CN102446896A - 一种盘旋式金属间电容结构及其布局 - Google Patents

一种盘旋式金属间电容结构及其布局 Download PDF

Info

Publication number
CN102446896A
CN102446896A CN2011103499018A CN201110349901A CN102446896A CN 102446896 A CN102446896 A CN 102446896A CN 2011103499018 A CN2011103499018 A CN 2011103499018A CN 201110349901 A CN201110349901 A CN 201110349901A CN 102446896 A CN102446896 A CN 102446896A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
metal
metal level
spiral
capacitor structure
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.)
Pending
Application number
CN2011103499018A
Other languages
English (en)
Inventor
张海芳
娄晓琪
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 Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics 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 Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN2011103499018A priority Critical patent/CN102446896A/zh
Publication of CN102446896A publication Critical patent/CN102446896A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明提供了一种交叉盘旋式金属电容结构及布局，金属层内的电极为平面螺旋结构，第一电极与第二电极呈中心对称排布。本发明金属层间电容结构的设计方案，还能够使电容具有螺旋式电感特性。

Description

一种盘旋式金属间电容结构及其布局
技术领域
本发明涉及一种金属间电容结构及其布局，尤其涉及一种盘旋式交叉金属间电容布局。
背景技术
电容器已广泛地用于集成电路，在集成电路中可以实现的电容方式包含结电容、栅电容、金属-多晶、金属-金属（Intra-metal）电容等等。金属-金属间电容由于其电容值较为精确，电容的线性度好，击穿电压高，而广泛适用于高电容密度的场合。
利用金属层-绝缘层-金属层（MIM）结构所构成的金属电容器已广泛应用于极大型集成电路中；但是MIM（金属层-绝缘层-金属层）电容的制造中需要使用额外的光罩掩模版，制造成本高同时工艺流程时间相对较长，因此利用标准CMOS工艺产生的寄生金属层-氧化层-金属层间电容MOM（Metal oxide Metal）被广泛使用于电子器件中。
如图1所示，MOM电容的标准结构一般为多层交叉金属，至少包含多个奇数层，多个偶数层，该多个奇数层和多个偶数层包含第一电极1和第二电极2，每个金属层的第一电极与第二电极存在介质层，奇数层的第一电极和第二电极间也存在介质层，第一电极与第二电极间通过介质层形成电容，如美国专利US6819542中公开的多层交叉金属结构，中国专利CN100438079C公开的多级电容结构。
由于传统的多层交叉金属结构的电容每一电极中的多个互相平行的结构最后均于周边以一与其垂直的结构体来达到相互电性连接，因此，这些交叉金属电容结构的几何对称性不好，从而使电气特性不佳。针对这种问题，如图2所示，中国专利CN101436593B公开了一种半导体电容结构及其布局，具有多个环形区段的结构，第一电极1和第二电极2之间以氧化层为介电材料。
MOM电容虽然制备相对容易，但是设计复杂，为了适应半导体领域对电容的需要，仍然需要新的MOM电容结构和布局。
发明内容
针对现有技术中交叉金属结构的电容不具备螺旋式电感特性的缺陷，本发明提供了一种交叉盘旋式金属间电容布局结构，本发明设计的金属层间电容，其特征还在于，金属层的电极可实现螺旋式电感特性。
因此，本发明的第一个目的是提供一种盘旋式金属间电容结构，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极和第二电极，第一电极与第二电极形状相同并均呈平面螺旋结构；所述第一电极与第二电极中心对称排布；所述第一电极和第二电极之间填充有绝缘介电材料。
其中，本发明所述第一种盘旋式金属间电容结构，可以包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层。
根据本发明第一种盘旋式金属间电容结构的优选实施方式，奇数金属层内的第一电极旋与相邻偶数金属层内的第二电极对齐。
并且相邻的金属层之间还填充有绝缘介电材料层。
本发明的第二个目的是提供另一种盘旋式金属电容结构，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第二电极；所述第一电极和第二电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；所述第一电极绕其中心轴旋转180度后与相邻金属层中的第二电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。
本发明的第三个目的是提供第三种盘旋式金属电容结构，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第一电极；各金属层内所述第一电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；各金属层中的第一电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。
本发明的第四个目的是提供第四种盘旋式金属电容结构，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极，第一电极呈平面螺旋结构；所述平面螺旋结构空隙之间填充有绝缘介电材料。
本发明上述的盘旋式金属电容结构中，所述第一电极与第二电极均可以是圆弧形、或多边形平面螺旋结构。
其中，所述多边形平面螺旋结构可以是四边形、五边形、六边形、八边形平面螺旋结构。
本发明提供的盘旋式金属电容结构，金属层的电极可实现螺旋式电感特性，根据实际需要可在某金属层的单一电极实现螺旋式电感特性，或者在其相邻层设置多层单一电极实现螺旋式电感特性。
附图说明
图1为常规金属间电容单层结构；
图2为另一种现有技术金属间电容单层结构；
图3为本发明电极为六边形平面螺旋的电容单层结构；
图4为本发明电极为四边形平面螺旋的电容单层结构；
图5为本发明相邻金属层电极反向设置的电容多层结构；
图6为本发明相邻金属层单一电极的电容多层结构。
