專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電容器元件的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
由于近來趨勢朝著以高速度和高頻率工作的小型且重量輕的電子設(shè)備轉(zhuǎn)移，所以對提高半導(dǎo)體集成電路的集成度的需求日益增加。相似地，貼裝到半導(dǎo)體集成電路上的電容器元件需要比以前更高的每單位面積的電容。
作為用于集成電路的電容器元件，提出了構(gòu)造為形成上和下電極的平行板夾著電介質(zhì)的電容器元件，并且通過改進上述電容器元件從而形成多層線之間的電容而實現(xiàn)的梳狀電容器元件(例如，見日本專利翻譯(Translation)公布No.2003-530699和日本未審專利公布No.11-168182)。
圖15是示出在日本專利翻譯公布No.2003-530699中公開的電容器元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖16是圖15的電容器元件的透視截面圖。在電容器元件104中，如圖15和16所示，多個布線層(例如，第一層線111、第二層線112、第三層線113和第四層線114)層疊在由半導(dǎo)體材料制成的襯底131上，設(shè)置層疊在襯底131上的各布線層的線以交替地形成不同電極(第一電極A和第二電極B)，如圖16所示。布線層之間的間隔和形成布線層的線之間的間隔填充有電介質(zhì)(未示出)。沿著垂直于襯底131的方向，設(shè)置相同電極的線，并且各層的線(各層線)通過第一通孔121或第二通孔122電連接在一起以構(gòu)成一個垂直極板。垂直極板形成電容器元件的電極。
圖17是示出在日本未審專利公布No.11-168182中公開的電容器元件的結(jié)構(gòu)的透視圖，圖18A是圖17的電容器元件的俯視圖，以及圖18B是沿著圖18A的線IV-IV截取的截面圖。如圖17所示，在電容器元件105中，多個布線層(例如，第一層線111a、第二層線112a和第三層線113a)層疊在由半導(dǎo)體材料制成的襯底131a上，且設(shè)置層疊在襯底131a上的各布線層的線以交替地形成不同電極(第一電極A和第二電極B)，如圖17所示。布線層之間的間隔和形成各布線層的線之間的間隔填充有電介質(zhì)(未示出)，如現(xiàn)有技術(shù)中那樣。沿著垂直于襯底131a的方向，交替地設(shè)置不同電極的線。如圖18A所示，在線的一端形成用于連接相同電極的不同布線層之間的第一通孔121a和第二通孔122a。此外，日本未審專利公布No.11-168182公開了如下電容器元件，即垂直于第一層線111a和第三層線113a地布置第二層線112a的線。
在日本專利翻譯公布No.2003-530699中公開的電容器元件的總電容是垂直極板之間的總截面(crossover)電容和多個組合垂直極板之間的總邊緣電容之和。此外，在日本未審專利公布No.11-168182中公開的電容器元件的總電容是在與襯底水平的方向上設(shè)置的不同電極的相鄰線之間的電容、在垂直方向上設(shè)置的不同電極的相鄰線之間的電容、在線的一端形成與第一通孔靠近且相對的第二電極的線的電容、在線的一端形成與第二通孔靠近且相對的第一電極的線的電容、以及總的邊緣電容之和。使用這種電容器元件能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的梳狀電容器元件高的電容密度。
因此，已強烈需要能夠進行大部分的高集成工藝和增加每單位面積的電容的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供一種包括電容器的半導(dǎo)體器件，該電容器包括第一電極、第二電極和在其間的絕緣體。該半導(dǎo)體器件包括交替層疊的多個第一層和多個第二層。第一層每層都包括交替設(shè)置且在第一方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線。第二層每層都包括交替設(shè)置且在與第一方向不同的第二方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線。
