專利名稱：銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容結(jié)構(gòu)及制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅大馬士革工藝，尤其涉及一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬(Metal-Insulator-Metal，簡稱MIM)電容結(jié)構(gòu)及制造工藝。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的減小，半導(dǎo)體后段銅制程取代鋁制程成為主流工藝。 在混合信號和射頻電路中，開發(fā)能夠完全兼容CMOS邏輯電路及電感的銅大馬士革工藝的 MIM電容結(jié)構(gòu)及制造流程成為必要。這不僅改善了工藝的復(fù)雜性；而且使用低電阻銅作為電極板可改善MIM電容性能。專利US63^234，銅工藝兼容CMOS金屬絕緣層金屬電容器的結(jié)構(gòu)及工藝流程，其所采用的技術(shù)方案是在雙大馬士革結(jié)構(gòu)中制作單層大馬士革MIM電容。專利US6670237，銅工藝兼容CMOS金屬絕緣層金屬電容器的結(jié)構(gòu)及工藝流程，其所采用的技術(shù)方案是在單大馬士革通孔結(jié)構(gòu)中制作單層大馬士革MIM電容。而且隨著半導(dǎo)體尺寸的減小，必須減小MIM電容面積。這就要求必須增加電容密度。本發(fā)明提出的雙層MIM電容結(jié)構(gòu)及銅大馬士革制造工藝，能夠完全兼容CMOS邏輯電路及電感的銅大馬士革工藝，并增大MIM電容密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容結(jié)構(gòu)及制造工藝，能夠完全兼容CMOS邏輯電路及電感的的銅大馬士革工藝，并增大MIM電容密度。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中， 形成一基體介電層，通過大馬士革工藝在基體上形成第一電極溝槽和金屬互連線溝槽，并制作第一電極和金屬互連線；
在基體介電層上依次淀積第一介電阻擋層和第一介電層；
光刻形成第二電極溝槽圖形，刻蝕第一介電層形成第二電極溝槽，使所述第二電極溝槽的底部止于所述第一介電阻擋層，保留所述第一介電阻擋層作為第一絕緣層；
在第二電極溝槽中淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，并填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第二電極；
依次在所述第一介電層上淀積第二介電阻擋層和第二介電層； 光刻形成第三電極溝槽圖形，刻蝕第二介電層形成第三電極溝槽，使所述第三電極溝槽止于所述第二介電阻擋層，保留所述第二介電阻擋層作為第二絕緣層；
通過雙大馬士革先通孔后溝槽或先溝槽后通孔工藝光刻和刻蝕制作互連電路通孔和溝槽，所述溝槽打開所述第二介電阻擋層止于所述第一介電層；所述通孔打開所述第一介電阻擋層，與所述金屬互連線連接。
在第三電極溝槽及互連電路通孔和溝槽中淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，并填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第三電極及通孔和溝槽互連。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，所述大馬士革工藝具體為通過光刻和刻蝕在基體介電層上形成第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽， 淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；在第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽中填充金屬銅；化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，以去除多余金屬，形成第一電極和金屬互連線。 如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，通過化學(xué)氣相淀積形成所述基體介電層、所述第一介電層、所述第二介電層、所述第一介電阻擋層以及所述第二介電阻擋層。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，淀積所述基體介電層、所述第一介電層及所述第二介電層的材料從Si02、Si0CH、FSG等中選取。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，淀積所述第一介電阻擋層及所述第二介電阻擋層的材料選取SiN。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，通過物理氣相淀積形成所述金屬阻擋層和銅籽晶層。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，淀積所述金屬阻擋層的材料為TaN或Ta。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，刻蝕所述第三電極溝槽后淀積一層可導(dǎo)電金屬保護(hù)層，以避免后續(xù)的所述雙大馬士革制程對所述第二絕緣層的損傷。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層從物理氣相淀積或化學(xué)氣相淀積TiN、Ti、TaN、Ta等中選取。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層可在所述雙大馬士革工藝刻蝕形成通孔和溝槽后濕法去除，也可以在后續(xù)的所述化學(xué)機(jī)械研磨去除多余金屬過程中去除多余的可導(dǎo)電金屬保護(hù)層。一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)，其中，
