一種mom電容結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種MOM電容結(jié)構(gòu)，包括多個電容單元，所述電容單元為雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)。本實用新型的MOM電容結(jié)構(gòu)不僅存在X方向上的電容，同時最大限度地增加了Y、Z方向的電容，從而增加了電容的密度，增大了電容值。
【專利說明】—種MOM電容結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種MOM電容結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導體集成電路的制造技術(shù)的不斷進步，半導體器件性能不斷提升的同時也伴隨著器件小型化和微型化的進程。電容結(jié)構(gòu)是集成電路的重要組成單元，集成電路芯片中的電容結(jié)構(gòu)多種多樣，如:M0S (metal-oxi de-semi conductor field金屬-氧化物_半導體)場效應管電容；PIP (polysilicon-1nsulator-polysilicon多晶娃-絕緣體-多晶娃)電容，可變結(jié)電容以及后段互聯(lián)中的MIM(metal-1nsulator_metal金屬-絕緣體-金屬)電容和M0M(metal-oxide_metal金屬-氧化物-金屬)電容。
[0003]目前最常用的后段互聯(lián)電容結(jié)構(gòu)有兩種:MM電容和MOM電容。MM電容和MOM電容存在于后段互聯(lián)層結(jié)構(gòu)不占用器件層的面積，且電容的線性特征要遠好于其他類型的電容。其中，MIM電容盡管結(jié)構(gòu)簡單，但形成至少兩層金屬板需要很多額外的工藝步驟，從而增加了很多制造中的成本。而MOM電容主要利用上下層金屬導線和同層金屬之間形成的整體電容，該種電容的優(yōu)點是其可以用現(xiàn)有的互聯(lián)制造工藝來實現(xiàn)，即可以同時完成MOM電容與銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)，且電容密度較高，還可以通過堆疊多層MOM電容來實現(xiàn)較大的電容值，因此在高階制造有更為廣泛應用。
[0004]如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中MOM電容結(jié)構(gòu)為梳指狀電容，為垂直堆疊結(jié)構(gòu)，由多個金屬層Ml、M2、M3、M4形成,每一層結(jié)構(gòu)包括交叉排布的極板11和極板12,并且,不同金屬層形成的極板11通過插塞131相互電連接，不同金屬層形成的極板12通過插塞132相互電連接。其中，極板11包括多個指狀條112和用于連接多個指狀條112的匯總條111，同樣，極板12包括多個指狀條122和用于連接多個指狀條122的匯總條121。指狀條112和122呈叉指狀排布，對于同一層金屬形成的極板而言，同一層相鄰的指狀條112和指狀條122形成一個分電容結(jié)構(gòu)；對于相鄰層金屬形成的極板而言，相鄰層且相鄰的指狀條112和指狀條122形成一個分電容結(jié)構(gòu)，相鄰層且相鄰的匯總條111或匯總條121形成一個分電容結(jié)構(gòu)，總的電容等于各分電容的電容之和。
[0005]現(xiàn)有工藝中，因為MOM電容要與互聯(lián)結(jié)構(gòu)同時完成，所以MOM電容的氧化絕緣層的厚度由金屬線的厚度和互聯(lián)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層厚度決定，無法獨立更改。因此，在傳統(tǒng)工藝中較難實現(xiàn)MOM電容值的提高和調(diào)整。然而，隨著芯片性能對大電容的需求，如何在有限的面積下獲得具有大電容值電容成為一個非常有吸引力的課題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于在單位面積里增加電容結(jié)構(gòu)的電容密度，增大電容值。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種MOM電容結(jié)構(gòu)，包括多個電容單元，所述電容單元為雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)。
[0008]可選的，每個所述電容單元包括多層第一極板、多層第二極板以及形成于第一極板和第二極板之間的介質(zhì)層。
[0009]可選的，同一層的第一極板和第二極板之間夾角為負10度到10度,最佳的,二者平行排列。
[0010]可選的，相鄰層的第一極板之間以及相鄰層的第二極板之間均交叉排列，相鄰層的第一極板之間以及相鄰層的第二極板之間均通過金屬插塞電性連接；相鄰電容單元的第一極板和第二極板交替排列。
[0011]可選的,相鄰層的第一極板或第二極板呈90度相堆疊,金屬插塞與第一極板和第二極板垂直排列。
[0012]可選的，所述第一極板和第二極板分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板和第二極板的中心軸線方向垂直延伸，形成一個垂直雙螺旋的結(jié)構(gòu)。
[0013]可選的，第一極板和第二極板分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板和第二極板的中心軸線方向水平延伸，形成一個水平雙螺旋的結(jié)構(gòu)。
[0014]可選的，同層金屬層內(nèi)的第一極板和第二極板并列排列。 [0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的MOM電容結(jié)構(gòu)為雙螺旋結(jié)構(gòu)，在X方向上，單元內(nèi)和相鄰單元間都存在電容，在Y方向上，單元內(nèi)和相鄰單元間增加了電容，Z方向上，單元內(nèi)和相鄰單元間增加了電容。這就使得單位面積上的電容密度增大，從而增加了電容器的電容值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中MOM電容結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0017]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中MOM電容結(jié)構(gòu)的剖面圖；