半導(dǎo)體器件進一步包括第一通孔和第二通孔，第一通孔在第一電極的線的交叉點處連接每個第一層中的第一電極的線和每個第二層中的第一電極的線，第二通孔在第二電極的線的交叉點處連接每個第一層中的第二電極的線和每個第二層中的第二電極的線。
本發(fā)明的另一方面提供一種包括電容器的半導(dǎo)體器件，該電容器包括第一電極、第二電極和在其間的絕緣體。該半導(dǎo)體器件包括第一層和與第一層層疊的第二層。第一層包括第一電極的線和第二電極的線，第一電極的線和第二電極的線交替設(shè)置。第二層包括在與第一層中的第一電極的線和第二電極的線不同的方向上延伸的第一電極的線。
根據(jù)日本專利翻譯公布No.2003-530699中公開的電容器元件，各布線層的線交替地形成不同電極的線，因此總電容是垂直極板之間的總截面電容(crossover capacitance)和總邊緣電容之和。
根據(jù)日本未審專利公布No.11-168182中公開的電容器元件，總電容是設(shè)置在水平方向上的不同電極的相鄰線之間的電容、設(shè)置在垂直方向上的不同電極的相鄰線之間的電容、在一端的第一通孔和具有與第一通孔靠近且相對的第二電極的線之間的電容、在一端的第二通孔和具有與第二通孔靠近且相對的第一電極的線之間的電容、以及總的邊緣電容之和。
日本未審專利公布No.11-168182如上所述公開了其中相鄰布線層的線垂直延伸的電容器元件。雖然在該電容器元件中由于沒有關(guān)于通孔的描述而使通孔的結(jié)構(gòu)不確定，但猜測如圖17的線層的線在每個層中的相同方向上延伸的情況那樣形成了僅在線的一端與其它層連接的通孔。在該情況下，與上述相似，電容器元件的總電容是設(shè)置在水平方向上的不同電極的相鄰線之間的電容、設(shè)置在垂直方向上的不同電極的相鄰線之間的電容、在一端的第一通孔和具有與第一通孔靠近且相對的第二電極的線之間的電容、在一端的第二通孔和具有與第二通孔靠近且相對的第一電極的線之間的電容、以及總的邊緣電容之和。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明一個方面的電容器元件，不同電極的線交替地設(shè)置在第一層和第二層中，此外，第一層的線的縱向(延伸)方向與第二層的不同，且第一通孔和第二通孔交替地設(shè)置在第一層和第二層之間(方格圖案)，其中每一個通孔都使第一層和第二層中的相同電極的線互連。因此，電容密度可以制作得比日本專利翻譯公布No.2003-530699的電容密度高。也就是說，根據(jù)本發(fā)明一個方面的電容器元件的總電容是(1)設(shè)置在每層(第一層、第二層)中的不同電極(第一電極和第二電極)的線之間的電容、(2)在垂直方向上相鄰的不同電極的線之間的電容、(3)第二電極的線和經(jīng)由電介質(zhì)與該線對角相對的第一通孔之間的電容以及第一電極的線和經(jīng)由電介質(zhì)與該線對角相對的第二通孔之間的電容、(4)相鄰的第一通孔和第二通孔之間的電容、以及(5)總的邊緣電容之和。因而，電容密度增加。
此外，在半導(dǎo)體制造工藝中可以以通用的高集成工藝形成電容器元件，由此獲得了成本降低。
本發(fā)明具有如下有利效果，即可以提供一種包括能夠增加電容密度的電容器元件的半導(dǎo)體器件。


從結(jié)合附圖的如下說明中，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點和特征將變得更加顯而易見，其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的電容器元件的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電容器元件的示意性3D圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電容器元件的透視圖；圖4是示出沿著圖3的線III-III截取的截面的側