DE112012001824B4

DE112012001824B4 - Ineinandergreifender, vertikaler, nativer Kondensator

Info

Publication number: DE112012001824B4
Application number: DE112012001824.9T
Authority: DE
Inventors: Eric Thompson; Roger A. Booth Jr.; Ning Lu; Christopher S. Putnam
Original assignee: GlobalFoundries Inc
Current assignee: GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: CN103597598A; US8916919B2; WO2012177380A3; WO2012177380A2; CN103597598B; DE112012001824T5; GB201322254D0; US20120326270A1; GB2505613A

Abstract

Metallkondensatorstruktur, die eine Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) und zumindest eine Durchkontaktierungsebenenstruktur (31, 32, 33, 34, 41 oder 42) aufweist, wobei auf jeder Leitungsebene die Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) aufweist: eine erste Leitungsebenenstruktur (15 oder 25), die eine erste rechteckige Laschenstruktur (13 oder 23), die eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) aufweist, die von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) vorstehen und daran angrenzen; und eine zweite Leitungsebenenstruktur (16 oder 26), die eine zweite rechteckige Laschenstruktur (14 oder 24), die eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) aufweist, die von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24) vorstehen und daran angrenzen, wobei: die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) gemeinsam eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) bilden, die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist; und die erste rechteckige Laschenstruktur (13 oder 23) und die zweite rechteckige Laschenstruktur (14 oder 24) nicht in einen Bereich zwischen der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) und der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24) vorstehen; und jede der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23) und der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24) eine Laschenbreite aufweist, die zumindest 150% des Rasterabstands beträgt; und ...

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Kondensatorstrukturen und im Besonderen auf Kondensatorstrukturen, die ineinandergreifende Leiterbahnen aufweisen, und auf Verfahren zum Fertigen derselben.
Back-End-of-Line(BEOL)-Metallkondensatoren sind als Einheiten für Anwendungen von Halbleiterwerken und Server-Anwendungen von Bedeutung. BEOL-Kondensatoren weisen elektrische Eigenschaften auf, die für analoge Schaltungen vorteilhaft sind. Beispielsweise stellen BEOL-Metallkondensatoren eine gute Fehlanpassungstoleranz, geringe parasitäre Kapazität und niedrige Spannungs- und Temperaturkoeffizienten der Kapazität bereit.
BEOL-Metallkondensatoren setzen Leiterbahnen ein, die in eine Schicht eines dielektrischen Materials eingebettet sind. Die Leiterbahnen werden zur selben Zeit, in der sonstige Metallleitungen für Metallverbindungsstrukturen ausgebildet werden, als Metallleitungen ausgebildet, die Leitungsgräben in der Schicht dielektrischen Materials füllen. Der Abstand zwischen den Leiterbahnen ist üblicherweise eine kritische Abmessung, d. h. die kleinste Abmessung, die durch Lithographieverfahren gedruckt werden kann. Da solche BEOL-Metallkondensatoren in denselben Bearbeitungsschritten ausgebildet werden, die zum Ausbilden sonstiger Metallverbindungsstrukturen eingesetzt werden, können solche BEOL-Metallkondensatoren gefertigt werden, ohne zusätzliche Bearbeitungskosten zu verursachen.
Mit zunehmender Skalierung von Halbleitereinheiten und abnehmendem Rasterabstand von Metallleitungen entstehen neue Beschränkungen bei der Strukturierung. Diese Beschränkungen können häufig dazu führen, dass eine Skalierung vorhandener Entwürfe in neue Technologien unmöglich wird. Daher besteht ein Bedarf an neuen und flexiblen Entwürfen für BEOL-Metallkondensatoren.
Der Stand der Technik wird beispielsweise durch die in den Patentanmeldungen JP 2010-118563 A ; US 2008/0054401 A1 und US 2007/0228520 A1 sowie den Patentschriften US 7 859 039 B2 und US 7 561 407 B1 dargestellten ineinandergreifenden kapazitiven Halbleiterstrukturen wiedergegeben. Insbesondere lehrt die JP 2010-118563 A eine Metallkondensatorstruktur, die eine Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen und zumindest eine Durchkontaktierungsebenenstruktur aufweist, wobei auf jeder Leitungsebene die Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen aufweist: eine erste Leitungsebenenstruktur, die eine erste rechteckige Laschenstruktur, die eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen aufweist, die von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur vorstehen und daran angrenzen; und eine zweite Leitungsebenenstruktur, die eine zweite rechteckige Laschenstruktur, die eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen aufweist, die von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur vorstehen und daran angrenzen, wobei: die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen gemeinsam eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur bilden, die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist; und die erste rechteckige Laschenstruktur und die zweite rechteckige Laschenstruktur nicht in einen Bereich zwischen der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur und der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur vorstehen. Diese weist Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen an Eckbereichen der Laschenstrukturen zwischen angrenzenden Leitungsebenenstrukturen sowie Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen auf.
KURZDARSTELLUNG
Eine Metallkondensatorstruktur beinhaltet eine Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen, die vertikal mit Durchkontaktierungsebenenstrukturen verbunden sind. Innerhalb jeder Leitungsebene werden eine erste Leitungsebenenstruktur und eine zweite Leitungsebenenstruktur bereitgestellt. Jede erste Leitungsebenenstruktur und jede zweite Leitungsebenenstruktur beinhaltet einen Satz paralleler Metallleitungen, der physisch an einem Ende mit einer rechteckigen Laschenstruktur verbunden ist, die eine rechteckige horizontale Querschnittsfläche aufweist. Ein erster Satz paralleler Metallleitungen der ersten Leitungsebenenstruktur und ein zweiter Satz paralleler Metallleitungen der zweiten Leitungsebenenstruktur greifen ineinander und befinden sich parallel zueinander. Der erste Satz paralleler Metallleitungen und der zweite Satz paralleler Metallleitungen können zusammen eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur ausbilden, sodass der Rasterabstand zwischen angrenzenden Paaren paralleler Metallleitungen innerhalb der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur übereinstimmt.
Rechteckige Laschenstrukturen für jedes Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen sind durch einen Satz zwischen Laschen befindlicher Durchkontaktierungen miteinander verbunden, der unter oder über einem Eckbereich jeder rechteckigen Laschenstruktur liegt. Innerhalb des Eckbereichs überlappen die horizontalen Querschnittsflächen der beiden rechteckigen Laschenstrukturen. Da die rechteckigen Laschenstrukturen nicht innerhalb eines Bereichs zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der rechteckigen Laschenstrukturen auf jeder Leitungsebene in Richtung zueinander vorstehen, können nicht auflösbare Hilfsstrukturen (sub-resolution assist features, SRAFs) eingesetzt werden, um eine gleichmäßige Breite und einen gleichmäßigen Rasterabstand in der gesamten ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur bereitzustellen, ohne mit lithographischen Strukturelementen für die rechteckigen Laschenstrukturen in Konflikt zu geraten. Die gleichmäßige Breite und der gleichmäßige Rasterabstand innerhalb der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ergeben so die leicht zu fertigende Metallkondensatorstruktur mit einer strengen Prozesssteuerung und verbesserter Wiederholbarkeit. Ein elektrischer Kontakt zwischen einigen der parallelen Metallleitungen und darüberliegenden und/oder darunterliegenden rechteckigen Laschenstrukturen auf einer vertikal angrenzenden Leitungsebene, die zu derselben Elektrode der Metallkondensatorstruktur gehört wie die parallelen Metallleitungen, wird durch Leitung-Lasche-Metalldurchkontaktierungen bereitgestellt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Metallkondensatorstruktur bereitgestellt, die eine Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen und zumindest eine Durchkontaktierungsebenenstruktur beinhaltet. Jede Leitungsebenenstruktur aus der Vielzahl der Leitungsebenenstrukturen beinhaltet: eine erste Leitungsebenenstruktur, die eine erste rechteckige Laschenstruktur, die eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine Vielzahl von parallelen Metallleitungen beinhaltet, die von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur vorsteht und daran angrenzt; und eine zweite Leitungsebenenstruktur, die eine zweite rechteckige Laschenstruktur, die eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen beinhaltet, die von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur vorsteht und daran angrenzt. Die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen bilden zusammen eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur, die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist, und die erste rechteckige Laschenstruktur und die zweite rechteckige Laschenstruktur stehen nicht in einen Bereich zwischen der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur und der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur vor.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1G sind verschiedene Ansichten einer ersten beispielhaften Struktur, die eine Metallkondensatorstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet. 1A ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene A-A' in 1D bis 1G; 1B ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene B-B' in 1D bis 1G; 1C ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene C-C' in 1D bis 1G; 1D ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene D-D' in 1A bis 1C; 1E ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene E-E' in 1A bis 1C; 1F ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene F-F' in 1A bis 1C; und 1G ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene G-G' in 1A bis 1C.
