WO2010023401A1 - Condensateur tridimensionnel et procede de conception topologique d'un tel condensateur. - Google Patents

Condensateur tridimensionnel et procede de conception topologique d'un tel condensateur. Download PDF

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WO2010023401A1
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bars
branches
capacitor
bar
spacing
Prior art date
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PCT/FR2009/051620
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English (en)
Inventor
Eric Picollet
Claire Deglise-Favre
Rémi MAGAND
Original Assignee
Stmicroelectronics Sa
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Publication date
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Definitions

  • the invention generally relates to the design and manufacture of capacitors, particularly for high frequency applications.
  • MOM Metal-Oxide-Metal
  • a particularly interesting application relates to the design of MOM capacitors for high frequency application in CMOS045 technology, that is to say a technology using a fineness of etching of 45 nanometers.
  • the invention also applies, in general, to the design of three-dimensional capacitors that can use any other CMOS technology, or technologies using a fineness of 32 nanometer engraving.
  • three - dimensional capacitors have a number of advantages. They allow in particular the integration of capacitors with increased density and therefore with a high capacitance value per unit area, while having a low access resistance and a high and stable quality factor.
  • Three-dimensional capacitors are traditionally made by forming electrodes distributed over several levels of metallization.
  • a 3D capacitor can be formed using seven metallization levels in which respective electrodes of the capacitor are formed, which form in pairs a set of elementary capacitors.
  • FIG. 1 which illustrates the organization of the electrodes in lower metallization levels, the electrodes each comprise a set of bars or fingers extending parallel but alternately oriented in the stack in two perpendicular directions, forming, with a bar opposite the same electrode and with a bar of a lower or upper electrode, elementary capacitors.
  • each level of metallization such as M 1
  • each level of metallization comprises an electrode E 1 formed by the association of two nested Pi and P 2 combs, each comprising a set of bars B '. extending in parallel in a first general direction from a lateral end bar
  • the bars B of the comb extend in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the bars of each comb of a metallization level M 1 which form a positive or negative electrode, are connected to the bars of another metallization level M 1 which forms electrodes, respectively positive or negative. negative, via vias such as V.
  • the higher metallization levels here the metallization levels M 6 and M 7 , have a specific configuration and, in particular, a different scale factor, the size bars and the thickness of these electrodes being increased on these metallization levels M 6 and M 7 .
  • M 6 and M 7 have an identical configuration and comprise two intermeshing combs Pi and P 2 formed of a parallel association of bars and having, in addition, both in the metallization level M 6 and in the metallization level M 7 , the same orientation.
  • a three-dimensional capacitor comprising a superimposed stack of electrodes formed in respective metallization levels of an integrated circuit further comprising at least two additional superposed electrodes formed above said stack, the additional electrodes comprising each a set of at least one bar extending in a first direction, at least a portion of said bars comprising branches extending in a second direction.
  • the branches are constituted by fingers extending perpendicularly to the bars.
  • the additional electrodes comprise unbranched straight end rungs and branched midrange bars provided between the end rungs.
  • the bars of one of the additional electrodes may extend parallel to the bars of the other additional electrode.
  • the bars of each additional electrode comprise a pair of paired and nested identical patterns each comprising a first set of at least one bar extending parallel to each bar of another pattern according to said first direction, and a second set of at least one bar extending parallel to the bars of the second set of bars of the other pattern in said second direction.
  • the branches may also extend from the middle bars of the first set of bars.
  • the bars of the first set of bars can, for their part, be formed from one of the bars of the second set of bars.
  • the electrodes of the stack of electrodes each comprise a pair of identical and interleaved patterns each comprising a first set of bars extending parallel to each bar of another pattern according to one of first and second directions, and a second set of second bars extending parallel to each second bar of the other pattern according to the other of said first and second directions.
  • the patterns of each electrode of the stack may be oriented in a direction different from that of the patterns of an electrode immediately above or below.
  • a method for designing a three-dimensional capacitor comprising a superimposed stack of electrodes formed in respective metallization levels of an integrated circuit, and comprising at least two additional superposed electrodes formed above said stack, so that each additional electrode comprises an assembly of at least one bar extending in a first direction and at least a portion of the bars comprises branches extending in a second direction; direction.
  • a number of bars for each additional electrode is calculated, the distance available for the branches is calculated, and the number of bars is adapted so as to obtain an available length for the branches greater than a distance. minimum required between bars.
  • the number of bars is adapted so as to delimit, for example in the center of the electrode, a sufficient distance between bars to preserve the branches, taking into account the minimum distance required between the bars, and particular between the branches and a bar opposite to meet the requirements, in particular by the design rules.
  • the number of branches is determined from the length of the bars, the length of the branches, and the space between adjacent branches, and the length of the branches from the distance between the bars and the minimum space required between the bars.
