CN205177828U - 一种mim结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种MIM结构，包括第一MIM结构和第二MIM结构、顶层金属层和保险丝(Metal？Fuse)；所述第一MIM结构包括第一金属层、第一介质层和第一上极板；所述第二MIM结构包括第二金属层、第二介质层和第二上极板；所述顶层金属层包括第一顶层金属层、第二顶层金属层和第三顶层金属层；第二金属层通过第一通孔与第一上极板电连；第一顶层金属层通过第二通孔与第二金属层电连；第二顶层金属层通过第三通孔与第二上极板电连，第三顶层金属层通过第四通孔与第一金属层电连；所述保险丝形成于第二顶层金属层和第三顶层金属层之间。本实用新型在第二顶层金属层和第三顶层金属层之间设置保险丝，通过保险丝是否熔断，并使三个焊垫(Pad)处于不同的电性状态，从而获得具有不同电容值的MIM结构。

Description

一种MIM结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种MIM结构。

背景技术

电容器是在超大规模集成电路中常用的无源元件，其主要包括多晶硅-绝缘体-多晶硅(PIP，Polysilicon-Insulator-Polysilicon)、金属-绝缘体-硅(MIS，Metal-Insulator-Silicon)和金属-绝缘体-金属(MIM，Metal-Insulator-Metal)等。其中，由于MIM电容器对晶体管造成的干扰最小，且可以提供较好的线性度(Linearity)和对称度(Symmetry)，因此得到了更加广泛的应用，特别是混合信号(Mixed-signal)和射频(RF，RadioFrequency)领域。

目前，不同电容值的电容器需要不同的MIM工艺制作。如图1所示为一个单位MIM结构示意图，该MIM结构包括：第一金属层11；第一介质层12，形成于所述第一金属层11表面；第一上极板13，形成于所述第一介质层12表面；第一顶层金属层31，通过第一通孔41与所述第一金属层11相连；第二顶层金属层32，通过第二通孔42与第一上极板13相连。

如图2为堆叠MIM结构示意图，该MIM结构包括：第一MIM结构1和第二MIM结构2、顶层金属层；所述第一MIM结构1包括：第一金属层11、形成于所述第一金属层11表面的第一介质层12、以及形成于所述第一介质层12表面的第一上极板13；所述第二MIM结构2包括：第二金属层21、形成于所述第二金属层21表面的第二介质层22、以及形成于所述第二介质层22表面的第二上极板23；所述顶层金属层包括：第一顶层金属层31和第二顶层金属层32；所述第二金属层21通过第一通孔41与所述第一上极板13电连；所述第一顶层金属层31通过第二通孔42与所述第二金属层21电连；所述第二顶层金属层32通过第三通孔43与所述第二上极板23电连，所述第二顶层金属层32还通过第四通孔44与所述第一金属层11电连。

以上两种不同电容的MIM结构需要不同的工艺制作，而不同的工艺需要花费大量的人力和物力来维护，这将给生产带来许多困难，生产成本增加。

因此，提供一种能够满足不同电容要求的MIM结构实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种MIM结构，用于解决现有技术中不同的电容器需要不同的制作工艺的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种MIM结构，所述MIM结构至少包括：第一MIM结构和第二MIM结构、顶层金属层以及保险丝；

所述第一MIM结构包括：第一金属层、形成于所述第一金属层表面的第一介质层、以及形成于所述第一介质层表面的第一上极板；

所述第二MIM结构包括：第二金属层、形成于所述第二金属层表面的第二介质层、以及形成于所述第二介质层表面的第二上极板；

所述顶层金属层包括：第一顶层金属层、第二顶层金属层和第三顶层金属层；

所述第二金属层通过第一通孔与所述第一上极板电连；所述第一顶层金属层通过第二通孔与所述第二金属层电连；所述第二顶层金属层通过第三通孔与所述第二上极板电连，所述第三顶层金属层通过第四通孔与所述第一金属层电连；

所述保险丝形成于所述第二顶层金属层和第三顶层金属层之间。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述第一顶层金属层通过第一焊垫连接外界信号，所述第二顶层金属层通过第二焊垫连接外界信号，所述第三顶层金属层通过第三焊垫连接外界信号。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述保险丝未熔断，在所述第一焊垫上施加电压，第二焊垫和第三焊垫均接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构和第二MIM结构的并联电容。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述保险丝熔断，在所述第一焊垫悬空，所述第二焊垫施加电压，所述第三焊垫接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构和第二MIM结构的串联电容。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述保险丝熔断，在所述第一焊垫施加电压，所述第二焊垫悬空，所述第三焊垫接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构的电容。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述保险丝熔断，在所述第一焊垫施加电压，所述第二焊垫接地，所述第三焊垫悬空的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第二MIM结构的电容。

