金属-绝缘层-金属电容器的制造方法技术

一种金属－绝缘层－金属电容器的制造方法，首先于衬底上形成一层第一金属层，然后，对第一金属层表面进行等离子体处理工艺。接着，于第一金属层上依序形成一层第一氧化层、氮化层及第二氧化层。之后，于第二氧化层上形成一层第二金属层。然后，定义第二金属层、第二氧化层、氮化层、第一氧化层及第一金属层，以形成金属－绝缘层－金属电容器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容器的制造方法，尤其涉及一种金属-绝缘层-金属电容器的制造方法。
技术介绍
随着科技的进步，半导体元件的应用越来越广，举凡电脑、通讯与消费性电子产品，都需要大量使用具有不同功能的半导体元件。电容器是基本且重要的元件之一，其具有杂讯的解耦及电荷的储存等多种功能。在各种电容器中，特别是金属-绝缘层-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器在混合信号元件与逻辑元件等电路占有不可或缺的地位。现有金属-绝缘层-金属电容器的制造方法为，首先提供一衬底，然后在衬底上形成一层金属层，作为电容器的下电极。接着，在于金属层上形成作为电容介电层的氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层。之后，再于ONO层上形成一层金属层，作为电容器的上电极。然后，定义二金属层与ONO层，以形成金属-绝缘层-金属电容器。值得注意的是，在集成电路持续发展及集成度不断提升的趋势下，电容器的尺寸也相对地不断被缩小，而对于具有电容器结构的产品而言，会有单位面积的电容值不足的问题。因此，为了有效解决这个问题，一般的作法是利用降低电容器的电容介电层的厚度，来提高电容器的单位面积电容值。然而，由于作为电容器下电极的金属层的表面平坦度不佳，因此上述的作法于下电极上形成厚度较薄的电容介电层时，容易造成电容器的击穿电压(Breakdown Voltage)降低，进而严重影响电容器的可靠度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属-绝缘层-金属电容器的制造方法，以提高金属-绝缘层-金属电容器的击穿电压，以及金属-绝缘层-金属电容器的可靠度。本专利技术的另一目的是提供一种金属-绝缘层-金属电容器的制造方法，同样可提高金属-绝缘层-金属电容器的击穿电压及其可靠度。本专利技术提出一种金属-绝缘层-金属电容器的制造方法，首先于衬底上形成一层第一金属层，并对第一金属层表面进行第一等离子体处理工艺。然后，于第一金属层上依序形成第一氧化层、氮化层、第二氧化层及第二金属层。之后，定义第二金属层、第二氧化层、氮化层、第一氧化层及第一金属层，以形成金属-绝缘层-金属电容器。依照本专利技术实施例所述，其中第一等离子体处理工艺的反应气体例如是惰性气体、氮气或一含氧气体，而此含氧气体例如是氧气或一氧化二氮。在一实施例中，当第一等离子体处理工艺的反应气体使用此含氧气体，则于进行第一等离子体处理工艺后，于第一金属层上形成一层第三氧化层。依照本专利技术的实施例所述，其中第一等离子体处理工艺例如是以原位(In-Situ)的方式进行。在一实施例中，第一等离子体处理工艺也可以非原位(Ex-Situ)的方式进行。依照本专利技术的实施例所述，还包括于上述的氮化层形成后，第二氧化层形成前，对氮化层表面进行第二等离子体处理工艺。上述，第二等离子体处理工艺的反应气体例如是一含氧气体。此含氧气体例如是氧气或一氧化二氮。此外，于进行第二等离子体处理工艺后，会于氮化层上形成一层第三氧化层。另外，第二等离子体处理工艺例如是以原位的方式进行。在一实施例中，第二等离子体处理工艺也可以非原位的方式进行。依照本专利技术的实施例所述，其中第一金属层与第二金属层的材质例如是铝、铜、钯、钌、氮化钛或氮化钽。依照本专利技术的实施例所述，其中第一金属层与第二金属层的形成方法例如是磁控直流溅镀、化学气相沉积或蒸镀。依照本专利技术的实施例所述，其中第二氧化层、氮化层及第一氧化层的形成方法例如是化学气相沉积法。本专利技术另提出一种金属-绝缘层-金属电容器的制造方法，首先于一衬底上形成一层第一金属层，接着于第一金属层上依序形成第一氧化层及氮化层。然后，对氮化层表面进行等离子体处理工艺。接着，于氮化层上依序形成第二氧化层及第二金属层。