一种MOM电容器结构的制作方法

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种MOM电容器结构。

背景技术：

金属-氧化物-金属(Metal-Oxdie-Metal，MOM)电容器用于许多混合信号射频集成电路(RFIC)中，例如类比频率调谐电路、交换式电容器电路(Switched Capacitor Circuits)、滤波器、共振器(Resonator)、上调变(Up-conversion)与下调变(Down-conversion)混合器以及类比/数位转换器(A/D Converters)等等，为相当关键的元件，起到内部匹配(inter-matching)作用，可以大大优化RFIC的性能。MOM电容结构是目前最常用的后段互联电容结构之一。

如图1和图2所示为现有技术中的指状MOM电容结构，其为梳指状的垂直堆叠结构，由多个金属层M₁、M₂、M₃、M₄形成，每一层结构包括交叉排布的第一极板11和第二极板12以及金属插塞(也称通孔)13，并且不同金属层形成的第一极板11通过金属插塞一131相互电连接，不同金属层形成的第二极板12通过金属插塞二132相互电连接。其中，第一极板11包括多个第一指状条112和用于连接多个第一指状条112的第一汇总条111，同样，第二极板12包括多个第二指状条122和用于连接多个第二指状条122的第二汇总条121。第一指状条112和第二指状条122呈叉指状排布，对于同一层金属形成的极板而言，同一层相邻的第一指状条112和第二指状条122形成一个分电容结构；对于相邻层金属形成的极板而言，相邻层且相邻的第一指状条112和第二指状条122形成一个分电容结构，相邻层且相邻的第一汇总条111或第二汇总条121形成一个分电容结构，总的电容等于各分电容的电容之和。

MOM电容结构为多层金属堆叠结构，一般情况下，采用如物理气相沉积、化学气相沉积在内的各种方法将金属、电介质和其他材料沉积到硅片的表面，以形成多层金属结构。在每层金属结构的制造中，需确保金属层表面具有较好的平整度。如果表面的平整度不好，会影响到光刻中所要求的聚焦深度水平，从而降低良率。平整度较好的电路可以确保金属结构在整个成型过程中不易变形。由图1和图2可以看出，每层金属层中的指状条112和指状条122为平行设置，所以在金属层的制造中，填充电解质时容易出现平整度较差的情况，特别是经过多次堆叠之后，凹凸不平的金属层经过累计后，平坦性会变得更差。

现有工艺中，因为MOM电容要与互联结构同时完成，所以MOM电容的氧化绝缘层的厚度由金属线的厚度和互联结构的介质层厚度决定，无法独立更改。因此，在传统工艺中较难实现MOM电容值的提高和调整。

然而，随着芯片性能对大电容的需求，如何在有限的面积下获得具有大电容值电容同时达到制程的更好平坦性成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种不同金属层之间具有通孔的后段互连MOM电容器结构，用于解决现有技术中难以实现MOM电容值的提高和调整的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种MOM电容器结构，包括多个叠置的金属层，每层所述金属层均包括多个电极条，所述电极条包括交替间隔设置的第一电极条和第二电极条，所述第一电极条与所述第二电极条极性相反；相邻所述金属层中的所述第一电极条之间以及相邻所述金属层中的所述第二电极条之间均通过通孔电性连接。

于本实用新型一实施方式中，所述MOM电容器结构还包括填充于所述金属层中的电介质，所述电介质位于每层所述金属层的所述第一电极条和所述第二电极条之间及相邻所述金属层之间。

于本实用新型一实施方式中，所述通孔与所述第一电极条和所述第二电极条垂直。

于本实用新型一实施方式中，同一层所述金属层中的所述第一电极条和所述第二电极条平行且等间距设置。

于本实用新型一实施方式中，相邻所述金属层中的所述电极条相垂直。

于本实用新型一实施方式中，所述电介质为氧化硅、氟硅玻璃、氧化硅-氮化硅-氧化硅、五氧化二钽、氧化铪、氮氧化铪、钛酸锶钡、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸铅镧、氧化铝及铌酸锂中的至少一种。

于本实用新型一实施方式中，所述通孔内填充有金属。

于本实用新型一实施方式中，所述通孔内填充的金属为铜。

如上所述，本实用新型的MOM电容器结构，具有以下有益效果：

1)增加了MOM电容器的电容密度，因为在相邻的金属层之间增加通孔结构，通孔连接的两点之间是相同电位的，相邻层之间的高电位的通孔与低电位的通孔之间形成分电容，使得总的电容密度得到了提高，即，总电容为各个金属层的分电容加上通孔之间的分电容。

2)由于通孔连接在相邻的两个金属层之间，该MOM结构可以更好地克服内部的缺陷。单个电极条的断开很少影响到整个电容器的电容值。

3)由于相邻金属层的电极条的方向不同(垂直交叉)，相对于传统的各个金属层的电极条方向相同(相互平行)具有更好的制程平坦性。

附图说明

图1为现有技术中MOM电容器结构的俯视图。

图2为现有技术中MOM电容器结构的剖面图。

图3为本实用新型的MOM电容器结构的立体图。

图4为本实用新型的MOM电容器结构的俯视图。

元件标号说明

1 指状MOM电容结构

11 第一极板

111 第一汇总条

112 第一指状条

12 第二极板

121 第二汇总条

122 第二指状条

13 金属插塞

131 金属插塞一

132 金属插塞二

M1 第一金属层

M2 第二金属层

M3 第三金属层

M4 第四金属层

M_X 第X金属层

M_X+1 第X+1金属层

2 电极条

21 第一电极条

22 第二电极条

3 通孔

C1 第M_X层电极条间的电容

C2 第M_X+1层电极条间的电容

C3 第M_X层与第M_X+1层间通孔之间的电容

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图3至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图3-图4，本实用新型提供一种MOM电容器结构，包括多个叠置的金属层，每层所述金属层均包括多个电极条2，所述电极条2包括交替间隔设置的第一电极条21和第二电极条22，所述第一电极条21与所述第二电极条22极性相反；相邻所述金属层中的所述第一电极条21之间以及相邻所述金属层中的所述第二电极条22之间均通过通孔3电性连接。

