[发明专利]防止金属-绝缘体-金属（MIM）电容器中铜污染的方法

说明书

本发明涉及一种MIM电容器，该MIM电容器包括复合电容器顶部金属(CTM)电极和复合电容器底部金属(CBM)电极。复合CBM电极包括覆盖第一金属层的第一扩散阻挡层，以及复合CTM电极包括覆盖第二金属层的第二扩散阻挡层。介电层布置在复合CBM电极上方，并且该介电层位于复合CTM电极的下面。第一和第二扩散阻挡层保护第一和第二金属层免受金属的影响，该金属在制造期间从MIM电容器下面的金属线扩散或移动至复合CTM和CBM电极。本发明还提供了一种制造MIM电容器的方法。

本申请是2015年11月2日提交的标题为“防止金属-绝缘体-金属(MIM)电容器中铜污染的方法”、申请号为201510736539.8的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及电容器，更具体地，涉及金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。

背景技术

电容器是用于存储电场内能量的无源二端电子器件，并且电容器包含被介电区域分离的至少两个电极。电容器的电容与电极的表面积成正比，并且电容器的电容与介电区域的厚度成反比。电容器的一些实例包括深沟槽(DT)电容器和金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。DT电容器直接形成在衬底内，而MIM电容器形成在后端制程(BEOL)金属化堆叠件内。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器的半导体结构，MIM电容器包括：复合电容器底部金属(CBM)电极，包括覆盖第一金属层的第一扩散阻挡层；介电层，布置在复合CBM电极上方；以及复合电容器顶部金属(CTM)电极，布置在介电层上方，并且CTM电极包括覆盖第二金属层的第二扩散阻挡层。

优选地，该半导体结构还包括：通孔，延伸至第一或第二扩散阻挡层并且到达第一或第二扩散阻挡层内的一位置处，该位置与第一和第二金属层隔开。

优选地，通孔延伸进第一扩散阻挡层，并且，MIM电容器还包括：第二通孔，延伸进第二扩散阻挡层并且到达至第二扩散阻挡内的一位置处，该位置与第一和第二金属层隔开。

优选地，该半导体结构还包括：后端制程(BEOL)堆叠件，包括堆叠在MIM电容器的相对两侧上的第一金属化层和第二金属化层；以及第二通孔，与MIM电容器横向隔开，并且第二通孔在第一金属化层和第二金属化层之间延伸；其中，第二通孔从第二金属化层延伸进第一或第二扩散阻挡层。

优选地，第一和第二金属层包括钛(Ti)或氮化钛(TiN)，而第一和第二扩散阻挡层包括氮化钽(TaN)或氮化铌(NbN)。

优选地，第一和第二扩散阻挡层是非晶金属。

优选地，第一和第二扩散阻挡层的厚度为约50埃至200埃。

优选地，MIM电容器还包括：顶部电极硬掩模，布置在复合CTM电极上方；以及底部电极硬掩模，布置在介电层上方，并且衬垫顶部电极硬掩模和复合CTM电极。

优选地，该半导体结构还包括：层间介电(ILD)层，围绕MIM电容器；通孔开口，延伸穿过ILD层进入第一或第二扩散阻挡层并且到达第一或第二扩散阻挡层内的一位置处，该位置与第一和第二金属层隔开；以及第三扩散阻挡层，衬垫通孔开口；其中，通孔开口的通孔填充物在第三扩散阻挡层上方。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法，方法包括：形成覆盖后端制程(BEOL)堆叠件的第一金属化层的MIM电容器，MIM电容器包括覆盖复合电容器底部金属(CBM)电极的复合电容器顶部金属(CTM)电极，并且复合CBM和CTM电极均包括对应的金属层和覆盖对应的金属层的对应的扩散阻挡层；在MIM电容器上方形成BEOL堆叠件的第二金属化层；形成第一通孔，第一通孔从第二金属化层延伸进扩散阻挡层的一个扩散阻挡层并且到达扩散阻挡层中一个扩散阻挡层内的一位置处，位置与金属层隔开；以及形成与MIM电容器横向隔开并且在第一和第二金属化层之间延伸的第二通孔。