本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別是涉及一種改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、溝槽mim工藝由于具有更大極板接觸面積從而可以有效增大電容，但深槽填充的介質(zhì)層由于ald(原子層沉積)工藝的限制，介質(zhì)層的厚度一般較薄。一些特定場合應(yīng)用w極板的溝槽mim工藝弱點(diǎn)往往發(fā)生在cmp(化學(xué)機(jī)械平坦化研磨)后的界面處，導(dǎo)致漏電，bv(擊穿電壓)較小。

2、例如，請參閱圖1，其示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種溝槽mim電容結(jié)構(gòu)，包括：

3、襯底，在襯底上形成第一金屬層201，在第一金屬層201上形成有刻蝕停止層202以及第一層間介質(zhì)層203；

4、在第一層間介質(zhì)層203及其下方的刻蝕停止層202上形成的溝槽，使得溝槽底部處的第一金屬層201裸露；

5、在溝槽表面和襯底上形成有第二金屬層204，第一、二金屬層作為mim電容的下極板，在第二金屬層204上形成有電介質(zhì)層205，在電介質(zhì)層205上形成有第三金屬層206，填充溝槽且覆蓋第三金屬層206的第四金屬層207，第三、四金屬層作為mim電容的上極板；

6、由研磨第二至四金屬層和電介質(zhì)層205形成的位于溝槽中的電容結(jié)構(gòu)；mim電容cmp(化學(xué)機(jī)械平坦化研磨)步驟，出現(xiàn)如圖1虛線圈處所示的電容界面漏電通道。

7、在第一層間介質(zhì)層203和電容結(jié)構(gòu)上形成有抗反射涂層208；

8、覆蓋抗反射涂層208的第二層間介質(zhì)層209，在第二層間介質(zhì)層209上形成有與第四金屬層207電連接的通孔220。

9、為解決上述問題，需要提出一種新型的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中溝槽mim工藝弱點(diǎn)往往發(fā)生在cmp(化學(xué)機(jī)械平坦化研磨)后的界面處，導(dǎo)致漏電，擊穿電壓較小的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，包括：

3、襯底，在所述襯底上形成第一金屬層，在所述第一金屬層上形成有刻蝕停止層以及第一層間介質(zhì)層；

4、在所述第一層間介質(zhì)層及其下方的所述刻蝕停止層上形成的溝槽，使得所述溝槽底部處的所述第一金屬層裸露；

5、在所述溝槽表面形成有第二金屬層，所述第一、二金屬層作為mim電容的下極板，在所述第一層間介質(zhì)層的上表面、所述凹槽中的所述第二金屬層上形成有電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層上形成有第三金屬層，填充所述溝槽且覆蓋所述第三金屬層的第四金屬層，所述第三、四金屬層作為mim電容的上極板；

6、由圖形化所述三、四金屬層和所述電介質(zhì)層形成的t形的結(jié)構(gòu)；

7、在所述第一層間介質(zhì)層、所述t形的結(jié)構(gòu)上形成有帽層；

8、覆蓋所述帽層的第二層間介質(zhì)層，在所述第二層間介質(zhì)層上形成有與所述第四金屬層電連接的通孔。

9、優(yōu)選地，所述第四金屬層和所述帽層之間形成有抗反射涂層。

10、本發(fā)明還提供一種上述改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

11、步驟一、提供襯底，所述襯底上形成第一金屬層，在所述第一金屬層上形成刻蝕停止層以及第一層間介質(zhì)層；

12、步驟二、在所述第一層間介質(zhì)層及其下方的所述刻蝕停止層上形成溝槽，使得所述溝槽底部處的所述第一金屬層裸露；

13、步驟三、在所述溝槽表面和所述襯底上形成第二金屬層，所述第一、二金屬層作為mim電容的下極板，研磨所述第二金屬層至所述第一層間介質(zhì)層上，之后在所述第一層間介質(zhì)層的上表面、所述凹槽中的所述第二金屬層上形成電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層上形成第三金屬層，之后形成填充所述溝槽且覆蓋所述第三金屬層的第四金屬層，所述第三、四金屬層作為mim電容的上極板；

14、步驟四、圖形化所述三、四金屬層和所述電介質(zhì)層，使其形成t形的結(jié)構(gòu)；

15、步驟五、在所述第一層間介質(zhì)層、所述t形的結(jié)構(gòu)上形成帽層，形成覆蓋所述帽層的第二層間介質(zhì)層，之后在所述第二層間介質(zhì)層上形成與所述第四金屬層電連接的通孔。

16、優(yōu)選地，步驟一中的所述第一金屬層的材料為銅。

17、優(yōu)選地，步驟一中的所述第一層間介質(zhì)層的材料為無摻雜的矽酸鹽玻璃。

18、優(yōu)選地，步驟一中的所述刻蝕停止層的材料為sicn。

19、優(yōu)選地，步驟二中的形成所述溝槽的方法包括：在所述第一層間介質(zhì)層上形成第一光刻膠層，光刻打開所述第一光刻膠層以定義出溝槽的形成位置，利用刻蝕形成所述溝槽，去除剩余的所述第一光刻膠層。