  • the width of the branches is set equal to the width of the bars.
  • the method comprises the steps of: calculating the number of bars as a function of the width of the bars and the space between the bars; calculating the spacing between the branch bars; comparing the calculated spacing with a minimum value of spacing required between a branch and a neighboring branched bar; and changing the number of bars calculated to obtain a spacing value greater than the minimum required value.
  • This method may further comprise a step of adapting the spacing between the bars prior to calculating the length of the branches.
  • FIGS. 1-10 For example, to do this, one can calculate the difference between, on the one hand, the length of the branches for a first configuration in which the bars extend in a first direction, multiplied by the number of branches, and, d on the other hand, the length of the branches for a second configuration in which the bars extend in a second direction perpendicular to the first direction, multiplied by the number of branches, and the first or the second configuration is selected according to the result of the calculating said difference.
  • FIG. 3 schematically illustrates in perspective the architecture concept of a three-dimensional capacitor comprising central branches
  • Figure 4 is a top view of the upper metallization level of the three-dimensional branched capacitor of Figure 3
  • Figure 5 schematically illustrates the design of a three-dimensional capacitor
  • Figure 6 shows the main phases of a method of designing a three-dimensional capacitor with side branches
  • Figure 7 is a top view of a three-dimensional capacitor with lateral branches showing the main parameters taken into consideration during the design
  • FIGS. 8 to 16 show various configurations of a three-dimensional capacitor with lateral branches
  • Fig. 17 is a table showing gains in capacity, strength and quality factor value due to the presence of central lateral branches.
  • the three - dimensional capacitor here comprises seven metallization levels, the upper metallization levels M 6 and M 7 being configured so as to reduce the resistance of access and to increase the capacitance value for a second one. same circuit surface.
  • the traditional three-dimensional capacitors comprise a set of superimposed electrodes distributed in metallization levels of the integrated circuit, and in the upper part, additional electrodes formed in the metallization levels M 6 and M 7 .
  • the higher metallization levels M 6 and M 7 have identical configuration and orientation in nested combs, so that each electrode has a pair of combs P 1 and P 2 each formed by an association of bars B extending in a first direction. from a transverse bar B 'extending according to a second direction perpendicular to the first direction, such that the bars of one of the combs are interposed between two bars of the other comb.
  • the electrodes of the higher metallization levels In order to improve the electrical performance of the capacitor, the electrodes of the higher metallization levels
  • M 6 and M 7 are modified so that the bars in the center have lateral branches R which extend parallel in the second direction, that is to say parallel to the bars B 'from which extend the branched bars B.
  • the two central bars facing the combs have nested ramifications so that the branches of one of the bars extend between the branches R of the other bar.
  • each comb comprises two sets of fingers or bars, namely a first set of parallel bars B, here four in number, which extends in one direction X or Y of the circuit, here the direction Y, and which comprise central branched bars, and a second set of bars B ', here the number of one, from which or extend the bars B and which extend according to the other direction X.
  • the ramifications of one of the bars are here two in number and are each arranged between two branches of the other comb, here three in number. But, of course, and as will be detailed later, any other configuration can also be adopted.
  • the design of a three-dimensional capacitor with central lateral branches is carried out on the basis of design parameters imposed on the designer, such as the value of the capacitance, the first metallization level from which the electrodes The last metallization level, the first capacitor connection level in the integrated circuit, the last connection level and, if applicable, the planar (X, Y) dimensions of the capacitor must be formed.
  • the design is also based on design rules imposed for example by the technology employed, such as the spacing between the bars, or the width of the bars.
  • the configuration of the lower metallization levels for example the metallization levels Mi to M 5 , is developed, using a mathematical model tending to determine, in particular, the number of bars or fingers in each of the first and second direction X and Y.
  • this design phase essentially consists in determining the spacing between the bars so that lateral extensions can be created while taking into account the required spacing between the bars and, in particular, the distance between the bars. spacing required between the lateral extensions of one of the bars and a branched bar facing each other.
  • the levels M 6 and M 7 When designing the metallization levels with branched bars, here the levels M 6 and M 7 , during a first step 10, the number of bars nbEA of each upper electrode is calculated. The additional electrodes of the levels M 6 and M 7 have the same structure and the same orientation. The calculations used therefore apply to both layers.
  • nbEA trunk 7 - - , - (3)
  • - Widthmin DRM is the minimum width of a metal line that can be made in production
  • Spacingmin DRM is the minimum spacing between two lines of metal that can be made in production
  • trunk means the operation of truncation, that is to say the whole part
  • - spcfEA designates the space between the bars; - nbx and spcf respectively denote the number of bars and the spacing between bars in the lower metallization levels.
  • step 1 the spacing or distance ⁇ IA between branched bars is calculated, as illustrated in FIG. 7, from the following relation:
  • the spacing between the bars is adapted so as to adapt to the technology and in particular to the grid pitch.