具体实施方式
本发明设计提供了一种交叉螺旋式金属层间电容的布局方式。本发明设计的金属层间电容，金属层的电极还可实现螺旋式电感特性。根据实际需要可在某金属层的单一电极实现螺旋式电感特性，或者在其相邻层设置多层单一电极实现螺旋式电感特性。
下面通过具体实施例对本发明交叉螺旋式金属层间电容及其布局进行详细的介绍和描述，以使更好的理解本发明内容，但是应当理解的是，下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
参照图3，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容单层结构，包括第一电极1、第二电极2，第一电极1和第二电极2均为六边形平面螺旋结构，并且第一电极1和第二电极2呈中心对称排布，即第一电极1和第二电极2绕同一中心点反方向旋转。
第一电极1和第二电极2之间的空隙中填充有绝缘介电材料。
实施例2
参照图4，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容单层结构，包括第一电极1、第二电极2，第一电极1和第二电极2均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极1和第二电极2呈中心对称排布，即第一电极1和第二电极2的螺旋线绕同一中心点反方向螺旋。
第一电极1和第二电极2之间的空隙中填充有绝缘介电材料。
实施例3
参照图5，本实施例中所述交叉螺旋式金属层间电容多层结构，包括第一金属层10和第二金属层20.
第一金属层10内包括第一电极11、第二电极12，第一电极11和第二电极12均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极11和第二电极12呈中心对称排布，即第一电极11和第二电极12绕同一中心点反方向旋转。
第二金属层20内包括第一电极21、第二电极22，第一电极21和第二电极22均为四边形平面螺旋结构，并且第一电极21和第二电极22呈中心对称排布，即第一电极21和第二电极22绕同一中心点反方向旋转。
每一金属层内的第一电极和第二电极之间的空隙中填充有绝缘介电材料。
第一金属层10和第二金属层20之间也填充有绝缘介电材料。
第一金属层10中的第一电极11与第二金属层20中的第二电极22对齐，第一金属层10中的第二电极12与第二金属层20中的第一电极21对齐。
但是应当理解的是，本实施例中，第一金属层10的第一电极11也可以与第二金属层20中的第一电极21对齐，第一金属层10的第二电极12也可以与第二金属层20中的第二电极22对齐。
实施例4
如图6所示，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括金属层，金属层内设有第一电极11，第一电极11为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。
本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，单一电极本身即可具有螺旋式电感特性。
实施例5
如图6所示，在实施例4的基础上，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括至少两个金属层，第一金属层内设有第一电极11，第二金属层内设有第二电极22。
第一电极11和第二电极22均为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。
第一电极11依次经过水平和垂直翻转依次后与第二电极22对齐，或者说，第一电极11与第二电极22的螺旋线绕同一中心轴在平行面内反方向螺旋。
本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，具有螺旋式电感特性。
第一金属层与第二金属层之间填充绝缘材料层，第一电极11与第二电极22形成的电容具有螺旋式电感特性。
实施例6
参照实施例5，本实施例中所述盘旋式金属电容结构，包括至少两个金属层，第一金属层内设有第一电极11，第二金属层内设有第一电极12。
所述第一电极均为六边形平面螺旋结构，螺旋结构的螺旋线之间的空隙里填充有绝缘介电材料。
并且相邻金属层内的第一电极对齐，即螺旋线绕同一中心轴在平行面内同方向螺旋。
本实施例中所述盘旋式金属电容结构的布局，具有螺旋式电感特性。
第一金属层与第二金属层之间填充绝缘材料层，相邻金属层的第一电极之间形成的电容具有螺旋式电感特性。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极和第二电极，第一电极与第二电极形状相同并均呈平面螺旋结构；所述第一电极与第二电极中心对称排布；所述第一电极和第二电极之间填充有绝缘介电材料。
2.根据权利要求1所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，所述第一电极与第二电极均为圆弧形、或多边形平面螺旋结构。
3.根据权利要求2所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，所述第一电极与第二电极均为四边形、五边形或六边形平面螺旋结构。
4.根据权利要求1所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层。
5.根据权利要求4所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，奇数金属层内的第一电极旋与相邻偶数金属层内的第二电极对齐。
6.根据权利要求4所述的盘旋式金属电容结构，其特征在于，相邻的金属层之间填充有绝缘介电材料层。
7.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第二电极；所述第一电极和第二电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；
所述第一电极绕其中心轴旋转180度后与相邻金属层中的第二电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。
8.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个奇数金属层和至少一个偶数金属层，所述奇数金属层内包括第一电极，所述偶数金属层内包括第一电极；各金属层内所述第一电极均为平面螺旋结构，电极螺旋线之间的空隙中填充有绝缘材料；
各金属层中的第一电极对齐；相邻金属层之间填充有绝缘介电材料层。
9.一种盘旋式金属电容结构，其特征在于，包括至少一个金属层，金属层内包括第一电极，第一电极呈平面螺旋结构；所述平面螺旋结构空隙之间填充有绝缘介电材料。
CN2011103499018A 2011-11-08 2011-11-08 一种盘旋式金属间电容结构及其布局 Pending CN102446896A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103499018A CN102446896A (zh) 2011-11-08 2011-11-08 一种盘旋式金属间电容结构及其布局