20、優(yōu)選地，步驟三中的所述研磨的方法為化學(xué)機(jī)械平坦化研磨。

21、優(yōu)選地，步驟三中的所述第二、三金屬層的材料均為wn。

22、優(yōu)選地，步驟三中的所述電介質(zhì)層的材料為al2o3。

23、優(yōu)選地，步驟三中的所述第四金屬層的材料為鎢。

24、優(yōu)選地，步驟四中的所述形成t形的結(jié)構(gòu)的方法包括：在所述第四金屬層上形成通孔的抗反射涂層，在所述抗反射涂層上形成第二光刻膠層，光刻打開所述第二光刻膠層，使得保留的所述第二光刻膠層保留在所述溝槽上方且邊緣部分與所述溝槽之間具有橫向間距，刻蝕裸露的所述抗反射涂層及其下方的所述第四金屬層和所述mim電容疊層形成所述t形的結(jié)構(gòu)，之后去除所述第二光刻膠層。

25、優(yōu)選地，步驟四中的所述抗反射涂層的材料為sion。

26、優(yōu)選地，步驟五中的所述帽層的材料為sicn。

27、優(yōu)選地，步驟五中的所述第二層間介質(zhì)層的材料為無摻雜的矽酸鹽玻璃。

28、優(yōu)選地，步驟五中的所述通孔的形成方法包括：在所述第二層間介質(zhì)層上形成第三光刻膠層，光刻打開所述第三光刻膠層以定義出所述通孔的形成位置，利用刻蝕形成所述通孔，形成填充所述通孔的導(dǎo)電金屬。

29、如上所述，本發(fā)明的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及其制造方法，具有以下有益效果：

30、本發(fā)明在mim電容中下極板中的第二金屬層淀積后，通過研磨步驟消除之后的漏電通道，在上極板淀積后將mim電容區(qū)域通過刻蝕步驟再次定義，工藝中也不會多余引入額外光罩。

技術(shù)特征：

1.一種改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第四金屬層和所述帽層之間形成有抗反射涂層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，至少包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟一中的所述第一金屬層的材料為銅。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟一中的所述第一層間介質(zhì)層的材料為無摻雜的矽酸鹽玻璃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟一中的所述刻蝕停止層的材料為sicn。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟二中的形成所述溝槽的方法包括：在所述第一層間介質(zhì)層上形成第一光刻膠層，光刻打開所述第一光刻膠層以定義出溝槽的形成位置，利用刻蝕形成所述溝槽，去除剩余的所述第一光刻膠層。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟三中的所述研磨的方法為化學(xué)機(jī)械平坦化研磨。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟三中的所述第二、三金屬層的材料均為wn。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟三中的所述電介質(zhì)層的材料為al2o3。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟三中的所述第四金屬層的材料為鎢。

12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟四中的所述形成t形的結(jié)構(gòu)的方法包括：在所述第四金屬層上形成通孔的抗反射涂層，在所述抗反射涂層上形成第二光刻膠層，光刻打開所述第二光刻膠層，使得保留的所述第二光刻膠層保留在所述溝槽上方且邊緣部分與所述溝槽之間具有橫向間距，刻蝕裸露的所述抗反射涂層及其下方的所述第四金屬層和所述mim電容疊層形成所述t形的結(jié)構(gòu)，之后去除所述第二光刻膠層。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟四中的所述抗反射涂層的材料為sion。

14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟五中的所述帽層的材料為sicn。

15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟五中的所述第二層間介質(zhì)層的材料為無摻雜的矽酸鹽玻璃。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的改善溝槽mim電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟五中的所述通孔的形成方法包括：在所述第二層間介質(zhì)層上形成第三光刻膠層，光刻打開所述第三光刻膠層以定義出所述通孔的形成位置，利用刻蝕形成所述通孔，形成填充所述通孔的導(dǎo)電金屬。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種改善溝槽MIM電容界面漏電弱點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，包括：襯底，在襯底上形成有第一金屬層，在第一金屬層上形成有刻蝕停止層以及第一層間介質(zhì)層；在第一層間介質(zhì)層及其下方的刻蝕停止層上形成的溝槽，使得溝槽底部處的第一金屬層裸露；在溝槽表面形成有第二金屬層，第一、二金屬層作為MIM電容的下極板，在第一層間介質(zhì)層的上表面、凹槽中的第二金屬層上形成有電介質(zhì)層，在電介質(zhì)層上形成有第三金屬層，填充溝槽且覆蓋第三金屬層的第四金屬層，第三、四金屬層作為MIM電容的上極板；由圖形化三、四金屬層和電介質(zhì)層形成的T形的結(jié)構(gòu)；在第一層間介質(zhì)層、T形的結(jié)構(gòu)上形成有帽層。本發(fā)明能夠消除漏電通道，工藝中也不會多余引入額外光罩。

技術(shù)研發(fā)人員：高國磊,周爽,呂穿江,張磊,王曉日
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華虹半導(dǎo)體（無錫）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15