具有MIM电容器的半导体器件及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种具有mim电容器的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：提供衬底，所述衬底上定义有mim电容区和非mim电容区，于所述衬底上依次形成底电极层和第一介质层，所述底电极层和第一介质层位于所述mim电容区和非mim电容区；在第一掩膜的作用下对所述第一介质层进行光刻刻蚀，以于所述第一介质层中形成mim电容器通孔和导电插塞通孔，所述mim电容器通孔位于所述mim电容区，所述导电插塞通孔位于所述非mim电容区，且所述mim电容器通孔和所述导电插塞通孔的底面均显露出所述底电极层；依次形成互连金属层和第二介质层，所述互连金属层位于所述mim电容器通孔表面且填充所述导电插塞通孔，填充于所述导电插塞通孔内的互连金属层构成导电插塞，所述第二介质层位于所述互连金属层的表面；进行表面平坦化处理以去除所述mim电容器通孔及导电插塞外的所述互连金属层和第二介质层；在第二掩膜的作用下，于所述mim电容器通孔的第二介质层表面和所述导电插塞的表面形成上极板金属层，位于所述mim电容器通孔内的互连金属层、第二介质层和上极板金属层构成mim电容器，所述mim电容器的上极板金属层和所述导电插塞表面的上极板金属层相互电隔离。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电插塞通孔为两个以上，两个以上导电插塞通孔平行间隔分布。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一介质层包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或两种以上，所述第二介质层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、氧化钇、硅酸铪氧化合物、氧化铪、氧化镧和氧化锆中的一种或两种以上；所述互连金属层包括钛、氮化钛、铜和钨中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一介质层的厚度大于所述第二介质层的厚度，所述导电插塞通孔和所述mim电容器通孔的顶部开口尺寸均大于底部开口尺寸，且所述导电插塞通孔的顶部尺寸小于所述mim电容器通孔的顶部尺寸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二掩膜的作用下，于所述mim电容器通孔的第二介质层表面和所述导电插塞的表面形成上极板金属层的过程包括：于进行表面平坦化处理后得到的结构形成上极板金属材料层，所述上极板金属材料层覆盖所述mim电容区和非mim电容区；在所述第二掩膜的作用下对所述上极板金属材料层进行光刻刻蚀，以分别形成位于所述第二介质层表面的上极板金属层和所述导电插塞表面的上极板金属层。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在形成所述上极板金属层后形成多个引出电极的步骤，所述多个引出电极分别与所述第二介质层表面的上极板金属层和所述导电插塞表面的上极板金属层电连接。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，形成所述多个引出电极的方法包括：形成第三介质层，所述第三介质层覆盖所述mim电容区和非mim电容区；在第三掩膜的作用下对所述第三介质层进行光刻刻蚀，以于所述第三介质层中形成相互间隔的第一引出电极孔和第二引出电极孔，所述第一引出电极孔显露出所述mim电容器的上极板金属层，所述第二引出电极孔显露出所述导电插塞上的上极板金属层；
对所述第一引出电极孔和第二引出电极孔进行金属填充以分别形成第一引出电极和第二引出电极；形成引出电极金属层，所述引出电极金属层位于所述第一引出电极和第二引出电极的表面，且延伸到所述第三介质层的上表面；在第四掩膜的作用下对所述引出电极金属层进行光刻刻蚀，以使所述mim电容区和非mim电容区的引出电极金属层相互电隔离。8.一种具有mim电容器的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括衬底、底电极层、互连金属层、第一介质层、第二介质层和上极板金属层；所述衬底上定义有mim电容区和非mim电容区；所述底电极层位于所述衬底的上表面；所述第一介质层位于所述底电极层的上表面，且所述第一介质层中形成有mim电容器通孔和导电插塞通孔，所述mim电容器通孔位于所述mim电容区，所述导电插塞通孔位于所述非mim电容区，且所述mim电容器通孔和所述导电插塞通孔的底面均显露出所述底电极层；所述互连金属层位于所述mim电容器通孔表面且填充所述导电插塞通孔，填充于所述导电插塞通孔内的互连金属层构成导电插塞；所述第二介质层位于所述mim电容器通孔的互连金属层的上表面；所述上极板金属层位于所述第二介质层的表面和所述导电插塞的表面，其中，位于所述mim电容器通孔内的所述互连金属层、第二介质层和上极板金属层构成mim电容器，所述mim电容器的上极板金属层和所述导电插塞表面的上极板金属层相互电隔离，所述mim电容器的互连金属层和所述导电插塞相互电隔离。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述导电插塞为多个，所述导电插塞部分延伸到所述底电极层内。10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括相互间隔的第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极与所述mim电容器电连接，所述第二引出电极与所述导电插塞电连接。

技术总结
本发明提供一种具有MIM电容器的半导体器件及制备方法。制备方法包括：提供衬底，于衬底上依次形成底电极层和第一介质层；在第一掩膜的作用下对第一介质层进行光刻刻蚀，以形成位于MIM电容区的MIM电容器通孔和位于非MIM电容区的导电插塞通孔；依次形成互连金属层和第二介质层；进行表面平坦化处理以去除MIM电容器通孔及导电插塞外的互连金属层和第二介质层；在第二掩膜的作用下，于MIM电容器通孔的第二介质层表面和导电插塞的表面形成上极板金属层，位于MIM电容器通孔内的互连金属层、第二介质层和上极板金属层构成MIM电容器，MIM电容器的上极板金属层和导电插塞表面的上极板金属层相互电隔离。本发明通过减少掩膜的使用可降低生产成本和提高生产效率。低生产成本和提高生产效率。低生产成本和提高生产效率。


技术研发人员：曹文康
受保护的技术使用者：杭州富芯半导体有限公司
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/3/21