[发明专利]金属电容结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属电容结构及其制备方法，包括：基底；电容结构，包括依次堆叠于所述基底上的底层金属层、第一层间介质层、中间金属层、第二层间介质层及顶层金属层；若干第一开口，位于所述顶层金属层内，并露出所述第二层间介质层的表面；若干第二开口，从部分所述第一开口的底部向下贯穿所述第二层间介质层及所述中间金属层直至露出所述第一层间介质层的表面。本发明增大了金属电容结构的电容值及减小了金属电容结构的厚度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金属电容结构及其制备方法。

背景技术

金属电容（metal-insulator-metal，MIM），由于其寄生电阻小，广泛应用于模拟电路和射频电路中。不同的应用需求，对金属电容的寄生电阻要求也不同。如果用于射频电路，由于频率高（GHz），其容抗较低，寄生电阻在整个金属电容的总阻抗较高，需要尽量降低。但对低频的模拟电路，如在面板驱动芯片的应用中，金属电容用作电荷泵的存储，需要较高的击穿电压，相应的对金属电容的时间依赖介质击穿（Time Dependent DielectricBreakdown，TDDB）电压要求较高。

图1为金属电容结构的剖面示意图，请参考图1，金属电容结构包括基底10、形成于基底10上的电容结构、开口（图中未标示）、钝化层30、若干第一电连接件41及第二电连接件42，电容结构包括依次堆叠于基底10上的底层金属层21、层间介质层22及顶层金属层23，开口位于顶层金属层23并露出层间介质层22，钝化层30填充开口并覆盖顶层金属层23，第一电连接件41和第二电连接件42形成在钝化层30上，并且第一电连接件41贯穿钝化层30及层间介质层22与底层金属层21电性连接，第二电连接件42贯穿钝化层30与顶层金属层23电性连接。其中底层金属层21及顶层金属层23之间相对的层间介质层22的厚度和宽度决定金属电容结构的电容值，介质层的厚度越薄，其电容值越大，但金属电容结构的击穿电压越低，在工作电压下的可靠性越差（用时间依赖介质击穿TDDB来表征），TDDB是评价介质层质量的可靠性指标之一，在金属电容结构两端加恒定的电压，使金属电容结构处于积累状态，经过一段时间后，介质层就会击穿，这段时间就是在该条件下金属电容结构的寿命，如果金属电容结构的TDDB性能下降，那么金属电容结构就容易击穿造成芯片失效。

图2为金属电容结构的剖面示意图，请参考图2，为了提高金属电容结构的电容值且维持金属电容结构的击穿电压，在第一金属电容结构51的基础上叠加形成第二金属电容结构52连接形成一个新的金属电容结构，以增加金属电容结构的电容值，但是此种结构的金属电容结构的厚度较厚，在制造形成时的工艺流程也相对较多，不利于成本控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属电容结构及其制备方法，以增大金属电容结构的电容值及减小金属电容结构的厚度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种金属电容结构，包括：

基底；

电容结构，包括依次堆叠于所述基底上的底层金属层、第一层间介质层、中间金属层、第二层间介质层及顶层金属层；

若干第一开口，位于所述顶层金属层内，并露出所述第二层间介质层的表面；

若干第二开口，从部分所述第一开口的底部向下贯穿所述第二层间介质层及所述中间金属层直至露出所述第一层间介质层的表面。

可选的，还包括：

钝化层，位于所述顶层金属层上并填充所述第一开口和所述第二开口；

若干电连接件，位于所述钝化层上，一部分所述电连接件穿过所述钝化层并与所述顶层金属层电性连接，且还穿过所述第一开口和所述第二开口内的钝化层和所述第一层间介质层并与所述底层金属层电性连接，剩余部分所述电连接件穿过所述第一开口内的钝化层和所述第二层间介质层并与所述中间金属层电性连接。