[发明专利]氧化物中的正弦形状电容器架构

说明书

描述了一种用于制造金属绝缘体金属电容器同时管理半导体加工成品率并增大每面积电容的系统和方法。一种半导体器件制造工艺将氧化物层设置在金属层的顶部上。在所述氧化物层的顶部上形成光致抗蚀剂层并以重复间隔进行蚀刻。使用多种光刻技术中的一种来更改所述间隔之间的距离。所述工艺将沟槽蚀刻到所述氧化物层的不受所述光致抗蚀剂层保护的区域中，并且剥离所述光致抗蚀剂层。所述沟槽的顶角和底角是圆的。所述工艺将底部金属、电介质和顶部金属沉积在所述氧化物层上具有所述沟槽的区域和没有所述沟槽的区域两者上。所述工艺完成所述金属绝缘体金属电容器，其中金属节点接触顶板和底板中的每一者。

背景技术

相关技术的描述

随着半导体制造工艺的进步和管芯上几何尺寸的减小，半导体芯片提供更多的功能和性能，同时消耗更少的空间。虽然已经取得了许多进步，但在现代加工技术和集成电路设计中仍然会出现设计问题，这可能限制潜在的好处。例如，随着设计中使用的无源部件的数量和尺寸增大，这些部件消耗的面积也会增大。阻抗匹配电路、谐波滤波器、去耦电容器、旁路电容器等是这类部件的示例。

许多制造工艺使用金属绝缘体金属(MIM)电容器来在管芯上集成电路和芯片外集成无源器件(IPD)封装两者中提供电容。MIM电容器形成为具有由介质层分隔开的两个平行的金属板。一般来说，两个金属板和介质层中的每一者平行于半导体衬底表面。这种MIM电容器用于各种集成电路中，包括射频(RF)集成电路中的振荡器和相移网络，以作为用以降低混合信号集成电路和微处理器中的噪声的去耦电容器以及微处理器中的有源器件附近的用以限制寄生电感的旁路电容器等。MIM电容器还可以用作动态RAM中的存储器单元。

制造MIM电容器是一项具有挑战性的工艺。因为用于介质层的许多材料可以与用于平行金属板的金属层一起扩散，所以介质层的材料选择受到限制。这种有限的选择还可能减小可能以其他方式实现的每面积电容。此外，介质层通常大于用于诸如晶体管的有源器件的栅极氧化物层。因此，MIM电容器相对较大，并且有时大于管芯上使用的晶体管。当增大MIM电容器尺寸以提供必要的每面积电容(密度)时，器件上的其他部件可用的空间更小。另外，当蚀刻以形成用于连接MIM电容器的平行金属板的通孔的空间时，蚀刻更多绝缘材料以到达底部金属板而不是到达顶部金属板。因此，蚀刻停止问题的机会增加。

鉴于上述情况，需要用于制造金属绝缘体金属电容器同时管理半导体加工成品率并增大每面积电容的有效方法和系统。

附图说明

图1是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图2是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图3是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图4是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图5是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图6是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图7是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图8是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图9是正在制造的半导体无源部件的一部分的横截面视图的概括图。

图10是制造的具有振荡模式的半导体金属-绝缘体-金属(MIM)电容器的横截面视图的概括图。

图11是制造具有振荡模式的半导体金属-绝缘体-金属(MIM)电容器的方法的概括图。