一種MIM電容器結構及其製作方法與流程

2023-06-26 14:12:01 1

本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種MIM電容器結構及其製作方法。

背景技術：

MIM(金屬-絕緣體-金屬，metal-insulator-metal)電容器是重要集成電路器件，高質量，高集成度的MIM對於提高產品競爭力有很大幫助。

通常情況下，MIM電容器包括下極板、介質層及上極板，其中，通常情況下MIM電容器的電容容量均由下極板、介質層及上極板的面積等來決定。然而，在某些情況下，需要使用容量較大的MIM電容器。

現有工藝增大器件MIM電容器電容的方法通常有：1、增大MIM電容器的面積；2、減薄介質層厚度；3、增大介質層的介電常數。然而這些方法在增大電容的同時，也帶來了一些問題，比如增大MIM電容器的面積會增大整個晶片的面積，減薄介質層厚度會導致擊穿電壓降低，新的高介電常數材料和現有CMOS工藝的適應性等問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種MIM電容器結構及其製作方法，能夠在不增加面積的前提下提高MIM電容器的電容。

為了實現上述目的，本發明提出了一種MIM電容器結構，包括：襯底、第一極板、第二極板、第三極板、第一介質層及第二介質層，其中，所述第一極板形成在所述襯底上；所述第一介質層形成在所述第一極板表面；所述第二極板形成在所述第一介質層上，並暴露出第一介質層兩端的部分區域；所述第二介質層形成在所述第二極板的表面；所述第三極板形成在所述第二介質層上， 並暴露出第二介質層兩端的部分區域；所述第一極板和第三極板通過金屬連線進行電連接。

進一步的，在所述的MIM電容器結構中，所述襯底上設有層間介質層，所述第一極板形成在所述層間介質層上。

進一步的，在所述的MIM電容器結構中，所述第一極板、第二極板和第三極板的材質為鋁。

進一步的，在所述的MIM電容器結構中，所述第一介質層及第二介質層的材質為二氧化矽或氮化矽。

進一步的，在所述的MIM電容器結構中，所述金屬連線的材質為銅或鎢。

進一步的，在本發明中還提出了一種MIM電容器結構的製作方法，用於製備如上文所述的MIM電容器結構，包括步驟：

提供襯底；

在所述襯底上依次形成第一金屬薄膜、第一介質薄膜、第二金屬薄膜、第二介質薄膜及第三金屬薄膜；

在所述第三金屬薄膜上形成圖案化的光阻，並對所述第三金屬薄膜進行刻蝕，形成第三極板，暴露出所述第二介質薄膜兩端部分；

在所述第二介質薄膜上形成圖案化的光阻，並依次對所述第二介質薄膜及第二金屬薄膜進行刻蝕，形成第二介質層和第二極板，暴露出所述第一介質薄膜兩端部分；

在所述第一介質薄膜上形成圖案化的光阻，並依次對所述第一介質薄膜及第一金屬薄膜進行刻蝕，形成一介質層和第一極板，暴露出所述襯底；

形成金屬連線將所述第一極板和第三極板進行連接。

進一步的，在所述的MIM電容器結構的製作方法中，所述圖案化的光阻形成步驟包括：塗覆光阻；對所述光阻進行曝光及顯影處理。

進一步的，在所述的MIM電容器結構的製作方法中，在刻蝕完畢後，去除所述圖案化的光阻。

與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：形成第一極板、第二極板及第三極板，並將第一極板和第三極板進行電連接，從而形成兩個並聯的電容，進而能夠增加整個MIM電容器結構的電容值，並且不會增加整個晶片的面積，還能夠很好的與其他工藝進行兼容。

