MIM電容器及其制造方法技術

一種集成電路，包括：支撐物，在支撐物上方的至少三個金屬層，該金屬層包括具有頂板的頂部金屬層和具有底板的底部金屬層，在頂板和底板之間的介電材料，以便形成電容器，以及在支撐物上的多個氧化物層，該氧化物層包括頂部氧化物層，每個氧化物層各自覆蓋相應的金屬層。頂部氧化物層覆蓋頂部金屬層以及具有開口，通過該開口暴露至少部分頂板。一種通過提供具有金屬和氧化物層的支撐物形成集成電路的方法，包括底板，形成腔體暴露底板，用介電材料填充腔體，應用具有頂板的另外的金屬層和另外的氧化物層，以及形成開口以暴露頂板。

MIM capacitor and manufacturing method thereof

An integrated circuit including a support, at least three metal layers above the supports, the metal layer includes a top metal layer has a roof and bottom metal layer has a base plate, a dielectric material between the top and bottom, so as to form a capacitor, and on the support of a plurality of oxide layer, the oxide layer includes a top oxide layer, each oxide layer covering metal layer corresponding to the respective. The top oxide layer covers the top metal layer and has openings that expose at least part of the roof through the opening. Support with a metal oxide layer and by providing a method of forming integrated circuit, which comprises a bottom plate, forming a cavity exposed bottom cavity filled with a dielectric material, with roof another metal layer and another oxide layer, and forming an opening to expose the top plate.

