具有垂直扩散板的电容器结构制造技术

一种电容器结构，包括半导体衬底、设置在半导体衬底中的第一垂直扩散板、设置在半导体衬底中并围绕第一垂直扩散板的第一浅沟槽隔离(STI)结构、以及设置在半导体衬底中并围绕第一STI结构的第二垂直扩散板。第一垂直扩散板还包括作为半导体衬底的一部分的第一下部。第一下部被第一晶片背面沟槽隔离结构围绕并电隔离。第一晶片背面沟槽隔离结构与第一STI结构的底部直接接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有垂直扩散板的电容器结构专利
本公开总体涉及半导体
，并且更具体地，涉及在硅衬底中具有垂直布置的扩散板的电容器结构。
技术介绍
如本领域中已知的，3DNAND是闪存技术，其垂直堆叠存储单元以增加容量以实现更高的存储密度和更低的每千兆字节成本。在3DNAND技术中，存储单元在高电压下操作，并且需要电容器来实现升压。通常，MOS电容器、MOM电容器或多晶硅-多晶硅电容器用于3DNAND芯片电路中。随着3DNAND技术向高密度和高容量发展，特别是从64层到128层方案，器件数量和迹线数量显着增加，而芯片面积基本保持不变。结果，硅晶片和后期布线的空间越来越小。传统的MOS电容器或MOM电容器通常在后期阶段需要大的芯片面积或金属迹线面积，并且大面积的MOS电容器可能导致时间相关的电介质击穿(TDDB)问题。因此，本领域仍然需要一种新颖的电容器结构来满足电路要求，同时，它不需要占用太多的空间。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种在硅衬底中具有垂直布置的扩散板的电容器结构，其能够解决上述现有技术的缺点和不足。本公开的一个方面提供一种电容器结构，包括半导体衬底、设置在半导体衬底中的第一垂直扩散板、设置在半导体衬底中并围绕第一垂直扩散板的第一浅沟槽隔离(STI)结构、以及设置在半导体衬底中并围绕第一STI结构的第二垂直扩散板。第一垂直扩散板还包括作为半导体衬底的一部分的第一下部。第一下部被第一晶片背面沟槽隔离结构围绕并电隔离。根据一些实施例，第一晶片背面沟槽隔离结构与第一STI结构的底部直接接触。根据一些实施例，第一晶片背面沟槽隔离结构的横向厚度t小于第一STI结构的横向厚度。根据一些实施例，第一晶片背面沟槽隔离结构具有与第一STI结构的环形形状大致相同的环形形状。根据一些实施例，第一垂直扩散板是P型掺杂或N型掺杂区域。根据一些实施例，第二垂直扩散板是P型掺杂或N型掺杂区域。根据一些实施例，电容器结构还包括设置在半导体衬底的背面上的绝缘层。根据一些实施例，第一STI结构和第一晶片背面沟槽隔离结构将第一垂直扩散板与第二垂直扩散板隔离。根据一些实施例，第一垂直扩散板电耦合到第一电压，并且第二垂直扩散板电耦合到第二电压，其中第二电压高于第一电压。根据一些实施例，在第一垂直扩散板和第二垂直扩散板之间形成电容器，其中插入在所述第一垂直扩散板和所述第二垂直扩散板之间的第一STI结构和第一晶片背面沟槽隔离结构用作电容器电介质层。根据一些实施例，电容器结构还包括设置在第一垂直扩散板的表面处的第一重掺杂区域、以及设置在第二垂直扩散板的表面处的第二重掺杂区域。根据一些实施例，电容器结构还包括设置在半导体衬底中的第二浅沟槽隔离(STI)结构。第二STI结构围绕第二垂直扩散板、第一STI结构和第一垂直扩散板。根据一些实施例，第二垂直扩散板还包括第二下部，该第二下部是半导体衬底的一部分。根据一些实施例，第二下部被第二晶片背面沟槽隔离结构和第一晶片背面沟槽隔离结构围绕并电隔离。根据一些实施例，第二STI结构、第二垂直扩散板、第一STI结构与第一垂直扩散板同心布置。根据一些实施例，第一垂直扩散板和第二垂直扩散板是由第一STI结构和第二STI结构限定和隔离的硅活性区域。根据一些实施例，电容器结构还包括直接在第一STI结构或第二STI结构的顶表面上的无源元件。根据一些实施例，无源元件包括电阻器。根据一些实施例，无源元件包括多晶硅。根据一些实施例，电容器结构还包括围绕第二STI结构、第二垂直扩散板、第一STI结构和第一垂直扩散板的第三垂直扩散板、以及围绕第三垂直扩散板、第二STI结构、第二垂直扩散板、第一STI结构和第一垂直扩散板的第三浅沟槽隔离(STI)结构。根据一些实施例，电容器结构还包括围绕第三STI结构、第三垂直扩散板、第二STI结构、第二垂直扩散板、第一STI结构和第一垂直扩散板的第四垂直扩散板、以及围绕第四垂直扩散板、第三STI结构、第三垂直扩散板、第二STI结构、第二垂直扩散板、第一STI结构和第一垂直扩散板的第四浅沟槽隔离(STI)结构。根据一些实施例，第二垂直扩散板、第四垂直扩散板和离子阱电耦合到阳极节点，并且第一垂直扩散板和第三垂直扩散板电耦合到阴极节点。根据一些实施例，半导体衬底是硅衬底。在阅读了在各个视图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本专利技术的这些和其他目的无疑将对本领域普通技术人员变得显而易见。附图说明并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。图1是示出根据本专利技术的一个实施例的在半导体衬底中制造的电容器结构的示例性布局结构的示意图。图2是沿图1中的线I-I'截取的示意性截面图。图3至图5是示出根据本公开另一实施例的用于制造电容器结构的示例性方法的示意性截面图。