本發(fā)明大體涉及電子電路系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于在半導(dǎo)體制造工藝內(nèi)構(gòu)建集成高電壓和超高電壓電容器的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，在越來越多的應(yīng)用中使用計算機(jī)控制器。對于控制器的低電壓與電動機(jī)或設(shè)備的高電壓之間的電隔離的需求正在增長。取決于所控制的設(shè)備，使用各種常規(guī)方法對系統(tǒng)進(jìn)行電隔離，但是所述方法仍允許電耦合。隔離為兩個電路之間的信號或電力提供了ac路徑，但消除了直接連接。這在節(jié)點之間存在接地電勢差的情況下是重要的。因為噪聲可以通過接地環(huán)路傳輸，隔離用于破壞信號域之間的直接連接路徑并且破壞公共接地環(huán)路，否則噪聲會干擾電路的適當(dāng)操作。常規(guī)隔離方法能夠包括使用變壓器以對電路進(jìn)行磁耦合，使用rf信號以便通過輻射能耦合，使用光能的光隔離器，或者在兩個電路之間使用電容器，所述電容器使用電場耦合所述電路。其他隔離需求包括將模擬和數(shù)字電路系統(tǒng)集成到具有單獨功率域的單個封裝集成電路上。

雖然光隔離器是用于低速通信應(yīng)用的合適解決方案，但是在需要隔離并且光隔離器不合適的其他應(yīng)用中需要電容器。設(shè)置在電路板上或被設(shè)置作為用于集成電路的封裝的一部分的電容器已經(jīng)被用于隔離。例如，1988年10月25日簽發(fā)的meinel的題目為“用于混合集成電路高電壓隔離放大器的封裝及制造方法(packagesforhybridintegratedcircuithighvoltageisolationamplifiersandmethodofmanufacture)”的美國專利號4,780,795公開了一種用于集成電路的混合封裝，其包括定位在封裝內(nèi)的兩個硅集成電路裝置，并且還在封裝內(nèi)使用在陶瓷襯底上形成的平面分立電容器以用于在兩個硅電路之間進(jìn)行隔離。然而，隨著到硅上的電路集成繼續(xù)發(fā)展，使用和期望可在半導(dǎo)體襯底上與其他電路系統(tǒng)(例如，集成電容器隔離器)一起形成的隔離器。為了獲得用于與較高電壓一起使用的增加的電容值，常規(guī)方法中使用的電容器可以串聯(lián)耦合，但是這種方法需要附加的硅面積。因此，期望能夠用于高電壓隔離的值的集成電容器。這些電容器可以串聯(lián)使用以便獲得更高的電容器值，或隔離電容器可用于形成分立部件，以及在具有附加電路系統(tǒng)的集成電路中使用。

在示例實施例內(nèi)并且如當(dāng)前在電源電路工業(yè)中所描述的，低電壓被認(rèn)為低于50v，并且高電壓被定義為大于50伏特且小于5,000伏特的電壓。超高電壓是大于5,000伏特且小于～20,000伏特的電壓。本文中的布置針對高電壓應(yīng)用和超高電壓應(yīng)用。

在小型化的趨勢下，需要使用集成電容器以用于隔離的控制接口。集成電容器為隔離和電源電路應(yīng)用提供最小的解決方案。然而，在常規(guī)解決方案中，為了在超高電壓范圍(諸如大于5,000伏特的峰值)內(nèi)產(chǎn)生集成電容器，通過串聯(lián)耦合兩個或更多個較低電壓電容器來形成所需的大電容。因此，期望增加的電容器值以便進(jìn)一步減小實現(xiàn)特定隔離電路解決方案所需的硅面積。

理想平行板電容器的擊穿電壓與板之間的介電強(qiáng)度和距離有關(guān)，如方程式(1)所示：

vbd＝edsd(1)

其中：vbd＝擊穿電壓；eds＝介電強(qiáng)度并且d＝板間距離

方程式(1)示出了對于恒定電介質(zhì)材料，增加電容器板之間的距離將線性地增加擊穿電壓。在集成電路中，在兩個不同的金屬層通?？梢孕纬呻娙萜靼宓那闆r下，通過增加層之間的電介質(zhì)厚度來增加板距離d。然而，在集成電路工藝中，增加到足以用于高電壓電容器的距離的電介質(zhì)厚度也能夠?qū)е戮A(wafer)彎曲或翹曲。為了將電介質(zhì)厚度增加到足以使vbr大于5,000伏特，晶圓翹曲能夠變得如此明顯，以至于電介質(zhì)加厚步驟下游的半導(dǎo)體處理設(shè)備不能夠適當(dāng)?shù)靥幚砭A。另外，在使用具有金屬間(inter-metal)電介質(zhì)的典型多層級(level)金屬層系統(tǒng)以實現(xiàn)用于高電壓電容器的足夠厚的電介質(zhì)的常規(guī)方法中，添加多層金屬和氧化物，并且然后剝離不需要的金屬區(qū)域以創(chuàng)建所需的電介質(zhì)厚度的工藝導(dǎo)致電容器的電氣劣化。形成金屬、光致抗蝕劑、蝕刻、校平/平面化(諸如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp))以及清理的附加工藝操作引起缺陷增加，并且向晶圓生產(chǎn)添加了額外成本，這是不期望的。然而，在集成電路工藝中，將電介質(zhì)厚度增加到足以用于高電壓電容器和超高電壓電容器的距離具有許多挑戰(zhàn)。通常壓縮的電介質(zhì)膜的非常厚的層能夠?qū)е聡?yán)重的晶圓翹曲，以使得電介質(zhì)沉積步驟下游的半導(dǎo)體處理設(shè)備不能夠適當(dāng)?shù)靥幚砭A。另外，嵌入附加的金屬層級(正是出于增加電容器的底板與頂板之間的電介質(zhì)厚度的原因)導(dǎo)致與以下重復(fù)處理環(huán)路相關(guān)的顯著成本增加：形成層級間連接通路(via)，然后形成圖案化的金屬層，并且然后在金屬層上沉積和平面化電介質(zhì)材料。

因此，需要對方法和設(shè)備進(jìn)行持續(xù)改善，以提供可以使用常規(guī)半導(dǎo)體處理方法以及通過常規(guī)設(shè)備并且以相對低的成本制造的集成高電壓和超高電壓值電容器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在所描述的高電壓集成電路電容器的示例中，電容器結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；底板，其具有覆蓋半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電層；電容器電介質(zhì)層，其被沉積為覆蓋底板的至少一部分并且在第一區(qū)中具有大于約6μm的第一厚度；傾斜過渡區(qū)(transitionregion)，其位于第一區(qū)的邊緣處的電容器電介質(zhì)中，該傾斜過渡區(qū)具有從水平面傾斜大于5度的上表面，并且從第一區(qū)延伸到具有低于第一厚度的第二厚度的電容器電介質(zhì)層的第二區(qū)；以及頂板導(dǎo)體，其被形成為在第一區(qū)中覆蓋電容器電介質(zhì)層的至少一部分。

附圖說明

圖1是示出了示例實施例的mesa工藝在創(chuàng)建高電壓和超高電壓電容器中的有效性的曲線圖。

圖2描繪了在初始處理之后使用mesa結(jié)構(gòu)形成的高電壓或超高電壓電容器布置的一部分的橫截面視圖。

圖3描繪了在隨后處理步驟使用如圖2所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的另一個橫截面視圖。

