专利名称：Mim结构的电容器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种金属/绝缘体/金属(MIM)结构的电容器的制造方法， 尤其涉及一种MIM结构的电容器的制造方法，其中该方法可防止在MIM结 构的电容器中进行图案化的时候，由于同时粘附在MIM电容器的侧壁上绝 缘层的副产品所引起的短路。
背景技术：
通常，使用在半导体器件中的电容器根据结构大致划分为多晶硅(Poly) /绝缘体/多晶硅(PIP)电容器和MIM电容。根据半导体器件所需要的特性， 适当地选择和使用具有PIP或MIM结构的电容器。
在使用无线频率的半导体器件中，经常使用MIM结构的电容器。这是 因为，在PIP结构的电容器中，使用由导电多晶硅形成的上/下电极，会在上 /下电极的表面上和在绝缘薄膜上发生氧化反应，因此，减少了电容器的电容。 另一方面，由于MIM结构的电容器具有低阻抗并且不具有由于损耗引起的 寄生电容，因此可实现具有高电容的MIM结构的电容器。
换句话说，由于RC延迟，可改变使用无线频率的半导体器件的器件特 性。因此，使用无线频率的半导体器件通常使用MIM结构的电容器，其中 所述MIM结构的电容器由金属制成并且具有良好的电特性。
图1A是传统MIM电容器的剖面图。如图1A所示，为了形成MIM结 构，形成包括Ti/TiN膜100和102， AlCu层104，以及Ti/TiN膜106和108 的下电极金属层。在下电极金属层上沉积作为绝缘层的氮化物膜110。在氮 化物膜110上沉积包括Ti/TiN膜112和114的上电极金属层。在上电极金属 层上涂覆光致抗蚀剂。将光致抗蚀剂层图案化。然后，通过使用经图案化的 光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，使用反应离子蚀刻(RIE)工艺顺序地蚀刻绝 缘层的上电极金属层U2和114以及氮化物膜110，从而完成MIM结构。
4然而，在上述传统的MIM电容器的结构中，在金属R正工艺中，会产
生氮化物残留物116，如图IB所示。这是因为由于作为停止材料的氮化物 膜110很薄，所以不能应用诸如具有窄小的蚀刻裕度(etch margins)或良 好的氮化物去除能力等工艺条件。
另外，在金属清洗工艺中，氮化物残留物116的薄膜特性产生了变化， 并且，即使在后续的工艺中也不能被除去。在后续的图案化的工艺中，氮化 物残留物U6也可引起图案失效，导致图案短路。如果为了除去氮化物残留 物116而增加蚀刻时间，那么由于增加了对子层(sub-layers)的蚀刻，这样 会导致子层变薄，从而产生问题。
在背景技术部分中公开的上述信息仅用于帮助对本发明的背景技术的 理解，因此可能会含有并非来自本领域普通技术人员所熟知的现有技术的信 息。
发明内容
根据本发明，提供一种MIM结构的电容器的制造方法，包括如下步骤 在下电极金属层的上方顺序地沉积氮化物膜、Ti膜、以及TiN膜，所述氮化 物膜作为绝缘层，并且所述Ti/TiN层的组合作为上金属电极，用于所述MIM 结构的电容器；在所述上电极金属层上涂覆光致抗蚀剂层，并且图案化所述 光致抗蚀剂层；使用经图案化的所述光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，选择性地 蚀刻所述上金属电极层和所述氮化物膜；以及通过湿法清洗工艺，除去在所 述MIM结构的电容器的侧壁上残留的氮化物。
还根据本发明，提供一种MIM结构的电容器，包括下电极金属层， 所述下电极金属层包括第一Ti膜、第一TiN膜、AlCu层、第二Ti膜、以及 第二TiN膜；氮化物膜，形成在所述下电极金属层上；以及上电极金属层， 形成在所述氮化物膜上，所述上电极金属层包括第三Ti膜和第三TiN膜， 其中所述电容器不含位于所述电容器侧壁上的氮化物残留物。
通过本发明的MIM结构的电容器的制造方法，使用湿法清洗工艺除去 当图案化MIM电容器时产生的绝缘层的残留物，从而可抑制短路的发生， 并且可提高MIM结构的电容器的特性。本发明的其它优点部分将在以下说明书中阐述，并将在说明书部分明显 获知，或者可通过本发明的实践而得到。本发明的优点将通过随附权利要求 所具体指出的元件及组合实现和获得。
可以理解的是，前文的概括描述和下文的详细描述仅仅是示例性和说明 性的，并不用于限制本发明，本发明的保护范围当以随附的权利要求书所确 定的范围为准。
