專利名稱：具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種內(nèi)含電容器的積體電路，特別是有關(guān)于一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造及其制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，電容器可以與各種積體電路相整合。例如可以做為解耦合電容器(decoupling capacitors)，以用來(lái)改善電壓調(diào)節(jié)(voltage regulation和提供功率分布(power distribution)的抗雜訊能力(noise immunity)。亦可以應(yīng)用在類比/邏輯電路、類比一數(shù)位轉(zhuǎn)換器、混合型訊號(hào)(mixedsignal)、或是射頻(radio frequency)電路操作等等。
傳統(tǒng)制造包含電容器20的半導(dǎo)體元件的方法如下所述。
首先參閱圖1所示，在絕緣層12上沉積鋁金屬層，隨后進(jìn)行微影蝕刻制程，使其圖案化成鋁金屬層14a和14b。其中絕緣層12包括一些形成于硅基底上和基底中的元件(未繪示)。
接著，如圖2所示，在鋁金屬層14a和14b以及絕緣層12上形成絕緣層16，于此絕緣層16中形成鎢插塞(tungsten plug；W-plug)18，用以電性連接鋁金屬層14a。之后，于鎢插塞18和絕緣層16上利用沉積和微影蝕刻制程，形成第一導(dǎo)電板21、絕緣層22和第二導(dǎo)電板23，以構(gòu)成電容器20。其中第一導(dǎo)電板21(即下電極)經(jīng)由鎢插塞18與鋁金屬層14a連接。
繼續(xù)于電容器20和絕緣層16上方沉積另一層絕緣層26，并同時(shí)于絕緣層26和其下方的絕緣層16中形成鎢插塞28a和28b，如圖3所示。
接著于絕緣層26以及鎢插塞28a和28b上方沉積一層鋁金屬層，隨后進(jìn)行微影蝕刻制程將其圖案化成鋁金屬層34a和34b，如圖4所示。其中鋁金屬層34a經(jīng)由鎢插塞28a與第二導(dǎo)電板23即上電極)電性連接，而鋁金屬層34b經(jīng)由鎢插塞28b與鋁金屬層14b電性連接。其主要缺陷在于上述將電容器20整合至積體電路的傳統(tǒng)方法中，需要額外的微影步驟來(lái)形成電容器20，因而增加了整個(gè)半導(dǎo)體制程的成本。
然而，隨著元件積集度的提高以及資料傳輸速度增加，以鋁金屬所構(gòu)成的導(dǎo)線已無(wú)法滿足對(duì)速度的要求，因此，以具有高導(dǎo)電性的金屬銅做為導(dǎo)線，以降低RC延遲(RC delay)，是為目前的趨勢(shì)。
但是，銅金屬無(wú)法以干蝕刻的方式來(lái)定義圖案，其原因在于銅金屬與氯氣電漿氣體反應(yīng)生成的氯化銅(CuCl2)的沸點(diǎn)極高(約1500℃)，因此銅導(dǎo)線的制作需以鑲嵌制程(damascene process)來(lái)進(jìn)行。
在美國(guó)專利第6,180,976BI號(hào)中，揭露一種與鑲嵌制程結(jié)合的薄膜電容器和其制造方法，其中電容器的下電極亦利用鑲嵌制程來(lái)形成。與圖1至圖4中所述的電容器的制程相比較，雖然其可以減少一道微影步驟，然而，由于其下電極的形成是需配合化學(xué)機(jī)械研磨制程以將多余的金屬材質(zhì)磨除，當(dāng)化學(xué)機(jī)械研磨制程進(jìn)行至一程度時(shí)，會(huì)因?yàn)樗心サ慕饘倥c阻障層之間的研磨速率不同，造成所形成的下電極的表面有碟化(dishing)現(xiàn)象。由于碟化現(xiàn)象，使得下電極的表面不平坦，影響了其上方所形成的絕緣層的厚度的均勻性和一致性，造成所形成的電容器的電性品質(zhì)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，通過(guò)同時(shí)使用銅鑲嵌制程和鋁制程，由于銅鑲嵌制程的導(dǎo)入，達(dá)到導(dǎo)線的線寬易于縮小，提高內(nèi)連線的傳輸速率的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有電容器的雙鑲嵌的制造方法，通過(guò)使用相當(dāng)少的微影蝕刻步驟，同時(shí)形成金屬導(dǎo)線，將電容器整合至積體電路中時(shí)，只需額外一道光罩來(lái)形成上電極；所形成的下電極的表面具有較佳的平坦度，使得其上方所形成的絕緣層的厚度具有較佳的均勻性和一致性，達(dá)到降低制程成本和所形成的電容器的電性品質(zhì)較穩(wěn)定的