[發明專利]一種新型金屬—絕緣層—金屬電容結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201110265234.5
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102446915A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 李磊;胡友存;陳玉文;姬峰;張亮
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L21/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

1.一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構，其特征在于：該電容結構包括：

半導體結構；

第一介電層，所述的第一介電層在所述半導體結構上，并已形成下電極和第一金屬互連線；

通孔介電層，所述的通孔介電層包括在第一介電層上淀積的第一介電阻擋層和第二介電層，所述通孔介電層有上電極溝槽和通孔，上電極溝槽底部覆蓋絕緣層及金屬保護層；

溝槽介電層，所述的溝槽介電層包括在通孔介電層上淀積第二介電阻擋層和第三介電層，所述溝槽介電層中，在上電極的通孔介電層上形成第一溝槽，在通孔的通孔介電層上形成第二溝槽；

其中通孔側壁和底部及上電極溝槽金屬保護層上覆蓋金屬阻擋層和銅籽晶層，上電極溝槽和通孔填滿電鍍金屬銅。

2.如權利要求1所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構，其特征在于：所述的第一介電層、第二介電層和第三介電層采用SiO2、SiOCH或SiOF。

3.如權利要求1所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構，其特征在于：所述的絕緣層是采用CVD或ALD淀積單層SiN或雙層SiN/SiO2或雙層SiN/高介電常數介電層。

4.如權利要求3所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構，其特征在于：所述的高介電常數介電層選取HfO、LaO、AlO、TaO、ZrO。

5.一種制造如權利要求1所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構的制造工藝，其特征在于，其具有以下步驟：

1）在已形成下電極和第一金屬互連線或其他結構的第一介電層上淀積第一介電阻擋層和第二介電層；

2）光刻形成上電極溝槽光阻圖形，光阻作掩模刻蝕第二介電層和第一介電阻擋層，形成上電極溝槽；

3）淀積絕緣層，覆蓋上電極溝槽側壁和底部及剩余第二介電層上表面；

4）在絕緣層上淀積絕緣層金屬保護層，并作為通孔或其他結構刻蝕硬掩模；

5）金屬硬掩模工藝刻蝕制作通孔或其他結構；

6）淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，覆蓋通孔或其他結構側壁和底部及剩余金屬保護層；

7）電鍍金屬銅填滿上電極溝槽和通孔或其他結構；

8）平坦化去除多余金屬，研磨至第二介電層，形成上電極和通孔或其他結構；

9）在第二介電層上淀積第二介電阻擋層和第三介電層通過銅大馬士革工藝制作更上層金屬層；

10）下電極、上電極及下電極和上電極間絕緣層形成金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容器件。

6.一種制造如權利要求1所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構的制造工藝，其特征在于，其具有以下步驟：

1）在已形成下電極和第一金屬互連線或其他結構的第一介電層上淀積第一介電阻擋層和第二介電層；

2）光刻形成上電極溝槽光阻圖形，光阻作掩模刻蝕第二介電層，形成上電極溝槽，保留底部第一介電阻擋層作為絕緣層；

3）淀積絕緣層金屬保護層，覆蓋上電極溝槽側壁和底部絕緣層及剩余第二介電層，并作為通孔或其他結構刻蝕硬掩模；

4）金屬硬掩模工藝刻蝕制作通孔或其他結構；

5）淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，覆蓋通孔或其他結構側壁和底部及剩余金屬保護層；

6）電鍍金屬銅填滿上電極溝槽和通孔或其他結構；

7）平坦化去除多余金屬，研磨至第二介電層，形成上電極和通孔或其他結構；

8）在第二介電層上淀積第二介電阻擋層和第三介電層通過銅大馬士革工藝制作更上層金屬層；

9）下電極、上電極及下電極和上電極間絕緣層形成金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容器件。

7.如權利要求5所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構的制造工藝，其特征在于，第一介電層、第二介電層和第三介電層采用SiO2、SiOCH、SiOF。

8.如權利要求5所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構的制造工藝，其特征在于，第一介電阻擋層和第二介電阻擋層采用SiN、SiCN。

9.如權利要求6所述的一種金屬—絕緣層—金屬（MIM）電容結構的制造工藝，其特征在于，第一介電層、第二介電層和第三介電層采用SiO2、SiOCH、SiOF。