JP2006179620A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an integrated circuit wherein high-density capacitors are formed in a standard logic integrated circuit manufacturing process. <P>SOLUTION: The electrodes of each same potential, the gray sections, and the slash sections are connected by contact holes so that in an M (1) layer, the electrodes in the gray section may serve as a lattice pattern and electrode terminals may be led out from a circumferential section. Moreover, in an M (2) layer, the electrodes of a shadow area serves as a lattice pattern, and an electrode terminals can be led out from the circumferential section. By this arrangement, a capacitor can be efficiently formed with rectangle electrodes and lattice electrodes. Furthermore, they can be manufactured without requiring a special process in addition to the usual manufacturing process. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路におけるコンデンサ素子を形成する手法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a capacitor element in a semiconductor integrated circuit.

従来において、半導体集積回路においてよく使用されるコンデンサ素子の構造としてMIM(Metal−Insulator−Metal)構造がある。図8は、従来のMIM構造を示す図である。図8に示すように、本従来技術例のMIM構造では、上層のアルミ金属層と層間の絶縁膜(この例においてはSiO2)と下層のポリシリコン金属層とから構成されている。少ない面積でより大きな容量を得るためにこの容量を形成する部分の酸化膜を薄く形成する必要があった。 Conventionally, there is an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure as a capacitor element structure often used in a semiconductor integrated circuit. FIG. 8 is a diagram showing a conventional MIM structure. As shown in FIG. 8, the MIM structure of this prior art example includes an upper aluminum metal layer, an interlayer insulating film (SiO 2 in this example), and a lower polysilicon metal layer. In order to obtain a larger capacity with a smaller area, it is necessary to form a thin oxide film in a portion where the capacity is formed.

また、このようなMIM構造においては、MIM構造容量を形成する部分の酸化膜を薄くし、大きな容量を形成するために製造工程が増加するという欠点があった。なお、MIM構造の一例は文献「VLSIのためのアナログ技術 共立出版」127ページ(非特許文献1)に示されている。   In addition, such an MIM structure has a drawback in that the manufacturing process increases in order to form a large capacitance by thinning the oxide film in a portion where the MIM structure capacitance is formed. An example of the MIM structure is shown in the document “Analog Technology for VLSI Kyoritsu Publishing” on page 127 (Non-Patent Document 1).

また、このようなMIM構造容量の容量密度(単位面積当たりの容量値)をあげるための手法が「特許文献1」に開示されている。図9及び図10は、本手法を用いた従来例のMIM構造容量を示す図である。   A method for increasing the capacitance density (capacitance value per unit area) of such an MIM structure capacitor is disclosed in “Patent Document 1”. 9 and 10 are diagrams showing a conventional MIM structure capacitance using this method.

図9,10を用いて本従来例のMIM構造容量について説明する。   The conventional MIM structure capacitance will be described with reference to FIGS.

この構造は、図9,10に示すように、半導体基板上に、第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積層してなり、第1金属膜と第3金属膜を電気的に接続することにより形成されている。前記第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜より形成される第1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜により形成される第2容量とが並列に形成されることにより単位面積当たりの容量を高くすることを実現している。   As shown in FIGS. 9 and 10, the structure is formed by sequentially laminating a first metal film, a first insulating film, a second metal film, a second insulating film, and a third metal film on a semiconductor substrate. The first metal film and the third metal film are electrically connected. A first capacitor formed by the first metal film, the first insulating film, and the second metal film and a second capacitor formed by the second metal film, the second insulating film, and the third metal film are arranged in parallel. As a result, the capacity per unit area is increased.

しかしながら、このような構造により容量密度を増加させるとはいえ高密度な容量を実現するには第1及び第2の絶縁膜を薄く形成する必要があり製造工程の増加を招く。   However, although the capacitance density is increased by such a structure, it is necessary to form the first and second insulating films thin in order to realize a high-capacity capacitance, resulting in an increase in the manufacturing process.

