电容器结构及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种电容器结构及其形成方法。

背景技术：

1、在半导体集成电路中，与晶体管电路制作在同一芯片上的集成电容被广泛地应用。其形式主要有金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal，mim)电容和金属-氧化物-金属(metal-oxide-metal，mom)电容两种。其中，mim电容使用上下层金属作为电容极板，制作mim电容一般需要新增光刻层次，同时电容介质层击穿电压与电容大小是无法调和的矛盾量，而且平板电容一般都需要较大的面积，不利于器件的集成。而mom电容采用指状结构和叠层相结合的方法可以在相对较小的面积上制作容量更大的电容。此外，在制作mom电容时，无需额外的光刻胶层和掩模，从而制作工艺相对于mim电容也更简单，成本更低。

2、然而，现有技术的mom电容的存储密度仍有待提升。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种电容器结构及其形成方法，以提升电容器结构的存储密度。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种电容器结构，包括：衬底；位于所述衬底上的介质层；位于所述介质层内的若干中间电极层，其中，每层所述中间电极层包括：沿第一方向平行排布的第一中间电极端和第二中间电极端；位于所述第一中间电极端和所述第二中间电极端之间，且沿第二方向平行排布的若干第一中间指状极板，所述第一方向与所述第二方向垂直，其中，所述第一中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第一分割段和若干第二分割段，若干所述中间电极层中相对应的所述第一分割段在所述衬底上的投影重叠，且若干所述中间电极层中相对应的所述第二分割段在所述衬底上的投影重叠；在所述衬底上投影重叠的若干所述第一分割段通过若干第一指状插塞连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第二分割段通过若干第二指状插塞连接。

3、可选的，还包括：位于所述介质层内的底层电极层和顶层电极层，所述底层电极层、顶层电极层和若干中间电极层重复堆叠且连接的，若干所述中间电极层位于所述底层电极层和所述顶层电极层之间，所述介质层覆盖所述底层电极层、顶层电极层以及中间电极层。

4、可选的，所述底层电极层包括：沿所述第一方向平行排布的第一底层电极端和第二底层电极端；分别与所述第一底层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布第一底层指状极板；分别与所述第二底层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布的第二底层指状极板，且若干所述第一底层指状极板和若干所述第二底层指状极板交叉排布。

5、可选的，所述顶层电极层包括：沿所述第一方向平行排布的第一顶层电极端和第二顶层电极端；分别与所述第一顶层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布第一顶层指状极板；分别与所述第二顶层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布的第二顶层指状极板，且若干所述第一顶层指状极板和若干所述第二顶层指状极板交叉排布。

6、可选的，所述第一底层电极端、第一中间电极端以及第一顶层电极端通过若干第一端部插塞依次连接；所述第二底层电极端、第二中间电极端以及第二顶层电极端通过若干第二端部插塞依次连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第一分割段通过若干第一指状插塞与所述第一底层指状极板连接，且所述第一指状插塞与所述第一分割段的中间位置连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第二分割段通过若干第二指状插塞与所述第二顶层指状极板连接，且所述第二指状插塞与所述第二分割段的中间位置连接。

7、可选的，还包括：位于所述第一中间电极端和所述第二中间电极端之间，且沿所述第二方向平行排布的若干第二中间指状极板，若干所述第一中间指状极板与若干所述第二中间指状极板沿所述第二方向平行交替排布。

8、可选的，所述第二中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第三分割段和若干第四分割段，若干所述中间电极层中相对应的所述第三分割段在所述衬底上的投影重叠，且若干所述中间电极层中相对应的所述第四分割段在所述衬底上的投影重叠。

9、可选的，在每层的所述中间电极层中，若干所述第一分割段和若干所述第三分割段沿所述第二方向平行交替排布，若干所述第二分割段和若干所述第四分割段沿所述第二方向平行交替排布；在所述衬底上投影重叠的若干所述第三分割段通过若干第三指状插塞与所述第二底层指状极板连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第四分割段通过若干第四指状插塞与所述第一顶层指状极板连接。

