一种用于MIM电容介质层淀积制备工艺方法及电容结构与流程

背景技术：

1、电容作为一种主要的无源器件在集成电路的设计应用中越来越多。mim(metalinsulator metal)电容凭借其低寄生电容，低接触电阻，优异的频率特性等特点在集成电路工艺中广泛应用。

2、mim电容是以金属作为上下极板，介质层在中间的所构成的电容结构；其中介质层的性质直接决定了mim电容的性能。在电容密度为0.5-2.0ff/μm2范围内，常常采用sinx：hy薄膜作为中间介质层。

3、但是，现有常规的pecvd淀积的sinx：hy薄膜淀积速率快，导致均匀性较差，膜不致密，膜内h+含量高，膜内容易存在空洞，导致击穿电压低，从而影响良率和使用寿命。常规的mim电容结构无tin粘附层，易形成空洞，从而影响后续干法刻蚀良率和wafer良率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的常规的pecvd淀积的sinx：hy薄膜淀积速率快，导致均匀性较差，膜不致密，膜内h+含量高，膜内容易存在空洞，导致击穿电压低，从而影响良率和使用寿命；并且常规的mim电容结构无tin粘附层，易形成空洞，从而影响后续干法刻蚀良率和wafer良率等一系列技术问题，本发明提供一种用于mim电容介质层淀积制备工艺以及mim电容结构。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一方面本发明提供一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，包括：

4、s1：采用pecvd淀积制备sinx：hy薄膜；

5、s2：对步骤s1制备得到的sinx：hy薄膜进行高温退火处理；

6、s3：在经过步骤s2高温退火处理后的sinx：hy薄膜两侧制作tin粘附层。

7、进一步的，所述步骤s1通过调整pecvd淀积中sih4、nh3和n2气体流量比例控制sinx：hy薄膜的折射率、淀积速率和致密性。所述步骤s1中通过控制pecvd淀积中高频功率和低频功率的比例调节膜厚均匀性。

8、进一步的，所述步骤s2中采用n2和o2进行高温退火，从而对sinx：hy薄膜进行除h+处理。

9、作为一种优化的工艺选择，所述步骤s3中，采用ti靶通入ar和n2，利用射频功率把ti和n2进行反应淀积，从而形成tin粘附层。

10、另一方面，本发明还提供一种mim电容制备工艺方法，包括：

11、采用pvd淀积制备下级复合层金属板；

12、采用上述mim电容介质层淀积制备工艺方法的步骤制备sinx：hy薄膜；

13、在下级复合层金属板和sinx：hy薄膜上制作上级复合层金属板。

14、再一方面，本发明提供一种mim电容结构，包括：下级金属板、介质层和上级金属板；介质层设置于下级金属板和上级金属板之间；

15、所述介质层由上述mim电容介质层淀积制备工艺方法的步骤制备得到；

16、所述下级金属板自下而上依次由钛、铝和氮化钛组成；

17、所述上级金属板自上而下依次由氮化钛、铝、氮化钛组成。

18、进一步的，下级复合层金属板结构为：的ti、的al和的tin粘附层；上级复合层金属板结构为：的tin粘附层、的al和的tin。

19、与现有技术相比，(1)本发明采用pecvd淀积sinx：hy薄膜能通过调整气体流量(sih4、nh3、n2)比例控制sinx：hy薄膜的折射率、淀积速率低和致密性好，通过调节高频功率和低频功率的比例，膜厚均匀性好，显著提升了mim电容结构的击穿电压、电容均匀性和良率。(2)本发明采用高温、n2、o2对sinx：hy薄膜进行退火，降低其h+的含量，从而提升mim电容结构的使用寿命。(3)本发明采用pvd在上下级板增加tin粘附层，增加sinx：hy薄膜对al层的粘附性，减少溅射空洞，提升干法刻蚀良率和mim电容结构的良率。

技术特征：

1.一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s1通过调整pecvd淀积中sih4、nh3和n2气体流量比例控制sinx：hy薄膜的折射率、淀积速率和致密性。

3.根据权利要求1或者2所述的一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s1中通过控制pecvd淀积中高频功率和低频功率的比例调节膜厚均匀性。

4.根据权利要求1或者2所述的一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s2中采用n2和o2进行高温退火，从而对sinx：hy薄膜进行除h+处理。

5.根据权利要求1或者2所述的一种用于mim电容介质层淀积制备工艺方法，其特征在于，所述步骤s3中，采用ti靶通入ar和n2，利用射频功率把ti和n2进行反应淀积，从而形成tin粘附层。

6.一种mim电容制备工艺方法，其特征在于，包括：

7.一种mim电容结构，其特征在于，包括：下级金属板、介质层和上级金属板；介质层设置于下级金属板和上级金属板之间；

8.根据权利要求7所述一种mim电容结构，其特征在于，下级复合层金属板结构为：的ti、的al和的tin粘附层；上级复合层金属板结构为：的tin粘附层、的al和的tin。

技术总结本发明提供一种用于MIM电容介质层淀积制备工艺方法，方法包括：S1：采用PECVD淀积制备SiN<subgt;x</subgt;：H<subgt;y</subgt;薄膜；S2：对步骤S1制备得到的SiN<subgt;x</subgt;：H<subgt;y</subgt;薄膜进行高温退火处理；S3：在经过步骤S2高温退火处理后的SiN<subgt;x</subgt;：H<subgt;y</subgt;薄膜两侧制作TiN粘附层；此外本发明还同时提供MIM电容结构及其制备工艺方法。本申请具有能显著提升了MIM电容结构的稳定性、击穿电压、电容均匀性和良率的有益效果。技术研发人员：张越,湛逍逍,郭聪,王飞,龚榜华,黄东受保护的技术使用者：重庆中科渝芯电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12