CN102487055A - 金属-氧化物-金属电容结构 - Google Patents

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周天舒
王生荣
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Abstract

本发明公开了一种金属-氧化物-金属电容结构，该电容结构包括：在同层金属上，电容的第一电极是由第一组相互平行的金属条组成，该第一组相互平行的金属条通过一条与该第一组相互平行的金属条垂直的金属条连接；或者电容的第一电极是由一垛形金属条组成；在同层金属上，电容的第二电极是由与电容的第一电极形成插指结构的第二组金属条组成；以如上所述的同层金属结构为最小重复单元，形成MOM电容结构。本发明利用对称结构，有效降低了MOM电容两端极板的寄生电感和电阻，扩展了MOM电容的应用范围。同时以该结构作为单元，利用单元结构的重复并联形成大的电容值的电容，降低了射频MOM电容模型建立的难度。

Description

金属-氧化物-金属电容结构
技术领域
本发明涉及一种射频器件的结构，特别是涉及一种金属-氧化物-金属(MOM)电容结构。
背景技术
MOM电容是射频CMOS(互补金属氧化物半导体)或BiCMOS(双极互补金属氧化物半导体)集成电路的重要元件之一，广泛应用在压控振荡器等射频电路模块中。
传统的MOM电容一般采用插指状结构(图1所示)，要获得大的电容值，需要增加每指的长度和提高插指的数目，增加每指长度会增加每指的寄生电感和电阻，降低了电容高频下的Q值(品质因素)，同时电容值随着频率的升高会出现明显的变化，从而限制了MOM电容的应用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种MOM电容结构。通过该电容结构可扩展MOM电容的应用范围。
为解决上述技术问题，本发明的MOM电容结构，是利用相邻同层金属侧壁之间电容形成MOM电容，两组不相连的金属形成电容的两极，该电容结构包括：
在同层金属上，电容的第一电极(阳极或阴极)是由第一组相互平行的金属条组成，该第一组相互平行的金属条通过一条与该第一组相互平行的金属条垂直的金属条连接，该连接点位于平行金属条的两端点之内；或者电容的第一电极是由一垛形金属条组成；
在同层金属上，电容的第二电极(阴极或阳极)是由与电容的第一电极形成插指结构的第二组金属条组成；
以如上所述的同层金属结构为最小重复单元，形成MOM电容结构。
其中，所述平行金属条的长度可以相等或不等；平行金属条可形成轴对称图形，对称轴为各金属条中点的连线。
所述连接点位于平行金属条的中点或除中点外的两端点内的任意点。
所述电容的第二电极环形包围第一电极，环形可以为闭合环形或非闭合环形；闭合环形包围结构电容，被包围的电极通过另一层金属连出。
所述重复单元之间的电容极性可以相同或相反。
所述MOM电容结构可以由多层金属结构形成的，其中，不同层金属之间的金属图形可以相同，该不同层金属之间的金属图形也可以上下对齐；不同层金属之间的电容极性可以相同或相反；不同层金属之间可通过slot via(插槽通孔)或via孔(通孔)连接或不连接。
另外，本发明的MOM电容结构可按照常规的MOM电容的制备方法制得。
本发明利用对称结构，有效降低了MOM电容两端极板的寄生电感和电阻，扩展了MOM电容的应用范围。同时以该结构作为单元，利用单元结构的重复并联形成大的电容值的电容，降低了射频MOM电容模型建立的难度。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是传统MOM电容结构的示意图；
图2是鱼骨形MOM电容结构的示意图；
图3是以图2结构为重复单元(2组)MOM电容的示意图；
图4是以图2结构为重复单元(8组)MOM电容的示意图；
图5是以图2结构为重复单元(32组)MOM电容的示意图；
图6是闭合环状电极鱼骨形MOM电容结构的示意图；
图7是以为图6所示结构为重复单元的MOM电容结构的示意图(图形重复，电极相同)；
图8是以为图6所示结构为重复单元的MOM电容结构的示意图(图形重复，电极相反)；
图9是垛形MOM电容结构的示意图；
图10是以图9结构为重复单元(2组)MOM电容结构的示意图；
图11是以图9结构为重复单元(8组)MOM电容结构的示意图；
图12是不同层金属间采用via或者slot via连接的俯视图；
图13是不同层金属连接剖面图；
图14是用slot via连接上下层金属的MOM电容一极。
具体实施方式
以下实施例中的MOM电容结构，是利用相邻同层金属侧壁之间电容形成MOM电容，两组不相连的金属形成电容的两极。现以对称结构电容为例，来说明本发明的MOM电容结构。
实施例1
本实施例中的鱼骨形MOM电容结构，如图2所示，该电容结构具体如下：
在同层金属(该同层金属的材质可为铝、铜等)上，鱼骨形MOM电容的第一电极(阳极或阴极)是由第一组相互平行、长度相等、且端对齐的金属条(该金属条的材质可为铝、铜等)组成，这第一组平行等长的金属条是由一条与之(第一组金属条)垂直的金属条【该金属条的材质可为铝、铜等】连接，连接点位于平行金属条的中点；平行金属条可形成轴对称图形，对称轴为各金属条中点的连线；
在同层金属上，鱼骨形MOM电容的第二电极(阴极或阳极)是由与电容的第一电极形成插指结构的第二组金属条组成；
在同层金属上，电容的第二电极环形包围第一电极，环形可以为闭合环形(如图6所示)或非闭合环形(如图2所示)，闭合环形包围结构电容，被包围的电极通过另一层金属连出；
以上面所述结构为最小重复单元形成电容结构，如图3、图4、图5、图7、图8所示。重复单元之间电容极性可以相同(如图7所示)或相反(如图8所示)。
本实施例中的MOM电容结构可由多层金属(如6层)结构形成的，不同层金属之间的图形相同且上下对齐，但不同层金属之间的电容极性可以相同或相反；而且不同层金属之间可通过slot via或via孔连接或不连接(如图12-14所示)。该MOM电容结构可按照常规的MOM电容的制备方法制得。
现以本实施例中的MOM电容结构与如图1所示的传统MOM电容结构进行寄生电感、寄生电阻和Q值的比较，结果如下：
传统的MOM电容结构和本实施例中的MOM电容结构，虽然都是由6层铝金属构成，不同层金属之间的图形相同且上下对齐，不同层金属之间的电容极性相同，而且不同层金属之间通过slot via连接，但本实施例中的MOM电容结构，通过利用结构上的对称性，寄生电感能降低20％，寄生电阻能降低60％，Q值能提高40％，因此，能扩展MOM电容的应用范围，如可以运用于频率为20GHz的射频领域。同时可以利用该重复单元形成大的电容值的电容，降低射频MOM电容模型建立的难度。
实施例2
本实施例中的垛形MOM电容结构(如图9所示)，与实施例1类似，但其中，同层金属的结构和重复单元，改为：
在同层金属上，电容的第一电极是由一垛形金属条组成；
在同层金属上，电容的第二电极是由与电容的第一电极形成插指结构的金属条组成；
在同层金属上，电容的第二电极环形包围第一电极，环形可以为闭合环形或非闭合环形；
以上面所述结构为最小重复单元形成电容结构，如图10、图11所示。
本实施例中的MOM电容结构可由多层金属(如6层)结构形成，不同层金属之间的材质、图形、电容极性及连接关系，可参照实施例1。本实施例中的MOM电容结构也可按照常规MOM电容的制备方法制得。
本实施例中的MOM电容结构与如图1所示的传统MOM电容结构进行寄生电感、寄生电阻和Q值的比较，其比较方法如同实施例1，结果也显示：寄生电感能降低20％，寄生电阻能降低60％，Q值能提高40％，因此，能扩展MOM电容的应用范围，如可以运用于频率为20GHz的射频领域。同时可以利用该重复单元形成大的电容值的电容，降低射频MOM电容模型建立的难度。

