金属‑绝缘体‑金属电容器结构制造技术

本文描述了能够提供低压电容器和高压电容器二者的电容器结构。在一个实施例中，电容器结构包括低压电容器和高压电容器。该低压电容器包括从第一金属层形成的第一电极、从第二金属层形成的第二电极、从第三金属层形成的第三电极、在第一与第二电极之间的第一介电层、以及在第二与第三电极之间的第二介电层。该高压电容器包括从第一金属层形成的第四电极、从第三金属层形成的第五电极、以及在第四与第五电极之间的第三介电层，其中，该第三介电层比第一介电层或者第二介电层厚。

Metal insulator metal capacitor structure

This paper describes the structure of a capacitor that provides the two of a low voltage capacitor and a high voltage capacitor. In one embodiment, the capacitor structure includes a low voltage capacitor and a high voltage capacitor. The low voltage capacitor includes a first electrode, is formed from a first metal layer formed from a second metal layer second formed from the third electrodes, third electrodes and a metal layer between the first and second electrodes of the first dielectric layer, and between second and third of the second dielectric layer electrode. The high voltage capacitor comprises fourth electrodes, formed from the first metal layer is formed from a third metal layer fifth electrode, and between the fourth and fifth electrodes of the third dielectric layer, wherein, the third dielectric layer over the first dielectric layer and the second dielectric layer thickness.