2A bis 2F sind verschiedene Ansichten einer nicht erfindungsgemäßen zweiten beispielhaften Metallkondensatorstruktur. 2A ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene A-A' in 2D bis 2G; 2B ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene B-B' in 2D bis 2G; 2C ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang einer horizontalen Ebene C-C' in 2D bis 2G; 2D ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene D-D' in 2A bis 2C; 2E ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene E-E' in 2A bis 2C; und 2F ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang einer vertikalen Ebene F-F' in 2A bis 2C.
3 ist eine beispielhafte Photomaske, die zum Strukturieren einer Leitungsebenenstruktur einer Metallkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann.
4 ist vertikale Querschnittsansicht einer dritten beispielhaften Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie oben angegeben, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Kondensatorstrukturen, die ineinandergreifende Leiterbahnen aufweisen, und auf Verfahren zum Fertigen derselben, die hierin mit beigefügten Figuren beschrieben werden. In sämtlichen Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen oder Buchstaben verwendet, um gleiche oder gleichartige Elemente zu kennzeichnen. Ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und Konstruktionen, die den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung unnötig unklar werden lassen, sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden. Die Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabsgetreu dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1A bis 1G wird eine erste beispielhafte Struktur, die eine Metallkondensatorstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, mit verschiedenen Ansichten veranschaulicht. Die Metallkondensatorstruktur in 1A bis 1G kann auf einem (nicht dargestellten) Substrat ausgebildet werden, bei dem es sich um ein Halbleitersubstrat handeln kann, auf dem Halbleitereinheiten ausgebildet werden können. Die Metallkondensatorstruktur kann auf einer Vielzahl von Metallverbindungsebenen ausgebildet werden, die zumindest zwei Leitungsebenen und zumindest eine Durchkontaktierungsebene beinhalten. Im Besonderen kann die Metallkondensatorstruktur in zumindest eine Schicht 90 eines dielektrischen Materials eingebettet werden, die ein dielektrisches Material wie zum Beispiel Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Organosilicatglas oder eine Kombination davon beinhaltet.
So, wie der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich eine „Leitungsebene” auf eine Verbindungsebene, auf der leitfähige Verbindungsstrukturen vorhanden sind, die so eingerichtet sind, dass sie elektrische Verbindungen in horizontale Richtungen, d. h. in Richtungen bereitstellen, die zu obersten Flächen der leitfähigen Verbindungsstrukturen darin parallel sind. Des Weiteren bezieht sich eine „Durchkontaktierungsebene” auf eine Verbindungsebene, auf der leitfähige Verbindungsstrukturen vorhanden sind, die so eingerichtet sind, dass sie elektrische Verbindungen in einer vertikalen Richtung, d. h. in einer Richtung bereitstellen, die senkrecht zu obersten Flächen der leitfähigen Verbindungsstrukturen darin sind.
Im Allgemeinen kann sich die Metallkondensatorstruktur über n vertikal angrenzenden Leitungsebenen und (n – 1) vertikal angrenzenden Durchkontaktierungsebenen befinden, die sich zwischen der obersten Leitungsebene und der untersten Leitungsebene der n vertikal angrenzenden Leitungsebenen befinden. Bei der Zahl n handelt es sich um eine Ganzzahl größer als 1, d. h. 2, 3, 4, usw. Die Metallkondensatorstruktur kann sich über einem beliebigen Satz von n vertikal angrenzenden Leitungsebenen befinden. Beispielsweise kann sich die Metallkondensatorstruktur auf einer Leitungsebene von einer x-ten Leitungsebene (die üblicherweise als „Mx-Ebene” bezeichnet wird) bis zu einer (x + n – 1)-ten Leitungsebene (die üblicherweise als „M(x + n – 1)-Ebene” bezeichnet wird) befinden, wobei x eine beliebige positive Ganzzahl ist, vorausgesetzt, dass x + n – 1 die Gesamtzahl der Leitungsebenen in einer Struktur, in die die Metallkondensatorstruktur eingebettet wird, nicht überschreitet.
Auf jeder Leitungsebene beinhaltet die Metallkondensatorstruktur einen Satz von zwei integral ausgebildeten Strukturen, die einander nicht berühren. Die erste der beiden integral ausgebildeten Strukturen wird hierin als „erste Leitungsebenenstruktur” bezeichnet, und die zweite der beiden integral ausgebildeten Strukturen wird hierin als „zweite Leitungsebenenstruktur” bezeichnet. Folglich kann die Metallkondensatorstruktur eine Anzahl von 2n integral ausgebildeten Strukturen beinhalten, die sich über n Leitungsebenen befinden.
Eine erste Leitungsebenenstruktur 15 und eine zweite Leitungsebenenstruktur 16, die der Leitungsebene auf der Ebene A-A' in 1D bis 1G entsprechen, werden in 1A veranschaulicht. In ähnlicher Weise werden eine erste Leitungsebenenstruktur 25 und eine zweite Leitungsebenenstruktur 26, die der Leitungsebene auf der Ebene B-B in 1D bis 1G entsprechen, in 1B veranschaulicht.
In 1A beinhaltet die erste Leitungsebenenstruktur 15 eine erste rechteckige Laschenstruktur 13 und eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11. Die erste rechteckige Laschenstruktur 13 weist eine horizontale Querschnittsfläche eines Rechtecks auf. Da die erste rechteckige Laschenstruktur 13 auf der Leitungsebene der Ebene A-A' als dreidimensionale Struktur ausgebildet wird, weist die erste rechteckige Laschenstruktur 13 eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds auf. In ähnlicher Weise weist die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 eine horizontale Querschnittsfläche eines weiteren Rechtecks auf. Da die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 ebenfalls auf der Leitungsebene der Ebene A-A' als dreidimensionale Struktur ausgebildet wird, weist die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds auf. Es versteht sich, dass Seitenwände der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 und der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 aufgrund von Prozessbeschränkungen wie zum Beispiel Beschränkungen eines Ätzprozesses, der zum Strukturieren von Gräben in der zumindest einen Schicht eines dielektrischen Materials eingesetzt wird, bevor ein Metallmaterial abgeschieden wird, das anschließend die erste Leitungsebenenstruktur 15 und die zweite Leitungsebenenstruktur 16 ausbildet, unter Umständen nicht vollständig vertikal sein können. Folglich beinhaltet die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, so, wie sie hierin verwendet wird, Formen, die aufgrund von Prozessbeschränkungen von der idealen Form eines rechteckigen Parallelepipeds abweichen.
Die erste Leitungsebenenstruktur 15 beinhaltet des Weiteren eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11. Die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 steht von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 vor und grenzt an diese an. In ähnlicher Weise beinhaltet die zweite Leitungsebenenstruktur 16 des Weiteren eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12. Die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 steht von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 vor und grenzt an diese an.
