具有包括抗反射涂层的电介质层的集成电路制造技术

在一些示例中，一种集成电路包括：衬底；位于衬底上方的第一金属层(104)和第二金属层(123)；位于第一金属层上的第一复合电介质层(15)，其中第一复合电介质层包括第一抗反射涂层(108)；位于第二金属层上的第二复合电介质层(35)，其中第二复合电介质层包括第二抗反射涂层(132)；以及设置在第一复合电介质层之上的电容器金属层(114)。的电容器金属层(114)。的电容器金属层(114)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包括抗反射涂层的电介质层的集成电路

技术介绍

[0001]在许多应用中，例如运用48V电气系统的未来车辆，应设计带有电容器的模拟电路以实现相对较高的击穿电压，但仍具有相对较高的电容密度。

技术实现思路

[0002]在一些示例中，一种集成电路包括：衬底；位于衬底上方的第一金属层和第二金属层；位于第一金属层上的第一复合电介质层，其中第一复合电介质层包括第一抗反射涂层；位于第二金属层上的第二复合电介质层，其中第二复合电介质层包括第二抗反射涂层；以及设置在第一复合电介质层之上的电容器金属层。
[0003]在一些示例中，一种形成集成电路的方法包括在半导体衬底之上的第一水平层级中形成第一金属互连层和第二金属互连层。该方法还包括形成包括第一金属互连层的电容器，包括：在第一金属互连层上形成第一复合电介质层；在复合电介质层上形成电容器电介质层；以及在电容器电介质层之上形成电容器金属层。该方法还包括在衬底之上形成层间电介质(ILD)层，使得ILD接触第一金属互连层和第二金属互连层的侧壁，并接触第一复合电介质层的顶部和侧壁。
附图说明
[0004]对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
[0005]图1(a)是根据各种示例在半导体衬底上制造的说明性集成电路的横截面图。
[0006]图1(b)描绘了根据各种示例的在图1(a)中所示的集成电路的一部分。
[0007]图2示出了根据各种示例的制造电容器的方法。
[0008]图3(a)至图3(n)示出了根据各种示例的方法。
具体实施方式
[0009]集成电路(IC)通常使用微加工处理技术在高质量(例如电子级)硅(或其他半导体材料，例如砷化镓)的单个半导体晶圆上大批量制造。IC包括微电子元件(例如晶体管)，并且这些微电子元件使用金属互连层相互耦合。这些金属互连层(在本文中有时称为金属层)提供了微电子元件之间的信号通路。在一些情况下，金属层存在于相对于彼此竖直隔开的不同水平层级。水平层级存在于半导体晶圆上方并通过通孔结构连接，这些通孔结构是填充有合适金属的垂直沟槽。
[0010]在一些情况下，集成电路包括可以制造在金属互连层之一上的电容器。这些电容器应满足10年比率稳定性小于0.00075％；电压系数小于10ppm/V；温度漂移匹配小于0.05％/℃；电介质吸收小于0.00075％；以及电容大于0.5fF/μm2的可靠性要求。对于某些应用(例如汽车应用)，希望最小化电路面积并提供高工作电压(例如45V)。为了在这种情况下实现电容要求，可以采用包括多个电介质的复合电介质层。在一种情况下，复合电介质层包括氧化硅层、氮化硅层和氧化硅层。然而，这种复合电介质层不能满足达130nm技术节点
的电容要求。在这个技术节点，复合电介质层使用厚氮化硅来增加电容密度，很难使用厚电介质膜作为抗反射涂层，抗反射涂层在光刻期间一般用于反射控制和光吸收。因此，需要抗反射涂层来图案化下面金属互连层，特别是达130nm或更低的技术节点，在该技术节点观察临界尺寸均匀性和电容击穿电压之间的权衡。
[0011]因此，本说明书中描述的方法和设备采用包括多层的复合电介质层，其中多层中的一层通过用作抗反射层/涂层来改进临界尺寸均匀性并且还用作电容器电介质。在本文描述的示例中，抗反射涂层形成在下面金属互连层之上。在一些示例中，抗反射涂层形成在一个或多个电介质层上，其中电介质层形成在下面金属互连层上。选择抗反射涂层和电介质层的组合，使得电容器具有满足可靠性要求的击穿电压。在一些示例中，复合电介质层包括电介质层(例如氧化物层)，电介质层沉积在抗反射涂层之上并且在形成电容器时用作蚀刻停止部。在一些示例中，包括例如氮化钛的电容器金属层形成在复合电介质层之上并用作另一个电容器极板，其中金属互连层用作另一个电容器极板。
