[發明專利]銅互連MIM電容器的制造工藝和銅互連MIM電容器結構

在審

• 申請號: 201911324548.0
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111128956A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉俊文
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及銅互連MIM電容器的制造工藝和銅互連MIM電容器結構。其中銅互連MIM電容器制造工藝，包括：提供第一低介電常數層，在第一低介電常數層中制造第一銅導電結構；在第一低介電常數層上形成第二低介電常數層；在第二低介電常數層中開設電容圖形窗口，使得電容圖形窗口與第一銅導電結構相連，與電容圖形窗口相連的第一銅導電結構為MIM電容器的下電極；沉積介電層；使得介電層覆蓋在第二低介電常數層的上表面，和電容圖形窗口的底面、側面；向覆蓋有介電層的電容圖形窗口內鍍銅形成MIM電容器的上電極；對第二低介電常數層的上表面進行平坦化處理。通過上述制造工藝制造銅互連MIM電容器結構。本發明能夠解決相關技術中制造工藝較為復雜，制造效率較低的問題。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及銅互連技術的金屬-絕緣體-金屬(Metal-Insulator-Metal，MIM)電容器的制造工藝和銅互連MIM電容器結構。

背景技術

隨著超大規模集成電路的發展，為了創建高精度電容的同時確保器件的高水平性能，銅互連技術的MIM電容器是關鍵手段。MIM電容器通常是一種三明治結構，包括位于上層的金屬電極和位于下層的金屬電極，上層金屬電極和下層金屬電極之間隔離有一層薄絕緣層。

圖1給出了相關技術中銅互連MIM電容器的制造工藝，圖2給出了由圖1所示制造工藝制造出的銅互連MIM電容器。如圖1和圖2所示，包括以下步驟：1)采用大馬士革工藝制造包括第一銅導電結構111的第一層110；2)在完成步驟1)后的結構上沉積刻蝕停止層112；3)在刻蝕停止層上涂覆光刻膠，光刻形成電容圖案，刻蝕去除電容圖案位置處的刻蝕停止層112，暴露第一層部分上表面；4)在第一層110上表面暴露的部分沉積介質層113，在介質層113上設置金屬層114；5)接著沉積一定厚度的絕緣層以作為第二層120；6)光刻出通孔121圖案；7)在第二層120中對通孔121進行刻蝕；8)刻蝕出完整的通孔121和溝槽122，使得通孔121與第一銅導電結構111接觸；9)在通孔121和溝槽122電鍍銅以形成第二銅導電結構123。介質層113作為MIM電容器的絕緣層，層疊在介質層113上的金屬層114為MIM電容器的上電極，位于介質層113下的第一銅導電結構111為MIM電容器的上電極。

從以上可以看出，相關技術中銅互連MIM電容器的制造工藝需要額外的光刻和對準步驟，以形成層疊的介質層113和金屬層114；同時層疊的介質層113和金屬層114還需要額外的平坦化研磨以保證后續通孔和金屬互連層光刻工藝的穩定，故相關技術中提供的銅互連MIM電容器的制造工藝較為復雜，制造效率較低。

發明內容

本發明提供了一種銅互連MIM電容器的制造工藝和銅互連MIM電容器結構，可以解決相關技術中制造工藝較為復雜，制造效率較低的問題。

作為本發明的第一方面，本發明實施例提供了一種銅互連MIM電容器的制造工藝，包括：

提供第一低介電常數層，在所述第一低介電常數層中制造第一銅導電結構；

在所述第一低介電常數層上形成第二低介電常數層；

在所述第二低介電常數層中開設電容圖形窗口，使得所述電容圖形窗口與所述第一銅導電結構相連，與所述電容圖形窗口相連的第一銅導電結構為MIM電容器的下電極；

沉積介電層；使得所述介電層覆蓋在所述第二低介電常數層的上表面，和電容圖形窗口的底面、側面；

向覆蓋有所述介電層的電容圖形窗口內鍍銅形成MIM電容器的上電極；

對所述第二低介電常數層的上表面進行平坦化處理。

可選的，在所述沉積介電層之后，包括：

從所述第二低介電常數層上的介電層向下刻蝕，形成第二銅導電結構所需的通孔和/或溝槽；