MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法，所述方法包括：提供一襯底，將襯底放入反應腔室內，向反應腔室通入反應氣體，以及通過等離子體增強化學氣相沉積法在襯底上沉積形成薄膜。其中，反應氣體包括硅源、氮源和稀釋氣體，反應腔室的壓力介于1.8Torr～2.0Torr之間，射頻的低頻功率介于130W～160W之間，硅源的流量介于540sccm～660sccm之間，氮源的流量介于4950sccm～6050sccm之間，稀釋氣體的第一流量介于8100sccm～9900sccm之間，第二流量介于8300sccm～10100sccm之間。與現(xiàn)有技術相比，反應腔室的壓力增加，射頻的低頻功率降低，稀釋氣體的流量增加，硅源與氮源的流量配比調整，通過各工藝參數(shù)的改變，不僅可以改善單一襯底內部膜厚的均一性，還可以改善批量襯底的膜厚均一性，從而提高MIM電容器的可靠性。可靠性。可靠性。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法


[0001]本專利技術涉及半導體模擬器件領域，特別涉及一種MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法。

技術介紹

[0002]金屬
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絕緣體
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金屬(MIM)結構電容器件在模擬集成電路中有著廣泛的應用，相對于傳統(tǒng)的多晶硅
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絕緣體
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多晶硅電容器、金屬
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氧化層
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硅襯底結構電容器，它通過采用金屬作為兩個電極，有效地降低了寄生電容和電容兩極的接觸電阻。
[0003]模擬電路中通常用到大電容值的MIM電容器。根據(jù)電容公式：C＝ε0ε
r
A/d可以看出，考慮到芯片集成度的問題，通常通過提高電容密度來提高電容器的電值容，其中一種方法是減小介質層的厚度d，一種方法是采用高介電常數(shù)ε
r
的材料作為介質。目前大尺寸模擬器件業(yè)界內通常采用較薄的Si3N4(四氮化三硅)薄膜作為介質層。其中Si3N4薄膜厚度過大，會導致電容偏小；厚度過小會產生比較大的漏電流和一些可靠性問題，所以控制Si3N4薄膜厚度的均一性十分重要。