Jede Metallleitung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 kann eine selbe Breite aufweisen, die hierin als erste Breite w1 bezeichnet wird, die bei einer Translation in einer horizontalen Richtung parallel zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12, d. h. einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Ebene D-D', unveränderlich bleibt. Des Weiteren kann der Abstand zwischen jedem angrenzenden Paar Metallleitungen, d. h. zwischen einer beliebigen der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der nächstgelegenen der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12, identisch sein, der hierin als erster Abstand s1 bezeichnet wird. Der erste Abstand s1 kann bei einer Translation in einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 unveränderlich bleiben.
Die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 bilden gemeinsam eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (11, 12), die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist, bei der es sich um eine horizontale Richtung parallel zu der Ebene D-D' in 1A handelt. Bei dem Rasterabstand handelt es sich um die Summe der ersten Breite w1 und des ersten Abstands s1. Die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (11, 12) ist „ineinandergreifend”, indem abwechselnd eine der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und eine der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 entlang einer horizontalen Richtung platziert werden, bei der es sich um die horizontale Richtung parallel zu der Ebene D-D' handelt. Des Weiteren weist die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (11, 12) einen „gleichmäßigen Rasterabstand” auf, d. h. einen Rasterabstand, der bei einer Translation in einer horizontalen Richtung parallel zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 unveränderlich ist, d. h. die bei einer Translation in der horizontalen Richtung senkrecht zu der Ebene D-D' unveränderlich ist.
Die erste rechteckige Laschenstruktur 13 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 sind überall durch einen selben Abstand beabstandet, der hierin als erster Trennungsabstand sd1 bezeichnet wird. Der erste Trennungsabstand sd1 ist bei einer Translation entlang der horizontalen Richtung der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 unveränderlich, die senkrecht zu der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) ist. Bei dieser Längsrichtung handelt es sich um eine horizontale Richtung senkrecht zu der Ebene D-D'. Des Weiteren ist der erste Trennungsabstand sd1 bei einer Translation entlang der horizontalen Richtung der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 unveränderlich, die ebenfalls senkrecht zu der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergrefenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) ist.
Der erste Trennungsabstand sd1 ist größer als eine beliebige Länge der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12. Wenn die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 dieselbe Länge aufweist und/oder die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 dieselbe Länge aufweist, kann es sich bei dem ersten Trennungsabstand sd1 um die Summe der Länge der ersten oder zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 12) und eines ersten Laschenabstands ts1 handeln. Da die erste rechteckige Laschenstruktur 13 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 jeweils eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, stehen die erste rechteckige Laschenstruktur 13 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 14 nicht in einen Bereich zwischen einer proximalen Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 und einer proximalen Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 vor. Bei der proximalen Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 handelt es sich um die Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13, die der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 am nächsten gelegen ist, und sie befindet sich in einer vertikalen Ebene, die Begrenzungen zwischen der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 und der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 schneidet (was durch eine gepunktete Linie in 1A dargestellt wird). Bei der proximalen Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 handelt es sich um die Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14, die der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 am nächsten gelegen ist, und sie befindet sich in einer vertikalen Ebene, die Begrenzungen zwischen der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 schneidet (was durch eine weitere gepunktete Linie in 1A dargestellt wird).
Die n vertikal angrenzenden Leitungsebenen können in ungeradzahlige Leitungsebenen und geradzahlige Leitungsebenen unterteilt werden. Das Paar einer ersten Leitungsebenenstruktur und einer zweiten Leitungsebenenstruktur auf einer geradzahligen Leitungsebene kann mit einem weiteren Paar einer ersten Leitungsebenenstruktur und einer zweiten Leitungsebenenstruktur auf einer geradzahligen Leitungsebene so ausgerichtet werden, dass die Längsrichtungen einer ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur auf der geradzahligen Leitungsebene senkrecht zu der Längsrichtung einer ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur auf der ungeradzahligen Leitungsebene sind. Zur Veranschaulichung, die Leitungsebene auf der Ebene A-A' wird hierin als geradzahlige Leitungsebene (wie zum Beispiel M2, M4, M6 usw.) betrachtet, und die Leitungsebene auf der Ebene B-B' wird hierin als ungeradzahlige Leitungsebene (wie zum Beispiel M1, M3, M5 usw.) betrachtet. Die Überlappung zwischen den Strukturen auf der geradzahligen Leitungsebene und den Strukturen auf der ungeradzahligen Leitungsebene wird in 1C veranschaulicht, in der die Formen von Strukturen auf einer darüberliegenden Ebene (der Leitungsebene auf der Ebene A-A') mit einer Schraffur in einer Richtung über die Formen von Strukturen auf einer darunterliegenden Ebene (der Leitungsebene auf der Ebene B-B') mit einer Schraffur in die andere Richtung gelegt werden. Durchkontaktierungsebenenstrukturen auf der Ebene C-C' werden in 1C ebenfalls dargestellt.
Da jede Leitungsebenenstruktur dieselben Strukturelemente aufweist wie die erste Leitungsebenenstruktur 15 oder die zweite Leitungsebenenstruktur 16, die in 1A veranschaulicht werden, weisen eine erste Leitungsebenenstruktur 25 und eine zweite Leitungsebenenstruktur 26 in 1B dieselben Strukturelemente wie die erste Leitungsebenenstruktur 15 oder die zweite Leitungsebenenstruktur 16 von 1A mit möglichen Modifizierungen in den Abmessungen auf.
Daher beinhaltet die erste Leitungsebenenstruktur 25 eine erste rechteckige Laschenstruktur 23 und eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21. Die erste rechteckige Laschenstruktur 23 weist eine horizontale Querschnittsfläche eines Rechtecks auf. Die erste rechteckige Laschenstruktur 23 weist eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds auf. Die zweite rechteckige Laschenstruktur 24 weist eine horizontale Querschnittsfläche eines weiteren Rechtecks auf. Die zweite rechteckige Laschenstruktur 24 weist eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds auf.
Die erste Leitungsebenenstruktur 25 beinhaltet des Weiteren eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21. Die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 steht von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 vor und grenzt an diese an. In ähnlicher Weise beinhaltet die zweite Leitungsebenenstruktur 26 des Weiteren eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22. Die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 steht von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 vor und grenzt an diese an.
Jede Metallleitung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 kann eine selbe Breite aufweisen, die hierin als zweite Breite w2 bezeichnet wird, die bei einer Translation in einer horizontalen Richtung parallel zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22, d. h. einer horizontalen Richtung parallel zu der Ebene D-D', unveränderlich bleibt. Bei der zweiten Breite w2 kann es sich abhängig von dem Entwurf der Metallkondensatorstruktur um dieselbe wie oder eine andere als die erste Breite w1 handeln. Des Weiteren kann der Abstand zwischen jedem angrenzenden Paar Metallleitungen, d. h. zwischen einer beliebigen der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der nächstgelegenen der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22, identisch sein, der hierin als zweiter Abstand s2 bezeichnet wird. Der zweite Abstand s2 kann bei einer Translation in einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 unveränderlich bleiben. Bei dem zweiten Abstand s2 kann es sich abhängig von dem Entwurf der Metallkondensatorstruktur um denselben wie oder einen anderen als den ersten Abstand s1 handeln.
Die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 bilden gemeinsam eine weitere ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (21, 22), die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist, bei der es sich um eine horizontale Richtung senkrecht zu der Ebene D-D' in 1B handelt. Bei dem Rasterabstand handelt es sich um die Summe der zweiten Breite w2 und des zweiten Abstands s2.
