半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成第一电极层；在所述第一电极层的顶部和侧壁形成电容介质层；形成保形覆盖所述电容介质层的第二电极层。与电容介质层仅覆盖第一电极层顶部的方案相比，本发明专利技术增加了第二电极层和第一电极层之间的有效面积，所述第二电极层、第一电极层、以及位于第一电极层顶部的电容介质层构成一个电容，所述第二电极层、第一电极层、以及位于第一电极层侧壁的电容介质层构成另外四个电容，即所形成的电容结构中包含五个并联电容，在同等基底面积等其他条件相同的情况下，增大了电容结构的电容密度。

Semiconductor structure and its formation method

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
电容元件常在集成电路(例如射频电路、混合信号电路等)中作为电子无源器件。常见的电容元件包括金属氧化物半导体(MOS)电容、PN结电容、多晶硅-绝缘体-多晶硅(PIP)电容以及金属-绝缘体-金属(MIM)电容等。其中，MIM电容一般在后段制程(back-endofline，BEOL)中形成于金属互连结构上，使得MIM电容与硅衬底之间的距离增加，从而减小了MIM电容与衬底之间的寄生电容，且MIM电容的性能受到频率和温度的影响较小，此外，MIM电容在金属互连制程中形成，MIM形成工艺与现有集成电路工艺相兼容。为此，MIM电容逐渐成为无源器件的主流电容类型。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高MIM电容的电容密度。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成第一电极层；在所述第一电极层的顶部和侧壁形成电容介质层；形成保形覆盖所述电容介质层的第二电极层。可选的，形成所述电容介质层的步骤包括：形成电容介质膜，所述电容介质膜保形覆盖所述第一电极层的顶部和侧壁、以及所述第一电极层露出的基底；在所述电容介质膜上形成图形层，所述图形层覆盖位于所述第一电极层顶部和侧壁的所述电容介质膜；以所述图形层为掩膜，去除所述图形层露出的电容介质膜，保留所述第一电极层顶部和侧壁的电容介质膜作为所述电容介质层；去除所述图形层。可选的，采用原子层沉积工艺或等离子体化学气相沉积工艺，形成所述电容介质膜。可选的，采用各向异性干法刻蚀工艺，去除所述图形层露出的电容介质膜。可选的，形成所述电容介质层后，形成所述第二电极层之前，还包括：对所述电容介质层进行清洗处理。可选的，所述清洗处理所采用的溶液为ST250溶液、NE111溶液、NE320溶液或EKC520溶液，所述清洗处理的工艺时间为10秒至300秒。可选的，形成所述第一电极层的步骤中，所述第一电极层的厚度为至可选的，形成所述电容介质层的步骤中，所述电容介质层的厚度为至可选的，所述电容介质层为堆叠形成的高k介质层。可选的，采用物理气相沉积工艺，形成所述第二电极层。可选的，所述基底内形成有前层金属互连结构，所述前层金属互连结构顶部和所述基底顶部相齐平；形成所述第一电极层之前，还包括：在所述基底上形成刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成第一层间介质层；形成所述第一电极层的步骤包括：在所述第一层间介质层上形成所述第一电极层。可选的，形成所述第二电极层之后，还包括：形成贯穿所述第二电极层和电容介质层的开口，所述开口露出所述第一电极层顶部；在所述第二电极层上形成第二层间介质层，所述第二层间介质层还填充于所述开口内；在所述第二层间介质层内形成露出所述第二电极层顶部的第一通孔，在所述开口位置处的第二层间介质层内形成露出所述第一电极层顶部的第二通孔，且所述第二通孔侧壁露出的第二层间介质层覆盖所述电容介质层和第二电极层；在所述第一通孔内形成第一导电柱，在所述第二通孔内形成第二导电柱。可选的，形成保形覆盖所述电容介质层和基底的所述第二电极层。相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构，包括：基底；第一电极层，位于所述基底上；电容介质层，位于所述第一电极层的顶部和侧壁；第二电极层，保形覆盖所述电容介质层。可选的，所述第一电极层的厚度为至可选的，所述电容介质层的厚度为至可选的，所述电容介质层为叠层结构的高k介质层。可选的，所述基底内形成有前层金属互连结构，所述前层金属互连结构顶部和所述基底顶部相齐平；所述半导体结构还包括：位于所述基底上的刻蚀停止层；位于所述刻蚀停止层上的第一层间介质层；所述第一电极层位于所述第一层间介质层上。可选的，所述半导体结构还包括：贯穿所述第二电极层和电容介质层的开口，所述开口露出所述第一电极层顶部；位于所述第二电极层上的第二层间介质层，所述第二层间介质层还填充于所述开口内；贯穿所述第二层间介质层的第一导电柱，所述第一导电柱与所述第二电极层顶部电连接；贯穿所述开口位置处第二层间介质层的第二导电柱，所述第二导电柱与所述第一电极层顶部电连接，且所述第二导电柱通过所述第二层间介质层与所述电容介质层和第二电极层相隔离。可选的，所述第二电极层保形覆盖所述电容介质层和基底。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：本专利技术实施例所形成的电容介质层覆盖第一电极层的顶部和侧壁，第二电极层相应保形覆盖所述电容介质层，与电容介质层仅覆盖第一电极层顶部的方案相比，本专利技术实施例增加了第二电极层和第一电极层之间的有效面积，所述第二电极层、第一电极层、以及位于所述第一电极层顶部的电容介质层构成一个电容，所述第二电极层、第一电极层、以及位于所述第一电极层侧壁的电容介质层构成另外四个电容，即所形成的电容结构中包含五个并联电容，在同等基底面积等其他条件相同的情况下，增大了电容结构的电容密度。可选方案中，形成所述电容介质层后，形成所述第二电极层之前，还包括：对所述电容介质层进行清洗处理；通过所述清洗处理，有利于去除所述电容介质层表面的聚合物、微尘粒子和可移动的金属离子，这不仅提高了所述电容介质层的表面质量、提高所述电容介质层表面的耐水性，为后续形成第二电极层提供良好的界面态；而且，还能去除可移动的金属离子，以降低所述电容介质层内形成导电通道的概率，提高了所述电容介质层的可靠性，从而降低所述电容介质层、第二电极层、第一电极层内形成空洞的概率，相应能够改善漏电流问题，进而有利于改善包含有所述电容结构的半导体器件的性能。附图说明图1至图10是本专利技术半导体结构的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式虽然MIM电容逐渐成为无源器件的主流电容类型，但是，目前MIM电容的电容密度较低，难以满足应用需求。MIM电容结构主要包括第一电极层、位于所述第一电极层顶部的电容介质层以及位于所述电容介质层上的第二电极层，提高电容密度的方法之一是降低电容介质层的厚度，但是降低电容介质层相应会导致电容值和电容介质层厚度之间线性度的下降，且还容易导致电场强度过高而引发漏电流问题。另一种方法是增大第一电极层和第二电极层的面积，但是，由于两者均是平面结构，增大面积将会占用较大的基底面积，不利于集成度的提高。因此，如何形成电容密度较大且占用基底面积较小的MIM电容称为目前亟需解决的技术问题。为了解决所述技术问题，本专利技术实施例所形成的电容介质层覆盖第一电极层的顶部和侧壁，第二电极层相应保形覆盖所述电容介质层，与电容介质层仅覆盖第一电极层顶部的方案相比，本专利技术实施例增加了第二电极层和第一电极层之间的有效面积，所述第二电极层、第一电极层、以及位于所述第一电极层顶部的电容介质层构成一个电容，所述第二电极层、第一电极层、以及位于所述第一电极层侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：/n提供基底；/n在所述基底上形成第一电极层；/n在所述第一电极层的顶部和侧壁形成电容介质层；/n形成保形覆盖所述电容介质层的第二电极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底；
在所述基底上形成第一电极层；
在所述第一电极层的顶部和侧壁形成电容介质层；
形成保形覆盖所述电容介质层的第二电极层。


