[发明专利]一种新型MIM电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种深亚微米级金属/绝缘体/金属(Metal insulator Metal)(以下简称MIM)结构电容器，特别涉及一种新型多层叉合固定电容器。

背景技术

金属-绝缘体-金属(MIM)在半导体制造中是一种常用的固定电容元件，尤其常用于深层次微米半导体制造。多层梳状叉合结构MIM电容器在工艺制造中在同层金属间以及上下层金属间利用梳状结构形成并联电容，金属层之间的通孔(VIA)用于导通连接。由于金属连线最小宽度和最小间距受限于工艺制程，导致单位版图面积下电容值无法进一步提高。

传统的多层梳状叉合结构MIM电容器的结构如图1a和1b所示，上层导体图形10、11构成电容的两个电极，正对的金属侧面通过绝缘层形成电容，梳状叉合结构可以增加相对的侧面面积从而增大电容。下层导体图形12、13通过通孔15分别与上层导体图形10、11相连形成并联电容在上下层之间的延伸，下层电极12、13之间同样是梳状交叉排列结构，更下层之间亦然。传统工艺制程中通孔15通常为孔状，仅用于上下金属互连层间起连接作用。MIM电容元件的单位面积电容值与电极10与11、12与13之间间距成反比，与层间绝缘电介质的介电系数(ε)成正比，由于工艺制程的限制这些参数很难再有显著改变而提高单位面积电容值。

发明内容

本发明的目的在于通过在多层梳状叉合结构MIM电容器的金属层之间利用条状通孔侧壁形成额外的并联电容，以提高单位版图面积的电容值。

本发明提供了一种多层叉合结构的MIM电容器，包括：

第一互连层，包括埋置于第一绝缘层中的第一导体图形和第二导体图形，上述第一导体图形和第二导体图形分别包括两个或两个以上的梳状部和柄部，第一导体图形的梳状部与第二导体图形的梳状部相互间隔交叉排列，由上述绝缘层间隔开而彼此不接触；

第二互连层，包括埋置于第二绝缘层中的第三导体图形和第四导体图形，上述第三导体图形和第四导体图形分别包括两个或两个以上的梳状部和柄部，第三导体图形的梳状部与第四导体图形的梳状部相互间隔交叉排列，由上述绝缘层间隔开而彼此不接触；

第三绝缘层，位于第一互连层与第二互连层之间，包括埋置于绝缘层中的通孔或第一条状通孔，上述条状通孔位于第一互连层的梳状部之下和第二互连层的梳状部之上；

上述第一互连层的第一导体图形版图结构基本与第二互连层第三导体图形相同，第一互连层的第二导体图形版图结构基本与第二互连层第四导体图形相同，上述第一导体图形通过至少一个通孔或条状通孔连接上述第三导体图形构成并联电容器的同一个电极，上述第二导体图形通过至少一个通孔或条状通孔连接上述第四导体图形构成并联电容器的同一个电极。

上述第一导体图形与上述第二导体图形形成梳状电极结构，交错叉合并且连续延伸，彼此之间由上述第一绝缘层间隔开而彼此不接触。

上述第三导体图形与上述第四导体图形形成梳状电极结构，交错叉合并且连续延伸，彼此之间由上述第二绝缘层间隔开而彼此不接触。

作为优选，上述第一导体图形与上述第三导体图形的形状及大小相同，上述第二导体图形与上述第四导体图形的形状及大小相同。

上述第一条状通孔在其顶部与所述第一导体图形相接触，在其底部与第三导体图形相接触；或者上述第一条状通孔在其顶部与所述第二导体图形相接触，在其底部与第四导体图形相接触，上述条状通孔彼此之间由上述第三绝缘层间隔开而彼此不接触。作为优选，上述条状通孔的数目与导体图形梳状部的数目相同。

作为优选，上述第一互连层，第一条状通孔，第二互连层在垂直方向连续延伸，形成第二条状通孔第三互连层等等。

本发明的有益效果在于，与传统结构相比，在梳状部之间增加条状通孔，达到在无须改变工艺制程方法的条件下，在相同的版图面积下显著提高电容。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1a是现有技术中的多层梳状叉合结构MIM电容器。

图1b是图1a所示的MIM电容器的I-I剖面图。

图2a是本发明一较佳实施例的多层梳状叉合结构MIM电容器。

图2b是图2a所示的MIM电容器的II-II剖面图。

图3a-3b是现有技术与本发明较佳实施例的MIM电容器排列剖面图。

图3c-3d是另一现有技术与本发明较佳实施例的MIM电容器排列剖面图。

图4是图2a所示的MIM电容器的版图布局。

具体实施方式