作为本实用新型MIM结构的一种优化的方案，所述第四通孔包括上通孔和下通孔，在所述上通孔和下通孔之间形成有与所述第二金属层位于同一布线层的金属连线。

如上所述，本实用新型的MIM结构，包括：第一MIM结构和第二MIM结构、顶层金属层以及保险丝；所述第一MIM结构包括：第一金属层、形成于所述第一金属层表面的第一介质层、以及形成于所述第一介质层表面的第一上极板；所述第二MIM结构包括：第二金属层、形成于所述第二金属层表面的第二介质层、以及形成于所述第二介质层表面的第二上极板；所述顶层金属层包括：第一顶层金属层、第二顶层金属层和第三顶层金属层；所述第二金属层通过第一通孔与所述第一上极板连接；所述第一顶层金属层通过第二通孔与所述第二金属层相连；所述第二顶层金属层通过第三通孔与所述第二上极板相连，所述第三顶层金属层通过第四通孔与所述第一金属层相连；所述保险丝形成于所述第二顶层金属层和第三顶层金属层之间。本实用新型通过在第二顶层金属层和第三顶层金属层之间设置一保险丝，通过保险丝是否熔断，并使第一焊垫、第二焊垫和第三焊垫处于不同的电性状态，从而获得具有不同电容值的MIM结构。

附图说明

图1显示为现有技术中的一个单位MIM结构示意图。

图2显示为现有技术中的堆叠MIM结构示意图。

图3显示为本实用新型的MIM结构示意图。

图4显示为本实用新型的MIM结构的电路示意图。

图5显示为本实用新型的保险丝的一种结构示意图。

元件标号说明

1第一MIM结构

11第一金属层

12第一介质层

13第一上极板

2第二MIM结构

21第二金属层

22第二介质层

23第二上极板

31第一顶层金属层

32第二顶层金属层

33第三顶层金属层

41第一通孔

42第二通孔

43第三通孔

44第四通孔

441上通孔

442下通孔

443金属连线

5保险丝

61第一焊垫

62第二焊垫

63第三焊垫

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图3至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图3所示，本实用新型提供一种MIM结构，所述MIM结构至少包括：第一MIM结构1和第二MIM结构2、顶层金属层以及保险丝5(MetalFuse)。

所述第一MIM结构1包括：第一金属层11、第一介质层12和第一上极板13。所述第一介质层12形成于所述第一金属层11表面，所述第一上极板13形成于所述第一介质层12表面，其中第一金属层11是作为第一MIM结构1的下极板。所述第一金属层11、第一介质层12和第一上极板13形成第一MIM电容叠层结构。

在所述第一MIM结构1中，所述第一介质层12和第一上极板13仅覆盖部分第一金属层11表面，未覆盖的第一金属层11表面用于制作通孔。所述第一介质层12可以为常见的绝缘材料，如SiN或者其他绝缘材料。所述第一上极板13可以是TaN/Ta。

所述第二MIM结构2包括：第二金属层21、第二介质层22和第二上极板23。所述第二介质层22形成于所述第二金属层21表面，所述第二上极板23形成于所述第二介质层22表面，其中第二金属层21是作为第二MIM结构2的下极板。所述第二金属层21、第二介质层22和第二上极板23形成第二MIM电容叠层结构。

在所述第二MIM结构2中，所述第二介质层22和第二上极板23仅覆盖部分第二金属层表面21，未覆盖的第二金属层21表面用于制作通孔。所述第二介质层22可以为常见的绝缘材料，如SiN或者其它绝缘材料。所述第二上极板23可以是TaN/Ta。

所述顶层金属层包括：第一顶层金属层31、第二顶层金属层32和第三顶层金属层33。所述第一顶层金属层31、第二顶层金属层32和第三顶层金属层33位于顶部的同一层，且分别通过第一焊垫61、第二焊垫62和第三焊垫63连接外界信号。

所述第二金属层21通过第一通孔41与所述第一上极板13连接；所述第一顶层金属层31通过第二通孔42与所述第二金属层21相连；所述第二顶层金属层32通过第三通孔43与所述第二上极板23相连，所述第三顶层金属层33通过第四通孔44与所述第一金属层11相连。

其中，第一通孔41、第二通孔42、第三通孔43、第四通孔44中填充有诸如钨或者铜之类的导电金属，以形成电性连接作用。

进一步地，所述第四通孔44包括上通孔441和下通孔442，在所述上通孔441和下通孔442之间形成有与所述第二金属层21位于同一布线层的金属连线443。

所述保险丝5形成于所述第二顶层金属层32和第三顶层金属层33之间。所述保险丝5在通过一定的电流时，保险丝中的金属线或片能够通过电迁移或产生高温而熔断，导致第二顶层金属层32和第三顶层金属层33之间断开。当保险丝未熔断时，则可以通过保险丝5使所述第二顶层金属层32和第三顶层金属层33电连。

