專利名稱：：適用于高頻操作中去耦應用的溝槽電容器的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及電容器以及包括信號線和接地接觸之間并聯(lián)電容器的電子電路。本發(fā)明還涉及制造電容器的方法。
背景技術(shù)：
：溝槽電容器在電子電路中用作電路配置中的去耦電容器，這里也稱作旁路電容器，其中所述電容器在信號線和地面電勢之間并聯(lián)地插入。在該配置中，溝槽電容器提供小阻抗的優(yōu)勢，由下述公式給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>這里，Z表示阻抗，co是角頻率并且涉及信號頻率f即"二2兀f，C是電容，j是眾所周知的虛數(shù)單位數(shù)。典型地，溝槽電容器具有大電容值，因此代表在信號線和地面電勢之間對于交流信號(AC)近似理想的短路。公式(1)意味著電容越大，對地短路越好。圖1示出了已知溝槽電容器結(jié)構(gòu)100以獲得大電容值。該溝槽電容器結(jié)構(gòu)在F.Roozeboom等人的"High-Density,Low-LossM0SCapacitorsforIntegratedRFDecoupling"，Int.J.MicrocircuitsandElectronicPackaging,24(3)(2001)pp.182-196中公布。圖l的溝槽電容器100嵌入在硅襯底102中并且包括耦合層結(jié)構(gòu)陣列，其中層結(jié)構(gòu)104至112以截面圖示出。層結(jié)構(gòu)在與襯底102的頂面114和底面116垂直的平面中形成U-型截面輪廓的陣列。U-型層結(jié)構(gòu)是同樣的，以及層結(jié)構(gòu)的相應層彼此相連。層結(jié)構(gòu)包括由^-硅層形成的第一下電極118。該n4-層出現(xiàn)在n—摻雜硅襯底上。電介質(zhì)層120，例如可以是30mm厚的氧化物/氮化物/氧化物疊層，將下電極118與上電極122隔離，所述上電極是n+多晶硅層。金屬頂電極124沉積在上電極122的頂部。典型地，U-型層結(jié)構(gòu)118至122可在直徑為2"m，深度102為20-30ixm的孔隙中形成。典型的單位面積電容密度在25nF/mm2-75nF/mm2之間，可用圖l所示的電容器實現(xiàn)。圖2示意性地示出了具有現(xiàn)有技術(shù)溝槽電容器202的電路配置200，所述電容器在信號線和地面電勢之間作為旁路電容器。由于具有大電容，圖1所示的溝槽電容器結(jié)構(gòu)100適用于電容器202中。然而，在本電路配置中用作旁路電容器，必須在襯底102的底面116上提供接地接觸，圖2中用參考數(shù)字206標記。接地接觸206與地面電勢相連。電容器202還有接觸結(jié)構(gòu)204，帶有兩個端口204.1和204.2用于信號輸入和輸出，可與信號線(未示出)相連。理論上，如果電容器200可以提供理想對地短路，可以完全反射進入端口1204.1的信號波。因此，端口2204.2可以理想地與端口1204.1去耦。然而，已知溝槽電容器的性能取決于頻率，而非提供在圖2電路配置中的理想對地短路。下面將參考圖3進行解釋。圖3是現(xiàn)有技術(shù)溝槽電容器S21傳輸系數(shù)作為頻率的函數(shù)的依賴關(guān)系圖。頻率用對數(shù)比例以赫茲(Hz)為單位繪制。傳輸系數(shù)S21的單位是dB。三條測定曲線分別與電容為2.2nF、22nF和380nF的不同溝槽電容器相對應。三條曲線在lMHz至約50MHz(標記為"范圍I")的頻率范圍內(nèi)都呈現(xiàn)了傳輸系數(shù)S2,的下降。取決于電容值，在每條曲線中都可見所示傳輸特性的共振效應發(fā)生在lOOMHz至lGHz之間。所示頻率依賴性是由于溝槽電容器的自感。在自諧振頻率，溝槽電容器的電容C和自感Uu共振。此時電容器的操作最好，例如出現(xiàn)最大信號抑制，盡管在GHz范圍的抑制仍然比離散SMD放置的電容(discreteSMDplacedcapacitor)的抑制好得多。下面的表l示出了幾個現(xiàn)有技術(shù)電容在表面積、電容C、電阻R和自感U"直的比較。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1n—-襯底中幾個現(xiàn)有技術(shù)溝槽電容器表面積、電容、電阻和自感值的比較然而工業(yè)中，正面接地。為了提供電容器和指示器的網(wǎng)絡，有必要使用高歐姆襯底，襯底電阻率在lkQcm或更高的數(shù)量級。從襯底至底面116的電流路徑應該具有大得多的電阻，以及因此沒有足夠的自感。然而，現(xiàn)在有向?qū)拵玫内厔荨＠鏤MTS協(xié)議的結(jié)果，所述協(xié)議具有比GSM更寬的帶寬。它還受到IEEE802.16協(xié)議的促進。此外，頻帶數(shù)量提高，具體地是高于2GHz，也就是說用于藍牙、W-LAN和其他無線標準。對于這些寬帶應用，需要低的自感。顯然，一般寬帶包括高于共振頻率的部分("范圍II")。這里，端口1204.l和端口2204.2之間的信號抑制效率較低以及相當數(shù)量的入射波傳輸至端口2。自感越高，信號抑制效率越低。同樣，溝槽電容器正面接地是不夠的，因為至地路徑往往較長。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個目標是提供一種電容器，當作為信號線和地面電勢之間的旁路電容器使用時所述電容器在寬頻率范圍上提供良好的信號抑制。