CN217983337U - 一种电容器及芯片 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电容器及芯片，涉及芯片设计领域。其中，电容器包括：衬底、阱区、第一有源区、第二有源区、多晶硅以及电容器本体。衬底掺杂有第一类型的离子，阱区形成于衬底的表面，并从衬底的表面延伸至衬底的内部。阱区掺杂有第二类型的离子，第一类型的离子与第二类型的离子的极性相反。第一有源区和第二有源区注入于阱区部分区域，多晶硅淀积于相邻两个第二有源区之间。电容器本体设置于第一有源区的上方区域。将此电容器应用于芯片，可以提高芯片中设置电容器区域的有源区和多晶硅的密度，进而提高芯片的可靠性。

Description

一种电容器及芯片

技术领域

本申请实施例涉及芯片设计领域，具体涉及一种电容器及芯片。

背景技术

在半导体制造中，由于MIM电容器可以提供较好的频率以及温度相关特性，降低与CMOS前端工艺整合的困难度及复杂度，因而被广泛用于各种集成电路中。

现有技术中，MIM电容器主要包括顶层金属、第一极板和第二极板。其中，第二极板设置于第一极板和顶层金属之间，第二极板还通过通孔与顶层金属连接。

然而，这种MIM电容器应用于芯片中，会影响芯片的可靠性。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种电容器及芯片，克服了或者至少部分地解决了上述MIM电容器应用于芯片中，影响芯片的可靠性的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种电容器，包括：衬底、阱区、第一有源区、第二有源区、多晶硅以及电容器本体。其中，衬底掺杂有第一类型的离子，阱区形成于衬底的表面，并从衬底的表面延伸至衬底的内部。阱区掺杂有第二类型的离子，第一类型的离子与第二类型的离子的极性相反。第一有源区和第二有源区注入于阱区部分区域，多晶硅淀积于相邻两个第二有源区之间，电容器本体设置于第一有源区的上方区域。

在本申请实施例中，电容器包括：衬底、阱区、第一有源区、第二有源区、多晶硅以及电容器本体。将此电容器应用于芯片，可以提高芯片中设置电容器区域的有源区的密度和多晶硅的密度，进而提高芯片的可靠性。而且，本实施例提供的电容器本体设置于第一有源区的上方，第一有源区注入于阱区部分区域，这样，使得第一极板和第一有源区之间的距离较远，可以减小第一极板和下方的填充结构之间产生的寄生电容。

在一种可选的方式中，电容器本体包括：第一极板，第二极板以及顶层金属。第二极板设置于第一极板和顶层金属之间，且顶层金属与第二极板电连接。

在一种可选的方式中，电容器还包括：隔离结构，隔离结构为中空结构，电容器本体容纳于隔离结构内。

本实施例中，通过设置隔离结构可以提高电容器的刻蚀精度，可以减小电容器周围器件和电容器本体之间产生的不必要的寄生电容。

在一种可选的方式中，隔离结构包括第一金属层。第二有源区通过第一接触孔与第一金属层连接，多晶硅通过第二接触孔与第一金属层连接。

通过第一接触孔和第二接触孔，可以将有源区和多晶硅都通过第一金属层连接到一起，起到降低阱电阻的作用。

在一种可选的方式中，第一有源区的面积和第二有源区的面积之和与多晶硅的面积相等。

这样，将此电容器用于芯片中，可以使芯片中电容器所在区域的多晶硅的面积和有源区的面积相等，能够使芯片中的多晶硅和有源区的比例更均衡，从而提高芯片的性能。

在一种可选的方式中，多晶硅的下方形成有浅槽隔离区。

在一种可选的方式中，隔离结构还包括第二金属层，隔离结构中的第一金属层通过第一通孔与第二金属层连接。第一金属层与第一极板基于同一掩膜版形成，第二金属层与顶层金属基于同一掩膜版形成。

