半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制作方法，该半导体器件的制作方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成底层金属层；在所述底层金属层上形成介质层；在所述介质层上形成顶层金属层；对所述顶层金属层进行图形化，以去除电容区域之外的所述顶层金属层，以形成上极板，其中，所述介质层包括层叠设置的绝缘层和改性层，所述改性层位于相邻的所述绝缘层之间，且所述绝缘层的厚度大于所述改性层的厚度。根据本发明专利技术实施例可以在保持介质层厚度不变的条件下，提升MIM电容的电性性能，使其可长时间稳定工作于较高电压下。可长时间稳定工作于较高电压下。可长时间稳定工作于较高电压下。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术的发展，在集成电路制作中集成的器件越来越多，不仅集成各种晶体管器件，还会集成诸如电阻、电容等电路元器件。根据平行板电容原理，在芯片工艺中集成金属/介质/金属平行板电容，这个电容我们一般称为MIM(metal/insulator/metal)电容，它具有平行板电容的特性。MIM电容其制造工艺一般是在硅圆衬底上沉积一层金属层作为下极板，再生长一层介质膜作为绝缘层，再淀积一层金属层作为上极板，最后光刻跟刻蚀定义MIM电容器，其介质层一般采用氮化硅(SIN)作为中间绝缘层。MIM电容器的电学性能主要涉及漏电和击穿电压(BV)，目前提升其漏电/BV性能有两种方式：1)通过增加MIM电容上极板面积以及介质层的厚度，从而既保证恒定电容值又可降低漏电增加击穿电压；2)通过改变介质的材料，使用高K(high k)材料。目前的高K材料主要有HfO2/ZrO2，以及HfO2/ZrO2的组合等等。
[0003]然而，上述两种方式均存在一定缺点或问题。对于第一种方式而言，由于其是通过增加MIM电容上极板面积和介质层的厚度来增加电学性能，而增加MIM电容上极板面积势必会降低芯片的竞争力(芯片面积增大，成本增加)，且同时增加介质层的厚度也增加了工艺的成本跟效率；对于第二种方式而言，由于使用高K材料，而Hf/Zr是铁电材料，如何解决高K MIM电容稳定性是目前研究的重点和难点。
专利技术内容
[0004]为了解决上述问题中的至少一个而提出了本专利技术。具体地，本专利技术一方面提供一种半导体器件的制作方法，其包括：
[0005]提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成底层金属层；
[0006]在所述底层金属层上形成介质层；
[0007]在所述介质层上形成顶层金属层；
[0008]对所述顶层金属层进行图形化，以去除电容区域之外的所述顶层金属层，以形成上极板，
[0009]其中，所述介质层包括层叠设置的绝缘层和改性层，所述改性层位于相邻的所述绝缘层之间，且所述绝缘层的厚度大于所述改性层的厚度。
[0010]在本专利技术一实施例中，在所述底层金属层上形成介质层，包括：
[0011]在所述底层金属层上形成所述绝缘层；
[0012]在所述绝缘层上形成所述改性层；
[0013]重复上述步骤以形成层叠布置的所述绝缘层和所述改性层；
[0014]在最上层的所述改性层上形成所述绝缘层。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述绝缘层的层数大于等于2，所述改性层的层数大于等于
1。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述绝缘层包括氮化硅层，所述改性层包括非晶硅层。
[0017]在本专利技术一实施例中，在所述绝缘层上形成所述改性层，包括：
[0018]采用含硅气体进行等离子处理，以在氮化硅层上沉积非晶硅层。
[0019]在本专利技术一实施例中，所述非晶硅层的厚度小于等于
[0020]在本专利技术一实施例中，所述介质层的厚度为
[0021]根据本专利技术的半导体器件的制作方法，在制作MIM电容时将介质层形成为绝缘层和改性层的层叠结构，即在绝缘层中插入至少一层很薄的改性层，通过改性层的作用来增加介质层的电学性能，从而可以在保持介质层厚度不变的条件下，提升MIM电容的电性性能，使其可长时间稳定工作于较高电压下。
[0022]本专利技术另一方面提供一种半导体器件，其包括：
[0023]底层金属层，其形成在半导体衬底上；
[0024]介质层，其形成在所述底层金属层上，所述介质层包括层叠设置的绝缘层和改性层，所述改性层位于相邻的所述绝缘层之间，且所述绝缘层的厚度大于所述改性层的厚度；
[0025]顶层金属层，其形成在所述介质层上。
[0026]在本专利技术一实施例中，所述绝缘层包括氮化硅层，所述改性层包括非晶硅层。
[0027]在本专利技术一实施例中，所述改性层的厚度小于等于
[0028]在本专利技术一实施例中，所述介质层的厚度为所述顶层金属层的厚度为
[0029]根据本专利技术的半导体器件，其MIM电容的介质层包括绝缘层和改性层的层叠结构，即在绝缘层中插入至少一层很薄的改性层，通过改性层的作用来增加介质层的电学性能，从而可以在保持介质层厚度不变的条件下，提升MIM电容的电性性能，使其可长时间稳定工作于较高电压下。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1示出目前一种MIM电容的制作方法的示意性流程图；
[0032]图2示出根据本专利技术一实施例的MIM电容的制作方法的示意性流程图；
[0033]图3A至图3H示出根据本专利技术一实施例的MIM电容的制作方法依次实施各步骤所获得器件的结构示意图；
[0034]图4示出根据本专利技术一实施例的MIM电容的结构示意图。
具体实施方式
[0035]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0036]应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0037]应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0038]空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成底层金属层；在所述底层金属层上形成介质层；在所述介质层上形成顶层金属层；对所述顶层金属层进行图形化，以去除电容区域之外的所述顶层金属层，以形成上极板，其中，所述介质层包括层叠设置的绝缘层和改性层，所述改性层位于相邻的所述绝缘层之间，且所述绝缘层的厚度大于所述改性层的厚度。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述底层金属层上形成介质层，包括：在所述底层金属层上形成所述绝缘层；在所述绝缘层上形成所述改性层；重复上述步骤以形成层叠布置的所述绝缘层和所述改性层；在最上层的所述改性层上形成所述绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述绝缘层的层数大于等于2，所述改性层的层数大于等于1。4.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述绝缘层包括氮化硅层...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪海生，张建栋，冯冰，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：