專利名稱：：在半導(dǎo)體器件中形成mim的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更特別地，涉及一種用于形成金屬/絕緣體/金屬(MIM)的方法。
背景技術(shù)：
：通常使用基于Si02/Si3N4的介電材料作為電容器中的絕緣體。可以根據(jù)所使用的電極材料的種類將電容器分類，例如聚乙烯/絕緣體/聚乙烯(PIP)電容器或金屬/絕緣體/金屬(MIM)電容器。不同于金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器或結(jié)型電容器，例如PIP電容器或MIM電容器等的膜型電容器與偏壓(bias)不相關(guān)。因此，膜型電容器主要被用在需要精密電容器的模擬產(chǎn)品中。與PIP電容器相比，MIM電容器的缺點(diǎn)在于其難以增大單位面積的電容量。但是，由于MIM電容器在電容電壓系數(shù)(VCC)和電容溫度系數(shù)(TCC)方面呈現(xiàn)更好的特性，因此MIM電容器適合用于制造精密模擬器件。隨著半導(dǎo)體器件集成度的增大，金屬/絕緣體/半導(dǎo)體(MIS)電容器由于在絕緣體與多晶硅膜之間形成有低絕緣體(lowinsulator)而不能獲得理想的電容量。因此，以MIM電容器取代MIS電容器的需求日益增大。使用二氧化硅(Si02)或氮化硅(SiN)絕緣體的電容器是非常普遍的，并且可以使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)來(lái)生產(chǎn)這種電容器。使用這種絕緣體可以獲得大約lff/Vr^的電容密度。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展需要增大集成度和運(yùn)行速度。為了滿足這種要求，需要改進(jìn)材料和更精細(xì)的工藝技術(shù)。對(duì)于90nm或更小的半導(dǎo)體器件，可以通過(guò)使用k值為2.9的黑鉆石(BD)和低K值材料SiC來(lái)減小RC延遲，以制造運(yùn)行速度增大的半導(dǎo)體器件。但是，在形成MIM的工藝中，由于使用由黑鉆石材料制成的介電材料作為金屬層間介電(IMD)膜而可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如圖1的實(shí)例所示，由于鉅(Ta，即銅(Cu)阻擋材料)與氮化硅(SiN，用作半導(dǎo)體布線的MIM絕緣體材料)之間以及MIM平板與用作金屬層間介電材料的BD材料之間的應(yīng)力差大，因此會(huì)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象(liftingphenomenon)，從而降低金屬層間介電層與絕緣體之間的粘著力。此外，在干蝕刻和銅平坦化工藝中，BD引起粘著力降低的現(xiàn)象會(huì)增大剝離現(xiàn)象，從而使器件的可靠性和產(chǎn)量大大降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成MIM的方法，該方法通過(guò)減少M(fèi)IM膜之間的應(yīng)力來(lái)防止剝離現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成MIM的方法，該方法包括以下至少一個(gè)步驟形成被金屬層間介電膜環(huán)繞的金屬布線；在金屬布線之上和/或上方順序形成多個(gè)絕緣膜；以及在所述多個(gè)絕緣膜之上和/或上方形成金屬阻擋膜。本發(fā)明實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成MIM的方法，該方法至少包括形成多個(gè)絕緣膜的步驟，所述多個(gè)絕緣膜包括第一絕緣膜和第二絕緣膜，該第一絕緣膜減小金屬層間介電膜與第二絕緣膜之間的應(yīng)力差，并且減小金屬層間介電膜和金屬阻擋膜之間的應(yīng)力差。本發(fā)明實(shí)施例涉及一種裝置，包括金屬層間介電膜；多個(gè)金屬布線，形成在所述金屬層間介電膜中；第一絕緣膜，形成在所述金屬布線上；第二絕緣膜，形成在所述第一絕緣膜上；以及金屬阻擋膜，形成在所述第二絕緣膜上。本發(fā)明實(shí)施例涉及一種裝置，包括金屬層間介電膜；多個(gè)金屬布線，形成在所述金屬層間介電膜中；MIM電容器，形成在所述金屬布線上，所述MIM電容器包括形成在所述金屬布線上的一對(duì)絕緣膜以及形成在所述絕緣膜上的金屬阻擋膜；其中，所述一對(duì)絕緣膜中的一個(gè)絕緣膜由基于氧化物的材料(oxide-basedmaterial)和未摻雜硅酸鹽玻璃的至少其中之一組成，并用作緩沖層，該緩沖層減小所述金屬層間介電膜與所述一對(duì)絕緣膜中的另一個(gè)絕緣膜之間的應(yīng)力差。圖1為示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成MIM的工藝中所產(chǎn)生的剝離現(xiàn)象的問(wèn)題的掃描電子顯微(SEM)圖像。圖2為解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的MIM的方法的橫截面示意圖。