一种半导体器件中电容的制备方法及半导体器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体器件制备工艺领域，特别涉及一种半导体器件中电容的制备方法及半导体器件的制备方法。

背景技术：

1、mim(metal-insulator-metal，金属-介质-金属)电容是一种利用不同金属层构成平板电容的电子元件，是很多半导体器件中常用的电容类型。在mim电容中，上下两层金属作为极板，金属层间的金属氧化物隔离层作为介质。这种电容的容值较为精确，但随着工艺越来越复杂，制备半导体电路中mim电容存在工艺复杂化和成本上涨的问题。

2、为此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种半导体器件中电容的制备方法及半导体器件的制备方法，解决了现有mim电容制作工艺复杂及成本高的问题，并且本发明可以实现电容大小的自由调整。

2、为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明的第一方面提供一种半导体器件中电容的制备方法，其包括：

4、提供形成有有源阵列的半导体结构，

5、在所述半导体结构上形成第一金属互联层，所述第一金属互联层与所述有源阵列互连；

6、在所述第一金属互联层上形成介质层；

7、在所述介质层上选定电容所在区域，并对所述电容所在区域的介质层进行刻蚀，形成凹陷区；

8、用牺牲材料填平所述凹陷区；

9、在所述凹陷区刻蚀电容孔，在所述介质层的凹陷区之外的区域刻蚀接触孔，所述电容孔和所述接触孔贯穿至所述第一金属互联层；

10、去除所述牺牲材料；

11、依次形成第二金属层、绝缘层和第三金属层，使所述第二金属层充满所述接触孔，并使第二金属层、绝缘层和第三金属层依次填充在所述电容孔内；

12、切断所述电容孔和所述接触孔之间的金属连接。

13、由此，本发明通过电容和接触插塞共用第一金属互联层，以及二者的孔内金属为同步沉积/溅射，既简化了mim电容的形成工艺，提高了生成效率，又节约了金属材料的用量，降低了原料成本。

14、在以上制备方法中，将电容所在区域的介质层刻蚀出凹陷区，是为了与其他区域产生高度落差(即断差)，以便后续使同一电容中多个电容孔顶部的第三金属层能够互连，从而形成由多个电容孔串联的一个电容，不存一个电容内的断路。

15、在此基础上，还可以进行以下改进。

16、进一步地，所述电容孔的口径为所述接触孔的口径的1.5倍以上。

17、通过适当增加电容孔的口径，可以使得同步形成第二金属层时，第二金属层能填充满接触孔，且仅填充电容孔的一部分，以预留出空间填充绝缘层和第三金属层。

18、进一步地，所述牺牲材料包括非晶碳。用非晶碳作为掩膜材料既容易在介质层中刻蚀出形状更规则的孔，又容易被选择性去除。

19、进一步地，所述切断的方法包括：采用化学机械平坦法去除所述介质层顶层的第二金属层、绝缘层和第三金属层。

20、进一步地，所述半导体器件包括多个电容，每个电容包括多个依次串联的电容孔。

21、进一步地，在刻蚀所述电容孔时，根据所述电容的大小确定所述电容孔的口径和数量。这样实现了电容大小的可调整，并且工艺更简单。

22、进一步地，在形成所述介质层之前还包括：对所述第一金属互联层进行图形化处理。

23、图形化处理的目的是有针对性地与有源阵列互连，例如分别分布有与晶体管的栅、源、漏等连接的区域。

24、本发明的第二方面提供了一种半导体器件的制备方法，其包括电容，采用第一方面的制备方法制备该电容。

25、进一步地，所述半导体器件包括存储器、探测器、集成电路芯片中的至少一种。

26、综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：一方面，利用同步刻蚀接触孔、电容孔的方式，以及同步填充这两类孔的方式简化了工艺，节能了金属等原材料用量；另一方面，又通过在电容所在区域提前形成“断差”，以便同一电容内的多个电容孔能够互连为一体，且更容易调整电容的大小。

技术特征：

1.一种半导体器件中电容的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电容孔的口径为所述接触孔的口径的1.5倍以上。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述牺牲材料包括非晶碳。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述切断的方法包括：采用化学机械平坦法去除所述介质层顶层的第二金属层、绝缘层和第三金属层。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体器件包括多个电容，每个电容包括多个依次串联的电容孔。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在刻蚀所述电容孔时，根据所述电容的大小确定所述电容孔的口径和数量。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在形成所述介质层之前还包括：对所述第一金属互联层进行图形化处理。

8.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，所述半导体器件包括电容，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备电容。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述半导体器件包括存储器、探测器、集成电路芯片中的至少一种。

技术总结本发明涉及一种半导体器件中电容的制备方法及半导体器件的制备方法。一种半导体器件中电容的制备方法，其包括：提供形成有有源阵列的半导体结构，在半导体结构上形成第一金属互联层，第一金属互联层与有源阵列互连；在第一金属互联层上形成介质层；在介质层上选定电容所在区域，并对电容所在区域的介质层进行刻蚀，形成凹陷区；用牺牲材料填平凹陷区；在凹陷区刻蚀电容孔，在介质层的凹陷区之外的区域刻蚀接触孔，电容孔和接触孔贯穿至第一金属互联层；去除牺牲材料；依次形成第二金属层、绝缘层和第三金属层，使第二金属层充满接触孔，并使第二金属层、绝缘层和第三金属层依次填充在电容孔内；切断电容孔和接触孔之间的金属连接。技术研发人员：柳圣浩受保护的技术使用者：成都高真科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10