一种电容晶圆及其制备方法、半导体器件与流程

本申请涉及半导体工艺，尤其涉及一种电容晶圆及其制备方法、半导体器件。

背景技术：

1、在ipd（integrated passive device）集成无源器件和异质集成滤波器中电容都是非常关键的组成单元，在常规mim电容的晶圆化生产过程中，介电层是用气相沉积工艺来进行的。由于气相沉积工艺过程和工艺设备腔体设置的原因，在晶圆上沉积的介电层厚度无法做到完全一致，片内和片间厚度都会存在差异，行业较好的量产水平可以控制在3%以内的厚度均匀性，厚度差异体现在电容容值上的差异会影响到滤波器的性能参数，比如带宽这一滤波器的性能参数；3%的容值差异很大程度上无法满足后端应用对滤波器性能的要求。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种电容晶圆及其制备方法、半导体器件，以实现得到整片晶圆对外输出电容容值均匀的电容的目的。具体方案如下：

2、本申请第一方面提供一种电容晶圆的制备方法，所述电容晶圆的制备方法包括：

3、提供一衬底；

4、在所述衬底上形成下电极层；

5、形成介电层，所述介电层覆盖所述下电极层背离所述衬底一侧表面以及所述衬底暴露出的表面，所述介电层的最小厚度大于目标厚度范围的上限；

6、对所述介电层进行厚度优化，以使所述介电层不同区域的厚度处在所述目标厚度范围内；

7、在所述介电层背离所述衬底的一侧形成上电极层，所述下电极层在所述衬底上的正投影完全覆盖所述上电极层在所述衬底上的正投影；

8、抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值。

9、在一种可能的实现中，所述对所述介电层进行厚度优化，包括：

10、量测所述介电层不同区域的第一厚度；

11、根据所述介电层不同区域的第一厚度与所述目标厚度，确定所述介电层不同区域的减薄量，所述减薄量与所属区域的第一厚度正相关；

12、按照所述介电层不同区域的减薄量对所述介质层不同区域进行减薄处理；

13、量测减薄处理后所述介质层不同区域的第二厚度，并对比所述介质层不同区域的第二厚度与所述目标厚度；

14、如果所述介质层不同区域的第二厚度大于所述目标厚度范围的上限，则将第二厚度作为第一厚度，返回执行所述根据所述介电层不同区域的第一厚度与所述目标厚度，确定所述介电层不同区域的减薄量，这一步骤；

15、如果所述介质层不同区域中存在第二厚度小于所述目标厚度范围的下限的区域，对所述介质层进行补沉积处理，并量测补沉积处理后所述介质层不同区域的第三厚度，将第三厚度作为第一厚度，返回执行所述根据所述介电层不同区域的第一厚度与所述目标厚度，确定所述介电层不同区域的减薄量，这一步骤；

16、如果所述介质层不同区域的第二厚度都处在所述目标厚度范围内，则结束。

17、在一种可能的实现中，所述抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

18、确定所述电容晶圆不同区域中电容容值处于异常状态的异常区域，处于所述异常状态的电容容值未处于目标电容容值范围内；

19、计算所述异常区域在所述电容晶圆全部区域的占比；

20、如果所述占比大于目标占比，则去除所述上电极层、所述介质层以及所述下电极层，并返回执行所述在所述衬底上形成下电极层，这一步骤。

21、在一种可能的实现中，所述抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

22、采用lcr测试仪探针分别接触所述上电极层和所述下电极层，以抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值。

23、在一种可能的实现中，所述lcr测试仪包括第一探针和第二探针，所述采用lcr测试仪探针分别接触所述上电极层和所述下电极层，以抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

24、将所述第一探针与所述上电极层接触，将所述第二探针扎透所述介电层与所述下电极层接触，以抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值；

25、其中，所述第二探针扎透所述介电层的位置与所述上电极层边缘之间的距离大于0.5um。

26、在一种可能的实现中，所述电容晶圆的制备方法还包括：

27、形成绝缘层；

28、对所述绝缘层进行处理形成第一通孔和第二通孔；

29、其中，所述第一通孔暴露出所述上电极层的部分表面，所述第二通孔暴露出所述下电极层的部分表面。

30、在一种可能的实现中，所述第二通孔在所述衬底上的正投影完全覆盖所述第二探针扎透所述介电层的位置。

31、在一种可能的实现中，所述电容晶圆的制备方法还包括：

32、形成第一引线和第二引线；

33、其中，所述第一引线通过所述第一通孔与所述上电极层连接，所述第二引线通过所述第二通孔与所述下电极层连接。

34、本申请第二方面提供一种电容晶圆，所述电容晶圆基于上述任一项所述的电容晶圆的制备方法制备而成。

35、本申请第三方面提供一种半导体器件，所述半导体器件包括电容，所述电容由电容晶圆切割而成，所述电容晶圆基于上述任一项所述的电容晶圆的制备方法制备而成。

36、借由上述技术方案，本申请提供的一种电容晶圆及其制备方法、半导体器件，首次形成的介电层的最小厚度大于目标厚度范围的下限，之后对介电层的厚度进行优化以达到所需的性能指标，也就是说可以通过先形成稍偏厚的介电层，再将介电层trim减薄到目标厚度范围内的方式对介电层的厚度均匀性进行精细调整，可以使介电层的厚度以及相应电容的容值在片内和片间都处在target偏差＜1%范围内，可以解决不同工艺腔室、不同pm周期、不同工艺调整阶段对介电层沉积厚度的影响。并且在制备完电容的上电极层后就直接抽测电容晶圆不同区域的电容容值，以此分析这片电容晶圆上介电层的整体质量，发现有异常就可以及时返工处理，可以节省很多工序步骤，降低生产成本，保证后续产品良率的稳定。

技术特征：

1.一种电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述电容晶圆的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述对所述介电层进行厚度优化，包括：

3.根据权利要求1所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

5.根据权利要求4所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述lcr测试仪包括第一探针和第二探针，所述采用lcr测试仪探针分别接触所述上电极层和所述下电极层，以抽测所述电容晶圆不同区域的电容容值，包括：

6.根据权利要求5所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述电容晶圆的制备方法还包括：

7.根据权利要求6所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述第二通孔在所述衬底上的正投影完全覆盖所述第二探针扎透所述介电层的位置。

8.根据权利要求6所述的电容晶圆的制备方法，其特征在于，所述电容晶圆的制备方法还包括：

9.一种电容晶圆，其特征在于，所述电容晶圆基于权利要求1-8任一项所述的电容晶圆的制备方法制备而成。

10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括电容，所述电容由电容晶圆切割而成，所述电容晶圆基于权利要求1-8任一项所述的电容晶圆的制备方法制备而成。

技术总结本申请公开了一种电容晶圆及其制备方法、半导体器件，涉及半导体工艺领域，首次形成的介电层的最小厚度大于目标厚度范围的下限，之后对介电层厚度进行优化达到所需的性能指标，即先形成稍偏厚的介电层，再将介电层减薄到目标厚度范围内对介电层的厚度均匀性进行调整，可以使介电层的厚度以及相应电容的容值在片内和片间都处在target偏差＜1%范围内，解决不同工艺腔室、不同PM周期、不同工艺调整阶段对介电层沉积厚度的影响。并且在制备完电容的上电极层后就直接抽测电容晶圆不同区域的电容容值，分析这片电容晶圆上介电层的整体质量，发现有异常就及时返工处理，可以节省很多工序步骤，降低生产成本，保证后续产品良率的稳定。技术研发人员：周志虎,左成杰,何军,张苏东受保护的技术使用者：安徽安努奇科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18