专利名称：铝材质堆迭式金属电容器及电感器的集成制程方法
技术领域：
本发明涉及一种以铝金属作为导电材质所制的电容器以及电感器的集成制程方法，特别涉及一种铝金属堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器的集成制程方法。
背景技术：
已知的铝金属电容器以及电感器的构成图如图1所示。
已知以铝金属为混合信号或高频信号的导线体的制程技术，由于铝金属本身的电阻高，所产生的效果皆不尽理想。
以电感器而言，需要维持一高Q值。所谓该Q值，是指施加一频率(f)下，等效电感值与角频率(ω＝2πf)的乘积再除以等效电阻值之值。在已知铝金属电容器中，却由于所生电阻值偏高，因此，所产生的Q值皆不尽理想。例如，对于已知具有2微米厚度铝金属2nH的电感值的电感器，，其Q值只有约为9。
以已知电容器而言，其功效尚显不足，其不足之处包括单位面积的电容量仍待提升，在此同时，电压值与所产生电容值之间，需保持为线性，以及需要提升电容器的崩溃电压，以因应当代较为频繁使用的高施加电压值。
发明内容
本发明提供一种铝金属电容器以及电感器的集成制程，而提高铝金属电感器的Q值，以及提高铝金属为材质的金属-绝缘-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器的单位面积电容值，并且保持施加电压值与所生电容值的线性关系以及提高电容器的崩溃电压。本发明铝金属的电感器Q值，相对于铜金属电感器Q值，更为提升，且电容器的效能亦大大提升。
图1展示了已知电容器以及电感器的构成图；图2展示了本发明以沉积氧化物，再化学机械抛光法或与氧化物湿蚀刻法混合使用，且之后沉积介电层的构成图；图3展示了本发明在图2的介电层之上，以曝光以及蚀刻而处理的构成图；以及图4展示了本发明在图3之上，形成金属、氧化物以及介电层，以构成堆迭式电容器以及电感器的构成图。
具体实施例方式
如图1所示，图1是已知电容器以及电感器的构成图。该图中的电容极板延伸体(1)、电容极板延伸体(2)以及电感器主体(5)的高度为1.5--2微米。
图2至图4所示，为本发明堆迭式电容器以及电感器上所实施的步骤图。本发明的铝材质堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器的集成制程方法中，该堆迭式金属电容器包含电容极板延伸体(1)、电容极板延伸体(2)、电容极板(3)以及电容极板(4)，电容极板延伸体(20)、电容极板延伸体(21)，该堆迭式电感器包含一电感器主体(5)第三叠层电感器主体(22)，以及电感器延伸体(6)，该电容极板延伸体(1)、电容极板延伸体(2)以及电感器主体(5)设置于介电层(7)之上，而电容极板(3)、电容极板(4)以及电感器延伸体(6)设置于该介电层(7)之中，该电容极板(3)、电容极板(4)对向设置，该介电层(7)中的其余部位为氧化物(8)所注满，电容极板延伸体(20)、电容极板延伸体(21)分别与电容极板延伸体(1)、电容极板延伸体(2)接续，而且电容极板延伸体(1)与电容极板延伸体(20)形成另一电容，第三叠层电感器主体(22)与电感器主体(5)直接接触，总厚度超过3微米，该方法包含以下步骤在一半导体基底(11)之上，形成集成电路所需的半导体元件，再在其上形成介电层(12)，其中包含后端工艺(Backend)金属互连线(Interconnect)；在介电层(12)之上，依次沉积金属层，电容器介电质，金属层。经由两次曝光，蚀刻，第一次界定电容极板(3)和电容器介电质(9)，第二次界定电容极板(4)和电感器延伸体(6)。
其后沉积氧化物，经化学机械抛光法形成介电层(7)。再经曝光，蚀刻，金属填充，化学机械抛光法形成金属层间电连接线(10)。
第一迭层岛形体形成步骤，是在该介电层(7)之上，经由金属沉积，曝光，蚀刻步骤，以铝金属而形成三个岛形体，分别为该电容极板延伸体(1)、该电容极板延伸体(2)以及该电感器主体(5)，且该三个岛形体在介电层(7)的上表面，分别通过金属层间电连接线(10)与该电容极板(3)、该电容极板(4)以及该电感器延伸体(6)形成电接触；第一迭层形成步骤，是以沉积方式填满氧化物(13)在该电容极板延伸体(1)、该电容极板延伸体(2)以及该电感器主体(5)的四周，并使该氧化物(13)的上表面以化学机械抛光法(CMP)，或是与氧化物湿蚀刻法混合使用而处理表面，而形成第一迭层(14)。