CN101673619B - 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法 - Google Patents

柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101673619B
CN101673619B CN200910194436A CN200910194436A CN101673619B CN 101673619 B CN101673619 B CN 101673619B CN 200910194436 A CN200910194436 A CN 200910194436A CN 200910194436 A CN200910194436 A CN 200910194436A CN 101673619 B CN101673619 B CN 101673619B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
metal
central
columnar capacitor
dielectric layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200910194436A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101673619A (zh
Inventor
吴小利
许丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN200910194436A priority Critical patent/CN101673619B/zh
Publication of CN101673619A publication Critical patent/CN101673619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101673619B publication Critical patent/CN101673619B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了一种柱状电容器，形成于不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中，柱状电容器包括介电层，其中开设有一中心通孔以及至少一个与中心通孔同轴的环柱状通孔，中心通孔以及环柱状通孔中分别填充有金属以各自形成金属区，相邻金属区之间不相连通。本发明还公开了一种堆叠型同轴柱状电容器，以及电容器的制备方法。本发明的电容器具有以下优点：1、电容器的制备在金属连线的制备过程中形成，工艺简单，成本低。2、通过同轴堆叠制备，电容器的高度方向实现自由的设计维度，可以灵活根据电路器件的空间制备，根据器件模拟发现，高4μm的堆叠型电容的电容量就与平板电容相当，大约为1fF/μm2。

Description

柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电容器，具体涉及一种柱状电容器和一种堆叠型同轴柱状电容器。本发明还涉及上述电容器的制造方法。
背景技术
在电路设计中所应用的电容通常为平板电容，平板电容是在两层金属之间夹一绝缘介质而成，为了提高平板电容的电容容量通常需要增加金属极板的面积或者减小介质层的厚度，而这些措施在实际实现时会有各种限制，如增大面积会增加整个电路的面积，而介质层的厚度则受到工艺水平的限制，所以平板电容的电容量通常为1fF/um2。
由上述可见，在电子和集成电路制造中，需要有另外的电容解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种堆叠型同轴柱状电容器，它可以有效减少器件的横向面积。本发明还要一种堆叠型同轴柱状电容器，能够满足大电容器件的需要。为此，本发明还要提供上述两种电容器的制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种柱状电容器，形成于不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中，所述柱状电容器包括介电层，其中开设有一中心通孔以及至少一个与所述中心通孔同轴的环柱状通孔，所述中心通孔以及环柱状通孔中分别填充有金属以各自形成金属区，相邻金属区之间不相连通。
本发明还提供了一种柱状电容器的制备方法，该方法在不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中实施，包括如下步骤：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电层表面形成环状图形；
(2)在介电层中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在所述中心通孔和所述环柱状通孔内填充金属以形成金属区；
(4)在相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
本发明还提供了一种堆叠型同轴柱状电容器，由两层以上结构相同的上述柱状电容器同轴堆叠制作而成。
上述堆叠型同轴柱状电容器的制备方法，包括：
首先，以同轴对准的方式重复如下步骤(1)～(3)，以形成具有多层介电层的结构：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电材质层表面形成环状图形；
(2)在介电层中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在所述中心通孔和所述环柱状通孔内填充金属；
然后，在最顶层介电层中相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
本发明具有以下优点：
1、电容器的制备在金属连线的制备过程中形成，工艺简单，成本低。
2、通过同轴堆叠制备，电容器的高度方向实现自由的设计维度，可以灵活根据电路器件的空间制备，根据器件模拟发现，高4um的堆叠型电容的电容量就与平板电容相当，大约为1fF/um2。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的柱状电容器的结构示意图；
图2是本发明的柱状电容器的俯视图；
图3是本发明的柱状电容器的剖面示意图；
图4是本发明的堆叠型同轴柱状电容器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的柱状电容器，形成于不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中，柱状电容器包括介电层3，其中开设有一中心通孔1以及至少一个与所述中心通孔同轴的环柱状通孔2，中心通孔1以及环柱状通孔2中分别填充有金属以各自形成金属区，相邻金属区之间不相连通。
请参考图2和图3，上述同轴柱状电容器的制备方法，是在不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中实施的，包括如下步骤：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电层(介电层材质可以选用氧化物，例如二氧化硅SiO2)表面形成环状图形(见图2，其中阴影部分为待刻蚀的通孔和环柱状孔位置)。
较佳地，相邻金属区(即非阴影区域)的宽度范围为2um-10um。环柱状金属区(阴影区域)的宽度范围为2um-10um。
(2)在介电层3中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在中心通孔和环柱状通孔内填充金属以形成金属区；
(4)在相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
如图3所示，如果将中心通孔中的金属作为正极，则可以在相邻的第1个环柱状金属区制备负极。或者可以在相邻的第1和第2个环柱状金属区上分别制备电极。进一步地，正负电极之间也可以相隔2N个金属区，其中N为正整数，例如在中心通孔中的金属区和第3个环柱状金属区(相隔第1和第2环柱状金属区)上分别制作正负电极。
如图4，本发明的堆叠型同轴柱状电容器，由两层以上结构相同的柱状电容器同轴堆叠制备而成。上述堆叠型同轴柱状电容器的制备方法，包括：
首先，以同轴对准的方式重复如下步骤(1)～(3)，以形成具有多层介电层的结构：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电材质层表面形成环状图形(见图2)；
(2)在介电层中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在所述中心通孔和所述环柱状通孔内填充金属以形成金属区(见图3的阴影部分)；
然后，在最顶层介电层中相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
最终即可形成堆叠型同轴柱状电容器(见图4)。
如图3所示，当采用的导电介质相同(介质导电率相等)，则本发明制备的柱状电容器其电容的大小与电极所在金属区的柱状表面积有关，例如，若电极制备在相邻的中心通孔的金属区和第1环柱状金属区上，则该柱状电容器的电容值就会与半径r1、r2有关，半径r1、r2越大，则相应环柱状金属区的表面积也越大(相当于平板电容电极的面积)，则电容值也越大。
同理，该电容值也与该柱状电容器的高度有关，高度越高则相应环柱状金属区的表面积也越大，电容值也越大。而同一层内柱状电容器的高度通常由器件其他工艺(如不同层金属连线长度)确定，为了增大电容值，则可以在多层介电材质内堆叠制作，只要保证各层内的柱状电容器结构完全相同，且为同轴堆叠制备，则随层数增加，进而总高度增加，总的电容值可以增大，该电容器的高度方向实现了自由的设计维度，可以灵活根据电路器件的空间制备。根据器件模拟发现，高4um的堆叠型电容的电容量就与平板电容相当，大约为1fF/um2。

