[发明专利]MIM电容的形成方法和MIM电容

说明书

本申请公开了一种MIM电容的形成方法和MIM电容，该方法包括：在第二电极层、电容介质层和第一电极层暴露的表面形成保护层，第二电极层形成于电容介质层上，电容介质层形成于第一电极层上，第一电极层、电容介质层和第二电极层构成第一台阶型结构；对保护层进行第一次刻蚀，对保护层进行减薄；对保护层进行第二次刻蚀，去除第二电极层上的保护层的同时对保护层进行减薄；对保护层进行第三次刻蚀，使保护层的截面的外边缘为弧形，剩余的保护层形成侧墙。本申请通过在MIM电容的上电极和电容介质层的周侧形成外表面为弧形的侧墙以保护电容介质层，降低了电容介质层在后续的刻蚀过程中被等离子体损伤的几率，提高了器件的可靠性。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种MIM电容的形成方法和器件。

背景技术

电容元件常应用于如射频、单片微波等集成电路中作为电子无源器件。常见的电容元件包括金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)电容、PN结(positivenegative junction)电容以及金属-介质层-金属(metal-insulator-metal，MIM)电容等。

其中，MIM电容在某些特殊应用中能够提供优于MOS电容以及PN结电容的电学特性，这是由于MOS电容以及PN结电容均受限于其本身结构，在工作时电极容易产生空穴层，导致其频率特性降低，而MIM电容可以提供较好的频率以及温度相关特性。此外，在半导体制造中，MIM电容可形成于层间金属以及金属互连制程中，也降低了与集成电路制造的前端工艺整合的困难度及复杂度。

相关技术中，在MIM电容的制作过程中，在进行电容介质层刻蚀之后，会形成一层刻蚀阻挡层，在对刻蚀阻挡层进行刻蚀后，由于电容介质层的厚度较薄，其边缘容易在刻蚀的过程中有很大程度被等离子体损伤，形成缺陷(plasma damage)，从而造成器件的与时间相关的电介质击穿(time dependent dielectric breakdown，TDDB)问题，可靠性较差。

发明内容

本申请提供了一种MIM电容的形成方法和MIM电容，可以解决相关技术中提供的MIM电容的制作方法容易引起MIM电容的电容介质层被等离子体损伤所导致的可靠性较差的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种MIM电容的形成方法，包括：

在第二电极层、电容介质层和第一电极层暴露的表面形成保护层，所述第二电极层形成于所述电容介质层上，所述电容介质层形成于所述第一电极层上，所述第一电极层、所述电容介质层和所述第二电极层构成第一台阶型结构，所述电容介质层形成为第二台阶型结构，所述第二台阶型结构包括高台阶部位和低台阶部位，所述高台阶部位和所述第二电极层构成所述第一台阶型结构的上台阶，所述低台阶部位和所述第一电极层构成所述第一台阶型结构的下台阶；

对所述保护层进行第一次刻蚀，对所述保护层进行减薄；

对所述保护层进行第二次刻蚀，去除所述第二电极层上的保护层的同时对保护层进行减薄；

对所述保护层进行第三次刻蚀，使所述保护层的截面的外边缘为弧形，剩余的保护层在所述第二电极层和所述电容介质层的周侧形成侧墙。

可选的，所述保护层包括氮化硅(SiN)层。

可选的，所述第一次刻蚀的反应气体的流量为第一流量，所述第二次刻蚀的反应气体的流量为第二流量，所述第一流量大于第二流量；

所述第二次刻蚀的功率为第一功率，所述第三次刻蚀的功率为第二功率，所述第二功率小于第一功率；

所述第二次刻蚀的气压为第一气压，所述第三次刻蚀的功率为第二气压，所述第二气压小于第一气压。

可选的，所述第一次刻蚀的反应气体包括C_x1F_y1。