Claims (10)

1.一种金属-氧化物-金属电容结构，是利用相邻同层金属侧壁之间电容形成金属-氧化物-金属电容，两组不相连的金属形成电容的两极，其特征在于：该电容结构包括：
在同层金属上，电容的第一电极是由第一组相互平行的金属条组成，该第一组相互平行的金属条通过一条与该第一组相互平行的金属条垂直的金属条连接，该连接点位于平行金属条的两端点之内；或者电容的第一电极是由一垛形金属条组成；
在同层金属上，电容的第二电极是由与电容的第一电极形成插指结构的第二组金属条组成；
以如上所述的同层金属结构为最小重复单元，形成金属-氧化物-金属电容结构。
2.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述平行金属条的长度相等或不等。
3.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述平行金属条形成轴对称图形，对称轴为各金属条中点的连线。
4.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述连接点位于平行金属条的中点、或除中点外的两端点内的任意点。
5.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述电容的第二电极环形包围第一电极，环形为闭合环或非闭合环。
6.如权利要求5所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述闭合环形包围结构电容，被包围的电极通过另一层金属连出。
7.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述重复单元之间的电容极性相同或相反。
8.如权利要求1所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述金属-氧化物-金属电容结构是由多层金属结构形成的，其中，不同层金属之间通过插槽通孔或通孔连接或不连接；不同层金属之间的电容极性相同或相反。
9.如权利要求8所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述不同层金属之间的金属图形相同。
10.如权利要求8所述的金属-氧化物-金属电容结构，其特征在于：所述不同层金属之间的金属图形上下对齐。
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