[發(fā)明專利]一種電容及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110232289.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN102930981A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦仁剛;王德進(jìn);何波涌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01G4/06
• 分類號(hào): H01G4/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電容及其制作方法，尤其涉及一種多晶硅-絕緣層-多晶硅電容及其制作方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路制造工藝中，多晶硅-絕緣層-多晶硅(Poly-Insulator-Poly，PIP)電容被廣泛使用。目前主流的0.5um?Mix?PIP工藝中，普遍采用低壓正硅酸乙酯(Low?Pressure?Tetraethyl?Orthosilicate，LPTEOS)作為中間絕緣層，但是該種電容的單位電容值只有0.72fF/um2，已經(jīng)成為制約芯片集成度的一個(gè)因素，因而制造具有更高單位電容值的電容成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

提高電容值的方法有兩種，一種是將原先厚度為400埃左右的LPTEOS層變薄，但是變薄后電容的擊穿電壓會(huì)明顯降低，不利于器件的使用。另一種是尋找其他絕緣層結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)有的LPTEOS層。

氧化層-氮化層-氧化層(Oxide-Ntride-Oxide，ONO)電容作為一種具有高電容值的電容已經(jīng)被普遍使用。請(qǐng)參見圖1，圖1是目前現(xiàn)有的一種ONO電容結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖所示，該ONO電容10從下到上依次具有：第一多晶硅層11，該第一多晶硅層11作為ONO電容10的下極板；三明治結(jié)構(gòu)的中間介質(zhì)層12，該介質(zhì)層12包括：位于第一多晶硅層11上的第一氧化層121，位于該第一氧化層121上的氮化層122，以及位于氮化層122上的第二氧化層123；第二多晶硅層13，該第二多晶硅層13作為ONO電容的上極板。這種ONO結(jié)構(gòu)的電容能夠提供大于1.6Ff/um^2的單位電容值，是比較理想的半導(dǎo)體電容。然而將這種結(jié)構(gòu)的電容運(yùn)用的0.5um及以下的PIP工藝中去時(shí)，卻會(huì)帶來一些缺陷，主要表現(xiàn)為：第一、制作該三明治結(jié)構(gòu)的步驟包括：采用干氧氧化的方式在第一多晶硅層11上生長第一氧化層121，具體為：在900℃的溫度下，將襯底材料置于高溫?cái)U(kuò)散爐中，通高純氧氣，氧化時(shí)間為70～90分鐘；然后采用低壓化學(xué)氣相沉積方法在上述第一氧化層121上沉積一層氮化硅層122，沉積溫度在700～800℃；最后在氮化硅層122上采用濕氧氧化的方式生長第二氧化層123，具體為使用高純度的氫氣和氧氣燃燒形成的水蒸汽，對(duì)氮化硅122表面氧化，氧化溫度為920℃，氧化時(shí)間為100～140分鐘?？梢钥闯鲋谱鬟@三層材質(zhì)都需要高溫處理，會(huì)對(duì)整個(gè)工藝的熱過程貢獻(xiàn)非常多，所有器件將會(huì)有不同程度的偏移；第二、由于作為下極板的第一多晶硅層11通常是與MOS管的柵極共享的，按照現(xiàn)有MOS管工藝，往往需要在該柵層多晶硅上再制作一層金屬或者金屬化硅，這層金屬或金屬化硅，在長時(shí)間的高溫作用下，很容易脫落，以硅化鎢為例，在通氧的情況下，當(dāng)溫度超過800℃時(shí)，就比較容易從多晶硅上脫落，從而影響整個(gè)器件的質(zhì)量。

因此開發(fā)一種具有高單位電容值，并且其制作工藝能夠應(yīng)用到0.5um及以下的半導(dǎo)體制作工藝中去的電容成了迫切需要解決的一個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種電容及其制作方法，該電容具有較高的單位電容值，該電容制作方法中，在制作電容的中間介質(zhì)層時(shí)，產(chǎn)生總體熱量相對(duì)較低，不足以使半導(dǎo)體器件發(fā)生偏移，也不會(huì)使柵極金屬層或金屬化硅層產(chǎn)生剝落。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種電容，包括上極板、下極板以及中間介質(zhì)層，所述中間介質(zhì)層包括位于下極板上的第一低壓正硅酸乙酯層、位于第一低壓正硅酸乙酯層上的低壓氮化硅層和位于低壓氮化硅層上的第二正硅酸乙酯層。

可選的，所述下極板為第一多晶硅層，所述上極板為第二多晶硅層。

可選的，所述下極板還包括金屬層或金屬化硅層，位于該第一多晶硅層和該第一低壓正硅酸乙酯層之間。

可選的，所述金屬層或金屬化層為鋁、鎢或者硅化鎢中的一種。

可選的，所述電容設(shè)置在一具有柵氧層和柵極層的半導(dǎo)體襯底上，其中所述電容的下極板與所述半導(dǎo)體襯底的柵極層為同一層。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種電容的制作方法，包括步驟：

1)提供一半導(dǎo)體襯底材料，在該半導(dǎo)體襯底材料上先后制作柵氧層和柵極多晶硅層，其中該柵極多晶硅層作為電容的下極板；

2)采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在柵極多晶硅層上沉積第一低壓正硅酸乙酯層；

3)采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在所述第一低壓正硅酸乙酯層上沉積低壓氮化硅層；

4)采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在所述氮化硅層上沉積第二低壓正硅酸乙酯層；

5)采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在所述第二低壓正硅酸乙酯層上沉積第二多晶硅層，該第二多晶硅層為電容的上極板。