Bei dem Rasterabstand dieser ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) kann es sich um denselben wie oder einen anderen als den Rasterabstand der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) handeln, die sich auf der Ebene der Ebene A-A' befindet. Die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (21, 22) ist „ineinandergreifend”, indem abwechselnd eine der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und eine der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 entlang einer horizontalen Richtung platziert werden, bei der es sich um die horizontale Richtung senkrecht zu der Ebene D-D' handelt. Des Weiteren weist die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (21, 22) einen „gleichmäßigen Rasterabstand” auf, d. h. einen Rasterabstand, der bei einer Translation in einer horizontalen Richtung parallel zu der Längsrichtung der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 unveränderlich ist, d. h. die bei einer Translation in der horizontalen Richtung parallel zu der Ebene D-D' unveränderlich ist.
Die erste rechteckige Laschenstruktur 23 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 24 sind überall durch einen selben Abstand beabstandet, der hierin als zweiter Trennungsabstand sd2 bezeichnet wird. Der zweite Trennungsabstand sd2 ist bei einer Translation entlang der horizontalen Richtung der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 unveränderlich, die senkrecht zu der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) ist. Bei dieser Längsrichtung handelt es sich um eine horizontale Richtung in der Ebene D-D'. Des Weiteren ist der zweite Trennungsabstand sd2 bei einer Translation entlang der horizontalen Richtung der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 unveränderlich, die ebenfalls senkrecht zu der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) ist.
Bei dem zweiten Trennungsabstand sd2 kann es sich abhängig von dem Entwurf der Metallkondensatorstruktur um denselben wie oder einen anderen als den ersten Trennungsabstand sd1 handeln. Der zweite Trennungsabstand sd2 ist größer als eine beliebige Länge der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22. Wenn die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 dieselbe Länge aufweist und/oder die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 dieselbe Länge aufweist, kann es sich bei dem zweiten Trennungsabstand sd2 um die Summe der Länge der ersten oder zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 22) und eines zweiten Laschenabstands ts2 handeln. Da die erste rechteckige Laschenstruktur 23 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 24 jeweils eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, stehen die erste rechteckige Laschenstruktur 23 und die zweite rechteckige Laschenstruktur 24 nicht in einen Bereich zwischen einer proximalen Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 und einer proximalen Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 vor. Bei der proximalen Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 handelt es sich um die Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23, die der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 am nächsten gelegen ist, und sie befindet sich in einer vertikalen Ebene, die Begrenzungen zwischen der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 und der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 schneidet (was durch eine gepunktete Linie in 1B dargestellt wird). Bei der proximalen Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 handelt es sich um die Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24, die der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 am nächsten gelegen ist, und sie befindet sich in einer vertikalen Ebene, die Begrenzungen zwischen der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 schneidet (was durch eine weitere gepunktete Linie in 1B dargestellt wird).
Bei jedem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen, die zwei Paare Leitungsebenenstrukturen beinhalten (z. B. eine erste Leitungsebenenstruktur 15 und eine zweite Leitungsebenenstruktur 16, wie in 1A veranschaulicht, und eine erste Leitungsebenenstruktur 25 und eine zweite Leitungsebenenstruktur 26, wie in 1B veranschaulicht), die zu der Metallkondensatorstruktur gehören, wird mit jedem Paar vertikal angrenzender erster Leitungsebenenstrukturen (15, 25) durch zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41 ein Kontakt hergestellt. Wie in 1A bis 1C veranschaulicht, überlappen horizontale Querschnittsflächen des Paares vertikal angrenzender erster Leitungsebenenstrukturen (15, 25) in einer Draufsicht an einer Ecke jedes Rechtecks, das eine horizontale Querschnittsfläche der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 oder der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 darstellt. Die zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41 stellt vertikal einen Kontakt mit den Eckbereichen der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 oder der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 her, die einander in einer (Durchsicht-)Draufsicht überlappen. Auf diese Weise werden alle ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) in der Metallkondensatorstruktur durch leitfähige Strukturen wie zum Beispiel die zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41 elektrisch kurzgeschlossen, um eine erste Elektrode der Metallkondensatorstruktur auszubilden.
In ähnlicher Weise wird bei jedem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen, die zwei Paare Leitungsebenenstrukturen beinhalten, die zu der Metallkondensatorstruktur gehören, mit jedem Paar vertikal angrenzender zweiter Leitungsebenenstrukturen (16, 26) durch zumindest eine zweite Lasche-Lasche Durchkontaktierungsstruktur 42 ein Kontakt hergestellt. Wie in 1A bis 1C veranschaulicht, überlappen horizontale Querschnittsflächen des Paares vertikal angrenzender zweiter Leitungsebenenstrukturen (16, 26) in einer Draufsicht an einer Ecke jedes Rechtecks, das eine horizontale Querschnittsfläche der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 oder der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 darstellt. Die zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42 stellt vertikal einen Kontakt mit den Eckbereichen der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 oder der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 her, die einander in einer (Durchsicht-)Draufsicht überlappen. Auf diese Weise werden alle zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) in der Metallkondensatorstruktur durch leitfähige Strukturen wie zum Beispiel die zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42 elektrisch kurzgeschlossen, um eine erste Elektrode der Metallkondensatorstruktur auszubilden.
Die Metallkondensatorstruktur beinhaltet des Weiteren eine erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 und eine zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32. Jede der ersten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 stellt vertikal einen Kontakt mit einer darüberliegenden ersten Metallleitung (11 oder 21) in einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und mit einer darunterliegenden ersten Metallleitung (21 oder 11) in einer weiteren der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) her. Die erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 stellt einen zusätzlichen elektrisch leitenden Weg zwischen den ersten Metallleitungen (11, 21) bereit, die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen befinden. Auf diese Weise verringert die erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 den Innenwiderstand der ersten Elektrode. Des Weiteren erhöht die erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 die Kapazität der Metallkondensatorstruktur, indem sie eine zusätzliche kapazitive Kopplung mit den darüberliegenden zweiten Metallleitungen (12 oder 22) und den darunterliegenden zweiten Metallleitungen (22 oder 12) bereitstellt. Die erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 kann auf jeder Durchkontaktierungsebene zwischen einem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen bereitgestellt werden, oder sie kann auf einigen, jedoch nicht allen der Durchkontaktierungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur bereitgestellt werden.
Jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 stellt vertikal einen Kontakt mit einer darüberliegenden zweiten Metallleitung (12 oder 22) in einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und mit einer darunterliegenden zweiten Metallleitung (22 oder 12) in einer weiteren der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) her. Die zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 stellt einen zusätzlichen elektrisch leitenden Weg zwischen den zweiten Metallleitungen (12, 22) bereit, die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen befinden. Auf diese Weise verringert die zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 den Innenwiderstand der zweiten Elektrode. Des Weiteren erhöht die zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 die Kapazität der Metallkondensatorstruktur, indem sie eine zusätzliche kapazitive Kopplung mit den darüberliegenden ersten Metallleitungen (11 oder 21) und den darunterliegenden ersten Metallleitungen (21 oder 11) bereitstellt. Die zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 kann auf jeder Durchkontaktierungsebene zwischen einem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen bereitgestellt werden, oder sie kann auf einigen, jedoch nicht allen der Durchkontaktierungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur bereitgestellt werden.
Die Metallkondensatorstruktur beinhaltet des Weiteren eine erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 und eine zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34. Bei jedem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen und der Durchkontaktierungsebene dazwischen innerhalb der Metallkondensatorstruktur stellt jede der ersten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 vertikal einen Kontakt mit einer weiteren ersten Metallleitung (11 oder 21) in einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und mit einer ersten rechteckigen Laschenstruktur (23 oder 13) in einer weiteren der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) her. Die erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 stellt einen zusätzlichen elektrisch leitenden Weg zwischen einer ersten Metallleitung (11 oder 21) und einer ersten rechteckigen Laschenstruktur (23 oder 13) bereit, die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen befinden. Auf diese Weise verringert die erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 den Innenwiderstand der ersten Elektrode, die zumindest die ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25), zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41, zumindest eine erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 und zumindest eine erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 beinhaltet. Des Weiteren erhöht die erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 die Kapazität der Metallkondensatorstruktur, indem sie eine zusätzliche kapazitive Kopplung mit den darüberliegenden zweiten Metallleitungen (12 oder 22) und den darunterliegenden zweiten Metallleitungen (22 oder 12) bereitstellt. Die erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 kann auf jeder Durchkontaktierungsebene zwischen einem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen bereitgestellt werden, oder sie kann auf einigen, jedoch nicht allen der Durchkontaktierungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur bereitgestellt werden.