附圖說明

圖1為本發明一實施例中MIM電容器結構的製作方法的流程圖；

圖2為本發明一實施例中MIM電容器結構製作過程中的剖面結構示意圖；

圖3為本發明一實施例中MIM電容器結構製作過程中的另一剖面結構示意圖；

圖4為本發明一實施例中MIM電容器結構製作過程中的另一剖面結構示意圖；

圖5為本發明一實施例中MIM電容器結構製作過程中的另一剖面結構示意圖；

圖6為本發明一實施例中MIM電容器結構的結構示意圖；

圖7為本發明一實施例中MIM電容器結構的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發明的MIM電容器結構及其製作方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參考圖1，在本實施例中，提出了一種MIM電容器結構的製作方法，用於MIM電容器結構，包括步驟：

S100：提供襯底；

S200：在所述襯底上依次形成第一金屬薄膜、第一介質薄膜、第二金屬薄膜、第二介質薄膜及第三金屬薄膜；

S300：在所述第三金屬薄膜上形成圖案化的光阻，並對所述第三金屬薄膜進行刻蝕，形成第三極板，暴露出所述第二介質薄膜兩端部分；

S400：在所述第二介質薄膜上形成圖案化的光阻，並依次對所述第二介質薄膜及第二金屬薄膜進行刻蝕，形成第二介質層和第二極板，暴露出所述第一介質薄膜兩端部分；

S500：在所述第一介質薄膜上形成圖案化的光阻，並依次對所述第一介質薄膜及第一金屬薄膜進行刻蝕，形成一介質層和第一極板，暴露出所述襯底；

S600：形成金屬連線將所述第一極板和第三極板進行連接。

具體的，請參考圖2至圖5，在步驟S100中，提供的襯底上形成有層間介質層100。

在步驟S200中，在所述層間介質層100上依次形成第一金屬薄膜200、第一介質薄膜300、第二金屬薄膜400、第二介質薄膜500及第三金屬薄膜600；其中，所述第一金屬薄膜200、第二金屬薄膜400及第三金屬薄膜600材質均為鋁，其可以採用物理氣相沉積形成；每一層薄膜的厚度均可以根據具體需求進行調整，在此不做限定。所述第一介質薄膜300和第二介質薄膜500的材質為二氧化矽或氮化矽，其可以採用化學氣相沉積形成，且每一層的厚度均可以根據具體需求進行調整，在此不做限定。

所述圖案化的光阻700形成步驟包括：塗覆光阻；對所述光阻進行曝光及顯影處理，從而形成圖案化的光阻700，以為後續刻蝕作為掩膜，便於進行刻蝕。在每一次刻蝕完畢後，去除所述圖案化的光阻700。

在步驟S300至S500中，分別刻蝕第一金屬薄膜200、第一介質薄膜300、第二金屬薄膜400、第二介質薄膜500及第三金屬薄膜600以形成第一極板210、第一介質層310、第二極板410、第二介質層510及第三極板610。

在步驟S600中，形成金屬連線(圖未示出)將所述第一極板210和第三極板610進行連接，使第一極板210、第一介質層310與第二極板410構成第一電容結構，第二極板410、第二介質層510及第三極板610構成第二電容結構，並且使第一電容結構和第二電容結構進行並聯，進而能夠增加整個MIM電容器結構的電容值。

請參考圖6和圖7，在本實施例中，還提出了一種MIM電容器結構，通過上述方法形成，包括：形成在襯底上的層間介質層100、第一極板210、第二極板410、第三極板610、第一介質層310及第二介質層510，其中，所述第一極板210形成在所述層間介質層100上；所述第一介質層310形成在所述第一極板210表面；所述第二極板410形成在所述第一介質層310上，並暴露出第一介質層310兩端的部分區域；所述第二介質層510形成在所述第二極板410的表面；所述第三極板610形成在所述第二介質層510上，並暴露出第二介質層510兩端的部分區域；所述第一極板210和第三極板610通過金屬連線800進行電連接。所述金屬連線800的材質為銅或鎢。

綜上，在本發明實施例提供的MIM電容器結構及其製作方法中，形成第一極板、第二極板及第三極板，並將第一極板和第三極板進行電連接，從而形成兩個並聯的電容，進而能夠增加整個MIM電容器結構的電容值，並且不會增加整個晶片的面積，還能夠很好的與其他工藝進行兼容。

上述僅為本發明的優選實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。