一種金屬-氧化物-金屬電容的制造方法技術

本發明專利技術提供一種MOM電容的制造方法，其包括在晶圓基底上，沉積以High-K介質作為材料的第一絕緣介質層；通過光刻和刻蝕定義第一絕緣介質層介質圖形；在晶圓表面沉積以常規介質或low-k介質作為材料的第二絕緣介質層；使用化學機械拋光研磨第二絕緣介質層和第一硬掩膜介質層；通過光刻和刻蝕定義第一絕緣介質層和第二絕緣介質層中的凹槽區域；在所述凹槽區域中填充金屬，形成金屬連線和MOM電容的第一指狀極板和第二指狀極板。因此，通過本發明專利技術的方法，可以將具有high-k第一絕緣介質層的MOM電容集成到采用常規或者low-k介質的后道互連工藝中，從而在實現大容量集成電容的時候并不影響金屬連線的RC寄生延遲。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體集成電路制造領域，尤其涉及一種金屬-氧化物-金屬(metal-oxide-meter,簡稱Μ0Μ)電容的制造方法。
技術介紹
在半導體集成電路中，與晶體管電路制作在同一芯片上的集成電容被廣泛地應用。其形式主要有金屬_絕緣體-金屬(metal-insulator-metal,簡稱MIM)和MOM電容兩種，其中，MIM電容使用上下層金屬作為電容極板，電容量主要由電容所占面積決定，因此，在需要大電容的場合中使用MM電容會引起成本大大增加 ；而MOM電容采用指狀結構和疊層相結合的方法可以在相對較小的面積上制作容量更大的電容，因此，在設計大容量集成電容時設計者更青睞這類電容。MOM電容是同時利用了同一金屬層內介質層電容和上下層金屬層間介質層電容，而大大地提高了面積利用率和電容量，其中，同一金屬層內介質層產生的電容與層間介質k值、金屬層深度和金屬極板長度成正比，與金屬間距成反比；上下層金屬層間介質層產生的電容與層間介質k值、上下層金屬極板重疊面積成正比，與層間介質厚度成反比。在一般的后道互連工藝中，金屬層深度和介質層厚度不會輕易改變，金屬間距會受到設計規則限定，因此，增加電容量的方法只有通過提高層間介質k值和電容面積及金屬層次來實現。本領域的技術人員均知道，為達到實現大電容的同時還能提高芯片面積利用率的目的，采用high-k層間介質是唯一的方法；然而，為了降低后道互連工藝中的寄生RC延遲，金屬層間介質的k值不宜過高(一般氧化層的k值為3. 9)，并在高階制程中后道金屬層往往采用low-k (k值小于3)介質層來降低金屬連線的寄生RC延遲。因此，如果采用一味通過采用high-k介質來提高電容量，其與需采用low-k介質來降低寄生RC延遲,兩者是一個矛盾的關系。因此，如何能夠在提高電容的面積利用率和電容量的同時，降低或不增加寄生RC延遲，是目前業界急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的主要目的為，針對上述問題，提出了一種具有high-k絕緣介質層的MOM電容的制造方法，該方法只在電容區域形成high-k介質層，而在其他的金屬連線區域最后只形成常規或low-k介質層。為達成上述目的，本專利技術提供一種金屬-氧化物-金屬電容(MOM)的制造方法，其中，所述MOM電容包括采用指狀結構，與后道金屬連線區域制作在同一金屬層中；所述MOM電容的指狀結構，由電容第一電極和第二電極組成，并且，第一電極由多根相互平行的第一指狀極板單端相連而形成，第二電極由多根相互平行的第二指狀極板單端相連而形成；所述第一電極和第二電極之間具有第一絕緣介質層，所述MOM電容的其他區域以及所述金屬連線區域內部具有第二絕緣介質層；所述的方法包括如下步驟步驟SOI :在晶圓基底上，沉積所述第一絕緣介質層；所述晶圓基底包含襯底和制作在所述襯底之上的包含晶體管在內的器件層，所述器件層包含N層的金屬層，其中，N為大于等于零的整數；然后，在所述第一絕緣介質層上沉積一層第一硬掩膜介質層，所述第一絕緣介質層以High-K介質作為材料； 