一种半导体结构制造技术

本申请技术方案提供一种半导体结构，包括至少一个电容沟槽单元，电容沟槽单元包括：位于半导体衬底中的若干电容沟槽组，每一电容沟槽组包括电容沟槽；每一电容沟槽中都形成有包括上电极、中电极和下电极；其中，下电极连续覆盖于电容沟槽内壁、电容沟槽之间的半导体衬底以及电容沟槽组两侧的部分半导体衬底上；中电极位于部分下电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一电容沟槽组的两侧与下电极呈第一阶梯状；上电极位于部分中电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一电容沟槽组的外侧与中电极的侧壁位于同一平面，而在每一电容沟槽组的内侧与中电极呈第二阶梯状。本申请技术方案的半导体结构具有较低的ESR。技术方案的半导体结构具有较低的ESR。技术方案的半导体结构具有较低的ESR。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构


[0001]本申请涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种半导体结构。

技术介绍

[0002]当前摩尔定律趋缓，2.5D封装是可以扩充多种复杂芯片的片内堆叠技术，并且业界踏上可以超越摩尔定律，快速提供大规模复杂芯片集成，同时降低功耗与成本的新途径。为解决有机基板布线密度不足的问题，带有TSV(Through Silicon Via)垂直互连通孔和高密度金属布线的硅基板应运而生。带有TSV的硅基无源平台被称作TSV转接板(Interposer)，应用TSV转接板的封装结构称为2.5D Interposer。
[0003]在Interposer电路中，去耦电容器广泛地用于各子系统的供电网络，它一般连接于电源与地之间，利用电容频率越高阻抗越小的原理，将电源网络中的高频噪声减少，从而对电源网络中的噪声起到抑制作用。一般来说，电容器容值越小，寄生电感和电阻就越小，适于抑制高频，但是由于容值小，其低频去耦效果差；而当电容器容值越大时，对低频去耦效果越好，但寄生电感和电阻也越大，对高频的去耦效果就越差。
[0004]因此，急需寻求一种半导体结构，可以使Interposer具有较大的容值，还可以减少等效串联电阻(ESR，Equivalent Series Resistance)。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是提供一种半导体结构，可以有效降低电容器的ESR。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种半导体结构，包括至少一个电容沟槽单元，所述电容沟槽单元包括：位于半导体衬底中的若干电容沟槽组，若干所述电容沟槽组围绕一特定位置排布，每一所述电容沟槽组包括至少两个平行设置的电容沟槽；每一所述电容沟槽中都形成有包括上电极、中电极和下电极的电容器结构；其中，所述下电极连续覆盖于所述电容沟槽内壁、所述电容沟槽之间的半导体衬底以及所述电容沟槽组两侧的部分所述半导体衬底上；所述中电极位于部分所述下电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一所述电容沟槽组的两侧与所述下电极呈第一阶梯状；所述上电极位于部分所述中电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一所述电容沟槽组的外侧与所述中电极的侧壁位于同一平面，而在每一电容沟槽组的内侧与所述中电极呈第二阶梯状。
[0007]在本申请实施例中，在每一所述电容沟槽组上的部分上电极表面还形成有第一引线层；在每一电容沟槽组内侧的第二阶梯状位置处的部分中电极表面还形成有第二引线层；在每一所述电容沟槽组两侧的第一阶梯状位置处的部分下电极表面还形成有第三引线层。
[0008]在本申请实施例中，所述第一引线层与相应的所述电容沟槽组的延伸方向相同，所述第一引线层为连续结构或不连续结构。
[0009]在本申请实施例中，所述第一引线层横跨相应所述电容沟槽组的两个电容沟槽上方。
[0010]在本申请实施例中，所述第一引线层的宽度为0.2μm
‑
2μm，长度为2μm
‑
20μm。
[0011]在本申请实施例中，所述第二引线层为连续或不连续的环状结构。
[0012]在本申请实施例中，所述环状结构的宽度为0.2μm
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1μm。
[0013]在本申请实施例中，每一所述电容沟槽组外侧的第三引线层之间互不连接；每一所述电容沟槽组的内侧共用一第三引线层。
[0014]在本申请实施例中，每一所述电容沟槽组外侧的第三引线层与对应的电容沟槽组的延伸方向相同；每一所述电容沟槽组的内侧共用的第三引线层的延伸方向与部分电容沟槽组的延伸方向相同。
[0015]在本申请实施例中，每一所述电容沟槽组外侧的第三引线层的宽度为0.2μm
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1μm，长度为2μm
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20μm；每一所述电容沟槽组的内侧共用的第三引线层的宽度为0.2μm
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2μm，长度为2μm～20μm。
