[发明专利]MIM电容器及其制造方法、半导体器件及其制造方法

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-介质-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器及其制造方法、包含有MIM电容器的半导体器件及其制造方法。

背景技术

MIM电容器具有高容量、低电阻率等优点，被广泛应用于射频电路或高速模拟电路中。MIM电容器还与铜互连结构具有很好的匹配特性，常常与铜互连结构集成制造。专利公开号为CN 1627477A(公开日2005年6月15日)的中国专利申请文件公开了一种具有MIM电容器的半导体器件的制造方法。

图1至图4为所述的中国专利申请文件公开的具有MIM电容器的半导体器件的制造方法的各步骤相应结构的剖面示意图。

如图1所示，在具有互连结构(未标示)的半导体结构上形成第一金属层135，所述第一金属层135可以是铝；在所述第一金属层135上形成电介质层140；

如图2所示，图形化所述电介质层140，以便部分电介质层140a保留于所述第一金属层135上；

如图3所示，在所述电介质层140a和第一金属层135上形成第二金属层145；可选的，在所述第二金属层145上形成抗反射层150；

如图4所示，图形化所述第二金属层145和第一金属层135，从而形成包括下电极135b、电介质层140b和上电极145b的MIM电容器；

在形成MIM电容器的同时，也形成半导体器件的其它结构(未标示)。

在所述的具有MIM电容器的半导体器件的制造方法中，用于形成MIM电容器下极板135b的第一金属层135一般由铝构成，铝的晶粒尺寸较大，为0.5um至4um，使形成的下极板135b比较粗糙，平坦度较差，进而使在下极板135b上形成的电介质膜140b的平坦度变差，如图5所示的剖面示意图；导致形成的电容器的电容性能变差，特别是随着半导体制造器件的日益减小，电介质层140b越做越薄，由于下极板135b的不平坦的缺陷引起的电容性能下降的问题也越来越严重。

发明内容

本发明提供一种MIM电容器及其制造方法、包含有MIM电容器的半导体器件及其制造方法，本发明能够提高MIM电容器下极板的平坦度。

本发明提供的一种MIM电容器的制造方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上形成第一金属层；

在所述第一金属层上形成第二金属层，平坦化所述第二金属层；

在所述第二金属层上形成介质层；

在所述介质层上形成第三金属层；

图形化所述第三金属层、介质层、第二金属层和第一金属层，形成以第一金属层图形和第二金属层图形为下极板、第三金属层图形为上极板、介质层图形为电介质的MIM电容器。

可选的，所述第一金属层为铝或铝铜合金。

可选的，所述第二金属层为钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或组合。

可选的，平坦化所述第二金属层的方法为化学机械研磨。

可选的，所述介质层为氮化硅或氧化硅。

可选的，所述第二金属层为铝、钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或组合。

本发明还提供一种半导体器件的制造方法，包括：

提供半导体基底，在所述半导体基底中具有互连层；

在所述半导体基底上形成第一金属层；

在所述第一金属层上形成第二金属层，平坦化所述第二金属层；

在所述第二金属层上形成第一介质层；

在所述第一介质层上形成第三金属层；

图形化所述第三金属层、第一介质层、第二金属层和第一金属层，形成以第一金属层图形和第二金属层图形为下极板、第三金属层图形为上极板、第一介质层图形为电介质的MIM电容器，且所述上极板的面积小于下极板的面积；

在所述MIM电容器和半导体基底上形成第二介质层；

在所述第二介质层中形成第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口底部露出所述第三金属层图形的表面，所述第二开口底部露出所述第二金属层图形的表面，所述第三开口底部露出所述互连层表面；

在所述第一开口、第二开口和第三开口中填充金属材料。

可选的，所述第一金属层为铝或铝铜合金。

可选的，所述第二金属层为钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或组合。

可选的，平坦化所述第二金属层的方法为化学机械研磨。

可选的，所述第一介质层为氮化硅或氧化硅。

可选的，所述第二金属层为铝、钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或组合。

可选的，所述第二介质层为低介电常数材料。