圖3為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的MIM結(jié)構(gòu)的橫截面的掃描電子顯微(SEM)圖像。具體實(shí)施例方式如圖2的實(shí)例所示，被金屬層間介電膜200圍繞的金屬布線210可以經(jīng)由設(shè)置在多層結(jié)構(gòu)(multi-layerform)中的觸點(diǎn)電連接。金屬布線210的厚度可以介于0.8pm至l.Onm之間。金屬層間介電膜200的介電常數(shù)可以為2.9，并且其膨脹應(yīng)力可以為9.6E8dyn/cm2。金屬層間介電膜200可以由厚度介于大約1.8(im至2.2(im之間的黑鉆石(BD)材料組成。第一絕緣膜220和第二絕緣膜230可以順序形成在金屬布線210之上和/或上方。第一絕緣膜220可以由基于氧化物的材料構(gòu)成，并且其壓縮應(yīng)力介于約-2.49E8dyn/cm2至-6.49E8dyn/cm2之間，從而防止剝離現(xiàn)象的出現(xiàn)。第一絕緣膜220可以由壓縮應(yīng)力為-4.49E8dyn/cm2的未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)組成。第一絕緣膜220的厚度可介于大約550A至650A之間。第二絕緣膜230由SiN或壓縮應(yīng)力為-1.32E9dyn/cm、厚度介于約650A至750A之間的基于氧化物的材料組成。在第二絕緣膜230和金屬層間介電膜200之間產(chǎn)生了大的應(yīng)力差。上部金屬布線的金屬阻擋膜240可以形成在第二絕緣膜230之上和/或上方。金屬阻擋膜240可以由壓縮應(yīng)力大于第二絕緣膜230的鉭(Ta)基或鈦(Ti)基材料中的任一材料組成。金屬阻擋膜240的壓縮應(yīng)力大約為-2.09E10dyn/cm2，厚度介于大約950至1050A之間。結(jié)果，金屬層間介電膜200與金屬阻擋膜240之間所產(chǎn)生的應(yīng)力差大于金屬層間介電膜200與第二絕緣膜230之間所產(chǎn)生的應(yīng)力差。因此，可以在金屬布線210之上和/或上方形成第一絕緣膜220、第二絕緣膜230、以及金屬阻擋膜240，以形成MIM250結(jié)構(gòu)。為了克服由于MIM250的膜之間的應(yīng)力差大而造成的MIM結(jié)構(gòu)中粘著力差的問(wèn)題，可以將第一絕緣膜220用作緩沖膜，以防止第二絕緣膜230和金屬層間介電膜200之間出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。第二絕緣膜230可以用作MIM250的絕緣體。在形成MIM250電容器之后，可以實(shí)施用于形成上部結(jié)構(gòu)的工藝，該上部結(jié)構(gòu)包括多層金屬布線，以形成預(yù)定的半導(dǎo)體器件。MIM的膜之間的應(yīng)力的數(shù)值如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表1所示，由BD材料形成并具有膨脹應(yīng)力的金屬層間介電膜200與由SiN材料形成、用作MIM的絕緣體、并具有壓縮應(yīng)力的第二絕緣膜230之間產(chǎn)生了大的應(yīng)力差。由Ta基材料形成的金屬阻擋膜240的壓縮應(yīng)力可大于第二絕緣膜230，因此，在金屬膜240和由BD形成的金屬層間介電膜200之間產(chǎn)生了較大的應(yīng)力差。如圖3的實(shí)例所示，為了防止由于大的應(yīng)力差而在膜之間產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，由USG材料形成并用作緩沖膜的第一絕緣膜220可以形成在由BD形成的金屬層間介電膜200之上和/或上方，從而減小MIM250的膜之間的應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，絕緣膜顯著減小了MIM膜之間的應(yīng)力差，該MIM膜在除本發(fā)明之外的其它情況下呈現(xiàn)大應(yīng)力差。因此，增強(qiáng)了膜之間的粘著特性，從而能夠改善半導(dǎo)體器件的可靠性和產(chǎn)量。雖然已經(jīng)在此描述了本發(fā)明實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域人員對(duì)本發(fā)明作出的其它的多種改型和實(shí)施例均落入此公開的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，可以在此公開、附圖以及所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)對(duì)組成部件和/或從屬組合排列的布置進(jìn)行各種變更與改型。除了組成部件和/或布置的變更與修改之外，本發(fā)明的多種用途對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。權(quán)利要求1.一種方法，包括形成金屬布線，所述金屬布線被金屬層間介電膜圍繞；在所述金屬布線上順序形成多個(gè)絕緣膜；以及在所述多個(gè)絕緣膜上形成金屬阻擋膜。