MIM电容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种MIM电容器及其制造方法，应用于半导体技术领域。在本发明专利技术提供了一种MIM电容的制造方法，通过将现有技术中MIM电容的介质层由一层结构分成两层结构(第一介电层和第二介电层)，从而在对第二金属层和第二介电层进行刻蚀工艺形成MIM电容的过程中，可以将位于第一金属层表面上的第一介电层作为MIM电容刻蚀工艺的刻蚀停止层，从而在保证第一金属层完整性的同时，保证了覆盖在第一金属层表面上的介质层表面的平整度，避免了在后续光刻工艺中，导致衬底边缘涂覆的光刻胶脱离的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
MIM电容器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种金属绝缘体金属(metal
‑
ins ulator
‑
metal，MIM)电容器及其制造方法。

技术介绍

[0002]在半导体集成电路制造中，MIM(Metal
‑
Insulator
‑
Metal，金属
‑
绝缘体
‑
金属)电容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。
[0003]现有工艺中，MIM电容的结构为由金属、绝缘体和金属三层薄膜组成的夹心结构，且具体形成MIM电容包括如下步骤：提供基底；在所述基底上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成材料，如氮化硅的介质层；在所述电容介电层上形成第二金属层，如钛层。所述第一金属层和第二金属层分别作为所形成MIM电容的下极板和上极板。之后，采用光刻刻蚀工艺对上极板的第二金属层和介质层进行刻蚀，以在基底的部分区域中形成MIM电容。然而，在现有技术中，为了保护作为下极板的第一金属层在所述第二金属层和介质层进行刻蚀的过程不被刻蚀，从而需要在刻蚀所述第二金属层和介质层的过程中，剩余部分厚度的介质层在第一金属层的表面上。
[0004]但是，由于刻蚀工艺的特性，导致在干法刻蚀第二金属层和部分介质层之后，剩余在第一金属层表面上的介质层出现厚度不一致的问题，如，位于第一金属层(或基底)边缘区域表面上的介质层的厚度大于覆盖在其中心区域表面上的介质层的厚度，进而在后续光刻工艺中，导致基底边缘涂覆的光刻胶脱离的问题。并且，位于基底边缘区域表面上的厚度较厚的介质层会引起较高的光学效应，从而增大了晶圆边缘图形失效的风险，降低了MIM电容器的产品良率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种MIM电容器及其制造方法，以解决现有技术中由于余留在第一金属层表面上的介电层出现厚度不一致，导致降低了MIM电容器的产品良率的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种MIM电容的制造方法，包括：
[0007]提供一具有电容区域和非电容区域的半导体衬底，并至少形成第一金属层覆盖于所述电容区域上；
[0008]形成第一介电层，所述第一介电层覆盖在所述电容区域的所述第一金属层的表面上，并延伸覆盖在所述非电容区域上，且所述第一介电层的顶面平整；
[0009]依次形成第二介电层和第二金属层于所述第一介电层的表面上；
[0010]以所述第一介电层为刻蚀停止层，依次刻蚀去除所述非电容区域上的所述第二金属层和所述第二介电层，并在所述电容区域上形成至少一个MIM电容，所述MIM电容包括自
下而上依次堆叠的第一金属层、第一介电层、第二介电层和第二金属层。
[0011]可选的，所述第一介电层的厚度小于所述第二介电层的厚度小于
[0012]可选的，所述第一介电层的材料可以包括介电抗反射材料，所述介电抗反射材料含有氮、硅、氧和碳中的至少一种元素。
[0013]可选的，可以采用化学气相沉淀工艺或者旋涂工艺或者物理气相沉积工艺形成所述第一介电层。
[0014]可选的，所述第二介电层的材料可以包括氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的至少一种。
[0015]可选的，在形成所述第一介电层之后，且在形成第二介电层之前，所述方法还可以包括：
[0016]对所述第一介电层的上表面进行平坦化处理。
[0017]可选的，所述第一金属层和所述第二金属层包括金属、导电的金属氧化物、导电的金属氮化物、导电的金属碳化物和导电的非金属中的至少一种。
[0018]可选的，所述金属为铜、铝和钛中的一种或多种，所述非金属包括硅、锗和碳中的至少一种。
[0019]可选的，可以采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第二金属层和所述第二介电层。
