CN101197256B - 层间电容器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种层间电容器的形成方法，其利用一刻蚀阻挡层作为电容器介质，而无需额外的介质层淀积来形成电容器介质，同时利用同一金属层来形成上层金属连线与电容器上极板，具体包括如下步骤：于一电容器下极板形成后，淀积一刻蚀阻挡层和一层间介质膜；通过刻蚀，于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；于该电容器极板沟槽内形成一电容器上极板。与传统工艺相比，其减少了淀积与刻蚀的次数，简化了工艺流程。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路工艺方法，特别涉及一种层间电容器的形成方法。
背景技术
平板电容器在集成电路中应用广泛，其包括上下两层导电材料和中间的介质层。而经常用到的电容器种类包括结电容、金属-氧化层-硅电容、多晶层间电容和金属层间电容。前两种电容器由于寄生电容、电阻较大，而影响了加在实际使用的电容器上的有效电压。而多晶层间电容器和金属层间电容器由于上下极板的导电性好，而能提供更好的性能。但多晶层间电容器和金属层间电容器的形成工艺复杂，也就增加了相应的制造成本。
如图1所示，其为传统的多晶硅与金属层间电容器的剖面示意图。在其形成过程中电容器下极板1、上极板3以及上层金属连线5的形成均需要各自的淀积、光刻和刻蚀，即需淀积一多晶硅层并进行光刻和刻蚀，以形成电容器下极板1；需淀积一金属层并进行光刻和刻蚀，以形成电容器上极板3；需淀积另一金属层并进行光刻和刻蚀，以形成上层金属连线5。而电容器的介质层2与刻蚀阻挡层4也需各自的淀积与刻蚀。可见传统多晶硅与金属层间电容器的形成工艺复杂，需多次淀积与刻蚀方可完成。
为此，如何在集成电路工艺中减少多晶硅与金属层间电容器的制造复杂度，从而降低其制造成本，已成为业界一大问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种层间电容器的形成方法，以以减少传统工艺中层间电容器形成中淀积、光刻和刻蚀的次数，从而降低制程的复杂度。
为此，本发明提供一种层间电容器的形成方法，包括以下步骤：于一电容器下极板形成后，淀积一刻蚀阻挡层和一层间介质膜；通过刻蚀，于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；于该电容器极板沟槽内形成一电容器上极板。
进一步的，上述电容器上极板为一单层结构，其与一金属连线形成于同一金属层。
进一步的，上述电容器上极板为一双层结构，其第一层形成于一接触孔填充层，其第二层与一金属连线形成于同一金属层。
进一步的，上述层间电容器为多晶硅金属层间电容器。
本发明另提供一种层间电容器的形成方法，包括以下步骤：于一基底上形成一栅极和一电容器下极板；淀积一刻蚀阻挡层；淀积一层间介质膜；于层间介质膜和刻蚀阻挡层中形成至少一接触孔，其中上述接触孔穿过层间介质膜和刻蚀阻挡层；淀积一接触孔填充层；保留接触孔内的接触孔填充层，去除其余接触孔填充层；于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；淀积一金属层于上述带有通孔和电容器极板沟槽的层间介质膜；保留通孔上方的金属层与电容器极板沟槽内的金属层，而刻蚀掉金属层的其他部分，以同时形成至少一金属连线和一电容器上极板，其中通孔上方剩余的金属层为该金属连线，电容器极板沟槽内剩余的金属层为该电容器上极板。
进一步的，上述层间电容器为多晶硅金属层间电容器。
进一步的，一上述接触孔连接上述上层金属连线与栅极。
进一步的，一上述接触孔连接上述上层金属连线与电容器下极板。
进一步的，上述电容器上极板为由上述金属层所形成的单层结构。
进一步的，上述层间电容器的形成方法还包括：在淀积上述接触孔填充层之前，淀积一阻挡层。
进一步的，上述接触孔填充层的材质为钨。
进一步的，在上述去除其余接触孔填充层的过程中，是采用钨的化学机械抛光而去除其余接触孔填充层。
本发明另提供一种层间电容器的形成方法，包括以下步骤：于一基底上形成一栅极和一电容器下极板；淀积一刻蚀阻挡层；淀积一层间介质膜；于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；于层间介质膜和刻蚀阻挡层中形成至少一接触孔，其中上述接触孔穿过层间介质膜和刻蚀阻挡层；淀积一接触孔填充层；保留接触孔内和电容器极板沟槽内的接触孔填充层，去除其余接触孔填充层，其中电容器极板沟槽内剩余的接触孔填充层为电容器上极板第一层；淀积一金属层于上述带有通孔和电容器极板沟槽的层间介质膜；保留通孔上方的金属层与电容器极板沟槽内的金属层，而刻蚀掉金属层的其他部分，以同时形成至少一金属连线和一电容器上极板第二层，其中通孔上方剩余的金属层为该金属连线，电容器极板沟槽内剩余的金属层为该电容器上极板第二层。
进一步的，上述层间电容器为多晶硅金属层间电容器。
进一步的，一上述接触孔连接上述上层金属连线与栅极。
进一步的，一上述接触孔连接上述上层金属连线与电容器下极板。
