本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，特別是涉及一種金屬絕緣體金屬(metal-insulator-metal，MIM)電容的制造方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體集成電路制造中，MIM電容(，金屬絕緣體金屬)由于集成在后道金屬互連中，可以縮小芯片面積和減小寄生電容，逐步替代了多晶硅絕緣體多晶硅(poly-insulator-poly，PIP)電容和金屬氧化物硅襯底(metal-oxide-silicon，MOS)電容，因此在存儲器、射頻和模擬/混合信號集成電路中得到了廣泛應(yīng)用。

MIM電容器通常使用氮化硅或氮氧化硅作為電容器中間絕緣層，其中，氮化硅即Si₃N₄并簡稱SIN，氮氧化硅簡稱為SION，不同絕緣體的使用會影響電容器的電容和電感值。

在現(xiàn)有方法中，集成電路產(chǎn)品中集成MIM電容時，在MIM層的上極板金屬層形成后，需要采用光刻刻蝕工藝對上極板金屬層進(jìn)行刻蝕，這時上極板金屬層的刻蝕會停止在中間絕緣層上，以中間絕緣層為氮化硅為例，上極板金屬層的刻蝕會停止在氮化硅層上；而在后續(xù)進(jìn)行下極板金屬層的刻蝕時，需要先形成一層介質(zhì)抗反射層(DARC)，DARC一般采用氮氧化硅層，之后在進(jìn)行光刻刻蝕，光刻刻蝕是先形成光刻膠層，采用對光刻膠進(jìn)行光刻包括曝光顯影等定義出光刻膠圖形結(jié)構(gòu)，之后以光刻膠圖形結(jié)構(gòu)為掩模進(jìn)行刻蝕。現(xiàn)有方法中，特別是下極板金屬層的光刻刻蝕的工藝窗口小，會降低產(chǎn)品的良率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MIM電容的制造方法，能提高下極板金屬層的光刻刻蝕的工藝窗口，提高產(chǎn)品良率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的MIM電容的制造方法包括如下步驟：

步驟一、在形成有集成電路的半導(dǎo)體襯底上形成由下極板金屬層、中間絕緣層和上極板金屬層組成的疊層結(jié)構(gòu)。

步驟二、進(jìn)行第一次金屬刻蝕，所述第一次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域采用光刻定義并用于對所述上極板金屬層進(jìn)行刻蝕，所述第一次金屬刻蝕以所述中間絕緣層為停止層。

步驟三、進(jìn)行第二次絕緣層刻蝕，所述第二次絕緣層刻蝕用于將位于所述第一次金屬刻蝕后的所述上極板金屬層外的所述中間絕緣層都去除，所述第二次絕緣層刻蝕以所述下極板金屬層為停止層。

步驟四、形成介質(zhì)抗反射層，在所述上極板金屬層外所述介質(zhì)抗反射層直接和所述下極板金屬層接觸，消除所述介質(zhì)反射層的底部和所述中間絕緣層接觸時所述中間絕緣層對所述介質(zhì)反射層的反射率的波動的影響。

步驟五、進(jìn)行第三次金屬刻蝕，所述第三次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域采用光刻定義并用于對所述下極板金屬層進(jìn)行刻蝕，由所述第一次金屬刻蝕后的所述上極板金屬層和所述第三次金屬刻蝕后的所述下極板金屬層以及中間的所述中間絕緣層組成MIM電容。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述中間絕緣層的材料包括氮化硅或氮氧化硅。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述上極板金屬層的材料包括氮化鈦。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述下極板金屬層材料包括鋁銅合金。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述下極板金屬層材料還包括形成于鋁銅合金層的底部表面形成有鈦層以及形成于所述鋁銅合金層的頂部表面的鈦和氮化鈦的疊加層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述介質(zhì)抗反射層的材料包括氮氧化硅。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一次金屬刻蝕完成后，所述上極板金屬層外的剩余的所述中間絕緣層的厚度為

