CN1300849C - 金属绝缘体金属电容器 - Google Patents
金属绝缘体金属电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1300849C CN1300849C CNB038063603A CN03806360A CN1300849C CN 1300849 C CN1300849 C CN 1300849C CN B038063603 A CNB038063603 A CN B038063603A CN 03806360 A CN03806360 A CN 03806360A CN 1300849 C CN1300849 C CN 1300849C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal area
- metal
- capacitor
- area
- mim capacitor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 351
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 197
- 239000012212 insulator Substances 0.000 title description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 81
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 54
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 22
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/0805—Capacitors only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
一种MIM(金属绝缘体金属)电容器,设置有:衬底;第一金属区;形成在衬底与第一金属区之间的第二金属区;和形成在第一金属区与第二金属区之间的第一绝缘层;其中电容值由第一金属区与第二金属区的相对表面积确定;且该MIM电容器还设置有:形成在第二金属区与衬底之间的第三金属区;和形成在第三金属区与第二金属区之间的第二绝缘层;其中第三金属区连接到地电势。
Description
发明领域
本发明涉及MIM(金属绝缘体金属)电容器,该电容器设置有衬底、第一金属区、形成在衬底与第一金属区之间的第二金属区、以及形成在第一金属区与第二金属区之间的第一绝缘层,其中电容值由第一金属区与第二金属区的相对表面面积确定。
背景技术
在JPH7-326712A中公开了一种常规MIM电容器的结构。图18是常规MIM电容器90的结构的横截面透视图。
MIM电容器90设置有衬底20。衬底20由外延层或衬底构成。依序在衬底20上层叠绝缘体6、金属区2、绝缘体4和金属区1。这样,MIM电容器90具有这样的结构,其中绝缘体4夹在金属区1与金属区2之间,且MIM电容器90的电容值由金属区1与金属区2的相对表面积确定。
图19是示出常规MIM电容器90的等效电路结构的电路图。等效电路包括电容器7,电容器7具有由金属区1和2的相对表面积确定的电容值。在还绘有寄生元件的该等效电路中,表示构成了上部电极的金属区1和金属区2的寄生电阻的电阻器14和表示金属区1和2的寄生电感的电感器18串联连接到电容器7的一侧。
电容器8表示构成上部电极的金属区1与衬底20之间的电容。而电容器10表示形成下部电极的金属区2与衬底20之间的电容。电容器9和11表示衬底20中的半导体电容。电阻器15和16表示衬底20中的半导体的电阻。
在JP H5-283614A中公开了一种MIM电容器,该电容器设置有三层结构并与上面参考图18所描述的结构相似。
当在高频电路中需要电容时,通常使用诸如此类的MIM电容器。这是因为,与其它结构的电容相比,在硅衬底(外延层(下文称做“衬底”))与用这种方式构造的MIM电容器中的电极之间出现的寄生元件的值相对较小,且因此几乎没有电路的退化。
