一種雙拼電容及其制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種雙拼電容，在重摻雜硅襯底上具有第一氧化硅，在第一氧化硅上具有氮化硅，在部分的氮化硅上具有第二氧化硅。第一部分的金屬在氮化硅之上。第二部分的金屬在第二氧化硅之上。由重摻雜硅襯底作為電容下極板，由第一部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化硅和氮化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第一電容器區(qū)域。由重摻雜硅襯底作為電容下極板，由第二部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化硅和氮化硅和第二氧化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第二電容器區(qū)域。本申請還公開了其制造方法。本申請的雙拼電容有利于電容品質(zhì)因數(shù)的提升，并且可以縮小器件面積。其制造工藝得以簡化、且成本降低。
【專利說明】一種雙拼電容及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種雙拼電容。

【背景技術(shù)】
[0002]雙拼電容是指一種具有兩個電容器區(qū)域的半導(dǎo)體器件，并且這兩個電容器區(qū)域具有不同的電容密度。電容密度(capacitance density)是指單位面積的電容值。雙拼電容可以用于射頻LDMOS (橫向擴散MOS晶體管)器件封裝的內(nèi)匹配，利用多級匹配提升射頻LDMOS器件的輸出阻抗。
[0003]請參閱圖1，這是一種現(xiàn)有的雙拼電容的器件結(jié)構(gòu)。在重摻雜硅襯底I上具有一層第一介質(zhì)2，在第一介質(zhì)2上具有一層第二介質(zhì)3。在第二介質(zhì)3中具有第一金屬4，其底部與第一介質(zhì)2的上表面相接觸。在第二介質(zhì)3中、且在第一金屬4之上具有接觸孔電極
5,其底部與第一金屬4的上表面相接觸。在第二介質(zhì)3上具有兩部分相互獨立的第二金屬
6。其中第一部分的第二金屬6在第一金屬4的正上方，其底面同時與第二介質(zhì)3的頂面、接觸孔電極5的頂面相接觸。第二部分的第二金屬6的下方只有第二介質(zhì)3、第一介質(zhì)2和重摻雜襯底I，其底面僅與第二介質(zhì)3的頂面相接觸。
[0004]圖1所不的現(xiàn)有的雙拼電容中，在垂直方向上具有第一金屬4的區(qū)域稱為第一電容器區(qū)域。在垂直方向上具有第二部分的第二金屬6 (即未與第一金屬4電性連接的那部分的第二金屬6)的區(qū)域稱為第二電容器區(qū)域。第一電容器區(qū)域由重摻雜娃襯底I作為電容下極板，由第一金屬4作為電容上極板，由第一介質(zhì)2作為兩極板間介質(zhì)而構(gòu)成了一個平板電容器。第二電容器區(qū)域由重摻雜娃襯底I作為電容下極板，由第二金屬6作為電容上極板，由第一介質(zhì)2和第二介質(zhì)3的總和作為兩極板間介質(zhì)而構(gòu)成了一個平板電容器。由于兩個平板電容器的兩極板間介質(zhì)的厚度必然不同，材料也可能不同，而使得第一電容器區(qū)域和第二電容器區(qū)域具有不同的電容密度。
[0005]現(xiàn)有的雙拼電容的制造方法包括如下步驟:
[0006]第I步，請參閱圖2a，在重摻雜硅襯底I上淀積一層第一介質(zhì)2，例如為氧化硅。
[0007]第2步,請參閱圖2b,在第一介質(zhì)2上先淀積一層第一金屬4,再通過光刻和刻蝕工藝將部分的第一金屬4去除掉。
[0008]第3步，請參閱圖2c，在第一介質(zhì)2和第一金屬4之上淀積第二介質(zhì)3，例如為氧化硅。
[0009]第4步，請參閱圖2d，采用光刻和刻蝕工藝在第一金屬4之上形成一個或多個通孔，這些通孔的底部為第一金屬4的上表面。然后在這些通孔中形成金屬材料的接觸孔電極5，例如采用鎢塞工藝。
[0010]第5步，請參閱圖1，先淀積一層第二金屬6，然后采用光刻和刻蝕工藝將部分的第二金屬6去除掉,剩余的第二金屬6為相互獨立的兩部分。其中第一部分的第二金屬6在第一金屬4的正上方，且兩者通過接觸孔電極5電性連接，這是第一電容器區(qū)域。第二部分的第二金屬6僅在第二介質(zhì)3、第一介質(zhì)2和重摻雜襯底I的正上方,這是第二電容器區(qū)域。
