專利名稱：電容結構及其金屬層布局的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于電容結構及其金屬層布局。
背景技術：
電容是當今集成電路設備的重要元件。大值電容在模擬電路或射頻(RF)電路 (例如為濾波或信號處理設計的電路)中非常有用。由于集成度越來越高的趨 勢，需要將大值電容集成在集成電路設備上，并設計出了不同種類的集成電容。 例如，由于金屬-氧化物-金屬(Metal-Oxide-Metal, MOM)電容在襯底(substrate)的 容性(capacitive)損失最小，因此其作為高質量的電容愈加普及。
部分文獻(例如美國專利US4409608、 US5208725、 US5583359、 US5939766、 US6297524、 US6383858、 US6410954、 US6600209、 US6819542等)已經提供 和討論了叉合(interdigitated)金屬電容的一些應用，在此列出其專利號以供參考。
US6819542提供了具有多個金屬層的叉合電容結構，其中，該叉合電容結 構至少包括多個奇數層、多個偶數層和多個電介質層。該多個奇數層和該多個 偶數層形成分別的第一電極和第二電極。多個奇數層中的第一電極通過第一總 線耦接于多個偶數層中的第一電極。同樣的，多個奇數層中的第二電極通過第 二總線耦接于多個偶數層中的第二電極。
US6819542 (以下稱為"'542專利")定義了具有多個金屬層的叉合電容結 構。請一并參考圖1和圖2。圖1是如'542專利圖5B所示的叉合電容結構的奇 數層IO的示意圖。圖2是如'542專利圖6B所示的叉合電容結構的偶數層20的 示意圖。
請首先參考圖1。奇數層10包括第一電極11和第二電極15。第一電極11 包括第一區(qū)(section)12,以及平行排布的多個第二區(qū)13。第一區(qū)12包括第一部 分12A和第二部分12B。第一部分12A和第二部分12B分別構成L形的第一區(qū) 12的兩條分支(leg)。多個平行排布的第二區(qū)13與第一區(qū)12的第一部分12A接 合(join),每個第二區(qū)13與相鄰的第二區(qū)13相隔一段預設的距離。第二電極15包括第一區(qū)16，以及平行排布的多個第二區(qū)17。第一區(qū)16包括第一部分16A 和第二部分16B。第一部分16A和第二部分16B分別構成L形的第一區(qū)16的兩 條分支。多個平行排布的第二區(qū)17與第一區(qū)16的第一部分16A接合，每個第 二區(qū)17與相鄰的第二區(qū)17相隔一段預設的距離。第一電極ll的多個第二區(qū)13 和第二電極15的多個第二區(qū)17是平行叉合的。
再請參考圖2。偶數層20包括第一電極21和第二電極25。第一電極21包 括第 一 區(qū)22以及平行排布的多個第二區(qū)23。第 一 區(qū)22包括第 一部分22A和第 二部分22B。第一部分22A和第二部分22B分別構成L形的第一區(qū)22的兩條分 支。多個平行排布的第二區(qū)23與第一區(qū)22的第一部分22A相接合，每個第二 區(qū)23與相鄰的第二區(qū)23相隔一4殳預設的距離。第二電才及25包括第一區(qū)26以 及平行排布的多個第二區(qū)27。第一區(qū)26包括第一部分26A和第二部分26B。第 一部分26A和第二部分26B分別構成L形的第一區(qū)26的兩條分支。多個平行 排布的第二區(qū)27與第一區(qū)26的第一部分26A接合，每個第二區(qū)27與相鄰的第 二區(qū)27相隔一段預設的距離。第一電極21的多個第二區(qū)23和第二電極25的 多個第二區(qū)27是平行叉合的。圖1中第一電極11的第二區(qū)13垂直于圖2中第 一電極21的第二區(qū)23。
盡管'542專利具有多個金屬層的叉合電容結構中，奇數層電極的一部分與 偶數層中相同電極的該部分的電性連接是由接道(via plug)形成，但是接道的布局 位置只限于電極的邊緣，這種情況造成'542專利叉合電容結構的單位電容值較

發(fā)明內容
現有技術的電容結構造成單位電容值較小，且電性能欠佳。有鑒于此，本 發(fā)明其中之一目的在于提供一種電容結構及其金屬層布局。