  • the spacing spcflA between the branched bars is calculated or, in other words, the distance between the ramifications of the branched bar of one of the combs and the branched bar of the another comb, according to the following relation:
  • a parameter ⁇ is then calculated which corresponds to the difference between, on the one hand, the number of branches according to a first configuration according to which these branches extend in a first direction X of the integrated circuit multiplied by their length and, secondly, the number of branches according to a second configuration in which these branches extend in a second direction Y of the integrated circuit multiplied by their length
  • this parameter ⁇ is negative, a change of orientation is carried out, then the steps 10 to 17 previously mentioned are again implemented by changing the orientation of the configuration so as to arrive at a positive parameter ⁇ or none.
  • the calculated value of the various parameters making it possible to describe the bars and branches such as the number, the length, the width and the spacing between the bars are then retained.
  • the higher metallization levels here the metallization levels M 6 and M 7 , each comprise patterns comprising a pair of nested combs.
  • the length of the branches may vary according to the design constraints (FIGS. 13 and 14).

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Abstract

Ce condensateur tridimensionnel comprend un empilement d' électrodes superposées formées dans des niveaux de métallisation respectives d'un circuit intégré. Il comporte en outre au moins deux électrodes additionnelles superposées formées au dessus dudit empilement, les électrodes additionnelles comprenant chacune un ensemble d'au moins un barreau (B, B ') s 'étendant selon une première direction. Une partie desdits barreaux comporte des ramifications (R) s 'étendant selon une deuxième direction.

Description

Condensateur tridimensionnel et procédé de conception topologique d'un tel condensateur
L 'invention concerne, de manière générale, la conception et la fabrication de condensateurs, en particulier pour applications à hautes fréquences.
Elle concerne plus particulièrement la conception et la fabrication de condensateurs tridimensionnels destinés à être implantés au dessus d'un substrat semi-conducteur, notamment en protocole
MOM (« Metal-Oxyde-Metal »).
Une application particulièrement intéressante concerne la conception de condensateurs MOM pour application à hautes fréquences en technologie CMOS045 , c 'est-à-dire une technologie utilisant une finesse de gravure de 45 nanomètres. Mais l'invention s 'applique également, de manière générale, à la conception de condensateurs tridimensionnels pouvant utiliser toute autre technologie CMOS, voire les technologies utilisant une finesse de gravure de 32 nanomètres. Par rapport aux condensateurs planaires, les condensateurs tridimensionnels présentent un certain nombre d' avantages. Ils permettent en particulier l'intégration de condensateurs avec une densité accrue et donc avec une valeur de capacité importante par unité de surface, tout en ayant une résistance d' accès faible et un facteur de qualité élevé et stable.
Les condensateurs tridimensionnels, également désignés par l' appellation condensateurs « 3D », sont traditionnellement réalisés en formant des électrodes réparties sur plusieurs niveaux de métallisation. Par exemple, en technologie CMOS045 , un condensateur 3D peut être formé en utilisant sept niveaux de métallisation dans lesquels sont formées des électrodes respectives du condensateur, qui forment deux à deux un ensemble de condensateurs élémentaires. Comme illustré sur la figure 1 , qui illustre l'organisation des électrodes dans des niveaux de métallisation inférieurs, les électrodes comportent chacune un ensemble de barreaux ou doigts s' étendant parallèlement mais orientés alternativement dans l' empilement selon deux directions perpendiculaires en formant, avec un barreau en vis-à- vis d'une même électrode et avec un barreau d'une électrode inférieure ou supérieure, des condensateurs élémentaires.
Plus particulièrement, comme on le voit sur la figure 1 , chaque niveau de métallisation, tel que M1, comporte une électrode E1 formée par l' association de deux peignes Pi et P2 imbriqués, comprenant chacun un ensemble de barreaux B s 'étendant parallèlement selon une première direction générale à partir d'un barreau latéral d' extrémité
B ' , tandis que dans un autre niveau de métallisation immédiatement supérieur ou inférieur, les barreaux B du peigne s 'étendent selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction.
En outre, selon cette configuration, les barreaux de chaque peigne d'un niveau de métallisation M1, qui forment une électrode positive ou négative, sont reliés aux barreaux d'un autre niveau de métallisation M \ qui forme des électrodes, respectivement positives ou négatives, par l'intermédiaire de vias tels que V.
Par ailleurs, dans le but d' augmenter les fonctionnalités électriques du condensateur, les niveaux de métallisation supérieurs, ici les niveaux de métallisation M6 et M7, ont une configuration spécifique et, en particulier, un facteur d'échelle différent, la taille des barreaux et l' épaisseur de ces électrodes étant accrues sur ces niveaux de métallisation M6 et M7.
