栅极金属-绝缘体-场板金属集成电路电容器及形成其的方法技术

一种集成电路，其包括GaN FET和金属

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】栅极金属
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绝缘体
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场板金属集成电路电容器及形成其的方法


[0001]本专利技术一般涉及一种包含晶体管和电容器的集成电路，并且更具体地涉及一种包含共享公共金属层和电介质的晶体管和电容器的集成电路。

技术介绍

[0002]晶体管通常与其他电气组件(诸如电容器)集成。例如，美国专利第10,153,273号公开了在单个集成电路中制造的FET晶体管和金属
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绝缘体
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金属电容器。然而，金属
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绝缘体
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金属电容器使用与晶体管不同的金属层，因此需要单独的工艺流程来制造器件，这使得制造工艺复杂化。
[0003]已知用FET和金属
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绝缘体
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金属电容器形成集成电路，其中电容器具有由与FET的栅极相同的金属层形成的底板、由与覆盖FET的场板相同的金属层形成的顶板，以及其中在电容器的板之间的绝缘体由覆盖FET的同一电介质层形成。然而，在这种现有技术的集成电路中，场板金属(其也用作电容器的顶板)必须是相对厚的(>200nm)铝基膜，使得它可以充当蚀刻停止，用于对电容器的顶板的通孔接触进行化学选择性蚀刻。厚的铝场板降低晶圆表面的拓扑结构并且是不利的，特别是在具有多个场板的器件中。
[0004]因此，需要形成具有集成栅极金属层
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绝缘体层
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场板层电容器的集成电路，其中场板层由薄的非铝金属形成，其中，无需将顶板用作蚀刻停止的情况下制作与电容器的顶板的接触。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过提供一种集成电路，其包括GaN晶体管和金属
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绝缘体
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金属电容器，电容器与横向GaN工艺流程完全地集成，即，在GaN FET中使用的同一栅极金属层、场板金属层和电介质层也被用于形成电容器的底板、绝缘体和顶板。然而，与上述现有技术不同，本专利技术的场板层由非铝金属层(优选TiN)形成，其相对薄(～40nm)，因此不具有上述现有技术的缺点。
[0006]根据本专利技术，电容器的顶板优选地通过导电通孔电接触，但是，与现有技术不同，通孔穿过电容器的顶板，因为顶板不是由铝形成并且不用作蚀刻停止。
[0007]在本专利技术的第一实施例中，栅极金属层的区段而不是场板金属充当导电接触通孔的蚀刻停止。
[0008]在本专利技术的第二实施例中，电容器的底板的至少一部分以围绕顶板的导电接触通孔的环的形状形成，以提高电容器在第一极性的击穿电压。
[0009]在本专利技术的另一实施例中，用于导电接触通孔的蚀刻停止以环的形状形成，使得电容器的击穿电压在两种极性上都被增加。
[0010]在本专利技术的又一实施例中，电容器设置有三个金属电极，其中第三电极由在第一场板金属层上方的第二场板金属层形成，以及与GaN FET共用的另一电介质层，该另一电介质层被设置在第一场板层和第二场板层之间，以形成电容器的附加绝缘体层。
[0011]现在将参考附图更具体地描述并在权利要求中指出，本文描述的上述和其他优选特征，包括元件的实现和组合的各种新颖细节。应当理解，特定的方法和装置仅以说明的方式示出，而不作为权利要求的限制。如本领域技术人员将理解的，本文教导的原理和特征可以在各种且众多的实施例中采用而不脱离权利要求的范围。
附图说明
[0012]本公开的特征、目的和优点将从当结合附图时下面给出的详细描述变得更加明显，在附图中，相似的附图标记在全文中对应地标识，并且其中：
[0013]图1A和图1B分别示出了根据本专利技术第一实施例的包括场效应晶体管(FET)和电容器的集成电路的平面图和截面图，以及图1C所示的电容器及其与2DEG区域的连接的电路示意图；
[0014]图2至图6示出了示出用于形成图1A和图1B的集成电路的工艺流程的结构；
[0015]图7A和图7B分别示出了根据本专利技术第二实施例的集成电路的平面图和截面图，以及图7C所示的电容器及其与2DEG区域的连接的电路示意图；
