氮化矽薄膜及mim電容的形成方法

2023-12-05 23:32:06 4

專利名稱：氮化矽薄膜及mim電容的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造技術領域，特別涉及一種氮化矽薄膜及MIM 電容的形成方法。
背景技術：
集成電路製造工藝是一種平面製作工藝，其結合光刻、刻蝕、沉積、 離子注入等多種工藝，在同一襯底上形成大量各種類型的複雜器件，並 將其互相連接以具有完整的電子功能。其中，電容是集成電路工藝中常 用的電子元器件，其可以被廣泛地應用於耦合器、濾波器及振蕩器等電 路當中。
現有的集成電路電容中，金屬-絕緣體-金屬型(MIM， Metal-insulator-metal)電容逐漸成為了射頻集成電路中的主流。原因在於， 其通常製作在金屬互連層中，既與集成電路工藝相兼容，又與襯底間距 離較遠，可以克服由多晶矽-介質層_多晶矽型(PIP， Poly-insulator-ploy) 電容具有的寄生電容大、器件性能隨頻率增大而明顯下降的弊端。
MIM電容通常會形成於集成電路中頂層的兩層金屬連線之間，或頂 層與中間金屬連線之間。圖1為現有的一種MIM電容的剖面示意圖，如圖 l所示，襯底上具有下層金屬結構101及上層金屬結構103,該兩層金屬結 構間利用層間介質層102隔離，並通過通孔結構104實現電連接。在該下 層金屬結構101及上層金屬結構103之間的層間介質層內還形成了MIM電 容，該電容包括下電極lll、上電極112及位於兩電極間的絕緣層113。另 外，該電容的下電極111和上電極112還分別通過在層間介質層102內形成 的連接孔連接至位於層間介質層102表面內的金屬導電結構114及115。
上述現有的MIM電容通常會採用高介電常數的氮化矽薄膜形成絕緣 層113,具體地，利用PECVD方法形成的氮化矽因其沉積溫度低而被廣泛 應用。但是，利用該方法形成的氮化矽薄膜內殘留大量Si-H,使其內存在較多電荷，這導致該氮化矽薄膜在電性厚度方面的均勻性(uniformity) 較差，而利用該氮化矽薄膜形成的MIM電容在擊穿電壓、漏電流等各電 特性方面也會相應較差。
隨著超大規模集成電路的集成度不斷提高，器件特徵尺寸不斷等比 例縮小，電路內製作的電容尺寸也相應縮小，對電容製造的均勻性、一 致性會提出更為嚴格的要求。尤其在工藝進入90nm以下後，上述利用傳 統PECVD方法沉積氮化矽薄膜來形成電容兩極間的絕緣層的方法已不能 滿足電容製作的要求。
於2006年2月15日公開的公開號為CN1734763A的中國專利申請提出 了一種新的MIM電容製造方法，該方法中MIM電容的上電極採用了氮化 鈦材料，其通過對通孔的刻蝕條件進行改進，改善了MIM電容的電特性。 但是該方法較為複雜，可能會引起其它問題，實際上對電容電特性的改 善效果有限。

發明內容
本發明提供一種氮化矽薄膜及MIM電容的形成方法，以改善現有 方法形成的氮化矽薄膜在電性厚度方面的均勻性較差，以及MIM電容 在電特性方面較差的現象。
本發明提供的一種氮化矽薄膜的形成方法，包括步驟
提供襯底；
在所述襯底上沉積氮化矽薄膜；
利用含氧氣體對所述氮化矽薄膜進行處理。
優選地，所述含氧氣體包括一氧化二氮或二氧化碳。
優選地，所述含氧氣體的流量在2000至6000sccm之間。
優選地，所述處理的溫度在300至500°C之間。
優選地，在所述處理時處理室的壓力在3至6Torr之間。優選地，在所述處理時還加入了功率在100至500W之間的射頻功率。
優選地，所述處理的時間在10至40秒之間。 可選地，所述含氧氣體包括一氧化氮或一氧化碳。 可選地，所述沉積氮化矽薄膜是利用等離子體增強型化學氣相沉積 方法實現。
可選地，所述處理是在等離子體增強型化學氣相沉積的處理室內完成。
本發明具有相同或相應技術特徵的一種MIM電容的形成方法，包 括步驟
提供襯底；
