形成于半导体基板上之精密高频电容器

摘要

一种精密的高频电容器，具有一介电层，形成于一半导体基板的正面表面；以及一第一电极，形成于介电层的上方。这个半导体基板系重度掺杂且因此具有一个低电阻值。另外，一第二电极，与第一电极隔绝，亦形成在正面表面的上方。在一个实施例中，该第二电极系利用金属填满的透孔连接至基板背面之一导电材料层。在其他的实施例中，这个透孔系省略，且第二电极系电性接触于基板，或者是形成在介电层的上方，藉以产生一对串连电容器。电容器的静电放电(ESD)防护可以利用一对彼此面对的二极体提供，其形成于基板中且并联于该电容器。为增加电容器的电容值、同时维持一个低等效串连电阻，每个电极可以具有复数个指状物，其系叉合于其他电极的指状物。这个电容器最好是以晶圆尺度的制程与晶圆上的许多其他电容器一起制造，然后，这些电容器可以利用传统晶片切块技术(dicing technique)以彼此分开。

主权项

1.一种精密高频电容器,包括:一重度掺杂的半导体基板,其具有第一及第二主要表面;一介电层,形成于该半导体基板的第一主要表面上;一主要电极层,形成于该介电层上;一导电层,形成于该半导体基板的第二主要表面上;一透孔,延伸穿透该半导体基板,该透孔包含一导电材料;一第二电极层,形成于该半导体基板的第一主要表面上方,该第二电极系藉由该透孔中的导电材料以电性连接于该导电层。2.如申请专利范围第1项所述的电容器,其中,该半导体基板的掺杂浓度系大于11019/立方公分。3.如申请专利范围第1项所述的电容器,其中,该半导体基板的厚度系小于200微米。4.如申请专利范围第1项所述的电容器,其中,该介电层系包括一氧化物。5.如申请专利范围第1项所述的电容器,其中,该介电层的厚度系大于或等于0.005微米。6.如申请专利范围第1项所述的电容器,更包括一钝化层,覆盖该第一及第二电极,一第一开口,形成于该第一电极上方的该钝化层中,以及一第二开口,形成于该第二电极上方的该钝化层中。7.如申请专利范围第6项所述的电容器,更包括一第一金属球于该第一开口中及一第二金属球于该第二开口中,该第一金属球系电性连接该主要电极层,该第二金属球系电性连接该第二电极层。8.一种静电放电防护电容器,包括如申请专利范围第1项所述的电容器,组合以一对彼此面对的二极体,该等彼此面对的二极体系并联于该电容器且形成于该半导体基板中。9.如申请专利范围第8项所述的静电放电防护电容器,其中,该半导体基底系掺杂以一第一导电性的材料,且该对二极体系包括:该第一导电性之一第一区域,其电性接触于该主要电极层;以及一第二导电性之一第二区域,相邻于第一区域且与该第一区域形成一第一PN接面。10.如申请专利范围第9项所述的静电放电防护电容器,更包括该第一导电性之一第三区域,相邻于该第二区域且与该第二区域形成一第二PN接面。11.一种精密高频电容器,包括:一重度掺杂的半导体基板,其具有第一及第二主要表面;一第一介电层部分,形成于该半导体基板的第一主要表面上;一第一电极层,形成于该第一介电层部分上且与该半导体基板电性隔绝;一第二介电层部分,形成于该半导体基板的第一主要表面上;以及一第二电极层,形成于该第二介电层部分上,该第二电极层系与该半导体基板及该第一电极层电性隔绝。12.如申请专利范围第11项所述的电容器,其中,该半导体基板的掺杂浓度系大于11019/立方公分。13.如申请专利范围第11项所述的电容器,其中,该介电层部分系包括一氧化物。14.如申请专利范围第11项所述的电容器,其中,该介电层部分的厚度系大于或等于0.005微米。15.如申请专利范围第11项所述的电容器,更包括一钝化层,覆盖该第一及第二电极,一第一开口,形成于该第一电极上方的该钝化层中,以及一第二开口,形成于该第二电极上方的该钝化层中。16.如申请专利范围第15项所述的电容器,更包括一第一金属球于该第一开口中及一第二金属球于该第二开口中,该第一金属球系电性连接该主要电极层,该第二金属球系电性连接该第二电极层。17.如申请专利范围第11项所述的电容器,更包括一渠沟,形成于该第一介电层部分下方的该半导体基板中,该第一介电层部分系沿着该渠沟的侧壁延伸,该渠沟包含一导电材料,该导电材料系电性接触该第一电极。