【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电容器，具体涉及一种硅基电容结构及其形成方法。
技术介绍
1、受终端市场驱动，集成电路的集成度不断提升，对各种模块和元器件提出小型化需求。电容器是集成电路中应用最广泛的无源器件，可应用于电路中的隔直通交、旁路、滤波、耦合、调谐回路、能量转换与存储等方面。集成电路中常用的电容器有：mos管电容、多晶硅-绝缘体-多晶硅电容、金属-绝缘体-金属电容等。电容器的小型化可以采用集成无源器件（intergrated passive device，ipd）技术实现，也可以通过增加电容器在单位面积上的电容容值来实现。深沟槽电容（deep trench capacitor，dtc）是一种将深沟槽蚀刻到硅衬底中而形成的三维垂直电容器，可提供超高的单位面积上的电容容值。增加电容密度的方法诸如增加沟槽深度、增加导电层和介电层的堆叠层数、降低介电层厚度、选用高介电常数介电材料等。
2、需要指出的是，传统深沟槽电容器的导电层都是采用图案化方法形成导电层台阶，并经由接触通孔导出。当导电层和介电层的堆叠层数增加时，所述方法一方面需要增加光罩以实现导电层台阶的图案化，增加了工艺成本；另一方面，所述导电层台阶会占用过多的非沟槽区域面积，降低了电容面积利用率，还一方面，置于不同导电层的接触通孔高度差异较大，增加了接触通孔的蚀刻难度。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提出了一种硅基电容结构，减少了光罩使用数量，降低了工艺成本，提升了电容面积利用率。
2、本专利技术的技术方
3、一种硅基电容结构，所述硅基电容为深沟槽电容，其结构由半导体衬底、硬掩膜层、多个深沟槽、绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层、金属硅化物、层间介质层、接触通孔、金属互连结构组成；所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层位于硅基电容结构的深沟槽内部。
4、所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层的顶部为凹凸结构，所述硅基电容结构的导电层、顶导电层的高度低于绝缘层、介电层的高度。
5、所述硅基电容结构的绝缘层、介电层的顶部侧壁设置有侧墙，所述侧墙为低压化学气相沉积法形成的on结构。
6、所述硅基电容结构的导电层、顶导电层的顶部平齐，所述硅基电容结构的接触通孔位于深沟槽的上方、高度一致；这样，降低了接触通孔的蚀刻负载效应，适用于导电层和介电层较厚的深沟槽电容器的工艺。
7、所述硅基电容结构的硬掩膜层为氮化硅。
8、上述硅基电容结构的形成方法，所述方法如下：
9、1）提供半导体衬底；
10、2）在半导体衬底上形成第一硬掩膜层、第二硬掩膜层；
11、3）在半导体衬底、第一硬掩膜层、第二硬掩膜层中形成多个深沟槽，并去除第二硬掩膜层，暴露出第一硬掩膜层；
12、4）在第一硬掩膜层上方和深沟槽的内部形成绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层;
13、5）化学机械研磨至第一硬掩膜层，回蚀导电层、顶导电层，暴露出介电层、绝缘层，于绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层的顶部形成凹凸结构；
14、6）在介电层、绝缘层顶部侧壁形成侧墙；
15、7）在导电层顶部实施金属化工艺，形成金属硅化物；
16、8）形成层间介质层，并实施化学机械研磨；
17、9）在层间介质层中形成接触通孔，接触通孔与金属硅化物连通；
18、10）形成金属互连结构。
19、所述导电层、顶导电层的沉积态是多晶硅或非晶硅时，执行1000~1150℃的快速热退火工艺。
20、步骤3）中采用光刻、刻蚀工艺在堆栈结构中形成多个深沟槽时，在步骤2）中还在半导体衬底上形成光阻层。
21、本专利技术的优点是，设计合理，构思巧妙，通过化学机械研磨和回蚀工艺形成导电接触区域，并经侧墙、金属化、接触通孔工艺导出电极，无传统沟槽电容的导电层台阶，形成过程中，极大减少了光罩使用数量，降低了工艺成本，同时提升了电容面积利用率。
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1.一种硅基电容结构，所述硅基电容为深沟槽电容；其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层位于硅基电容结构的深沟槽内部。
2.根据权利要求1所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层的顶部为凹凸结构，所述硅基电容结构的导电层、顶导电层的高度低于绝缘层、介电层的高度。
3.根据权利要求2所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、介电层的顶部侧壁设置有侧墙，所述侧墙为低压化学气相沉积法形成的ON结构。
4.根据权利要求1所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的导电层、顶导电层的顶部平齐，所述硅基电容结构的接触通孔位于深沟槽的上方、高度一致。
5.根据权利要求1所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的硬掩膜层为氮化硅。
6.权利要求3所述的一种硅基电容结构的形成方法，其特征在于，所述方法如下：
7.根据权利要求6所述的形成方法，其特征在于，所述导电层、顶导电层的沉积态是多晶硅或非晶
8.根据权利要求6所述的形成方法，其特征在于，步骤3）中采用光刻、刻蚀工艺在堆栈结构中形成多个深沟槽时，在步骤2）中还在半导体衬底上形成光阻层。
...【技术特征摘要】
1.一种硅基电容结构，所述硅基电容为深沟槽电容；其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层位于硅基电容结构的深沟槽内部。
2.根据权利要求1所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、m周期堆叠的导电层和介电层、顶导电层的顶部为凹凸结构，所述硅基电容结构的导电层、顶导电层的高度低于绝缘层、介电层的高度。
3.根据权利要求2所述的一种硅基电容结构，其特征在于，所述硅基电容结构的绝缘层、介电层的顶部侧壁设置有侧墙，所述侧墙为低压化学气相沉积法形成的on结构。
4.根据权利要求1所述的一种硅基电容结构，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂祥龙，宋一诺，曹红霞，
申请(专利权)人：上海兆方半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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