专利名称：Pip电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种PIP电容器及其制造方法。
背景技术：
PIP (多晶硅-绝缘层-多晶硅)电容器是一种广泛应用于防止模拟电路发射噪声和频率调制的器件。PIP电容器具有由多晶硅形成的下部电极和上部电极。在器件需要大电容的情况下，通常使用PIP电容器。 PIP电容器中,有使用氮化膜作为绝缘材料的结构及使用0N0(氧化物-氮化物-氧化物)作为绝缘材料的结构。如在使用氮化膜(如氮化硅)作为绝缘材料的结构中，由于氮化膜表面比较粗糙，与两侧的多晶接触时，接触面状态比较差，会造成一些漏电，而现有的所述结构的PIP电容漏电值只能控制在μ A级，无法满足一般产品电容漏电值控制在PA级的要求。图I为现有技术中PIP电容器的漏电特性示意图。如图I所示，如客户要求电容的应用范围为O 土 10V，但在电压绝对值超过5V以后，电容的漏电值开始增加，在客户要求的电压范围内，现有的PIP电容无法满足漏电值控制在PA级的要求；在使用0Ν0(氧化物-氮化物-氧化物)作为绝缘材料的结构中，PIP电容器具有由氮化膜厚度确定的电容。其中，氧化物的形成方式有很多种(如自然氧化、湿氧化等)，为了提高电容的容量值，一般需要将该氧化层做得很薄很薄，但由采用如湿氧化、自然氧化等方式得到的氧化层形成的PIP电容漏电特性不好，漏电较大，无法满足一些产品对漏电特性的要求。因此，本发明提出一种能够改善电容漏电问题的PIP电容器及其制造方法。
发明内容
本发明所解决技术问题是提出一种PIP电容器及其制造方法，该方法能够改善电容漏电问题，使得制造的PIP电容器漏电小，能够适用于一些要求较高的产品。本发明公开了一种PIP电容器的制造方法，包括，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成场氧化膜；在所述场氧化膜表面上形成下部多晶硅电极；在所述下部多晶硅电极表面上形成绝缘介质层，所述形成绝缘介质层的步骤，包括采用高温氧化物沉积技术在所述下部多晶硅电极表面生长第一氧化膜；在所述第一氧化膜表面形成主绝缘介质层；采用高温氧化物沉积技术在所述主绝缘介质层的表面生长第二氧化膜；在所述绝缘介质层区域上形成上部多晶硅电极。进一步地，所述形成绝缘介质层的步骤能够用下述步骤替换，包括采用高温氧化物沉积技术在所述下部多晶硅电极表面生长第一氧化膜；在所述第一氧化膜表面形成主绝缘介质层。进一步地，所述形成绝缘介质层的步骤能够用下述步骤替换，包括
在所述下部多晶硅电极表面形成主绝缘介质层；采用高温氧化物沉积技术在所述主绝缘介质层表面上生长第一氧化膜。进一步地，所述主绝缘介质层包括氮化膜或者氮氧化膜。进一步地，所述采用高温氧化物沉积技术生长的氧化膜的厚度范围为34A 42A。进一步地，所述采用高温氧化物沉积技术生长的氧化膜包括二氧化硅膜。进一步地，所述多晶硅电极通过外延生长掺杂的多晶硅层形成，或者通过生长非掺杂的多晶硅后进行离子注入形成。相应地，本发明还提供一种PIP电容器，包括半导体衬底，位于半导体衬底上的场氧化膜，位于场氧化膜上的下部多晶硅电极，位于下部多晶硅电极上的绝缘介质层，位于绝缘介质层上的上部多晶娃电极，其特征在于，所述绝缘介质层包括，主绝缘介质层，在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜，所述氧化膜采用高温氧化物沉积技术形成。进一步地，所述在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜的厚度范围为34A 42A。进一步地，所述在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜包括二氧化硅膜。采用本发明的技术方案，通过高温氧化物沉积技术在氮化膜或氮氧化膜至少一侧表面与多晶硅电极间形成厚度足够薄的氧化膜，在不改变电容容量值的情况下，能够较好的改善电容的漏电特性。
