一種MIM電容器結構的制造方法與流程

本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種mim電容器結構的制造方法。

背景技術：

電容、電阻等被動元件（passivecircuitelement）被廣泛應用于集成電路制作技術中，這些器件通常采用標準的集成電路工藝，利用摻雜單晶硅、摻雜多晶硅以及氧化膜或氮氧化膜等制成，比如多晶硅-介質膜-多晶硅（pip，poly-insulator-poly）電容。由于這些器件比較接近硅襯底，器件與襯底間的寄生電容使得器件的性能受到影響，尤其在射頻（rf）cmos電路中，隨著頻率的上升，器件的性能下降很快。

金屬-絕緣體-金屬（mim，metal-insulator-metal）電容技術的開發為解決這一問題提供了有效的途徑，該技術將電容制作在互連層，即后道工藝（beol，backendofline）中，既與集成電路工藝相兼容，又通過拉遠被動元件與導電襯底間的距離，克服了寄生電容大、器件性能隨頻率增大而明顯下降的弊端，使得該技術逐漸成為了集成電路中制作被動元件電容的主流。

但是，在帶有mim電容器的mim電容器結構中，也存在一些問題，主要是如果mim電容器下面直接放功能器件（例如晶體管），則mim電容器會與下面的功能器件產生相互干擾。如圖1所示，多個功能器件11形成于襯底10上，設置在絕緣層15中的電容器的上極板13和下極板12分別通過導電通路14電連接至多個功能器件的部分。然而，由于半導體集成電路的體積尺寸都較小，電容器的信號與功能器件11的信號會相互干擾，并且，當電容器有多個時，其分布在介質層中會相鄰較近，導致電容器間的相互干擾；此外，電容器的極板12和13會產生相對于應力層的應力，對其下的的功能器件和通路產生影響。進一步的，在襯底上表面形成電容器會增加整個器件的厚度。

現有技術中針對帶有mim電容器的mim電容器結構主要有兩種實現方式：

1、mim電容器下面不放功能器件，從而可徹底避免mim電容器與功能器件產生相互干擾，但是此種實現方式將極大的浪費晶圓面積；

2、mim電容器下面放一些不太敏感的功能器件，從而能夠節省一部分晶圓面積，但是此種實現方式還是會使得mim電容器與其下的功能器件產生相互干擾（只是這種干擾對于其下的功能器件尚且能夠被容忍），并且也限制了可放置于mim電容器下的功能器件的種類（即只能是一些不太敏感的功能器件）。

因此，如何提供一種帶有mim電容器的mim電容器結構，其能夠避免上述缺陷，成了本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現要素：

基于解決上述封裝中的問題，本發明提供了一種mim電容器結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）提供半導體襯底，具有相對的上表面和下表面，在所述上表面上具有多個功能器件；

（2）形成隔離溝槽，所述隔離溝槽設置在所述半導體襯底中并位于所述功能器件之間；

（3）在隔離溝槽中形成mim電容器。

根據本發明的實施例，形成隔離溝槽具體包括：在所述半導體中、位于功能器件之間的位置刻蝕出溝槽，并在溝槽的側壁和底壁沉積一層金屬屏蔽層，然后沉積并填充第一絕緣層。

根據本發明的實施例，所述屏蔽層為接地的銅金屬層、鋁金屬層、鎳金屬層或鈦金屬層等。

根據本發明的實施例，所述第一絕緣層覆蓋整個上表面和所以功能器件，并且高出所述上表面一定的高度。

根據本發明的實施例，形成mim電容器具體包括：在隔離溝槽中的第一絕緣層刻蝕出兩個垂直于所述上表面的電極槽，并用金屬材料填充所述電極槽。

根據本發明的實施例，還包括步驟（4）：形成電連接所述mim電容器和所述功能器件的多個導電通路。

根據本發明的實施例，形成多個導電通路具體包括：在第一絕緣層上形成第二絕緣層，并通過刻蝕開口形成縱向導電通路和通過沉積、光刻形成橫向導電通路。

根據本發明的實施例，還包括在所述第二絕緣層上覆蓋第三絕緣層。

根據本發明的實施例，所述第一絕緣層的材料為氮化硅，第二絕緣層和第三絕緣層的材料為二氧化硅。

根據本發明的實施例，還包括減薄所述半導體襯底的下表面。

本發明的技術方案，采用垂直式電容器，可在橫向方向上同時布置多個電容器而避免其相互之間的干擾；采用在隔離溝槽中形成電容器，可以減少電容器對功能器件的影響，并減少器件整體的厚度，隔離溝槽還具有一層屏蔽層，可以更好的防止電容器與功能器件間的電磁干擾；采用氮化硅作為電容器的介質層，由于氮化硅的介電常數較大，可以將電容器做的盡可能的小。

附圖說明

圖1為現有技術的mim電容器結構的結構示意圖；

圖2為本發明實施例的mim電容器結構的結構示意圖；

圖3-8為本發明的mim電容器結構的制造方法的流程示意圖。

具體實施方式

參見圖2，本發明提供了一種mim電容器結構，包括：半導體襯底10，具有相對的上表面和下表面；形成于所述上表面上的多個功能器件11；形成于所述半導體襯底10中并位于所述功能器件11之間的隔離溝槽；mim電容器形成于所述隔離溝槽中。

所述mim電容器可以垂直于所述上表面。在所述隔離溝槽的側壁和底壁上具有一層屏蔽層16，所述屏蔽層為接地的銅金屬層、鋁金屬層、鎳金屬層或鈦金屬層等。所述mim電容器可部分的伸出所述隔離溝槽。

進一步的，還包括覆蓋在所述上表面的絕緣層15，所述絕緣層15是由三層絕緣層構成的，該內容將在先進行詳述。所述mim電容器通過導電通路14a電連接至所述功能器件11的至少一個。

所述mim電容器包括垂直于所述上表面的第一金屬極板12a和第二金屬極板13a以及位于所述第一和第二金屬極板之間的絕緣層。

其制備方法可參見圖3-8，包括以下步驟：

（1）參見圖3，提供半導體襯,10，具有相對的上表面和下表面，在所述上表面上具有多個功能器件11；

（2）參見圖4，在所述半導體10中、位于功能器件11之間的位置刻蝕出溝槽17；

（3）參見圖5，在溝槽17的側壁和底壁沉積一層金屬屏蔽,16，然后沉積并填充絕緣材料18，形成隔離溝槽，并且絕緣材料18繼續填充形成高于半導體襯底上表面的第一絕緣層19；

（4）參見圖6，在隔離溝槽中的第一絕緣層刻蝕出兩個垂直于所述上表面的電極槽，并用金屬材料填充所述電極槽，形成mim電容器。

（5）參見圖7，在第一絕緣層19上形成第二絕緣層20，并通過刻蝕開口形成縱向導電通路和通過沉積、光刻形成橫向導電通路，由此形成電連接所述mim電容器和所述功能器件11的多個導電通路14a。

（6）參見圖8，在所述第二絕緣20上覆蓋第三絕緣層21。

根據本發明的實施例，所述第一絕緣層的材料為氮化硅，第二絕緣層和第三絕緣層的材料為二氧化硅。

根據本發明的實施例，還包括減薄所述半導體襯底的下表面（圖中未示出）。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。