CN103489928A - 一种电容器结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容技术领域,特别涉及一种电容器结构及其制造方法,结构包括:P型衬底、P型外延层、第一电极板、第二电极板、第三电极板、第一介质层及第二介质层,P型外延层设在P型衬底上方,第一电极板设在P型外延层上方;第二电极板设在第一电极板上方;第三电极板设在第二电极板上方;第一介质层设置在第一电极板及第二电极板之间;第二介质层设置在第二电极板及第三电极板之间。方法包括:生成P型外延层,形成第一电极板,在第一电极板上生长第一介质层;在第一介质层上形成第二电极板,在第二电极板上形成第二介质层;在第二介质层上形成第三电极板。本发明提供的电容器结构及制造方法可有效地提高集成电路中电容器的单位面积容值。
Description
技术领域
本发明涉及电容技术领域,特别涉及一种电容器结构及其制造方法。
背景技术
电容是芯片中重要的无源器件,利用它可以实现交流耦合、相位补偿、能量存储等功能。在芯片内部常见的电容有结电容、MOS电容、多晶硅-多晶硅电容、金属-金属电容等等。由于芯片成本的约束,集成的电容很难做到很大,而采用高介电常数的方法,会造成成本的提高,且与主流方法不兼容。因此,在模拟电路中通常考虑在兼容主流方法的情况下,通过一定的结构设计来获得单位面积上较大的电容值。常见的集成电路方法中一般都包含多晶硅-多晶硅电容和MOS管电容。利用PMOS和NMOS制作成的MOS电容,一般会将源漏短接作为一个电极,而栅极作为另外一个电极,MOS电容比多晶硅-多晶硅电容具有更大的方容值,但其工作条件比较受限,仅在积累区和强反型区具有较好的电容特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在芯片面积较小的情况下有效地提高集成电路中电容器的单位面积容值的电容器结构及其制造方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种电容器结构,包括:P型衬底、P型外延层、第一电极板、第二电极板、第三电极板、第一介质层及第二介质层。所述P型外延层设置在所述P型衬底的上方,在所述P型外延层的上部通过离子注入形成所述第一电极板。所述第二电极板设置在所述第一电极板的上方;所述第三电极板设置在所述第二电极板的上方。所述第一介质层设置在所述第一电极板及所述第二电极板之间;所述第二介质层设置在所述第二电极板及所述第三电极板之间。所述第一电极板与所述第三电极板连接形成所述电容器结构的一个极板,所述第二电极板为所述电容器结构的另一个极板。
进一步地,还包括第一接线端及第二接线端。所述第一电极板及所述第三电极板上设置有所述第一接线端。所述第二电极板上设置有所述第二接线端。所述第一接线端及所述第二接线端分别作为整个所述电容器结构两个极板的接线端。
进一步地,所述第一电极板为N型阱层。所述第二电极板及所述第三电极板均为多晶硅层。所述第一介质层为薄栅氧化层;所述第二介质层为氧化层。
本发明还提供了一种电容器结构的制造方法,包括:在P型衬底上生长P型外延层,在所述P型外延层上生长场氧化层;在所述P型外延层的上部通过离子注入形成第一电极板,在所述第一电极板上生长第一介质层。在所述第一介质层上形成第二电极板,在所述第二电极板上形成第二介质层。在所述第二介质层上形成第三电极板,将所述第一电极板及所述第三电极板连接作为所述电容器的一个极板,将所述第二电极板作为所述电容器的另一个极板。
进一步地,所述在所述P型外延层的上部通过离子注入形成第一电极板,在所述第一电极板上生长第一介质层的步骤具体包括:在所述P型外延层上进行离子注入及高温推结形成N型阱结构,将所述N型阱结构作为第一电极板。在所述第一电极板上进行薄栅氧化物的生长,形成薄栅氧化物层,将所述薄栅氧化物层作为第一介质层。
进一步地,所述在所述P型外延层上进行离子注入及高温推结形成N型阱结构后还包括:环绕所述N型阱结构的边缘进行NSD注入及第一接触孔刻蚀,并在所述第一接触孔进行金属沉积形成导电层。
进一步地,所述在所述第一介质层上形成第二电极板,在所述第二电极板上形成第二介质层的步骤具体包括:在所述第一介质层上进行多晶硅沉积,形成多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第二电极板,在所述第二电极板上进行第二接触孔刻蚀,并在所述第二接触孔进行金属沉积形成导电层。在所述第二电极板上进行氧化物的生长,形成氧化物层,将形成的氧化物层作为第二介质层。
