一种电容器的制造方法及结构技术

本发明专利技术提供一种电容器的制造方法及结构，该方法包括步骤：在衬底上采用等离子体刻蚀法，利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成具有粗糙侧壁的沟槽；在沟槽内形成介电层，所述介电层共形的内衬于沟槽的内表面；以及在沟槽内形成导电层，所述导电层填充于沟槽内部并通过介电层与衬底分离；其中，在刻蚀沟槽时，偏置脉冲交替的开启和关闭，以控制交替产生偏置功率，源脉冲保持开启，并且根据偏置功率的变化调整源脉冲的功率进行补偿。本发明专利技术利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用形成了侧壁粗糙的电容沟槽，使沟槽侧壁在沟槽深度方向上具有交替的凸凹起伏，可增加电容面积，从而提高电容器的电容密度，且方法简单，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种电容器的制造方法及结构
本专利技术涉及半导体器件领域，特别是涉及一种电容器的制造方法及结构。
技术介绍
硅电容器是一种基于硅衬底制造的器件，它提高了复杂电子电路的集成度。然而，为了减少半导体衬底面积的消耗，还需要继续提高硅电容器的电容密度，即每个单元半导体衬底面积的电容。一种现有的方法是扩大电极的覆盖范围。公开号为US8283750B2的美国专利Electronicdevicehavingelectrodewithhighareadensityandimprovedmechanicalstability公开了一种沟槽电容器，该电容器基于一种形成于衬底的沟槽，在这些沟槽中形成有电容层堆栈，并设有一个从沟槽底部一直延伸到基板表面的支柱。为了提高力学稳定性，电元件主要通过支柱交叉垂直来延伸支柱的长度。这类沟槽型电容器为了增加电容，通过深沟槽和收缩临界尺寸改变电容，或者在沟槽中形成沟槽交叉堆栈，以增加电极覆盖面积。此外，一种在硅衬底上形成的三维单元(3D-cell)电容器也可以实现较高的电容器密度。例如，公开号为US9647057B2的美国专利Capacitor3D-celland3D-capacitorstructure公开的一种在硅衬底上形成的3D单元电容器，可以产生低等效串联电阻和高电容器表面密度。然而，在实际的生产应用中，如何通过更加简单的结构和工艺来提高电容器的电容密度仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术，本专利技术的目的在于提供一种电容器的制造方法及结构，用于提高电容器的电容密度。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电容器的制造方法，包括以下步骤：提供一衬底；在所述衬底上采用等离子体刻蚀法，利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成具有粗糙侧壁的沟槽；在所述沟槽内形成介电层，所述介电层共形的内衬于所述沟槽的内表面；以及在所述沟槽内形成导电层，所述导电层填充于所述沟槽内部并通过所述介电层与所述衬底分离；其中，在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲交替的开启和关闭，以控制交替产生偏置功率，所述源脉冲保持开启，并且根据所述偏置功率的变化调整所述源脉冲的功率进行补偿。可选地，所述偏置脉冲关闭时，增大所述源脉冲的功率作为补偿，所述偏置脉冲开启时，减小所述源脉冲的功率。可选地，在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲周期性的开启和关闭。进一步可选地，所述偏置脉冲开关循环的频率为每秒1-500次。进一步可选地，在一个开关循环内，所述偏置脉冲的工作时间占开关循环总时间的20％-80％。可选地，所述偏置功率的范围是0-2000W，所述源脉冲的功率范围是10-1000W，刻蚀气压为5-1000mtorr。可选地，在刻蚀所述沟槽时，采用碳氟化物等离子体进行刻蚀。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种由上述方法制成的电容器结构，包括：衬底，具有粗糙侧壁的沟槽，以及包裹所述沟槽的第一电极；介电层，共形的内衬于所述沟槽的内表面上；导电层，填充于所述沟槽内，通过所述介电层与所述第一电极分离；以及第二电极，与所述导电层连接；其中，所述沟槽采用等离子体刻蚀法利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成，所述沟槽的侧壁，根据所述偏置脉冲的交替开关，在沟槽深度方向上具有交替的凹凸起伏形状。可选地，所述沟槽的侧壁由沟槽的开口向底部根据所述偏置脉冲的周期性开关而具有周期性的凹凸起伏形状。如上所述，本专利技术的一种电容器的制造方法及结构，具有以下有益效果：本专利技术利用等离子体刻蚀中偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用形成了侧壁粗糙的电容沟槽，使沟槽侧壁在沟槽深度方向上具有交替的凸凹起伏，可增加电容面积，从而提高电容器的电容密度。