最近在通信领域中,在千兆赫(GHz)高频带下工作的电路增加了,由此带来对于不断提高的MIM电容器性能的需求。例如,对于电压控制振荡器(下文,也称之为“VCO”),MIM电容器的Q值是确定电压控制振荡器性能的重要因素之一。
然而,使用上述常规的MIM电容器结构,存在这样的问题,即金属区1和2与衬底20之间的寄生元件的电容的Q值低,且因此作为包括寄生元件的整体的MIM电容器的Q值也低。
例如,通过下面公式1表示MIM电容器的Q值,其中电容值为C,MIM电容器内部的串联损耗电阻(serial loss resistance)为R,且MIM电容器的使用频率为ω(=2×π×f:频率)。
Q=1/(R×ω×C) …(公式1)
这里MIM电容器的Q值中的恶化引起VCO性能的恶化。由于该原因,存在进一步增加MIM电容器的Q值的需求。为了进一步增加MIM电容器的Q值,需要提高布置在MIM电容器中的金属区与衬底之间的寄生电容的Q值。
本发明的一个目的是提供高性能MIM电容器。
发明内容
提供一种根据本发明的MIM(金属绝缘体金属)电容器,该电容器具有:衬底;第一金属区;形成在衬底与第一金属区之间的第二金属区;和形成在第一金属区与第二金属区之间的第一绝缘层;其中电容值由第一金属区与第二金属区的相对表面积确定;且该电容器进一步设置有:形成在第二金属区与衬底之间的第三金属区;和形成在第三金属区与第二金属区之间的第二绝缘层,其中第三金属区连接到地电势。
此外,在第三金属区中至少形成一个无金属区以使Q值可变。
根据本发明的另一种MIM电容器为MIM(金属绝缘体金属)电容器,该电容器设置有:衬底;第一金属区;形成在衬底与第一金属区之间的第二金属区;和形成在第一金属区与第二金属区之间的第一绝缘层;其中电容值由第一金属区与第二金属区的相对表面积确定;且该电容器进一步设置有:形成在第二金属区与衬底之间的具有导电特性的扩散层;和形成在扩散层与第二金属区之间的第二绝缘层,其中扩散层连接到地电势。
根据本发明的又一种MIM电容器设置有:衬底;分别与衬底相对形成的第一金属区和第二金属区;形成在第一金属区与衬底之间的第三金属区以便与第一金属区相对;形成与第二金属区与衬底之间的第四金属区以便与第二金属区相对;和形成在第一金属区与第三金属区之间以及第二金属区与第四金属区之间的绝缘膜;其中第一电容值由第一金属区与第三金属区的相对表面积确定;第二电容值由第二金属区与第四金属区的相对表面积确定;且进一步设置有:形成在第三和第四金属区与衬底之间的处于电浮置状态(electrically floating state)的第五金属区以便与第三金属区以及第四金属区相对。
根据本发明的另一MIM电容器设置有:衬底;分别与衬底相对形成的第一金属区和第二金属区;形成在第一和第二金属区与衬底之间的第三金属区以便与第一金属区以及第二金属区相对;其中第一电容值由第一金属区与第三金属区的相对的表面积确定;第二电容值由第二金属区与第三金属区的相对表面积确定;且其中形成第三金属区以便于处于电浮置状态。
附图简述
图1是根据第一实施例的MIM电容器结构的横截面透视图;
图2是示出根据实施例1的MIM电容器等效电路结构的电路图;
图3是示出仅由实施例1的MIM电容器中包含的具有大影响的寄生元件构成的等效电路结构的电路图;
图4是根据实施例2的MIM电容器的结构的横截面透视图;
图5是示出接地电势的寄生电容与布置在根据实施例2的MIM电容器中的金属区之间的表面积的比例之间的关系的图;
图6是示出寄生电容的Q值与布置在根据实施例2的MIM电容器中的金属区之间的表面积的比例之间的关系的图;
图7是根据实施例3的MIM电容器的结构的横截面透视图和顶视图;
图8(a)是布置在根据实施例1的MIM电容器中的金属区的顶视图;
图8(b)是布置在根据实施例2的MIM电容器中的金属区的顶视图;
和图8(c)是布置在根据实施例3的MIM电容器中的金属区的顶视图;
图9是根据实施例4的MIM电容器的结构的横截面透视图;
