CN1988158A - 一种平板电容及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平板电容，包括硅衬底层、二氧化硅层，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板，其中，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板相互配合向上或向下凸起形成沟槽。通过本发明，从沟槽侧壁方向上增加平板电容的有效面积，在增大平板电容的电容值的同时，不增加平板电容平面上的占用面积。
Description
所属技术领域
本发明涉及半导体制造工艺领域，特别是关于一种平板电容及其实现方法。
背景技术
平板电容，如PIP(poly-insulator-poly)电容是模拟电路中常用的一种电容，它是一种压控电容器，通过控制外加电压可以控制其电容值，其基本结构如图1所示。在制作该平板电容时，首先在Si衬底上淀积一层薄二氧化硅SiO2层；随后，进行多晶硅沉积形成PIP下极板；对下极板进行离子注入形成下极板；在下极板上进行淀积形成SiO2绝缘层；然后进行上极板淀积；在上极板上进行离子注入进而形成上极板。这样就完成了PIP电容的制作，如图4所示。
业界常用的提高电容容值的方法是减小介质层厚度或者增加有效面积。减小介质层厚度会导致漏电流增大，带来耐压值降低等负面影响。而由于电容的平铺式平面结构，要增大电容的电容值就必须耗费大量的面积。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平板电容及其实现方法，实现不需要耗费大量的面积就可以增加电容容值。
本发明提供一种平板电容，包括硅衬底层、二氧化硅层，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板，其中，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板相互配合向上或向下凸起形成沟槽。
其中，所述沟槽横截面可以呈方形、矩形、多边形、椭圆形或者圆形。所述若干沟槽在下极板的横截面上构成岛屿状。所述若干沟槽在下极板的横截面上构成网状。所述沟槽侧壁同底平面的夹角在5度至175之间。较佳地，所述沟槽侧壁同底平面的夹角是在60度至90度之间。所述下极板和上极板为多晶硅层或者金属层。
本发明还提供一种平板电容实现方法，包括如下步骤：在硅衬底上淀积二氧化硅层；在所述二氧化硅层上沉积形成平板电容下极板；对所述下极板进行刻蚀在下极板上形成沟槽；在下极板上进行淀积形成二氧化硅绝缘层；进行上极板淀积。
所述平板电容的上极板与下极板都是金属层。或者，所述平板电容的上极板是多晶硅层，这时则在上极板淀积完成后还需要对该上极板进行掺杂。如所述平板电容的下极板是多晶硅层，则在对下极板进行光刻与刻蚀的前后还需要对下极板进行掺杂。
所述掺杂是离子注入或者热扩散。
通过光刻与刻蚀在下极板上形成沟槽。
附图说明
图1是现有技术电容结构示意图；
图2是本发明所述电容结构示意图；
图3是本发明所述的另一种电容结构示意图；
图4是现有技术电容生产流程示意图；
图5是本发明电容生产流程示意图；
图6a及图6b是本发明实施例中电容生产流程示意图；
图7是本发明实施例所述电容剖面图；
图8是传统电容俯视图；
图9是本发明实施例电容剖面图；
图10是本发明实施例电容俯视图；
图11是本发明实施例所述PIP电容单个结构剖面图；
图12是本发明实施例所述PIP电容单个结构俯视图；
图13是本发明另一实施例所述PIP电容俯视图；
图14是本发明另一实施例所述PIP电容B-B方向剖面图。
具体实施方式
本发明通过在平板电容内形成沟槽状结构，从沟槽侧壁方向上增大PIP电容的有效面积，从而增大其电容值。
本发明所述的平板电容自下而上包括Si衬底层、二氧化硅SiO2层，下极板、淀积的SiO2绝缘层及上极板。其中，下极板、淀积的SiO2绝缘层及上极板相互配合向上或向下凸起形成沟槽，如图2及图3所示。所述沟槽横截面可以呈方形、矩形、多边形、椭圆形或者圆形。所述沟槽侧壁同底平面的夹角A可以在5度至175之间，最佳为60度至90度。所述沟槽可以贯穿下极板、SiO2绝缘层和上极板。所述下极板和上极板可以为多晶硅层或金属层MIM(Metal-insulator-metal，金属-绝缘体-金属)。
本发明所述的平板电容的制作方法如图5所示：首先，在Si衬底上淀积一层薄二氧化硅SiO2层；随后，进行沉积形成PIP下极板；对所述下极板进行刻蚀在下极板上形成沟槽；在表面设置有沟槽的下极板上进行淀积形成SiO2绝缘层；然后进行上极板淀积。也可以通过光刻与刻蚀在下极板上形成沟槽。
本发明所述的平板电容可以为上极板与下极板都是金属层，也可以都是多晶硅层，或者上极板是金属层而下极板是多晶硅层，或者上极板是多晶硅层而下极板是金属层。当本发明中有一个极板为多晶硅层时，在工艺实现中就需要对其进行掺杂，以上极板与下极板都是多晶硅层为的工艺为例，如图6a及6b所示：