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是它至少包括如下構(gòu)造第一銅導(dǎo)線和第二銅導(dǎo)線設(shè)置于第一絕緣層中；第一密封層設(shè)置于該第一和第二銅導(dǎo)線上；第二絕緣層設(shè)置于該第一密封層上；第三絕緣層設(shè)置于該第二絕緣層上；第一銅插塞和第二銅插塞設(shè)置于該第一密封層、該第二和第三絕緣層中；下電極設(shè)置于該第三絕緣層上，且該下電極經(jīng)由該第一銅插塞與該第一銅導(dǎo)線電性連接；金屬導(dǎo)線設(shè)置于該第三絕緣層上，且該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第二銅插塞與該第二銅導(dǎo)線電性連接；第四絕緣層設(shè)置于該下電極和該金屬導(dǎo)線上；上電極設(shè)置于該第四絕緣層上，且與該下電極彼此相對(duì)；具平坦表面的第五絕緣層設(shè)置于該上電極、該第四絕緣層和該第三絕緣層上；第一銅鑲嵌構(gòu)造和第二銅鑲嵌構(gòu)造配置在該第五絕緣層和該第四絕緣層中，其中該第一銅鑲嵌構(gòu)造是由第三銅導(dǎo)線和第三銅插塞所構(gòu)成，該第二銅鑲嵌構(gòu)造是由第四銅導(dǎo)線和第四銅插塞所構(gòu)成，其中該上電極經(jīng)由該第三銅插塞與該第三銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第四銅插塞與該第四銅導(dǎo)線電性連接；第二密封層設(shè)置于該第三和第四銅導(dǎo)線上。
該下電極和該金屬導(dǎo)線的材質(zhì)是擇自鋁、鋁銅合金、銀或金的其中之一。該第四絕緣層的材質(zhì)擇自氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鈷、氧化鉿或氧化鋁的至少一種。該上電極的材質(zhì)選自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁或鋁銅合金的其中之一。該下電極的范圍等于上電極的范圍。該下電極的范圍大于上電極的范圍。該上電極的厚度介于200埃至1500埃之間。該下電極和該金屬導(dǎo)線的厚度相同，且介于300埃至2000埃之間。該第五絕緣展中更包括一硬罩幕介于其間。該第五絕緣層于該硬罩幕層上方的厚度，等于該第三和第四銅導(dǎo)線的高度。該第五絕緣層于該硬罩幕層下方的厚度，等于該第三和第四銅插塞的高度。該硬罩幕層的材質(zhì)為氮化硅。
本發(fā)明還提供一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是它至少包括如下步驟提供第一絕緣層；于該第一絕緣層中形成第一銅導(dǎo)線和第二銅導(dǎo)線；至少于該第一和第二銅導(dǎo)線上形成第一密封層；于該第一密封層上形成第二絕緣層；于該第二絕緣層上形成第三絕緣層，以做為蝕刻停止層之用；于該第一密封層、該第二和第三絕緣層中形成第一銅插塞和第二銅插塞；于該第三絕緣層和該第一和第二銅插塞上形成第一金屬層；于該第一金屬層上形成第四絕緣層；于該第四絕緣層上形成第二金屬層；將該第二金屬層圖案化，以轉(zhuǎn)為上電極；將該第四絕緣層和該第一金屬層圖案化，使該第一金屬層轉(zhuǎn)為下電極和金屬導(dǎo)線，該下電極經(jīng)由該第一銅插塞與該第一銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第二銅插塞與該第二銅導(dǎo)線電性連接；形成具有平坦表面的第五絕緣層，覆蓋于該上電極、該第四絕緣層和該蝕刻終止層上；于該第五絕緣層中形成多數(shù)個(gè)雙鑲嵌圖案，該雙鑲嵌圖案包括多數(shù)個(gè)溝槽和多數(shù)個(gè)介層窗孔；于該些溝槽中形成第三銅導(dǎo)線和第四銅導(dǎo)線，以及于該些介層窗孔中形成第三銅插塞和第四銅插塞，其中該上電極經(jīng)由該第三銅插塞與該第三銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第四銅插塞與該第四銅導(dǎo)線電性連接；
至少于該第三和第四銅導(dǎo)線上形成第二密封層。
該第一金屬層的材質(zhì)是擇自鋁、鋁銅合金、銀或金的其中之一。該第四絕緣層的材質(zhì)是擇自氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鋯、氧化鉿或氧化鋁的其中之一。該第二金屬層的材質(zhì)是擇自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁或鋁銅合金的的其中之一。該下電極的范圍等于該上電極的范圍。該下電極的范圍大于上電極的范圍。該第二金屬層的厚度介于200埃至1500埃之間。該第一金屬層的厚度介于300埃至2000埃之間。該第五絕緣層中更包括一硬罩幕介于其間。該第五絕緣層于該硬罩幕層上方的厚度，等于該第三和第四銅導(dǎo)線的高度。該第五絕緣層于該硬罩慕層下方的厚度，等于該第三和第四銅插塞的高度。該硬罩幕層的材質(zhì)為氮化硅。