随附附图被结合进本说明书并作为说明书的组成部分，示出本发明至少 一个实施例，并与说明书一起，用以解释说明本发明的原理。
图1A是现有的MIM电容器的剖面图。
图1B是未经湿法清洗工艺的现有的MIM电容器的剖面图。
图2是示出根据本发明实施例的MIM结构的电容器的制造方法的流程图。
图3是示出根据本发明实施例的图2中的湿法清洗工艺的流程图。
具体实施例方式
下文将参照随附附图中示出的实例，详细描述本发明的实施例。在可能 的情况下，在全部附图中，相同的附图标记表示相同或相似部分。
图2是示出根据本发明实施例的MIM结构的电容器的制造方法的流程 图。图3是示出图2中的湿法清洗工艺的流程图。
参见图2和图3，在步骤200中，在下电极金属层的上方顺序地沉积作 为绝缘层的氮化物膜和组成上金属电极层的Ti/TiN膜。在步骤210中，在上 电极金属层上涂覆光致抗蚀剂层并且图案化所述光致抗蚀剂层。在步骤220 中，使用经图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，可选择性地蚀刻组成上金 属电极层的Ti/TiN膜和氮化物膜。然后，在步骤230中，通过湿法清洗工艺， 除去残留在MIM结构的电容器的侧壁上的氮化物。
此处，通过湿法清洗工艺除去残留在MIM结构的电容器的侧壁上的氮 化物的步骤230包括第一清洗步骤232:通过在清洗装置的清洗槽中提供清洗液，主要除去残留的氮化物；第二清洗步骤234:降低氮化物的表面和 MIM结构的电容器，其中氮化物是在第一清洗步骤之后所残留的；第三清 洗步骤236:在第二清洗步骤之后，除去最终残留的氮化物；以及步骤238: 在第三清洗步骤之后，使用氮气实施干燥处理(dryprocess)。
下面将参照图2和图3以及图1A和图1B详细描述上述各个步骤。
首先，在步骤200中，使用溅射沉积包括Ti层100和106、 TiN层102 和108、以及AlCu层104的下电极金属层。在下电极金属层上沉积氮化层 110，以将其作为MIM结构的电容器的绝缘层。在氮化层110上形成包括 Ti层112和TiN层114的上电极金属层。
在步骤210和220中，在上电极金属层上涂覆光致抗蚀剂层，然后图案 化光致抗蚀剂层。使用经图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模(未示出)， 通过RIE工艺，选择性地顺序蚀刻组成上金属电极层的Ti/TiN膜112和114 以及作为绝缘体的氮化物膜110，从而形成MIM结构。
此处，可形成厚度范围大约为500至5000埃的下电极金属层，可形成 厚度范围大约为50至300埃的绝缘层的氮化物膜220。此外，上电极金属层 包括Ti/TiN膜112和114，各自具有的厚度范围大约分别从50至1000埃和 从100至5000埃，以及光致抗蚀剂掩模具有的厚度大约为13000埃。
同时，如上所述，在上电极金属层和绝缘层的氮化物膜110上实施金属 RIE工艺期间，会出现由于氮化物残留物大致形成在氮化物膜的表面所产生 的问题。
因此，本发明的实施例，通过如步骤230中的湿法清洗工艺，可除去氮 化物残留物。
下面将参照图3详细描述除去残留的氮化物的湿法清洗工艺。首先，通 过装载(load)半导体器件，实施第一清洗步骤232，以基本除去所残留的 氮化物，其中在该半导体器件中包括金属材料的图案形成在清洗装置的清洗 槽中(未示出)。
在第一清洗步骤232中，主要通过运用诸如氯化氢(HC1)等清洗液， 进行大约30秒的清洗。然后，使用超纯净水实施大约30秒的冲洗工艺。 在第二清洗步骤234中，为了保护Ti/TiN膜的侧壁，并且在某种程度上也除去残留在MIM结构的电容器表面的氮化物，可使用稀释的HF (DHF) 进行大约12秒的清洗。然后，可使用超纯净水实施大约12秒的冲洗工艺 (rinse process)。
接下来，在第三清洗步骤236中，为了除去仍残存的氮化物残留物，可 使用四甲基氢氧化铵(TMAH)进行大约5秒的清洗，然后使用超纯净水实 施大约30秒的冲洗工艺。
最后，在第三清洗步骤236之后，使用氮气实施干燥处理，从而完成湿 法清洗工艺。
如上所述，根据本发明，在制造MIM结构的电容器的过程中，在进行 金属RIE工艺的同时，除去由MIM结构的绝缘层形成的氮化物残留物。因 此，可提高MIM结构的电容器的特性。此外，可确保金属蚀刻工艺的稳定 性，从而可提高成品率。最后，可提高后续工艺的工艺裕度(process margin)。