之后，定义第二金属层、第二氧化层、氮化层、第一氧化层及第一金属层，以形成金属-绝缘层-金属电容器。依照本专利技术的实施例所述，其中于进行等离子体处理工艺后，会于氮化层表面形成一层第三氧化层。依照本专利技术的实施例所述，其中等离子体处理工艺的反应气体例如是含氧气体。此含氧气体例如是氧气或一氧化二氮。依照本专利技术的实施例所述，其中等离子体处理工艺例如是以原位的方式进行。在一实施例中，等离子体处理工艺也可以非原位的方式进行。依照本专利技术的实施例所述，其中第一金属层与第二金属层的材质例如是铝、铜、钯、钌、氮化钛或氮化钽。依照本专利技术的实施例所述，其中第一金属层与第二金属层的形成方法例如是磁控直流溅镀、化学气相沉积或蒸镀。依照本专利技术的实施例所述，其中第二氧化层、氮化层及第一氧化层的形成方法例如是化学气相沉积法。本专利技术的方法是利用于第一金属层表面进行等离子体处理工艺，以使金属层表面较为平坦化，因此可避免电容器的击穿电压降低的问题，而可提高其击穿电压与可靠度。另外，本专利技术的方法还可于氮化层表面，或是在第一金属层与氮化层表面进行等离子体处理工艺，而其同样可提高电容器的击穿电压与可靠度。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A至图1G是依据本专利技术一实施例所绘示的金属-绝缘层-金属电容器的制造方法的流程剖面示意图；图2A至图2E是依据本专利技术另一实施例所绘示的金属-绝缘层-金属电容器的制造方法的流程剖面示意图；图3是现有技术与利用本专利技术的方法所制作的金属-绝缘层-金属电容器的漏电流-电压特性的关系图。主要元件符号说明100、200衬底102、118、202、214金属层 104、112、208等离子体处理工艺106、108、114、116、204、212氧化层110、206氮化层120、216金属-绝缘层-金属电容器C1现有的金属-绝缘层-金属电容器的I-V特性曲线C2利用本专利技术的方法所制作的金属-绝缘层-金属电容器的I-V特性曲线具体实施方式图1A至图1G是依据本专利技术一实施例所绘示的金属-绝缘层-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)电容器的制造方法的流程剖面示意图。请参照图1A，首先，提供一衬底100。此衬底100例如是一硅衬底，或已形成有半导体元件及金属内连线结构的衬底。之后，于衬底100上形成一层金属层102，以作为金属-绝缘层-金属电容器的下电极。金属层102的材质例如铝、铜、钯、钌、氮化钛或氮化钽，而其形成方法例如是磁控直流溅镀、化学气相沉积或蒸镀。接着，请参照图1B，对金属层102表面进行等离子体处理工艺104。此等离子体处理工艺104例如是以原位(In-Situ)的方式进行，亦即是指金属层102以及等离子体处理工艺104可以是在同一反应室或同一机台中完成。当然，等离子体处理工艺104也可以是以非原位(Ex-Situ)的方式进行。另外，等离子体处理工艺104的反应气体例如是惰性气体、氮气或含氧气体，含氧气体例如是氧气或一氧化二氮。值得特别说明的是，当等离子体处理工艺104使用惰性气体或氮气作为反应气体时，则此等离子体处理工艺104能够使金属层102的表面较为平坦化，因此可避免现有电容器的击穿电压(Breakdown Voltage)降低的问题，而可提高其击穿电压与电容器的可靠度。另一方面，等离子体处理工艺104使用含氧气体作为反应气体时，则会在金属层102上形成一层氧化层106，如图1C所示，其同样可提高电容器的击穿电压及其可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属－绝缘层－金属电容器的制造方法，包括：于一衬底上形成一第一金属层；对该第一金属层表面进行一第一等离子体处理工艺；于该第一金属层上形成一第一氧化层；于该第一氧化层上形成一氮化层；于该氮化层上形成 一第二氧化层；于该第二氧化层上形成一第二金属层；以及定义该第二金属层、该第二氧化层、该氮化层、该第一氧化层及该第一金属层，以形成该金属－绝缘层－金属电容器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林平伟，巫金佳，姜兆声，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]