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第二次絕緣層刻蝕的工藝條件為：溫度為60℃，射頻功率為300W～600W，壓強(qiáng)為40毫托～70毫托，CH₂F₂的流量為20sccm～70sccm，AR的流量為50sccm～130sccm，O₂的流量為10sccm～40sccm，時間為8秒～20秒。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述介質(zhì)抗反射層的材料還包括形成于氮氧化硅表面的氧化層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述介質(zhì)抗反射層的氮氧化硅的厚度為氮氧化硅表面的氧化層的厚度為

進(jìn)一步的改進(jìn)是，在步驟二的所述第二次絕緣層刻蝕完成后以及步驟四形成所述介質(zhì)抗反射層之間，還包括進(jìn)行清洗以去除所述第二次絕緣層刻蝕過程中產(chǎn)生的聚合物的步驟。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述上極板金屬層的厚度為

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述MIM電容的區(qū)域位于所述半導(dǎo)體襯底的場氧化層上方。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述MIM電容集成在位于所述半導(dǎo)體襯底上的所述集成電路的金屬互連層中。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第三次金屬刻蝕完成后，還包括形成接觸孔引出所述MIM電容的所述下極板金屬層和所述上極板金屬層的電極的步驟。

本發(fā)明通過在上極板金屬層對應(yīng)的第一次金屬刻蝕完成之后進(jìn)行一次去除上極板金屬層外的中間絕緣層的第二次絕緣層刻蝕的工藝，通過第二次絕緣層刻蝕的工藝將上極板金屬層外的中間絕緣層完全去除，這樣后續(xù)介質(zhì)抗反射層能夠和底部的下極板金屬層直接接觸；由于中間絕緣層作為第一次金屬刻蝕的停止層故在第一次金屬刻蝕完成之后的厚度會有較大的波動，將中間絕緣層完全去除后能夠消除中間絕緣層的厚度波動對介質(zhì)抗反射層的影響，即本發(fā)明能消除介質(zhì)反射層的底部和中間絕緣層接觸時中間絕緣層對介質(zhì)反射層的反射率的波動的影響，從而使得介質(zhì)抗反射層的反射率保持穩(wěn)定，最后能夠提高下極板金屬層的光刻刻蝕的工藝窗口，從而能提高產(chǎn)品良率。

另外，本發(fā)明由于在第三次金屬刻蝕之前已經(jīng)去除了上極板金屬層外的中間絕緣層，故在第三次金屬刻蝕刻蝕時不需要再進(jìn)行中間絕緣層的刻蝕，故能夠減少第三次金屬刻蝕的時間。

同樣，后續(xù)進(jìn)行接觸孔的刻蝕時也不需要在進(jìn)行中間絕緣層的刻蝕，故能夠減少進(jìn)行中間絕緣層刻蝕時產(chǎn)生的聚合物(polymer)，也即本發(fā)明能夠降低聚合物的產(chǎn)生，而聚合物形成時有可能使MIM電容的上下極板短路。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1A-圖1E是現(xiàn)有MIM電容的制造方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是氮化硅的厚度對不同厚度的氮氧化硅的反射率的影響分布圖；

圖3是本發(fā)明實施例MIM電容的制造方法的流程圖；

圖4A-圖4F是本發(fā)明實施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

在詳細(xì)說明本發(fā)明實施例之前，先說明一下現(xiàn)有方法以及申請人對現(xiàn)有方法所產(chǎn)生的技術(shù)問題的分析，如圖1A至圖1E所示，是現(xiàn)有MIM電容的制造方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有MIM電容的制造方法包括如下步驟：

步驟一、如圖1A所示，在形成有集成電路的半導(dǎo)體襯底如硅襯底1上形成由下極板金屬層2、中間絕緣層3和上極板金屬層4組成的疊層結(jié)構(gòu)。

步驟二、進(jìn)行第一次金屬刻蝕。首先、如圖1B所示，采用光刻工藝并形成光刻膠圖形101來定義所述第一次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域。之后、如圖1C所示，對所述上極板金屬層4進(jìn)行刻蝕，所述第一次金屬刻蝕以所述中間絕緣層3為停止層。所述中間絕緣層3在刻蝕過程中會有一定的損耗。之后去除光刻膠圖形101。