一基底上覆蓋有一基體介電層，所述基體介電層的上表面上設(shè)有第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽，所述第一電極溝槽以及所述金屬互連線溝槽內(nèi)表面均覆蓋有金屬阻擋層， 且所述第一電極溝槽及金屬互連線溝槽內(nèi)填充金屬銅，分別作為第一電極和金屬互連線；
所述基體介電層上依次設(shè)有一第一介電阻擋層和一第一介電層，所述第一介電層上開設(shè)有第二電極溝槽及通孔，所述第二電極溝槽穿過所述第一介電層止于所述第一介電阻擋層，保留所述第一介電阻擋層作為第一絕緣層，所述通孔穿過所述第一介電層以及所述第一介電阻擋層接觸所述金屬互連線，所述第二電極溝槽內(nèi)表面及所述通孔內(nèi)壁和底部設(shè)有金屬阻擋層，且所述第二電極溝槽及所述通孔內(nèi)填充金屬銅，為第二電極和通孔連線；
所述第一介電層上依次設(shè)有一第二介電阻擋層以及一第二介電層，所述第二介電層上設(shè)有第三電極溝槽及互連線路溝槽，所述第三電極溝槽穿過所述第二介電層止于所述第二介電阻擋層，保留所述第二介電阻擋層作為第二絕緣層，所述互連線路溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，與所述通孔或第二電極連接；所述第三電極溝槽及所述互連線路溝槽內(nèi)表面覆蓋有一金屬阻擋層，且所述第三電極溝槽及所述互連線路溝槽內(nèi)填
5充金屬銅，為第三電極和溝槽互連線路。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)，其中，所述第二電極置于所述第一電極的上方，所述第三電極置于所述第二電極的上方。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝，通過雙大馬士革工藝制作邏輯電路；雙層金屬-絕緣層-金屬包括三層金屬電極和兩層金屬間絕緣層；與金屬互連線同時用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨制作第二金屬電極，保留第一金屬電極上介電阻擋層，作為第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時制作，保留第二金屬電極上介電阻擋層， 作為第二絕緣層，本發(fā)明能夠增大金屬-絕緣層-金屬電容密度，并能夠完全兼容邏輯電路的銅雙大馬士革工藝。


圖1是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的形成第一電極和金屬互連線后的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積第一介電阻擋層和第一介電層后的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第二電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的形成第二電極后的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積形成第二介電阻擋層和第二介電層后的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽、通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線和第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的電路示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的說明 一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其中，
圖1是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的形成第一電極和金屬互連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖1，在基底上淀積一基體介電層101，通過大馬士革工藝在基體上形成第一電極溝槽3011和金屬互連線溝槽4011，并制作第一電極301 和金屬互連線401 ；
進(jìn)一步的，本發(fā)明中可以在模腔內(nèi)直接淀積基體介電層101，或采用其它方式直接淀積基體介電層101，采用本發(fā)明的工藝制造的電容具有獨立的電路結(jié)構(gòu)，無需依附在基底上， 可獨立生產(chǎn)。 圖2是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積第一介電阻擋層和第一介電層后的結(jié)構(gòu)示意圖，在基體介電層101上依次淀積第一介電阻擋層201和第一介電層102，第一介電阻擋層201覆蓋基體介電層101以及基體介電層101 上的金屬連線401和第一電極301，由于第一電極301和金屬互連線401形成在第一介電層102上，故第一介電阻擋層201與第一介電層102將第一電極301和金屬互連線401同時覆蓋；
圖3是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第二電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖3，在第一介電層102上旋涂光刻膠，通過光刻形成第二電極302的圖形，之后刻蝕第一介電層102形成第二電極溝槽3021，使所述第二電極溝槽3021的底部止于所述第一介電阻擋層201，保留第一介電阻擋層201的作用是將第一介電阻擋層201作為金屬-絕緣層-金屬第一絕緣層，其中，第二電極溝槽3021置于第一電極301的上方；