本發(fā)明的另一個目標是提供一種形成電容器的方法，當作為信號線和地面電勢之間的旁路電容器使用時所述電容器在寬頻率范圍上提供良好的信號抑制。根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種電容器，所述電容器包括襯底，所述襯底具有第一襯底面和相對的第二襯底面。所述電容器還具有第一和第二接觸結(jié)構(gòu)，其中第二接觸結(jié)構(gòu)位于第二襯底面。電容器的電容器區(qū)嵌入在襯底中，并且包括至少一個層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)具有彼此電隔離的第一和第二電容器電極以及在與第一和第二襯底面垂直的平面內(nèi)具有U-型截面輪廓。第一和第二電容器電極分別與第一和第二接觸結(jié)構(gòu)電連接。在本發(fā)明的電容器中，電流路徑區(qū)從兩個溝槽電容器之一延伸至相應的接觸結(jié)構(gòu)。電流路徑區(qū)配置用于為電流提供路徑。此外，襯底包括在第一襯底面上的凹槽，所述凹槽在包括電容器區(qū)的橫向襯底部分上，該凹槽的底面具有接觸元件，所述接觸元件是第一接觸結(jié)構(gòu)的一部分，使得在接觸元件和第二接觸結(jié)構(gòu)之間設置電容器區(qū)和電流路徑區(qū)。本發(fā)明本方面的電容器具有在電流路徑區(qū)表現(xiàn)出減小的阻抗的優(yōu)勢。該減小的阻抗意味著由電容器的電流路徑區(qū)造成的低自感。低自感在加寬頻譜范圍上提供了改進信號壓制，例如在將本發(fā)明電容器作為信號線和地面電勢之間的旁路電容器的電路配置中。電容器有效地是Roozeboom等人在IMAPS文章中討論的非產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)的改進。為了提高其寬帶性能，襯底配置有凹槽，使得縮短了有效電流路徑區(qū)。重要地，凹槽的出現(xiàn)不會消極地影響襯底處理。當需要襯底處理時，它是相關(guān)要求，具體地當它用于帶有其他電子裝置的疊層結(jié)構(gòu)中，例如功率放大器、集成電路、阻抗匹配網(wǎng)絡和濾波器。與產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)相比，所述產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)中第一接觸結(jié)構(gòu)也在第二襯底面上，本發(fā)明的器件具有優(yōu)勢在于縮短了至第一接觸結(jié)構(gòu)的路徑，具體地是接地路徑。此外，本發(fā)明的器件整齊并且直接的，防止了寄生電感和電容相互作用的產(chǎn)生。本發(fā)明的優(yōu)勢在于它允許將具有相對較小電容的電容器用于寬帶應用中。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)用于寬帶應用的足夠低的自感，需要使用最大電容值。然而，實際上，該大電容值本身是不需要的，因為在組成所需寬帶主要部分的高頻下阻抗已經(jīng)很低。顯然，這種大電容器的使用是商業(yè)性的缺點，因為較大電容器需要更大的表面積以及因此比較大的電容器更多的花費。例如，電容為380nF的溝槽電容器很大，而且典型地需要約20mffl2的晶片面積。與表面積為0.102mm2的2.2nF電容器相比，增加成本約200倍。因此本發(fā)明電容器的結(jié)構(gòu)基于一般理解，即電容器的自感和電阻由穿過襯底的電流路徑控制。電流路徑區(qū)位于第一電極與第一接觸結(jié)構(gòu)之間，所述第一電極與電流路徑區(qū)電連接。由于電流路徑區(qū)跨過較短距離，與已知電容器結(jié)構(gòu)相比，電流路徑的長度顯著減小。如圖15所示，對于給定電容器區(qū)，由于兩個原因，電容器電感對于減薄襯底下降(1)單位長度電感因為電容器較小的高寬比而下降，所述高寬比由電容器直徑和襯底厚度的商值給出，以及(2)總電流路徑長度減小。優(yōu)選地，電流路徑區(qū)的長度最多50微米。更優(yōu)選地，所述長度與電容器區(qū)的長度在同一數(shù)量級。更適合地，凹槽橫向區(qū)襯底的總厚度在50微米或以下。這樣對所述文章中的結(jié)構(gòu)提供了重要改進，其中電流路徑區(qū)在350微米數(shù)量級。在該范圍內(nèi)，高寬比使得自感小于4pH，如前僅由380nF電容器獲得，甚至為在2nF數(shù)量級的極小電容。因此根據(jù)本發(fā)明的小電容器可以有效地用于共振頻率上的信號抑制，以及隨其很適合用作寬帶信號抑制的旁路電容器。下面，將描述本發(fā)明第一方面電容器的優(yōu)選實施例。除非明確指出不同實施例形成執(zhí)行本發(fā)明的替代方法，應該理解的是下面描述實施例的附加特征可以彼此結(jié)合。在優(yōu)選實施例中，第一接觸結(jié)構(gòu)配置有至少兩個彼此電連接的信號端口，一個作為輸入，另一個作為輸出，而第二接觸結(jié)構(gòu)是接地連接。第一接觸結(jié)構(gòu)的信號端口通過接觸元件在凹槽底面上的連接意味著在接觸結(jié)構(gòu)中將有較大電感。然而，應該注意的是電容結(jié)構(gòu)的自感本身很小，對于為根據(jù)本發(fā)明的信號抑制，加寬可用頻率范圍是決定性的。接觸結(jié)構(gòu)相對較大的電感不起這種作用。