Mim電容結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種M頂電容結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，半導(dǎo)體器件中的電容器按照結(jié)構(gòu)大致可以分為多晶硅-絕緣體-多晶硅(pip)電容器和金屬-絕緣體-金屬(Mm電容器。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)半導(dǎo)體器件的特性有選擇地使用這些電容器。例如，在高頻半導(dǎo)體器件中，可以選用M頂電容器。
[0003]隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，要求電容器具有更大的電容值，以確保電容器能夠正常工作。然而，對于PIP電容器來說，作為上/下電極板的多晶硅與作為電容介電層的絕緣層之間的界面處容易發(fā)生氧化，因而會使電容值減小。相比之下，M頂電容器可以具有最小的電阻率，并且由于內(nèi)部耗盡以及相對較大的電容而基本上不會存在寄生電容。因此，在半導(dǎo)體器件中，尤其是在高頻器件中，通常會選用M頂電容器。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，MIM電容器通常在后段工藝(BEOL)形成銅互連結(jié)構(gòu)時形成。銅互連結(jié)構(gòu)可以形成在M頂電容器周圍，其中上層銅互連層和下層銅互連層可以經(jīng)由導(dǎo)電插塞(plug)(例如，鎢塞)彼此相連，并且M頂電容器也可以經(jīng)由導(dǎo)電插塞與這些金屬互連層相連或與晶體管的漏區(qū)相連。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中M頂電容器的基本結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，MIM電容器結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電層100’、絕緣層200’和第二導(dǎo)電層300’ ；絕緣層200’制備在所述第一導(dǎo)電層100’上；第二導(dǎo)電層300’制備在所述絕緣層200’上，且第一導(dǎo)電層100’與現(xiàn)有技術(shù)相似都是設(shè)置在導(dǎo)電材料上比如金屬互連層的頂層金屬層上(圖1中未示出)。
[0005]由于上述電容的存在，使得M頂電容器高于其周圍位置，導(dǎo)致在對沉積于其上的介質(zhì)層進(jìn)行平坦化后，電容器上的介質(zhì)層高于其他位置的介質(zhì)層，也就是說在電容器上方形成凸起，進(jìn)而在后續(xù)圖形化過程中，凸起的存在影響曝光效果，從而進(jìn)一步影響刻蝕效果，比如在圖形化后對光刻膠中形成的凹槽進(jìn)行清洗后發(fā)現(xiàn)部分位置應(yīng)有的凹槽并沒有形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請旨在提供一種MIM電容結(jié)構(gòu)及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電容結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的凸起影響刻蝕效果的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種M頂電容結(jié)構(gòu)，MIM電容結(jié)構(gòu)包括:第一導(dǎo)電層；絕緣層，設(shè)置在第一導(dǎo)電層上；第二導(dǎo)電層，設(shè)置在絕緣層上，第一導(dǎo)電層、絕緣層和第二導(dǎo)電層的疊置方向為縱向，與縱向垂直的方向為橫向，第二導(dǎo)電層包括一個或相互獨立的多個第二介電材料部，由第二導(dǎo)電層的上表面向第二導(dǎo)電層中延伸。
[0008]進(jìn)一步地，上述第二導(dǎo)電層的下表面積為S1，第二介電材料部的橫向截面的總面積為 S2，且 S2:S1 = 1:10 ?1:2。
[0009]進(jìn)一步地，上述第二介電材料部為多個，第二介電材料部的形狀為軸線垂直于第二導(dǎo)電層的圓柱狀。
[0010]進(jìn)一步地，上述各第二介電材料部的直徑為10?100nm,優(yōu)選50?800nm,進(jìn)一步優(yōu)選100?700nm，更優(yōu)選200?600nm。
[0011]進(jìn)一步地，上述第一導(dǎo)電層包括一個或多個第一介電材料部，沿縱向貫穿第一導(dǎo)電層設(shè)置，且第一介電材料部和第二介電材料部一一對應(yīng)設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，上述第一介電材料部的形狀為軸線垂直于第一導(dǎo)電層的圓柱狀，且第一介電材料部的直徑與第二介電材料部的直徑相等。
[0013]進(jìn)一步地，上述第二導(dǎo)電層的縱向截面的橫向?qū)挾刃∮诮^緣層的縱向截面的橫向覽度。
[0014]進(jìn)一步地，上述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的材料為金屬鋁。