第一金属层和第二金属层形成于电容器本体的侧面，可以从侧面包围电容器本体，增强了电容器的整体抗噪声能力。而且，第一金属层与第一极板基于同一掩膜版形成，第二金属层与顶层金属基于同一掩膜版形成，可以提高电容器的刻蚀精度，降低电容器的生产成本。

在一种可选的方式中，隔离结构还包括第二金属层、第三金属层。隔离结构中的第一金属层通过第一通孔与第二金属层连接，第二金属层通过第二通孔与第三金属层连接。第二金属层与第一极板基于同一掩膜版形成，第三金属层与顶层金属基于同一掩膜版形成。

第一金属层、第二金属层和第三金属层均形成于电容器本体的侧面，可以从侧面包围电容器本体，增强了电容器的整体抗噪声能力。而且，第二金属层与第一极板基于同一掩膜版形成，第三金属层与顶层金属基于同一掩膜版形成，在提高电容器的刻蚀精度的同时，还可以使电容器本体的第一极板距离下方的衬底较远，减小第一极板与下方的衬底之间产生的寄生电容。

在一种可选的方式中，隔离结构还包括第四金属层，第三金属层通过第三通孔与第四金属层连接，第四金属层高于顶层金属。

通过使第四金属层高于顶层金属，可以减小邻近电容器的其他器件与顶层金属之间产生的寄生电容，并且减小高于电容器本体的其他器件与顶层金属之间产生的寄生电容，进一步增强电容器的整体抗噪声能力。

在一种可选的方式中，第三金属层在衬底所在平面的投影区域位于第四金属层在衬底所在平面的投影区域内，且第四金属层在衬底所在平面的投影区域的面积大于第三金属层在衬底所在平面的投影区域的面积。

由此，可以让第四金属层更好的包围电容器本体，能够增强电容器的整体抗噪声能力。

在一种可选的方式中，第四金属层在衬底所在平面的投影和电容器本体在衬底所在平面的投影无重合区域。

这样，第四金属层不会存在于电容器本体的正上方，在增强电容器的整体抗噪声能力的同时，又可以大大减小顶层金属和第四金属层之间产生寄生电容。

在一种可选的方式中，第一类型为P型，第二类型为N型。

在一种可选的方式中，第一类型为N型，第二类型为P型。

本申请第二方面还提供了一种芯片，包括本申请第一方面提供的电容器。

本申请提供的芯片，提高了电容器所在区域的有源区的密度和多晶硅的密度，提高了芯片的可靠性。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种设置于电容器本体下方的多晶硅和有源区的版图示意图。

图2为本申请实施例提供的电容器的剖面示意图。

附图标记说明：

01、衬底；02、阱区；03、第一有源区；04、第二有源区；05、多晶硅；06、第一金属层；07、第二接触孔；08、浅槽隔离区；09、第一极板；10、顶层金属；11、第二极板；12、金属通孔；13、第二金属层；14、第一通孔；15、第三金属层；16、第二通孔；17、第四金属层；18、第三通孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的一种电容器及芯片的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，诸如X方向、Y方向以及Z方向等用于说明本实施例的一种电容器及芯片的各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的，且尽管当电容器及芯片的各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的，但是当这些位置改变时，这些方向应有不同的解释，以对应所述改变。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，随着半导体行业的发展，电容器被广泛用于各种集成电路中。发明人发现，在芯片制造过程中，不仅需要使整个芯片中有源区的密度和多晶硅的密度达到一定的比例，还需要芯片中各个区域的有源区的密度和多晶硅的密度达到一定的比例。然而，在芯片中设置有电容器的部分区域内，由于电容器体积较大，会造成此区域内的有源区的密度和多晶硅的密度较低，影响到芯片的可靠性。

由此，本申请一些实施例提供了一种电容器，在应用于芯片中时可以提高芯片的可靠性。具体请参考图1和图2，图1为本申请实施例提供的一种设置于电容器本体下方的多晶硅和有源区的版图示意图，图2为本申请实施例提供的电容器的剖面示意图。

