TW202113887A - 電容器結構 - Google Patents

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Abstract

一種電容器結構包含一第一金屬結構、一第二金屬結構以及一介電材料。第二金屬結構設置於第一金屬結構下。第一金屬結構以及第二金屬結構的各者包含至少三導電部件。該些導電部件為魚骨狀。介電材料設置於第一金屬結構的複數間隙中、第二金屬結構的複數間隙中以及第一金屬結構與第二金屬結構之間。

Description

電容器結構
本揭示中所述實施例內容是有關於一種半導體技術，且特別是有關於一種電容器結構。
隨著積體電路技術的發展，積體電路中電子元件的尺寸越來越小。要如何有效縮小這些電子元件的尺寸或提高這些電子元件的密度，是此領域中重要的議題之一。
本揭示內容之一實施方式係關於一種電容器結構。電容器結構包含一第一金屬結構、一第二金屬結構以及一介電材料。第二金屬結構設置於第一金屬結構下。第一金屬結構以及第二金屬結構的各者包含至少三導電部件。該些導電部件為魚骨狀。介電材料設置於第一金屬結構的複數間隙中、第二金屬結構的複數間隙中以及第一金屬結構與第二金屬結構之間。
本揭示內容之一實施方式係關於一種電容器結構。電容器結構包含一第一金屬結構、一第二金屬結構以及一介電材料。第二金屬結構設置於第一金屬結構下。第一金 屬結構以及第二金屬結構的各者包含複數導電部件。第一金屬結構與第二金屬結構之間形成一空間。此空間不具有一連接通孔。介電材料設置於第一金屬結構與第二金屬結構之間。
綜上所述，本揭示的電容器結構具有較高的電容值。另外，藉由本揭示的電容器結構，可提高單位體積中的電容器密度。
100‧‧‧電容器結構
120、120A、120B、120C、120D、120E、120F、120G、120H‧‧‧金屬結構
140、140A、140B、140C、140D、140E、140F、140G、 140H‧‧‧金屬結構
160‧‧‧介電材料
980‧‧‧電子元件
980A‧‧‧金氧半場效電晶體
982‧‧‧多晶矽結構
984‧‧‧氧化定義結構
V‧‧‧連接通孔
S‧‧‧空間
CC1、CC2、CC3、CC4、CC5、CC6‧‧‧導電部件
M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧主幹部
S1、S2、S3、S4、S5、S6‧‧‧支幹部
VD、VD(+)、VD(-)‧‧‧電源電壓
VS‧‧‧地電壓
X、Y‧‧‧方向
為讓本揭示之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電容器結構的示意圖；第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第6圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖； 第7圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第8圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第9圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構的示意圖；第10圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電容器結構與其它電子元件的示意圖；第11圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電容器結構與一其它電子元件的俯視示意圖；以及第12圖是依照本揭示一些實施例所繪示第11圖的分解示意圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭示所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
參考第1圖。第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電容器結構100的示意圖。在一些實施例中，電容器結構100為金氧半電容器(MOSCAP)或金屬-氧化物-金屬 電容器(MOMCAP)。
以第1圖示例而言，電容器結構100包含金屬結構120、金屬結構140以及介電材料160。金屬結構140設置於金屬結構120之下。金屬結構120與金屬結構140之間形成空間S。介電材料160設置於金屬結構120與金屬結構140之間(例如：空間S中)。介電材料160例如是二氧化矽，但本揭示不以此為限。各種適用於介電材料160的材料皆在本揭示的範圍內。