[0011]現(xiàn)有的雙拼電容中，第一介質(zhì)2和第二介質(zhì)3通常均采用氧化硅，這使得兩個電容器區(qū)域的層間介質(zhì)均為氧化硅。氧化硅的介電常數(shù)較大，以其作為平板電容的兩極板間介質(zhì)，將使得平板電容的面積較大，能量損耗也較大，這不利于電容品質(zhì)因數(shù)(qualityfactor)的提升。現(xiàn)有的雙拼電容采用了兩層金屬，并且有三個光刻步驟(因而需要三張光刻掩膜版)，這使得其制造工藝較為復(fù)雜、且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型結(jié)構(gòu)的雙拼電容，其結(jié)構(gòu)較為簡單。為此，本申請還要提供這種雙拼電容的制造方法。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本申請雙拼電容是在重摻雜硅襯底上具有一層第一氧化硅，在第一氧化硅上具有一層氮化硅，在部分的氮化硅上具有第二氧化硅；第一部分的金屬在氮化硅之上，其底面僅與氮化硅的頂面相接觸；第二部分的金屬在第二氧化硅之上，其底面僅與第二氧化硅的頂面相接觸；
[0014]由重摻雜硅襯底作為電容下極板，由第一部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化硅和氮化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第一電容器區(qū)域；
[0015]由重摻雜硅襯底作為電容下極板，由第二部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化硅和氮化硅和第二氧化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第二電容器區(qū)域。
[0016]本申請雙拼電容的制造方法包括如下步驟:
[0017]第I步，在重摻雜硅襯底上淀積第一氧化硅；
[0018]第2步，在第一氧化硅之上淀積一層氮化硅；
[0019]第3步，在氮化硅層之上淀積一層第二氧化硅；
[0020]第4步，采用光刻和刻蝕工藝將部分的第二氧化硅去除掉；
[0021]第5步，先淀積一層金屬，然后采用光刻和刻蝕工藝將部分的金屬去除掉，而僅保留相互獨立的兩部分金屬；第一部分的金屬直接接觸著氮化硅的上表面，這是第一電容器區(qū)域；第二部分的金屬直接接觸著第二氧化硅的上表面，這是第二電容器區(qū)域。
[0022]本申請的雙拼電容有利于電容品質(zhì)因數(shù)的提升，并且可以縮小器件面積。其制造工藝得以簡化、且成本降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有的雙拼電容的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2a?圖2d是現(xiàn)有的雙拼電容的制造方法的各步驟示意圖；
[0025]圖3是本申請的雙拼電容的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4a?圖4d是本申請的雙拼電容的制造方法的各步驟示意圖。
[0027]圖中附圖標記說明:
[0028]I為重摻雜娃襯底；2為第一介質(zhì)；3為第二介質(zhì)；4為第一金屬；5為接觸孔電極；6為第二金屬；71為第一氧化娃；72為氮化娃；73為第二氧化娃；8為金屬。

【具體實施方式】
[0029]請參閱圖3，本申請的雙拼電容的器件結(jié)構(gòu)為:在重摻雜硅襯底I上具有一層第一氧化娃71,在第一氧化娃71上具有一層氮化娃72。在部分的氮化娃72上具有第二氧化硅73。第一氧化硅71、氮化硅72、第二氧化硅73在垂直方向上構(gòu)成了 ONO (氧化物-氮化物-氧化物)層。第一部分的金屬8在氮化硅72之上，其底面僅與氮化硅72的頂面相接觸。第二部分的金屬8在第二氧化硅73之上，其底面僅與第二氧化硅73的頂面相接觸。
[0030]圖3所示的本申請的雙拼電容中，在垂直方向上具有第一部分的金屬8(即位于氮化娃72之上的金屬8)的區(qū)域稱為第一電容器區(qū)域。在垂直方向上具有第二部分的金屬8(即位于第二氧化硅73之上的金屬8)的區(qū)域稱為第二電容器區(qū)域。第一電容器區(qū)域由重摻雜硅襯底I作為電容下極板，由第一部分的金屬8作為電容上極板，由第一氧化硅71和氮化硅72的總和作為兩極板間介質(zhì)而構(gòu)成了一個平板電容器。第二電容器區(qū)域由重摻雜硅襯底I作為電容下極板，由第二部分的金屬8作為電容上極板，由ONO層作為兩極板間介質(zhì)而構(gòu)成了一個平板電容器。由于兩個平板電容器的兩極板間介質(zhì)的材料和厚度均不同，而使得第一電容器區(qū)域和第二電容器區(qū)域具有不同的電容密度。第一電容器區(qū)域的電容密度可通過對第一氧化硅71和/或氮化硅72的厚度調(diào)節(jié)而得到。第二電容器區(qū)域的電容密度可通過對第一氧化娃71、氮化娃72和/或第二氧化娃73的厚度調(diào)節(jié)而得到。
