一种提高MIM电容密度的结构及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提高MIM电容密度的结构及其制作工艺，其中，包括：从下至上依次包括凹槽状的衬底，填第一金属层，以及第一绝缘层，第二金属层，第二绝缘层，第三金属层，第三绝缘层，第四金属层，第四绝缘层，第五金属层以及第五绝缘层。本发明专利技术的一种提高MIM电容密度的结构，相比原有的MIM电容器件，具有更高的电容密度，且其制造工艺简单，不会涉及到非常大高宽比的工艺，完全与现有工艺相兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别是一种提高MIM电容密度的结构及其制作工艺。
技术介绍
随着半导体集成电路制造技术的不断进步，半导体的性能不断提升的同时，半导体也向着小型化，微型化的方向发展。电容器是集成电路中的重要组成单元，广泛运用于存储器，微波，射频，智能卡，高压和滤波等芯片中。MIM (Metal-Insulator-Metal)电容器，也即是金属-绝缘体-金属电容器已经广泛应用于半导体芯片中。现有技术中，存在着多种多样MIM电容器结构，如中国专利 CN1208964A公开了一种单层电容器结构，它由铜金属层一氮化硅介质层一坦金属层构成， 它是目前实践中最为典型的MIM电容器结构。但是，上述的单层电容器结构或者诸如此类的各种电容器结构，存在着电容密度较低的缺点。为了提高MIM电容器的电容密度，实践中一般采用以下的两种方法，S卩(1)采用更高介电常数的介电材料来提高电容密度；(2)减少介电层厚度。虽然，上述的两种方法可以有效提高电容密度，但是各自却存在着一定的缺点，例如采用第一种方法提高电容密度存在缺点为目前可用的可靠介电材料有限，而且与现有工艺兼容也极少；第二中方法存在的缺点是介质层厚度降低，则击穿电压会降低。随着芯片尺寸的减少，以及性能对大电容的需求，如何在有限的面积下获得高密度的电容成为一个非常有吸引力的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高MIM电容密度的结构，其是一种四电容并联的结构，可以在有限的面积下获得较高的电容密度，结构简单，且与现有工艺完全兼容。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为 一种提高MIM电容密度的结构，其中，包括具有一凹槽的衬底；沉积在凹槽中的第一金属层，位于衬底以及第一金属层之上的第一绝缘层，第一绝缘层具有一个第一绝缘层凹槽，以及设置在第一绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低于第一绝缘层凹槽高度的第一横向槽体，第一横向槽体由第一绝缘层凹槽的边缘朝第一绝缘层凹槽之外横向延伸；在第一绝缘层凹槽底部及内壁、第一横向槽体中沉积有第二金属层，第二金属层具有位于第一横向槽体中并横向延伸出第一绝缘层凹槽侧壁的第二延伸部；沉积在第一绝缘层和第二金属层之上的第二绝缘层，第二绝缘层具有一个第二绝缘层凹槽，以及设置在第二绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低于第二绝缘层凹槽高度的第二横向槽体，第二横向槽体与第一横向槽体在垂直方向上交错设置，且第二横向槽体的延伸方向为由第一绝缘层凹槽的边缘朝第二绝缘层凹槽侧壁之外横向延伸；在第二绝缘层底部和内壁，第二横向槽体中沉积有第三金属层，第三金属层具有位于第二横向槽体中并横向延伸出第二绝缘层凹槽侧壁的第三延伸部；沉积在第二绝缘层和第三金属层之上的第三绝缘层，第三绝缘层具有一个第三绝缘层凹槽，以及设置在第三绝缘层凹槽顶部边缘处的一个高度低于第三绝缘层凹槽高度的第三横向槽体，第三横向槽体由第三绝缘层凹槽的边缘向第三绝缘层凹槽侧壁之外横向延伸， 第三横向槽体与第一横向槽体在垂直方向上部分重叠；在第三绝缘层底部和内壁，第三横向槽体中沉积有第四金属层，第四金属层具有位于第三横向槽体中并横向延伸出第三绝缘层凹槽侧壁之外的第四延伸部；沉积在第三绝缘层和第四金属层之上的第四绝缘层，第四绝缘层具有一第四绝缘层凹槽，以及一设置在第四绝缘层凹槽顶部的高度低于第四绝缘层凹槽高度的第四横向槽体， 