[发明专利]垂直金属/绝缘层/金属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层金属层，109为第X-1层接触孔内金属，101为第一绝缘层，111为第二绝缘层。

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，且能保持电容的精度；为此，本发明还要涉及一种所述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，该凹槽停止在某一下层金属之上；所述两个凹槽之间的绝缘层构成所述电容的绝缘层；在该电容的绝缘层两侧分别形成的一金属层，该金属层构成所述电容的两个金属导电极，形成完整的垂直MIM电容结构；在位于所述金属层下端的所述某一下层金属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）。

所述垂直MIM电容的制造方法，包括如下步骤：

步骤1，在第一绝缘层上端形成某一下层金属连线，其中，部分所述某一下层金属会用于所述垂直金属/绝缘层/金属MIM电容的两边电极下端引线；

步骤2，在所述第一绝缘层上端和某一下层金属上端形成第二绝缘层，在该第二绝缘层之上淀积一层硬掩模层；

步骤3，在第二绝缘层中先后分别形成第X-1层接触孔和凹槽；

步骤4，采用刻蚀方法去除所述硬掩模层；

步骤5，进行第X-1层接触孔内金属的淀积；

步骤6，进行各向同性的所述第X-1层接触孔内金属的回刻；

步骤7，在所述第二绝缘层和第X-1层接触孔内金属的上端面，以及所述凹槽内的表面淀积第X层金属；

步骤8，在所述第X层金属上端涂覆光刻胶，进行第X层金属的光刻，同时使得所述垂直MIM电容区域被露出；

步骤9，进行各向异性的第X层金属的干法刻蚀，然后采用干法和/或湿法刻蚀去除光刻胶，形成所述垂直MIM电容的结构；

步骤10，进行后续第三绝缘层的淀积，该第三绝缘层覆盖所述第二绝缘层和第X层金属，且填充所述沟槽。

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。特别是本发明只用到了一层下层金属用来引出所述电容的两端电极，所述垂直电容绝大部分的电容值是由位于电容两边金属层中间的绝缘层部分决定。所述某一下层金属之间的电容虽然也会对总电容值有影响，但是由于其在整个垂直电容内的面积所占比例较小，影响并不大。尤其是，在某些工艺中会用到局部互联的金属，该层金属一般比较薄，例如左右。如果用较薄的局部互联层的金属来做所述某一下层金属，那么，相对于整个垂直MIM电容的高度，例如1微米到10微米之间，其所述某一下层金属的高度几乎可以忽略。这时，其所述某一下层金属之间的电容对整个垂直MIM电容的影响也就很小了，例如＜10％，甚至＜1％。

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是实施例一某一下层金属形成后的横截面示意图；

图5是实施例一淀积硬掩模层后的横截面示意图；

图6是实施例一第X-1层接触孔形成后的横截面示意图；

图7是实施例一光刻、定义凹槽区域的示意图；

图8是实施例一形成凹槽的示意图；

图9是实施例一去除硬掩模层后的横截面示意图；

图10是实施例一进行第X-1层接触孔内金属淀积的示意图；