积体电路制程中的电容器结构

摘要

一种在铜金属制程中形成金属电极板的电容器结构和其制程方法。在一种具有主动元件和被动元件之半导体基板上形成多重金属内连线，并沉积低k值的介电材料层，形成镶嵌区之后沉积铜金属。之后，形成氮化钽阻障层/薄的介电材料/阻障层之电容器结构。蚀刻此堆叠层结构之后,再连续沉积第一氮化矽层、第一介电层、第二氮化矽层，再以图案化光阻层蚀刻此第二氮化矽层，然后再以第二介电层加以覆盖。接着，以图案化光阻层形成于第二介电层之上，并以此光阻层和第二氮化矽层作为蚀刻罩幕而蚀刻第二介电层和第一介电层，因而形成双层镶嵌结构。当双层镶嵌结构形成之后，以电化学沉积方法形成铜金属层而完成电容器之制作。以此结构所形成的电容器将能有效提高其信赖度。

主权项

1.一种半导体制程之电容器结构,该结构至少包含:半导体基板,该半导体基板中具有铜金属薄膜;第一金属层/第一介电层/第二金属层堆叠,该堆叠层系以该第一金属层和该铜金属薄膜接触;铜金属层,该铜金属层系形成于双层镶嵌结构中,并和该堆叠层的该第二金属层互相接触。2.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之铜金属层系以电化学沉积法(ECD)电镀形成。3.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之第一金属层系选自氮化钽(TaN)、氮化钽/钽(TaN/Ta)、氮化钛(TiN)、氮化钛/钛(TiN/Ti)所组成之过渡金属群集其中之一。4.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之第二金属层系选自铝金属、氮化钽(TaN)、氮化钽/钽(TaN/Ta)、氮化钛、氮化钛/钛所组成之群集其中之一。5.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之第一介电层系为氧化矽/氮化矽(ON)、氧化矽/氮化矽/氧化矽(ONO)、Ta2O3.及BaTiO3所组成之群集其中之一。6.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之第一介电层厚度约为40-100埃左右。7.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之半导体基板中,并包含有多重金属内连线,且该多重金属内连线主要系以氧化矽材料加以隔离。8.如申请专利范围第1项之电容器结构,其中上述之双层镶嵌结构系依序形成第二介电层、氮化矽层、和第三介电层。9.如申请专利范围第8项之电容器结构,其中上述之氮化矽层(Si3N4)系作为该第二介电层之硬罩幕。10.一种半导体制程之电容器制造方法,该方法至少包含:形成铜薄膜于半导体基板中;依序沉积第一金属层、第一介电层、及第二金属层于该铜薄膜之上;蚀刻该第一金属层、该第一介电层、及该第二金属层而形成连接该铜薄膜之电容器结构;依序沉积第二介电层、第三介电层、和第四介电层于该半导体基板和该电容器结构之上;蚀刻该第四介电层而形成对准该铜薄膜之图案;沉积第五介电层于该第四介电层之上;蚀刻该第五介电层、该第三介电层、和该第二介电层,其中系以光阻层作为该第五介电层之罩幕,并以该第四介电层作为该第三介电层和该第二介电层之蚀刻罩幕,因而形成双层镶嵌结构;及沉积铜金属层于该双层镶嵌结构中。11.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之铜金属层系以电化学沉积法(ECD)电镀形成。12.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第一金属层系选自氮化钽(TaN)、氮化钽/钽(TaN/Ta)、氮化钛(TiN)、氮化钛/钛(TiN/Ti)所组成之过渡金属群集其中之一。13.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第二金属层系选自铝金属、氮化钽(TaN)、氮化钽/钽(TaN/Ta)、氮化钛、氮化钛/钛所组成之群集其中之一。14.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第一介电层系为氧化矽/氮化矽(ON)、氧化矽/氮化矽/氧化矽(ONO)、Ta2O3.及BaTiO3所组成之群集其中之一。15.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第二介电层和该第四介电层系为氮化矽层(Si3N4)。16.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第三介电层和该第五介电层系为氧化矽层(SiO2)。17.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之第一介电层厚度约为40-100埃左右。图式简单说明:第一图A-第一图D所示为依照传统方法形成铝金属之电容器电极板的截面示意图;第二图所示为依照本发明形成镶嵌之铜金属层的截面示意图;第三图所示为依照本发明形成铜金属层之上的阻障层、氧化层、和阻障层的堆叠截面示意图;第四图所示为依照本发明形成低K値之介电层于半导体基板上之截面示意图;第五图所示为依照本发明于半导体基板上形成双层镶嵌结构之截面示意图;及第六图所示为依照本发明形成金属电极板之电容器结构的截面示意图。