[發(fā)明專利]改善MIM電容容量的方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710040296.X
• 申請(qǐng)日: 2007-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN101295634A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永興;張復(fù)雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L21/314;H01L21/768;H01L23/532;H01L27/00;H01L27/06;H01L27/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陸嘉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的電容器件制造技術(shù)。

背景技術(shù)

在射頻(RF)集成電路及模擬/混合信號(hào)(AMS)集成電路中，金屬/絕緣體/金屬結(jié)構(gòu)(MIM)電容是占據(jù)最大面積的器件。通常，為了獲得足夠的電容容量，需要相當(dāng)大面積的MIM電容。這就給集成電路的小型化帶來了很大的麻煩。

為了縮小MIM電容的面積，同時(shí)又保證電容容量的大小，一種設(shè)計(jì)思路是MIM電容結(jié)構(gòu)中摻入具有高k值的材質(zhì)，使得同等面積下MIM電容的電容量得以提高。

具有高k值的材質(zhì)有多種，其中一種比較理想的材質(zhì)是氮化硅(SiN)。在過去的實(shí)驗(yàn)中，曾經(jīng)嘗試過PECVD的方式沉積SiN層，但是得到的結(jié)果并不理想，通過PECVD方式沉積得到的SiN層存在嚴(yán)重的泄漏問題，會(huì)影響MIM電容的性能。通過LPCVD方式沉積的SiN層的性能比通過PECVD方式沉積獲得的SiN層的性能要好得多，但是LPCVD的處理過程溫度很高，這是MIM電容所不能承受的。因此，在目前的技術(shù)中，就存在如下的問題，希望把具有高k值的材質(zhì)SiN加入到MIM電容結(jié)構(gòu)中來增加電容的容量，但是通過PECVD方式沉積的SiN層性能不能滿足要求，LPCVD方式沉積的SiN層雖然能滿足性能的要求，但是傳統(tǒng)LPCVD過程的高溫是MIM電容結(jié)構(gòu)所無法承受的。

因此，就需要一種新的方式，來將SiN摻雜到MIM電阻結(jié)構(gòu)中來增加電容的容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新的手段來解決上述的問題，利用原子層沉積來沉積一摻雜有SiN的SiO₂層來取代原來單純的SiO₂層，從而達(dá)到增加MIM電容容量的效果。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種改善MIM電容容量的方法，包括：沉積一摻雜有高k值材質(zhì)的二氧化硅(SiO₂)層取代一單純的SiO₂層；其中，該高k值材質(zhì)為氮化硅(SiN)，該摻雜有高k值材質(zhì)的SiO₂層采用原子層沉積法沉積。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該原子層沉積法的工作溫度為不高于400℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，對(duì)于電容隨電壓變化參數(shù)(Vcc)，材質(zhì)SiN的Vcc和材質(zhì)SiO₂的Vcc具有相反符號(hào)的一次項(xiàng)Vc1。

根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得的MIM電容容量提高5O％以上。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種改善MIM電容容量的裝置，包括：摻雜裝置，形成一摻雜有高k值材質(zhì)的二氧化硅(SiO₂)；沉積裝置，采用原子層沉積法沉積一摻雜有高k值材質(zhì)的SiO₂層一取代一單純的SiO₂層；其中，該摻雜裝置摻入的高k值材質(zhì)為氮化硅(SiN)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該沉積裝置采用的原子層沉積法的工作溫度為不高于400℃。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，對(duì)于電容隨電壓變化參數(shù)(Vcc)，材質(zhì)SiN的Vcc和材質(zhì)SiO₂的Vcc具有相反符號(hào)的一次項(xiàng)Vc1。

采用本發(fā)明的裝置所獲得的MIM電容容量提高50％以上。

采用本發(fā)明的方案，能夠在MIM電容結(jié)構(gòu)可忍受的較低溫度下通過原子沉積法沉積摻雜有SiN的SiO₂層，通過ALD沉積得到的SiN層的性能可以和LPCVD方式相當(dāng)，完全能夠達(dá)到集成電路的制造要求，通過摻雜具有高k值的材質(zhì)SiN，使得所獲得的MIM的電容容量得到大幅度的提高，而所占據(jù)的面積基本保持不變。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的改善MIM電容容量的方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的改善MIM電容容量的裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法或者裝置所獲得的MIM電容的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明利用原子層沉積來沉積一摻雜有SiN的SiO₂層來取代原來單純的SiO₂層，從而達(dá)到增加MIM電容容量的效果。在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，首先介紹一下原子層沉積的基本原理。