[發明專利]一種半導體制造工藝中疊加電容的結構

有效

• 申請號: 200910184417.7
• 申請日: 2009-08-06
• 公開（公告）號: CN101621081A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 朱偉民;張煒;聶衛東;郭斌
• 申請（專利權）人: 無錫市晶源微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/92
• 分類號: H01L29/92;H01L21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種和BiCMOS(雙極互補金屬氧化物半導體)、CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝兼容的疊加電容的制造技術，屬于半導體制造技術領域。

背景技術

目前在主流的BiCMOS和CMOS工藝中，ONO(氧化物-氮化物-氧化物)電容和Poly/well(多晶硅/阱)、Poly/diff(多晶硅/擴散區)電容已經是標準器件了。對于目前國內模擬電路設計中廣泛采用的0.6um(長度單位：微米)BiCMOS工藝和0.5um?CMOS工藝，為了保證介質耐壓、介質隧穿電流、抗SILC(應力誘生漏電流)特性和介質壽命方面的要求，ONO介質厚度必須有一定的厚度，典型的ONO電容的單位面積電容Cox(單位面積的電容值)＝1.6ff/um2，BV(擊穿電壓)＞15V；典型的Poly/well、Poly/diff電容Cox＝2.5ff/um2，BV＞12V。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種BiCMOS和CMOS工藝中疊加電容的結構，在0.6um?BiCMOS工藝和0.5um?CMOS工藝中提供一種單位面積電容達Cox＝4.1ff/um2的高容值的電容，BV＞12V，而不需要額外的工藝。

技術方案：本發明的半導體制造工藝中疊加電容的結構為：在P襯底片上表面的電容區域是一個N阱，N阱從硅片表面向下擴散2~4um深，構成電容的下極板；在電容區域的硅表面也就是下極板N阱表面是一個大有源區、一個小有源區：小有源區有N+注入擴散區——以通過接觸孔和金屬布線形成下歐姆接觸，做為下極板的引出端；大有源區做為疊加電容中poly1/well電容的有效區域；有源區之外就是場區，場區上面是厚的氧化物，做為有源區之間的隔離；有源區的硅表面是一層厚的氧化物，在電容區域中大有源區表面的氧化物就構成了poly1/well電容的介質層；在poly1/well電容的有效區域表面薄的氧化物的上面是一層的多晶硅，多晶硅的面積比poly1/well電容的有效區域面積稍大一點，延伸到了大有源區旁的場區上，這層多晶硅就構成了電容的中間極板；小有源區上面沒有多晶硅，場區上除了緊挨著poly1/well電容的有效區域有源區的邊緣有延伸上來的多晶硅，其余區域也沒有多晶硅；在多晶硅的上表面是一層的ONO介質，這層介質構成了疊加電容中poly2/poly1?ONO電容的介質層；在ONO介質的上面是第二層多晶硅，構成了電容的上極板，這層多晶硅的面積比poly1/well電容的有效區域有源區的面積要小一些，其他區域沒有第二層多晶硅；在第二層多晶硅上面是覆蓋整個圓片表面6000～的氧化物，稱之為多層氧化物，多晶硅正上方的氧化物最薄，下極板引出端N+擴散區正上方的氧化物最厚；多層氧化物在下極板引出端N+擴散區、poly1的引出處、poly2的引出處的相應位置會被去處，構成直達N+或多晶硅表面的接觸孔；在多層氧化物的正上方就是第一層金屬布線(13)，在接觸孔的位置，金屬布線和N+或多晶硅表面的接觸，將電容的兩端分別引出，形成一個完整的疊加電容結構。

所述的下極板N阱，根據對電容特性不同的要求，下極板N阱中加上一個高摻雜的N?sinker擴散區，以改變電容的C-V特性。

所述的下極板N阱，根據不同的制造工藝，該電容結構中的下極板N阱換成是P阱或P阱加深硼注入，相應的阱接觸由N+變為P+擴散區。

有益效果：在不增加任何工藝步驟的情況下，通過使用在poly1/Nw或poly1/diff電容上再疊加一層ONO電容的方式，使疊加的電容單位面積電容值Cox從典型poly1/Nw或poly1/diff的Cox＝2.5ff/um2增加到4.1ff/um2，即單位面積電容值增加了64％，大大提高了電容的集成度，而且和現有的工藝兼容，不需要增加額外的工序。

在不增加制造成本的前提下，使用該結構電容，可以使電路中電容的面積減小38％左右.對于電路結構中大量使用電容的各種模擬電路來說，采用該結構疊加電容，可以大大縮小芯片面積，減小單個電路的生產成本，提高競爭力。

附圖說明

圖1Poly/well?and?ONO疊加電容基本結構示意圖。圖中阱標的是Nwell，實際也可以是Pwell，相應的阱接觸由N+變為P+。

圖2Poly/diff?and?ONO疊加電容基本結構示意圖。圖中阱標的是Nwell和Nsinker，也可以是Pwell和硼注入，相應的阱接觸由N+變為P+。

圖3Poly/well?and?ONO疊加電容實用結構示意圖。圖中阱標的是Nwell，實際也可以是Pwell，相應的阱接觸由N+變為P+。