專利名稱：多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CMOS集成電路中的多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容；本發(fā)明還涉及該電容的制作工藝方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的CMOS集成電路制作工藝中， 一般通過雙層多晶硅之間加絕 緣介質(zhì)層(PiP)、雙層金屬之間加絕緣介質(zhì)層(MiM)，或多晶硅與擴(kuò)散區(qū) 之間加絕緣介質(zhì)層來實(shí)現(xiàn)比較精密的，高單位面積電容值的電容結(jié)構(gòu)。在這些電容制作方法中，不同的工藝方法存在不同的優(yōu)缺點(diǎn)用雙層 多晶硅工藝或雙層金屬工藝可以得到相對(duì)精確的電容值，但是工藝比較復(fù) 雜。而用多晶硅與擴(kuò)散區(qū)之間加?xùn)艠O氧化層做成的MOS電容雖然無需額外 工藝，可這種電容存在非線性的電壓特性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的 電容，制造工藝相對(duì)簡單，精度高，單位面積電容值高，電壓線性特性好;為此，本發(fā)明要提供一種該電容的制作工藝方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容包 括以多晶硅或金屬硅化物柵層構(gòu)成的下極板，在多晶硅或金屬硅化物柵層 表面上方的層間介質(zhì)膜中形成的溝槽，依次淀積在所述溝槽內(nèi)的電容介質(zhì)膜、金屬阻擋層和金屬；所述金屬阻擋層和金屬作為電容的上極板。本發(fā)明制作上述電容的方法包括如下步驟首先，在已完成用多晶硅 或金屬硅化物作柵極的晶體管結(jié)構(gòu)的硅片上淀積層間介質(zhì)膜，并使其上表面平坦化；通過光刻并刻蝕該層間介質(zhì)膜形成直達(dá)多晶硅或金屬硅化物表面的 溝槽結(jié)構(gòu)，在該溝槽內(nèi)淀積電容介質(zhì)膜；或者通過光刻并刻蝕層間介質(zhì)膜 形成位于多晶硅或金屬硅化物表面上方的但不接觸多晶硅或金屬硅化物 表面的溝槽結(jié)構(gòu)，即所述溝槽內(nèi)的底部與多晶硅或金屬硅化物表面之間留 有一定厚度的介質(zhì)膜；該殘留的介質(zhì)膜作為電容介質(zhì)膜。在硅片上淀積適當(dāng)厚度的金屬阻擋層(Barrier Layer)和金屬； 用CMP或反刻(ETCH BACK)方法去掉硅片表面的金屬阻擋層和金屬。 溝槽中的金屬阻擋層和金屬將被保留。本發(fā)明所述的電容，和PiP或MiM結(jié)構(gòu)類似，屬于簡單平板電容結(jié)構(gòu)， 電壓線性特性好。同時(shí)，由于對(duì)面積和電容介質(zhì)膜的厚度控制方法可以和 制作PiP或MiM電容一樣，所以本發(fā)明所述的電容能達(dá)到和PiP或MiM 電容同樣等級(jí)的精度和單位電容值。另一方面，和本申請(qǐng)人的另一發(fā)明申請(qǐng)(關(guān)于新的金屬連線方法)相 結(jié)合，在制作接觸孔和第一層金屬連線的工藝過程中，再加一次額外的光 刻和電容介質(zhì)膜淀積，即可完成該電容的制作，使本發(fā)明的工藝相對(duì)簡單。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 圖1 4是本發(fā)明的方法工藝流程示意圖；其中，圖1是在硅片上面淀積層間介質(zhì)膜并用CMP方法表面平坦化 圖2是溝槽光刻和刻蝕； 圖3是電容介質(zhì)膜的淀積；圖4是僉屬阻擋層和僉屬的淀積，CMP或反刻。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容(參見圖4)，以多晶硅或金屬硅化物作為所述電容的下極板，包括用多晶硅或金屬硅化物作柵極 的晶體管結(jié)構(gòu)，在多晶硅或金屬硅化物下極板上方的層間介質(zhì)膜中形成的 溝槽，依次淀積在所述溝槽內(nèi)的電容介質(zhì)膜、金屬阻擋層和金屬。