[0020]基于如上所述的MIM电容的制造方法，本专利技术还提供了一种MIM电容器，包括：
[0021]半导体衬底，所述半导体衬底包括电容区域和非电容区域；
[0022]第一金属层，至少位于所述电容区域的半导体衬底的表面上，并作为所述MIM电容器的下极板；
[0023]第一介电层，至少位于所述电容区域的第一金属层的表面上；
[0024]第二介电层，位于所述电容区域中所述第一金属层的表面上，并与所述第一介电层组成所述MIM电容器的介质层；
[0025]第二金属层，位于所述第二介电层的表面上，并作为所述MIM电容器的上极板。
[0026]与现有技术相比，本专利技术技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0027]本专利技术提供了一种MIM电容的制造方法，通过将现有技术中MIM电容的介质层由一层结构分成两层结构(第一介电层和第二介电层)，从而在对第二金属层和第二介电层进行刻蚀工艺形成MIM电容的过程中，可以将位于第一金属层表面上的第一介电层作为MIM电容刻蚀工艺的刻蚀停止层，从而在保证第一金属层完整性的同时，保证了覆盖在第一金属层表面上的介质层表面的平整度，避免了在后续光刻工艺中，导致半导体衬底边缘涂覆的光刻胶脱离的问题。
[0028]进一步的，由于本专利技术采用将第一介电层和第二介电层组成的叠层结构作为MIM电容的介质层，因而可以通过分别调整第一介电层和第二介电层的厚度来调整MIM电容的电容值，并且，在保证MIM电容的电容值满足设计要求的同时，减薄第一介电层的厚度，从而避免了在后续光刻工艺中，由于第一介电层的厚度较厚，导致的涂覆在第一介质层上的光刻胶的曝光显影不充分，造成半导体衬底图形失效风险的问题，进而提高了整个器件的可靠性，保证了产品的良率。
附图说明
[0029]图1为现有技术中MIM电容的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术一实施例中MIM电容的制造方法的流程示意图；
[0031]图3a～图3c为本专利技术一实施例中的MIM电容的制造方法在其制备过程中的结构示意图。
[0032]其中，附图标记如下：
[0033]100
‑
半导体衬底；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110
‑
第一金属层；
[0034]120/120
’‑
介质层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
130
‑
第二金属层；
[0035]140
‑
抗反射介质层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200
‑
半导体衬底；
[0036]210
‑
第一金属层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIM电容的制造方法，其特征在于，包括：提供一具有电容区域和非电容区域的半导体衬底，并至少形成第一金属层覆盖于所述电容区域上；形成第一介电层，所述第一介电层覆盖在所述电容区域的所述第一金属层的表面上，并延伸覆盖在所述非电容区域上，且所述第一介电层的顶面平整；依次形成第二介电层和第二金属层于所述第一介电层的表面上；以所述第一介电层为刻蚀停止层，依次刻蚀去除所述非电容区域上的所述第二金属层和所述第二介电层，并在所述电容区域上形成至少一个MIM电容，所述MIM电容包括自下而上依次堆叠的第一金属层、第一介电层、第二介电层和第二金属层。2.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于，所述第一介电层的厚度小于所述第二介电层的厚度小于3.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于，所述第一介电层的材料包括介电抗反射材料，所述介电抗反射材料含有氮、硅、氧和碳中的至少一种元素。4.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于，采用化学气相沉淀工艺或者旋涂工艺或者物理气相沉积工艺形成所述第一介电层。5.如权利要求1所述的MIM电容的制造方法，其特征在于，所述第二介电层的材料包括氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的至少一种。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：严强生，刘冲，陈宏，
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：