图10是示出根据实施例4的MIM电容器的等效电路的结构的电路图;
图11是示出根据实施例4的MIM电容器的应用实例的电路图;
图12是根据实施例5的MIM电容器结构的横截面透视图;
图13是示出根据实施例5的MIM电容器的等效电路结构的电路图;
图14是根据实施例6的MIM电容器结构的横截面透视图;
图15是根据实施例7的MIM电容器结构的横截面透视图;
图16是示出根据实施例7的MIM电容器使用实例的电路图;
图17示出了根据实施例8的MIM电容器的结构;
图18是常规MIM电容器的结构的横截面透视图;
图19是示出常规MIM电容器的等效电路图的结构的电路图。
最佳实施方式
根据本发明一个实施例的MIM(金属绝缘体金属)电容器设置有:衬底;第一金属区;形成在衬底与第一金属区之间的第二金属区;和形成在第一金属区与第二金属区之间的第一绝缘层;其中电容值由第一金属区与第二金属区的相对表面积确定;且该电容器进一步设置有:形成在第二金属区与衬底之间的第三金属区;和形成在第三金属区与第二金属区之间的第二绝缘层,其中第三金属区连接到地电势。由于该原因,第一和第二金属区不受在第三金属区与衬底之间存在的寄生元件的影响。结果,能够获得具有优良电路性能的MIM电容器。
在该实施例中,优选在第三金属区中从相对于第二金属区的第三金属区的表面向相对于衬底的表面形成至少一个无金属区,且优选在第三金属区中形成的所述至少一个无金属区由多个无金属区构成。
优选平行形成多个无金属区。
优选交叉形成多个无金属区。
优选在第三金属区至少形成一个无金属区以被对称分割。
根据本实施例的另一种MIM电容器设置有:形成在第二金属区与衬底之间的具有导电特性的且连接到地电势的扩散层。由于该原因,第一和第二金属区不受在扩散层与衬底之间存在的寄生元件的影响。结果,能够获得具有优良电路性能的MIM电容器。
根据本实施例的又一种MIM电容器设置有:在同一表面上的第一金属区和第二金属区,且设置有:衬底;所述第一金属区和第二金属区形成为分别与衬底相对;形成在第一金属区与衬底之间的第三金属区以便与第一金属区相对;形成在第二金属区与衬底之间的第四金属区以便与第二金属区相对;和形成在第一金属区与第三金属区之间以及第二金属区与第四金属区之间的绝缘膜;其中第一电容值由第一金属区与第三金属区的相对表面积确定;第二电容值由第二金属区与第四金属区的相对表面积确定;且进一步设置有:形成在第三和第四金属区与衬底之间的处于电浮置状态的第五金属区以便与第三金属区以及第四金属区相对。由于该原因,第一和第三金属区以及第二和第四金属区不受在第五金属区与衬底之间存在的寄生元件的影响。结果,能够获得具有优良电路性能的MIM电容器。
在该实施例中,优选将第五金属区连接到地电势。
优选将第五金属区在一个连接点处连接到地电势,以使到第三金属区的阻抗与到第四金属区的阻抗基本相同。
根据本发明的另一MIM电容器设置有:衬底;分别与衬底相对形成的第一金属区和第二金属区;形成在第一和第二金属区与衬底之间的第三金属区以便与第一金属区以及第二金属区相对;其中第一电容值由第一金属区与第三金属区的相对表面积确定;第二电容值由第二金属区与第三金属区的相对表面积确定;且其中形成第三金属区使之处于电浮置状态。由于该原因,第一、第二和第三金属区不受在第三金属区与衬底之间存在的寄生元件的影响。结果,能够获得具有优良电路性能的MIM电容器。
在该实施例中,优选将第三金属区连接到地电势。
优选将第三金属区在一个连接点处连接到地电势,以使到第一金属区的阻抗与到第二金属区的阻抗基本相同。
下面参考附图,对本发明的优选实施例进行描述。
实施例1
图1是根据实施例1的MIM电容器100的结构的横截面透视图。MIM电容器100设置有衬底20。衬底20由硅衬底构成,硅衬底由外延层形成。在衬底20上依序形成绝缘层6、金属区3、绝缘层5、金属区2、绝缘层4和金属区1。
金属区1和2用作MIM电容器100的端子。MIM电容器100的电容值由金属区1和2的相对表面积确定。金属区3连接到地电势。