进一步地,所述在所述第二介质层上形成第三电极板的步骤包括:在所述第二介质层上进行多晶硅沉积,形成多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第三电极板。
进一步地,还包括:环绕所述第三电极板进行第三接触孔刻蚀,并在所述第三接触孔进行金属沉积形成导电层。
本发明提供的电容器结构及其制造方法,将第一电极板、第一介质层及第二电极板构成MOS电容,将第二电极板、第二介质层及第三电极板构成PIP电容。电容器结构中的第一电极板与第三电极板连接作为整个电容器的一个极板,第二电极板作为整个电容器的另一个极板,最后将MOS电容与PIP电容并联,从而形成一个电容器结构,因此本发明所形成的电容器结构达到了提高集成电路中电容器的单位面积容值的目的。在实际应用中,可以将本发明提供的MOS电容结构作为电容单独使用,代替多晶硅-多晶硅电容。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电容器结构示意图。
具体实施方式
参见图1,本发明实施例提供了一种电容器结构,包括:P型衬底12、P型外延层9、第一电极板1、第二电极板2、第三电极板3、第一介质层4、第二介质层5及场氧化层6。P型外延层9设置在P型衬底12的上方,在P型外延层的上部通过离子注入形成第一电极板1,第一电极板1的上表面与P型外延层9的上表面为同一个平面,本实施例中将这个平面称为平面A,即平面A的中间部分为第一电极板1,平面A的外围部分为P型外延层9。第二电极板2设置在第一电极板的1上方,第三电极板3设置在第二电极板2的上方。第一介质层4设置在第一电极板1及第二电极板2之间。第二介质层5设置在第二电极板2及第三电极板3之间。第一电极板1、第一介质层4及第二电极板2构成MOS电容,第二电极板2、第二介质层5及第三电极板3构成PIP电容。第一电极板1与第三电极板3通过导线连接形成电容器结构的一个极板,第二电极板3为电容器结构的另一个极板。第一电极板1及第三电极板3上设置有第一接线端10,第二电极板2上设置有第二接线端11,第一接线端10及第二接线端11分别作为整个电容器结构两个极板的接线端,方便与其它电路元件连接。第一接线端10及第二接线端11均通过在场氧化层6上开设接触孔,然后在接触孔内设置铝金属而形成;其中,第一接线端10是通过NSD(N型源/漏区)接触孔刻蚀后设置铝金属而形成的。本发明实施例中,第一电极板1为N型阱结构,第一介质层4为薄栅氧化层,第二介质层5为氧化层。
本发明实施例还提供了一种电容器结构的制造方法,包括:
步骤10:在P型衬底上生长P型外延层,在P型外延层上生长场氧化层;在P型外延层上形成第一电极板,在第一电极板上生长第一介质层。具体为:在P型衬底上生成P型外延层,在P型外延层上生成场氧化层;在P型外延层上部进行离子注入及高温推结形成N型阱结构,将N阱结构作为第一电极板。在第一电极板上进行薄栅氧化物的生长,形成一个薄栅氧化物层,将薄栅氧化物层作为第一介质层。在P型外延层上进行离子注入及高温推结形成N型阱结构后,在N型阱结构(即第一介质层)的边缘进行NSD注入及第一接触孔刻蚀,在N型阱结构进行NSD注入及第一接触孔刻蚀后,在第一接触孔进行金属沉积形成导电层。
步骤20:在第一介质层上形成第二电极板,在第二电极板上形成第二介质层。具体为:在第一介质层上进行多晶硅沉积,形成多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第二电极板,在第二电极板进行第二接触孔刻蚀,并进行金属沉积形成导电层;在第二电极板上进行氧化物的生长,形成一层氧化物层,将形成的氧化物层作为第二介质层。
步骤30:在第二介质层上形成第三电极板,将第一电极板及第三电极板连接作为电容器的一个极板,将第二电极板作为电容器的另一个极板。具体为:在第二介质层上进行多晶硅沉积,形成一层多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第三电极板;在第三电极板上进行第三接触孔刻蚀,在第三电极板进行第三接触孔刻蚀后,在第三接触孔进行金属沉积形成导电层。
需要说明的是,在电容器结构的制造方法中,离子注入、金属沉积、生长氧化层、高温推结以及接触孔刻蚀等这些工艺都是属于CMOS工艺中的常规技术。在电容器结构的制造方法中,需要根据实际情况生长起隔离作用的场氧化层6,同时在电容器结构的制造过程中需根据实际需要去除部分场氧化层6,在电容器结构制造完成之后,电容器结构的上端外侧分布有场氧化层6,对电容器结构起隔离保护的作用。这种场氧化层6的应用方法,属于CMOS工艺中的的常规技术。另外,上述的第一、第二、第三接触孔刻蚀在实际制作过程中为同时制作完成的。