10、可选的，所述第一中间指状极板中相邻的所述第一分割段和所述第二分割段之间的间距为30纳米～200纳米。

11、可选的，所述第二中间指状极板中相邻的所述第三分割段和所述第四分割段之间的间距为30纳米～200纳米。

12、可选的，每层的相邻所述第一指状插塞和所述第二指状插塞的间距为：50纳米～500纳米。

13、可选的，每层的相邻所述第三指状插塞和所述第四指状插塞的间距为：50纳米～500纳米。

14、可选的，所述介质层的材料包括：低k介电材料；所述低k介电材料包括：氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

15、相应的，本发明技术方案中还提供一种电容器结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介质层，所述介质层内具有若干中间电极层，其中，每层所述中间电极层包括：沿第一方向平行排布的第一中间电极端和第二中间电极端；位于所述第一中间电极端和所述第二中间电极端之间，且沿第二方向平行排布的若干第一中间指状极板，所述第一方向与所述第二方向垂直，其中，所述第一中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第一分割段和若干第二分割段，若干所述中间电极层中相对应的所述第一分割段在所述衬底上的投影重叠，且若干所述中间电极层中相对应的所述第二分割段在所述衬底上的投影重叠；在所述衬底上投影重叠的若干所述第一分割段通过若干第一指状插塞连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第二分割段通过若干第二指状插塞连接。

16、可选的，所述介质层内还具有底层电极层和顶层电极层，所述底层电极层、顶层电极层和若干中间电极层重复堆叠且连接，若干所述中间电极层位于所述底层电极层和所述顶层电极层之间，所述介质层覆盖所述底层电极层、顶层电极层以及中间电极层。

17、可选的，所述底层电极层包括：沿所述第一方向平行排布的第一底层电极端和第二底层电极端；分别与所述第一底层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布第一底层指状极板；分别与所述第二底层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布的第二底层指状极板，且若干所述第一底层指状极板和若干所述第二底层指状极板交叉排布。

18、可选的，所述顶层电极层包括：沿所述第一方向平行排布的第一顶层电极端和第二顶层电极端；分别与所述第一顶层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布第一顶层指状极板；分别与所述第二顶层电极端连接的若干沿所述第二方向平行排布的第二顶层指状极板，且若干所述第一顶层指状极板和若干所述第二顶层指状极板交叉排布。

19、可选的，所述第一底层电极端、第一中间电极端以及第一顶层电极端通过若干第一端部插塞依次连接；所述第二底层电极端、第二中间电极端以及第二顶层电极端通过若干第二端部插塞依次连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第一分割段通过若干第一指状插塞与所述第一底层指状极板连接，且所述第一指状插塞与所述第一分割段的中间位置连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第二分割段通过若干第二指状插塞与所述第二顶层指状极板连接，且所述第二指状插塞与所述第二分割段的中间位置连接。

20、可选的，还包括：位于所述第一中间电极端和所述第二中间电极端之间，且沿所述第二方向平行排布的若干第二中间指状极板，若干所述第一中间指状极板与若干所述第二中间指状极板沿所述第二方向平行交替排布。

21、可选的，所述第二中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第三分割段和若干第四分割段，若干所述中间电极层中相对应的所述第三分割段在所述衬底上的投影重叠，且若干所述中间电极层中相对应的所述第四分割段在所述衬底上的投影重叠。

22、可选的，在每层的所述中间电极层中，若干所述第一分割段和若干所述第三分割段沿所述第二方向平行交替排布，若干所述第二分割段和若干所述第四分割段沿所述第二方向平行交替排布；在所述衬底上投影重叠的若干所述第三分割段通过若干第三指状插塞与所述第二底层指状极板连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第四分割段通过若干第四指状插塞与所述第一顶层指状极板连接。