圖4描繪了準(zhǔn)備用于mesa蝕刻的在隨后處理步驟使用如圖3所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的另一個橫截面視圖。

圖5描繪了蝕刻步驟之后的在隨后處理步驟使用如圖4所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的另一個橫截面視圖。

圖6描繪了在隨后處理步驟使用如圖5所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的又一個橫截面視圖，其示出了頂部電容器板的形成。

圖7描繪了在使鈍化外涂層(overcoat)氧化物/sion雙層沉積之后，使用如圖6所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的又一個橫截面視圖。

圖8描繪了在優(yōu)選地從將形成引線接合(或其他接合方法)的區(qū)移除鈍化外涂層之后，使用如圖7所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的一部分的又一個橫截面視圖。

圖9描繪了準(zhǔn)備用于聚酰亞胺圖案的在隨后處理步驟使用如圖8所示的mesa形成布置的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面視圖。

圖10描繪了使用示例實施例的mesa形成的已完成的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面視圖。

圖11描繪了使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)的高電壓電容器電介質(zhì)的一部分的橫截面視圖，其示出了單次氧化物沉積。

圖12描繪了使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)的高電壓電容器電介質(zhì)的一部分的另一個橫截面視圖，其示出了多步氧化物沉積。

圖13描繪了使用示例實施例的可替換mesa結(jié)構(gòu)的高電壓電容器電介質(zhì)的一部分的又一個橫截面視圖，其示出了具有拉伸應(yīng)力層和壓縮應(yīng)力層的多步氧化物沉積。

圖14描繪了合并示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)的已完成的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面視圖。

圖15描繪了合并示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)的已完成的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面視圖。

圖16描繪了使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)形成的高電壓或超高電壓電容器的一部分的頂視圖。

圖17是用于創(chuàng)建mesa電容器結(jié)構(gòu)的方法布置的流程圖。

圖18描繪了在電路布置中使用示例實施例的電容器以用于隔離的示例應(yīng)用的框圖。

圖19描繪了用于隔離電容器的應(yīng)用的電路圖。

圖20描繪了合并示例實施例的隔離電容器的示例布置的框圖。

具體實施方式

附圖不必按比例繪制。

示例實施例的一個方面提供了用于在半導(dǎo)體制造工藝流程內(nèi)制造晶圓上的高電壓或超高電壓集成電容器的方法和設(shè)備。制造技術(shù)使用在半導(dǎo)體晶圓的上部中形成的被稱為“mesa”形成的厚電介質(zhì)層，并且使用厚電容器電介質(zhì)以便增加晶圓上的電容器板之間的距離。因為厚電介質(zhì)層垂直地在襯底表面的其余部分之上并且具有平坦的上表面，所以它顯示為臺面形狀(mesashape)。在mesa電容器的制造中，僅使用當(dāng)前生產(chǎn)中所使用的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝，并且示例實施例的有利方面是將高電壓電容器集成在標(biāo)準(zhǔn)晶圓生產(chǎn)工藝內(nèi)的能力。在制造步驟中，能夠在沒有具體細(xì)節(jié)中的一個或更多個的情況下、或通過使用另一種常規(guī)方法制造示例實施例的各方面。圖1示出了示例實施例的mesa電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的增加電容器擊穿電壓的附加能力。

圖1是示出了mesa工藝在創(chuàng)建高電壓和超高電壓電容器中的有效性的曲線圖100。在圖1中，垂直軸線以伏特rms為單位繪制擊穿電壓(vbr)，水平軸線以μm為單位繪制電容器電介質(zhì)厚度，其中1μm＝10,000a(埃)。在曲線圖100中，示出了三個數(shù)據(jù)集：線110表示可用的集成高電壓電容器的vbr；線120表示常規(guī)高電壓集成電路電容器和超高電壓集成電容器的數(shù)據(jù)，并且虛線122指示由于使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)和布置而啟用的線120的延伸。

數(shù)據(jù)線110示出了電介質(zhì)，該電介質(zhì)是構(gòu)建多層電介質(zhì)/金屬層(使用典型的多層級金屬工藝)的產(chǎn)物，但其中移除介入金屬層以便形成電介質(zhì)堆疊。在電介質(zhì)層之間將金屬蝕刻掉(所述金屬作為在半導(dǎo)體工藝中形成的集成電路的常規(guī)多層級金屬結(jié)構(gòu)的一部分)使擊穿電壓vbr累積地劣化。劣化由非線性的數(shù)據(jù)線110指示，但隨著電介質(zhì)厚度增加而更靠近水平軸線移動。線120示出了使用形成單層電介質(zhì)的常規(guī)方法形成的高電壓和超高電壓集成電路電容器的擊穿電壓vbr，并且虛線122表示由于通過使用以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)以使厚度增加而實現(xiàn)的vbr的改善。因此，圖1中的曲線圖示出了通過使用示例實施例，現(xiàn)在可以達(dá)到先前不能實現(xiàn)的單個集成電容器的增加的擊穿電壓。

在本申請整體中，使用了半導(dǎo)體工業(yè)中熟悉的許多首字母縮略詞。首字母縮略詞中的一些是ic(集成電路)、cmp(化學(xué)機(jī)械拋光)、cvd(化學(xué)氣相沉積)、pecvd(等離子體增強(qiáng)cvd)、hdp(高密度等離子體)、po(保護(hù)性外涂層)和teos(由原硅酸四乙酯源形成的氧化硅)。

圖2描繪了本文所述的一系列示例工藝步驟中的第一步驟的橫截面視圖，其用于示出使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)和方法形成高電壓或超高電壓電容器的示例方法。圖2示出了在底部電容器板的形成開始時所示的結(jié)構(gòu)的橫截面200。為了連續(xù)性，層的基數(shù)將保留在后續(xù)圖中。圖2描繪了半導(dǎo)體襯底210、在先前常規(guī)半導(dǎo)體處理步驟中已經(jīng)沉積的處理層212、以及將成為最終電容器布置中的底部電容器板的金屬層220。在層212中，先前處理步驟可以在襯底中形成各種裝置(為簡單起見未示出)并且將它們互連，該裝置諸如晶體管，其包括mos晶體管、雙極型晶體管、fet、二極管、電阻器、電感器和電容器。這些部件可以使用金屬層和金屬間電介質(zhì)層進(jìn)行互連，使用用于連接層的通路和觸點將金屬層彼此連接以及將金屬層連接到襯底。

示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)的多功能性允許電容器結(jié)構(gòu)以不同的半導(dǎo)體制造工藝為基礎(chǔ)，其包含少至兩個金屬層級以及多達(dá)八個或更多個金屬層級。可以在層212或220的半導(dǎo)體處理期間制造的任何金屬層級內(nèi)形成初始或底部電容器板。在此示例中，將使用頂層級金屬220作為底部電容器板制造mesa結(jié)構(gòu)。例如，金屬層220可以是鋁或銅或其合金，該金屬是在特定半導(dǎo)體制造工藝中使用的金屬。單鑲嵌(damascene)和雙鑲嵌銅或銅合金材料可用于形成金屬層220。

圖3描繪了在準(zhǔn)備用于mesa電介質(zhì)層的階段的在隨后步驟中使用mesa形成的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面視圖300。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖2的基數(shù)，但將左側(cè)數(shù)字遞增到“3”，包括襯底310、先前處理層312和頂層級金屬底部電容器板320。