在所述襯底上形成下電極金屬層； 在所述下電極金屬層上沉積電容絕緣層； 利用含氧氣體對所述電容絕緣層進行處理； 在所述電容絕緣層上形成上電極金屬層； 刻蝕所述上電極金屬層，形成金屬上電極；
刻蝕所述電容絕緣層和所述下電極金屬層，形成電容絕緣體及金屬 下電極。
優選地，所述電容絕緣層為氮化矽層。
優選地，所述含氧氣體包括一氧化二氮或二氧化碳。
優選地，所述含氧氣體的流量在2000至6000sccm之間。
優選地，所述處理的溫度在300至500°C之間。
優選地，在所述處理時處理室的壓力在3至6Torr之間。
優選地，在所述處理時還加入了功率在100至500W之間的射頻功率。優選地，所述處理的時間在10至40秒之間。
可選地，所述含氧氣體包括一氧化氮或一氧化碳。
優選地，所述沉積電容絕緣層是利用等離子體增強型化學氣相沉積 方法實現。
優選地，所述處理是在等離子體增強型化學氣相沉積的處理室內完成。
優選地，所述電容絕緣層的厚度在400至700A之間。 優選地，所述金屬下電極的厚度在1800至2300A之間。 優選地，所述金屬上電極的厚度在400至600A之間。 優選地，所述上電極金屬層包括鉭化物。 優選地，所述下電極金屬層包括金屬鋁。 可選地，形成金屬上電極後，還包括步驟 製作金屬電連線結構。
可選地，所述金屬電連線結構由銅金屬形成。 優選地，形成金屬電連線結構的步驟包括 在襯底上形成層間介質層； 在所述層間介質層上形成通孔的掩膜圖形； 對所述層間介質層進行刻蝕形成通孔開口 ； 在所述層間介質層上形成溝槽的掩膜圖形； 對所述層間介質層進行刻蝕形成溝槽開口 ； 在所述層間介質層上及所述通孔及溝槽開口內沉積銅金屬； 平坦化所述銅金屬，形成金屬電連接結構。 與現有技術相比，本發明具有以下優點
本發明的氮化矽薄膜的形成方法，在沉積氮化矽薄膜後，利用含氧氣體對該薄膜進行了處理，因該含氧氣體會與氮化矽薄膜內的Si-H中 的H發生反應，該步處理可以有效減少氮化矽薄膜內的電荷量，提高氮 化矽薄膜的電性厚度均勻性。
本發明的MIM電容的形成方法，在下金屬電極之上沉積氮化矽薄 膜之後，利用含氧氣體對該薄膜進行了處理，因該含氧氣體會與氮化矽 薄膜內的Si-H中的H發生反應，該步處理可以有效減少氮化矽薄膜內 的電荷量。利用本發明的MIM電容形成方法形成的MIM電容不僅在擊 穿電壓、漏電流等各電特性方面有所改善，而且在各器件間的電學均勻 性方面也得到了提高。


圖1為現有的一種MIM電容的剖面示意圖2為本發明第一實施例的氮化矽薄膜形成方法的流程圖3為本發明第二實施例的MIM電容形成方法的流程圖4為本發明第二實施例中提供的襯底的剖面示意圖5為本發明第二實施例中形成下電極金屬層後的器件剖面圖6為本發明第二實施例中形成MIM電容絕緣層後的器件剖面圖7為本發明第二實施例中形成上電極金屬層後的器件剖面圖8為本發明第二實施例中形成金屬上電極後的器件剖面圖9為本發明第二實施例中形成電容結構後的器件剖面圖10為本發明第二實施例中形成金屬電連線結構後的器件剖面圖ll為採用本發明第二實施例方法前後的MIM電容的擊穿電壓特 性檢測結果比較圖12為採用本發明第二實施例方法前後的MIM電容的漏電流特性 ;險測結果比4交圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合 附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
多適當的材料製作，下面是通過具體的實施例來加以說明，當然本發明 並不局限於該具體實施例，本領域內的普通技術人員所熟知的一般的替 換無疑地涵蓋在本發明的保護範圍內。
其次，本發明利用示意圖進行了詳細描述，在詳述本發明實施例時， 為了便於說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，不 應以此作為對本發明的限定，此外，在實際的製作中，應包含長度、寬 度及深度的三維空間尺寸。
