本发明涉及集成电路器件制作技术领域，尤其涉及一种MOM电容及集成电路。
背景技术：
集成电路(IC)通常包括各种无源器件，电容器是在各种应用中广泛用于IC的一种常见的无源器件。现有技术中常用的两种电容器结构是MIM(metal insulator metal，金属-绝缘层-金属)电容器和MOM(metal oxide metal，金属-氧化物-金属)电容器。通常，MIM电容器包括加在两层金属之间的绝缘体，而MOM电容由在许多金属层上形成的大量平行的“指状物”或电极组成。
在MIM电容器中，由于底板将顶板屏蔽，所以通常寄生电容较小，然而MIM电容器在制作过程中需要额外的掩膜，造成其制作成本较高。
相反的，MOM电容的制作通常可以很容易通过设备生成金属层，而且随着工艺技术的发展，电容密度逐渐增加，MOM电容被广泛应用。然而与MIM电容器相比，MOM电容的两个电极的寄生电容均较大，从而使得MOM电容在电路中的应用受到限制。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种MOM电容及集成电路，以解决现有技术中MOM电容的两个电极的寄生电容较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种MOM电容，包括：
衬底；
位于所述衬底上的屏蔽层，所述屏蔽层为整层结构；
位于所述屏蔽层背离所述衬底一侧交叉层叠的多层金属层和多层氧化层；每层所述金属层均包括多个相互交叉的第一叉指结构和第二叉指结构；多层所述金属层中的第一叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第一电极，多层所述金属层中的第二叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第二电极；
多层所述金属层中最靠近所述屏蔽层的金属层中的第一叉指结构与所述屏蔽层短接；多层所述金属层中最靠近所述屏蔽层的金属层中的第二叉指结构与所述屏蔽层之间绝缘。
优选地，所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影位于所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影内。
优选地，所述屏蔽层为多晶硅层。
优选地，所述多晶硅层为金属硅化多晶硅层。
优选地，所述屏蔽层为金属层。
优选地，所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影的边缘比所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影的边缘外扩至少2微米。
优选地，所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影的边缘比所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影的边缘外扩2微米。
本发明还提供一种集成电路，包括：上面任意一项所述的MOM电容。
优选地，所述集成电路为电荷泵。
优选地，所述电荷泵为交叉耦合电荷泵。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的MOM电容，通过在衬底和多层金属层之间形成一整层的屏蔽层，所述屏蔽层至少能够屏蔽金属层与衬底之间相对表面形成的寄生电容，从而减小了MOM电容的某一个电极相对于衬底的寄生电容，进而使得同等面积下，MOM电容的容值更大，增加了MOM电容的电容密度，使得MOM电容的应用更加广泛。
本发明还提供一种集成电路，所述集成电路包括上面所述的MOM电容，由于MOM电容的某一端电极相对于衬底的寄生电容变小，从而能够应用在集成电路中，使得集成电路的寄生电容减小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的MOM电容三维示意图；
图2为现有技术中的MOM电容的截面示意图；
图3为现有技术中MOM电容的简化等效电路示意图；
图4为本发明实施例中提供的MOM电容的截面示意图；
图5为本发明实施例中提供的MOM电容的简化等效电路示意图；
图6为本发明实施例中提供的另一种MOM电容的截面示意图；
图7为本发明实施例中提供的又一种MOM电容的截面示意图；
图8为现有技术中未考虑寄生电容的电荷泵等效电路图；