[0016]图8至图12示出了形成图7A和图7B的集成电路的各个阶段的结构；
[0017]图13A和图13B示出了本专利技术的集成电路的另一实施例的平面图和截面图；
[0018]图14A和图14B示出了本专利技术的集成电路的又一实施例的平面图和截面图；
[0019]图15A和图15B示出了本专利技术的集成电路的另一实施例的平面图和截面图，以及图15C所示的电容器及其与2DEG区域的连接的电路示意图；以及
[0020]图16A和图16B示出了本专利技术的集成电路的又一个实施例的平面图和截面图。
具体实施方式
[0021]在下面的详细描述中，参考了某些实施例。这些实施例被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践它们。应当理解，可以采用其他实施例，并且可以进行各种结构、逻辑和电气改变。
[0022]图1A和图1B示出了根据本专利技术的第一实施例的集成电路700的平面图和截面图，该集成电路700包括场效应晶体管(FET)710和电容器720。场效应晶体管(FET)710优选为GaN FET。电容器720是具有底板1001和顶板3001的金属
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绝缘体
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金属电容器。如下所述，电容器720与GaN FET 710的横向制造工艺流程被完全地集成。
[0023]集成电路700包括基板4001、在基板4001上的氮化镓(GaN)层4002、以及GaN层4002上方的氮化铝镓(AlGaN)前阻挡层4003。二维电子气(2DEG)区域5004，其形成在GaN层4002和前阻挡层4003之间的界面处，横向延伸穿过电容器的底板1001并在底板1001下方，其中其由附图标记1004标识。
[0024]集成电路700还包括GaN晶体管710的栅极金属5001，其由栅极金属层形成，优选为TiN(厚)。横向地穿过的同一金属层形成电容器720的底板/电极1001。类似地，电容器710的顶板/电极3001由与设置在GaN晶体管710上方的场板5005相同的导电金属层(优选地TiN)形成。有利地，与现有技术不同，形成场板5005和顶板3001的场板金属层不包含铝，并且是厚度为的薄金属(优选为TiN)。因为场板金属(其形成顶板3001)不含铝，所以它不能用作蚀刻停止，并且接触顶板的通孔3003穿过顶板3001。在图1B所示的本
专利技术的第一实施例中，导电通孔3003(优选为钨插塞)接触顶板3001并延伸穿过顶板3001，继续穿过第一层间电介质(绝缘)层2001(优选为Si3N4)，并停止在用作蚀刻停止的栅极金属层的隔离区段3006处。电容器的底板1001通过底板接触通孔1003、布线金属1005、欧姆接触通孔5003和欧姆接触5002电连接到下面的2DEG区域1004。
[0025]集成电路700还包括第二层间电介质2002、第三层间电介质2003和第四层间电介质2004，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成电路，包括：场效应晶体管(FET)，所述FET包括由栅极金属层形成的栅极金属；第一场板，所述第一场板被设置在所述FET上方并由场板金属层形成；电容器，包括：下电极，所述下电极由所述栅极金属层形成；以及上电极，所述上电极由所述场板金属层形成；以及到所述上电极的接触，所述接触包括延伸穿过所述上电极的导电通孔；以及第一电介质层，所述第一电介质层被设置在所述栅极金属和所述第一场板之间，并且设置在所述电容器的所述上电极和所述下电极之间。2.如权利要求1所述的集成电路，其中所述FET包括GaN FET并且所述集成电路还包括：基板上方的GaN层；以及所述GaN层上方的前阻挡层；其中二维电子气(2DEG)被形成在所述GaN层与所述前阻挡层之间的界面处。3.如权利要求2所述的集成电路，其中所述电容器的所述下电极通过欧姆接触电连接到所述2DEG。4.如权利要求3所述的集成电路，其中形成所述第一场板和所述电容器的上电极的所述场板金属层包括氮化钛。5.如权利要求2所述的集成电路，其中所述电容器的所述上电极通过欧姆接触电连接到所述2DEG。6.如权利要求1所述的集成电路，其中所述导电通孔将所述集成电路的顶部接触导电地连接到所述电容器的所述上电极。7.如权利要求6所述的集成电路，其中所述栅极金属层的区段用作所述导电通孔的蚀刻停止。8.如权利要求1所述的集成电路，其中所述电容器的所述下电极具有以围绕所述导电通孔的环的形状形成的部分。9.如权利要求3所述的集成电路，其中所述电容器的所述下电极具有围绕所述导电通孔的环的所述形状形成的部分，其中所述环相对于位于所述环下方的所述2DEG的部分形成二极管，以当所述上电极处于比所述下电极更高的电压时，阻挡电流流动并提高所述电容器在第一极性方向上的电压击穿能力。10.如权利要求9所述的集成电路，其中所述电容器的所述上电极通过欧姆接触电连接到所述2DEG，并且用于所述导电通孔的蚀刻停止形成为围绕所述欧姆接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建军，G，
申请(专利权)人：宜普电源转换公司，
类型：发明
国别省市：