[发明专利]一种电容及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容及其制作方法，尤其涉及一种多晶硅-绝缘层-多晶硅电容及其制作方法。

背景技术

在现在的大规模集成电路制造工艺中，多晶硅-绝缘层-多晶硅(Poly-Insulator-Poly，PIP)电容被广泛使用。目前主流的0.5um Mix PIP工艺中，普遍采用低压正硅酸乙酯(Low Pressure Tetraethyl Orthosilicate，LPTEOS)作为中间绝缘层，但是该种电容的单位电容值只有0.72fF/um2，已经成为制约芯片集成度的一个因素，因而制造具有更高单位电容值的电容成为业界关注的焦点。

提高电容值的方法有两种，一种是将原先厚度为400埃左右的LPTEOS层变薄，但是变薄后电容的击穿电压会明显降低，不利于器件的使用。另一种是寻找其他绝缘层结构代替现有的LPTEOS层。

氧化层-氮化层-氧化层(Oxide-Ntride-Oxide，ONO)电容作为一种具有高电容值的电容已经被普遍使用。请参见图1，图1是目前现有的一种ONO电容结构的剖面图。如图所示，该ONO电容10从下到上依次具有：第一多晶硅层11，该第一多晶硅层11作为ONO电容10的下极板；三明治结构的中间介质层12，该介质层12包括：位于第一多晶硅层11上的第一氧化层121，位于该第一氧化层121上的氮化层122，以及位于氮化层122上的第二氧化层123；第二多晶硅层13，该第二多晶硅层13作为ONO电容的上极板。这种ONO结构的电容能够提供大于1.6Ff/um^2的单位电容值，是比较理想的半导体电容。然而将这种结构的电容运用的0.5um及以下的PIP工艺中去时，却会带来一些缺陷，主要表现为：第一、制作该三明治结构的步骤包括：采用干氧氧化的方式在第一多晶硅层11上生长第一氧化层121，具体为：在900℃的温度下，将衬底材料置于高温扩散炉中，通高纯氧气，氧化时间为70～90分钟；然后采用低压化学气相沉积方法在上述第一氧化层121上沉积一层氮化硅层122，沉积温度在700～800℃；最后在氮化硅层122上采用湿氧氧化的方式生长第二氧化层123，具体为使用高纯度的氢气和氧气燃烧形成的水蒸汽，对氮化硅122表面氧化，氧化温度为920℃，氧化时间为100～140分钟。可以看出制作这三层材质都需要高温处理，会对整个工艺的热过程贡献非常多，所有器件将会有不同程度的偏移；第二、由于作为下极板的第一多晶硅层11通常是与MOS管的栅极共享的，按照现有MOS管工艺，往往需要在该栅层多晶硅上再制作一层金属或者金属化硅，这层金属或金属化硅，在长时间的高温作用下，很容易脱落，以硅化钨为例，在通氧的情况下，当温度超过800℃时，就比较容易从多晶硅上脱落，从而影响整个器件的质量。

因此开发一种具有高单位电容值，并且其制作工艺能够应用到0.5um及以下的半导体制作工艺中去的电容成了迫切需要解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电容及其制作方法，该电容具有较高的单位电容值，该电容制作方法中，在制作电容的中间介质层时，产生总体热量相对较低，不足以使半导体器件发生偏移，也不会使栅极金属层或金属化硅层产生剥落。

根据本发明的目的提出的一种电容，包括上极板、下极板以及中间介质层，所述中间介质层包括位于下极板上的第一低压正硅酸乙酯层、位于第一低压正硅酸乙酯层上的低压氮化硅层和位于低压氮化硅层上的第二正硅酸乙酯层。

可选的，所述下极板为第一多晶硅层，所述上极板为第二多晶硅层。

可选的，所述下极板还包括金属层或金属化硅层，位于该第一多晶硅层和该第一低压正硅酸乙酯层之间。

可选的，所述金属层或金属化层为铝、钨或者硅化钨中的一种。

可选的，所述电容设置在一具有栅氧层和栅极层的半导体衬底上，其中所述电容的下极板与所述半导体衬底的栅极层为同一层。

根据本发明的目的提出的一种电容的制作方法，包括步骤：

1)提供一半导体衬底材料，在该半导体衬底材料上先后制作栅氧层和栅极多晶硅层，其中该栅极多晶硅层作为电容的下极板；

2)采用低压化学气相沉积方法，在栅极多晶硅层上沉积第一低压正硅酸乙酯层；

3)采用低压化学气相沉积方法，在所述第一低压正硅酸乙酯层上沉积低压氮化硅层；

4)采用低压化学气相沉积方法，在所述氮化硅层上沉积第二低压正硅酸乙酯层；

5)采用低压化学气相沉积方法，在所述第二低压正硅酸乙酯层上沉积第二多晶硅层，该第二多晶硅层为电容的上极板。