本发明专利技术提供了一种多层金属-氧化物-金属(MOM)电容的制作方法。通过形成低k值介质和高k氧化硅的混合层，再利用传统工艺的光刻刻蚀在低k值介质中形成金属槽并填充金属，重复上述步骤形成多层金属-氧化物-金属电容，在高k值氧化硅区域实现了MOM电容结构，在其他区域实现了低k介质的互连，其中，高k氧化硅的形成采用PECVD沉积和含氧气体处理循环进行的方式，能有效去除氧化硅中的硅氢键。与传统的单一k值介质结构相比，本发明专利技术既能有效提高层内电容器的电容，又改善了MOM电容器的击穿电压、漏电流等各电特性，以及各器件间的电学均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子领域，特别是涉及一种。
技术介绍
电容器是集成电路中常用的电子元器件，也是集成电路的重要组成单元，其可以被广泛地应用于存储器，微波，射频，智能卡，高压和滤波等芯片中。目前，芯片中广为采用的电容器是平行于硅片衬底的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。其中金属通常采用与金属互连工艺相兼容的铜、铝等，绝缘体多为高介电常数(k)的电介质材料氧化硅或氮化硅， 等离子增强型化学气相沉积法(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)因其沉积温度低而被广泛应用于金属互连工艺中的薄膜沉积。利用PECVD方法制作的氧化硅或氮化硅薄膜内残留大量的硅氢键(Si-H)，使其内存在较多电荷，这导致该氧化硅或氮化硅薄膜在电性厚度方面的均勻性较差，而利用该氧化硅或氮化硅薄膜制作的MIM电容器在击穿电压、漏电流等各电特性方面也会相应较差。此外，随着超大规模集成电路集成度的不断提高，器件特征尺寸不断等比例缩小， 电路内制作的电容器尺寸也相应缩小，对电容制造的均勻性，一致性要求更为严格。并且随着器件尺寸的减少，以及性能对大电容的需求，如何在有限的面积下获得高密度的电容也成为一个有吸引力的课题。公开号为CN101577227A的中国专利公开了一种改进铝-氮化硅-钽化物电容器性能的方法，通过含氧气体处理氮化硅薄膜，形成的氮化硅薄膜内的电荷量较少，提高了氮化硅薄膜的电性厚度和物理厚度的均勻性，采用此方法形成的MIM电容在击穿电压，漏电流等各电特性方面有所改善，但并没有获得高密度的电容。因此，如何在有限面积下获得高密度的电容仍是现在技术发展中急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多层金属-氧化物-金属电容的形成方法，以在有限面积下获得高密度的电容，并能有效地提高层内电容器的电容，改善金属-氧化物-金属(MOM)电容器的击穿电压、漏电流等各电特性及其各器件间的电学均勻性。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括以下步骤步骤1，提供衬底；步骤2，沉积低k值介质层；步骤3，通过光刻和刻蚀，在所述低k值介质层中形成贯穿所述低k值介质层的一开口 ；步骤4，通过等离子体增强型化学气相沉积和含氧气体处理两步循环的方式在所述开口中形成氧化硅；步骤5，在上述结构表面再次沉积低k值介质层；步骤6，通过光刻和刻蚀在低k值介质层中分别形成第一金属槽和第二金属槽，其中，第一金属槽位于氧化硅上方且第一金属槽的底部连通至氧化硅，第二金属槽用于后续形成互连；步骤7，在第一、第二金属槽内填充金属；重复步骤2 步骤7。较佳的，所述等离子增强型化学气相沉积采用的反应气体包括硅烷和一氧化二氮。较佳的，所述硅烷的流量在500sCCm至eOOsccm之间，所述一氧化二氮的流量在 9000sccm至15000sccm之间，硅烷与一氧化二氮的流量比为1 15至1 30，成膜速率在 1500纳米/分钟至5000纳米/分钟之间。较佳的，所述含氧气体处理所采用的含氧气体包括一氧化氮、一氧化二氮、一氧化碳或二氧化碳。较佳的，所述含氧气体处理所采用的含氧气体流量在2000sCCm至eOOOsccm之间， 处理温度在300摄氏度至600摄氏度之间。较佳的，所述通过等离子增强型化学气相沉积和含氧气体处理两步循环的方式形成氧化硅的过程中，每次沉积的氧化硅厚度为1纳米至10纳米。