度降为1200A-2000A。
[0039]第四步骤:在所述第一层低K介质层10上沉积第一刻蚀阻挡层30，并且在所述第一刻蚀阻挡层30上沉积低K材料作为第二层低K介质层40 ;
[0040]可选地，在第四步骤中，可以在第二层低K介质层40上沉积一层薄膜作为硬掩模。
[0041]在第四步骤中，可以在第一层金属层上通过PECVD的方法生长第一刻蚀阻挡层(一般为氮化硅或者碳化硅或者碳氮化硅)，厚度优选地为200-700A。紧接着生长一层含有致孔剂的掺碳薄膜BDII作为第二层低K介质层，厚度为500-2000A，主要过程是通入2000sccm 到 4000sccm 的甲基二乙基娃氧烧 m-DEOS，150_250sccm 的氧气和 2600-4000sccm的致孔剂C10H16，以及这些主要气体的载气-氦气1000-2000sccm，气体流量稳定时，开启射频，这里的射频为高频13.36MHZ，功率为600W到1000W，生长过程的温度为240度到300度之间，设备腔体的压力为5托到10托之间。优选地，可以对薄膜进行紫外线处理，紫外线处理的时间和强度根据沉积的膜厚的厚度变化，一般的对500-2000A的薄膜，照射时间在100s-220s 之间。
[0042]第五步骤:对所述第二层低K介质层40进行第二光刻刻蚀工艺以便在所述第二层低K介质层40中形成用于M頂电容区域的第二电容区沟槽41，并且使得第二光刻刻蚀工艺终止在第一刻蚀阻挡层30上；
[0043]在第五步骤中，例如，可以在紫外线处理完的BDII上PECVD生长一层硬掩模(例如采用的是二氧化硅和氮化钛)然后旋涂光刻胶进行光刻定义出MIM电容区域(第二电容区沟槽41)，干法刻蚀该区域形成沟槽，刻蚀终止在刻蚀阻挡层上并进行一定量的过刻蚀，一般的在沟槽刻蚀完还会采用标准清洗将刻蚀过程中产生的聚合物清洗干净。
[0044]第六步骤:在所述电容区沟槽41中填充高K材料作为MIM电容的介质层50 ;
[0045]在第六步骤中，可以包括沉积一层高K材料填充沟槽作为M頂电容的介质层:本示例中高K材料采用的是Η??2，采用ALD的方法，主要气体为HfC14和02，沉积的厚度为500-600A。进一步地，通过化学机械研磨将BDII和Η??2磨平，通过PECVD的方法生长刻蚀阻挡层(一般为氮化硅或者碳化硅或者碳氮化硅)厚度为200-700Α。
[0046]第七步骤:在第二层低K介质层40上沉积第二刻蚀阻挡层60 ( 一般为Ta和TaN)，并且在所述第二刻蚀阻挡层60上沉积低K材料作为第三层低K介质层70 ;
[0047]在第七步骤中，可以生长一层含有致孔剂的掺碳薄膜BDII作为第三层低K介质层，厚度为500-2000Α，主要过程是通入2000sccm到4000sccm的甲基二乙基硅氧烷m-DEOS, 150-250sccm的氧气和2600-4000sccm的致孔剂C10H16，以及这些主要气体的载气-氦气1000-2000sCCm，气体流量稳定时，开启射频，这里的射频为高频13.36MHZ，功率为600W到1000W，生长过程的温度为240度到300度之间，设备腔体的压力为5托到10托之间。
[0048]第八步骤:在对所述第三层低K介质层70进行第三光刻刻蚀工艺以便在所述第三层低K介质层70中形成用于M頂电容区域的第三电容区沟槽71，并且使得第三光刻刻蚀工艺终止在所述第二刻蚀阻挡层60上；
[0049]第九步骤:在所述第三电容区沟槽71中填充金属铜以形成第二层金属铜80。例如，在第九步骤中可以通过电镀形成第二层金属铜80。
[0050]优选地，在第九步骤中，采用铜镶嵌工艺形成第二层金属铜80，其中大部分区域作为互连线，一部分作为MIM电容的上极板。
[0051]由此，完成M頂电容的制作。
[0052]优选地，根据本发明优选实施例的金属氧化物金属电容器制作方法有利地主要应用在65纳米以下采用铜镶嵌工艺的后端制程中。
[0053]在基于铜镶嵌工艺的后端制程中，大部分层间介质层仍然采用K值较低的低K材料，增加一步刻蚀和CMP工艺使得形成电容的区域用高K材料代替低K材料作为两层金属层间介质层，通过以上工艺在没有增加互连线寄生电容的同时，因为采用了高K材料作为MIM电容的层间介质层，大大增加了电容密度。同时，由于采用了 NDC作为高K材料和铜金属之间的缓冲层，解决了高K材料直接沉积在铜上带来的薄膜剥离问题和漏电高的问题，提到了器件的可靠性。
