CN102385986A - 电容器及具有该电容器的电子器件 - Google Patents

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Abstract

一种电容器及具有该电容器的电子器件，所述电容器包括第一极板、第二极板以及位于第一极板和第二极板之间的介质层，所述第一极板、第二极板可以分别与半导体芯片内部的器件结构电连接，所述第一极板为所述半导体芯片的顶层导电层中的块状导电层；所述芯片设于基板上，所述第二极板位于所述基板上。本技术方案利用芯片顶层导电层和外部的基板上的导电层形成大电容，供电路使用，同时没有增加额外成本。

Description

电容器及具有该电容器的电子器件
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及电容器以及包括该电容器的电子器件。
背景技术
电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一。在直流电路中，电容器相当于断路。在交流电路中，电流随时间成一定的函数关系变化，而电容器充放电过程需要一定时间，这个时候，在电容器的上下极板间形成变化的电场，这个电场也是随时间变化的函数，实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。电容器利用其在交流电路中的特性作为储藏电荷的元件。
作为一种储藏电荷的元件，电容器具有各种用途，其可以作为旁路电容为本地器件提供能量的储能器件，使稳压器的输出均匀化，降低负载需求；也可以作为去耦电容起到“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰；还可以用作滤波、储能等其它的作用。
现有技术的电子器件芯片中均具有电容器，该电容器通常形成在芯片内部，利用芯片内部的两层导电层以及两层导电层之间的介质层形成电容器。现有技术中有许多关于电容器的专利以及专利申请，例如1998年4月10日申请的申请号为98106601.1的专利申请，公开了一种“形成集成电路电容器的方法及由此形成的电容器”。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的电容器，利用芯片顶层导电层和外部基板上的导电层形成大电容，供电路使用，同时没有增加额外成本。
为解决上述问题，本发明具体实施例提供一种电容器，包括第一极板、第二极板以及位于第一极板和第二极板之间的电容器介质层，所述第一极板、第二极板分别与半导体芯片内部的器件结构电连接；
所述第一极板为所述半导体芯片的顶层导电层中的块状导电层；
所述半导体芯片设于基板上，所述第二极板位于所述基板上。
可选的，所述半导体芯片的顶层导电层表面具有钝化层；所述半导体芯片经封装后安装于基板上，且所述第一极板面向所述基板，所述封装后的半导体芯片表面具有封装介质；
所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述钝化层、所述第一极板和所述第二极板之间的封装介质、空气。
可选的，所述半导体芯片经封装后安装于基板上，且所述第一极板背向所述基板；
所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气。
可选的，所述第一极板背向所述基板；所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气。
可选的，所述半导体芯片的顶层导电层表面具有钝化层；所述第一极板面向所述基板；所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述钝化层、空气。
可选的，所述基板为PCB板、陶瓷基板或者硅基板。
可选的，所述第一极板的材料为金属或导电的非金属；所述第二极板的材料为金属或导电的非金属。
本发明还提供一种包括以上任一项所述的电容器的电子器件。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明具体实施例的电容器不在半导体芯片内形成，而是形成在半导体芯片顶层和外部基板之间，第一极板为所述半导体芯片的顶层导电层中的块状导电层，所述芯片设于外部的基板上，第二极板位于基板上；介质层为所述第一极板和第二极板之间的介质层。这样本技术方案利用芯片顶层导电层中的块状导电层和外部的基板上的导电层形成大电容，供电路使用，同时没有增加额外成本。
附图说明
图1为显示半导体芯片顶层导电层的俯视示意图；
图2为本发明第一实施例的电容器的剖面结构示意图；
图3为本发明第二实施例的电容器的剖面结构示意图；
图4为本发明第三实施例的电容器的剖面结构示意图；
图5为本发明第四实施例的电容器的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员可以更好的理解本发明，下面结合具体实施例，详述本发明的电容器。
半导体技术中，形成半导体芯片的方法一般为：提供衬底，在该衬底上形成器件层，该器件层可以包括多个晶体管，也可以包括多个其他器件，器件的种类根据芯片所要实现的功能确定。形成器件层后，需要在器件层上方形成互连结构将器件层中的各个器件电连接，也可能在器件层上方形成其他的器件层，然后接着再形成互连结构。互连结构形成后，参考图1，在芯片顶层形成一层导电层，本发明中称为顶层导电层，顶层导电层中具有多个块状的导电层11，块状的导电层11分别用作电源连接线、地线连接线或者信号连接线。
为了防止顶层导电层被腐蚀、氧化等影响半导体芯片的性能，通常在该顶层导电层上形成钝化层，以保护该顶层导电层。
本发明中利用半导体芯片中顶层导电层中的块状导电层作为电容器的第一极板，第一极板可以为顶层导电层中原有的块状导电层，比如为了做电源连接线、地线连接线或者信号连接线的块状导电层，但不限于顶层导电层中原有的块状导电层，可以为了形成电容而专门在顶层形成块状导电层。
需要说明的是，本发明中描述的“顶层导电层”指半导体芯片中最上面一层的导电层，顶层导电层中具有多个块状的导电层，在本发明具体实施例中，“块状导电层”指顶层导电层中划分出的具有一定功能的块状导电层，可以分别用作电源连接线、地线连接线或者信号连接线。
下面结合具体实施例，详细说明本发明的电容器。
第一具体实施例
在半导体芯片形成之后，会对半导体芯片进行封装，封装完成后，在半导体芯片表面上会形成一层封装介质层，该封装介质层用来密封、保护芯片、和增强电热性能。对半导体芯片进行封装完成后，将半导体芯片固定在基板上以供使用，该基板可以为PCB板，也可以为陶瓷基板，还可以为硅基板等。