图2是示出根据实施例1的MIM电容器100的等效电路结构的电路图。该等效电路设置有电容器7,该电容器7具有由金属区1和2的相对表面积确定的电容值。在还绘有寄生元件的该等效电路中,表示金属区1的寄生电阻的电阻器14和表示金属区1的寄生电感的电感器18串联连接到电容器7的一侧,该金属区1形成了上部电极。金属区2连接到电感器18。金属区1连接到电容器7的另一侧。
表示金属区1与衬底20之间的寄生元件的电路1B连接到金属区1。电路1B包括连接到金属区1的电容器8。电容器9和电阻器15串联到电容器8,且电容器9和电阻器15并联连接。
表示金属区2与衬底20之间的寄生元件的电路2B连接到金属区2。电路2B包括连接到金属区2的电容器10。电容器11和电阻器16串联到电容器10,且电容器11和电阻器16并联连接。
表示金属区3与衬底20之间的寄生元件的电路3B也连接到金属区2。电路3B包括连接到金属区2的电容器12。电容器13和电阻器17串联到电容器12,且电容器13和电阻器17并联连接。电容器12表示金属区3与衬底20之间的电容,且由电阻器17表示电容器12的损耗电阻。
为了研究这些寄生元件的影响,将不考虑具有小影响的寄生元件。图3是示出仅包括根据实施例1的MIM电容器包含的具有大影响的寄生元件的等效电路结构的电路图。电感器18的影响小,而且,如同电容器11和13的影响一样,其中表示金属区1与衬底20之间的寄生电容的电容器8和9的影响也是小的,因此从图3中示出的等效电路中省略这些元件。
如上所述,金属区3接地,且在接地金属区3与金属区2之间形成绝缘层5。由于该原因,电阻器17仅具有金属区2和3的金属电阻,该电阻小于电阻器16的电阻。因此,金属区2与3之间的Q值高于金属区2与衬底20之间的Q值。
采用上述实施例1,形成在金属区2与衬底20之间的金属区3连接到地电势。由于该原因,金属区1和2不受在金属区3与衬底20之间存在的寄生元件的影响。结果,能够获得具有优良电路性能的MIM电容器。
实施例2
图4是根据实施例2的MIM电容器100A的结构的横截面透视图。这里与根据实施例1的MIM电容器100的结构元件相同结构元件用相同的参考数字表示,实施例1参考图1进行了描述。因此,这里省略那些结构元件的详细描述。
与根据实施例1的MIM电容器100的不同点是在这里形成金属区3P而不是金属区3。金属区3P设置有两个无金属区31。这样,使相对于金属区2的金属区3P的表面积小于在上述第一实施例1中的相对于金属区2的金属区3的表面积,减小的面积为金属区2中的无金属区31的平行表面积部分。
根据实施例2的MIM电容器100A的等效电路与上述参考图3描述的根据实施例2的MIM电容器100的等效电路相同。在金属区2与衬底20之间,位于无金属区31上面和下面的寄生电容相应于电容器10和电阻器16。
图5是示出接地电势的寄生电容与布置在根据实施例2的MIM电容器100A中的金属区2与金属区3P之间的表面积的比例之间的关系的图。图6是示出寄生电容的Q值与布置在MIM电容器100A中的金属区2与金属区3P之间的表面积的比例之间的关系的图。
通过在金属区3P中形成无金属区,并调节平行于金属区2的金属区3P的表面的表面积,能够控制与金属区2的与地相对(against ground)的寄生电容的Q值和接地电势的寄生电容值。例如,计算金属区3P的表面积与金属区2的表面积的之比(这里用“A”表示)、寄生电容的Q值、以及寄生电容。
当假定由电容器12和电阻器17确定的金属区2与3之间的寄生电容的Q值为Q1=50,假定由金属区3与衬底20之间的电容器10和电阻器16确定的寄生电容的Q值Q2=10时,假定所述寄生电容为0.1皮法(pF),当电容器7为1皮法(pF)时,金属区2的电容器10假定为0.06皮法(pF),且当形成与金属区2的表面积相同的金属区3时,寄生电容假定为0.1皮法(pF),金属区2的地电势的寄生电容的总电容C和寄生电容的总Q由下述公式2和公式3表示。
C=C1×A+C2×(1-A) …(公式2)
Q=(Q1×Q2×A×C1+Q1×Q2×(1-A)×C2)
÷(Q1×(1-A)×C2+Q2×A×C1) …(公式3)
当在上述公式2和3中代入具体值以计算金属区2的地电势的寄生电容的总C和寄生电容的总Q时,获得下述式子:
