[发明专利]由诸如FINFET的薄垂直半导体结构形成的高密度电容器

说明书

可以在集成电路的衬底中制造垂直结构，且该垂直结构用于形成集成电路的高密度电容。这些薄垂直结构可以被配置成用作电容器中的绝缘体。可以使用诸如FinFET(鳍结构场效应晶体管)技术和制造过程的三维半导体制造技术来制造垂直结构。基于薄垂直结构的电容器可以与其它电路集成在一起，所述其他电路可以利用诸如FinFET晶体管的薄垂直结构。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2015年5月8日提交的且标题为“Methods and Implementations forusing FinFET Technology to Make High Density Capacitors”的Zhonghai Shi等人的美国临时专利申请No.62/158,892的优先权利益，该申请通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及制造集成电路。更具体地，本公开的部分涉及制造与集成电路集成的电容器。

背景技术

电容器是很多电子器件且尤其是处理模拟和数字电路的混合信号电路的重要部件。电容器可以与集成电路(IC)单独制造并且接着耦合到集成电路(IC)作为外部电容器。电容器也可以被集成到IC内。与外部电容器比较，集成电容器消耗较少的空间，具有较低的剖面，且通常较容易包括在诸如移动电话的低剖面电子器件内。

常规电容器结构是平面金属绝缘体金属(MIM)结构，且在图1中示出了一个这样的结构。图1是根据现有技术的金属-绝缘体-金属(MIM)的横截面视图。电容器100包括由金属层102和106围绕的绝缘体层104。MIM结构的电容与MIM电容器的横向面积(L*W)和绝缘体层104的厚度(T)有关。由常规平面MIM电容器，例如图1的电容器提供的电容限制在衬底上的包括集成电容器的电路的密度。

在这里提到的缺点仅仅是代表性的，且简单地被包括以强调存在对改进的电气部件、特别是对在诸如移动电话的消费者级器件中使用的电容器的需要。这里所述的实施例解决了某些缺点，但不一定必须是在这里所述或在本领域中已知的每个缺点。

发明内容

增加集成电路(IC)中的电容的密度的一种方式是构建垂直结构，而不是平面结构。衬底常常比集成电路所需的厚得多，因为薄衬底难以操纵，且与容纳衬底的电子器件比较，甚至厚衬底仍然非常薄。例如，衬底的厚度常常以微米为单位被测量，而电子器件的厚度常常以毫米为单位被测量。也就是说，电子器件常常比用于制造IC的衬底厚数千倍。即使衬底可以是数百微米厚，在衬底上构造的电路也只占据衬底的顶部的非常小的部分。因此，垂直地构造到衬底内的电容器可以利用在集成电路中的以前未使用的空间来提供比惯例可用的更高密度的电容。

垂直结构的一个实施例可以包括在衬底上制造的薄垂直半导体结构。这些薄垂直结构可以被配置为用作电容器中的绝缘体。这样的结构的电容与结构的高度成比例。结构的高度可增加而不太影响这样的结构的横向尺寸。因此，当由薄垂直结构而不是常规平面晶体管制造电容器时，可以制造较高密度的电容器。此外，在一些实施例中，薄垂直结构可被制造到衬底内。这可以实现高密度电容器的制造而不明显增加IC的高度。在一个实施例中，可以使用三维半导体制造技术，例如FinFET(鳍结构场效应晶体管)技术和制造工艺，来制造垂直结构。

根据现有技术，由FinFET技术提供的鳍结构用作金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)沟道。现代3D技术中的鳍结构可被制造得非常薄，使得它可用作集成电容器的电介质。在本公开的实施例中，鳍结构电容器的布局效率可以比一大得多，从而提供有效得多的布局，因为鳍结构高度与鳍结构间距之比可增大至远大于一。