[发明专利]电容器结构

说明书

本发明涉及一种电容器结构及制造此类电容器结构的方法，电容器结构被实施为包含复数个交替的介电层和金属化层的分层结构。电容器结构包括至少一个侧向平行板电容器部分(LPP部分)和至少一个垂直平行板电容器部分(VPP部分)，所述至少一个LPP部分包括由复数所述交替的层之介电材料分隔的在两个不同的层上的两个第一电极，所述至少一个VPP部分包括两个第二电极，每个第二电极包含布置在复数个所述金属化层上的复数个叠置的平板或条。所述至少一个LPP部分与所述至少一个VPP部分电耦接以形成该电容器结构。由于介电材料之一厚度变化引起的所述至少一个LPP部分之一电容值变化至少部分地通过所述至少一个VPP部分之一的电容值的相反变化来补偿。

技术领域

本发明涉及一种电容器装置结构及制造此结构的方法。

先前技术

图1a示出具有两个侧向定向的导体板的平行板电容器，该导体板具有导体板长度L，导体板宽度W且两个板电极(100、102)之间的垂直距离为D。第一板电极(100)与第二板电极(102)之间的间隙填充有介电介质(101)，该介电介质具有厚度为D及相对电容率∈_r且∈₀对于真空的电容率为恒定。平行板电容器的电容由以下公式给出：

C＝∈₀X∈_rX(W×L)/D (1)。

在半导体工业中，当绝缘体用作介电介质(101)时，通常通过在两个扁平金属板之间置放一个或更多个绝缘体材料层来制造此种电容器，且因此通常将其称为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。此类型电容器可被称为水平电容器或侧向电容器，原因是导体板沿水平方向延伸，该水平方向亦可被视为侧向方向。

当板电极(100、102)的尺寸，特别其宽度(W)及长度(L)皆明显大于距离(D)时，方程式(1)基本上是准确的，原因是在此状况下，可以假定电场在板之间是恒定的，且实际上可忽略任何边缘场。由于电容与尺寸W及L的成正比，而与D成反比，因此假设W、L及D的绝对容限处于相同的数量级，而W及L皆明显大于D，从电容容限的观点来看，最关键尺寸显然为D。图1b示出图1a电容器的剖面。板电极(100、102)之间的电通量(103)主要位于板电极(100、102)之间。

若电容器板的宽度或长度与板之间的距离相比不大，则电容器边缘周围的边缘场(104)对总电容有重大贡献，且应予以考虑。图2a中所示出的垂直平行板(VPP)电容器结构就为此状况。与图1a的结构相比，该结构以如下方式旋转：电通量方向已旋转了90度且在板之间水平延伸，而电容器板(200、202)沿垂直方向延伸。在此特定状况下，不能认为电容器板的宽度W显著地大于板(200、202)之间的距离D。对应于(1)的方程式(2)仍可以用于粗略估计电容。

C≈∈₀×∈_r×(W×L)/D (2)

图2b示出图2a的电容器的剖面。在不完全垂直于板电极(200、202)的平行板电极(200、202)的边缘处的边缘电场(104)对总电容具有更显著的影响。

取决于金属板电极的形状与板电极之间的距离，边缘电容甚至可以大于直接电容。在集成电路的典型互联线中，边缘电容起主导作用，原因是这些线通常长而窄。