一种电容及其制作方法、半导体设备技术

技术编号:18447389 阅读:183 留言:0更新日期:2018-07-14 11:22
本发明专利技术提供一种电容、制作方法及半导体设备。该电容包括上电极、下电极和电介质层,所述电介质层设置于所述上电极和所述下电极之间,所述上电极和所述下电极均包括一层相同的金属层。该电容结构简单,简化了制作流程,而且具有较好的电极特性。

【技术实现步骤摘要】
一种电容及其制作方法、半导体设备
本专利技术属于半导体制造领域,具体涉及一种电容、制作该电容的制作方法及半导体设备。
技术介绍
射频技术应用领域的不断扩展对射频器件的小型化、轻量化和低功耗的要求逐渐提高,但在通信领域,仍有大量射频技术不可缺少的片外分离元件,例如电感、电容,占据了大量的系统空间和功耗,成为制约无线收发装置便携化的障碍。因此,半导体薄膜技术得到快速发展,并为电感、电容向微型化、集成化提供了一个重要途径。目前的电容包括上金属电极、下金属电极和中间电介质,上金属电极是由TiN/W构成的双层薄膜结构件,下金属电极是由TiN/W/TiN构成的三层薄膜结构件,中间电介质是由Al2O3构成。由于该电容的层数较多,结构复杂,制作工艺流程复杂,需要六步沉积工艺才能完成,TiN薄膜层和W薄膜层是通过化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,以下简称CVD)工艺获得,Al2O3层是通过原子层沉积(AtomicLayerDeposition,以下简称ALD)工艺获得。而且,完成这六步沉积工艺需要三台系统,这三台系统不能集成在一个真空传输系统内,因此,在制作电容过程中,每沉积一层薄膜层就需要在大气中暴露一次,导致工艺性能不稳定,降低了电容的性能,导致电容的电极特性降低。另外,通过现有CVD技术以及PVD技术获得的TiN薄膜层、W薄膜层和TiN薄膜层的致密性和表面平整性差,电阻率高,导致上金属电极、下金属电极的电性能较差,降低了电容的电极特性。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的上述技术问题,提供了一种电容及其制作方法、半导体设备,其结构简单,可简化制作工艺流程,而且制作过程可避免暴露于大气,从而使电容的电极特性更稳定。解决上述技术问题,本专利技术提供了一种电容,包括上电极、下电极和电介质层,所述电介质层设置于所述上电极和所述下电极之间,所述上电极和所述下电极均包括一层材质相同的金属层。优选地,所述金属层包括Al、Au、Ti或Cu中的一种。优选地,所述上电极和所述下电极均采用物理气相沉积工艺获得。优选地,所述上电极和所述下电极的厚度范围均为50-500nm。优选地,所述上电极和所述下电极的厚度范围均为100-300nm。优选地,所述电介质层包括Al2O3层、TiO2层或HfO4层中的一种。优选地,所述电介质层的厚度范围为5-15nm。其中,所述电容为高密电容。其中,所述电容为高密沟槽电容。另外,一种半导体设备,用于制备本专利技术所述的电容,包括:PVD腔室、ALD腔室和传输平台,其中,所述PVD腔室和所述ALD腔室均与所述传输平台相连通;所述PVD腔室用于在基底上沉积所述上电极和所述下电极;所述ALD腔室用于在基底上沉积所述电介质层;所述传输平台用于传输基底。其中,还包括去气腔室,与所述传输平台相连,所述去气腔室用进行去气工艺和退火工艺。其中,还包括预清洗腔室,与所述传输平台相连,所述预清洗腔室用于去除基片表面的杂质。优选地,所述PVD腔室的数量为多个,多个所述PVD腔室用于沉积所述金属层。优选地,在所述PVD腔室中,靶基距大于90mm。优选地,所述靶基距的取值范围为200-410mm。另外,本专利技术还提供一种电容制作方法,包括以下步骤:步骤一,通过物理气相沉积工艺在基底的表面形成下电极;步骤二,通过原子层沉积工艺在所述下电极的表面形成电介质层;步骤三,通过物理气相沉积工艺在所述电介质层的表面形成上电极;其中,所述上电极和所述下电极均包括一层材质相同的金属层。优选地,所述金属层包括Al、Au、Ti或Cu中的一种。优选地,在所述步骤三中,工艺压力范围为0-2mTorr,溅射功率范围为30-38kW,偏压射频功率范围为400-1000W。优选地,所述电介质层包括Al2O3层、TiO2层或HfO4层中的一种。优选地,在所述步骤二中,工艺温度范围为300-400℃。优选地,在所述步骤一之前,还包括,去气工艺,用于对所述基底的表面进行去气处理。优选地,在所述步骤三之后,还包括退火工艺。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的电容包括上电极、电介质层和下电极,电介质层设置于上电极和下电极之间,而且,上电极和下电极均包括一层材质相同的金属层,简化了电容的结构简单,同时也简化了制作工艺流程,而且在制作过程中,可以避免暴露于大气中,从而提高工艺的稳定性,进而提高了电容的性能。此外,上电极和下电极可通过PVD工艺获得,其电阻率低,从而可提高电容的电极特性。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的电容的结构示意图;图2a为本专利技术第二实施例提供电容的半导体设备的结构示意图;图2b为本专利技术第二实施例的变型实施例提供电容的半导体设备的结构示意图;图3为本专利技术第二实施例中第一腔室的结构示意图;图4为本专利技术第三实施例提供的电容的制作方法的流程图。附图编号:20-基底,201-槽,21-上电极,22-下电极,23-电介质层,31、32-PVD腔室,33-ALD腔室,34-传输腔室,41-溅射靶,42-基座。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案,下面结合附图对本专利技术提供的电容、制作方法以及半导体设备进行详细描述。本专利技术第一实施例提供一种电容,如图1所示,电容包括基底20、上电极21、下电极22和电介质层23,电介质层23设置于上电极21和下电极22之间,而且上电极21、下电极22和电介质层23均包括一层材质相同的金属层。基底20可以采用SiO2或其它材质,基底20具有槽201。上电极21、下电极22和电介质层23形成于基底20的表面,这里所指的表面既包括基底20的顶面,又包括可暴露于空气的槽201的内表面。在基底20的表面获得上电极21、下电极22和电介质层23时,槽201被完全填充。在第一实施例中,上电极21和下电极22均包括一层金属层,该金属层是通过物理气相沉积(下文简称PVD)工艺获得Al、Au、Ti或Cu中任意一层金属层。通过PVD工艺获得的金属层的电阻率比现有技术中CVD工艺制备的金属层的电阻率低很多,例如PVD工艺制备的Al层的电阻率比CVD工艺制备的W层的电阻率低近百倍,因此,Al层在槽201内侧壁的厚度比W层减薄很多,因此占用槽201的空间较少,当电介质层23的厚度恒定时,可增加上电极21和下电极22的面积,从而使电容的电容值更大,提高了电容的电极特性。上电极21和下电极22的厚度通常为50-500nm,优选上电极21和下电极22的厚度为100-300nm,这样既可保证电容的质量,又可增加电容的电容值。电介质层23采用Al2O3层、TiO2层或HfO4层等介电常数较大的材料形成的薄膜层,电介质层23的厚度为5-15nm。在实际应用中,电介质层23的厚度参考其击穿电压进行调整。例如:若电容的击穿电压为2.5V时,那么电介质层23的厚度控制在9-10nm之间。第一实施例提供的电容是由金属层/电介质层/金属层组成的三层结构,类似于“三明治”结构,上电极和下电极均为一层材质相同的金属层,其结构简单,同时简化了制作工艺流程。上电极和下电极的金属层可以通过物理气相沉积工艺获得,物理气相沉积设备可以与制作电介质层的原子层沉积设备集成在一个真空传输系统内,因此,在制作上电极、下电极和电介质层时可以避免被加工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容,包括上电极、下电极和电介质层,所述电介质层设置于所述上电极和所述下电极之间,其特征在于,所述上电极和所述下电极均包括一层材质相同的金属层。