(cè)視圖；圖5是沿著圖3的線I-I截取的截面圖；圖6是沿著圖3的線II-II截取的截面圖；圖7是沿著圖3的線III-III截取的截面圖；圖8示出了開關(guān)電容器電路；圖9A圖示了比較例1的模擬狀態(tài)；圖9B圖示了例1的模擬狀態(tài)；圖10是繪出了阻抗值隨著離電極末端部分的距離變化的圖；圖11A是示出根據(jù)比較例2的電容器元件的俯視圖；圖11B是示出根據(jù)例2的電容器元件的俯視圖；圖12是示出根據(jù)改進的例1的電容器元件的透視圖；圖13是示出根據(jù)改進的例2的電容器元件的透視圖；圖14是示出根據(jù)改進的例3的電容器元件的俯視圖；圖15是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)1的電容器元件的俯視圖；圖16是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)1的電容器元件的透視圖；圖17是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)2的電容器元件的透視圖；圖18A是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)2的電容器元件的俯視圖；以及圖18B是沿著圖18A的線IV-IV截取的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將在此參考說明性的實施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，利用本發(fā)明的講解可以完成許多可選的實施例，且本發(fā)明不局限于為了解釋性目的而說明的實施例。
圖1是示出根據(jù)該實施例的半導(dǎo)體器件的電容器元件的示意性俯視圖。圖2是示出根據(jù)該實施例的電容器元件的示意性3D圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的電容器元件的透視圖。
根據(jù)該實施例的半導(dǎo)體器件包括由多條線形成的層。各層具有嵌入在電介質(zhì)(未示出)中的多條線以交替地形成彼此平行的第一電極A和第二電極B。
更具體地，如圖3所示，在襯底30上形成作為第一層的極板最低電極10、第一層線11和第三層線13、作為第二層的第二層線12和第四層線14、與形成第一電極A的線互連的第一通孔21、以及與形成第二電極B的線互連的第二通孔22。例如，既不包含線也不包含通孔的間隔被作為電介質(zhì)的層間絕緣膜填充，但為了簡單起見未在除了圖4之外的圖中示出。
為了說明設(shè)置圖1至3中所示的第一和第二層、通孔和線的數(shù)目，而本發(fā)明不局限于此。
襯底30由半導(dǎo)體材料制成。極板最低電極10經(jīng)由電介質(zhì)形成在襯底30上，即電介質(zhì)位于極板最低電極10和襯底30之間。
最低電極10可以由多晶硅層、金屬層、擴散層等制成。最低電極10用作第一電極A的一部分或第二電極B的一部分。在該實施例中，最低電極10組成第一電極A的一部分，且由多晶硅層制成。
如圖2和3所示，多條第一層線11彼此隔開且在第一方向上平行地延伸。多條線交替地形成第一電極A和第二電極B。即，第一電極A的線和第二電極B的線交替設(shè)置?？梢圆捎玫湫偷陌雽?dǎo)體制造工藝所使用的金屬層作為用于線的材料。利用這種結(jié)構(gòu)，可以提供一種不需要特殊工藝的電容器元件。
第二層線12覆蓋在第一層線11上面，如圖2和3所示。多條線12彼此隔開且平行地設(shè)置。線12在不同于第一方向的第二方向上延伸。更具體地，每條線12都垂直于第一層線11的縱向方向(第一方向)延伸。多條線12交替地形成第一電極A和第二電極B。
第三層線13覆蓋在第二層線12上面，且多條線13隔開并且彼此平行地在第一方向上延伸，與第一層線11相似。更具體地，每條線13都垂直于第二層線12設(shè)置。在該實施例中，形成第一層線11和第三層線13使得從每層的線的層疊方向看時它們彼此完全地重疊。此外，在層疊方向上相對的線形成不同的電極。