技術實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術的目的在于提供一種MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法，提高薄膜厚度的均一性，提高MIM電容器的可靠性。
[0005]為解決上述技術問題，本專利技術提供一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，包括：
[0006]提供一襯底；
[0007]將所述襯底放入反應腔室內，向所述反應腔室通入反應氣體；以及，
[0008]通過等離子體增強化學氣相沉積法在所述襯底上沉積形成薄膜；
[0009]其中，所述反應氣體包括硅源、氮源和稀釋氣體，所述反應腔室的壓力介于1.8Torr～2.0Torr之間，射頻的低頻功率介于130W～160W之間，所述硅源的流量介于540sccm～660sccm之間，所述氮源的流量介于4950sccm～6050sccm之間，所述稀釋氣體的第一流量介于8100sccm～9900sccm之間，所述稀釋氣體的第二流量介于8300sccm～10100sccm之間。
[0010]可選的，所述稀釋氣體包括氮氣。
[0011]可選的，所述硅源包括硅烷。
[0012]可選的，所述氮源包括氨氣。
[0013]可選的，射頻的高頻功率介于680W～830W之間。
[0014]可選的，沉積形成所述薄膜的時間介于7.7s～9.7s之間。
[0015]可選的，所述薄膜的材質包含四氮化三硅。
[0016]相應的，本專利技術還提供一種MIM電容器中的絕緣體薄膜，采用如上所述的MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法制備而成。
[0017]綜上所述，本專利技術提供的一種MIM電容器中絕緣體薄膜及其制備方法，提供一襯底，將所述襯底放入反應腔室內，向所述反應腔室通入反應氣體，以及通過等離子體增強化學氣相沉積法在所述襯底上沉積形成薄膜。其中，所述反應氣體包括硅源、氮源和稀釋氣體，所述反應腔室的壓力介于1.8Torr～2.0Torr之間，射頻的低頻功率介于130W～160W之間，所述硅源的流量介于540sccm～660sccm之間，所述氮源的流量介于4950sccm～6050sccm之間，所述稀釋氣體的第一流量介于8100sccm～9900sccm之間，所述稀釋氣體的第二流量介于8300sccm～10100sccm之間。與現(xiàn)有技術相比，反應腔室的壓力增加，射頻的低頻功率降低，稀釋氣體的流量增加，硅源與氮源的流量配比進行重新調整，通過各工藝參數(shù)的改變，不僅可以改善單一襯底內部膜厚的均一性，還可以改善批量襯底的膜厚均一性，防止批量襯底中出現(xiàn)單片襯底的厚度降低，從而提高MIM電容器的可靠性，提高產品的良率。
附圖說明
[0018]本領域的普通技術人員應當理解，提供的附圖用于更好地理解本專利技術，而不對本專利技術的范圍構成任何限定。
[0019]圖1是本專利技術一實施例提供的MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法的流程圖；
[0020]圖2是本專利技術一實施例提供的recipe優(yōu)化前后襯底厚度波動范圍示意圖；
[0021]圖3a和圖3b是本專利技術一實施例提供的recipe優(yōu)化前后射頻的低功率示意圖；
[0022]圖4a和圖4b是本專利技術一實施例提供的recipe優(yōu)化前后襯底厚度示意圖。
具體實施方式
[0023]用于MIM電容器中SIN(氮化硅)薄膜沉積的機臺型號為Lam Extreme，工藝過程為在一定溫度壓力條件下，通過射頻功率(RF power)解離反應氣體包括SiH4(硅烷)和NH3(氨氣)來實現(xiàn)薄膜的沉積。在Lam機臺反應腔中，showerhead(噴淋頭)作為電極板的正極，在整個噴淋頭使用周期(showerhead lifetime)內，隨著噴淋頭的消耗，薄膜厚度不斷沉積，原有的程式(recipe)主要設定采用氮氣低流量、低頻高功率、壓力1.3Torr的條件，這種設定條件下，沉積的Si3N4薄膜在showerhead lifetime末期厚度波動范圍(range)增大；同時由于射頻回路前半部分部件的消耗，會使電路產生一些額外的電阻，導致實際加載在反應腔室的射頻功率減小，從而影響到離子在反應腔室中的分布，導致在批量的襯底中出現(xiàn)單片襯底的厚度降低的問題，會增大漏電流，影響晶圓的良率。
[0024]針對上述問題，專利技術人發(fā)現(xiàn)，通過對程式(recipe)進行優(yōu)化，能夠達到提高薄膜均一性的目的。經過進一步研究，專利技術人提供了一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，包括：提供一襯底，將所述襯底放入反應腔室內，向所述反應腔室通入反應氣體，以及通過等離子體增強化學氣相沉積法在所述襯底上沉積形成薄膜。其中，所述反應氣體包括硅源、氮源和稀釋氣體，所述反應腔室的壓力介于1.8Torr～2.0Torr之間，射頻的低頻功率介于130W～160W之間，所述硅源的流量介于540sccm～660sccm之間，所述氮源的流量介于4950sccm～6050sccm之間，所述稀釋氣體的第一流量介于8100sccm～9900sccm之間，所述稀釋氣體的第二流量介于8300sccm～10100sccm之間。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，反應腔室的壓力增加，射頻的低頻功率降低，稀釋氣體的流量增
加，硅源與氮源的流量配比進行重新調整，通過各工藝參數(shù)的改變，不僅可以改善單一襯底內部膜厚的均一性，還可以改善批量襯底的膜厚均一性，防止批量襯底中出現(xiàn)單片襯底的厚度降低，從而提高MIM電容器的可靠性，提高產品的良率。
[0026]為使本專利技術的目的、優(yōu)點和特征更加清楚，以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且未按比例繪制，僅用以方便、明晰地輔助說明本專利技術實施例的目的。此外，附圖所展示的結構往往是實際結構的一部分。特別的，各附圖需要展示的側重點不同，有時會采用不同的比例。
[0027]如在本專利技術中所使用的，單數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種MIM電容器中絕緣體薄膜的制備方法，其特征在于，包括：提供一襯底；將所述襯底放入反應腔室內，向所述反應腔室通入反應氣體；以及通過等離子體增強化學氣相沉積法在所述襯底上沉積形成薄膜；其中，所述反應氣體包括硅源、氮源和稀釋氣體，所述反應腔室的壓力介于1.8Torr～2.0Torr之間，射頻的低頻功率介于130W～160W之間，所述硅源的流量介于540sccm～660sccm之間，所述氮源的流量介于4950sccm～6050sccm之間，所述稀釋氣體的第一流量介于8100sccm～9900sccm之間，所述稀釋氣體的第二流量介于8300sccm～10100sccm之間。2.根據(jù)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄧飛，石慧明，
申請(專利權)人：廣州粵芯半導體技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：