[发明专利]具有零温度系数电容器的集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电容器的领域。

背景技术

电子电容器可以工作在一温度范围上。可能期望形成一种电容器，其在工作温度范围上展示出基本恒定的电容。

发明内容

可以通过形成二氧化硅电容器介电层，之后将磷放置到介电层中，以获得在1.7×10²⁰atmos/cm³和2.3×10²⁰atmos/cm³之间的磷密度，由此形成零温度系数（ZTC）电容器。磷可以是离子注入的，扩散源提供的，或通过其他方法提供的。ZTC电容器的温度系数可以在-1每摄氏度百万分之一（ppm/℃）和1ppm/℃之间。ZTC电容器可以形成为集成电路的一部分。

附图说明

图1A至图1H是以连续的制造阶段描述的、具有依照实施例形成的ZTC电容器的集成电路的横截面图。

图2是所测得的电容器的温度系数与电容器介电层中的磷密度的函数的图表。

具体实施方式

零温度系数（ZTC）电容器可以包含下导电板、电容器介电层和上导电板。ZTC电容器的电容可能在一温度范围上变化。可以通过将在该温度范围中的不止一个温度处测得的ZTC电容器的电容值拟合到等式1的表达式，来估计ZTC电容器的温度系数K_T：

C(T)=C(T_REF)×[l+(k_T×(T-T_REF)]]，等式1其中C（T）是在温度T处的电容值，T_REF是参考温度，例如27℃。

可以将磷放置在电容器介电层中，以获得在1.7×10²⁰atoms/cm³和2.3×10²⁰atmos/cm³之间的磷原子密度。与本发明有关的进行的工作表明，ZTC电容器的温度系数KT可能在-1ppm/℃和1ppm/℃之间。

ZTC电容器可以形成为集成电路的一部分。在一个实施例中，底板可以包含用于形成集成电路中的金属氧化物半导体（MOS）晶体管的栅极的栅极材料。在另一个实施例中，底板可以包含用于形成集成电路中的互连的金属。

为了这个描述的目的，描述材料的元素分子式而没有下标的术语不暗示元素的特定的化学计量学。例如，术语TiSiN描述含有钛（Ti）、硅（Si）和氮（N）的材料，不一定具有1:1:1的Ti:Si:N的原子比例。描述具有下标的材料的元素分子式的术语暗示由下标给出的化学计量学。例如，术语SiO₂描述含有硅和氧（O）的材料，其中Si:O原子比基本上等于1:2。

在含有ZTC电容器的集成电路的某些实例中，基本上整个集成电路专用于ZTC电容器。在含有ZTC电容器的集成电路的其他实例中，例如模拟集成电路，集成电路可以含有另一有源元件，例如金属氧化物半导体（MOS）晶体管。

图1A至图1H示出了以连续的制作阶段描述的、含有依照实施例形成的ZTC电容器的集成电路。

参考图1A，在衬底1002中和在其上形成集成电路1000，衬底可以是单晶硅晶片，但是也可以是绝缘衬底硅（SOI）晶片、具有不同晶向区域的混合晶向技术（HOT）晶片、另一个材料例如砷化镓的半导体晶片或适于制造IC1000的其他材料。在本实施例的一个实现中，衬底1002可以包含电绝缘层，例如陶瓷、晶体状氧化铝、玻璃、塑料或其他不导电材料。

可以在衬底1002的顶表面上形成场氧化层1004的一个或更多元件，例如厚度在250纳米和600纳米之间的二氧化硅。可以通过浅沟道隔离（STI）或硅的局部氧化（LOCOS）工艺来形成场氧化层元件1004。在STI工艺中，可以通过高密度等离子体（HDP）或高纵横比工艺（HARP）淀积二氧化硅。在本实施例的一个实现中，可以在衬底1002的顶表面上形成MOS晶体管的栅极介电层1006。

在衬底1002上形成第一导电层1008，可能接触场氧化层元件1004（如果存在）并且可能接触栅极介电层1006（如果存在）。在集成电路1000中包括MOS晶体管的本实施例的实现中，第一导电层1008可以包含例如用于形成MOS晶体管的栅极的多晶硅的材料。