圖4是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的形成第二電極后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖4，在第二電極溝槽3021中淀積金屬阻擋層801和銅籽晶層，并電鍍填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第二電極 302，其中，淀積形成的金屬阻擋層801和銅籽晶層及電鍍金屬銅也會覆蓋在第一介電層 102的上表面，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的工藝過程中，覆蓋在第一介電層102上表面的金屬阻擋層801和銅籽晶層及電鍍銅同時被去除；
圖5是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積形成第二介電阻擋層和第二介電層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖5，依次在所述第一介電層102 上淀積第二介電阻擋層202和第二介電層103，其中，由于第二電極302形成在第一介電層 102上，故第二介電阻擋層202完全覆蓋第一介電層102以及第一介電層102上的第二電極 302 上；
圖6是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖6，通過光刻和刻蝕形成第三電極溝槽 3031，使所述第三電極溝槽3031止于所述第二介電阻擋層202，保留第二介電阻擋層202 的目的是將第二介電阻擋層202作為金屬-絕緣層-金屬第二絕緣層，其中，第三電極溝槽 3031置于第二電極302的上方；
圖7是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽、通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖7，通過進(jìn)行光刻和刻蝕第二介電層103、第二介電阻擋層202、第一介電層102、第一介電阻擋層 201形成邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)，邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)具體包括形成通孔4021和第一連線溝槽4031 ；在形成雙大馬士革結(jié)構(gòu)的同時形成第二連線溝槽5011，以連接第二電極302 ；刻蝕過程中使通孔4021穿過所述第一介電阻擋層201連接所述金屬互連線401，同時所述第一連線溝槽4031穿過所述第二介電阻擋層202，止于所述第一介電層102，所述第一連線溝槽4031與所述通孔4021相連通；所述第二連線溝槽5011穿過所述第二介電層 103和所述第二介電阻擋層202，連接所述第二電極302。
圖8是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線和第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖8，在所述第三電極溝槽3031、所述邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)、所述第二連線溝槽5011中淀積形成金屬阻擋層801和銅籽晶層，并電鍍填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第三電極303、通孔連線402以及第一溝槽連線403和第二溝槽連線501，其中，淀積形成的金屬阻擋層801和銅籽晶層及電鍍銅也會覆蓋在第二介電層103的上表面， 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的工藝過程中，覆蓋在第二介電層103上表面的金屬阻擋層801 和銅籽晶層及電鍍銅同時被去除。本發(fā)明中的所述大馬士革工藝具體為圖1是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及其制造工藝的形成第一電極301和金屬互連線401后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖1，通過光刻和刻蝕在基體介電層101上形成第一電極溝槽3011以及金屬互連線溝槽4011，淀積金屬阻擋層801和銅籽晶層；在第一電極溝槽3011以及金屬互連線溝槽 4011中電鍍填充金屬銅；；化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，以去除多余金屬，形成第一電極301和金屬互連線401 ；在淀積金屬阻擋層801和銅籽晶層及電鍍金屬銅的過程中，金屬阻擋層801 和銅籽晶層及電鍍銅會覆蓋在基體介電層101的上表面，通過進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化將覆蓋在基體介電層101上表面的金屬阻擋層801和銅籽晶層及電鍍銅去除。本發(fā)明中通過化學(xué)氣相淀積(CVD)形成所述基體介電層101、所述第一介電層 102、所述第二介電層103、所述第一介電阻擋層201以及所述第二介電阻擋層202。本發(fā)明中淀積所述基體介電層101、所述第一介電層102及所述第二介電層103的材料從Si02、SiOCH、FSG等中選取。本發(fā)明中淀積所述第一介電阻擋層201及所述第二介電阻擋層202的材料選取 SiN。本發(fā)明中通過物理氣相淀積(PVD)形成所述金屬阻擋層801和銅籽晶層。本發(fā)明中淀積所述金屬阻擋層801的材料為TaN或Ta。本發(fā)明中刻蝕所述第三電極溝槽303后淀積一層可導(dǎo)電金屬保護(hù)層，以避免后續(xù)的所述雙大馬士革制程對所述第二絕緣層的損傷。本發(fā)明中所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層從物理氣相淀積或化學(xué)氣相淀積TiN、Ti、TaN、Ta 等中選取。本發(fā)明中所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層可在所述雙大馬士革工藝刻蝕形成通孔和溝槽后濕法去除，也可以在后續(xù)的所述化學(xué)機(jī)械研去除多余金屬過程中去除多余的可導(dǎo)電金屬保護(hù)層。圖8是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的淀積形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線和第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請參見圖8，一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)，其中，
