CN103295957A - 一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法 - Google Patents

Abstract

一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法，包括：对具有所述金属铜填充的基底进行化学机械研磨，并淀积刻蚀阻挡层；对刻蚀阻挡层进行光刻、刻蚀、清洗，以形成接触区域；在所述刻蚀阻挡层和所述接触区域淀积第一氮化钽；对所述第一氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗；淀积绝缘层，以形成第一接触界面；在所述绝缘层上淀积第二氮化钽；对所述第二氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗，以形成第二接触界面；在所述器件区和所述互连区处实现铜互连。本发明通过在所述器件区的第一金属铜上沉积第一氮化钽，并与所述绝缘层相邻，使得第二接触界面和第一接触界面具有相同材质，且表面粗糙度得到改善，从而在电学性能上改善了失配参数。

Description

一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法。

背景技术

随着半导体集成电路制造技术的不断进步，性能不断提升的同时也伴随着器件小型化，微型化的进程。越来越先进的制程，要求在尽可能小的区域内实现尽可能多的器件，获得尽可能高的性能。电容器是集成电路中的重要组成单元，广泛运用于存储器，微波，射频，智能卡，高压和滤波等芯片中。

目前最常用的电容结构是单层电容器金属-绝缘层-金属的平板电容模型。例如，一种目前典型的电容器结构是由铜金属层-氮化硅介质层-坦金属层的三明治结构。金属层的选择有多种材料可选，如铜，铝，钽，钛及其合金等。而介质绝缘层也有多种不同介电常数的材料可选。

通过这种工艺结构实现的MIM失配参数性较差，主要由以下几个方面导致：下金属板与绝缘层之间的界面（铜和绝缘层界面）与上金属板与金属之间的界面（氮化钽和绝缘层界面）不一致、铜表面的粗糙度大，以及铜经过化学机械研磨引起的表面缺陷。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的MIM因下金属板与绝缘层之间的界面（铜和绝缘层界面）与上金属板与金属之间的界面（氮化钽和绝缘层界面）不一致、铜表面的粗糙度大，以及铜经过化学机械研磨引起的表面缺陷所导致的失配参数性较差等缺陷提供一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法，所述方法包括：

执行步骤S1：对具有所述金属铜填充的基底之上表面进行化学机械研磨，并在所述具有所述金属铜填充的基底之上表面处淀积刻蚀阻挡层；

执行步骤S2：对位于所述器件区处的第一金属铜上的刻蚀阻挡层进行光刻、刻蚀、清洗，直至暴露位于所述器件区处的第一金属铜，以形成接触区域；

执行步骤S3：在所述刻蚀阻挡层之异于所述基底的一侧和所述接触区域之异于所述基底的一侧淀积第一氮化钽；

执行步骤S4：对所述第一氮化钽进行化光刻、刻蚀、清洗；

执行步骤S5：在所述经过光刻、刻蚀、清洗后的第一氮化钽之异于所述基底的一侧淀积绝缘层，以形成由所述第一氮化钽和所述绝缘层相邻的第一接触界面；

执行步骤S6：在所述绝缘层上淀积第二氮化钽；

执行步骤S7：对所述第二氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗，直至去除位于所述互联区处的第二氮化钽和绝缘层，以在所述器件区处形成由所述第二氮化钽和所述绝缘层相邻的第二接触界面；

执行步骤S8：在所述器件区和所述互连区处实现铜互连。

可选地，所述刻蚀阻挡层为氮化硅或者碳化硅的其中之一。

综上所述，本发明通过在所述器件区的第一金属铜上沉积第一氮化钽，并与所述绝缘层相邻，使得由所述第二氮化钽和所述绝缘层相邻的第二接触界面和由所述第一氮化钽和所述绝缘层相邻的第一接触界面具有相同材质，且表面粗糙度得到改善，从而在电学性能上改善了失配参数。

附图说明

图1所示为本发明改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法的流程图；

图2～图9所示为本发明改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法之工艺流程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，图1所示为本发明一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法的流程图。所述改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法包括以下步骤，

执行步骤S1：对具有所述金属铜填充的基底之上表面进行化学机械研磨，并在所述具有所述金属铜填充的基底之上表面处淀积刻蚀阻挡层；

执行步骤S2：对位于所述器件区处的第一金属铜上的刻蚀阻挡层进行光刻、刻蚀、清洗，直至暴露位于所述器件区处的第一金属铜，以形成接触区域；

执行步骤S3：在所述刻蚀阻挡层之异于所述基底的一侧和所述接触区域之异于所述基底的一侧淀积第一氮化钽；

执行步骤S4：对所述第一氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗；

执行步骤S5：在所述经过光刻、刻蚀、清洗的第一氮化钽之异于所述基底的一侧淀积绝缘层，以形成由所述第一氮化钽和所述绝缘层相邻的第一接触界面；

执行步骤S6：在所述绝缘层上淀积第二氮化钽；

执行步骤S7：对所述第二氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗，直至去除位于所述互联区处的第二氮化钽和绝缘层，以在所述器件区处形成由所述第二氮化钽和所述绝缘层相邻的第二接触界面；