また、近年の微細加工技術の進歩に伴い、「特許文献2」に開示されているような縦方向の容量を利用し容量密度を大きくする手法もある。本従来例を図11に示す。図に示すように、MIM容量素子の下部電極413に上部電極421側に突出する株電極部分409が形成されており、上部電極421に下部電極部分409に対応して凹部が形成されており、下部電極413の下部電極部分409は上部電極421の凹部内に容量絶縁膜415を介して配置される。下部電極413の上面と上部電極421の下面との間の電気容量と、下部電極413の下部電極部分409の側面と上部電極21の凹部内の側面の間でも電気容量をとり容量密度を稼いでいる。
特開2001−102529号公報 特開2004−128466号公報 「VLSIのためのアナログ技術」 共立出版 p.127
In addition, with recent advances in microfabrication technology, there is also a method of increasing the capacity density using the capacity in the vertical direction as disclosed in “Patent Document 2”. This conventional example is shown in FIG. As shown in the figure, a stock electrode portion 409 protruding toward the upper electrode 421 is formed on the lower electrode 413 of the MIM capacitor element, and a recess is formed on the upper electrode 421 corresponding to the lower electrode portion 409. The lower electrode portion 409 of the lower electrode 413 is disposed in the concave portion of the upper electrode 421 through a capacitive insulating film 415. The capacitance between the upper surface of the lower electrode 413 and the lower surface of the upper electrode 421 and the side surface of the lower electrode portion 409 of the lower electrode 413 and the side surface in the recess of the upper electrode 21 are increased to increase the capacitance density. Yes.
JP 2001-102529 A JP 2004-128466 A “Analog technology for VLSI” Kyoritsu Shuppan p. 127

しかし、上記のような手法においては、上述した下部電極部分409、上部電極421の凹部を形成するためにプロセス工程の増加を招く。   However, in the above-described method, the process steps are increased because the concave portions of the lower electrode portion 409 and the upper electrode 421 described above are formed.

以上、上述したように、半導体集積回路において高容量密度のMIMコンデンサを実現する手法はいくつかあるが、いずれにしても省面積でチップサイズを縮小しコストダウンを狙っても、プロセス工程の増加による製造コストは増加してしまう。   As described above, there are several methods for realizing a high-capacity density MIM capacitor in a semiconductor integrated circuit. In any case, even if the chip size is reduced and the cost is reduced, the number of process steps is increased. The manufacturing cost due to increases.

また、そのために場合によっては製造に必要なマスク枚数を増やし、ひいては製造コストの増加につながるという問題があった。   For this reason, there is a problem that the number of masks necessary for manufacturing is increased in some cases, which leads to an increase in manufacturing cost.

また、高容量のコンデンサを必要とするようなアナログ回路とロジック回路の混載化の要求が強くなってきている。このときにコスト削減のため容量形成のための特殊プロセスではなく通常のロジックプロセスを用いてのアナログ、ロジック混載への要望が高まりつつある。   In addition, there is an increasing demand for the integration of analog circuits and logic circuits that require high-capacitance capacitors. At this time, there is a growing demand for mixed analog and logic using a normal logic process instead of a special process for forming a capacitor in order to reduce costs.

本発明に係る半導体集積回路は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、上記要望にこたえるべく標準的なロジック半導体集積回路製造工程において高密度コンデンサを実現した半導体集積回路を提供することを目的としたものである。   The semiconductor integrated circuit according to the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a semiconductor integrated circuit that realizes a high-density capacitor in a standard logic semiconductor integrated circuit manufacturing process in order to meet the above-mentioned demand. It is intended to do.

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体集積回路は、以下の特徴を備えている。   In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention has the following features.

本発明に係る半導体集積回路は、格子状パターンに形成された金属配線層と、前記格子状パターンに形成された金属配線層の中心に矩形状パターンに形成された同一の金属配線層とを備え、前記格子状パターンに形成された金属配線層を第1の電極、前記矩形パターン形成された同一の金属配線層を第2の電極とすることによりコンデンサ素子を形成したことを特徴とする。   A semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a metal wiring layer formed in a grid pattern and an identical metal wiring layer formed in a rectangular pattern at the center of the metal wiring layer formed in the grid pattern. The capacitor element is formed by using the metal wiring layer formed in the lattice pattern as a first electrode and the same metal wiring layer formed in the rectangular pattern as a second electrode.