第四層線14覆蓋在第三層線13上面，且多條線14在第二方向上延伸且以某距離設(shè)置，與第二層線12相似。更詳細地，每條線14垂直于第三層線13設(shè)置。在該實施例中，形成第二層線12和第四層線14，使得從每層的線的層疊方向上看時它們彼此完全地重疊。此外，在層疊方向上相對的線形成不同的電極。
第一通孔21和第二通孔22使第一層線11至第四層線14的線互連。第一通孔21使在線的相對位置(交叉)處的相鄰層的第一電極A的線互連。此外，第二通孔使在相對(交叉)位置處的相鄰層的第二電極B的線互連。
在圖2的例子中，在各層的線的層疊方向上，形成使第一層線11和第二層線12互連的第一和第二通孔21、22，使得使第三層線13和第四層線14互連的第一和第二通孔21、22重疊(通孔的形成位置不一定需要重疊)。此外，在層疊方向上的相對的線由不同的電極構(gòu)成，因此相對的通孔屬于不同的電極。
圖4是示出沿著圖3的線III-III截取的截面的側(cè)視圖。圖4的參考標(biāo)記25表示作為電介質(zhì)層的層間絕緣膜。如圖4所示，設(shè)置使不同層的相鄰線互連的通孔，以便在圖3的垂直和橫向方向上交替地形成第一通孔21和第二通孔22(方格圖案)。當(dāng)電容值增加時，該實施例產(chǎn)生了降低電極阻抗的效果。這是因為通過設(shè)置相鄰層的線使得它們的縱向方向彼此垂直，并且通過在相同的極板上在垂直和橫向方向上交替地設(shè)置第一通孔21和第二通孔22(方格圖案)，獲得了更多的電流路徑。此外，形成交替的線以從各層線的層疊方向上看時彼此重疊且構(gòu)成不同的電極，因此電流路徑可以以網(wǎng)狀方式更有效地延伸。結(jié)果，可以更有效地降低阻抗。
形成第一電極A的一部分的第一層線11經(jīng)由第三通孔23與最低電極10面對面地電連接。在圖3中，第一層線11經(jīng)由四個通孔與最低電極10連接。相反，形成第二電極B的一部分的第一層線11沒有經(jīng)由通孔與最低電極10連接，所以在它們之間沒有建立電連接。
在該實施例的電容器元件100中，如圖3所示，用作最低電極10的多晶硅(多晶)層作為第一層形成在襯底上。形成使最低電極10和第一層線互連的第三通孔的接觸層CT作為第二層形成在多晶硅層上。形成第一層線11的金屬層M1形成于接觸層CT上，且通孔層V1層疊于金屬層M1上。形成第二層線12的金屬層M2形成于通孔層V1上，且通孔層V2層疊于金屬層M2上。形成第三層線13的金屬層M3形成于通孔層V2上，且通孔層V3層疊于金屬層M3上。形成第四層線14的金屬層M4形成于通孔層V3上。那些層用在通用的半導(dǎo)體制造工藝中，所以在不增加特殊工藝的條件下可以制造電容器元件。因此，能夠降低成本。
接下來參考圖5至7，描述根據(jù)該實施例的電容器元件的電容。圖5是沿著圖3的線I-I截取的截面圖，圖6是沿著圖3的線II-II截取的截面圖。此外，圖7是沿著圖3的線III-III截取的截面圖。
根據(jù)該實施例的電容器元件的總電容是(1)設(shè)置在每層(第一層、第二層等)中的不同電極(第一電極和第二電極)的線之間的電容C1(見圖5和6)、(2)在垂直方向上彼此相鄰的不同電極的線之間的電容C2(見圖5和6)、(3)在形成第二電極的線與經(jīng)由電介質(zhì)對角地面對該線的第一通孔之間以及在形成第一電極的線與經(jīng)由電介質(zhì)對角地面對該線的第二通孔之間的電容C3(見圖5和6)、(4)在相鄰的第一通孔和第二通孔之間的電容C4(見圖7)，以及(5)總的邊緣電容Cf(見圖5和6)之和。
根據(jù)該實施例的電容器元件，多個電極的線交替地設(shè)置在各層中，此外，相鄰的第一和第二層的線的縱向方向是不同的方向，且在相鄰線之間連接的第一通孔和在相鄰線之間連接的第二通孔交替地設(shè)置在相同面上(方格圖案)。因此，與日本專利翻譯公布No.2003-530699和日本未審專利公布No.11-168182相比，可以與通孔數(shù)成正比地增加電容密度。此外，從電流路徑的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯看出該阻抗可以制作得比日本專利翻譯公布No.2003-530699和日本未審專利公布No.11-168182的阻抗低。