在圖3中的這個處理階段，在頂部金屬板320上，可以施加厚度在800a至1100a的范圍內(nèi)的可選遷移屏障(migrationbarrier)322。在一個示例布置中，層322可以是使用常規(guī)沉積工藝(諸如cvd)或通過hdp工藝形成的氮化硅。替代方案包括sicn層和用作阻擋層的其他電介質(zhì)。橫截面300所示的下一層是二氧化硅層324。這可以被稱為“子esl”層，因為它位于蝕刻停止層或esl下方。在示例布置中，此層的厚度可以是約2500a至4500a，并且可以通過常規(guī)氧化物沉積工藝施加此層。在圖3的示例中，隨后是蝕刻停止層326，并且可以通過常規(guī)工藝形成厚度約2500至4500a的蝕刻停止層326。選擇蝕刻停止層，以使得可以使用覆蓋層的選擇性蝕刻化學(xué)過程(接下來將描述)。例如，蝕刻停止層326可以由sion或氮氧化物或與接下來形成的mesa電介質(zhì)層不同的另一種電介質(zhì)形成，以使得可以執(zhí)行二氧化硅mesa材料的選擇性蝕刻(以下描述)。

此時在制造中，使用常規(guī)工藝(諸如cvd或pecvd)將厚的主mesateos層330施加到晶圓。在此示例布置中，簡單且高性價比的方法是使單個厚teos氧化硅層沉積。主mesateos層330的厚度可以通過評估所需的期望擊穿電壓vbr來確定，并且層330的厚度可以被導(dǎo)體制造工藝中可容忍的臨時晶圓彎曲或晶圓翹曲的量限制。為了調(diào)諧擊穿電壓，可以施加厚度在約6μm至20μm(60,000a至200,000a)范圍內(nèi)的主mesateos層330，其中較厚層提供最高擊穿電壓，并且還帶來晶圓翹曲的最高風(fēng)險。在單個處理步驟中形成具有所需厚度的單個沉積層是實用的，但它能夠?qū)庸ぴO(shè)備造成困難。例如，如果在一個沉積步驟中執(zhí)行大于8μm的單個teos沉積，則具有相同厚度的氧化硅層沉積在處理室壁上。必須使用等離子體蝕刻和清潔工藝從處理室移除此壁氧化物，當(dāng)壁氧化物具有此厚度時，所述工藝可以是相對長的，從而影響半導(dǎo)體處理設(shè)施或工具中的工具停機(jī)時間和生產(chǎn)率。在一些可替換布置中，能夠以一系列沉積步驟在較薄層中施加主mesateos層330。在以下描述的另一可替換布置中，所述層可以在多個沉積步驟中形成的壓縮和拉伸應(yīng)力源(stressor)氧化物層的連續(xù)層中施加，以便幫助減輕晶圓翹曲量。此外，可以使用連續(xù)較薄氧化物沉積步驟的工藝形成teos層330，其中在氧化物沉積之間存在冷卻步驟，從而改善晶圓彎曲效應(yīng)并且減小晶圓上的應(yīng)力。也在以下進(jìn)一步詳細(xì)描述這些可替換布置。

特定電容值所需的總電介質(zhì)厚度影響將發(fā)生的晶圓彎曲或翹曲的量，并且影響有關(guān)在創(chuàng)建主mesateos層330中是使用單個電介質(zhì)層還是多個電介質(zhì)層的決定。

圖4描繪了在準(zhǔn)備用于光致抗蝕劑曝光以準(zhǔn)備mesa蝕刻的隨后處理階段，使用mesa形成的高電壓或超高電壓電容器的一部分的另一個橫截面視圖400。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖2和圖3的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“4”，包括襯底410、先前處理層412、底部電容器板420、金屬擴(kuò)散屏障422、初始mesa氧化物層424、蝕刻停止層426和主mesateos層430。示出了光致抗蝕劑層431沉積在mesa層430上方。

在圖4的處理階段，厚的主mesa層430可能由于其厚度而引起一些晶圓翹曲。因為最終的mesa面積只需要占總晶圓面積的～15％至～35％，所以刻蝕掉不需要的mesateos材料430將減輕晶圓上的應(yīng)力，從而減少晶圓翹曲，這將允許隨后的半導(dǎo)體處理在沒有翹曲問題的情況下進(jìn)行。然而，在mesa邊界處留下階梯式或陡峭邊緣的蝕刻也可能致使隨后處理步驟在mesa邊緣附近留下金屬碎片，這將促進(jìn)過早的電壓擊穿。為了減輕此問題，mesa上的傾斜邊緣在標(biāo)記為445的區(qū)域中形成。為了啟用此傾斜區(qū)域，使用了光掩模460，其中mesa上方的區(qū)域(462)是完全鍍鉻的，并且不期望有mesa材料的區(qū)域(466)是完全清晰的。光掩模上的區(qū)域462與466之間的過渡是抖動區(qū)域(464)，其中最接近462的側(cè)面將具有全部的鉻，并且最接近466的區(qū)域在圖案中將不具有鉻。當(dāng)用于顯影光致抗蝕劑431，并且然后使用得到的抗蝕劑圖案執(zhí)行隨后的氧化物蝕刻時，這實質(zhì)上引起跨區(qū)域445的蝕刻“梯度”，在蝕刻之后其在厚mesa氧化物區(qū)域上留下傾斜邊緣。使用本說明書的掩模，將光致抗蝕劑431曝光和圖案化，并且然后通過常規(guī)光致抗蝕劑和蝕刻工藝蝕刻mesa材料430，從而在區(qū)域445中留下斜坡。在一些示例布置中，斜坡可以低至與水平面成至5-6度的斜坡。在其他可替換布置中，可以使用5-30度之間的較高斜坡。

圖5描繪了現(xiàn)在示出的在執(zhí)行上述mesa氧化物蝕刻之后使用mesa工藝形成的高電壓或超高電壓電容器的一部分的另一個橫截面視圖500。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖2、圖3和圖4的層基數(shù)，但將左側(cè)數(shù)字遞增到“5”，包括襯底510、先前處理層512、埋入電容器板520、金屬屏障522、初始mesa氧化物層524、可選的蝕刻停止層526，以及示出了區(qū)545中的傾斜邊緣過渡的主mesateos層530。

圖5描繪了現(xiàn)在在主mesateos材料層530中形成的傾斜過渡區(qū)545。使隨后的蝕刻和處理能夠有效工作的近似期望角度548可以是與水平面成約5度至約30度。

圖6描繪了在隨后的處理步驟使用mesa形成的高電壓或超高電壓電容器的另一個橫截面600，其示出了頂部電容器板金屬沉積。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖5的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“6”，包括襯底610、先前處理層612、底部電容器板620、金屬屏障622、初始mesa氧化物層624、蝕刻停止層626，以及在區(qū)645中具有傾斜邊緣的主mesateos層630。

在圖6中，在此制造階段，將用于改善mesa電容器結(jié)構(gòu)632的性能的可選層施加在主mesateos層630上。該層和用于形成所述層的方法在2014年5月5日提交的題為“具有已改善的可靠性的高擊穿電壓微電子裝置隔離結(jié)構(gòu)(highbreakdownvoltagemicroelectronicdeviceisolationstructurewithimprovedreliability)”的共同擁有的專利申請序列號u.s.14/277,851中描述，所述專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。層632是可以由至少一對子層形成的電介質(zhì)層，在mesa電容器電介質(zhì)上形成的第一子層可以是氮氧化硅(氮氧化物)，并且在電容器電介質(zhì)上形成的第二子層可以是氮化硅層。如下所示，如上述參考專利申請中所述的，電介質(zhì)層632可以在沉積之后被圖案化，以便形成與頂板導(dǎo)體橫向間隔開的開口，由此減小泄漏電流并且還減小頂板導(dǎo)體的拐角處的電場。層632符合mesa電介質(zhì)630的上表面，并且在區(qū)645中具有與mesa電介質(zhì)層630相同的傾斜形狀。