【技術實現步驟摘要】
MIM電容器及其制造方法
本專利技術涉及包括集成電容器的裝置，設備和方法。
技術介紹
集成電容器適用于汽車應用，包括汽車隔離設備，該汽車隔離設備允許不同電壓域之間電信號的安全傳輸。用于汽車應用的設備必須強大和穩定，因為汽車服務可以是高要求的，乘客和電子設備必須得到保護，運營環境可能是惡劣的。各種技術可以用來隔離電路，已知的有光學隔離，電感隔離和電容隔離。電容隔離，特別適合汽車服務。更具體地，許多用于電動車和混合動力車(電驅動的車輛)的汽車應用需要高壓信號隔離器，高壓信號隔離器可以被集成在芯片上。該隔離器可以是單芯片或多芯片設計。本專利技術針對適用于這種汽車隔離應用的易于集成的高壓電容器。本專利技術并不限于這樣的應用，而是可以用在具有跨越不同電壓域的電子信號的任何地方，如在海洋和航空應用中。例如，信號電路可以在電路之間的信號路徑上使用電容耦合從而彼此電位隔離。這樣隔離的結果是，電路在獨立的電壓域中工作，該電壓域通過共同的地電壓電平不以彼此為參考。因此，不同的電壓域之間可能會產生大的電壓差。電位隔離被用于各種不同的應用中的這種不同的電壓域之間發送信號。例如，可以在多個集成電路芯片中提供電位隔離，這些集成電路芯片可以位于同一封裝中，或在不同的封裝中。在使用電位隔離技術的集成電路之間可以傳遞信號。一種電位隔離的方法是在兩個電路之間的信號路徑中使用電容器，從而在傳輸高頻信號時阻止DC電壓和減弱低頻信號。這種電容器可以是集成電路的一部分，該電容器具有電容器極板和電容器電介質，該電容器極板形成在集成電路制造工藝的金屬1至金屬5(或金屬6)層中，該電容器電介質形成為在金屬1至金屬5層之間的部分絕緣級(金屬1層以下的電介質不足以承受可能會遇到的高電壓)。然而，在CMOS的后端，所使用的電介質對低電容進行了優化，與擊穿強度相協調。雙通道，雙向雙模光電隔離器是已知的采用MIM電容器以提供所需的信號隔離。由于IC制造工藝的性質，大量的電介質接口常常出現在金屬1和頂部金屬(例如金屬5)層之間(金屬層的具體數目是示例性的，應當理解，同樣的問題會出現而不管所涉及的層的數量)。這種電介質接口對于具有層間電容器的設備的長期運行會產生可靠性問題。雖然在IC設備的層內形成電容器是已知的，但是在IC制造工藝中(例如，CMOS)可能的材料和配置，意味著這樣的集成電容器具有相對低的擊穿電壓。此外，物理空間的限制可能使其難以在制造的IC中實現具有所需的擊穿電壓的電容器。例如，平行板電容器可與集成電路(IC)中的其他的電路一起實現，該實現方法是使用多個金屬層的IC制造的常規方法(例如，CMOS)。術語“金屬層”，可以理解為，并不需要一個完整的金屬區域，相反，它包含圖案化的金屬的平面區域(例如，在IC中電連接各種設備的配線可以由一個或多個金屬層形成，可能通過層內通孔連接)。兩個電容器極板在IC的不同金屬層中實現，并通過介電層隔開。所得到的平行板電容器的擊穿電壓部分取決于介電層的厚度。對于較高電壓的應用，可以通過增加介電層的厚度以提供更大的擊穿電壓。但是，可以制造多厚的介電層存在限制，在一些CMOS工藝中，可以實現的最大的電介質厚度約5-10微米。對于某些應用，該厚度是不足以提供一種具備所需的擊穿電壓的電容器用于符合要求的操作。由于對于某些應用(例如汽車應用)在隔離電壓域之間可能發生大的電壓差，可能是數千伏瞬變的級別，因此希望增加MIM電容器的擊穿電壓，該MIM電容器由在隔離器設備中使用的IC制造技術制作。
技術實現思路
與已知的技術相比，本專利技術在集成電路中形成MIM電容器時，允許使用具有優化性能和較高電擊穿強度的介電材料。本專利技術涉及一種集成電路，具有支撐物，布置在支撐物上方的至少三個金屬層，該金屬層包括具有頂板的頂部金屬層和具有底板的底部金屬層，設置在頂板和底板之間的介電材料以形成電容器，布置在支撐物上的多個氧化物層，這些氧化物層包括頂部氧化物層，每個氧化物層分別覆蓋相應的金屬層。頂部氧化物層覆蓋頂部金屬層并具有開口，通過該開口暴露至少部分頂板。該集成電路還可以包括覆蓋頂部氧化物層的鈍化層，該鈍化層具有開口，通過該開口暴露部分頂板。此外，在該集成電路中，頂部金屬層是頂端的金屬層以及底部金屬層是CMOSN層金屬結構的金屬1層，N是金屬層的數量。該集成電路可以是這樣的，頂部金屬層是頂端的金屬層以及底部金屬層是BiCMOS器件結構和雙極型器件結構之一的最低的金屬層。集成電路可以滿足下列條件中的至少一個：介電材料具有與氧化物層不同的組成；介電材料是連續的并且沒有多個接口；介電材料具有比每個氧化物層的電擊穿強度更大的電擊穿強度。集成電路也可以有布置在埋氧化物層上的絕緣體上硅層，和，可選地，布置在絕緣體上硅層中的淺溝槽隔離元件和介質溝槽隔離元件中的至少一個。在集成電路中，介電材料的頂部毗鄰頂板，和，從上往下看，毗鄰的介電材料的頂部延伸超出頂板。在集成電路中，介電材料的底部毗鄰底板，和，從上往下看，底板超出毗鄰的介電材料的底部。一種在集成電路中形成MIM電容器的方法，包括以下步驟：提供具有支撐物的工件，至少有三個金屬層布置在支撐物上方，金屬層包括具有底板的底部金屬層，多個氧化物層布置在支撐物上，氧化物層包括頂部氧化物層，每個氧化物層各自覆蓋相應的金屬層，形成腔體穿過金屬層和氧化物層以暴露底板，用介電材料填充腔體。該方法還包括在腔體上方應用另外的金屬層，另外的金屬層包括頂板，頂板與介電材料接觸，在另外的金屬層上形成另外的氧化物層，形成開口穿過另外的氧化物層和另外的金屬層，以暴露頂板。該方法可以包括在形成開口的步驟之前在另外的氧化物層上形成鈍化層的步驟，其中，該開口穿過鈍化層。此外，該方法可以包括在用介電材料填充腔體的步驟之后，平坦化介電材料的步驟。可以通過CMP執行平坦化。在該方法中，形成腔體的步驟可以包括掩模，然后干法蝕刻。形成開口的步驟可以包括掩模，然后干法蝕刻。該方法還可以包括將電導體附接到暴露的頂板的步驟。該方法是CMOSN層金屬工藝的一部分，N是金屬層的數量在該方法中，另外的金屬層是頂端的金屬層以及底部金屬層是最低的金屬層，在BiCMOS工藝和雙極型工藝之一中形成另外的金屬層和底部金屬層。在該方法中，介電材料的頂部毗鄰頂板，從上往下看，毗鄰的介電材料的頂部延伸超出頂板。在該方法中，介電材料的底部毗鄰底板，并且，從上往下看，底板超出毗鄰的介電材料的底部。附圖說明下文中，參照在附圖中示出的實施例將更詳細地描述本專利技術，這些描述是說明性的，并不是對本專利技術限定。圖1示出了根據本專利技術的的MIM電容器的截面圖；圖2示出了根據本專利技術的部分完成的基板，該基板將被進一步處理用于得到圖1所示的MIM電容器；圖3-7示出了由圖2所示的基板形成為圖1所示的MIM電容器的各步驟的截面圖；圖8示出了MIM電容器制造方法的流程圖。具體實施方式本專利技術尋求增加MIM電容器的縱向擊穿電壓，該MIM電容器形成于IC設備的后段工藝中。這是通過在IC的金屬1和頂部金屬(金屬N)層的腔體中提供MIM電容器來實現。要做到這一點，在部分完成的IC器件中形成腔體，然后在該腔體中形成MIM電容。圖1示出了根據本專利技術的一個實施例構成的MIM電容器2。MIM電容器2包括介電材料層31，該介電材料層3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成電路，其特征在于，包括：支撐物；布置在支撐物上方的至少三個金屬層，所述金屬層包括具有頂板的頂部金屬層和具有底板的底部金屬層；介電材料，所述介電材料設置在所述頂板和所述底板之間，以便形成電容器；以及布置在支撐物上的多個氧化物層，所述氧化物層包括頂部氧化物層，每個所述氧化物層各自覆蓋相應的所述金屬層；其中，頂部氧化物層覆蓋頂部金屬層，并且頂部氧化物層具有開口，通過該開口暴露至少部分頂板；其中所述介電材料的厚度與所述頂板和底板之間的多個氧化物層的厚度之和相同。