进一步的，上述电容器上极板包括上述电容器上极板第一层以及上述电容器上极板第二层，即电容器上极板为由上述接触孔填充层和上述金属层所形成的双层结构。
进一步的，上述层间电容器的形成方法，其特征是，还包括：在淀积上述接触孔填充层之前，淀积一阻挡层。
进一步的，上述接触孔填充层的材质为钨。
进一步的，在上述去除其余接触孔填充层的过程中，是采用钨的化学机械抛光而去除其余接触孔填充层。
综上所述，本发明利用刻蚀阻挡层作为电容器介质，而无需额外的介质层淀积来形成电容器介质，同时利用同一金属层来形成上层金属连线与电容器上极板，与传统工艺相比，减少了淀积与刻蚀的次数，简化了工艺流程。
附图说明
图1为传统的多晶硅与金属层间电容器的剖面示意图；
图2至图10为本发明一实施例的层间电容器的形成过程示意图；
图11至图17为本发明另一实施例的层间电容器的形成过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
请参考图2至图10，其为本发明一实施例的层间电容器的形成过程示意图。具体如下：
首先，于基底10上形成栅极12与电容器下极板14(如图2)；其具体形成过程例如是：于基底10上淀积一多晶硅层，而后通过光刻构图，刻蚀，形成栅极12与电容器下极板14，而后可进入传统的边墙形成，硅化物形成工艺，于栅极12与电容器下极板14侧壁上形成边墙，上表面形成硅化层。接着，淀积刻蚀阻挡层16与层间介质膜18(如图3)。而后于层间介质膜18和刻蚀阻挡层16中形成接触孔20、22，其中接触孔20、22穿过层间介质膜18和刻蚀阻挡层16(如图4)。为使接触孔起到连接作用，于接触孔20、22内全片淀积接触孔填充层26；在本实施例中，在淀积接触孔填充层26之前淀积了阻挡层24(如图5)。保留接触孔20、22内的接触孔填充层26’，去除其余接触孔填充层，而填充好接触孔20、22(如图6)，在本实施例中，接触孔填充层26的材质为钨，且采用了钨的化学机械抛光而去除了通孔20、22内以外的钨。接下来，于层间介质膜18中形成电容器极板沟槽28，其中电容器极板沟槽28穿过层间介质膜18而止于刻蚀阻挡层16并暴露出部分刻蚀阻挡层16’，以所暴露出的刻蚀阻挡层16’作为电容器介质，并不再淀积一介质层来形成电容器介质(如图7)。而后将进行电容器上极板的形成过程，其于上层金属连线的形成同时，形成电容器上极板，从而相对于传统工艺减少了淀积、光刻和刻蚀的次数。淀积金属层30(如图8)，保留通孔20、22上方的金属层32’、34’与电容器极板沟槽内的金属层36’，而刻蚀掉金属层30的其他部分，以同时形成金属连线32、34和一电容器上极板36。(如图9、10)。具体如下：淀积一光刻胶层并去除部分，而利用剩余的光刻胶层R1、R2和R3分别定义上层金属连线32、34和电容器上极板36，在剩余的光刻胶层R1、R2和R3的保护下，对金属层30进行刻蚀，形成所定义的上层金属连线32、34和电容器上极板36。其中接触孔20连接上层金属连线32与栅极12，接触孔22连接上层金属连线34与电容器下极板14。
此时，电容器上极板36为由上述金属层30所形成的单层结构。
请一并参考图2、图3以及图11至图17，其为本发明另一实施例的层间电容器的形成过程示意图。具体如下：
其前序步骤与以上实施例相同，即于基底10上形成栅极12与电容器下极板14(如图2)；而后淀积刻蚀阻挡层16与层间介质膜18(如图3)。接下来于层间介质膜18中形成电容器极板沟槽11，其中电容器极板沟槽11穿过层间介质膜18而止于刻蚀阻挡层16并暴露出部分刻蚀阻挡层16’，以所暴露出的刻蚀阻挡层16’作为电容器介质，并不再淀积一介质层来形成电容器介质(如图11)。而后于层间介质膜18和刻蚀阻挡层16中形成接触孔13、15，其中接触孔13、15穿过层间介质膜18和刻蚀阻挡层16(如图12)。为使接触孔起到连接作用，于接触孔13、15内全片淀积接触孔填充层19；在本实施例中，在淀积接触孔填充层19之前淀积了阻挡层17(如图13)。保留接触孔13、15内的接触孔填充层19’以及电容器极板沟槽11内的接触孔填充层19”，去除其余接触孔填充层，而填充好接触孔13、15，其中剩余的电容器极板沟槽内的接触孔填充层19”构成一电容器上极板第一层L1(如图14、17)，在本实施例中，接触孔填充层19的材质为钨，且采用了钨的化学机械抛光而去除了通孔13、15以及电容器极板沟槽11内以外的钨。而后将进行电容器上极板的形成过程，其于上层金属连线的形成同时，形成电容器上极板，从而相对于传统工艺减少了淀积、光刻和刻蚀的次数。淀积金属层21(如图15)，保留通孔13、15上方的金属层23’、25’与电容器极板沟槽内的金属层27’，而刻蚀掉金属层21的其他部分，以同时形成金属连线23、25和电容器上极板第二层L2，其中电容器极板沟槽内剩余的金属层27’构成该电容器上极板第二层。(如图16、17)。其中接触孔13连接上层金属连线23与栅极12，接触孔15连接上层金属连线25与电容器下极板14。
此时，电容器上极板29包括电容器上极板第一层L1以及电容器上极板第二层L2，即电容器上极板29为由接触孔填充层19和金属层21所形成的双层结构。
