專(zhuān)利名稱(chēng)：集成電路堆疊電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
集成電路堆疊電容器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及集成電路堆疊電容器。
背景技術(shù)：
集成電路制造領(lǐng)域中，電容是不可或缺的基本元件之一。為了降低集成電路的幾
何尺寸，提高單位面積上的電容值，尤其需要研發(fā)結(jié)構(gòu)緊湊的電容結(jié)構(gòu)。 堆疊(stack)電容是目前電容結(jié)構(gòu)發(fā)展中產(chǎn)生的一種典型的緊湊型電容結(jié)構(gòu)。附
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種集成電路堆疊電容器10的結(jié)構(gòu)示意圖，包括襯底100和設(shè)置于襯底
100表面的第一主極板110、第二主極板120和第三主極板130，還包括設(shè)置于第一極板110
與第二極板130下方的第一擴(kuò)展極板111與第二擴(kuò)展極板121，以及用于電學(xué)連接主極板與
對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展極板之間的多個(gè)通孔112與122。第三主極板130也應(yīng)包括對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展極板，由
于結(jié)構(gòu)與上述第一擴(kuò)展極板111與第二擴(kuò)展極板121類(lèi)似，因此在附圖1中從略。 上述各個(gè)極板之間填充有介質(zhì)材料，例如二氧化硅、氮化硅或者BPSG等。 其中第一極板與第三極板通過(guò)通孔140電學(xué)連接，并繼續(xù)在垂直于襯底100的方
向上與上方和下方的極板交替連接，第二極板也以同樣的方式通過(guò)通孔150交錯(cuò)電學(xué)連接
其余的極板，從而在襯底表面成一系列并聯(lián)的電容。由于采用了主極板和擴(kuò)展極板相結(jié)合
的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于降低了極板之間的距離，從而增大了單位面積的電容值。 現(xiàn)有技術(shù)中雖然采用了上述結(jié)構(gòu)增加電容值，但是由于需要考慮弓I出的擴(kuò)展極板
同通孔140和150之間的電學(xué)耦合現(xiàn)象，需要彼此保持較大的距離，而距離過(guò)大又增加了電
容的橫向面積。因此上述第一擴(kuò)展極板111和第二擴(kuò)展極板121的位置在垂直方向上并不
能完全重合，在制備工藝上需要兩塊不同的掩模版。并且，上述結(jié)構(gòu)由于增加了一層擴(kuò)展極
板，相當(dāng)于在后道金屬工藝中的金屬層數(shù)目增加了一倍。目前的O. 18微米下工藝的主流金
屬材料是銅，生長(zhǎng)和圖形化工藝復(fù)雜，因此上述結(jié)構(gòu)嚴(yán)重增加了工藝成本。如果在增加的擴(kuò)
展極板層采用工藝簡(jiǎn)單的金屬，例如鋁，則又由于上、下金屬層是不同材料，相當(dāng)于堆疊電
容的上下極板交替使用不同的材料，因此容易產(chǎn)生電容值隨溫度和電壓變化的情況，這也
是實(shí)際工藝中所不希望看到的。因此現(xiàn)有技術(shù)中的電容結(jié)構(gòu)很難在工藝成本和電學(xué)特性上
做到平衡兼顧。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種集成電路堆疊電容器，既可以節(jié)約 工藝成本，又保證具有良好的電學(xué)特性。 為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種集成電路堆疊電容器，包括襯底和在
襯底表面上相對(duì)設(shè)置的第一主極板與第二主極板，所述第一主極板與第二主極板之間設(shè)置
有擴(kuò)展極板，所述擴(kuò)展極板僅與第一主極板或者第二主極板電學(xué)連接，兩個(gè)主極板中未與
此擴(kuò)展極板電學(xué)連接的另一個(gè)主極板與擴(kuò)展極板電學(xué)隔離。 作為可選的技術(shù)方案，所述主極板與擴(kuò)展極板之間填充有介質(zhì)材料。[0010] 作為可選的技術(shù)方案，所述擴(kuò)展極板與主極板之間通過(guò)嵌入介質(zhì)材料通孔中的導(dǎo)