需知，在本实用新型的其它实施例中，MOM电容器所在的射频集成电路可以包括多个金属层，作为示例，图3和图4给出两层金属层的实施例，相邻金属层以Mx和M_X+1为例，其中，Mx可以是任一金属层，字母“x”代表一个等于或大于1的整数，M_X+1表示为与Mx相邻的上一金属层。该实施例中，第X金属层Mx和第M+1金属层M_X+1中均包括多个电极条2，每层中的第一电极条21和第二电极条22交替间隔设置且极性相反，即所述第一电极条21连接高电压或低电压，所述第二电极条22连接高电压或低电压，且所述第一电极条21和所述第二电极条22的极性不同。

第Mx金属层和第M_X+1金属层中的所述第一电极条21之间通过通孔3电性连接，第Mx金属层和第M_X+1金属层中的所述第二电极条22之间通过通孔3电性连接，即相邻金属层中相同极性的电极条2通过通孔3电性连接。作为示例，所述通孔3以及第一电极条21和第二电极条22可以通过常规的单镶嵌工艺或者双镶嵌工艺形成。

由于在相邻的金属层之间增加通孔3结构，通孔3连接的两点之间是相同电位的，相邻金属层之间的高电位的通孔3与低电位的通孔3之间形成分电容，使得总的电容密度得到了提高，即，总电容为各个金属层的分电容加上通孔3之间的分电容。以本实施例的两层金属层为例，则总电容＝C1(Mx)+C2(Mx+1)+C3(Vx)，其中，第Mx金属层中电极条2间的电容为C1，第M_X+1金属层中电极条2间的电容为C2，第M_X层与第M_X+1层间通孔3之间的电容为C3。而相对于传统的MOM电容的总电容＝C1(Mx)+C2(Mx+1)，增加了MOM电容器总的电容密度。

这里需要说明的是，所述第M_X层的第一电极条21与所述第M_X+1层的第二电极条22之间也存在分电容，以及所述第M_X层的第二电极条22与所述第M_X+1层的第一电极条21之间也存在分电容，也即金属层间的分电容，为了方便起见，在上述的式中没有体现出来。

作为示例，所述MOM电容器结构还包括填充于所述金属层中的电介质，所述电介质位于每层所述金属层的所述第一电极条21和所述第二电极条22之间及相邻所述金属层之间。以隔离所述第一电极条21和所述第二电极条22。

作为示例，所述通孔3与所述第一电极条21和所述第二电极条22垂直。

作为示例，同一层所述金属层中的所述第一电极条21和所述第二电极条22平行且等间距设置。第一电极条21和第二电极条22金属线宽尽可能地小，但应保证在设计规则范围内，这样使得同一金属层内，单位面积里使用最小的金属面积，而又尽可能多地分布了电极条2，以增加耦合电容数量。

作为示例，相邻所述金属层中的所述电极条2相垂直。在其它实施例中，相邻所述金属层中的所述电极条2可以交叉设置，在本实施例中，优选为垂直设置。

作为示例，所述电介质为氧化硅、氟硅玻璃、氧化硅-氮化硅-氧化硅、五氧化二钽、氧化铪、氮氧化铪、钛酸锶钡、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸铅镧、氧化铝及铌酸锂中的至少一种。电介质的材料的具体选取取决于集成电路对电容值的要求。

作为示例，所述通孔3内填充有金属。利用金属的导电性连接于相邻所述金属层的所述第一电极条21之间以及相邻所述金属层的所述第二电极条22之间。

在本实施例中，所述通孔3内填充的金属为铜，但不仅限于铜。

如上所述，本实用新型的MOM电容器结构增加了MOM电容器的电容密度，由于在相邻的金属层之间增加通孔结构，通孔连接的两点之间是相同电位的，相邻层之间的高电位的通孔与低电位的通孔之间形成分电容，使得总的电容密度得到了提高，即，总电容为各个金属层的分电容加上通孔之间的分电容；本实用新型的MOM电容器结构可以更好地克服内部的缺陷，因为通孔连接在相邻的两个金属层之间，单个电极条的断开并不影响到整个电容器的电容值；本实用新型的MOM电容器结构相对于传统的MOM电容器结构具有更好的制程平坦性，因为传统MOM电容器结构中各个金属层的电极条方向相同(相互平行)，也即电极条平行堆叠，较厚处相互叠加、较薄处相互叠加致使制程平坦性变差，而本实用新型的MOM电容器结构相邻金属层的电极条的方向不同，采用垂直交叉设置，利于保持各金属层叠加后的厚度均匀性，也即提高了制程平坦性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。