專利名稱：一種層間電容器的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路工藝方法，特別涉及一種層間電容器的形成方法。
技術(shù)背景平板電容器在集成電路中應用廣泛，其包括上下兩層導電材料和中間的介 質(zhì)層。而經(jīng)常用到的電容器種類包括結(jié)電容、金屬-氧化層-硅電容、多晶層間電 容和金屬層間電容。前兩種電容器由于寄生電容、電阻4交大，而影響了加在實 際使用的電容器上的有效電壓。而多晶層間電容器和金屬層間電容器由于上下 極板的導電性好，而能提供更好的性能。但多晶層間電容器和金屬層間電容器 的形成工藝復雜，也就增加了相應的制造成本。如圖1所示，其為傳統(tǒng)的層間電容器的剖面示意圖。在其形成過程中需分別兩次淀積金屬層，再經(jīng)過光刻以及刻蝕而形成電容器下極板1以及上極板3， 其間淀積有介質(zhì)層2。而后淀積另一金屬層，經(jīng)過光刻以及刻蝕形成金屬連線4。 可見，傳統(tǒng)層間電容器的形成工藝復雜，需多次淀積與刻蝕方可完成，即電容 器下極板l、上極板3以及金屬連線4的形成均需要各自的淀積、光刻和刻蝕。 為此，如何在集成電路工藝中減少金屬層間電容器的制造復雜度，從而降 低其制造成本，已成為業(yè)界一大問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種層間電容器上極板的形成方法，以減少傳統(tǒng)工 藝中層間電容器形成中淀積、光刻和刻蝕的次數(shù)，從而降低制程的復雜度。本發(fā)明的另一目的在于提供一種層間電容器的形成方法，以減少傳統(tǒng)工藝 中層間電容器形成中淀積、光刻和刻蝕的次數(shù)，從而降低制程的復雜度。為此，本發(fā)明提供一種層間電容器上極板的形成方法，于電容器下極板形 成之后，淀積一電容器介質(zhì)層以及一層間介質(zhì)膜，包括以下步驟通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔以及一電容器極板溝槽，其中通孔內(nèi)淀積有通孔填充層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間 介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬 層的其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板金屬層，其中通 孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層為電容器上 極板金屬層，其中，電容器上極板包括該電容器上極板金屬層。 進一步的，電容器上極板為形成于上述金屬層的單層結(jié)構(gòu)。 進一步的，在上述通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔 以及一電容器極板溝槽的過程中，包括于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成 至少一上述通孔，其中上述通孔穿過層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層；淀積一通孔 填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層，去除其余通孔填充層；于層間介質(zhì)膜中形 成一上述電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間介質(zhì)膜而止于電容 器介質(zhì)層。進一步的，電容器上極板為形成于上述金屬層和一通孔填充層的雙層結(jié)構(gòu)。 進一步的，在上述通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔 以及一電容器極板溝槽的過程中，包括于層間介質(zhì)膜中形成一上述電容器極 板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間介質(zhì)膜而止于電容器介質(zhì)層；于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一上述通孔，其中上述通孔穿過層間介質(zhì)膜 和電容器介質(zhì)層；淀積通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層和電容器極板溝 槽內(nèi)通孔填充層，去除其余通孔填充層，其中電容器上極板包括電容器極板溝 槽內(nèi)剩余的通孔填充層與上述電容器上極板金屬層。本發(fā)明另提供一種層間電容器的形成方法，包括以下步驟于一基底上形 成一電容器下極板后，淀積一電容器介質(zhì)層；淀積一層間介質(zhì)膜；于層間介質(zhì) 膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一通孔，其中上述通孔穿過層間介質(zhì)膜和電容器 介質(zhì)層；淀積一通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層，去除其余通孔填充層； 于層間介質(zhì)膜中形成一 電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間介質(zhì) 膜而止于電容器介質(zhì)層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層 間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金 屬層的其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層為電容器上極板。 