一种孔槽式的电容结构及制作方法技术

本发明专利技术公开一种孔槽式的电容结构及制作方法，其中方法包括如下步骤：在半导体器件上制作绝缘区域；在绝缘区域的位置制作孔；在孔内壁制作第一金属层；在孔内壁的第一金属层上制作覆盖第一金属层介质层；在孔内壁的介质层上制作第二金属层。本方案可以解决传统平面电容占用半导体器件面积大、容值低的问题。

A Capacitance Structure with Holes and Grooves and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种孔槽式的电容结构及制作方法
本专利技术涉及半导体器件上电容制作领域，尤其涉及一种孔槽式的电容结构及制作方法。
技术介绍
在半导体器件领域，传统的平面电容结构为常见的平行板电容器，其电容为C＝εS/d(ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离)。平行板电容器存在如下缺点：1、为了节省半导体器件面积，传统的平面电容结构面积S较低，电容值较低。2、采用平行的电容器常伴随极板对衬底的寄生电容。3、传统的平面电容器，为得到高电容需将电极板的面积增大或将电极板间距减小，一般情况下介质层材料一确定，最小间距即被确定，所以要增大电容一般是增大极板的面积，但这大大占用了芯片面积，不利于集成化。
技术实现思路
为此，需要提供一种孔槽式的电容结构及制作方法，解决传统平面电容占用半导体器件面积大、容值低的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种孔槽式的电容结构制作方法，包括如下步骤：在半导体器件上制作绝缘区域；在绝缘区域的位置制作孔；在孔内壁制作第一金属层；在孔内壁的第一金属层上制作覆盖第一金属层介质层；在孔内壁的介质层上制作第二金属层；所述制作孔步骤包含：在绝缘区域制作盲孔；或者：在绝缘区域的一面制作底结构层；在绝缘区域的另一面正对于底结构层的位置制作贯穿绝缘区域的孔，孔的底部为底结构层。进一步地，在制作底结构层时，制作金属的底结构层。进一步地，在孔内壁制作第一金属层时还包括步骤：保留在绝缘区域的面上与第一金属层连接的第一接线金属层。进一步地，在孔内壁制作第二金属层时还包括步骤：保留在绝缘区域的面上与第二金属层连接的第二接线金属层。进一步地，在第一金属层连接有第一接线金属层、第二金属层连接有第二接线金属层时，还包括如下步骤：在孔内壁的第二金属层上制作保护层，保护层覆盖第二金属层、第一接线金属层和第二接线金属层；在第一接线金属层和第二接线金属层上保护层进行开口。本专利技术提供一种孔槽式的电容结构，包括：半导体器件上的绝缘区域，绝缘区域设置有孔；孔内壁上依次设置有第一金属层、介质层和第二金属层，介质层隔离第一金属层和第二金属层；所述孔为：绝缘区域上的盲孔；或者：绝缘区域的一面设置有底结构层，绝缘区域的另一面正对于底结构层的位置设置有贯穿绝缘区域的孔，孔的底部为底结构层。进一步地，绝缘区域的一面设置有金属的底结构层。进一步地，绝缘区域的面上设置有连接第一金属层的第一接线金属层。进一步地，绝缘区域的面上设置有连接第二金属层的第二接线金属层。进一步地，在第一金属层连接有第一接线金属层、第二金属层连接有第二接线金属层时，则孔内壁的第二金属层上设置有保护层，保护层覆盖第二金属层、第一接线金属层和第二接线金属层；在第一接线金属层和第二接线金属层上保护层设置有开口。区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：1、类比平行板电容器电容计算公式：C＝εS/d，孔槽式电容可大大提高电容面积S，从而获得高电容。2、采用孔槽式电容有利于降低甚至消除极板对衬底的寄生电容。3、采用孔槽式电容在固定的设计电容值下，占用的平面空间更小，有利于缩小器件尺寸。附图说明图1为本专利技术的制作工艺流程图；图2为本专利技术在绝缘区域正面制作底结构层的结构示意图；图3为本专利技术在绝缘区域背面研磨减薄后的结构示意图；图4为本专利技术在绝缘区域背面制作孔的结构示意图；图5为本专利技术在绝缘区域孔内制作第一金属层的剖面结构示意图；图6为本专利技术在绝缘区域孔内制作介质层的剖面结构示意图；图7为本专利技术在绝缘区域孔内制作第二金属层的剖面结构示意图；图8为本专利技术在绝缘区域孔内制作保护层的剖面结构示意图；图9为本专利技术一实施例电容结构完成后的背面结构示意图；图10为本专利技术一实施例电容结构完成后的正面结构示意图。附图标记说明：1、绝缘区域；A、绝缘区域的一面(正面)；B、绝缘区域的另一面(背面)；10、底结构层；11、孔；12、第一金属层；13、介质层；14、第二金属层；15、保护层；16、开口；22、第一接线金属层；24、第二接线金属层。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1到图10，本实施例提供一种孔槽式的电容结构制作方法，本制作方法可以在半导体器件上进行制作，半导体器件如晶圆或者芯片等。包括如下步骤：在半导体器件上制作绝缘区域1；本步骤对应图1一实施例的工艺步骤S101。在步骤S101中，还可能包括有对半导体器件外延片的表面处理，从而便于制作绝缘区域。制作绝缘区域避免半导体器件具有导电性而造成电容失效。绝缘的制作方式可以通过离子植入或者蚀刻的方式，首先在半导体器件上涂布光阻，而后曝光显影在要绝缘的区域开口，最后采用离子植入或蚀刻的方式隔离出无缘区(绝缘区域)，以便于在无源区制作电容。绝缘区域制作完成后要清洗去除光阻，最后得到如图2的结构。而后在绝缘区域的位置制作孔11，制作孔的工艺步骤对应图1中的步骤S104，本专利技术的孔用于容置电容结构，结构如图4所示。孔可以是盲孔或者通孔，孔是盲孔时，则以绝缘区域的一部分作为底部，而后可以在孔内制作电容结构。孔是通孔的时候，为了避免后续蒸镀或者溅镀金属时金属无法附着底部，则可以先在绝缘区域的一面(正面)A制作底结构层10，对应图1的工艺步骤S102，结构如图2所示。本专利技术的底结构层可以是金属层或者是其他的材料(如氮化物等)的层，只要能起到后续蒸镀或者溅镀不变形即可。当是金属层的时候，可以实现与后续孔内第一层金属的连接，从而可以从正面A进行电容一端的连接。在制作底结构层的时候，一般地，可以通过在绝缘区域的一面A涂布光阻，而后图形化光阻，即曝光显影使得要蒸镀金属的部位开口。然后溅镀或蒸镀上底结构层材料，则在绝缘区域的一面实现制作底结构层。底结构层形成完毕后进行去胶清洗等，从而单独保留下底结构层。在做孔的时候，可以在绝缘区域背面B采用光阻及金属或其他介质作为掩模进行干法蚀刻，在绝缘区域上进行盲孔制作或者将孔打通至正面的底结构层。在某些实施例中，由于半导体器件厚度较厚，则需要进行半导体器件减薄。在制作孔前还包括步骤S103：在绝缘区域的另一面研磨减薄，得到如图3的变薄后的结构。一般地，减薄通过正面A涂腊粘合蓝宝石玻璃板来保护正面，并对外延片背面进行研磨，减薄至约(120-180)um，从而降低半导体器件厚度，便于孔制作。当然，该步骤在其他实施例中可以省去。孔制作完毕后，在孔内壁制作第一金属层；第一金属层形成电容极板一，工艺步骤为步骤S105，结构如图5所示。具体的工艺可以通过在绝缘区域的背面B采用溅镀方式镀上种子层金属，并进行晶背电镀(如果底结构层为金属的话，此时正面金属与背面金属连通)，然后进行光刻图形化，以光阻为掩模进行湿法蚀刻，对背面的第一金属层(极板金属层)进行图形化，去除多余金属。这里的图形化即要保留有用的第一金属层，一般至少要保留孔内的第一金属层，孔口周边的第一金属层也可以保留一些，以便于其他半导体器件上的电路结构与第一金属层的连接。或者在某些实施例中，在孔内壁制作第一金属层时还包括步骤：保留在绝缘区域的面上与第一金属层连接的第一接线金属层22，这样通过第一接线金属层，可以实现外部电路与第一金属层的电连接。第一金属层制作完成后，即形成了电容结构的极板一，而后在孔内壁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于，包括如下步骤：在半导体器件上制作绝缘区域；在绝缘区域的位置制作孔；在孔内壁制作第一金属层；在孔内壁的第一金属层上制作覆盖第一金属层介质层；在孔内壁的介质层上制作第二金属层；所述制作孔步骤包含：在绝缘区域制作盲孔；或者：在绝缘区域的一面制作底结构层；在绝缘区域的另一面正对于底结构层的位置制作贯穿绝缘区域的孔，孔的底部为底结构层。

