工艺气体。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的温度在从约100°C至约1200°C的范围内。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的操作时间在从约I秒至约1000秒的范围内。
[0068]如图3C所示，根据本发明的一些实施例，在形成高k介电层153之后，在高k介电层153上形成绝缘层154。MIM电容器结构150b的绝缘体15由绝缘层154和高k介电层153构成。
[0069]应该注意，当MM电容器结构150b的电容与MM电容器结构150a的电容相同时，通过加入高k介电层153增大了绝缘体15的相对介电常数(K值)，并且因此增大了绝缘体15的厚度。在一些实施例中，绝缘层154的厚度T/和高k介电层153的厚度1~2的总和在从约12埃至约10050埃的范围内。
[0070]当增大绝缘体15 (或绝缘层154)的厚度时，改进了用于形成绝缘体15 (或绝缘层154)的工艺窗口。此外，一旦增大了绝缘体15的厚度，就在不减小电容的情况下提高了 MM电容器结构150b的击穿电压。
[0071]图4A至图4E示出了根据本发明的一些实施例的形成金属-绝缘体-金属(MM)电容器结构的截面图示。
[0072]如图4A所示，CBM层152包括底部阻挡层152a、主要金属层152b和顶部阻挡层152c0
[0073]如图4B所示，根据本发明的一些实施例，在形成CBM层152之后，在顶部阻挡层152c上形成高k介电层153。图4B中的高k介电层153的制造方法与图3B中的高k介电层153的制造方法相同。
[0074]如图4C所示，根据本发明的一些实施例，在形成高k介电层153之后，在高k介电层153上形成绝缘层154。然后，在绝缘层154上形成阻挡层155。在一些实施例中，阻挡层155由钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)或氮化钽(TaN)制成。
[0075]在一些实施例中，阻挡层155的厚度T3在从约5埃至约50埃的范围内。如果阻挡层155的厚度T3太厚，则之后阻挡层155可能不被充分氧化。因此，可以在高k介电层157(之后形成，在图4D中示出)和绝缘层154之间形成未氧化的阻挡层。如果阻挡层155的厚度T3太薄，则难以提高击穿电压。
[0076]如图4D所示，根据本发明的一些实施例，在形成阻挡层155之后，在绝缘层154上形成第二高k介电层157。在一些实施例中，第二高k介电层157的相对介电常数(K值)在从约4至约400的范围内。在一些实施例中，第二高k介电层157的厚度T4在从约5埃至约50埃的范围内。
[0077]通过处理阻挡层155的表面形成第二高k介电层157。通过将氧离子注入或供应至阻挡层155的表面来实施该处理。在一些实施例中，处理方法包括等离子体离子化方法、微波表面下游离子化方法或熔炉/快速热退火(RTA)方法。
[0078]在一些实施例中，当使用等离子体离子化方法时，具有一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、一氧化氮(NO)、氧(O2)或臭氧(O3)的等离子体用于氧化阻挡层155。在一些实施例中，在从约0.1微托至约1000托的范围内的压力下实施等离子体离子化方法。
[0079]在一些实施例中，当使用微波表面下游离子化方法时，使用包括一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、一氧化氮(NO)、氧(O2)或臭氧(O3)的工艺气体。在一些实施例中，微波的功率在从约1W至约10000W的范围内。在一些实施例中，微波的频率在从IMHz至约1000MHz的范围内。
[0080]在一些实施例中，当使用熔炉/快速热退火(RTA)方法时，使用包括一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、一氧化氮(NO)、氧(O2)或臭氧(O3)的工艺气体。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的温度在从约100°C至约1200°C的范围内。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的操作时间在从约I秒至约1000秒的范围内。
[0081]如图4D所示，绝缘体15由第一高k介电层153、绝缘层154和第二高k介电层157构成。在一些实施例中，绝缘层154的厚度T1'高k介电层153的厚度TjP第二高k介电层157的厚度T4的总和在从约17埃至约10100埃的范围内。
[0082]如图4E所示，根据本发明的一些实施例，在形成第二高k介电层157之后，在第二高k介电层157上形成CTM层158。CTM层158包括底部阻挡层158a、主要金属层158b和顶部阻挡层158c。在形成CTM层158之后，获得MM电容器结构150c。
