[发明专利]交叉指状垂直原生电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电容器结构，特别是具有交叉指状导电线的电容器结构及其制造方法。

背景技术

后端线（Back-end-of-line，BEOL）金属电容器是用于代工和服务器应用的重要器件。BEOL金属电容器的电特性对模拟电路是有益的。例如，BEOL金属电容器提供良好的错配公差、低寄生电容以及很低的电容电压和电容温度系数。

BEOL金属电容器采用埋设在电介质材料层中的导电线。导电线形成为在形成用于金属互连结构的其它金属线的同时填充电介质材料层中的线槽的金属线。导电线之间的距离通常为关键尺寸，即通过光刻方法可印刷的最小尺寸。因为这样的BEOL金属电容器形成在用于形成其它金属互连结构的同一工艺步骤中，所以在不增加额外加工成本的情况下可制作这样的BEOL金属电容器。

随着半导体器件按比例缩小以及金属线的节距的缩减，出现了新的图案化限制。这些限制通常不能按比例缩小的老设计使之成为新技术。因此，期待着用于BEOL金属电容器的新的和灵活的设计。

发明内容

金属电容器结构包括多个线层结构，其与通路层结构垂直互连。在每个线层内，提供第一线层结构和第二线层结构。每个第一线层结构和每个第二线层结构包括一组平行金属线，其在端部上物理地结合到具有矩形水平截面区域的矩形标签结构。第一线层结构的第一组平行金属线和第二线层结构的第二组平行金属线交叉指状且彼此平行。第一组平行金属线和第二组平行金属线可共同形成交叉指状均匀节距结构，从而平行金属线的每个相邻对之间的距离在交叉指状均匀节距结构内是相同的。

用于每个成对垂直相邻线层的矩形标签结构通过位于每个矩形标签结构的拐角区域的下层或上层的一组标签间通路互连。在拐角区域内，两个矩形标签结构的水平截面区域重叠。因为矩形标签结构在每个线层内、在矩形标签结构的两个相向侧壁之间的区域内不朝着彼此突出，所以亚分辨率辅助特征（SRAFs）可用于在交叉指状均匀节距结构的整体上提供均匀宽度和均匀节距，而不与矩形标签结构的光刻特征冲突。因此，交叉指状均匀节距结构内的均匀宽度和均匀节距致使金属电容器结构容易以严格的工艺控制和较强的再现性来制造。可选地，线标签金属通路可提供某些平行金属线和垂直相邻线层的上层和/或下层矩形标签结构之间的电接触，该垂直相邻线层作为平行金属线属于所述金属电容结构的同一电极。

根据本发明的一个方面，提供一种金属电容器结构，其包括多个线层结构和至少一个通路层结构。多个线层结构当中的每个线层结构包括：第一线层结构，包括具有第一长方体形状的第一矩形标签结构和从与第一矩形标签结构的侧壁相邻且从其突出的第一多个平行金属线；以及第二线层结构，包括具有第二长方体形状的第二矩形标签结构和与第二矩形标签结构的侧壁相邻且从其突出的第二多个平行金属线。第一多个平行金属线和第二多个平行金属线共同构成在一个方向上具有节距的交叉指状均匀节距结构，并且第一矩形标签结构和第二矩形标签结构不突出进入第一矩形标签结构的侧壁和第二矩形标签结构的侧壁之间的区域。

附图说明

图1A–1G是第一示范性结构的各种视图，其包括根据本发明第一实施例的金属电容器结构。图1A是沿着图1D–1G中水平面A–A’剖取的水平截面图；图1B是沿着图1D–1G中水平面B–B’剖取的水平截面图；图1C是沿着图1D–1G中水平面C–C’剖取的水平截面图；图1D是沿着图1A–1C中垂直平面D–D’剖取的垂直截面图；图1E是沿着图1A–1C中垂直平面E–E’剖取的垂直截面图；图1F是沿着图1A–1C中垂直平面F–F’剖取的垂直截面图；而图1G是沿着图1A–1C中垂直平面G–G’剖取的垂直截面图。

图2A–2F是第二示范性结构的各种视图，其包括根据本发明第二实施例的金属电容器结构。图2A是沿着图2D–2G中水平面A–A’剖取的水平截面图；图2B是沿着图2D–2G中水平面B–B’剖取的水平截面图；图2C是沿着图2D–2G中水平面C–C’剖取的水平截面图；图2D是沿着图2A–2C中垂直平面D–D’剖取的垂直平面图；图2E是沿着图2A–2C中垂直平面E–E’剖取的垂直截面图；而图2F是沿着图2A–2C中垂直平面F–F’剖取的垂直截面图。

图3是示范性标线，其可用于图案化根据本发明实施例的金属电容器结构的线层结构。

图4是根据本发明实施例的第三示范性结构的垂直截面图。

具体实施方式