一種半導體電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導體電容器的制造方法，包括提供襯底，在襯底上形成金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層（MONOM）的堆棧結(jié)構(gòu)，以形成半導體電容器。
【專利說明】ー種半導體電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體集成電路領(lǐng)域的制造領(lǐng)域，特別涉及ー種半導體電容器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，集成電路器件結(jié)構(gòu)越來越復雜。電容器是集成電路芯片中的重要器件?，F(xiàn)有技術(shù)中，集成電路芯片中的電容器通常為金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)。這種電容器結(jié)構(gòu)簡單，易于集成，因此在集成電路中應用廣泛。但是現(xiàn)有技術(shù)中的這種電容器結(jié)構(gòu)一般采用單電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，也就是在兩塊金屬極板之間形成單層絕緣電介質(zhì)層以組成電容器。絕緣層一般由單層氧化硅或者氮化硅來構(gòu)成，這種電容器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其最大的缺陷是電容值不穩(wěn)定。這是因為絕緣層會產(chǎn)生界面態(tài)以及靜電荷等多種狀態(tài)的改變，從而導致電容值隨電壓變化，因此會影響到電路的正常工作。
[0003]而且，目前形成氧化硅、氮化硅絕緣層的方法通常采用全流程熱氧化工藝，這種エ藝不僅具有低密度結(jié)構(gòu)，而且制造過程緩慢，不利于提高產(chǎn)能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出了ー種半導體電容器的制造方法。通過本發(fā)明的方法可以制得致密的氧化硅絕緣層，從而降低低缺陷的密度，克服電容值不穩(wěn)定的問題，而且制造過程快速簡便，從而有利于產(chǎn)能的提高。
[0005]本發(fā)明提出的半導體電容器的制造方法包括如下步驟:提供襯底，在襯底上形成金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層(MONOM)的堆棧結(jié)構(gòu)，以形成半導體電容器；
[0006]其中，金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層堆棧結(jié)構(gòu)通過如下方法來形成:
[0007]( I)在襯底上派射第一金屬電極層；
[0008](2)在第一金屬電極層上淀積第一氧化娃層；
[0009](3)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在第一氧化硅層上形成第一致密氧化硅層；
[0010](4)在第一致密氧化硅層上淀積形成氮化硅層；
[0011](5)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在氮化硅層上熱氧化形成第二致密氧化硅層；
[0012](6)在第二致密氧化硅層上淀積形成第二氧化硅層；
[0013](7)在第二氧化硅層上濺射形成第二金屬電極層；
[0014](8)采用刻蝕エ藝，形成第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽穿透第一氧化硅層、第一致密氧化硅層、氮化硅層、第二致密氧化硅層、第二氧化硅層和第二金屬電極層；所述第二凹槽僅穿入第二金屬電極層的一部分；
[0015](9)在第一凹槽中淀積絕緣材料；然后對絕緣材料進行垂直刻蝕直至穿入第一金屬電極層的一部分，從而在第一凹槽的垂直側(cè)邊形成第一引出電極隔離層；
[0016]( 10)在第一凹槽和第二凹槽中派射金屬材料以形成第一引出電極和第二引出電 極；
[0017]其中，第一金屬電極層、第二金屬電極層、第一引出電極以及第二引出電極采用相 同的金屬材料形成，例如鋁或銅；第一引出電極隔離可采用各種絕緣材料形成，例如氧化 硅、氮化硅等材料；
[0018]其中，步驟(2)和步驟(6)中淀積形成第一氧化硅層和第二氧化硅層是通過低壓 化學氣相淀積(LPCVD)或等離子體增強化學氣相淀積工藝來完成的；
[0019]其中，第一氧化硅層、第一致密氧化硅層、第二致密氧化硅層和第二氧化硅層的總 厚度與氮化硅層的厚度之比介于0.38至0.42之間，這可以保證電容器的電容值變化最小， 也即電容值的穩(wěn)定性最佳。
[0020]例如，第一氧化硅層的厚度為25-30nm，第一致密氧化硅層的厚度為5-lOnm，氮 化硅層的厚度為20-30nm ;第二致密氧化硅層的厚度為5_10nm，第二氧化硅層的厚度為 20_25nm。
[0021]其中，步驟(3)和步驟(5)的熱氧化溫度分別為:900-910攝氏度以及890-900攝 氏度；
[0022]其中，第一金屬電極層和第二金屬電極層的厚度可以相同，也可以不同。第一金屬 電極層的厚度為80-100nm，第二金屬電極層的厚度為90_120nm。