图9a为现有技术中考虑寄生电容的电荷泵等效电路图；
图9b为本发明实施例中提供的电荷泵等效电路图；
图10为图8、图9a、图9b中所示等效电路图中开关的时序控制图；
图11为现有技术中未考虑寄生电容的交叉耦合电荷泵等效电路图；
图12a为现有技术中考虑寄生电容的交叉耦合电荷泵等效电路图；
图12b为本发明实施例中提供的交叉耦合电荷泵等效电路图；
图13为图11、图12a、图12b中所示等效电路图中时钟信号时序控制图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中MOM电容的寄生电容较大。
发明人发现，出现这种现象的原因是，请参见图1，图1为MOM电容100的堆叠金属化结构的三维表示，MOM电容100包括在多个金属层M1-M6，其中，M1为MOM电容的第一层金属，M2为第二层金属，Mn为第n层金属，每层金属层中均包括相互交叉的指状物110和120。不同金属层M1-M6上的叉指状110和120通过多个通孔连接，并且可以被氧化物层(图中未示出)分开。各层金属层中的叉指状110相互连接形成MOM电容的第一电极A，多层金属层中的叉指状120相互连接形成MOM电容的第二电极B。
请参见图2，图2为MOM电容100的截面图，MOM电容中的电容是由同层金属侧壁之间形成的电容。如图2中所示，MOM电容中还存在较大的寄生电容，所述寄生电容主要由指状物110和120的底面以及侧面与衬底01的上表面之间形成。需要说明的是，第一金属层M1离衬底最近，因此与衬底01之间的寄生电容最大，而位于第一金属层M1上方的各个金属层M2……Mn由于第一金属层M1的阻挡，相对于衬底01的寄生电容较小，相对于第一金属层M1与衬底01的寄生电容忽略不计。
如图2中所示，第一金属层M1对衬底01的寄生电容包含两部分：一部分是第一金属层M1的底面与衬底01正对部分形成平行极板电容，另一部分是第一金属层M1的侧壁与衬底之间形成侧壁电容，实际上平行极板电容的电容值比侧壁电容的电容值大。这两种寄生电容总的记为Cp1，而第一电极A和第二电极B对衬底01的寄生电容大小是一样的，各占Cp1/2，即图3中，Cp＝Cp1/2。图3是图2的简化等效电路示意图，其中，电容Cmom是MOM电容的实际所需要用到的MOM电容，Cp是不希望存在的寄生电容，需要说明的是图3中的接地端即为图2中的衬底01，在实际使用过程中，将衬底01接地，因此将衬底等效为接地端。从现有技术中可以得知两个电极相对于衬底均存在寄生电容，且寄生电容较大。
基于此，本发明提供一种MOM电容，包括：
衬底；
位于所述衬底上的屏蔽层，所述屏蔽层为整层结构；
位于所述屏蔽层背离所述衬底一侧交叉层叠的多层金属层和多层氧化层；每层所述金属层均包括多个相互交叉的第一叉指结构和第二叉指结构；多层所述金属层中的第一叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第一电极，多层所述金属层中的第二叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第二电极；
多层所述金属层中最靠近所述屏蔽层的金属层中的第一叉指结构与所述屏蔽层短接；多层所述金属层中最靠近所述屏蔽层的金属层中的第二叉指结构与所述屏蔽层之间绝缘。
本发明提供的MOM电容，通过在衬底和多层金属层之间形成一整层的屏蔽层，所述屏蔽层至少能够屏蔽金属层与衬底之间相对表面形成的寄生电容，从而减小了MOM电容的寄生电容，进而使得同等面积下，MOM电容的容值更大，增加了MOM电容的电容密度，使得MOM电容的应用更加广泛。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图4，图4为本发明实施例中提供的一种MOM电容截面结构示意图，所述MOM电容包括：
衬底1；
位于所述衬底1上的屏蔽层2，所述屏蔽层2为整层结构；
位于所述屏蔽层2背离所述衬底1一侧交叉层叠的多层金属层(Mm……Mn)和多层氧化层(图中未示出)；每层所述金属层均包括多个相互交叉的第一叉指结构A0和第二叉指结构B0；多层所述金属层中的第一叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第一电极A，多层所述金属层中的第二叉指结构电性相连作为所述MOM电容的第二电极B；