また、本発明に係る半導体集積回路は、前記コンデンサ素子を形成する前記格子状パターンに形成された金属配線層と、前記矩形状パターンに形成された同一の金属配線層とを1組として複数積層することにより前記コンデンサ素子を形成したことを特徴とする。   The semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a plurality of stacked metal wiring layers formed in the grid pattern forming the capacitor element and the same metal wiring layer formed in the rectangular pattern. Thus, the capacitor element is formed.

また、本発明に係る半導体集積回路は、前記コンデンサ素子を形成する前記金属配線層を積層する場合において、第1層である前記格子状パターンに形成された金属配線層の格子点の上に、第2層である矩形状パターンに形成された同一の金属配線層が合致するように積層し、第1層の格子点と第2層の矩形パターンをコンタクトホールにて、接続しコンデンサ素子を形成することを特徴とする。   Further, in the semiconductor integrated circuit according to the present invention, when the metal wiring layer forming the capacitor element is laminated, on the lattice point of the metal wiring layer formed in the lattice pattern as the first layer, Laminate so that the same metal wiring layer formed in the rectangular pattern that is the second layer matches, and connect the grid points of the first layer and the rectangular pattern of the second layer through contact holes to form capacitor elements It is characterized by doing.

また、本発明に係る半導体集積回路は、金属配線層がベタパターンで形成されている最上位層と、金属配線層がベタパターンで形成されている最下位層と、格子状パターンに形成された金属配線層と該格子の中央に配置される矩形パターンに形成された金属配線層とからなる複数個の中間層とを備え、前記最下位層、前記中間層及び前記最上位層の金属配線層のパターンとが重なるように積層し、各々の前記格子パターン同士、前記格子パターンの中央に配置されている矩形パターン同士をコンタクトホールにより接続しコンデンサ素子を形成することを特徴とする。   Further, the semiconductor integrated circuit according to the present invention is formed in a lattice pattern, the uppermost layer in which the metal wiring layer is formed in a solid pattern, the lowermost layer in which the metal wiring layer is formed in a solid pattern, and A plurality of intermediate layers comprising a metal wiring layer and a metal wiring layer formed in a rectangular pattern arranged in the center of the lattice, the lowermost layer, the intermediate layer, and the uppermost metal wiring layer The capacitor patterns are stacked so as to overlap each other, and each of the lattice patterns and a rectangular pattern arranged at the center of the lattice pattern are connected by a contact hole to form a capacitor element.

以上説明したように本発明によれば、近年の微細加工技術を用いることによって、コンデンサを形成するための特別な工程を追加することなく大容量のコンデンサ素子を実現するものである。   As described above, according to the present invention, a capacitor element having a large capacity can be realized without using a special process for forming a capacitor by using a recent microfabrication technique.

また、格子状に形成したパターンとその中心に形成した矩形パターンとその間隔を最小間隔とすることで、近年の微細加工技術により、増加傾向にある配線間の寄生容量を積極的且つ効率よく利用することで通常製造工程により大容量のコンデンサを実現し得るものである。また矩形パターンを格子パターンが取り囲んでいるため、パターン依存による加工精度が取り易く、高精度を実現できるものである。   In addition, by making the pattern formed in a lattice pattern and the rectangular pattern formed in the center of the pattern and the interval the minimum interval, the parasitic capacitance between the wirings that have been increasing is actively and efficiently utilized by the recent fine processing technology. Thus, a large-capacity capacitor can be realized by a normal manufacturing process. Further, since the rectangular pattern is surrounded by the lattice pattern, it is easy to obtain processing accuracy due to pattern dependence, and high accuracy can be realized.

以下、本発明に係る半導体集積回路の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1の実施形態の説明>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す図である。
<Description of First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.