[0023]對于第一引出電極,其穿入第一金屬電極層的一部分形成，穿入深度為第一金屬 電極層厚度的1/3至1/2 ;第二引出電極同樣穿入第二金屬電極層的一部分形成，穿入深度 為第二金屬電極層厚度的1/2至2/3。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1-3是本發(fā)明提出的半導體電容器的制造方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]以下參考圖1-3詳細說明本發(fā)明提出的半導體電容器的制造過程。需要說明的 是，附圖中所示的各個結(jié)構(gòu)均未按比例繪制。
[0027]提供襯底1，在襯底上形成金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層 (MONOM)的堆棧結(jié)構(gòu)，以形成半導體電容器；
[0028]其中，金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層堆棧結(jié)構(gòu)通過如下方法 來形成:
[0029]( I)在襯底I上派射第一金屬電極層2 ；
[0030](2)在第一金屬電極層2上淀積第一氧化娃層3 ；
[0031](3)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在第一氧化硅層3上形成第一致密氧化硅層
4；
[0032](4)在第一致密氧化硅層4上淀積形成氮化硅層5 ；
[0033](5)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在氮化硅層5上熱氧化形成第二致密氧化硅層6 ；
[0034](6)在第二致密氧化硅層上淀積形成第二氧化硅層7 ；
[0035](7)在第二氧化硅層7上濺射形成第二金屬電極層8 ；
[0036](8)采用刻蝕工藝，形成第一凹槽100和第二凹槽200，所述第一凹槽100穿透第一氧化娃層3、第一致密氧化娃層4、氮化娃層5、第二致密氧化娃層6、第二氧化娃層7和第二金屬電極層8 ;所述第二凹槽200僅穿入第二金屬電極層8的一部分；
[0037](9)在第一凹槽100中淀積絕緣材料；然后對絕緣材料進行垂直刻蝕直至穿入第一金屬電極層2的一部分，從而在第一凹槽100的垂直側(cè)邊形成第一引出電極隔離層31 ；
[0038](10)在第一凹槽100和第二凹槽200中濺射金屬材料以形成第一引出電極11和第二引出電極21 ；
[0039]其中，第一金屬電極層2、第二金屬電極層8、第一引出電極11以及第二引出電極21采用相同的金屬材料形成，例如鋁或銅；第一引出電極隔離31可采用各種絕緣材料形成，例如氧化硅、氮化硅等材料；
[0040]其中，步驟(2)和步驟(6)中淀積形成第一氧化硅層3和第二氧化硅層7是通過低壓化學氣相淀積(LPCVD)或等離子體增強化學氣相淀積工藝來完成的；
[0041]其中，第一氧化硅層3、第一致密氧化硅層4、第二致密氧化硅層6和第二氧化硅層7的總厚度與氮化硅層5的厚度之比介于0.38至0.42之間，這可以保證電容器的電容值變化最小，也即電容值的穩(wěn)定性最佳。
[0042]例如，第一氧化硅層3的厚度為25-30nm，第一致密氧化硅層4的厚度為5-lOnm，氮化硅層5的厚度為20-30nm ;第二致密氧化硅層6的厚度為5_10nm，第二氧化硅層7的厚度為 20_25nm。
[0043]其中，步驟(3)和步驟(5)的熱氧化溫度分別為:900-910攝氏度以及890-900攝氏度；
[0044]其中，第一金屬電極層2和第二金屬電極層8的厚度可以相同，也可以不同。第一金屬電極層2的厚度為80-100nm，第二金屬電極層8的厚度為90_120nm。
[0045]對于第一引出電極11，其穿入第一金屬電極層2的一部分形成，穿入深度為第一金屬電極層2厚度的1/3至1/2 ;第二引出電極21同樣穿入第二金屬電極層8的一部分形成，穿入深度為第二金屬電極層8厚度的1/2至2/3，之所以第二引出電極21穿入的深度更深，其目的是第二弓I出電極21的穿入更深的深度，從而能夠更牢固的安裝在第二金屬電極層8上。而第一引出電極11無需穿入更深，是因為第一引出電極11已經(jīng)穿透了半導體電容器的多個層，因此其牢固性無需多慮。
[0046]實施例2
[0047]下面介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0048]依然參考圖1-3，本發(fā)明提出的制造方法為:
[0049]提供襯底1，在襯底上形成金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層(MONOM)的堆棧結(jié)構(gòu)，以形成半導體電容器；
[0050]其中，金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層堆棧結(jié)構(gòu)通過如下方法來形成:
[0051](I)在襯底I上派射第一金屬電極層2 ；[0052](2)在第一金屬電極層2上淀積第一氧化娃層3 ；
[0053](3)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在第一氧化硅層3上形成第一致密氧化硅層4 ；
[0054](4)在第一致密氧化硅層4上淀積形成氮化硅層5 ；
[0055](5)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在氮化硅層5上熱氧化形成第二致密氧化硅層6 ；