Claims (9)

1.一种柱状电容器，其特征在于，形成于不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中，所述柱状电容器包括介电层，其中开设有一中心通孔以及至少一个与所述中心通孔同轴的环柱状通孔，所述中心通孔以及环柱状通孔中分别填充有金属以各自形成金属区，相邻金属区之间不相连通。
2.如权利要求1所述的柱状电容器，其特征在于，所述柱状电容器还包括正负电极，分别从相邻的金属区引出。
3.如权利要求1所述的柱状电容器，其特征在于，所述柱状电容器还包括正负电极，分别从相互相隔2N个金属区的两个金属区引出，其中N为正整数。
4.如权利要求1所述的柱状电容器，其特征在于，所述介电层的材质为二氧化硅。
5.如权利要求1所述的柱状电容器，其特征在于，所述相邻金属区的宽度范围为2um-10um。
6.如权利要求1所述的柱状电容器，其特征在于，所述环柱状通孔中的金属区的宽度范围为2um-10um。
7.一种柱状电容器的制造方法，其特征在于，该方法在不同金属层之间制备通孔和连线的工艺过程中实施，包括如下步骤：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电层表面形成环状图形；
(2)在介电层中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在所述中心通孔和所述环柱状通孔内填充金属以形成金属区；
(4)在相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
8.一种堆叠型同轴柱状电容器，其特征在于，由两层以上结构相同的如权利要求1所述的柱状电容器同轴堆叠制作而成。
9.一种堆叠型同轴柱状电容器的制造方法，其特征在于，包括：
首先，以同轴对准的方式重复如下步骤(1)～(3)，以形成具有多层介电层的结构：
(1)沉积介电层，并通过曝光、显影在介电材质层表面形成环状图形；
(2)在介电层中刻蚀出中心通孔和与中心通孔同轴的环柱状通孔；
(3)在所述中心通孔和所述环柱状通孔内填充金属以形成金属区；
然后，在最顶层介电层中相邻的两个金属区或者相隔2N个金属区的两个金属区上分别制作正负电极，其中N为正整数。
CN200910194436A 2009-08-21 2009-08-21 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法 Active CN101673619B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910194436A CN101673619B (zh) 2009-08-21 2009-08-21 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910194436A CN101673619B (zh) 2009-08-21 2009-08-21 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101673619A CN101673619A (zh) 2010-03-17
CN101673619B true CN101673619B (zh) 2012-10-03