在形成層632之后(如果它包括上述兩個層，則其可以被描述為“雙層”電介質(zhì))，可以執(zhí)行蝕刻步驟以在遠(yuǎn)離630的厚mesa電介質(zhì)部分的區(qū)域處(諸如在圖6的區(qū)647中)在電介質(zhì)層中創(chuàng)建接合焊盤開口。

然后將頂板導(dǎo)體640(圖6)設(shè)置在可選電介質(zhì)層632以及區(qū)647中的接合焊盤開口上，頂板金屬的編號為640b的該部分接觸下板620。例如，頂板導(dǎo)體640可以是濺射在晶圓或襯底上的鋁帽層。在形成可選電介質(zhì)層632之后，頂層級金屬640被施加到晶圓近似達(dá)到7000a至12000a之間的厚度。在一個示例方法中，頂金屬640可以濺射在晶圓上，被圖案化，并且然后被蝕刻以留下頂部電容器觸點。頂金屬通常包括至少兩個金屬層：諸如tin、tiw或tan的難熔金屬阻擋層，并且然后是鋁、鋁-銅合金或銅層。因為mesa630的邊緣在先前蝕刻中是傾斜的，如區(qū)645所示，并且特別是對于通過rie各向異性蝕刻處理移除金屬的情況，所以隨后的蝕刻能夠有效地清除頂層級金屬的傾斜區(qū)域，從而不會留下任何金屬碎片，否則所述金屬碎片可將電場集中在電容器內(nèi)，這可能導(dǎo)致過早的電壓擊穿。

頂層級金屬640可以是鋁層、銅層或具有鋁或銅兩者的層。頂層級金屬640將包括至少2層，其中第一層是屏障難熔金屬(諸如tin、tiw、tan)，并且覆蓋金屬通常是濺射al合金(諸如al-0.5at％cu或電鍍cu)。然后形成通常具有金屬(包括銅、金、鎳和其合金)的接合焊盤(為簡單起見在這些圖中未示出)，以便為電容器的頂板640提供端子。在形成了頂板金屬之后，它被圖案化以便將頂板部分640與底板接合焊盤部分640b分開。然后可以附接接合引線或其他連接器以使得能夠連接到電容器板。替代方案包括連接到封裝中或集成電路上的其他部件。在布置中，頂板是高電壓端子并且通過接合焊盤和球接合連接器耦合到外部電路，而底板620和接合焊盤640b可以耦合到低電壓電路系統(tǒng)，在一個示例布置中，其可以設(shè)置在相同襯底610上以便形成集成電路。在其他布置中，也可以使用另一種球接合連接將底板620和接合焊盤640b耦合到其他電路系統(tǒng)。

圖7描繪了包括在稍后處理階段使用mesa形成的高電壓或超高電壓電容器的布置的一部分的另一個橫橫截面700，并且示出了po形成。為了連續(xù)性，在圖7中已經(jīng)保留來自圖6的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“7”，包括襯底710、先前處理層712、底部電容器板720、金屬屏障722、初始mesa氧化物層724、可選蝕刻停止層726、主mesateos層730、可選電介質(zhì)732、以及頂板金屬740和底板觸點740b。傾斜區(qū)745處于從電容器結(jié)構(gòu)的較厚mesa部分到較薄部分的過渡。示出了通過如上述參考專利申請中所述的圖案化和蝕刻光刻步驟，在可選電介質(zhì)層732中形成區(qū)749中的開口以提高性能。然而，在可替換布置中，可以省略層732。

在圖7中，在此制造階段，通常由二氧化硅組成的保護(hù)性外涂層(po)742的第一層可以沉積在晶圓上達(dá)到在約0.8μm至～2.2μm之間的厚度。接下來，在沒有任何cmp的情況下，施加由氮氧化硅組成的厚度約0.7μm至3μm的第二po層744。在無平面化的情況下，這些層都保持為適形涂覆層。因為對于使用cmp校平(level)晶圓表面而不另外切割成mesa結(jié)構(gòu)而言mesa結(jié)構(gòu)仍然是太厚的，所以這種方法對于示例實施例的處理是重要的。因此，在這些po層上不使用cmp。

圖8描繪了在隨后處理階段使用mesa形成的高電壓或超高電壓電容器布置的另一個橫截面800，并且示出了在圖7的步驟中沉積的po層中的接合引線開口的形成。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖7的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“8”，包括襯底810、先前處理層812、底部電容器板820、金屬屏障822、初始mesa氧化物層824、可選蝕刻停止層826、主mesateos層830、電介質(zhì)層832、頂板導(dǎo)體840、第一po層842和第二po層844。傾斜過渡區(qū)被示為元件845。下板接合區(qū)域由導(dǎo)體840b形成。po層842、844遵循區(qū)845中的先前層的傾斜表面，并且這些層遵循區(qū)847中的導(dǎo)體840b的傾斜壁。頂板840暴露在區(qū)843中以用于形成接合焊盤或其他端子觸點。

圖9描繪了現(xiàn)在準(zhǔn)備用于pi圖案化和蝕刻的在隨后處理階段的使用mesa形成(諸如圖8所示)的高電壓或超高電壓電容器布置的另一個橫截面900。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖8的層基數(shù)，但是將第一數(shù)字遞增到“9”，包括襯底910、先前處理層912、底部電容器板920、金屬屏障922、初始mesa氧化物層924、蝕刻停止層926、主mesateos層930、可選電介質(zhì)層932、頂電容器板940和下板觸點940b、第一po層942、第二po層944和頂部聚酰亞胺或pi層950。傾斜過渡區(qū)被示出為元件945。

圖10描繪了使用示例實施例的mesa形成工藝的已完成的高電壓或超高電壓電容器布置的另一個橫截面1000。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自圖9的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“10”，包括襯底1010、先前處理層1012、底部電容器板1020、金屬屏障1022、初始mesa氧化物層1024、蝕刻停止層1026、主mesateos層1030、可選電介質(zhì)層1032、被示出暴露在區(qū)1043中的頂部電容器板導(dǎo)體1040、第一po層1042、第二po層1044和頂部pi層1050，以及區(qū)1047中的底板接觸區(qū)域1040b。在示例布置中，頂金屬板是由tan和a10.5％cu層組成的雙層濺射膜。這形成電容器的上板。

在圖10中，電容器符號1055示出了形成電容器的位置，其中底部電容器板1020用作第一端子并且頂部電容器板1040用作第二端子。mesa結(jié)構(gòu)厚度1030顯然是用于分開電容器板的支配尺寸，從而(連同層1032以及層1026和1020一起)提供電介質(zhì)厚度“d”，這進(jìn)而預(yù)測如方程式(1)所示的電容器擊穿電壓。

