專利名稱：銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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(jiǎn)稱MIM)電容制造工藝及結(jié)構(gòu)。
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(hào)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)及制造方法，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(shí)現(xiàn)的
一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，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、第一介電阻擋層形成第二電極溝槽，使所述第二電極溝槽的底部接觸所述第一電極；
在所述第一介電層上以及所述第一電極溝槽中淀積形成第一絕緣層，使所述第一絕緣層覆蓋所述第一介電層及所述第二電極溝槽；
在覆蓋有所述第一絕緣層的第二電極溝槽中淀積形成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，以去除多余金屬，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、第二介電阻擋層形成第三電極溝槽，使所述第三電極溝槽的底部接觸所述第二電極；
淀積形成第二絕緣層，使所述第二絕緣層覆蓋所述第二介電層及所述第三電極溝槽；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通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽，使所述通孔穿過所述第一介電層以及所述第一介電阻擋層，連接所述金屬互連線；使所述第一連線溝槽穿過所述第二絕緣層、所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，連接所述通孔；使所述第二連線溝槽穿過所述第二絕緣層、所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，連接所述第二電極；
在所述通孔、第一連線溝槽、第二連線溝槽、第三電極溝槽中淀積形成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，以去除多余金屬，形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線和第二溝槽連線。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，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，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-金屬電容制造方法，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-金屬電容制造方法，其中，淀積所述基體介電層、所述第一介電層、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-金屬電容制造方法，其中，淀積所述第一介電阻擋層、所述第二介電阻擋層的材料均從SIN、SiCN等中選取。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，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-金屬電容制造方法，其中，淀積所述金屬阻擋層材料為TaN或Ta。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，其中，通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積保型的可防銅擴(kuò)散介電層，以形成所述第一絕緣層以及所述第二絕緣層。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其中，所述可防銅擴(kuò)散介電層常采用氮化硅。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其中，通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積雙層介電層以形成所述第一絕緣層和所述第二絕緣層。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其中，使用SiN 層和Si02層作為雙層介電層，或使用SiN層和高介電常數(shù)材料層作為雙層介電層。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其中，所述高介電常數(shù)材料采用HfO、ZrO, A10, LaO等。如上所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其中，淀積第二絕緣層后淀積一層可導(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(duì)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-金屬電容的制造方法，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-金屬電容的制造方法，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所述金屬互連線溝槽內(nèi)填充金屬銅，分別作為第一電極和金屬互連線.
一入 ，
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以及所述第一介電阻擋層止于所述第一電極，所述通孔穿過所述第一介電層及所述第一介電阻擋層止于所述金屬互連線，所述第二電極溝槽內(nèi)表面依次覆蓋有一第一絕緣層和金屬阻擋層，且所述第二電極溝槽內(nèi)填充金屬銅為第二電極；所述通孔內(nèi)壁及底部設(shè)有金屬阻擋層，且所述通孔內(nèi)均填充金屬銅為通孔連線；
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、第一連線溝槽以及第二連線溝槽，所述第三電極溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述第二電極，所述第一連線溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述通孔連線，所述第二連線溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述第二電極；所述第三電極溝槽內(nèi)表面依次覆蓋有一第二絕緣層和金屬阻擋層，且所述第三電極溝槽內(nèi)填充金屬銅為第三電極；所述第一連線溝槽的底部與所述通孔連線具有相連通部，所述第一連線溝槽的內(nèi)壁除去所述相連通部之外的部分均覆蓋有金屬阻擋層，且所述第一連線溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第一溝槽連線；所述第二連線溝槽內(nèi)壁覆蓋有金屬阻擋層，且所述第二連線溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第二溝槽連線。