專利名稱：柱狀電容器、堆疊型同軸柱狀電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器，具體涉及一種柱狀電容器和一種堆疊型同軸柱狀電容器。本發(fā)明還涉及上述電容器的制造方法。
背景技術(shù)：
在電路設(shè)計中所應(yīng)用的電容通常為平板電容，平板電容是在兩層金屬之間夾一絕緣介質(zhì)而成，為了提高平板電容的電容容量通常需要增加金屬極板的面積或者減小介質(zhì)層的厚度，而這些措施在實際實現(xiàn)時會有各種限制，如增大面積會增加整個電路的面積，而介質(zhì)層的厚度則受到工藝水平的限制，所以平板
電容的電容量通常為lfF/um2。
由上述可見，在電子和集成電路制造中，需要有另外的電容解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種堆疊型同軸柱狀電容器，它可以有效減少器件的橫向面積。本發(fā)明還要一種堆疊型同軸柱狀電容器，能夠滿足大電容器件的需要。為此，本發(fā)明還要提供上述兩種電容器的制備方法。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種柱狀電容器，形成于不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中，所述柱狀電容器包括介電層，其中開設(shè)有一 中心通孔以及至少一個與所述中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔，所述中心通孔以及環(huán)柱狀通孔中分別填充有金屬以各自形成金屬區(qū)，相鄰金屬區(qū)之間不相連通。
本發(fā)明還提供了 一種柱狀電容器的制備方法，該方法在不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中實施，包括如下步驟
(l)沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電層表面形成環(huán)狀圖形；(2 )在介電層中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔；(3 )在所述中心通孔和所述環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬以形成金屬區(qū)；(4)在相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)上分別制作正負電極，其中N為正整數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種堆疊型同軸柱狀電容器，由兩層以上結(jié)構(gòu)相同的上述柱狀電容器同軸堆疊制作而成。
上述堆疊型同軸柱狀電容器的制備方法，包括
首先，以同軸對準(zhǔn)的方式重復(fù)如下步驟(1) ~ (3)，以形成具有多層介電層的結(jié)構(gòu)
(l)沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電材質(zhì)層表面形成環(huán)狀圖形；(2 )在介電層中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔；(3 )在所述中心通孔和所述環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬；
然后，在最頂層介電層中相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)上分別制作正負電極，其中N為正整數(shù)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 電容器的制備在金屬連線的制備過程中形成，工藝簡單，成本低。
2、 通過同軸堆疊制備，電容器的高度方向?qū)崿F(xiàn)自由的設(shè)計維度，可以靈活根據(jù)電路器件的空間制備，根據(jù)器件模擬發(fā)現(xiàn)，高4um的堆疊型電容的電容量就與平板電容相當(dāng)，大約為lfF/um2。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖l是本發(fā)明的柱狀電容器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的柱狀電容器的俯視圖3是本發(fā)明的柱狀電容器的剖面示意圖4是本發(fā)明的堆疊型同軸柱狀電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的柱狀電容器，形成于不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中，柱狀電容器包括介電層3，其中開設(shè)有一中心通孔1以及至少
5一個與所述中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔2，中心通孔1以及環(huán)柱狀通孔2中分別 填充有金屬以各自形成金屬區(qū)，相鄰金屬區(qū)之間不相連通。
請參考圖2和圖3，上述同軸柱狀電容器的制備方法，是在不同金屬層之間 制備通孔和連線的工藝過程中實施的，包括如下步驟
(1) 沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電層(介電層材質(zhì)可以選用氧化 物，例如二氧化硅Si02)表面形成環(huán)狀圖形(見圖2，其中陰影部分為待刻蝕的 通孔和環(huán)柱狀孔位置)。
較佳地，相鄰金屬區(qū)(即非陰影區(qū)域)的寬度范圍為2um—10um。環(huán)柱狀 金屬區(qū)(陰影區(qū)域)的寬度范圍為2um—10um。
(2) 在介電層3中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔； (3 )在中心通孔和環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬以形成金屬區(qū)；
(4)在相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)上分別制作 正負電極，其中N為正整數(shù)。
如圖3所示，如果將中心通孔中的金屬作為正極，則可以在相鄰的第1個 環(huán)柱狀金屬區(qū)制備負極?；蛘呖梢栽谙噜彽牡?和第2個環(huán)柱狀金屬區(qū)上分別 制備電極。進一步地，正負電極之間也可以相隔2N個金屬區(qū)，其中N為正整 數(shù)，例如在中心通孔中的金屬區(qū)和第3個環(huán)柱狀金屬區(qū)(相隔第1和第2環(huán)柱 狀金屬區(qū))上分別制作正負電極。
