一种MIM电容结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种MIM电容结构及其制备方法，所述MIM电容结构在不增加MIM电容结构中的第一电容结构占用芯片面积的同时，可以通过在第一电容结构的纵向上增加第二电容结构，使得MIM电容结构的电容容量包括第一电容结构的电容容量和第二电容结构的电容容量之和，其满足了芯片对于电容的需求，提高了芯片对于设计面积的利用率。

A MIM Capacitor Structure and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种MIM电容结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种MIM电容结构及其制备方法。
技术介绍
目前，半导体器件中的电容器按照结构大致可以分为多晶硅-绝缘体-多晶硅(PIP)电容器和金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。在实际应用中，可以根据半导体器件的特性有选择地使用这些电容器。例如，在高频半导体器件中，可以选用MIM电容器。随着半导体器件集成度的提高，要求电容器具有更大的电容值，以确保电容器能够正常工作。然而，对于PIP电容器来说，作为上/下电极板的多晶硅与作为电容介电层的绝缘层之间的界面处容易发生氧化，因而会使电容值减小。相比之下，MIM电容器可以具有最小的电阻率，并且由于内部耗尽以及相对较大的电容而基本上不会存在寄生电容。因此，在半导体器件中，尤其是在高频器件中，通常会选用MIM电容器。然而，在某些芯片中对大电容需求设计，使得电容需要占用芯片的面积越来越大。因此，如何更好的增加电容容量是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MIM电容结构及其制备方法，以解决现有技术中对于电容容量的要求。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种MIM电容结构，包括：第一电极，所述第一电极包括相互连接的第一电极层和第一金属连接结构；第二电极，所述第二电极包括相互连接的第二电极层和第二金属连接结构，所述第一电极和第二电极构成第一电容结构；第三电极，所述第三电极包括相互连接的第三电极层和第一金属连接结构，所述第三电极层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构的一侧；第四电极，所述第四电极包括相互连接的第四电极层和第二金属连接结构，所述第三电极和第四电极构成第二电容结构；第一电极间介质层，所述第一电极间介质层覆盖所述第一电极层，所述第二电极层至少部分覆盖所述第一电极间介质层；以及第二电极间介质层，所述第二电极间介质层覆盖所述第三电极层，所述第四电极至少部分覆盖所述第二电极间介质层。可选的，所述第一金属连接结构包括：第一金属层，所述第一金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构和第二电容结构的一侧；第一金属互连线，所述第一金属互连线贯穿所述第一电极间介质层，且电性连接所述第一电极层和所述第三电极层；以及第二金属互连线，所述第二金属互连线贯穿所述第二电极间介质层，且电性连接所述第三电极层和所述第一金属层。可选的，所述第二金属连接结构包括：第二金属层，所述第二金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构的一侧，同时，所述第二金属层沿横向间隔设置在所述第二电容结构的一侧；第三金属层，所述第三金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构和第二电容结构的一侧，同时，所述第三金属层沿横向间隔设置在所述第一金属层的一侧；第三金属互连线，所述第三金属互连线电性连接所述第二电极层和第二金属层；第四金属互连线，所述第四金属互连线电性连接所述第二金属层和第三金属层；以及第五金属互连线，所述第五金属互连线电性连接所述第四电极层和所述第三金属层。进一步的，所述第二金属层沿横向间隔设置在所述第三电极层的一侧。进一步的，所述第二电极层和第四电极层的材料均包括氮化钛。进一步的，所述第一电极和第三电极层的材料均包括钨、铜或铝。进一步的，所述第一金属连接结构和第二金属连接结构的材料均包括钨、铜或铝。进一步的，所述第一电极间介质层和第二电极间介质层的材料均包括氮化硅。再一方面，本专利技术提供一种MIM电容结构的制备方法，制备上述所述的MIM电容结构，包括以下步骤：形成第一电极层；在所述第一电极层上自下至上依次形成第一电极间介质层、第二电极层和第一层间介质层；刻蚀所述第一层间介质层和第一电极间介质层，以形成部分的第一金属连接结构和部分的第二金属连接结构；在所述第一层间介质层上形成第三电极层；在所述第三电极层上自下至上依次形成第二电极间介质层、第四电极层和第二层间介质层；刻蚀所述第二层间介质层和第二电极间介质层，以形成剩余部分的所述第一金属连接结构和剩余部分的所述第二金属连接结构。可选的，刻蚀所述第一层间介质层和第一电极间介质层，以形成部分的第一金属连接结构和部分的第二金属连接结构包括以下步骤：刻蚀所述第一层间介质层和第一电极间介质层，形成第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽暴露出所述第一电极层，所述第二凹槽暴露出所述第二电极层；以及在所述第一凹槽中形成第一金属互连线，在所述第二凹槽中形成第三金属互连线。进一步的，在所述第一层间介质层上形成第三电极层时，还形成了第二金属层，所述第三电极和第二金属层沿横向间隔设置。