Family

ID=42020784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910194436A Active CN101673619B (zh) 2009-08-21 2009-08-21 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101673619B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543729B (zh) * 2010-12-31 2014-03-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电容的形成方法及其电容结构
CN103515350B (zh) * 2012-06-18 2016-02-10 上海华虹宏力半导体制造有限公司 垂直金属/绝缘层/金属mim电容及其制造方法
CN110444971B (zh) * 2019-08-14 2020-11-24 中国电子科技集团公司第十三研究所 微同轴垂直互连结构及制备方法
CN111276462B (zh) * 2020-02-20 2022-11-25 电子科技大学 一种片上电容器及通信系统
CN113764579B (zh) * 2020-06-04 2023-06-30 长鑫存储技术有限公司 电容器结构及其制作方法、存储器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1365142A (zh) * 2001-01-10 2002-08-21 三星电子株式会社 制造用于半导体装置的圆柱型电容器的方法
CN2512094Y (zh) * 2001-09-27 2002-09-18 优普电子(深圳)有限公司 新型电容器
US6624040B1 (en) * 2002-09-20 2003-09-23 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Self-integrated vertical MIM capacitor in the dual damascene process
CN101005074A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 财团法人工业技术研究院 空心柱型电容器及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1365142A (zh) * 2001-01-10 2002-08-21 三星电子株式会社 制造用于半导体装置的圆柱型电容器的方法
CN2512094Y (zh) * 2001-09-27 2002-09-18 优普电子(深圳)有限公司 新型电容器
US6624040B1 (en) * 2002-09-20 2003-09-23 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Self-integrated vertical MIM capacitor in the dual damascene process
CN101005074A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 财团法人工业技术研究院 空心柱型电容器及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平10-163439A 1998.06.19

Also Published As

Publication number Publication date
CN101673619A (zh) 2010-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101673619B (zh) 柱状电容器、堆叠型同轴柱状电容器及其制造方法
CN101267709B (zh) 电容器嵌入式印刷电路板
TWI321970B (en) Package stucture with embedded capacitor and applications thereof
CN101211693B (zh) 电容器和嵌入该电容器的多层板
CN105514093A (zh) 基于硅通孔技术的半导体电容器及其制造方法、封装结构
CN102832210B (zh) 低阻衬底上的多表面集成器件
US20070217122A1 (en) Capacitor
CN103377818A (zh) 一种具有贯穿孔电感的高频元件及其制造方法
US9349786B2 (en) Fractal structures for fixed MEMS capacitors
CN202905470U (zh) 多层硅基电容器电极连接结构
CN103700645A (zh) Mom电容及其制作方法
CN102394335B (zh) 一种叠层片式陶瓷延迟线
CN218939447U (zh) 一种3d-硅基电容器组
CN103824840A (zh) 基于硅通孔的螺线管式差分电感
US8884717B2 (en) Diplexer
CN104409441A (zh) 运用多导体硅通孔的三维螺线管式电感与变压器结构
JP5893371B2 (ja) 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法
CN101141849A (zh) 内埋电容元件结构及其制造方法
CN220272722U (zh) 一种巴伦结构
CN114566490B (zh) 垂直布局msm电容结构及其制作方法
CN109427486A (zh) 电容器组件
CN109166729B (zh) 基于介质集成悬置线和高介电材料的电容结构
US9461607B2 (en) Balance filter
CN109981067B (zh) 一种基于同轴硅通孔的三维集成无源滤波器
CN108123037A (zh) Mim电容器及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140514

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140514

Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399

Patentee after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Zhangjiang hi tech Park No. 818

Patentee before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai