專利名稱：Mim電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MIM電容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
電容器是在超大規(guī)模集成電路中常用的無源元件，其主要包括多晶硅-絕緣體-多晶娃(PIP, Polysilicon-1nsulator-Polysilicon)、金屬-絕緣體-娃(MIS,Metal-1nsulator-Si I icon)和金屬-絕緣體-金屬(MIM, Metal-1nsulator-Metal)等類別。其中，由于MM電容器對晶體管造成的干擾最小，且可以提供較好的線形度(Linearity)和對稱度(Symmetry)，因此得到了更加廣泛的應(yīng)用，特別是混合信號和射頻領(lǐng)域。如圖1所示，通常MM電容器100包括襯底101、第一金屬層102、絕緣介質(zhì)層103以及第二金屬層104。其中，所述第一金屬層102形成于襯底101上，所述絕緣介質(zhì)層103形成于所述第一金屬層102上，所述第二金屬層104形成于所述絕緣介質(zhì)層103上。對于如圖1所示的MM電容器100來說，因?yàn)榻^緣介質(zhì)層103和第一金屬層102之間的應(yīng)力差比較大，經(jīng)常出現(xiàn)絕緣介質(zhì)層103從下極板102上脫落的情形。這種絕緣介質(zhì)層的脫層現(xiàn)象會嚴(yán)重影響MIM電容器的連接功能以及可靠性品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種MIM電容器及其制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的MIM電容器中絕緣介質(zhì)層容易脫落的問題，從而達(dá)到提高M(jìn)M電容器性能和可靠性能的目的。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種MM電容器，包括第一金屬層和形成于所述第一金屬層上的絕緣層，所述絕緣層包括形成于所述第一金屬層上的緩沖絕緣層和形成于所述緩沖絕緣層上的至少一層本體絕緣層，其中所述緩沖絕緣層的厚度小于本體絕緣層的厚度?？蛇x的，在所述MIM電容器中，所述緩沖絕緣層的厚度為350A 550 A。可選的，在所述MIM電容器中，所述本體絕緣層的層數(shù)為一層。可選的，在所述MM電容器中，所述本體絕緣層的層數(shù)為兩層以上?？蛇x的，所述MM電容器還包括形成于所述本體絕緣層上的第二金屬層?？蛇x的，在所述MM電容器中，緩沖絕緣層和本體絕緣層的材料均為氧化硅。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種MIM電容器的制造方法，包括:步驟一:提供一襯底；步驟二:在所述襯底上形成第一金屬層；步驟三:利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述第一金屬層上沉積形成緩沖絕緣層；步驟四:利用增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述緩沖絕緣層上沉積形成至少一層本體絕緣層?？蛇x的，在所述MM電容器的制造方法中，所述緩沖絕緣層的厚度為350A 550 A?？蛇x的，在所述MM電容器的制造方法中，在所述步驟三中，所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積中的反應(yīng)氣體為硅烷和氧氣?？蛇x的，在所述MM電容器的制造方法中，在所述步驟三中，所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積的低頻功率為2000W 6000W，高頻功率為500W 3000W、硅烷的流量為30sccm 200sccm,氧氣的流量為40sccm 300sccm、腔室壓力為2mTorr 50mTorr?？蛇x的，在所述MIM電容器的制造方法中，在所述步驟四中，僅形成一層本體絕緣層。可選的，在所述MM電容器的制造方法中，在所述步驟四中，形成兩層以上的本體
絕緣層?？蛇x的，在所述MIM電容器的制造方法中，在所述步驟四中，所述增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積中的反應(yīng)氣體為硅烷和氧氣?？蛇x的，在所述MM電容器的制造方法中，所述步驟四之后還包括:在所述本體絕
緣層上形成第二金屬層?？蛇x的，在所述MIM電容器的制造方法中，其特征在于，所述緩沖絕緣層和本體絕緣層的材料均為氧化硅。本發(fā)明所提供的MM電容器包括第一金屬層和形成于所述第一金屬層上的絕緣層，所述絕緣層包括形成于所述第一金屬層上的緩沖絕緣層和形成于所述緩沖絕緣層上的至少一層本體絕緣層，其中所述緩沖絕緣層的厚度小于本體絕緣層的厚度。因?yàn)榻^緣層包括緩沖絕緣層和本體絕緣層，其中緩沖絕緣層與所述下極板接觸，因?yàn)榫彌_絕緣層的厚度較薄，通過緩沖絕緣層可以將整個絕緣層的點(diǎn)大部分應(yīng)力釋放掉，從而避免了絕緣層從第一金屬層上脫落，提高了 MM電容器連接性能和可靠性能。


圖1是現(xiàn)有MIM電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2至圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的MIM電容器的制造方法中各步驟中器件的剖面圖；圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的MM電容器的制造方法的步驟三中緩沖絕緣層的厚度與應(yīng)力的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的MIM電容器及其制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，在MIM電容器中，將絕緣層分層為緩沖絕緣層和本體絕緣層，而且由膜厚較薄的緩沖絕緣層接觸第一金屬層，這樣可以將整個絕緣層的大部分應(yīng)力釋放掉，從而避免了絕緣層從第一金屬層上脫落，提高了 MM電容器連接性能和可靠性倉泛。
如圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例的MM電容器200包括襯底20、第一金屬層201、絕緣層202和第二金屬層203。所述第一金屬層201形成于所述襯底20上，所述絕緣層202形成于所述第一金屬層201上，所述第二金屬層203形成于所述絕緣層202上，其中，所述絕緣層202包括形成于所述第一金屬層上201的緩沖絕緣層2021和形成于所述緩沖絕緣層2021上的至少一層本體絕緣層2022 (圖中示出的是一層體絕緣層)，所述緩沖絕緣層2021的厚度小于本體絕緣層2022的厚度。繼續(xù)參考圖2，因?yàn)榫彌_絕緣層2021的厚度較薄，因此緩沖絕緣層2021可以將整個絕緣層202的大部分應(yīng)力釋放掉，優(yōu)選的，所述緩沖絕緣層2021的厚度為350A 550 A。通常，緩沖絕緣層2021和本體絕緣層2022的材料都選用為氧化硅。在本實(shí)施例中，所述本體絕緣層僅包括一層。如果整個絕緣層的厚度較厚時，其應(yīng)力較大，為了較好的減小厚度較厚的絕緣層的應(yīng)力，在另一實(shí)施例中，也可以將本體絕緣層的層數(shù)分為兩層以上，使的每層本體絕緣層的厚度減薄，從而降低整個絕緣層的應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)理解的是，本體絕緣層的層數(shù)越多，對于其應(yīng)力控制較好，但是因?yàn)閷訑?shù)的增多，生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性會隨著增加，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加，因此，本體絕緣層的層數(shù)應(yīng)該綜合考慮應(yīng)力控制和生產(chǎn)成本兩種因素決定。下面結(jié)合附圖2至附圖7詳細(xì)說明本發(fā)明一實(shí)施例的MIM電容器的制造方法步驟一:如圖3所示，提供一襯底20 ；步驟二:如圖4所示，在所述襯底20上形成第一金屬層201 ；所述第一金屬層201作為MM電容器200的下極板，可以選擇電阻較小的金屬材料。例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦或者鋁。步驟三:如圖5所示，利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述第一金屬層201上沉積形成緩沖絕緣層2021 ；具體來說，在形成緩沖絕緣層2021的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積方法中的反應(yīng)氣體為娃燒和氧氣，氣體流量分別為娃燒30sccm 200sccm,氧氣40sccm 300sccm,所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積的低頻功率2000W 6000W、高頻功率為500 W 3000W、腔室壓力為2 mTorr 50mTorr。以此形成的緩沖絕緣層2021為氧化硅。另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積方法所形成的緩沖絕緣層2021的厚度與其應(yīng)力有一定關(guān)系。如圖7所示，緩沖絕緣層的厚度越厚，其應(yīng)力越大。因此為了降低緩沖絕緣層的應(yīng)力，需要將緩沖絕緣層的厚度控制在較薄的范圍內(nèi)，優(yōu)選的，所述緩沖絕緣層的厚度為350A 550 從表一中，可以看出當(dāng)緩沖絕緣層的厚度在250人 550 A范圍內(nèi)時，都不會有脫膜現(xiàn)象發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種MM電容器，包括第一金屬層和形成于所述第一金屬層上的絕緣層，其特征在于，所述絕緣層包括形成于所述第一金屬層上的緩沖絕緣層和形成于所述緩沖絕緣層上的至少一層本體絕緣層，其中所述緩沖絕緣層的厚度小于本體絕緣層的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述MIM電容器，其特征在于，所述緩沖絕緣層的厚度為350A 550 A,
3.如權(quán)利要求1所述MIM電容器，其特征在于，所述本體絕緣層的層數(shù)為一層。
4.如權(quán)利要求1所述MM電容器，其特征在于，所述本體絕緣層的層數(shù)為兩層以上。
5.如權(quán)利要求1所述MM電容器，其特征在于，還包括形成于所述本體絕緣層上的第二金屬層。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述MIM電容器，其特征在于，所述緩沖絕緣層和本體絕緣層的材料均為氧化硅。
7.一種MIM電容器的制造方法，包括: 步驟一:提供一襯底； 步驟二:在所述襯底上形成第一金屬層； 步驟三:利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述第一金屬層上沉積形成緩沖絕緣層； 步驟四:利用增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述緩沖絕緣層上沉積形成至少一層本體絕緣層。
8.如權(quán)利要求7所述MIM電容器的制造方法，其特征在于，所述緩沖絕緣層的厚度為350A 550 A,
9.如權(quán)利要求7所述MM電容器的制造方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積中的反應(yīng)氣體為硅烷和氧氣。
10.如權(quán)利要求9所述MM電容器的制造方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述高密度等離子體化學(xué)氣相沉積的低頻功率為2000W 6000W，高頻功率為500W 3000W、硅燒的流量為30sccm 200sccm,氧氣的流量為40sccm 300sccm、腔室壓力為2mTorr 50mTorr。
11.如權(quán)利要求7所述MIM電容器的制造方法，其特征在于，在所述步驟四中，僅形成一層本體絕緣層。
12.如權(quán)利要求7所述MIM電容器的制造方法，其特征在于，在所述步驟四中，形成兩層以上的本體絕緣層。
13.如權(quán)利要求11所述MIM電容器的制造方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積中的反應(yīng)氣體為硅烷和氧氣。
14.如權(quán)利要求7所述MM電容器的制造方法，其特征在于，所述步驟四之后還包括:在所述本體絕緣層上形成第二金屬層。
15.如權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述MIM電容器的制造方法，其特征在于，所述緩沖絕緣層和本體絕緣層的材料均為氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提供了MIM電容器及其制造方法。所述MIM電容器，包括第一金屬層和形成于所述第一金屬層上的絕緣層，所述絕緣層包括形成于所述第一金屬層上的緩沖絕緣層和形成于所述緩沖絕緣層上的至少一層本體絕緣層，其中所述緩沖絕緣層的厚度小于本體絕緣層的厚度。采用上述MIM電容器，可以有效減少絕緣層的脫膜現(xiàn)象，從而提高M(jìn)IM電容器的連接性能和可靠性能。
文檔編號H01L21/02GK103199081SQ20131012162
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者童智釗 申請人:上海華力微電子有限公司