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103499018A CN102446896A (zh) 2011-11-08 2011-11-08 一种盘旋式金属间电容结构及其布局

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102446896A true CN102446896A (zh) 2012-05-09

Family

ID=46009256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103499018A Pending CN102446896A (zh) 2011-11-08 2011-11-08 一种盘旋式金属间电容结构及其布局

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102446896A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103976726A (zh) * 2013-02-13 2014-08-13 三星电子株式会社 生物电极以及用于处理生物信号的设备和方法
CN104876176A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种可动电感电极结构以及制备方法
CN104876176B (zh) * 2014-02-28 2016-11-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种可动电感电极结构以及制备方法
CN106252001A (zh) * 2016-09-19 2016-12-21 深圳市辰驹电子科技有限公司 螺旋磁电极封装全能脉冲技术
CN107275313A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 台湾积体电路制造股份有限公司 集成电路芯片的电容器结构及其制造方法
CN110596205A (zh) * 2019-10-18 2019-12-20 安徽伯华氢能源科技有限公司 一种电容型氢气传感器
CN112768607A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 上海交通大学 一种高密度mom电容器结构及其设计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101241896A (zh) * 2007-02-07 2008-08-13 财团法人工业技术研究院 共质心对称结构电容
CN101436593B (zh) * 2007-11-16 2011-02-09 瑞昱半导体股份有限公司 半导体电容结构及其布局
CN102087912A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 顶层和次顶层金属等厚的叠层差分电感
CN102087907A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 利用金属对齐以增强互感的叠层电感
CN102087911A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 金属厚度不相等的不等宽片上叠层电感
CN102087909A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 内外径电流补偿的多路径叠层电感
CN102103921A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 瑞昱半导体股份有限公司 螺旋电感的堆叠结构
CN102231313A (zh) * 2009-12-08 2011-11-02 上海华虹Nec电子有限公司 利用金属并联的多层堆叠电感

