III-V襯底上的高介電常數(shù)電容器結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本公開涉及一種III?V襯底上的高介電常數(shù)電容器結(jié)構(gòu)。一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含III?V半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；第一電極；安置于所述第一電極上方的第一阻擋層；安置于所述第一電極上方的第一粘附層；安置于所述第一粘附層上方的第一鈍化層；安置于所述第一鈍化層上方的介電層；安置于所述介電層上方的第二鈍化層；安置于所述第二鈍化層上方的第二粘附層；安置于所述第二粘附層上方的第二阻擋層；以及安置于所述第二阻擋層上方的第二電極。

High Dielectric Constant Capacitor Structure on III-V Substrate

The present disclosure relates to a high dielectric constant capacitor structure on a III_V substrate. A semiconductor structure includes a III_V semiconductor structure; a first electrode; a first barrier layer placed above the first electrode; a first adhesion layer placed above the first electrode; a first passivation layer placed above the first adhesion layer; a dielectric layer placed above the first passivation layer; a second passivation layer placed above the dielectric layer; and a second passivation layer placed above the first passivation layer. A second adhesion layer above the second passivation layer; a second barrier layer above the second adhesion layer; and a second electrode above the second barrier layer.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
III-V襯底上的高介電常數(shù)電容器結(jié)構(gòu)
本公開大體上涉及電容器裝置，且更具體來說涉及III-V襯底上的高介電常數(shù)電容器結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
包含射頻(RF)、微波和毫米波裝置的無線通信裝置常常由第III到第V族半導(dǎo)體材料(例如GaAs或GaAs合金或InP或InP合金)構(gòu)成，且常用于無線通信系統(tǒng)中。這些無線通信裝置可包含功率放大器、低噪聲放大器、開關(guān)和其它類似裝置，且可包含在例如單片微波/毫米波集成電路(MMIC)的集成電路中。隨著越發(fā)需要在無線通信裝置中的常常較小占用面積中提供較大功能性，通常需要不斷減小裝置和IC的裸片大小。舉例來說，功率放大器裸片大小在過去幾十年內(nèi)已不斷降低，以努力滿足在功能和較小整體組件(例如，移動電話)方面的不斷增長的需求。除了例如異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的有源晶體管組件，和例如假型HEMT(pHEMT)的高電子遷移率晶體管(HEMT)之外，功率放大器的伴隨電路需要電容器、電阻器和用于阻抗匹配、去耦、偏壓設(shè)置、靜電放電保護(hù)等的二極管。在已知功率放大器中，電容器常常包含作為介電層的氮化硅(Si3N4)，其是使用等離子體增強(qiáng)式化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積而成。此類電容器常常耗用較大裸片面積，取決于電路約為10％到50％。III-V晶片和相關(guān)聯(lián)專用制造過程相對昂貴(例如相比于基于硅的集成電路過程)，且始終需要減小移動電話組件的面積和體積以實(shí)現(xiàn)較小手持機(jī)，或?yàn)楝F(xiàn)有手持機(jī)大小內(nèi)的其它組件(例如電池)提供較多空間。用于手持機(jī)RF功率放大器中的電容器常常需要維持高擊穿電壓，以在放大器在不匹配的輸出負(fù)載條件下操作期間能經(jīng)受住電力應(yīng)力，并簡化靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)。對高擊穿電壓的這些要求防止將常規(guī)電容器電介質(zhì)(例如PECVD氮化硅)的厚度減小為低于固定厚度(取決于特定RF模塊設(shè)計(jì))，以便增大其面積電容密度。因此，需要至少克服上文所描述的已知電容器的缺點(diǎn)的用于集成到III-V無線功率放大器裝置中的電容器結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本公開的方面涉及一種電容器，其包括：第一電極；安置于第一電極上方的第一阻擋層；安置于第一電極上方的第一粘附層；安置于第一粘附層上方的第一鈍化層；安置于第一鈍化層上方的介電層；安置于介電層上方的第二鈍化層；安置于第二鈍化層上方的第二粘附層；安置于第二粘附層上方的第二阻擋層；以及安置于第二阻擋層上方的第二電極。