一基底上覆蓋有一基體介電層101，所述基體介電層101的上表面上設(shè)有第一電極溝槽3011以及金屬互連線溝槽4011，所述第一電極溝槽3011以及所述金屬互連線溝槽4011 內(nèi)表面均覆蓋有金屬阻擋層801，且所述第一電極溝槽3011及所述金屬互連線溝槽4011內(nèi)填充金屬銅，分別作為第一電極301和金屬互連線401 ；
所述基體介電層101上依次設(shè)有一第一介電阻擋層201和一第一介電層102，所述第一介電層102上開設(shè)有第二電極溝槽3021及通孔4021，所述第二電極溝槽3021穿過所述第一介電層102止于所述第一介電阻擋層201，保留所述第一介電阻擋層201作為第一絕緣層，所述通孔4021穿過所述第一介電層102以及所述第一介電阻擋層201接觸所述金屬互連線401，所述第二電極溝槽3021內(nèi)表面及所述通孔4021內(nèi)壁和底部設(shè)有金屬阻擋層 801，且所述第二電極溝槽3021及所述通孔4021內(nèi)電鍍填充金屬銅，為第二電極302和通孔連線402 ；
所述第一介電層上102依次設(shè)有一第二介電阻擋層202以及一第二介電層103，所述第二介電層103上設(shè)有第三電極溝槽3031及第一連線溝槽4031和第二連線溝槽5011，所述第三電極溝槽3031穿過所述第二介電層103止于所述第二介電阻擋層202，保留所述第二介電阻擋層202作為第二絕緣層，所述第一溝槽4031和第二溝槽5011穿過所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層202，與所述通孔4021和第二電極302連接；所述第三電極溝槽3031及所述第一連線溝槽4031和第二連線溝槽5011內(nèi)表面覆蓋有一金屬阻擋層801，且所述第三電極溝槽3031及第一連線溝槽4031和第二連線溝槽5011內(nèi)填充金屬銅，為第三電極303及第一溝槽連線403和第二溝槽連線501。本發(fā)明中的第二電極302置于第一電極301的上方，第三電極303置于第二電極 302的上方。由于第一介電阻擋層201、第二介電阻擋層202、金屬阻擋層801的厚度與介電層的厚度相比及其微小，故本發(fā)明中的第一電極301厚度與金屬互連線401的厚度相當(dāng)，第二電極302的厚度可以與通孔連線402的高度相當(dāng)，第三電極303的厚度可以與第一溝槽連線403、第二溝槽連線501的厚度相當(dāng)。圖9是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝的電路示意圖，請參見圖9，通過本發(fā)明提供的工藝和結(jié)構(gòu)制造出金屬-絕緣層-金屬電容，形成的電容有兩個，第一電極301和第二電極302之間設(shè)有一電容，第三電極303與第二電極302 之間同樣設(shè)有一電容。本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)和工藝步驟是在單層金屬層內(nèi)制作雙層金屬-絕緣層-金屬電容，當(dāng)然本發(fā)明并不僅僅局限于單層金屬，本發(fā)明所公開的方法和結(jié)構(gòu)也同樣適用于多層金屬內(nèi)制作更多層的金屬-絕緣層-金屬電容。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝，通過雙大馬士革工藝制作邏輯電路；雙層金屬-絕緣層-金屬包括三層金屬電極和兩層金屬間絕緣層；與金屬互連線同時用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨制作第二金屬電極，保留第一金屬電極上介電阻擋層，作為第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時制作，保留第二金屬電極上介電阻擋層， 作為第二絕緣層，本發(fā)明能夠增大金屬-絕緣層-金屬電容密度，并能夠完全兼容邏輯電路的銅雙大馬士革工藝。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，形成一基體介電層，通過大馬士革工藝在基體上形成第一電極溝槽和金屬互連線溝槽，并制作第一電極和金屬互連線；在基體介電層上依次淀積第一介電阻擋層和第一介電層；光刻形成第二電極溝槽圖形，刻蝕第一介電層形成第二電極溝槽，使所述第二電極溝槽的底部止于所述第一介電阻擋層，保留所述第一介電阻擋層作為第一絕緣層；在第二電極溝槽中淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，并填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第二電極；依次在所述第一介電層上淀積第二介電阻擋層和第二介電層；光刻形成第三電極溝槽圖形，刻蝕第二介電層形成第三電極溝槽，使所述第三電極溝槽止于所述第二介電阻擋層，保留所述第二介電阻擋層作為第二絕緣層；通過雙大馬士革先通孔后溝槽或先溝槽后通孔工藝光刻和刻蝕制作互連電路通孔和溝槽，所述溝槽打開所述第二介電阻擋層止于所述第一介電層；所述通孔打開所述第一