电容器结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电容器结构及其制造方法，且特别是涉及一种具有高电容值的电容器结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在现今半导体产业中，电容器为相当重要的基本元件。举例来说，金属-氧化物-金属电容器(Μ0Μ电容器)为一种常见的电容器结构,其基本设计为在作为电极的金属平板之间充填介电材料，而使得两相邻的金属平板与位于其间的介电材料可形成一个电容器单元。
[0003]然而，随着半导体微型化的需求，集成电路的积成度愈来愈高，如何在现有制作工艺规格下改良电容器结构以提高电容值已然成为重要的研究课题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电容器结构，其具有较高的电容值。
[0005]本发明的再一目的在于提供一种电容器结构的制造方法，其可容易地与现行制作工艺进行整合。
[0006]为达上述目的，本发明提出一种电容器结构，包括至少一个电容器单元。电容器单元包括介电层、内部金属层及外部金属层。内部金属层设置于介电层中。外部金属层设置于介电层中，且包围内部金属层。外部金属层包括第一金属层、二个第二金属层及第三金属层。第一金属层设置于内部金属层下方。第二金属层设置于内部金属层的两侧，且第二金属层的下表面位于内部金属层的下表面以下。第三金属层设置于内部金属层上方，且连接于第二金属层。
[0007]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，第二金属层可不连接于第一金属层。
[0008]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，第二金属层可连接第一金属层。
[0009]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，第一金属层、第二金属层与第三金属层可彼此电连接。
[0010]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，当电容器单元的数量为多个时，第一金属层、第二金属层与第三金属层可彼此电连接，且内部金属层可彼此电连接。
[0011]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，当电容器单元的数量为多个时，水平相邻的两个电容器单元可共用位于其间的第二金属层，且共用第一金属层与第三金属层，且在垂直相邻的电容器单元中，下方的电容器单元的第三金属层可为上方的电容器单兀的第一金属层。
[0012]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，第一金属层中可具有至少一个开口。
[0013]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，第三金属层中可具有至少一开口。
[0014]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，还包括第一蚀刻终止层，设置于第一金属层与内部金属层之间。
[0015]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构中，还包括第二蚀刻终止层，设置于内部金属层与第三金属层与之间。
[0016]本发明提出一种电容器结构的制造方法，包括下列步骤。在基底上形成第一介电层。在第一介电层中形成第一金属层。在第一介电层上形成第二介电层。在第二介电层中形成至少一个内部金属层。在第二介电层上形成第三介电层。在第三介电层与第二介电层中形成金属结构，且金属结构包括多个第二金属层及第三金属层。第二金属层位于内部金属层的两侧，且第二金属层的下表面位于内部金属层的下表面以下。第三金属层位于内部金属层上方，且连接于第二金属层。
[0017]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，金属结构的形成方法例如是双重金属镶嵌法(dual damascene method)。
[0018]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，金属结构的形成方法包括下列步骤。在第三介电层与第二介电层中形成开口结构，开口结构包括多个第一开口及第二开口。第一开口位于内部金属层的两侧，且第一开口的底部位于内部金属层的下表面以下。第二开口位于内部金属层上方，且连接于第一开口。形成填满开口结构的金属材料层。移除位于开口结构以外的金属材料层。
[0019]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，第二金属层可不连接于第一金属层。
[0020]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，第二金属层可连接第一金属层。
[0021]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，还包括在第一金属层中形成至少一个开口。
[0022]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，还包括在第三金属层中形成至少一个开口。
[0023]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，还包括在第一介电层与第二介电层之间形成第一蚀刻终止层。
[0024]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，还包括在第二介电层与第三介电层之间形成第二蚀刻终止层。
[0025]依照本发明的一实施例所述，在上述的电容器结构的制造方法中，还包括重复进行形成第二介电层、内部金属层、第三介电层与金属结构的步骤，而形成堆叠型电容器结构。
[0026]基于上述，由于本发明所提出的电容器结构中的外部金属层包围内部金属层，因此可具有较高的电容值。此外，由于本发明所提出的电容器结构的制造方法可容易地与现行制作工艺进行整合，所以可简易地制造出电容器结构，而不会增加制作工艺复杂度。
[0027]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0028]图1A至图1E为本发明的一实施例的电容器结构的制造流程剖视图；
[0029]图2为图1E的电容器结构中的金属层的立体图；
[0030]图3为本发明的另一实施例的电容器结构的剖视图；
[0031]图4为本发明的另一实施例的电容器结构的剖视图。
[0032]符号说明
[0033]10、20、30:电容器结构
[0034]100:某底
[0035]102、112、118、134、140、150、154:介电层
[0036]104、104a、126、126a、128、128a、144、144a、146、146a:金属层
[0037]106、108、122a、122b、130:开口
[0038]110、116、132、138:蚀刻终止层
[0039]114、136:内部金属层
[0040]120:开口结构
[0041]124、142:金属结构
[0042]148a、148b:电容器单元
[0043]152、156:外部金属层
[0044]158、160:导线
【具体实施方式】
[0045]图1A至图1E为本发明的一实施例的电容器结构的制造流程剖视图。
[0046]首先，请参照图1A，在基底100上形成介电层102。对于基底100并没有特别地限制。举例来说，可为任意的半导体基底，或可为具有其他膜层于其上的基底。介电层102的材料例如是低介电常数材料(low K material)或氧化硅。低介电常数材料例如是碳氧化硅(S1C)。介电层102的形成方法例如是化学气相沉积法。
[0047]接着，在介电层102中形成金属层104。金属层104的材料例如是铜、铝或钨。金属层104的形成方法例如是金属镶嵌法。举例来说，金属层104的形成方法可包括以下步骤。首先，对介电层102进行图案化制作工艺，而在介电层102中形成开口 106。接着，形成填满开口 106的金属材料层(未标示)。金属材料层的形成方法例如是电镀法(