本发明实施例具有以下有益效果:
1、本发明实施例提供的电容器结构及其制造方法,将第一电极板1、第一介质层4及第二电极板2构成MOS电容,将第二电极板2、第二介质层5及第三电极板3构成PIP电容。电容器结构中的第一电极板1与第三电极板3连接作为整个电容器的一个极板,第二电极板2作为整个电容器的另一个极板,最后将MOS电容与PIP电容并联连接,从而形成一个电容器结构,因此本发明实施例提供的电容器结构达到了提高集成电路中电容器的单位面积容值的目的。
2、本发明实施例提供的电容器的制造方法,将整个电容器结构制成MOS电容与PIP电容并联连接的结构,减小了芯片的面积。
3、在实际应用中,可以将本发明实施例提供的MOS电容结构作为电容单独使用,代替多晶硅-多晶硅电容。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种电容器结构,其特征在于,包括:P型衬底、P型外延层、第一电极板、第二电极板、第三电极板、第一介质层及第二介质层;
所述P型外延层设置在所述P型衬底的上方,在所述P型外延层的上部通过离子注入形成所述第一电极板;
所述第二电极板设置在所述第一电极板的上方;所述第三电极板设置在所述第二电极板的上方;
所述第一介质层设置在所述第一电极板及所述第二电极板之间;所述第二介质层设置在所述第二电极板及所述第三电极板之间;
所述第一电极板与所述第三电极板连接形成所述电容器结构的一个极板,所述第二电极板为所述电容器结构的另一个极板。
2.根据权利要求1所述的电容器结构,其特征在于,还包括第一接线端及第二接线端;
所述第一电极板及所述第三电极板上设置有所述第一接线端;
所述第二电极板上设置有所述第二接线端;
所述第一接线端及所述第二接线端分别作为整个所述电容器结构两个极板的接线端。
3.根据权利要求2所述的电容器结构,其特征在于,所述第一电极板为N型阱层;
所述第二电极板及所述第三电极板均为多晶硅层;
所述第一介质层为薄栅氧化层;所述第二介质层为氧化层。
4.一种权利要求3所述电容器结构的制造方法,其特征在于,包括:
在P型衬底上生长P型外延层,在所述P型外延层上生长场氧化层;在所述P型外延层的上部通过离子注入形成第一电极板,在所述第一电极板上生长第一介质层;
在所述第一介质层上形成第二电极板,在所述第二电极板上形成第二介质层;
在所述第二介质层上形成第三电极板,将所述第一电极板及所述第三电极板连接作为所述电容器的一个极板,将所述第二电极板作为所述电容器的另一个极板。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,所述在所述P型外延层的上部通过离子注入形成第一电极板,在所述第一电极板上生长第一介质层的步骤具体包括:
在所述P型外延层上进行离子注入及高温推结形成N型阱结构,将所述N型阱结构作为第一电极板;
在所述第一电极板上进行薄栅氧化物的生长,形成薄栅氧化物层,将所述薄栅氧化物层作为第一介质层。
6.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述在所述P型外延层上进行离子注入及高温推结形成N型阱结构后还包括:环绕所述N型阱结构的边缘进行NSD注入及第一接触孔刻蚀,并在所述第一接触孔进行金属沉积形成导电层。
7.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,所述在所述第一介质层上形成第二电极板,在所述第二电极板上形成第二介质层的步骤具体包括:
在所述第一介质层上进行多晶硅沉积,形成多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第二电极板,在所述第二电极板上进行第二接触孔刻蚀,并在所述第二接触孔进行金属沉积形成导电层;
在所述第二电极板上进行氧化物的生长,形成氧化物层,将形成的氧化物层作为第二介质层。
8.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,所述在所述第二介质层上形成第三电极板的步骤包括:
在所述第二介质层上进行多晶硅沉积,形成多晶硅层,将形成的多晶硅层作为第三电极板。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于,还包括:环绕所述第三电极板进行第三接触孔刻蚀,并在所述第三接触孔进行金属沉积形成导电层。
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