接下來，描述電容器元件的寄生電容。近年來，響應(yīng)增加半導(dǎo)體集成電路的集成度的需要，有減小器件諸如晶體管的器件的尺寸、層間距離和線間距的趨勢。因此，關(guān)于形成電容器元件的部分中不必要的寄生電容的問題變得比以前更嚴重。為了實現(xiàn)表面積的減小、功耗減小和高速處理，希望一種控制寄生電容的技術(shù)。
具有層疊在襯底上的電極的電容器元件在電極和襯底之間產(chǎn)生了寄生電容。寄生電容的主元件是襯底和最低電極之間的電容。該電容由以下表達式1獲得。在表達式1中，εγ表示介電常數(shù)，dp表示從襯底到最低電極的距離，以及S表示最低電極面對襯底的表面積。
(表達式1)C=ϵ0.ϵr.Sdp]]>從表達式1可以看出，寄生電容與最低電極的表面積成正比地增加。
根據(jù)在日本專利翻譯公布No.2003-530699中公開的技術(shù)，作為最低電極，第一電極A和第二電極B二者與襯底相對，且在電極和襯底之間幾乎引入相同的寄生電容。在將該電容器元件應(yīng)用到開關(guān)電容器電路上的情況下，以上的寄生電容在分布電荷時起了不利的影響，造成了大的誤差。
下面的表達式2和3分別是考慮寄生電容的傳遞函數(shù)表達式和不考慮這種電容的傳遞函數(shù)表達式。
(表達式2)H(z)≡Vout(z)Vin(z)=-(C1C2)1(Z-1)]]>(表達式3)H(z)≡Vout(z)Vin(z)=-(C1+Cp1C2)1(Z-1)]]>如果在圖8的開關(guān)電容器電路中所示的電容器的兩端產(chǎn)生了寄生電容，則寄生電容CP1的影響會導(dǎo)致從以上的傳遞函數(shù)表達式所看到的誤差。
另一方面，根據(jù)該實施例的電容器元件，最低電極10具有平面形狀，且用作電極之一(在該實施例中，第一電極A)的一部分，所以只有第一電極A面對襯底30。因此，只在襯底和與襯底相對的作為最低電極10的第一電極A之間引入電容。然后，只在形成第二電極B的第一層線11和襯底之間產(chǎn)生邊緣電容。因此，在該實施例中能夠顯著地減小寄生電容。另外，即使電容的表面積增加了(在增大最低電極的極板尺寸的情況下)，邊緣電容少量地增加。因此，電容的表面積越大，本發(fā)明的電容器元件和日本專利翻譯公布No.2003-530699的電容器元件之間的寄生電容值的差就越大。
如果用作開關(guān)電容器電路中的電容器，則日本專利翻譯公布No.2003-530699的電容元件引入了如圖8所示電容器的輸入側(cè)的寄生電容，所以其影響導(dǎo)致了分布電荷時的誤差。另一方面，根據(jù)該實施例，可以如上所述控制誤差。此外，根據(jù)該實施例，由于通過增加電容可以進一步減少寄生電容比率，所以可以更有效地降低誤差。
在圖5和6示出的例子中，可以相當(dāng)大地減小第二電極B的寄生電容，但在第一電極A中包含大的寄生電容Cp。然而，如果第一電極A設(shè)置在采樣輸入側(cè)，第二電極B設(shè)置在采樣輸出側(cè)，則在電極A側(cè)的寄生電容在使用該電容的應(yīng)用中不會產(chǎn)生問題。
圖9A和9B示出了用于比較在現(xiàn)有技術(shù)的比較例1的線的端部處測量的阻抗與本實施例的例1的模擬狀態(tài)。圖9A是比較例1的電容器元件的俯視圖，圖9B是例1的電容器元件的俯視圖。使用三個金屬層的疊層作為比較例1和例1的電容器元件。此外，固定了圖9A和9B的垂直方向上的線的數(shù)目(垂直方向上的整個長度固定為2.2μm)。另一方面，圖9A和9B的水平方向上的線的數(shù)目改變到6、10和14(在水平方向上的整個長度在2.2μm至3.8μm的范圍內(nèi)變化)。
參考標(biāo)記132表示第三層線的阻抗測量部分，133表示在最低層中與第一層線連接的電極末端部分。相似地，圖9B的參考標(biāo)記32表示第三層線的阻抗測量部分，33表示在最低層中與第一層線連接的電極末端部分。