[0018]圖3是本實用新型實施例一的MOM電容結(jié)構(gòu)單元的立體圖；
[0019]圖4是本實用新型實施例一的MOM電容結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0020]圖5是本實用新型實施例二的MOM電容結(jié)構(gòu)單元的立體圖；
[0021]圖6是本實用新型實施例二的MOM電容結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合示意圖對本實用新型進行更詳細的描述，其中表示了本實用新型的優(yōu)選實施例，應該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本實用新型，而仍然實現(xiàn)本實用新型的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本實用新型的限制。
[0023]此外，在本實用新型的說明中，為了不模糊本實用新型的創(chuàng)造性方面，將某些細節(jié)省去，省去的細節(jié)也在本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi)。
[0024]需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0025]【實施例一】
[0026]圖3是本實施例的MOM電容結(jié)構(gòu)的立體圖，圖4是本實施例的MOM電容結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0027]如圖3和圖4所示，本實施例提供的MOM電容結(jié)構(gòu)包括多個電容單元20，所述每個電容單元20均為垂直雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)，不僅在X方向存在電容，Y方向和Z方向也增加了電容，這就使得單位面積上的電容密度增大，從而增加了電容器的電容值。
[0028]具體地說，所述電容單元20包括多層第一極板21、多層第二極板22以及形成于第一極板21和第二極板22之間的介質(zhì)層(圖中未示出)；同一層的第一極板21和第二極板22夾角為負10度到10度，最佳角度為O度，即同一層的第一極板21和第二極板22平行排列；相鄰層的第一極板21之間以及相鄰層的第二極板22之間均交叉排列，相鄰層的第一極板21之間以及相鄰層的第二極板22之間均通過金屬插塞23電性連接，相鄰的電容單元20的第一極板21和第二極板22交替排列，如此就形成了雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)。
[0029]本實施例中共包括六層第一極板21和第二極板22，如圖3所示，從下至上依次為第一層極板Ml、第二層極板M2，第三層極板M3、第四層極板M4、第五層極板M5以及第六層極板M6，其中，第一層極板Ml包括第一層的第一極板21和第一層的第二極板22，以此類推，第二層極板M2包括第二層的第一極板21和第二層的第二極板22。
[0030]較佳的，相鄰層的第一極板21之間以及相鄰層的第二極板22之間垂直排列，例如，第一層極板Ml的第一極板21和第二層極板M2的第一極板21呈90度相堆疊,第一層極板Ml的第二極板22和第二層極板M2的第二極板22也呈90度相堆疊。并且，金屬插塞23與第一極板21和第二極板22垂直排列，保證單位空間內(nèi)排布盡可能多的電容電極。相鄰兩層的第一極板21與第二極板22以及兩極板之間的電介質(zhì)堆疊形成Z方向的分電容。
[0031]本實施例中，如圖3所示，為了在最小的空間內(nèi)堆疊盡可能多的極板，第一極板21和第二極板22分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板21和第二極板22的中心軸線方向旋轉(zhuǎn)而上，形 成一個垂直雙螺旋的結(jié)構(gòu)，最大程度的在Z方向額外增加了耦合電容。
[0032]如圖4所示，本實施例提供的MOM電容結(jié)構(gòu)包括多個電容單元20，多個電容單元20等間距排列，并且，同一個電容單元20內(nèi)同一層的第一極板21與第二極板22的間距與相鄰的電容單元的間距相等。也就是說，每一層極板包括多個互相平行、并列、等間距的第一極板21和第二極板22，所述第一極板21和所述第二極板22相互交替排列，同一金屬層內(nèi)任意兩個相鄰極板的極性相反。所述第一極板21和所述第二極板22之間填充有隔離介電層。第一極板21和第二極板22金屬線寬盡可能地小，但應保證在設(shè)計規(guī)則范圍內(nèi)，這樣就使在同一金屬層內(nèi)，單位面積里使用最小的金屬面積，而又盡可能多地分布了金屬極板，以增加耦合電容數(shù)量。在X方向上，單元間或單元內(nèi)的第一極板21和第二極板22及兩極板之間的介質(zhì)共同形成X方向的分電容；在Y方向上，單元間或單元內(nèi)的第一極板21和第二極板22及兩極板之間的介質(zhì)共同形成Y方向的分電容。即，在相同金屬層內(nèi)，任何一個極板都與與之極性相反的4個極板相鄰，并形成4個耦合電容。
[0033]【實施例二】
[0034]圖5是本實施例的MOM電容結(jié)構(gòu)的立體圖，圖6是本實施例的MOM電容結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0035]如圖5和圖6所示，本實施例提供的MOM電容結(jié)構(gòu)包括多個電容單元30，所述每個電容單元30均為水平雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)，不僅在X方向存在電容，Y方向和Z方向也增加了電容，這就使得單位面積上的電容密度增大，從而增加了電容器的電容值。
