專利名稱：一種mim型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
次大氣壓化學(xué)氣相沉積(SubAtmosphere Chemical Vapor Deposition,簡稱 SACVD)是一種應(yīng)用比較廣泛的化學(xué)氣相沉積技術(shù)，該技術(shù)利用臭氧以及四乙基硅甲烷 (TEOS)做為反應(yīng)起始?xì)怏w，在溫度為300-500°C之間進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，由于其反應(yīng)壓力一般在50_600torr,略低于大氣壓，因此稱之為次大氣壓化學(xué)氣相沉積。由于SACVD在反應(yīng)過程中不需要借助等離子體解離反應(yīng)氣體，而是通過臭氧中的活性氧原子與TEOS中的硅反應(yīng)生成二氧化硅，因此，由SACVD方法制備的二氧化硅薄膜(絕緣層)在沉積過程中對(duì)襯底沒有等離子體誘導(dǎo)損傷(Plasma Induced Damage,簡稱PID),且具有比較好的階梯覆蓋能力以及均勻度。所以，在半導(dǎo)體制備過程中，尤其是比較先進(jìn)的工藝中，可以選用SACVD方法來制備金屬-絕緣體-金屬型電容中的二氧化硅絕緣層。圖I為本發(fā)明背景技術(shù)中金屬-絕緣體-金屬(MM)電容的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖I 所示，襯底上具有下金屬連線101及上金屬連線103，該兩層金屬連線利用層間介質(zhì)層102 隔離，并通過通孔結(jié)構(gòu)104實(shí)現(xiàn)互連。在該下層金屬結(jié)構(gòu)101與上層金屬結(jié)構(gòu)103之間的層間介質(zhì)層102內(nèi)形成了 MM電容，包括下電極111、上電極112及位于兩電極間的電容絕緣層113，其中，該電容絕緣層113是通過次大氣壓化學(xué)氣相沉積而成。另外，該電容的下電極111和上電極112還分別通過在層間介質(zhì)層102內(nèi)形成的連接孔105連接至位于層間介質(zhì)層102表面內(nèi)的上層金屬連線103。圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中常規(guī)制備二氧化硅絕緣層的工藝流程圖；如圖2所示， 首先提供一晶片作為襯底，然后穩(wěn)定SACVD設(shè)備的溫度、壓力、氣體流量等因子，將該晶片放置于SACVD的設(shè)備中并于其上沉積薄膜至所需設(shè)計(jì)厚度后形成絕緣層，取出晶片。圖3為本發(fā)明背景技術(shù)中SACVD方法制備餓二氧化硅薄膜的紅外譜圖；如圖3所示，由于絕緣層氧化硅薄膜的性質(zhì)直接決定了 MIM電容的性能，因此對(duì)于該層薄膜的性質(zhì)要求比較高，但是SACVD在沉積過程中溫度相對(duì)爐管的熱氧反應(yīng)較低，并且沒有等離子體的轟擊作用，其薄膜中會(huì)含有大量的Si-OH鍵，而薄膜中含有一定量的H，會(huì)造成薄膜的性質(zhì)相對(duì)較差，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于自對(duì)準(zhǔn)硅化物區(qū)域阻擋膜的質(zhì)量較差，不能夠很好的阻擋源漏區(qū)域的硼析出而產(chǎn)生缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，包括以下步驟
步驟SI :提供一襯底，并穩(wěn)定SACVD設(shè)備的氣體流量、壓力和溫度；
步驟S2 :將該襯底放置于該SACVD設(shè)備中，并于該襯底上沉積第一層薄膜；步驟S3 :對(duì)第一層薄膜進(jìn)行去氫處理；
步驟S4 :于第一層薄膜上依次循環(huán)重復(fù)步驟S2和步驟S3制備第N (N > I)層薄膜， 直至薄膜厚度達(dá)到工藝需求。上述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述SACVD設(shè)備沉積的溫度為300-500°C。上述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述SACVD設(shè)備沉積的壓力為IO-7OOtorr。上述的MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述薄膜的材質(zhì)為
二氧化硅。上述的MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述每層薄膜的厚度為 IO-IOOA0上述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述去氫處理工藝的時(shí)間為5-50S。上述的MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，采用含有活性氧原子的混合氣體或臭氧氣體進(jìn)行去氫處理工藝。上述的MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其中，所述氣體流量為 10000-20000sccm。