[发明专利]高密度集成有源电容

说明书

本发明涉及一种高密度集成有源电容，属于电子技术领域。该高密度集成有源电容的沟槽两侧设置有覆盖耗尽区的源区，为沟槽电容负极板提供反型层载流子，为形成于沟槽与耗尽区之间的沟槽电容以及耗尽区与P型衬底之间的耗尽电容分别提供电极引出，改变内部电容的连接方式，将串联电容转变成并联电容，从而使得本发明的有效电容比现有技术中不具备源区的电容大得多，大幅提高了电容密度，适用于各种集成电路，且本发明的高密度集成有源电容可采用标准制程，生产制造方便，成本相对低廉。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及电容技术领域，具体是指一种高密度集成有源电容。

背景技术

DC-DC同步变换器，电路结构如图1所示，通常需要一个连接于Vin和GND之间的输入电容C_IN来改善开关电压振铃问题。

如图2所示的MIM电容(Metal Insulator Metal Capacitor)主要用于集成电路。然而，如果需要更大的电容，就无法避免地需要更大的硅区域。

采用沟槽电容(Trench Capacitor)是增加电容密度的好方法，但沟槽电容通常是由特殊基材(N++sub或P++sub)或复杂结构(多层沟槽)制成的分立器件结构，与标准工艺不兼容。同时，对于大多数集成电路，通常需要P型连接到低电位，N型连接到高电位，以避免任何寄生PN结的开启。

如果沟槽电容直接采用标准工艺制造，如图3A所示，采用P型衬底(P-SUB)，该P型衬底总是连接到低电位，而沟槽中的电极应连接到高电位。在这种情况下，当电压施加到电容器上时，如图3B所示，P-SUB电容器将出现耗尽层。等效电路图如图3C所示，总电容将是沟槽电容与耗尽电容的串联，远远小于沟槽电容。

因此，如何提供一种兼容标准制程，适用于集成电路的高密度集成有源电容成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种为低电位提供源区电容电极，将沟槽电容和耗尽电容分开，从而提高电容密度，适用于集成电路，且采用标准制程的高密度集成有源电容及集成芯片。

为了实现上述的目的，本发明的高密度集成有源电容具有如下构成：

该高密度集成有源电容，包括：

衬底，具有第一导电类型；

至少一个沟槽，设置于所述的衬底中，该沟槽包括：设置于该沟槽内壁的介质层及设置于该沟槽内的导电层，该导电层及所述的衬底均为该电容的电极，且极性相反；

电极引出端，具有第一导电类型，设置于所述衬底顶部；

源区，具有第二导电类型，设置于所述衬底顶部，位于所述沟槽与所述电极引出端之间，并与电极引出端相连；

在所述电容的正负极间施加电压，所述源区为所述沟槽周围提供反型层载流子。

该高密度集成有源电容中，所述的电容正极连接输入电压，所述的电容负极接地，在施加电压的情况下，所述沟槽周围的衬底中形成耗尽区，所述的源区覆盖于全部所述耗尽区的顶部，为所述沟槽周围提供反型层载流子，形成于所述沟槽与所述耗尽区之间的沟槽电容以及所述耗尽区与所述衬底之间的耗尽电容，并为所述沟槽电容与耗尽电容分别提供电极引出，使该高密度集成有源电容的等效电容为所述的沟槽电容与耗尽电容串联后与该沟槽电容并联。

该高密度集成有源电容中，在施加电压的情况下，所述的源区提供的反型层载流子浓度为1e18cm^-3至1e20cm^-3。

该高密度集成有源电容中，所述的介质层为二氧化硅层、氮化硅、high-k材料、铪氧化物或锆氧化物。

该高密度集成有源电容中，所述的导电层为多晶硅层或金属材料层。