相较于现有技术，本专利技术的方法简单，易于实现，沟槽侧壁形貌可精确控制，具有很强的实用价值。附图说明图1显示为本专利技术实施例提供的电容器制造方法示意图。图2显示为本专利技术实施例提供的等离子体刻蚀沟槽时偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用示意图。图3显示为本专利技术实施例提供的电容器结构示意图。元件标号说明100衬底101沟槽200第一电极300介电层400导电层500第二电极600钝化层S1-S4步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。请参阅图1，本实施例提供一种电容器的制造方法，包括以下步骤：S1提供一衬底；S2在所述衬底上采用等离子体刻蚀法，利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成具有粗糙侧壁的沟槽；S3在所述沟槽内形成介电层，所述介电层共形的内衬于所述沟槽的内表面；以及S4在所述沟槽内形成导电层，所述导电层填充于所述沟槽内部并通过所述介电层与所述衬底分离。在步骤S2中，采用等离子体刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲交替的开启和关闭，以控制交替产生偏置功率，所述源脉冲保持开启，并且根据所述偏置功率的变化调整所述源脉冲的功率进行补偿。本专利技术在偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用下，可以使沟槽的侧壁在沟槽深度方向上形成交替的凹凸起伏形状，从而增大了沟槽的侧壁面积，由于所述介电层共形的内衬于所述沟槽的内表面，因此，侧壁凹凸起伏的形状实际上增大了介电层与电极的接触面积，进而可增大电容面积。具体地，当所述偏置脉冲关闭时，可以增大所述源脉冲的功率作为补偿，所述偏置脉冲开启时，相应减小所述源脉冲的功率。具体地功率值可以根据实际情况来调整。由于目前通常采用硅衬底，在刻蚀所述沟槽时，可以采用碳氟化物(CxFy)等离子体进行刻蚀。本实施例中，所述偏置功率的范围可以是0-2000W，所述源脉冲的功率范围可以是10-1000W，刻蚀气压可以为5-1000mtorr。作为本专利技术的优选方案之一，在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲可以周期性的开启和关闭。为了获得更多的电极覆盖面积，偏置脉冲开/关的频率应该是适度的。以所述偏置脉冲的一次开启和关闭为一个开关循环，所述偏置脉冲开关循环的频率可以为每秒1-500次。在一个开关循环内，所述偏置脉冲的工作时间可以占开关循环总时间的20％-80％，即占空比为20％-80％。作为本实施例的一种优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供一衬底；/n在所述衬底上采用等离子体刻蚀法，利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成具有粗糙侧壁的沟槽；/n在所述沟槽内形成介电层，所述介电层共形的内衬于所述沟槽的内表面；以及/n在所述沟槽内形成导电层，所述导电层填充于所述沟槽内部并通过所述介电层与所述衬底分离；/n其中，在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲交替的开启和关闭，以控制交替产生偏置功率，所述源脉冲保持开启，并且根据所述偏置功率的变化调整所述源脉冲的功率进行补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上采用等离子体刻蚀法，利用偏置脉冲和源脉冲的交替互补作用刻蚀形成具有粗糙侧壁的沟槽；
在所述沟槽内形成介电层，所述介电层共形的内衬于所述沟槽的内表面；以及
在所述沟槽内形成导电层，所述导电层填充于所述沟槽内部并通过所述介电层与所述衬底分离；
其中，在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲交替的开启和关闭，以控制交替产生偏置功率，所述源脉冲保持开启，并且根据所述偏置功率的变化调整所述源脉冲的功率进行补偿。


2.根据权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于：所述偏置脉冲关闭时，增大所述源脉冲的功率作为补偿，所述偏置脉冲开启时，减小所述源脉冲的功率。


3.根据权利要求1所述的电容器的制造方法，其特征在于：在刻蚀所述沟槽时，所述偏置脉冲周期性的开启和关闭。


4.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在于：所述偏置脉冲开关循环的频率为每秒1-500次。


5.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，徐若男，孙武，尹晓明，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37