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101241896A (zh) * 2007-02-07 2008-08-13 财团法人工业技术研究院 共质心对称结构电容
CN101436593B (zh) * 2007-11-16 2011-02-09 瑞昱半导体股份有限公司 半导体电容结构及其布局
CN102087912A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 顶层和次顶层金属等厚的叠层差分电感
CN102087907A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 利用金属对齐以增强互感的叠层电感
CN102087911A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 金属厚度不相等的不等宽片上叠层电感
CN102087909A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 内外径电流补偿的多路径叠层电感
CN102231313A (zh) * 2009-12-08 2011-11-02 上海华虹Nec电子有限公司 利用金属并联的多层堆叠电感
CN102103921A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 瑞昱半导体股份有限公司 螺旋电感的堆叠结构

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103976726A (zh) * 2013-02-13 2014-08-13 三星电子株式会社 生物电极以及用于处理生物信号的设备和方法
CN103976726B (zh) * 2013-02-13 2019-02-15 三星电子株式会社 生物电极以及用于处理生物信号的设备和方法
CN104876176A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种可动电感电极结构以及制备方法
CN104876176B (zh) * 2014-02-28 2016-11-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种可动电感电极结构以及制备方法
CN107275313A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 台湾积体电路制造股份有限公司 集成电路芯片的电容器结构及其制造方法
CN113764583A (zh) * 2016-03-31 2021-12-07 台湾积体电路制造股份有限公司 集成电路芯片的电容器结构及其制造方法
CN106252001A (zh) * 2016-09-19 2016-12-21 深圳市辰驹电子科技有限公司 螺旋磁电极封装全能脉冲技术
CN110596205A (zh) * 2019-10-18 2019-12-20 安徽伯华氢能源科技有限公司 一种电容型氢气传感器
CN112768607A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 上海交通大学 一种高密度mom电容器结构及其设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101410944B (zh) 高成品率高密度芯片上电容器设计
CN102217068B (zh) 金属-绝缘体-金属电容器
JP6639736B2 (ja) キャパシタ装置とその製造方法
TWI271754B (en) Three-dimensional capacitor structure
CN102446896A (zh) 一种盘旋式金属间电容结构及其布局
US7787233B1 (en) Multi-segment capacitor
CN103050549B (zh) 金属-氧化物-金属电容器结构
US10249705B2 (en) Capacitor array structure
EP2337038A1 (en) Inductor
US11164935B1 (en) High density metal insulator metal capacitor
US9159718B2 (en) Switched capacitor structure
EP2693478B1 (en) An integrated circuit based varactor
US9660019B2 (en) Concentric capacitor structure
CN104952853A (zh) 一种新型的图案化接地屏蔽结构
TWI707480B (zh) 電容結構
CN106158371B (zh) 多层陶瓷电容器
CN103700645A (zh) Mom电容及其制作方法
CN104425441A (zh) 一种mom电容器
CN101419969A (zh) 金属-氧化物-金属电容结构
CN112838162A (zh) 一种圆形片上高压隔离电容
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
CN104022015A (zh) Mim双电容器结构及其制造方法
CN117894796B (zh) 硅电容电极结构及硅电容
CN100454550C (zh) 电容结构
US10096543B2 (en) Semiconductor capacitor structure for high voltage sustain

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120509