金属-绝缘体-金属电容器结构及其制作方法

摘要

本发明涉及一种金属‑绝缘体‑金属电容器结构的制作方法，包括如下步骤：依次制作底部金属层、介电层和顶部金属层；对所述顶部金属层进行抗反射处理形成抗反射层；在所述抗反射层上涂布光刻胶，进行图案工艺。本发明还涉及一种用于上述制作方法的金属‑绝缘体‑金属电容器结构。上述方法和结构由于顶部金属层经过抗反射处理，在进行图案工艺时，可以有效防止曝光时的驻波效应，使得光刻胶侧壁形貌整齐。

权利要求

1.一种金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法，所述金属-绝缘体-金属电容器结构为MIM电容环，环尺寸小于1微米，包括如下步骤：依次制作底部金属层、介电层和顶部金属层；所述顶部金属层采用氮化钛材料制作；

对所述顶部金属层进行抗反射处理形成抗反射层；采用一氧化二氮对顶部金属层的表面进行氧化处理，生成钛的氧化层；

在所述抗反射层上涂布光刻胶，进行图案工艺。

2.根据权利要求1所述的金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法，其特征在于，所述底部金属层厚度为3000～5000埃，所述介电层厚度为300～400埃，所述顶部金属层厚度为

800～1200埃,所述抗反射层的厚度为8～12埃。

3.根据权利要求1所述的金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法，其特征在于，所述底部金属层采用铜铝合金，所述铜铝合金中含有质量百分比为0.5％的铜，所述介电层采用氮化硅材料制作。

说明书

金属-绝缘体-金属电容器结构及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种金属-绝缘体-金属电容器结构及其制作方法。

背景技术

[0002] 随着电路制造技术的发展，电路的集成度越来越高，一些无源器件，如电容等也逐渐被纳入到集成电路中。电容在集成电路以金属-绝缘体-金属(Metal-Insulation-Metal，MIM)电容器结构出现。该MIM电容器结构通常包括层叠的底部电极、介电材料和顶部电极。

[0003] 对于MIM电容结构，当顶部电极反射率较强时，利用光阻对顶部金属层进行图案化时，对光阻进行曝光容易产生驻波效应，会在光阻侧壁形成凹凸不平的形貌。如图1a所示，底部金属层1、介质层2、顶部金属层3依次层叠。在需要把MIM电容结构制作成需要的图形时，需要在顶部金属层3上涂覆光刻胶(光阻)4，并进行曝光后蚀刻。当顶部金属层3反射率较高时，光线被反射后与入射光线叠加，产生驻波效应，光刻胶4侧壁会形成凹凸不平的形貌。如图1b所示，在曝光后，由于受驻波效应的影响，显微镜下观察到的光刻侧壁是凹凸不平的。

[0004] 一般情况下，MIM电容器结构的尺寸都大于几十微米，且面积大于几百平方微米。但在实际产品应用时为改善电容结构的特性，会在其周围设计MIM环，尺寸大于1微米。以上应用情况由于MIM电容器结构的尺寸较大，对光阻的形貌要求不是很高。

[0005] 而在一些场合则要求MIM环设计得更小，例如0.4微米，此种情况下对光阻曝光后的形貌要求很高。

发明内容

[0006] 基于此，有必要提供一种改善光阻形貌的金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法。

[0007] 此外，还提供一种改善了光阻形貌的金属-绝缘体-金属电容器。

[0008] 一种金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法，包括如下步骤：

[0009] 依次制作底部金属层、介电层和顶部金属层；

[0010] 对所述顶部金属层进行抗反射处理形成抗反射层；

[0011] 在所述抗反射层上涂布光刻胶，进行图案工艺。

[0012] 在其中一个实施例中，所述底部金属层厚度为3000～5000埃，所述介电层厚度为300～400埃，所述顶部金属层厚度为800～1200埃,所述抗反射层的厚度为8～12埃。

[0013] 在其中一个实施例中，所述底部金属层采用铜铝合金，所述铜铝合金中含有质量百分比为0.5％的铜，所述介电层采用氮化硅材料制作，所述顶部金属层采用氮化钛材料制作。

[0014] 在其中一个实施例中，所述对所述顶部金属层进行抗反射处理形成抗反射层的步骤中，生成钛的氧化层作为所述抗反射层。

[0015] 在其中一个实施例中，采用一氧化二氮对顶部金属层的表面进行氧化处理，生成钛的氧化层。

[0016] 一种金属-绝缘体-金属电容器结构，包括依次层叠的底部电极、介电层和顶部电极，其特征在于，所述顶部电极表面形成抗反射层。

[0017] 在其中一个实施例中，所述底部电极厚度为3000～5000埃，所述介电层厚度为300～400埃，所述顶部电极厚度为800～1200埃,所述抗反射层的厚度为8～12埃。