[0054]此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0055]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于包括: 第一步骤:形成第一层低K介质层； 第二步骤:对所述第一层低K介质层进行第一光刻刻蚀工艺以便在所述第一层低K介质层中形成第一电容区沟槽； 第三步骤:在所述第一电容区沟槽中填充金属铜以形成第一层金属铜； 第四步骤:在所述第一层低K介质层上沉积第一刻蚀阻挡层，并且在所述第一刻蚀阻挡层上沉积低K材料作为第二层低K介质层； 第五步骤:对所述第二层低K介质层进行第二光刻刻蚀工艺以便在所述第二层低K介质层中形成用于M頂电容区域的第二电容区沟槽，并且使得第二光刻刻蚀工艺终止在第一刻蚀阻挡层上； 第六步骤:在所述电容区沟槽中填充高K材料作为MIM电容的介质层； 第七步骤:在第二层低K介质层上沉积第二刻蚀阻挡层，并且在所述第二刻蚀阻挡层上沉积低K材料作为第三层低K介质层； 第八步骤:在对所述第三层低K介质层进行第三光刻刻蚀工艺以便在所述第三层低K介质层中形成用于M頂电容区域的第三电容区沟槽，并且使得第三光刻刻蚀工艺终止在所述第二刻蚀阻挡层上； 第九步骤:在所述第三电容区沟槽中填充金属铜以形成第二层金属铜。2.根据权利要求1所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，所述第一层金属铜的部分区域被用作互连线，所述第一层金属铜的另一部分区域被用作M頂电容的下极板。3.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，第二层金属铜中的部分区域被用作互连线，第二层金属铜中的另一部分区域被用作M頂电容的上极板。4.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，在在三步骤中，采用铜镶嵌工艺在所述第一电容区沟槽中填充金属铜以形成第一层金属铜。5.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，在第九步骤中通过电镀形成第二层金属铜。6.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，第一刻蚀阻挡层为氮化硅或者碳化硅或者碳氮化硅。7.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，第二为刻蚀阻挡层Ta和/或TaN。8.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，第一层低K介质层的厚度为1500-4000A，第一层金属铜的厚度为1200A-2000A，第一刻蚀阻挡层的厚度为200-700A，第二层低K介质层的厚度为500A-2000A，MIM电容的介质层的厚度为500-600A，第三层低K介质层的厚度为500-2000A。9.根据权利要求1或2所述的金属氧化物金属电容器制作方法，其特征在于，M頂电容的介质层的材料为Hf02。
【专利摘要】一种金属氧化物金属电容器制作方法，包括：形成第一层低K介质层；对第一层低K介质层进行光刻刻蚀工艺以便在第一层低K介质层中形成第一电容区沟槽；在第一电容区沟槽中填充金属铜以形成第一层金属铜；在第一层低K介质层上沉积第一刻蚀阻挡层和第二层低K介质层；对第二层低K介质层进行光刻刻蚀工艺以便在第二层低K介质层中形成用于MIM电容区域的第二电容区沟槽；在电容区沟槽中填充高K材料；在第二层低K介质层上沉积第二刻蚀阻挡层和第三层低K介质层；在对第三层低K介质层进行第三光刻刻蚀工艺以便在第三层低K介质层中形成用于MIM电容区域的第三电容区沟槽；在第三电容区沟槽中填充金属铜以形成第二层金属铜。
【IPC分类】H01L21/02
【公开号】CN105070642
【申请号】CN201510375658
【发明人】桑宁波, 李润领, 关天鹏
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月30日