圖10是繪出了在以上條件下改變距離電極末端部分的距離(水平距離)時，在模擬中測量的阻抗值的圖。表1總結(jié)了對應(yīng)于距離例1的電容器元件的電極末端部分的水平距離的電容值和比較例1的電容值。比較例1和例1的相同之處在于從電極末端部分到測量部分的垂直距離是2.2μm，但為電容設(shè)置的垂直距離彼此不同。也就是說，在比較例1中，為電容設(shè)置的垂直距離是2.4μm，而在例1中，為電容設(shè)置的垂直距離是2.2μm。因此，對于相同的表面積，在比較例和實例之間的電容值之差變得比表1的大。


比較例1的電容器元件的模擬結(jié)果是，隨著從電極末端部分到測量點的距離增加(隨著電容值增加)，阻抗值也增加。相反，例1的電容器元件的模擬結(jié)果與比較例1的相反，也就是說，隨著從電極末端部分到測量點的距離增加(隨著電容值增加)，阻抗值減少。
如果電極末端部分相對靠近測量點，則比較例1表現(xiàn)出較低的阻抗。這是因為，如果電極末端部分相對靠近測量點，則例1具有相對少的電流路徑，由此推測其表現(xiàn)出高于比較例1的阻抗。相反，隨著從電極末端部分到測量點的距離增加，根據(jù)例1的電容器元件獲得低于比較例1的阻抗。這是因為，雖然比較例1只具有二維地(在平面上)延伸的電流路徑，但在例1中，相鄰層的線的縱向方向彼此交叉，并且第一通孔和第二通孔交替地設(shè)置，由此以網(wǎng)狀方式三維地形成了更多的電流路徑。
例1產(chǎn)生了在電容值增加的情況下降低電極阻抗的效果。通常，在集成電路中使用的電容器采用不小于幾十fF的值。在這種條件下，例1可以獲得低于比較例1的阻抗。
根據(jù)該實施例的電容器元件具有非常大的優(yōu)點，尤其是當(dāng)用在諸如電容器充電/放電周期期間需要高響應(yīng)度的AD轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中時。
接下來，給出現(xiàn)有技術(shù)的比較例2和該實施例的例2的測量電容值和寄生電容值的描述。
圖11A是示出比較例2的電容器元件的俯視圖，圖11B是示出例2的電容器元件的俯視圖。由多晶硅層制成的最低電極10和由金屬層制成的第一層線11至第五層線15以0.13μm的工藝間距層疊，且使用得到的疊層體作為比較例2和例2的電容器元件。此外，在圖中的垂直方向上的整個長度設(shè)置為8.6μm，水平方向上的整個長度設(shè)置為5.4μm。在圖11A和11B中，形成在第五層線和第四層線之間的一些通孔由虛線表示。通孔測量為0.2μm乘0.2μm。
表2示出了根據(jù)比較例2和例2的電容器元件的測量電容值和寄生電容值。在此，寄生電容值涉及由比較例2中與襯底相對的兩個電極之一得到的寄生電容值，且涉及由例2中不與襯底相對的電極得到的寄生電容值。


*不與襯底相對的電極的寄生電容值從表2可以看出，例2示出了電容值比比較例2的電容值增加約6％；相反，例2示出了在電極中產(chǎn)生的寄生電容降低了約37％。
作為比較寄生電容值與電容值的比率的結(jié)果，比較例2顯示出1∶29的比率，而例2顯示出1∶49的比率。這顯示出例2中可以顯著地減小寄生電容與總電容的比率。此外，根據(jù)該實施例，寄生電容與總電容的比率可以與為電容設(shè)置的表面積成反比地減小。
借助實例給出了以上實施例。例如，如果形成在奇數(shù)層中的線在相同方向上延伸且形成在偶數(shù)層中的線在相同方向上延伸就足夠了。代替其中線形成為彼此重疊的結(jié)構(gòu)，可采用層疊的結(jié)構(gòu)。另外，在每層中的線的數(shù)目不固定，但可適當(dāng)?shù)馗淖儭４送?，對與一層交叉彼此面對的交替層(奇數(shù)層或偶數(shù)層)的線形成不同電極的實例進行了描述，但本發(fā)明不局限于此。交替層的相對線可以屬于相同電極。而且，上述實施例描述了第一層線和第二層線垂直地設(shè)置的實例，但本發(fā)明不局限于此。本發(fā)明可應(yīng)用到如下結(jié)構(gòu)中，在該結(jié)構(gòu)中第一層線延伸的第一方向與第二層線延伸的第二方向不同。