上面兩個步驟是對所述上極板金屬層4的刻蝕，下面的步驟將會描述對所述下極板金屬層2的刻蝕：

步驟三、如圖1D所示，形成介質(zhì)抗反射層5。圖1D僅顯示所述上極板金屬層4外的區(qū)域，可以看出所述介質(zhì)抗反射層5是形成于殘留的所述中間絕緣層3的表面。

步驟四、進(jìn)行第三次金屬刻蝕。首先、如圖1D所示，采用光刻工藝并形成光刻膠圖形102來定義所述第三次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域。之后、如圖1E所示，對所述下極板金屬層2進(jìn)行刻蝕，對所述下極板金屬層2進(jìn)行刻蝕之前還需要先依次刻蝕掉所述介質(zhì)抗反射層5和所述中間絕緣層3。刻蝕完成后，形成由所述第一次金屬刻蝕后的所述上極板金屬層4和所述第三次金屬刻蝕后的所述下極板金屬層2以及中間的所述中間絕緣層3組成MIM電容。

由于，上述現(xiàn)有方法中第三次金屬刻蝕的工藝窗口很小，且容易產(chǎn)生良率問題，而良率降低也即意味著成本的升高，故對經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。為了找出第三次金屬刻蝕的工藝窗口很小的問題，申請人做了如下分析：

所述中間絕緣層3的材料包括氮化硅或氮氧化硅，而介質(zhì)抗反射層5的材料一般采用氮氧化硅；以所述中間絕緣層3為氮化硅，所述介質(zhì)抗反射層5的材料為氮氧化硅為例，在步驟二的第一次金屬刻蝕完成后，所述上極板金屬層4外的所述中間絕緣層3會有一定的損耗，而且這種損耗使得所述上極板金屬層4外的所述中間絕緣層3并不均勻，具有一定的波動性，正是這種波動性使得后續(xù)形成的介質(zhì)抗反射層5的反射率具有波動性，最后會導(dǎo)致第三次金屬刻蝕的工藝窗口縮小。原因可以參考圖2所示，圖2是氮化硅的厚度對不同厚度的氮氧化硅的反射率的影響分布圖，圖2中縱坐標(biāo)表示的氮化硅的厚度即對應(yīng)于所述中間絕緣層3的厚度，橫坐標(biāo)氮氧化硅的厚度即對應(yīng)于所述介質(zhì)抗反射層5的厚度，實際工藝中，所述介質(zhì)抗反射層5一般采用30納米，即圖2中AA線所示位置處的厚度，可以看出，在AA線的整個縱向上表示了氮化硅的厚度的變化，可知當(dāng)?shù)璧暮穸茸兓瘯r，氮氧化硅的反射率變化較大。圖2中反射率的大小用不同的灰度表示。所以，從圖2可以看出，氮氧化硅的反射率對氮化硅的厚度是敏感的，也即當(dāng)由氮化硅組成的所述中間絕緣層3的厚度不均勻時，由氮氧化硅組成的介質(zhì)抗反射層5的反射率也就不均勻，最后會出現(xiàn)現(xiàn)有方法所具有的第三次金屬刻蝕的工藝窗口很小，且容易產(chǎn)生良率問題的缺陷。

申請人根據(jù)對上述技術(shù)問題的分析，形成了本發(fā)明實施例方法，現(xiàn)說明如下：

如圖3所示，是本發(fā)明實施例MIM電容的制造方法的流程圖；如圖4A至圖4F所示，是本發(fā)明實施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例MIM電容的制造方法包括如下步驟：