多层所述金属层(Mm……Mn)中最靠近所述屏蔽层2的金属层Mm中的第一叉指结构A0与所述屏蔽层2短接；多层所述金属层(Mm……Mn)中最靠近所述屏蔽层2的金属层Mm中的第二叉指结构B0与所述屏蔽层2之间绝缘。
如图4中所示，最下面一层金属层Mm中的第一叉指结构A0与屏蔽层2之间直接电性连接，最下面一层金属层Mm中的第二叉指结构B0与屏蔽层2之间绝缘，形成电容。
如图5所示，为本发明实施例提供的MOM电容等效电路图，其中接地端也即为本实施例中图4所示的衬底1。第一电极A与第二电极B之间的电容Cmom即为MOM电容中多个同层叉指结构的侧壁形成的电容。第一电极A与第二电极B之间还包括图4中屏蔽层2与第二叉指结构B0之间形成的电容Cp2。而因第一电极A与屏蔽层2直接短接，屏蔽层2与衬底1之间的寄生电容也即为第一电极A与接地端之间的寄生电容Cp3。
对比图5与图3的等效电路图，可以看出，本发明实施例提供的MOM电容，由于屏蔽层的存在，将图3中第二电极B与衬底1之间的寄生电容Cp屏蔽掉了，该寄生电容消失。而第一电极A和第二电极B之间还增加了并联的寄生电容Cp2，根据电容并联原理，增加了第一电极A和第二电极B之间的电容值，也即增大了MOM电容的电容值。需要说明的是，第一电极A与衬底之间还包括寄生电容Cp3，但在实际应用过程中，例如本发明下面所示的电荷泵示例中，第一电极A相对于衬底的寄生电容Cp3是能够被接受的。只要使得第二电极B的寄生电容减小或消失即可。
需要说明的是，本实施例中不限定所述屏蔽层的材质，只要具有一定的导电性，能够与位于其上的金属层形成寄生电容即可，并且能够短接，从而对金属层与衬底之间的寄生电容减小即可。本实施例中可选的，所述屏蔽层为阻抗比较小的多晶硅层或金属层。
在集成电路制作过程中会形成多层金属层，由衬底指向背离衬底的方向，依次包括第一金属层M1、第二金属层M2……第n金属层Mn，本实施例中所述屏蔽层可以是所述多层金属层中的某一层结构。
请参见图6，图6为将集成电路中的第一金属层M1制作为整层结构，用于形成本发明实施例中的屏蔽层12，此时，由于第一金属层M1为整层结构，其与衬底11之间形成寄生电容Cp3，而与其上方的第二金属层M2中的第二叉指结构形成寄生电容Cp2，与第一叉指结构直接短接。
另外，本实施例中还可以将其他金属层作为屏蔽层，此时，位于该屏蔽层与衬底之间的金属层均不存在，无法作为MOM电容的叉指结构使用。这样金属层的利用率降低。
为此，本发明另一个实施例中，还可以在多层金属层和衬底之间增加设置多晶硅层作为屏蔽层，需要说明的是，本实施例中所述的“增加”并不是单独再制作一层多晶硅层，而是采用现有技术中集成电路中的多晶硅层作为本实施例中的屏蔽层，例如集成电路中若存在MOS管，则制作MOS管的栅极时的多晶硅层即可延伸至本实施例中所述MOM电容衬底的上方作为屏蔽层使用，也即将现有技术中没有其他作用的栅极多晶硅层用作本实施例中MOM电容的屏蔽层，在制作工艺中，并没有增加本实施例中MOM电容的制作步骤。
请参见图7，图7为多晶硅层作为屏蔽层的结构，此时，多晶硅层22位于衬底21和第一金属层M1之间。相对于图5所示的MOM电容，本实施例中并并没有占用MOM电容的金属层，从而使得MOM电容的容值更大。
本实施例中不限定所述多晶硅的类型，可选地，所述多晶硅层为方块阻值较小的金属硅化多晶硅(silicided poly-Si)，从而使得屏蔽层总体的电阻较小，屏蔽效果较好。
本发明以上实施例中均不限定所述屏蔽层的大小，只要能够将金属层中的第二叉指结构与衬底之间的寄生电容屏蔽掉的屏蔽层均可以。需要说明的是，当屏蔽层较小时，位于边缘位置的第二叉指结构的侧壁与衬底之间的寄生电容有可能屏蔽不掉，从而使得MOM电容的第二电极与衬底之间的寄生电容不能完全被屏蔽掉。
为了能够将MOM电容的第二电极与衬底之间的寄生电容(包括底面与衬底形成的寄生电容，以及侧壁与衬底形成的寄生电容)，本实施例中所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影位于所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影内。