18.如申请专利范围第17项所述的电容器,其中,该介电层部分系包括一氧化物。19.如申请专利范围第17项所述的电容器,其中,该导电材料系包括复晶矽。20.如申请专利范围第17项所述的电容器,更包括一钝化层,覆盖该第一及第二电极,一第一开口,形成于该第一电极上方的该钝化层中,以及一第二开口,形成于该第二电极上方的该钝化层中。21.如申请专利范围第20项所述的电容器,更包括一第一金属球于该第一开口中及一第二金属球于该第二开口中,该第一金属球系电性连接该主要电极层,该第二金属球系电性连接该第二电极层。22.如申请专利范围第11项所述的电容器,其中,该第一电极层系包括一第一复数之指状物且该第二电极层系包括一第二复数之指状物,其中,该第一及第二复数之指状物系彼此叉合。23.如申请专利范围第22项所述的电容器,其中,该第一复数之指状物系由该第一电极层部分之一第一掌状部分延伸,且在该第一复数之指状物下方的该第一介电层部分系较在该第一掌状部分下方的该第一介电层部分为薄。24.如申请专利范围第23项所述的电容器,其中,该第二复数之指状物系由该第二电极层部分之一第二掌状部分延伸,且在该第二复数之指状物下方的该第二介电层部分系较在该第二掌状部分下方的该第二介电层部分为薄。25.一种精密高频电容器,包括:一重度掺杂的半导体基板,其具有第一及第二主要表面;一介电层,形成于该半导体基板的第一主要表面上;一第一电极层,形成于该介电层上,且与该半导体基板电性隔绝;以及一第二电极层,形成于该半导体基板的第一主要表面上,该第二电极系电性连接于该半导体基板。26.如申请专利范围第25项所述的电容器,更包括一钝化层,覆盖该第一及第二电极,一第一开口,形成于该第一电极上方的该钝化层中,以及一第二开口,形成于该第二电极上方的该钝化层中。27.如申请专利范围第26项所述的电容器,更包括一第一金属球于该第一开口中及一第二金属球于该第二开口中,该第一金属球系电性连接该主要电极层,该第二金属球系电性连接该第二电极层。28.如申请专利范围第25项所述的电容器,其中,该第一电极层系包括一第一复数之指状物且该第二电极层系包括一第二复数之指状物,其中,该第一及第二复数之指状物系彼此叉合。29.如申请专利范围第28项所述的电容器,其中,该第一复数之指状物系由该第一电极层部分之一第一掌状部分延伸,且在该第一复数之指状物下方的该第一介电层部分系较在该第一掌状部分下方的该第一介电层部分为薄。30.一种在一半导体基板中制造一电容器的方法,该半导体基板具有第一及第二主要表面,其步骤包括:形成一介电层于该半导体基板之第一主要表面上;形成一导电层于该半导体基板之第二主要表面上;切割一透孔,由该第一主要表面穿透该半导体基板至该导电层;沈积一导电材料至该透孔;形成一电极层于该半导体基板的第一表面;以及定义该电极层的图案,藉以形成第一及第二部分,该第一部分系利用该介电层而与该半导体基板隔绝,该第二部分系电性接触于该透孔中的导电材料。图式简单说明:第一图系根据本发明电容器(其具有一个穿过半导体基板的穿孔)的剖面图。第一图A系显示根据本发明电容器的品质因数(Qfactor),亦即:阻抗虚数部分与阻抗实数部分的比例,其系一频率函数。第二图A至第二图J系介绍用以制造第一图电容器的制程步骤。第三图系根据本发明电容器(其具有两个电极层于半导体基板的相同表面)的剖面图。第四图系在每个电极层下方形成有渠沟的电容器的剖面图。第五图系类似第三图电容器(除一个电极层系电性连接至半导体基板以外)的电容器的剖面图。第六图系电容器(其电极层系具有彼此叉合的指状物)的俯视图。第七图系第六图电容器的剖面图,其中,在指状物下方的介电层系较薄。第八图系具有一对相对(oppositely-directed)二极体的静电放电防护(ESD-protected)电容器的电路图。第九图系根据本发明的静电放电防护(ESD-protected)电容器的剖面图。第十图A及第十图B系显示第九图静电放电防护(ESD-protected)电容器的模拟崩溃特性(breakdowncharacteristics)的图式。第十一图系显示静电放电防护(ESD-protected)电容器的模拟等效电容的图式。