MIM电容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种MIM电容器及其制造方法，所述MIM电容器的制造方法包括：提供一衬底，形成第一金属层于所述衬底上；采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程；以及，形成第二金属层于顶层的所述氮化硅层上。本发明专利技术的技术方案使得MIM电容器的可靠性得到大幅的提升。

【技术实现步骤摘要】
MIM电容器及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造领域，特别涉及一种MIM电容器及其制造方法。
技术介绍
电容器是集成电路中常用的电子元器件，目前较常用的电容器是平行于硅衬底的金属层-绝缘介质层-金属层（MIM）电容器。其中MIM电容器中多使用氮化硅（SiNx）作为绝缘介质层，氮化硅的介电常数较高、介电性质稳定且相对沉积温度较低。在制作绝缘介质层的过程中，气体混合比例、RFpower、压力和温度等参数将直接影响绝缘介质层介电质的特性。随着产品的不断更进，对MIM电容器的可靠性的风险评估标准越来越严格，那么，就需要优化绝缘介质层的制造工艺，使得MIM电容器达到更高的使用年限。而在现有制造绝缘介质层的过程中，若工艺条件转换时未达到最佳稳定状态，会导致绝缘介质层的断层分离，进而影响MIM电容器的可靠性。因此，需要提供一种MIM电容器及其制造方法，以提高MIM电容器的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MIM电容器及其制造方法，使得MIM电容器的可靠性得到大幅的提升。为实现上述目的，本专利技术提供了一种MIM电容器的制造方法，包括：提供一衬底，形成第一金属层于所述衬底上；采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程；以及，形成第二金属层于顶层的所述氮化硅层上。可选的，依次形成第一氮化硅层和第二氮化硅层于所述第一金属层上，形成所述第一氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间大于形成所述第二氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间。可选的，形成第三氮化硅层于所述第二氮化硅层上，形成所述第三氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间等于形成所述第二氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间。可选的，形成所述第一氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间为25s~35s，形成所述第二氮化硅层之前和形成所述第三氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间为3s~7s。可选的，所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层的成分相同；形成所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层所采用的硅烷的流量小于形成所述第二氮化硅层所采用的硅烷的流量，形成所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层所采用的氨气的流量大于形成所述第二氮化硅层所采用的氨气的流量，以使得所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层中硅的含量小于所述第二氮化硅层中的硅的含量，以及使得所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层中氮的含量大于所述第二氮化硅层中的氮的含量。可选的，形成所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层所采用的硅烷的流量为90sccm~110sccm，形成所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层所采用的氨气的流量为495sccm~505sccm；形成所述第二氮化硅层所采用的硅烷的流量为460sccm~610sccm，形成所述第二氮化硅层所采用的氨气的流量为160sccm~260sccm。可选的，所有的氮化硅层的总膜厚为295Å~840Å。可选的，MIM电容器的电容为0.8fF~2.3fF。可选的，采用等离子增强型化学气相沉积工艺形成所述氮化硅层。本专利技术还提供了一种MIM电容器，采用本专利技术的所述MIM电容器的制造方法制造。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的MIM电容器的制造方法，通过采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程，使得形成的MIM电容器的可靠性得到大幅提升。2、本专利技术的MIM电容器，由于采用本专利技术的所述MIM电容器的制造方法制造MIM电容器，使得MIM电容器的可靠性得到大幅的提升。附图说明图1是本专利技术一实施例的MIM电容器的制造方法的流程图；图2是本专利技术一实施例的MIM电容器的结构示意图；图3是本专利技术一实施例的不同工艺稳定时间下的氮化硅膜厚的箱形图；图4是本专利技术一实施例的不同工艺稳定时间下的击穿电压的箱形图。