圖11描繪了用于在上述mesa蝕刻工藝之前的處理階段所示的布置一起使用的示例性mesa結(jié)構(gòu)1100的另一個橫截面視圖。在圖11中，層1120包括形成電容器結(jié)構(gòu)底板的銅層或其他金屬層、以及任何介入電介質(zhì)層諸如金屬內(nèi)電介質(zhì)(intra-metaldielectric，imd)或?qū)娱g電介質(zhì)層(ild)，并且能夠包括氧化物、氮化物、氮氧化物以及高k和低k電介質(zhì)。在這種布置中，mesa電容器結(jié)構(gòu)可以插入到使用多層級金屬和金屬間電介質(zhì)的先前半導(dǎo)體制造工藝中。示出了氮化硅阻擋層1122在先前材料層1120上形成，并且例如所述氮化硅阻擋層1122可以具有～0.05微米-0.2微米的厚度。在阻擋層1122之后，形成標(biāo)記為“子eslmesa氧化物”1124的氧化物層，例如，該層的厚度可以為0.3μm-1.0μm。然后在子eslmesa氧化物層上形成蝕刻停止層1126，其被示出為氮氧化硅或sion。該層用于使得能夠選擇性地蝕刻將沉積的mesa氧化物層。蝕刻停止層是相對薄的，并且例如可具有～0.1μm-0.5μm的厚度。

最后，mesa氧化物層1130在蝕刻停止層1126上形成。如上所述，在一種布置中，該層可以在單個沉積步驟中形成以提供單片式(monolithic)氧化物電介質(zhì)層。然而，高電壓或超高電壓應(yīng)用所需的厚度是相對大的，諸如從～6μm至～12μm。在整個晶圓上形成的該非常厚的氧化物層能夠?qū)е麓罅烤A彎曲或翹曲。雖然隨后氧化物蝕刻工藝將從不需要其的區(qū)移除該層的大部分并且從而減輕晶圓彎曲或翹曲，但在該方法中晶圓上的應(yīng)力是顯著的。然而，在單個沉積步驟中形成厚層1130需要在處理室中(諸如在teos處理室中)的顯著沉積時間，并且厚氧化物也沉積在處理室壁上。然后執(zhí)行等離子體蝕刻和清潔工藝，以在處理下一個晶圓之前從室壁移除厚的氧化物。在可替換方法中，teos氧化物的多次沉積可以按順序執(zhí)行以便減少工具清潔時間，并且可以使用多個室工具，以使得在一個室中進(jìn)行沉積時，另一個室被清潔并且準(zhǔn)備用于另一個沉積?？梢允褂眠@些方法增加沉積氧化物的生產(chǎn)量并且提高可靠性?？梢允褂枚鄠€沉積步驟形成mesa電介質(zhì)層1130，并且這種方法減少工具清潔時間并且增加生產(chǎn)量。

圖12描繪了用于形成減小晶圓所經(jīng)歷的應(yīng)力的mesa氧化物的可替換布置的另一個橫截面視圖1200。在圖12中，為了連續(xù)性重復(fù)使用來自圖11的數(shù)字；然而將前兩位數(shù)遞增到“12”。在圖12中，mesa氧化物結(jié)構(gòu)1200包括下面的層，其包括金屬底板1220、子esl氧化物層1224、氮氧化硅蝕刻停止層1226和mesa電介質(zhì)沉積層1230。在此示例布置中，期望～8μm的mesa氧化物沉積。當(dāng)然，可以獲得其他厚度，并且這些變化被認(rèn)為是形成附加布置。在此示例布置中，在cvd或pecvd室中使用teos源氣體形成構(gòu)成mesa沉積1230的氧化物層。在該沉積中，改變所述工藝以便在氧化物層中提供各種厚度和應(yīng)力。例如，使子esl氧化物層1224沉積達(dá)到5k埃(.5μm)的示例厚度。然后，使蝕刻停止層1225在初始氧化物沉積物上沉積達(dá)到～3ka-4ka的厚度。蝕刻停止層(esl)在選擇性蝕刻中用于對mesa氧化物結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化，并且例如可以是氮化硅層或氮氧化硅層。在圖12中，示例示出了氮氧化硅(sion)蝕刻停止層1226。示出了使用近似相等厚度的多次沉積形成mesa氧化物結(jié)構(gòu)1230。在也被認(rèn)為是附加布置的可替換方法中，但可以使用不同厚度的層。這些子層被編號為1230a、1230b、1230c和1230d。在該示例中，制成一系列厚度為1.9μm(19ka)的氧化物沉積物。此外，在以多個步驟形成氧化物1230中，可以在沉積之間執(zhí)行原位冷卻，這進(jìn)一步減小設(shè)備和晶圓上的應(yīng)力。相對于單層沉積工藝，通過形成具有更小厚度的多個層1230a-1230d來改善層1230中的氧化物均勻性。當(dāng)使用圖12的多次沉積方法時，大大減小或可以消除晶圓彎曲或翹曲的量。注意，層1230的厚度和每個子層1230a-1230d的厚度是任意的，并且該圖示出了可以使用示例實施例的各方面形成的許多層示例性布置中的一個示例性布置。厚度變化形成附加布置。蝕刻停止層1226的使用改善了mesa蝕刻之后的剩余子esl氧化物層的均勻性。在此示例中，針對包括esl層和子esl氧化物層的mesa結(jié)構(gòu)而獲得的總厚度為8.4μm。從四個相等的1.9μm的層(7.6μm)加上0.3μm的esl層1226和0.5μm的子esl層1224的總和獲得該厚度?？梢酝ㄟ^添加附加的沉積步驟或減少形成層1230中的沉積步驟的數(shù)量獲得其他電介質(zhì)厚度。另外，這些層可以具有不同厚度，并且具有不相等的厚度或相等的厚度。

圖13示出了用于在晶圓上形成具有減小的應(yīng)力的mesa氧化物結(jié)構(gòu)的附加可替換布置的另一個橫截面1300。在圖13中，示出了在mesa電介質(zhì)沉積之后并且在mesa結(jié)構(gòu)的蝕刻之前的結(jié)構(gòu)。在圖13中，mesa氧化物結(jié)構(gòu)1300包括下面的層，其包括金屬底板1320、子esl氧化物層1324、氮氧化硅蝕刻停止層1326和mesa電介質(zhì)沉積層1330。在圖13中，mesa電介質(zhì)結(jié)構(gòu)1330由呈現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力的交替氧化物層1330a、1330b、1330c、1330d、1330e、1330f、1330g形成。對于使用teos源的氧化物沉積，可以改變壓力、溫度、沉積時間和氣體濃度以形成壓縮氧化物層或拉伸氧化物層。使用較高壓力或較高rf功率的沉積層能夠創(chuàng)建壓縮層；而相比之下，使用較低rf功率或較低壓力能夠創(chuàng)建拉伸層。在圖13的示例中，層包括交替的厚度為19ka(1.9μm)的壓縮應(yīng)力層(1330a、1330c、1330e、1330g)與厚度為11ka(1.1μm)的拉伸應(yīng)力層(1330b、1330d、1330f)。處理參數(shù)的變化可用于創(chuàng)建附加的或更少的層，以及壓縮層、中性層或拉伸應(yīng)力層，并且這些變化創(chuàng)建了形成附加布置的mesa結(jié)構(gòu)。通過使層交替以便形成彼此堆積的壓縮應(yīng)力氧化物層和拉伸應(yīng)力氧化物層，晶圓上的應(yīng)力以及所得的晶圓彎曲或翹曲被減小或完全消除。在這種方法中，移除了如上所述的在mesa氧化物的單次沉積中將發(fā)生的晶圓應(yīng)力效應(yīng)和晶圓彎曲效應(yīng)。圖13的示例性mesa氧化物1330包括高于底金屬板1320的11.4μm的總厚度，該厚度包括：4個1.9μm的壓縮應(yīng)力氧化物層(1330a、1330c、1330e、1330g)(總共為7.6μm)、3個各自為1.1μm的拉伸應(yīng)力材料層(1330b、1330d、1330f)(總共為3.3μm)、1個在此示例中為0.3μm的esl材料層1324、以及1個在此示例中為0.5μm的子esl氧化物層。當(dāng)加在一起時，1300所示的所得電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的厚度為11.7μm。可以通過使用更多的層來增加電介質(zhì)厚度，或通過使用更少的層減少電介質(zhì)厚度。