在一些實施例中，金屬結構120的其中一導電部件可與金屬結構140的的其中一導電部件連接(例如：同電位的兩導電部件透過連接通孔(via)連接)。而連接位置位於空間S之外。換言之，金屬結構120與金屬結構140之間的空間S不具有連接通孔。另外，電容器結構100可在方向X或方向Y上與另一電容器結構連接。
參考第2圖。第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120A以及140A的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120A以及140A用以實現第1圖的金屬結構120以及140。
以第2圖示例而言，金屬結構120A依序包含導電部件CC1、導電部件CC2以及導電部件CC3。金屬結構140A依序包含導電部件CC4、導電部件CC5以及導電部件CC6。導電部件CC1-CC6為魚骨狀。換言之，導電部件CC1-CC6的各者包含一主幹部以及複數支幹部。導電部件CC1與導電部件CC2交錯設置，且導電部件CC2與導電部件 CC3交錯設置。導電部件CC4與導電部件CC5交錯設置，且導電部件CC5與導電部件CC6交錯設置。據此，導電部件CC1-CC3的支幹部之間會形成複數間隙，且導電部件CC4-CC6的支幹部之間會複數形成間隙。而介電材料160亦會設置於該些間隙中。
在一些實施例中，該些支幹部的長度可以任選。在一些實施例中，上層的支幹部與下層支幹部可為不等長。舉例而言，導電部件CC1的支幹部的長度可以不等於導電部件CC4的支幹部的長度。
另外，導電部件CC1可不與導電部件CC4於方向Z上重疊。導電部件CC3可不與導電部件CC6於方向Z上重疊。但較佳地，導電部件CC1與導電部件CC4於方向Z上重疊。導電部件CC3與導電部件CC6於方向Z上重疊。
具體而言，導電部件CC1包含主幹部M1以及複數支幹部S1。該些支幹部S1連接主幹部M1且朝主幹部M1的兩側延伸。導電部件CC2包含主幹部M2以及複數支幹部S2。該些支幹部S2連接主幹部M2且朝主幹部M2的兩側延伸。導電部件CC3包含主幹部M3以及複數支幹部S3。該些支幹部S3連接主幹部M3且朝主幹部M3的兩側延伸。導電部件CC4包含主幹部M4以及複數支幹部S4。該些支幹部S4連接主幹部M4且朝主幹部M4的兩側延伸。導電部件CC5包含主幹部M5以及複數支幹部S5。該些支幹部S5連接主幹部M5且朝主幹部M5的兩側延伸。導電部件CC6包含主幹部M6以及複數支幹部S6。該些支幹部S6連接主幹部M6且朝 支幹部S6的兩側延伸。
以第2圖示例而言，該些支幹部S1對齊於該些支幹部S4。該些支幹部S2對齊於該些支幹部S5。該些支幹部S3對齊於該些支幹部S6。換言之，金屬結構120A與金屬結構140A為鏡像。
在一些實施例中，導電部件CC1、導電部件CC3、導電部件CC4以及導電部件CC6接收電源電壓VD。而導電部件CC2以及導電部件CC5接收地電壓VS。
相較於其他傳統電容器結構，電容器結構100可在不犧牲品質因素值(Q值)的情況下具有較高的電容值。另外，藉由電容器結構100的配置，可提高單位體積中的電容器密度。
上述金屬結構120A或140A中的導電部件的數量僅為示例。各種適用的數量皆在本揭示的範圍內。舉例而言，金屬結構120A或140A可採用相同結構向兩側重覆設置以包含更多導電部件。
參考第3圖。第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120B以及140B的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120B以及140B用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第3圖的類似元件將與第2圖使用相同標號。以下僅針對第3圖與第2圖之間的不同處進行描述。
以第3圖示例而言，導電部件CC1以及導電部件CC4接收電源電壓VD(+)。導電部件CC2以及導電部件CC5 接收地電壓VS。導電部件CC3以及導電部件CC6接收電源電壓VD(-)。電源電壓VD(+)為正電壓，而電源電壓VD(-)為負電壓。據此，金屬結構120B以及140B可被應用於具有差動訊號的積體電路當中。藉由在具有差動訊號的積體電路中配置具有金屬結構120B以及140B的電容器結構，可以達到節省積體電路面積的功效。
參考第4圖。第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120C以及140C的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120C以及140C用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第4圖的類似元件將與第2圖使用相同標號。以下僅針對第4圖與第2圖之間的不同處進行描述。
以第4圖示例而言，導電部件CC1、導電部件CC3以及導電部件CC5接收電源電壓VD。而導電部件CC2、導電部件CC4以及導電部件CC6接收地電壓VS。
