[发明专利]一种MIM电容及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制备方法，更确切地说，是提供可抑制MIM电容的上下极 板互连产生漏电的MIM电容制备方法，同时还在形成下极板时避免下极板所在的金属层 之上的绝缘材料被刻蚀成不规则的形状。

背景技术

电容和电阻等被动元件被广泛应用于集成电路制作技术中，这些器件通常是采用标准 的集成电路工艺，例如利用掺杂单晶硅或者是掺杂多晶硅以及氧化膜或氮氧化膜等制成平 板式的极板，如PIP电容(Poly-Insulator-Poly)或类似的电容。由于其组件比较接近硅 衬底，器件与衬底间的寄生电容使得器件的性能受到影响，尤其在射频电路中，随频率的 上升器件的性能下降很快。MIM电容(Metal-Insulator-Metal)的开发为解决这些问题提 供了有效途径，该技术将电容制作在互连层也即后道工艺(Backendprocess)中，从而 既可以与CMOS等类似的集成电路工艺相兼容，又可以通过拉远被动器件与导电衬底间 的距离，从而完全克服寄生电容大以及器件性能随频率增大而明显下降的弊端，使得该技 术逐渐成为了射频或其他领域集成电路中制作被动电容器件的主流方案。

然而MIM电容的制作也存在一些缺陷，关于基本的MIM电容结构可以参考已经公开 的中国专利申请CN101577227A。在现有的MIM电容中，通常设置有下层金属结构及上 层金属结构，该两层金属结构间利用绝缘物隔离，并通过通孔结构与下层金属结构及上层 金属结构实现电气连接。从结构上分析，该下层金属结构及上层金属结构和它们之间的绝 缘物形成了基本的MIM电容，上层金属结构的尺寸一般小于下层金属结构，以便让通孔 结构可以不被上层金属结构遮挡住而达到下层金属结构，如果上层金属结构的侧壁上附着 有可导电的聚合物或者类似的导体，一个负面影响是，上层金属结构很容易通过聚合物与 下层金属结构产生直接的电性连接而短路，产生暗电流，这是不期望发生的。

下层金属结构或者下极板通常是通过金属层刻蚀而来，这层金属层除了需要被划分成 电容的下层金属结构或者下极板之外，还需要用于形成一些金属互联线，但是很遗憾的是 金属互联线上方所覆盖的绝缘材料很容易被刻蚀成不规则的形状，从而给后续的用于保护 芯片的钝化层的成型带来诸多不利。本发明将在下文中一一详细阐明解决方案。

发明内容

本发明涉及的一种MIM电容的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、在一个基底之上 由下至上依次形成下部金属层、第一介质层、上部金属层；步骤S2、执行刻蚀工艺，图 案化上部金属层形成一个上部电容极板，和刻蚀第一介质层形成保留在上部电容极板下方 的层间介质层；步骤S3、沉积一个第一绝缘层覆盖在上部电容极板之上和覆盖在下部金 属层的裸露上表面之上，上部电容极板和层间介质层各自的侧壁也被第一绝缘层所覆盖 住；步骤S4、回刻第一绝缘层，以减薄位于下部金属层的上表面上方的第一绝缘层的厚 度，同时将上部电容极板和层间介质层的侧壁处的第一绝缘层回刻成侧墙；步骤S5、沉 积一层或者多层绝缘材料，覆盖住上部电容极板和侧墙，以及将保留在下部金属层的上表 面上方的第一绝缘层予以覆盖；步骤S6、刻蚀第一绝缘层和它上方的一层或者多层绝缘 材料，以便在它们中形成一个或多个开口以暴露出下部金属层的局部区域；步骤S7、藉 由第一绝缘层和它上方的一层或者多层绝缘材料作为掩膜，刻蚀并图案化下部金属层，由 下部金属层交叠在上部电容极板下方的区域形成下部电容极板，并在下部金属层未交叠在 上部电容极板下方的区域中形成一个或多个金属互联线。

上述制备方法，该上部金属层和/或下部金属层是金属复合层，金属复合层包括中间 层金属以及将中间金属夹持在内的底层金属和顶层金属。

上述制备方法，在步骤S1中还在上部金属层的上方沉积形成了一个第二介质层，并 且在步骤S2的刻蚀步骤中，一并图案化第二介质层而形成位于上部电容极板上方的一个 顶部介质层。

上述制备方法，在步骤S3中位于上部电容极板上方的第一绝缘层直接覆盖在顶部介 质层上，以及在步骤S5中位于上部电容极板上方的一层或者多层绝缘材料直接覆盖在顶 部介质层上。

上述制备方法，在步骤S2对第一介质层的刻蚀过程中，除了保留位于上部电容极板 下方的第一介质层以外，第一介质层的其他部分都被刻蚀移除掉。