一种提高MIM器件电容均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高MIM器件电容均匀性的方法，主要是用于提高MIM器件中所包含的薄膜的均一性，依次包括八个步骤，并且可以根据实际的需要重复步骤S2至步骤S6若干次。本发明专利技术的一种提高MIM器件电容均匀性的方法，在现有的等离子体增强化学气相沉积法的基础上，通过若干次的淀积/等离子体处理的方法，去除了薄膜内部一定量的缺陷，提升了淀积薄膜的均一性，从而薄膜的湿法蚀刻速率均一性得到了提高，进而提高了MIM器件的电容均一性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件中薄膜的制备技术，特别是涉及一种提高MIM器件电容均勻性的方法，用于提高MIM器件中所包含的薄膜的均一性。
技术介绍
随着半导体集成电路制造技术的不断进步，半导体的性能不断提升的同时，半导体也向着小型化，微型化的方向发展，而器件中包含的例如MIM电容器则是集成电路中的重要组成单元并有着广泛的应用。在现有的集成电路电容中，MIM (Metal-Insulator-Metal)电容器，也即是金属-绝缘体-金属电容器已经逐渐成为了射频集成电路的主流。MIM中所沉积的介质薄膜层大多由等离子体化学气相沉积法(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor)技术所生成，由于其沉积温度较低，而被广泛用于高介电质氮化硅薄膜的制备。PECVD方法中通常借助于微波或射频等使含有硅元素源和氮元素源的反应气体进行电离，在一定的温度和压力的条件下引入高频电源进行辉光放电，以形成等离子体，从而实现在晶片或衬底上沉积出所期望的薄膜类型。由于利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。由于氮化硅薄膜的性质直接决定了 MIM电容的性能，因此对于该层薄膜的性能要求比较高。薄膜的湿法蚀刻速率，代表着淀积薄膜的均勻性，从现有薄膜的湿法蚀刻速率均勻性来看，采用PECVD方法制备的高介电质氮化硅薄膜薄膜的均勻性较差，因此在现有的设备基础上如何进一步提高薄膜的均勻性成为一个难点。鉴于上述问题，一方面，本专利技术正式基于保持MIM器件中所包含的薄膜在其沉积过程中能具有较好的均一性，以避免在后续薄膜的刻蚀过程中，由于薄膜厚度不均勻而导致的在同一薄膜的不同区域的刻蚀速率差异过大的问题，即改善湿法蚀刻速率均一性，并使MIM器件最终获得的薄膜的电容均一性得到提高；另一方面，本专利技术所提供的方法还在薄膜的沉积过程中去除薄膜内部一部分化学性缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供提高MIM器件电容均勻性的方法，通过若干次的淀积/等离子体处理的方法，提升了淀积薄膜的电容均一性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种提高MIM器件电容均勻性的方法，主要是用于提高MIM器件中所包含的薄膜的均一性，其中，包括以下的步骤步骤Sl 将晶片放置在反应室内，并向反应室内通入用于产生薄膜的包含有硅烷、氨气的混合气体，保持此时反应室内的气压值一段时间，以稳定反应室；步骤S2 :以不同的流量再次向反应室内通入所述混合气体，同时向反应室内通入氮气，并保持此时反应室内的气压值稳定持续一段时间；步骤S3 开启射频发生器进行起辉，使混合气体中的反应气体电离或分解，以进行化学气相沉积从而在晶片的表面生成一层氮化硅薄膜；步骤S4:关闭射频发生器，停止向反应室内通入混合气体，同时向反应室内通入氩气和氮气，改变此时反应室内的气压值，并保持此时反应室内的气压值稳定持续一段时间以清除反应室内残余的硅烷和氨气；步骤S5:继续向反应室内通入氩气和氮气，保持反应室内的气压值不变，同时开启射频发生器，以钝化处理所沉积的氮化硅薄膜使其具有稳定的化学性能；步骤S6 继续向反应室内通入氩气和氮气，并保持反应室内的气压值不变，以清除反应室内残余的硅烷和氨气；步骤S7 将晶片顶起并远离气源的喷淋头，关闭氩气并继续向反应室内通入氮气，保持反应室内的气压值不变，并保持上述状态持续一段时间；步骤S8 利用真空泵对反应室进行抽真空处理，以使得沉积反应中产生的副产物随主流气体泵出。