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
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路的制造領域，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：
次大氣壓化學氣相沉積(SubAtmosphere Chemical Vapor Deposition,簡稱 SACVD)是一種應用比較廣泛的化學氣相沉積技術，該技術利用臭氧以及四乙基硅甲烷 (TEOS)做為反應起始氣體，在溫度為300-500°C之間進行熱化學反應，由于其反應壓力一般在50_600torr,略低于大氣壓，因此稱之為次大氣壓化學氣相沉積。由于SACVD在反應過程中不需要借助等離子體解離反應氣體，而是通過臭氧中的活性氧原子與TEOS中的硅反應生成二氧化硅，因此，由SACVD方法制備的二氧化硅薄膜(絕緣層)在沉積過程中對襯底沒有等離子體誘導損傷(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，在半導體制備過程中，尤其是比較先進的工藝中，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為本發明背景技術中金屬-絕緣體-金屬(MM)電容的結構示意圖；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層102 隔離，并通過通孔結構104實現互連。在該下層金屬結構101與上層金屬結構103之間的層間介質層102內形成了 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層102內形成的連接孔105連接至位于層間介質層102表面內的上層金屬連線103。圖2是本發明背景技術中常規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，然后穩定SACVD設備的溫度、壓力、氣體流量等因子，將該晶片放置于SACVD的設備中并于其上沉積薄膜至所需設計厚度后形成絕緣層，取出晶片。圖3為本發明背景技術中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直接決定了 MIM電容的性能，因此對于該層薄膜的性質要求比較高，但是SACVD在沉積過程中溫度相對爐管的熱氧反應較低，并且沒有等離子體的轟擊作用，其薄膜中會含有大量的Si-OH鍵，而薄膜中含有一定量的H，會造成薄膜的性質相對較差，在實際的生產過程中，由于自對準硅化物區域阻擋膜的質量較差，不能夠很好的阻擋源漏區域的硼析出而產生缺陷。
發明內容
本發明公開了一種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，并穩定SACVD設備的氣體流量、壓力和溫度；
步驟S2 :將該襯底放置于該SACVD設備中，并于該襯底上沉積第一層薄膜；步驟S3 :對第一層薄膜進行去氫處理；
步驟S4 :于第一層薄膜上依次循環重復步驟S2和步驟S3制備第N (N > I)層薄膜， 直至薄膜厚度達到工藝需求。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方案，本發明提出一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，通過次大氣壓化學氣相沉積(SACVD)多次沉積和鈍化(去氫處理)的循環過程來完成整個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，具有較好的電學穩定性。
圖I為本發明背景技術中金屬-絕緣體-金屬(MM)電容的結構示意圖2是本發明背景技術中常規制備二氧化硅絕緣層的工藝流程圖3為本發明背景技術中SACVD方法制備餓二氧化硅薄膜的紅外譜圖4為本發明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是本發明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的結構流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的說明
圖4為本發明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是本發明MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法的結構流程示意圖。如圖4-9所示，提供一晶片作為襯底1，穩定SACVD設備的氣體流量、壓力和溫度后，將該襯底I放置于SACVD設備中，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行時間為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行時間為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Si-H中的H ;依次循環往復，制備第N層二氧化硅薄膜4，并進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方案，本發明提出一種MIM型電容中絕緣體二氧化硅薄膜的制備方法，通過次大氣壓化學氣相沉積多次沉積和鈍化去氫處理工藝的循環過程來完成整個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，具有較好的電學穩定性。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，基于本發明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。
權利要求
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，并穩定SACVD設備的氣體流量、壓力和溫度；步驟S2 :將該襯底放置于該SACVD設備中，并于該襯底上沉積第一層薄膜；步驟S3 :對第一層薄膜進行去氫處理；步驟S4 :于第一層薄膜上依次循環重復步驟S2和步驟S3制備第N (N > I)層薄膜， 直至薄膜厚度達到工藝需求。
2.根據權利要求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設備沉積的溫度為300-500°C。
3.根據權利要求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設備沉積的壓力為10-700torr。
4.根據權利要求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， 所述薄膜的材質為二氧化硅。
5.根據權利要求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.根據權利要求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間為5_50s。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的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行去氫處理工藝。
8.根據權利要求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
本發明涉及半導體制造領域，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，通過次大氣壓化學氣相沉積多次沉積和鈍化去氫處理工藝的循環過程來完成整個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，具有較好的電學穩定性。
文檔編號C23C16/44GK102605346SQ20121009033
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者徐強, 毛智彪 申請人:上海華力微電子有限公司