基于硅通孔技术的三维MIM电容器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于硅通孔技术的三维MIM电容器及其制备方法，三维MIM电容器包括硅衬底，所述硅衬底上刻蚀盲孔阵列，所述硅衬底表面和盲孔内壁沉积绝缘层，所述绝缘层上依次制作有第一金属层、介质层、第二金属层和种子层，所述盲孔内填充有金属材料作为硅通孔金属层。制备方法包括：采用干法刻蚀技术在硅片表面形成深孔，采用等离子化学气相沉积技术制作绝缘层，采用磁控溅射技术制作种子层，采用电镀工艺对孔进行铜填充，采用化学机械抛光去除多余的铜。本发明专利技术有效解决了传统二维MIM电容的电容密度较低的问题，实现了三维MIM电容的制造。

【技术实现步骤摘要】
基于硅通孔技术的三维MIM电容器及其制备方法
本专利技术涉及微波无源器件
，具体地，涉及一种基于硅通孔技术的三维MIM电容器及其制备方法。
技术介绍
随着集成电路对电容器要求的不断提高，为满足不同的场景下的应用需求，多种结构的电容器得到了研究，如多晶硅-绝缘层-多晶硅结构、金属-氧化物-半导体结构、金属-绝缘层-金属结构。MIM电容器的两个电极采用金属，中间是沉积的介质层，具有电容密度高、电容电压系数低、电容值控制精确、寄生电容小、缺陷密度低等优点，得到了广泛的应用。传统的二维MIM电容器的制备工艺过程涉及了多层薄膜的沉积和电极的刻蚀，通常采用的方法为溅射金属电极、沉积介质薄膜、光刻胶制作电极图形、反应离子刻蚀。然而，综合考虑电容密度、二次电压系数、漏电流密度和品质因子等方面的要求，单一的二维平面结构MIM电容器已无法符合电路对电容的要求。经过对现有技术的检索，申请号为200510132219.8的专利技术专利公开了一种金属-绝缘体-金属电容器，包括：下电极；上电极，位于该下电极上；以及电容介质层，位于该上电极与该下电极之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，包括硅衬底(101)，所述硅衬底(101)上刻蚀盲孔阵列，所述硅衬底(101)表面和盲孔内壁沉积绝缘层(102)，所述绝缘层(102)上依次制作有第一金属层(103)、介质层(104)、第二金属层(105)、和种子层(107)，所述盲孔内填充有金属材料作为硅通孔金属层(106)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，包括硅衬底(101)，所述硅衬底(101)上刻蚀盲孔阵列，所述硅衬底(101)表面和盲孔内壁沉积绝缘层(102)，所述绝缘层(102)上依次制作有第一金属层(103)、介质层(104)、第二金属层(105)、和种子层(107)，所述盲孔内填充有金属材料作为硅通孔金属层(106)。


2.根据权利要求1所述的基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，所述盲孔阵列的图形采用多孔图形或沟槽图形。


3.根据权利要求1所述的基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，所述盲孔的深宽比为4:1。


4.根据权利要求1所述的基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，所述种子层(107)的材料为金属钛/铜，所述盲孔内填充的金属材料为铜；所述绝缘层(102)的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种。


5.根据权利要求1所述的基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，所述第一金属层(103)和第二金属层(105)的材料选自铜、铝、钽、氮化钽、氮化钛中的一种。


6.根据权利要求1所述的基于硅通孔技术的三维MIM电容器，其特征在于，所述绝缘层(102)将所述硅衬底(101)表面全覆盖；所述第一金属层(103)将所述绝缘层(102)表面全覆盖；所述第二金属层(105)将所述介质层(104)表面全覆盖；所述硅通孔金属层(106)将所述第二金属层(105)表面全覆盖；所述第一金属层(103)部分裸露。

【专利技术属性】
技术研发人员：温嘉鸣，周亮，张成瑞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31