In ähnlicher Weise stellt bei jedem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen und der Durchkontaktierungsebene dazwischen innerhalb der Metallkondensatorstruktur jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 vertikal einen Kontakt mit einer weiteren zweiten Metallleitung (12 oder 22) in einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und mit einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur (24 oder 14) in einer weiteren der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) her. Die zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 stellt einen zusätzlichen elektrisch leitenden Weg zwischen einer zweiten Metallleitung (12 oder 22) und einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur (24 oder 14) bereit, die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen befinden. Auf diese Weise verringert die zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 den Innenwiderstand der zweiten Elektrode, die zumindest die zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26), zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42, zumindest eine zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 und zumindest eine zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 beinhaltet. Des Weiteren erhöht die zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 die Kapazität der Metallkondensatorstruktur, indem sie eine zusätzliche kapazitive Kopplung mit den darüberliegenden ersten Metallleitungen (11 oder 21) und den darunterliegenden ersten Metallleitungen (21 oder 11) bereitstellt. Die zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 kann auf jeder Durchkontaktierungsebene zwischen einem Paar vertikal angrenzender Leitungsebenen bereitgestellt werden, oder sie kann auf einigen, jedoch nicht allen der Durchkontaktierungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur bereitgestellt werden.
Auf jeder geradzahligen Leitungsebene kann jede erste rechteckige Laschenstruktur 13 in einer ersten Leitungsebenenstruktur 15 eine erste Laschenbreite tw1 in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) auf derselben Leitungsebene aufweisen. Des Weiteren kann jede zweite rechteckige Laschenstruktur 14 in der zweiten Leitungsebenenstruktur 16 eine Laschenbreite, bei der es sich um dieselbe wie oder eine andere als die erste Laschenbreite tw1 handeln kann, in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) auf derselben Leitungsebene aufweisen. Die erste Laschenbreite tw1 beträgt zumindest das 1,5-Fache des Rasterabstands einer darunterliegenden oder darüberliegenden ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22), die sich auf einer vertikal angrenzenden Leitungsebene befindet. Jede der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen 13 und der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen 14 bei geradzahligen Leitungsebenen weist eine erste Laschenbreite tw1 auf, die zumindest 150% des Rasterabstands der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) auf dieser Leitungsebene beträgt.
Bei einer gleichförmigen Leitung-Abstand-Struktur entspricht zum Beispiel das 1,5-Fache des Rasterabstands einer Gesamtbreite von zwei Leitungen und einem Abstand. Folglich kann zumindest eine der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und zumindest eine der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 auf der vertikal angrenzenden Leitungsebene unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 liegen. Wie oben erörtert, sind eine oder mehrere der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21, die unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 liegen, mit der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 durch eine erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 verbunden. Jegliche der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22, die unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 liegen, ist gegenüber der ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 elektrisch isoliert. Des Weiteren kann zumindest eine weitere der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und zumindest eine weitere der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 auf der vertikal angrenzenden Leitungsebene unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 liegen. Wie oben erörtert, sind eine oder mehrere der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22, die unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 liegen, mit der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 durch eine zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 verbunden. Jegliche der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21, die unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 liegen, ist gegenüber der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 elektrisch isoliert.
Auf jeder ungeradzahligen Leitungsebene kann jede erste rechteckige Laschenstruktur 23 in einer ersten Leitungsebenenstruktur 25 eine zweite Laschenbreite tw2 in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) auf derselben Leitungsebene aufweisen. Des Weiteren kann jede zweite rechteckige Laschenstruktur 24 in der zweiten Leitungsebenenstruktur 26 eine Laschenbreite, bei der es sich um dieselbe wie oder eine andere als die zweite Laschenbreite tw2 handeln kann, in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) auf derselben Leitungsebene aufweisen. Die zweite Laschenbreite tw2 beträgt zumindest das 1,5-Fache des Rasterabstands einer darunterliegenden oder darüberliegenden ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12), die sich auf einer vertikal angrenzenden Leitungsebene befindet. Jede der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen 23 und der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen 24 bei ungeradzahligen Leitungsebenen weist eine zweite Laschenbreite tw2 auf, die zumindest 150% des Rasterabstands der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) auf dieser Leitungsebene beträgt.
Da das 1,5-Fache des Rasterabstands einer Gesamtbreite von zwei Leitungen und einem Abstand bei einer gleichförmigen Leitung-Abstand-Struktur entspricht, kann zumindest eine der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und zumindest eine der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 auf der vertikal angrenzenden Leitungsebene unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 liegen. Wie oben erörtert, sind eine oder mehrere der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11, die unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 liegen, mit der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 durch eine erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 verbunden. Jegliche der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12, die unter oder über der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 liegen, ist gegenüber der ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 elektrisch isoliert. Des Weiteren kann zumindest eine weitere der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und zumindest eine weitere der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 auf der vertikal angrenzenden Leitungsebene unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 liegen. Wie oben erörtert, sind eine oder mehrere der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12, die unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 liegen, mit der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 durch eine zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 verbunden. Jegliche der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11, die unter oder über der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 liegen, ist gegenüber der zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 elektrisch isoliert.
Auf jeder geradzahligen Leitungsebene können die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 innerhalb der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) überall eine selbe Breite, d. h. die erste Breite w1, aufweisen. Jede der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 weist eine Seitenwand auf, die parallel zu einer Seitenwand einer der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 ist und einen ersten Abstand s1 davon aufweist. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei dem ersten Abstand s1 um einen „gleichmäßigen” Abstand handeln, der bei einer Translation in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) d. h. in der horizontalen Richtung senkrecht zu der Ebene D-D', unveränderlich ist.
Des Weiteren kann in einem Abschnitt der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12), in dem die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 abwechselnd vorhanden sind, die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (11, 12) überall einen selben Rasterabstand aufweisen. Der Abschnitt der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12), in dem die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 abwechselnd vorhanden sind, bildet ein eindimensionales Array aus, das einen gleichmäßigen Rasterabstand aufweist, der bei einer Translation in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) unveränderlich ist. Bei diesem gleichmäßigen Rasterabstand handelt es sich um die Summe der ersten Breite w1 und des ersten Abstands s1. Mit anderen Worten, die Summe der gemeinsamen Breite für die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 11 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 12 und des gleichmäßigen Abstands zwischen angrenzenden Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) kann mit dem Rasterabstand der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (11, 12) übereinstimmen.
Auf jeder ungeradzahligen Leitungsebene können die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 innerhalb der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) überall eine selbe Breite, d. h. die zweite Breite w2, aufweisen. Jede der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 weist eine Seitenwand auf, die parallel zu einer Seitenwand einer der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 ist und einen zweiten Abstand s2 davon aufweist. Bei dem zweiten Abstand s2 handelt es sich um einen „gleichmäßigen” Abstand, der bei einer Translation in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) d. h. in der horizontalen Richtung in der Ebene D-D', unveränderlich ist.
Des Weiteren kann in einem Abschnitt der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22), in dem die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 abwechselnd vorhanden sind, die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur (21, 22) überall einen selben Rasterabstand aufweisen. Der Abschnitt der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22), in dem die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 abwechselnd vorhanden sind, bildet ein weiteres eindimensionales Array aus, das einen gleichmäßigen Rasterabstand aufweist, der bei einer Translation in der Längsrichtung der Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) unveränderlich ist. Bei diesem gleichmäßigen Rasterabstand handelt es sich um die Summe der zweiten Breite w2 und des zweiten Abstands s2. Mit anderen Worten, die Summe der gemeinsamen Breite für die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen 21 und der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen 22 und des gleichmäßigen Abstands zwischen angrenzenden Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) kann mit dem Rasterabstand der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur (21, 22) übereinstimmen.