[0012]图1(a)是制造在半导体衬底51上的说明性集成电路(IC)1的横截面图。为了便于说明，半导体衬底51被示为块。从制造的IC的角度来看，半导体衬底51可以进一步包括多个隔离特征(图1(a)中未明确示出)，例如浅沟槽隔离(STI)特征或硅的局部氧化(LOCOS)特征。隔离特征定义并隔离各种微电子元件(图1(a)中未明确示出)。可以在半导体衬底51中和/或其上形成的各种微电子元件的示例包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体晶体管(CMOS)、双极结晶体管(BJT)、高压晶体管、高频晶体管、p沟道场效应晶体管和/或n沟道场效应晶体管(PFET/NFET)等)、电阻器、二极管和其他合适的元件。一个这样的微电子元件在图1(a)中用附图标记50标记。执行各种工艺以形成各种微电子元件，包括沉积、蚀刻、注入、光刻、退火和其他合适的工艺。在沉积金属互连层之前，在半导体衬底51中制造的微电子元件覆盖有预金属电介质层59。使用金属互连层10、20、30、40、22、23和24中的一个或多个金属互连层来互连微电子元件。层间电介质(ILD)25将金属互连层10、20、30、40、22、23和24彼此电隔离。虽然显示为单个材料层，但ILD 25可以实施为适合支持用于生产IC 1的特定制造方案的多个电介质材料层。金属互连层10、20、30、40、22、23和24在本文中有时可称为金属层10、20、30、40、22、23和24。
[0013]在一些示例中，金属层10、20、30、40、22、23和24具有设置在它们的顶侧上的相应的层11、13、15、17、33、35和37。在一些示例中，金属层10、20、30、40、22、23和24设置在相应的层12、14、16、18、34、36和38上。在一些示例中，层12、14、16、18、34、36和38包括氮化钛或钛/氮化钛双层，这可以防止将在后续步骤中沉积的金属互连层的氧化。在各种示例中，层11、12、13、14、15、16、17、18、33、34、35、36、37和38可以各自包括金属阻挡层，例如TiN/Ti。在一些示例中，层11、12、13、14、15、16、17、18、33、34、35、36、37和38还可以包括可用作抗反射涂层(ARC)的一个或多个电介质层，例如一层薄薄的SiON。ARC(如果使用的话)可能适用于金属层级上，金属层级的图案化受益于在光刻胶曝光期间的抑制光反射。在金属特征之间有足够间距的层级上，可能不需要ARC。在其他示例中，层11、13、15和17中的至少一个包括一个或多个电介质子层，电介质子层用作在相应的下面和上面金属互连层之间的电容器元件。这种电容器的示例在前面的图1(b)中进行了描述。以下描述假定层15实施电容器，但没有暗示限制。
[0014]金属层24和40位于相同的水平层级上，并且该水平层级在本文中被称为MET 1层
级。在金属层24、40是单独的单元之前，在预金属电介质层59上沉积连续的底部阻挡金属层(例如TiN/Ti(未示出))，在阻挡金属层上形成连续金属层(例如Al/0.5％Cu)，以及在连续金属层上形成连续的顶部阻挡金属层(例如，TiN/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成电路，其包括：衬底；位于所述衬底上方的第一金属层和第二金属层；位于所述第一金属层上的第一复合电介质层，其中所述第一复合电介质层包括第一抗反射涂层；位于所述第二金属层上的第二复合电介质层，其中所述第二复合电介质层包括第二抗反射涂层；以及设置在所述第一复合电介质层之上的电容器金属层。2.根据权利要求1所述的集成电路，其还包括位于所述第一复合电介质层上的电容器电介质层，所述电容器电介质层与所述电容器金属层共用相同周边。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电容器金属层包括氮化钛。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一抗反射涂层和所述第二抗反射涂层包括氮氧化硅。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一抗反射涂层和所述第二抗反射涂层的折射率在1.7至2.1的范围内。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一抗反射涂层和所述第二抗反射涂层的厚度在30nm至32nm的范围内。7.根据权利要求1所述的集成电路，其进一步包括在所述第一复合电介质层上的电容器电介质层，其中所述电容器电介质层包括氮化硅层并且所述第一复合电介质层包括抗反射涂层，所述抗反射涂层包括在第一氧化硅层和第二氧化硅层之间的氮氧化硅。8.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述氮化硅层的厚度在80nm至120nm的范围内。9.根据权利要求7所述的集成电路，其中，所述第一抗反射涂层的折射率在1.7至2.1的范围内；并且所述氮化硅层的折射率在2.3至2.9的范围内。10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一复合电介质层包括氧化硅层，所述电容器电介质层包括氮化硅层，并且所述氮化硅层直接位于所述氧化硅层上。11.一种形成集成电路的方法，其包括：在半导体衬底之上的第一水平层级中形成第一金属互连层和第二金属互连层；形成包括所述第一金属互连层的电容器，包括：在所述第一金属互连层上形成第一复合电介质层；在所述复合电介质层上形成电容器电介质层；以及在所述电容器电介质层之上形成电容器金属层；以及在所述衬底之上形...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：