MOM电容的制作方法

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种金属-氧化物-金属(metal-oxide-metal，mom)电容。

背景技术：

1、在半导体集成电路制造中，先进工艺的金属材料是cu，cu的图形结构需要采用大马士革工艺形成，工艺复杂。现有mom电容即mom cap采用双侧极板布局(layout)方式，不区分上下极板，对电容的精度和工艺稳定性都无法满足现有设计需求。如图1所示，是现有mom电容的版图结构；现有mos电容包括：

2、由多条金属叉指102a和金属连接条101a组成的第一极板；以及由金属叉指102b和金属连接条101b组成的第二极板。可以看出，金属叉指102a和102b交叉排列。

3、第一极板通过设置在金属连接条101a顶部的接触孔104和顶部金属层连接，第二极板通过设置在金属连接条101b顶部的接触孔104和顶部金属层连接。

4、金属叉指102a和金属连接条101b之间不接触；金属叉指102b和金属连接条101a之间不接触。

5、图1中，金属叉指102a、金属连接条101a、金属叉指102b和金属连接条101b都由同一层金属如第n层金属形成。

6、在金属叉指102a和金属连接条101b之间还设置有由顶部一层金属如第n+1层金属形成的金属段103a；在金属叉指102b和金属连接条101a之间还设置有由顶部一层金属如第n+1层金属形成的金属段103b。

7、第一极板和第二极板并不区分，如果第一极板为正极(plus)，则第二极板为负极(minus)，反之亦然。

8、图1所示的现有mom电容主要是通过金属叉指102a和102b的交叠来调节电容，图1中，第二极板的金属叉指102b的数量为5，即nf＝5，nf表示叉指数量。

9、图1所示的结构，需要对多个尺寸进行控制，其中，d1表示金属叉指102a和102b之间的间隔区(space)的宽度，d2表示金属段103a或103b的长度，w1表示位于金属段103a和103b之间的金属叉指102a或102b的长度，w2表示金属叉指102a或102b的宽度。图1的版图结构中，多种尺寸的控制对电容精度设置以及工艺稳定性有影响，特别是采用铜工艺时，这种影响更加大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种mom电容，能提高电容精度和工艺稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的mom电容包括电容单元结构，所述电容单元结构的版图包括：

3、上极板由第一金属条形组成。

4、下极板由第一长边金属条形、第二长边金属条形、第一短边金属条形和第二短边金属条形连接形成的环形结构组成。

5、所述第一金属条形、所述第一长边金属条形、所述第二长边金属条形、所述第一短边金属条形和所述第二短边金属条形都由同一层金属层组成。

6、所述上极板位于所述下极板的环形结构的包围区域中。

7、进一步的改进是，所述第一长边金属条形和所述第二长边金属条形的长边都和所述第一金属条形的长边平行，所述第一长边金属条形和所述第二长边金属条形的长度相等且对齐。

8、所述第一短边金属条形连接所述第一长边金属条形的第一端和所述第二长边金属条形的第一端。

9、所述第二短边金属条形连接所述第一长边金属条形的第二端和所述第二长边金属条形的第二端。

10、进一步的改进是，在所述第一金属条形之上设置有多个通孔。

11、在所述下极板的环形结构中，至少在所述第一长边金属条形的第一端和第二端以及所述第二长边金属条形的第一端和第二端各设置有一个通孔。

12、进一步的改进是，同一层所述金属层中包括多个所述电容单元结构，各所述电容单元结构相并联并组成同层电容并联结构。

13、所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构包括：

14、各所述电容单元结构的所述第一长边金属条形依次连接在一起以及各所述电容单元结构的所述第二长边金属条形依次连接在一起。

15、各所述电容单元结构的所述第一短边金属条形和相邻的所述电容单元结构的所述第二短边金属条形相接触。

16、各所述电容单元结构的所述第一金属条形之间通过第二金属走线连接在一起，所述第二金属走线的金属层位于各所述电容单元结构的金属层之上，所述第二金属走线和所述第一金属条形之间通过对应的所述通孔连接。

17、进一步的改进是，所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构中，当前所述电容单元结构的所述第一长边金属条形的第一端和前一个所述电容单元结构的所述第一长边金属条形的第二端重合，当前所述电容单元结构的所述第一长边金属条形的第二端和后一个所述电容单元结构的所述第一长边金属条形的第一端重合。

18、进一步的改进是，所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构中，当前所述电容单元结构的所述第一短边金属条形和前一个所述电容单元结构的所述第二短边金属条形重合，当前所述电容单元结构的所述第二短边金属条形和后一个所述电容单元结构的所述第一短边金属条形重合。

