MIM电容器的制备方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种mim电容器的制备方法。

背景技术：

1、mim(metal-insulator-metal)电容器通常包括：上极板、中间介质层和下极板层，为满足电容器件的可靠性、电性等要求，beol mim电容器制程需要保证上极板刻蚀完全，且刻蚀后中间介质层仍有一定剩余。

2、在高c.r(clear ratio，清除比率)＞95％产品上，因刻蚀面积较大容易导致晶圆上出现上极板残留，上极板残留容易对电容器的可重复性&经时击穿(repeatability&tddb)造成不良影响。

技术实现思路

1、本申请提供了一种mim电容器的制备方法，可以解决高c.r产品中，因刻蚀面积较大造成mim电容器上极板残留从而影响电容器性能的问题。

2、一方面，本申请实施例提供了一种mim电容器的制备方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底上形成有下极板层、中间介质层、上极板层和硬掩膜层；

4、刻蚀所述硬掩膜层以露出所述上极板层；

5、对所述上极板层进行主刻蚀；以及，

6、对残留的所述上极板层进行辅刻蚀，以去除残留的所述上极板层以及动态保护所述中间介质层；

7、其中，对残留的所述上极板层进行辅刻蚀的过程中，参与辅刻蚀的气体包括：cl2和ch4，并且不使用bcl3。

8、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，对所述上极板层进行主刻蚀的过程中，参与主刻蚀的气体包括：cl2和bcl3，其中，cl2的流量为60sccm～80sccm；bcl3的流量为60sccm～80sccm；源功率为500w～600w。

9、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，对残留的所述上极板层进行辅刻蚀的过程中，cl2的流量为40sccm～60sccm；ch4的流量为5sccm～10sccm；源功率为300w～550w，偏置功率25w～40w。

10、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，对所述上极板层进行主刻蚀之后以及对残留的所述上极板层进行辅刻蚀之前，所述上极板层的残留厚度不超过所述上极板层的初始厚度的5％。

11、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，所述辅刻蚀的工艺时长为所述主刻蚀的工艺时长的5％～10％。

12、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，对所述上极板层进行主刻蚀之后以及对残留的所述上极板层进行辅刻蚀之前，残留的所述上极板层呈断续状或点状。

13、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，所述上极板层的材质和所述下极板层的材质均为氮化钛。

14、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，所述中间介质层的材质为氮化硅。

15、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，所述硬掩膜层的材质为氮化硅。

16、可选的，在所述mim电容器的制备方法中，刻蚀所述硬掩膜层的过程中，参与刻蚀的气体包括：cf4和o2。

17、本申请技术方案，至少包括如下优点：

18、本发明提供一种mim电容器的制备方法，包括：提供一衬底，衬底上形成有下极板层、中间介质层、上极板层和硬掩膜层；刻蚀硬掩膜层；对所述上极板层进行主刻蚀；以及对残留的所述上极板层进行辅刻蚀，其中参与辅刻蚀的气体包括：cl2和ch4，并且不使用bcl3。本申请通过先对上极板层进行主刻蚀以去除大部分的上极板层，再对上极板层进行辅刻蚀，在辅刻蚀工艺中使用cl2并引入ch4，第一，可以保留cl2对残留的上极板层足够强的刻蚀能力；第二，辅刻蚀不使用主刻蚀中的bcl3，从而避免了bcl2+对于中间介质层的垂直轰击；第三，引入的ch4对中间介质层不具备刻蚀作用，而且ch4解离产生的保护性聚合物(polymer)在刻蚀发生的同时，可以不断在中间介质层表面及侧壁进行沉积，从而对中间介质层的厚度完整性形成动态保护，改善了mim电容器的可重复性以及经时击穿性能。

技术特征：

1.一种mim电容器的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，对所述上极板层进行主刻蚀的过程中，参与主刻蚀的气体包括：cl2和bcl3，其中，参与主刻蚀的气体包括：cl2和bcl3，其中，cl2的流量为60sccm～80sccm；bcl3的流量为60sccm～80sccm；源功率为500w～600w。

3.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，对残留的所述上极板层进行辅刻蚀的过程中，cl2的流量为40sccm～60sccm；ch4的流量为5sccm～10sccm；源功率为300w～550w，偏置功率25w～40w。

4.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，对所述上极板层进行主刻蚀之后以及对残留的所述上极板层进行辅刻蚀之前，所述上极板层的残留厚度不超过所述上极板层的初始厚度的5％。

5.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，所述辅刻蚀的工艺时长为所述主刻蚀的工艺时长的5％～10％。

6.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，对所述上极板层进行主刻蚀之后以及对残留的所述上极板层进行辅刻蚀之前，残留的所述上极板层呈断续状或点状。

7.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，所述上极板层的材质和所述下极板层的材质均为氮化钛。

8.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，所述中间介质层的材质为氮化硅。

9.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，所述硬掩膜层的材质为氮化硅。

10.根据权利要求1所述的mim电容器的制备方法，其特征在于，刻蚀所述硬掩膜层的过程中，参与刻蚀的气体包括：cf4和o2。

技术总结
本发明提供一种MIM电容器的制备方法，包括：提供一衬底，衬底上形成有下极板层、中间介质层、上极板层和硬掩膜层；刻蚀硬掩膜层；对上极板层进行主刻蚀；以及对残留的上极板层进行辅刻蚀，其中参与辅刻蚀的气体包括：Cl<subgt;2</subgt;和CH<subgt;4</subgt;。本申请通过在辅刻蚀工艺中使用Cl<subgt;2</subgt;并引入CH<subgt;4</subgt;，主要有三个方面优势：第一，保留了Cl<subgt;2</subgt;对残留的上极板层足够强的刻蚀能力；第二，辅刻蚀不使用主刻蚀中的BCl<subgt;3</subgt;，从而避免了BCl<subgt;2</subgt;<supgt;+</supgt;对于中间介质层的垂直轰击；第三，引入的CH<subgt;4</subgt;对中间介质层不具备刻蚀作用，CH<subgt;4</subgt;解离产生的保护性聚合物在刻蚀发生的同时，可以不断在中间介质层表面及侧壁进行沉积，从而对中间介质层的厚度完整性形成动态保护。

技术研发人员：姚智,赵雁雁,姚道州,汪健,王玉新
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14