電插塞電學(xué)連接。 作為可選的技術(shù)方案，在垂直于襯底表面的方向上還包括多組彼此相對(duì)設(shè)置的主
極板，每一組主極板中，僅其中一個(gè)主極板電學(xué)連接有擴(kuò)展極板，且每一組中第一主極板相
互電學(xué)連接，每一組中的第二主極板相互電學(xué)連接；所述主極板之間的電學(xué)連接采用嵌入 介質(zhì)材料通孔中的導(dǎo)電插塞。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，所述結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展極板的數(shù)目減小了一半，且擴(kuò)展極板的 位置以及導(dǎo)電插塞的位置均相同，可以采用一塊掩模版制作，因此降低了工藝成本。此種結(jié) 構(gòu)雖然降低了擴(kuò)展極板的數(shù)量，進(jìn)而導(dǎo)致電容值降低，但是由于取消了一半的擴(kuò)展極板，因 此電容極板在平行于襯底的方向可以布置的更緊密，從而減小了電容的橫向面積，彌補(bǔ)了 電容值降低的缺陷。并且此結(jié)構(gòu)所形成的堆疊電容，一個(gè)極板全部由擴(kuò)展極板構(gòu)成，而另一 個(gè)極板全部由主極板構(gòu)成，因此無(wú)論擴(kuò)展極板與主極板是否采用同種材料，并聯(lián)后的堆疊 電容的兩個(gè)極板各自所采用的材料都是一致的，因此能夠抑制電容值隨溫度和電壓變化的 情況發(fā)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比而言，本實(shí)用新型所述的電容器在工藝成本和電學(xué)特性上做到 平衡兼顧。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種集成電路堆疊電容器的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
中所述集成電路堆疊電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的集成電路堆疊電容器的具體實(shí)施方式
做詳細(xì) 說(shuō)明。 附圖2所示是本具體實(shí)施方式
所述集成電路堆疊電容器20的結(jié)構(gòu)示意圖，包括襯 底200和在襯底200表面上相對(duì)設(shè)置的第一主極板210與第二主極板220，所述第一主極 板210與第二主極板220之間設(shè)置有擴(kuò)展極板211，擴(kuò)展極板211通過(guò)金屬插塞212與第一 主極板210電學(xué)連接，第二主極板220與此擴(kuò)展極板電學(xué)隔離，也未電學(xué)連接其他的擴(kuò)展極 板。在其他的具體實(shí)施方式
中，擴(kuò)展極板211也可以同第二主極板220電學(xué)連接，在此情況 下，第一主極板210與擴(kuò)展極板電學(xué)隔離，即不電學(xué)連接此擴(kuò)展極板也不電學(xué)連接其他擴(kuò) 展極板。上述結(jié)構(gòu)是本具體實(shí)施方式
所述電容器20的基本單元。上述第一主極板210、第 二主極板220、擴(kuò)展極板211以及金屬插塞212之間填充有介質(zhì)材料。 在垂直襯底200表面的方向上還包括多組彼此相對(duì)設(shè)置的主極板，每一組中的兩 個(gè)主極板中，一個(gè)電學(xué)連接至第一主極板，另一個(gè)電學(xué)連接至第二主極板。為了更清楚的表 明上述情況，本具體實(shí)施方式
的附圖2中進(jìn)一步示出了第三主極板230、第四主極板240和 第五主極板250，以及與第三主極板230電學(xué)連接的擴(kuò)展極板23 1。上述極板之間的連接 關(guān)系與第一主極板與210第二主極板220之間的組合關(guān)系類(lèi)似，此處不予贅述。 第一主極板210、第三主極板230以及第五主極板250之間通過(guò)金屬插塞電學(xué)連 接，第二主極板220與第四主極板240之間亦通過(guò)金屬插塞電學(xué)連接，上述連接方式可以在 垂直與襯底200表面的方向上多次重復(fù)。在實(shí)際的實(shí)施中，為了在單位面積上獲得更大的電容值，通常是將上述基本電容單元進(jìn)行多次堆疊，形成多層電容以獲得較佳的技術(shù)效果。 采用上述的基本單元所構(gòu)成的電容器10，僅間隔設(shè)置的第一主極板210、第三主 極板230以及第五主極板250等連接有擴(kuò)展極板，而另外一半的間隔設(shè)置的主極板并未連 接有擴(kuò)展極板。 本具體實(shí)施方式
