[发明专利]金属－绝缘体－金属电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器及其制造方法。

背景技术

电容器作为存储电荷、耦合、滤波器件被广泛应用于半导体集成电路中。通常为了改善高速数字电路和射频(RF)电路的性能，需要采用大容量的电容器。随着半导体制造技术进入90nm工艺节点，器件特征尺寸不断缩小，元件之间的高性能、高密度的连接不仅在单个互连层中互连，而且要在多层之间进行互连。因此，器件之间的连接大量采用多层互连结构，多个互连金属层互相堆叠，层间绝缘膜置于其间，然后在层间绝缘膜中形成互联沟槽和连接孔，并用导电材料填充互联沟槽和连接孔以形成互连多层金属层的互连金属导线。利用互连结构的各个金属层和层间电介质可构成电路所需的电容，这些在互连层之间形成的电容称为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。MIM电容器广泛应用于混合信号器件及逻辑器件例如模拟数字转换(ADC)或数字模拟转换(DAC)电路、射频(RF)电路、模拟电路、高功率微处理器(MPU)以及动态随机存取存储单元等器件中，用于电荷的存储和电路匹配。

现有技术中的MIM电容器大多形成于半导体多层互连结构的上层。申请号为200410084949.0的中国专利申请介绍了一种金属-绝缘体-金属电容器及互连结构，其是在半导体器件内部上层介质层和内连线层形成MIM电容结构，内连线用于形成MIM电容结构下方的接触插塞，其中接触插塞为MIM电容结构的下电极的以部分。在介质层的上部形成凹陷区域并在其中填充金属材料形成上电极，而且上电极和下电极的材料相同。这种在互连层中形成的MIM电容器的方法受互连线布局的影响，不能充分利用空间形成更多的MIM电容器；而且制造工艺复杂，对工艺条件和设备要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属-绝缘体-金属电容器及其制造方法，能够利用器件表层的铝焊盘和布线形成MIM电容器。

为达到上述目的，本发明提供了一种金属-绝缘体-金属电容器的制造方法，包括：

在半导体衬底的互连结构表面形成第一钝化层；

图案化所述钝化层，并沉积第一金属形成焊盘层和导线；所述焊盘层用作下电极板，所述导线用作上电极板连接线；

在具有焊盘、导线和钝化层的衬底表面沉积电介质层；

刻蚀上电极板连接线表面的电介质层以便露出上电极板连接线；

在所述电介质层和上电极板连接线表面沉积第二金属层作为上电极板；

在所述上电极板表面沉积第二钝化层；

刻蚀所述第二钝化层、第二金属层和电介质层形成绝缘沟槽。

所述互连结构中包括铜互连线，与所述焊盘和导线相连。

图案化所述钝化层的步骤包括：

在所述钝化层表面涂布光致抗蚀剂层；

利用曝光、显影等光刻工艺形成光致抗蚀剂图形；

以光致抗蚀剂图形为掩膜刻蚀所述钝化层。

所述第一和第二钝化层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。

所述第一金属为铝或铝铜合金。

所述第二金属为钽、钨、钛、铝、氮化钽、氮化钛的其中一种或其组合。

所述第二金属层的厚度为

所述电介质层的材料为氮化硅或氮氧化硅，厚度为

本发明提供的另一种金属-绝缘体-金属电容器的制造方法，包括：

在半导体衬底的互连结构表面形成第一钝化层；

图案化所述钝化层，并沉积第一金属形成金属导线作为上电极板连接线；

在所述钝化层表面形成下电极板；

在具有导线、钝化层和下电极板的衬底表面沉积电介质层；

刻蚀上电极板连接线表面的电介质层以便露出上电极板连接线；

在所述电介质层和上电极板连接线表面沉积第二金属层作为上电极板；

在所述上电极板表面沉积第二钝化层；

刻蚀所述第二钝化层、第二金属层和电介质层形成绝缘沟槽。

所述金属导线与所述互连结构中的铜互连线相连。

形成下电极板的步骤包括：

在所述钝化层表面涂布光致抗蚀剂层；

利用曝光、显影等光刻工艺形成光致抗蚀剂图形；

沉积金属铝并移除所述光致抗蚀剂图形。

所述第一和第二钝化层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。

所述第一金属为铝或铝铜合金。

所述第二金属为钽、钨、钛、铝、氮化钽、氮化钛的其中一种或其组合。