[发明专利]用于形成金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器结构的机制

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及一种电容器结构和用于形成该电容器结构的方法。

背景技术

半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人计算机、手机、数码相机、以及其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层、和半导体材料层，然后使用光刻图案化各材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。通常在单个半导体晶圆上制造多个集成电路，并且晶圆上的单个管芯通过沿着划线在集成电路之间锯切来分割。例如，通常以多芯片模式或以其他类型的封装模式来单独地封装单个管芯。

半导体行业通过持续减小最小部件尺寸来改进各种电子部件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这样允许在给定区域内集成更多的部件。在一些应用中，这些更小的电子部件也需要比过去的封装件使用更少面积的更小封装件。

一种类型的电容器是金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，其用于混合信号器件和逻辑器件中，诸如嵌入式存储器和射频器件。金属-绝缘体-金属电容器用于在各种半导体器件中储存电荷。金属-绝缘体-金属电容器水平地形成在半导体晶圆上，并且中间夹设介电层的两个金属板平行于晶圆表面。然而，存在与MIM电容器相关的多种挑战。

发明内容

为解决现有技术中存在的缺陷，提供了一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构，包括：衬底；以及MIM电容器，形成在所述衬底上。其中，所述MIM电容器包括：底电极，形成在所述衬底上方，其中，所述底电极是顶部金属层；绝缘层，形成在所述底电极上；以及顶电极，形成在所述绝缘层上。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘层形成在第一钝化层中。

根据本发明的一个实施例，该金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：第二钝化层，形成在所述第一钝化层上。

根据本发明的一个实施例，所述顶电极的一部分从所述第一钝化层的内部直接延伸至所述第一钝化层的顶面上方。

根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：阻挡层，形成在所述底电极或所述顶电极上方。

根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：金属焊盘，形成在所述底电极的一部分上，其中，所述金属焊盘由与所述顶电极相同的材料形成。

根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：凸块下金属化(UBM)层，形成在所述金属焊盘上方；以及导电元件，形成在所述UBM层上。

根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：重分布层(RDL)，形成在所述底电极的一部分上，其中，所述RDL由与所述顶电极相同的材料形成。

根据本发明的一个实施例，所述RDL从第一钝化层之上延伸以直接接触所述底电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构，包括：衬底；以及MIM电容器，形成在所述衬底上。其中，所述MIM电容器包括：顶部金属层，形成在所述衬底上方，其中，所述顶部金属层用作所述MIM电容器的底电极；介电层，形成在所述底电极上；以及重分布层(RDL)，形成在所述绝缘层上，其中，所述顶部金属层用作所述MIM电容器的顶电极。

根据本发明的一个实施例，所述介电层形成在第一钝化层中。

根据本发明的一个实施例，金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构还包括：第二钝化层，形成在所述RDL和所述第一钝化层上。

根据本发明的一个实施例，所述RDL的一部分直接接触所述顶部金属层。

根据本发明的一个实施例，所述顶部金属层由铜(Cu)、铜合金、铝(Al)、铝(Al)合金、钨(W)、钨(W)合金或它们的组合制成。

根据本发明的一个实施例，所述介电层由氧化硅、氮化硅、硅玻璃或它们的组合制成。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于形成金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上方形成互连结构，其中，所述互连结构包括顶部金属层；在所述顶部金属层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成金属焊盘，其中，由所述顶部金属层、所述绝缘层和所述金属焊盘构成所述MIM电容器。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在所述顶部金属层上形成第一钝化层；图案化所述第一钝化层以在所述第一钝化层中形成沟槽；以及在所述沟槽中形成所述绝缘层。