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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)，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(shí)用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨(dú)制作第二金屬電極，去除第二電極溝槽內(nèi)第一介電阻擋層，重新淀積制作第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時(shí)制作，去除第三電極溝槽內(nèi)第二介電阻擋層，重新淀積制作第二絕緣層，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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的完成第一絕緣層的淀積后的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第二電極后的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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7是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的淀積形成第二絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕形成通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖10是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線、第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖11是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)方式作進(jìn)一步的說明
一種銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，其中， 圖1是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第一電極和金屬互連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖1通過大馬士革工藝在基體介電層101上光刻刻蝕形成第一電極溝槽3011和金屬互連線溝槽4011，淀積金屬阻擋層801和銅籽晶層，電鍍填充金屬銅，化學(xué)機(jī)械研磨平坦化去除多余金屬，制作第一電極301和金屬互連線401 ； 圖2是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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，請(qǐng)參見圖2，在基體介電層上依次淀積第一介電阻擋層201和第一介電層102，由于第一電極301以及金屬互連線401均形成在基體介電層內(nèi)，故在第一介電阻擋層201和第一介電層102在覆蓋基體介電層的過程中將第一電極301 以及金屬互連線401同時(shí)覆蓋；
圖3是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕形成第二電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖3，光刻形成第二電極溝槽3021圖形，刻蝕第一介電層102、第一介電阻擋層201形成第二電極溝槽3021，使所述第二電極溝槽3021的底部接觸所述第一電極301 ；
圖4是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的完成第一絕緣層的淀積后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖4，在所述第一介電層102上以及所述第一電極溝槽3011中淀積形成第一絕緣層3022，使所述第一絕緣層3022覆蓋所述第一介電層102及所述第二電極溝槽3021，第一絕緣層3022覆蓋第一介電層102的上表面和第二電極溝槽 3021的內(nèi)壁；
圖5是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第二電極后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖5，在覆蓋有所述第一絕緣層3022的第二電極溝槽3021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，以去除多余金屬，形成第二電極302，使第二電極302的上表面與第一介電層102的上表面在同一平面內(nèi)，其中，淀積金屬阻擋層801和銅籽晶層的過程中，在第一介電層102上表面的第一絕緣層3022上同樣會(huì)淀積形成金屬阻擋層801和銅籽晶層，通過進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的工藝步驟，第一介電層102上覆蓋的第一絕緣層3022、金屬阻擋層801和銅籽晶層會(huì)被同時(shí)去除，無需增加額外的工藝步驟；
圖6是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)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(qǐng)參見圖6，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 內(nèi)，故在第二介電阻擋層202以及第二介電層103覆蓋第一介電層102之后，第二電極302 也同時(shí)被第二介電阻擋層202和第二介電層103覆蓋；
圖7是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕形成第三電極溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖7，光刻形成第三電極溝槽3031圖形，刻蝕第二介電層103、第二介電阻擋層202形成第三電極溝槽3031，第三電極溝槽3031的穿過第二介電層103和第二介電阻擋層202，使所述第三電極溝槽3031的底部接觸所述第二電極 302 ；
圖8是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的淀積形成第二絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖8，淀積形成第二絕緣層3032，使所述第二絕緣層3032 覆蓋所述第二介電層103及所述第三電極溝槽3031，第二絕緣層3032覆蓋第二介電層103 的上表面和第三電極溝槽3031的內(nèi)壁；
圖9是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕形成通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖9，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通孔4021、第一連線溝槽4031和第二連線溝槽5011，其中，使所述通孔4021穿過所述第一介電層102以及所述第一介電阻擋層 201，連接所述金屬互連線401 ；第一連線溝槽4031和第二連線溝槽5011是刻蝕第二絕緣層3032、第二介電層103、第二介電阻擋層202形成的，并使所述第一連線溝槽4031穿過所述第二絕緣層3032、所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層202，連接所述通孔 4021 ；使所述第二連線溝槽5011穿過所述第二絕緣層3032、所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層202，連接所述第二電極302 ；