【技术实现步骤摘要】
金属-绝缘体-金属电容器结构本申请是PCT国际申请日为2014年6月13日，国家申请号为201480033612.9，题为“金属-绝缘体-金属电容器结构”的PCT国家阶段专利申请的分案申请。背景领域本公开的各方面一般涉及电容器，并且尤其涉及金属-绝缘体-金属(MIM)电容器结构。
技术介绍
解耦电容器通常被使用在芯片中以滤除电源上的噪声，其中解耦电容器被耦合在电源的两个电源轨(例如，Vdd与Vss)之间。典型情况下，解耦电容器是使用包括两个金属层与部署在这两个金属层之间的介电层的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器来实现的。概述以下给出对一个或多个实施例的简化概述以提供对此类实施例的基本理解。此概述不是所有构想到的实施例的详尽综览，并且既非旨在标识所有实施例的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有实施例的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或更多个实施例的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。根据一方面，提供了一种电容器结构。该电容器结构包括低压电容器和高压电容器。该低压电容器包括从第一金属层形成的第一电极、从第二金属层形成的第二电极、从第三金属层形成的第三电极、在第一与第二电极之间的第一介电层、以及在第二与第三电极之间的第二介电层。该高压电容器包括从第一金属层形成的第四电极、从第三金属层形成的第五电极、以及在第四与第五电极之间的第三介电层，其中，该第三介电层比第一介电层或者第二介电层厚。第二方面涉及一种电容器结构，其包括从第一金属层形成的第一电极、从第二金属层形成的第二电极、以及从第三金属层形成的第三电极，其中第二与第三电极比第一与第二电极分隔得更远。该电容器结构还包括在第一与第二电极之间的第一介电层、和在第二与第三金属层之间的第二介电层，其中第二介电层具有比第一介电层更大的厚度。第三方面涉及一种用于制造电容器结构的方法。该方法包括将第一金属层沉积在第一绝缘层之上，从第一金属层形成第一电极和第二电极，将第一介电层沉积在第一和第二电极之上，以及将第二金属层沉积在第一介电层之上。该方法还包括从第二金属层形成第三电极，其中，第三电极与第一电极交叠；以及将第二金属层的与第二电极交叠的部分移除。该方法进一步包括将第二介电层沉积在第三电极和第一介电层之上，将第三金属层沉积在第二介电层之上，并且从第三金属层形成第四电极和第五电极，其中第四电极与第一和第三电极交叠，并且第五电极与第二电极交叠。第四方面涉及一种用于制造电容器结构的方法。该方法包括将第一金属层沉积在第一绝缘层之上，从第一金属层形成第一电极，将第一介电层沉积在第一电极之上，将第二金属层沉积在第一介电层之上，以及从第二金属层形成第二电极。该方法还包括将第二介电层沉积在第二电极之上，其中第一和第二介电层具有不同的厚度。该方法还包括将第三金属层沉积在第二介电层之上，并且从第三金属层形成第三电极。第五方面涉及一种设备。该设备包括用于衰减第一电源轨上的噪声的装置，以及用于衰减第二电源轨上的噪声的装置，其中这两个装置被集成在芯片上，并且第二电源轨耦合到比第一电源轨更高的电源电压。为能达成前述及相关目的，这一个或多个实施例包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下说明和所附插图详细阐述了这一个或更多个实施例的某些解说性方面。但是，这些方面仅仅是指示了可采用各个实施例的原理的各种方式中的若干种，并且所描述的实施例旨在涵盖所有此类方面及其等效方案。附图简述图1示出了MIM电容器结构的示例。图2示出了根据本公开实施例的提供高压电容器和低压电容器二者的MIM电容器结构。图3示出了根据本公开的实施例的其中可制造图2中的MIM电容器结构的芯片。图4示出了根据本公开另一实施例的提供高压电容器和低压电容器二者的MIM电容器结构。图5示出了根据本公开的实施例的其中可制造图4中的MIM电容器结构的芯片。图6是根据本公开实施例的耦合到低压电路的低压电容器的电路图。图7是根据本公开实施例的耦合到高压电路的高压电容器的电路图。图8A-8K解说了根据本公开实施例的用于制造图2中的MIM电容器结构的示例性过程。图9A-9K解说了根据本公开实施例的用于制造图4中的MIM电容器结构的示例性过程。图10是根据本公开的一实施例的用于制造电容器结构的方法的流程图。图11是根据本公开另一个实施例的用于制造电容器结构的方法的流程图。图12示出了根据本公开实施例的从四个金属层形成的低压电容器。图13示出了根据本公开实施例的包括高压电容器与低压电容器二者的电容器结构。详细描述以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有的配置。本详细描述包括具体细节以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构与组件以避免湮没此类概念。解耦电容器通常被用以滤除电源上的噪声，其中解耦电容器被耦合在电源的两个电源轨(例如，Vdd与Vss)之间。图1示出了当前用来实现解耦电容器的金属-绝缘体(MIM)电容器结构110的示例。如图1中所示，MIM电容器结构110可以被放置在处于互连金属M8与M9之间的芯片的后端制程(BEOL)部分中。MIM电容器结构110包括顶部金属层115、底部金属层120以及部署在顶部与底部金属层115与120之间的介电层117。顶部金属层115通过第一通孔122被耦合到第一电源轨130，并且底部金属层120通过第二通孔127被耦合到第二电源轨132。第一电源轨130可以被耦合到电源的Vdd，并且第二电源轨127可以被耦合到电源的Vss。图1中所示的电容器结构110在单个芯片上仅支持两种不同类型的电容器中的一种：具有低电容密度的高压电容器或者具有高电容密度的低压电容器。例如，高压电容器可以被用在高压应用中(例如，当电源被用来给I/O设备供电时)。为了实现高压电容器，介电层117的厚度可以被增大。让介电层117变得更厚允许MIM电容器结构110经受更高的电压而不被击穿。然而，这降低了MIM电容器结构110的电容密度。低压电容器可以被用在低压应用中(例如，当电源被用来给核心设备供电时)。为了实现具有高电容密度的低压电容器，介电层117的厚度可以被减小。使得介电层117更薄增加了MIM电容器结构110的电容密度。然而，这降低了介电层117的击穿电压，这可能使得MIM电容器结构110不适于用于高压应用。当芯片设计者使用MIM电容器结构110来在芯片上实现解耦电容器时，芯片设计者只能从以下两个选项中选择一者：实现具有低电容密度的高压电容器(通过增大介电层117的厚度)或者实现具有高电容密度的低电压电容器(通过减小介电层117的厚度)。一旦选择了其中一个选项，就必须对整个芯片实现该选项。这种办法的问题在于，芯片可能包括高压设备(例如，I/O设备)和低压设备(例如，核心设备)二者。因此，想要能够在同一芯片上提供具有低电容密度的高压电容器与具有高电容密度的低压电容器两者的MIM电容器结构。本公开的实施例提供了相比于图1中所示的MIM电容器结构110而言能够使用一个附加金属层来在同一芯片上提供具有高电容密度的低压电容器以及高压电容器二者的MIM电容器结构。以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器结构，包括：从第一金属层形成的第一电极；从第二金属层形成的第二电极；从第三金属层形成的第三电极，其中第二与第三电极比所述第一与第二电极分隔得更远；所述第一电极和所述第二电极之间的第一介电层，以形成所述第一电极和所述第二电极之间的第一解耦电容器，其中所述第一解耦电容器包括第一电容和第一击穿电压；所述第二金属层和所述第三金属层之间的第二介电层，以形成所述第二金属层和所述第三金属层之间的第二解耦电容器，其中所述第二解耦电容器包括第二电容和第二击穿电压，其中所述第二介电层具有比所述第一介电层更大的厚度，从而所述第一电容大于所述第二电容，以及所述第一击穿电压小于所述第二击穿电压；从所述第一金属层形成的第四电极；从所述第二金属层形成第五电极；从所述第三金属层形成的第六电极；所述第四电极和所述第五电极之间的第三介电层，以形成所述第四电极和所述第五电极之间的第三解耦电容器，其中所述第三解耦电容器包括第三电容和第三击穿电压；所述第五金属层和所述第六金属层之间的第四介电层，以形成所述第五金属层和所述第六金属层之间的第四解耦电容器，其中所述第四解耦电容器包括第四电容和第四击穿电压，其中所述第四介电层具有比所述第三介电层更大的厚度，从而所述第三电容大于所述第四电容，以及所述第三击穿电压小于所述第四击穿电压；其中所述第一电极、所述第四电极和所述第六电极耦合到第一电源轨，所述第三电极耦合到第二电源轨，所述第二电极和所述第五电极耦合到第三电源轨，所述第二电源轨具有比所述第一电源轨高的电源电压，以及所述第三电源轨耦合到接地。...