本發(fā)明提供一種電容結構，包含第一金屬層，包含第一框結構；以及 第一條形接片，位于該第一框結構并隔離(isolated)在該第一框結構內；第二金屬 層，包含第二框結構；以及第二條形接片，位于該第二框結構并隔離在該第 二框結構內；電介質層，形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間。
本發(fā)明提供一種電容結構的金屬層布局，該金屬層布局包含金屬層，包 含框結構；以及至少一條形接片，位于該框結構并隔離在該框結構內。
本發(fā)明提供的電容結構可以達到更大的單位電容值，此外，上述電容結構
6主框可提供額外的屏蔽效應(shielding effect),使本發(fā)明的電容結構達到更佳的電 性能。


圖1是現有技術的叉合電容結構的奇數層10的示意圖。
圖2是現有技術的叉合電容結構的偶數層20的示意圖。
圖3是根據本發(fā)明第一實施例的電容結構的第一金屬層300的簡化示意圖。
圖4是根據本發(fā)明第一實施例的電容結構的第二金屬層400的筒化示意圖。
圖5是根據本發(fā)明第一實施例，將第一金屬層300重疊添加在第二金屬層
400之上的電容結構的簡化示意圖。
圖6是根據本發(fā)明第二實施例的電容結構的簡化示意圖，展示如圖3所示
的多個第一金屬層300互相堆疊，第三金屬層500重疊添加在最上側的第一金
屬層300之上。
圖7是根據本發(fā)明第二實施例的電容結構的簡化示意圖，顯示多個第一接 道560和多個第二接道570具有較大的橫截面尺寸。
圖8是根據本發(fā)明第二實施例的電容結構的筒化示意圖，顯示多個第一接 道560和多個第二接道570的橫截面尺寸與多個第一條形接片320的尺寸相同。
圖9、圖IO是本發(fā)明電容結構其它金屬層布局輪廓的簡化示意圖。
具體實施例方式
在說明書及后續(xù)的權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。所屬領 域中具有通常知識者應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個組件。 本說明書及后續(xù)的申請專利范圍并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而 是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及后續(xù)的請求項當 中所提及的"包括"和"包含"系為 一開放式的用語，故應解釋成"包含但不限定 于"。以外，"耦接"一詞在此是包含任何直接及間接的電性連接手段。間接的電 性連接手段包括通過其它裝置進行連接。此外，本發(fā)明所用的術語"框條"(frame strip)、"條形接片"(strip)等可以是任何拉長、伸長、延長(elongated)的形狀。
請同時參考圖3和圖4。圖3是根據本發(fā)明第一實施例的電容結構的第一金 屬層300的簡化示意圖，圖4是根據本發(fā)明第一實施例的電容結構的第二金屬 層400的簡化示意圖。大體上，根據本發(fā)明第一實施例的電容結構是由交錯(mterlace)和堆疊(stack)多個如圖3所示的第一金屬層300和多個如圖4所示的第 二金屬層400所形成。換言之，第二金屬層400重疊添力。(superimpose)在第一金 屬層300之上，另一第一金屬層300進一步重疊添加在第二金屬層400之上， 此種機制以同樣方式繼續(xù)，以通過交錯和堆疊多個如圖3所示的第一金屬層300 和多個如圖4所示的第二金屬層400以形成該電容結構。此外，第一實施例的 電容結構可以是MOM電容結構，因此，在每一第一金屬層300和與其相鄰的 第二金屬層400之間可以有作為電介質層的氧化物層。應當注意，根據不同的 半導體工藝，第一金屬層300和第二金屬層400所用的材料可以是鋁、銅、金 或其它種類的金屬材料或非金屬材料。