C=0.1×A+0.06×(1-A) (pF)
Q=(50×10×A×0.1+50×10×(1-A)×0.06)
÷(50×(1-A)×0.06+10×A×0.1)
图5中示出金属区2的地电势寄生电容的总C的结果,且图6中示出寄生电容的总Q的结果。
如图6中所示,例如,当期望将寄生电容的Q值设置为20时,金属区3P的表面积与金属区2的表面积的之比应该设置为0.5。即,金属区2的表面积的一半应该由金属区3P遮蔽。此时的地电容C为0.08皮法(pF)。
这样,通过形成具有无金属区的金属区3P来调节金属区3P的表面积,能够调节Q值和对地电势的寄生电容。
在实施例2中,示出了一个实例,在该实例中的无金属区31为空心。然而,本发明不限于此。可以用绝缘材料形成无金属区31。将要讨论的实施例3就是这种情况。
实施例3
图7是根据实施例3的MIM电容器100B的结构的横截面透视图。与根据参考图1描述的实施例1的MIM电容器100的结构元件相同的结构元件用相同的参考数字表示。因此,这里省略那些结构元件的详细描述。
最近在通信领域中,对在千兆赫高频带下工作的电路的使用增加了,因此带来对于不断提高性能的MIM电容器的需求。例如,当用在匹配电路如输入/输出电路时,由于寄生元件的电阻分量带来的损耗是一个问题,且当用于电压控制振荡器时,寄生元件的电阻分量引起Q值的恶化和振荡器性能的恶化。而且,当用于信号线或类似物时,寄生元件的时间常数的波动导致传输信号的延迟量的波动,从而产生诸如系统不稳定的问题。
如上述参考图1描述的第一实施例,采用在金属区2与半导体衬底20之间添加有接地的金属区3的结构,能够保护金属区2不受半导体衬底20影响,并能够将加到金属区2的寄生电容改变至没有损耗电阻和几乎没有不均匀性的电容。因此,可以改善图2中示出的电容器7的性能。
与根据实施例1的MIM电容器100的不同点是,在这里形成金属区3Q而不是金属区3。平行于金属区2表面的两个空间彼此交叉形成在金属区3Q中。这样,使对着金属区2的金属区3Q的表面积小于上述第一实施例中的对着金属区2的金属区3的表面积,减小的面积为两行无金属区32的表面积。考虑到布局的平衡性,两行无金属区32彼此交叉形成以便于避免MIM电容器表面的Q值波动。
图8(a)是布置在根据实施例1的MIM电容器100中的金属区3的顶视图;图8(b)是布置在根据实施例2的MIM电容器100A中的金属区3P的顶视图;和图8(c)是布置在根据实施例3的MIM电容器100B中的金属区3Q的顶视图。
布置在MIM电容器100中的金属区3具有不包括无金属区的表面积且具有与金属区2相同的表面积。布置在MIM电容器100A中的金属区3P具有平行形成的两行无金属区31。布置在MIM电容器100B中的金属区3Q具有垂直形成的两行无金属区32。然而,本发明不限于这些。在金属区中形成的无金属区的数量还可以为三个或更多。而且,平行形成的无金属区31之间的距离可以自由改变。此外,示出的例子中金属区的形状为矩形,但也可以是诸如圆形的形状。而且,还能够在形成上部电极的金属区1上提供进一步不同的电极。
实施例4
图9是根据实施例4的MIM电容器200的结构的横截面透视图。MIM电容器200设置有半导体衬底20。在半导体衬底20上依次形成绝缘层6、金属区3和绝缘层5。
在绝缘层5上以合适的间隔形成金属区2和金属区2A。在金属区2和2A上形成绝缘层4。形成与金属区2相对的金属区1,并与金属区2夹着绝缘层4。而且形成与金属区2A相对的金属区1A,并与金属区2A夹着绝缘层4。
图10是示出MIM电容器200的等效电路的结构的电路图。等效电路设置有:由金属区1和2构造的电容器400和由金属区1A和2A构造的电容器401。在电容器400处形成电容器102。电容器102是作为金属区2与3之间的寄生元件添加到电容器400的电容器。电容器103形成在电容器102与401之间。电容器103是作为金属区2A与金属区3之间的寄生元件添加到电容器401的电容器。
电容器105形成在电容器102和电容器103处。电容器105是金属区3与半导体衬底20之间的寄生电容器。电容器105的寄生电容内部损耗的电阻器104存在于电容器105中。点106相应于金属区3。