如混合使用时，该化学机械抛光法在该电容极板延伸体(1)、该电容极板延伸体(2)以及该电感器主体(5)之上剩余氧化物厚度为20--200；第二迭层形成步骤(参考图2)，是在该第一迭层(14)之上，沉积一电容介电层，而成为第二迭层电容器介电质(15)；第二迭层电容介电层处理步骤(参考图3)，是以曝光与蚀刻方法，完全移除位于该电容极板延伸体(2)以及该电感器主体(5)之上的电容介电层，而分别作为电容极板延伸体接触部(16)以及电感器接触部(18)，但仅部份移除该电容极板延伸体(1)之上的电容介电层，该部份移除表面积系与电容极板延伸体(2)的表面积相近作为电容极板延伸体接触部(17)；第三迭层岛形体形成步骤(参考图4)，是在电容极板延伸体C接触部(17)、电容极板延伸体接触部(16)以及电感器接触部(18)之上，以沉积，曝光与蚀刻而布上厚层的铝物质，该电容极板延伸体接触部(16)之上的厚层铝物质向电容极板延伸体接触部(17)方向延伸，并形成与电容极板延伸体(1)相近的尺寸；位于该电容极板延伸体接触部(17)、该电容极板延伸体接触部(16)以及电感器接触部(18)之上的厚层铝物质分别作为电容极板延伸体(20)、电容极板延伸体(21)以及第三迭层电感器主体(22)。其中电容极板延伸体(21)与电容极板延伸体(1)以其间的第二迭层电容器介电质(15)形成电容，加之电容极板(3)、电容极板(4)之间电容，使单位面积的电容量较之传统制程为高。
其中，可重复上述第一迭层形成步骤，第二迭层电容介电层处理步骤、第三迭层岛形体形成步骤，而形成更多层的铝材质堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器。
本发明的另一特征在于，紧接铝金属之后的氧化物与电容介电层的设置，先沉积该氧化物，之后经由化学机械抛光法，或与氧化物湿蚀刻法混合使用而与该些岛状物之上的氧化物平面化，之后再沉积该电容介电层。
本发明的另一特征在于该第三迭层的铝物质是在沉积的第一时间而与第一迭层的铝材质接触部相接触以形成接点。
本发明的另一特征在于该第三迭层经迭置之后，电感器主体的总厚度(第一迭层加第三迭层)超过3微米。
虽然本发明以实施例以而说明，对于熟知本领域者可在不离开本发明的基本观念以及范围下而有许多的修改。
权利要求
1.一种铝材质堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器的集成制程方法，该集成制程方法包含以下步骤在一半导体基底之上，形成集成电路的半导体元件；在该晶圆以及该半导体元件上，形成一介电层；在该介电层上，形成产生电容效应的二对向铝金属电容极板，以及铝金属电感器延伸体；在该电容极板以及电感器延伸体四周沉积满以氧化物；该二电容极板向上延伸形成铝金属的两极板分别的延伸体，其中之一较另一为大，大者将来作为电容极板之用，该电感器延伸体向上延伸形成铝金属电感主体；在该电容两极板延伸体以及电感主体的四周沉积满以氧化物；以化学机械抛光，或与氧化物湿蚀刻法混合使用以处理表面，而完成第一迭层；形成电容介电层于表面上；以图样介电层的方式，将较小的电容极板延伸体以及电感主体之上的介电层完全移除以形成开口，并将较大的电容极板延伸体之上的介电层部份移除，以形成开口，而完成第二迭层；沉积厚铝材质，并以曝光，蚀刻在第一迭层较小的电容极板延伸体之上的开口，接续第三迭层的较大的电容极板延伸体，并与第一迭层较大的电容极板延伸体图案重迭形成电容，并且在第一迭层较大的电容极板延伸体之上的开口，接续第三迭层的较小的电容极板延伸体形成电接触，并且在铝金属电感主体之上的开口，堆迭形成接续层的铝金属电感主体，以完成第三迭层，其特征在于，该电容器以及电感器以上述堆迭的方式而向上堆迭，并可以上述堆迭的方式而继续向上堆迭。
2.如权利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，该氧化物与电容介电层的设置，是先沉积该氧化物，之后经由化学机械抛光法，或与氧化物湿蚀刻法混合使用，以将该些岛状物之上的氧化物成平面化，之后再沉积该电容介电层。
3.如权利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，该第三迭层的铝物质是在被沉积设置时的第一时间，与第一迭层的铝材质接触部相接触以形成接点。
4.如权利要求1所述的集成制程方法，其特征在于，该第三迭层完成之后，电感器主体的总厚度可超过3微米。
全文摘要
本发明提供一种铝材质堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器的集成制程方法，该方法包含以下步骤介电层形成步骤(在一半导体基底之上，形成一介电层)、第一迭层岛形体形成步骤、第一迭层形成步骤、第二迭层形成步骤、第二迭层电容介电层处理步骤、第三迭层岛形体形成步骤。其中，可重复上述第一迭层形成步骤，第二迭层电容介电层处理步骤、以及第三迭层岛形体形成步骤，而形成铝材质堆迭式金属电容器以及铝材质堆迭式电感器。
文档编号H01L21/70GK1531055SQ0311579
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者陈真, 史望澄, 陈 真 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司, 中芯国际集成电路制造(上海)有限公