步驟S02 :在所述硬掩膜介質層上涂布光刻膠，通過光刻和刻蝕定義第一絕緣介質層介質圖形； 步驟S03 :在晶圓表面沉積所述第二絕緣介質層；其中，所述第二絕緣介質層以常規介質或low-k介質作為材料； 步驟S04 :拋光研磨所述第二絕緣介質層和第一硬掩膜介質層，使晶圓表面平坦化；步驟S05 :在晶圓表面涂布第二硬掩膜介質層以及光刻膠，通過光刻和刻蝕形成位于所述第一絕緣介質層和第二絕緣介質層中的凹槽區域； 步驟S06 :在所述凹槽區域中填充金屬，形成金屬連線和所述MOM 電容的第一指狀極板和第二指狀極板。 優選地，所述步驟S06中的金屬為銅。所述的第一絕緣介質層是通過等離子體增強型化學氣相沉積或原子層沉積方法沉積的。優選地，所述的第二絕緣介質層是通過化學氣相沉積或者旋涂技術沉積的。優選地,所述的第一絕緣介質層的k值大于等于7,所述第二絕緣介質層low-k介質的k值小于3。優選地，所述的high-k介質的材料是A1203、Si3N4、ZrO2或Ti02。優選地，在所述步驟S04中，拋光研磨所述第二絕緣介質層(5)和第一硬掩膜介質層(4)是通過化學機械研磨工藝實現的。優選地，所述的第一硬掩膜介質層的材料為氮化硅。優選地，所述的第二硬掩膜介質層的材料為氮化硅。從上述技術方案可以看出，本專利技術的一種金屬-氧化物-金屬電容(MOM)的制造方法，其只在MOM電容區域形成high-k介質,通過該high-k絕緣介質層可以提高MOM電容量；而在其他金屬連線區域最后只形成常規或low-k介質,使得MOM電容的high-k介質不會對金屬連線區的RC延遲造成任何影響。因此，本專利技術制造方法不僅能夠提高電容的面積利用率和電容量，而且還可以降低或不增加寄生RC延遲。附圖說明圖I為本專利技術實施例中包含后道金屬連線區域的MOM電容器件的結構俯視圖 圖2為本專利技術MOM電容制造方法的一個較佳實施例的流程示意圖 圖3 9為圖I沿AA’方向剖切用以說明本專利技術的制作方法具體步驟時所形成的剖面圖具體實施例方式體現本專利技術特征與優點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本專利技術能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本專利技術的范圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本專利技術。上述及其它技術特征和有益效果，將結合實施例及附圖1-9對本專利技術的金屬-氧化物-金屬(metal-oxide-meter,簡稱Μ0Μ)電容的制造方法進行詳細說明。請參閱圖1，圖I為本專利技術實施例中包含后道金屬連線區域的MOM電容器件的結構俯視圖。如圖所示，該MOM電容102采用指狀結構，與后道金屬連線區域101制作在同一金屬層中；Μ0Μ電容102的指狀結構，電容部分由第一電極13和第二電極14組成,并且,第一電極13由多根相互平行的第一指狀極板11單端相連而形成，第二電極14由多根相互平行的第二指狀極板12單端相連而形成。第一電極13和第二電極14之間具有第一絕緣介質層3，MOM電容102的其他區域以及所述金屬連線區域101內部具有第二絕緣介質層5。需要說明的是，在本專利技術的實施例中，第一電極13和第二電極14以high-k介質第一絕緣介質層3，該第一絕緣介質層3只存在于第一電極13和第二電極14所在區域內，MOM電容102與金屬連線區域101以及金屬連線區域101內部以常規介質或low_k介質作·為介質隔離層。值得注意的是，對于本領域的技術人員來說，可以很明了的理解該圖僅僅作為示意說明，實際的金屬連線區與電容可能與圖示的比例不一致。現結合附圖2 9,通過一個具體實施例對本專利技術形成圖I中所述的具有high-k絕緣介質層的MOM電容的制造方法進行逐步詳細說明。