铜制程后段制备MIM的工艺的制作方法

本发明涉及半导体器件，具体涉及一种铜制程后段制备mim的工艺。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，电容的极板通常由多晶硅膜或者金属薄膜来组成，而绝缘介质层则较多地采用氧化硅材质。对于采用金属膜来制作电容极板的工艺来说，这类电容我们称之为mim电容，其两极板的材质一般为铝或者铜，以及金属的化合物。mim电容具有电容密度高、精度高等优点，在半导体器件中广泛应用。

2、现有的铜制程后段制备mim的工艺包括：首先，通过第一次光刻和刻蚀在第一基体上刻蚀出mim所需区域；接着，通过第二次光刻和刻蚀，使刻蚀终点停留在下极板层上（如图1所示）。由于整个工序需要经过两次光刻和刻蚀，因此，需要使用两张mask（掩膜），不仅导致生产成本高，而且还存在生产效率低的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有铜制程后段制备mim时需要使用两张掩膜，导致生产 成本高和生产效率低的问题，发明人对制备mim的工艺进行了反复研究，发现对pr（光刻胶层）进行预处理可以使其产生收缩，进而在第一基体上形成图形，从而达到减少使用的掩膜的数量的问题。具体体现在：

2、根据本发明的一个方面，提供了一种铜制程后段制备mim的工艺，包括以下步骤：

3、s10：在第一基体上进行初次刻蚀处理，以在所述第一基体上形成mim所需区域；

4、s20：对形成有mim所需区域的第一基体进行再次刻蚀处理，并使刻蚀终点停留在所述第一基体的下极板上；

5、其中，所述初次刻蚀处理包括以下步骤：

6、s11：在所述第一基体的上表面生长光刻胶层；

7、s12：对生长有光刻胶层的第一基体进行曝光和第一次刻蚀处理，并在形成的mim所需区域以外的部分保留残留光刻胶层；

8、所述再次刻蚀处理包括以下步骤：

9、s21：对残留光刻胶层进行descum（预处理），以使所述残留光刻胶层发生shrink（收缩），形成收缩光刻胶层；

10、s22：对具有收缩光刻胶层的第一基体进行第二次刻蚀处理。

11、现有技术制备mim时，需要先通过第一次曝光和第一次刻蚀在第一基体上刻蚀出mim所需区域，接着，将pr移除（remove），再重新进行一次曝光和第二次刻蚀（即需要设置两次pr，两张掩膜和两次曝光）。而本发明在进行第一次曝光和第一次刻蚀在第一基体上刻蚀出mim所需区域之后，并不需要将剩余的pr移除，而是通过对剩余的pr层进行预处理，使之产生收缩，进而在光刻胶层上形成新图案，然后进行第二次刻蚀即可，即本发明通过制程整合优化，仅需要设置一次pr、使用一次曝光、一张掩膜即可完成整个mim的profile（形貌）制备，最终达到了减少掩膜的使用数量的问题，减少了生产成本，提高了生产效率。

12、在一些实施方式中，在步骤s21中，预处理使用的气体为o2与ar的混合气体，或者为n2与h2的混合气体。

13、在一些实施方式中，n2和h2的比例范围为2:1~5:2。通过将n2和h2的比例控制在该范围，可以对shrink的形貌进行较好地控制。优选的，n2和h2的比例为12:5，以精准地控制shrink的形貌。

14、在一些实施方式中，o2的流量范围为20~90sccm（standard cubic centimeterper minute，标准立方厘米每分钟），ar的流量范围为150~300sccm。通过对o2和ar的流量的控制，可以对shrink的形貌进行较好地控制。优选的，o2的流量为30sccm，ar的流量为150sccm，以精准地控制shrink的形貌。

15、在一些实施方式中，n2和h2的混合气体的压力范围为15~20毫托（millitorr，简称mt）。通过对n2和h2的混合气体的压力的控制，可以对shrink的形貌进行较好地控制。优选的，n2和h2的混合气体的压力为15mt，以精准地控制shrink的形貌。

16、在一些实施方式中，预处理的时间范围为10~20s。由此，可以对shrink的形貌进行较好地控制。

17、在一些实施方式中，气体的（power）强度范围为100w~200w（w为瓦特）。由此可以避免因（power）强度较高，导致pr的刻蚀速率过快，最终导致pr的形貌不易控制，从而通过将气体的（power）强度设置在合适的范围，有效地控制pr经过刻蚀后的形貌。

18、在一些实施方式中，第一基体包括依次设置的介质层、下极板层、绝缘层和上极板层。

19、在一些实施方式中，介质层为bd、氧化物（ox）、氮化硅（sin）、掺杂碳化硅薄膜（nitride doped silicon carbide，简称ndc）；下极板层的材料为氮化钛（tin）、钨（w）、铝（al）、氧化铝（al2o3）；所述绝缘层的材料为bd、ox、sin、ndc；所述上极板层的材料为tin、w、al、al2o3。

20、在一些实施方式中，刻蚀处理为dry etch（干法刻蚀）。

技术特征：

1.铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，在步骤s21中，所述预处理使用的气体为o2与ar的混合气体，或者为n2与h2的混合气体。

3.根据权利要求2所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述n2和h2的比例范围为2:1~5:2。

4.根据权利要求2所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述o2的流量范围为20~90sccm，ar的流量范围为150~300sccm。

5.根据权利要求3所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述n2和h2的混合气体的压力范围为15~20mt。

6.根据权利要求2所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述预处理的时间范围为10~20s。

7.根据权利要求6所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述气体的强度范围为100w~200w。

8.根据权利要求1所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述第一基体包括依次设置的介质层、下极板层、绝缘层和上极板层。

9.根据权利要求8所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述介质层为bd、ox、sin、ndc；

10.根据权利要求1至9任一项所述的铜制程后段制备mim的工艺，其特征在于，所述刻蚀处理为干法刻蚀。

技术总结本发明公开一种铜制程后段制备MIM的工艺，包括：在第一基体上进行初次刻蚀处理，以在第一基体上形成MIM所需区域；对形成有MIM所需区域的第一基体进行再次刻蚀处理，并使刻蚀终点停留在第一基体的下极板上；初次刻蚀处理包括：在第一基体的上表面生长光刻胶层；对生长有光刻胶层的第一基体进行曝光和第一次刻蚀处理，并在形成的MIM所需区域以外的部分保留残留光刻胶层；再次刻蚀处理包括：对残留光刻胶层进行预处理，以使残留光刻胶层发生收缩，形成收缩光刻胶层；对具有收缩光刻胶层的第一基体进行第二次刻蚀处理。本发明通过对光刻胶层进行预处理，使之产生收缩，进而在光刻胶层上形成图案，最终减少掩膜的使用数量。技术研发人员：刘贲,党文,沈安星,陈厚余受保护的技术使用者：粤芯半导体技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29