Comme on le voit, les électrodes des niveaux de métallisation
M6 et M7 ont une configuration identique et comportent deux peignes imbriqués Pi et P2 formés d'une association de barreaux en parallèle et ayant en outre, tant dans le niveau de métallisation M6 que dans le niveau de métallisation M7, la même orientation.
Par ailleurs, les concepteurs de composants électroniques passifs, et en particulier de condensateurs tridimensionnels, doivent, à partir de règles de conception ou de « design » qui leur sont imposées, relatives par exemple à la technologie employée, ou aux contraintes du circuit à réaliser, portant par exemple sur la valeur de capacité à obtenir ou sur le raccordement du condensateur, concevoir une configuration de condensateur permettant d'obtenir les fonctionnalités électriques requises, tout en limitant la consommation en silicium qui est un matériau très coûteux.
Au vu de ce qui précède, il est proposé, selon la présente description, une architecture de condensateur tridimensionnel et un procédé de conception d'un tel condensateur, permettant, en fonction des règles de conception imposées, la réalisation d'un condensateur permettant d' améliorer encore les fonctionnalités électriques fournies.
Selon une première approche, il est ainsi proposé un condensateur tridimensionnel comprenant un empilement d'électrodes superposées formées dans des niveaux de métallisation respectifs d'un circuit intégré comprenant en outre au moins deux électrodes additionnelles superposées formées au dessus dudit empilement, les électrodes additionnelles comprenant chacune un ensemble d' au moins un barreau s ' étendant selon une première direction, une partie au moins desdits barreaux comprenant des ramifications s 'étendant selon une deuxième direction.
Il a été constaté qu'une telle structure, selon laquelle les barreaux situés par exemple au centre des niveaux de métallisation supérieurs de l' empilement des électrodes du condensateur, comportent des ramifications transversales, permet d' améliorer considérablement les fonctionnalités du condensateur et, en particulier, d'obtenir, pour une même surface, une augmentation de la capacité unitaire, et une baisse de la résistance d'accès à facteur de qualité constante ou, en d' autres termes, à capacité équivalente constante et à résistance d' accès équivalente constante, une réduction significative de la surface du condensateur limitant, de la sorte, la consommation en silicium.
Selon une autre caractéristique de ce condensateur, les ramifications sont constituées par des doigts s' étendant perpendiculairement aux barreaux. Dans un mode de réalisation, les électrodes additionnelles comportent des barreaux d' extrémité rectilignes non ramifiés et des barreaux médians ramifiés prévus entre les barreaux d' extrémité.
Les barreaux de l'une des électrodes additionnelles peuvent s 'étendre parallèlement aux barreaux de l' autre électrode additionnelle.
Selon encore une autre caractéristique de ce condensateur tridimensionnel, les barreaux de chaque électrode additionnelle comprennent une paire de motifs identiques appareillés et imbriqués comprenant chacun un premier ensemble d' au moins un barreau s 'étendant parallèlement à chaque barreau d'un autre motif selon ladite première direction, et un deuxième ensemble d' au moins un barreau s 'étendant parallèlement aux barreaux du deuxième ensemble de barreaux de l' autre motif selon ladite deuxième direction. Les ramifications peuvent par ailleurs s 'étendre à partir des barreaux médians du premier ensemble de barreaux.
Les barreaux du premier ensemble de barreaux peuvent, quant à eux, être formés à partir de l'un des barreaux du deuxième ensemble de barreaux. Selon encore une autre caractéristique du condensateur tridimensionnel, les électrodes de l' empilement d'électrodes comprennent chacune une paire de motifs identiques et imbriqués comprenant chacune un premier ensemble de barreaux s' étendant parallèlement à chaque barreau d'un autre motif selon l'une des première et deuxième directions, et un deuxième ensemble de deuxième barreau s 'étendant parallèlement à chaque deuxième barreau de l'autre motif selon l' autre desdites première et deuxième directions.
Les motifs de chaque électrode de l' empilement peuvent être orientées selon une direction différente de celle des motifs d'une électrode immédiatement supérieure ou inférieure.
Selon un autre aspect, il est également proposé un procédé de conception d'un condensateur tridimensionnel comprenant un empilement d' électrodes superposées formé dans des niveaux de métallisation respectifs d'un circuit intégré, et comprenant au moins deux électrodes additionnelles superposées formées au dessus dudit empilement, de sorte que chaque électrode additionnelle comprenne un ensemble d'au moins un barreau s 'étendant selon une première direction et qu'une partie au moins des barreaux comprend des ramifications s' étendant selon une deuxième direction.
Selon une caractéristique de ce procédé, on calcule un nombre de barreaux pour chaque électrode additionnelle, on calcule la distance disponible pour les ramifications, et l'on adapte le nombre de barreaux de manière à obtenir une longueur disponible pour les ramifications supérieure à une distance minimale requise entre barreaux.