圖14描繪了使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)和工藝形成的示例高電壓或超高電壓電容器布置的另一個橫截面視圖1400。為了連續(xù)性，已經(jīng)保留來自先前圖的層基數(shù)，但是將左側(cè)數(shù)字遞增到“14”，包括襯底1410、底部電容器板1420、主mesateos層1430、雙層電介質(zhì)1432、頂金屬板1440、第二po層1444和頂部pi層1450。

在圖14中，示出了標(biāo)記為“hvcaparea”的高電壓電容器區(qū)域1455，并且在結(jié)構(gòu)的鄰近部分中示出了標(biāo)記為“hvcapgroundringarea”的高電壓電容器接地環(huán)區(qū)域1457。斜坡區(qū)1445進(jìn)行了從hvcaparea1455到hvcapgroundringarea1457的過渡。

在圖14中，硅或其他半導(dǎo)體材料形成襯底1410。底板1420在初始金屬電介質(zhì)層和金屬內(nèi)電介質(zhì)層上形成。例如，底板1420可以與金屬層二一起形成。在形成金屬層三和金屬內(nèi)層之后，并且在沉積蝕刻停止層之后，使用上述沉積方法中的任一種形成mesa電容器電介質(zhì)層1430，諸如在單個處理工具中或一個或更多個處理工具的多個室中按順序形成多個沉積。

氧化硅(圖14中的氮氧化硅電介質(zhì)層1432)在mesa電容器電介質(zhì)層1430上形成，并且具有與頂板導(dǎo)體1440的邊緣間隔開的開口1449。示出了傾斜區(qū)1445從水平方向以一定角度從高電壓電容器區(qū)域1455過渡到較低電壓電容器區(qū)域1457。示出了po層1444和1455覆蓋在結(jié)構(gòu)上。

在圖14中，示出了可用于屏蔽或為高電壓電容器提供附加接地環(huán)的若干結(jié)構(gòu)。示出了在高電壓電容器區(qū)中從頂板1440的邊緣形成的約40μm的法拉第籠(faradaycage)1465，并且該法拉第籠耦合到襯底1410并且包括電連接在一起的金屬1部分和金屬2堆疊部分。該可選的法拉第籠能夠圍繞電容器作為環(huán)，并且提供附加的屏蔽。使用第三層級金屬(met3)部分1467作為接地環(huán)，并且以與高電壓電容器水平間隔～70μm被形成。標(biāo)記為metdcu的鑲嵌銅金屬部分1469在氮化物阻擋層之間形成，并且延伸穿過金屬內(nèi)電介質(zhì)或imd氧化物，以及被定位成與高電壓電容器水平間隔100μm。接地環(huán)結(jié)構(gòu)1471在結(jié)構(gòu)右側(cè)處由頂部金屬形成。這些屏蔽結(jié)構(gòu)中的每個可以獨立地使用，或與高電壓或超高電壓電容器結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，以便提高性能并且減小噪聲效應(yīng)和不想要的耦合。所示出的間隔距離是示例，并且可以使用常規(guī)模擬工具修改以適合特定應(yīng)用或半導(dǎo)體工藝。電介質(zhì)的厚度(這里顯示為15.1μm)也能夠如上所述的進(jìn)行修改，并且可以使用用于形成電介質(zhì)層1430的方法中的任一種，可以與接地環(huán)和屏蔽一起使用單次沉積、多次氧化物沉積或拉伸應(yīng)力氧化物層和壓縮應(yīng)力氧化物層的交替沉積以提高性能。

圖15描繪了形成示例實施例的附加方面的mesa電容器結(jié)構(gòu)的可替換布置的另一個橫截面視圖1500。再次使用與上圖所示的元件編號類似的元件編號，但前兩位數(shù)字現(xiàn)在被替換為“15”。襯底1510可以是硅或另一種半導(dǎo)體材料(諸如砷化鎵)或半導(dǎo)體材料的外延層，并且可以具有在其內(nèi)形成的各種部件，諸如mos晶體管、二極管、fet、雙極型晶體管、電阻器和電容器。圖15示出了在半導(dǎo)體工藝中mesa結(jié)構(gòu)和形成方法與兩層級金屬系統(tǒng)一起使用的布置。使用金屬一層形成高電壓或超高電壓電容器的底板，該金屬一層可以是金屬導(dǎo)體，諸如銅、鋁和其合金。然后在金屬一層上形成mesa氧化物電介質(zhì)層1530。擴(kuò)散屏障(圖15中為了簡單起見未示出)可以沉積在金屬上并且位于金屬與mesa氧化物層之間。mesa氧化物層1530可以被形成作為單個沉積氧化物層，或使用多次氧化物沉積、或使用如上所述的壓縮/拉伸應(yīng)力氧化物層形成。圖15中示出了在用于創(chuàng)建傾斜過渡區(qū)域1545的蝕刻之后的mesa氧化物層1530。在通過使用漸變光致抗蝕劑技術(shù)的mesa蝕刻區(qū)創(chuàng)建了區(qū)域1545中的傾斜過渡之后，沉積第二層級氧化物層1535。標(biāo)記為oxide2的該氧化物層1535是將在兩層級金屬化系統(tǒng)中的金屬1與金屬2之間使用的相同氧化物層。氧化物層1535共形地位于mesa氧化物1530上，并且遵循過渡區(qū)域1545中的傾斜區(qū)。

在氧化物1535(其也可以是氮化物、氧氮化物或其他電介質(zhì)層)的沉積之后，金屬2層沉積在晶圓上。在圖15中，示出了金屬2層部分1532形成頂部電容器板，并且在圖案化和蝕刻步驟已經(jīng)用于形成頂板之后示出。

然后形成保護(hù)性外涂層1536，并且對標(biāo)記為por2的開口進(jìn)行圖案化和蝕刻以暴露1532的頂表面。然后可以對頂板進(jìn)行連接，諸如如圖15所示的引線接合和引線球1555。在襯底1510的另一個部分中，標(biāo)記為por1的第二保護(hù)性外涂層開口暴露金屬1層1520的一部分，以允許對電容器底板進(jìn)行連接(諸如1565)。標(biāo)記為“閉合劃線(closedscribe)”的劃線1575與連接1565鄰近。

在示例半導(dǎo)體工藝中，高電壓電容器的電介質(zhì)層的厚度是19μm，所述電介質(zhì)層厚度是定位在底板1520的頂部與頂板1532的底部之間的mesa氧化物1530和氧化物2層1535的厚度之和。這是一個示例，并且可以使用兩層級金屬化系統(tǒng)中的示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)和方法獲得許多其他電介質(zhì)厚度。

圖16描繪了使用示例實施例的mesa結(jié)構(gòu)和方法形成的高電壓或超高電壓電容器布置的一部分的頂視圖1600。在圖16中，在暴露金屬二的情況下示出了頂板部分1632。高電壓區(qū)1655是mesa結(jié)構(gòu)上的保護(hù)性外涂層的頂部。過渡傾斜區(qū)1645位于高電壓區(qū)之外，以及低電壓區(qū)1657位于傾斜區(qū)1645之外并且如上所述的提供接地環(huán)或低電壓區(qū)域。