該優(yōu)選實施例實質(zhì)上不同于Roozeboom等人所述的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，其中信號端口位于靠近電容器區(qū)的襯底面上以及接地連接位于遠離電容器區(qū)的襯底面上。這一改進對器件配置的影響在于第一實施例中的疊層管芯組件。在第一實施例中，如下所述，溝槽電容器在襯底第二面上有孔隙。接地連接也在該面上。優(yōu)選地，接地連接直接與載體相連，例如印刷電路板的層板、引線框。因此電容器位于面對載體的面上。對于其他器件組件，可以考慮兩個主要選擇在第一面上或者在第二面上。如果其他器件裝配在第二面上，與信號端口相對應的接觸結(jié)構(gòu)從第一面至第二面繞行(reroute)。這可以由其他接觸線穿過襯底接觸通孔實現(xiàn)。如果其他器件裝配在第一面上，這種穿過襯底接觸通孔可以出現(xiàn)在電容器中，用于將其他器件與載體相連，替代鍵合線等。第一面不僅用于界定接觸結(jié)構(gòu)，還用于其他元件，例如電感器等。由于在第一面上的導體可以具有相對較大的尺寸，電感器可以完全地集成其中。這些甚至可以不用光刻制造，僅在第一面上提供絲網(wǎng)印刷掩蔽以及此后導體由已知技術(shù)提供，例如濺射、電鍍或同類。優(yōu)選地，凹槽的橫向在接觸元件和第一襯底面未凹陷部分之間的第一凹槽部分中相對于凹槽底面傾斜大于90。的角度。在第二凹槽區(qū)，優(yōu)選地，凹槽的橫向與相對于凹槽底面傾斜90。的角度。后一個區(qū)域填充接觸元件。根據(jù)該實施例的結(jié)構(gòu)，可以進一步減小凹槽底面上的接觸元件與第二襯底面上的接觸結(jié)構(gòu)之間的距離。因此，電容器的電阻率和自感甚至可以進一步減小。下面將描述替代實施例，其中電容器區(qū)在凹槽下面形成。在第一替代實施例中，電流路徑區(qū)由第一襯底面上的凹槽底面和電容器區(qū)之間的導電襯底區(qū)形成。在前述的截面輪廓圖中，U-型的底部指向凹槽的底面。這就意味著，在該截面圖中，示出了第二襯底面作為底面以及第一襯底面作為襯底的頂面，電容器的溝槽是倒置的U型。在第一替代實施例中，溝槽電容器從第二襯底面制造。應該注意的是，可以有來自精確U-型溝槽截面輪廓的變化。類似U的矩形或者類似"V"的形狀是可行的替代，當提及u-型時應該包括在內(nèi)。其他變化包括溝槽的橫向，所述橫向在截面圖中偏離精確的直線。例如，溝槽的橫向可以在橫向方向上存在凹槽。當提及u-型時，這種類型的變化也應該包括在內(nèi)。優(yōu)選地，導電襯底區(qū)是襯底的低電阻率區(qū)。低電阻率是實現(xiàn)低電阻電流路徑區(qū)的首要條件。如果整個襯底具有低電阻率，則不需要提供低電阻率電流路徑區(qū)的具體措施。然而，如果襯底是高電阻率襯底，優(yōu)選地，電流路徑區(qū)以合適的摻雜劑摻雜至合適的濃度，以便獲得低電阻率電流路徑區(qū)。低電阻率涉及電阻率數(shù)值在幾個毫歐cm至幾個歐姆cm之間。典型地，高電阻率數(shù)值在一個或幾個千歐，cm的范圍內(nèi)。在形成替代前述實施例的變體中，電流路徑區(qū)由鈍化層形成，所述鈍化層覆蓋在凹槽底面上且被接觸元件覆蓋。因此該鈍化層位于電容器區(qū)和接觸元件之間，類似前述實施例。然而，替代襯底材料，鈍化層用作電流路徑區(qū)。當鈍化層典型地由二氧化硅形成，且二氧化硅是絕緣材料時，可以采用足夠小的鈍化層厚度形成具有小電阻率的高頻電流路徑。大約10nm的厚度適合此目的。例如，可以通過使用大于30um特別長深度的溝槽或者通過減薄襯底至凹槽處特別低的厚度值，例如25至40pm實現(xiàn)本實施例，所述厚度等于孔隙長度和鈍化層厚度之和。在采用襯底材料中凹槽的第二替代實施例中，電流路徑區(qū)設置在電容器電容器區(qū)和第二襯底面上的第二接觸結(jié)構(gòu)之間。在該實施例的截面輪廓中，u-型的底部指向第二襯底面。不同于前述替代實施例及其變化，本實施例使用由第一襯底面，也就是凹槽的底部形成的溝槽電容器。再一次參考前面限定的在截面圖中關(guān)于頂面和底面的襯底定位，每個溝槽在襯底中都形成直立的"U"。因此電流路徑區(qū)在溝槽電容器底部和襯底底面之間。注意，在該實施例中通過刻蝕形成溝槽電容器較復雜，因為當在凹槽底部形成溝槽時不能用標準刻蝕工藝。然而，本實施例的優(yōu)勢在于所有過程可以從第一襯底面完成，如前所述，典型地形成襯底的頂面，例如在IC中包括其他電路的襯底。該實施例的變化，類似使用"倒置-U"溝槽結(jié)構(gòu)的實施例的變化，電流路徑區(qū)由鈍化層形成。鈍化層位于溝槽底部和第二襯底面上的第二接觸結(jié)構(gòu)之間。該變化與前述應用凹槽下面倒置"U"溝槽的實施例中的描述類似。下面將描述替代實施例，所述實施例提供了允許不同封裝形式的不同的接觸結(jié)構(gòu)排布方式。在實施例中，第一接觸結(jié)構(gòu)的信號端口設置在第二襯底面上。信號端口通過沿襯底第三和第四面延伸的接觸線與凹槽底面上的接觸元件相連，所述第三和第四面與第一和第二襯底面垂直。本實施例具體地適用于形成獨立部件的封裝超低阻抗溝槽電容器。該實施例器件的信號端口和第二接觸結(jié)構(gòu)在同一(第二或底面)襯底面上。這使得電容器封裝更容易，因為可以在單個襯底面上接觸。例如，可以通過將電容器安裝在載體襯底上實現(xiàn)封裝替代。然而事實上，本實施例的電容器可以安裝在不同種類的載體上，因此擴大了這種電容器結(jié)構(gòu)在不同系統(tǒng)級封裝(system-in-package)技術(shù)中的實用性。例如，該電容器可以安裝在射頻(RF)板上、或者低溫共燒陶瓷(LTCC)載體襯底上或者IC-晶片上。