2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，形成所述电容介质层的步骤包括：形成电容介质膜，所述电容介质膜保形覆盖所述第一电极层的顶部和侧壁、以及所述第一电极层露出的基底；
在所述电容介质膜上形成图形层，所述图形层覆盖位于所述第一电极层顶部和侧壁的所述电容介质膜；
以所述图形层为掩膜，去除所述图形层露出的电容介质膜，保留所述第一电极层顶部和侧壁的电容介质膜作为所述电容介质层；
去除所述图形层。


3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用原子层沉积工艺或等离子体化学气相沉积工艺，形成所述电容介质膜。


4.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用各向异性干法刻蚀工艺，去除所述图形层露出的电容介质膜。


5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述电容介质层后，形成所述第二电极层之前，还包括：对所述电容介质层进行清洗处理。


6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述清洗处理所采用的溶液为ST250溶液、NE111溶液、NE320溶液或EKC520溶液，所述清洗处理的工艺时间为10秒至300秒。


7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一电极层的步骤中，所述第一电极层的厚度为至


8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述电容介质层的步骤中，所述电容介质层的厚度为至


9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述电容介质层为堆叠形成的高k介质层。


10.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用物理气相沉积工艺，形成所述第二电极层。


11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述基底内形成有前层金属互连结构，所述前层金属互连结构顶部和所述基底顶部相齐平；
形成所述第一电极层之前，还包括：在所述基底上形成刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成第一层间介质层；
形成所述第一电极层的步骤包括：在所述第一层间介质层上形成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡连峰，胡友存，杨明，卑多慧，倪百兵，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11