[发明专利]一种耐高温的微波内匹配晶体管用MIM电容及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波内匹配晶体管制造和集成电路以及集成电路的制造方法技术领域，尤其涉及一种金属-绝缘体-金属的电容及其制造方法。

背景技术

微波大功率晶体管由于工作频率高，管芯面积大，管芯的输入、输出阻抗比较低，寄生参量对晶体管的性能影响严重，若直接应用于特性阻抗为50欧姆的微波系统连接，由于阻抗严重不匹配，会导致晶体管无法实现大功率输出，使得晶体管的性能无法充分发挥。为此，采用内匹配网络来对管芯的输入、输出阻抗进行提升（变换）并减少寄生参量的影响，是实现微波功率晶体管大功率、高增益输出的一种有效途径。高温工作（200℃-300℃）的内匹配晶体管，要求其采用的内匹配电容也能在高温下稳定可靠工作。

为避免加入内匹配网络后引起较大的微波损耗，对要求频率性能较高的内匹配晶体管常采用MOM（金属—氧化层—金属）电容，为提高氧化层的质量，一般是在硅片上进行高温热氧化，然后在氧化层上形成电容的一个金属电极，此电极由于还要支撑整个电容，故一般要形成100微米左右厚的纯金层，随后去掉氧化层另一面的硅直到二氧化硅层，再在此面形成MOM电容的另一个金属电极。可以看出，此方法不但用金量大，而且工艺上对氧化和硅片的腐蚀要求也比较严格，否则会影响MOM电容的成品率。

随着半导体工艺的不断进步，有一部份内匹配电容采用了MIM（金属—绝缘层—金属）结构，MOM电容实际也是MIM电容的一个分支，MIM电容的绝缘层一般采用介质淀积工艺来形成，由于已有金属层的存在，淀积介质的温度一般不会很高，从而使介质层的致密性受到影响，对MIM电容的性能也会带来不利的后果。同时，传统的MIM电容的切割是在介质层上，介质层经过金刚刀或砂轮划片刀的作用会产生较大的缺陷应力，经过后续烧结等高温过程，该应力会释放，造成绝缘介质层裂纹等缺陷，对MIM电容的长期稳定工作形成威胁，对内匹配晶体管的长期稳定、可靠工作也不利。随着SiC等高温工作的微波功率器件的发展，对耐高温工作的内匹配电容的要求也不断提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温的微波内匹配晶体管用MIM电容及其制造方法，所述制造方法能够避免绝缘介质层受到应力的影响，所述MIM电容具有优良的微波特性和耐高温性能，且易于加工。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐高温的微波内匹配晶体管用MIM电容，其特征在于包括衬底、金属下电极、绝缘介质层和金属上电极，所述金属下电极固定在所述衬底的上表面，所述金属下电极的外侧包裹有绝缘介质层，所述绝缘介质层经过高温退火处理且其上设有贯穿绝缘介质层的金属下电极引出孔，在所述金属下电极引出孔内设有与所述金属下电极固定连接的下电极引出电极，所述金属上电极固定在所述绝缘介质层的上表面。

优选的：所述绝缘介质层的厚度不低于3000                                               ，所述金属上电极和金属下电极引出电极的厚度为1μm -10μm。

优选的：所述MIM电容还包括固定在所述衬底下表面的金属化层。

优选的：所述衬底的制作材料为蓝宝石或碳化硅。

一种耐高温的微波内匹配晶体管用MIM电容的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）第一次光刻：在衬底的上表面使用光刻出金属下电极的图形；

（2）金属蒸发：将衬底加热到60℃-80℃，在衬底上蒸发1000-3000 的镍；

（3）剥离多余的金属：将在光刻胶上的金属随光刻胶一同去除掉，只留下金属下电极处的金属；

（4）淀积MIM电容的绝缘介质层：采用PECVD在具有金属下电极的衬底表面淀积一层绝缘介质层；

（5）致密退火处理：将上述晶圆片加热到800℃-850℃，对其进行退火处理；

（6）第二次光刻：形成金属下电极的引出孔，将非引出孔部分使用光刻胶作为保护掩膜；

（7）腐蚀绝缘介质层形成金属下电极的引出孔；

（8）第二次去除光刻胶：将腐蚀出金属下电极引出孔的晶圆片表面的光刻胶去除干净；

（9）金属溅射：在经过上述处理的晶圆片的上表面溅射金属钛-金或金属钛钨-金形成种子层；

（10）第三次光刻：在种子层表面形成金属上电极和下电极引出电极的图形；

（11）电镀金：对金属上电极和下电极引出电极进行电镀加厚，厚度1μm-10μm，去除光刻胶；

（12）去除并腐蚀干净金属上电极和下电极引出电极以外的种子层，形成金属上电极和下电极引出电极；