如圖1-4所示，本發(fā)明的多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)電容的制作工藝方法，以多晶硅或金屬硅化物作為所述電容的下極板，在已完成用多晶硅或金屬硅化物作柵極的晶體管結(jié)構(gòu)的硅片上，淀積適當(dāng)厚度(8000 20000 埃)的層間介質(zhì)膜。該層間介質(zhì)膜可以是單層介質(zhì)膜如化學(xué)汽相淀積的二 氧化硅(包括但不限于BPSG， TEOS等等)，也可以是由2-4層不同介質(zhì) (如化學(xué)汽相淀積的二氧化硅/氮化硅或氮氧化硅/二氧化硅)構(gòu)成的復(fù)合 膜。并用CMP方法減薄到適當(dāng)厚度(在硅襯底表面厚度為3500 8000埃) 并使其上表面平坦化。通過光刻并刻蝕所需的局部圖形，形成直達(dá)多晶硅或金屬硅化物表面 的溝槽結(jié)構(gòu)，再在所述的溝槽內(nèi)淀積適當(dāng)厚度aoo iooo埃)的電容介 質(zhì)膜；或者在刻蝕層間介質(zhì)膜形成溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)，使所述溝槽位于多晶硅或 金屬硅化物表面上方即所述溝槽內(nèi)的底部與多晶硅或金屬硅化物表面之間留有一定厚度aoo iooo埃)的介質(zhì)膜，該殘留的介質(zhì)膜即作為電容 介質(zhì)膜。
再在硅片上淀積作為電容上極板的金屬阻擋層和金屬。用CMP或反刻方法去掉硅片表面的金屬阻擋層和金屬；留在溝槽中的金屬和金屬下面的電容介質(zhì)膜，多晶硅或金屬硅化物即構(gòu)成金屬-絕緣層-多晶硅電容。在本發(fā)明所述的方法中，電容介質(zhì)和電容上極板是通過先刻蝕絕緣介 質(zhì)層形成溝槽，然后在溝槽中填積電容介質(zhì)和金屬的方法形成的。
權(quán)利要求
1、一種多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容，其特征在于以作為晶體管柵極的多晶硅或金屬硅化物柵層作為電容下極板，在多晶硅或金屬硅化物柵層表面上的層間介質(zhì)膜中形成的溝槽，依次淀積在所述溝槽內(nèi)的電容介質(zhì)膜、金屬阻擋層和金屬，所述金屬阻擋層和金屬作為電容的上極板。
2、 一種如權(quán)利要求l所述的電容的制作方法，其特征在于 首先，在已完成用多晶硅或金屬硅化物作柵極的晶體管結(jié)構(gòu)的硅片上淀積層間介質(zhì)膜，并使其上表面平坦化；光刻并刻蝕該層間介質(zhì)膜，形成直達(dá)多晶硅或金屬硅化物柵層表面的 溝槽結(jié)構(gòu)，并在該溝槽內(nèi)淀積電容介質(zhì)膜；或者在刻蝕層間介質(zhì)膜時(shí)，形 成位于多晶硅或金屬硅化物柵層表面上方但不接觸多晶硅或金屬硅化物 表面的溝槽結(jié)構(gòu)，即所述溝槽內(nèi)的底部與多晶硅或金屬硅化物柵層表面之 間留有一定厚度的介質(zhì)膜；該殘留的介質(zhì)膜作為電容介質(zhì)膜；在硅片上淀積的金屬阻擋層和金屬；用CMP或反刻方法去掉硅片表面的金屬阻擋層和金屬，溝槽中的金屬 阻擋層和金屬將被保留。
3、 如權(quán)利要求2所述的電容的制作方法，其特征在于所述層間介 質(zhì)膜為單層介質(zhì)膜，或由2-4層不同介質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)的電容及其制作方法，本發(fā)明的電容采用多晶硅或金屬硅化物柵層作為電容下極板，第一層金屬作為電容上極板。其制作的方法是利用多晶硅或金屬硅化物柵層作為電容的下極板，在多晶硅或金屬硅化物表面覆蓋層間介質(zhì)膜，并在該介質(zhì)膜中刻蝕形成溝槽，然后依次淀積電容介質(zhì)膜、金屬阻擋層和金屬，并用CMP或回刻法去除硅片表面的金屬阻擋層和金屬。本發(fā)明制造工藝相對(duì)簡單，精度高，單位面積電容值高，電壓線性特性好。
文檔編號(hào)H01L27/04GK101150129SQ20061011615
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者杰 李, 李文強(qiáng), 趙立新 申請(qǐng)人:格科微電子(上海)有限公司;格科微電子有限公司