如图1和图2所示，本申请实施例提供的电容器包括：衬底01、阱区02、第一有源区03、第二有源区04、多晶硅05以及电容器本体。其中，衬底01掺杂有第一类型的离子，阱区02形成于衬底01的表面，并从衬底01的表面延伸至衬底01的内部。阱区02掺杂有第二类型的离子，第一类型的离子与第二类型的离子的极性相反。第一有源区03和第二有源区04注入于阱区02部分区域，多晶硅05淀积于相邻两个第二有源区04之间。电容器本体设置于第一有源区03的上方区域。例如，如图1所示，多晶硅05包括4个形状相同的长方形区域，第二有源区04包括4个形状相同的，相较于第一有源区03较小的方形区域，多晶硅05和第二有源区04共同包围的内部区域为第一有源区03。这样，设置于电容器下方的多晶硅05的区域和有源区的区域都是形状规则的区域，便于生产工艺的实现。

在实际应用中，第一类型的离子可以是P型离子，例如，硼、镓和铟等，也可以是N型离子，例如，磷和砷等。第二类型的离子可以是N型离子，也可以是P型离子。其中，若第一类型为P型离子，则衬底01为P型衬底；相应的，第二类型的离子为N型离子，阱区02为N型阱区。若第一类型为N型离子，则衬底01为N型衬底；相应的，第二类型的离子为P型离子，阱区02为P型阱区。

参考图2，电容器本体包括：第一极板09，第二极板11以及顶层金属10。第二极板11设置于第一极板09和顶层金属10之间，顶层金属10、第一极板09和第二极板11均互相平行设置，且顶层金属10与第二极板11电连接。例如，顶层金属10通过金属通孔12与第二极板11电连接，金属通孔12可以为多个。

在本申请实施例中，电容器包括：衬底01、阱区02、第一有源区03、第二有源区04、多晶硅05以及电容器本体。将此电容器应用于芯片，可以提高芯片中设置电容器区域的有源区的密度和多晶硅05的密度，进而提高芯片的可靠性。而且，在电容器本体和衬底01之间填充有多晶硅05，还可以很好的隔离电容器本体和衬底01之间的噪声耦合。

在实际应用中，发明人发现芯片的性能不仅多晶硅05和有源区各自的密度相关，而且与多晶硅05和有源区的密度比例相关。。

基于此，参考图1，可选地，可以使多晶硅05的面积占版图的总面积的30％-70％，例如，使多晶硅05的面积可以占版图的总面积的45％。这样，可以使设置于电容器本体下方的总的多晶硅05和有源区的比例更加均衡。

在一种可选的方式中，可以使第一有源区03的面积和第二有源区04的面积之和与多晶硅05的面积相等，此时，多晶硅05的面积占版图的总面积的50％。

这样，能够使设置于电容器本体下方的多晶硅05的面积和有源区的面积相等，进一步地，将此电容器用于芯片中，可以使芯片中电容器所在区域的多晶硅05的面积和有源区的面积相等，使得芯片中的多晶硅05和有源区的比例均衡，从而提高芯片的性能。

在实际应用中，可以在多晶硅05的下方形成浅槽隔离区08。

在一些实施例中，为减小电容器周围器件和电容器本体之间产生的不必要的寄生电容，本申请提供的电容器还可以包括隔离结构。其中，隔离结构为中空结构，电容器本体可以容纳于隔离结构内。

本实施例中，通过设置隔离结构可以提高电容器的刻蚀精度，可以减小电容器周围器件和电容器本体之间产生的不必要的寄生电容。

上述实施例中，电容器包括了阱区02，为了防止阱电阻对电容器的性能造成影响，本实施例提供的隔离结构可以包括第一金属层06。第二有源区04通过第一接触孔与第一金属层06连接，多晶硅05通过第二接触孔07与第一金属层06连接。其中，第一接触孔和第二接触孔07均可以为多个。