[0036]具體地說，所述電容單元30包括多層第一極板31、多層第二極板32以及形成于第一極板31和第二極板32之間的介質(zhì)層(圖中未不出)，同一層的第一極板31和第二極板32夾角為負10度到10度，最佳角度為O度，即同一層的第一極板31和第二極板32平行排列。相鄰層的第一極板31之間以及相鄰層的第二極板32之間均交叉排列，相鄰層的第一極板31之間以及相鄰層的第二極板32之間均通過金屬插塞33電性連接，相鄰的電容單元30的第一極板31和第二極板32交替排列，如此就形成了雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)。本實用新型的電容單元30也可以在豎直方向重復堆疊，堆疊時同樣需要滿足相鄰的電容單元30的第一極板31和第二極板32交替排列。
[0037]本實施例中共包括兩層第一極板31和第二極板32，，如圖5所示，從下至上依次為第一層極板Ml'、第二層極板M2'，其中，第一層極板Ml'包括多個第一層的第一極板31和多個第一層的第二極板32，以此類推，第二層極板M2丨包括多個第二層的第一極板31和多個第二層的第二極板32。
[0038]較佳的，相鄰層的第一極板31之間以及相鄰層的第二極板32之間垂直排列，例如，第一層極板Ml'的第一極板31和第二層極板M2 '的第一極板31呈90度相堆疊，第一層極板Ml'的第二極板32和第二層極板M2 '的第二極板32也呈90度相堆疊。并且，金屬插塞33與第一極板31和第二極板32垂直排列,保證單位空間內(nèi)排布盡可能多的電容電極。相鄰兩層的第一極板31與第二極板32以及兩極板之間的電介質(zhì)堆疊形成Z方向的分電容。
[0039]本實施例中，如圖5所示，為了在最小的空間內(nèi)堆疊盡可能多的極板，第一極板31和第二極板32分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板31和第二極板32的中心軸線方向水平延伸，形成一個水平雙螺旋的結(jié)構(gòu)，最大程度的在Z方向額外增加了耦合電容。
[0040]如圖6所示，本實施例提供的MOM電容結(jié)構(gòu)包括多個電容單元30，多個電容單元30等間距排列，并且，同一個電容單元30內(nèi)同一層的第一極板31與第二極板32的間距與相鄰的電容單元的間距相等。也就是說，每一層極板包括多個互相平行、并列、等間距的第一極板31和第二極板32,所述第一極板31和所述第二極板32相互交替排列，同一層極板內(nèi)任意兩個相鄰極板的極性相反。所述第一極板31和所述第二極板32之間填充有隔離介電層。第一極板31和第二極板32金屬線寬盡可能地小，但應保證在設(shè)計規(guī)則范圍內(nèi)，這樣就使在同一層內(nèi)，單位面積里使用最小的金屬面積，而又盡可能多地分布了金屬極板，以增加耦合電容數(shù)量。在X方向上，第一極板31和第二極板32及兩極板之間的介質(zhì)共同形成X方向的分電容；在Y方向上，第一極板31和第二極板32及兩極板之間的介質(zhì)共同形成Y方向的分電容。即，在相同金屬層內(nèi)，任何一個極板都與與之極性相反的4個極板相鄰，并形成4個耦合電容。
[0041]綜上所述，本實用新型的這種雙螺旋結(jié)構(gòu)在垂直或水平方向重復形成MOM電容結(jié)構(gòu)，所有分電容之和相加就是電容結(jié)構(gòu)的電容。與傳統(tǒng)的梳指型MOM電容相比，本實用新型的結(jié)構(gòu)最大限度地增加了 Y、Z方向的電容，從而增加了電容的密度，即增加了電容值。
[0042]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種MOM電容結(jié)構(gòu)，包括多個電容單元，其特征在于，所述電容單元為雙螺旋式電容結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電容單元包括多層第一極板、多層第二極板以及形成于第一極板和第二極板之間的介質(zhì)層。
3.如權(quán)利要求1所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰電容單元的第一極板和第二極板交替排列。
4.如權(quán)利要求3所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，同一層的第一極板和第二極板之間夾角為負10度到10度。
5.如權(quán)利要求4所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，同一層的第一極板和第二極板平行排列。
6.如權(quán)利要求4所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰層的第一極板之間以及相鄰層的第二極板之間均交叉排列，相鄰層的第一極板之間以及相鄰層的第二極板之間均通過金屬插塞電性連接。
7.如權(quán)利要求6所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰層的第一極板之間以及相鄰層的第二極板之間垂直排列，并且所述金屬插塞與所述第一極板和第二極板垂直排列。
8.如權(quán)利要求6所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一極板和第二極板分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板和第二極板的中心軸線方向垂直延伸，形成一個垂直雙螺旋的結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個電容單元的第一極板和第二極板并列排列。
10.如權(quán)利要求6所述的MOM電容結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一極板和第二極板分別形成兩個螺旋，此兩個螺旋相互交疊圍繞第一極板和第二極板的中心軸線方向水平延伸，形成一個水平雙螺旋的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L23/522GK203774309SQ201320804612
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】陳威 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司