En d' autres termes, on adapte le nombre de barreaux de manière à délimiter, par exemple au centre de l' électrode, une distance suffisante entre barreaux pour ménager les ramifications, en tenant compte de la distance minimale requise entre les barreaux, et en particulier entre les ramifications et un barreau en vis-à-vis pour satisfaire aux exigences requises, en particulier par les règles de conception.
Par exemple, selon une autre caractéristique de ce procédé, on détermine le nombre de ramifications à partir de la longueur des barreaux, de la longueur des ramifications, et de l' espace entre des ramifications voisines, et la longueur des ramifications à partir de la distance entre les barreaux et l'espace minimum requis entre les barreaux.
Par exemple, selon un mode de mise en œuvre, on fixe la largeur des ramifications égale à la largeur des barreaux.
Dans un mode de mise en œuvre, le procédé comporte les étapes de : calcul du nombre de barreaux en fonction de la largeur des barreaux et de l' espace entre les barreaux ; calcul de l' espacement entre les barreaux ramifiés ; comparaison de l' espacement calculé avec une valeur minimale d' espacement requis entre une ramification et un barreau ramifié voisin ; et modification du nombre de barreaux calculés de manière à obtenir une valeur d'espacement supérieure à la valeur minimale requise.
Ce procédé peut en outre comporter une étape d' adaptation de l' espacement entre les barreaux préalable au calcul de la longueur des ramifications.
On peut en outre calculer la distance entre deux ramifications voisines.
On peut, par ailleurs, orienter les barreaux de manière à obtenir la plus grande longueur totale des ramifications.
Par exemple, pour ce faire, on peut calculer la différence entre, d'une part, la longueur des ramifications pour une première configuration dans laquelle les barreaux s ' étendent dans une première direction, multipliée par le nombre de ramifications, et, d' autre part, la longueur des ramifications pour une deuxième configuration dans laquelle les barreaux s ' étendent dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, multipliée par le nombre de ramifications, et l'on choisit la première ou la deuxième configuration selon le résultat du calcul de ladite différence. D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés : les figures 1 et 2, dont il a déjà été fait mention, illustrent schématiquement l' architecture générale d'un condensateur tridimensionnel selon l ' état de la technique ; la figure 3 illustre, de manière schématique et en perspective, le concept d' architecture d'un condensateur tridimensionnel comprenant des ramifications centrales ; la figure 4 est une vue de dessus du niveau de métallisation supérieur du condensateur tridimensionnel à ramifications de la figure 3 ; la figure 5 illustre schématiquement la conception d'un condensateur tridimensionnel ; la figure 6 montre les principales phases d'un procédé de conception d'un condensateur tridimensionnel à ramifications latérales ; la figure 7 est une vue de dessus d'un condensateur tridimensionnel à ramifications latérales montrant les principaux paramètres pris en considération lors de la conception ; - les figures 8 à 16 montrent diverses configurations d'un condensateur tridimensionnel à ramifications latérales ; et la figure 17 est un tableau montrant les gains en valeur de capacité, de résistance et de facteur de qualité, grâce à la présence de ramifications latérales centrales.
En se référant tout d' abord à la figure 3 , on va décrire un exemple de réalisation d'un condensateur tridimensionnel MOM réalisé en technologie 45 nanomètres. Comme on le voit, dans l' exemple décrit, le condensateur tridimensionnel comporte ici sept niveaux de métallisation, les niveaux de métallisation supérieurs M6 et M7 étant configurés de manière à réduire la résistance d' accès et augmenter la valeur de capacité pour une même surface de circuit. Comme indiqué précédemment, les condensateurs tridimensionnels traditionnels comportent un ensemble d'électrodes superposées réparties dans des niveaux de métallisation du circuit intégré, et en partie supérieure, des électrodes additionnelles formées dans les niveaux de métallisation M6 et M7. Les niveaux de métallisation supérieurs M6 et M7 ont une configuration et une orientation identiques en peignes imbriqués, de sorte que chaque électrode comporte une paire de peignes Pi et P2 formés chacun par une association de barreaux B s' étendant selon une première direction à partir d'un barreau transversal B ' s' étendant selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, telle que les barreaux de l'un des peignes soient intercalés entre deux barreaux de l' autre peigne.
Dans le but d' améliorer les performances électriques du condensateur, les électrodes des niveaux de métallisation supérieurs
M6 et M7 sont modifiées de telle sorte que les barreaux situés au centre comportent des ramifications latérales R qui s 'étendent parallèlement selon la deuxième direction, c' est-à-dire parallèlement aux barreaux B ' à partir desquels s' étendent les barreaux ramifiés B. Selon cette configuration, les deux barreaux centraux en regard des peignes comportent des ramifications imbriquées de sorte que les ramifications de l'un des barreaux s' étendent entre les ramifications R de l' autre barreau.