[0015]進(jìn)一步地，上述第一介電材料部、第二介電材料部以及絕緣層的材料為Si02、Si3N4、Ta2O5> T12 或 Al2O30
[0016]根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種M頂電容結(jié)構(gòu)的制作方法，該制作方法包括:步驟SI，設(shè)置第一導(dǎo)電層；步驟S2，在第一導(dǎo)電層上設(shè)置絕緣材料；步驟S3，對絕緣材料進(jìn)行刻蝕，形成第二凹槽，第二凹槽中保留有多個相互獨立的絕緣材料塊形成第二介電材料部，位于第二凹槽底面所在平面以下的絕緣材料形成MIM電容結(jié)構(gòu)的絕緣層；以及步驟S4，在第二凹槽中設(shè)置第二導(dǎo)電部，第二介電材料部與第二導(dǎo)電部形成M頂電容結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)電層。
[0017]進(jìn)一步地,上述第二導(dǎo)電層的下表面積為S1,第二導(dǎo)電部的總上表面積為S4,且(S「S4) =S1 = 1:10 ?1:2。
[0018]進(jìn)一步地,上述步驟SI包括:步驟Sll,沉積第一絕緣材料；步驟S12,刻蝕第一絕緣材料，形成第一凹槽，第一凹槽的深度等于第一絕緣材料的厚度，且第一凹槽與第二凹槽一一對應(yīng)；步驟S13，在第一凹槽中設(shè)置第一導(dǎo)電部，得到第一導(dǎo)電層。
[0019]進(jìn)一步地，上述第二凹槽與第一凹槽均為直徑為10?100nm的圓柱形凹槽，優(yōu)選50?800nm，進(jìn)一步優(yōu)選100?700nm，更優(yōu)選200?600nm。
[0020]進(jìn)一步地,上述步驟S13包括:步驟S131,向具有第一凹槽的絕緣材料上沉積導(dǎo)電材料；步驟S132，對導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機械拋光，得到位于第一凹槽內(nèi)的第一導(dǎo)電部；上述步驟S4包括:步驟S41，向具有第二凹槽的絕緣材料上沉積導(dǎo)電材料；步驟S42，對導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機械拋光，得到位于第二凹槽內(nèi)的第二導(dǎo)電部。
[0021]進(jìn)一步地,上述步驟S131和步驟S42采用減射法沉積導(dǎo)電材料。
[0022]進(jìn)一步地，上述第二導(dǎo)電層的縱向截面的橫向?qū)挾刃∮诮^緣層的縱向截面的橫向?qū)挾?，步驟S4在設(shè)置第二導(dǎo)電部后還包括:在具有第二導(dǎo)電部的絕緣材料上設(shè)置光刻膠；對光刻膠進(jìn)行圖形化處理，得到光刻膠掩膜；對絕緣材料進(jìn)行刻蝕至絕緣層的上表面；去除光刻膠掩膜，得到第二導(dǎo)電層。
[0023]應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，保留原有第一導(dǎo)電層、絕緣層以及第二導(dǎo)電層疊置結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)電容器的功能；而在第二導(dǎo)電層中設(shè)置有第二介電材料部，從而將原有的第二導(dǎo)電層的整個連續(xù)結(jié)構(gòu)變?yōu)槊娣e較小的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在后續(xù)沉積介電材料并進(jìn)行CMP時，由于第二導(dǎo)電層原有的導(dǎo)電材料與本申請介電材料對CMP的感應(yīng)受力不同，因此，CMP后在第二介電材料部上方的介電材料的高度能夠相對于導(dǎo)電材料上方的介電材料的高度低，并與其他沒有設(shè)置電容結(jié)構(gòu)處的介電材料的高度基本相當(dāng)。也就是說，由于第二介電材料部的存在使原有的大面積凸起分散為較多小面積凸起的同時，也使得小凸起的高度相對于現(xiàn)有的大面積凸起的高度有所降低，因此使得位于電容結(jié)構(gòu)上方的介電材料的凸起變得相對平整，進(jìn)而有效地改善了后續(xù)曝光、刻蝕的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0024]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0025]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中MIM電容器的基本結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2示出了本申請一種優(yōu)選實施方式提供的MIM電容器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3示出了沿圖2所示的A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4示出了本申請一種優(yōu)選實施方式提供的MIM電容器的制造方法的流程示意圖；
[0029]圖5至圖11示出了實施圖4所示各步驟后所得到的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中