【技术特征摘要】
1.一种电容,包括上电极、下电极和电介质层,所述电介质层设置于所述上电极和所述下电极之间,其特征在于,所述上电极和所述下电极均包括一层材质相同的金属层。2.根据权利要求1所述的电容,其特征在于,所述金属层包括Al、Au、Ti或Cu中的一种。3.根据权利要求2所述的电容,其特征在于,所述上电极和所述下电极均采用物理气相沉积工艺获得。4.根据权利要求2所述的电容,其特征在于,所述上电极和所述下电极的厚度范围均为50-500nm。5.根据权利要求4所述的电容,其特征在于,所述上电极和所述下电极的厚度范围均为100-300nm。6.根据权利要求1所述的电容,其特征在于,所述电介质层包括Al2O3层、TiO2层和HfO4层中的一种。7.根据权利要求6所述的电容,其特征在于,所述电介质层的厚度范围为5-15nm。8.根据权利要求1所述的电容,其特征在于,所述电容为高密电容。9.根据权利要求1所述的电容,其特征在于,所述电容为高密沟槽电容。10.一种半导体设备,其特征在于,用于制备如权利要求1-9任意所述的电容,包括:PVD腔室、ALD腔室和传输平台,其中,所述PVD腔室和所述ALD腔室均与所述传输平台相连通;所述PVD腔室用于在基底上沉积所述上电极和所述下电极;所述ALD腔室用于在基底上沉积所述电介质层;所述传输平台用于传输基底。11.根据权利要求10所述的半导体设备,其特征在于,还包括去气腔室,与所述传输平台相连,所述去气腔室用进行去气工艺和退火工艺。12.根据权利要求10所述的半导体设备,其特征在于,还包括预清洗腔室,与...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨玉杰丁培军夏威郑金果王宽冒杨敬山蒋秉轩谢谦
申请(专利权)人:北京北方华创微电子装备有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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