19、进一步的改进是，同一层所述金属层中包括多个所述电容单元结构，各所述电容单元结构相并联并组成同层电容并联结构。

20、所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构包括：

21、各所述电容单元结构的所述第一短边金属条形依次连接在一起以及各所述电容单元结构的所述第二短边金属条形依次连接在一起。

22、各所述电容单元结构的所述第一长边金属条形和相邻的所述电容单元结构的所述第二长边金属条形相接触。

23、各所述电容单元结构的所述第一金属条形之间通过第二金属走线连接在一起，所述第二金属走线的金属层位于各所述电容单元结构的金属层之上，所述第二金属走线和所述第一金属条形之间通过对应的所述通孔连接。

24、进一步的改进是，所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构中，当前所述电容单元结构的所述第一短边金属条形的第一端和前一个所述电容单元结构的所述第一短边金属条形的第二端重合，当前所述电容单元结构的所述第一短边金属条形的第二端和后一个所述电容单元结构的所述第一短边金属条形的第一端重合。

25、进一步的改进是，所述同层电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构中，当前所述电容单元结构的所述第一长边金属条形和前一个所述电容单元结构的所述第二长边金属条形重合，当前所述电容单元结构的所述第二长边金属条形和后一个所述电容单元结构的所述第一长边金属条形重合。

26、进一步的改进是，各所述金属层之间隔离有层间膜。

27、进一步的改进是，各所述金属层和所述层间膜形成于半导体衬底上。

28、进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底。

29、进一步的改进是，在所述上极板正下方的所述半导体衬底中形成有第一有源区，所述第一有源区由环绕在所述第一有源区周侧的场氧定义，通过将所述上极板设置在所述第一有源区正上方来提高所述上极板区域的平坦性。

30、进一步的改进是，在所述第一长边金属条形的正下方的所述半导体衬底表面上形成有第一多晶硅条形，通过将所述第一长边金属条形设置在所述第一多晶硅条形上方来提高所述第一长边金属条形的平坦性。

31、在所述第二长边金属条形的正下方的所述半导体衬底表面上形成有第二多晶硅条形，通过将所述第二长边金属条形设置在所述第二多晶硅条形上方来提高所述第二长边金属条形的平坦性。

32、进一步的改进是，在所述半导体衬底上还包括第一p+注入区和第二n+注入区。

33、所述第一p+注入区的注入范围大于所述第一有源区且将所述第一有源区完全覆盖。

34、所述第二n+注入区的注入范围大于所述电容单元结构的形成区域且将所述电容单元结构的形成区域完全覆盖。

35、进一步的改进是，在多层所述金属层中形成有所述电容单元结构，各层所述金属层中对应的所述电容单元结构对齐且组成层间电容并联结构；所述层间电容并联结构的所述电容单元结构的连接结构包括：

36、不同所述金属层的所述第一长边金属条形通过对应的通孔连接在一起。

37、不同所述金属层的所述电容单元结构的所述下极板的金属条形通过对应的通孔连接在一起。

38、进一步的改进是，所述层间电容并联结构中所叠加的所述金属层的层数为7层以上。

39、和现有技术中，mom电容的电容单元结构采用叉指状叠加结构不同，本发明将电容单元结构的版图设置为全包围式的叠加结构，这种全包围式结构是由下极板将上极板全包围，上极板采用一根金属条形实现，下极板采用四根金属条形实现，和现有多条叉指相比，本发明全包围式结构中的金属条形的宽度和间距的尺寸更容易调整和精确控制，从而能提高电容精度和工艺稳定性，降低电容失配缺陷(mismatch effects)。

40、和现有叉指状结构中通孔仅能设置在和各叉指连接的侧边金属条形的顶部相比，本发明全包围式结构中，在各金属条形的顶部都能设置通孔，这能进一步有利于调节电容大小，从而能进一步提高电容精度和工艺稳定性。

41、本发明还能进一步对电容单元结构底部的半导体衬底结构进行设置，通过在上极板正下方设置第一有源区以及和下极板的两条和上极板平行的金属条形正下方设置多晶硅条形，能提高电容单元结构的平坦性，从而进一步提高工艺稳定性。

42、本发明的同一层电容单元结构能通过并联方式拼接在一起并形成同层电容并联结构，也能在多层金属层中形成电容单元结构并实现多层金属层中的电容单元结构的并联从而形成层间电容并联结构，这样也能实现一层或多层同层电容并联结构的叠加，最后得到所需要的mom电容，电容单元结构的并联方式，能进一步方便对mom电容的调节，从而能进一步提高电容精度和工艺稳定性。