圖17描繪了用于形成mesa結(jié)構(gòu)和高電壓或超高電壓電容器的示例方法布置1700的流程圖。在圖17中，布置了15個步驟，其中主流程具有8個順序步驟(1710、1712、1714、1720、1724、1726、1730和1732)，在1714之后具有可選步驟1716，并且可替換步驟1722、1723與1720并行。結(jié)果指示符1750、1751和1752圍繞步驟1724。

方法1700的起點1710是在半導(dǎo)體制造工藝中正常處理的晶圓。在處理晶圓中，使用包括晶體管、無源部件和互連的各種集成電路裝置以在多個集成電路上形成電路系統(tǒng)?？梢栽诰A上的集成電路上實現(xiàn)功率電路系統(tǒng)(諸如電源、轉(zhuǎn)換器和變壓器)。另外，可以實現(xiàn)各種數(shù)字電路系統(tǒng)(諸如控制器和處理器)，并且可以將各種數(shù)字電路與其他功能集成以提供高度集成的電路系統(tǒng)。

在方法1700的開始之前在半導(dǎo)體工藝中形成的最高金屬層成為平行板電容器中的第一電容器板或底部電容器板。方法1700的接下來的步驟提供了屏障，以防止步驟1712中的金屬遷移和步驟1714中的二氧化硅基底層。此時，可以向晶圓提供可選的蝕刻停止層1716，以有助于mesa層的稍后蝕刻。在1716中形成可選的蝕刻停止層之后，提供了單層(步驟1720)或多層的teos(氧化硅)(步驟1722)，或壓縮應(yīng)力層和拉伸應(yīng)力層的交替層(步驟1723)，以創(chuàng)建mesa電介質(zhì)。結(jié)果指示符1750示出了如果在單層中形成厚的mesa層，則此時可能發(fā)生晶圓翹曲。結(jié)果指示符1751示出了如果步驟1723的交替的應(yīng)力層和拉伸層用于執(zhí)行mesa結(jié)構(gòu)，則晶圓翹曲是最小的。

下一步驟1724是蝕刻mesateos層以減輕應(yīng)力。在該蝕刻操作中，將傾斜邊緣蝕刻成厚mesa層，該厚mesa層形成蝕刻期間被光致抗蝕劑保護(hù)的mesa電介質(zhì)的最厚區(qū)與蝕刻期間沒有被光致抗蝕劑保護(hù)的低層級區(qū)之間的邊界。在蝕刻之后，結(jié)果指示符1752示出減輕了晶圓翹曲(達(dá)到存在任何翹曲的程度)。在蝕刻之后是步驟1724，存在兩個剩余的步驟：第一是在步驟1726或可替代方法中提供高電壓增強(qiáng)層，以跳過在步驟1727中形成該高電壓增強(qiáng)層；并且第二是在步驟1730中提供成為電容器的第二板或頂板的頂層級金屬。在最終狀態(tài)1732中，晶圓處理繼續(xù)完成晶圓制造。在形成mesa結(jié)構(gòu)之后，剩余的處理避免了cmp步驟以便防止損壞厚mesa結(jié)構(gòu)。

圖18描繪了在電路1800中使用示例實施例的電容器以用于隔離的示例應(yīng)用的框圖。在圖18中，示出了發(fā)射放大器1801耦合到隔離電容器1803的一個板。示出了接收器放大器1805耦合到隔離電容器1803的相對板。兩個放大器1801和1805彼此遠(yuǎn)離，并且處于不同的接地電勢，以使得存在示出為電壓vgpd的接地電勢差。通過使用隔離電容器，兩個接地線并不綁在一起，但保持彼此隔離。在兩個放大器之間沒有dc路徑，并且因此可以在接收器1805處可靠地接收來自發(fā)射器1801的信號。

圖19描繪了用于使用示例實施例的隔離電容器的應(yīng)用的電路圖。在圖19中，示出了處于第一功率域的發(fā)射器電路1901向接收器電路1921發(fā)射信號。在圖19中，發(fā)射器具有低頻信道和高頻信道兩者。使用振蕩器1903對低頻信道進(jìn)行采樣，以便向脈沖寬度調(diào)制功能1905提供時鐘。將數(shù)據(jù)樣本輸出到反相放大器a1和非反相放大器a3以提供差分信號作為輸出。在并行路徑中，將高頻信號輸入到反相放大器a5和非反相放大器a7以提供第二差分輸出信號。接收器電路1921具有單獨的電源和接地域，以使得在接地電勢之間將存在差分電壓。在接收器電路1921的輸入端處，將電容器c1、c3、c5和c7耦合，以隔離來自電路1921的其余部分的輸入信號并且提供隔離屏障。使用參考電壓vref以及電阻r1、r3和r5、r7補(bǔ)償偏移電壓。然后將來自電容器c1、c3、c5、c7的輸入信號輸入到具有遲滯現(xiàn)象的施密特觸發(fā)放大器對以提供防止短時脈沖波干擾(glitch)的噪聲降低，并且然后由邏輯門1925、1927(低頻信號)和門1931、1933(高頻信號)鎖存。在lpf1937處對低頻路徑的輸出進(jìn)行低通濾波，并且將其輸入到輸出多路復(fù)用器1939。將高頻路徑的輸出輸入到?jīng)Q策塊dcl1935，并且輸入到輸出多路復(fù)用器1939的另一個輸入端。接收器電路能夠在out端處輸出高頻信號或低頻信號。示例實施例的高電壓或超高電壓電容器用于提供隔離電容器c1、c3、c5和c7，以使得兩個電路是流電隔離的(galvanicallyisolated)。接收器1921和發(fā)射器1901可以是單獨的電路、單獨的電路板、單獨的集成電路、或電路板或集成電路的遠(yuǎn)程部分。例如，電容器c1、c3、c5和c7可以與接收器1921中的剩余部件集成，或被提供作為分立部件，或作為模塊或模擬集成電路。

圖20描繪了合并示例實施例的隔離電容器的示例布置2000的框圖。在圖20中，發(fā)射器電路2001耦合到接收器電路2005。如圖20所示，兩個電路可以是單獨的集成電路管芯。在示例布置中，兩個集成電路可以通過接合引線、球(諸如bga球)、凸塊或焊料耦合。在一個示例中，兩個集成電路2001、2005可以是設(shè)置在單個封裝中的ic管芯。在其他可替換布置中，兩個集成電路2001、2005可設(shè)置在單獨的封裝中。

在圖20的示例布置中，示出了發(fā)射器2001具有引線接合連接，所述引線接合連接將在此示例中是差分信號放大器的放大器a1、a5耦合到設(shè)置在接收器2005上的電容器c1、c3、c5和c7的頂板。圖20中的示例示出了在兩個裝置之間的引線連接(例如接合引線)，但可以使用其他連接(諸如焊料球、焊料柱、焊料凸塊、微bga球或bga球)以連接兩個裝置。

由于發(fā)射ic2001耦合到接收器裝置2005上的電容器的頂板，并且電容器是如上所述的示例實施例的高電壓或超高電壓電容器，因此兩個電路是彼此流電隔離的。接收器放大器s1、s5通過耦合到底板而耦合到電容器c1、c3、c5、c7的低電壓部分。接收器電路示出了對第一放大器s1和第二放大器s2的差分輸入，一個用于低頻信道，以及一個用于高頻信道，并且選擇器2007選擇用于發(fā)射的信道作為輸出。

