[发明专利]硅电容器内部多层电极连接结构及连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层电极连接结构及连接方法，尤其是一种硅电容器内部多层电极连接结构及连接方法，属于半导体技术的技术领域。

背景技术

硅电容器在目前市场上是新颖的产品，硅电容由多个内部小电容通过内部多层电极并联而成，内部电极材料是原位掺杂多晶硅。众所周知，电子技术常用的电容器有电解电容器、多层陶瓷电容器、薄膜电容器等。这些电容器有的使用寿命短，有的耐高温性差，有的等效串联电阻大，有的高频性能差、有的体积大，应用范围各有限制。硅电容采用成熟的半导体技术，同时克服了上述缺点，但电容量小。增加电容量就必须增加内部小电容的数量，也就是增加内部电极的层数，但内部电极每增加一层，就要增加两次光刻，这样制造成本非常高。所以目前市场上多晶作为硅电容器内部电极的只有两层，电容密度低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种硅电容器内部多层电极连接结构及连接方法，其电容密度高，工艺兼容，降低制造成本，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述硅电容器内部多层电极连接结构，包括衬底；所述衬底的表面上形成第一内部电极层，所述第一内部电极层的上方设有若干交替分布的奇数电极层与偶数电极层，且奇数电极层与偶数电极层在衬底上方匹配对应；奇数电极层与偶数电极层间设置有介质层，且第一内部电极层与邻近的奇数电极层间通过介质层相连；所述衬底上方设有互连电极，所述互连电极包括第一金属外电极及第二金属外电极，所述第一金属外电极与奇数电极层及第一内部电极层等电位连接，第二金属外电极与偶数电极层等电位连接，第一金属外电极与第二金属外电极绝缘隔离。

所述衬底上方最外层的偶数电极层上覆盖有绝缘介质层；衬底的上方设有奇数层连接孔及偶数层连接孔，奇数层连接孔内填充有奇数层连接线，且奇数层连接线覆盖于绝缘介质层上；偶数层连接孔内填充有偶数层连接线，且偶数层连接线覆盖于绝缘介质层上；第一金属外电极与奇数层连接线欧姆接触，以通过奇数层连接线与第一内部电极层及奇数电极层等电位连接；第二金属外电极与偶数层连接线欧姆接触，以通过偶数层连接线与偶数电极层等电位连接；第一金属外电极、奇数层连接线通过绝缘隔离层与第二金属外电极、偶数层连接线绝缘隔离。

所述衬底采用P型导电类型的硅，通过在P型衬底表面掺杂N型杂质形成第一内部电极层。

所述衬底内设有若干凹槽，第一内部电极层、介质层及奇数电极层与偶数电极层依次覆盖于凹槽内。

所述奇数电极层与偶数电极层均为导电多晶硅。

所述奇数电极层、偶数电极层的厚度为500nm~800nm。

一种硅电容内部多层电极连接方法，所述多层电极连接方法包括如下步骤：

a、提供第一导电类型的衬底，并在衬底的表面上淀积掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀掩膜层，以在衬底内形成所需的凹槽；

b、去除上述衬底上的掩膜层，并在衬底及凹槽上进行第二导电类型杂质的掺杂和推结，以形成第一内部电极层；

c、去除上述衬底表面的氧化层；

d、在上述第一内部电极层的表面上淀积交替分布的奇数电极层及偶数电极层，邻近第一内部电极层的奇数电极层与第一内部电极层间通过生长介质层间隔，且奇数电极层与偶数电极层间通过生长介质层间隔， 

e、在上述最外层的偶数电极层上淀积绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖于偶数电极层上；

f、选择性地掩蔽和光刻绝缘介质层，以在衬底的上方形成奇数层连接孔及偶数层连接孔，奇数层连接孔从绝缘介质层的表面向下延伸直至衬底的表面，偶数层连接孔从绝缘介质层的表面向下延伸直至邻近第一内部电极层的奇数电极层；

g、在上述衬底上原位掺杂淀积多晶硅层，所述多晶硅层填充分别填充在奇数层连接孔及偶数层连接孔内，选择性地掩蔽和刻蚀多晶硅层，以在衬底上方形成奇数层连接线及偶数层连接线，奇数层连接线与第一内部电极层及奇数电极层相接触，偶数层连接线与偶数电极层相接触；

h、对上述奇数层连接线及偶数层连接线退火；

i、在上述绝缘介质层上淀积绝缘隔离层，选择性地掩蔽和刻蚀绝缘隔离层，以去除奇数层连接线及偶数层连接线裸露；

j、在上述奇数层连接线及偶数层连接线溅射金属层，光刻和刻蚀金属层，以形成第一金属外电极及第二金属外电极，并使得第一金属外电极与奇数层连接线欧姆接触，第二金属外电极与偶数层连接线欧姆接触。

所述步骤f中，形成奇数层连接孔包括如下步骤：