[發明專利]一種耐高溫的微波內匹配晶體管用MIM電容及其制造方法

有效

• 申請號: 201310126712.3
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN103219318A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 潘宏菽;馬杰;劉亞男
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本發明涉及微波內匹配晶體管制造和集成電路以及集成電路的制造方法技術領域，尤其涉及一種金屬-絕緣體-金屬的電容及其制造方法。

背景技術

微波大功率晶體管由于工作頻率高，管芯面積大，管芯的輸入、輸出阻抗比較低，寄生參量對晶體管的性能影響嚴重，若直接應用于特性阻抗為50歐姆的微波系統連接，由于阻抗嚴重不匹配，會導致晶體管無法實現大功率輸出，使得晶體管的性能無法充分發揮。為此，采用內匹配網絡來對管芯的輸入、輸出阻抗進行提升（變換）并減少寄生參量的影響，是實現微波功率晶體管大功率、高增益輸出的一種有效途徑。高溫工作（200℃-300℃）的內匹配晶體管，要求其采用的內匹配電容也能在高溫下穩定可靠工作。

為避免加入內匹配網絡后引起較大的微波損耗，對要求頻率性能較高的內匹配晶體管常采用MOM（金屬—氧化層—金屬）電容，為提高氧化層的質量，一般是在硅片上進行高溫熱氧化，然后在氧化層上形成電容的一個金屬電極，此電極由于還要支撐整個電容，故一般要形成100微米左右厚的純金層，隨后去掉氧化層另一面的硅直到二氧化硅層，再在此面形成MOM電容的另一個金屬電極?？梢钥闯?，此方法不但用金量大，而且工藝上對氧化和硅片的腐蝕要求也比較嚴格，否則會影響MOM電容的成品率。

隨著半導體工藝的不斷進步，有一部份內匹配電容采用了MIM（金屬—絕緣層—金屬）結構，MOM電容實際也是MIM電容的一個分支，MIM電容的絕緣層一般采用介質淀積工藝來形成，由于已有金屬層的存在，淀積介質的溫度一般不會很高，從而使介質層的致密性受到影響，對MIM電容的性能也會帶來不利的后果。同時，傳統的MIM電容的切割是在介質層上，介質層經過金剛刀或砂輪劃片刀的作用會產生較大的缺陷應力，經過后續燒結等高溫過程，該應力會釋放，造成絕緣介質層裂紋等缺陷，對MIM電容的長期穩定工作形成威脅，對內匹配晶體管的長期穩定、可靠工作也不利。隨著SiC等高溫工作的微波功率器件的發展，對耐高溫工作的內匹配電容的要求也不斷提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種耐高溫的微波內匹配晶體管用MIM電容及其制造方法，所述制造方法能夠避免絕緣介質層受到應力的影響，所述MIM電容具有優良的微波特性和耐高溫性能，且易于加工。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種耐高溫的微波內匹配晶體管用MIM電容，其特征在于包括襯底、金屬下電極、絕緣介質層和金屬上電極，所述金屬下電極固定在所述襯底的上表面，所述金屬下電極的外側包裹有絕緣介質層，所述絕緣介質層經過高溫退火處理且其上設有貫穿絕緣介質層的金屬下電極引出孔，在所述金屬下電極引出孔內設有與所述金屬下電極固定連接的下電極引出電極，所述金屬上電極固定在所述絕緣介質層的上表面。

優選的：所述絕緣介質層的厚度不低于3000???????????????????????????????????????????????，所述金屬上電極和金屬下電極引出電極的厚度為1μm?-10μm。

優選的：所述MIM電容還包括固定在所述襯底下表面的金屬化層。

優選的：所述襯底的制作材料為藍寶石或碳化硅。

一種耐高溫的微波內匹配晶體管用MIM電容的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）第一次光刻：在襯底的上表面使用光刻出金屬下電極的圖形；

（2）金屬蒸發：將襯底加熱到60℃-80℃，在襯底上蒸發1000-3000?的鎳；

（3）剝離多余的金屬：將在光刻膠上的金屬隨光刻膠一同去除掉，只留下金屬下電極處的金屬；

（4）淀積MIM電容的絕緣介質層：采用PECVD在具有金屬下電極的襯底表面淀積一層絕緣介質層；

（5）致密退火處理：將上述晶圓片加熱到800℃-850℃，對其進行退火處理；

（6）第二次光刻：形成金屬下電極的引出孔，將非引出孔部分使用光刻膠作為保護掩膜；

（7）腐蝕絕緣介質層形成金屬下電極的引出孔；

（8）第二次去除光刻膠：將腐蝕出金屬下電極引出孔的晶圓片表面的光刻膠去除干凈；

（9）金屬濺射：在經過上述處理的晶圓片的上表面濺射金屬鈦-金或金屬鈦鎢-金形成種子層；

（10）第三次光刻：在種子層表面形成金屬上電極和下電極引出電極的圖形；

（11）電鍍金：對金屬上電極和下電極引出電極進行電鍍加厚，厚度1μm-10μm，去除光刻膠；

（12）去除并腐蝕干凈金屬上電極和下電極引出電極以外的種子層，形成金屬上電極和下電極引出電極；