下面結(jié)合較佳實(shí)施例配合附圖詳細(xì)說(shuō)明。


圖1-圖4是傳統(tǒng)將電容器整合至積體電路中的流程剖面示意圖。
圖5-圖13是本發(fā)明實(shí)施例1的形成具有均勻厚度的絕緣層的金屬電容器且與鑲嵌制程結(jié)合的方法的構(gòu)造剖面示意圖。
圖14-圖16是本發(fā)明實(shí)施例2的形成具有均勻厚度的絕緣層的金屬電容器且與另一鑲嵌制程結(jié)合的方法的構(gòu)造剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了形成具有均勻厚度的絕緣層的金屬電容器且能與銅鑲嵌制程結(jié)合，以同時(shí)達(dá)到提高導(dǎo)線的傳輸速率和金屬電容器的電性品質(zhì)。因此，于形成金屬薄膜電容器之前，利用銅金屬鑲嵌制程來(lái)制作其下的內(nèi)連線，通過(guò)沉積制程來(lái)形成第一金屬層、絕緣層和第二金屬層，并先利用蝕刻定義第二金屬層以形成上電極后，再進(jìn)行第二次蝕刻來(lái)定義絕緣層和第一金屬層，以同時(shí)形成下電極和金屬導(dǎo)線。在完成電容器后，繼續(xù)利用銅金屬鑲嵌制程來(lái)制作其上的內(nèi)連線。
因此，本發(fā)明提供一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其構(gòu)造如圖13所示。第一銅導(dǎo)線104a和第二銅導(dǎo)線104b，設(shè)置于第一絕緣層I06中。第一密封層I08，設(shè)置于上述的第一和第二銅導(dǎo)線104a和104b上。第一絕緣層116，設(shè)置于第一密封層108上。一第三絕緣層118，設(shè)置于第二絕緣層116上。一第一銅插塞124a和一第一銅插塞124b，設(shè)置于第一密封層108、第二t邑緣層116和第三絕緣層118中。一下電極126a，設(shè)置于第三絕緣層118上，且下電極126a經(jīng)由第一銅插塞124a與第一銅導(dǎo)線104a電性連接。一金屬導(dǎo)線126b，設(shè)置于第三絕緣層118上，且此金屬導(dǎo)線126b經(jīng)由第二銅插塞124b與第二銅導(dǎo)線I04b電性連接。一第絕緣層128a和128b，設(shè)置于下電極126a年金屬導(dǎo)線126b上。一上電極130a，設(shè)置于第四絕緣層128a上，且與下電極126a彼此相對(duì)。一具平坦表面的第五絕緣層138，設(shè)置于上電極130a、第四絕緣層128a和128b和第三絕緣層118上。一第一銅鑲嵌構(gòu)造和一第二銅鑲嵌構(gòu)造，配置在第五絕緣層138和第四絕緣層128b中，其中第一銅鑲嵌構(gòu)造是由一第三銅導(dǎo)線148a和一第三銅插塞146a所構(gòu)成，第一銅鑲嵌構(gòu)造是由一第四銅導(dǎo)線148b和一第四銅插塞1沁b所構(gòu)成，其中上電極130a經(jīng)由第三銅插塞146a與第三銅導(dǎo)線148a電性連接，金屬導(dǎo)線126b經(jīng)由第四銅插塞146b與第四銅導(dǎo)線148b電性連接。一第。密封層150，設(shè)置于第三和第四銅導(dǎo)線148a和148b上以下以具體實(shí)施例1和實(shí)施例2說(shuō)明上述的構(gòu)造的制造方法實(shí)施例1參閱圖5-圖13所示，本發(fā)明的實(shí)施例1的一種形成具有均勻厚度的絕緣層的金屬電容器且與鑲嵌制程結(jié)合的方法的構(gòu)造。
首先參閱圖5所示，于絕緣層102上形成另一層絕緣層I06，并利用鑲嵌制程于此絕緣層I06中形成厚度約為2000至6000埃的銅導(dǎo)線104a和104b。其中絕緣層102中可能包括其它內(nèi)連線，而絕緣層102下方包括形成于基底上和基底中的元件。為了能清楚描述本發(fā)明的內(nèi)容，這些底層的電路元件并未在圖中顯示。銅導(dǎo)線104a和104b的形成方法，舉例來(lái)說(shuō)，是在絕緣層106中形成溝槽后，形成一層順應(yīng)性的阻障層103后，填入銅金屬，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，以磨除多余的銅金屬和阻障層103。接著至少在銅導(dǎo)線104a和104b上形成密封層108，在圖中是以形成全面性的密封層108為例，其厚度約為100-400埃左右，其材質(zhì)可以是氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC)。