[0016]在本申请实施例中，所述上电极在每一电容沟槽组两端与所述中电极呈第三阶梯状，并在所述第三阶梯状位置处的部分中电极表面形成有第四引线层，且相邻所述电容沟槽组的相邻端共用一第四引线层。
[0017]在本申请实施例中，所述第四引线层的截面面积为0.25μm2‑
4μm2。
[0018]在本申请实施例中，所述第一引线层、第二引线层、第三引线层及第四引线层的顶面共面。
[0019]在本申请实施例中，所述第一引线层、第二引线层、第三引线层及第四引线层的表面均形成有导体层。
[0020]在本申请实施例中，相对的电容沟槽组具有相同的尺寸，同一电容沟槽组内的电容沟槽具有相同的尺寸。
[0021]在本申请实施例中，所述下电极与所述半导体衬底之间还包括第一介电层，所述下电极与所述中电极之间还包括第二介电层，所述中电极与所述上电极之间还包括第三介电层。
[0022]本申请技术方案通过使电容沟槽组围绕一特定位置排布，并对上电极、中电极及下电极的结构进行设置，有效缩短了电极的导电路径，降低了电极的固有电阻。通过对导电引线的结构进行设计，使导电结构的导通面积得以最大化，与现有技术中在电容沟槽组两端布放有限数量的常规尺寸引线相比，导通面积大幅度增加，进而显著降低电容器的ESR。
附图说明
[0023]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
[0024]图1为本申请实施例的电容沟槽单元的结构示意图；
[0025]图2为去除各电极表面的遮挡膜层后，本申请实施例的半导体结构的一种layout图；
[0026]图3为图2中A
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A处的剖视图；
[0027]图4为图2中B
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B处的其中一种剖视图；
[0028]图5为图2中C
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C处的剖视图；
[0029]图6为图2中B
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B处的另一种剖视图；
[0030]图7为去除各电极表面的遮挡膜层后，本申请实施例的半导体结构的另一种layout图。
具体实施方式
[0031]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0032]ESR是电容器中的关键参数。ESR与电容功率耗散(I2×
ESR，I为电流)有关，若电容器的ESR较高，一方面导致电容器的功耗较大；另一方面损耗转变为热量，易使电路失效。硅基电容的等效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括至少一个电容沟槽单元，所述电容沟槽单元包括：位于半导体衬底中的若干电容沟槽组，若干所述电容沟槽组围绕一特定位置排布，每一所述电容沟槽组包括至少两个平行设置的电容沟槽；每一所述电容沟槽中都形成有包括上电极、中电极和下电极的电容器结构；其中，所述下电极连续覆盖于所述电容沟槽内壁、所述电容沟槽之间的半导体衬底以及所述电容沟槽组两侧的部分所述半导体衬底上；所述中电极位于部分所述下电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一所述电容沟槽组的两侧与所述下电极呈第一阶梯状；所述上电极位于部分所述中电极上且在任一电容沟槽组内连续分布，并在每一所述电容沟槽组的外侧与所述中电极的侧壁位于同一平面，而在每一电容沟槽组的内侧与所述中电极呈第二阶梯状。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，在每一所述电容沟槽组上的部分上电极表面还形成有第一引线层；在每一电容沟槽组内侧的第二阶梯状位置处的部分中电极表面还形成有第二引线层；在每一所述电容沟槽组两侧的第一阶梯状位置处的部分下电极表面还形成有第三引线层。3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一引线层与相应的所述电容沟槽组的延伸方向相同，所述第一引线层为连续结构或不连续结构。4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一引线层横跨相应所述电容沟槽组的两个电容沟槽上方。5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述第一引线层的宽度为0.2μm
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2μm，长度为2μm
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20μm。6.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第二引线层为连续或不连续的环状结构。7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述环状结构的宽度为0.2μm
‑
1μm。8.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦喆，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：