如圖3所示，第一金屬層300包括第一框結構310和多個第一條形接片320, 在第一實施例中，第一框結構310和多個第一條形接片320形成了電容結構的 兩個電極。例如，第一框結構310可形成電容結構的負才及(或正極)，多個第 一條形接片320可相應的形成電容結構的正極(或負極)。此外，第一框結構 310包括第一主框330和多個電性連接于第一主框330的第一框條340，其中， 多個第一框條340用于將第一主框330分隔為多個第一框區(qū)350,多個第一條形 接片320中的每一個位于、并被隔離在多個第一框區(qū)350之一中。整體上也可 以說，第一條形接片320位于第一框結構310,并隔離在該第一框結構310內。
如圖4所示，第二金屬層400包括第二框結構410和多個第二條形接片420, 在第一實施例中，第二框結構410和多個第二條形接片420形成電容結構的兩 個電極。例如，第二框結構410可形成電容結構的負極(或正極)，多個第二 條形接片420可相應的形成電容結構的正極(或負極)。此外，第二框結構410 包括第二主框430和多個電性連接于第二主框430的第二框條440，其中，多個 第二框條440用于將第二主框430分隔為多個第二框區(qū)450，多個第二條形接片 420中的每一個位于、并; 皮隔離在多個第二框區(qū)450的一個中。
在第一實施例中，多個第一條形接片320、多個第二框條440和第二主框 430構成了電容結構正才及的一部分，多個第二條形4妄片420、多個第一框條340 和第一主框330構成電容結構負極的一部分。此僅為示意，然本發(fā)明并不以此 為限。例如，在本發(fā)明的另一實施例中，多個第一條形接片320、多個第二框條 440和第二主框430也可構成電容結構負極的一部分，多個第二條形接片420、 多個第一框條340和第一主框330也可構成電容結構正才及的一部分。
在第一實施例中，第一金屬層300和第二金屬層400的尺寸相同。另外，多個第一條形接片320平行于多個第一框條340,多個第二框條440平行于多個 第二條形接片420，且第一主框330和第二主框430均為矩形。多個第一框區(qū) 350之間互相平行，多個第二框區(qū)450之間也互相平行，且多個第一框區(qū)350和 多個第二框區(qū)450均為矩形。此僅為示意，然本發(fā)明并不以此為限。例如，在 本發(fā)明的其它實施例中，第一主框330和第二主框430均可為正方形、平行四 邊形或其它任意多邊形，相應的，多個第一框區(qū)350和多個第二框區(qū)450均可 為正方形、平行四邊形或其它任意多邊形。
請參考圖5。圖5是根據本發(fā)明第一實施例，將第一金屬層300重疊添加在 第二金屬層400之上的電容結構的簡化示意圖。如圖5所示，第一金屬層300 中的多個第一條形接片320和多個第一框條340與第二金屬層400中的多個第 二條形接片420和多個第二框條440在同 一平面內以90度互相交錯。此外，該 電容結構進一步包括多個第一接道360和多個第二接道370,其中，多個第一接 道360用于電性連接多個第一條形接片320至多個第二框條440，多個第二接道 370用于電性連接多個第二條形接片420至多個第一框條340。請注意，在第一 實施例中，多個第一接道360與多個第二接道370的橫截面(cross-section)位于與 第一金屬層300和第二金屬層400均平行的一個平面上，該橫截面均為矩形。 此僅為示意，然本發(fā)明并不以此為限。例如，根據不同的布局和設計需求，位 于與第一金屬層300和第二金屬層400均平行的平面的多個第一接道360與多 個第二接道370的橫截面可均為正方形、平行四邊形或任意多邊形。
請同時參考圖6和圖3。圖6是才艮據本發(fā)明第二實施例的電容結構的簡化示 意圖，展示如圖3所示的多個第一金屬層300互相堆疊，第三金屬層500再重 疊添加在最上側的第一金屬層300之上。換言之，第二實施例中電容結構的主 金屬層具有相同的布局和相同的電極分布，且各層的尺寸也相同。與本發(fā)明的 第一實施例相似，第二實施例中的電容結構也可為MOM電容結構，因此，相 鄰的第一金屬層300之間、第三金屬層500與最上側的第一金屬層300之間均 可以是作為電介質層的氧化物層。由于之前的段落已詳細描述關于第一金屬層 300的配置細節(jié)，此處為簡潔省略了對第一金屬層300配置細節(jié)的進一步解釋。
