[实用新型]集成电路堆叠电容器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及集成电路制造领域，尤其涉及集成电路堆叠电容器。

【背景技术】

集成电路制造领域中，电容是不可或缺的基本元件之一。为了降低集成电路的几何尺寸，提高单位面积上的电容值，尤其需要研发结构紧凑的电容结构。

堆叠(stack)电容是目前电容结构发展中产生的一种典型的紧凑型电容结构。附图1是现有技术中一种集成电路堆叠电容器10的结构示意图，包括衬底100和设置于衬底100表面的第一主极板110、第二主极板120和第三主极板130，还包括设置于第一极板110与第二极板130下方的第一扩展极板111与第二扩展极板121，以及用于电学连接主极板与对应的扩展极板之间的多个通孔112与122。第三主极板130也应包括对应的扩展极板，由于结构与上述第一扩展极板111与第二扩展极板121类似，因此在附图1中从略。

上述各个极板之间填充有介质材料，例如二氧化硅、氮化硅或者BPSG等。

其中第一极板与第三极板通过通孔140电学连接，并继续在垂直于衬底100的方向上与上方和下方的极板交替连接，第二极板也以同样的方式通过通孔150交错电学连接其余的极板，从而在衬底表面成一系列并联的电容。由于采用了主极板和扩展极板相结合的结构，相当于降低了极板之间的距离，从而增大了单位面积的电容值。

现有技术中虽然采用了上述结构增加电容值，但是由于需要考虑引出的扩展极板同通孔140和150之间的电学耦合现象，需要彼此保持较大的距离，而距离过大又增加了电容的横向面积。因此上述第一扩展极板111和第二扩展极板121的位置在垂直方向上并不能完全重合，在制备工艺上需要两块不同的掩模版。并且，上述结构由于增加了一层扩展极板，相当于在后道金属工艺中的金属层数目增加了一倍。目前的0.18微米下工艺的主流金属材料是铜，生长和图形化工艺复杂，因此上述结构严重增加了工艺成本。如果在增加的扩展极板层采用工艺简单的金属，例如铝，则又由于上、下金属层是不同材料，相当于堆叠电容的上下极板交替使用不同的材料，因此容易产生电容值随温度和电压变化的情况，这也是实际工艺中所不希望看到的。因此现有技术中的电容结构很难在工艺成本和电学特性上做到平衡兼顾。

【发明内容】

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种集成电路堆叠电容器，既可以节约工艺成本，又保证具有良好的电学特性。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种集成电路堆叠电容器，包括衬底和在衬底表面上相对设置的第一主极板与第二主极板，所述第一主极板与第二主极板之间设置有扩展极板，所述扩展极板仅与第一主极板或者第二主极板电学连接，两个主极板中未与此扩展极板电学连接的另一个主极板与扩展极板电学隔离。

作为可选的技术方案，所述主极板与扩展极板之间填充有介质材料。

作为可选的技术方案，所述扩展极板与主极板之间通过嵌入介质材料通孔中的导电插塞电学连接。

作为可选的技术方案，在垂直于衬底表面的方向上还包括多组彼此相对设置的主极板，每一组主极板中，仅其中一个主极板电学连接有扩展极板，且每一组中第一主极板相互电学连接，每一组中的第二主极板相互电学连接；所述主极板之间的电学连接采用嵌入介质材料通孔中的导电插塞。

本实用新型的优点在于，所述结构的扩展极板的数目减小了一半，且扩展极板的位置以及导电插塞的位置均相同，可以采用一块掩模版制作，因此降低了工艺成本。此种结构虽然降低了扩展极板的数量，进而导致电容值降低，但是由于取消了一半的扩展极板，因此电容极板在平行于衬底的方向可以布置的更紧密，从而减小了电容的横向面积，弥补了电容值降低的缺陷。并且此结构所形成的堆叠电容，一个极板全部由扩展极板构成，而另一个极板全部由主极板构成，因此无论扩展极板与主极板是否采用同种材料，并联后的堆叠电容的两个极板各自所采用的材料都是一致的，因此能够抑制电容值随温度和电压变化的情况发生。与现有技术相比而言，本实用新型所述的电容器在工艺成本和电学特性上做到平衡兼顾。

【附图说明】

附图1是现有技术中一种集成电路堆叠电容器的结构示意图；

附图2是本实用新型的具体实施方式中所述集成电路堆叠电容器的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型提供的集成电路堆叠电容器的具体实施方式做详细说明。