MIM电容器及其制作方法与流程

本发明涉及电容器技术领域，特别地，涉及一种MIM电容器及其制作方法

背景技术：

在超大规模集成电路中，电容器是常用的无源器件之一，其通常整合于双极晶体管或互补式金属氧化物半导体晶体管等有源器件中。目前制造电容器的技术可分为以多晶硅为电极和以金属为电极两种，以多晶硅为电极会出现载子缺乏的问题，使得电容器两端的电压发生改变时，电容量也会随着改变，因此以多晶硅为电极的电容器无法维持现今逻辑电路的线性需求，而以金属为电极的电容器则无此问题，这种电容器泛称为MIM电容器(Metal-Insulator-Metal Capacitor)。

现有的制作MIM电容器一般包括下电极结构、上电极结构、形成于所述上下电极结构之间的介质材料，然而，如何提高MIM电容器的可靠性为业界的一个重要课题。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的在于提供一种可靠性较高的MIM电容器及其制作方法。

一种MIM电容器，其包括绝缘介质、形成于所述绝缘介质表面的第一沟槽、形成于所述绝缘介质的第一沟槽所在一侧的表面的电容下电极、形成于所述电容下电极远离所述绝缘介质的表面的电容介质、形成于所述第一沟槽中的电容介质表面的电容上电极、形成于所述电容上电极顶部及所述电容介质表面的钝化层、贯穿所述钝化层且对应所述第一沟槽的接触孔、形成于所述接触孔及其下方的所述第一沟槽中且位于所述电容上电极表面的上电极引线结构。

在一种实施方式中，所述电容上电极形成于所述第一沟槽内的所述电容介质表面，且截面形状为U型。

在一种实施方式中，所述电容上电极的U型结构界定与所述接触孔连通的第二沟槽，所述上电极引线结构包括位于所述第二沟槽中及所述第二沟槽上方的接触孔中的第一部分、及与所述第一部分连接且位于所述钝化层上的第二部分。

在一种实施方式中，所述第二部分与所述第一部分构成T型，所述第一部分的宽度与所述第一沟槽宽度相等。

在一种实施方式中，所述第一沟槽的宽度在2um-5um的范围内，所述第一沟槽的深度在5um-50um的范围内。

一种MIM电容器的制作方法，其包括如下步骤：

提供绝缘介质、在所述绝缘介质表面的形成第一沟槽；

在所述绝缘介质的第一沟槽所在一侧的表面形成电容下电极；

在所述电容下电极远离所述绝缘介质的表面形成电容介质；

在所述第一沟槽中的电容介质表面形成上电极材料；

在所述第一沟槽中的上电极材料表面形成光刻胶；

利用所述光刻胶对所述上电极材料进行垂直刻蚀从而形成位于所述第一沟槽中的电容上电极；

在所述电容上电极顶部及所述电容介质表面的钝化层以及形成贯穿所述钝化层的接触孔；

在所述接触孔及其下方的所述第一沟槽中、及所述第一沟槽两侧的电容介质表面形成上电极引线结构。

在一种实施方式中，所述电容上电极形成于所述第一沟槽内的所述电容介质表面，且截面形状为U型。

在一种实施方式中，所述电容上电极的U型结构界定与所述接触孔连通的第二沟槽，所述上电极引线结构包括位于所述第二沟槽中与所述第二沟槽上方的接触孔中的第一部分、及与所述第一部分连接且位于所述钝化层上的第二部分。

在一种实施方式中，所述第二部分与所述第一部分构成T型，所述第一部分的宽度与所述第一沟槽宽度相等。

在一种实施方式中，所述第一沟槽的宽度在2um-5um的范围内，所述第一沟槽的深度在5um-50um的范围内。

相较于现有技术，本发明MIM电容器及其制作方法中，由于所述电容上电极界定的有效电容区域主要位于所述沟槽中，可以有效改善沟槽拐角处造成寄生电容从而影响MIMI电容器可靠性的问题。所述MIM电容器的制作方法中，形成电容上电极时进行垂直刻蚀，可以有效避免对电容介质损伤，进一步提高MIM电容器的可靠性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一较佳实施方式的MIM电容器的剖面结构示意图。