一種在第二或底面襯底面上提供信號端口的替代方法是利用穿過襯底接觸通孔通過接觸線連接信號端口和凹槽底面上的接觸元件，所述通孔在未凹陷襯底部分從第一襯底面至第二襯底面延伸穿過襯底。優(yōu)選地，該實施例用于加工方案，其中溝槽電容器在第二襯底面上形成。在該器件制造期間，該實施例電容器的第二襯底面可以用作加工襯底面。然而，對于SiP中該電容器的封裝，當將該器件安裝在載體襯底上時，加工襯底面或者第二襯底面用作底面。另一個替代實施例將第一接觸結(jié)構(gòu)的信號端口設置在未凹槽襯底部分的第一(或頂面)襯底面。對比前述兩個實施例，在該實施例中，第一和第二接觸結(jié)構(gòu)設置在不同襯底面上。然而，與另一種使用第二襯底面上的信號端口的設置類似，信號端口與凹槽底面的接觸元件相連。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電子電路，所述電子電路包括根據(jù)本發(fā)明第一方面所述或根據(jù)所述該電容器實施例之一的電容器。在本發(fā)明第二方面的電子電路中，電容器并聯(lián)連接在信號線和接地接觸之間。電容器通過第一接觸結(jié)構(gòu)與信號線相連，以及通過第二接觸結(jié)構(gòu)與接地接觸相連。本發(fā)明本方面的電子電路實現(xiàn)了在很寬頻率范圍上的增強信號抑制，這是因為本發(fā)明第一方面的電容器提供了優(yōu)勢。本發(fā)明的電子電路提供了通用功能，所述通用功能用于射頻前端模塊。例如，本發(fā)明第二方面的電子電路可以是根據(jù)GSM(全球數(shù)字移動電話系統(tǒng))、藍牙或WLAN(無線局域網(wǎng))標準用于射頻信號的放大電路。對于諸如12GHz衛(wèi)星通信或24GHz或77GHz汽車雷達等的新型高頻應用，本發(fā)明第二方面的電子電路可以提供寬帶毫米波旁路功能。由于接地和旁路對實現(xiàn)波-波頻率是必要的并且十分復雜的，本發(fā)明本方面的電子電路在波-波頻率范圍內(nèi)是擴展設計和加工能力的關(guān)鍵構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的第三方面提供了一種電子部件。該電子部件包括載體襯底以及固定在載體襯底上的電容器，所述電容器根據(jù)本發(fā)明第一方面或者根據(jù)本發(fā)明第一方面電容器實施例之一。本發(fā)明第三方面的電子構(gòu)件結(jié)合了本發(fā)明第一方面電容器和本發(fā)明第二方面電子電路的優(yōu)點。在本發(fā)明電子構(gòu)件的一個實施例中，在載體襯底和電容器之間設置了集成電路。該集成電路有與本發(fā)明電容器第一接觸結(jié)構(gòu)的第一和第二信號端口電相連的信號端口，在該實施例中在電容器第二襯底面上提供信號端口。優(yōu)選地，如上所述，在該實施例中，所述電容器配置有穿過襯底接觸通孔。根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了一種制造電容器的方法。所述方法包括下列步驟提供襯底，所述襯底具有第一襯底面和相對的第二襯底面；在包括電容器區(qū)的橫向襯底部分中減薄襯底，使襯底從初始襯底厚度減至減小的襯底厚度；通過生成至少一個層結(jié)構(gòu)形成電容器區(qū)，所述電容器區(qū)嵌入在襯底預定的橫向部分，所述層結(jié)構(gòu)具有彼此電隔離的第一和第二電容器電極以及在與第一和第二襯底面垂直的平面內(nèi)具有U-型截面輪廓；形成第一接觸結(jié)構(gòu)以及形成第二接觸結(jié)構(gòu)；在襯底的所述減薄的橫向部分中提供電流路徑區(qū)，從而將預定的電容器電極之一與相應的接觸結(jié)構(gòu)電連接。下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的其他實施例。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的溝槽電容器的示意性三維截面圖。圖2是電容器用作信號線和地面電勢之間旁路電容器的示意圖，所述電容器是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的溝槽電容器。圖3示出了信號波的S2i傳輸系數(shù)的頻率依賴性，所述信號波在圖2所示電路配置中從端口1入射并傳輸至端口2。圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)電容器的示意圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第一實施例的簡化示意性截面圖。圖6是圖5所示電容器的示意性俯視圖。圖7是圖5和圖6所示電容器的等效電路圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第二實施例的簡化示意性截面圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第三實施例的簡化示意性截面圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第四實施例的一部分簡化示意性截面圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第五實施例的簡化示意性截面圖。圖12是電子構(gòu)件的示意圖，所示電子構(gòu)件包括根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第六實施例。