在本公開的另一方面中，一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：III-V半導(dǎo)體凸臺結(jié)構(gòu)；安置于III-V半導(dǎo)體凸臺結(jié)構(gòu)上方的第一電極；安置于第一電極上方的第一阻擋層；安置于第一電極上方的第一粘附層；安置于第一粘附層上方的第一鈍化層；安置于第一鈍化層上方的介電層；安置于介電層上方的第二鈍化層；安置于第二鈍化層上方的第二粘附層；安置于第二粘附層上方的第二阻擋層；以及安置于第二阻擋層上方的第二電極。在本公開的又一方面中，一種具有電容的電容器包括：具有面積的第一電極；安置于第一電極上方的介電層，所述介電層具有面積和在氮化硅(Si3N4)的相對電容率的大約3.1倍與大約3.6倍之間的范圍內(nèi)的相對電容率；以及安置于介電層上方且具有面積的第二電極，其中所述面積為具有所述電容且包括氮化硅介電層的另一電容器的面積的至少一半。附圖說明當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，從以下詳細(xì)描述能最好地理解代表性實(shí)施例。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，各種特征未必按比例繪制。實(shí)際上，為了論述清楚起見，可任意增大或降低尺寸。在適用且實(shí)際的情況下，相同參考數(shù)字指代相同元件。圖1是根據(jù)代表性實(shí)施例的電容器結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖2A到2C是根據(jù)代表性實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造順序的橫截面圖。圖3是根據(jù)代表性實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖4是根據(jù)代表性實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的透視圖。圖5是示出已知電容器和本專利技術(shù)教示的電容器的電容的圖示。圖6是示出已知電容器和本專利技術(shù)教示的電容器的電容與重疊面積的圖示。圖7是示出已知電容器和本專利技術(shù)教示的電容器的擊穿電壓與概率的圖示。具體實(shí)施方式在以下詳細(xì)描述中，出于解釋而非限制的目的，闡述公開具體細(xì)節(jié)的實(shí)例實(shí)施例以便提供對本專利技術(shù)教示的透徹理解。然而，得益于本公開的所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將顯而易見，根據(jù)本專利技術(shù)教示的脫離本文中公開的具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例仍在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，可省略對熟知設(shè)備和方法的描述，以免混淆對實(shí)例實(shí)施例的描述。此類方法和設(shè)備明顯處于本專利技術(shù)教示的范圍內(nèi)。本文中所使用的術(shù)語僅是出于描述特定實(shí)施例的目的，且并不意圖為限制性的。另外，所界定術(shù)語為所界定術(shù)語在相關(guān)上下文中常理解和接受的技術(shù)、科學(xué)或一般含義。除非上下文另外明確規(guī)定，否則如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，術(shù)語“一”和“所述”包含單數(shù)和復(fù)數(shù)個提及物。因此，舉例來說，“一裝置”包含一個裝置和復(fù)數(shù)個裝置。如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，且除了其一般含義之外，術(shù)語“大體”或“大體上”意指在可接受限值或程度內(nèi)。舉例來說，“大體上取消”意指所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)為取消是可接受的。如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，且除了其一般含義之外，術(shù)語“大約”意指在所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的可接受限值或量內(nèi)。舉例來說，“大約相同”意指所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)為所述物品相比之下是相同的。例如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“上部”和“下部”的相對術(shù)語可用于描述各種元件的彼此關(guān)系，如附圖中所說明。這些相對術(shù)語意圖涵蓋裝置和/或元件除了圖式中描繪的定向之外的不同定向。舉例來說，如果裝置相對于圖式中的視圖翻轉(zhuǎn)，那么例如描述為在另一元件“上方”的元件現(xiàn)在將在所述元件“下方”。類似地，如果裝置相對于圖式中的視圖旋轉(zhuǎn)90o，那么描述為在另一元件“上方”或“下方”的元件現(xiàn)在將“鄰近”另一元件；其中“鄰近”意指鄰接另一元件，或在元件之間具有一或多個層、材料、結(jié)構(gòu)等。