因此，示例實施例的一個方面提供了用于高電壓和超高電壓集成電路電容器的解決現(xiàn)有技術(shù)中描述的缺陷的方法和結(jié)構(gòu)。在示例實施例中，形成厚電容器電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其覆蓋底板并且被布置成提供高電壓或超高電壓集成電容器布置。

在示例布置中，電容器結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；底板，其包括覆蓋半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電層；沉積的電容器電介質(zhì)層，其覆蓋底板的至少一部分并且在第一區(qū)中具有大于～6μm的第一厚度；傾斜過渡區(qū)，其位于第一區(qū)的邊緣處的電容器電介質(zhì)中，傾斜過渡區(qū)具有從水平面傾斜大于5度的上表面，并且從第一區(qū)延伸到具有低于第一厚度的第二厚度的電容器電介質(zhì)層的第二區(qū)；以及形成的頂板導(dǎo)體，其在第一區(qū)中覆蓋電容器電介質(zhì)層的至少一部分。

在以上電容器結(jié)構(gòu)的另外布置中，電容器電介質(zhì)層是氧化物，并且進(jìn)一步包括在電容器電介質(zhì)層與底板之間形成的至少一個電介質(zhì)材料層，其進(jìn)一步包括氮化硅和氮氧化硅中的至少一種。

在以上電容器結(jié)構(gòu)的另一個布置中，電容器電介質(zhì)層是在單個沉積步驟中形成的單片(monolithic)層。在上述電容器結(jié)構(gòu)的附加布置中，電容器電介質(zhì)層包括通過teos沉積工藝形成的氧化物。在以上電容器結(jié)構(gòu)的另一個可替換布置中，電容器電介質(zhì)層包括使用多個沉積步驟形成的多個電介質(zhì)層。

在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個布置中，使用多個teos沉積步驟形成多個電介質(zhì)層。

在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個可替換布置中，電容器電介質(zhì)層包括形成為交替的壓縮應(yīng)力層和拉伸應(yīng)力層的多個電介質(zhì)。在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個可替換布置中，使用二氧化硅的多個teos沉積步驟形成多個電介質(zhì)層中的至少兩個。在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個布置中，電容器電介質(zhì)層和至少一個電介質(zhì)層的厚度總和大于～8μm。在上述電容器結(jié)構(gòu)的另外布置中，電容器電介質(zhì)層的厚度在～6μm與～15μm之間。

在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個可替換布置中，電容器電介質(zhì)層進(jìn)一步包括在電容器電介質(zhì)層與頂板導(dǎo)體之間形成的上層，其包括氮化硅和氮氧化硅。在上述電容器結(jié)構(gòu)的另外布置中，電容器電介質(zhì)層的上層進(jìn)一步包括在上層中形成的開口。

在上述電容器結(jié)構(gòu)的另外布置中，電容器電介質(zhì)層進(jìn)一步包括小于半導(dǎo)體襯底的總表面積的35％的面積。在上述電容器結(jié)構(gòu)的另一個可替換布置中，電容器電介質(zhì)層進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體襯底的總表面積的～25％與～35％之間的面積。

在示例方法布置中，一種方法包括：提供半導(dǎo)體襯底；形成覆蓋半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電材料的電容器底板；形成覆蓋電容器底板的至少一部分的電容器電介質(zhì)層，該電容器電介質(zhì)層具有至少6μm的厚度；在電容器電介質(zhì)層上形成梯度光致抗蝕劑層，該梯度光致抗蝕劑層限定電容器電介質(zhì)中的具有第一厚度的第一區(qū)，并且限定具有小于第一厚度的第二厚度的第二區(qū)；蝕刻電容器電介質(zhì)層以形成第一區(qū)、第二區(qū)，并且在第一區(qū)與第二區(qū)之間形成過渡區(qū)，該過渡區(qū)具有從水平面傾斜大于～5度的傾斜頂表面；以及形成覆蓋電容器電介質(zhì)層的第一區(qū)的至少一部分的頂板導(dǎo)體。

在另一個布置中，執(zhí)行以上方法，并且形成電容器電介質(zhì)層包括在單個沉積步驟中形成單片式電容器電介質(zhì)層，其是從基本上由氧化物層和氧氮化物層組成的組中選擇的一個層。

在另一個可替換布置中，執(zhí)行以上方法，并且在單個沉積步驟中的形成進(jìn)一步包括執(zhí)行teos沉積。在以上方法的另外可替換布置中，形成電容器電介質(zhì)層進(jìn)一步包括在一系列電介質(zhì)沉積步驟中形成電容器電介質(zhì)層以形成多個電介質(zhì)層。在以上方法的另一個布置中，形成多個電介質(zhì)層包括形成一系列層，每一層選自基本上由氧化物層和氮氧化物層組成的組。

在上述方法的另一個布置中，形成電容器電介質(zhì)層進(jìn)一步包括執(zhí)行一系列電介質(zhì)沉積步驟以形成電介質(zhì)的交替的壓縮層和拉伸層。

在附加的可替換方法中，執(zhí)行以上方法，并且所述方法進(jìn)一步包括在底板與電容器電介質(zhì)層之間形成至少一個絕緣層，所述絕緣層的厚度至少為1.5μm。

在另一個可替換布置中，執(zhí)行上述方法，并且電容器電介質(zhì)層的厚度和至少一個絕緣層的厚度之和大于～9μm。

在另外的方法布置中，執(zhí)行上述方法，并且電容器電介質(zhì)層的面積小于半導(dǎo)體襯底的總面積的35％。在另一個布置中，執(zhí)行上述方法，并且所述方法還包括在位于電容器電介質(zhì)層的頂部與頂板導(dǎo)體之間的電容器電介質(zhì)層上形成上層，所述上層包括氮化硅和氮氧化硅。在另一個可替換布置中，執(zhí)行以上方法，并且所述方法進(jìn)一步包括通過光刻圖案化和蝕刻工藝在上層中形成開口。

在另一個示例布置中，集成電路包括：半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體襯底上的至少一個集成隔離電容器，所述至少一個集成電容器進(jìn)一步包括底板，所述底板包括覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電層；沉積的電容器電介質(zhì)層，其覆蓋底板的至少一部分，并且在第一區(qū)中具有大于～6μm的第一厚度并且在第二區(qū)中具有小于所述第一厚度的第二厚度，并且具有從第一區(qū)延伸到第二區(qū)的傾斜過渡區(qū)，其中上表面從水平面傾斜至少5度；以及形成的頂板導(dǎo)體，其在第一區(qū)中覆蓋電容器電介質(zhì)層的至少一部分；至少一個電路，其耦合到至少一個集成電容器的底板；以及集成電路終端，其耦合到至少一個集成電容器的頂板，并且通過集成電容器與至少一個電路流電隔離。

在上述集成電路的另外布置中，至少一個集成電容器進(jìn)一步包括設(shè)置在底板與電容器電介質(zhì)層的底部之間的至少一個電介質(zhì)材料層。

示例實施例實現(xiàn)單個集成電路電容器，其電介質(zhì)厚度允許高電壓和超高電壓電容器以及應(yīng)用所需的擊穿電壓。

還可以在步驟順序和步驟數(shù)目中進(jìn)行各種修改，以形成合并示例實施例的各方面的附加布置。

在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在所描述的實施例中修改是可能的，并且其他實施例是可能的。