図1(a)は、第1層の金属配線パターンを示す図であり、図1(b)は、第2層の金属配線パターンを示す図である。   FIG. 1A is a diagram showing a first-layer metal wiring pattern, and FIG. 1B is a diagram showing a second-layer metal wiring pattern.

図中、金属パターンの灰色部分10は第1の電極を示し、斜線部11は第2の電極を示している。また、図中、黒丸12は第1(「M(1)層」と以下、表記する)層の金属配線と、M(2)層の金属配線を接続するコンタクトホールを示している。   In the figure, the gray portion 10 of the metal pattern indicates the first electrode, and the hatched portion 11 indicates the second electrode. In the figure, black circles 12 indicate contact holes for connecting the metal wiring of the first (hereinafter referred to as “M (1) layer”) layer and the metal wiring of the M (2) layer.

なお、インデックスiを用いて、M(i)層と一般表記することができる。本実施形態では、2層から形成されているので、M(1)層,M(2)層と表記する。   It should be noted that the index i can be generally referred to as the M (i) layer. In this embodiment, since it is formed of two layers, they are denoted as M (1) layer and M (2) layer.

また、図2は、図1に示す金属配線パターンのA−A’間の断面パターンを示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional pattern between A and A ′ of the metal wiring pattern shown in FIG. 1.

図3は、同様に図1に示す金属配線パターンのB−B’間の断面パターンを示す図である。   FIG. 3 is a view showing a cross-sectional pattern between B and B ′ of the metal wiring pattern shown in FIG.

図2、3においても灰色部10は、第1の電極、斜線部11は、第2の電極、黒色部12は上記各金属配線層を接続するコンタクトホールを示す。   2 and 3, the gray portion 10 indicates a first electrode, the shaded portion 11 indicates a second electrode, and the black portion 12 indicates a contact hole connecting the metal wiring layers.

以下、上記図1〜3に従って詳細に説明する。   Hereinafter, it demonstrates in detail according to the said FIGS. 1-3.

各金属配線パターンの格子パターンと矩形パターンのスペースは製造技術で可能な最小の間隔で設計される。各金属配線パターンの容量は図中Cで示すように形成される。近年の微細加工技術の進歩に伴い、この最小間隔の距離は小さくなっており、また金属配線の厚さはそれに比較して大きな値になってきている。コンデンサの容量はその電極間の距離が小さいほど、また重なり合う電極の面積が大きいほど大容量となり、現在の微細加工技術においては本パターンのように同一配線パターンの側面の寄生容量を利用するのが、効率が良い。したがって本実施形態に示すように、矩形パターンでできた電極とその周囲を格子状の電極パターンを最小間隔にて形成することで効率よく容量を形成できる。   The space between the grid pattern and the rectangular pattern of each metal wiring pattern is designed with the smallest possible spacing with the manufacturing technology. The capacitance of each metal wiring pattern is formed as indicated by C in the figure. With recent advances in microfabrication technology, the distance between the minimum distances has become smaller, and the thickness of the metal wiring has become larger than that. The capacitance of a capacitor increases as the distance between the electrodes decreases and the area of the overlapping electrodes increases, and the current microfabrication technology uses the parasitic capacitance on the side of the same wiring pattern as in this pattern. Efficient. Therefore, as shown in the present embodiment, a capacitor can be efficiently formed by forming an electrode formed in a rectangular pattern and a grid-like electrode pattern around the electrode at a minimum interval.

図1(a)の平面図にしたがって説明すると、灰色部分10の格子状電極と斜線部分11の矩形電極間に図中Cで示す部分にコンデンサが形成される。これが各格子に形成される。また、図1(b)の平面図においては灰色部分10の矩形電極と斜線部分11の格子状電極間に同様にCで示すコンデンサが形成され、各格子それぞれ同様にコンデンサが形成される。   Referring to the plan view of FIG. 1A, a capacitor is formed at a portion indicated by C in the figure between the grid-like electrode of the gray portion 10 and the rectangular electrode of the shaded portion 11. This is formed on each grid. Further, in the plan view of FIG. 1B, capacitors indicated by C are similarly formed between the rectangular electrodes of the gray portion 10 and the grid-like electrodes of the shaded portion 11, and capacitors are similarly formed for each lattice.

