具有改进型电容器的结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及金属-绝缘体-金属型电容。更具体而言，本发明涉及一种具有金属-绝缘体-金属型电容的结构，根据该结构可制成叠状的金属-绝缘体-金属型电容器。
[0002]本发明尤其是在微电子领域得到应用，更具体而言，在无源和/或有源元件领域得到应用，例如，所述元件用于医疗器械、能源管理设备或者航空电子的其它设备。
【背景技术】
[0003]由于微电子技术的发展，现在可以将多项复杂功能集成到同一个元件上，以提高其性能。无源元件的集成，更具体而言，有源或无源电路中集成电容器对于开发者而言是非常重要的课题。实际上，在集成这种元件的过程中，在制造例如电容器和无源或有源元件的各工序之间出现技术兼容性问题。此外，出现了与高值电容器的使用相关的存储需求问题。
[0004]已经探索了解决方案，例如，通过阳极化处理层创造的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器能够在所述阳极化处理层中得到的孔隙内沉积MM。
[0005]因此，例如，由P.Banerjee等人在发表于2009年5月的《NATURE TECHNOLOGY》的〈〈Nanotubular metal-1nsulator-metal capacitor arrays for energy storage〉〉中提到能够利用阳极化处理层生产MM电容器的方法。该文献展现了通过对可阳极化层进行阳极化处理而进行刻蚀的一种方法，从而能够创造MM电容器结构。因此，所创造的M頂电容器能够较精确地控制电容值。然而，这种结构的内电阻较高，由此降低了这种元件的性能，并限制其在有源电路中的集成。
[0006]此外，尽管面积比较高，但是由于采用了阳极化处理层，所以得到的MM电容器的密度仍旧较低。因此，在设计高值电容器的过程中，出现了与这类技术相关的空间需求的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，更具体而言，旨在能够生产具有较低接入电阻的金属-绝缘体-金属型电容器结构。
[0008]有利的是，根据本发明的电容器结构使得具有有限封装(footprint)的结构产生高集成度。
[0009]更优选的是，可以轻松地实现根据本发明的结构，而且/或者其成本较低。可有利地将其集成到包括有源电路的结构中。
[0010]为此目的，本发明提出一种金属-绝缘体-金属型电容器结构，包括:
[0011]-基底，
[0012]-设置在基底上的第一电绝缘层，
[0013]-设置在第一电绝缘层上的下电极，
[0014]-—金属层，设置在下电极上，通过多孔结构化以形成孔绝缘基体，
[0015]-金属-绝缘体-金属型电容器，包括设置在结构化金属层上和所述结构化金属层各孔中的第一导电层、覆盖第一导电层的介电层、覆盖介电层的第二导电层，每个相关孔都包括由介电层分隔开的第一导电层和第二导电层，
[0016]-设置在金属-绝缘体-金属型电容器上的上电极，
[0017]-设置在上电极上的第二电绝缘层。
[0018]根据本发明，位于结构化金属层各孔内的第一导电层与下电极相接触，位于结构化金属层各孔内的第二导电层与上电极相接触。
[0019]因此，本发明提出了一种独创的金属-绝缘体-金属型电容器结构，由于存在下电极，该电容器结构能使位于各孔内的导电层短路，从而实现低电阻的金属-绝缘体-金属型电容器结构。
[0020]需注意的是，在该结构中，通过外围的氧化层，结构化金属层中的孔隙与产生该孔隙的结构化金属层的其余部分电绝缘。在金属层中产生各孔时，创造了构成孔绝缘基体的氧化层，从而形成结构化金属层。因此，如果构成金属层的金属是铝，氧化层则是一层氧化招O
[0021]本发明的一个有利的实施例提出一种金属-绝缘体-金属型电容器结构，其包括位于下电极中并把下电极分为电特性不同的两个区域的至少一个侧向绝缘带、位于上电极中并把上电极分为电特性不同的两个区域的至少一个侧向绝缘带以及还有通过结构化金属层从所设置的下电极到上电极层面的一个电触点。
[0022]由于结合了向下电极上开口的多孔结构中的各孔(其一)以及侧向绝缘带(其二)，所以产生了使并联电容器能够堆叠的结构，这在本质上能够增加指定面积单元的电容值。
