[發明專利]一種化合物半導體背金電容的結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201710390074.4
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107275315A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 王勇
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L21/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,陳淑嫻

技術領域

本發明涉及半導體器件，特別是涉及一種化合物半導體背金電容的結構及其制作方法。

背景技術

MIM電容器作為存儲電荷、耦合、濾波器件得到廣泛的應用，在半導體集成電路的制作過程中其制作是一個重要的工藝環節。習知的MIM電容器包括上、下電極板以及夾設于兩者之間的介質層，且電容器的電容值和電極板的面積成正比。隨著微電子技術的發展，為了改善半導體器件的整體性能以達到更快的運算速度、更大的數據存儲量以及更多的功能，對電容器的容量要求日益提高。

習知的MIM電容結構制作于半導體基底之上，為了增大電容器的容量，現有技術往往采用增大電容器電極板面積的方法，這顯然增大了電容器占用集成電路的面積，制約了半導體器件的小型化，因而在確保性能的前提下減少電容所占面積的問題變得越來越重要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種化合物半導體背金電容的結構及其制作方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種化合物半導體背金電容的結構，包括晶片以及設置于晶片背面的MIM電容；所述晶片包括化合物半導體基底以及設于所述基底正面的金屬連線層，所述基底具有貫穿正面和背面的散熱連接口，所述散熱連接口暴露所述金屬連線層；所述MIM電容包括第一電極板、介質層和第二電極板，第一電極板、介質層和第二電極板依次層疊且分別沿所述散熱連接口內壁延伸以覆蓋所述散熱連接口的底面和側面并延伸至覆蓋所述散熱連接口周邊所述基底的背面，其中第一電極板于所述散熱連接口底面與所述金屬連線層物理接觸，第二電極板接地。

可選的，所述第一電極板和第二電極板分別包括依次層疊的阻擋金屬層和導電金屬層，其中阻擋金屬層的厚度為20-100nm，導電金屬層的厚度為400-1600nm。

可選的，所述阻擋金屬層為TiW，導電金屬層為Au。

可選的，所述介質層的厚度為50-200nm。

可選的，所述介質層為SiN。

可選的，所述第一電極板、第二電極板和介質層向所述散熱連接口周邊所述基底的背面延伸的長度依次遞增。

可選的，所述第二電極板于封裝結構中與封裝支架連接以實現接地。

一種上述化合物半導體背金電容的制作方法，包括以下步驟：

1)提供完成正面制程的晶片，所述晶片包括化合物半導體基底以及設于所述基底正面的金屬連線層；

2)將所述晶片用蠟以正面向下的方式貼合到襯底上；

3)研磨減薄后，通過光刻工藝于所述基底上形成貫穿正面和背面的散熱連接口，所述散熱連接口暴露所述金屬連線層表面；

4)依次沉積形成覆蓋所述散熱連接口的底面和側面并覆蓋散熱連接口周邊的基底背面的第一電極板、介質層和第二電極板，以形成MIM電容結構；

5)將晶片翻面后，剝離襯底并進行清洗；

6)第二電極板接地。

可選的，步驟4)包括以下子步驟：

a)沉積覆蓋所述散熱連接口的底面和側面并覆蓋基底背面的第一阻擋金屬層，厚度為20-100nm；

b)沉積覆蓋第一阻擋金屬層的第一導電金屬層，厚度為400-1600nm；

c)去除第一預設區域之外所述基底背面的第一阻擋金屬層和第一導電金屬層，剩余的第一阻擋金屬層和第一導電金屬層形成所述第一電極板，其中所述第一預設區域包括所述散熱連接口及其周邊所述基底的背面；

d)沉積形成覆蓋第一電極板和基底背面的介質層，厚度為50-200nm；

e)沉積覆蓋介質層的第二阻擋金屬層，厚度為20-100nm；

f)沉積覆蓋第二阻擋金屬層的第二導電金屬層，厚度為400-1600nm；

g)去除第二預設區域之外所述基底背面的第二阻擋金屬層和第二導電金屬層，剩余的第二阻擋金屬層和第二導電金屬層形成所述第二電極板，其中所述第二預設區域涵蓋并大于所述第一預設區域。

可選的，所述第一導電金屬層和/或第二導電金屬層是先通過物理氣相沉積100-600nm的金屬層作為電鍍種子，然后電鍍300-1000nm的金屬層制得。

本發明的有益效果是：

1.將MIM電容設計在為了芯片散熱使用的散熱連接口中，借由連接口的側面來增大極板的表面積，從而有效增大了電容量，相對于傳統設于芯片表面的MIM電容，本發明將其融合于晶片固有的結構中，在增大電容量的同時顯著的減小了其在集成電路中所占的面積，實現了器件小型化。