CN1155029C - 埋置式电容器的装设方法和用这种方法装设的埋置式电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在衬底或诸如此类的物体上装设埋置式电容器的方法和用这种方法埋置的电容器。为减少电容器中的电阻损耗并提高电容器的效能在半导体电路中不采用多晶层而采用一个或多个如铝钨之类的金属体(14)。为做到这一点，本发明采用了一种新工艺：在不致腐蚀掉沟道中的绝缘层的情况下将沟道填充料腐蚀掉，然后将沟道充以上述金属(14)，从而使导电材料与金属体之间的绝缘层(13)将两导电表面分隔开，形成埋置式电容器。
Description
发明领域
本发明涉及一种在衬底或诸如此类的物体上装设埋置式电容器的方法和按所述方法装设的埋置式电容器。
目前工艺水平
制造集成电路时，为将电容功能元件或电容器装设在衬底上，历来是在例如多晶硅层与单晶硅层之间采用绝缘层，为此用沟槽等之类将所形成的电容器与周围的部位绝缘起来。图1中示出了这种电容器的剖面结构，其中绝缘层1设置在多晶硅层2B与单晶硅层3之间。第一金属导体4接第一金属插脚5，金属插脚5接单晶硅层3上的一层多晶硅2A。第二金属导体6接第二金属插脚7，金属插脚7接多晶硅层2B。绝缘层1设置在多晶硅层2B与下面的单晶硅层3之间，从而使多晶硅层2B、绝缘层1和下面的单晶硅层3部分所界定的部位构成电容器，电容器本身可通过金属导体4和6接线。
这种电容器结构不难用现代的技术设备制取。为将这种电容器结构与衬底的其它部分隔离开来，历来给衬底配备了具有绝缘沟壁材料9的沟槽/沟槽8，绝缘沟壁材料9充填有适当的充填料。然而，电容器中的多晶硅层是造成电容器中电阻损耗的因素，不仅降低电容器隔绝干扰的效能，而且还增加了产生的热噪声量，从而可能成为无线电工程上的限制因素。滤波器的结构中如果有的部分采用上述形式的电容器，可能会给滤波器带来高损耗，例如降低滤滤器的效率。
举例说，美国专利US 5013680、US 5466628和WO-A9011619就介绍了各种电容功能元件/电容器在衬底上的装设方式。
发明描述
在半导体电路中，为减少电容器中的电阻损耗和提高电容器的效能，可采用一种或多种金属体，例如铝或钨的金属体，这些金属的电阻率都比多晶层的低。为做到这一点，本发明采用了一种新工艺：在不致腐蚀掉沟道中的绝缘层的情况下将沟道填充料腐蚀掉，然后将沟道填充上述金属，为此可采用填料金属作为填充料，从而得出通常叫做埋置式电容器的成品。金属插脚可直接接金属导体，这与填充金属的低电阻率一起，降低了电容器中的电阻损耗，提高电容器的效能。这里，可以只装设一个埋置式电容器，也可以几个电容器装设在一起，在同一衬底上相互作用，从而视乎电容器配置方式的组成和各电容器之间的耦合程度，可以得出预定电容值的电容功能元件。
现在参看附图进一步说明本发明。
附图说明
图1是现有技术电容器的结构剖面。
图2是本发明电容器的剖面。
图3a-3c是制取图2中的电容器时各工序的相应剖面。
图4a-4h是制取图2中的电容器时另外可选用的各工序的相应剖面。
图5a和5b是本发明复合电容器的俯视图。
图6a和6b是本发明另一复合电容器的俯视图。
图7a和7b是本发明复合电容器另一实施例的俯视图。
本发明的最佳实施例
图2中示出了本发明电容器10的结构剖面。在衬底和组成部分的多晶硅层11中，已腐蚀出沟槽12和/或一些孔眼，这些部位是形成有绝缘材料层13的。视乎电容器的结构而定，一个或多个沟槽/沟道或孔眼或形成一定图形的孔眼用金属14(例如铝或钨，即所谓填料金属)填充，金属14与上导体的金属15连接，以构成电容器10接触表面的一面。电容器的另一表面构成金属插脚17，与多晶硅层18连接，多晶硅层18与单晶硅组成的单晶硅层11连接，从而使位于单晶硅层11与沟道金属14之间的绝缘层13将两导电表面隔离开来，从而形成埋置式电容器。
图3a-3c中，以剖面的形式示出了埋置式电容器的制造方法。在上绝缘层19和下面的多晶硅导电层20组成的衬底上腐蚀出一外或多个孔眼21或一个或多个沟槽/沟道，见图3a。接着，给这些孔眼敷上绝缘层22，为的是使放入各孔眼中的填充料绝缘起来，见图3b。从图3C中可以看到，孔眼/沟道都用适当的金属23充填过，金属23也可覆盖住绝缘层以上部位的一部分，以形成埋置式电容器的第一接触表面。第二接触表面可按图2形成。
图4a-4h中以剖面的形式出了埋置式电容器的另一种制造方法。这种方法的好处是，制取埋置式电容器时，高温工艺在低温工艺之前进行。先是在上绝缘层19和下单晶硅导电层20组成的衬底上腐蚀出一个或多个孔眼21或沟槽/沟道，见图4a。接着，给孔眼敷上绝缘层22，使放入孔眼中的填料绝缘，见图4b。图4c中衬底上的孔眼是用例如多晶硅24之类适用的绝缘体充填的。图4d中，可以看到绝缘沟道盖25安置在绝缘层中沟道填料上面的孔眼中。接着，可以形成电路中的其它元件。图4e中示出了作不连续金属化工序的一个工序另一绝缘层26覆盖住先前装设好的绝缘层。图4f中，可以看到腐蚀出的孔眼27或沟道往下通过绝缘层19、26一直腐蚀到沟道填料中，以清除这些填料，从而使留下来的孔眼处于绝缘状态。图4g中，可以看到孔眼27或沟道已用金属填料28(例如铝或钨)填充，达到在衬底中埋置处于绝缘状态的金属体的目的。图4h中，可以看到，上绝缘层上加了一个导电层29与金属填料接触，形成埋置式电容器的第一接触表面，第二接触表面可按图2形成，从而在衬底上得出一个性能特性良好的埋置式电容器。
图5a和5b是复合电容器30的结构俯视图，复合电容器30由几个装配和埋置的电容器组成。图5a中，衬底上单晶硅层32的绝缘沟槽31在外面划定了电容器的界线。复合电容器的第一接触表面是接金属填料34的金属导体33，金属填料34接多晶硅层35，多晶硅层35接衬底上的单晶硅层32。复合电容器的第二接触表面为与周围的介质绝缘的上层36，周围介质则接单晶硅层32绝缘孔眼中由例如铝或钨制成的金属填料/充填料37。图5b中，装设的不是几个带金属填料的孔眼而是一些绝缘沟槽38，沟槽中填充有如铝和钨之类的适当金属与上导电表面层36接触，与周围的介质绝缘。视乎孔眼的数目和/或沟槽的长度而定，可以使绝缘隔离的有效导电表央有各种各样，从而可以调节电容器的电容。
图6a示出了另一复合电容器结构的俯视图电容器由几个组合埋置的电容器组成。在此实施例中，第一接触表面由两个接金属填料34，40的金属导线33，39组成，金属填料34，40接多晶硅层35，41，多晶硅层35，41接衬底上的单晶硅层32。第二接触表面实质上相当于图5中所示的第二接触表面。同样，在此结构中也可采用单晶硅32中充以适当金属的绝缘沟槽38形成两个分隔开的导电表面，如图6b中所示。
图7a和7b是另一实施例的结构俯视图，其中周围封闭着的接触表面构成第一接触表面。在此实施例中，接触表面是接金属填料34围绕着的金属导线42，金属填料34接围绕着的多晶硅层43。第二接触表面实质上相当于图5中所示的第二接触表面。同样，在此电容器中也可采用单晶硅层32中充以适当金属的复合绝缘沟槽38，如图7b中所示。
当然，本发明并不局限于上述实施例和图中所示的实施例，在不脱离所附权利要求书范围的前提下是可作种种修改的。
Claims (3)
1.在衬底上形成埋置式电容器的方法，其特征在于
在衬底上腐蚀出至少一个孔眼或一个沟槽；
为所述至少一个孔眼或沟槽敷有绝缘层；
在绝缘过的所述至少一个孔眼或沟槽中填充金属；
所述衬底构成第一电容器电极，所述绝缘层构成电容器介质，所述金属构成第二电容器电极。
2.一种形成在衬底上的埋置式电容器，其特征在于它包括位于衬底中的一个孔眼或沟槽，敷在所述至少一个孔眼或沟槽上的绝缘层，延伸到所述至少一个孔眼或沟槽中的金属体，所述衬底构成第一电容器电极，所述绝缘层构成电容器介质，所述金属构成第二电容器电极。
3.如权利要求2所述的埋置式电容器，其特征在于，一个第一导体连接到所述衬底而构成电容器的第一接触面，一个第二导体连接到所述金属体从而构成电容器的第二接触面。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG Free format text: FORMER OWNER: ELLISON TELEPHONE CO., LTD. Effective date: 20040827 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20040827 Address after: Munich, Germany Patentee after: Infennian Technologies AG Address before: Stockholm Patentee before: Ericsson Telephone AB |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1029219 Country of ref document: HK |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |