CN1348201A - 电容器的连线结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电容器的连线结构的制造方法,先提供已形成电容器的基底,电容器由金属下电极板、介电层及金属上电极板所构成,其中金属下电极板与基底电连接。在基底与金属上电极板上覆盖旋涂式介电层,使基底上方旋涂式介电层的厚度大于金属上电极板上方的旋涂式介电层的厚度。回蚀此旋涂式介电层,使金属上电极板的表面暴露出来,再在旋涂式介电层与金属上电极板上形成图案化金属层,此金属层下表面直接与金属上电极板上端接触。

Description

电容器的连线结构 的制造方法

本发明涉及一种集成电路(Integrated Circiut；IC)的制造方法，特别是涉及一种电容器(Capacitor)的连线结构(Interconnection Structure)的制造方法。

电感(Inductor)与电容器是射频元件(RF Device)中的振荡电路(Oscillation Circuit)的主要元件。在一般的振荡电路中，电容器采用金属-绝缘层-金属(MIM：Metal-Insulator-Metal)的堆叠结构，其中包括金属下电极板(Bottom Metal Electrode Plate)、金属间介电层(Inter-Metal Dielectric；IMD)与金属上电极板(Top Metal Electrode Plate)，其中金属下电极板与基底电连接，金属上电极板须与其上的另一金属层电连接。现有的电容器连线结构的制造方法略述如下。

请参照图1A，首先提供基底100，此基底100上已形成有电容器110，且此电容器110是由金属下电极板112、位于金属下电极板112上的金属间介电层(Inter-metal Dielectric；IMD)114，及位于金属间介电层114上的金属上电极板116所构成。接着在基底100与金属上电极板116上覆盖介电层(Dielectric Layer)130。

请参照图1B，接着在介电层130中形成介层洞(Via Hole)140，以暴露出部分的金属上电极板116，再于介层洞140中填入金属材料，以形成插塞150。最后在介电层130上形成与插塞150相连的图案化的金属层160即完成。

然而，上述现有的电容器连线结构的制造方法却会使电容器110的Q值(Quality Factor)降低，即使电容器的品质降低，其原因解释如下。依定义，电容器的Q值＝电极板储存的电能/损耗的能量，其中损耗的能量为金属下电极板112、金属上电极板116、插塞150与金属层160各自所造成的能量损耗的总合。由于插塞150的截面积很小，电阻很大，使得插塞150部分损耗许多能量；再加上高频操作时容易产生所谓的表层效应(Skin Effect)，即是大部分的电流会集中在插塞150的表层，使得电容器的电阻更为增加，能量损耗更多，而导致Q值降低。

现有的解决方法是增加金属层160(图1B)的厚度，以减小金属层160的电阻，即减少损耗的能量，从而提高电容器的Q值。然而，因为能量损耗最大的插塞150的阻值还是很大，故现有的解决方法的效果不佳。

本发明的目的在于提供一种电容器的连线结构的制造方法，以解决上述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种电容器的连线结构的制造方法，其步骤如下：首先提供一基底，此基底上已形成有一电容器，且此电容器是由一金属下电极板、位于金属下电极板上的一金属间介电层，以及位于金属间介电层上的一金属上电极板所构成，其中金属下电极板与基底电连接。接着于基底与金属上电极板上形成一旋涂式介电层(Spin-on DielectricLayer)，使基底上方的旋涂式介电层的厚度大于金属上电极板上方的旋涂式介电层的厚度。然后回蚀此旋涂式介电层，以使金属上电极板的表面暴露出来，再于旋涂式介电层与金属上电极板上形成图案化的一金属层，此金属层的下表面直接与金属上电极板的上端接触。

另外，在上述本发明的电容器连线结构的制造方法中，如果有一电感(Inductor)与此电容器位于同一层，则可在回蚀此旋涂式介电层时将电感的表面暴露出来，并在形成连接电容器的金属层时，同时形成与此电感连接的图案化的另一金属层，此连接电感的另一金属层的下表面直接与电感的上端接触。此同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法将在本发明的较佳实施例中作说明。

