四、形成介质抗反射层，在所述上极板金属层外所述介质抗反射层直接和所述下极板金属层接触，消除所述介质反射层的底部和所述中间绝缘层接触时所述中间绝缘层对所述介质反射层的反射率的波动的影响；步骤五、进行第三次金属刻蚀，所述第三次金属刻蚀的刻蚀区域采用光刻定义并用于对所述下极板金属层进行刻蚀，由所述第一次金属刻蚀后的所述上极板金属层和所述第三次金属刻蚀后的所述下极板金属层以及中间的所述中间绝缘层组成MIM电容。2.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于：所述中间绝缘层的材料包括氮化硅或氮氧化硅。3.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于：所述上极板金属层的材料包括氮化钛。4.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于：所述下极板金属层材料包括铝铜合金。5.如权利要求4所述的MIM电容的制造方法，其特征在于：所述下极板金属层材料还包括形成于铝铜合金层的底部表面形成有钛层以及形成于所述铝铜合金层的顶部表面的钛和氮化钛的叠加层。6.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于：所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖泽龙，
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