[发明专利]一种盘旋式金属间电容结构及其布局

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属间电容结构及其布局，尤其涉及一种盘旋式交叉金属间电容布局。

背景技术

电容器已广泛地用于集成电路，在集成电路中可以实现的电容方式包含结电容、栅电容、金属-多晶、金属-金属（Intra-metal）电容等等。金属-金属间电容由于其电容值较为精确，电容的线性度好，击穿电压高，而广泛适用于高电容密度的场合。

利用金属层-绝缘层-金属层（MIM）结构所构成的金属电容器已广泛应用于极大型集成电路中；但是MIM（金属层-绝缘层-金属层）电容的制造中需要使用额外的光罩掩模版，制造成本高同时工艺流程时间相对较长，因此利用标准CMOS工艺产生的寄生金属层-氧化层-金属层间电容MOM（Metal oxide Metal）被广泛使用于电子器件中。

如图1所示，MOM电容的标准结构一般为多层交叉金属，至少包含多个奇数层，多个偶数层，该多个奇数层和多个偶数层包含第一电极1和第二电极2，每个金属层的第一电极与第二电极存在介质层，奇数层的第一电极和第二电极间也存在介质层，第一电极与第二电极间通过介质层形成电容，如美国专利US6819542中公开的多层交叉金属结构，中国专利CN100438079C公开的多级电容结构。

由于传统的多层交叉金属结构的电容每一电极中的多个互相平行的结构最后均于周边以一与其垂直的结构体来达到相互电性连接，因此，这些交叉金属电容结构的几何对称性不好，从而使电气特性不佳。针对这种问题，如图2所示，中国专利CN101436593B公开了一种半导体电容结构及其布局，具有多个环形区段的结构，第一电极1和第二电极2之间以氧化层为介电材料。

MOM电容虽然制备相对容易，但是设计复杂，为了适应半导体领域对电容的需要，仍然需要新的MOM电容结构和布局。

发明内容

针对现有技术中交叉金属结构的电容不具备螺旋式电感特性的缺陷，本发明提供了一种交叉盘旋式金属间电容布局结构，本发明设计的金属层间电容，其特征还在于，金属层的电极可实现螺旋式电感特性。

因此，本发明的第一个目的是提供一种盘旋式金属间电容结构，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极和第二电极，第一电极与第二电极形状相同并均呈平面螺旋结构；所述第一电极与第二电极中心对称排布；所述第一电极和第二电极之间填充有绝缘介电材料。

其中，本发明所述第一种盘旋式金属间电容结构，可以包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层。

根据本发明第一种盘旋式金属间电容结构的优选实施方式，奇数金属层内的第一电极旋与相邻偶数金属层内的第二电极对齐。

并且相邻的金属层之间还填充有绝缘介电材料层。

本发明的第二个目的是提供另一种盘旋式金属电容结构，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第二电极；所述第一电极和第二电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；所述第一电极绕其中心轴旋转180度后与相邻金属层中的第二电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。

本发明的第三个目的是提供第三种盘旋式金属电容结构，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第一电极；各金属层内所述第一电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；各金属层中的第一电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。

本发明的第四个目的是提供第四种盘旋式金属电容结构，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极，第一电极呈平面螺旋结构；所述平面螺旋结构空隙之间填充有绝缘介电材料。

本发明上述的盘旋式金属电容结构中，所述第一电极与第二电极均可以是圆弧形、或多边形平面螺旋结构。

其中，所述多边形平面螺旋结构可以是四边形、五边形、六边形、八边形平面螺旋结构。

本发明提供的盘旋式金属电容结构，金属层的电极可实现螺旋式电感特性，根据实际需要可在某金属层的单一电极实现螺旋式电感特性，或者在其相邻层设置多层单一电极实现螺旋式电感特性。

附图说明

图1为常规金属间电容单层结构；

图2为另一种现有技术金属间电容单层结构；

图3为本发明电极为六边形平面螺旋的电容单层结构；

图4为本发明电极为四边形平面螺旋的电容单层结构；

图5为本发明相邻金属层电极反向设置的电容多层结构；