将参考附图来描述本公开的实施例。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的示例性实施例，其在附图中示出以便理解和实现本公开并实现技术效果。可以理解，以下描述仅通过示例的方式进行，而不是限制本公开。本公开的各种实施例和实施例中的彼此不冲突的各种特征可以以各种方式组合和重新布置。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，对本公开的修改、等同物或改进对于本领域技术人员来说是可以理解的，并且旨在包含在本公开的范围内。要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一个实施例。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)影响这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”或“所述”的术语可以被理解为表达单数使用或表达复数使用。应当容易理解，本公开中的“在…上”、“在…之上”和“在…上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在…上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在…之上”或“在…上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层(即，直接在某物上)的含义。此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向(旋转90度或在其它取向)，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。如本文中使用的，术语“衬底”是指向其上增加后续材料的材料。可以对衬底自身进行图案化。增加在衬底的顶部上的材料可以被图案化或可以保持不被图案化。此外，衬底可以包括宽范围的半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器结构，包括：半导体衬底；第一垂直扩散板，其设置在所述半导体衬底中，其中所述第一垂直扩散板还包括作为所述半导体衬底的一部分的第一下部，并且其中所述第一下部被第一晶片背面沟槽隔离结构围绕并电隔离；第一浅沟槽隔离(STI)结构，其设置在所述半导体衬底中，并且所述第一STI结构围绕所述第一垂直扩散板；以及第一导电类型的第二垂直扩散板，其设置在所述半导体衬底中，并且所述第二垂直扩散板围绕所述第一STI结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电容器结构，包括：半导体衬底；第一垂直扩散板，其设置在所述半导体衬底中，其中所述第一垂直扩散板还包括作为所述半导体衬底的一部分的第一下部，并且其中所述第一下部被第一晶片背面沟槽隔离结构围绕并电隔离；第一浅沟槽隔离(STI)结构，其设置在所述半导体衬底中，并且所述第一STI结构围绕所述第一垂直扩散板；以及第一导电类型的第二垂直扩散板，其设置在所述半导体衬底中，并且所述第二垂直扩散板围绕所述第一STI结构。2.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一晶片背面沟槽隔离结构与所述第一STI结构的底部直接接触。3.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一晶片背面沟槽隔离结构的横向厚度小于所述第一STI结构的横向厚度。4.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一晶片背面沟槽隔离结构具有与所述第一STI结构的环形形状相同的环形形状。5.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一垂直扩散板是P型掺杂或N型掺杂区域。6.根据权利要求5所述的电容器结构，其中所述第二垂直扩散板是P型掺杂或N型掺杂区域。7.根据权利要求1所述的电容器结构，还包括：设置在所述半导体衬底的背面上的绝缘层。8.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一STI结构和所述第一晶片背面沟槽隔离结构将所述第一垂直扩散板与所述第二垂直扩散板隔离。9.根据权利要求1所述的电容器结构，其中所述第一垂直扩散板电耦合到第一电压，并且所述第二垂直扩散板电耦合到第二电压，其中所述第二电压高于所述第一电压。10.根据权利要求1所述的电容器结构，其中在所述第一垂直扩散板和所述第二垂直扩散板之间形成电容器，其中插入在所述第一垂直扩散板和所述第二垂直扩散板之间的所述第一STI结构和所述第一晶片背面沟槽隔离结构用作电容器电介质层。11.根据权利要求1所述的电容器结构，还包括：第一重掺杂区域，其设置在所述第一垂直扩散板的表面上；以及第二重掺杂区域，其设置在所述第二垂直扩散板的表面上。12.根据权利要求1所述的电容器结构，还包括：第二浅沟槽隔离(STI)结构，其设置在所述半导体衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42