[发明专利]一种多层金属-氧化物-金属电容的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子领域，特别是涉及一种多层金属-氧化物-金属电容的制作 方法。

背景技术

电容器是集成电路中常用的电子元器件，也是集成电路的重要组成单元， 其可以被广泛地应用于存储器，微波，射频，智能卡，高压和滤波等芯片中。 目前，芯片中广为采用的电容器是平行于硅片衬底的金属-绝缘体-金属(MIM) 电容器。其中金属通常采用与金属互连工艺相兼容的铜、铝等，绝缘体多为高 介电常数(k)的电介质材料氧化硅或氮化硅，等离子增强型化学气相沉积法 (PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)因其沉积温度低而被广 泛应用于金属互连工艺中的薄膜沉积。利用PECVD方法制作的氧化硅或氮化硅 薄膜内残留大量的硅氢键(Si-H)，使其内存在较多电荷，这导致该氧化硅或氮 化硅薄膜在电性厚度方面的均匀性较差，而利用该氧化硅或氮化硅薄膜制作的 MIM电容器在击穿电压、漏电流等各电特性方面也会相应较差。

此外，随着超大规模集成电路集成度的不断提高，器件特征尺寸不断等比 例缩小，电路内制作的电容器尺寸也相应缩小，对电容制造的均匀性，一致性 要求更为严格。并且随着器件尺寸的减少，以及性能对大电容的需求，如何在 有限的面积下获得高密度的电容也成为一个有吸引力的课题。

公开号为CN101577227A的中国专利公开了一种改进铝-氮化硅-钽化物电 容器性能的方法，通过含氧气体处理氮化硅薄膜，形成的氮化硅薄膜内的电荷 量较少，提高了氮化硅薄膜的电性厚度和物理厚度的均匀性，采用此方法形成 的MIM电容在击穿电压，漏电流等各电特性方面有所改善，但并没有获得高密 度的电容。因此，如何在有限面积下获得高密度的电容仍是现在技术发展中急 需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层金属-氧化物-金属电容的形成 方法，以在有限面积下获得高密度的电容，并能有效地提高层内电容器的电容， 改善金属-氧化物-金属(MOM)电容器的击穿电压、漏电流等各电特性及其各 器件间的电学均匀性。

为解决上述问题，本发明提供一种多层金属-氧化物-金属电容的制作方法， 包括以下步骤：

步骤1，提供衬底；

步骤2，通过等离子增强型化学气相沉积和含氧气体处理两步循环的方式形 成氧化硅；

步骤3，通过光刻和刻蚀去除一部分氧化硅，所保留的氧化硅用于后续形成 多层金属-氧化物-金属电容；

步骤4，在上述结构表面形成预定厚度的低k值介质层；

步骤5，通过光刻和刻蚀在低k值介质层中分别形成第一金属槽和第二金属 槽，其中，第一金属槽位于氧化硅上方且第一金属槽的底部连通至氧化硅，第 二金属槽用于后续形成互连；

步骤6，在第一、第二金属槽内填充金属；

重复步骤2～步骤6。

可选的，步骤4具体包括：

在上述结构表面沉积低k值介质层，并利用化学机械研磨去除氧化硅表面 上方的多余低k值介质层；

在上述结构表面再次沉积低k值介质层至预定厚度。

可选的，步骤4具体包括：

在上述结构表面沉积低k值介质层，利用化学机械研磨对低k值介质层表 面进行平坦化，并在氧化硅上方保留预定厚度的低k值介质层。

较佳的，所述等离子增强型化学气相沉积采用的反应气体包括硅烷和一氧 化二氮。

较佳的，所述硅烷的流量在500sccm至600sccm之间，所述一氧化二氮的 流量在9000sccm至15000sccm之间，硅烷与一氧化二氮的流量比为1∶15至1∶ 30，成膜速率在1500纳米/分钟至5000纳米/分钟之间。

较佳的，所述含氧气体处理所采用的含氧气体包括一氧化氮、一氧化二氮、 一氧化碳或二氧化碳。

较佳的，所述含氧气体处理所采用的含氧气体流量在2000sccm至6000sccm 之间，处理温度在300摄氏度至600摄氏度之间。

较佳的，所述通过等离子增强型化学气相沉积和含氧气体处理两步循环的 方式形成氧化硅的过程中，每次沉积的氧化硅厚度为1纳米至10纳米。