[0023]本发明的一个有利的实施例提出下电极包括一个金属层和一个刻蚀阻挡层。这样，在结构化金属层中形成各孔时，刻蚀阻挡层保护金属层。例如，可以通过物理气相沉积(PVD)或通过原子层沉积(ALD)沉积刻蚀阻挡层，因此刻蚀阻挡层非常薄。而且，就其本质而言，如果刻蚀阻挡层(TiN，TaN)的电导较低，当然，它会阻抗平行于刻蚀阻挡层的电荷流，而且/或者以较远的距离对其进行阻抗。因此，最好使该刻蚀阻挡层短路，以便以串联电阻(ESR)的方式获得较好的性能。通过集成到下电极中的金属层进行短路。该结构与本发明特别有利的特征相对应。
[0024]侧向绝缘带最好是由例如选自氧化硅和氮化硅的绝缘材料制成，从而使金属-绝缘体-金属型电容器的电极两两绝缘。最好在低温下沉积该材料，例如，通过PECVD方法进行沉积。
[0025]本发明提出一个优选实施例，其中，金属-绝缘体-金属型电容器是由结构化金属层制成的，所述结构化金属层是由厚度大于0.4微米的金属构成的，能够形成比如“深”微米孔或纳米孔这样的空腔，并且因此能够增加电容器的总等效面(TES)。
[0026]在本文所述的金属-绝缘体-金属型电容器结构中，孔绝缘基体是通过阳极刻蚀或通过阳极化处理得到的基体。
[0027]在实施例的一个实例中，结构化金属层是由铝制成的，孔绝缘基体是由氧化铝制成的。
[0028]为了增加金属-绝缘体-金属型电容器的密度，在两个金属层之间设置的介电层包含绝缘材料，所述绝缘材料具有高介电常数k，其值大于4，最好大于10(k>10)。
[0029]由于采用了下电极以及上、下侧向绝缘带，所以金属-绝缘体-金属型电容器结构使多个金属-绝缘体-金属型电容器能够彼此上下堆叠。如此堆叠增加了该结构的电容值以及与恒定等效面有关的电容值，从而能够改进根据本发明的结构的集成。堆叠的两个金属-绝缘体-金属型电容器可方便地并联电耦合，这能够有利地增加电容值，以便在恒定封装区得到较高值。
[0030]为了简化方法流程，根据本发明的这种金属-绝缘体-金属型电容器结构具有堆叠的金属-绝缘体-金属型电容器，所述金属-绝缘体-金属型电容器首先通过其上电极电连接到位于它上面的另一个金属-绝缘体-金属型电容器的上电极，然后通过其下电极电连接到位于它上面的另一个金属-绝缘体-金属型电容器的下电极。该堆叠电容器对应于本发明特别有利的特征。
[0031]根据第二方面，本发明涉及包括上文所述的至少一个金属-绝缘体-金属型电容器的无源或有源半导体产品或设备。
[0032]根据本发明的第三方面，提出了制造这种结构的方法，其包括:
[0033]a.制备基底，
[0034]b.在基底上沉积绝缘材料制成的第一电绝缘层，
[0035]c.制造下电极，该下电极位于第一电绝缘层上，且在其表面包括刻蚀阻挡层，
[0036]d.在下电极局域刻蚀区沉积电绝缘材料，
[0037]e.在下电极上沉积金属层，
[0038]f.结构化金属层中的各孔，优选利用阳极刻蚀方法进行结构化，以形成孔绝缘基体，
[0039]g.在结构化金属层上和所述结构化层的各孔中连续沉积第一导电层、介电层和第二导电层，
[0040]1.制造位于第二导电层上的上电极，
[0041 ] j.在上电极的局域刻蚀区沉积电绝缘材料，
[0042]k.在上电极上沉积绝缘材料制成的第二电绝缘层。
[0043]这种方法能够制造如上所述的金属-绝缘体-金属型电容器结构。
[0044]在一个实施例中，结构化金属层是由铝制成的，孔绝缘基体是由氧化铝制成的。
[0045]可以预期的是，在步骤c)中制造的下电极是通过在第一电绝缘层上沉积一层金属制成的，然后由刻蚀阻挡层覆盖所述金属层。
[0046]为了实现堆叠的金属-绝缘体-金属型电容器，根据本发明的生产方法还有利地提出了下列步骤:
[0047]Cl)在制造所述下电极之后，通过局域刻蚀电极制造下侧向绝缘带，该下侧向绝缘带在下电极中界定出两个电绝缘区域，以及，
[0048 ] h I)在制造所述上电极之后，通过局域刻蚀电极制造上侧向绝缘带，该上侧向绝缘带在上电极中界定出两个电绝缘区域。
[0049]本发明的实施例中的一个有利方式提出一种生产方法，在该方法中重复N次上述生产方法中的步骤c)、cl)、d)至h)以及hi)。
[0050]为了降低表面状态的不连续性，在该方法中的至少一个步骤hi)之后沉积一个平面化层，例如在堆叠的两个金属-绝缘体-金属型电容器之间沉积该层。
【附图说明】
[0051]通过阅读下文说明书，本