介電阻擋層，與所述金屬互連線連接；在第三電極溝槽及互連電路通孔和溝槽中淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，并填充金屬銅，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，去除多余金屬，以形成第三電極及通孔和溝槽互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，所述大馬士革工藝具體為通過光刻和刻蝕在基體介電層上形成第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽，淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；在第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽中填充金屬銅，化學(xué)機(jī)械研磨平坦化，以去除多余金屬，形成第一電極和金屬互連線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，通過化學(xué)氣相淀積形成所述基體介電層、所述第一介電層、所述第二介電層、所述第一介電阻擋層以及所述第二介電阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，淀積所述基體介電層、所述第一介電層及所述第二介電層的材料從Si02、SiOCH、FSG 等中選取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，淀積所述第一介電阻擋層及所述第二介電阻擋層的材料選取SiN。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，通過物理氣相淀積形成所述金屬阻擋層和銅籽晶層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝，其特征在于，淀積所述金屬阻擋層的材料為TaN或Ta。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造工藝，其特征在于，刻蝕所述第三電極溝槽后淀積一層可導(dǎo)電金屬保護(hù)層，以避免后續(xù)的所述雙大馬士革制程對所述第二絕緣層的損傷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造工藝，其特征在于，所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層從物理氣相淀積或化學(xué)氣相淀積TiN、Ti、TaN, Ta等中選取。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造工藝，其特征在于，所述可導(dǎo)電金屬保護(hù)層可在所述雙大馬士革工藝刻蝕形成通孔和溝槽后濕法去除，也可以在后續(xù)的所述化學(xué)機(jī)械研磨去除多余金屬過程中去除多余的可導(dǎo)電金屬保護(hù)層。
11.一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)，其特征在于，一基底上覆蓋有一基體介電層，所述基體介電層的上表面上設(shè)有第一電極溝槽以及金屬互連線溝槽，所述第一電極溝槽以及所述金屬互連線溝槽內(nèi)表面均覆蓋有金屬阻擋層， 且所述第一電極溝槽及金屬互連線溝槽內(nèi)填充金屬銅，分別作為第一電極和金屬互連線；所述基體介電層上依次設(shè)有一第一介電阻擋層和一第一介電層，所述第一介電層上開設(shè)有第二電極溝槽及通孔，所述第二電極溝槽穿過所述第一介電層止于所述第一介電阻擋層，保留所述第一介電阻擋層作為第一絕緣層，所述通孔穿過所述第一介電層以及所述第一介電阻擋層接觸所述金屬互連線，所述第二電極溝槽內(nèi)表面及所述通孔內(nèi)壁和底部設(shè)有金屬阻擋層，且所述第二電極溝槽及所述通孔內(nèi)填充金屬銅，為第二電極和通孔連線；所述第一介電層上依次設(shè)有一第二介電阻擋層以及一第二介電層，所述第二介電層上設(shè)有第三電極溝槽及互連線路溝槽，所述第三電極溝槽穿過所述第二介電層止于所述第二介電阻擋層，保留所述第二介電阻擋層作為第二絕緣層，所述互連線路溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，與所述通孔或第二電極連接；所述第三電極溝槽及所述互連線路溝槽內(nèi)表面覆蓋有一金屬阻擋層，且所述第三電極溝槽及所述互連線路溝槽內(nèi)填充金屬銅，為第三電極和溝槽互連線路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二電極置于所述第一電極的上方，所述第三電極置于所述第二電極的上方。
全文摘要
本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的結(jié)構(gòu)及制造工藝，通過雙大馬士革工藝制作邏輯電路；雙層金屬-絕緣層-金屬包括三層金屬電極和兩層金屬間絕緣層；與金屬互連線同時用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨制作第二金屬電極，保留第一金屬電極上介電阻擋層，作為第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時制作，保留第二金屬電極上介電阻擋層，作為第二絕緣層，本發(fā)明能夠增大金屬-絕緣層-金屬電容密度，并能夠完全兼容邏輯電路的銅雙大馬士革工藝。
文檔編號H01L29/92GK102420106SQ20111016030
公開日2012年4月18日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡有存, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司