[發明專利]一種金屬-氧化物-金屬電容的形成方法

有效

• 申請號: 201210404988.9
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102881565B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 王全;全馮溪;周偉
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/02
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發明提供一種金屬?氧化物?金屬(MOM)電容的形成方法，其包括提供一晶圓基底；在所述晶圓基底上沉積金屬層；通過兩次圖形化工藝，在所述金屬層中分別形成第一電極與第二電極；在所述晶圓表面沉積絕緣介質層，形成MOM電容。通過本發明的方法，可以得到小于光刻工藝約束的圖形間距，大大減少了相鄰兩個電極指狀極板之間的距離，從而在提高MOM電容容量的同時又可以減小電容所占芯片面積。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，尤其涉及一種金屬-氧化物-金屬 (metal-oxide-meter，簡稱MOM)電容的形成方法。

背景技術

在半導體集成電路中，與電路制作在同一芯片上的集成電容被廣泛地應用。其形式主要有金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal，簡稱MIM) 和MOM電容兩種，其中，MIM電容使用上下層金屬作為電容極板，至少需使用2層金屬，其電容量主要由電容所占面積決定，因此，在需要大電容的場合中使用MIM電容會引起成本大大增加；而MOM電容采用指狀結構和疊層相結合的方法可以在相對較小的面積上制作容量更大的電容，因此，在設計大容量集成電容時設計者更青睞這類電容。

MOM指狀結構電容在同一金屬層內制作電容的兩個電極，每個電極延伸出數個指狀極板，兩個電極的指狀極板相互平行且以相互交錯的形式放置，這些交錯放置的指狀極板之間以當前層的層間介質作為絕緣層形成MOM電容。為了增加電容量，還可以用相同的結構旋轉一定角度制作在當前MOM電容的上層金屬或者下層金屬之中而形成疊層的結構，同一電極不同層的金屬可以通過通孔層連接形成一個整體。這樣的一個疊層MOM電容包含層間電容以及上下金屬層之間的電容，可以進一步提高集成電容的電容量。

根據平板電容的計算公式：電容量＝真空介電常數×k×面積/極板間距。即電容量與絕緣層介質的相對介電常數k以及金屬極板面積成正比，與兩極板間的距離成反比。由于特定工藝中，k值固定，金屬間距受設計規則和工藝限制，上述的指狀加疊層結構的電容若要提高電容量，只能通過增加指狀極板的長度或者數量或者增加堆疊金屬層的方法來增加電容量。前者將導致電容面積增加，后者會使其所占據的金屬層增加并且對電路的后端布局布線產生影響。因此，如何通過一種有效的手段在提高MOM電容容量的同時又可以減小電容所占芯片面積，是業界急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬-氧化物-金屬(MOM)電容的形成方法，該方法通過使用一種雙重圖形化(double pattern)工藝，分別形成MOM電容的兩個電極,從而得到小于設計規則及光刻工藝約束的極板間間距。

為解決上述問題，本發明提供了一種金屬-氧化物-金屬(MOM)電容的形成方法，其中，所述MOM電容包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極均采用指狀結構，分別由數個相互平行的指狀極板單端相連而成，所述第一電極與第二電極相對交錯排布，位于同層絕緣介質中；其特征在于，所述形成方法包括如下步驟：

提供一晶圓基底；

在所述晶圓基底上沉積金屬層；

在所述金屬層表面沉積硬掩膜介質層；

在所述硬掩膜介質層上涂布第一光刻膠層，通過曝光、顯影，在所述第一光刻膠層定義第一電極圖形，完成第一次圖形化工藝；

對經過圖形化的所述第一光刻膠層進行固化處理；

在所述晶圓表面涂布第二光刻膠層，通過曝光、顯影，在所述第二光刻膠層定義第二電極圖形，完成第二次圖形化工藝；

以經過圖形化的所述第一光刻膠層和第二光刻膠層為掩膜，對所述硬掩膜介質層進行刻蝕；

以經過刻蝕的所述硬掩膜介質層為掩膜，對所述金屬層進行刻蝕，在所述金屬層中分別形成第一電極與第二電極，從而得到小于設計規則及光刻工藝約束的極板間間距；