図2は、図1中に記したA−A’間の断面構造を示す図である。コンデンサ形成部を図中Cで示す。上述の横方向コンデンサに加え縦方向のコンデンサも形成されより容量が追加される。また、格子状パターン部10(図中では灰色部分)はコンデンサパターンの両サイドから電極がつながっており外部に電極として引き出せることがわかる。   FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure between A-A ′ shown in FIG. 1. The capacitor forming portion is indicated by C in the figure. In addition to the above-described lateral capacitor, a vertical capacitor is also formed to add more capacitance. It can also be seen that the grid pattern portion 10 (gray portion in the figure) is connected to electrodes from both sides of the capacitor pattern and can be drawn out as an electrode to the outside.

図3は、図1中に記したB−B’間の断面構造を示す図である。コンデンサ形成部を図中Cで示す。上述の横方向コンデンサに加え縦方向のコンデンサも形成されより容量が追加される。また、格子状パターン部11(図中では斜線部分)は、コンデンサパターンの両サイドから電極がつながっており外部に電極として引き出せることがわかる。   FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure between B-B ′ shown in FIG. 1. The capacitor forming portion is indicated by C in the figure. In addition to the above-described lateral capacitor, a vertical capacitor is also formed to add more capacitance. It can also be seen that the grid pattern portion 11 (shaded portion in the figure) is connected to electrodes from both sides of the capacitor pattern and can be drawn out as an electrode to the outside.

このように、各同電位の電極、灰色部どうし、斜線部どうしはコンタクトホールによって接続され、M(1)層では灰色部分の電極が格子パターンとなり外周部から電極端子を引き出すことが可能となっている。また、M(2)層では斜線部分の電極が格子パターンとなり外周部より電極端子を引き出すことができる。このように構成することによって矩形電極と格子電極により効率よくコンデンサを形成できる。また、これらを形成するのに通常の製造工程から特別の工程を追加することなく製造することができる。   In this way, the electrodes of the same potential, the gray portions, and the shaded portions are connected by the contact holes, and in the M (1) layer, the gray portion electrodes become a lattice pattern, and the electrode terminals can be drawn from the outer peripheral portion. ing. In the M (2) layer, the shaded electrodes become a lattice pattern, and the electrode terminals can be drawn out from the outer periphery. With this configuration, a capacitor can be efficiently formed with rectangular electrodes and lattice electrodes. Moreover, it can manufacture without adding a special process from a normal manufacturing process in forming these.

<第2の実施形態の説明>
次に本発明の第2の実施形態について説明する。これは上記に示した第1の実施形態を多層に重ねて形成することで同一面積でより大きな容量を実現する手法である。近年の半導体集積回路においては金属配線層の多層化が進んでおり、本実施形態は、このような多層配線技術に適応してより大容量を形成する例である。
<Description of Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This is a technique for realizing a larger capacity in the same area by forming the first embodiment described above in multiple layers. In recent years, the number of metal wiring layers has been increasing in semiconductor integrated circuits, and this embodiment is an example of forming a larger capacity by adapting to such a multilayer wiring technology.

図4は、M(i)層(i=1,3,5・・・)の金属配線パターンを示す図であり、図5は、M(i+1)層(i=1,3,5・・・)の金属配線パターンを示す図である。   4 is a diagram showing a metal wiring pattern of the M (i) layer (i = 1, 3, 5...), And FIG. 5 shows the M (i + 1) layer (i = 1, 3, 5,... It is a figure which shows the metal wiring pattern of (-).

本実施形態は、全体で6層からなる金属配線層における実施例を示す。   This embodiment shows an example of a metal wiring layer composed of six layers as a whole.