[0083]应该注意，通过加入高k介电层153和第二高k介电层157增大了绝缘体15的相对介电常数(K值)，并且因此增大了绝缘体15的厚度。
[0084]当绝缘体15 (或绝缘层154)的厚度的总和增大时，改进了用于形成绝缘体15 (或绝缘层154)的工艺窗口。此外，一旦增大了绝缘体15的厚度的总和，就在不减小电容的情况下进一步提高了 MIM电容器结构150c的击穿电压。
[0085]图5示出了根据本发明的一些实施例的金属-绝缘体-金属(MM)电容器结构150d的截面图示。图5类似于图4E，图5和图4E之间的差别是图5中不形成高k介电层153。
[0086]如图5所示，MM电容器结构150d形成为具有第二高k介电层157。绝缘体15由绝缘层154和第二高k介电层157构成。在一些实施例中，绝缘层154的厚度T1 ”’和第二高k介电层157的厚度T4的总和在从约12埃至约10050埃的范围内。
[0087]形成第二高k介电层157的优势是增大MIM电容器结构150d的相对介电常数(K值)。因此，绝缘体15的厚度随增大的K值一起增大，并且提高了击穿电压。此外，改进了用于形成绝缘体15 (或绝缘层154)的工艺窗口。
[0088]图6A至图6E示出了根据本发明的一些实施例的金属-绝缘体-金属(MM)电容器结构150e的截面图示。
[0089]参照图6A，在MM区11中，CBM层152包括底部阻挡层152a、主要金属层152b和顶部阻挡层152c。
[0090]如图6B所示，根据本发明的一些实施例，在形成CBM层152之后，在顶部阻挡层152c上形成高k介电层153。在一些实施例中，高k介电层153由氧化钛(TixOy，x是实数，并且I是实数)、氧化钽(TaxOy，X是实数，并且y是实数)、氮氧化钛(TixOyNz，x是实数，y是实数，并且z是实数)或氮氧化钽(TaxOyNz，X是实数，y是实数，并且z是实数)制成。在一些实施例中，高k介电层153的相对介电常数(K值)在从4至约400的范围内。
[0091]通过处理CBM层152的顶部阻挡层152c的表面形成高k介电层153。通过将氧离子注入或供应至CBM层152的顶部阻挡层152c的表面来实施该处理。在一些实施例中，处理方法包括等离子体离子化方法、微波表面下游离子化方法或熔炉/快速热退火(RTA)方法。
[0092]在一些实施例中，当使用等离子体离子化方法时，具有一氧化二氮(N2O)、水(H20)、一氧化氮(NO)或氧(O2)的等离子体用于氧化顶部阻挡层152c以形成高k介电层153。在一些实施例中，在从约0.1微托至约1000托的范围内的压力下实施等离子体离子化方法。
[0093]在一些实施例中，当使用微波表面下游离子化方法时，使用包括一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、一氧化氮(NO)或氧(O2)的工艺气体。在一些实施例中，微波的功率在从约1W至约10000W的范围内。在一些实施例中，微波的频率在从约IMHz至约10GHz的范围内。
[0094]在一些实施例中，当使用熔炉/快速热退火(RTA)方法时，使用包括一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、一氧化氮(NO)、氧(O2)或臭氧(O3)的工艺气体。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的温度在从约100°C至约1200°C的范围内。在一些实施例中，在熔炉/快速热退火(RTA)方法中使用的操作时间在从约I秒至约1000秒的范围内。
[0095]如图6C所示，根据本发明的一些实施例，在形成高k介电层153之后，在高k介电层153上形成氮化物层154a。在一些实施例中，氮化物层154a是氮化硅。在一些实施例中，通过沉积工艺形成氮化物层154a。沉积工艺包括化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)或其他适用的工艺。
[0096]如图6D所示，根据本发明的一些实施例，在形成氮化物层154a之后，在氮化物层154a上形成氧化物层154b。绝缘层154由氮化物层154a和氧化物层154b构成。在一些实施例中，氮化物层154a是氮化硅，并且氧化物层154b是氧化硅。
[0097]应该注意，在氮化物层154a中不可避免地形成一些针孔，并且电子可以通过针孔从一层传输至另一层。因此，可能发生泄漏问题，并且还可能降低击穿电压。为了解决泄漏问题，通过处理氮化物层154a的顶面形成氧化物层154b。通过将氧离子注入或供应至氮化物层154a的顶面来实施该处理。
[0098]在一些实施例中，处理方法包括等离子体离子化方法、微波表