在第二實施例中，電容結構進一步包括多個第一接道560和多個第二接道 570，其中，多個第一接道560用于電性連接多個第一金屬層300的所有第一條 形接片320至第三金屬層500,多個第二接道570用于在每一第一金屬層300之 間電性連接多個第一框條340以及第一主框330。第一條形接片320和第三金屬層500構成電容結構正才及的一部分，第一框條340和第一主框330構成電容結 構負極的一部分。請注意，在第二實施例中，平行于多個第一金屬層300的平 面上的多個第一接道560和多個第二接道570的橫截面均為矩形。另外，第三 金屬層500用于將多個第一金屬層300的所有第一條形接片320電性連接至例 如電容結構外部的電極。此僅為示意，然本發(fā)明并不以此為限。例如，4艮據不 同的布局和設計需求，平行于多個第一金屬層300的平面上的多個第一接道560 和多個第二接道570的對黃截面可以均為正方形、平行四邊形、帶狀(bar-like)或其 它多邊形。請參考圖7和圖8。圖7是根據本發(fā)明第二實施例的電容結構的簡化 示意圖，顯示多個第一接道560和多個第二接道570具有較大的橫截面尺寸。 圖8是根據本發(fā)明第二實施例的電容結構的簡化示意圖，顯示多個第一接道560 和多個第二接道570的橫截面尺寸與多個第一條形接片320的尺寸相同。
請注意，上述實施例僅為示意，然本發(fā)明并不以此為限。各種金屬層布局 輪廓均可應用于本發(fā)明的電容結構。例如，請參考圖9和圖10。圖9和圖10是 本發(fā)明電容結構其它金屬層布局輪廓的簡化示意圖。
簡言之，由于多個接道是均勻分布于多個金屬層以形成電性連接，又因為 平行于多個金屬層的平面上的多個接道的橫截面可根據不同金屬層布局樣式設 計成具有最大的正方形面積，因此本發(fā)明提供的電容結構可以達到更大的單位 電容值。此外，本發(fā)明的上述電容結構主框可提供額外的屏蔽效應，使本發(fā)明 的電容結構達到更佳的電性能。另外，由于半導體工藝的進步，在本發(fā)明提供 的電容結構中可以堆疊較多數目的金屬層，因此電容結構的單位電容值就更高。
任何熟習此項技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做些許的更 動與潤飾，因此本發(fā)明之保護范圍當視所附之權利要求所界定者為準。
10
權利要求
1.一種電容結構，包含第一金屬層，包含第一框結構和第一條形接片，其中，該第一條形接片位于該第一框結構并隔離在該第一框結構內；第二金屬層，包含第二框結構和第二條形接片，其中，該第二條形接片位于該第二框結構并隔離在該第二框結構內；以及電介質層，形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間。
2. 如權利要求1所述的電容結構，其特征在于，該第一框結構包含第一主 框以及耦接于該第一主框的至少一個第一框條，用以將該第一主框分隔為多個 第一框區(qū)；該第一金屬層包含多個第一條形接片，該多個第一條形接片中的每 一個位于并隔離在該多個第一框區(qū)的一個中；該第二框結構包含第二主框以及 耦接于該第二主框的至少一個第二框條，用以將該第二主框分隔為多個第二框 區(qū)；該第二金屬層包含多個第二條形接片，該多個第二條形接片中的每一個位 于并隔離在該多個第二框區(qū)的一個中。
3. 如權利要求2所述的電容結構，進一步包含多個第一接道，用以電性連接該多個第一條形接片至該第二框條；以及 多個第二接道，用以電性連接該多個第二條形接片至該第一框條。
4. 如權利要求3所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片、該 第二框條和該第二主框構成該電容結構的正極的一部分，該多個第二條形接片、 該第一框條和該第一主框相應地構成該電容結構的負極的一部分；或者，該多 個第一條形接片、該第二框條和該第二主框構成該電容結構的負極的一部分， 該多個第二條形接片、該第一框條和該第一主框相應地構成該電容結構的正極 的一部分。
5. 如權利要求3所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片平行 于該第一框條，該多個第二條形接片平行于該第二框條，該第一主框和該第二 主框均為多邊形。
6. 如權利要求5所述的電容結構，其特征在于，平行于該第一金屬層和該 第二金屬層的平面上的該多個第 一接道和該多個第二接道的橫截面均為多邊
