高电压MiP电容器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路器件制造领域，尤其涉及一种结构新颖的高电压MiP电容器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]PiP (poly-1nsulator-poly,多晶娃_绝缘体_多晶娃)电容器是一种广泛用于防止模拟电路发射噪音和频率调制的器件。由于PiP电容器具有由多晶硅(与逻辑电路的栅极电极的材料相同)形成的上极板和下极板，因此PiP电容器的电极可以与栅电极一起形成，而无需单独的形成工艺。
[0003]例如，图1示出了现有技术的一种PiP电容器的基本结构，如图1所示，该PiP电容器100主要包括:依次自上而下设置的用作PiP上极板的多晶硅层2101、绝缘体层102以及用作PiP下极板的多晶硅层1103。
[0004]MiM (Metal-1nsulator-Metal,金属-绝缘体-金属)电容技术将电容制作在互连层，即后道工艺(BEOL，Back End Of Line)中，既与集成电路工艺相兼容，又通过拉远被动器件与导电衬底间的距离，克服了寄生电容大、器件性能随频率增大而明显下降等问题，使得该技术逐渐成为了 RF集成电路中制作被动电容器件的主流。此外，MiM电容还可以降低与CMOS前端工艺整合的困难度及复杂度技术。因此，MiM电容技术正得到快速的发展。
[0005]但，传统的MiM和PiP电容器仅可以满足低电压(〈10V)数字芯片需要。对于高电压(HV，High Voltage) >10V的应用来说，传统的MiM和PiP电容器在平衡击穿电压和电容密度方面就表现出较大的劣势。
[0006]因此，如何权衡电容器的击穿电压/电容值/工艺复杂性之间的关系是本领域的一个热门话题。
【发明内容】
[0007]本发明的发明人提出了一种新颖的MiP电容器结构，以解决现有技术的MiM或PiP电容器的上述平衡难题。
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种高电压MiP电容器，包括:
[0009]多晶硅极板，置于所述高电压MiP电容器的底部作为其第一下极板；
[0010]第一金属极板，置于所述高电压MiP电容器的顶部作为其第二下极板；
[0011]第二金属极板，设置于所述多晶硅极板和所述第一金属极板之间，作为所述高电压MiP电容器的上极板；以及
[0012]电介质层，填充于所述多晶硅极板和所述第二金属极板之间以及所述第一金属极板和所述第二金属极板之间。
[0013]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述多晶硅极板和所述第一金属极板经由第一通道电性连接。
[0014]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，还包括:电性连接头，设置于所述高电压MiP电容器的顶部，所述电性连接头经由第二通道电性连接所述第二金属极板。
[0015]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述电性连接头和所述第一金属极板以相同的工艺和材料涂布于所述高电压MiP电容器的同一平面上。
[0016]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述电介质层由层间介质隔离材料构成。
[0017]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述层间介质隔离材料的厚度在2000埃至30000埃之间。
[0018]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述电介质层的厚度根据击穿电压或者电容值的要求而选定。
[0019]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述第二金属极板的厚度在200埃至3000埃之间。
[0020]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述高电压MiP电容器的工作电压在0伏至1200伏之间。
[0021]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述高压MiP电容器的工作电压大于10伏，且所述高电压MiP电容器的击穿电压大于80伏。
[0022]较佳地，在上述的高电压MiP电容器中，所述第一金属极板和所述第三金属极板之间的电介质层的厚度不同于所述第二金属极板和所述第三金属极板之间的电介质层厚度。
[0023]根据本发明的另一方面，还提供了一种如上所述的高电压MiP电容器的制造方法，包括:
[0024]a.在基板上沉积多晶硅极板，作为所述高电压MiP电容器的第一下极板；
[0025]b.在所述多晶硅极板上沉积第一电介质层；
[0026]c.在所述第一电介质层上形成第二金属极板，作为所述高电压MiP电容器的上极板；
[0027]d.沉积第二电介质层；以及
[0028]e.在所述第二电介质层上形成第一金属极板，作为所述高电压MiP电容器的第二下极板。
[0029]较佳地，在上述的制造方法中，在所述步骤e中，进一步包括:在所述第二电介质层上进一步形成电性连接头。
[0030]较佳地，在上述的制造方法中，在所述步骤d和步骤e之间，进一步包括:对已沉积的第二电介质层的上表面进行化学机械抛光；在所述第二电介质层上开孔；在所述开孔中沉积导电材料，以分别形成电性连接所述多晶硅极板和所述第一金属极板的第一通道和电性连接所述第二金属极板和所述电性连接头的第二通道；以及去除所述第二电介质层的上表面上的不需要的金属部分。
[0031]综上所述，本发明提供了一种新颖的混合型MiP结构的电容器，该MiP电容器可以在支持高电压应用的同时获得较高的电容密度。
[0032]应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
【附图说明】
[0033]包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:
[0034]图1示出了现有技术的PiP电容器的基本结构。
[0035]图2示出了根据本发明的MiP电容器的结构的一个优选实施例。
[0036]图3示出了根据本发明的MiP电容器的制造方法的基本步骤的流程图。
[0037]图4a-图4c示出了图2所示的MiP电容器制造过程。
【具体实施方式】
[0038]现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
[0039]首先参考图2所述的实施例来详细说明本发明的构思，其中图2示出了根据本发明的MiP电容器的结构的一个优选实施例。
[0040]如图所示，本发明的高电压MiP电容器200主要包括:多晶硅极板201、第一金属极板202、第二金属极板203以及电介质层204。多晶娃极板201置于高电压MiP电容器200的底部作为其第一下极板。第一金属极板202置于高电压MiP电容器200的顶部作为其第二下极板。例如，在图2的优选实施例中，该第一金属极板202设置于MiP电容器200的顶表面上，这样在通过以下将更详细地讨论的第一通道205电性连接该多晶硅极板201和第一金属极板202之后，该第一金属极板202可以用作下极板的电性连接头。
[0041]特别是，本发明将一第二金属极板203设置于上述的多晶硅极板201和第一金属极板202之间，作为高电压MiP电容器200的上极板。根据一个优选实施例，该第二金属极板203的厚度可以在200埃至3000埃之间。
[0042]此外，电介质层204填充于多晶娃极板201和第二金属极板203之间以及第一金属极板202和第二金属极板203之间。较佳地，电介质层204由层间介质隔离材料(ILD,Interlayer Dielectric)构成。
[0043]这样，就相当于在本发明的MiP电容器202中形成了两个电容结构，即于多晶硅极板201 (下极板)和第二金属极板203 (上极板)所构成的第一电容结构以及第一金属极板202 (下极板)和第二金属极板203 (上极板)所构成的第二电容结构。
[0044]此外，根据本发明，可以将多晶娃极板201和第一金属极板202经由第一通道205电性连接。
[0045]如图2所示，上述的高电压MiP电容器200还可以包括一电性连接头206，设置于高电压MiP电容器200的顶