進一步的，電容器上極板為形成于上述金屬層的單層結(jié)構(gòu)。進一步的，上述的層間電容器的形成方法，還包括在淀積上述通孔填充層之前r淀積一阻擋層。進一步的，上述通孔填充層的材質(zhì)為鴒。進一步的，在上述去除其余通孔填充層的過程中，是采用鎢的化學機械拋 光而去除其余通孔填充層。本發(fā)明另提供一種層間電容器的形成方法，包括以下步驟于一基底上形 成一電容器下極板后，淀積一電容器介質(zhì)層；淀積一層間介質(zhì)膜；于層間介質(zhì) 膜中形成一電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間介質(zhì)膜而止于電 容器介質(zhì)層；于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一通孔，其中上述通孔 穿過層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層；淀積一通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充 層和電容器極板溝槽內(nèi)通孔填充層，去除其余通孔填充層；淀積一金屬層于上 述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器 極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬層的其他部分，以同時形成至少一金屬連 線和一電容器上極板金屬層，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器 極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層為電容器上極板金屬層，其中電容器上極板包括上述 電容器上極板金屬層和電容器極板溝槽內(nèi)剩余的通孔填充層。進一步的，電容器上極板為形成于上述金屬層與通孔填充層的雙層結(jié)構(gòu)。進一步的，上述的層間電容器的形成方法還包括在淀積上述通孔填充層 之前，淀積一阻擋層。進一步的，上述通孔填充層的材質(zhì)為鴒。進一步的，在上述去除其余通孔填充層的過程中，是釆用鎢的化學機械拋 光而去除其余通孔填充層。綜上所述，本發(fā)明在對層間介質(zhì)膜選擇刻蝕后，于形成金屬連線的同時形 成電容器上極板，與傳統(tǒng)工藝相比，其無需額外的金屬層作電容器上極板，簡 化了工藝流程。
圖1為傳統(tǒng)的層間電容器的剖面示意圖；圖2至圖IO為本發(fā)明一實施例的層間電容器的形成過程示意圖； 圖11至圖17為本發(fā)明另一實施例的層間電容器的形成過程示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施 方式作進一步的說明。請參考圖2至圖10,其為本發(fā)明一實施例的層間電容器的形成過程示意圖。 在本實施例中以金屬層間電容器為例，但本發(fā)明并不限于此。其可應用于其他 上極板為金屬材質(zhì)的電容器的制造過程中。具體如下首先，于基底IO上形成電容器下極板12以及下層金屬連線14 (如圖2); 而后淀積電容器介質(zhì)層16和層間介質(zhì)膜18 (如圖3)。接著，于層間介質(zhì)膜18 和電容器介質(zhì)層16中形成通孔20、 22,其中上述通孔20、 22穿過層間介質(zhì)膜 18和電容器介質(zhì)層16 (如圖4),本實施例中的通孔20、 22分別止于電容器下 極板12以及下層金屬連線14。為使通孔起到連接作用，于通孔20、 22內(nèi)全片 淀積通孔填充層26，在本實施例中，在淀積通孔填充層26之前淀積了P且擋層 24(如圖5)。之后，保留通孔20、 22內(nèi)的通孔填充層26',去除其余通孔填充 層，而填充好通孔20、 22(如圖6)，在本實施例中，通孔填充層26的材質(zhì)為 鴒，且采用了鴒的化學機械拋光而去除了通孔20、 22以外的鴒。接下來，于層 間介質(zhì)膜18中形成電容器極板溝槽28,其中電容器極板溝槽28穿過層間介質(zhì) 膜18而止于電容器介質(zhì)層16 (如圖7)。而后將進行電容器上極板的形成過程， 其于金屬連線的形成同時，形成電容器上極板，從而相對于傳統(tǒng)工藝減少了淀 積、光刻和刻蝕的次數(shù)。在經(jīng)過以上所迷的對層間介質(zhì)膜18的選擇蝕刻后，淀 積金屬層30(如圖8);保留通孔20、 22上方的金屬層32'、 34，與電容器極板溝 槽28內(nèi)的金屬層36，，而刻蝕掉金屬層30的其他部分，以同時形成金屬連線32、 34和一電容器上極板36(如圖9、 10)。具體如下淀積一光刻膠層并去除部分， 而利用剩余的光刻膠層R1、 R2和R3本別定義金屬連線32、 34和電容器上極 板36，在剩余的光刻膠層R1、 R2和R3的保護下，對金屬層30進行刻蝕，形 成所定義的金屬連線32、 34和電容器上極板36。此時電容器由電容器下極板12、電容器介質(zhì)層16和電容器上極板36構(gòu)成，電容器上極板36為形成于金屬 層30的單層結(jié)構(gòu)。請一并參考圖2、圖3與圖11至圖17，，其為本發(fā)明另一實施例的層間電 容器的形成過程示意圖。其前序步驟與以上實施例相同，即于基底10上形成電 容器下極板12以及下層金屬連線14 (如圖2);而后淀積電容器介質(zhì)層16和層 間介質(zhì)膜18 (如圖3)。接下來于層間介質(zhì)膜18中形成一電容器極板溝槽11， 其中電容器極板溝槽11穿過層間介質(zhì)膜18而止于電容器介質(zhì)層16 (如圖11 )。 