的優(yōu)點(diǎn)在于，所述結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展極板的數(shù)目減小了一半，且擴(kuò)展極
板的位置以及導(dǎo)電插塞在垂直于襯底200表面方向的位置均相同，因此在制作工藝過(guò)程中
可以采用同一塊掩模版制作所有的擴(kuò)展極板，因此降低了制作工藝成本。 并且，此種結(jié)構(gòu)雖然降低了擴(kuò)展極板的數(shù)量，進(jìn)而導(dǎo)致電容值降低，但是由于取消
了一半的擴(kuò)展極板，因此電容極板在平行于襯底的方向可以布置的更緊密，從而減小了電
容的橫向面積，彌補(bǔ)了電容值降低的缺陷。 本具體實(shí)施方式
的優(yōu)點(diǎn)還在于，此結(jié)構(gòu)所形成的堆疊電容的兩個(gè)極板中，一個(gè)極 板全部由擴(kuò)展極板構(gòu)成，而另一個(gè)極板全部由主極板構(gòu)成，因此無(wú)論擴(kuò)展極板與主極板是 否采用同種材料，并聯(lián)后的堆疊電容的兩個(gè)極板各自所采用的材料都是一致的，因此能夠 抑制電容值隨溫度和電壓變化的情況發(fā)生。當(dāng)然除擴(kuò)展極板和與其最近的主極板之間的電 容之外，此結(jié)構(gòu)還寄生有其他的擴(kuò)展電容，但電容值與上述電容相比很小，對(duì)總電容值的影 響幾乎可以忽略。 從上面的敘述可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比而言，本具體實(shí)施方式
所述的電容器在 工藝成本和電學(xué)特性上做到平衡兼顧。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種集成電路堆疊電容器，包括襯底和在襯底表面上相對(duì)設(shè)置的一組主極板，包括第一主極板與第二主極板，其特征在于，所述第一主極板與第二主極板之間設(shè)置有擴(kuò)展極板，所述擴(kuò)展極板僅與第一主極板或者第二主極板之一電學(xué)連接，兩個(gè)主極板中未與此擴(kuò)展極板電學(xué)連接的另一個(gè)主極板與擴(kuò)展極板電學(xué)隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路堆疊電容器，其特征在于，所述主極板與擴(kuò)展極板 之間填充有介質(zhì)材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路堆疊電容器，其特征在于，所述擴(kuò)展極板與主極板 之間通過(guò)嵌入介質(zhì)材料通孔中的導(dǎo)電插塞電學(xué)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路堆疊電容器，其特征在于，在垂直于襯底表面的方 向上還包括多組彼此相對(duì)設(shè)置的主極板，每一組主極板中，僅其中一個(gè)主極板電學(xué)連接有 擴(kuò)展極板，且每一組中第一主極板相互電學(xué)連接，每一組中的第二主極板相互電學(xué)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路堆疊電容器，其特征在于，所述主極板之間的電學(xué) 連接采用嵌入介質(zhì)材料通孔中的導(dǎo)電插塞。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種集成電路堆疊電容器，包括襯底和在襯底表面上相對(duì)設(shè)置的第一主極板與第二主極板，所述第一主極板與第二主極板之間設(shè)置有擴(kuò)展極板，所述擴(kuò)展極板僅與第一主極板或者第二主極板電學(xué)連接，兩個(gè)主極板中未與此擴(kuò)展極板電學(xué)連接的另一個(gè)主極板與擴(kuò)展極板電學(xué)隔離。與現(xiàn)有技術(shù)相比而言，本實(shí)用新型所述的電容器在工藝成本和電學(xué)特性上做到平衡兼顧。
文檔編號(hào)H01L29/92GK201466027SQ20092007141
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者張步新, 王媛 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司