MIM电容结构及其制作方法技术

本申请提供了一种MIM电容结构及其制作方法。该MIM电容结构包括：第一导电层；绝缘层，设置在第一导电层上；第二导电层，设置在绝缘层上，第一导电层、绝缘层和第二导电层的叠置方向为纵向，与纵向垂直的方向为横向，第二导电层包括一个或相互独立的多个第二介电材料部，由第二导电层的上表面向第二导电层中延伸。由于第二介电材料部的存在，在使原有的大面积凸起分散为较多小面积凸起的同时，也使得小凸起的高度相对于现有的大面积凸起的高度有所降低，因此使得位于电容结构上方的介电材料的凸起变得相对平整，进而有效地改善了后续曝光、刻蚀的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体制造
，具体而言，涉及一种M頂电容结构及其制作方法。
技术介绍
目前，半导体器件中的电容器按照结构大致可以分为多晶硅-绝缘体-多晶硅(pip)电容器和金属-绝缘体-金属(Mm电容器。在实际应用中，可以根据半导体器件的特性有选择地使用这些电容器。例如，在高频半导体器件中，可以选用M頂电容器。随着半导体器件集成度的提高，要求电容器具有更大的电容值，以确保电容器能够正常工作。然而，对于PIP电容器来说，作为上/下电极板的多晶硅与作为电容介电层的绝缘层之间的界面处容易发生氧化，因而会使电容值减小。相比之下，M頂电容器可以具有最小的电阻率，并且由于内部耗尽以及相对较大的电容而基本上不会存在寄生电容。因此，在半导体器件中，尤其是在高频器件中，通常会选用M頂电容器。现有技术中，MIM电容器通常在后段工艺(BEOL)形成铜互连结构时形成。铜互连结构可以形成在M頂电容器周围，其中上层铜互连层和下层铜互连层可以经由导电插塞(plug)(例如，钨塞)彼此相连，并且M頂电容器也可以经由导电插塞与这些金属互连层相连或与晶体管的漏区相连。图1为现有技术中M頂电容器的基本结构的剖面结构示意图，如图1所示，MIM电容器结构包括第一导电层100’、绝缘层200’和第二导电层300’ ；绝缘层200’制备在所述第一导电层100’上；第二导电层300’制备在所述绝缘层200’上，且第一导电层100’与现有技术相似都是设置在导电材料上比如金属互连层的顶层金属层上(图1中未示出)。由于上述电容的存在，使得M頂电容器高于其周围位置，导致在对沉积于其上的介质层进行平坦化后，电容器上的介质层高于其他位置的介质层，也就是说在电容器上方形成凸起，进而在后续图形化过程中，凸起的存在影响曝光效果，从而进一步影响刻蚀效果，比如在图形化后对光刻胶中形成的凹槽进行清洗后发现部分位置应有的凹槽并没有形成。
技术实现思路
本申请旨在提供一种MIM电容结构及其制作方法，以解决现有技术中电容结构导致的凸起影响刻蚀效果的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种M頂电容结构，MIM电容结构包括:第一导电层；绝缘层，设置在第一导电层上；第二导电层，设置在绝缘层上，第一导电层、绝缘层和第二导电层的叠置方向为纵向，与纵向垂直的方向为横向，第二导电层包括一个或相互独立的多个第二介电材料部，由第二导电层的上表面向第二导电层中延伸。进一步地，上述第二导电层的下表面积为S1，第二介电材料部的横向截面的总面积为 S2，且 S2:S1 = 1:10 ?1:2。进一步地，上述第二介电材料部为多个，第二介电材料部的形状为轴线垂直于第二导电层的圆柱状。进一步地，上述各第二介电材料部的直径为10?100nm,优选50?800nm,进一步优选100?700nm，更优选200?600nm。进一步地，上述第一导电层包括一个或多个第一介电材料部，沿纵向贯穿第一导电层设置，且第一介电材料部和第二介电材料部一一对应设置。进一步地，上述第一介电材料部的形状为轴线垂直于第一导电层的圆柱状，且第一介电材料部的直径与第二介电材料部的直径相等。进一步地，上述第二导电层的纵向截面的横向宽度小于绝缘层的纵向截面的横向览度。进一步地，上述第一导电层和第二导电层的材料为金属铝。