从以上可以看出，本发明一实施例提供了一种层间电容器的形成方法，包括以下步骤：于一电容器下极板形成后，淀积一刻蚀阻挡层和一层间介质膜；通过刻蚀，于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质，并不再淀积一介质层来形成电容器介质；于该电容器极板沟槽内形成一电容器上极板。
以上接触孔，电容器极板沟槽以及下极板的形成也可以采用光刻构图技术，其中淀积光刻胶、光刻构图等过程为本领域技术人员所知，在此不再赘述。
以上仅为举例，并非用以限定本发明，本发明的保护范围应当以权利要求书所涵盖的范围为准。
Claims (16)
1.一种层间电容器的形成方法，其特征是，包括以下步骤：
于一基底上形成一栅极和一电容器下极板；
淀积一刻蚀阻挡层；
淀积一层间介质膜；
于层间介质膜和刻蚀阻挡层中形成至少一接触孔，其中上述接触孔穿过层间介质膜和刻蚀阻挡层；
淀积一接触孔填充层；
保留接触孔内的接触孔填充层，去除其余接触孔填充层；
于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；
淀积一金属层于上述带有通孔和电容器极板沟槽的层间介质膜；
保留通孔上方的金属层与电容器极板沟槽内的金属层，而刻蚀掉金属层的其他部分，以同时形成至少一金属连线和一电容器上极板，
其中通孔上方剩余的金属层为该金属连线，电容器极板沟槽内剩余的金属层为该电容器上极板。
2.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述层间电容器为多晶硅金属层间电容器。
3.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中一上述接触孔连接上述金属连线与栅极。
4.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中一上述接触孔连接上述金属连线与电容器下极板。
5.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述电容器上极板为由上述金属层所形成的单层结构。
6.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，还包括：
在淀积上述接触孔填充层之前，淀积一阻挡层。
7.根据权利要求1所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述接触孔填充层的材质为钨。
8.根据权利要求7所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中在上述去除其余接触孔填充层的过程中，是采用钨的化学机械抛光而去除其余接触孔填充层。
9.一种层间电容器的形成方法，其特征是，包括以下步骤：
于一基底上形成一栅极和一电容器下极板；
淀积一刻蚀阻挡层；
淀积一层间介质膜；
于层间介质膜中形成一电容器极板沟槽，其中该电容器极板沟槽穿过层间介质膜而止于刻蚀阻挡层并暴露出部分刻蚀阻挡层，以所暴露出的刻蚀阻挡层作为电容器介质；
于层间介质膜和刻蚀阻挡层中形成至少一接触孔，其中上述接触孔穿过层间介质膜和刻蚀阻挡层；
淀积一接触孔填充层；
保留接触孔内和电容器极板沟槽内的接触孔填充层，去除其余接触孔填充层，其中电容器极板沟槽内剩余的接触孔填充层为电容器上极板第一层；
淀积一金属层于上述带有通孔和电容器极板沟槽的层间介质膜；
保留通孔上方的金属层与电容器极板沟槽内的金属层，而刻蚀掉金属层的其他部分，以同时形成至少一金属连线和一电容器上极板第二层，
其中通孔上方剩余的金属层为该金属连线，电容器极板沟槽内剩余的金属层为该电容器上极板第二层。
10.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述层间电容器为多晶硅金属层间电容器。
11.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中一上述接触孔连接上述金属连线与栅极。
12.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中一上述接触孔连接上述金属连线与电容器下极板。
13.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述电容器上极板包括上述电容器上极板第一层以及上述电容器上极板第二层，即电容器上极板为由上述接触孔填充层和上述金属层所形成的双层结构。
14.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，还包括：
在淀积上述接触孔填充层之前，淀积一阻挡层。
15.根据权利要求9所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中上述接触孔填充层的材质为钨。
16.根据权利要求15所述的层间电容器的形成方法，其特征是，其中在上述去除其余接触孔填充层的过程中，是采用钨的化学机械抛光而去除其余接触孔填充层。
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