首先，在Si衬底上淀积一层薄二氧化硅SiO2层；随后，进行多晶硅沉积形成PIP下极板；对所述下极板进行光刻与刻蚀在下极板上形成沟槽；对下极板进行离子注入；在表面设置有沟槽的下极板上进行淀积形成SiO2绝缘层；然后进行上极板淀积；在上极板上进行离子注入。
当然，上述对上极板与下极板的掺杂也可以通过热扩散来完成。
作为本发明的一个实施例，如图9所示，该电极的下极板上形成的若干沟槽，沟槽的横截面呈方形。从图10可见看出，若干沟槽在掺杂层上形成方形岛屿。此时，以如图11和图12的一个PIP电容单个结构为例，所述平板电容的介电质的有效面积包括原本的平面面积和沟槽的四个侧面面积，有效面积为：0.3μm*0.3μm+4*0.2μm*0.1μm＝0.17μm2。传统结构中，介电质的有效面积为：0.3μm*0.3μm＝0.09μm2。根据电容容值的定义：C＝ε*ε*S/d。而对比图7及图8为传统电容的剖面图和俯视图。可见，本发明所述的PIP电容的容值比传统结构中的电容容值增加了近90％。当然，如图13及图14所示，所述沟槽也可以贯穿下极板的横截面，若干沟槽构成网状结构。
本发明通过在下极板形成过程中利用光刻、刻蚀工艺在下极板表面形成沟槽，进而大大增加电容介质层的面积，从而提高电容值。
以上介绍的仅仅是基于本发明的几个较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的装置作本技术领域内熟知的部件的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。
Claims (14)
1、一种平板电容，包括硅衬底层、二氧化硅层，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板，其特征在于，下极板、二氧化硅绝缘层及上极板相互配合向上或向下凸起形成沟槽。
2、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述沟槽横截面可以呈方形、矩形、多边形、椭圆形或者圆形。
3、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述若干沟槽在下极板的横截面上构成岛屿状。
4、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述若干沟槽在下极板的横截面上构成网状。
5、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述沟槽侧壁同底平面的夹角在5度至175之间。
6、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述沟槽侧壁同底平面的夹角在60度至90度之间。
7、如权利要求1所述的平板电容，其特征在于，所述下极板和上极板为多晶硅层或者金属层。
8、一种平板电容实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
在硅衬底上淀积二氧化硅层；
在所述二氧化硅层上沉积形成平板电容下极板；
对所述下极板进行刻蚀在下极板上形成沟槽；
在下极板上进行淀积形成二氧化硅绝缘层；
进行上极板淀积。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述平板电容的上极板与下极板都是金属层。
10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述平板电容的上极板是多晶硅层，则在上极板淀积完成后对该上极板进行掺杂。
11、如权利要求8或10所述的方法，其特征在于，所述平板电容的下极板是多晶硅层，则在对下极板进行刻蚀前或刻蚀后对下极板进行掺杂。
12、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述掺杂是离子注入。
13、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述掺杂是热扩散。
14、如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过光刻与刻蚀在下极板上形成沟槽。
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| CN 200510111957 CN1988158A (zh) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | 一种平板电容及其实现方法 |
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