7. 如權利要求2所述的電容結構，進一步包含多個第一接道，用以電性連接該多個第一條形接片至該多個第二條形接片；以及多個第二接道，用以電性連接該第一框條至該第二框條。
8. 如權利要求7所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片和該 多個第二條形接片構成該電容結構的正極的一部分，該第二框條、該第二主框、 該第一框條和該第一主框相應地構成該電容結構的負極的一部分；或者，該多 個第一條形接片和該多個第二條形接片構成該電容結構的負極的一部分，該第 二框條、該第二主框、該第一框條和該第一主框相應地構成該電容結構的正極 的一部分。
9. 如權利要求7所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片平行 于該第一框條，該多個第二條形接片平行于該第二框條，該第一主框和該第二 主框均為多邊形。
10. 如權利要求9所述的電容結構，其特征在于，平行于該第一金屬層和該 第二金屬層的平面上的該多個第 一接道和該多個第二接道的橫截面均為多邊形 或帶狀。
11. 如權利要求7所述的電容結構，進一步包含第三金屬層，通過該多個第一接道電性連接于該多個第一條形接片及該多 個第二條形接片，用以將該多個第一條形接片和該多個第二條形接片電性連接至該電容結構外部的至少 一個電極。
12. 如權利要求2所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片和該 第 一框條與該多個第二條形接片和該第二框條在相同平面上以90度互相交錯。
13. 如權利要求2所述的電容結構，其特征在于，該第一金屬層和第二金屬 層具有相同的布局、相同的電極分布以及相同的尺寸。
14. 如權利要求1所述的電容結構，該電容結構為金屬-氧化物-金屬電容結構。
15. 如權利要求1所述的電容結構，進一步包含至少一個第一接道，用以電性連接該多個第一條形接片至該多個第二條形接片；以及至少 一個第二接道，用以電性連接該第 一框結構至該第二框結構。
16. 如權利要求15所述的電容結構，其特征在于，該多個第一條形接片和該多個第二條形接片構成該電容結構的正極的一部分，該第一框結構和該第二框結構相應地構成該電容結構的負極的一部分；或者，該多個第一條形接片和 該多個第二條形接片構成該電容結構的負極的一部分，該第一框結構和該第二框結構相應地構成該電容結構的正極的 一部分。
17. 如權利要求15所述的電容結構，其特征在于，該第一主框和該第二主 框均為多邊形。
18. 如權利要求17所述的電容結構，其特征在于，平行于該第一金屬層和 該第二金屬層的平面上的該接道的橫截面為多邊形或帶狀。
19. 一種電容結構的金屬層布局，該金屬層布局包含金屬層，包含框結構和至少一個條形接片，其中，該條形接片位于該框結 構并隔離在該框結構內。
20. 如權利要求19所述的金屬層布局，其特征在于，該框結構包含主框以 及耦接于該主框的至少一框條，用以將該主框分隔為多個框區(qū)；該金屬層包含 多個條形接片，該多個條形接片中的每一個位于并隔離在該多個框區(qū)的一個中。
21. 如權利要求20所述的金屬層布局，其特征在于，該多個條形接片平行 于該框條，該主框的結構是多邊形。
22. 如權利要求19所述的金屬層布局，其特征在于，該金屬層的材料為鋁、 銅、金或非金屬材料。
全文摘要
一種電容結構及其金屬層布局。其中電容結構包含第一金屬層，包含第一框結構；以及第一條形接片，位于該第一框結構并隔離在該第一框結構內；第二金屬層包含第二框結構；以及第二條形接片，位于該第二框結構并隔離在該第二框結構內；電介質層，形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間。本發(fā)明提供的電容結構可以達到更大的單位電容值，且上述電容結構主框可提供額外的屏蔽效應，使本發(fā)明的電容結構達到更佳的電性能。
文檔編號H01L29/92GK101593777SQ20091014073
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權日2008年5月29日
發(fā)明者邱致榮, 陳文淋 申請人:聯發(fā)科技股份有限公司