[發明專利]高電壓MiP電容器及其制造方法

在審

• 申請號: 201410360152.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN105448895A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 陳軼群;陳宗高;王海強;蒲賢勇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L21/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

技術領域

本發明涉及半導體集成電路器件制造領域，尤其涉及一種結構新穎的高電壓MiP電容器及其制造方法。

背景技術

PiP(poly-insulator-poly，多晶硅-絕緣體-多晶硅)電容器是一種廣泛用于防止模擬電路發射噪音和頻率調制的器件。由于PiP電容器具有由多晶硅(與邏輯電路的柵極電極的材料相同)形成的上極板和下極板，因此PiP電容器的電極可以與柵電極一起形成，而無需單獨的形成工藝。

例如，圖1示出了現有技術的一種PiP電容器的基本結構，如圖1所示，該PiP電容器100主要包括：依次自上而下設置的用作PiP上極板的多晶硅層2101、絕緣體層102以及用作PiP下極板的多晶硅層1103。

MiM(Metal-Insulator-Metal，金屬-絕緣體-金屬)電容技術將電容制作在互連層，即后道工藝(BEOL，BackEndOfLine)中，既與集成電路工藝相兼容，又通過拉遠被動器件與導電襯底間的距離，克服了寄生電容大、器件性能隨頻率增大而明顯下降等問題，使得該技術逐漸成為了RF集成電路中制作被動電容器件的主流。此外，MiM電容還可以降低與CMOS前端工藝整合的困難度及復雜度技術。因此，MiM電容技術正得到快速的發展。

但，傳統的MiM和PiP電容器僅可以滿足低電壓(<10V)數字芯片需要。對于高電壓(HV，HighVoltage)>10V的應用來說，傳統的MiM和PiP電容器在平衡擊穿電壓和電容密度方面就表現出較大的劣勢。

因此，如何權衡電容器的擊穿電壓/電容值/工藝復雜性之間的關系是本領域的一個熱門話題。

發明內容

本發明的發明人提出了一種新穎的MiP電容器結構，以解決現有技術的MiM或PiP電容器的上述平衡難題。

根據本發明的一個方面，提供了一種高電壓MiP電容器，包括：

多晶硅極板，置于所述高電壓MiP電容器的底部作為其第一下極板；

第一金屬極板，置于所述高電壓MiP電容器的頂部作為其第二下極板；

第二金屬極板，設置于所述多晶硅極板和所述第一金屬極板之間，作為所述高電壓MiP電容器的上極板；以及

電介質層，填充于所述多晶硅極板和所述第二金屬極板之間以及所述第一金屬極板和所述第二金屬極板之間。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述多晶硅極板和所述第一金屬極板經由第一通道電性連接。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，還包括：電性連接頭，設置于所述高電壓MiP電容器的頂部，所述電性連接頭經由第二通道電性連接所述第二金屬極板。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述電性連接頭和所述第一金屬極板以相同的工藝和材料涂布于所述高電壓MiP電容器的同一平面上。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述電介質層由層間介質隔離材料構成。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述層間介質隔離材料的厚度在2000埃至30000埃之間。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述電介質層的厚度根據擊穿電壓或者電容值的要求而選定。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述第二金屬極板的厚度在200埃至3000埃之間。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述高電壓MiP電容器的工作電壓在0伏至1200伏之間。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述高壓MiP電容器的工作電壓大于10伏，且所述高電壓MiP電容器的擊穿電壓大于80伏。

較佳地，在上述的高電壓MiP電容器中，所述第一金屬極板和所述第三金屬極板之間的電介質層的厚度不同于所述第二金屬極板和所述第三金屬極板之間的電介質層厚度。

根據本發明的另一方面，還提供了一種如上所述的高電壓MiP電容器的制造方法，包括：

a.在基板上沉積多晶硅極板，作為所述高電壓MiP電容器的第一下極板；

b.在所述多晶硅極板上沉積第一電介質層；

c.在所述第一電介質層上形成第二金屬極板，作為所述高電壓MiP電容器的上極板；

d.沉積第二電介質層；以及

e.在所述第二電介質層上形成第一金屬極板，作為所述高電壓MiP電容器的第二下極板。

較佳地，在上述的制造方法中，在所述步驟e中，進一步包括：在所述第二電介質層上進一步形成電性連接頭。