[發(fā)明專利]超高電容值集成電容器結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680041421.2
• 申請日: 2006-11-02
• 公開（公告）號: CN101341576A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 弗雷迪·羅澤博姆;約翰·H·克洛特威克;安東尼厄·L·A·M·克默思;德克·瑞夫曼;約翰內斯·F·C·M·維默思
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發(fā)明涉及一種電子器件，所述電子器件包括在襯底第一側上的至 少一個溝槽電容器，所述溝槽電容器具有襯底中的填充空隙的形狀。

背景技術

眾所周知，電容器的電容與電容器電極面積、電容器電極之間電介 質材料的介電常數(shù)以及電容器電極之間距離的倒數(shù)成正比。

為了增加電子器件內包括的電容器電極的面積，廣泛地使用溝槽電 容器，所述電子器件由半導體芯片上的集成電路形成。在溝槽電容器中， 通過在襯底(晶片)中的凹槽或孔隙中沉積導電層來形成電極。例如， 可以通過局部刻蝕襯底來形成孔隙或溝槽。具有這種特征的密集陣列的 生產是眾所周知的?？梢酝ㄟ^公知的沉積工藝在孔隙中形成電極層，例 如低壓化學氣相沉積(LPVCD)或者原子層沉積(ALD)。插入的電介質層 使各導電層彼此隔離并且與襯底隔離。

典型地，為了形成溝槽電容器用這種方式填充的孔隙具有截面圖類 似字母“U”的一般形狀。已經(jīng)知道以孔隙陣列的形式在襯底上布置大量 孔隙，并且步進共形地(step-conformal)進行沉積，也就是所用孔隙 具有等厚的電極層，以試圖在包含溝槽電容器的電子器件中實現(xiàn)高電容 值。定義為每單位面積的電容值的電容密度用于描述這種溝槽電容器的 特征。可以使用生長在孔隙陣列中的MOS(金屬氧化物半導體)/MIS(金 屬-絕緣體-金屬)電容器疊層實現(xiàn)30V的擊穿電壓下30nF/mm²的電容密 度值，所述孔隙陣列在高性能硅襯底中進行刻蝕，參見WO2004/114397。

從DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)應用中知道了雙層和三層疊層溝槽 電容器，分別參見US?2004/0228067和US6,897,508B2。然而，在這些 文件中描述的溝槽電容器結構設計用于在低壓下工作，典型地在幾個伏 特范圍內。此外，在DRAM應用中的溝槽電容器需要每秒鐘刷新存儲電量 若干次，這在包含幾十伏特范圍內較高電壓下或高頻信號(象射頻(RF) 信號)的應用中是不可接受的。DRAM存儲器件還有具有為襯底上相鄰孔 隙之間較小的也就是說深亞微米間距而優(yōu)化的溝槽電容器。

US?2003/0213989A1描述了一種溝槽電容器，所述器件的截面圖具 有兩個矩形形狀的溝槽電容器，所述溝槽電容器按照金屬-多晶硅-電介 質-多晶硅鋪層序列填充。根據(jù)本文件，當使用由諸如Ta₂O₅之類的高k 電介質材料構成的電介質層時，這種結構可以實現(xiàn)30-100nF/mm²之間的 高特定電容值。US?2003/0213989的溝槽電容器的電極與襯底的電勢無 關。該已知電容器的缺點是其電容密度由自身結構設計決定，也就是由 選定的尺寸以及溝槽填充材料決定。因此，這種類型的電容器不可能用 于具有不同電容要求的不同應用，所述電容要求甚至會在操作過程中隨 時間變化。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有溝槽電容器的電子器件， 所述溝槽電容器適用于較高電壓或較高頻率應用，并且允許在孔隙填充 之后的電容變化。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電子器件，所述電子器件包括 在襯底第一側上的至少一個溝槽電容器，所述溝槽電容器在襯底中具有 孔隙填充的形狀。所述溝槽電容器包括：至少兩個電介質層和至少兩個 導電層按照交替的順序形式的填充的孔隙，使得通過所述至少兩個電介 質層的相應電介質層，分別使所述至少兩個導電層彼此電隔離并且與襯 底電隔離；以及在襯底第一側上的一組內部接觸焊盤，其中每個內部接 觸焊盤分別與導電層的相應一個導電層或襯底相連。

在本發(fā)明的電子電路器件中，交替的層序列包括至少兩個電介質層 和至少兩個導電層，使得通過所述至少兩個電介質層的相應電介質層， 分別使至少兩個導電層彼此電隔離并且與襯底電隔離。