[发明专利]一种MIM电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal，以下简称为MIM)电容器及其制造方法。

背景技术

电容元件常用于如射频IC、单片微波IC等集成电路中作为电子无源器件。常见的电容结构包括金属氧化物半导体(MOS)电容、PN结电容以及MIM电容等。其中，MIM电容在某些特殊应用中提供较优于MOS电容以及PN结电容的电学特性，这是由于MOS电容以及PN结电容均受限于其本身结构，在工作时电极容易产生空穴层，导致其频率特性降低。而MIM电容可以提供较好的频率以及温度相关特性。此外，在半导体制造中，MIM电容可形成于层间金属以及铜互连制程，也降低了与CMOS前端工艺整合的困难度及复杂度。

传统的MIM电容如图1所示，包括基底100和位于其上的下极板金属101、电介质层102以及上极板金属103，其中，下极板金属101、电介质层102和上极板金属103形成两层金属之间夹电介质层的三明治结构。从上述结构可知，MIM电容是面积电容，其电容值的大小取决于电介质层102的厚度，以及上极板金属103与下极板金属101所相对应面积。

如图1所示，在传统的MIM电容器结构中，下极板金属101的面积通常大于上极板金属103的面积，即下极板金属101一般延伸至上极板金属103的边界之外，此时电容器的上极板金属103与下极板金属101的有效相对应面积由下极板金属101决定。在MIM电容的制造过程中，在进行金属刻蚀以形成上极板金属103的刻蚀过程中，电介质层102往往很容易被刻蚀，这就导致电介质层102下方的下极板金属101在沿上极板金属103边缘的部分很容易被刻蚀而遭到破坏，进而导致MIM电容器的缺陷和不良。

因此，为了解决上述问题，需要提出一种新的MIM电容器的制造方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种MIM电容器及其制造方法，解决了现有技术中下极板金属容易被刻蚀的问题。

一方面，本发明实施例提供一种MIM电容器的制造方法，该方法包括如下步骤：

步骤S101：提供基底；

步骤S102：在所述基底上形成下极板金属；

步骤S103：在所述基底上形成电介质层；

步骤S104：在所述电介质层上形成金属层；

步骤S105：对所述金属层进行刻蚀形成上极板金属，其中，所述上极板金属在沿平行于所述下极板金属的各个方向上均延伸至所述下极板金属的边缘的外侧。

其中，所述步骤S102包括：

在所述基底上刻蚀形成凹槽；

在所述凹槽内填充金属；

进行CMP处理，去除所述凹槽中溢出的金属，形成位于所述凹槽内的下极板金属。

其中，在所述步骤S103中，所述电介质层的材料为氮化硅。

其中，在所述步骤S104中，所述形成金属层的方法为：电镀或者物理气相沉积。

其中，所述步骤S105包括：

在所述金属层上形成一层图案化的光刻胶，所述图形化的光刻胶覆盖所述金属层上要形成上极板金属的区域；

通过湿法刻蚀去除所述金属层未被所述图形化的光刻胶覆盖的部分，以形成上极板金属；

剥离掉所述图形化的光刻胶。

其中，所述下极板金属的材料为铜，和/或，所述上极板金属的材料为铜。

其中，所述下极板金属的形状与所述上极板金属的形状一致。

其中，在所述步骤S105之后还包括：

步骤S106：在所述上极板金属上形成金属间介电层，所述金属间介电层在所述上极板金属的正上方形成有过孔；

步骤S107：在所述金属间介电层上形成上层金属层，所述上层金属层通过所述过孔与所述上极板金属相连。

其中，所述下极板金属与位于其下方的下层金属层通过过孔相连

另一方面，本发明实施例提供一种MIM电容器，该MIM电容器包括：

基底，形成于所述基底上的下极板金属；

形成于所述基底和所述下极板金属上方的电介质层；

形成于所述电介质层上方的上极板金属；

其中，所述上极板金属在沿平行于所述下极板金属的各个方向上均延伸至所述下极板金属的边缘的外侧。

其中，所述电介质层的材料为氮化硅。

其中，所述下极板金属的材料为铜，和/或，所述上极板金属的材料为铜。

其中，所述下极板金属的形状与所述上极板金属的形状一致。