本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造，特別涉及一種mim?電容器及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、電容器是集成電路(例如射頻電路、混合信號電路等)中的一種常用的無源電子器件，通常包括金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)電容、pn結(jié)電容、多晶硅-絕緣體-多晶硅(pip)電容以及金屬-絕緣體-金屬(mim)電容等。

2、其中，mim電容器是一種平板電容器，一般在后段制程(back-end?of?line，beol)中形成于金屬互連結(jié)構(gòu)上，由兩層金屬分別作為上下電極，中間為絕緣介質(zhì)層（dielectric），其上下電極的金屬制作工藝易與金屬互連工藝相兼容的銅、鋁等。

3、請參考圖1，現(xiàn)有的一種mim電容器的制造方法是將mim電容器形成在兩層金屬互連層metal_n-1、metal_n之間的金屬層間介質(zhì)層idl_n中，需要經(jīng)過下電極金屬沉積、絕緣介質(zhì)層cild沉積、上電極金屬沉積、上電極ctm光刻與刻蝕、下電極cbm光刻與刻蝕等一系列工藝步驟來實(shí)現(xiàn)，mim電容器的上電極ctm和下極板cbm通過相應(yīng)的通孔via_n引出到metal_n。顯然該方法需要額外的兩張光罩（即制作上電極的光罩和制造下電極的光罩），而且由于制造的mim電容器為平面電容結(jié)構(gòu)，在需要mim電容器的電容值較大時，基于電容值與面積成正比的關(guān)系，所需要的mim電容器的面積也很大，會撐大整個芯片的面積。

4、請參考圖2，現(xiàn)有的另一種mim電容器的制造方法是利用金屬互連層metal_n-1來形成下極板，之后再經(jīng)過絕緣介質(zhì)層cidl沉積、上電極金屬沉積、上電極ctm光刻與刻蝕等一系列工藝步驟。該方法由于mim電容器的下極板和金屬互連層metal_n-1通過同一層金屬層來實(shí)現(xiàn)，因此可以節(jié)省了一張光罩，并有利于降低芯片的厚度，但是該方法制造的mim電容器為平面電容結(jié)構(gòu)，在需要mim電容器的電容值較大時，基于電容值與面積成正比的關(guān)系，所需要的mim電容器的面積也很大，會撐大整個芯片的面積。

5、因此，亟需一種mim電容器及其制造方法，能夠在獲得較大電容值的同時，有利于縮小芯片面積和厚度，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種mim電容器及其制造方法，能夠獲得較大電容值的同時，有利于縮小芯片面積和厚度，降低生產(chǎn)成本。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種mim電容器，其包括：

3、下極板，所述下極板與下層金屬互連線采用同一層金屬層形成，且所述下極板具有由若干凹陷部和若干凸起部組合而成的立體結(jié)構(gòu)圖案；

4、絕緣介質(zhì)層，保形地覆蓋在所述下極板的表面上，以在所述凸起部上凸起，在所述凹陷部上凹陷；

5、上極板，覆蓋在所述絕緣介質(zhì)層上，使所述mim電容器在所述立體結(jié)構(gòu)圖案處呈折疊結(jié)構(gòu)；

6、上層金屬層間介質(zhì)層，將所述下極板、所述下層金屬互連線、所述絕緣介質(zhì)層和所述上極板掩蔽在內(nèi)，且所述上層金屬層間介質(zhì)層上形成有上層金屬互連線；

7、其中，所述下極板、所述下層金屬互連線和所述上極板分別通過所述上層金屬層間介質(zhì)層中的導(dǎo)電通孔與所述上層金屬互連線電性連接。

8、可選地，所述下層金屬互連線和所述下極板形成在下層金屬層間介質(zhì)層上，所述立體結(jié)構(gòu)圖案的所述凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷中的至少一種，所述第一凹陷暴露出所述下層金屬層間介質(zhì)層的頂面，所述第二凹陷未暴露出所述下層金屬層間介質(zhì)層的頂面。

9、可選地，所述上極板在各個所述凹陷部處凹陷，或者，所述上極板填滿至少一個凹陷部。

10、可選地，所述凸起部選自條狀凸起、多邊形柱狀凸起、圓柱狀凸起、棱臺狀凸起、圓臺狀凸起、球臺狀凸起中的至少一種。

11、可選地，所述立體結(jié)構(gòu)圖案包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖案、蜂窩狀結(jié)構(gòu)圖案、平行線狀結(jié)構(gòu)圖案和套環(huán)狀結(jié)構(gòu)圖案中的至少一種。