接下來，描述根據(jù)實施例的電容器元件的改進例。圖12是改進例1的電容器元件101的透視圖。在下文中，適當(dāng)?shù)厥÷粤岁P(guān)于與實施例的組件相同的組件的說明。
根據(jù)改進例1的電容器元件101除了下面之外具有與上述實施例基本相同的結(jié)構(gòu)。也就是說，雖然根據(jù)該實施例的最低電極10由多晶硅層Poly組成，但改進例1的最低電極10a由金屬層M1制成，其在常規(guī)的半導(dǎo)體制造工藝中覆蓋在多晶硅層上面。換句話說，襯底和最低電極之間的距離dp設(shè)置得比上述的實施例大。
更具體地，當(dāng)上述實施例采用圖3的結(jié)構(gòu)時，在該改進例中，最低電極10a由金屬層M1組成，通孔層V1連接在最低電極10a和第一層線11a之間連接，金屬層M2形成第一層線11，通孔層V2層疊于金屬層M2上，金屬層M3形成第二層線12a，通孔層V3層疊于金屬層M3上，金屬層M4形成第三層線13a，通孔層V4層疊于金屬層M4上，而金屬層M5形成第四層線14a。
根據(jù)改進例1，在襯底和最低電極10a之間的距離dp設(shè)置得比上述實施例大。因此，雖然降低了每單位面積的電容值，但會減小電極和襯底之間產(chǎn)生的寄生電容。為了進一步減小寄生電容，可使用在常規(guī)半導(dǎo)體制造工藝中用作上層的金屬層M2、金屬層M3等，用于最低電極10a。
接下來，描述根據(jù)上述實施例的電容器元件的另一改進例。圖13是根據(jù)改進例2的電容器元件102的透視圖。
根據(jù)改進例2的電容器元件102除了下面之外具有與上述實施例基本相同的結(jié)構(gòu)。也就是說，根據(jù)上述實施例的最低電極10由多晶硅層Poly制成，而根據(jù)改進例2的最低電極10b由擴散層Diff制成，其在常規(guī)半導(dǎo)體制造工藝中位于多晶硅層的下面。換句話說，在襯底和最低電極之間的距離dp制作得比上述實施例小。
更具體地，雖然上述實施例的最低電極如圖3所示構(gòu)造，但改進例2的最低電極10b由擴散層Diff構(gòu)成，接觸層CT1形成連接在最低電極10b和第一層線11b之間的通孔，第一層線11由多晶硅層Poly制成，接觸層CT2形成通孔且層疊在第一層線11之上，金屬層M1形成第二層線12a，通孔層V1層疊在第二層線12a之上，金屬層M2形成第三層線13a，通孔層V2層疊在第三層線13a之上，并且金屬層M3形成第四層線14a。
根據(jù)改進例2，在襯底和最低電極10b之間的距離dp制作得比上述實施例小。因此，雖然降低了每單位面積的電容值，但可以減小在電極和襯底之間產(chǎn)生的寄生電容。
]接下來，描述根據(jù)實施例的電容器元件的再一改進例。圖14是示出根據(jù)改進例3的電容器元件103的俯視圖。
根據(jù)改進例3的電容器元件103除了下面之外具有與上述實施例基本相同的結(jié)構(gòu)。也就是說，改進例3與上述實施例不同之處在于，一個電極(A或B)圍繞形成電容的每一層。一個電極(A或B)包括第一層和第二層中的至少一層上的環(huán)形部分。在改進例3中，如圖14所示，第一電極A圍繞第四層線14c、第三層線13c等層。利用這種結(jié)構(gòu)，從靠近電容器元件設(shè)置的元件或線得到的寄生電容可以合并成具有一個電極的電容。
通過在任一層中使用這種結(jié)構(gòu)，寄生電容可以制作得比現(xiàn)有的小。此外，設(shè)置一個電極使其圍繞形成電容的所有層能夠更有效地減小寄生電容。
作為將從靠近電容器元件的元件或線得到的寄生電容合并到具有一個電極的電容的另一方式，可在如同最低電極的側(cè)壁或最上部分中形成極板電極。
