专利名称：一种半导体金属电容的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电容，尤其是一种用于半导体器件的金属电容。
背景技术：
在现在CMOS/Bi CMOS集成电路工艺中，MiM(Metal Insulator Metal)金属电容结构已经被广泛使用。其结构如图1所示，该器件通过利用用于布线的Metal(金属层)作为下极板11，在Metal层间介质中再追加一层金属12作为另一极板，以及中间的电容绝缘介质13来形成金属电容，两极板分别由两个穿过填充介质IMD的填充有金属材料的通孔14与两个输出电极15相连接。其中，该电容的介电材料一般使用SiNx或者SiO2中的一种，但是不管那种材料都有一定的电压依存性(特性电容随不同电压偏压会发生变化)，如图2所示，但是在有些高精度模拟电路设计场合却需要这种电压依存性小。因此这种电容难以满足其要求。
现在，为了增大半导体金属电容的单位电容密度，有人设计了多层的电容叠加结构。这种结构大大的提高了电容的单位电容密度，但是由于其介电层使用的介电材料仍旧是单一的，因此受电压依存性的影响仍然很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体金属电容，能够在现有的电容结构的基础上进行改进，使得电容受电压依存性的影响大大减小，以满足各种特殊场合的要求。
为解决上述技术问题，本发明一种半导体金属电容的技术方案是，包括两个输出电极、上层金属板、中间金属板、下层金属板、两层介电层和填充材料，所述电容为层叠式结构，由下到上依次为下层金属板、介电层、中间金属板、另一介电层和上层金属板，所述中间金属板由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与一个输出电极相连接，所述上层金属板和下层金属板分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与另一输出电极相连接，所述两层介电层分别用不同的介电材料。
本发明一种半导体金属电容的另一技术方案是，包括一已有电容，将该已有电容的任意一个电极作为下层金属板，在该下层金属板上依次叠有介电层、中间金属板、另一介电层和上层金属板，所述已有电容的另一电极和中间金属板分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与一输出电极相连接，所述下层金属板和上层金属板由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与另一输出电极相连接，所述两层介电层分别用不同的介电材料。
本发明一种半导体金属电容的又一技术方案是，包括一已有电容，以已有电容的一个电极作为下极板，在该下极板上追加一层作为上极板的金属以及介于该金属层与下极板之间的介电层，原有电容的另一个电极和上极板分别通过导电的通孔与一个输出电极相连接，下极板通过导电的通孔与另一个输出电极相连接，所述追加的介电层的介电材料与已有电容介电层中至少一种的介电材料不同。
本发明通过不同的介电层采用不同的介电材料，使得电容受电压依存性的影响大大减小，以满足各种特殊场合的要求。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述图1为现有的半导体金属电容的结构示意图；图2为二氧化硅和氮化硅电压依存性曲线图；图3、图4、图5为本发明一种半导体金属电容的结构示意图；图6为本发明与二氧化硅和氮化硅的电压依存性的曲线图。
具体实施例方式
由图2可知，不同材料的电压依存性是不同的。但是图2中，二氧化硅和氮化硅的电压依存性虽然不同，但是其特点却恰恰相反，具有互补的特点。
图3所示为本发明用于单层填充介质层IMD的结构示意图，包括两个输出电极31和32、上层金属板33、中间金属板34、下层金属板35、两层介电层和填充材料，填充材料构成了填充介质层IMD，所述电容为层叠式结构，由下到上依次为下层金属板35、介电层36、中间金属板34、另一介电层37和上层金属板33，所述中间金属板34由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔38与一个输出电极31相连接，所述上层金属板33和下层金属板35分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔38与另一输出电极32相连接。其中所述介电层36和介电层37分别采用不同的介电材料，其一种可以是二氧化硅，另一种是氮化硅。
图4所示为本发明用于多层填充介质层的半导体金属电容。包括一已有电容，该电容现以图3所示的电容为例，将该已有电容的任意一个电极作为下层金属板41，在该下层金属板41上依次叠有介电层42、中间金属板43、另一介电层44和上层金属板45，所述已有电容的另一电极46和中间金属板43分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔47与一输出电极48相连接，所述下层金属板41和上层金属板45由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔47与另一输出电极49相连接。其中所述介电层42和介电层44分别采用不同的介电材料，其一种可以是二氧化硅，另一种是氮化硅。
图5所示为本发明的又一实施例，其也包括一已有电容，该已有电容以图1所示电容为例，以该已有电容的一个电极作为下极板51，在该下极板上追加一层作为上极板的金属52以及介于该金属层52与下极板51之间的介电层53，原有电容的另一个电极54和上极板52分别通过导电的通孔55与改进后电容的一个电极56相连接，下极板51通过通孔55与改进后电容的另一个电极57相连接。其中所述追加的介电层53和已有电容的介电层58分别采用不同的介电材料，其一种可以是二氧化硅，另一种是氮化硅。
此外，上述实施例中的已有电容是以图1所示的电容为例，图1所示的电容中只有一层介电层。如果上述实施例中的已有电容包含有多个介电层，例如图3所示的电容结构，那么追加的介电层的介电材料需要与已有电容介电层中至少一种的介电材料不同。
由于采用了不同材料作为介电层，就可以使得两种材料的电压依存性互补，以克服使用单一介电材料电容的缺陷。如图6所示，使用两种材料的电压依存性明显的好于单一材料的电压依存性，从而提高了电容的性能。
权利要求
1.一种半导体金属电容，包括两个输出电极、上层金属板、中间金属板、下层金属板、两层介电层和填充材料，所述电容为层叠式结构，由下到上依次为下层金属板、介电层、中间金属板、另一介电层和上层金属板，所述中间金属板由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与一个输出电极相连接，所述上层金属板和下层金属板分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与另一输出电极相连接，其特征在于，所述两层介电层分别用不同的介电材料。
2.一种半导体金属电容，包括一已有电容，将该已有电容的任意一个电极作为下层金属板，在该下层金属板上依次叠有介电层、中间金属板、另一介电层和上层金属板，所述已有电容的另一电极和中间金属板分别由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与一输出电极相连接，所述下层金属板和上层金属板由穿过填充材料的并且内部填充有导电材料的金属通孔与另一输出电极相连接，其特征在于，所述两层介电层分别用不同的介电材料。
3.一种半导体金属电容，包括一已有电容，以已有电容的一个电极作为下极板，在该下极板上追加一层作为上极板的金属以及介于该金属层与下极板之间的介电层，原有电容的另一个电极和上极板分别通过导电的通孔与一个输出电极相连接，下极板通过导电的通孔与另一个输出电极相连接，其特征在于，所述追加的介电层的介电材料与已有电容介电层中至少一种的介电材料不同。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种半导体金属电容，其特征在于，所述的介电材料是二氧化硅和氮化硅。
全文摘要
本发明公开了一种半导体金属电容，该电容具有多层介电层，所述各介电层采用不完全相同的介电材料，从而使得电容受电压依存性的影响大大减小，以满足各种特殊场合的要求。
文档编号H01L29/92GK1979868SQ200510111038
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者徐向明, 姚泽强 申请人:上海华虹Nec电子有限公司