[0018] 在其中一个实施例中，所述底部电极采用铜铝合金，所述铜铝合金中含有质量百分比为为0.5％的铜，所述介电层采用氮化硅材料制作，所述顶部电极采用氮化钛材料制作。

[0019] 在其中一个实施例中，所述抗反射层为钛的氧化层。

[0020] 上述方法和结构，由于顶部金属层经过抗反射处理，在进行图案工艺时，可以有效防止曝光时的驻波效应，使得光刻胶侧壁形貌整齐。

附图说明

[0021] 图1a为传统方法进行图案化时光刻胶侧壁出现凹凸不平的示意图；

[0022] 图1b为传统方法进行图案化后显微镜下光刻胶的形貌照片；

[0023] 图2为一实施例的金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法流程图；

[0024] 图3a为采用图2方法后形成的电容器结构示意图；

[0025] 图3b为采用图2方法后显微镜下光刻胶的形貌照片。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图和实施例进行进一步说明。

[0027] 以下实施例的方法可用于制作MIM电容环，环尺寸小于1微米。MIM电容环是环状的MIM电容器结构。

[0028] 如图2所示，为一实施例的金属-绝缘体-金属电容器结构的制作方法流程图。该方法包括如下步骤。

[0029] 步骤S101：依次制作底部金属层100、介电层200和顶部金属层300。底部金属层100、介电层200和顶部金属层300的制作工艺均可采用淀积工艺。参考图3，所述底部金属层
100厚度为3000～5000埃，优选为4000埃；所述介电层200厚度为300～400埃，优选为350埃；
所述顶部金属层300厚度为800～1200埃，优选为1000埃。

[0030] 本实施例中，所述底部金属层100采用铜铝合金，所述铜铝合金中含有质量百分比为0.5％的铜。所述介电层200采用氮化硅(SiN)材料制作，所述顶部金属层300采用氮化钛(TiN)材料制作。

[0031] 可以理解，底部金属层100、介电层200和顶部金属层300还可以采用其他合适的金属、合金或介电材料。

[0032] 步骤S102：对所述顶部金属层300进行抗反射处理形成抗反射层400。抗反射层400可以有效减少光线反射，降低甚至消除驻波效应。所述抗反射层400的厚度为8～12埃，优选为10埃。

[0033] 当顶部金属层300采用氮化钛(TiN)材料制作时，本步骤采用一氧化二氮(N2O)对顶部金属层300的表面进行氧化处理，生成钛的氧化层作为抗反射层400。钛的氧化层相比氮化钛，反射率大大降低。

[0034] 可以理解，在其他实施例中，还可以采用其他方式来进行抗反射处理，例如在顶部金属层300进行外延工艺或淀积工艺形成抗反射层。只不过相比外延工艺或淀积工艺来说，利用一氧化二氮(N2O)对氮化钛(TiN)进行氧化，反应气体只有一氧化二氮(N2O)氩气(Ar)工艺更加简单，成本更低。而淀积工艺则需要更多种类的原料气体。

[0035] 可以理解，在其他实施例中，还可以采用其他方式对氮化钛(TiN)进行氧化处理。

[0036] 步骤S103：在所述抗反射层上涂布光刻胶，并进行图案工艺。图案工艺包括曝光、显影以及蚀刻等工序。经过本步骤，可以形成需要的MIM电容器形状，例如MIM电容环。

[0037] 上述处理过程中，由于顶部金属层300经过抗反射处理，在进行图案工艺时，可以有效防止曝光时的驻波效应，使得光刻胶侧壁形貌整齐，如图3b所示，通过上述方法处理后，光刻胶侧壁形貌相比传统方法处理后的形貌更加整齐。

[0038] 上述方法可制作一实施例的金属-绝缘体-金属电容器。该金属-绝缘体-金属电容器包括依次层叠的底部电极、介电层和顶部电极，所述顶部电极表面形成抗反射层。所述底部电极厚度为3000～5000埃，优选为4000埃。所述介电层厚度为300～400埃，优选为350埃。所述顶部电极厚度为800～1200埃,优选为1000埃。所述抗反射层的厚度为8～12埃，优选为
10埃。所述底部电极采用铜铝合金，所述铜铝合金中含有质量百分比为0.5％的铜，所述介电层采用氮化硅材料制作，所述顶部电极采用氮化钛材料制作。所述抗反射层为钛的氧化层。

[0039] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0040] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。