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述多個(gè)絕緣膜的步驟包括在所述金屬布線上形成第一絕緣膜以及在所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一絕緣膜減小所述金屬阻擋膜與所述金屬層間介電膜之間的應(yīng)力差。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一絕緣膜減小所述金屬層間介電膜與所述第二絕緣膜之間的應(yīng)力差。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一絕緣膜包括氧化物材料，并且所述第一絕緣膜的壓縮應(yīng)力介于約-2.49E8dyn/cn^至-6.49E8dyn/cn^之間。6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二絕緣膜包括氮化硅材料。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)絕緣膜包括第一絕緣膜和第二絕緣膜，所述第一絕緣膜的厚度介于約550A至650A之間，所述第二絕緣膜的厚度介于約650A至750A之間。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬布線的厚度介于約0.8(im至l.Opm之間，所述金屬阻擋膜的厚度介于約950A至1050A之間。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬層間介電膜包括黑鉆石材料。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬阻擋膜包括鉭和鈦其中之11.如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在所述金屬阻擋膜上形成包括多層金屬布線的上部結(jié)構(gòu)。12.—種裝置，包括金屬層間介電膜；多個(gè)金屬布線，形成在所述金屬層間介電膜中；第一絕緣膜，形成在所述金屬布線上；第二絕緣膜，形成在所述第一絕緣膜上；以及金屬阻擋膜，形成在所述第二絕緣膜上。13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述金屬層間介電膜包括黑鉆石材料，所述第一絕緣膜包括基于氧化物的材料和未摻雜硅酸鹽玻璃的至少其中之一，所述第二絕緣膜包括SiN，所述金屬阻擋膜包括鉭基材料和鈦基材料其中之一。14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述金屬層間介電膜的厚度介于約1.8pm至2.2^im之間，所述第一絕緣膜的厚度介于約550A至650A之間，所述第二絕緣膜的厚度介于約650A至750A之間，所述金屬阻擋膜的厚度介于約950A至1050A之間。15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一絕緣膜包括無(wú)摻雜硅酸鹽玻璃，并且所述第一絕緣膜的厚度介于約550A至650A之間、壓縮應(yīng)力約為-4.49E8dyn/cm2。16.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一絕緣膜包括基于氧化物的材料，并且所述第一絕緣膜的厚度介于約550A至650A之間、壓縮應(yīng)力介于約-2.49E8dyn/cm2至-6.49E8dyn/cm2之間。17.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第二絕緣膜包括壓縮應(yīng)力約為-1.32E9dyn/cm2的SiN。18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述金屬阻擋膜的壓縮應(yīng)力大于所述第二絕緣膜的壓縮應(yīng)力。19.一種裝置，包括金屬層間介電膜；多個(gè)金屬布線，形成在所述金屬層間介電膜中；MIM電容器，形成在所述金屬布線上，所述MIM電容器包括形成在所述金屬布線上的一對(duì)絕緣膜以及形成在所述絕緣膜上的金屬阻擋膜；其中，所述一對(duì)絕緣膜中的一個(gè)絕緣膜由基于氧化物的材料和未摻雜硅酸鹽玻璃的至少其中之一組成，并用作緩沖層，該緩沖層減小所述金屬層間介電膜與所述一對(duì)絕緣膜中的另一個(gè)絕緣膜之間的應(yīng)力差。全文摘要本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及一種用于形成金屬/絕緣體/金屬(MIM)的方法。該方法包括步驟形成由金屬層間介電膜環(huán)繞的金屬布線；在金屬布線上順序形成多個(gè)絕緣膜；以及在絕緣膜上形成金屬阻擋膜，通過(guò)用作緩沖膜的絕緣膜可以減小膜之間的應(yīng)力。文檔編號(hào)H01L21/768GK101183662SQ20071018691公開日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年11月13日優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日發(fā)明者姜明逸申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司