在淀積所述第二絕緣層3032后，為避免后續(xù)的制作所述通孔4021、第一連線溝槽4031 及第二連線溝槽5011的雙大馬士革制程對(duì)所述第二絕緣層3032的損傷，可淀積一層可導(dǎo)電金屬保護(hù)層，如物理氣相淀積或化學(xué)氣相淀積TiN、Ti、TaN, Ta等；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所述通孔4021、第一連線溝槽4031及第二連線溝槽 5011后濕法去除，也可以在后續(xù)的化學(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；
圖10是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線、第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖10，在所述通孔 4021、第一連線溝槽4031、第二連線溝槽5011、第三電極溝槽3031中淀積形成金屬阻擋層 801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，以去除多余金屬，形成第三電極303、通孔連線402、第一溝槽連線403和第二溝槽連線501，其中，進(jìn)行金屬阻擋層801 和銅籽晶層的淀積的過程中，金屬阻擋層801和銅籽晶層會(huì)覆蓋在通孔4021、第一連線溝槽4031、第二連線溝槽5011的內(nèi)壁上，并覆蓋在第三電極溝槽3031內(nèi)的第二絕緣層3032 上，同時(shí)也會(huì)覆蓋在第二介電層103上覆蓋的第二絕緣層3032上，在化學(xué)機(jī)械研磨平坦化的過程中，會(huì)將第二絕緣層3032和覆蓋在第二絕緣層3032上的金屬阻擋層801和銅籽晶層同時(shí)去除。本發(fā)明中的第一電極301的厚度與第一金屬互連線401的深度相當(dāng)，第三電極303 的厚度與第二溝槽連線501的深度和第一溝槽連線403的深度相當(dāng)，通孔連線402的深度與第二電極302的厚度相當(dāng)。本發(fā)明中通過化學(xué)氣相淀積(CVD)形成所述基體介電層、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、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材料從SiN、 SiCN等中選取。本發(fā)明中通過物理氣相淀積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材料為TaN或Ta。本發(fā)明中通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積保型的可防銅擴(kuò)散介電層，以形成所述第一絕緣層3022以及所述第二絕緣層3032。本發(fā)明中所述可防銅擴(kuò)散介電層常采用保型的氮化硅。本發(fā)明中通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積雙層介電層以形成所述第一絕緣層 3022和所述第二絕緣層3032。本發(fā)明中使用SiN層和Si02層作為雙層介電層，或使用SiN層和高介電常數(shù)材料層作為雙層介電層。本發(fā)明中所述高介電常數(shù)材料采用Hf0、Zr0、AW、La0等。本發(fā)明中淀積第二絕緣層后淀積一層可導(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(duì)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。圖10是本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)的形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線、第二溝槽連線后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖10，一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以及所述第一介電阻擋層201止于所述第一電極301，所述通孔4021穿過所述第一介電層102及所述第一介電阻擋層201止于所述金屬互連線401，所述第二電極溝槽 3021內(nèi)表面依次覆蓋有一第一絕緣層3022和金屬阻擋層801，且所述第二電極溝槽3021 內(nèi)填充有金屬銅為第二電極302 ；所述通孔4021內(nèi)壁及底部設(shè)有金屬阻擋層801，且所述通孔4021內(nèi)均填充有金屬銅為通孔連線402 ；
所述第一介電層102上依次設(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、第一連線溝槽4031以及第二連線溝槽5011， 所述第三電極溝槽3031穿過所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層202止于所述第二電極302，所述第一連線溝槽4031穿過所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層 202止于所述通孔連線402，所述第二連線溝槽5011穿過所述第二介電層103以及所述第二介電阻擋層202止于所述第二電極302 ；所述第三電極溝槽3031內(nèi)表面依次覆蓋有一第二絕緣層3032和金屬阻擋層801，且所述第三電極溝槽3031內(nèi)填充有金屬銅為第三電極 303 ；所述第一連線溝槽4031的底部與所述通孔連線402具有相連通部，所述第一連線溝槽4031的內(nèi)壁除去所述相連通部之外的部分均覆蓋有金屬阻擋層801，且所述第一連線溝槽4031內(nèi)填充有金屬銅為第一溝槽連線403 ；所述第二連線溝槽5011內(nèi)壁覆蓋有金屬阻擋層801，且所述第二連線溝槽5011內(nèi)填充有金屬銅為第二溝槽連線501。本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)中的第一電極301的厚度與第一金屬互連線401的深度相當(dāng)；第三電極303的厚度與第二溝槽連線501的深度和第一溝槽連線403的深度相當(dāng)，通孔連線402的深度與第二電極302的厚度相當(dāng)。圖11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)及其制造工藝的電路示意圖，請(qǐng)參見圖11，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(gè)，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)制作多層金屬-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-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)，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(shí)用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨(dú)制作第二金屬電極，去除第二電極溝槽內(nèi)第一介電阻擋層，重新淀積制作第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時(shí)制作，去除第三電極溝槽內(nèi)第二介電阻擋層，重新淀積制作第二絕緣層，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(duì)本發(fā)明的具體實(shí)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(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)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-金屬電容制造方法，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、第一介電阻擋層形成第二電極溝槽，使所述第二電極溝槽的底部接觸所述第一電極；在所述第一介電層上以及所述第一電極溝槽中淀積形成第一絕緣層，使所述第一絕緣層覆蓋所述第一介電層及所述第二電極溝槽；在覆蓋有所述第一絕緣層的第二電極溝槽中淀積形成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，以去除多余金屬，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、第二介電阻擋層形成第三電極溝槽，使所述第三電極溝槽的底部接觸所述第二電極；淀積形成第二絕緣層，使所述第二絕緣層覆蓋所述第二介電層及所述第三電極溝槽； 