圖13是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第七實施例的示意圖。圖14是比較曲線，示出了溝槽電容器測定自感和根據(jù)圖1所示現(xiàn)有技術(shù)應用的自感分析估計之間的比較。圖15示出了單位長度計算阻抗k作為電容器中溝槽電容器的高寬比A的函數(shù)曲線，所述高寬比定義為電容器直徑與電流路徑區(qū)長度的商值。具體實施方式圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電容器400的示意圖。電容器400制造在低電阻率硅襯底402上。在第一襯底面404上，所述襯底面形成圖4所示的頂面，向信號接觸結(jié)構(gòu)406提供了輸入端口408、輸出端口410和接觸元件412。接觸元件是金屬電極，與電容器區(qū)414中許多溝槽電容器的電極層相連。在本圖中，溝槽電容器僅示意性示為許多矩形。在第二襯底面上，所示襯底面形成圖4的底面襯底面416，提供了第二接觸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與地面電勢420相連。圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)電容器體現(xiàn)了由電容器400的阻抗和自感決定的傳輸性能，所述現(xiàn)有技術(shù)電容器在一側(cè)用作連接端口1408的信號線和端口410之間的旁路電容，在另一側(cè)用作地面電勢420。阻抗值由電容范圍414和接地接觸418之間的電流路徑的長度決定?？紤]到典型的襯底402中的溝槽深度為20-30ym以及典型的襯底厚度為200-500um，電流路徑區(qū)至少為150um，甚至可以達到450ixm，取決于襯底厚度。因此，現(xiàn)有技術(shù)電容器400的電流路徑區(qū)422足夠長，以及如前所述導致高自感。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第一實施例500的簡化示意性截面圖。在低電阻硅襯底502中，形成凹槽504。例如可以通過在襯底502的頂面506上的微細加工生成該凹槽。如圖6中電容器500的俯視圖所示，接觸線508和510分別設置在兩個橫向512和514上。接觸線508和510通過接觸元件520將輸入端口(或者更為一般的說法:端口1)516與輸出端口(或者更為一般的說法端口2)518相連。接觸元件520采用位于凹槽504底部的金屬板的形式。事實上，連接線508和510位于腔體的側(cè)面512和514上，而接觸元件520設置在凹槽504的底面522上。輸入和輸出端口516、518、接觸線508、510以及接觸元件520形成第一接觸結(jié)構(gòu)。與初始襯底厚度相比，凹槽504減小了底面522(以及接觸元件520)下的襯底厚度，可以從未凹陷部分看出這一點，例如端口l516處。與未凹陷部分相比減小的厚度用雙箭頭d表示。厚度d在最大50um的范圍內(nèi)。電容器區(qū)524由溝槽電容器陣列形成，例如參考圖1描述的那些。然而，在本電容器500中，該溝槽從襯底底面526形成。每個溝槽電容器都包含層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)中具有彼此隔離的兩個導電層并且具有圖5所示倒置U型的形狀。溝槽相應的導電層相連以形成相應的電容器電極。電極由絕緣層隔離，例如ONO層(氧化物-氮化物-氧化物疊層)。電容器電極之一與接地接觸528相連。地528是設置在底面526上的金屬板，以及可以與和圖2所示相對應的電路配置中的地電勢相連。溝槽電容器的第二電極(未示出)通過電流路徑區(qū)530與接觸元件520相連。第二電極由沉積為最靠近接觸元件520的導電溝槽層形成。因此電流路徑區(qū)530橋接了凹槽504底面上的電極和接觸元件520。在本實施例中，溝槽電極層和接觸元件520之間的電流路徑區(qū)的長度大約為15ym。下面將參考圖7描述電容器500的優(yōu)點。圖7是圖5和圖6所示電容器的等效電路圖。圖7是圖2所示電路配置的等效電路圖，但是用電容器500代替電容器200。電容器500與地電勢702相連。在圖7的等效電路圖中，分別用相應的符號Ln^和L，^表示連接線510和512的電感。由于電流路徑區(qū)530產(chǎn)生的阻抗L，。^用相應的符號表示。溝槽電容器區(qū)524用符號C。，^表示。從等效電路圖可以看出，輸入和輸出連接線508和510分別表示一定的電感。位于溝槽電容器電極層和凹槽504底部上的接觸元件520之間的硅襯底502中的電流路徑也一樣。電流路徑區(qū)530的電感L。apa。itOT由該距離決定。以及該電感L，^在接地路徑中，所述路徑限制了電容器的性能，而不是連接線的電感U^和L^2。因此電容器500的電容器布局通過襯底中較小電流路徑和較長的電容器連接線選擇電容器的小電感。然而，因為電容器自身的電感非常小，電容器500具有較寬的使用頻率范圍。下面將參考圖13和圖14描述涉及電容器500優(yōu)點和實施例的更多細節(jié)。圖8是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第二實施例800的簡化示意性截面圖。電容器800的結(jié)構(gòu)非常類似圖5和圖6所示的電容器500的結(jié)構(gòu)，下面將僅描述其不同于前述實施例的特征。不同于電容器500，電容器800在高電阻硅襯底802中形成。