图11是示出根据实施例4的MIM电容器200的使用实例的电路图。当图9中示出的MIM电容器200的电容器对作为组合电容用于向图11中示出的差分电路输入差分信号时,分别施加在相应于图10和11中示出的电容器400和401的电极的点c和d的信号具有相同的振幅并相位相反。由于该原因,通过表示金属区3的点106充电和放电的电荷经由电容器400和401的寄生电容器102和103彼此抵消且总值变为零。因此,由点106表示的金属区3的电势进入AC接地状态。该结果是,没有半导体衬底20与表示图10中示出的金属区3的点106之间存在的寄生元件104和105的影响。由于该原因,不存在由于半导体衬底20的影响而引起的损耗以及电容器Q值的恶化,且不存在诸如两个差分信号的相移或振幅差的问题,因此能够进行高精度、高质量的电路设计。
实施例5
图12是根据实施例5的MIM电容器200A的结构的横截面透视图。与根据参考图9描述的实施例4的MIM电容器200的结构元件相同的结构元件用相同的参考数字表示。因此,这里省略那些结构元件的详细描述。MIM电容器200A设置有半导体衬底20。在半导体衬底20上依序形成绝缘层6、金属区2和绝缘层4。在绝缘层4上以合适的间隔形成金属区1和金属区1A。
图13是示出MIM电容器200A的等效电路的结构的电路图。等效电路包括由金属区1和2构成的电容器201和由金属区1A和2构成的电容器202。点205相应于电容器201和202共用的金属区2。点205与在电容器201和202共用的金属区2与半导体衬底20之间的寄生电容203和寄生电容203的损耗电阻器204串联连接。
当图12中示出的MIM电容器200A的电容器对用作图16中示出的滤波电路的电容,通过电容器201和202,向和从相应于图13中示出的电容器201和202的金属区的点e和点f充电和放电的电荷彼此抵消且总值变为零。
因此,由点205表示的金属区2的电势进入AC接地状态。其结果是,半导体衬底20与在图12中表示金属区2的点205之间不存在寄生元件203和损耗电阻器204的影响。由于该原因,没有由于半导体衬底20的影响而引起的损耗和电容器Q值的恶化,且诸如相移或两个差分信号的振幅的差距的问题不会出现,因此能够进行高精度、高质量的电路设计。
实施例6
图14是根据实施例6的MIM电容器200B的结构的横截面透视图。这里,与参考图9描述的实施例4的MIM电容器200的结构元件相同该结构元件用相同的参考数字表示。因此,这里省略对那些结构元件的详细描述。
与根据参考图9描述的实施例4的MIM电容器200的不同点是,通过将与金属区3连接的引出(pull-out)布线3A连接到地电势,从而将金属区3连接到地电势。
在根据参考图9和10描述的实施例4的MIM电容器200中,当施加于电容器400和401的信号存在失真,且当这些信号具有不同的振幅时,在金属区3中产生涟波电压(ripple voltage)以使受到图10中示出的寄生元件104和105的影响很轻微,且因此金属区3经由引出布线3A连接到地电势.
优选为,引出布线3A在一个连接点处连接到地电势,以使到构成第一电容器的金属区2的阻抗与到构成第二电容器的金属区2A的阻抗基本相等,这样可以进一步增强金属区3的屏蔽效果。这是因为可以保持施加到第一电容器的信号与施加到第二电容器的信号之间的平衡。
实施例7
图15是根据实施例7的MIM电容器200C的结构的横截面图。这里,与参考图12描述的实施例5的MIM电容器200A的结构元件相同的结构元件用相同的参考数字表示。因此,这里省略那些结构元件的详细描述。
与根据实施例5的MIM电容器200A的不同点是,通过布置将金属区2连接到地电势的引出布线2H,将金属区2连接到地电势。
在参考图12和13描述的实施例5的MIM电容器200A中,当施加于电容器201和202的信号存在失真,且当这些信号具有不同的振幅时,在金属区2中产生涟波电压以使受到图13中示出的寄生元件203和204的影响很轻微,且因此金属区2经由引出布线2H连接到地电势.
