专利名称：具有金属间空气隔离结构的mim电容器的版图结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及ー种具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构、以及采用了所述具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构的集成电路。
背景技术：
所谓的金属一绝缘体一金属MlM(Metal-Insulator-Metal)电容器作为电容元件被广泛应用在各种电路中。这种M I M电容器通常集成在多层互连结构中，从而MIM电容器形成多层互连结构的一部分。图I示出了传统的MIM电容器的结构。 如图I所示，传统的MM电容器结构由金属、绝缘体、金属三层薄膜组成的夹心结构，具体地说，传统的MIM电容器结构包括一个金属层M2 (作为MIM电容器的下极板)、另ー个金属层M3、上极板B2以及绝缘电介质层A2。MIM电容器的上极板B2由ー层光罩定义出，上、下两个平行电极板(金属层M2、上极板B2)之间为绝缘电介质层A2，由此构成ー个固定电容元件。进ー步地，金属层M2和金属层M3间的至少ー个通孔C3连接电容的下极板(金属层M2)从金属层M3引出。另ー方面，金属层M3和上极板B2间的至少ー个通孔C2连接电容的上极板B2从金属层M3引出。然而，随着器件尺寸的減少，相邻金属之间寄生的耦合效应越来越明显，会影响到电路的开启速度甚至电路的良率和可靠性问题，尤其是对于大存储量的NAN D型闪存(NAND Flash)、DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)来说，金属的密集程度更高，耦合效应会更明显，相邻金属之间的干扰会影响到存储单元的读取电流，编程和擦除速度。而空气作为介电常数最小的介质(比真空略大，约为I)，用空气隔离(air gap)会使得相邻金属间的耦合效应变得非常小。现在市场上已经有利用空气隔离的产品。因此，希望能够提供一种低成本的制造具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种低成本的制造具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构。根据本发明的第一方面，提供了ー种具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构，其包括依次层叠的第一金属层图案、接触孔图案以及第ニ金属层图案；其中，所述第一金属层图案包括矩形环状的第一部分以及矩形的第二部分，其中所述第一部分围绕第二部分，并且所述第一部分与第二部分以矩形环状间隔相互隔开；所述接触孔图案包括布置在第一部分的三个边上的第一接触孔部分、布置在所述第一部分与第二部分之间的矩形环状间隔的三个边上的第二接触孔部分、以及布置在第二部分的布置矩形的第三接触孔部分；第二金属层图案包括第一金属部分和第二金属部分，其中，第一金属部分覆盖了第二接触孔部分，第二金属部分覆盖了第一接触孔部分以及第三接触孔部分。优选地，所述矩形环状间隔形成了所述空气隔离结构。 优选地,未布置第一接触孔部分的第一部分的最后ー个边与未布置第二接触孔部分的矩形环状间隔的最后ー个边相对。优选地，所述第一金属层图案的所述第二部分和所述第一部分通过第二金属层图案的第二金属部分连在一起作为所述MIM电容的ー个极板。优选地，所述第一金属层图案的所述第二部分和所述第一部分之间的矩形环状间隔中填充了填充物，由此形成所述MIM电容器的另ー个极板。优选地，所述MIM电容器的所述另ー个极板通过所述第二金属层图案的所述第一金属部分连在一起并引出。 优选地，定义所述第一部分Mll与第二部分M12之间的间隔为a，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的最小尺寸为b，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔到金属之间的距离为c，第一金属层图案的最小尺寸的エ艺窗ロ为d，第一金属层图案的对准的エ艺窗ロ为e ;所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的最小尺寸的エ艺窗ロ为f，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的对准的エ艺窗ロ为g ;则满足条件a > 2b+d+e+f+g以及c > (a-b-d-e-f-g)/2。根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明的第一方面所述的具有金属间空气隔离结构的M頂电容器的版图结构的集成电路。根据本发明，提供了一种低成本的制造具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构。
结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了传统的MIM电容器的结构。图2示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构的接触孔图案和第一金属层图案的示图。图3示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构的接触孔图案和第二金属层图案的示图。图4示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的截面结构。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。下面将參考图2至图4来详细描述具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构。根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构包括依次层叠的第一金属层图案、接触孔图案以及第ニ金属层图案。更具体地说，图2示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构的接触孔图案和第一金属层图案(例如，作为下层金属层图案)的示图。如图2所示，根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构的第一金属层图案包括矩形环状的第一部分Mll以及矩形的第二部分M12，其中所述第一部分Mll围绕第二部分M12，并且所述第一部分Mll与第二部分M12以矩形环状间隔相互隔开。并且，所述矩形环状间隔形成了所述空气隔离结构。进ー步如图2所示，根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MM电容器 的版图结构的接触孔图案包括布置在第一部分Mll的三个边上的第一接触孔部分VI、布置在所述第一部分Mll与第二部分M12之间的矩形环状间隔的三个边上的第二接触孔部分V2、以及布置在第二部分M12的布置矩形的第三接触孔部分V3。其中，优选地，如图2所示，未布置第一接触孔部分Vl的第一部分MlI的最后ー个边与未布置第二接触孔部分V2的矩形环状间隔的最后ー个边相対。