所描述的實(shí)施例大體上涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括：III-V半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；第一電極；安置于第一電極上方的第一阻擋層；安置于第一電極上方的第一粘附層；安置于第一粘附層上方的第一鈍化層；安置于第一鈍化層上方的介電層；安置于介電層上方的第二鈍化層；安置于第二鈍化層上方的第二粘附層；安置于第二粘附層上方的第二阻擋層；以及安置于第二阻擋層上方的第二電極。在下文更充分描述的某些代表性實(shí)施例中，介電層具有在大約20到大約25的范圍內(nèi)的介電常數(shù)。有益的是，由于平行板電容器的電容與介電常數(shù)和電極與介電層的接觸重疊面積成正比，因此本專利技術(shù)教示的電容器結(jié)構(gòu)的介電層的相對高介電常數(shù)允許形成如下電容器：其電容與具有相對低介電常數(shù)的介電層的已知電容器相同，但其面積尺寸以相對高介電常數(shù)材料與相對低介電材料的比率的因數(shù)來減小。此外，且如下文將更充分描述，由于平行板電容器的電容與平行板電極之間的距離(即，介電材料的厚度)成反比，因此在電容器的電極與介電層的所要重疊面積減小與本專利技術(shù)教示的電容器結(jié)構(gòu)的所要擊穿電壓(BVD)增大之間可能需要進(jìn)行權(quán)衡。有益的是，為與III-V半導(dǎo)體制造集成，由用于本專利技術(shù)教示的電容器中的高k介電材料的實(shí)施方案提供的集成特征為與III-V處理兼容的低沉積溫度(例如，小于大約300℃)，其中歐姆觸點(diǎn)常常包括通常以420℃或更小合金化的AuGeNi；和足夠高的電介質(zhì)擊穿，以確保電容器在放大器在不匹配的負(fù)載條件下操作期間或靜電放電事件期間可經(jīng)歷的較高電壓期間能經(jīng)受本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電容器，其包括：第一電極；第一阻擋層，其安置于所述第一電極上方；第一粘附層，其安置于所述第一電極上方；第一鈍化層，其安置于所述第一粘附層上方；介電層，其安置于所述第一鈍化層上方；第二鈍化層，其安置于所述介電層上方；第二粘附層，其安置于所述第二鈍化層上方；第二阻擋層，其安置于所述第二粘附層上方；以及第二電極，其安置于所述第二阻擋層上方。

【技術(shù)特征摘要】
2017.06.28 US 15/635,4061.一種電容器，其包括：第一電極；第一阻擋層，其安置于所述第一電極上方；第一粘附層，其安置于所述第一電極上方；第一鈍化層，其安置于所述第一粘附層上方；介電層，其安置于所述第一鈍化層上方；第二鈍化層，其安置于所述介電層上方；第二粘附層，其安置于所述第二鈍化層上方；第二阻擋層，其安置于所述第二粘附層上方；以及第二電極，其安置于所述第二阻擋層上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述介電層包括非晶形五氧化二鉭(Ta2O5)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器，其中所述介電層具有介于大約20到大約25的范圍內(nèi)的介電常數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器，其中所述第一和第二阻擋層包括氮化硅(Si3N4)，所述第一和第二粘附層包括鈦，且所述第一和第二鈍化層包括鉑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器，其中所述第一和第二阻擋層的氮化硅各自具有介于大約與大約的范圍內(nèi)的厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容器，其中所述介電層的非晶形Ta2O5具有介于大約與大約的范圍內(nèi)的厚度。7.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括：III-V半導(dǎo)體凸臺結(jié)構(gòu)；第一電極，其安置于所述III-V半導(dǎo)體凸臺結(jié)構(gòu)上方；第一阻擋層，其安置于所述第一電極上方；第一粘附層，其安置于所述第一電極上方；第一鈍化層，其安置于所述第一粘附層上方；介電層，其安置于所述第一鈍化層上方；第二鈍化層，其安置于所述介電層上方；第二粘附層，其安置于所述第二鈍化層上方；第二阻擋層，其安置于所述第二粘附層上方；以及第二電極，其安置于所述第二阻擋層上方。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述介電層包括非晶形五氧化二鉭(Ta2O5)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述介電層具有介于大約20到大約25的范圍內(nèi)的介電常數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二阻擋層包括氮化硅(Si3N4)，所述第一和第二粘附層包括鈦，且所述第一和第二阻擋層包括鉑。11....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·葉爾丹迪，P·尼克爾，T·鄧甘，J·阿布羅克華，
申請(專利權(quán))人：安華高科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：新加坡,SG