优选为,引出布线2H在一个连接点处连接到地电势,使得到构成第一电容器的金属区1的阻抗与到构成第二电容器的金属区6的阻抗基本相等,因而可以进一步增强金属区2的屏蔽效果。这是因为可以保持施加到第一电容器的信号与施加到第二电容器的信号之间的平衡。而且,还能够在形成上部电极的金属区1和6上布置另一不同的电极。当在图16中示出的滤波电路中使用图15中示出的结构时,可以进行涟波去除。
实施例8
图17示出根据实施例8的MIM电容器300的结构。图17(a)示出MIM电容器300的横截面透视图,而图17(b)示出MIM电容器300的顶视图。这里,相同的参考数字用于与根据参考图12描述的实施例5的MIM电容器200A的结构元件相同的结构元件。因此,这里省略那些结构元件的详细描述。
与根据实施例5的MIM电容器200A的不同点是,进一步提供防护电极11和接触10。保护电极11形成在绝缘层4上以包围金属区1和金属区1A。并且形成触头10以贯穿绝缘层4连接保护电极11和金属区2。当提供诸如此类的保护电极11和触头10时,可以提高屏蔽效果。
可以在根据实施例4至7的MIM电容器200、200A、200B和200C中提供保护电极11和触头10。
工业实用性
如上所述,根据本发明可以形成高性能MIM电容器。
Claims (4)
1、一种MIM电容器,包括:
衬底;
分别与衬底相对地形成的第一金属区和第二金属区;
形成在第一金属区与衬底之间的第三金属区,以便与第一金属区相对;
形成在第二金属区与衬底之间的第四金属区,以便与第二金属区相对;以及
形成在第一金属区与第三金属区之间以及第二金属区与第四金属区之间的第一绝缘膜;
其中第一电容值由第一金属区与第三金属区的相对表面积确定,且第二电容值由第二金属区与第四金属区的相对表面积确定;
且进一步包括
形成在第三和第四金属区与衬底之间的处于电浮置状态的第五金属区,以便与第三金属区以及第四金属区两者相对;
形成在所述第五金属区与所述第三和第四金属区之间的第二绝缘膜;以及
形成在所述第五金属区与所述衬底之间的第三绝缘膜。
2、根据权利要求1的MIM电容器,其中第五金属区连接到地电势。
3、根据权利要求2的MIM电容器,其中第五金属区在一个连接点连接到地电势,以使到第三金属区的阻抗与到第四金属区的阻抗基本相同。
4、根据权利要求1到3任何一个的MIM电容器,其中形成第五金属区作为具有导电性的扩散层。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002254370A JP3937983B2 (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Mim容量 |
JP254370/2002 | 2002-08-30 | ||
JP2002322244A JP4013734B2 (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | Mim容量 |
JP322244/2002 | 2002-11-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1643689A CN1643689A (zh) | 2005-07-20 |
CN1300849C true CN1300849C (zh) | 2007-02-14 |
Family
ID=31980540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB038063603A Expired - Fee Related CN1300849C (zh) | 2002-08-30 | 2003-09-01 | 金属绝缘体金属电容器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7030443B2 (zh) |
EP (1) | EP1533844A1 (zh) |
CN (1) | CN1300849C (zh) |
TW (1) | TW200403872A (zh) |
WO (1) | WO2004021439A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101253618B (zh) * | 2005-09-09 | 2010-12-01 | 夏普株式会社 | 薄膜元件、使用其的显示装置和存储单元、以及它们的制造方法 |
US9142607B2 (en) | 2012-02-23 | 2015-09-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Metal-insulator-metal capacitor |
DE102012205122B4 (de) * | 2012-03-29 | 2024-06-20 | Robert Bosch Gmbh | Kapazitives Ortungsgerät |
JP2017184116A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅回路 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5235266A (en) * | 1975-09-13 | 1977-03-17 | Bayer Ag | Device for producing filling material including foam scrap |
US4323948A (en) * | 1977-12-05 | 1982-04-06 | Westinghouse Electric Corp. | Capacitor structures with improved electrical stress capability |
JPH1126290A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Kyocera Corp | 薄膜コンデンサ |
US6111742A (en) * | 1997-09-22 | 2000-08-29 | Stmicroelectronics S.A. | Implementation of an intermetallic capacitor |
US6198153B1 (en) * | 1997-04-21 | 2001-03-06 | Lsi Logic Corporation | Capacitors with silicized polysilicon shielding in digital CMOS process |
JP2001060661A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-06 | Japan Radio Co Ltd | キャパシタ |
US6235573B1 (en) * | 1997-10-07 | 2001-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming ferroelectric random access memory devices having shared capacitor electrodes |
US6387770B2 (en) * | 1999-02-02 | 2002-05-14 | Conexant Systems, Inc. | Thin-film capacitors and methods for forming the same |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4918454A (en) | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Crystal Semiconductor Corporation | Compensated capacitors for switched capacitor input of an analog-to-digital converter |
US5220483A (en) | 1992-01-16 | 1993-06-15 | Crystal Semiconductor | Tri-level capacitor structure in switched-capacitor filter |
JP2752832B2 (ja) * | 1992-02-24 | 1998-05-18 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 半導体集積回路装置 |
