[发明专利]金属层-绝缘层-金属层电容器及其制作方法

说明书

本发明提供一种金属层‑绝缘层‑金属层电容器，适于应用于集成电路的片内电容，其包括：第一金属层，于第一金属层上定义有非电容区域、电容区域；于电容区域中的第一金属层表面上设置的若干围堰侧墙，围堰侧墙包括位于底部的第一介质层及位于第一介质层上的第一阻挡层，围堰侧墙对应有凹槽；于围堰侧墙和凹槽表面依次设置的电容下极板、电容介质层、电容上极板；于电容上极板上设置的导电塞层；于导电塞层上设置的第二金属层。本发明采用立体结构的MIM电容器，增加了电容上、下极板相对应的有效电极面积，提高了电容密度，可在有限的芯片面积上实现较大的电容值，满足了LCD驱动电路、RFCMOS电路等大电容集成电路的需求，适于应用于集成电路的片内电容。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种的金属层-绝缘层-金属层电容器及其制作方法。

背景技术

电容器的应用在集成电路设计中始终是一个杠杆，设计者希望使用电容值尽量大的电容器，但大电容值往往带来的就是增大芯片面积，提高制造成本。如何提高单位芯片面积上的电容值（即电容密度），始终是集成电路领域的一个挑战。

现有的电容器，大致可以分为前道电容器和后道电容器，前道电容器例如MOS电容器、PN结电容器，后道电容器例如MIM（金属层-绝缘层-金属层）电容器、MOM（金属层-氧化层-金属层）电容器。其中，MIM电容器可以提供较好的频率以及温度相关特性，并且可形成于层间金属以及铜互连制程，降低与CMOS前端工艺整合的困难度及复杂度，因而被广泛用于各种集成电路例如模拟-逻辑、模拟-数字、混合信号以及射频电路中。

现有的MIM电容器通常为平面结构，包括电容下极板、电容介质层以及电容上极板，形成两层金属电极之间夹着绝缘介质层的三明治结构。对于平面结构的MIM电容器，其电容密度最多可以达到4 - 6 fF/μm²，而在实际应用中，仍然远远无法满足LCD驱动电路、RFCMOS电路等大电容集成电路的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属层-绝缘层-金属层电容器及其制作方法，适于应用于集成电路的片内电容，提高电容密度，满足大电容集成电路的需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个方面提供一种金属层-绝缘层-金属层电容器，适于应用于集成电路的片内电容，其包括：第一金属层，于第一金属层上定义有非电容区域、电容区域；于电容区域中的第一金属层表面上设置的若干围堰侧墙，所述围堰侧墙包括位于底部的第一介质层及位于第一介质层上的第一阻挡层，所述围堰侧墙对应有凹槽；于围堰侧墙和凹槽表面依次设置的电容下极板、电容介质层、电容上极板；于电容上极板上设置的导电塞层；于导电塞层上设置的第二金属层。

优选地，所述围堰侧墙中，所述第一阻挡层高度为50nm-5μm，所述第一介质层高度为50nm-5μm。

优选地，所述第一介质层和第一金属层之间设置有第二阻挡层。

优选地，所述第一阻挡层、第二阻挡层为SiN，SiON，SiC, SiNC, SiONC中的任意一种或多种组合。

优选地，所述电容介质层的边缘延伸越过电容下极板的边缘以电性隔离电容上极板和电容下极板。

优选地，所述凹槽的截面形状为三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形中的任意一种或多种组合。

优选地，所述第一金属层和所述第二金属层为非电容区域中相邻的金属层或者不相邻的金属层。