为避免屏蔽层面积过大，造成对集成电路中其他器件的影响，本实施例中所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影的边缘比所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影的边缘外扩至少2微米。优选地，制作过程中可以使得所述屏蔽层在所述衬底所在平面上的投影的边缘比所述多层金属层在所述衬底所在平面上的投影的边缘外扩2微米，本实施例中对此不做限定，可根据实际集成电路的制作以及集成电路中的元器件进行选择设计。
本发明提供的MOM电容，通过在衬底和多层金属层之间形成一整层的屏蔽层，所述屏蔽层至少能够屏蔽金属层与衬底之间相对表面形成的寄生电容，从而减小了MOM电容的寄生电容，进而使得同等面积下，MOM电容的容值更大，增加了MOM电容的电容密度，使得MOM电容的应用更加广泛。
本发明还提供了一种集成电路，所述集成电路包括上面所有实施例中所述的MOM电容。
需要说明的是，本实施例中不限定集成电路的具体结构，只要集成电路中包括MOM电容，均可以采用本发明以上实施例中所述的带有屏蔽层的MOM电容，从而减小其中一个电极对衬底的寄生电容，增加MOM电容的容值。
为了更好说明本发明以上实施例中提供的MOM电容的优点，本发明实施例中以所述集成电路为电荷泵进行说明。采用带有屏蔽层的MOM电容，能够提高电荷泵的效率。具体如下：
请参见图8、图9a、图9b和图10，其中，图8为现有技术中的电荷泵等效电路图，图9a为考虑寄生电容后的电荷泵等效电路图，Cmom即为MOM电容。图9b为屏蔽MOM电容的一个电极端的寄生电容后的电荷泵等效电路图；图10为图8、图9a、图9b中所示等效电路图中开关和的时序控制图。
忽略开关损耗，时钟理想的情况下，图8所示的电荷泵效率可达100％，输出电压：
Vcpout＝2*Vdd
在图9a中，MOM电容在第二电极B端对地的寄生电容Cp会影响电荷泵效率：
为高电平期间，MOM电容的第一电极A点接到地，第二电极B点被充电到Vdd，第二电极B点存储的总电荷为：
Φ2为高电平期间，MOM电容的第一电极A点接到VDD，第二电极B点连接Cpout，第二电极B点的寄生电容Cp两端电压由Vdd(为高电平期间)变为Vcpout(为高电平期间)，第二电极B点总电荷为：
B点电荷守恒，因此：
即，
(Cmom+Cp)*Vdd＝Cmom*(Vout–Vdd)+Cp*Vout
得到
如果Cp/Cmom＝0.1，则Vout＝1.91*Vdd，电荷泵的效率为95.5％。
可见，电荷泵的效率受第二电极B对地的寄生电容的大小的影响。
图9b中采用了本发明上面实施例中所述的具有屏蔽层的MOM电容结构，MOM电容的第二电极B端对地没有寄生电容，也即上面的公式中Cp＝0，电荷泵效率不受影响，且同样面积下，多了第一电极A和第二电极B之间的Cp2与原来的MOM电容并联，使得MOM电容密度增加了(其中，A端对地的寄生电容Cp3不影响电荷泵效率)。
可见，采用本发明实施例中所述的具有屏蔽层的MOM电容能够提高电荷泵的效率，增加MOM电容的容值，使得同等面积下，MOM电容密度增加。
本发明另一个实施例中还提供一种交叉耦合电荷泵，其结构如图11、图12a、图12b和图13所示，其中，图11为现有技术中的电荷泵等效电路图，图12a为考虑寄生电容后的电荷泵等效电路图，Cmom即为MOM电容。图12b为屏蔽MOM电容的一个电极端的寄生电容后的电荷泵等效电路图；图13为图11、图12a、图12b中所示等效电路图中时钟信号Clk1和Clk2的时序控制图；
具体的，图11是使用两个flying电容的电荷泵结构(flying电容指快速充电电容，就是图11中的电容C1和电容C2，图8中A和B之间的电容也是flying电容)，本实施例中以开关管M1和开关管M3是NMOS，开关管M2和M4是开关管PMOS为例进行说明。
忽略开关损耗，时钟理想的情况下，电荷泵效率可达100％，输出电压为：
Vout＝Vin+Vdd
同样的根据电荷守恒原理，可以推导出图12a，在节点M和N都有对地寄生电容Cp的时候，电荷泵输出电压为：
寄生电容Cp影响电荷泵效率。
而如图12b所示，采用了本发明上面实施例中所述的具有屏蔽层的MOM电容结构，可以把M和N点对地的寄生屏蔽，而是时钟接入端Clk1和时钟接入端Clk2对地的寄生电容对电荷泵效率基本不影响，只需要增大反向器尺寸，使反向器有足够的驱动能力即可。
因此，本实施例中采用本发明实施例中所述的具有屏蔽层的MOM电容能够提高电荷泵的效率，增加MOM电容的容值，使得同等面积下，MOM电容密度增加。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。