Bei der Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) und der zumindest einen Durchkontaktierungsebenenstruktur (31, 32, 33, 34, 41, 42) handelt es sich um einen komplementären Satz von Strukturen, die eine erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und eine zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) bilden. Die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) steht mit der zweiten Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) nicht in direktem Kontakt. Die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) beinhaltet die Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und die ersten Durchkontaktierungsstrukturen (31, 33, 41), und die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) beinhaltet die Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und die zweiten Durchkontaktierungsstrukturen (32, 34, 42). Die ersten Durchkontaktierungsstrukturen (31, 33, 41) beinhalten zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41, zumindest eine erste Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 und zumindest eine erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33. Die zweiten Durchkontaktierungsstrukturen (32, 34, 42) beinhalten zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42, zumindest eine zweite Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 und zumindest eine zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34.
Jede der zumindest einen ersten Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41 stellt einen Kontakt mit einem vertikal angrenzenden Paar aus der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23), d. h. mit einer ersten rechteckigen Laschenstruktur 13, die sich auf einer geradzahligen Leitungsebene befindet, und einer ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 her, die sich auf einer ungeradzahligen Leitungsebene befindet. In ähnlicher Weise stellt jede der zumindest einen zweiten Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42 einen Kontakt mit einem vertikal angrenzenden Paar aus der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24), d. h. mit einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14, die sich auf einer geradzahligen Leitungsebene befindet, und einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 her, die sich auf einer ungeradzahligen Leitungsebene befindet.
Horizontale Querschnittsflächen des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23) weisen eine rechteckige Überschneidungsfläche auf, bei der es sich um die Fläche des Eckbereichs der entsprechenden ersten rechteckigen Laschenstruktur 13 auf der geradzahligen Leitungsebene handelt und bei der es sich außerdem um die Fläche des Eckbereichs der entsprechenden ersten rechteckigen Laschenstruktur 23 auf der ungeradzahligen Leitungsebene handelt. Eine Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche, d. h. der Querschnittsfläche jedes Eckbereichs in den vertikal angrenzenden ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23), fällt mit einer Seitenwand einer des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13 oder 23) zusammen, und eine weitere Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche fällt mit einer Seitenwand der anderen des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (23 oder 13) zusammen.
In ähnlicher Weise weisen horizontale Querschnittsflächen des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24) eine rechteckige Überschneidungsfläche auf, bei der es sich um die Fläche des Eckbereichs der entsprechenden zweiten rechteckigen Laschenstruktur 14 auf der geradzahligen Leitungsebene handelt und bei der es sich außerdem um die Fläche des Eckbereichs der entsprechenden zweiten rechteckigen Laschenstruktur 24 auf der ungeradzahligen Leitungsebene handelt. Eine Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche, d. h. der Querschnittsfläche jedes Eckbereichs in den vertikal angrenzenden zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24), fällt mit einer Seitenwand einer des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14 oder 24) zusammen, und eine weitere Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche fällt mit einer Seitenwand der anderen des vertikal angrenzenden Paares aus der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (24 oder 14) zusammen.
Jede der ersten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 stellt vertikal einen Kontakt mit einer ersten Metallleitung (11 oder 21) in einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) und mit einer ersten rechteckigen Laschenstruktur (23 oder 13) in einer weiteren der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (25 oder 15) her. Die beiden ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25), mit denen jede der ersten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 einen Kontakt herstellt, befinden sich auf vertikal angrenzenden Leitungsebenen. Jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 stellt vertikal einen Kontakt mit einer zweiten Metallleitung (12 oder 22) in einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16 oder 26) und mit einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur (24 oder 14) in einer weiteren der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (26 oder 16) her. Die beiden zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26), mit denen jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 einen Kontakt herstellt, befinden sich auf vertikal angrenzenden Leitungsebenen.
Jede der ersten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 stellt vertikal einen Kontakt mit einer weiteren ersten Metallleitung (11 oder 21) in einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) und mit einer noch weiteren Metallleitung (21 oder 11) in der anderen der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (25 oder 15) her. Die beiden ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25), mit denen jede der ersten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 31 einen Kontakt herstellt, befinden sich auf vertikal angrenzenden Leitungsebenen. Jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 stellt vertikal einen Kontakt mit einer zweiten Metallleitung (12 oder 22) in einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16 oder 26) und mit einer noch weiteren Metallleitung (22 oder 12) in der anderen der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (26 oder 16) her. Die beiden zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26), mit denen jede der zweiten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen 32 einen Kontakt herstellt, befinden sich auf vertikal angrenzenden Leitungsebenen.
Die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und eine zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) sind in zumindest eine Schicht 90 eines dielektrischen Materials eingebettet, die von Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Organosilicatglas, einem beliebigen anderen dielektrischen Material, das zum Einbetten einer Metallverbindungsstruktur darin eingesetzt werden kann, und einer Kombination davon zumindest eines beinhaltet. Sowohl die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) als auch die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) beinhaltet zumindest ein Metallmaterial, bei dem es sich um Cu, Ag, Au, Al, W, Ti, Ta, WN, TiN, TaN und eine Kombination davon handeln kann, ohne auf diese beschränkt zu sein. Metallische Auskleidungsmaterialien nach dem Stand der Technik können der Struktur der ersten Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und der zweiten Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) ebenfalls hinzugefügt werden. Üblicherweise stimmt das Material der ersten Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und der zweiten Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) auf jeder Ebene, d. h. auf einer jeweiligen Leitungsebene oder auf einer jeweiligen Durchkontaktierungsebene, überein. Das Material der ersten Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und der zweiten Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) kann sich auf verschiedenen Ebenen unterscheiden, dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
Jede der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) weist einen integralen Aufbau auf, und jede der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) weist einen integralen Aufbau auf. Jedes Paar einer ersten Leitungsebenenstruktur (15 oder 25) und einer zweiten Leitungsebenenstruktur (16 oder 26), das sich auf einer selben Leitungsebene befindet, weist überall eine selbe Dicke auf, da das Paar von Leitungsebenenstrukturen gleichzeitig durch Ausbilden von Leitungsgräben in einer Schicht eines dielektrischen Materials, Füllen der Gräben mit einem leitfähigen Material und Planarisieren des leitfähigen Materials, um überschüssige Abschnitte oberhalb der Schicht des dielektrischen Materials zu entfernen, ausgebildet wird.
Bei einer Ausführungsform kann ein duales Damaszener-Verfahren eingesetzt werden, um ein Paar Leitungsebenenstrukturen und Durchkontaktierungsebenenstrukturen direkt unterhalb des Paares von Leitungsebenenstrukturen auszubilden. Auf diese Weise kann eine der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) einen integralen Aufbau mit einem ersten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (31, 33, 41) aufweisen, und eine der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16 oder 26) auf derselben Leitungsebene wie die Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) kann einen integralen Aufbau mit einem zweiten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (32, 34, 42) aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform können Einzel-Damaszener-Verfahren eingesetzt werden, um zuerst Durchkontaktierungsebenenstrukturen auszubilden und dann ein Paar Leitungsebenenstrukturen auf der Leitungsebene direkt oberhalb der Durchkontaktierungsebene auszubilden. Bei dieser Ausführungsform weisen die Durchkontaktierungsebenenstrukturen keinen integralen Aufbau mit einer darüberliegenden Leitungsebenenstruktur (15, 16, 25 oder 26) auf. Auf diese Weise sind zwischen einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) und einem ersten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (31, 33, 41), der sich direkt unterhalb befindet, und zwischen einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) auf derselben Leitungsebene wie die erste Leitungsebenenstruktur (15 oder 25) und einem zweiten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (32, 34, 42), der sich direkt unterhalb befindet, mikroskopische Grenzflächen vorhanden.
Bei einer Ausführungsform kann der Rasterabstand einer ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) bei einer Vielzahl von ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstrukturen (11, 12, 21, 22), die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur befinden, übereinstimmen. In einem Fall können alle ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstrukturen (11, 12, 21, 22) denselben Rasterabstand aufweisen.
Die Richtung des Rasterabstands wechselt zwischen einem Paar von zwei horizontalen Richtungen, die senkrecht zueinander sind, auf jeder aufeinanderfolgenden Leitungsebene von unten nach oben innerhalb der Metallkondensatorstruktur ab.
Unter Bezugnahme auf 2A bis 2F werden verschiedene Ansichten einer nicht erfindungsgemäßen zweiten beispielhaften Metallkondensatorstruktur veranschaulicht. Die nicht erfindungsgemäße zweite beispielhafte Struktur von 2A bis 2F kann aus der ersten beispielhaften Struktur von 1A bis 1G abgeleitet werden, indem die erste Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 33 und die zweite Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen 34 weggelassen werden. Lediglich die zumindest eine Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 41 stellt vertikal einen Kontakt mit den ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23) innerhalb der Metallkondensatorstruktur her, und lediglich die zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur 42 stellt vertikal einen Kontakt mit den zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24) innerhalb der Metallkondensatorstruktur her.
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine beispielhafte Photomaske 120 veranschaulicht, die zum Strukturieren einer Leitungsebenenstruktur einer Metallkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann. Die beispielhafte Photomaske 120 beinhaltet ein transparentes Substrat 119 und strukturierte, lichtundurchlässige Schichten darauf. Abhängig von der Polarität der beispielhaften Photomaske 120 können die strukturierten, lichtundurchlässigen Schichten Formen beinhalten, die geometrisch proportional zu horizontalen Querschnittsformen einer ersten Leitungsebenenstruktur (15 oder 25) und einer zweiten Leitungsebenenstruktur (16 oder 26) sind, oder sie können die dazu komplementäre Form aufweisen. Beispielsweise kann die strukturierte, lichtundurchlässige Schicht ein erstes lichtundurchlässiges Leitungsebenenmuster 115 und ein zweites lichtundurchlässiges Leitungsebenenmuster 116 beinhalten. Das erste lichtundurchlässige Leitungsebenenmuster 115 ist geometrisch proportional zu den horizontalen Querschnittsformen einer ersten Leitungsebenenstruktur (15 oder 25). Das zweite lichtundurchlässige Leitungsebenenmuster 116 ist geometrisch proportional zu den horizontalen Querschnittsformen einer zweiten Leitungsebenenstruktur (16 oder 26).
Bei einer Ausführungsform, bei der die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) Leitungen mit gleichmäßiger Breite beinhalten kann, die durch einen gleichmäßigen Abstand getrennt sind, kann der Satz aus dem ersten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmuster 115 und dem zweiten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmuster 116 einen Abschnitt beinhalten, in dem ein periodisches eindimensionales Leitungs-Array mit einem Photomasken-Rasterabstand zwischen angrenzenden lichtundurchlässigen leitungsförmigen Bereichen vorhanden ist. Bei diesem Photomasken-Rasterabstand kann es sich um einen Mindestphotomasken-Rasterabstand mp handeln, der bei einer einzigen Belichtung lithographisch auf einen Photolack gedruckt werden kann, wodurch ein Drucken eines Mindestrasterabstandsmusters auf einem Photolack während einer lithographischen Belichtung und ein anschließendes Übertragen des Mindestrasterabstandsmusters auf eine darunterliegende Schicht eines dielektrischen Materials ermöglicht wird. Dementsprechend kann die ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) ein eindimensionales Array eines kritischen Rasterabstands, d. h. des Mindestrasterabstands beinhalten, der lithographisch bei einer einzigen lithographischen Belichtung gedruckt werden kann.
Des Weiteren kann eine optische Nahbereichskorrektur auf die Formen des ersten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmusters 115 und des zweiten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmusters 116 angewendet werden. Darüber hinaus können der beispielhaften Photomaske 120 nicht auflösbare Hilfsstrukturen (SRAFs) 117 hinzugefügt werden, um gleichmäßige Leitungsbreiten und gleichmäßige Abstände in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) bereitzustellen, d. h. Leitungsbreiten und Abstände, die bei einer Translation entlang der Längsrichtung von Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) unveränderlich sind. Alle Leitungsbreiten können innerhalb jeder ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) übereinstimmen, und/oder alle Abstände können innerhalb jeder ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) übereinstimmen.
Da die erste rechteckige Laschenstruktur (13 oder 23) und die zweite rechteckige Laschenstruktur (14 oder 24) nicht in einen Bereich zwischen den beiden benachbarten Seitenwänden der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) und der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24), die einander gegenüberliegen, vorstehen, ist eine Platzierung der SRAFs 117 innerhalb der beispielhaften Photomaske 120 in keiner Weise eingeschränkt. Dies ermöglicht ein Drucken aller Metallleitungen in der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) mit derselben Breite durch Platzierung der SRAFs 117 in der Nähe der Kanten der am Rand liegenden Leitungsformen des ersten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmusters 115 und des zweiten lichtundurchlässigen Leitungsebenenmusters 116, d. h. der Leitungsformen, die die äußeren Metallleitungen der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) darstellen. Auf diese Weise können die am weitesten außen gelegenen parallelen Metallleitungen (11, 12, 21, 22) innerhalb der ersten und zweiten Leitungsebenenstrukturen ((15, 16) oder (25, 26)) überall eine gleichmäßige Breite wie zum Beispiel die erste Breite w1 in 1A und 2A oder die zweite Breite w2 in 1B und 2B aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird eine vertikale Querschnittsansicht einer dritten beispielhaften Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Metallkondensatorstruktur kann in zumindest eine Schicht 90 eines dielektrischen Materials eingebettet werden, die sich auf einem Halbleitersubstrat 110 befindet. Des Weiteren kann die Metallhalbleiterstruktur mit zumindest einer Halbleitereinheit 120, die sich auf dem Halbleitersubstrat 110 befindet, zum Beispiel durch zumindest eine Metallverbindungsstruktur 134 leitfähig verbunden werden. Des Weiteren können zusätzliche Leitungsebenen-Metallverbindungsstrukturen 124 und zusätzliche Durchkontaktierungsebenen-Metallverbindungsstrukturen 132 innerhalb der zumindest einen Schicht 90 des dielektrischen Materials als eingebettete Strukturen ausgebildet werden. Die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) können mit einer oder mehreren der zumindest einen Halbleitereinheit 120 leitfähig verbunden werden, oder entweder die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) oder die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) kann mit einem Stromversorgungsknoten oder sonstigen Strukturen über die zusätzlichen Leitungsebenen-Metallverbindungsstrukturen 124 und die zusätzlichen Durchkontaktierungsebenen-Metallverbindungsstrukturen 132 leitfähig verbunden werden.