當器件關鍵尺寸縮小至90nm以下時，對半導體製作工藝的要求更為 嚴格。以電容的製作為例，即使在其製作過程中僅存在的一些細小的偏 差或細微的問題，也會對製作形成的實際電容的各參數產生不可忽視的 影響。如位於電容兩電極間的絕緣層，常採用介質常數較高的氮化矽薄 膜形成，但利用現有的形成方法形成的氮化矽薄膜內常含有較多的電荷， 這將影響到最終形成的電容的各電學參數及其電學特性的均勻性。為此， 本發明提出了 一種新的氮化矽薄膜及MIM電容的形成方法。
第一實施例
本發明的第 一 實施例介紹了 一種新的氮化矽薄膜的形成方法，圖2為 本發明第 一實施例的氮化矽薄膜形成方法的流程圖，下面結合圖2對本發 明的第 一 實施例進行詳細介紹。
步驟201:提供襯底。
本實施例中所提供的襯底可以為單純的矽襯底，也可以為已形成金 屬氧化物半導體電晶體的矽襯底，還可以為已形成底層金屬連線結構的 襯底。步驟202:在所述襯底上沉積氮化矽薄膜。
本實施例中，為了減少製作過程中的熱預算，本步沉積工藝採用了 等離子體增強型化學氣相沉積方法(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )，利用珪烷(SiH4 )及氨氣(NH3)作為反應氣體形成 了氮化矽薄膜。
該薄膜的具體厚度可由具體的器件結構決定，例如，如果將該氮化 矽薄膜作為MIM電容內的絕緣層，則其厚度通常可以在400至700A 之間，如為500A等。
本步的工藝條件可以設置為沉積溫度在400。C左右，射頻功率在 300至1000W之間，處理室內的壓力在2至5Torr之間，如3Torr。另 外，在沉積過程中除反應氣體外，還可以加入其它的載氣體，如氮氣等。
本步沉積的氮化矽薄膜內具有較多不穩定的Si-H，因此，在薄膜內 殘留的電荷較多，這直接導致薄膜電性厚度的均勻性較差。為此，本實 施例中，對該氮化矽薄膜還進行了後續處理，以減少薄膜內的Si-H，提 高薄膜的電學均勻性。
步驟203:利用含氧氣體對所述氮化矽薄膜進行去電荷處理。
本實施例中，在PECVD的處理室內沉積了氮化矽薄膜後，仍將襯 底保留在處理室內，對其進行了原位去電荷處理。
本實施例中，本步去電荷處理中通入的含氧氣體為一氧化二氮 (N20 )，在本發明的其它實施例中還可以為二氧化碳(C02),氧氣(02 )、 臭氧(03)、 一氧化氮(NO)或一氧化碳(CO)等。但其中，氧氣與 臭氧解離較難， 一氧化氮及一氧化碳具有一定的毒性，本實施例中推薦 使用的優選方案為N20或C02。
本步去電荷處理時通入的含氧氣體流量可以設置在2000至 6000sccm之間，如3000sccm、 4000sccm或5000sccm等。處理室內的 壓力可以設置在3Torr至6Torr之間，如為5Torr;溫度可以設置在300至500°C之間，如為400°C。
另外，在本步去電荷處理過程中，還可以引入射頻電源，形成等離 子體以提高含氧氣體的解離度，進而提高對氮化矽薄膜的去電荷效果。 該電源的功率可以設置在100至500W之間，如為200W、 300W等。 本步去電荷處理所需的處理時間約在10至40秒之間，如為20秒或30 秒等。
本步去電荷處理中，含氧氣體與Si-H發生反應，減少了氮化矽薄 膜內殘留的電荷量，提高了薄膜在電性厚度上的均勻性。另外，由於本 實施例中還採用了等離子體對該氮化矽薄膜進行了轟擊，其在一定程度 上也可以改善該氮化矽薄膜在物理上的厚度均勻性。
第二實施例
本發明的第二實施例介紹了一種新的MIM電容的形成方法，圖3為本 發明第二實施例的MIM電容形成方法的流程圖，圖4至圖8為說明本發明 第二實施例的MIM電容形成方法的器件剖面圖，下面結合圖3至圖8對本 發明的第二實施例進行詳細介紹。
步驟301:提供襯底。
本實施例中所提供的襯底可以為已形成金屬氧化物半導體電晶體 的矽襯底，也可以為已形成底層金屬連線結構的襯底。
在本發明的其它實施例中，還可以是其它材料的半導體襯底，如鍺 襯底、砷化鎵襯底等。
圖4為本發明第二實施例中提供的襯底的剖面示意圖，如圖4所示， 所提供的襯底400內已形成了下層導電結構401。
步驟302:在所述襯底上形成下電才及金屬層。
