[發明專利]多層金屬-氧化硅-金屬電容器的制作方法

有效

• 申請號: 201210116158.6
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102637583A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（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: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及電容器，具體地，涉及一種多層金屬-氧化硅-金屬電容器的制作方法。?

背景技術

電容器是集成電路中的重要組成單元，廣泛運用于存儲器，微波，射頻，智能卡，高壓和濾波等芯片中。在芯片中廣為采用的電容器構造是平行于硅片襯底的金屬-絕緣體-金屬（MIM）。其中金屬是制作工藝易與金屬互連工藝相兼容的銅、鋁等，絕緣體則是氮化硅、氧化硅等高介電常數(k)的電介質材料。改進高k電介質材料的性能是提高電容器性能的主要方法之一。?

等離子體增強型化學氣相沉積方法（PECVD，Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition）因其沉積溫度低而被廣泛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。?

中國專利CN101736314A介紹了一種改進鋁-氮化硅-鉭化物MIM電容器性能的方法。通過改進的PECVD制作氧化硅薄膜有效地減少氮化硅薄膜內殘留的硅氫鍵（Si-H），從而有效地改善了該MIM電容器的性能。?

隨著尺寸的減少，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成為一個非常有吸引力的課題。隨著半導體集成電路制造技術的不斷進步，性能不斷提升的同時也伴隨著器件小型化，微型化的進程。越來越先進的制程，要求在盡可能小的區域內實現盡可能多的器件，獲得盡可能高的性能。?

垂直于硅片襯底的金屬-氧化物-金屬(MOM)是一種在較小的芯片面積內實現較大電容的方法。MOM電容器制作工藝與金屬互連工藝的兼容性比較好，電容器兩級的外連可以和金屬互連工藝同步實現。?

因此，提供一種能夠有效地提高層間和層內電容器的電容；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；改善各器件間的電學均勻性的MOM電容器就顯得尤為重要了。?

發明內容

本發明的目的是提高層間電容器的電容，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，以及各器件間的電學均勻性。?

本發明公開一種多層金屬-氧化硅-金屬電容器的制作方法，在硅襯底上進行，其中，包括循環執行如下步驟：?

步驟1，沉淀高K值氧化硅薄膜；

步驟2，光刻并刻蝕去除部分所述高K值氧化硅薄膜；

步驟3，沉淀低k值介質層覆蓋步驟2中剩余的高K值氧化硅薄膜；

步驟4，化學機械研磨所述低k值介質層上表面；

步驟5，在所述低k值介質層上制作金屬槽和通孔，所述通孔底部接觸所述高K值氧化硅薄膜上表面；

步驟6，在所述金屬槽和通孔中填充金屬后進行化學機械研磨。

上述的方法，其中，所述高K值氧化硅薄膜通過多次循環執行如下步驟形成：?

步驟111，沉積氧化硅；

步驟112，提供含氧氣體處理所述沉積的氧化硅。

上述的方法，其中，所述氧化硅利用PECVD方法通過硅烷和一氧化二氮在等離子環境下反應生成。?

上述的方法，其中，所述含氧氣體包括一氧化氮、一氧化二氮、一氧化碳、和二氧化碳。?

上述的方法，其中，所述步驟111中，氧化硅沉積厚度取值范圍為1納米至10納米。?

上述的方法，其中，所述含氧氣體處理過程中，氣體流量取值范圍為2000sccm至6000sccm，處理溫度取值范圍為300攝氏度至600攝氏度。?

上述的方法，其中，所述反應氣體硅烷的流量取值范圍為25sccm至80sccm，所述反應氣體一氧化二氮的流量取值范圍為10000sccm至20000sccm，硅烷與一氧化二氮的流量比取值范圍為1：125至1：800，成膜速率小于100納米/分鐘。?

上述的方法，其中，在所述步驟5中，所述通孔和金屬槽的制作包括光刻后刻蝕的步驟，所述通孔的刻蝕止于所述高K值氧化硅薄膜上表面。?

上述的方法，其中，步驟6中包括沉積銅的擴散阻擋層。?

本發明通過改進PECVD工藝，更有效地提高層間和層內電容器的電容；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；改善各器件間的電學均勻性。?

附圖說明