【技术特征摘要】
1.一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于，包括如下步骤：在半导体器件上制作绝缘区域；在绝缘区域的位置制作孔；在孔内壁制作第一金属层；在孔内壁的第一金属层上制作覆盖第一金属层介质层；在孔内壁的介质层上制作第二金属层；所述制作孔步骤包含：在绝缘区域制作盲孔；或者：在绝缘区域的一面制作底结构层；在绝缘区域的另一面正对于底结构层的位置制作贯穿绝缘区域的孔，孔的底部为底结构层。2.根据权利要求1所述的一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于：在制作底结构层时，制作金属的底结构层。3.根据权利要求1所述的一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于：在孔内壁制作第一金属层时还包括步骤：保留在绝缘区域的面上与第一金属层连接的第一接线金属层。4.根据权利要求1或3所述的一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于：在孔内壁制作第二金属层时还包括步骤：保留在绝缘区域的面上与第二金属层连接的第二接线金属层。5.根据权利要求4所述的一种孔槽式的电容结构制作方法，其特征在于：在第一金属层连接有第一接线金属层、第二金属层连接有第二接线金属层时，还包括如下步骤：在孔内壁的第二金属层上制作保护层，保护层覆盖第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄永淳，吴靖，马跃辉，黄光伟，李立中，林伟铭，
申请(专利权)人：福建省福联集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35