23、可选的，所述第一中间指状极板中相邻的所述第一分割段和所述第二分割段之间的间距为30纳米～200纳米。

24、可选的，所述第二中间指状极板中相邻的所述第三分割段和所述第四分割段之间的间距为30纳米～200纳米。

25、可选的，每层的相邻所述第一指状插塞和所述第二指状插塞的间距为：50纳米～500纳米。

26、可选的，每层的相邻所述第三指状插塞和所述第四指状插塞的间距为：50纳米～500纳米。

27、可选的，所述介质层的材料包括：低k介电材料；所述低k介电材料包括：氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

28、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

29、本发明技术方案提供的电容器结构中，所述第一中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第一分割段和若干第二分割段。所述电容器结构的存储密度主要源自：每个所述第一中间指状极板中相邻的所述第一分割段和所述第二分割段之间。虽然牺牲了相邻所述中间电极层中对应的所述第一分割段、以及对应的所述第二分割段之间的存储密度，但是所述第一分割段和所述第二分割段之间的间隙可以通过光刻工艺控制在较小的范围，因此能够保证所述第一分割段和所述第二分割段之间具有较大的存储密度，以此提升所述电容器结构的存储密度。

30、进一步，在每层的所述中间电极层中，若干所述第一分割段和若干所述第三分割段沿所述第二方向平行交替排布，若干所述第二分割段和若干所述第四分割段沿所述第二方向平行交替排布；在所述衬底上投影重叠的若干所述第三分割段通过若干第三指状插塞与所述第二底层指状极板连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第四分割段通过若干第四指状插塞与所述第一顶层指状极板连接。所述电容器结构的存储密度还可以源自：每个所述第二中间指状极板中相邻的所述第三分割段和所述第四分割段之间、以及每层中相邻的所述第三指状插塞和所述第四指状插塞之间、每层所述中间电极层中，沿所述第二方向平行排布且相邻的所述第一分割段和所述第三分割段之间、相邻的所述第二分割段和所述第四分割段之间、相邻的所述第一指状插塞和所述第三指状插塞之间、以及相邻的所述第二指状插塞和所述第四指状插塞之间，以此进一步提升所述电容器结构的存储密度。

31、本发明技术方案提供的电容器结构的形成方法中，所述第一中间指状极板包括：沿所述第一方向平行交替排布的若干第一分割段和若干第二分割段。所述电容器结构的存储密度主要源自：每个所述第一中间指状极板中相邻的所述第一分割段和所述第二分割段之间。虽然牺牲了相邻所述中间电极层中对应的所述第一分割段、以及对应的所述第二分割段之间的存储密度，但是所述第一分割段和所述第二分割段之间的间隙可以通过光刻工艺控制在较小的范围，因此能够保证所述第一分割段和所述第二分割段之间具有较大的存储密度，以此提升所述电容器结构的存储密度。

32、进一步，在每层的所述中间电极层中，若干所述第一分割段和若干所述第三分割段沿所述第二方向平行交替排布，若干所述第二分割段和若干所述第四分割段沿所述第二方向平行交替排布；在所述衬底上投影重叠的若干所述第三分割段通过若干第三指状插塞与所述第二底层指状极板连接；在所述衬底上投影重叠的若干所述第四分割段通过若干第四指状插塞与所述第一顶层指状极板连接。所述电容器结构的存储密度还可以源自：每个所述第二中间指状极板中相邻的所述第三分割段和所述第四分割段之间、以及每层中相邻的所述第三指状插塞和所述第四指状插塞之间、每层所述中间电极层中，沿所述第二方向平行排布且相邻的所述第一分割段和所述第三分割段之间、相邻的所述第二分割段和所述第四分割段之间、相邻的所述第一指状插塞和所述第三指状插塞之间、以及相邻的所述第二指状插塞和所述第四指状插塞之间，以此进一步提升所述电容器结构的存储密度。