專利名稱：金屬-多層絕緣體-金屬電容器及其制造方法、集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種金屬-多層絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)的電容器制造方法以及由此制成的金屬-多層絕緣體-金屬電容器，此外，本發(fā)明涉及一種采用了由此制成的金屬-多層絕緣體-金屬電容器的集成電路。
背景技術(shù)：
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(gòu)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(shù)(k)的電介質(zhì)材料。改進高k電介質(zhì)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 VaporDeposition)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。高k值絕緣體氮化硅可以如下式所示地利用PECVD方法通過硅烷和氨氣在等離子環(huán)境下反應(yīng)生成。
權(quán)利要求
1.一種金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于包括 介質(zhì)層提供步驟，用于提供介質(zhì)層； 電容器槽形成步驟，用于在介質(zhì)層中形成用于形成電容器的電容器槽； 電容器槽填充步驟，用于在電容器槽中填充氮化硅； 電容器圖案形成步驟，用于使所填充的氮化硅圖案化，從而形成多個氮化硅柱； 氧化硅沉積步驟，用于在氮化硅柱的側(cè)壁上沉積氧化硅；以及 金屬填充步驟，用于利用金屬填充圖案化的氮化硅中形成的凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于還包括重復(fù)所述介質(zhì)層提供步驟、所述電容器槽形成步驟、所述電容器槽填充步驟、所述電容器圖案形成步驟、所述氧化硅沉積步驟、所述導(dǎo)線槽形成步驟、以及所述金屬填充步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，在所述電容器槽填充步驟中，通過PECVD以沉積氮化硅-含氧氣體處理的兩步循環(huán)方式沉積氮化硅，并用化學機械研磨去除多余氮化硅，由此形成介質(zhì)層和氮化硅的混合層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，在所述電容器圖案形成步驟中，通過光刻和刻蝕在所填充的氮化硅中形成電容器的圖形，并且利用各向異性刻蝕進行減薄以最終形成氮化硅柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，通過PECVD以沉積氧化硅-含氧氣體處理的兩步循環(huán)方式沉積氧化硅，并利用各向異性刻蝕去除水平方向的氧化硅，由此形成包含氧化硅-氮化硅-氧化硅的多層絕緣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，氧化硅沉積步驟中的含氧氣體包括一氧化氮、一氧化二氮、一氧化碳、和二氧化碳中的一種或者多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，在氧化硅沉積步驟中，氧化硅沉積步驟中的含氧氣體包括一氧化二氮，并且反應(yīng)氣體硅烷的流量在25sccm至600sccm之間，反應(yīng)氣體一氧化二氮的流量在9000sccm至20000sccm之間，硅烷與一氧化二氮的流量比為I : 15至I : 800之間，成膜速率處于10納米/分鐘至5000納米/分鐘之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，在氧化硅沉積步驟中的沉積氮化硅-含氧氣體處理的兩步循環(huán)中，含氧氣體處理的氣體流量在2000至6000sccm之間，處理溫度在300至600攝氏度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于，在氧化硅沉積步驟中的沉積氮化硅-含氧氣體處理的兩步循環(huán)中，每次氮化硅沉積厚度為I納米至10納米。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法，其特征在于還包括導(dǎo)線槽形成步驟，用于在介質(zhì)層中形成用于形成導(dǎo)線的導(dǎo)線槽；并且，其中在所述金屬填充步驟中，還利用金屬填充導(dǎo)線槽以形成導(dǎo)線部分。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求I至10所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法制成的金屬-多層絕緣體-金屬電容器。
12.—種采用了根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬-多層絕緣體-金屬電容器的集成電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬-多層絕緣體-金屬電容器及其制造方法、集成電路。根據(jù)本發(fā)明的金屬-多層絕緣體-金屬電容器制造方法包括介質(zhì)層提供步驟，用于提供介質(zhì)層；電容器槽形成步驟，用于在介質(zhì)層中形成用于形成電容器的電容器槽；電容器槽填充步驟，用于在電容器槽中填充氮化硅；電容器圖案形成步驟，用于使所填充的氮化硅圖案化，從而形成多個氮化硅柱；氧化硅沉積步驟，用于在氮化硅柱的側(cè)壁上沉積氧化硅；以及金屬填充步驟，用于利用金屬填充圖案化的氮化硅中形成的凹部。根據(jù)本發(fā)明，可有效地提高層間和層內(nèi)電容器的電容，改善包含金屬-多層絕緣體-金屬電容器的擊穿電壓、漏電流等各電特性，以及各器件間的電學均勻性。
文檔編號H01L21/02GK102623305SQ20121008140
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者徐強, 毛智彪, 胡友存 申請人:上海華力微電子有限公司