金属层-绝缘层-金属层电容器及其制作方法_3

文档序号:9549495阅读:来源:国知局
三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形中的任意一种或多种组合。
[0056]优选地,所述第一金属层100和所述第二金属层1300为非电容区域中相邻的金属层或者不相邻的金属层。
[0057]优选地,所述电容下极板800和所述电容上极板1100的材质为铝铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钴、钨、氮化钨、碳化钨中的任意一种或多种组合。
[0058]优选地,所述电容介质层1000的材质为介电常数K值大于3.9的高介电常数薄膜(例如 Zr02, A1203,Si3N4,Hf02, Y203,Si02,Ta205,La203,Ti02)中的任意一种或多种组合。
[0059]优选地,所述导电塞层1200的材质为钨、铜、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钴、氮化钨、碳化钨中的任意一种或多种组合。
[0060]优选地,第一金属层100和第二金属层1300的材质为招、铜、招铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽中的任意一种或多种组合。
[0061]实施例2
图11-图20为根据本发明实施例2的金属层-绝缘层-金属层电容器的制造方法的过程示意图。
[0062]参见图11,提供第一金属层2100,于第一金属层2100上定义非电容区域、电容区域,图11在此仅示出其中电容区域的结构,而未示出非电容区域的结构。
[0063]在电容区域中,于第一金属层2100表面上形成第一介质层2400。其中,第一介质层2400的总厚度为T0。此外,优选地于形成第一介质层2400的步骤之前在第一金属层2100上依次形成粘附层2200、第二阻挡层2300。其中,粘附层2200通常为TiN层,第二阻挡层2300可以为SiN,S1N,SiC, SiNC, S1NC中的任意一种或多种组合。
[0064]参见图12,刻蚀第一介质层2400至预设厚度T0’,形成若干凸起结构2401。其中,刻蚀第一介质层2400的预设厚度T0’为50nm-5 μ m,并且预设厚度TO’小于第一介质层2400的总厚度T0。
[0065]参见图13,于第一介质层2400表面形成第一阻挡层2500。第一阻挡层2500可以为SiN,S1N,SiC, SiNC, S1NC中的任意一种或多种组合
参见图14,刻蚀凸起结构2401顶表面的第一阻挡层2500,刻蚀凸起结构2401之间的第一阻挡层2500,保留凸起结构侧表面的第一阻挡层2500作为后续刻蚀的硬掩膜。
[0066]参见图15,刻蚀第一阻挡层2500两侧的第一介质层2400。
[0067]参见图16,刻蚀第二阻挡层2300,暴露出第一金属层2100上的粘附层2200。
[0068]于是,位于底部的第一介质层2400和位于第一介质层2400上方的第一阻挡层2500形成围堰侧墙3200,其中,第一阻挡层2500的高度T5为50nm_5 μ m,第一介质层2400的高度T4为50nm_5 μ m。
[0069]围堰侧墙3200对应有凹槽3201,凹槽3201的截面形状优选为三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形中的任意一种或多种组合。图22示出本发明的金属层-绝缘层-金属层电容器中凹槽3201的几个优选实施例,其中,图22 (A)、图22 (B)、图22 (C)、图22 (D)、图22 (E)分别采用正六边形、正方形、三角形、矩形、圆形的凹槽设计,尽量在有限空间内放置多个凹槽,使得凹槽侧壁面积最大化,以增大电容上、下极板相对应的有效电极面积,从而实现最大化的电容密度。
[0070]上述刻蚀步骤中,优选采用各向异性干法刻蚀第一阻挡层2500、第二阻挡层2300、第一介质层2400。
[0071]参见图17,于围堰侧墙3200和凹槽3201表面依次形成电容下极板2600,BARC层(抗反射层)2700。
[0072]参见图18,回刻蚀BARC层2700以去除非电容区域的电容下极板2600。本领域技术人员可以理解,去除下极板的方法也可通过其他方法实现。
[0073]参见图19,去除BARC层2700,依次形成电容介质层2800、电容上极板2900,于电容上极板2900上设置导电塞层3000。
[0074]参见图20,刻蚀或研磨导电塞层3000至与非电容区域表面的第一介质层2400齐平,并且去除非电容区域的电容介质层2800和电容上极板2900,于导电塞层3000与非电容区域表面的第一介质层2400上设置第二金属层3100。
[0075]由于于形成电容介质层2800的步骤之前去除非电容区域的电容下极板2600,于形成电容上极板2900的步骤之后去除非电容区域的电容介质层2800和电容上极板2900,使得电容介质层2800的边缘延伸越过电容下极板2600的边缘以电性隔离电容上极板2900和电容下极板2600。
[0076]本实施例中,第一金属层100和第二金属层1300为非电容区域中相邻的金属层。在未示出的其他实施例中,非电容区域中的第一介质层2400可以包括多个彼此间隔的介质层,这些彼此间隔的多个介质层之间还可以存在其它金属层,则第一金属层2100和第二金属层3100为非电容区域中不相邻的金属层。
[0077]根据本发明实施例2的金属层-绝缘层-金属层电容器如图20所示,其包括:第一金属层2100,于第一金属层2100上定义有非电容区域、电容区域;于电容区域中的第一金属层2100表面上设置的若干围堰侧墙3200,所述围堰侧墙3200包括位于底部的第一介质层2400及位于第一介质层2400上的第一阻挡层2500,所述围堰侧墙3200对应有凹槽3201 ;于围堰侧墙3200和凹槽3201表面依次设置的电容下极板2600、电容介质层2800、电容上极板2900 ;于电容上极板2900上设置的导电塞层3000 ;于导电塞层3000上设置的第二金属层3100。
[0078]优选地,所述围堰侧墙3200中,第一阻挡层2500的高度T5为50nm_5 μ m,第一介质层2400的高度T4为50nm_5 μ m。
[0079]优选地,所述第一介质层2400和第一金属层2100之间设置有第二阻挡层2300。
[0080]优选地,所述第一阻挡层2500、第二阻挡层2300为SiN,S1N,SiC, SiNC, S1NC中的任意一种或多种组合。
[0081]优选地,所述电容介质层2800的边缘延伸越过电容下极板2600的边缘以电性隔离电容上极板2900和电容下极板2600。
[0082]优选地,所述凹槽3201的截面形状为三角形、矩形、多边形、圆形、椭圆形中的任意一种或多种组合。
[0083]优选地,所述第一金属层2100和所述第二金属层3100为非电容区域中相邻的金属层或者不相邻的金属层。
[0084]优选地,所述电容下极板2600和所述电容上极板2900的材质为铝铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钴、钨、氮化钨、碳化钨中的任意一种或多种组合。
[0085]优选地,所述电容介质层2800的材质为介电常数K值大于3.9的高介电常数薄膜(例如 Zr02, A1203,Si3N4,Hf02, Y203,Si02,Ta205,La203,Ti02)中的任意一种或多种组合。
[0086]优选地,所述导电塞层3000的材质为钨、铜、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钴、氮
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