[发明专利]垂直MIM电容及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种垂直MIM（metal/insulator/metal，金属/绝缘层/金属）电容。本发明还涉及一种所述电容的制造方法。

背景技术

在半导体集成电路中常常用到不同的电容。其中MIM电容，因为其良好的频率和温度特性经常被选用于射频，嵌入式存储器等集成电路中。

传统的MIM电容横截面示意图如图1所示，其中，由虚线框标出的部分是MIM电容本体；包括第X-1层金属（作为电容的下级板）102，上极板金属层（作为电容的上极板）113，及位于其中间的绝缘层104。该电容的上下极板为水平设置，由于电容的大小与上下极板的面积成正比，当要求的电容比较大的时候，需要很大面积的上下极板，这样将会加大芯片的面积。而且该电容制作时必须设置一层掩模板，增加了成本。图1中的103为第X层金属布线层，101为第一绝缘层，111为第二绝缘层，109为接触孔内金属。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种垂直MIM电容，当需要制作电容量比较大的电容时，也能避免加大芯片面积，且能保持电容的击穿特性和精度；为此，本发明还要涉及一种所述垂直MIM电容的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的垂直MIM电容，包括：在绝缘层内形成的两个相互平行的凹槽，其中，一个凹槽的一侧壁与另一凹槽的一侧壁之间的绝缘层构成所述电容的绝缘层；两层金属层分别沿所述电容的绝缘层两侧端面自上而下经沟槽的底部和沟槽的另一侧壁一直延伸到所述凹槽上侧端端面，由所述金属层引出所述电容的两端电极。

所述绝缘层为IMD（inter metal dielectric，金属层之间的绝缘层）或PMD（Poly metal dielectric，多晶硅与金属层之间的绝缘层）；或者是由IMD和PMD构成的组合绝缘层。

所述垂直MIM电容的制造方法，包括如下步骤：

步骤1，在绝缘层的上方淀积一层硬掩模层；

步骤2，在所述绝缘层及其之上的硬掩模层中形成接触孔；

步骤3，在所述硬掩模层的上方涂覆光刻胶，利用光刻定义出凹槽的位置；

步骤4，通过各向异性的干法刻蚀形成凹槽，然后通过干法和/或湿法刻蚀将残留的光刻胶去除；

步骤5，采用刻蚀方法去除所述硬掩模层；

步骤6，在所述绝缘层的上端面，以及所述凹槽内的表面淀积接触孔内金属；

步骤7，进行各向同性的所述接触孔内金属的回刻；

步骤8，进行金属布线层的淀积；

步骤9，在所述金属布线层上端涂覆光刻胶，进行金属布线层的光刻，利用光刻定义出金属布线；

步骤10，进行各向异性的所述金属布线层的干法刻蚀，然后采用干法和/或湿法刻蚀去除光刻胶；形成垂直金属/绝缘层/金属MIM电容的结构。

本发明利用了芯片固有的垂直方向的材质，即使在制作容量比较大的电容时，也能避免加大芯片（在水平方向的）面积。并且该电容中的金属层和绝缘层之间的界面是完全平滑的，即没有凹凸不平的起伏的情况，这有利于保证电容的击穿特性以及精度。所述绝缘层的厚度由该绝缘层的线宽决定，完全不受其它层的影响。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的水平MIM电容的横截面结构示意图；

图2是垂直MIM电容的横截面结构示意图；

图3是垂直MIM电容的3维结构示意图；

图4是实施例一淀积硬掩模层后的横截面示意图；

图5是实施例一形成第X-1层接触孔后的横截面示意图；

图6是实施例一光刻、定义凹槽区域的示意图；

图7是实施例一形成凹槽的示意图；

图8是实施例一去除硬掩模层后的横截面示意图；

图9是实施例一进行第X-1层接触孔内金属淀积的示意图；

图10是实施例一进行第X-1层接触孔内金属回刻的示意图；

图11是实施例一进行第X层布线金属淀积的示意图；

图12是实施例一进行第X层金属光刻的示意图；

图13是实施例一进行第X层金属刻蚀的示意图；

图14是实施例一进行后续绝缘层淀积的示意图；

图15是实施例二进行第X-1层接触孔和凹槽光刻的示意图。

具体实施方式