进一步地，上述第一介电材料部、第二介电材料部以及绝缘层的材料为Si02、Si3N4、Ta2O5> T12 或 Al2O30根据本申请的另一方面，提供了一种M頂电容结构的制作方法，该制作方法包括:步骤SI，设置第一导电层；步骤S2，在第一导电层上设置绝缘材料；步骤S3，对绝缘材料进行刻蚀，形成第二凹槽，第二凹槽中保留有多个相互独立的绝缘材料块形成第二介电材料部，位于第二凹槽底面所在平面以下的绝缘材料形成MIM电容结构的绝缘层；以及步骤S4，在第二凹槽中设置第二导电部，第二介电材料部与第二导电部形成M頂电容结构的第二导电层。进一步地,上述第二导电层的下表面积为S1,第二导电部的总上表面积为S4,且(S「S4) =S1 = 1:10 ?1:2。进一步地,上述步骤SI包括:步骤Sll,沉积第一绝缘材料；步骤S12,刻蚀第一绝缘材料，形成第一凹槽，第一凹槽的深度等于第一绝缘材料的厚度，且第一凹槽与第二凹槽一一对应；步骤S13，在第一凹槽中设置第一导电部，得到第一导电层。进一步地，上述第二凹槽与第一凹槽均为直径为10?100nm的圆柱形凹槽，优选50?800nm，进一步优选100?700nm，更优选200?600nm。进一步地,上述步骤S13包括:步骤S131,向具有第一凹槽的绝缘材料上沉积导电材料；步骤S132，对导电材料进行化学机械抛光，得到位于第一凹槽内的第一导电部；上述步骤S4包括:步骤S41，向具有第二凹槽的绝缘材料上沉积导电材料；步骤S42，对导电材料进行化学机械抛光，得到位于第二凹槽内的第二导电部。进一步地,上述步骤S131和步骤S42采用減射法沉积导电材料。进一步地，上述第二导电层的纵向截面的横向宽度小于绝缘层的纵向截面的横向宽度，步骤S4在设置第二导电部后还包括:在具有第二导电部的绝缘材料上设置光刻胶；对光刻胶进行图形化处理，得到光刻胶掩膜；对绝缘材料进行刻蚀至绝缘层的上表面；去除光刻胶掩膜，得到第二导电层。应用本申请的技术方案，保留原有第一导电层、绝缘层以及第二导电层叠置结构，以实现电容器的功能；而在第二导电层中设置有第二介电材料部，从而将原有的第二导电层的整个连续结构变为面积较小的结构，进而在后续沉积介电材料并进行CMP时，由于第二导电层原有的导电材料与本申请介电材料对CMP的感应受力不同，因此，CMP后在第二介电材料部上方的介电材料的高度能够相对于导电材料上方的介电材料的高度低，并与其他没有设置电容结构处的介电材料的高度基本相当。也就是说，由于第二介电材料部的存在使原有的大面积凸起分散为较多小面积凸起的同时，也使得小凸起的高度相对于现有的大面积凸起的高度有所降低，因此使得位于电容结构上方的介电材料的凸起变得相对平整，进而有效地改善了后续曝光、刻蚀的准确性。【附图说明】构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:图1示出了现有技术中MIM电容器的基本结构的剖面结构示意图；图2示出了本申请一种优选实施方式提供的MIM电容器的剖面结构示意图；图3示出了沿图2所示的A-A方向的剖面结构示意图；图4示出了本申请一种优选实施方式提供的MIM电容器的制造方法的流程示意图；图5至图11示出了实施图4所示各步骤后所得到的器件剖面结构示意图；其中当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MIM电容结构，所述电容结构包括：第一导电层；绝缘层，设置在所述第一导电层上；第二导电层，设置在所述绝缘层上，所述第一导电层、所述绝缘层和所述第二导电层的叠置方向为纵向，与所述纵向垂直的方向为横向，其特征在于，所述第二导电层包括一个或相互独立的多个第二介电材料部，由所述第二导电层的上表面向所述第二导电层中延伸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张贺丰，王晓东，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31