本実施形態の容量はM(1)層(第1層)からM(6)層(第6層)の金属配線層にて形成され、M(1)層、M(3)層、M(5)層の配線パターンは図1(a)のように形成され、またM(2)層、M(4)層、M(6)層の配線パターンは図1(b)のように形成されている。このように形成されたコンデンサのA−A’間の断面図を図4に、B−B’間の断面図を図5に示す。平面上、断面上に形成されるコンデンサを各図中Cに示す。   The capacitance of the present embodiment is formed by the metal wiring layers from the M (1) layer (first layer) to the M (6) layer (sixth layer), and the M (1) layer, M (3) layer, M ( 5) The wiring pattern of the layer is formed as shown in FIG. 1A, and the wiring pattern of the M (2) layer, the M (4) layer, and the M (6) layer is formed as shown in FIG. 1B. ing. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the capacitor thus formed, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′. Capacitors formed on the plane and the cross section are shown in FIG.

このように形成されることで縦横両方向のコンデンサを利用し大容量のコンデンサを実現するものである。各電極は灰色部分の電極はM(1)層,M(3)層,M(5)層から、斜線部分の電極はM(2)層,M(4)層,M(6)層から引き出せる。   By forming in this way, a large-capacity capacitor is realized by using capacitors in both vertical and horizontal directions. For each electrode, gray electrodes are from the M (1) layer, M (3) layer, and M (5) layer, and hatched electrodes are from the M (2) layer, M (4) layer, and M (6) layer. Can be pulled out.

<第3の実施形態の説明>
次に、本発明のさらに第3の実施形態を図6、図7に示す。
<Description of Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIGS.

本実施形態は、先の第2の実施形態と同様、全6層の金属配線層で形成した例を示す。図6に、本実施形態の各配線層の平面パターンを示す。一番下層のパターンは、図6(c)のM−bottomに示すように灰色部分20の電極がベタパターンで形成される。本実施形態の場合、第1層で形成される。   This embodiment shows an example in which a total of six metal wiring layers are formed as in the second embodiment. FIG. 6 shows a planar pattern of each wiring layer of the present embodiment. In the lowermost layer pattern, as shown in M-bottom of FIG. 6C, the electrode of the gray portion 20 is formed as a solid pattern. In the case of this embodiment, the first layer is formed.

また、最上位のパターンは図6(a)のM−top21に示すように斜線部分21の電極がベタパターンで形成されている。本実施形態においては、M(6)層で形成される。   In the uppermost pattern, as shown by M-top 21 in FIG. 6A, the electrode of the shaded portion 21 is formed as a solid pattern. In this embodiment, it is formed of an M (6) layer.

また、中間の配線層は図6(b)のM−middleに示すパターンで形成される。これは格子状パターンで形成される灰色部22の電極と、その格子の中央に配置される矩形パターンの斜線部23の電極から形成される。各層の、灰色の格子パタ−ンの上下層および最下層のベタパターン電極はコンタクトホール24によって接続されている。また各層の、斜線の矩形パタ−ンの上下層および最上層のベタパターン電極はコンタクトホール24によって接続されている。   Further, the intermediate wiring layer is formed in a pattern indicated by M-middle in FIG. This is formed of an electrode of a gray portion 22 formed in a lattice pattern and an electrode of a shaded portion 23 of a rectangular pattern arranged in the center of the lattice. The upper and lower solid pattern electrodes of the gray lattice pattern of each layer are connected by a contact hole 24. Further, the upper and lower layers and the uppermost solid pattern electrodes of the hatched rectangular pattern of each layer are connected by a contact hole 24.

このようにして形成されたコンデンサのA−A’間における断面図を図7に示す。これら構成で形成されるコンデンサ部を図6,7中にCで示す。   FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the capacitor thus formed. The capacitor portion formed by these configurations is indicated by C in FIGS.

このように形成することで、下層から格子状に形成された電極の各格子の中心に形成された凹部の隙間が形成され、上方から矩形パターンを接続した凸部の電極が挿入された形で縦方向に櫛形に電極を形成したコンデンサが実現できる。   By forming in this way, a gap between the concave portions formed at the center of each lattice of the electrodes formed in a lattice shape from the lower layer is formed, and the convex electrodes connecting the rectangular pattern from above are inserted. A capacitor in which electrodes are formed in a comb shape in the vertical direction can be realized.

