专利名称：一种盘旋式金属间电容结构及其布局的制作方法
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US681%42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CN10143659;3B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。
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； 图6为本发明相邻金属层单一电极的电容多层结构。
具体实施例方式本发明设计提供了一种交叉螺旋式金属层间电容的布局方式。本发明设计的金属层间电容，金属层的电极还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。下面通过具体实施例对本发明交叉螺旋式金属层间电容及其布局进行详细的介绍和描述，以使更好的理解本发明内容，但是应当理解的是，下述实施例并不限制本发明范围。实施例1
参照图3，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容单层结构，包括第一电极1、第二电极2，第一电极1和第二电极2均为六边形平面螺旋结构，并且第一电极1和第二电极2 呈中心对称排布，即第一电极1和第二电极2绕同一中心点反方向旋转。第一电极1和第二电极2之间的空隙中填充有绝缘介电材料。实施例2
参照图4，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容单层结构，包括第一电极1、第二电极2，第一电极1和第二电极2均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极1和第二电极2 呈中心对称排布，即第一电极1和第二电极2的螺旋线绕同一中心点反方向螺旋。第一电极1和第二电极2之间的空隙中填充有绝缘介电材料。实施例3
参照图5，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容多层结构，包括第一金属层10和第二金属层20.
第一金属层10内包括第一电极11、第二电极12，第一电极11和第二电极12均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极11和第二电极12呈中心对称排布，即第一电极11和第二电极12绕同一中心点反方向旋转。第二金属层20内包括第一电极21、第二电极22，第一电极21和第二电极22均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极21和第二电极22呈中心对称排布，即第一电极21和第二电极22绕同一中心点反方向旋转。每一金属层内的第一电极和第二电极之间的空隙中填充有绝缘介电材料。第一金属层10和第二金属层20之间也填充有绝缘介电材料。第一金属层10中的第一电极11与第二金属层20中的第二电极22对齐，第一金属层10中的第二电极12与第二金属层20中的第一电极21对齐。但是应当理解的是，本实施例中，第一金属层10的第一电极11也可以与第二金属层20中的第一电极21对齐，第一金属层10的第二电极12也可以与第二金属层20中的第二电极22对齐。实施例4
如图6所示，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括金属层，金属层内设有第一电极11，第一电极11为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，单一电极本身即可具有螺旋式电感特性。实施例5
如图6所示，在实施例4的基础上，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括至少两个金属层，第一金属层内设有第一电极11，第二金属层内设有第二电极22。第一电极11和第二电极22均为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。第一电极11依次经过水平和垂直翻转依次后与第二电极22对齐，或者说，第一电极11与第二电极22的螺旋线绕同一中心轴在平行面内反方向螺旋。本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，具有螺旋式电感特性。第一金属层与第二金属层之间填充绝缘材料层，第一电极11与第二电极22形成的电容具有螺旋式电感特性。实施例6
参照实施例5，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括至少两个金属层，第一金属层内设有第一电极11，第二金属层内设有第一电极12。所述第一电极均为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。并且相邻金属层内的第一电极对齐，即螺旋线绕同一中心轴在平行面内同方向螺旋。 本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，具有螺旋式电感特性。第一金属层与第二金属层之间填充绝缘材料层，相邻金属层的第一电极之间形成的电容具有螺旋式电感特性。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，所述第一电极与第二电极均为圆弧形、或多边形平面螺旋结构。
3.根据权利要求2所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，所述第一电极与第二电极均为四边形、五边形或六边形平面螺旋结构。
4.根据权利要求1所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层。
5.根据权利要求4所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，相邻的金属层之间填充有绝缘介电材料层。
7.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，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。
8.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，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。
9.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，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。
全文摘要
本发明提供了一种交叉盘旋式金属电容结构及布局，金属层内的电极为平面螺旋结构，第一电极与第二电极呈中心对称排布。本发明金属层间电容结构的设计方案，还能够使电容具有螺旋式电感特性。
文档编号H01L23/522GK102446896SQ20111034990
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者娄晓琪, 张海芳 申请人:上海华力微电子有限公司