[發(fā)明專利]一種多層金屬-氧化硅-金屬電容的制作方法

有效

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• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102437024A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 毛智彪;胡友存;徐強
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發(fā)明涉及微電子領域，特別是涉及一種多層金屬-氧化硅-金屬電容的制作方法。

背景技術

電容器是集成電路中常用的電子元器件，也是集成電路的重要組成單元，其可以被廣泛地應用于存儲器，微波，射頻，智能卡，高壓和濾波等芯片中。目前，芯片中廣為采用的電容器是平行于硅片襯底的金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器。其中金屬通常采用與金屬互連工藝相兼容的銅、鋁等，絕緣體多為高介電常數(k)的電介質材料氧化硅或氮化硅，等離子增強型化學氣相沉積法(PECVD，Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition)因其沉積溫度低而被廣泛應用于金屬互連工藝中的薄膜沉積。利用PECVD方法制作的氧化硅或氮化硅薄膜內殘留大量的硅氫鍵(Si-H)，使其內存在較多電荷，這導致該氧化硅或氮化硅薄膜在電性厚度方面的均勻性較差，而利用該氧化硅或氮化硅薄膜制作的MIM電容器在擊穿電壓、漏電流等各電特性方面也會相應較差。

此外，隨著超大規(guī)模集成電路集成度的不斷提高，器件特征尺寸不斷等比例縮小，電路內制作的電容器尺寸也相應縮小，對電容制造的均勻性，一致性要求更為嚴格。并且隨著器件尺寸的減少，以及性能對大電容的需求，如何在有限的面積下獲得高密度的電容也成為一個有吸引力的課題。

公開號為CN101577227A的中國專利公開了一種改進鋁-氮化硅-鉭化物電容器性能的方法，通過含氧氣體處理氮化硅薄膜，形成的氮化硅薄膜內的電荷量較少，提高了氮化硅薄膜的電性厚度和物理厚度的均勻性，采用此方法形成的MIM電容在擊穿電壓，漏電流等各電特性方面有所改善，但并沒有獲得高密度的電容。因此，如何在有限面積下獲得高密度的電容仍是現(xiàn)在技術發(fā)展中急需解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種多層金屬-氧化硅-金屬電容的形成方法，以在有限面積下獲得高密度的電容，并能有效地提高層內電容器的電容，改善金屬-氧化硅-金屬(MOM)電容器的擊穿電壓、漏電流等各電特性及其各器件間的電學均勻性。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種多層金屬-氧化硅-金屬電容的制作方法，包括以下步驟：

步驟1，提供襯底；

步驟2，在上述結構表面通過等離子增強型化學氣相沉積和含氧氣體處理兩步循環(huán)的方式形成氧化硅；

步驟3，通過光刻和刻蝕去除部分氧化硅，所保留的氧化硅用于后續(xù)形成多層金屬-氧化硅-金屬電容；

步驟4，在上述結構表面沉積低k值介質層；

步驟5，利用化學機械研磨去除氧化硅表面上方的多余低k值介質層；

步驟6，通過光刻和刻蝕在低k值介質層和氧化硅中分別形成金屬槽；

步驟7，在金屬槽內填充金屬；

重復步驟2～步驟7。

較佳的，所述等離子增強型化學氣相沉積采用的反應氣體包括硅烷和一氧化二氮。

較佳的，所述硅烷的流量在500sccm至600sccm之間，所述一氧化二氮的流量在9000sccm至15000sccm之間，硅烷與一氧化二氮的流量比為1∶15至1∶30，成膜速率在1500納米/分鐘至5000納米/分鐘之間。

較佳的，所述含氧氣體處理所采用的含氧氣體包括一氧化氮、一氧化二氮、一氧化碳或二氧化碳。

較佳的，所述含氧氣體處理所采用的含氧氣體流量在2000sccm至6000sccm之間，處理溫度在300攝氏度至600攝氏度之間。

較佳的，所述通過等離子增強型化學氣相沉積和含氧氣體處理兩步循環(huán)的方式形成氧化硅的過程中，每次沉積的氧化硅厚度為1納米至10納米。

本發(fā)明通過形成低k值介質和高k值氧化硅的混合層，接著進行傳統(tǒng)工藝的光刻蝕刻，在高k值氧化硅區(qū)域實現(xiàn)多層MOM結構，在其他區(qū)域實現(xiàn)低k值互連，其中，高k氧化硅的形成采用PECVD沉積和含氧氣體處理循環(huán)進行的方式，能有效去除氧化硅中的硅氫鍵。與傳統(tǒng)的單一k值介質結構相比，本發(fā)明既能有效提高層內電容器的電容，又改善了MOM電容器的擊穿電壓、漏電流等各電特性，以及各器件間的電學均勻性。通過采用垂直電容結構，還能有效提高電容器密度，從而在較小的芯片面積內實現(xiàn)較大電容。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例形成多層MOM電容的方法流程圖；

圖2A～2J為本發(fā)明實施例形成多層MOM電容的方法示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。