En d' autres termes, selon cette configuration en peignes, chaque peigne comporte deux ensembles de doigts ou barreaux, à savoir un premier ensemble de barreaux B parallèles, ici au nombre de quatre, qui s' étend selon l'une direction X ou Y du circuit, ici la direction Y, et qui comportent des barreaux ramifiés centraux, et un deuxième ensemble de barreaux B ' , ici au nombre de un, à partir duquel ou desquels s' étendent les barreaux B et qui s ' étendent selon l' autre direction X.
Les ramifications de l'un des barreaux sont ici au nombre de deux et sont disposées chacune entre deux ramifications de l' autre peigne, ici au nombre de trois. Mais, bien entendu, et comme cela sera détaillé par la suite, tout autre configuration peut également être adoptée.
Comme on le voit également sur la figure 4, selon cette configuration, seuls les niveaux de métallisation M6 et M7, qui adoptent une configuration identique et une même orientation, sont modifiés, les niveaux de métallisation inférieurs adoptant une configuration traditionnelle, c' est-à-dire une configuration en peignes imbriqués, de sorte que dans l'empilement des électrodes, les orientations des barreaux diffèrent de 90° d'un empilement à l'autre. En se référant à la figure 5 , la conception d'un condensateur tridimensionnel à ramifications latérales centrales s ' effectue à partir de paramètres de conception imposés au concepteur, tels que la valeur de la capacité, le premier niveau de métallisation à partir duquel les électrodes doivent être formées, le dernier niveau de métallisation, le premier niveau de raccordement du condensateur dans le circuit intégré, le dernier niveau de raccordement et, le cas échéant, les dimensions planaires (en X, Y) du condensateur.
La conception s ' effectue également à partir de règles de conception, imposées par exemple par la technologie employée, telles que l' espacement entre les barreaux, ou la largeur des barreaux.
A partir des paramètres de conception, la configuration des niveaux de métallisation inférieurs, par exemple les niveaux de métallisation Mi à M5, est élaborée, en utilisant un modèle mathématique tendant à déterminer, notamment, le nombre de barreaux ou doigts dans chacune des première et deuxième direction X et Y.
A partir de ces paramètres du condensateur, des paramètres de conception et des règles de conception, il est ensuite procédé à la conception des niveaux de métallisation M6 et M7. En se référant aux figures 6 et 7, cette phase de conception consiste essentiellement à déterminer l' espacement entre les barreaux de manière à pouvoir créer des extensions latérales tout en tenant compte de l' espacement requis entre les barreaux et, en particulier, de l' espacement requis entre les extensions latérales de l 'un des barreaux et un barreau ramifié en vis-à-vis.
Lors de la conception des niveaux de métallisation à barreaux ramifiés, ici les niveaux M6 et M7, au cours d'une première étape 10, on calcule le nombre de barreaux nbEA de chaque électrode supérieure. Les électrodes additionnelles des niveaux M6 et M7 ont une structure identique et une même orientation. Les calculs mis en œuvre s 'appliquent donc aux deux couches.
Pour calculer le nombre de barreaux nbEA, on procède aux calculs suivants : wffiA = Width min DRM(M6, M7) ( 1 ) spcffiA = Spacing min DRM(M6,M7) (2) I Γ Λ fnb x.wf + (nbx - l).sp cf ^) nbEA = tronc 7 — —, — (3)
[ 2(w ffiA + spcffi A) J dans lesquels :
- Widthmin DRM désigne la largeur minimum de ligne de métal réalisable en fabrication;
- Spacingmin DRM désigne l' espacement minimum entre 2 lignes de métal réalisable en fabrication;
- tronc désigne l'opération de troncature, c' est-à-dire la partie entière ;
- wfEA désigne la largeur des barreaux ;
- spcfEA désigne l' espace entre les barreaux ; - nbx et spcf désignent respectivement le nombre de barreaux et l' espacement entre barreaux dans les niveaux de métallisation inférieurs.
Lors de l' étape 1 1 suivante, on procède au calcul de l' espacement ou distance ΔIA entre barreaux ramifiés, comme illustré sur la figure 7, à partir de la relation suivante :
ΔIA = nbx.wf + (nbx - l).spcf - 2.[nbEA.wfEA + (nbEA - l).spcfEA] (4)
II convient alors, lors de l 'étape 12 suivante, de vérifier que l' espacement entre les barreaux ramifiés est suffisant pour incorporer des ramifications, en tenant compte de l'espacement requis entre les barreaux ramifiés spcflA.
Si tel n' est pas le cas, c' est-à-dire si ΔIA est inférieur à la valeur minimum requise spcflA, on retranche un barreau pour chaque peigne ou, en d' autres termes, on retranche une paire de barreaux pour chaque niveau de métallisation M6 ou M7 (étape 12 ').
