【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种沟槽电容器的制造方法及沟槽电容器。
技术介绍
1、电容器是一种常规的无源元件，广泛应用于集成电路设计。在一些特殊应用中，需要使用单位容值很大的电容器来提升产品性能，如存储信号、降耦等。常规的平面电容器需要占用很大面积才能获得大电容，这样会牺牲设计面积。为此，沟槽电容器成为大电容的最佳选择。一般的，沟槽式电容器具备金属-介质层-金属的三明治(mim)式结构，下电极金属与下层金属线连接，上电极金属与沟槽内填充的金属互连层电连接，然后通过通孔与上层金属线连接。但是，引入上述mim结构的沟槽式电容器，mim电容器的工艺制程和金属布线工艺是分开进行的，而且下电极金属的金属线引出需要依赖垂直于上方的通孔，工艺集成难度偏高，沟槽式结构设计自由度也受限。
2、因此，有必要提供一种新型的沟槽电容器的制造方案，能够降低工艺集成难度，提升沟槽式结构设计自由度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种沟槽电容器的制造方法及沟槽电容器，用以降低工艺集成难度，提升沟槽式电容器结构设计自由度。
2、为实现上述目的，本专利技术的一种沟槽电容器的制造方法，包括：提供半导体衬底，形成位于半导体衬底中的金属互连层；沉积形成位于半导体衬底上第一介质层；刻蚀第一介质层，形成位于第一区域的电容沟槽；在所述位于第一区域的电容沟槽上形成mim电容结构，所述mim电容结构包括第一导电层、第二介质层和第二导电层，所述第二介质层位于所述第一导电层和所述第二导电层之间
3、本专利技术提供的沟槽电容器的制造方法的有益效果在于：第一导电层与第一区域的金属互连层电连接，第二导电层则通过所述第一金属线及所述第二金属线与所述第二区域的金属互连层电连接，所述沟槽电容器的上电极、下电极向下层的金属互连层引出，当金属薄膜为铝时，将沟槽式电容器的工艺制程置于铝布线之前，将电容的上下电极引出和铝布线同时完成加工，不需要额外增加工艺步骤；降低工艺集成难度，提升沟槽式电容器结构设计自由度。
4、在一种可能的实施方式中，所述第一金属线未填充电容沟槽，使得所述电容沟槽形成有空洞。
5、在另一种可能的实施方式中，沉积形成第一介质层之前，还包括：沉积形成位于所述半导体衬底上的阻挡层。
6、在另一种可能的实施方式中，所述第一导电层、所述第二导电层和所述第二介质层的沉积方式是物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积中的任意一种方式。
7、在其它可能的实施方式中，所述第二介质层的材料为sin、hfo2、zro2、al2o3、la2o3、ta2o5、y2o5、dy2o3中的至少一种高介电常数的材料。
8、在一种可能的实施方式中，所述第二介质层是单层薄膜或多层薄膜。
9、在一种可能的实施方式中，所述第一导电层、第二导电层为tin、ti、tan、ta的单层薄膜或多层薄膜，所述金属薄膜为铝、tan或tin。
10、在一种可能的实施方式中，所述形成位于所述半导体衬底中的金属互连层，包括：采用光刻刻蚀工艺在所述半导体衬底中形成大马士革槽或者双大马士革孔槽；沉积金属互连材料；经过研磨工艺形成金属互连层。
11、第二方面，本专利技术还提供一种沟槽电容器，包括半导体衬底；位于所述半导体衬底中的金属互连层；位于所述半导体衬底上的第一介质层；其中，第一介质层的第一区域中形成有电容沟槽、所述电容沟槽中形成有mim电容结构，所述mim电容结构包括第一导电层、第二介质层和第二导电层，所述第二介质层位于所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述第二介质层完全覆盖第一导电层，所述第二导电层完全覆盖所述第二介质层，所述电容沟槽上的第一导电层与所述第一区域的金属互连层电连接，所述第一介质层的第二区域和第三区域中分别形成有暴露所述第二区域和第三区域的金属互连层的沟槽，所述第一区域的第二导电层上形成有第一金属线，所述第二区域和第三区域的沟槽中分别形成有第二金属线和第三金属线，所述第一金属线与第二金属线连续，所述第二导电层通过所述第一金属线及所述第二金属线与所述第二区域的金属互连层电连接，所述沟槽电容器的上、下电极向下层的金属互连层引出。
12、本专利技术提供的沟槽电容器的有益效果在于：该沟槽电容器中的第一导电层与第一区域的金属互连层电连接，第二导电层则通过所述第一金属线及所述第二金属线与所述第二区域的金属互连层电连接，也就是说电容的电极引出不再需要借助垂直于上方的通孔，所述沟槽电容器的上、下电极向下层的金属互连层引出，使得第一电极板和第二电极板产生漏电流的几率降低，从而提高mim电容的稳定性。
13、一种可能的实施方式中，所述电容沟槽中还形成有空洞，这种结构的好处是有利于增大填充工艺窗口，缩小电容沟槽的设计尺寸，进而增大单位面积的电容值，从而在增大电容的表面积的同时，降低工艺集成难度，提升沟槽式结构设计自由度。
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1.一种沟槽电容器的制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属线未填充电容沟槽，使得所述电容沟槽形成有空洞。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积形成第一介质层之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层和所述第二介质层的沉积方式是物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积中的任意一种方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二介质层的材料为SiN、HfO2、ZrO2、Al2O3、La2O3、Ta2O5、Y2O5、Dy2O3中的至少一种高介电常数的材料。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二介质层是单层薄膜或多层薄膜。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一导电层、第二导电层为TiN、Ti、TaN、Ta的单层薄膜或多层薄膜，所述金属薄膜为铝、TaN或TiN。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成位于所述半导体衬底中的金属互连层，包括：
10.根据权利要求9所述的沟槽电容器，其特征在于，所述电容沟槽中还形成有空洞。
...【技术特征摘要】
1.一种沟槽电容器的制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属线未填充电容沟槽，使得所述电容沟槽形成有空洞。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积形成第一介质层之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层和所述第二介质层的沉积方式是物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积中的任意一种方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二介质层的材料为sin、hfo2、zro2、al2o3、la2o3、ta2o5、...
【专利技术属性】
技术研发人员：林宏，葛星晨，
申请(专利权)人：上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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