由于電容器區(qū)824和凹槽804底部上接觸元件820之間的電流路徑區(qū)830的阻抗和自感盡可能低，在本實施例中摻雜電流路徑區(qū)830以實現(xiàn)低電阻電流路徑。這樣，盡管使用了高電阻襯底，電容器800的性能與電容器500的性能具有同等優(yōu)點。圖9是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第三實施例900的簡化示意性截面圖。再次，電容器900的結(jié)構(gòu)非常類似電容器500的結(jié)構(gòu)。下面僅描述其不同于圖5和圖6所示的電容器的特征。類似于圖8所示的實施例，電容器900在高電阻硅襯底902中形成。此外，在接觸元件920和地面928之間電容器區(qū)924和電流路徑區(qū)830的設置順序倒置。這樣意味著在接觸元件920沉積之前從凹槽804的底部形成電容器區(qū)924的溝槽電容器。因此，電容器區(qū)924的溝槽在本實施例中呈直立的"U"型。接觸元件920與在這些溝槽里形成的第一電極相連。地電極928通過電流路徑區(qū)930與溝槽的第二電極層相連。和圖8所示的實施例類似，電流路徑區(qū)930是低電阻區(qū)，由襯底902底面926的選擇性摻雜實現(xiàn)。在該實施例中，溝槽的刻蝕更為復雜，因為使用已知接觸掩蔽的標準刻蝕過程不能應用于本實施例。然而，本實施例的優(yōu)點是所有加工都可以從襯底902的頂面完成。圖IO是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第四實施例1000的簡化示意性截面圖。與圖8和圖9所示的前述實施例類似，下面的描述將集中在使電容器1000與那些前述實施例區(qū)分開的結(jié)構(gòu)元件上。在本實施例中，在形成接觸元件1020之前，由沉積在凹槽1004底面1022上的鈍化層1034形成電流路徑區(qū)1030。鈍化層1034也沉積在凹槽1004的側(cè)面上。此外，在本實施例中，由圖IO所示的"倒置"U型溝槽形成電容器區(qū)1024。因此溝槽從襯底1002的底面1028形成。這與圖5和圖8所示的實施例類似。然而，電容器區(qū)1024的溝槽在襯底中從底部延伸至凹槽1004底部的鈍化層1034。這樣，電流路徑1002不包括任何襯底材料。這樣，進一步縮短了穿過襯底的電流路徑長度。典型地，鈍化層由二氧化硅形成。鈍化層的厚度在10mn的范圍內(nèi)?？梢栽诘碗娮杌蚋唠娮韫枰r底1002上實現(xiàn)本實施例。在另一個未示出的實施例中，倒置了鈍化層以及接觸元件1020和接地接觸1026之間的電容器區(qū)的排列。在該實施例中，在襯底1002的底面1028上形成鈍化層。在接觸元件1020的沉積之前，從凹槽1004的底面1022在襯底1002的頂面形成溝槽。溝槽的形成通過刻蝕實現(xiàn)，并且當達到鈍化層1034時將停止。圖11是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第五實施例1100的簡化示意性截面圖。在該實施例中，電容器1100形成獨立部件。電容器1100的封裝適應將電容器安裝在包括底面1128的載體上。凹槽1104底面的接觸元件1120經(jīng)由連接線1108和1110分別與輸入端口(或端口1)1116和輸出端口(或端口2)1118相連。然而，不同于圖5所示的實施例，連接線1108和1110分別沿頂面1106和左右兩側(cè)1136和1138定位至相應端口結(jié)構(gòu)1116和1118。信號端口1116和1118包括倒裝芯片球1140以把電容器1100安裝在載體襯底(未示出)上。電容器1100具有適用于不同SiP技術(shù)的優(yōu)點。例如它可以安裝在RF板或LTCC載體襯底或IC晶片上。圖12是電子部件的示意圖，所示電子部件包括根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第六實施例1200。圖12所示的封裝圖解包括使用金屬球1252和1254安裝在載體襯底1250上的電容器1200。電容器不同于圖11所示的電容器，后者由穿過通孔1256和1258的連接線1208和1210的布線示出，所述通孔在未凹槽襯底部分的全部襯底厚度上延伸。通孔與周圍襯底電隔離，但是由金屬填充以提供接觸元件1220和襯底1202底面1228上的信號端口1216和1218之間的電連接。通過向金屬球1252和1254提供合適的尺寸，在載體襯底1250和電容器1200之間有足夠的空間以提供位于載體襯底1250的頂面與電容器1200的底面之間的集成電路1260。通過金屬球1262和1264實現(xiàn)電容器1200信號端口1216和1218與集成電路1260上信號端口之間的連接。接地接觸1226與載體襯底的地面基準電連接。圖13是根據(jù)本發(fā)明所述電容器的第七實施例1300的示意圖。圖13所示的電容器1300不同于圖5至圖12所示的實施例在于全部襯底從典型的200-500um初始襯底厚度減薄至約50um的減小襯底厚度。與接觸元件1320連接的信號端口1316和1318可以形成簡單的線接觸。除此之外，本實施例類似圖5所示的實施例。然而，用于形成電容器和電流路徑區(qū)的圖8至圖10所示的替代配置也可以用于這種類型的電容器。圖14是比較曲線，示出了溝槽電容器測定自感和現(xiàn)有技術(shù)電容器的自感分析估計之間的比較，作為溝槽電容器中電容器區(qū)直徑的函數(shù)。參數(shù)"直徑"意味著假定電容器具有包括多個彼此之間給定距離孔隙的圓形排列組成的電容器區(qū)。