顯然，本發(fā)明不局限于上述實施例，且在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下可以進行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種包括電容器的半導(dǎo)體器件，該電容器包括第一電極、第二電極和在其間的絕緣體，該半導(dǎo)體器件包括交替層疊的多個第一層和多個第二層，第一層每層都包括交替設(shè)置且在第一方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線，第二層每層都包括交替設(shè)置且在與第一方向不同的第二方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線；多個第一通孔，在第一電極的線的交叉點處連接每個第一層中的第一電極的線和每個第二層中的第一電極的線；多個第二通孔，在第二電極的線的交叉點處連接每個第一層中的第二電極的線和每個第二層的線中的第二電極的線；以及在第一電極和第二電極之間的絕緣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括極板電極，其經(jīng)由電介質(zhì)插入在第一層和第二層中的最低一層與半導(dǎo)體襯底之間，且構(gòu)成第一電極或第二電極的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中極板電極由從多晶硅層、金屬層和擴散層構(gòu)成的組中選擇的一種制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中第一電極或第二電極包括在第一層和第二層中的至少一層上的環(huán)狀部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中第一電極或第二電極包括在第一層和第二層中的至少一層上的環(huán)狀部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括極板電極，其經(jīng)由電介質(zhì)至少面對第一層和第二層的一部分端部和/或第一層和第二層中的最上一層，且構(gòu)成第一電極或第二電極的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，進一步包括極板電極，其經(jīng)由電介質(zhì)至少面對第一層和第二層的一部分端部和/或第一層和第二層中的最上一層，且構(gòu)成第一電極或第二電極的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中在第一層和第二層的層疊方向上，形成不同的第一層的線以彼此重疊，且形成不同的第二層的線以彼此重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中設(shè)置彼此重疊地形成的第一層的線，使得在層疊方向上交替地設(shè)置第一電極的線和第二電極的線，并且設(shè)置彼此重疊地形成的第二層的線，使得在層疊方向上交替地設(shè)置第一電極的線和第二電極的線。
10.一種包括電容器的半導(dǎo)體器件，該電容器包括第一電極、第二電極和在其間的絕緣體，該半導(dǎo)體器件包括第一層，包括第一電極的線和第二電極的線，第一電極的線和第二電極的線交替地設(shè)置；第二層，與第一層層疊且包括在不同于第一層中的第一電極的線和第二電極的線的方向上延伸的第一電極的線；以及在第一電極和第二電極之間的絕緣體。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了一種具有包括第一電極、第二電極和絕緣體的電容器的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括交替層疊的多個第一層和多個第二層。第一層每層都包括交替設(shè)置且在第一方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線。第二層每層都包括交替設(shè)置且在第二方向上延伸的第一電極的線和第二電極的線。第一通孔連接每個第一層中的第一電極的線和每個第二層中的第一電極的線。第二通孔連接每個第一層中的第二電極的線和每個第二層中的第二電極的線。
文檔編號H01L27/00GK1779966SQ20051011612
公開日2006年5月31日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者阪口明美, 大城戶敏夫 申請人:恩益禧電子股份有限公司