[发明专利]集成电路中的集成电容器

说明书

本公开涉及集成电路中的集成电容器。本文公开一种SOI IC，所述SOI IC包括集成电容器，所述集成电容器包括金属‑绝缘体‑金属MIM电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器的并联布置：其中所述第二电容器包括所述衬底和具有n型掺杂的多个半导体层中的一个作为板，且包括掩埋氧化物层作为电介质；所述第三电容器包括多晶硅层和具有n型掺杂的多个半导体层中的另外的一个作为板，且包括所述多个半导体层与金属化堆栈之间的绝缘层作为电介质；并且所述第四电容器包括多晶硅插塞和所述多个半导体层中的至少一个作为板，且包括氧化物内衬作为电介质，其中所述氧化物内衬和所述多晶硅插塞形成横向隔离(DTI)结构的一部分。

技术领域

本发明涉及集成到集成电路(IC)中的集成电容器。

背景技术

现代集成电路越来越多地包含与晶体管等有源组件集成的所谓的无源组件，即电容器、电感器和电阻器。鉴于早已认识到所谓的寄生效应(即电容、电感和电阻，这是有源组件设计不可避免的结果)会影响电路性能，近年来已经将电路设计成有意将界限分明的无源组件引入到集成电路中。好处是不言而喻的，例如，除IC外所需的分离的无源组件更少，这简化了电路板级组装。然而，由于这种集成无源组件占据集成电路芯片上的空间，导致了更大的装置，因此它们确实增加了每个装置的成本。

一些类型的集成电路在集成无源组件方面、特别是就本公开而言在集成电容器方面比其它类型的集成电路面临更大的挑战。例如，模拟电路中的电流一般大于等效数字电路的电流，这会增加挑战，因为电容必须相应地更大。此外，由于较高的工作电压需要更厚或更高质量的电介质以避免电容器内的泄漏，因此对于例如可用于汽车应用的高压电路而言，挑战更大。

尽管已知多种不同形式的集成电容，甚至其一些组合，但总体而言，迄今为止，组合集成电容一直具有挑战性。

发明内容

根据本公开，提供一种绝缘体上硅SOI集成电路IC，所述SOI IC 包括：具有第一和第二主表面的半导体衬底；在所述第一表面上的掩埋氧化物BOX层；在所述BOX层上方的多个半导体层，所述多个半导体层包括多个区且至少包括n型掩埋层(NBL)和n阱(DPN)；在所述多个半导体层上方的绝缘层(STI)；在所述绝缘层上方的图案化多晶硅层 (多晶1)；金属化堆栈，所述金属化堆栈包括多个图案化金属层，所述多个图案化金属层之间具有绝缘材料层，所述绝缘材料层各自具有穿过其中连接所述图案化金属层的多个导电通孔；横向隔离结构(DTI)，所述横向隔离结构包括多晶硅材料插塞，所述插塞位于穿过所述多个半导体层延伸到所述第一主表面且具有氧化物内衬的沟槽中；其中所述集成电路包括集成电容器，所述集成电容器包括金属-绝缘体-金属MIM电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器的并联布置：其中所述MIM 电容器包括在所述金属化堆栈内；所述第二电容器包括所述衬底和所述多个半导体层中的n型半导体层作为板，且包括所述掩埋氧化物层作为电介质；所述第三电容器包括所述多晶硅层和所述多个半导体层中的另外的n型半导体层作为板，且包括所述绝缘层作为电介质；并且所述第四电容器包括所述多晶硅插塞和所述多个半导体层中的至少一个作为板，且包括所述氧化物内衬作为电介质。

因此，与已知的集成电容器相比，具有可接受线性的每单位面积的电容可显著增加。

在一个或多个实施例中，所述MIM包括由绝缘材料分隔开的导电指的栅极并且包括在所述金属化堆栈中，使得每个图案化金属层包括相应一对梳状结构电极，每个梳状结构电极具有大致垂直于主干的交指型指并且电耦合到相邻层中的水平偏移的梳状结构电极，并且其中所述梳状结构电极中在上部金属层上的一个包括所述集成电容器的第一电极，并且所述梳状结构电极中在最下部金属层上的一个电连接到所述第二电容器。在一个或多个实施例中，所述MIM电容器具有四个金属层。

在一个或多个实施例中，所述梳状结构电极中在上部金属层上的所述一个是最上部层。所述金属化堆栈内的基本上所有所述金属层可用于包括在所述MIM电容器中。