このように形成することで、近年の微細加工技術においてより大きな寄生容量を実現できる金属配線層の側面間の容量を積層し、効率よく大容量を実現するものである。   By forming in this way, the capacitance between the side surfaces of the metal wiring layer, which can realize a larger parasitic capacitance in the recent microfabrication technology, is laminated to efficiently realize a large capacitance.

本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路の構成を示す図である。(a)は、第1層の金属配線パターンを示す図であり、(b)は、第2層の金属配線パターンを示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. (A) is a figure which shows the metal wiring pattern of a 1st layer, (b) is a figure which shows the metal wiring pattern of a 2nd layer. 図1中に記した記号A−A’間の断面構造を示す構造図である。FIG. 2 is a structural diagram showing a cross-sectional structure between symbols A and A ′ shown in FIG. 1. 図1中に記した記号B−B’間の断面構造を示す構造図である。FIG. 2 is a structural diagram showing a cross-sectional structure between symbols B-B ′ shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路において、図中のA−A’間の断面構造を示すM(i)層(i=1,3,5・・・)の金属配線パターンを示す構造図である。In the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention, the metal wiring pattern of the M (i) layer (i = 1, 3, 5...) Showing the cross-sectional structure between AA ′ in the drawing. FIG. 本発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路において、図中のB−B’間の断面構造を示すM(i+1)層(i=1,3,5・・・)の金属配線パターンを示す構造図である。In the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention, the metal wiring pattern of the M (i + 1) layer (i = 1, 3, 5...) Showing the cross-sectional structure between BB ′ in the figure. FIG. 本発明の第3の実施形態の各配線層の平面パターンを示す図である。(a)は、斜線部分21の電極がベタパターンで形成されているM−topを示す図である。(b)は、中間配線層であるM−middleを示す図である。(c)は、灰色部分20の電極がベタパターンで形成されているM−bottomを示す図である。It is a figure which shows the plane pattern of each wiring layer of the 3rd Embodiment of this invention. (A) is a figure which shows M-top in which the electrode of the oblique line part 21 is formed with the solid pattern. (B) is a diagram showing M-middle which is an intermediate wiring layer. (C) is a figure which shows M-bottom in which the electrode of the gray part 20 is formed with the solid pattern. 図6(c)に示すA−A’間における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section between A-A 'shown in FIG.6 (c). 半導体集積回路においてよく使用されるコンデンサ素子の構造である従来のMIM構造を示す図である。It is a figure which shows the conventional MIM structure which is the structure of the capacitor | condenser element often used in a semiconductor integrated circuit. 従来例のMIM構造容量を示す図である。It is a figure which shows the MIM structure capacity | capacitance of a prior art example. 図9の従来例の断面構造を説明する図である。It is a figure explaining the cross-section of the prior art example of FIG. 他の従来例のMIM構造容量を示す図である。It is a figure which shows the MIM structure capacity | capacitance of another prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、22 灰色部分(格子状パターン部)
11、23 斜線部(矩形状パターン部)
12 黒丸(コンタクトホール)
21 M−top層
24 コンタクトホール
30 第1電極
30a 第1電極の配線接続部
31 第2電極
31a 第2電極の配線接続部
32 引出し線
33 第3電極
34 第1保護膜
35 第1金属配線
36 第2金属配線
37 GaAs基板
38 絶縁膜
39 第1層間絶縁膜
40 第1容量絶縁膜
41 第2層間絶縁膜
42 第2容量絶縁膜
43 第2保護膜(表面保護膜)
50 第1層間絶縁層
50a、55a、57a 酸化シリコン膜
50b、55b、57b 窒化シリコン膜
51 第1メタル配線層
52、59 バリアメタル層
53 下部電極
54 下部電極部分
55 第2層間絶縁膜
56 容量絶縁膜
57 第3層間絶縁膜
58 上部電極
60 上部電極部分
61 第2メタル配線層及びビア
62 キャップレイーヤ
10, 20, 22 Gray part (lattice pattern part)
11, 23 Shaded portion (rectangular pattern portion)
12 Black circle (contact hole)
21 M-top layer 24 Contact hole 30 First electrode 30a First electrode wiring connection 31 Second electrode 31a Second electrode wiring connection 32 Lead wire 33 Third electrode 34 First protective film 35 First metal wiring 36 Second metal wiring 37 GaAs substrate 38 Insulating film 39 First interlayer insulating film 40 First capacitor insulating film 41 Second interlayer insulating film 42 Second capacitor insulating film 43 Second protective film (surface protective film)
50 First interlayer insulating layers 50a, 55a, 57a Silicon oxide films 50b, 55b, 57b Silicon nitride film 51 First metal wiring layers 52, 59 Barrier metal layer 53 Lower electrode 54 Lower electrode portion 55 Second interlayer insulating film 56 Capacitance insulation Film 57 Third interlayer insulating film 58 Upper electrode 60 Upper electrode portion 61 Second metal wiring layer and via 62 Cap layer