更具体地说，图3示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构的接触孔图案和第二金属层图案(例如，作为上层金属层图案)的示图。如图3所示，根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构的第二金属层图案包括第一金属部分M21和第二金属部分M22。其中,第一金属部分M21覆盖了第二接触孔部分V2，第二金属部分M22覆盖了第一接触孔部分Vl以及第三接触孔部分V3。S卩，第二接触孔部分V2连接在了第二金属层图案的第一金属部分M21上，并且第一接触孔部分Vl以及第三接触孔部分V3连接在了第二金属层图案的第二金属部分M22上。因此，通过将图2所示的第一金属层图案和图3所示的第二金属层图案按照接触孔的对应关系叠起来，可以看出根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构。图4示意性地示出了根据本发明实施例的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的截面结构。例如，图4所示的截面结构可能是沿着图2和图3所示的虚线截取的截面结构图。作为參考，图4是切面示意图。图2中，中间的大块金属(第二部分M12)和外围的金属环(第一部分Mil)会通过作为例如上层金属层图案的第二金属层图案的第二金属部分M22连在一起作为MIM电容的ー个极板并引出。并且，中间大块金属(第二部分M12)和外围金属环(第一部分Mil)之间的空隙会形成空气隔离结构，由于接触孔会打开这个空气隔离结构。随后，填充物可填充进空气隔离结构中，形成M頂电容器的另ー个极板，并且该另ー个极板也通过作为上层金属层图案的第二金属层图案的第一金属部分M21连在一起并引出。
由于MIM电容器的形成没有增加任何额外的エ艺和光罩，没有增加任何成本，由此实现了低成本。更具体地说，例如所述上层金属层图案和所述下层金属层图案的材料为Al，W等。在形成所述上层金属层图案和所述下层金属层图案的连接结构以后，形成空气隔离结构的方式是采用等离子体增强正硅酸こ酯淀积ニ氧化硅(PE-TEOS)，ニ氧化硅的厚度例如为5000A 25000A。此外，接触孔的填充物可以是Ti，TiN, W或这三种的复合材料或者其它合适的材料，并且填充的方法例如可以是化学气相沉积(CVD)。为实现此版图的性能，需要满足エ艺的制程能力和窗ロ。參见图2，定义所述第 一部分Mll与第二部分M12之间的间隔为a ;接触孔(第一接触孔VI、第二接触孔V2以及第三接触孔V3)的最小尺寸为b ;接触孔到金属之间的距离为C。此外，还定义第一金属层图案的最小尺寸的エ艺窗ロ为d，第一金属层图案的对准的エ艺窗ロ为e ;接触孔的最小尺寸的エ艺窗ロ为f，接触孔的对准的エ艺窗ロ为g ;则优选地需要满足如下条件a > 2b+d+e+f+gc > (a-b-d-e-f-g) /2根据本发明的另ー优选实施例，本发明还提供了一种釆用了根据本发明上述优选实施例所述的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构的集成电路。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述掲示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构，其特征在于包括 依次层叠的第一金属层图案、接触孔图案以及第二金属层图案； 其中，所述第一金属层图案包括矩形环状的第一部分以及矩形的第二部分，其中所述第一部分围绕第二部分，并且所述第一部分与第二部分以矩形环状间隔相互隔开； 所述接触孔图案包括布置在第一部分的三个边上的第一接触孔部分、布置在所述第一部分与第二部分之间的矩形环状间隔的三个边上的第二接触孔部分、以及布置在第二部分的布置矩形的第三接触孔部分； 第二金属层图案包括第一金属部分和第二金属部分，其中，第一金属部分覆盖了第二接触孔部分，第二金属部分覆盖了第一接触孔部分以及第三接触孔部分。
2.根据权利要求I所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其特征在于，所述矩形环状间隔形成了所述空气隔离结构。
3.根据权利要求I或2所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其特征在于，未布置第一接触孔部分的第一部分的最后一个边与未布置第二接触孔部分的矩形环状间隔的最后一个边相对。
4.根据权利要求I或2所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其特征在于，所述第一金属层图案的所述第二部分和所述第一部分通过第二金属层图案的第二金属部分连在一起作为所述MIM电容的一个极板。
5.根据权利要求I或2所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其特征在于，所述第一金属层图案的所述第二部分和所述第一部分之间的矩形环状间隔中填充了填充物，由此形成所述MIM电容器的另一个极板。
6.根据权利要求5所述的具有金属间空气隔离结构的MM电容器的版图结构，其特征在于，所述MIM电容器的所述另一个极板通过所述第二金属层图案的所述第一金属部分连在一起并引出。
7.根据权利要求I或2所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其特征在于，定义所述第一部分Mll与第二部分M12之间的间隔为a，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的最小尺寸为b，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔到金属之间的距离为C，第一金属层图案的最小尺寸的工艺窗口为d，第一金属层图案的对准的工艺窗口为e ;所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的最小尺寸的工艺窗口为f，所述第一接触孔、所述第二接触孔以及所述第三接触孔的对准的工艺窗口为 g ;则满足条件a > 2b+d+e+f+g 以及 c > (a-b-d-e-f-g)/2。
8.一种采用了权利要求I至7之一所述的具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构的集成电路。
全文摘要
本发明提供了一种具有金属间空气隔离结构的MIM电容器的版图结构，其包括依次层叠的第一金属层图案、接触孔图案以及第二金属层图案；其中，所述第一金属层图案包括矩形环状的第一部分以及矩形的第二部分，其中所述第一部分围绕第二部分，并且所述第一部分与第二部分以矩形环状间隔相互隔开；所述接触孔图案包括布置在第一部分的三个边上的第一接触孔部分、布置在所述第一部分与第二部分之间的矩形环状间隔的三个边上的第二接触孔部分、以及布置在第二部分的布置矩形的第三接触孔部分；第二金属层图案包括第一金属部分和第二金属部分，其中，第一金属部分覆盖了第二接触孔部分，第二金属部分覆盖了第一接触孔部分以及第三接触孔部分。
文档编号H01L23/522GK102683319SQ201210169549
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者肖海波 申请人:上海华力微电子有限公司