[發(fā)明專利]一種MIS薄膜電容器的制造工藝

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• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105261657A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 尚超紅;杜玉龍;韓玉成;李勝;陳凱;王五松;潘甲東;嚴勇;王利凱;劉劍林;溫占福
• 申請（專利權(quán)）人: 中國振華集團云科電子有限公司
• 主分類號: H01L29/94
• 分類號: H01L29/94;H01L21/02;H01G4/08;H01G4/33;H01G13/00
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產(chǎn)權(quán)事務所 53113
• 代理人: 張璽

本發(fā)明公開了一種MIS薄膜電容器的制造工藝，包括以下步驟：低電阻率硅襯底準備、硅片清洗、生成氧化硅層、沉積氮化硅層、熱處理、濺射上電極、曝光顯影、電鍍、腐蝕、背部減薄、濺射下電極、劃片切割。本發(fā)明采用低電阻率硅片作為襯底，依次在低電阻率硅襯底上生長氧化硅層和沉積氮化硅層雙層介質(zhì)作為絕緣功能層，提高了電容器的Q值(大于10000)，減小了電容溫度系數(shù)(小于50ppm/℃)，并有效降低了電容器內(nèi)粒子貫穿幾率，提高了MIS薄膜電容器的耐壓和穩(wěn)定性，其制備工藝簡單，與普通半導體薄膜工藝兼容，成本低廉，穩(wěn)定性和重復性較好，適合批量化生產(chǎn)。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于半導體集成電路制造技術(shù)領域，具體涉及一種MIS薄膜電容器的制造工藝。

背景技術(shù)

電容器是集成電路中使用很廣的一類元器件，適用于需要DC阻隔、RF旁路的芯片與引線電路，還可在濾波器、振蕩器和匹配網(wǎng)絡中作調(diào)諧元件。目前，金屬-絕緣層-金屬電容器的報道較多，絕緣層一般為單一的氧化物或者氮化物，金屬一般為與金屬互聯(lián)工藝相兼容的銅、鋁等，但此種電容器易受介質(zhì)材料影響，如介質(zhì)材料的均勻性和其本身缺陷等，導致電容器的溫度系數(shù)高達±20％～±30％，Q值較低(一般小于1000)，電容量一致性差。本發(fā)明采用熱氧化技術(shù)和等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)法在低電阻率硅襯底上依次制備SiO2和Si3N4功能層，再通過金屬化制備金上電極，使用背部減薄、濺射下電極，經(jīng)電鍍和劃片切割工藝，制得金-低電阻率硅基-雙介質(zhì)層-金新型MIS薄膜電容器。通過上述方法制備的MIS薄膜電容器，其溫度系數(shù)低于50ppm/℃，Q值大于7000，電容量一致性好，工作溫度范圍較寬(-65℃至200℃之間工作)，并且具有很高絕緣電阻(大于100GΩ)、優(yōu)異的長期穩(wěn)定性與可靠性。除此之外，還具有可通過計算設計雙介質(zhì)膜層的厚度，從而可準確設計電容器電容量的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種MIS薄膜電容器的制造工藝，解決了常規(guī)芯片電容器溫度系數(shù)高、Q值小、容值一致性差、絕緣電阻小、以及設計和產(chǎn)品偏差大等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種MIS薄膜電容器的制造工藝，包括以下步驟：

(1)低電阻率硅襯底準備：選用電阻率＜0.0015Ω·cm的硅片作為硅襯底；

(2)硅片清洗：將硅片清洗、甩干，待用；

(3)生成氧化硅層：采用熱氧化法生成氧化硅層，將清洗、甩干后的硅片置于含氧氣氛的高溫擴散爐中，使其表面的硅與氧氣反應生成氧化硅薄膜層；

(4)沉積氮化硅層：采用等離子體增強化學氣相沉積法沉積氮化硅層；

(5)熱處理：將沉積氮化硅層后的硅襯底在真空氣氛中熱處理后待用；

(6)濺射上電極：將熱處理后的硅襯底清洗干凈，然后用磁控濺射法依次濺射鈦鎢打底層和金層；

(7)曝光顯影、電鍍、腐蝕：

根據(jù)電容量要求，選擇合適的掩模板，設置合適的曝光時間進行曝光，采用與光刻膠相匹配的顯影液進行顯影；

曝光顯影后，電鍍Au層，然后電鍍Ni層；

曝光顯影和電鍍后的其他部分即絕緣邊和刀寬部分進行濕法刻蝕，首先用丙酮去除未曝光的光刻膠，然后依次刻蝕Au、TiW，最后刻蝕Ni；

(8)背部減薄：采用機械減薄的方法，對硅襯底進行減薄，使電容器達到所需厚度；

(9)濺射下電極：將處理后的硅襯底清洗干凈，清洗后用磁控濺射法依次濺射鈦鎢打底層和金層；