[發明專利]包含金屬?絕緣層?金屬電容器的半導體結構的形成方法

有效

• 申請號: 201410082124.9
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN104051231B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: M·利埃博;R·普菲茨納
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

技術領域

一般而言，本揭露關于集成電路的領域，且尤其是關于包含電容器的集成電路。

背景技術

集成電路典型地包含大量的電路組件，其形成一電子電路。在譬如，舉例而言，場效晶體管及/或雙極性晶體管(bipolar transistor)的主動裝置之外，集成電路包含被動裝置，譬如電阻器、電感器及/或電容器。

可以設置在集成電路中的電容器敘述在“The International Technology Roadmap for Semiconductors,”2009Edition,Interconnect。在借助在集成電路中的金屬線之間的原生或“寄生(parasitic)”金屬間電容的所謂的原生電容器(native capasitor)之外，還有金屬-絕緣層-金屬電容器(metal-insulator-metal capacitor)。金屬-絕緣層-金屬電容器可以設置在其它內連接層，其設置在內連接層之外，其中設置有連接譬如晶體管的集成電路的主動電路組件的導電線。

金屬-絕緣層-金屬電容器可以用在CMOS、BICMOS和雙極性集成電路。金屬-絕緣層-金屬電容器的典型應用包含濾波器和模擬電容器，例如，模擬到模擬轉換器或數字到模擬轉換器、去耦電容器(decoupling capacitor)、在射頻震蕩器中的射頻耦合或射頻旁路電容器、諧振器電路和匹配網絡。金屬-絕緣層-金屬電容器的關鍵屬性可包含在相對廣的電壓范圍中相對高的線性度、相對低的串聯電阻、相對好的匹配特性、相對小的溫度系數、相對低的泄漏電流、相對高的崩潰電壓和足夠的介電可靠度。

用于形成金屬-絕緣層-金屬電容器的技術可包含沉積金屬-絕緣層-金屬堆棧在半導體結構經平坦化的表面上，并圖案化該金屬-絕緣層-金屬推迭。金屬-絕緣層-金屬堆棧可包含底部電極層、介電層和頂部電極層。可以使用光刻(photolithography)制程來圖案化該金屬-絕緣層-金屬堆棧。

在光刻制程中，可使用由光阻所形成的掩膜。針對該掩膜的形成，是將光阻設在具有金屬-絕緣層-金屬堆棧形成在其上的半導體結構上。之后，將該半導體結構對準到曝光系統的光學系統。再來，掩膜圖案被投影到該光阻上以曝光該部分的光阻，然后藉由移除該光阻經曝光的部分或是該光阻未經曝光的部分來處理該光阻。

對于該半導體結構和該曝光系統的光學系統的對準，可以使用利用設置在半導體結構上的對準標記(alignment mark)光學對準技術。

在上述金屬-絕緣層-金屬電容器的形成方法中會發生的一個問題是來自設在半導體結構中位于金屬-絕緣層-金屬堆棧下方的對準標記的光學信息的相對低的光強度(intensity)，其可能是由該金屬-絕緣層-金屬堆棧對光的吸收及/或反射而造成。因此，使用在光刻制程中用于圖案化金屬-絕緣層-金屬堆棧的掩膜的光學對準可能是困難的，或是對于用來形成該金屬-絕緣層-金屬堆棧的一些材料而言實質上是不可能的。

該金屬-絕緣層-金屬堆棧對光的吸收及/或反射極大地視所使用的材料和在該金屬-絕緣層-金屬堆棧中的層的厚度而定。因此，有限定的材料組合其使得光學對準能夠透過該金屬-絕緣層-金屬堆棧。

藉由執行額外的光刻步驟來避開該對準問題已經被提出。所謂的“清除型光刻(clear out-litho)”制程使用預光刻(pre-lithography)步驟來圖案化窗口在該半導體結構上的對準標記上的金屬-絕緣層-金屬堆棧中。當該金屬-絕緣層-金屬堆棧形成時，該經清除的窗口隨后被用于對準該掩膜。用于形成該金屬-絕緣層-金屬電容器的進一步技術包含在沉積該金屬-絕緣層-金屬堆棧之前形成該半導體結構的表面的特定形貌(topography)，并使用該形貌用于掩膜的對準。

然而，在用來圖案化該金屬-絕緣層-金屬堆棧的光刻步驟之外，對于在金屬-絕緣層-金屬電容器的形成中使用對準標記來避免關于掩膜對準的問題的此些技術可能需要額外的光刻步驟。因此，增加了制程的復雜度和制程的成本。

本揭露提供可避免或至少減少上述問題的制程。

發明內容

以下呈現了本發明的簡化概要以便提供對本發明的一些態樣的基本理解。此概要并非本發明的詳盡綜述。此概要并非意在標識本發明的關鍵要件，也并非意在描繪本發明的范圍。該概要的唯一目的是以簡化的形式呈現本發明的一些概念，以作為稍后呈現的更詳細描述的前序。