圖5為本發明第二實施例中形成下電極金屬層後的器件剖面圖，如 圖5所示，在襯底400上形成了下電極金屬層411。本實施例中形成的
12MIM電容的下電極金屬層411可以包括金屬鋁，該下電極金屬層411 的厚度通常可以設置在1800至2300A之間，如為2000A。
注意到在該金屬鋁的上、下通常還會具有一層阻擋層(圖中未示 出)，該阻擋層通常由鉭化物形成，如氮化鉭(TaN),其可以防止金屬 鋁向介質層內擴散，並加強金屬鋁與介質層間的粘附力度。本實施例中， 金屬鋁及位於其上、下的阻擋層均為利用物理氣相沉積方法在同一沉積 設備內形成。
為了確保在後續的刻蝕工藝中不損傷下層的結構，且得到較為均勻 一致的刻蝕結果，在本實施例中，還在形成下電極金屬層411之前，先 形成了一層刻蝕速率與該層相差較遠的下層刻蝕停止層421，該層可以 由氮化矽或含氮的碳化矽等材料形成，其厚度可以在300至700 A之間， 如為500A。
另外，在本發明的其它實施例中，為了在後續的刻蝕工藝中(通常 為形成通孔的刻蝕工藝)保護下電極金屬層411,還可以在該層上沉積 一層保護層422,該層通常由介質層形成，如可以為氧化矽層、氮化矽 層或碳化矽層等。
步驟303:在所述下電極金屬層上形成電容絕緣層。
圖6為本發明第二實施例中形成MIM電容絕緣層後的器件剖面圖， 如圖6所示，在下電極金屬層411上形成了電容絕緣層412。
本實施例中的電容絕緣層412為氮化矽薄膜層，且採用的是等離子 體增強型化學氣相沉積方法(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition),利用矽烷(SiH4 )及氨氣(NH3)作為反應氣體形成的氮 化矽薄膜。
該薄膜的具體厚度可由具體的器件結構決定，作為MIM電容間的 絕緣層，通常可以在400至700A之間，如為500A等。
對本步的工藝條件進行了優化，包括沉積溫度在400。C左右，射頻功率在300至1000W之間，處理室內的壓力在2至5Torr之間，如 3Torr。另外，在沉積過程中除反應氣體外，還可以加入其它的載氣體， 如氮氣等。
本步沉積的氮化矽薄膜內具有較多不穩定的Si-H，因此，在薄膜內 殘留的電荷較多，這直接導致薄膜電性厚度的均勻性較差。為此，本實 施例中，對該氮化矽薄膜還進行了後續處理，減少薄膜內的Si-H,提高 薄膜的電學均勻性。
步驟304:利用含氧氣體對所述電容絕緣層進行去電荷處理。
本實施例中，在PECVD的處理室內沉積了電容絕緣層412 (本實 施例中為氮化矽薄膜)後，仍將襯底保留在處理室內，對其進行原位的 去電荷處理。
本實施例中，本步去電荷處理中通入的含氧氣體為一氧化二氮 (N20 )，在本發明的其它實施例中還可以為二氧化碳(C02 )，氧氣(02 )、 臭氧(03)、 一氧化氮(NO)或一氧化碳(CO)等。但其中，氧氣與 臭氧解離較難， 一氧化氮及一氧化碳具有一定的毒性，本實施例中推薦 使用的優選方案為N20或C02。
本步去電荷處理時通入的含氧氣體流量可以設置在2000至 6000sccm之間，如3000sccm、 4000sccm或5000sccm等。處理室內的 壓力可以設置在3Torr至6Torr之間，如為5Torr;溫度可以設置在300 至500°C之間，如為400°C。
另外，在本步去電荷處理過程中，還可以引入射頻電源，形成等離 子體以提高含氧氣體的解離度，進而提高對氮化矽薄膜的去電荷效果。 該電源的功率可以i殳置在100至500W之間，如為200W、 300W等。 本步去電荷處理所需的處理時間約在10至40秒之間，如為20秒或30秒等。
由於對該電容絕緣層412進行了去電荷處理，減少了該電容絕緣層
14412內殘留的電荷量，提高了其在電性厚度上的均勻性。
另夕卜，由於本步中還採用了等離子體對該電容絕緣層412進行了轟
擊，其在一定程度上也可以改善該電容絕緣層412的物理厚度的均勻性。
步驟305:在所述電容絕緣層上形成上電極金屬層。