可以看出，通过设置第一接触孔和第二接触孔07，可以将有源区和多晶硅05都通过第一金属层连接到一起，起到降低阱电阻的作用。

在一个实施例中，考虑到电容器可能受到其他器件的影响，为提高电容器的整体抗噪声能力，隔离结构还可以包括第二金属层13。隔离结构中的第一金属层06通过第一通孔14与第二金属层13连接，其中，第二金属层13高于第一金属层06，第二金属层13在衬底01所在平面的投影可以和第一金属层06在衬底01所在平面的投影完全重合，第一通孔14可以为多个。第一金属层06与第一极板09基于同一掩膜版形成，第二金属层13与顶层金属10基于同一掩膜版形成。

此时，第一金属层06和第二金属层13均形成于电容器本体的侧面，可以从侧面包围电容器本体，增强了电容器的整体抗噪声能力。而且，第一金属层06与第一极板09基于同一掩膜版形成，第二金属层13与顶层金属10基于同一掩膜版形成，可以提高电容器的刻蚀精度，降低电容器的生产成本。

值得指出的是，上述实施例中提供的电容器，在电容器本体下方包括金属材料，电容器的第一极板09也包括金属材料，这样，两者之间易于产生对电容器的性能造成不利影响的寄生电容。

因此，在一种可选的方式中，隔离结构还可以包括第二金属层13、第三金属层15。其中，第三金属层15高于第二金属层13，第三金属层15在衬底01所在平面的投影可以和第二金属层13在衬底01所在平面的投影完全重合。隔离结构中的第一金属层06通过第一通孔14与第二金属层13连接，第二金属层13通过第二通孔16与第三金属层15连接，第一通孔14和第二通孔16均可以为多个。第二金属层13与第一极板09基于同一掩膜版形成，第三金属层15与顶层金属10基于同一掩膜版形成，此时，第二通孔16和金属通孔12可以是一起形成的。

第一金属层06、第二金属层13和第三金属层15均形成于电容器本体的侧面，可以从侧面包围电容器本体，增强了电容器的整体抗噪声能力。而且，第二金属层13与第一极板09基于同一掩膜版形成，第三金属层15与顶层金属10基于同一掩膜版形成，在提高电容器的刻蚀精度的同时，还可以使第一极板09距离下方的衬底01较远，减小第一极板09与下方的衬底01之间产生的寄生电容。

在一种可选的方式中，参考图2，隔离结构还可以包括第四金属层17，其中，第四金属层17高于第三金属层15。第三金属层15通过第三通孔18与第四金属层17连接，第三通孔18可以为多个，第四金属层17高于顶层金属10。

通过使第四金属层17高于顶层金属10，可以减小邻近电容器的其他器件与顶层金属10之间产生的寄生电容，并且减小高于电容器本体的其他器件与顶层金属10之间产生的寄生电容，进一步增强电容器的整体抗噪声能力。

在实际应用中，为了让第四金属层17更好的包围电容器本体，参考图2，第三金属层15在衬底01所在平面的投影区域位于第四金属层17在衬底01所在平面的投影区域内，且第四金属层17在衬底01所在平面的投影区域的面积大于第三金属层15在衬底01所在平面的投影区域的面积。由此，可以让第四金属层17更好的包围电容器本体，能够增强电容器的整体抗噪声能力。

需要说明的是，因为第四金属层17与顶层金属10均为金属材料，两者之间也会产生寄生电容，

基于此，本实施例中，可以使第四金属层17在衬底01所在平面的投影和电容器本体在衬底01所在平面的投影无重合区域。这样，第四金属层17不会存在于电容器本体的正上方，在增强电容器的整体抗噪声能力的同时，又可以大大减小顶层金属10和第四金属层17之间产生的寄生电容。

另需说明的是，在实际应用中，本实施例提供的电容器的隔离结构，可以根据实际需求包括更多的金属层，第一极板09和顶层金属10分别与第几层金属层是基于同一掩膜版形成的，也可以有所改变。本实施例对此不做具体限制。