如上所述，根据本发明的MIM结构的电容器的制造方法，使用湿法清 洗工艺除去当图案化MIM电容器时产生的绝缘层的残留物。因此，可抑制 短路的发生，并可改善MIM结构的电容器的特性。
从对此处公开的对说明书所进行的思考与对本发明的实践中，本发明的 其它实施例对于本领域普通技术人员也是清楚的。因此说明书和实例仅为示 例性的，本发明的真正的范围和精神由所述权利要求书所给出。
权利要求
1. 一种金属/绝缘体/金属结构的电容器的制造方法，包括如下步骤在下电极金属层的上方顺序地沉积氮化物膜、Ti膜、以及TiN膜，所述氮化物膜作为绝缘膜，并且所述Ti/TiN层的组合作为上金属电极，用于该金属/绝缘体/金属结构的电容器；在所述上电极金属层上涂覆光致抗蚀剂层，并且图案化所述光致抗蚀剂层；通过使用经图案化的所述光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，选择性地蚀刻所述上金属电极层和所述氮化物膜；以及通过湿法清洗工艺，除去在所述金属/绝缘体/金属的结构的电容器的侧壁上残留的氮化物。
2. 如权利要求1所述的制造方法，其中通过湿法清洗工艺除去残留在所述金属/绝缘体/金属的结构的电容器的侧壁上的氮化物包括顺序地执行如下步骤通过在清洗装置的清洗槽中提供第一清洗液，除去所述残留的氮化物；通过在所述清洗装置的所述清洗槽中提供第二清洗液，除去所述残留的氮化物；通过在所述清洗装置的所述清洗槽中提供第三清洗液，除去所述残留的氮化物；以及使用氮气实施干燥处理。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述第一清洗液包括HC1。
4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述第二清洗液包括稀释的HF。
5. 如权利要求2所述的方法，其中，所述第三清洗液包括四甲基氢氧化铵。
6. 如权利要求2所述的方法，还包括如下步骤在提供各所述第一、第二、以及第三清洗液之后，实施使用超纯净水的清洗工艺。
7. —种金属/绝缘体/金属的结构的电容器，包括下电极金属层，所述下电极金属层包括第一Ti膜，第一TiN膜，AlCu层，第二Ti膜，以及第二TiN膜；氮化物膜，形成在所述下电极金属层上；以及上电极金属层，形成在所述氮化物膜上，所述上电极金属层包括第三Ti膜和第三TiN膜，其中所述电容器不含位于所述电容器侧壁上的氮化物残留
8. 如权利要求7所述的金属/绝缘体/金属的结构的电容器，其中使用经图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，所述上电极金属层和所述氮化物使用反应离子蚀刻工艺顺序地蚀刻。
9. 如权利要求7所述的金属/绝缘体/金属的结构的电容器，其中所述下电极金属层的厚度范围约为从500A至5000A。
10. 如权利要求7所述的金属/绝缘体/金属的结构的电容器，其中所述绝缘层的所述氮化物膜具的厚度范围约为从50A至300A。
11. 如权利要求7所述的金属/绝缘体/金属的结构的电容器，其中所述第三Ti膜的厚度范围约为从100A至5000A。
12. 如权利要求8所述的金属/绝缘体/金属的结构的电容器，其中所述光致抗蚀剂层的厚度范围约为从3000A至18000A。
全文摘要
本发明涉及一种MIM结构的电容器的制造方法。该方法包括在下电极金属层的上方顺序地沉积氮化物膜、Ti膜、以及TiN膜，所述氮化物膜作为绝缘膜，并且所述Ti/TiN层的组合作为上金属电极，用于所述MIM结构的电容器。该方法还包括在所述上电极金属层上涂覆光致抗蚀剂层，并且图案化所述光致抗蚀剂层；然后使用所述图案化的光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，选择性地蚀刻所述上金属电极层和所述氮化物膜；以及通过湿法清洗工艺，最终除去残留在所述MIM结构的电容器的侧壁上的氮化物。通过本发明的MIM结构的电容器的制造方法，使用湿法清洗工艺除去当图案化MIM电容器时产生的绝缘层的残留物，从而可抑制短路的发生，并且可提高MIM结构的电容器的特性。
文档编号H01L21/02GK101471243SQ20081017868
公开日2009年7月1日 申请日期2008年11月27日 优先权日2007年12月24日
发明者李康县, 梁泽承 申请人:东部高科股份有限公司