进一步的，刻蚀所述第二层间介质层和第二电极间介质层，以形成剩余部分的所述第一金属连接结构和剩余部分的所述第二金属连接结构包括以下步骤：刻蚀所述第二层间介质层和第二电极间介质层，形成第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，所述第三凹槽暴露出所述第三电极层，所述第四凹槽暴露出所述第二金属层，所述第五凹槽暴露出所述第四电极层；在所述第三凹槽中形成第二金属互连线，在所述第四凹槽中形成第四金属互连线，在所述第五凹槽中形成第五金属互连线；以及在所述第二层间介质层上形成第一金属层和第三金属层，所述第一金属层通过所述第二金属互连线与所述第三电极层电性连接，所述第三金属层通过所述第四金属互连线与所述第二金属层电性连接，同时，所述第三金属层还通过所述第五金属互连线与所述第四电极层电性连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种MIM电容结构及其制备方法，在不增加MIM电容结构中的第一电容结构占用芯片面积的同时，可以通过在第一电容结构的纵向上增加第二电容结构，使得MIM电容结构的电容容量包括第一电容结构的电容容量和第二电容结构的电容容量之和，其满足了芯片对于电容的需求，提高了芯片对于设计面积的利用率。附图说明图1是一种电容结构的简易示意图；图2是本专利技术一实施例的MIM电容结构的简易示意图；如图标记说明：图1中：10-第一电极；11-第一电极层；12-第一金属连接结构；20-第二电极；21-第二电极层；22-第二金属连接结构；30-电极间介质层；图2中：110-第一电极层；120-第二电极层；130-第三电极层；140-第四电极层；200-第一金属连接结构；210-第一金属层；220-第一金属互连线；230-第二金属互连线；300-第二金属连接结构；310-第二金属层；320-第三金属层；330-第三金属互连线；340-第四金属互连线；350-第五金属互连线；410-第一电极间介质层；420-第二电极间介质层。具体实施方式图1是一种电容结构的简易示意图。如图1所示，传统的电容结构包括第一电极10、第二电极20和电极间介质层30，所述第一电极10包括相互连接的第一电极层11和第一金属连接结构12，所述第二电极20包括相互连接的第二电极层21和第二金属连接结构22，所述电极间介质层30覆盖所述第一电极层11，所述第二电极层21覆盖所述电极间介质层30。可知，该结构的电容在需要增加电容容量时需要增加电容的占用芯片的面积，或者减小第一电极和第二电极之间的距离。然而，在第一电极和第二电极之间的距离到达一极限距离时只能通过增大电容的占用面积来实现上述目的，降低了了芯片对于设计面积的利用率。以下结合附图和具体实施例对本专利技术的一种MIM电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIM电容结构，其特征在于，包括：第一电极，所述第一电极包括相互连接的第一电极层和第一金属连接结构；第二电极，所述第二电极包括相互连接的第二电极层和第二金属连接结构，所述第一电极和第二电极构成第一电容结构；第三电极，所述第三电极包括相互连接的第三电极层和第一金属连接结构，所述第三电极层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构的一侧；第四电极，所述第四电极包括相互连接的第四电极层和第二金属连接结构，所述第三电极和第四电极构成第二电容结构；第一电极间介质层，所述第一电极间介质层覆盖所述第一电极层，所述第二电极层至少部分覆盖所述第一电极间介质层；以及第二电极间介质层，所述第二电极间介质层覆盖所述第三电极层，所述第四电极至少部分覆盖所述第二电极间介质层。

【技术特征摘要】
1.一种MIM电容结构，其特征在于，包括：第一电极，所述第一电极包括相互连接的第一电极层和第一金属连接结构；第二电极，所述第二电极包括相互连接的第二电极层和第二金属连接结构，所述第一电极和第二电极构成第一电容结构；第三电极，所述第三电极包括相互连接的第三电极层和第一金属连接结构，所述第三电极层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构的一侧；第四电极，所述第四电极包括相互连接的第四电极层和第二金属连接结构，所述第三电极和第四电极构成第二电容结构；第一电极间介质层，所述第一电极间介质层覆盖所述第一电极层，所述第二电极层至少部分覆盖所述第一电极间介质层；以及第二电极间介质层，所述第二电极间介质层覆盖所述第三电极层，所述第四电极至少部分覆盖所述第二电极间介质层。2.如权利要求1所述的MIM电容结构，其特征在于，所述第一金属连接结构包括：第一金属层，所述第一金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构和第二电容结构的一侧；第一金属互连线，所述第一金属互连线贯穿所述第一电极间介质层，且电性连接所述第一电极层和所述第三电极层；以及第二金属互连线，所述第二金属互连线贯穿所述第二电极间介质层，且电性连接所述第三电极层和所述第一金属层。3.如权利要求2所述的MIM电容结构，其特征在于，所述第二金属连接结构包括：第二金属层，所述第二金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构的一侧，同时，所述第二金属层沿横向间隔设置在所述第二电容结构的一侧；第三金属层，所述第三金属层沿纵向间隔的设置在所述第一电容结构和第二电容结构的一侧，同时，所述第三金属层沿横向间隔设置在所述第一金属层的一侧；第三金属互连线，所述第三金属互连线电性连接所述第二电极层和第二金属层；第四金属互连线，所述第四金属互连线电性连接所述第二金属层和第三金属层；以及第五金属互连线，所述第五金属互连线电性连接所述第四电极层和所述第三金属层。4.如权利要求3所述的MIM电容结构，其特征在于，所述第二金属层沿横向间隔设置在所述第三电极层的一侧。5.如权利要求4所述的MIM电容结构，其特征在于，所述第二电极层和第四电极层的材料均包括氮化钛。6.如权利要求5所述的MIM电容结构，其特征在于，所述第一电极和第三电极层的材料均包括钨、铜或铝。7.如权利要求6所述的MIM电容结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学，
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