[发明专利]通过防潮层实现的基于聚合物的电容器的可靠性改进

说明书

在所描述的示例中，通过防潮层(320)有效地减少来自环境中的水蒸气的水分子渗透，防潮层(320)包括通过原子层沉积(ALD)过程形成的氧化铝层。微电子器件(300)包括在电容器电介质(310)中具有有机聚合物材料(314)的电容器(306)，以及具有通过ALD过程形成的氧化铝层的防潮层(320)。

技术领域

本发明整体涉及微电子器件，并且更具体地，涉及微电子器件中的具有聚合物电介质层的电容器。

背景技术

微电子器件中的一些电容器在电容器电介质中包括有机聚合物材料。在一些情况下，有机聚合物材料提供基本上完整的电容器电介质。在其他情况下，有机聚合物材料可与无机电介质材料(诸如二氧化硅)组合以提供电容器电介质。有机聚合物材料通常提供优于二氧化硅的电压浪涌性能。具有在电容器电介质中包括有机聚合物材料的电容器的微电子器件制造起来通常比具有无机电介质材料的类似器件便宜。不幸的是，电容器电介质中的有机聚合物材料经受可靠性问题，包括随时间降低的击穿电压，所述击穿电压通常通过时间相关的电介质击穿(TDDB)测试来估计。在电容器的TDDB测试中，将恒定的应力电压(stress voltage)施加到电容器，直到通过电容器的泄漏电流超出指定极限，其被限定为电容器电介质的击穿。施加应力电压直到击穿所经的时间长度提供对电容器在规定的工作电压下在限定的工作环境中的可靠性的估计。

发明内容

在所描述的示例中，通过防潮层(moisture barrier)有效地减少来自环境中的水蒸气的水分子渗透，所述防潮层包括通过原子层沉积(ALD)过程形成的氧化铝层。微电子器件包括在电容器电介质中具有有机聚合物材料的电容器，以及具有通过ALD过程形成的氧化铝层的防潮层。

附图说明

图1是示出第一多个至第六多个微电子器件的TDDB测试结果的威布尔图，所述微电子器件包括在电容器电介质中具有聚酰亚胺的电容器。

图2是示出第七多个至第十四多个微电子器件的TDDB测试结果的威布尔图，所述微电子器件包括在电容器电介质中具有聚苯并恶唑(PBO)的电容器。

图3是一个示例微电子器件的横截面，所述微电子器件包括在电容器的电容器电介质中具有有机聚合物材料的电容器。

图4A至图4E是以一种形成微电子器件的示例方法的顺序阶段描绘的图3的微电子器件的横截面。

图5A至图5C是以一种示例形成方法的顺序阶段描绘的另一示例微电子器件的横截面。

图6A至图6D是以一种示例形成方法的顺序阶段描绘的另一示例微电子器件的横截面。

图7是另一示例微电子器件的横截面。

具体实施方式

附图未必按比例绘制。一些动作可以以不同的次序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非需要所有所说明的动作或事件来实施根据示例实施例的方法。

通过了解在电容器电介质中具有有机聚合物材料的微电子器件电容器的不良的TDDB可靠性的根源，可显著改进TDDB可靠性。当微电子器件在工作环境中暴露于水蒸气时，水分子渗透有机聚合物材料。有机聚合物材料中的水分子导致不良的TDDB可靠性，而减少到有机聚合物材料中的水分子渗透相应地改进TDDB可靠性。通过防潮层有效地减少来自环境中的水蒸气的水分子渗透，所述防潮层包括通过原子层沉积(ALD)过程形成的氧化铝层。

图1是示出第一多个至第六多个微电子器件的TDDB测试结果的威布尔图，所述微电子器件包括在电容器电介质中具有聚酰亚胺的电容器。参考图1描述的微电子器件不包括ALD氧化铝防潮层。第一多个至第六多个微电子器件的TDDB测试在25℃以5,000伏应力电压执行。