图I为现有技术中PIP电容器的漏电特性示意图。图2为本发明实施例的PIP电容器的结构示意图；图3为本发明实施例的PIP电容器的制造方法流程图；图4为本发明实施例的PIP电容器的漏电特性示意图。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。本发明通过高温氧化物沉积(HTO)技术在氮化膜或氮氧化膜至少一侧表面与多晶硅电极间形成厚度足够薄的氧化膜，以改善PIP电容器的漏电问题。图2为本发明实施例的PIP电容器的结构示意图。如图2所示，所述PIP电容器包括半导体衬底210，位于半导体衬底210上的场氧化膜220，位于场氧化膜220上的下部多晶硅电极230，位于下部多晶硅电极230上的绝缘介质层240，位于绝缘介质层240上的上部多晶硅电极250，其中，所述绝缘介质层240包括，第一氧化膜242，位于所述第一氧化膜242上的主绝缘介质层244，位于所述主绝缘介质层244上第二氧化膜246，其中，所述第一氧化膜242和第二氧化膜246采用高温氧化物沉积(HTO)技术生长得到。本实施例中，所述第一氧化膜242和第二氧化膜246包括二氧化硅膜，所述第一氧化膜242和第二氧化膜246的厚度范围为34A 42A。所述主绝缘介质层包括氮化膜或者氮氧化膜。·采用高温氧化物沉积(HTO)技术形成的氧化膜致密性好、厚度均匀、可控性强，在本实施例中形成的厚度范围为34A 42A的氧化膜，在满足PIP电容容量值要求的情况下能够很好的解决漏电问题。此外，所述绝缘介质层240还可以由下述两种结构进行替换，第一种结构包括主绝缘介质层，位于所述主绝缘介质层上的第一氧化膜，所述第一氧化膜采用高温氧化物沉积技术生长得到；第二种结构第一氧化膜，位于所述第一氧化膜上的主绝缘介质层，所述第一氧化膜采用高温氧化物沉积(HTO)技术生长得到。图3为本发明实施例的PIP电容器的制造方法流程图。如图3所示，所述方法包括步骤100 :在半导体衬底210 (如硅衬底)上形成场氧化膜220。所述场氧化膜220可以采用自然氧化法、热氧化法等方法形成。步骤200 :在其上形成有场氧化膜220的半导体衬底210的整个表面上形成第一多晶娃层。所述第一多晶娃层可以通过CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积) 技术形成。所述第一多晶硅层的厚度为1500A。其中，如果米用CVD技术沉积的第一多晶娃层为掺杂的多晶娃,则将所述第一多晶娃层作为PIP电容器的下部多晶娃电极230 ;如果米用CVD技术沉积的第一多晶娃层为未掺杂的多晶硅，则将所述第一多晶硅层进行离子注入(如磷离子)后作为PIP电容的下部多晶硅电极230。步骤300 :在所述形成的下部多晶硅电极230表面上形成绝缘介质层240，所述绝缘介质层240包括第一氧化膜242，位于第一氧化膜242上的主绝缘介质层244和位于所述主绝缘介质层244上的第二氧化膜246，所述绝缘介质层240形成的步骤包括采用高温氧化物沉积(HTO)技术在所述多晶硅电极230上生长第一氧化膜层，所述第一氧化膜层的厚度为38A。在所述第一氧化膜层上形成主绝缘介质层，所述主绝缘介质层的厚度为200A，由于氮化膜表面比较粗糙，需要对主绝缘介质层表面进行湿氧化处理lh，然后采用高温氧化物沉积(HTO)技术在所述湿氧化处理后的主绝缘介质层上生长第二氧化膜层，所述第二氧化膜厚度为38A，采用HTO技术形成第一和第二氧化膜大致温度为760。。。其中，对于形成绝缘介质层的工艺流程中，形成第一氧化膜和第二氧化膜的厚度值及湿氧化处理时间等可根据实际情况作适当调整。步骤400 :在形成有绝缘介质层的半导体衬底210的整个表面上形成第二多晶硅层。所述第二多晶娃层可以通过CVD (Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)技术形成。所述第二多晶硅层的厚度为2000A。然后，通过光刻技术在所述第二多晶硅层上形成光刻胶层(图中未示出)。刻胶层图样化，暴露位于绝缘介质层上的第二多晶硅层，作为形成在绝缘介质层上的PIP电容器的上部多晶硅电极250。其中，如果采用CVD技术沉积的第二多晶硅层为掺杂的多晶硅，则将光刻后暴露的第二多晶硅层作为PIP电容器的上部多晶硅电极250 ;如采用CVD技术沉积的第二多晶硅层为未掺杂的多晶硅，则将光刻后暴露的第二多晶硅层进行离子注入(如磷离子)后作为PIP电容的上部多晶硅电极250。然后，选择性的刻蚀绝缘介质层，以暴露部分下部多晶硅电极230，然后执行硅化步骤，在部分上部多晶硅电极250处、部分暴露的下部多晶硅电极230处形成硅化物。在形成有硅化物的衬底的整个表面上形成绝缘膜，并穿透绝缘膜形成接触孔以连接硅化物。上述步骤300中，所述绝缘介质层的形成工艺还可以用下述两种形成工艺步骤代替。第一种形成绝缘介质层的步骤包括采用高温氧化物沉积(HTO)技术在所述下部多晶硅电极表面生长第一氧化膜；在所 述第一氧化膜表面形成主绝缘介质层。第二种形成绝缘介质层的步骤包括在所述下部多晶硅电极表面形成主绝缘介质层；采用高温氧化物沉积(HTO)技术在所述主绝缘介质层表面上生长第一氧化膜。所述的主绝缘介质层包括氮化膜或氮氧化膜。所述采用高温氧化物沉积技术形成的氧化膜包括二氧化硅膜，采用HTO技术形成第一和第二氧化膜大致温度为760°C。