[發明專利]用于形成金屬?絕緣體?金屬(MIM)電容器結構的機制

有效

• 申請號: 201410315681.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104617078B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 任啟中;許嘉倫
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，涉及一種電容器結構和用于形成該電容器結構的方法。

背景技術

半導體器件用于各種電子應用中，諸如個人計算機、手機、數碼相機、以及其他電子設備。通常通過在半導體襯底上方依次沉積絕緣或介電層、導電層、和半導體材料層，然后使用光刻圖案化各材料層以在其上形成電路部件和元件來制造半導體器件。通常在單個半導體晶圓上制造多個集成電路，并且晶圓上的單個管芯通過沿著劃線在集成電路之間鋸切來分割。例如，通常以多芯片模式或以其他類型的封裝模式來單獨地封裝單個管芯。

半導體行業通過持續減小最小部件尺寸來改進各種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度，這樣允許在給定區域內集成更多的部件。在一些應用中，這些更小的電子部件也需要比過去的封裝件使用更少面積的更小封裝件。

一種類型的電容器是金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器，其用于混合信號器件和邏輯器件中，諸如嵌入式存儲器和射頻器件。金屬-絕緣體-金屬電容器用于在各種半導體器件中儲存電荷。金屬-絕緣體-金屬電容器水平地形成在半導體晶圓上，并且中間夾設介電層的兩個金屬板平行于晶圓表面。然而，存在與MIM電容器相關的多種挑戰。

發明內容

為解決現有技術中存在的缺陷，提供了一種金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構，包括：襯底；以及MIM電容器，形成在所述襯底上。其中，所述MIM電容器包括：底電極，形成在所述襯底上方，其中，所述底電極是頂部金屬層；絕緣層，形成在所述底電極上；以及頂電極，形成在所述絕緣層上。

根據本發明的一個實施例，所述絕緣層形成在第一鈍化層中。

根據本發明的一個實施例，該金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：第二鈍化層，形成在所述第一鈍化層上。

根據本發明的一個實施例，所述頂電極的一部分從所述第一鈍化層的內部直接延伸至所述第一鈍化層的頂面上方。

根據本發明的一個實施例，金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：阻擋層，形成在所述底電極或所述頂電極上方。

根據本發明的一個實施例，金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：金屬焊盤，形成在所述底電極的一部分上，其中，所述金屬焊盤由與所述頂電極相同的材料形成。

根據本發明的一個實施例，金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：凸塊下金屬化(UBM)層，形成在所述金屬焊盤上方；以及導電元件，形成在所述UBM層上。

根據本發明的一個實施例，金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：重分布層(RDL)，形成在所述底電極的一部分上，其中，所述RDL由與所述頂電極相同的材料形成。

根據本發明的一個實施例，所述RDL從第一鈍化層之上延伸以直接接觸所述底電極。

根據本發明的另一方面，提供了一種金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構，包括：襯底；以及MIM電容器，形成在所述襯底上。其中，所述MIM電容器包括：頂部金屬層，形成在所述襯底上方，其中，所述頂部金屬層用作所述MIM電容器的底電極；介電層，形成在所述底電極上；以及重分布層(RDL)，形成在所述絕緣層上，其中，所述頂部金屬層用作所述MIM電容器的頂電極。

根據本發明的一個實施例，所述介電層形成在第一鈍化層中。

根據本發明的一個實施例，金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構還包括：第二鈍化層，形成在所述RDL和所述第一鈍化層上。

根據本發明的一個實施例，所述RDL的一部分直接接觸所述頂部金屬層。

根據本發明的一個實施例，所述頂部金屬層由銅(Cu)、銅合金、鋁(Al)、鋁(Al)合金、鎢(W)、鎢(W)合金或它們的組合制成。

根據本發明的一個實施例，所述介電層由氧化硅、氮化硅、硅玻璃或它們的組合制成。

根據本發明的又一方面，提供了一種用于形成金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器結構的方法，包括：提供襯底；在所述襯底上方形成互連結構，其中，所述互連結構包括頂部金屬層；在所述頂部金屬層上形成絕緣層；在所述絕緣層上形成金屬焊盤，其中，由所述頂部金屬層、所述絕緣層和所述金屬焊盤構成所述MIM電容器。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括：在所述頂部金屬層上形成第一鈍化層；圖案化所述第一鈍化層以在所述第一鈍化層中形成溝槽；以及在所述溝槽中形成所述絕緣層。