[发明专利]基于Trench工艺的沟槽型高压隔离电容器件及制备方法

说明书

本发明涉及一种基于Trench工艺的沟槽型高压隔离电容器件及制备方法，在硅衬底上开设有至少四个凹槽，对凹槽的侧面与底面的硅衬底以及硅衬底的上表面进行高温氧化而形成二氧化硅介质层，在凹槽内均填充有多晶硅，位于最左、右侧凹槽内形成接地多晶硅，位于中部凹槽内形成高压隔离电容器件多晶硅，在多晶硅的上表面设有绝缘覆盖二氧化硅层与绝缘覆盖氮化硅层，在绝缘覆盖层上开设接触孔，在接触孔内设有接地多晶硅引出电极与高压隔离电容器件多晶硅引出电极。本发明的电容器件耐压高且结构简单，本发明的制备方法解决了电容器件的二氧化硅介质层的厚度难以生长的问题，实现了电容器件的高隔离电压。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，本发明具体提供了一种基于Trench工艺的沟槽型高压隔离电容器件及制备方法。

背景技术

电气隔离(Galvanicisolation)是指在电路中避免电流直接从某一区域流到另外一区域的方式，也就是在两个区域间不建立电流直接流动的路径。虽然电流无法直接流过，但能量或是信息仍可以经由其他方式传递，例如电容、电感或电磁波，或是利用光学、声学或是机械的方式进行。

隔离器的诞生与发展一直都是伴随着电力工业的发展进程。隔离器诞生缘于工业现场噪声和高低频脉冲信号干扰的滤除和对控制系统的隔离保护，以保证信号输出的准确、稳定和可靠，后来信号变送和提高负载能力的设计也增加进来。

隔离的作用，主要有以下三点：保护操作人员和低压电路免受高压影响，处理通信子系统之间的接地电位差，提高抗噪能力，正因如此，隔离被广泛应用在工业和汽车中，以确保信号在不同电压层级传导中的安全和可靠。

最初，隔离器大多采用光耦隔离器，而随着CMOS工艺的不断进步，数字隔离技术开始大步前进，并逐步被市场所认可，其高可靠性和高速性，远超传统光耦技术的极限。

目前常用的CMOS高压电容隔离器件采用表面介质叠层工艺制备，其隔离耐压取决于介质叠层的厚度，而介质叠层的厚度与工艺制程中金属布线层数相关，金属层数越多介质厚度越厚，但这直接导致器件的成本增加，且常规的CMOS工艺金属布线层数数量有限，隔离电容的耐压很难进一步提高。

一般高压隔离电容在硅基半导体后道工艺中实现，电容结构采用表面堆叠方式实现，先在硅片表面淀积一层金属作为电容下极板，然后在金属下极板上面生长一层厚二氧化硅或二氧化硅氮化硅复合层，作为高压隔离电容的介质层，最后在介质层上再淀积一层金属作为电容的上极板。

高压隔离电容的耐压与介质层的厚度相关，二氧化硅、氮化硅的击穿电场约为1E7V/cm，要达到大于5KV的耐压，二氧化硅、氮化硅的介质层厚度需要大于5um。

二氧化硅热生长过程呈指数衰减特征，初期二氧化硅生长速度较快，但长到一定厚度后就很难再继续生长，常规的解决方案是多层二氧化硅、金属层堆叠，这将会导致工艺成本的增加，同时，底层金属极板到硅衬底（通常接地）的寄生电容远大于高压隔离电容，影响高压隔离电容的信号传递。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高耐压、结构简单且制备方法简单易行的基于Trench工艺的沟槽型高压隔离电容器件及制备方法。

按照本发明提供的技术方案，所述基于Trench工艺的沟槽型高压隔离电容器件，在硅衬底上开设有至少四个凹槽，对凹槽的侧面与底面的硅衬底以及硅衬底的上表面进行高温氧化而形成二氧化硅介质层，在每个凹槽内均填充有多晶硅，位于最左侧与最右侧凹槽内的多晶硅形成接地多晶硅，位于中部凹槽内的多晶硅形成高压隔离电容器件多晶硅，在多晶硅的上表面设有绝缘覆盖二氧化硅层，在绝缘覆盖二氧化硅层上设有绝缘覆盖氮化硅层，在绝缘覆盖二氧化硅层与绝缘覆盖氮化硅层上开设接触孔，在接触孔内设有与接地多晶硅相连的接地多晶硅引出电极以及与高压隔离电容器件多晶硅相连的高压隔离电容器件多晶硅引出电极。

作为优选，所述相邻凹槽之间的二氧化硅介质层呈增厚设置。