接著參閱圖6所示，于密封層108上依序形成一層絕緣層116和絕緣層118，其中絕緣層118是做為蝕刻停止層之用，其材質(zhì)可為氮化硅，且與絕緣層116不同，絕緣層116的材質(zhì)可為氧化硅。之后于做為蝕刻停止層的絕緣層118上覆蓋一層光阻圖案層120，其具有介層窗的圖案。
接著參閱圖7所示，將此光阻圖案層120的圖案轉(zhuǎn)移至絕緣層118、絕緣層116和密封層108中，用以于其中形成介層窗孔暴露出欲與銅導(dǎo)線104a和104b做電性接觸的區(qū)域。之后移除光阻圖案層120，例如用干式蝕刻或濕式蝕刻來(lái)移除。依序形成順應(yīng)性的阻障層(未繪示)和銅金屬層，再利用化學(xué)機(jī)械研磨制程移除多余的部分，以形成銅插塞124a和124b。
接著參閱圖8所示，于絕緣層118和銅插塞124a和124b上依序沉積金屬層126、絕緣層128和金屬層130。其中金屬層126是將用以形成下電極和導(dǎo)線之用，其厚度約為300-2000埃；絕緣層128是用以構(gòu)成電容器，其厚度約為100-1200埃，然而實(shí)際的厚度仍需視電容器的應(yīng)用及其所需的電容量而定；金屬層130是將用以形成上電極，其厚度約為200-1500埃。上述的金屬層130的材質(zhì)可為鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鋁、鋁銅合金(AlCu)等。絕緣層116的材質(zhì)可為氮化硅、氮氧化硅、碳化硅(SiC)、氧化鉭(TaO2)、氧化鈷(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)、氧化鋁(Al2O3)等。金屬層126的材質(zhì)可為鋁、鋁銅合金、銀或金。
接著參閱圖9所示，定義金屬層130，其方法為進(jìn)行一微影蝕刻制程，以將金屬層130圖案化出上電極130a。
接著參閱圖10所示，另一道微影蝕刻制程接著進(jìn)行，配合以絕緣層118做為蝕刻停止層，來(lái)控制完成蝕刻步驟的時(shí)機(jī)，用以定義絕緣層128和金屬層126，以同時(shí)定義出導(dǎo)線126b和下電極126a，而絕緣層128則轉(zhuǎn)為位于導(dǎo)線126b上方的絕緣層128b和依于下電極126a上方的絕緣層128a。其中所形成的下電極126a和絕緣層128a的區(qū)域大致與上電極130a的區(qū)域相對(duì)應(yīng)，且下電極126a和絕緣層128a的區(qū)域需大于或等于上電極130a的區(qū)域。
下電極126a、絕緣層128a和上電極130a則構(gòu)成電容器132，下電極126a經(jīng)由銅插塞124a與導(dǎo)線104a電性連接，而下電極126a和上電極130a所重迭的區(qū)域即為發(fā)生電容效應(yīng)的區(qū)域。因此，基本上，電容量的大小是由上電極130a的面積所控制。故在前述定義上電極130a時(shí)，需準(zhǔn)確地控制上電極130a的面積。至于在定義下電極126a方面，制程寬裕度就相對(duì)較大。
導(dǎo)線126b則經(jīng)由銅插塞124b與下方的導(dǎo)線104b電性連接。
接著參閱圖11所示，于絕緣層118、緣層128a和128b以及上電極130a上方覆蓋一層溝填能力良好的絕緣層134，其可為利用高密度電漿沉積法來(lái)沉積氧化硅，或者是利用涂布法來(lái)涂布旋涂式玻璃(spin-on glass；SOG)、旋涂式高分子(spin-on polymer；SOP)等。之后于絕緣層134上方形成一層毯覆式犧牲絕緣層136，其材質(zhì)可為氧化硅，接著對(duì)此犧牲絕緣層136進(jìn)行平坦化的制程，使絕緣層136的表面不受其下方由導(dǎo)線126b和電容器132所造成的地形起伏的影響，以利于后續(xù)制程的進(jìn)行。此平坦化制程可為化學(xué)機(jī)械研磨制程。為了方便描述起見(jiàn)，絕緣層134和絕緣層136以下統(tǒng)稱為絕緣層138。
接著進(jìn)行雙鑲嵌制程，參閱圖12所示，于絕緣層138和絕緣層128b中形成雙鑲嵌的圖案，此圖案是由溝槽142和介層窗孔140所構(gòu)成，介層窗孔140會(huì)暴露出欲做電性接觸的導(dǎo)線126b和上電極130a的區(qū)域。