而后于層間介質(zhì)膜18和電容器介質(zhì)層16中形成通孔13、 15，其中通孔13、 15 穿過層間介質(zhì)膜18和電容器介質(zhì)層16,本實施例中的通孔13、 15分別止于電 容器下極板12以及下層金屬連線14 (如圖12)。再于通孔13、 15內(nèi)以及電容 器極板溝槽11內(nèi)全片淀積通孔填充層19,在本實施例中，在淀積通孔填充層 19之前淀積了阻擋層17 (如圖13)。之后，保留通孔13、 15內(nèi)的通孔填充層 19，和電容器極板溝槽11內(nèi)的通孔填充層19"，去除其余通孔填充層，而填充 好通孔13、 15(如圖14),在本實施例中，通孔填充層19的材質(zhì)為鵠，且采用 了鴒的化學機械拋光而去除了通孔13、 15以及電容器極板溝槽11以外的鴒。 而后將在金屬連線的形成同時，完成電容器上極板的形成，從而相對于傳統(tǒng)工 藝減少了淀積、光刻和刻蝕的次數(shù)。在經(jīng)過以上所述的對層間介質(zhì)膜18的選擇 蝕刻后，淀積金屬層21 (如圖15);保留通孔13、 15上方的金屬層23'、 25'與 電容器極板溝槽11內(nèi)的金屬層27'，而刻蝕掉金屬層21的其他部分，以同時形 成金屬連線23、 25和電容器上極板金屬層27，其中電容器上極板29包括上述 電容器上極板金屬層27和電容器極板溝槽內(nèi)剩余的通孔填充層19"(如圖16、 17)。此時電容器由電容器下極板12、電容器介質(zhì)層16和電容器上極板29構(gòu)成， 電容器上極板為形成于金屬層21與通孔填充層19的雙層結(jié)構(gòu)。從以上可以看出，本發(fā)明一實施例主要提供了 一種層間電容器上極板的形 成方法，其于電容器下極板形成之后，淀積一電容器介質(zhì)層以及一層間介質(zhì)膜， 并通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔以及一電容器極板溝 槽，其中通孔內(nèi)淀積有通孔填充層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極 板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極^tl溝槽內(nèi)的金屬層， 而刻蝕掉金屬層的其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板金屬層，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬 層為電容器上極板金屬層，電容器上極板包括該電容器上極板金屬層。以上通孔，電容器極板溝槽以及下極板的形成也可以采用光刻構(gòu)圖技術(shù)， 其中淀積光刻膠、光刻構(gòu)圖等過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，在此不再贅述。以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求 書所涵蓋的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種層間電容器上極板的形成方法，于電容器下極板形成之后，淀積一電容器介質(zhì)層以及一層間介質(zhì)膜，其特征是，包括通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔以及一電容器極板溝槽，其中通孔內(nèi)淀積有通孔填充層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬層的其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板金屬層，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層為電容器上極板金屬層，其中，電容器上極板包括該電容器上極板金屬層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間電容器上極板的形成方法，其特征是，電容 器上極板為形成于上述金屬層的單層結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的層間電容器上極板的形成方法，其特征是，在上 述通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少 一通孔以及一 電容器極板溝 槽的過程中，包括于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一上述通孔，其中上述通孔穿過 層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層； 淀積一通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層，去除其余通孔填充層；于層間介質(zhì)膜中形成一上述電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過 層間介質(zhì)膜而止于電容器介質(zhì)層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間電容器上極板的形成方法，其特征是，其中 電容器上極板為形成于上述金屬層和一通孔填充層的雙層結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的層間電容器上極板的形成方法，其特征是，其中 在上述通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔以及一電容器極 板溝槽的過程中，包括于層間介質(zhì)膜中形成一上述電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間介質(zhì)膜而止于電容器介質(zhì)層；于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一上述通孔，其中上述通孔穿過 層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層；淀積通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層和電容器極板溝槽內(nèi)通孔填充層，去除其余通孔 填充層，上極板金屬層。