步驟一、如圖4A所示，在形成有集成電路的半導(dǎo)體襯底1上形成由下極板金屬層2、中間絕緣層3和上極板金屬層4組成的疊層結(jié)構(gòu)。

較佳為，所述中間絕緣層3的材料包括氮化硅或氮氧化硅。

所述上極板金屬層4的材料包括氮化鈦。

所述下極板金屬層2材料包括鋁銅合金，還包括形成于鋁銅合金層的底部表面形成有鈦層以及形成于所述鋁銅合金層的頂部表面的鈦和氮化鈦的疊加層。

為了便于更清楚的說明，這里列出了一個具體參數(shù)：所述上極板金屬層4的厚度為所述下極板金屬層2材料的鋁銅合金的厚度為形成于鋁銅合金層的底部表面形成有鈦層的厚度為形成于所述鋁銅合金層的頂部表面的鈦為氮化鈦為所述中間絕緣層3采用氮化硅且厚度為

步驟二、進(jìn)行第一次金屬刻蝕。首先、如圖4B所示，采用光刻工藝并形成光刻膠圖形101來定義所述第一次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域。之后、如圖4C所示，對所述上極板金屬層4進(jìn)行刻蝕，所述第一次金屬刻蝕以所述中間絕緣層3為停止層。所述中間絕緣層3在刻蝕過程中會有一定的損耗。之后去除光刻膠圖形101。

為了便于更清楚的說明，這里列出了一個具體參數(shù)：所述第一次金屬刻蝕完成后，所述上極板金屬層4外的剩余的所述中間絕緣層3的厚度為

步驟三、如圖4D所示，進(jìn)行第二次絕緣層刻蝕，所述第二次絕緣層刻蝕用于將位于所述第一次金屬刻蝕后的所述上極板金屬層4外的所述中間絕緣層3都去除，所述第二次絕緣層刻蝕以所述下極板金屬層2為停止層。

為了便于更清楚的說明，這里列出了一個具體參數(shù)：所述第二次絕緣層刻蝕的工藝條件為：溫度為60℃，射頻功率為300W～600W，壓強(qiáng)為40毫托～70毫托，CH₂F₂的流量為20sccm～70sccm，AR的流量為50sccm～130sccm，O₂的流量為10sccm～40sccm，時間為8秒～20秒。

在步驟二的所述第二次絕緣層刻蝕完成后以及步驟四形成所述介質(zhì)抗反射層5之間，還包括進(jìn)行清洗以去除所述第二次絕緣層刻蝕過程中產(chǎn)生的聚合物的步驟。

步驟四、如圖4E所示，形成介質(zhì)抗反射層5。圖4E僅顯示所述上極板金屬層4外的區(qū)域，可以看出，在所述上極板金屬層4外所述介質(zhì)抗反射層5直接和所述下極板金屬層2接觸，消除所述介質(zhì)反射層的底部和所述中間絕緣層3接觸時所述中間絕緣層3對所述介質(zhì)反射層的反射率的波動的影響。

較佳為，所述介質(zhì)抗反射層5的材料包括氮氧化硅以及形成于氮氧化硅表面的氧化層。為了便于更清楚的說明，這里列出了一個具體參數(shù)：所述介質(zhì)抗反射層5的氮氧化硅的厚度為氮氧化硅表面的氧化層的厚度為

步驟五、進(jìn)行第三次金屬刻蝕。首先、如圖4E所示，采用光刻工藝并形成光刻膠圖形102來定義所述第三次金屬刻蝕的刻蝕區(qū)域。之后、如圖4F所示，對所述下極板金屬層2進(jìn)行刻蝕，對所述下極板金屬層2進(jìn)行刻蝕之前還需要先刻蝕掉所述介質(zhì)抗反射層5?？涛g完成后，由所述第一次金屬刻蝕后的所述上極板金屬層4和所述第三次金屬刻蝕后的所述下極板金屬層2以及中間的所述中間絕緣層3組成MIM電容。

較佳為，所述MIM電容的區(qū)域位于所述半導(dǎo)體襯底1的場氧化層上方。所述MIM電容集成在位于所述半導(dǎo)體襯底1上的所述集成電路的金屬互連層中。所述第三次金屬刻蝕完成后，還包括形成接觸孔引出所述MIM電容的所述下極板金屬層2和所述上極板金屬層4的電極的步驟。

以上通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。