因此直徑涉及電容器區(qū)的全部邊長，而不只是一個孔隙的邊長。典型地，孔隙直徑約為2微米，但是典型地數(shù)千個孔隙彼此緊鄰排布。在圖14中，測定的自感值用菱形表示，而計算的自感值用正方形表示。根據(jù)下面的公式進行計算，所述公式給出了低電阻硅中電容器對<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>這里，k(A)是單位長度的電感，h^t一是襯底厚度，A是由電容器直徑與襯底厚度的商值給出的高寬比，以及y。是磁場常數(shù)。從通孔對地電感的計算可知公式(2)(M.E.Goldfarb,R.A.Pucel，"ModelingViaHoleGroundsinMicrostrip"，IEEEMicrowaveandguidedwaveletters,Vol.1，No.6，June1991)。如測定值和計算值之間的比較所示，所述公式成功地用于低電阻硅中溝槽電容器電感的計算，如圖14所示。注意，當假定是在全部正方形中的孔隙排布可以得到等效的結(jié)果。測定電感值利用公式(2)的成功建模證明了本發(fā)明的構(gòu)思，所述構(gòu)思通過使溝槽電容器襯底中電流路徑長度盡可能短以實現(xiàn)自感的減少。顯然根據(jù)公式(2)，電感僅取決于襯底高度和高寬比A。圖15示出了單位長度計算阻抗k作為電容器中溝槽電容器的高寬比A的函數(shù)曲線。計算再次使用公式(2)。從圖15可以看出，如果高寬比大，則k(A)小得多。為了本發(fā)明目的的優(yōu)勢格局(constellation)與低襯底厚度和大電容器直徑相對應。因此，對于給定的電容器面積，由于兩個原因電容器電感因減薄襯底而減小(a)k(A)因電容器較小的高寬比而減小，以及(b)電流路徑總長度減小。電感因減小襯底厚度的總下降顯著例如，對于400umX400um的電容器，襯底高度從300Pm減小到50um導致電感從25pH減小到L二0.7pH，電感減小了35倍。總之，本發(fā)明涉及電容器(500)、包括電容器的電子電路、電子構(gòu)件以及形成電容器的方法。在本發(fā)明的電容器中，電流路徑區(qū)(530)從溝槽電容器電極之一延伸至對應的接觸結(jié)構(gòu)(520)。本發(fā)明電容器的電流路徑區(qū)可以通過把襯底從初始襯底厚度減薄至減小襯底厚度獲得，或者在包括電容器的橫向襯底部分或者在形成第一和第二接觸結(jié)構(gòu)之前在襯底的整個橫向延伸。本發(fā)明電容器具有在電流路徑區(qū)顯示減小電感的優(yōu)勢。該減小電感意味著由電容器電流路徑區(qū)造成的低自感和自阻。低自感在電路配置中加寬光譜范圍上提供了改進的信號抑制，所述電路配置使用本發(fā)明電容器作為信號線和地電勢之間的旁路電容器。權(quán)利要求1.一種電容器(500，800，900，1000，1100，1200，1300)，包括襯底(502，802，902，1002，1102，1202，1302)，所述襯底包括第一襯底面(506)和相對的第二襯底面(526)；電容器區(qū)(524)，所述電容器區(qū)嵌入在所述襯底中并且包括至少一個層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)具有彼此電隔離的第一和第二電容器電極以及在與第一和第二襯底面垂直的平面內(nèi)具有U-型截面輪廓，所述第一和第二電容器電極分別與第一(508，510，516，518，520)和第二(528)接觸結(jié)構(gòu)電連接；以及電流路徑區(qū)(530，830，930，1030)，所述電流路徑區(qū)從第一電容器電極(524)延伸至第一接觸結(jié)構(gòu)(520，820，928，1020)以及配置用于為電流提供路徑，其中所述襯底包括凹槽(504，804，904，1004，1104，1204)，所述凹槽在包括電容器區(qū)(524，824，924，1024，1124，1224)的橫向橫向襯底部分的第一襯底面上，所述凹槽包括具有接觸元件(520)的底面(522)，所述接觸元件(520)是第一接觸結(jié)構(gòu)的一部分，使得將電容器區(qū)(524，824，924，1024)和電流路徑區(qū)(530，830，930，1030)設置在所述接觸元件(520)和所述第二襯底面(526)上的第二接觸結(jié)構(gòu)(526，826，926，1026)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的電容器，其中所述第一接觸結(jié)構(gòu)配置有至少兩個彼此電連接的信號端口(516，518)，一個作為輸入，另一個作為輸出，而所述第二接觸結(jié)構(gòu)是接地連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電容器，其中所述凹陷的橫向襯底部分的厚度最多為50微米。4.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的電容器，其中所述凹槽的橫向(512，514)在接觸元件(520)和第一襯底面未凹陷部分之間的第一凹槽部分(504)中相對于凹槽底面(522)傾斜大于90°的角度，而在由接觸元件(520)填充的第二凹槽部分中傾斜90°的角度。5.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的電容器，其中所述電流路徑區(qū)由第一襯底面上凹槽(504、804、1204)的底面和電容器區(qū)(524、824、1224)之間的導電襯底區(qū)(530、830、1230)形成，以及在截面輪廓中，u-型的底部指向所述凹槽的底面。