[發明專利]MIM電容器的形成方法

在審

• 申請號: 201310317731.4
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103390542A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 趙波
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張亞利;駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別設計到一種MIM電容器的形成方法。

背景技術

在半導體器件中，電容器根據結構可以分為多晶硅-絕緣體-多晶硅（PIP）電容器和金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器。MIM電容器經常被使用在無線頻率的半導體器件中，這是因為PIP電容器中，由多晶硅形成的電容器電極會在使用過程中發生氧化，導致PIP電容器的電容減小；而MIM電容器具有低阻抗，且不會由于損耗而引起寄生電容，可以具有較高的電容。

現有技術中，參考圖1，傳統MIM電容器的形成方法包括：

參考圖1，提供基底1，在所述基底1上形成第一金屬層2；

然后，在所述第一金屬層2上形成介質層3，并在所述介質層3上形成第二金屬層4。

參考圖2，圖形化所述第二金屬層4、介質層3和第一金屬層2，在所述基底1上形成MIM電容器。

在具體實施例中，所述第一金屬層2包括底層的AlCu層和上層的氮化鈦層。

參考圖3，圖3是淀積設備的示意圖；所述淀積設備用于形成MIM電容器的第一金屬層，圖3中的黑色箭頭表示了基底在淀積設備中各腔室間的流轉次序。

形成MIM電容器的第一金屬層2的方法包括：

將基底1從進出口20放入，第一機械臂25將所述基底1送至脫汽腔21。所述脫汽腔21內具有較高的溫度（250℃以上），以去除所述基底1表面的水汽。

所述基底1在所述脫汽腔21內去除水汽后，被第一機械臂25取出，并送入通道腔22內。

然后，由第二機械臂27將所述基底1從通道腔22轉移至AlCu淀積腔23，在所述基底1上淀積形成AlCu層。

所述基底1上形成AlCu層后，由所述第二機械臂27取出，并送入氮化鈦淀積腔24內。在所述氮化鈦淀積腔24內淀積形成氮化鈦層，完成所述第一金屬層2的制備。

形成所述第一金屬層2后，所述基底1通過所述第二機械臂27由所述氮化鈦淀積腔24轉入冷卻腔26內進行降溫；降溫后，通過所述第一機械臂25將所述基底1通過所述進出口20送出。

所述基底1通過所述進出口20送出后，通過后續工藝完成MIM電容器的制備。所述MIM電容器的性能通過平均擊穿電壓值和不同位置上的擊穿電壓值進行評估，只有平均擊穿電壓值達到預定值，且不同位置上的擊穿電壓值相差較小的MIM電容器才能滿足要求。

由上述方法制備得到的MIM電容器平均擊穿電壓值低，而且MIM電容器不同位置處的擊穿電壓值相差大。

發明內容

本發明解決的問題是現有技術中形成的MIM電容器平均擊穿電壓值低，而且MIM電容器不同位置處的擊穿電壓值相差大。

為解決上述問題，本發明提供一種MIM電容器的形成方法，包括：提供基底；在100-200℃溫度范圍內，去除所述基底表面的水汽；去除所述水汽后，在所述基底上形成AlCu層；在所述AlCu層上形成介質層；在所述介質層上形成金屬層。

可選的，所述AlCu層與所述介質層之間還形成有氮化鈦層。

可選的，所述AlCu層的厚度大于或者等于1μm。

可選的，所述介質層為氮化硅層或氮化硼層。

可選的，所述金屬層為氮化鈦層。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本技術方案采用在100-200℃溫度范圍內，去除所述基底表面的水汽，使基底的溫度相對于現有技術的基底溫度（250℃）低，有利于得到上表面平坦的AlCu層，最終形成平均擊穿電壓值高，且各處的擊穿電壓值相差很小的MIM電容器。

本發明還提供一種MIM電容器的形成方法，包括：提供基底；去除所述基底表面的水汽；去除所述水汽后，冷卻所述基底至200℃以下；冷卻所述基底后，在所述基底上形成AlCu層；在所述AlCu層上形成介質層；在所述介質層上形成金屬層。

可選的，所述AlCu層與所述介質層之間還形成有氮化鈦層。

可選的，所述AlCu層的厚度大于或者等于1μm。

可選的，所述介質層為氮化硅層或氮化硼層。

可選的，冷卻所述基底至200℃以下包括：冷卻所述基底至100℃以下。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：