Au contraire, si tel est le cas, on procède au calcul de la longueur des barreaux ramifiés et de leur nombre. On procède ainsi tout d'abord au calcul de la longueur LIA des barreaux ramifiés selon la relation suivante :
LIA = ΔIA - spcfIA (5 )
Lors de l' étape 14 suivante, on procède à une adaptation de l' espacement entre les barreaux de manière à s' adapter à la technologie et en particulier au pas de grille.
Pour ce faire, on calcule un paramètre ε, selon la relation suivante : ε = nbx.wf + (nbx - l).spcf - 2.[nbEA.wfA + (nbEA - l).spcfA] + LIA + ^---^ (6)
Si au cours de cette étape 14, on constate que la valeur de ce paramètre ε est non nulle, lors de l' étape 15 suivante, on procède à un nouveau calcul d' espacement spcfA selon la relation suivante :
„. nbx.wf + (nbx - llspcf - 2.(nbEA.wfA - LIA) ._. spcfA = — (7)
2.nbEA
Puis la procédure retourne à l' étape 13 précédente pour procéder à un nouveau calcul de la longueur de doigt.
Lorsqu'il a été vérifié que le paramètre ε est égal à zéro, lors de l' étape 16 suivante, on procède au calcul du nombre de ramifications nblA selon la relation suivante :
Figure imgf000013_0001
Puis, lors de l' étape 17 suivante, on calcule l'espacement spcflA entre les barreaux ramifiés ou, en d' autres termes, la distance entre les ramifications du barreau ramifié de l'un des peignes, et du barreau ramifié de l' autre peigne, selon la relation suivante :
LEA - nblA. wfA spcfIA2 = — — ( 9 ) nblA - 1
On calcule alors un paramètre α qui correspond à la différence entre, d'une part, le nombre de ramifications selon une première configuration selon laquelle ces ramifications s ' étendent selon une première direction X du circuit intégré multipliée par leur longueur et, d' autre part, le nombre de ramifications selon une seconde configuration selon laquelle ces ramifications s ' étendent selon une seconde direction Y du circuit intégré multipliée par leur longueur
(étape 18).
En d' autres termes, on procède au calcul du paramètre α suivant :
α = nbIA_xdir.LIA_xdir - nbIA_ydir.LIA_ydir ( 10)
Si la valeur de ce paramètre α est négative, on procède à un changement d'orientation, puis on met à nouveau en œuvre les étapes 10 à 17 précédemment mentionnées en changeant l'orientation de la configuration de manière à aboutir à un paramètre α positif ou nul. Lors de l'étape 19 suivante, on retient alors la valeur calculée des divers paramètres permettant de décrire les barreaux et ramifications tels que le nombre, la longueur, la largeur et l' espacement entre les barreaux.
On notera que, dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les niveaux de métallisation supérieurs, ici les niveaux de métallisation M6 et M7, comportent chacun des motifs comprenant une paire de peignes imbriqués.
On notera toutefois que la configuration évoquée précédemment n' est nullement limitative, et d' autres variantes peuvent également être envisagées.
En se référant tout d' abord aux figures 8 et 9, et comme indiqué précédemment, en fonction de la valeur calculée du paramètre α, il est possible de changer l'orientation des barreaux et de leurs ramifications. II est ainsi possible, comme visible sur la figure 8, d'orienter les ramifications de manière qu'elles s ' étendent parallèlement à une première direction X et d'orienter les barreaux de sorte qu'ils s 'étendent parallèlement à une deuxième direction Y du circuit intégré. Au contraire, il est possible d'orienter les ramifications internes selon la deuxième direction Y et d'orienter les barreaux selon la première direction X (figure 9).
En se référant à la figure 10, il est également possible de modifier la longueur des barreaux et, de même, le nombre de ramifications internes.
Ainsi, comme visible sur les figures 1 1 et 12, il est possible de ne prévoir dans les niveaux de métallisation supérieurs qu'une seule ramification et qu'un seul barreau ou, en variante, de ne prévoir qu'une seule paire de barreaux imbriqués comprenant chacun une unique ramification.
Mais lorsque l'on prévoit plusieurs barreaux comprenant un ou plusieurs barreaux ramifiés, ceux-ci sont disposés de préférence au centre tandis que les barreaux non ramifiés sont disposés de part et d' autre des barreaux ramifiés. De même, comme indiqué précédemment, la longueur des ramifications peut varier selon les contraintes de conception (figures 13 et 14).
En se référant aux figures 15 et 16, il est également possible de prolonger un barreau latéral de chaque peigne par des barreaux additionnels conférant alors aux électrodes une forme à deux spirales imbriquées.
En se référant enfin à la figure 1 , il a été constaté que la configuration à barreaux ramifiés permettait d'augmenter de manière très significative la valeur de la capacité du condensateur, pour une valeur de résistance et de facteur de qualité sensiblement constant
(configuration 2 par rapport à une configuration conventionnelle (configuration I )).

