MIM电容器及其形成工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102148137102148137B(45)授权公告日2014.12.17(21)申请号201010111152.0(22)申请日2010.02.10(73)专利权人上海华虹宏力半导体制造有限公司地址201203上海市浦东新区张江高科技园区祖冲之路1399号(72)发明人黄莉奚裴(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人李丽(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)H01L29/92(2006.01)审查员李介胜权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称MIM电容器及其形成工艺(57)摘要一种MIM电容器及其形成工艺，其中MIM电容器的形成工艺包括：在所述衬底表面依次形成第一金属层、介质层、第二金属层结构；在所述第四粘附层表面形成光刻胶图形；以所述光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀第二金属层介质层，直至保留100埃至400埃的介质层。本发明形成的MIM电容器TDDB性能高。CN102148137BCN1024837BCN102148137B权利要求书1/1页1.一种MIM电容器形成工艺，其特征在于，包括：在衬底表面依次形成第一金属层、介质层、第三粘附层、第二金属层和第四粘附层；在所述第四粘附层表面形成光刻胶图形；以所述光刻胶图形为掩膜，采用摩尔比1:1至1:10的Cl2和BCl3的混合气体作为刻蚀气体且刻蚀气体不含氮气，依次刻蚀第四粘附层、第二金属层、第三粘附层、介质层，直至保留100埃至400埃的介质层，第二金属层和介质层的侧壁不会形成聚合物残留及减少硅悬挂健。2.如权利要求1所述的MIM电容器形成工艺，其特征在于，所述刻蚀工艺为等离子刻蚀工艺。3.如权利要求1所述的MIM电容器形成工艺，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层材料为铝。4.如权利要求1所述的MIM电容器形成工艺，其特征在于，所述第一金属层与衬底之间形成有第一粘附层。5.如权利要求1所述的MIM电容器形成工艺，其特征在于，所述第一金属层与介质层之间形成有第二粘附层。2CN102148137B说明书1/4页MIM电容器及其形成工艺技术领域[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别涉及MIM电容器及其形成工艺。背景技术[0002]在超大规模集成电路中，电容器是常用的无源元件之一，其通常整合于双极(Bipolar)晶体管或互补式金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetalOxideSemiconductor)晶体管等有源元件之中。目前制造电容器的技术可分成以多晶硅为电极以及以金属为电极两种，以多晶硅作为电极会存在载子缺乏的问题，使得跨越电容器两端的表面电压改变时，电容量也会随着改变，因此以多晶硅为电极的电容器无法维持现今逻辑电路要求的线性需求；而以金属为电极的电容器则无上述的问题，此种电容器泛称为金属-绝缘-金属型(MIM，Metal-Insulator-Metal)电容器。[0003]现有制作金属-绝缘-金属型电容器的方法如专利号为02105478的中国专利所公开的技术方案。如图1所示，在半导体衬底100上用化学气相沉积法形成第一介电层102，其中第一介电层102的材料可以是氧化硅；第一介电层102沉积完成后，用化学机械研磨法来实现第一介电层102的平坦化；以溅镀法于第一介电层102上方形成第一粘附层103，第一粘附层103是由氮化钛和钛组成，防止后续形成的金属层扩散至第一介电层102中；在第一粘附层103上方用化学气相沉积法形成以铜或铝铜合金为材料的第一金属层104，作为后续电容器的下电极；接着用溅镀法在第一金属层104上形成第二粘附层105，防止第一金属层104扩散；用化学气相沉积法在第二粘附层105上形成绝缘层106，用于金属层间的绝缘，绝缘层106的材质须具有良好的介电常数；用溅镀法在绝缘层106上形成第三粘附层107，防止后续形成的金属层扩散至绝缘层；用化学气相沉积法在第三粘附层107上形成第二金属层108，作为后续电容器的上电极，第二金属层108的材料为铜或铝铜合金；然后，在第二金属层108上用化学气相沉积法形成刻蚀粘附层110，刻蚀粘附层110的材料为氮化硅，用于后刻蚀金属层的硬掩膜；在刻蚀粘附层110上旋涂第一光刻胶层111，经过曝光显影工艺后，在第一光刻胶层111上形成第一图案，用于定义后续形成电容器上电极。[0004]如图2所示，以第一光刻胶层111为掩膜，用干法刻蚀法去除刻蚀粘附层110、第二金属层108、第三粘附层107和绝缘层106至露出第二粘附层105，刻蚀后的第二金属层108为电容器上电极108a；去除第一光刻胶层111。[0005]如图3所示，用