例如，电容器的隔离结构还可以包括第五金属层和第六金属层，第六金属层高于第五金属层，第五金属层高于第四金属层17。又例如，使第一极板09与第三金属层15基于同一掩膜版形成，顶层金属10与第四金属层17基于同一掩膜版形成。这时，第六金属层为最高层金属，参考前述实施例的描述，第一金属层06、第二金属层13、第三金属层15、第四金属层17和第五金属层分别在衬底01所在平面的投影可以均完全重合，第六金属层在衬底01所在平面的投影区域可以大于第五金属层在衬底01所在平面的投影区域，第六金属层在衬底01所在平面的投影和电容器本体在衬底01所在平面的投影无重合区域。

也就是说，本领域技术人员可以综合电容器的抗噪声能力、可能产生的寄生电容的大小以及制作成本等因素，选择出最合适的金属层的层数，以及第一极板09和顶层金属12分别与第几层金属层基于同一掩膜版形成的，本申请实施例对此不作限制。

本申请另一实施例还提供了一种芯片，包括以上任意一个实施例中提供的电容器，上述实施例中所描述的细节在本实施例依然适用，在此不再赘述。

本实施例提供的芯片，提高了电容器所在区域的有源区的密度和多晶硅的密度，提高了芯片的可靠性。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种电容器，其特征在于，包括：衬底、阱区、第一有源区、第二有源区、多晶硅以及电容器本体，其中；

所述衬底掺杂有第一类型的离子；

所述阱区形成于所述衬底的表面，并从所述衬底的表面延伸至所述衬底的内部；所述阱区掺杂有第二类型的离子；所述第一类型的离子与所述第二类型的离子的极性相反；

所述第一有源区和所述第二有源区注入于所述阱区部分区域；

所述多晶硅淀积于相邻两个所述第二有源区之间；

所述电容器本体设置于所述第一有源区的上方区域。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器本体包括：第一极板，第二极板以及顶层金属；

所述第二极板设置于所述第一极板和所述顶层金属之间，且所述顶层金属与所述第二极板电连接。

3.根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，还包括：

隔离结构，所述隔离结构为中空结构，所述电容器本体容纳于所述隔离结构内。

4.根据权利要求3所述的电容器，其特征在于，所述隔离结构包括第一金属层，所述第二有源区通过第一接触孔与所述第一金属层连接，所述多晶硅通过第二接触孔与所述第一金属层连接。

5.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述第一有源区的面积和所述第二有源区的面积之和与所述多晶硅的面积相等。

6.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述多晶硅的下方形成有浅槽隔离区。

7.根据权利要求4所述的电容器，其特征在于，所述隔离结构还包括第二金属层，所述隔离结构中的第一金属层通过第一通孔与所述第二金属层连接；

所述第一金属层与所述第一极板基于同一掩膜版形成；

所述第二金属层与所述顶层金属基于同一掩膜版形成。

8.根据权利要求4所述的电容器，其特征在于，所述隔离结构还包括第二金属层、第三金属层，所述隔离结构中的第一金属层通过第一通孔与所述第二金属层连接，所述第二金属层通过第二通孔与所述第三金属层连接；

所述第二金属层与所述第一极板基于同一掩膜版形成；

所述第三金属层与所述顶层金属基于同一掩膜版形成。

9.根据权利要求8所述的电容器，其特征在于，所述隔离结构还包括第四金属层，所述第三金属层通过第三通孔与所述第四金属层连接；

所述第四金属层高于所述顶层金属。

10.根据权利要求9所述的电容器，其特征在于，所述第三金属层在所述衬底所在平面的投影区域位于所述第四金属层在所述衬底所在平面的投影区域内，且所述第四金属层在所述衬底所在平面的投影区域的面积大于所述第三金属层在所述衬底所在平面的投影区域的面积。

11.根据权利要求10所述的电容器，其特征在于，所述第四金属层在所述衬底所在平面的投影和所述电容器本体在所述衬底所在平面的投影无重合区域。

12.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述第一类型为P型，所述第二类型为N型。

13.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述第一类型为N型，所第二类型为P型。

14.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1～13中任一项所述的电容器。

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