Claims

REVENDICATIONS
1. Condensateur tridimensionnel comprenant un empilement d' électrodes superposées formées dans des niveaux de métallisation respectifs d'un circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins deux électrodes additionnelles superposées formées au dessus dudit empilement, les électrodes additionnelles comprenant chacune un ensemble d' au moins un barreau (B, B ') s ' étendant selon une première direction et en ce qu'une partie au moins desdits barreaux comporte des ramifications (R) s ' étendant selon une deuxième direction.
2. Condensateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les ramifications (R) sont constituées par des doigts s ' étendant perpendiculairement aux barreaux.
3. Condensateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les électrodes additionnelles comportent des barreaux d' extrémité (B) rectilignes non ramifiés et des barreaux centraux (B ') ramifiés prévus entre les barreaux.
4. Condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à
3 , caractérisé en ce que les barreaux de l'une des électrodes additionnelles s 'étendent parallèlement aux barreaux de l'autre électrode additionnelle.
5. Condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que les barreaux de chaque électrode additionnelle comprennent une paire de motifs (P1 , P2) identiques appariés et imbriqués comprenant chacun un premier ensemble d' au moins un barreau (B) s 'étendant parallèlement à chaque barreau d'un autre motif selon ladite première direction et une deuxième ensemble d' au moins un barreau (B ') s 'étendant parallèlement aux barreaux du deuxième ensemble de barreaux de l' autre motif selon ladite deuxième direction.
6. Condensateur selon la revendication 5 , caractérisé en ce que les ramifications (R) s 'étendent à partir des barreaux centraux (B) du premier ensemble de barreaux.
7. Condensateur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les barreaux (B) du premier ensemble de barreaux sont formés à partir de l'un des barreaux (B ') du deuxième ensemble de barreaux.
8. Condensateur selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que les électrodes de l' empilement d'électrodes comprennent chacune une paire de motifs identiques et imbriqués comprenant chacun un premier ensemble de barreaux s 'étendant parallèlement à chaque barreau d'un autre motif selon l'une desdites première et deuxième direction et un deuxième ensemble de barreaux s 'étendant parallèlement à chaque deuxième barreau de l' autre motif selon l' autre desdites première et deuxième directions.
9. Condensateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les motifs de chaque électrode de l'empilement d'électrodes sont orientés selon une direction différente de celle des motifs d'une électrode immédiatement inférieure ou supérieure.
10. Procédé de conception d'un condensateur tridimensionnel comprenant un empilement d' électrodes superposées formées dans des niveaux de métallisation respectifs d'un circuit intégré, et comprenant au moins deux électrodes additionnelles superposées formées au dessus dudit empilement de sorte que chaque électrode additionnelle comprenne un ensemble d' au moins un barreau (B) s 'étendant selon une première direction et qu'une partie au moins des barreaux comprend des ramifications (R) s 'étendant selon une deuxième direction, caractérisé en ce que l'on calcule un nombre de barreaux pour chaque électrode additionnelle, on calcule la distance disponible (ΔIA) pour les ramifications et l'on adapte le nombre de barreaux de manière à obtenir une longueur disponible pour les ramifications supérieures à une distance minimale requise (SpcflA) entre barreaux.
1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on détermine le nombre de ramifications à partir de la longueur des barreaux, de la largeur des ramifications et de l' espacement entre des ramifications voisines, et la longueur des ramifications à partir de la distance entre les barreaux et de l' espacement minimum requis entre les barreaux.
12. Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que l'on fixe la largeur des ramifications égale à la largeur des barreaux.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
- calcul du nombre de barreaux en fonction de la largeur des barreaux et de l' espacement entre les barreaux ;
- calcul de l'espacement entre les barreaux ramifiés ; - comparaison de l' espacement calculé avec une valeur minimum d' espacement requis entre une ramification et un barreau ramifié voisin ; et
- modification du nombre de barreaux calculés de manière à obtenir une valeur d'espacement supérieure à une valeur minium requise.
14. Condensateur selon la revendication 13 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d' adaptation de l' espacement requis entre les barreaux préalable au calcul de la longueur des ramifications.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que l'on calcule en outre la distance entre deux ramifications voisines.
16. Procédé selon la revendication 15 , caractérisé en ce que l'on oriente les barreaux de manière à obtenir la plus grande longueur totale des ramifications.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on calcule la différence entre, d'une part, la longueur des ramifications pour une première configuration dans laquelle les barreaux s' étendent dans une première direction, multipliée par le nombre de ramifications, et, d' autre part, la longueur des ramifications pour une deuxième configuration dans laquelle les barreaux s 'étendent dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, multipliée par le nombre de ramifications, et l'on choisit la première ou la deuxième configuration selon le résultat du calcul de ladite différence.
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