接著參閱圖13所示，形成一層阻障層144，并填入銅金屬，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，以磨除多余的銅金屬，而于雙鑲嵌圖案中形成銅導(dǎo)線148a和148b以及銅插塞146a和146b。之后于銅導(dǎo)線148a和148b以及絕緣層138上方覆蓋一層密封層(sealing layer)150，其材質(zhì)可為氮化硅或碳化硅。于是，上電極130a經(jīng)由銅插塞146a與銅導(dǎo)線148a電性連接，而導(dǎo)線126b則經(jīng)由銅插塞146b與銅導(dǎo)線148b電性連接。
后續(xù)的銅制程仍繼續(xù)進(jìn)行，直至完成整個(gè)內(nèi)連線的制造為止。
上述的絕緣層102、106、116和136的材質(zhì)可以是低介電常數(shù)的絕緣材質(zhì)(例如摻雜或未摻雜的氧化硅)、低介電常數(shù)的旋涂式高分子(例如FLARE、SiLKTM、PAE-II等)、以及化學(xué)氣沉積式低介電常數(shù)材質(zhì)(例如breakdiamondTM(BDTM)、CoralTM、GreendotTM、AuroraTM等)。
實(shí)施例2參閱圖14-圖16所示，是本發(fā)明實(shí)施例2的一種形成具有均勻厚度的絕緣層的金屬電容器且與另一鑲嵌制程結(jié)合的方法的構(gòu)造。
同時(shí)形成具有平坦表面的絕緣層128a的電容器以及導(dǎo)線I26b的步驟，如實(shí)施例1的圖5-圖9所示，在此不多做說(shuō)明。
當(dāng)形成電容器132之后，其上方的內(nèi)連線在此實(shí)施例中是通過(guò)另一種銅金屬雙鑲嵌制程來(lái)進(jìn)行。
參閱圖14所示，于絕緣層118、絕緣層128a和128b以及上電極I30a上方覆蓋一層溝填能力良好的絕緣層134，其可為利用高密度電漿沉積法來(lái)沉積氧化硅，或者是利用涂布法來(lái)涂布旋涂式玻璃(SOG)、旋涂式高分子(SOP)等。之后于絕緣層134上方形成一層毯覆式犧牲絕緣層136，其材質(zhì)可為氧化硅，接著對(duì)此犧牲絕緣層136進(jìn)行平坦化的制程，使絕緣層136的表面不受其下方由導(dǎo)線126b和電容器132所造成的地形起伏的影響，以利于后續(xù)制程的進(jìn)行。此平坦化制程可為化學(xué)機(jī)械研磨制程。為了方便描述起見(jiàn)，絕緣層134和絕緣層136以下統(tǒng)稱為絕緣層138。
需注意的是絕緣層138的總厚度大體上約等于將形成的介層窗的高度。
接著于絕緣層138上形成一薄層的絕緣層156，此絕緣層156具有介層窗的圖案，用以做為硬罩幕之用。用于形成絕緣層156的材質(zhì)可為氮化硅。之后于做為硬罩幕的絕緣層156上方形成一層厚度較厚的絕緣層158，其厚度大體上約等于將形成的導(dǎo)線的高度。
接著進(jìn)行雙鑲嵌制程，參閱圖15所示，于絕緣層158和絕緣層138中分別形成溝槽162和介層窗孔160，構(gòu)成雙鑲嵌的圖案。其中，介層窗孔160會(huì)暴露出欲做電性接觸的導(dǎo)線126b和上電極130a的區(qū)域。
接著參閱圖16所示，在絕緣層158和138上以及其中的溝槽162和介層窗孔160表面形成一層順應(yīng)性的阻障層144，并填入銅金屬，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，以磨除多余的銅金屬，而于雙鑲嵌圖案中形成銅導(dǎo)線148a和148b以及銅插塞146a和146b。之后至少于銅導(dǎo)線148a和148b的表面形成一層密封層170，在此圖中是以形成一層全面性的密封層170為例，亦即此密封層也覆蓋于絕緣層158上方，密封層170的材質(zhì)可為氮化硅或碳化硅。
上述的絕緣層102、106、116、134、136和158的材質(zhì)可以是低介電常數(shù)的絕緣材質(zhì)(例如摻雜或未摻雜的氧化硅)、低介電常數(shù)的旋涂式高分子(例如FLARE、SiLKTM、PAE-II等)、以及化學(xué)氣沉積式低介電常數(shù)材質(zhì)(例如breakdiamondTM(BDTM)、CoralTM、GreendotTM、AuroraTM等)。
本發(fā)明的特征與效果，綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1、與圖1-圖4所述的傳統(tǒng)技術(shù)相比較，本發(fā)明可同時(shí)使用銅鑲嵌制程和鋁制程。由于銅鑲嵌制程的導(dǎo)入，因此導(dǎo)線的線寬易于縮小，而且可以提高內(nèi)連線的傳輸速率。
2、本發(fā)明的電容器是利用兩階段的微影蝕刻步驟來(lái)完成。而當(dāng)利用微影蝕刻的方式來(lái)形成本發(fā)明的電容器的下電極時(shí)，亦同時(shí)形成金屬導(dǎo)線。因此，將電容器整合至積體電路中時(shí)，只需額外一道光罩來(lái)形成上電極，可降低制程成本。