执行步骤S8：在所述器件区和所述互连区处实现铜互连。

请参阅图2～图9，图2～图9所示为本发明改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法之工艺流程示意图。所述改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法，包括：

执行步骤S1：对具有所述金属铜1填充的基底2之上表面21进行化学机械研磨，并在所述具有所述金属铜1填充的基底2之上表面21处淀积刻蚀阻挡层3；非限制性的列举，所述刻蚀阻挡层3为氮化硅或者碳化硅的其中之一。

执行步骤S2：对位于所述器件区22处的第一金属铜11上的刻蚀阻挡层3进行光刻、刻蚀、清洗，直至暴露位于所述器件区22处的第一金属铜11，以形成接触区域221；

执行步骤S3：在所述刻蚀阻挡层3之异于所述基底2的一侧和所述接触区域221之异于所述基底2的一侧淀积第一氮化钽4；

执行步骤S4：对所述第一氮化钽4进行光刻、刻蚀、清洗；

执行步骤S5：在所述经过光刻、刻蚀、清洗后的第一氮化钽4之异于所述基底2的一侧淀积绝缘层5，以形成由所述第一氮化钽4和所述绝缘层5相邻的第一接触界面41；

执行步骤S6：在所述绝缘层5上淀积第二氮化钽6；

执行步骤S7：对所述第二氮化钽6进行光刻、刻蚀、清洗，直至去除位于所述互联区23处的第二氮化钽6和绝缘层5，以在所述器件区22处形成由所述第二氮化钽6和所述绝缘层5相邻的第二接触界面61；

执行步骤S8：对所述器件区22的第一金属铜11、所述互连区23的第二金属铜12实现铜互连。

作为本领域技术人员，容易理解地，传统的上金属板与绝缘层的接触面即为本发明所指的由所述第二氮化钽6和所述绝缘层5相邻的第二接触界面61。另外，所述第一氮化钽4经过化学机械研磨后的表面粗糙度小于所述金属铜1经过化学机械研磨后的表面粗糙度。

明显地，由所述第二氮化钽6和所述绝缘层5相邻的第二接触界面61和由所述第一氮化钽4和所述绝缘层5相邻的第一接触界面41具有相同材质，且表面粗糙度得到改善，从而在电学性能上改善了失配参数。

综上所述，本发明通过在所述器件区的第一金属铜上沉积第一氮化钽，并与所述绝缘层相邻，使得由所述第二氮化钽和所述绝缘层相邻的第二接触界面和由所述第一氮化钽和所述绝缘层相邻的第一接触界面具有相同材质，且表面粗糙度得到改善，从而在电学性能上改善了失配参数。本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (2)

1.一种改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法，其特征在于，所述方法包括：

执行步骤S1：对具有所述金属铜填充的基底之上表面进行化学机械研磨，并在所述具有所述金属铜填充的基底之上表面处淀积刻蚀阻挡层；

执行步骤S2：对位于所述器件区处的第一金属铜上的刻蚀阻挡层进行光刻、刻蚀、清洗，直至暴露位于所述器件区处的第一金属铜，以形成接触区域；

执行步骤S3：在所述刻蚀阻挡层之异于所述基底的一侧和所述接触区域之异于所述基底的一侧淀积第一氮化钽；

执行步骤S4：对所述第一氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗；

执行步骤S5：在所述经过光刻、刻蚀、清洗后的第一氮化钽之异于所述基底的一侧淀积绝缘层，以形成由所述第一氮化钽和所述绝缘层相邻的第一接触界面；

执行步骤S6：在所述绝缘层上淀积第二氮化钽；

执行步骤S7：对所述第二氮化钽进行光刻、刻蚀、清洗，直至去除位于所述互联区处的第二氮化钽和绝缘层，以在所述器件区处形成由所述第二氮化钽和所述绝缘层相邻的第二接触界面；

执行步骤S8：在所述器件区和所述互连区处实现铜互连。

2.如权利要求1所述的改善金属层-绝缘层-金属层失配参数的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为氮化硅或者碳化硅的其中之一。

Images