參考第5圖。第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120D以及140D的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120D以及140D用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第5圖的類似元件將與第4圖使用相同標號。以下僅針對第5圖與第4圖之間的不同處進行描述。
以第5圖示例而言，導電部件CC1接收電源電壓VD(+)。導電部件CC2、導電部件CC4以及導電部件CC6接收地電壓VS。導電部件CC3以及導電部件CC5接收電源 電壓VD(-)。電源電壓VD(+)為正電壓，而電源電壓VD(-)為負電壓。據此，金屬結構120D以及140D可被應用於具有差動訊號的積體電路當中。藉由在具有差動訊號的積體電路中配置具有金屬結構120D以及140D的電容器結構，可以達到節省積體電路面積的功效。
參考第6圖。第6圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120E以及140E的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120E以及140E用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第6圖的類似元件將與第2圖使用相同標號。以下僅針對第6圖與第2圖之間的不同處進行描述。
以第6圖示例而言，部分支幹部S1(自主幹部M1朝右延伸的支幹部S1)對齊於部分支幹部S5(自主幹部M5朝左延伸的支幹部S5)。部分支幹部S2(自主幹部M2朝左延伸的支幹部S2)對齊於部分支幹部S4(自主幹部M4朝右延伸的支幹部S4)，且部分支幹部S2(自主幹部M2朝右延伸的支幹部S2)以及部分支幹部S6(自主幹部M6朝左延伸的支幹部S2)。部分支幹部S3(自主幹部M3朝左延伸的支幹部S3)對齊於部分支幹部S5(自主幹部M5朝右延伸的支幹部S5)。
在一些實施例中，導電部件CC1、導電部件CC3、導電部件CC4以及導電部件CC6接收電源電壓VD。而導電部件CC2以及導電部件CC5接收地電壓VS。
參考第7圖。第7圖是依照本揭示一些實施例所 繪示的兩金屬結構120F以及140F的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120F以及140F用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第7圖的類似元件將與第6圖使用相同標號。以下僅針對第7圖與第6圖之間的不同處進行描述。
以第7圖示例而言，導電部件CC1以及導電部件CC4接收電源電壓VD(+)。導電部件CC2以及導電部件CC5接收地電壓VS。導電部件CC3以及導電部件CC6接收電源電壓VD(-)。電源電壓VD(+)為正電壓，而電源電壓VD(-)為負電壓。據此，金屬結構120F以及140F可被應用於具有差動訊號的積體電路當中。藉由在具有差動訊號的積體電路中配置具有金屬結構120F以及140F的電容器結構，可以達到節省積體電路面積的功效。
參考第8圖。第8圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120G以及140G的示意圖。在一些實施例中，金屬結構120G以及140G用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第8圖的類似元件將與第6圖使用相同標號。以下僅針對第8圖與第6圖之間的不同處進行描述。
以第8圖示例而言，導電部件CC1、導電部件CC3以及導電部件CC5接收電源電壓VD。而導電部件CC2、導電部件CC4以及導電部件CC6接收地電壓VS。
參考第9圖。第9圖是依照本揭示一些實施例所繪示的兩金屬結構120H以及140H的示意圖。在一些實施例 中，金屬結構120H以及140H用以實現第1圖的金屬結構120以及140。為易於理解，於第9圖的類似元件將與第8圖使用相同標號。以下僅針對第9圖與第8圖之間的不同處進行描述。
以第9圖示例而言，導電部件CC1接收電源電壓VD(+)。導電部件CC2、導電部件CC4以及導電部件CC6接收地電壓VS。導電部件CC3以及導電部件CC5接收電源電壓VD(-)。電源電壓VD(+)為正電壓，而電源電壓VD(-)為負電壓。據此，金屬結構120H以及140H可被應用於具有差動訊號的積體電路當中。藉由在具有差動訊號的積體電路中配置具有金屬結構120H以及140H的電容器結構，可以達到節省積體電路面積的功效。