6.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的電容器，其中所述電流路徑區(qū)(1030)由鈍化層(1022)形成，所述鈍化層覆蓋所述凹槽(1004)的底面并且被所述接觸元件(1020)覆蓋。7.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的電容器，其中所述電流路徑區(qū)(930)設置在電容器區(qū)(924)和第二襯底面(926)上的第二接觸結(jié)構(gòu)(928)之間，以及在截面輪廓中，U-型的底部指向第二襯底面(926)。8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電容器，其中所述電流路徑區(qū)(530，630，930，1030,1330)的橫向延伸范圍等于電容器區(qū)(524，824，924，1024,1324)的橫向延伸范圍，以及所述電流路徑區(qū)具有比所述襯底(502，802，902，1002，1302)橫向相鄰區(qū)域低的電阻率。9.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的電容器，.其中所述第一接觸結(jié)構(gòu)的信號端口(508，510)設置在第一襯底面(506)的未凹陷部分，并且與所述凹槽(504)底面上的所述接觸元件(520)相連。10.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的電容器，其中所述第一接觸結(jié)構(gòu)的信號端口(1116、1118，1216、1218)設置第二襯底面上，并且通過接觸線(1108、1110)與所述凹槽(1104，1204)底面上的接觸元件(1120，1220)相連，所述接觸線從第一襯底面延伸至第二襯底面。11.一種寬帶系統(tǒng)，包括處理至少一個頻率處的信號并且作為旁路電容器的半導體器件，所述電容器是根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求中所述的電容器。12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的寬帶系統(tǒng)，其中所述電容器包括多個鍵合焊盤和互連線，以及所述半導體器件裝配在第一襯底面上。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12中所述的寬帶系統(tǒng)，其中所述通孔穿過襯底從第一襯底面延伸至第二襯底面，使得所述襯底可以用第二襯底面裝配在載體上。14.根據(jù)權(quán)利要求ll、12或13中所述的寬帶系統(tǒng)，其中存在根據(jù)權(quán)利要求5或6中所述的電容器。15.—種電子部件(1200)，包括載體襯底(1250)以及安裝在所述載體襯底上的根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電容器。16.—種制造電容器的方法，包括以下步驟提供襯底，所述襯底具有第一襯底面和相對的第二襯底面；在包括所述電容器區(qū)的橫向襯底部分中減薄襯底，使襯底從初始襯底厚度減薄至減小的襯底厚度；通過產(chǎn)生至少一個層結(jié)構(gòu)形成電容器區(qū)，所述電容器區(qū)嵌入在所述襯底的預定橫向部分，所述層結(jié)構(gòu)具有彼此隔離的第一和第二電容器電極以及在與所述第一和第二襯底面垂直的平面內(nèi)具有U-型截面輪廓；形成第一接觸結(jié)構(gòu)以及形成第二接觸結(jié)構(gòu)；在襯底的所述減薄的橫向部分中提供電流路徑區(qū)，從而將所述電容器電極的預定電容器電極與相應的接觸結(jié)構(gòu)電連接。17.根據(jù)權(quán)利要求16中所述的方法，其中所述減薄襯底的步驟包括在第一襯底面上形成凹槽，所述凹槽具有底面；所述形成第一接觸結(jié)構(gòu)的步驟包括通過所述凹槽底面上的接觸元件使第一接觸接口的信號端口彼此相連；以及所述提供電流路徑區(qū)的步驟包括在所述凹槽底面上的所述接觸元件與所述第二襯底面上的所述第二接觸結(jié)構(gòu)之間提供電流路徑區(qū)。全文摘要本發(fā)明涉及電容器(500)、包括電容器的電子電路、電子元件以及形成電容器的方法。在本發(fā)明的電容器中，電流路徑區(qū)(530)從兩個溝槽電容器之一延伸至相應的接觸結(jié)構(gòu)(520)。把襯底從初始襯底厚度減薄至減小的襯底厚度，以獲得本發(fā)明電容器的電流路徑區(qū)，所述襯底可以是包括電容器區(qū)的橫向襯底部分也可以是在形成第一和第二接觸結(jié)構(gòu)之前整個側(cè)向延伸的襯底。本發(fā)明電容器具有表現(xiàn)出電流路徑區(qū)減小阻抗的優(yōu)勢。該減小的阻抗意味著由電容器電流路徑區(qū)造成的低自感和自阻。低自感在電路配置的加寬頻譜范圍上提供了改進信號壓制，所述電路配置將本發(fā)明電容器作為信號線和地面電勢之間的旁路電容器。文檔編號H01L21/02GK101305448SQ200680041428公開日2008年11月12日申請日期2006年11月3日優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日發(fā)明者馬里昂·曼特斯-卡姆-梅耶爾申請人:Nxp股份有限公司