所述保险丝5的形状可以是如图3所示的情况，由一段面积较窄的金属线和形成于所述金属线两侧的三角形金属构成。在另一实施例中，所述保险丝5的形状还可以是如图5所示的情况，为面积较窄的金属线和面积较宽的六边形金属交替构成。当然，面积较窄的金属线两侧的金属结构不仅仅限于列举的三角形和六边形金属，也可以是其他任何合适形状的金属。通过面积较窄的金属线，保险丝5在一定条件下可以熔断，使第二顶层金属层32和第三顶层金属层33之间断开。

图4所示为本实用新型的MIM结构简化的电路示意图。从图4可以看出：

1)当所述保险丝5未熔断时，在所述第一焊垫61上施加电压，将所述第二焊垫62和第三焊垫63均接地，此时所述MIM结构由所述第一MIM结构1和第二MIM结构2的并联构成，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构1和第二MIM结构2的并联电容。

若第一MIM结构1和第二MIM结构2的电容相同，则并联后总的电容为单个电容的两倍。

2)当所述保险丝5电迁移或者产生高温熔断时，将所述第一焊垫61悬空，所述第二焊垫62上施加电压，并将所述第三焊垫63接地，此时所述MIM结构由所述第一MIM结构1和第二MIM结构2的串联构成，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构1和第二MIM结构2的串联电容。

若第一MIM结构1和第二MIM结构2的电容相同，则串联后总的电容为单个电容的一半。

3)当所述保险丝5产生电迁移或高温熔断时，在所述第一焊垫61施加电压，将所述第二焊垫62悬空，所述第三焊垫63接地，此时，第二MIM结构2并未接入电路中，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构1的电容。

4)当所述保险丝5产生电迁移或高温熔断时，在所述第一焊垫61施加电压，将所述第二焊垫62接地，所述第三焊垫63悬空，此时，第一MIM结构1并未接入电路中，所述MIM结构的电容等于所述第二MIM结构2的电容。

因此，可以利用一种标准的MIM工艺流程制作本实用新型的MIM结构，实现不同的电容值，从而节约工艺成本。

综上所述，本实用新型提供一种MIM结构，包括第一MIM结构和第二MIM结构、顶层金属层和保险丝；所述第一MIM结构包括第一金属层、第一介质层和第一上极板；所述第二MIM结构包括第二金属层、第二介质层和第二上极板；所述顶层金属层包括第一顶层金属层、第二顶层金属层和第三顶层金属层；第二金属层通过第一通孔与第一上极板电连；第一顶层金属层通过第二通孔与第二金属层电连；第二顶层金属层通过第三通孔与第二上极板电连，第三顶层金属层通过第四通孔与第一金属层电连；所述保险丝形成于第二顶层金属层和第三顶层金属层之间。本实用新型在第二顶层金属层和第三顶层金属层之间设置保险丝，通过保险丝是否熔断，并使三个焊垫处于不同的电性状态，从而获得具有不同电容值的MIM结构。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种MIM结构，其特征在于，所述MIM结构至少包括：第一MIM结构和第二MIM结构、顶层金属层以及保险丝；

所述第一MIM结构包括：第一金属层、形成于所述第一金属层表面的第一介质层、以及形成于所述第一介质层表面的第一上极板；

所述第二MIM结构包括：第二金属层、形成于所述第二金属层表面的第二介质层、以及形成于所述第二介质层表面的第二上极板；

所述顶层金属层包括：第一顶层金属层、第二顶层金属层和第三顶层金属层；

所述第二金属层通过第一通孔与所述第一上极板电连；所述第一顶层金属层通过第二通孔与所述第二金属层电连；所述第二顶层金属层通过第三通孔与所述第二上极板电连，所述第三顶层金属层通过第四通孔与所述第一金属层电连；

所述保险丝形成于所述第二顶层金属层和第三顶层金属层之间。

2.根据权利要求1所述的MIM结构，其特征在于：所述第一顶层金属层通过第一焊垫连接外界信号，所述第二顶层金属层通过第二焊垫连接外界信号，所述第三顶层金属层通过第三焊垫连接外界信号。

3.根据权利要求2所述的MIM结构，其特征在于：所述保险丝未熔断，在所述第一焊垫上施加电压，第二焊垫和第三焊垫均接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构和第二MIM结构的并联电容。

4.根据权利要求2所述的MIM结构，其特征在于：所述保险丝熔断，在所述第一焊垫悬空，所述第二焊垫施加电压，所述第三焊垫接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构和第二MIM结构的串联电容。

5.根据权利要求2所述的MIM结构，其特征在于：所述保险丝熔断，在所述第一焊垫施加电压，所述第二焊垫悬空，所述第三焊垫接地的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第一MIM结构的电容。

6.根据权利要求2所述的MIM结构，其特征在于：所述保险丝熔断，在所述第一焊垫施加电压，所述第二焊垫接地，所述第三焊垫悬空的情况下，所述MIM结构的电容等于所述第二MIM结构的电容。

7.根据权利要求1所述的MIM结构，其特征在于：所述第四通孔包括上通孔和下通孔，在所述上通孔和下通孔之间形成有与所述第二金属层位于同一布线层的金属连线。