參考第10圖。第10圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電容器結構100與其它電子元件980的示意圖。在一些實施例中，電子元件980是電晶體或金氧半電容器。以第10圖示例而言，電容器結構100設置於複數電子元件980之上，且與該些電子元件980電性連接。基於電路設計的設計規則，兩電晶體不能距離太近。然而，藉由配置具有高電容密度的電容器結構100，電容器結構100可同時與多個並非緊鄰的電子元件980(例如：電晶體)電性連接。
參考第11以及第12圖。第11圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電容器結構與一其它電子元件的俯視圖示意圖。第12圖是依照本揭示一些實施例所繪示第11圖的分解示意圖。在此例中，電容器結構以第2圖的電容器結 構為例，且其它電子元件980為金氧半場效電晶體980A。為了圖面簡潔，第11圖以及第12圖僅繪示出第2圖中下層的金屬結構140A而省略第2圖中上層的金屬結構120A。金氧半場效電晶體980A包含多晶矽(poly)結構982以及氧化定義(oxide defined，OD)結構984。多晶矽構982可作為閘極。氧化定義結構984可作為源極以及汲極。金屬結構140A的導電部件CC4以及導電部件CC6透過連接通孔V與氧化定義結構984連接。連接位置位於氧化定義結構984中對應於多晶矽構982兩側的部分。換言之，連接位置位於氧化定義結構984中不與多晶矽構982重疊的部分。
綜上所述，本揭示的電容器結構具有較高的電容值。另外，藉由本揭示的電容器結構，可提高單位體積中的電容器密度。
雖然本揭示已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電容器結構
120‧‧‧金屬結構
140‧‧‧金屬結構
160‧‧‧介電材料
S‧‧‧空間
X、Y‧‧‧方向

Claims (10)

  1. 一種電容器結構，包含：一第一金屬結構；一第二金屬結構，設置於該第一金屬結構下，其中該第一金屬結構以及該第二金屬結構的各者包含至少三導電部件，且該些導電部件為魚骨狀；以及一介電材料，設置於該第一金屬結構的複數間隙中、該第二金屬結構的複數間隙中以及該第一金屬結構與該第二金屬結構之間。
  2. 如請求項1所述的電容器結構，其中該第一金屬結構的該些導電部件依序包含一第一導電部件、一第二導電部件以及一第三導電部件，其中該第二金屬結構的該些導電部件依序包含一第四導電部件、一第五導電部件以及一第六導電部件，其中該第一導電部件、該第二導電部件、該第三導電部件、該四導電部件、該第五導電部件以及該第六導電部件的各者包含一主幹部以及複數個支幹部。
  3. 如請求項2所述的電容器結構，其中該第一導電部件的該些支幹部對齊於該第四導電部件的該些支幹部，該第二導電部件的該些支幹部對齊於該第五導電部件的該些支幹部，且該第三導電部件的該些支幹部對齊於該第六導電部件的該些支幹部。
  4. 如請求項2所述的電容器結構，其中該第一導電部件的部分的該些支幹部對齊於該第五導電部件的部分的該些支幹部，該第二導電部件的部分的該些支幹部對齊於該第四導電部件的部分的該些支幹部，該第二導電部件的另一部分的該些支幹部對齊於該第六導電部件的部分的該些支幹部，且該第三導電部件的部分的該些支幹部對齊於該第五導電部件的部分的該些支幹部。
  5. 如請求項3或4所述的電容器結構，其中該第一導電部件、該第三導電部件、該第四導電部件以及該第六導電部件用以接收一電源電壓，且該第二導電部件以及該第五導電部件用以接收一地電壓。
  6. 如請求項3或4所述的電容器結構，其中該第一導電部件以及該第四導電部件用以接收一第一電源電壓，該第三導電部件以及該第六導電部件用以接收一第二電源電壓，且該第二導電部件以及該第五導電部件用以接收一地電壓，其中該第一電源電壓為一正電壓，且該第二電源電壓為一負電壓。
  7. 如請求項3或4所述的電容器結構，其中該第一導電部件、該第三導電部件以及該第五導電部件用以接收一電源電壓，且該第二導電部件、該第四導電部件以及該第六導電部件用以接收一地電壓。
  8. 如請求項3或4所述的電容器結構，其中該第一導電部件用以接收一第一電源電壓，該第三導電部件以及該第五導電部件用以接收一第二電源電壓，且該第二導電部件、該第四導電部件以及該第六導電部件用以接收一地電壓，其中該第一電源電壓為一正電壓，且該第二電源電壓為一負電壓。
  9. 一種電容器結構，包含：一第一金屬結構；一第二金屬結構，設置於該第一金屬結構下，其中該第一金屬結構以及該第二金屬結構的各者包含複數導電部件，其中該第一金屬結構與該第二金屬結構之間形成一空間，且該空間不具有一連接通孔；以及一介電材料，設置於該第一金屬結構與該第二金屬結構之間。
  10. 如請求項9所述的電容器結構，其中該電容器結構設置於一電晶體或一金氧半電容器之上。
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