参考图2，该第一具体实施例中，半导体芯片10封装完成后，将半导体芯片10倒装设于基板20上。因此，在该第一实施例中，第一极板为半导体芯片的顶层导电层中的块状导电层11，半导体芯片10经封装后安装于基板20上，第一极板面向所述基板20，也就是说对于半导体芯片10来说，第一极板靠近基板20，而半导体芯片10中的衬底(图中未标号)远离基板20。在顶层导电层上形成有钝化层12，所述封装后的半导体芯片10表面具有封装介质13，基板20与所述第一极板相对的表面上具有导电层21，该导电层21作为所述第二极板。电容器介质层包括该钝化层12、所述第一极板和所述第二极板之间的封装介质13以及空气。
电容器的第一极板通过半导体芯片内的互连结构与半导体芯片内的其他器件电连接，所述第二极板通过基板与芯片内部的器件结构电连接。由于基板是半导体芯片的载体，并且半导体芯片通过基板与外部的其他器件电连接，通常在基板上形成有与芯片内部的器件电连接的线路，因此可以通过基板上形成的线路与半导体芯片内部的器件结构电连接，也就是说第二极板与该线路电连接，芯片内部的器件与该线路电连接，以实现第二极板与芯片内部的器件电连接。
关于第一极板、第二极板的面积、两者之间的距离以及第一极板和第二极板之间的介质层种类可以根据实际使用的电容器的种类进行确定。所述第一极板的材料为金属或导电的非金属。所述第二极板的材料为金属或导电的非金属。
该第一具体实施例利用芯片顶层导电层中的块状导电层和外部基板上的导电层形成电容，供电路使用，同时没有增加额外成本。
第二具体实施例
参考图3，在该第二具体实施例中，半导体芯片没有倒装，半导体芯片10的衬底离基板20最近，顶层导电层中的块状导电层11背向基板20，也就是说第一极板背向基板20；基板20与所述第一极板相对的表面上具有导电层21，该导电层21作为所述第二极板；电容器的介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气等其他介质材料。第一极板和第二极板之间的介质层可以根据实际形成的半导体芯片确定。
第一实施例的半导体芯片倒装在基板上，第二实施例没有倒装，因此在第一实施例和第二实施例中，电容器介质层包括的材料会有区别，第二实施例的电容器的其他细节可以参考第一实施例，在此不做赘述。
第三实施例
参考图4，第三实施例中，半导体芯片10没有封装安装在基板20上，且半导体芯片10倒装在基板20上，该基板20可以为PCB板，也可以为陶瓷基板，还可以为硅基板等。
在顶层导电层的块状导电层11上形成有钝化层12，电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的钝化层12，也就是形成在块状导电层11上的钝化层12、以及空气。
第三实施例与第一实施例的区别为：第一实施例的半导体芯片经过了封装，第三实施例的半导体芯片没有经过封装，与第一实施例相同的部分，在此不做赘述。
该第三具体实施例利用芯片顶层导电层和外部的基板上的导电层形成电容，供电路使用，同时没有增加额外成本。
第四实施例
参考图5，第四实施例中，半导体芯片10没有封装，且半导体芯片10安装在基板20上，该基板20可以为PCB板，也可以为陶瓷基板，还可以为硅基板等。
电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气等其他介质材料。第一极板和第二极板之间的介质层可以根据实际形成的半导体芯片确定。由于半导体芯片没有倒装，因此电容器的介质层中没有包括钝化层12。
其他与第二实施例相同，在此不做赘述。
本发明实施例还提供了一种电子器件，所述电子器件包括上述第一实施例、第二实施例、第三实施例以及第四实施例中所描述的任一种电容器。
以上所述仅为本发明的具体实施例，为了使本领域技术人员更好的理解本发明的精神，然而本发明的保护范围并不以该具体实施例的具体描述为限定范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明精神的范围内，可以对本发明的具体实施例做修改，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电容器，包括第一极板、第二极板以及位于第一极板和第二极板之间的电容器介质层，所述第一极板、第二极板分别与半导体芯片内部的器件结构电连接；
其特征在于，
所述第一极板为所述半导体芯片的顶层导电层中的块状导电层；
所述半导体芯片设于基板上，所述第二极板位于所述基板上。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述半导体芯片的顶层导电层表面具有钝化层；所述半导体芯片经封装后安装于基板上，且所述第一极板面向所述基板，所述封装后的半导体芯片表面具有封装介质；
所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述钝化层、所述第一极板和所述第二极板之间的封装介质、空气。
3.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述半导体芯片经封装后安装于基板上，且所述第一极板背向所述基板；
所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气。
4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述第一极板背向所述基板；所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述第一极板和所述第二极板之间的介质层、空气。
5.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述半导体芯片的顶层导电层表面具有钝化层；所述第一极板面向所述基板；所述基板与所述第一极板相对的表面上具有导电层，该导电层作为所述第二极板；
所述电容器介质层包括所述钝化层、空气。
6.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述基板为PCB板、陶瓷基板或者硅基板。
7.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述第一极板的材料为金属或导电的非金属；所述第二极板的材料为金属或导电的非金属。
8.一种包括权利要求1～7任一项所述的电容器的电子器件。
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