[0031]本申請的雙拼電容的制造方法包括如下步驟:
[0032]第I步，請參閱圖4a，在重摻雜硅襯底I上淀積一層第一氧化硅71，其厚度例如為0.6 ?2 μ m0
[0033]第2步，請參閱圖4b，在第一氧化硅71之上淀積一層氮化硅72，其厚度例如為0.3 ?I μ m0
[0034]第3步，請參閱圖4c，在氮化硅72之上淀積一層第二氧化硅73，其厚度例如為0.6?2μπι。此時的第一氧化硅71、氮化硅72、第二氧化硅73就構(gòu)成了 ONO層的結(jié)構(gòu)。
[0035]第4步，請參閱圖4d，采用光刻和刻蝕工藝將部分的第二氧化硅73去除掉，而暴露出部分的氮化硅72。
[0036]第5步，請參閱圖3，先淀積一層金屬8，其厚度例如為0.5?3 μ m。然后采用光刻和刻蝕工藝將部分的金屬8去除掉，而僅保留相互獨立的兩部分金屬8。其中，第一部分的金屬8直接接觸著氮化硅72的上表面，這是第一電容器區(qū)域。第二部分的金屬8直接接觸著第二氧化硅73的上表面，這是第二電容器區(qū)域。
[0037]本申請的雙拼電容中新引入了 ONO層，第一個電容器區(qū)域的層間介質(zhì)為該ONO層的下面兩個子層，第二個電容器區(qū)域的層間介質(zhì)為該ONO層的三個子層，這使得兩個電容器區(qū)域的兩極板間介質(zhì)均為氧化硅和氮化硅的組合。由于氮化硅的介電常數(shù)大于氧化硅，因此在相同面積下可以提高電容值，在相同電容值下可以縮小電容面積，這可以減小能量損耗，從而有利于電容品質(zhì)因數(shù)的提升。本申請的雙拼電容僅采用了一層金屬，并且僅有兩個光刻步驟(因而僅需要兩張光刻掩膜版)，這使得其制造工藝得以簡化、且成本降低。此夕卜，ONO層中間子層的氮化硅72可以作為上面子層第二氧化硅73的刻蝕停止層，這進一步降低了工藝復(fù)雜度。
[0038]以上僅為本申請的優(yōu)選實施例，并不用于限定本申請。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙拼電容，其特征是，在重摻雜硅襯底上具有一層第一氧化硅，在第一氧化硅上具有一層氮化硅，在部分的氮化硅上具有第二氧化硅；第一部分的金屬在氮化硅之上，其底面僅與氮化硅的頂面相接觸；第二部分的金屬在第二氧化硅之上，其底面僅與第二氧化硅的頂面相接觸； 由重摻雜娃襯底作為電容下極板，由第一部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化娃和氮化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第一電容器區(qū)域； 由重摻雜娃襯底作為電容下極板，由第二部分的金屬作為電容上極板，由第一氧化娃和氮化硅和第二氧化硅的總和作為兩極板間介質(zhì)，便構(gòu)成了第二電容器區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙拼電容，其特征是，第一氧化硅、氮化硅、第二氧化硅構(gòu)成了 ONO 層。
3.一種雙拼電容的制造方法，其特征是，包括如下步驟: 第I步，在重摻雜硅襯底上淀積第一氧化硅； 第2步，在第一氧化硅之上淀積一層氮化硅； 第3步,在氮化娃層之上淀積一層第二氧化娃； 第4步，采用光刻和刻蝕工藝將部分的第二氧化硅去除掉； 第5步，先淀積一層金屬，然后采用光刻和刻蝕工藝將部分的金屬去除掉，而僅保留相互獨立的兩部分金屬；第一部分的金屬直接接觸著氮化硅的上表面，這是第一電容器區(qū)域；第二部分的金屬直接接觸著第二氧化硅的上表面，這是第二電容器區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙拼電容的制造方法，其特征是，所述方法第I步中，第一氧化娃的厚度為0.6?2 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙拼電容的制造方法，其特征是，所述方法第2步中，氮化硅的厚度為0.3?I μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙拼電容的制造方法，其特征是，所述方法第3步中，第二氧化娃的厚度為0.6?2 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙拼電容的制造方法，其特征是，所述方法第5步中，金屬的厚度為0.5?3 μ m。
【文檔編號】H01L21/02GK104425486SQ201310390259
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】遇寒, 李 昊, 周正良 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司