Claims

Metallkondensatorstruktur, die eine Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) und zumindest eine Durchkontaktierungsebenenstruktur (31, 32, 33, 34, 41 oder 42) aufweist, wobei auf jeder Leitungsebene die Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) aufweist: eine erste Leitungsebenenstruktur (15 oder 25), die eine erste rechteckige Laschenstruktur (13 oder 23), die eine Form eines ersten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) aufweist, die von einer Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) vorstehen und daran angrenzen; und eine zweite Leitungsebenenstruktur (16 oder 26), die eine zweite rechteckige Laschenstruktur (14 oder 24), die eine Form eines zweiten rechteckigen Parallelepipeds aufweist, und eine zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) aufweist, die von einer Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24) vorstehen und daran angrenzen, wobei: die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) gemeinsam eine ineinandergreifende, gleichmäßige Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) bilden, die einen Rasterabstand in einer Richtung aufweist; und die erste rechteckige Laschenstruktur (13 oder 23) und die zweite rechteckige Laschenstruktur (14 oder 24) nicht in einen Bereich zwischen der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) und der Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24) vorstehen; und jede der Vielzahl von ersten rechteckigen Laschenstrukturen (13, 23) und der Vielzahl von zweiten rechteckigen Laschenstrukturen (14, 24) eine Laschenbreite aufweist, die zumindest 150% des Rasterabstands beträgt; und mit jedem Paar vertikal angrenzender erster Leitungsebenenstrukturen (15, 25) durch zumindest eine erste Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur (41) an ersten Eckbereichen, an denen horizontale Querschnittflächen eines Paares vertikal angrenzender erster rechteckiger Laschenstrukturen (13, 23) in einer Draufsicht überlappen, ein Kontakt hergestellt wird und mit jedem Paar vertikal angrenzender zweiter Leitungsebenenstrukturen (16, 26) durch zumindest eine zweite Lasche-Lasche-Durchkontaktierungsstruktur (42) an zweiten Eckbereichen, an denen horizontale Querschnittsflächen Paares vertikal angrenzender zweiter rechteckiger Laschenstrukturen (14, 24) in der Draufsicht überlappen, ein Kontakt hergestellt wird; und jede einer ersten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen (31) vertikal einen Kontakt mit einer darüberliegenden ersten Metallleitung (11 oder 21) in einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und mit einer darunterliegenden ersten Metallleitung (21 oder 11) in einer weiteren der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) herstellt und jede einer zweiten Vielzahl von Leitung-Leitung-Durchkontaktierungsstrukturen (32) vertikal einen Kontakt mit einer darüberliegenden zweiten Metallleitung (12 oder 22) in einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und mit einer darunterliegenden zweiten Metallleitung (22 oder 12) in einer weiteren der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) herstellt; und jede einer ersten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen (33) vertikal einen Kontakt mit einer weiteren ersten Metallleitung (11 oder 21) in der einen der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und mit einer ersten rechteckigen Laschenstruktur (23 oder 13) in der anderen der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) herstellt und jede einer zweiten Vielzahl von Leitung-Lasche-Durchkontaktierungsstrukturen (34) vertikal einen Kontakt mit einer weiteren zweiten Metallleitung (12 oder 22) in der einen der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und mit einer zweiten rechteckigen Laschenstruktur (24 oder 14) in der anderen der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) herstellt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) und die zweite Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) innerhalb der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) überall eine selbe Breite aufweisen.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 2, wobei jede der ersten Vielzahl von parallelen Metallleitungen (11 oder 21) eine Seitenwand aufweist, die parallel zu einer Seitenwand einer der zweiten Vielzahl von parallelen Metallleitungen (12 oder 22) ist und einen gleichmäßigen Abstand davon aufweist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 3, wobei eine Summe derselben Breite und des gleichmäßigen Abstands dem Rasterabstand der ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstruktur ((11, 12) oder (21, 22)) gleichkommt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) und die Seitenwand der zweiten rechteckigen Laschenstruktur (14 oder 24) durch einen Trennungsabstand dazwischen seitlich voneinander beabstandet sind, der bei einer Translation entlang einer horizontalen Richtung der Seitenwand der ersten rechteckigen Laschenstruktur (13 oder 23) unveränderlich ist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Vielzahl der Leitungsebenenstrukturen (15, 16, 25, 26) und der zumindest einen Durchkontaktierungsebenenstruktur (31, 32, 33, 34, 41 oder 42) um einen komplementären Satz von Strukturen handelt, die eine erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und eine zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) bilden, wobei die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) mit der zweiten Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) nicht in direktem Kontakt steht, wobei die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) die Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) und erste Durchkontaktierungsstrukturen (31, 33, 41) aufweist und die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) die Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) und zweite Durchkontaktierungsstrukturen (32, 34, 42) aufweist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 6, wobei die horizontalen Querschnittsflächen des vertikal angrenzenden Paares erster rechteckiger Laschenstrukturen (13, 23) eine rechteckige Überschneidungsfläche aufweisen, wobei eine Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche mit einer Seitenwand einer des vertikal angrenzenden Paares erster rechteckiger Laschenstrukturen (13 oder 23) zusammenfällt und eine weitere Seite der rechteckigen Überschneidungsfläche mit einer Seitenwand der anderen des vertikal angrenzenden Paares erster rechteckiger Laschenstrukturen (23 oder 13) zusammenfällt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 7, wobei die horizontalen Querschnittsflächen des vertikal angrenzenden Paares zweiter rechteckiger Laschenstrukturen (14, 24) eine weitere rechteckige Überschneidungsfläche aufweisen, wobei eine Seite der anderen rechteckigen Überschneidungsfläche mit einer Seitenwand einer des vertikal angrenzenden Paares zweiter rechteckiger Laschenstrukturen (14 oder 24) zusammenfällt und eine weitere Seite der anderen rechteckigen Überschneidungsfläche mit einer Seitenwand der anderen des vertikal angrenzenden Paares zweiter rechteckiger Laschenstrukturen (24 oder 14) zusammenfällt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) in zumindest eine Schicht (90) eines dielektrischen Materials eingebettet sind, die von Siliciumoxid, Siliciumnitrid und Organosilicatglas zumindest eines aufweist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (15, 25, 31, 33, 41) und die zweite Elektrode (16, 26, 32, 34, 42) zumindest ein Material aufweisen, das aus Cu, Ag, Au, Al, W, Ti, Ta, WN, TiN und TaN ausgewählt ist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15, 25) einen integralen Aufbau aufweist und jede der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16, 26) einen integralen Aufbau aufweist und jedes Paar einer ersten Leitungsebenenstruktur (15 oder 25) und einer zweiten Leitungsebenenstruktur (16 oder 26), das sich auf einer selben Leitungsebene befindet, überall eine selbe Dicke aufweist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 11, wobei eine der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) einen integralen Aufbau mit einem ersten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (31, 33, 41) aufweist, und eine der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16 oder 26) auf einer selben Leitungsebene wie die eine der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) einen integralen Aufbau mit einem zweiten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (32, 34, 42) aufweist.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 11, wobei zwischen einer der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) und einem ersten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (31, 33, 41) und zwischen einer der Vielzahl von zweiten Leitungsebenenstrukturen (16 oder 26) auf einer selben Leitungsebene wie die eine der Vielzahl von ersten Leitungsebenenstrukturen (15 oder 25) und einem zweiten Satz von darunterliegenden Durchkontaktierungsebenenstrukturen (32, 34, 42) mikroskopische Grenzflächen vorhanden sind.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei der Rasterabstand bei einer Vielzahl von ineinandergreifenden, gleichmäßigen Rasterabstandstrukturen ((11, 12), (21, 22)), die sich auf unterschiedlichen Leitungsebenen innerhalb der Metallkondensatorstruktur befinden, übereinstimmt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 14, wobei die Richtung des Rasterabstands zwischen einem Paar von zwei horizontalen Richtungen, die senkrecht zueinander sind, auf jeder aufeinanderfolgenden Leitungsebene von unten nach oben innerhalb der Metallkondensatorstruktur abwechselt.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die am weitesten außen gelegenen parallelen Metallleitungen (11, 12, 21, 22) innerhalb einer der Vielzahl von Leitungsebenenstrukturen ((15, 16) oder (25, 26)) überall eine gleichmäßige Breite aufweisen.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die Metallkondensatorstruktur in zumindest eine Schicht (90) eines dielektrischen Materials eingebettet ist, die sich auf einem Halbleitersubstrat befindet.
Metallkondensatorstruktur nach Anspruch 17, wobei die Metallkondensatorstruktur leitfähig mit einer Halbleitereinheit (120) verbunden ist, die sich auf dem Halbleitersubstrat befindet.