具体实施方式为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下对本专利技术提出的MIM电容器及其制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术一实施例提供一种MIM电容器的制造方法，参阅图1，图1是本专利技术一实施例的MIM电容器的制造方法的流程图，所述MIM电容器的制造方法包括：步骤S1、提供一衬底，形成第一金属层于所述衬底上；步骤S2、采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程；步骤S3、形成第二金属层于顶层的所述氮化硅层上。下面对所述MIM电容器的制造方法进行详细说明。按照步骤S1，参阅图2，提供一衬底10，形成第一金属层11于所述衬底10上。所述衬底的材质可以为本领域技术人员所熟知的材料，例如、硅、锗硅、碳化硅等。所述衬底中可以形成有MOS晶体管、金属互连结构等结构。所述第一金属层的材质可以为铝、铜、钛、氮化钛和氮化钽中的至少一种，所述第一金属层可以为单层结构或多层复合结构。所述第一金属层的形成方法可以为化学气相沉积法。按照步骤S2，采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程，即对切换的工艺条件（温度、气体流量等）进行稳定的过程。可以采用等离子增强型化学气相沉积（PECVD）工艺形成每层的所述氮化硅层。在向沉积炉中通入硅烷和氨气之前，先向沉积炉中通入氮气，由氮气将沉积炉中的空气替换排除，使得沉积炉中处于氮气气氛，氮气的流量为17900sccm~18100sccm，气压调整为4.1Torr~4.3Torr；然后，设定沉积炉中的温度为395℃~405℃，射频功率为640kHz~1040kHz。可以形成两层或三层氮化硅层于所述第一金属层上，若形成两层氮化硅层于所述第一金属层上，可以定义为形成第一氮化硅层和第二氮化硅层；若形成三层氮化硅层于所述第一金属层上，可以定义为形成第一氮化硅层、第二氮化硅层和第三氮化硅层。也可根据所需的氮化硅层的性能选择形成更多层的氮化硅层。若形成两层氮化硅层于所述第一金属层上，参阅图2，则依次形成第一氮化硅层12和第二氮化硅层13于所述第一金属层11上，形成所述第一氮化硅层12之前的工艺稳定过程的时间大于形成所述第二氮化硅层13之前的工艺稳定过程的时间。由于形成所述第一氮化硅层之前不仅需对气体流量进行稳定，还需对温度进行稳定，稳定所需的时间较长，若稳定的时间不足，即使气体流量已达稳定，但温度未达稳定，也会导致形成的所述第一氮化硅层的膜厚、表面均匀性、氮和硅的比例等性能无法达到所需要求，从而导致MIM电容器的可靠性降低。而形成所述第二氮化硅层时，沉积炉内的温度保持不变，因此，仅需对气体流量进行改变，使得形成所述第二氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间相对较少。例如，形成所述第一氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间为25s~35s（例如为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIM电容器的制造方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，形成第一金属层于所述衬底上；/n采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程；以及，/n形成第二金属层于顶层的所述氮化硅层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种MIM电容器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，形成第一金属层于所述衬底上；
采用硅烷和氨气形成至少两层氮化硅层于所述第一金属层上，且形成每层氮化硅层之前均具有一工艺稳定过程；以及，
形成第二金属层于顶层的所述氮化硅层上。


2.如权利要求1所述的MIM电容器的制造方法，其特征在于，依次形成第一氮化硅层和第二氮化硅层于所述第一金属层上，形成所述第一氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间大于形成所述第二氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间。


3.如权利要求2所述的MIM电容器的制造方法，其特征在于，形成第三氮化硅层于所述第二氮化硅层上，形成所述第三氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间等于形成所述第二氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间。


4.如权利要求3所述的MIM电容器的制造方法，其特征在于，形成所述第一氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间为25s~35s，形成所述第二氮化硅层之前和形成所述第三氮化硅层之前的工艺稳定过程的时间为3s~7s。


5.如权利要求3所述的MIM电容器的制造方法，其特征在于，所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层的成分相同；形成所述第一氮化硅层和所述第三氮化硅层所采用的硅烷的流量小于形成所述第二氮化硅层所采用的硅烷的流量，形成所述第一氮化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵迎亚，周启航，丁笙玹，孔德旺，
申请(专利权)人：晶芯成北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11