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，通過次大氣壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)多次沉積和鈍化(去氫處理)的循環(huán)過程來完成整個(gè)二氧化硅薄膜的沉積過程，從而能夠有效的去除薄膜中存在的Si-OH 鍵，改善了 MIM中二氧化硅薄膜的性能，具有較好的電學(xué)穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明背景技術(shù)中金屬-絕緣體-金屬(MM)電容的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中常規(guī)制備二氧化硅絕緣層的工藝流程圖3為本發(fā)明背景技術(shù)中SACVD方法制備餓二氧化硅薄膜的紅外譜圖4為本發(fā)明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的工藝流程圖5-9是本發(fā)明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明
圖4為本發(fā)明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的工藝流程圖5-9是本發(fā)明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的結(jié)構(gòu)流程示意圖。如圖4-9所示，提供一晶片作為襯底1，穩(wěn)定SACVD設(shè)備的氣體流量、壓力和溫度后，將該襯底I放置于SACVD設(shè)備中，并于襯底I上沉積第一層二氧化硅薄膜2，之后，采用含有活性氧原子的混合氣體或臭氧氣體進(jìn)行時(shí)間為5-50的鈍化去氫處理工藝11，以去除第一層二氧化硅薄膜2內(nèi)Si-H中的H ;然后，沉積第二層二氧化硅薄膜3覆蓋第一層二氧化硅2的上表面后，再采用含有活性氧原子的混合氣體或臭氧氣體進(jìn)行時(shí)間為5-50的鈍化去氫處理工藝12，以去除第二層二氧化硅薄膜3內(nèi)Si-H中的H ;依次循環(huán)往復(fù)，制備第N層二氧化硅薄膜4，并進(jìn)行鈍化氫處理工藝后，形成符合工藝需求厚度的二氧化硅絕緣層并取出該晶片。進(jìn)一步的，含有活性氧原子的混合氣體或臭氧氣體的氣體流量為 10000-20000sccm。其中，SACVD設(shè)備沉積的溫度為300-500°C、壓力為10_700torr，每層二氧化硅薄膜的厚度為10-100A。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，通過次大氣壓化學(xué)氣相沉積多次沉積和鈍化去氫處理工藝的循環(huán)過程來完成整個(gè)二氧化硅薄膜的沉積過程，從而能夠有效的去除薄膜中存在的Si-OH鍵，改善了 MIM中二氧化硅薄膜的性能，具有較好的電學(xué)穩(wěn)定性。通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟SI :提供一襯底，并穩(wěn)定SACVD設(shè)備的氣體流量、壓力和溫度；步驟S2 :將該襯底放置于該SACVD設(shè)備中，并于該襯底上沉積第一層薄膜；步驟S3 :對(duì)第一層薄膜進(jìn)行去氫處理；步驟S4 :于第一層薄膜上依次循環(huán)重復(fù)步驟S2和步驟S3制備第N (N > I)層薄膜， 直至薄膜厚度達(dá)到工藝需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述SACVD設(shè)備沉積的溫度為300-500°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述SACVD設(shè)備沉積的壓力為10-700torr。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述薄膜的材質(zhì)為二氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述每層薄膜的厚度為10-100A。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述去氫處理工藝的時(shí)間為5_50s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，采用含有活性氧原子的混合氣體或臭氧氣體進(jìn)行去氫處理工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于， 所述氣體流量為10000-20000sccm。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法。本發(fā)明提出一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，通過次大氣壓化學(xué)氣相沉積多次沉積和鈍化去氫處理工藝的循環(huán)過程來完成整個(gè)二氧化硅薄膜的沉積過程，從而能夠有效的去除薄膜中存在的Si-OH鍵，改善了MIM中二氧化硅薄膜的性能，具有較好的電學(xué)穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102605346SQ20121009033
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者徐強(qiáng), 毛智彪 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司