如圖4,本發(fā)明的堆疊型同軸柱狀電容器，由兩層以上結(jié)構(gòu)相同的柱狀電容 器同軸堆疊制備而成。上述堆疊型同軸柱狀電容器的制備方法，包括
首先，以同軸對準(zhǔn)的方式重復(fù)如下步驟(1) ~ (3)，以形成具有多層介電 層的結(jié)構(gòu)
(1) 沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電材質(zhì)層表面形成環(huán)狀圖形(見
圖2);
(2) 在介電層中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔；
(3) 在所述中心通孔和所述環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬以形成金屬區(qū)(見圖3 的陰影部分)；
然后，在最頂層介電層中相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金 屬區(qū)上分別制作正負電極，其中N為正整數(shù)。
6最終即可形成堆疊型同軸柱狀電容器(見圖4)。
如圖3所示，當(dāng)采用的導(dǎo)電介質(zhì)相同(介質(zhì)導(dǎo)電率相等)，則本發(fā)明制備的 柱狀電容器其電容的大小與電極所在金屬區(qū)的柱狀表面積有關(guān)，例如，若電極 制備在相鄰的中心通孔的金屬區(qū)和第1環(huán)柱狀金屬區(qū)上，則該柱狀電容器的電 容值就會與半徑rl、 r2有關(guān)，半徑rl、 r2越大，則相應(yīng)環(huán)柱狀金屬區(qū)的表面積 也越大(相當(dāng)于平板電容電極的面積)，則電容值也越大。
同理，該電容值也與該柱狀電容器的高度有關(guān)，高度越高則相應(yīng)環(huán)柱狀金 屬區(qū)的表面積也越大，電容值也越大。而同一層內(nèi)柱狀電容器的高度通常由器 件其他工藝(如不同層金屬連線長度)確定，為了增大電容值，則可以在多層 介電材質(zhì)內(nèi)堆疊制作，只要保證各層內(nèi)的柱狀電容器結(jié)構(gòu)完全相同，且為同軸 堆疊制備，則隨層數(shù)增加，進而總高度增加，總的電容值可以增大，該電容器 的高度方向?qū)崿F(xiàn)了自由的設(shè)計維度，可以靈活根據(jù)電路器件的空間制備。根據(jù) 器件模擬發(fā)現(xiàn)，高4um的堆疊型電容的電容量就與平板電容相當(dāng)，大約為 lfF/um2。
權(quán)利要求
1、一種柱狀電容器，其特征在于，形成于不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中，所述柱狀電容器包括介電層，其中開設(shè)有一中心通孔以及至少一個與所述中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔，所述中心通孔以及環(huán)柱狀通孔中分別填充有金屬以各自形成金屬區(qū)，相鄰金屬區(qū)之間不相連通。
2、 如權(quán)利要求l所述的柱狀電容器，其特征在于，所述柱狀電容器還包括正負電極，分別從相鄰的金屬區(qū)引出。
3、 如權(quán)利要求1所述的柱狀電容器，其特征在于，所述柱狀電容器還包括正負電極，分別從相互相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)引出，其中N為正整數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1所述的柱狀電容器，其特征在于，所述介電層的材質(zhì)為二氧化硅。
5、 如權(quán)利要求1所述的柱狀電容器，其特征在于，所述相鄰金屬區(qū)的寬度范圍為2um—10um。
6、 如權(quán)利要求1所述的柱狀電容器，其特征在于，所述環(huán)柱狀通孔中的金屬區(qū)的寬度范圍為2um— 1 Oum。
7、 一種柱狀電容器的制造方法，其特征在于，該方法在不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中實施，包括如下步驟(l)沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電層表面形成環(huán)狀圖形；(2 )在介電層中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔；(3 )在所述中心通孔和所述環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬以形成金屬區(qū)；(4 )在相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)上分別制作正負電極，其中N為正整數(shù)。
8、 一種堆疊型同軸柱狀電容器，其特征在于，由兩層以上結(jié)構(gòu)相同的如權(quán)利要求1所述的柱狀電容器同軸堆疊制作而成。
9、 一種堆疊型同軸柱狀電容器的制造方法，其特征在于，包括首先，以同軸對準(zhǔn)的方式重復(fù)如下步驟(1) (3)，以形成具有多層介電層的結(jié)構(gòu)(l)沉積介電層，并通過曝光、顯影在介電材質(zhì)層表面形成環(huán)狀圖形；(2 )在介電層中刻蝕出中心通孔和與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔；(3 )在所述中心通孔和所述環(huán)柱狀通孔內(nèi)填充金屬以形成金屬區(qū)；然后，在最頂層介電層中相鄰的兩個金屬區(qū)或者相隔2N個金屬區(qū)的兩個金屬區(qū)上分別制作正負電極，其中N為正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柱狀電容器，形成于不同金屬層之間制備通孔和連線的工藝過程中，柱狀電容器包括介電層，其中開設(shè)有一中心通孔以及至少一個與中心通孔同軸的環(huán)柱狀通孔，中心通孔以及環(huán)柱狀通孔中分別填充有金屬以各自形成金屬區(qū)，相鄰金屬區(qū)之間不相連通。本發(fā)明還公開了一種堆疊型同軸柱狀電容器，以及電容器的制備方法。本發(fā)明的電容器具有以下優(yōu)點1.電容器的制備在金屬連線的制備過程中形成，工藝簡單，成本低。2.通過同軸堆疊制備，電容器的高度方向?qū)崿F(xiàn)自由的設(shè)計維度，可以靈活根據(jù)電路器件的空間制備，根據(jù)器件模擬發(fā)現(xiàn)，高4um的堆疊型電容的電容量就與平板電容相當(dāng)，大約為1fF/um²。
文檔編號H01G4/00GK101673619SQ20091019443
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者吳小利, 丹 許 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司