第四横向槽体由第四绝缘层凹槽的边缘向第四绝缘层凹槽侧壁之外横向延伸，第四横向槽体与第二横向槽体在垂直方向上部分重叠；在第四绝缘层底部和内壁，第四横向槽体中沉积有第五金属层，第五金属层具有位于第四横向槽体中并横向延伸出第四绝缘层凹槽侧壁之外的第五延伸部； 沉积在第四绝缘层和第五金属层之上的第五绝缘层；第二延伸部与第四延伸部通过分别位于第二绝缘层、第三绝缘层中的在垂直方向上重叠的第二互连线、第四互连线相连，第四绝缘层中设置有在第四延伸部之上的第六互连线， 第五绝缘层中还设置有在垂直方向上与第六互连线重叠并接触的第八互连线；第一金属层通过分别位于第一绝缘层、第二绝缘层中的在垂直方向上重叠的第一互连线和第三互连线与第三延伸部连接，第三延伸部还通过分别位于第三绝缘层、第四绝缘层中的在垂直方向上重叠的第五互连线和第七互连线与第五延伸部连接，在第五绝缘层中位于第五延伸部之上还设置有与第五延伸部接触的第九互连线连接。上述的提高MIM电容密度的结构，其中，所述的第一金属层由铜或铝或钽或钛及其合金制成。上述的提高MIM电容密度的结构，其中，所述的第二金属层由铜或铝或钽或钛或其合金制成。上述的提高MIM电容密度的结构，其中，所述的第三金属层由铜或铝或钽或钛或其合金制成。上述的提高MIM电容密度的结构，其中，所述的第四金属层由铜或铝或钽或钛或其合金制成。上述的提高MIM电容密度的结构，其中，所述的第五金属层由铜或铝或钽或钛或其合金制成。一种提高MIM电容密度的结构的制作工艺，其中，包括 在衬底上的凹槽中沉积第一金属层；在衬底和第一金属层之上沉积第一绝缘层并对其进行图形化，使之具有一个第一绝缘层凹槽和设置在第一绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低于第一绝缘层凹槽高度的第一横向槽体，第一横向槽体由第一绝缘层凹槽的边缘朝第一绝缘层凹槽之外横向延伸，以及与第一横向槽体交错区域设置的第一通孔；在第一绝缘层的顶面、第一绝缘层凹槽底面及侧壁上、第一横向槽体中沉积第二金属层，并在第一通孔中沉积金属，形成第一互连线； 在第二金属层上沉积第二绝缘层；对第二绝缘层和第二金属层进行第一化学机械研磨，形成带有第二延伸部的第二金属层，且第二绝缘层仅沉积在第一金属层底面之上，且研磨后的第二绝缘层的顶面与第二延伸部研磨后的顶面以及第一绝缘层的顶面位于同一水平面内； 继续沉积第二绝缘层；图形化第二绝缘层，使之具有第二绝缘层凹槽和设置在第二绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低于第二绝缘层凹槽高度的第二横向槽体以及位于第二延伸部上方的第二通孔和位于第一互连线上方的第三通孔；在第二绝缘层的顶面、第二绝缘层底面及侧壁上、第二横向槽体中沉积第二金属层，并在第二通孔和第三通孔中沉积金属，形成第二互连线以及第三互连线； 在第三金属层上沉积第三绝缘层；对第三金属层和第三绝缘层进行第二化学机械研磨，形成带有第三延伸部的第三金属层，且第三绝缘层仅沉积在第三金属层底面之上且研磨后的第三绝缘层的顶面与第三延伸部研磨后的顶面以及第二绝缘层的顶面位于同一水平面内； 继续沉积第三绝缘层；图形化第三绝缘层，使之具有第三绝缘层凹槽和设置在第三绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低于第三绝缘层凹槽高度的第三横向槽体以及位于第三延伸部上方的第五通孔和在垂直方向上重叠于第二互连线之上的第四通孔；在第三绝缘层的顶面、第三绝缘层凹槽底面和侧壁上、第三横向槽体中沉积第三金属层，并在第四通孔以及第五通孔中沉积金属，形成第四互连线和第五互连线； 在第四金属层上沉积第四绝缘层；对第四金属层和第四绝缘层进行第三化学机械研磨，形成带有第四延伸部的第四金属层，且第四绝缘层仅沉积在第四金属层底面之上且研磨后的第四绝缘层的顶面与第四延伸部研磨后的顶面以及第三绝缘层的顶面位于同一水平面内； 继续沉积第四绝缘层；图形化第四绝缘层，使之具有第四绝缘层凹槽和设置在第四绝缘层凹槽顶部的边缘处的一个高度低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑春生，徐强，张文广，陈玉文，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：