半导体结构的制备方法、半导体器件、MIM电容与流程

本发明涉及半导体制造，具体而言，涉及一种半导体结构的制备方法、半导体器件、mim电容。

背景技术：

1、在bcd（bipolar-cmos-dmos）工艺中，金属-绝缘体-金属（mim）电容器凭借其高线性度、低寄生电容及优异的匹配性能，在集成电路中扮演着关键角色。然而，传统的mim制备工艺流程存在显著缺陷：在沉积完介电层和上电极后，通过光刻胶（pr）掩模进行刻蚀。先刻蚀去除上电极，随后在去除pr或保留pr的情况下刻蚀下方的介电层。在此过程中，尽管对电极具有较高的选择比，但刻蚀介电层时的等离子体仍会不可避免地轰击残留或暴露的电极结构。

2、这种等离子体轰击会导致电极部分被溅射并脱落，脱落的颗粒与光刻胶中的元素结合，形成含聚合物（polymer）。这些聚合物容易附着在介电层侧壁上，难以被后续工艺彻底清除。当后续工艺或器件工作时，这些导电性或半导电性的聚合物残留物可能导致mim电容器的上下极板之间形成漏电流路径，甚至造成上下极板直接导通，从而导致mim器件失效或漏电指标超标，严重影响器件性能和良率。为了解决这一问题，现有技术往往缺乏有效的侧壁保护机制，或者采用复杂的清洗步骤，但效果有限。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种半导体结构的制备方法、半导体器件、mim电容，以至少解决相关技术中在mim刻蚀过程中产生的聚合物会附着在介电层侧壁，难以被后续工艺彻底清除，影响器件性能的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种半导体结构的制备方法，包括：在衬底上依次沉积下电极、介电层和上电极，形成金属-绝缘体-金属电容器结构；在所述上电极表面涂覆光刻胶并暴露出部分所述上电极；去除暴露出的部分所述上电极直到暴露出位于其下方的所述介电层；在去除剩余的所述光刻胶后，在所述金属-绝缘体-金属电容器结构的表面沉积保护层；在所述保护层的表面涂覆所述光刻胶并显影后，对所述介电层表面的所述保护层进行部分刻蚀；在去除剩余的所述光刻胶后，对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行表面氧化处理，以在所述金属-绝缘体-金属电容器结构的介质层和电极侧壁形成钝化保护层。

3、可选地，去除暴露出的部分所述上电极直到暴露出下方的所述介电层，包括：以所述光刻胶作为掩膜，刻蚀掉当前所述金属-绝缘体-金属电容器结构上开口处的所述上电极，以暴露出下方的所述介电层。

4、可选地，在所述保护层的表面涂覆所述光刻胶并显影后，对所述介电层表面的所述保护层进行部分刻蚀，包括：采用去胶工艺将残留的所述光刻胶完全去除，在所述介电层的表面、剩余的所述上电极的表面及侧壁，通过沉积工艺生长所述保护层，其中，所述保护层的材质与所述介电层的材质相同。

5、可选地，在所述保护层的表面涂覆所述光刻胶并显影后，对所述介电层表面的所述保护层进行部分刻蚀，包括：在所述保护层的表面再次旋涂所述光刻胶，并通过光刻显影工艺形成新掩膜图案；以所述新掩膜图案为掩膜，对所述介电层和所述保护层进行部分刻蚀。

6、可选地，对所述介电层和的所述保护层进行部分刻蚀，包括：通过控制刻蚀速率和刻蚀时长对所述介电层和所述保护层进行部分刻蚀，以使得所述金属-绝缘体-金属电容器结构的密集区域的所述介电层的剩余厚度达到第一预定厚度。

7、可选地，在去除剩余的所述光刻胶后，对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行表面氧化处理，以在所述金属-绝缘体-金属电容器结构的介质层和电极侧壁形成钝化保护层，包括：在采用去胶工艺将残留的所述光刻胶完全去除后，在反应腔内通入氢气和氧气以对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行原位表面氧化处理，以在当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构的表面发生催化反应生成氧原子，形成所述钝化保护层。

8、可选地，所述氧原子与所述介电层和所述保护层的表面发生化学反应，将所述介电层和所述保护层中的氮化硅转换为氧化硅氮化物，同时释放并排除氮气。

9、可选地，在反应腔内通入氢气和氧气对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行原位表面氧化处理，以在当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构的表面发生催化反应生成氧原子，形成所述钝化保护层，包括：在反应腔内通入所述氢气和所述氧气之后，控制所述化学反应的时长，以使所述氧化硅氮化物的厚度达到第二预定厚度。

10、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种金属-绝缘体-金属mim电容，所述金属-绝缘体-金属mim电容在制造过程中使用上述中任一项所述的半导体结构的制备方法。

11、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种半导体器件，所述半导体器件在制造过程中使用上述中任一项所述的半导体结构的制备方法。

12、应用本申请的上述技术方案，在衬底上依次沉积下电极、介电层和上电极，形成金属-绝缘体-金属电容器结构；在上电极表面涂覆光刻胶并显影以暴露出部分上电极；去除暴露出的所述上电极直到暴露出位于其下方的介电层；在去除剩余的光刻胶后，在金属-绝缘体-金属电容器结构的表面沉积保护层；在保护层的表面涂覆光刻胶并显影后，对介电层表面的保护层进行部分刻蚀；在去除剩余的光刻胶后，对当前的金属-绝缘体-金属电容器结构进行表面氧化处理，以在金属-绝缘体-金属电容器结构的介质层和电极侧壁形成钝化保护层，实现了在刻蚀上电极后去除光刻胶并重新沉积一层保护层来保护上电极免受下层介电层刻蚀时的等离子体轰击，随后再次刻蚀，最后利用表面氧化技术对介电层进行表面氧化处理，从而防止聚合物附着在介电层侧壁以改善mim漏电，解决了相关技术中在mim刻蚀过程中产生的聚合物会附着在介电层侧壁，难以被后续工艺彻底清除，影响器件性能的技术问题。

1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，去除暴露出的部分所述上电极直到暴露出下方的所述介电层，包括：

3.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述保护层的表面涂覆所述光刻胶并显影后，对所述介电层表面的所述保护层进行部分刻蚀，包括：

4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述保护层的表面涂覆所述光刻胶并显影后，对所述介电层表面的所述保护层进行部分刻蚀，包括：

5.根据权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，对所述介电层和的所述保护层进行部分刻蚀，包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在去除剩余的所述光刻胶后，对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行表面氧化处理，以在所述金属-绝缘体-金属电容器结构的介质层和电极侧壁形成钝化保护层，包括：

7.根据权利要求6所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述氧原子与所述介电层和所述保护层的表面发生化学反应，将所述介电层和所述保护层中的氮化硅转换为氧化硅氮化物，同时释放并排除氮气。

8.根据权利要求7所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在反应腔内通入氢气和氧气对当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构进行原位表面氧化处理，以在当前的所述金属-绝缘体-金属电容器结构的表面发生催化反应生成氧原子，形成所述钝化保护层，包括：

9.一种金属-绝缘体-金属mim电容，其特征在于，所述金属-绝缘体-金属mim电容在制造过程中使用上述权利要求1至8中任一项所述的半导体结构的制备方法。

10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括上述权利要求9中所述的金属-绝缘体-金属mim电容。