半导体结构及其形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、集成电路((integrated circuit，ic)中通常集成有各种电子元器件，如用于储能、滤波、去耦、时序控制、信号耦合以及调谐和振荡等多种作用的电容器，电容器是一种由两块导体中间夹着一块绝缘体(介质)构成的电子元件，集成电路中常用电容有mos电容(metal-oxide-semiconductor capacitor)、mom电容(metal-oxide-metal capacitor)，但其存在电容值精确度低和稳定性差的缺点，而mim电容(metal-insulator-metalcapacitor)的电容值较精确，不会随偏压变化而变化，还具电容密度高和低寄生电容特点，使得其成为了研究热点。

2、但是，目前的mim电容通常面积较大，且集成密度高，上下极板之间的介质层较薄，从而在加工过程中容易在电容器顶部发生裂纹现象，影响电容器的性能，因此，如何提供一款在保证小尺寸的同时，还具有结构可靠性高的电容器成为了亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种半导体结构，其包括包括：

2、位于基底上的介质层；

3、位于所述介质层中的第一电极层、绝缘层和第二电极层，所述绝缘层位于所述第二电极层上，所述第一电极层位于所述绝缘层上，且所述第二电极层的端部伸出所述第一电极层和所述绝缘层的端部，暴露出所述第二电极层的部分顶表面；

4、所述第一电极层包括具有凹槽的第一金属电极结构，以及位于所述凹槽中的第一阻挡层，所述第一电极层、所述绝缘层和所述第二电极层构成金属-绝缘层-金属电容结构。

5、在一个可行的实施方式中，所述第一金属电极结构还包括第二外侧面；所述第二外侧面与所述第一外侧面连接；

6、所述凹槽还包括相对所述第二外侧面设置的第二内壁，且所述第二内壁与所述第一内壁连接；

7、所述第二外侧面与所述第二内壁之间的距离不等于所述第一外侧面与所述第一内壁之间的距离。

8、在一个可行的实施方式中，所述第一阻挡层的顶部与所述第一金属电极结构的顶部齐平。

9、在一个可行的实施方式中，所述第一金属电极结构的厚度为所述第一阻挡层厚度的2至4倍。

10、在一个可行的实施方式中，所述第一金属电极结构的厚度为130至230纳米；

11、所述凹槽的深度为20至100纳米。

12、在一个可行的实施方式中，所述第二电极层包括层叠的第二阻挡层、第二金属电极结构和第三阻挡层；

13、所述第二阻挡层上设有所述绝缘层。

14、在一个可行的实施方式中，所述第二金属电极结构的厚度大于所述第二阻挡层的厚度以及所述第三阻挡层的厚度。

15、在一个可行的实施方式中，还包括：

16、接触结构，贯穿所述介质层且分别电连接所述第一电极层和所述第二电极层；

17、所述介质层位于所述第一电极层的表面和所述第二电极层的表面。

18、本申请于另一方面还公开了一种半导体结构的形成方法，其包括：

19、提供基底；

20、形成位于所述基底上的介质层；

21、形成位于所述介质层中的第二电极层和绝缘材料层，所述绝缘材料层于所述第二电极层上；

22、形成第一电极材料层于所述绝缘材料层上；

23、图形化所述第一电极材料层，以在所述第一电极材料层中形成凹槽；

24、形成第一阻挡层于所述凹槽中；

25、去除部分所述第一电极材料层和部分所述绝缘材料层，以暴露出所述第二电极层的部分顶表面，在所述第二电极层上形成绝缘层和第一电极层，所述第一电极层、所述绝缘层和所述第二电极层构成金属-绝缘层-金属电容结构。

26、在一个可行的实施方式中，所述形成第一阻挡层于所述凹槽中，包括：

27、在所述第一电极材料层的顶部以及所述凹槽内形成阻挡材料层；

28、对所述阻挡材料层进行平坦化处理，以去除位于所述第一电极材料层的顶部的阻挡材料层，保留所述凹槽内的阻挡材料层。

29、在一个可行的实施方式中，所述绝缘材料层的材料包括氧化硅和高介电材料中的一种或者多种。

30、在一个可行的实施方式中，所述第一阻挡层的材料包括氮化钽或者氮化钛；

31、所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅和碳氮氧化硅中的一种或多种。

32、在一个可行的实施方式中，还包括：

33、在所述介质层中形成贯穿所述介质层且分别电连接所述第一电极层和所述第二电极层的接触结构；

34、所述介质层位于所述第一电极层的表面和所述第二电极层的表面。

35、本申请实施例提供的半导体结构包括位于基底上的介质层以及位于介质层中的第一电极层、绝缘层和第二电极层，绝缘层位于第二电极层上，第一电极层位于绝缘层上，且第二电极层的端部伸出第一电极层和绝缘层的端部，暴露出第二电极层的部分顶表面；第一电极层包括具有凹槽的第一金属电极结构，以及位于凹槽中的第一阻挡层，所述第一电极层、所述绝缘层和所述第二电极层构成金属-绝缘层-金属电容结构。通过将第一阻挡层嵌入第一金属电极结构的槽中，可以有效避免加工过程中该半导体结构顶部发生开裂的问题，由于整体结构尺寸不变，有利于其用于高集成度的器件或者电路中。

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一金属电极结构包括第一外侧面和第一边；

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一金属电极结构还包括第二外侧面；所述第二外侧面与所述第一外侧面连接；

4.根据权利要求1-3任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述第一阻挡层的顶部与所述第一金属电极结构的顶部齐平。

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述第一金属电极结构的厚度为所述第一阻挡层厚度的2至4倍。

6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第一金属电极结构的厚度为130至230纳米；

7.根据权利要求1-6任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述第二电极层包括层叠的第二阻挡层、第二金属电极结构和第三阻挡层；

8.根据权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述第二金属电极结构的厚度大于所述第二阻挡层的厚度以及所述第三阻挡层的厚度。

9.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：

10.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述形成第一阻挡层于所述凹槽中，包括：

12.根据权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述绝缘材料层的材料包括氧化硅和高介电材料中的一种或者多种。

13.根据权利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述第一阻挡层的材料包括氮化钽或者氮化钛；

14.根据权利要求10-13任一项所述的形成方法，其特征在于，还包括：