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通孔、第一連線溝槽和第二連線溝槽，使所述通孔穿過所述第一介電層以及所述第一介電阻擋層，連接所述金屬互連線；使所述第一連線溝槽穿過所述第二絕緣層、所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，連接所述通孔；使所述第二連線溝槽穿過所述第二絕緣層、所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層，連接所述第二電極；在所述通孔、第一連線溝槽、第二連線溝槽、第三電極溝槽中淀積形成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，以去除多余金屬，形成第三電極、通孔連線、第一溝槽連線和第二溝槽連線。
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-金屬電容制造方法，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，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-金屬電容制造方法，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-金屬電容制造方法，其特征在于，淀積所述基體介電層、所述第一介電層、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-金屬電容制造方法，其特征在于，淀積所述第一介電阻擋層、所述第二介電阻擋層的材料均從SiN、SiCN等中選取。
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-金屬電容制造方法，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-金屬電容制造方法，其特征在于，淀積所述金屬阻擋層材料為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-金屬電容制造方法，其特征在于，通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積保型的可防銅擴(kuò)散介電層，以形成所述第一絕緣層以及所述第二絕緣層。
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-金屬電容的制造方法，其特征在于，所述可防銅擴(kuò)散介電層常采用氮化硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其特征在于，通過化學(xué)氣相淀積或原子層淀積雙層介電層以形成所述第一絕緣層和所述第二絕緣層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容的制造方法，其特征在于，使用SiN層和Si02層作為雙層介電層，或使用SiN層和高介電常數(shù)材料層作為雙層介電層。
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-金屬電容的制造方法，其特征在于，所述高介電常數(shù)材料采用HfO、ZrO, Α10、LaO等。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，其特征在于，淀積第二絕緣層后淀積一層可導(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(duì)所述第二絕緣層的損傷。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，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。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造方法，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。
16.一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所述金屬互連線溝槽內(nèi)填充金屬銅，分別作為第一電極和金屬互連線.一入 ，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以及所述第一介電阻擋層止于所述第一電極，所述通孔穿過所述第一介電層及所述第一介電阻擋層止于所述金屬互連線，所述第二電極溝槽內(nèi)表面依次覆蓋有一第一絕緣層和金屬阻擋層，且所述第二電極溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第二電極；所述通孔內(nèi)壁及底部設(shè)有金屬阻擋層，且所述通孔內(nèi)均填充有金屬銅為通孔連線；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、第一連線溝槽及第二連線溝槽，所述第三電極溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述第二電極，所述第一連線溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述通孔連線，所述第二連線溝槽穿過所述第二介電層以及所述第二介電阻擋層止于所述第二電極；所述第三電極溝槽內(nèi)表面依次覆蓋有一第二絕緣層和金屬阻擋層，且所述第三電極溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第三電極；所述第一連線溝槽的底部與所述通孔連線具有相連通部，所述第一連線溝槽的內(nèi)壁除去所述相連通部之外的部分均覆蓋有金屬阻擋層，且所述第一連線溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第一溝槽連線；所述第二連線溝槽內(nèi)壁覆蓋有金屬阻擋層，且所述第二連線溝槽內(nèi)填充有金屬銅為第二溝槽連線。
全文摘要
本發(fā)明銅大馬士革工藝金屬-絕緣層-金屬電容制造工藝及結(jié)構(gòu)，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(shí)用大馬士革工藝在基體介電層上制作第一金屬電極；單獨(dú)制作第二金屬電極，去除第二電極溝槽內(nèi)第一介電阻擋層，重新淀積制作第一絕緣層；第三金屬電極與邏輯電路雙大馬士革結(jié)構(gòu)同時(shí)制作，去除第三電極溝槽內(nèi)第二介電阻擋層，重新淀積制作第二絕緣層，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(hào)H01L21/768GK102420105SQ20111015072
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡友存, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司