圖7為本發明第二實施例中形成上電極金屬層後的器件剖面圖，如 圖7所示，在電容絕緣層412 (即本實施例中的氮化矽薄膜)上形成了 上電極金屬層413。本實施例中形成的MIM電容的上電極金屬層413 由金屬鉭化物形成，如氮化鉭(TaN)等。其厚度可以設置在500至1000 A之間，如為800A。
為了確保在刻蝕該上電極金屬層413時不損傷下層結構，且得到較 為均勻一致的刻蝕結果，在本發明的其它實施例中，還可以在電容絕緣 層413之上形成一層刻蝕速率與上電極金屬層413相差較遠的上層刻蝕 停止層(本圖中未示出)，該層可以由氮化矽或含氮的碳化矽等材料形 成。
步驟306:光刻、刻蝕上電極金屬層以形成金屬上電極。
圖8為本發明第二實施例中形成金屬上電極後的器件剖面圖，如圖 8所示，先利用光刻技術在上電極金屬層413上形成金屬上電極的掩膜 圖形，再利用刻蝕的方法對該上電極金屬層413進行刻蝕，形成了金屬 上電極433。
步驟307:光刻、刻蝕電容絕緣層及下電極金屬層，形成電容絕緣 體及金屬下電極。
圖9為本發明第二實施例中形成電容結構後的器件剖面圖，如圖9 所示，先利用光刻技術在電容絕緣層412上形成金屬下電極的掩膜圖形， 再利用刻蝕的方法對電容絕緣層412及下電極金屬層411進行刻蝕，形 成了電容絕緣體432及金屬下電極431 。
至此，MIM電容的結構已基本完成，具有了金屬 、下電極和中間的絕緣層。不過，在此後還需要為其製作金屬電連線結構。
步驟308:製作金屬電連線結構。
圖IO為本發明第二實施例中形成金屬電連線結構後的器件剖面圖， 如圖IO所示，先在襯底上形成層間介質層404，再在該層間介質層404 內形成了各導電結構414、 415和416，其分別與MIM電容的金屬下電 極431、金屬上電極432及下層導電結構401相連。
本實施例中形成的金屬電連線結構可以由金屬銅形成，其的製作可 以適用銅雙鑲嵌結構的工藝步驟，具體可以包括
A、 在襯底上沉積層間介質層404,其可以是利用化學氣相沉積方 法形成的氧化矽層，如低介電常數的未摻雜的氧化矽層(USG)，或黑 鑽石(BD,Black Diamond )等。該層厚度通常可以設置在6000至15000A 之間，如為8000A、 10000 A等。
B、 利用光刻技術在層間介質層404上形成金屬電連線結構中的通 孔圖形的光刻膠掩膜，再利用刻蝕方法在各對應層間介質層內形成通孔 開口 。
C、 利用光刻技術在層間介質層404上形成金屬電連線結構中的溝 槽圖形(其與各導電結構的圖形相對應)的光刻月交掩膜，再利用刻蝕方 法在各對應層間介質層內形成溝槽開口 。
D、 在襯底表面依其形貌覆蓋一層阻擋層(圖中未示出)，其可以由 氮化鈦、氮化鉭等材料形成，用於防止後面沉積的銅金屬向周圍的介質 層內擴散。
E、 利用物理氣相沉積等方法在層間介質層404表面及通孔及溝槽 開口內形成銅晶種層，再利用電鍍方法在其上形成銅金屬層，此時的銅 金屬層會填充於各開口內。
F、 利用化學機械研磨方法將層間介質層404上的銅金屬、阻擋層 去除，僅留下在層間介質層404各開口內的銅金屬，形成了分別與MIM電容的金屬下電極431、金屬上電極432及下層導電結構401相連的各 導電結構414、 415和416。
圖11為採用本發明第二實施例方法前後的MIM電容的擊穿電壓特 性檢測結果比較圖，如圖11所示，橫坐標代表擊穿電壓，縱坐標代表 小於某一擊穿電壓的器件概率數，圖中1101為檢測得到的採用傳統的 MIM電容形成方法形成的電容的擊穿電壓特性曲線，1102為檢測得到 的採用本發明第二實施例方法形成的電容的擊穿電壓特性曲線。
由圖ll可以看出，採用本發明第二實施例的形成方法後，MIM電 容的擊穿電壓特性有了明顯的改善，其中值由25.3V提高到了 28.1V。 另外，其均勻性、 一致性更好，表現為其的檢測曲線更為陡直，計算得 到其的標準方差由原來的3.77降至了 2.43。