本专利技术通过形成低k值介质和高k值氧化硅的混合层，接着进行传统工艺的光刻蚀刻，在高k值氧化硅区域实现多层MOM结构，在其他区域实现低k值互连，其中，高k氧化硅的形成采用PECVD沉积和含氧气体处理循环进行的方式，能有效去除氧化硅中的硅氢键。与传统的单一 k值介质结构相比，本专利技术既能有效提高层内电容器的电容，又改善了 MOM电容器的击穿电压、漏电流等各电特性，以及各器件间的电学均勻性。通过采用垂直电容结构，还能有效提高电容器密度，从而在较小的芯片面积内实现较大电容。附图说明图1为本专利技术实施例形成多层MOM电容的方法流程图；图2A 2L为本专利技术实施例形成多层MOM电容的方法示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术提出一种制作多层金属-氧化物-金属(MOM)电容器的工艺方法。请参照图1，为本专利技术制备多层MOM电容器的方法流程图。步骤201 提供衬底1 ；本实施例中所提供的衬底1可以为单纯的硅衬底，也可以为表面已形成半导体器件的硅衬底。步骤202 如图2A所示，在衬底1上沉积低k值介质层2，所述低k值介质层2采用化学气相沉积或旋转涂覆工艺形成，介电常数为2 3。步骤203 如图2B所示，通过光刻和刻蚀，在所述低k值介质层2中形成一开口加， 所述开口加底部暴露出衬底1表面。步骤204:如图2C所示，在所述开口中填充高k值的氧化物，本专利技术中优选采用氧化硅3。为了改善传统PECVD方法制作的氧化硅薄膜在电性厚度方面的均勻性，本专利技术中采用PECVD法沉积氧化硅与含氧气体处理循环进行的方式，即沉积一层氧化硅后，随后进行含氧气体处理，然后再次沉积氧化硅，再进行含氧气体处理，如此循环；每次沉积的氧化硅厚度为1纳米至10纳米，一直到沉积的氧化硅3达到工艺中需要的厚度为止，然后通过化学机械研磨去除低k值介质层2表面上方多余的氧化硅，形成低k值介质和氧化硅的混合层。其中，PECVD采用的反应气体为硅烷与一氧化二氮，反应的工艺条件为硅烷的流量在500sccm至600sccm之间，一氧化二氮的流量在9000sccm至15000sccm之间，硅烷与一氧化二氮的流量比为1 15至1 30之间，成膜速率在1500纳米/分钟至5000纳米/ 分钟之间；含氧气体处理所采用的含氧气体包括一氧化氮、一氧化二氮、一氧化碳或二氧化碳，含氧气体的流量在2000至6000SCCm之间，处理温度在300至600摄氏度之间。通过沉积一薄层的氧化硅并紧接着对其进行含氧气体处理，可以充分地去除氧化硅薄膜内的硅氢键Si-H，如此循环，可以获得电性厚度均勻性良好的氧化硅。步骤205 如图2D所示，在上述结构表面再次沉积低k值介质层2至预定厚度。步骤206 如图2E所示，在低k值介质层2中分别形成第一金属槽如和第二金属槽4b，其中，第一金属槽如位于氧化硅3上方并连通至氧化硅3表面，用于后续形成多层 MOM电容的电容极板。第一金属槽如可以均勻开设多个，且第一金属槽如的深度等于氧化硅3表面上方低k值介质层的厚度，即第一金属槽如的底部暴露出氧化硅3。第二金属槽 4b用于后续形成互连，其深度可以与第一金属槽如相同，也可以根据实际工艺需求对第二金属槽4b的个数、大小、深度进行调整。步骤207 如图2F所示，在金属槽中填充金属5，即在第一、第二金属槽内进行铜互连工艺的铜的扩散阻挡层沉积、铜电镀、铜金属层化学机械研磨等工艺步骤，完成铜填充。接着，重复步骤202至207，具体包括如图2G所示，在图2F所示的结构表面沉积低k值介质层2 ；如图2H所示，通过光刻和刻蚀，在低k值介质层2中形成开口 2b ；如图21 所示，采用PECVD法与含氧气体处理循环进行的方式在所述开口 2b内沉积氧化硅3 ；如图 2J所示，在图21所示的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛智彪，胡友存，徐强，
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：
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