上述的方法，其中，用于控制反应室内压力的蝶阀在所述步骤Sl中部分地开启， 在步骤S2至步骤S7中保持关闭状态，在步骤S8中完全开启。上述的方法，其中，在所述步骤Sl至步骤S6中，晶片放置在其上表面距离气源喷淋头0. 3寸处，在步骤S7至步骤S8中，晶片被顶起并远离所述气源喷淋头。上述的方法，其中，在步骤Sl中，硅烷和氨气的流量分别为lOOsccm，氮气的流量为2000sCCm，反应室内气压保持在8托，并在该状态下稳定10秒。上述的方法，其中，在步骤S2中分别以40SCCm、900SCCm的流量向反应室内通入硅烷、氨气，并以lOOOsccm的流量向反应室内通入氮气，反应室内的气压保持在8托，并在该状态下稳定30秒。上述的方法，其中，在步骤S3中射频发生器的辉光放电功率为75W、起辉3秒钟，氮化硅薄膜的沉积时间为3秒。上述的方法，其中，在步骤S4中分别以lOOOOsccm的流量向反应室内通入氩气和氮气。上述的方法，其中，在步骤S4中，反应室内的气压保持在6托，以清除反应室内残余的硅烷和氨气，清除时间为30秒。上述的方法，其中，在步骤S5中，继续分别以lOOOOsccm的速度向反应室内通入氩气和氮气，使得反应室内的气压控制在6托，同时以50瓦的功率开启射频发生器10秒钟， 钝化处理氮化硅薄膜的时间为10秒。上述的方法，其中，在步骤S6中，继续分别以lOOOOsccm的流量向反应室内通入氩气和氮气，反应室内的气压保持在6托，以清除反应室内残余的硅烷和氨气，清除时间为5 秒。上述的方法，其中，在步骤S7中，关闭氩气后继续以lOOOOsccm的流量向反应室内通入氮气，反应室内的气压保持在6托，并保持该状态持续5秒。上述的方法，其中，在步骤S8中，利用真空泵对反应室进行抽真空处理，时间为10秒。上述的方法，其中，还包括，在进行步骤S7之前，重复步骤S2至步骤S6若干次。本专利技术的一种提高MIM器件电容均勻性的方法，在现有的等离子体增强化学气相沉积法的基础上，通过若干次的淀积/等离子体处理的方法，去除了薄膜内部一定量的缺陷，提升了淀积薄膜的均一性，从而薄膜的湿法蚀刻速率均一性得到了提高，进而提高了 MIM器件的电容均一性。附图说明图1为本专利技术的一种提高MIM器件电容均勻性的方法的流程图2为采用现有技术和采用本专利技术而各自生成的薄膜上进行刻蚀速率采样对比示意图3为MIM器件的截面图。 具体实施例方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步详细的说明。在一种可选的实施方式中，例如基于现有的生成氮化硅薄膜所采用的PECVD法， 示范性的例举了本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术的一种提高MIM器件电容均勻性的方法，主要是用于提高MIM 器件中所包含的薄膜的均一性，以便在后续对薄膜的刻蚀(例如湿法刻蚀)过程中，能够保障薄膜的各个区域的刻蚀速率能够大致上保持一致。其中，在一个优选的实施方式中，本专利技术所提供的方法主要包括以下的步骤，而对于一些PECVD的必要步骤或者通常技术本申请将不再详细进行阐述将晶片(或衬底)放置在用于在晶片的表面沉积生成薄膜的反应室内(PECVD设备的反应腔室Chamber)，并向反应室内通入用于产生薄膜的包含硅烷、氨气的混合气体，保持此时反应室内的气压值稳定持续一段时间。其中，在本步骤中，晶片放置在其上表面距离反应室的气源喷淋头下方0. 3寸处，通入反应室内的反应气体-硅烷(SIH4)和氨气(NH3)的流量分别为lOOsccm，氮气(N2)的流量为2000sccm ；此过程中部分地开启蝶阀(TV Position), 例如选取蝶阀开启一个大约为M的阀门值，以调节反应室内气压(pressure)，使之保持在 8托，保持上述状态10秒，以稳定反应室。以不同的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，张文广，郑春生，陈玉文，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：