3、與美國(guó)專利第6,180,976BI號(hào)中揭露的技術(shù)相比較，本發(fā)明的下電極沒(méi)有經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨制程，因此不會(huì)有碟化現(xiàn)象。故所形成的下電極的表面具有較佳的平坦度，使得其上方所形成的絕緣層的厚度具有較佳的均勻性和一致性，所形成的電容器的電性品質(zhì)較穩(wěn)定。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限制本發(fā)明，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做更動(dòng)與潤(rùn)飾，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是它至少包括如下構(gòu)造第一銅導(dǎo)線和第二銅導(dǎo)線設(shè)置于第一絕緣層中；第一密封層設(shè)置于該第一和第二銅導(dǎo)線上；第二絕緣層設(shè)置于該第一密封層上；第三絕緣層設(shè)置于該第二絕緣層上；第一銅插塞和第二銅插塞設(shè)置于該第一密封層、該第二和第三絕緣層中；下電極設(shè)置于該第三絕緣層上，且該下電極經(jīng)由該第一銅插塞與該第一銅導(dǎo)線電性連接；金屬導(dǎo)線設(shè)置于該第三絕緣層上，且該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第二銅插塞與該第二銅導(dǎo)線電性連接；第四絕緣層設(shè)置于該下電極和該金屬導(dǎo)線上；上電極設(shè)置于該第四絕緣層上，且與該下電極彼此相對(duì)；具平坦表面的第五絕緣層設(shè)置于該上電極、該第四絕緣層和該第三絕緣層上；第一銅鑲嵌構(gòu)造和第二銅鑲嵌構(gòu)造配置在該第五絕緣層和該第四絕緣層中，其中該第一銅鑲嵌構(gòu)造是由第三銅導(dǎo)線和第三銅插塞所構(gòu)成，該第二銅鑲嵌構(gòu)造是由第四銅導(dǎo)線和第四銅插塞所構(gòu)成，其中該上電極經(jīng)由該第三銅插塞與該第三銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第四銅插塞與該第四銅導(dǎo)線電性連接；第二密封層設(shè)置于該第三和第四銅導(dǎo)線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該下電極和該金屬導(dǎo)線的材質(zhì)是擇自鋁、鋁銅合金、銀或金的其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該第四絕緣層的材質(zhì)擇自氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鈷、氧化鉿或氧化鋁的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該上電極的材質(zhì)選自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁或鋁銅合金的其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該下電極的范圍等于上電極的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該下電極的范圍大于上電極的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該上電極的厚度介于200埃至1500埃之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該下電極和該金屬導(dǎo)線的厚度相同，且介于300埃至2000埃之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該第五絕緣展中更包括一硬罩幕介于其間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該第五絕緣層于該硬罩幕層上方的厚度，等于該第三和第四銅導(dǎo)線的高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該第五絕緣層于該硬罩幕層下方的厚度，等于該第三和第四銅插塞的高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造，其特征是該硬罩幕層的材質(zhì)為氮化硅。
