极板电容器及其制造方法、半导体结构与流程

本公开涉及半导体领域，特别是涉及一种极板电容器及其制造方法、半导体结构。

背景技术：

1、极板电容器，亦被称为金属-绝缘体-金属（metal-insulator-metal，简称mim）电容器。mim电容器的电容值较精确，不会随偏压变化而变化。mim电容器通常可以由相邻版图层的金属及上下层金属之间的介质层构成。然而，mim电容器中的介质层多采用等离子体增强化学气相沉积（plasma enhanced chemical vapor deposition，简称pecvd）形成，容易在其冷却过程中产生应力，致使影响mim电容器的性能。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种极板电容器及其制造方法、半导体结构，以在降低mim电容器的应力的同时还能确保并提升mim电容器的性能，从而有效改善mim电容器的可靠性。

2、第一方面，本公开一些实施例提供了一种极板电容器，包括：在第一方向上相对设置的第一极板和第二极板，以及设置于所述第一极板和所述第二极板之间的介质层；所述介质层包括沿所述第一方向层叠的第一子层、第二子层和第三子层；其中，所述第一子层与所述第一极板接触，所述第三子层与所述第二极板接触，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素相同，且所述第一子层和所述第三子层中的硅元素含量均小于所述第二子层中的硅元素含量。

3、在本公开一些实施例中，所述第一子层中的硅元素含量和所述第三子层中的硅元素含量相同。

4、在本公开一些实施例中，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素均包括：氮元素和所述硅元素。

5、在本公开一些实施例中，所述第一子层和所述第三子层的介电常数均小于所述第二子层的介电常数。

6、在本公开一些实施例中，所述第二子层的介电常数大于3.9。

7、第二方面，本公开一些实施例提供了一种极板电容器的制造方法，用于制备如上一些实施例中所述的极板电容器。该极板电容器的制造方法包括如下步骤。

8、形成第一极板。

9、设定工艺参数为第一预设参数，于所述第一极板上形成第一子层。

10、改变工艺参数为第二预设参数，于所述第一子层上形成第二子层。

11、还原工艺参数为所述第一预设参数，于所述第二子层上形成第三子层；所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层共同构成介质层。

12、于所述介质层上形成第二极板。

13、并且，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素相同，且所述第一子层和所述第三子层中的硅元素含量均小于所述第二子层中的硅元素含量。

14、在本公开一些实施例中，所述第一子层中的硅元素含量和所述第三子层中的硅元素含量相同。

15、在本公开一些实施例中，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层均采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成。所述第一预设参数控制的介质沉积速率小于所述第二预设参数控制的介质沉积速率。

16、在本公开一些实施例中，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素均包括：氮元素和所述硅元素。所述工艺参数包括机台的射频功率和/或硅烷的流量。

17、第三方面，本公开一些实施例提供了一种半导体结构，包括如上任一些实施例所述的极板电容器。

18、本公开实施例可以/至少具有以下优点：

19、本公开上述实施例中，通过控制接触第一极板的第一子层以及接触第二极板的第三子层采用较少的硅元素含量，可以疏松膜层，有效提升第一子层和第一极板之间的黏附效果及第三子层和第二极板之间的黏附效果，并减少应力；同时，通过控制第一子层和第三子层之间的第二子层采用较多的硅元素含量，可以致密膜层，有效提升第二子层的绝缘性能，以保障极板电容器的性能。如此，本公开实施例有利于在降低极板电容器的应力的同时还能确保并提升极板电容器的性能，从而有效改善极板电容器的可靠性。

20、并且，本公开上述实施例中，介质层的第一子层、第二子层和第三子层的材料组成元素相同，这样无需分布骤沉积各子层，可以在同一沉积工艺中仅通过工艺参数的调整完成制备，以简化工艺流程并提升生产效率。

技术特征：

1.一种极板电容器，其特征在于，包括：在第一方向上相对设置的第一极板和第二极板，以及设置于所述第一极板和所述第二极板之间的介质层；所述介质层包括沿所述第一方向层叠的第一子层、第二子层和第三子层；

2.根据权利要求1所述的极板电容器，其特征在于，所述第一子层中的硅元素含量和所述第三子层中的硅元素含量相同。

3.根据权利要求1所述的极板电容器，其特征在于，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素均包括：氮元素和所述硅元素。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的极板电容器，其特征在于，所述第一子层和所述第三子层的介电常数均小于所述第二子层的介电常数。

5.根据权利要求4所述的极板电容器，其特征在于，所述第二子层的介电常数大于3.9。

6.一种极板电容器的制造方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的极板电容器的制造方法，其特征在于，所述第一子层中的硅元素含量和所述第三子层中的硅元素含量相同。

8.根据权利要求6所述的极板电容器的制造方法，其特征在于，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层均采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成；所述第一预设参数控制的介质沉积速率小于所述第二预设参数控制的介质沉积速率。

9.根据权利要求8所述的极板电容器的制造方法，其特征在于，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素均包括：氮元素和所述硅元素；所述工艺参数包括机台的射频功率和/或硅烷的流量。

10.一种半导体结构，其特征在于，包括如权利要求1~5中任一项所述的极板电容器。

技术总结本公开实施例提供了一种极板电容器及其制造方法、半导体结构。该极板电容器，包括：在第一方向上相对设置的第一极板和第二极板，以及设置于所述第一极板和所述第二极板之间的介质层；所述介质层包括沿所述第一方向层叠的第一子层、第二子层和第三子层；其中，所述第一子层与所述第一极板接触，所述第三子层与所述第二极板接触，所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层的材料组成元素相同，且所述第一子层和所述第三子层中的硅元素含量均小于所述第二子层中的硅元素含量。本公开用于改善MIM电容器的可靠性。技术研发人员：张奕航,叶蕾,黄永彬受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25