圖2為本專利技術MOM電容制造方法的一個較佳實施例的流程示意圖。在本實施例中，MOM電容制造方法包括步驟SOl S06，步驟SOl S06分別通過附圖3 9即圖I沿AA’方向剖切示意圖，以說明本專利技術圖2所述的制作方法具體步驟時所形成的剖面結構。請參閱圖2，如圖所示，在本專利技術的該實施例中，MOM電容制造方法包括如下步驟 步驟SOl :請參閱圖3，在晶圓基底上，沉積第一絕緣介質層3 ;晶圓基底包含襯底I和制作在所述襯底I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬？氧化物？金屬電容（MOM）的制造方法，其中，所述MOM電容（102）采用指狀結構，與后道金屬連線區域（101）制作在同一金屬層中；所述MOM電容（102）的指狀結構，由第一電極（13）和第二電極（14）組成，并且，第一電極（13）由多根相互平行的第一指狀極板（11）單端相連而形成，第二電極（14）由多根相互平行的第二指狀極板（12）單端相連而形成；所述第一電極（13）和第二電極（14）之間具有第一絕緣介質層（3），所述MOM電容（102）的其他區域以及所述金屬連線區域（101）內部具有第二絕緣介質層（5）；其特征在于，所述的方法包括如下步驟：步驟S01：在晶圓基底上，沉積所述第一絕緣介質層（3）；所述晶圓基底包含襯底（1）和制作在所述襯底（1）之上的包含晶體管在內的器件層（2），及N層的金屬層，其中，N為大于等于零的整數；然后，在所述第一絕緣介質層（3）上沉積一層第一硬掩膜介質層（4），所述第一絕緣介質層（3）以High？K介質作為材料；步驟S02：在所述硬掩膜介質層上涂布光刻膠，通過光刻和刻蝕定義第一絕緣介質層（3）介質圖形；步驟S03：在晶圓表面沉積所述第二絕緣介質層（5）；其中，所述第二絕緣介質層（5）以常規介質或low？k介質作為材料；步驟S04：研磨所述第二絕緣介質層（5）和第一硬掩膜介質層（4），使晶圓表面平坦化；步驟S05：在晶圓表面涂布第二硬掩膜介質層（7）以及光刻膠，通過光刻和刻蝕形成位于所述第一絕緣介質層（3）和第二絕緣介質層（5）中的凹槽區域；步驟S06：在所述凹槽區域中填充金屬，形成金屬連線和所述MOM電容（102）的第一指狀極板（11）和第二指狀極板（12）。...

【技術特征摘要】
1.一種金屬-氧化物-金屬電容(MOM)的制造方法，其中， 所述MOM電容(102)采用指狀結構，與后道金屬連線區域(101)制作在同一金屬層中；所述MOM電容(102)的指狀結構，由第一電極(13)和第二電極(14)組成，并且，第一電極(13)由多根相互平行的第一指狀極板(11)單端相連而形成，第二電極(14)由多根相互平行的第二指狀極板(12)單端相連而形成； 所述第一電極(13)和第二電極(14)之間具有第一絕緣介質層(3),所述MOM電容(102)的其他區域以及所述金屬連線區域(101)內部具有第二絕緣介質層(5)； 其特征在于，所述的方法包括如下步驟 步驟SOl :在晶圓基底上，沉積所述第一絕緣介質層(3);所述晶圓基底包含襯底(I)和制作在所述襯底(I)之上的包含晶體管在內的器件層(2)，及N層的金屬層，其中，N為大于等于零的整數；然后，在所述第一絕緣介質層(3)上沉積一層第一硬掩膜介質層(4)，所述 第一絕緣介質層(3)以High-K介質作為材料； 步驟S02 :在所述硬掩膜介質層上涂布光刻膠，通過光刻和刻蝕定義第一絕緣介質層(3)介質圖形； 步驟S03 :在晶圓表面沉積所述第二絕緣介質層(5);其中，所述第二絕緣介質層(5)以常規介質或low-k介質作為材料； 步驟S04:研磨所述第二絕緣介質層(5)和第一硬掩膜介質層(4)，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：全馮溪，周偉，蔣賓，
申請(專利權)人：上海集成電路研發中心有限公司，
類型：發明
國別省市：