圖12為採用本發明第二實施例方法前後的MIM電容的漏電流特性 檢測結果比較圖，如圖12所示，橫坐標代表在MIM電容上施加19V 電壓時的器件漏電流，縱坐標代表小於某一漏電流的器件概率數，圖中 1201為檢測得到的採用傳統的MIM電容形成方法形成的電容的擊穿電 壓特性曲線，1202為檢測得到的採用本發明第二實施例方法形成的電容 的擊穿電壓特性曲線。
由圖12可以看出，採用本發明第二實施例的形成方法後，MIM電 容的漏電流特性有了明顯的改善，其中值由原來的1.68x 10—、降到了 6.29x 1(T1A。另外，其均勻性、 一致性更好，表現為其檢測曲線更為 陡直，計算得到的標準方差由原來的3.34x 10 —9降至了 4.68 x 10 —10。
圖11及圖12的檢測結果進一步證實了採用本實施例中的MIM電 容形成方法後，有效減少了該層內的不穩定的Si-H及電荷量，使得形 成的MIM電容不^f又在擊穿電壓、漏電流等各電特性方面有所改善，而 且在各器件間的電學均勻性方面也得到了提高。
本實施例中的MIM電容的金屬上電極利用鉭化物形成，下電極利用金屬鋁形成，而相關的電連接則是利用金屬銅形成，在本發明的其它 實施例中，上述金屬導電結構整體或部分也可以由其它材料形成，如鋁、 鴒或銅等，其具體實施步驟與思路均和本實施例相似(僅是在形成金屬 結構時的具體步驟有所不同)，在本發明實施例的啟示下，這一應用的 延伸對於本領域普通技術人員而言是易於理解和實現的，在此不再贅述。
本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明， 任何本領域^f支術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以^i文出可能 的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所界定的 範圍為準。
權利要求
1、一種氮化矽薄膜的形成方法，其特徵在於，包括步驟提供襯底；在所述襯底上沉積氮化矽薄膜；利用含氧氣體對所述氮化矽薄膜進行處理。
2、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於所述含氧氣體包 括一氧化二氮或二氧化碳。
3、 如權利要求1或2所述的形成方法，其特徵在於所述含氧氣 體的流量在2000至6000sccm之間。
4、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於所述處理的溫度 在300至500。C之間。
5、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於在所述處理時處 理室的壓力在3至6Torr之間。
6、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於在所述處理時還 加入了功率在100至500W之間的射頻功率。
7、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於所述處理的時間 在10至40秒之間。
8、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於所述含氧氣體包 括一氧化氮或一氧化碳。
9、 如權利要求1所述的形成方法，其特徵在於所述沉積氮化矽 薄膜是利用等離子體增強型化學氣相沉積方法實現。
10、 如權利要求9所述的形成方法，其特徵在於所述處理是在等 離子體增強型化學氣相沉積的處理室內完成。
11、 一種MIM電容的形成方法，其特徵在於，包括步驟 提供襯底；在所述襯底上形成下電極金屬層；在所述下電極金屬層上沉積電容絕緣層； 利用含氧氣體對所述電容絕緣層進行處理； 在所述電容絕緣層上形成上電極金屬層； 刻蝕所述上電極金屬層，形成金屬上電極；刻蝕所述電容絕緣層和所述下電極金屬層，形成電容絕緣體及金屬 下電極。
12、 如權利要求11所述的形成方法，其特徵在於所述電容絕緣 層為氮化矽層。