【技術特征摘要】
2012.11.28 US 13/687,8421.一種集成電路，其特征在于，包括：支撐物；布置在支撐物上方的至少三個金屬層，所述金屬層包括具有頂板的頂部金屬層和具有底板的底部金屬層；介電材料，所述介電材料設置在所述頂板和所述底板之間，以便形成電容器；以及布置在支撐物上的多個氧化物層，所述氧化物層包括頂部氧化物層，每個所述氧化物層各自覆蓋相應的所述金屬層；其中，頂部氧化物層覆蓋頂部金屬層，并且頂部氧化物層具有開口，通過該開口暴露至少部分頂板；其中所述介電材料的厚度與所述頂板和底板之間的多個氧化物層的厚度之和相同。2.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，還包括：覆蓋在頂部氧化物層上的鈍化層，所述鈍化層具有開口，通過該開口暴露部分頂板。3.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，頂部金屬層是最頂層的金屬層以及底部金屬層是CMOSN層金屬結構的金屬1層，N是金屬層的數量。4.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，頂部金屬層是頂端的金屬層以及底部金屬層是BiCMOS器件結構和雙極型器件結構之一的最底層的金屬層。5.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，滿足下列中的至少一個：介電材料具有與氧化物層不同的組成；介電材料是連續的并且沒有多個接口；和介電材料具有比每個氧化物層的電擊穿強度更大的電擊穿強度。6.根據權利要求5所述的集成電路，其特征在于，還包括布置在埋氧化物層上的絕緣體上硅層。7.根據權利要求6所述的集成電路，其特征在于，還包括布置在絕緣體上硅層中的淺溝槽隔離元件和介質溝槽隔離元件中的至少一個。8.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，介電材料的頂部毗鄰頂板，和，從上往下看，毗鄰的介電材料的頂部延伸超出頂板。9.根據權利要求1所述的集成電路，其特征在于，介電材料的底部毗鄰底板，和，從上往下看，底板超出毗鄰的介電材料的底部。10.一種在集成電路...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅埃爾·達門，格哈德·庫普斯，皮特·杰勒德·斯蒂內肯，
申請(專利權)人：NXP股份有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭,NL