用于形成金属-绝缘体-金属(mim)电容器结构的机制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及一种电容器结构和用于形成该电容器结 构的方法。
【背景技术】
[0002] 半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人计算机、手机、数码相机、以及其他电 子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层、和半导体材料层，然 后使用光刻图案化各材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。通常在单个 半导体晶圆上制造多个集成电路，并且晶圆上的单个管芯通过沿着划线在集成电路之间锯 切来分割。例如，通常以多芯片模式或以其他类型的封装模式来单独地封装单个管芯。
[0003] 半导体行业通过持续减小最小部件尺寸来改进各种电子部件（例如，晶体管、二 极管、电阻器、电容器等）的集成密度，这样允许在给定区域内集成更多的部件。在一些应 用中，这些更小的电子部件也需要比过去的封装件使用更少面积的更小封装件。
[0004] 一种类型的电容器是金属-绝缘体-金属（MIM)电容器，其用于混合信号器件和 逻辑器件中，诸如嵌入式存储器和射频器件。金属_绝缘体_金属电容器用于在各种半导 体器件中储存电荷。金属_绝缘体-金属电容器水平地形成在半导体晶圆上，并且中间夹 设介电层的两个金属板平行于晶圆表面。然而，存在与MM电容器相关的多种挑战。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中存在的缺陷，提供了一种金属-绝缘体-金属（MIM)电容器结 构，包括：衬底；以及MM电容器，形成在所述衬底上。其中，所述MM电容器包括：底电极， 形成在所述衬底上方，其中，所述底电极是顶部金属层；绝缘层，形成在所述底电极上；以 及顶电极，形成在所述绝缘层上。
[0006] 根据本发明的一个实施例，所述绝缘层形成在第一钝化层中。
[0007] 根据本发明的一个实施例，该金属-绝缘体-金属（MM)电容器结构还包括：第二 钝化层，形成在所述第一钝化层上。
[0008] 根据本发明的一个实施例，所述顶电极的一部分从所述第一钝化层的内部直接延 伸至所述第一钝化层的顶面上方。
[0009] 根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属（MM)电容器结构还包括：阻挡 层，形成在所述底电极或所述顶电极上方。
[0010] 根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属（MM)电容器结构还包括：金属焊 盘，形成在所述底电极的一部分上，其中，所述金属焊盘由与所述顶电极相同的材料形成。
[0011] 根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属（MM)电容器结构还包括：凸块下 金属化（UBM)层，形成在所述金属焊盘上方；以及导电元件，形成在所述UBM层上。
[0012] 根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属（MIM)电容器结构还包括：重分布 层（RDL)，形成在所述底电极的一部分上，其中，所述RDL由与所述顶电极相同的材料形成。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述RDL从第一钝化层之上延伸以直接接触所述底电 极。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种金属-绝缘体-金属（MIM)电容器结构，包 括：衬底；以及MM电容器，形成在所述衬底上。其中，所述MM电容器包括：顶部金属层， 形成在所述衬底上方，其中，所述顶部金属层用作所述M頂电容器的底电极；介电层，形成 在所述底电极上；以及重分布层（RDL)，形成在所述绝缘层上，其中，所述顶部金属层用作 所述MIM电容器的顶电极。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述介电层形成在第一钝化层中。
[0016] 根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属（MM)电容器结构还包括：第二钝 化层，形成在所述RDL和所述第一钝化层上。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述RDL的一部分直接接触所述顶部金属层。
[0018] 根据本发明的一个实施例，所述顶部金属层由铜（Cu)、铜合金、铝（A1)、铝（A1)合 金、钨（W)、钨（W)合金或它们的组合制成。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述介电层由氧化硅、氮化硅、硅玻璃或它们的组合制 成。
[0020] 根据本发明的又一方面，提供了一种用于形成金属-绝缘体-金属（MIM)电容器 结构的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上方形成互连结构，其中，所述互连结构包括顶 部金属层；在所述顶部金属层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成金属焊盘，其中，由所述 顶部金属层、所述绝缘层和所述金属焊盘构成所述MIM电容器。
[0021] 根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在所述顶部金属层上形成第一钝化层； 图案化所述第一钝化层以在所述第一钝化层中形成沟槽；以及在所述沟槽中形成所述绝缘 层。
[0022] 根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在形成所述金属焊盘之后，在所述金属 焊盘和所述第一钝化层上方形成第二钝化层；以及图案化所述第二钝化层以露出所述金属 焊盘的一部分。
[0023] 根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在形成所述第二钝化层之后，在露出的 所述金属焊盘上形成UBM层。
[0024] 根据本发明的一个实施例，在所述衬底上方形成所述互连结构包括：在所述衬底 上方形成金属间介电（MD)层；以及在所述MD层中形成多个金属线和通孔。
【附图说明】
[0025] 为了更完全地理解本发明及其优势，现将结合附图对以下说明书做出参考，其中，
[0026] 图1示出了根据本发明的一些实施例的具有金属-绝缘体-金属（MIM)电容器结 构的半导体器件的截面图。
[0027] 图2A至图2F示出了根据本发明的一些实施例的形成具有金属-绝缘体-金属 (MIM)电容器结构的半导体器件的各个阶段的截面图。
【具体实施方式】
[0028] 下文中详细论述了本发明的实施例的制造和使用。然而，应当理解，实施例可以体 现在各种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅是说明性的，并且不用于限制本发明的范 围。
[0029] 应当理解，以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的许多不同实施 例或实例。下面描述了部件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不 旨在限制本发明。此外，在以下描述中，在第二工艺之前实施第一工艺可以包括在第一工艺 之后直接实施第二工艺的实施例，并且也可以包括可以在第一工艺和第二工艺之间可以实 施额外的工艺的实施例。为了简化和清楚的目的，可以以不同的比例任意地绘制各个部件。 此外，在第二部件上方或者之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触或 间接接触形成的实施例。
[0030] 描述了实施例的一些变化例。贯穿各个视图和示例性实施例，相同的参考符号用 于代表相同的元件。应当理解，可以在方法之前、期间和之后提供额外的步骤，并且在方法 的其他实施例中也可以取代或消除所描述的一些步骤。
[0031] 提供了用于形成具有金属-绝缘体-金属（MIM)电容器结构的半导体器件的机制 的实施例。图1示出了根据本发明的一些实施例的具有M頂电容器结构120a的半导体器 件的截面图。
[0032] 参考图1，提供衬底102。衬底102包括MM区域11和非MM区域12。可以由硅 或其他半导体材料制成衬底102。可选地或附加地，衬底102可以包括诸如锗的其他元素半 导体材料。在一些实施例中，由诸如碳化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟的化合物半导体制成 衬底102。在一些实施例中，由诸如硅锗、碳化硅锗、磷砷化镓、或磷化铟镓的合金半导体制 成衬底102。在一些实施例中，衬底102包括外延层。例如，衬