13、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述含氧 氣體包括一氧化二氮或二氧化碳。
14、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述含氧 氣體的流量在2000至6000sccm之間。
15、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述處理 的溫度在300至500°C之間。
16、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於在所述處 理時處理室的壓力在3至6Torr之間。
17、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於在所述處 理時還加入了功率在100至500W之間的射頻功率。
18、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述處理 的時間在10至40秒之間。
19、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述含氧 氣體包括一氧化氮或一氧化碳。
20、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述沉積 電容絕緣層是利用等離子體增強型化學氣相沉積方法實現。
21、 如權利要求20所述的形成方法，其特徵在於所述處理是在等離子體增強型化學氣相沉積的處理室內完成。
22、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述電容 絕緣層的厚度在400至700A之間。
23、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述金屬 下電極的厚度在1800至2300A之間。
24、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述金屬 上電極的厚度在400至600A之間。
25、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述上電 極金屬層包括鉭化物。
26、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於所述下電 極金屬層包括金屬鋁。
27、 如權利要求11或12所述的形成方法，其特徵在於，形成金屬 上電極後，還包括步驟制 作金屬電連線結構。
28、 如權利要求27所述的形成方法，其特徵在於所述金屬電連 線結構由銅金屬形成。
29、 如權利要求28所述的形成方法，其特徵在於，形成金屬電連 線結構的步驟包括在襯底上形成層間介質層；在所述層間介質層上形成通孔的掩膜圖形；對所述層間介質層進行刻蝕形成通孔開口 ；在所述層間介質層上形成溝槽的掩膜圖形；對所述層間介質層進行刻蝕形成溝槽開口 ；在所述層間介質層上及所述通孔及溝槽開口內沉積銅金屬；平坦化所述銅金屬，形成金屬電連接結構。
全文摘要
本發明公開了一種氮化矽薄膜的形成方法，包括步驟提供襯底；在所述襯底上沉積氮化矽薄膜；利用含氧氣體對所述氮化矽薄膜進行處理。本發明還對應公開了一種利用該氮化矽薄膜形成方法製作MIM電容的方法。採用本發明方法形成的氮化矽薄膜內的電荷量較少，提高了氮化矽薄膜的電性厚度和物理厚度均勻性。採用本發明的方法形成的MIM電容不僅在擊穿電壓、漏電流等各電特性方面有所改善，而且在各器件間的電學均勻性方面也得到了提高。
文檔編號H01L21/3105GK101577227SQ20081010590
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月5日 優先權日2008年5月5日
發明者強 徐, 明 蔡, 鄒曉東 申請人:中芯國際集成電路製造(北京)有限公司