6. —種層間電容器的形成方法，其特征是，包括以下步驟 于一基底上形成一電容器下極板后，淀積一電容器介質(zhì)層； 淀積一層間介質(zhì)膜； '于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一通孔，其中上述通孔穿過層間 介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層； 淀積一通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層，去除其余通孔填充層；于層間介質(zhì)膜中形成一電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間 介質(zhì)膜而止于電容器介質(zhì)層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬層的 其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層 為電容器上極板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中電容器 上極板為形成于上述金屬層的單層結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的層間電容器的形成方法，其特征是，還包括 在淀積上述通孔填充層之前，淀積一阻擋層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中上述通 孔填充層的材質(zhì)為鎢。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中在上述去除其余通孔填充層的過程中，是采用鎢的化學機械拋光而去除其余通孔填充 層。
11. 一種層間電容器的形成方法，其特征是，包括以下步驟 于一基底上形成一電容器下極板后，淀積一電容器介質(zhì)層； 淀積一層間介質(zhì)膜；于層間介質(zhì)膜中形成一 電容器極板溝槽，其中該電容器極板溝槽穿過層間 介質(zhì)膜而止于電容器介質(zhì)層；于層間介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層中形成至少一通孔，其中上述通孔穿過層間 介質(zhì)膜和電容器介質(zhì)層；淀積一通孔填充層；保留通孔內(nèi)的通孔填充層和電容器極板溝槽內(nèi)通孔填充層，去除其余通孔 填充層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬層的 其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板金屬層，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層 為電容器上極板金屬層，其中電容器上極板包括上述電容器上極板金屬層和電容器極板溝槽內(nèi)剩余 的通孔填充層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中電容 器上極板為形成于上述金屬層與通孔填充層的雙層結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的層間電容器的形成方法，其特征是，還包括 在淀積上述通孔填充層之前，淀積一阻擋層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中上述 通孔填充層的材質(zhì)為鴒。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的層間電容器的形成方法，其特征是，其中在上 述去除其余通孔填充層的過程中，是采用鴒的化學^I4成拋光而去除其余通孔填 充層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層間電容器的形成方法，在對層間介質(zhì)膜選擇刻蝕后于形成金屬連線的同時形成電容器上極板，具體包括如下步驟于電容器下極板形成之后，淀積一電容器介質(zhì)層以及一層間介質(zhì)膜；通過對層間介質(zhì)膜的選擇刻蝕，于其中形成至少一通孔以及一電容器極板溝槽，其中通孔內(nèi)淀積有通孔填充層；淀積一金屬層于上述帶有通孔和電容器極板溝槽的層間介質(zhì)膜；保留通孔上方的金屬層與電容器極板溝槽內(nèi)的金屬層，而刻蝕掉金屬層的其他部分，以同時形成至少一金屬連線和一電容器上極板金屬層，其中通孔上方剩余的金屬層為金屬連線，電容器極板溝槽內(nèi)剩余的金屬層為電容器上極板金屬層，電容器上極板包括該電容器上極板金屬層。與傳統(tǒng)工藝相比，其無需額外的金屬層作電容器上極板，簡化了工藝流程。
文檔編號H01L21/70GK101217129SQ20071017356
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者顧學強 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司