[发明专利]焊盘、具有焊盘的绝缘体上硅器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的焊盘，尤其涉及射频制造工艺中的焊盘； 本发明还涉及一种具有所述焊盘的绝缘体上硅器件。

背景技术

在半导体制造领域，当集成电路制造完成以后，通常会在互连结构层上 方形成焊盘(Pad)，焊盘与内部电路电性连接以作为内部电路与外部信号电 路间的界面。

同时，随着芯片的特征尺寸不断减小，芯片的速度要求越来越快，对各 种半导体器件内部形成的寄生电容要求越来越高。寄生电容越小，芯片的运 行速度、频率特性更好，在射频设备中，从寄生电容泄露的信号也越少。焊 盘与半导体衬底之间存在电介质层，因此焊盘和半导体衬底可视为两电极并 形成一个寄生电容，由于焊盘与半导体衬底之间的相对面积较大，其构成的 寄生电容对电路的影响不容忽视。

另外，当上述半导体衬底为绝缘体上硅衬底时，绝缘体上硅衬底中的硅 基板不可避免的会存在少许杂质，比如氧，因此半导体电路中的含有杂质的 硅基板、靠近半导体衬底的焊盘金属层、两者之间的介质层构成寄生电容。 当射频设备中的绝缘体上硅器件工作时，常常会在电路中施加射频信号，将 射频信号施加给焊盘，即焊盘金属层也会接收到射频信号。用于射频设备中 的射频信号通常为周期性变化的线性信号，当信号的大小、正负发生变化时， 硅基板、靠近半导体衬底的金属层、介质层构成的寄生电容两极板上的电荷 量大小会发生非线性变化，并且其极性也会发生变化，因此该寄生电容是非 线性可变电容。此时，射频信号中的一部分会由焊盘金属层从该寄生电容泄 露，另一部分射频信号会用于驱动电路中的工作器件，由于寄生电容是非线 性可变电容，线性射频信号从该寄生电容泄露后，另一部分用于驱动电路中 工作器件的射频信号是非线性信号，而这恰恰是射频设备使用中不希望出现 的现象。

由电容的计算公式可知，上下两电极之间的间距越大，寄生电容越小。 因此现有技术中通常采用增大焊盘和半导体衬底之间的间距来减小电路中产 生的寄生电容。如专利号为200910195954.1的专利公开了一种能降低寄生电 容的焊盘结构。如图1所示，焊盘包括形成于半导体衬底20之上的浅沟槽隔 离(STI)层21和形成于互连结构层30之中的焊盘金属层31，定义垂直于半 导体衬底20的上表面为Z方向，焊盘金属层31形成于浅沟槽隔离层21的正 上方，并且焊盘金属层31在A-A截面上的投影面积小于浅沟槽隔离层21在 A-A截面的投影面积；焊盘金属层31在该实施例中为复合金属层结构，它包 括第一层焊盘金属层311、第二层焊盘金属层312及用于连接第一层焊盘金属 层311与第二层焊盘金属层312的若干个通孔313，具体实际应用中，焊盘金 属层可能不仅包括两层。由于半导体衬底上分成了有源器件区200和焊盘区 100，焊盘区100的半导体衬底中不形成器件，仅设置浅沟槽隔离层21。焊盘 金属层31与半导体衬底之间形成寄生电容，通过设置浅沟槽隔离层21，所述 寄生电容两极板之间的距离增大，从而减小寄生电容。

通过研究发现，上述能降低寄生电容的焊盘结构具有明显的缺点：浅沟 槽隔离层的形成需要化学机械平坦化(CMP)工艺来完成，由于CMP有堞形 (Dishing)效应，一般不容易实现在焊盘金属层正下方区域全部形成浅沟槽 隔离层；此外，浅沟槽隔离层的制备工艺特点决定了浅沟槽隔离层的高度(Z 方向的深度)有限，这将限制上下两极板之间间距的扩大，进一步限制降低 寄生电容的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能减小半导体器件电路中寄生电容的焊 盘结构；另外，本发明还要解决的问题是使应用于射频领域的绝缘体上器件 中的非线性可变寄生电容变为恒定的寄生电容，从而使射频设备中的电路使 用线性的射频信号，以符合射频设备的使用要求。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种焊盘，包括若干焊盘金属层，靠近半导体衬底的焊盘金属层被分割 为相互分离的若干部分，所述焊盘金属层的相互分离的若干部分均通过填充 有导电金属的通孔电连接至相邻的焊盘金属层，所述靠近半导体衬底的焊盘 金属层与半导体衬底之间设有层间介质层。

可选的，所述焊盘金属层的层数为两层。

为解决上述问题，本发明还提供了以下技术方案：

一种绝缘体上硅器件，包括：