13.一種權(quán)利要求1-12其中之一所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是它至少包括如下步驟提供第一絕緣層；于該第一絕緣層中形成第一銅導(dǎo)線和第二銅導(dǎo)線；至少于該第一和第二銅導(dǎo)線上形成第一密封層；于該第一密封層上形成第二絕緣層；于該第二絕緣層上形成第三絕緣層，以做為蝕刻停止層之用；于該第一密封層、該第二和第三絕緣層中形成第一銅插塞和第二銅插塞；于該第三絕緣層和該第一和第二銅插塞上形成第一金屬層；于該第一金屬層上形成第四絕緣層；于該第四絕緣層上形成第二金屬層；將該第二金屬層圖案化，以轉(zhuǎn)為上電極；將該第四絕緣層和該第一金屬層圖案化，使該第一金屬層轉(zhuǎn)為下電極和金屬導(dǎo)線，該下電極經(jīng)由該第一銅插塞與該第一銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第二銅插塞與該第二銅導(dǎo)線電性連接；形成具有平坦表面的第五絕緣層，覆蓋于該上電極、該第四絕緣層和該蝕刻終止層上；于該第五絕緣層中形成多數(shù)個(gè)雙鑲嵌圖案，該雙鑲嵌圖案包括多數(shù)個(gè)溝槽和多數(shù)個(gè)介層窗孔；于該些溝槽中形成第三銅導(dǎo)線和第四銅導(dǎo)線，以及于該些介層窗孔中形成第三銅插塞和第四銅插塞，其中該上電極經(jīng)由該第三銅插塞與該第三銅導(dǎo)線電性連接，該金屬導(dǎo)線經(jīng)由該第四銅插塞與該第四銅導(dǎo)線電性連接；至少于該第三和第四銅導(dǎo)線上形成第二密封層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第一金屬層的材質(zhì)是擇自鋁、鋁銅合金、銀或金的其中之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第四絕緣層的材質(zhì)是擇自氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鋯、氧化鉿或氧化鋁的其中之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第二金屬層的材質(zhì)是擇自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁或鋁銅合金的的其中之一。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該下電極的范圍等于該上電極的范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該下電極的范圍大于上電極的范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第二金屬層的厚度介于200埃至1500埃之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第一金屬層的厚度介于300埃至2000埃之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第五絕緣層中更包括一硬罩幕介于其間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第五絕緣層于該硬罩幕層上方的厚度，等于該第三和第四銅導(dǎo)線的高度。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該第五絕緣層于該硬罩慕層下方的厚度，等于該第三和第四銅插塞的高度。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造的制造方法，其特征是該硬罩幕層的材質(zhì)為氮化硅。
全文摘要
一種具有電容器的雙鑲嵌構(gòu)造及其制造方法，是于形成金屬薄膜電容器之前，利用銅金屬鑲嵌制程來(lái)制作其下的內(nèi)連線。再通過(guò)沉積第一金屬層、絕緣層和第二金屬層，并先利用蝕刻定義第二金屬層以形成上電極后，再進(jìn)行第二次蝕刻來(lái)定義絕緣層和第一金屬層，以同時(shí)形成下電極和金屬導(dǎo)線。在完成電容器后，繼續(xù)利用銅金屬鑲嵌制程來(lái)制作其上的內(nèi)連線。具有降低制程成本和所形成的電容器的電性品質(zhì)較穩(wěn)定的功效。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1404127SQ0210699
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者徐震球, 李世達(dá) 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司