图2至图7是图1所示MIM电容器的制作方法的各步骤的剖面结构示意图。

【具体实施方式】

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明一较佳实施方式的MIM电容器的剖面结构示意图。所述MIM电容器包括绝缘介质、形成于所述绝缘介质表面的第一沟槽、形成于所述绝缘介质的第一沟槽所在一侧的表面的电容下电极、形成于所述电容下电极远离所述绝缘介质的表面的电容介质、形成于所述第一沟槽中的电容介质表面的电容上电极、形成于所述电容上电极顶部及所述电容介质表面的钝化层、贯穿所述钝化层且对应所述第一沟槽的接触孔、形成于所述接触孔及其下方的所述第一沟槽中且位于所述电容上电极表面的上电极引线结构。

具体地，所述电容上电极形成于所述第一沟槽内的所述电容介质表面，且截面形状为U型。所述电容上电极的U型结构界定与所述接触孔连通的第二沟槽，所述上电极引线结构包括位于所述第二沟槽及所述第二沟槽上方的接触孔中的第一部分、及与所述第一部分连接且位于所述钝化层上的第二部分。所述第二部分与所述第一部分构成T型，所述第一部分的宽度与所述第一沟槽宽度相等。所述第一沟槽的宽度在2um-5um的范围内，所述第一沟槽的深度在5um-50um的范围内。

所述电容下电极可以包括三层材料或四层材料。若所述电容下电极为三层材料，所述三层材料可以依次为底层氮化钛、钨缓冲层、上层氮化钛，厚度范围可以分别为100埃-300埃、500埃-2000埃、100埃-300埃。若所述电容下电极为四层材料，所述四层材料可以依次为底层导电材料层(如金属铝层)、底层氮化钛、钨缓冲层、上层氮化钛，厚度范围可以依次为5000埃-8000埃、100埃-300埃、500埃-2000埃、100埃-300埃。

可以理解，所述电容介质为绝缘材料，其可以是单层或多层材料，厚度可以依据实际需要设定。当所述电容介质为多层材料，所述多层材料可以为AHA，即氧化铝、氧化铪、氧化铝；或者为ZAZ，即氧化锆、氧化铝及氧化锆，但是无论是前面哪种材料，优选的，上层材料最好是氧化铝。所述电容上电极的材料可以为氮化钛TiN，厚度可以在1000埃-1500埃的范围内。

请参阅图2-图7，图2-图7是图1所示MIM电容器的制作方法的各步骤的结构示意图。所述制作方法包括如下步骤S1-S8。

步骤S1，请参阅图2，提供绝缘介质、在所述绝缘介质表面的形成第一沟槽。

步骤S2，请参阅图3，在所述绝缘介质的第一沟槽所在一侧的表面形成电容下电极。

步骤S3，请参阅图4，在所述电容下电极远离所述绝缘介质的表面形成电容介质。

步骤S4，请参阅图5，在所述第一沟槽中的电容介质表面形成上电极材料。

步骤S5，请参阅图6，在所述第一沟槽中的上电极材料表面形成光刻胶。

步骤S6，请参阅图7，利用所述光刻胶对所述上电极材料进行垂直刻蚀从而形成位于所述第一沟槽中的电容上电极。

步骤S7，请参阅图1，在所述电容上电极顶部及所述电容介质表面的钝化层，以及形成贯穿所述钝化层且对应所述第一沟槽的接触孔。

步骤S8，请参阅图1，在在所述接触孔及其下方的所述第一沟槽中、及所述第一沟槽两侧的电容介质表面形成上电极引线结构。

可以理解，所述制作方法涉及的MIM电容器的各元件或膜层的结构、材料及厚度已在所述MIM电容器的结构介绍中说明，此处就不再赘述。

相较于现有技术，本发明MIM电容器及其制作方法中，由于所述电容上电极界定的有效电容区域主要位于所述沟槽中，可以有效改善沟槽拐角处造成寄生电容从而影响MIMI电容器可靠性的问题。所述MIM电容器的制作方法中，形成电容上电极时进行垂直刻蚀，可以有效避免对电容介质损伤，进一步提高MIM电容器的可靠性。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。