MIM电容结构的形成方法技术

本发明专利技术提供一种MIM电容结构的形成方法，所述MIM电容结构的形成方法包括：提供一衬底；形成下电极，下电极位于衬底上，下电极包括铝层，在利用溅射工艺形成铝层前，衬底的温度低于80℃，且在溅射工艺中，关闭衬底背面的加热器及进气开关，用以降低溅射工艺中衬底的温度；形成绝缘介质层；形成上电极。本发明专利技术中，通过在溅射形成下电极的铝层前降低衬底的温度至80℃以下，且在溅射形成铝层时通过关闭衬底背面的加热器和进气开关用于停止对衬底的加热处理，从而降低溅射形成铝层时衬底的温度，使得形成的铝层的晶粒尺寸较小以降低铝层表面的粗糙度，进而优化了形成的MIM电容的击穿电压，提高了MIM结构的可靠性。提高了MIM结构的可靠性。提高了MIM结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
MIM电容结构的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种MIM电容结构的形成方法。

技术介绍

[0002]金属
‑
绝缘体
‑
金属（metal
‑
insulator
‑
metal，MIM）电容结构包括上下金属电极，以及位于上下金属电极之间的绝缘介质层，由于其寄生电阻小及高频特性好等特点，广泛应用于在模拟电路和射频电路。
[0003]MIM结构的下电极以铝为导电材料为例，首先可在一溅射腔室内衬底上形成由下至上的钛层及氮化钛层，接着，直接将衬底转入另一溅射腔室以形成覆盖氮化钛层的铝层，并且在形成铝层的溅射工艺中，利用设于衬底背面的加热器加热工艺气体后在通入以实现对衬底进行加热。
[0004]然而利用上述方法获得的铝层形成MIM电容结构的下电极后，在通过减薄绝缘介质层以获取较大电容值时，却使得MIM电容结构的击穿电压（Breakdown Voltage，BV）明显降低，其不仅降低MIM电容结构的制造良率，还影响半导体器件的可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种MIM电容结构的形成方法，以提高MIM电容结构的击穿电压。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种MIM电容结构的形成方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上形成下电极，所述下电极包括铝层，并利用溅射工艺形成所述铝层，其中，利用所述溅射工艺形成所述铝层前，所述衬底的温度低于80℃；利用所述溅射工艺形成所述铝层时，关闭位于所述衬底背面的加热器及进气开关，用以降低所述溅射工艺过程中所述衬底的温度；在所述下电极上形成绝缘介质层；以及，在所述绝缘介质层上形成上电极。
[0007]可选的，利用所述溅射工艺形成所述铝层时，所述衬底置于静电卡盘的正面上，所述进气开关及所述加热器位于所述静电卡盘的背面。
[0008]可选的，利用所述溅射工艺形成所述铝层时，所述静电卡盘的吸附电压设置为零。
[0009]可选的，所述下电极还包括第一钛层、第一氮化钛层、第二钛层及第二氮化钛层，所述第一钛层位于所述衬底上，所述第一氮化钛层位于所述第一钛层上，所述铝层位于所述第一氮化钛层上，所述第二钛层位于所述铝层上，所述第二氮化钛层位于所述第二钛层上。
[0010]可选的，所述第二氮化钛层的厚度大于所述第一氮化钛层的厚度。
[0011]可选的，所述第一氮化钛层的厚度为150埃~250埃，所述第二氮化钛层的厚度为300埃~400埃。
[0012]可选的，所述溅射工艺采用磁控溅射设备，所述磁控溅射设备包括第一溅射腔室、第二溅射腔室和冷却腔室，在所述第一溅射腔室中形成所述第一钛层及所述第一氮化钛层，然后将所述衬底转入所述冷却腔室以使所述衬底的温度低于80℃后，再将所述衬底转
入所述第二溅射腔室以形成所述铝层。
[0013]可选的，将所述衬底置于所述冷却腔室的时间为30秒~90秒。
[0014]可选的，所述绝缘介质层的材质包括氮化硅。
[0015]可选的，所述上电极的材质包括氮化钛。
[0016]综上所述，本专利技术提供的MIM电容结构的形成方法，通过在溅射下电极的铝层前将衬底的温度降低至80℃以下，并在溅射形成铝层时通过关闭衬底背面的加热器和进气开关用于停止对衬底的加热处理，从而实现降低铝层溅射过程中衬底的温度，使得所形成铝层的晶粒尺寸较小而得以降低铝层表面的粗糙度，进而优化了所形成MIM电容的击穿电压，提高了MIM电容的可靠性。
附图说明
[0017]本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术构成任何限定。
[0018]图1是本申请提供的MIM电容结构的形成方法的流程图。
[0019]图2a~图2f是本实施例提供的MIM电容结构的形成方法的相应步骤对应的结构示意图。
[0020]附图中：10
‑
衬底；11
‑
第一静电卡盘；12
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第一加热器；13
‑
第一进气开关；14
‑
第二静电卡盘；15
‑
第二加热器；16
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第二进气开关；20
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下电极；21
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第一钛层；22
‑
第一氮化钛层；23
‑
铝层；24
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第二钛层；25
‑
第二氮化钛层；30
‑
绝缘介质层；40
‑
上电极。
[0021]具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
[0023]应当明白，当元件或层被称为"在
…
上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，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"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。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。空间关系术语例如“在
……
之下”、“在下面”、“下面的”、“在
……
之上”、“在上面”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在
……
之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在
此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0024]图1是本申请实施例提供的MIM电容结构的形成方法的流程图。
[0025]如图1所示，本申请实施例提供的MIM电容结构的形成方法，包括：S1：提供一衬底；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIM电容结构的形成方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上形成下电极，所述下电极包括铝层，并利用溅射工艺形成所述铝层，其中，利用所述溅射工艺形成所述铝层前，所述衬底的温度低于80℃；利用所述溅射工艺形成所述铝层时，关闭位于所述衬底背面的加热器及进气开关，用以降低所述溅射工艺过程中所述衬底的温度；在所述下电极上形成绝缘介质层；以及，在所述绝缘介质层上形成上电极。2.根据权利要求1所述的MIM电容结构的形成方法，其特征在于，利用所述溅射工艺形成所述铝层时，所述衬底置于静电卡盘的正面上，所述进气开关及所述加热器位于所述静电卡盘的背面。3.根据权利要求2所述的MIM电容结构的形成方法，其特征在于，利用所述溅射工艺形成所述铝层时，所述静电卡盘的吸附电压设置为零。4.根据权利要求1所述的MIM电容结构的形成方法，其特征在于，所述下电极还包括第一钛层、第一氮化钛层、第二钛层及第二氮化钛层，所述第一钛层位于所述衬底上，所述第一氮化钛层位于所述第一钛层上，所述铝层位于所述第一氮化钛层上，所述第二钛层位于所述铝层上，所述第二氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖阳军，李志华，曾婵，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：