[發(fā)明專利]一種提高M(jìn)IM器件電容均勻性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110160311.0
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102420109A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐強(qiáng);張文廣;鄭春生;陳玉文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C23C16/52;C23C16/56
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件中薄膜的制備技術(shù)，特別是涉及一種提高M(jìn)IM器件電容均勻性的方法，用于提高M(jìn)IM器件中所包含的薄膜的均一性。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體的性能不斷提升的同時(shí)，半導(dǎo)體也向著小型化，微型化的方向發(fā)展，而器件中包含的例如MIM電容器則是集成電路中的重要組成單元并有著廣泛的應(yīng)用。

在現(xiàn)有的集成電路電容中，MIM（Metal-Insulator-Metal）電容器，也即是金屬-絕緣體-金屬電容器已經(jīng)逐漸成為了射頻集成電路的主流。MIM?中所沉積的介質(zhì)薄膜層大多由等離子體化學(xué)氣相沉積法（PECVD，Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor）技術(shù)所生成，由于其沉積溫度較低，而被廣泛用于高介電質(zhì)氮化硅薄膜的制備。PECVD方法中通常借助于微波或射頻等使含有硅元素源和氮元素源的反應(yīng)氣體進(jìn)行電離，在一定的溫度和壓力的條件下引入高頻電源進(jìn)行輝光放電，以形成等離子體，從而實(shí)現(xiàn)在晶片或襯底上沉積出所期望的薄膜類型。由于利用了等離子體的活性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種CVD稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。

由于氮化硅薄膜的性質(zhì)直接決定了MIM電容的性能，因此對于該層薄膜的性能要求比較高。薄膜的濕法蝕刻速率，代表著淀積薄膜的均勻性，從現(xiàn)有薄膜的濕法蝕刻速率均勻性來看，采用PECVD方法制備的高介電質(zhì)氮化硅薄膜薄膜的均勻性較差，因此在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上如何進(jìn)一步提高薄膜的均勻性成為一個(gè)難點(diǎn)。

鑒于上述問題，一方面，本發(fā)明正式基于保持MIM器件中所包含的薄膜在其沉積過程中能具有較好的均一性，以避免在后續(xù)薄膜的刻蝕過程中，由于薄膜厚度不均勻而導(dǎo)致的在同一薄膜的不同區(qū)域的刻蝕速率差異過大的問題，即改善濕法蝕刻速率均一性，并使MIM器件最終獲得的薄膜的電容均一性得到提高；另一方面，本發(fā)明所提供的方法還在薄膜的沉積過程中去除薄膜內(nèi)部一部分化學(xué)性缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供提高M(jìn)IM器件電容均勻性的方法，通過若干次的淀積/等離子體處理的方法，提升了淀積薄膜的電容均一性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種提高M(jìn)IM器件電容均勻性的方法，主要是用于提高M(jìn)IM器件中所包含的薄膜的均一性，其中，包括以下的步驟：

步驟S1：將晶片放置在反應(yīng)室內(nèi)，并向反應(yīng)室內(nèi)通入用于產(chǎn)生薄膜的包含有硅烷、氨氣的混合氣體，保持此時(shí)反應(yīng)室內(nèi)的氣壓值一段時(shí)間，以穩(wěn)定反應(yīng)室；

步驟S2：以不同的流量再次向反應(yīng)室內(nèi)通入所述混合氣體，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)猓⒈３执藭r(shí)反應(yīng)室內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定持續(xù)一段時(shí)間；

步驟S3：開啟射頻發(fā)生器進(jìn)行起輝，使混合氣體中的反應(yīng)氣體電離或分解，以進(jìn)行化學(xué)氣相沉積從而在晶片的表面生成一層氮化硅薄膜；

步驟S4：關(guān)閉射頻發(fā)生器，停止向反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通入氬氣和氮?dú)猓淖兇藭r(shí)反應(yīng)室內(nèi)的氣壓值，并保持此時(shí)反應(yīng)室內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定持續(xù)一段時(shí)間以清除反應(yīng)室內(nèi)殘余的硅烷和氨氣；

步驟S5：繼續(xù)向反應(yīng)室內(nèi)通入氬氣和氮?dú)猓３址磻?yīng)室內(nèi)的氣壓值不變，同時(shí)開啟射頻發(fā)生器，以鈍化處理所沉積的氮化硅薄膜使其具有穩(wěn)定的化學(xué)性能；

步驟S6：繼續(xù)向反應(yīng)室內(nèi)通入氬氣和氮?dú)猓⒈３址磻?yīng)室內(nèi)的氣壓值不變，以清除反應(yīng)室內(nèi)殘余的硅烷和氨氣；

步驟S7：將晶片頂起并遠(yuǎn)離氣源的噴淋頭，關(guān)閉氬氣并繼續(xù)向反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)猓３址磻?yīng)室內(nèi)的氣壓值不變，并保持上述狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間；

步驟S8：利用真空泵對反應(yīng)室進(jìn)行抽真空處理，以使得沉積反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物隨主流氣體泵出。

上述的方法，其中，用于控制反應(yīng)室內(nèi)壓力的蝶閥在所述步驟S1中部分地開啟，在步驟S2至步驟S7中保持關(guān)閉狀態(tài)，在步驟S8中完全開啟。

上述的方法，其中，在所述步驟S1至步驟S6中，晶片放置在其上表面距離氣源噴淋頭0.3寸處，在步驟S7至步驟S8中，晶片被頂起并遠(yuǎn)離所述氣源噴淋頭。

上述的方法，其中，在步驟S1中，硅烷和氨氣的流量分別為100sccm，氮?dú)獾牧髁繛?000sccm，反應(yīng)室內(nèi)氣壓保持在8托，并在該狀態(tài)下穩(wěn)定10秒。

上述的方法，其中，在步驟S2中分別以40sccm、900sccm的流量向反應(yīng)室內(nèi)通入硅烷、氨氣，并以1000sccm的流量向反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)猓磻?yīng)室內(nèi)的氣壓保持在8托，并在該狀態(tài)下穩(wěn)定30秒。