12、可選地，至少一個凸起部的側(cè)壁為用于增大表面積的圖案化側(cè)壁，所述絕緣介質(zhì)層保形地覆蓋在所述圖案化側(cè)壁上。

13、可選地，所述圖案化側(cè)壁包括多級階梯形側(cè)壁和波紋形側(cè)壁中的至少一種。

14、可選地，所述下極板的材料包括銅或鋁，和/或，所述上極板的材料包括鈦、氮化鈦、鉭和氮化鉭中的至少一種。

15、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種mim電容器的制造方法，包括以下步驟：

16、提供具有下層金屬層間介質(zhì)層的襯底，沉積下層金屬互連層于所述下層金屬層間介質(zhì)層及其暴露出的襯底表面上；

17、對所述下層金屬互連層進(jìn)行光刻和刻蝕，以形成下層金屬互連線和mim電容器的下極板，且所述下極板具有由若干凹陷部和若干凸起部組合而成的立體結(jié)構(gòu)圖案；

18、保形地沉積絕緣介質(zhì)層于所述下層金屬互連線、所述下極板及暴露出的襯底表面上，所述絕緣介質(zhì)層在所述凸起部上凸起，在所述凹陷部上凹陷；

19、沉積上極板材料層于所述絕緣介質(zhì)層上，對所述上極板材料層和所述絕緣介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，以形成上極板并去除所述上極板暴露出的絕緣介質(zhì)層；

20、沉積上層金屬層間介質(zhì)層，以將所述下極板、所述下層金屬互連線、所述絕緣介質(zhì)層和所述上極板掩蔽在內(nèi)；

21、通過單鑲嵌工藝或雙鑲嵌工藝，形成位于所述上層金屬層間介質(zhì)層上的上層金屬互連線，以及，位于所述上層金屬層間介質(zhì)層中的導(dǎo)電通孔；

22、其中，所述下極板、所述下層金屬互連線和所述上極板分別通過所述上層金屬層間介質(zhì)層中的導(dǎo)電通孔與所述上層金屬互連線電性連接。

23、可選地，對所述下層金屬互連層進(jìn)行光刻和刻蝕的步驟包括：

24、涂覆光刻膠層于所述下層金屬互連層上；

25、采用各個透光區(qū)均為全透光區(qū)的光罩或者采用半色調(diào)光罩，對所述光刻膠層進(jìn)行曝光，所述半色調(diào)光罩對應(yīng)于至少一個所述凹陷部的透光區(qū)為半透光區(qū)，其余透光區(qū)為全透光區(qū)；

26、對曝光后的光刻膠層進(jìn)行顯影，形成圖案化光刻膠層；

27、以所述圖案化光刻膠層為掩模，對所述下層金屬互連層進(jìn)行刻蝕，形成所述下層金屬互連線和所述下極板，且相鄰所述下層金屬互連線之間的間隙暴露出所述下層金屬層間介質(zhì)層的頂面；

28、其中，當(dāng)采用各個透光區(qū)均為全透光區(qū)的光罩時，所述下極板中的各個所述凹陷部均暴露出所述下層金屬層間介質(zhì)層的頂面；

29、當(dāng)采用半色調(diào)光罩時，所述下極板中對應(yīng)于所述半透光區(qū)處的所述凹陷部未暴露出所述下層金屬層間介質(zhì)層的頂面。

30、可選地，在形成所述下極板之后且在沉積所述絕緣介質(zhì)層之前，還包括：對所述下極板中的至少一個所述凸起部的側(cè)壁進(jìn)行圖案化，形成用于增大表面積的圖案化側(cè)壁；其中，所述絕緣介質(zhì)層保形地覆蓋在所述圖案化側(cè)壁上。

31、可選地，對所述下極板中的至少一個所述凸起部的側(cè)壁進(jìn)行圖案化的步驟包括：

32、（a）形成圖案化掩膜層，以暴露出所述下極板相應(yīng)的凸起部的側(cè)壁和部分頂部；

33、（b）在所述圖案化掩膜層的掩蔽下，對所述下極板進(jìn)行刻蝕，形成相應(yīng)的凸起部側(cè)壁上的一級臺階；

34、（c）對所述圖案化掩膜層的開口進(jìn)行外擴(kuò)；

35、（d）再跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟（b），以此循環(huán)，直至使所述凸起部的側(cè)壁呈所需的多級階梯形側(cè)壁。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益效果之一：

37、1、mim?電容器的下極板與下層金屬互連線采用同一層金屬層形成，有利于降低芯片的厚度。

38、2、利用下極板的立體結(jié)構(gòu)圖案中的若干凹陷部和若干凸起部，使mim?電容器在所述立體結(jié)構(gòu)圖案處呈折疊結(jié)構(gòu)，由此與常規(guī)的平面mim電容器結(jié)構(gòu)相比，相同總電容值的情況下，可以大幅縮小mim電容器的面積，進(jìn)而縮小整個芯片的面積，實(shí)現(xiàn)更高的性價比。