Claims (4)

格子状パターンに形成された金属配線層と、
前記格子状パターンに形成された金属配線層の中心に矩形状パターンに形成された同一の金属配線層とを備え、
前記格子状パターンに形成された金属配線層を第1の電極、前記矩形パターン形成された同一の金属配線層を第2の電極とすることによりコンデンサ素子を形成したことを特徴とする半導体集積回路。
A metal wiring layer formed in a lattice pattern;
The same metal wiring layer formed in a rectangular pattern in the center of the metal wiring layer formed in the lattice pattern,
A semiconductor integrated circuit, wherein a capacitor element is formed by using the metal wiring layer formed in the grid pattern as a first electrode and the same metal wiring layer formed in the rectangular pattern as a second electrode. .
前記コンデンサ素子を形成する前記格子状パターンに形成された金属配線層と、前記矩形状パターンに形成された同一の金属配線層とを1組として複数積層することにより前記コンデンサ素子を形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   The capacitor element is formed by laminating a plurality of metal wiring layers formed in the grid pattern forming the capacitor element and the same metal wiring layer formed in the rectangular pattern as a set. The semiconductor integrated circuit according to claim 1. 前記コンデンサ素子を形成する前記金属配線層を積層する場合において、第1層である前記格子状パターンに形成された金属配線層の格子点の上に、第2層である矩形状パターンに形成された同一の金属配線層が合致するように積層し、第1層の格子点と第2層の矩形パターンをコンタクトホールにて、接続しコンデンサ素子を形成することを特徴とする請求項2に記載の半導体集積回路。   When laminating the metal wiring layer forming the capacitor element, it is formed in a rectangular pattern as a second layer on the grid points of the metal wiring layer formed in the grid pattern as the first layer. 3. The capacitor element is formed by stacking so that the same metal wiring layer matches, and connecting the lattice points of the first layer and the rectangular pattern of the second layer through contact holes. Semiconductor integrated circuit. 金属配線層がベタパターンで形成されている最上位層と、
金属配線層がベタパターンで形成されている最下位層と、
格子状パターンに形成された金属配線層と該格子の中央に配置される矩形パターンに形成された金属配線層とからなる複数個の中間層とを備え、
前記最下位層、前記中間層及び前記最上位層の金属配線層のパターンとが重なるように積層し、各々の前記格子パターン同士、前記格子パターンの中央に配置されている矩形パターン同士をコンタクトホールにより接続しコンデンサ素子を形成することを特徴とする半導体集積回路。
A top layer in which the metal wiring layer is formed in a solid pattern; and
The lowest layer in which the metal wiring layer is formed in a solid pattern;
A plurality of intermediate layers comprising a metal wiring layer formed in a lattice pattern and a metal wiring layer formed in a rectangular pattern disposed in the center of the lattice;
The lowermost layer, the intermediate layer, and the metal wiring layer pattern of the uppermost layer are stacked so that they overlap each other, and each of the lattice patterns and the rectangular patterns arranged at the center of the lattice pattern are contact holes. A semiconductor integrated circuit characterized in that a capacitor element is formed by connection.
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