JP2560639B2 (ja) | 1994-05-30 | 1996-12-04 | 日本電気株式会社 | Mimキャパシタ |
US5872695A (en) * | 1997-02-26 | 1999-02-16 | International Business Machines Corporation | Integrated electronic components having conductive filled through holes |
US6285050B1 (en) * | 1997-12-24 | 2001-09-04 | International Business Machines Corporation | Decoupling capacitor structure distributed above an integrated circuit and method for making same |
JP3842111B2 (ja) | 2001-11-13 | 2006-11-08 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-08-29 TW TW092124060A patent/TW200403872A/zh unknown
- 2003-09-01 CN CNB038063603A patent/CN1300849C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-09-01 US US10/501,865 patent/US7030443B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-09-01 EP EP03791437A patent/EP1533844A1/en not_active Withdrawn
- 2003-09-01 WO PCT/JP2003/011132 patent/WO2004021439A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5235266A (en) * | 1975-09-13 | 1977-03-17 | Bayer Ag | Device for producing filling material including foam scrap |
US4323948A (en) * | 1977-12-05 | 1982-04-06 | Westinghouse Electric Corp. | Capacitor structures with improved electrical stress capability |
US6198153B1 (en) * | 1997-04-21 | 2001-03-06 | Lsi Logic Corporation | Capacitors with silicized polysilicon shielding in digital CMOS process |
JPH1126290A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Kyocera Corp | 薄膜コンデンサ |
US6111742A (en) * | 1997-09-22 | 2000-08-29 | Stmicroelectronics S.A. | Implementation of an intermetallic capacitor |
US6235573B1 (en) * | 1997-10-07 | 2001-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming ferroelectric random access memory devices having shared capacitor electrodes |
US6387770B2 (en) * | 1999-02-02 | 2002-05-14 | Conexant Systems, Inc. | Thin-film capacitors and methods for forming the same |
JP2001060661A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-06 | Japan Radio Co Ltd | キャパシタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200403872A (en) | 2004-03-01 |
US20050110068A1 (en) | 2005-05-26 |
WO2004021439A1 (ja) | 2004-03-11 |
EP1533844A1 (en) | 2005-05-25 |
US7030443B2 (en) | 2006-04-18 |
CN1643689A (zh) | 2005-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1062377C (zh) | 多层穿心式电容器阵列 | |
CN1141756C (zh) | 表面安装型天线和包括它的通信装置 | |
CN1113584C (zh) | 印刷电路板装置 | |
CN1805143A (zh) | 电感器,谐振电路,半导体集成电路,振荡器以及通信装置 | |
CN1151588C (zh) | 表面安装型天线和包括它的通信装置 | |
CN1779966A (zh) | 半导体器件 | |
CN1221036C (zh) | 多端子型mos可变电容器 | |
CN1851921A (zh) | 半导体器件 | |
CN1481603A (zh) | 屏蔽汞齐和被屏蔽的能量路径及用于单个或多个带公共参考节点电路的其它元件 | |
CN1661741A (zh) | 层叠电容器 | |
CN101034621A (zh) | 层叠电容器及其安装构造 | |
CN1666342A (zh) | 半导体装置 | |
US10707021B2 (en) | Multilayer ceramic electronic component and board having the same | |
CN1787136A (zh) | 多层片状电容器和多层片状电容器阵列 | |
CN1622452A (zh) | 平衡-不平衡变换器 | |
CN1578132A (zh) | 声表面波器件和通信设备 | |
CN1947249A (zh) | 具有抗esd电容器的集成电路布置和相应的制造方法 | |
CN1300849C (zh) | 金属绝缘体金属电容器 | |
CN1340914A (zh) | 压电振荡器 | |
JP4509390B2 (ja) | 改善された集積型の発振器及び調整可能な回路 | |
CN1578152A (zh) | 低通滤波电路及反馈系统 | |
CN1469545A (zh) | 宽带除噪特性好、构造小型简单的传送线路型噪声滤波器 | |
US20140117501A1 (en) | Differential moscap device | |
US7818704B1 (en) | Capacitive decoupling method and module | |
CN1703829A (zh) | 可变延迟线 |
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 | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200601 Address after: Kyoto Japan Patentee after: Panasonic semiconductor solutions Co.,Ltd. Address before: Osaka Japan Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. |
|
TR01 | Transfer of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070214 Termination date: 20210901 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |