電容器結構及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電容器結構及其制造方法，且特別是涉及一種具有高電容值的電容器結構及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在現今半導體產業中，電容器為相當重要的基本元件。舉例來說，金屬-氧化物-金屬電容器(Μ0Μ電容器)為一種常見的電容器結構,其基本設計為在作為電極的金屬平板之間充填介電材料，而使得兩相鄰的金屬平板與位于其間的介電材料可形成一個電容器單元。
[0003]然而，隨著半導體微型化的需求，集成電路的積成度愈來愈高，如何在現有制作工藝規格下改良電容器結構以提高電容值已然成為重要的研究課題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種電容器結構，其具有較高的電容值。
[0005]本發明的再一目的在于提供一種電容器結構的制造方法，其可容易地與現行制作工藝進行整合。
[0006]為達上述目的，本發明提出一種電容器結構，包括至少一個電容器單元。電容器單元包括介電層、內部金屬層及外部金屬層。內部金屬層設置于介電層中。外部金屬層設置于介電層中，且包圍內部金屬層。外部金屬層包括第一金屬層、二個第二金屬層及第三金屬層。第一金屬層設置于內部金屬層下方。第二金屬層設置于內部金屬層的兩側，且第二金屬層的下表面位于內部金屬層的下表面以下。第三金屬層設置于內部金屬層上方，且連接于第二金屬層。
[0007]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，第二金屬層可不連接于第一金屬層。
[0008]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，第二金屬層可連接第一金屬層。
[0009]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，第一金屬層、第二金屬層與第三金屬層可彼此電連接。
[0010]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，當電容器單元的數量為多個時，第一金屬層、第二金屬層與第三金屬層可彼此電連接，且內部金屬層可彼此電連接。
[0011]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，當電容器單元的數量為多個時，水平相鄰的兩個電容器單元可共用位于其間的第二金屬層，且共用第一金屬層與第三金屬層，且在垂直相鄰的電容器單元中，下方的電容器單元的第三金屬層可為上方的電容器單兀的第一金屬層。
[0012]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，第一金屬層中可具有至少一個開口。
[0013]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，第三金屬層中可具有至少一開口。
[0014]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，還包括第一蝕刻終止層，設置于第一金屬層與內部金屬層之間。
[0015]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構中，還包括第二蝕刻終止層，設置于內部金屬層與第三金屬層與之間。
[0016]本發明提出一種電容器結構的制造方法，包括下列步驟。在基底上形成第一介電層。在第一介電層中形成第一金屬層。在第一介電層上形成第二介電層。在第二介電層中形成至少一個內部金屬層。在第二介電層上形成第三介電層。在第三介電層與第二介電層中形成金屬結構，且金屬結構包括多個第二金屬層及第三金屬層。第二金屬層位于內部金屬層的兩側，且第二金屬層的下表面位于內部金屬層的下表面以下。第三金屬層位于內部金屬層上方，且連接于第二金屬層。
[0017]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，金屬結構的形成方法例如是雙重金屬鑲嵌法(dual damascene method)。
[0018]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，金屬結構的形成方法包括下列步驟。在第三介電層與第二介電層中形成開口結構，開口結構包括多個第一開口及第二開口。第一開口位于內部金屬層的兩側，且第一開口的底部位于內部金屬層的下表面以下。第二開口位于內部金屬層上方，且連接于第一開口。形成填滿開口結構的金屬材料層。移除位于開口結構以外的金屬材料層。
[0019]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，第二金屬層可不連接于第一金屬層。
[0020]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，第二金屬層可連接第一金屬層。
[0021]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，還包括在第一金屬層中形成至少一個開口。
[0022]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，還包括在第三金屬層中形成至少一個開口。
[0023]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，還包括在第一介電層與第二介電層之間形成第一蝕刻終止層。
[0024]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，還包括在第二介電層與第三介電層之間形成第二蝕刻終止層。
[0025]依照本發明的一實施例所述，在上述的電容器結構的制造方法中，還包括重復進行形成第二介電層、內部金屬層、第三介電層與金屬結構的步驟，而形成堆疊型電容器結構。
[0026]基于上述，由于本發明所提出的電容器結構中的外部金屬層包圍內部金屬層，因此可具有較高的電容值。此外，由于本發明所提出的電容器結構的制造方法可容易地與現行制作工藝進行整合，所以可簡易地制造出電容器結構，而不會增加制作工藝復雜度。
[0027]為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附的附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0028]圖1A至圖1E為本發明的一實施例的電容器結構的制造流程剖視圖；
[0029]圖2為圖1E的電容器結構中的金屬層的立體圖；
[0030]圖3為本發明的另一實施例的電容器結構的剖視圖；
[0031]圖4為本發明的另一實施例的電容器結構的剖視圖。
[0032]符號說明
[0033]10、20、30:電容器結構
[0034]100:某底
[0035]102、112、118、134、140、150、154:介電層
[0036]104、104a、126、126a、128、128a、144、144a、146、146a:金屬層
[0037]106、108、122a、122b、130:開口
[0038]110、116、132、138:蝕刻終止層
[0039]114、136:內部金屬層
[0040]120:開口結構
[0041]124、142:金屬結構
[0042]148a、148b:電容器單元
[0043]152、156:外部金屬層
[0044]158、160:導線
【具體實施方式】
[0045]圖1A至圖1E為本發明的一實施例的電容器結構的制造流程剖視圖。
[0046]首先，請參照圖1A，在基底100上形成介電層102。對于基底100并沒有特別地限制。舉例來說，可為任意的半導體基底，或可為具有其他膜層于其上的基底。介電層102的材料例如是低介電常數材料(low K material)或氧化硅。低介電常數材料例如是碳氧化硅(S1C)。介電層102的形成方法例如是化學氣相沉積法。
[0047]接著，在介電層102中形成金屬層104。金屬層104的材料例如是銅、鋁或鎢。金屬層104的形成方法例如是金屬鑲嵌法。舉例來說，金屬層104的形成方法可包括以下步驟。首先，對介電層102進行圖案化制作工藝，而在介電層102中形成開口 106。接著，形成填滿開口 106的金屬材料層(未標示)。金屬材料層的形成方法例如是電鍍法(