[0056](6)在第二致密氧化硅層上淀積形成第二氧化硅層7 ；
[0057](7)在第二氧化硅層7上濺射形成第二金屬電極層8 ；
[0058](8)采用刻蝕エ藝，形成第一凹槽100和第二凹槽200，所述第一凹槽100穿透第ー氧化娃層3、第一致密氧化娃層4、氮化娃層5、第二致密氧化娃層6、第二氧化娃層7和第ニ金屬電極層8 ;所述第二凹槽200僅穿入第二金屬電極層8的一部分；
[0059](9)在第一凹槽100中淀積絕緣材料；然后對絕緣材料進行垂直刻蝕直至穿入第一金屬電極層2的一部分，從而在第一凹槽100的垂直側(cè)邊形成第一引出電極隔離層31 ；
[0060](10)在第一凹槽100和第二凹槽200中濺射金屬材料以形成第一引出電極11和第二引出電極21 ；
[0061]其中，第一金屬電極層2、第二金屬電極層8、第一引出電極11以及第二引出電極21采用相同的金屬材料形成，例如鋁或銅；第一引出電極隔離31可采用各種絕緣材料形成，例如氧化硅、氮化硅等材料；
[0062]其中，步驟(2)和步驟(6)中淀積形成第一氧化硅層3和第二氧化硅層7是通過低壓化學氣相淀積(LPCVD)或等離子體增強化學氣相淀積エ藝來完成的；
[0063]其中，第一氧化硅層3、第一致密氧化硅層4、第二致密氧化硅層6和第二氧化硅層7的總厚度與氮化硅層5的厚度之比為0.4，這可以保證電容器的電容值變化最小，也即電容值的穩(wěn)定性最佳。
[0064]例如，第一氧化硅層3的厚度為27nm，第一致密氧化硅層4的厚度為8nm，氮化硅層5的厚度為26nm ;第二致密氧化硅層6的厚度為8nm，第二氧化硅層7的厚度為22nm。
[0065]其中，步驟(3)和步驟(5)的熱氧化溫度分別為:905攝氏度以及895攝氏度；
[0066]其中，第一金屬電極層2和第二金屬電極層8的厚度可以相同，也可以不同。第一金屬電極層2的厚度為90nm,第二金屬電極層8的厚度為lOOnm。
[0067]對于第一引出電極11，其穿入第一金屬電極層2的一部分形成，穿入深度為第一金屬電極層2厚度的1/3至1/2 ;第二引出電極21同樣穿入第二金屬電極層8的一部分形成，穿入深度為第二金屬電極層8厚度的1/2至2/3。
[0068]至此，上述描述已經(jīng)詳細的說明了本發(fā)明，前文描述的實施例僅僅只是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其并非用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的前提下，可對本發(fā)明做任何的修改，而本發(fā)明的保護范圍由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體電容器的制造方法，其特征在于: 提供襯底，在襯底上形成金屬層-氧化娃層-氮化娃層-氧化娃層-金屬層(MONOM)的堆棧結(jié)構(gòu)，以形成半導體電容器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 其中，形成金屬層-氧化硅層-氮化硅層-氧化硅層-金屬層堆棧結(jié)構(gòu)依次包括如下步驟: (O在襯底上派射第一金屬電極層； (2)在第一金屬電極層上淀積第一氧化娃層； (3)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在第一氧化硅層上形成第一致密氧化硅層； (4)在第一致密氧化硅層上淀積形成氮化硅層； (5)在干氧環(huán)境中，通過熱氧化工藝在氮化硅層上熱氧化形成第二致密氧化硅層； (6)在第二致密氧化硅層上淀積形成第二氧化硅層； (7)在第二氧化硅層上濺射形成第二金屬電極層； (8)采用刻蝕工藝，形成第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽穿透第一氧化硅層、第一致密氧化硅層、氮化硅層、第二致密氧化硅層、第二氧化硅層和第二金屬電極層；所述第二凹槽僅穿入第二金屬電極層的一部分； (9)在第一凹槽中淀積絕緣材料；然后對絕緣材料進行垂直刻蝕直至穿入第一金屬電極層的一部分，從而在第一凹槽的垂直側(cè)邊形成第一引出電極隔離層； (10)在第一凹槽和第二凹槽中派射金屬材料以形成第一引出電極和第二引出電極。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，特征在于: 其中，第一氧化硅層、第一致密氧化硅層、第二致密氧化硅層和第二氧化硅層的總厚度與氮化硅層的厚度之比介于0.38至0.42之間，例如，第一氧化硅層的厚度為25-30nm，第一致密氧化硅層的厚度為5-10nm，氮化硅層的厚度為20_30nm ;第二致密氧化硅層的厚度為5-10nm,第二氧化娃層的厚度為20_25nm。
4.如權(quán)利要求3所述的半導體電容器，特征在于: 第一引出電極穿入第一金屬電極層的一部分形成，穿入深度為第一金屬電極層厚度的1/3至1/2 ;第二引出電極穿入第二金屬電極層的一部分形成，穿入深度為第二金屬電極層厚度的1/2至2/3。
【文檔編號】H01L21/02GK103606513SQ201310557608
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】張翠 申請人:溧陽市江大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司