其中，通过高温氧化物沉积技术形成的氧化膜的厚度可根据实际情况选择，其优选的范围为34A 42A。图4为本发明实施例的PIP电容器的漏电特性示意图。如图4所示，图中第一条曲线表示由只在氮化膜的一侧表面采用高温氧化物沉积技术形成氧化膜的PIP电容的漏电特性曲线，第二条曲线表示由在氮化膜两侧表面采用高温氧化物沉积技术形成氧化膜的PIP电容的漏电特性曲线。通过两条曲线比较可知，通过高温氧化物沉积(HTO)技术在氮化膜至少一侧表面形成厚度足够薄的氧化膜，在不改变电容容量值的情况下，能够改善电容的漏电特性。以客户要求的应用范围为0±10V为例，对于在氮化膜一侧表面增加氧化膜后，当外加电压绝对值达到IOV时，增加氧化膜的一侧的可实现IOV内的PA级漏电，另一侧漏电特性改善不明显；在氮化膜两侧表面增加氧化膜后，当外加电压绝对值达到IOV时，氮化膜两侧都可以实现IOV内的PA级漏电，较图I中的PIP电容漏电曲线有明显改善。采用本发明的技术方案，能够实现通过高温氧化物沉积(HTO)技术在氮化膜或氮氧化膜至少一侧表面与多晶硅电极间形成厚度足够薄的氧化膜，在不改变电容容量值的情况下，较好的改善电容的漏电特性。上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种PIP电容器的制造方法，其特征在于，包括， 提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成场氧化膜； 在所述场氧化膜表面上形成下部多晶硅电极； 在所述下部多晶硅电极表面上形成绝缘介质层，所述形成绝缘介质层的步骤，包括 采用高温氧化物沉积技术在所述下部多晶硅电极表面生长第一氧化膜； 在所述第一氧化膜表面形成主绝缘介质层； 采用高温氧化物沉积技术在所述主绝缘介质层的表面生长第二氧化膜； 在所述绝缘介质层区域上形成上部多晶硅电极。
2.根据权利要求I所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述形成绝缘介质层的步骤能够用下述步骤替换，包括 采用高温氧化物沉积技术在所述下部多晶硅电极表面生长第一氧化膜； 在所述第一氧化膜表面形成主绝缘介质层。
3.根据权利要求I所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述形成绝缘介质层的步骤能够用下述步骤替换，包括 在所述下部多晶硅电极表面形成主绝缘介质层； 采用高温氧化物沉积技术在所述主绝缘介质层表面上生长第一氧化膜。
4.根据利要求I或2或3所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述主绝缘介质层包括氮化膜或者氮氧化膜。
5.根据权利要求I或2或3所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述采用高温氧化物沉积技术生长的氧化膜的厚度范围为34A 42A。
6.根据权利要求I或2或3所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述采用高温氧化物沉积技术生长的氧化膜包括二氧化硅膜。
7.根据权利要求I或2或3所述的PIP电容器的制造方法，其特征在于，所述多晶硅电极通过外延生长掺杂的多晶硅层形成，或者通过生长非掺杂的多晶硅后进行离子注入形成。
8.—种PIP电容器，包括半导体衬底，位于半导体衬底上的场氧化膜，位于场氧化膜上的下部多晶硅电极，位于下部多晶硅电极上的绝缘介质层，位于绝缘介质层上的上部多晶娃电极，其特征在于，所述绝缘介质层包括，主绝缘介质层，在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜，所述氧化膜采用高温氧化物沉积技术形成。
9.根据权利要求8所述的PIP电容器，其特征在于，所述在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜的厚度范围为34A 42A。
10.根据权利要求8所述的PIP电容器，其特征在于，所述在所述主绝缘介质层至少一侧表面形成的氧化膜包括二氧化硅膜。
全文摘要
本发明公开了一种PIP电容器及其制造方法，通过高温氧化物沉积(HTO)技术在氮化膜或氮氧化膜至少一侧表面与多晶硅电极间形成厚度足够薄的氧化膜，在不改变电容容量值的情况下，能够较好的改善电容的漏电特性。
文档编号H01L21/02GK102931053SQ20121047667
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者王者伟 申请人:无锡华润上华科技有限公司