本发明还提出一种电容器的连线结构，适用于一基底，此基底上具有一电容器，且此电容器是由与基底电连接的一金属下电极板，位于金属下电极板上的一金属间介电层，及位于金属间介电层上的金属上电极板所构成。此连线结构中包括一旋涂式介电层与图案化的一金属层，其中旋涂式介电层覆盖于金属上电极板以外的基底上，且金属层位于旋涂式介电层与金属上电极板上，此金属层的下表面直接与金属上电极板的上端接触。

如上所述，由本发明的电容器连线结构的制造方法所得的电容器连线结构中，金属层直接与金属上电极板接触，中间并无高电阻的插塞，故此电容器的损耗能量可大为降低，而能提高电容器的Q值。而且，即使是在表层效应发生的情形下，由于金属层的截面积远大于插塞，故其能量损耗也会比插塞造成的能量损耗小很多。另外，在电容器的同层尚有一电感，且此电感的连线结构与电容器的连线结构同时制作时，则因连接电感的金属层直接与电感接触，而能减少电感及“与电感连线的金属层”之间的电阻，并提高电感的Q值。

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1A-图1B为现有电容器的连线结构的制造方法流程剖面示意图；

图2A-图2D为本发明较佳实施例中，同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法的流程剖面示意图。图示的标号说明：

100、200：基底(Substrate)

110、210：电容器(Capacitor)

112、212：金属下电极板(Bottom Metal Electrode Plate)

114、214：金属间介电层(Inter-Metal Dielectric；IMD)

116、216：金属上电极板(Top Metal Electrode Plate)

130：介电层(Dielectric Layer)

140：介层洞(Via Hole)

150：插塞(Plug)

160：金属层(Metal Layer)

220：电感(Inductor)

230：旋涂式介电层(Spin-on Dielectric Layer)

240a、240b：第一金属层、第二金属层

250：光致抗蚀剂层(Photoresist Layer)

请参照图2A，首先提供基底200，此基底200上已形成有位于同层的电容器210与电感220。电容器210是由金属下电极板212、金属间介电层214与金属上电极板216所构成。其中，金属下电极板212与基底200电连接，此金属下电极板212的材质例如为铝(aluminum；Al)，且厚度介于6000至8000之间；金属间介电层214位于金属下电极板212上，此金属间介电层214的厚度介于400至600之间；而金属上电极板216位于金属间介电层214上，此金属上电极板216的材质也例如为铝，且厚度介于500至1000之间。另外，电感220的下端与基底200电连接，但电感220的形状并非如图2A所示的块状，而是呈圈状(Coil)，这是因为此处所绘的仅为电感220的一部分而已。

请继续参照图2A，接着于基底200、金属上电极板216与电感220上覆盖旋涂式介电层230，此旋涂式介电层230的厚度足使基底200上方的旋涂式介电层230的厚度大于金属上电极板216上方的旋涂式介电层230的厚度，并使基底200上方的旋涂式介电层230的厚度大于电感220上方的旋涂式介电层230的厚度。此旋涂式介电层230的材质例如为HSQ(hydrogensilesquioxane)，而位于电容器210与电感220以外的基底200上的旋涂式介电层230的厚度介于7000至9000之间。

请参照图2B，接着回蚀旋涂式介电层230，以将电感220的表面与金属上电极板216的表面暴露出来。

请参照图2C，接着在基底200上完全覆盖一金属层(未显示，但此金属层为图2C中240a与240b的前身)，此时此金属层的下表面即直接与电感220与金属上电极板216的上端接触。此金属层的材质例如为铝(Al)，且其厚度介于16000至20000之间。然后在此金属层上形成图案化的光致抗蚀剂层250，再以光致抗蚀剂层250为掩模，蚀刻暴露出的金属层，以形成直接连接金属上电极板216的第一金属层240a，同时形成直接连接电感220的第二金属层240b。

请参照图2D，接着去除光致抗蚀剂层250，即完成了本发明较佳实施例的电容器与电感的连线结构。

如上所述，请参照图2D，由本发明较佳实施例的电容器连线结构制造方法所得的电容器连线结构中，第一金属层240a直接与金属上电极板216接触，且第二金属层240b直接与电感220接触，中间没有高电阻的插塞。因此，电容器210与电感220的损耗能量可大为降低，而能提高电容器210与电感220的Q值。而且，即使是在表层效应发生的情形下，由于金属层240a(240b)的截面积远大于插塞150(图1B)，故其能量的损耗也会比插塞150所造成的能量损耗小很多。

虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种电容器的连线结构的制造方法，适用一基底上，包括下列步骤：

提供一基底，该基底上已形成有一电容器，该电容器是由一金属下电极板、位于该金属下电极板上的一金属间介电层，及位于该金属间介电层上的一金属上电极板所构成，其中该金属下电极板与该基底电连接；

在该基底与该金属上电极板上形成一旋涂式介电层，使该基底上方的该旋涂式介电层的厚度大于该金属上电极板上方的该旋涂式介电层的厚度；

回蚀该旋涂式介电层，以将该金属上电极板的表面暴露出来；以及

在该旋涂式介电层与该金属上电极板上形成图案化的一金属层，该金属层的下表面直接与该金属上电极板的上端接触。

2.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中该旋涂式介电层的材质包括HSQ(hydrogen silesquioxane)。

3.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中该金属下电极板的厚度介于6000至8000之间。

4.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中该金属间介电层的厚度介于400至600之间。

5.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中该金属上电极板的厚度介于500至1000之间。

6.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中在回蚀该旋涂式介电层之前，位于该电容器以外的基底上方的旋涂式介电层的厚度介于7000至9000之间。

7.如权利要求1所述的电容器的连线结构的制造方法，其中该金属层的厚度介于16000至20000之间。

8.一种同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，适用一基底上，包括下列步骤：

提供一基底，该基底上已形成有位于同层的一电容器与一电感，其中该电容器是由一金属下电极板、位于该金属下电极板上的一金属间介电层，及位于该金属间介电层上的一金属上电极板所构成，而该电感的下端与该金属下电极板与该基底电连接；

在该基底、该金属上电极板与该电感上形成一旋涂式介电层，使该基底上方的旋涂式介电层的厚度大于该金属上电极板上方的旋涂式介电层的厚度，并使该基底上方的旋涂式介电层的厚度大于该电感上方的旋涂式介电层的厚度；

回蚀该旋涂式介电层，以将该电感与该金属上电极板的表面暴露出来；以及

在该旋涂式介电层上形成图案化的一第一金属层，该第一金属层的下表面直接与该金属上电极板的上端接触，同时在该旋涂式介电层上形成图案化一第二金属层，该第二金属层的下表面直接与该电感的上端接触。

9.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中该旋涂式介电层的材质包括HSQ(hydrogen silesquioxane)。

10.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中该金属下电极板的厚度介于6000至8000之间。

11.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中该金属间介电层的厚度介于400至600之间。

12.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中该金属上电极板的厚度介于500至1000之间。

13.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中在回蚀该旋涂式介电层之前，位于该电容器与该电感以外的基底上方的旋涂式介电层的厚度介于7000至9000之间。

14.如权利要求8所述的同时制造电容器的连线结构与电感的连线结构的方法，其中该第一金属层与该第二金属层的厚度都介于16000至20000之间。

15.一种电容器的连线结构，适用于一基底，该基底上具有一电容器，且该电容器是由一金属下电极板、位于该金属下电极板上的一金属间介电层，以及位于该金属间介电层上的一金属上电极板所构成，其中该金属下电极与该基底电连接：

一旋涂式介电层，其覆盖于该金属上电极板以外的基底上；以及

一金属层，其位于该旋涂式介电层上，该金属层的下表面直接与该金属上电极板的上端接触。

16.如权利要求15所述的电容器的连线结构，其中该旋涂式介电层的材质包括HSQ(hydrogen silesquioxane)。

17.如权利要求15所述的电容器的连线结构，其中该金属下电极板的厚度介于6000至8000之间。

18.如权利要求15所述的电容器的连线结构，其中该金属间介电层的厚度介于400至600之间。

19.如权利要求15所述的电容器的连线结构，其中该金属上电极板的厚度介于500至1000之间。

20.如权利要求15所述的电容器的连线结构，其中该金属层的厚度介于16000至20000之间。

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