【技术特征摘要】
2013.06.13 US 13/917,5491.一种电容器结构，包括：从第一金属层形成的第一电极；从第二金属层形成的第二电极；从第三金属层形成的第三电极，其中第二与第三电极比所述第一与第二电极分隔得更远；所述第一电极和所述第二电极之间的第一介电层，以形成所述第一电极和所述第二电极之间的第一解耦电容器，其中所述第一解耦电容器包括第一电容和第一击穿电压；所述第二金属层和所述第三金属层之间的第二介电层，以形成所述第二金属层和所述第三金属层之间的第二解耦电容器，其中所述第二解耦电容器包括第二电容和第二击穿电压，其中所述第二介电层具有比所述第一介电层更大的厚度，从而所述第一电容大于所述第二电容，以及所述第一击穿电压小于所述第二击穿电压；从所述第一金属层形成的第四电极；从所述第二金属层形成第五电极；从所述第三金属层形成的第六电极；所述第四电极和所述第五电极之间的第三介电层，以形成所述第四电极和所述第五电极之间的第三解耦电容器，其中所述第三解耦电容器包括第三电容和第三击穿电压；所述第五金属层和所述第六金属层之间的第四介电层，以形成所述第五金属层和所述第六金属层之间的第四解耦电容器，其中所述第四解耦电容器包括第四电容和第四击穿电压，其中所述第四介电层具有比所述第三介电层更大的厚度，从而所述第三电容大于所述第四电容，以及所述第三击穿电压小于所述第四击穿电压；其中所述第一电极、所述第四电极和所述第六电极耦合到第一电源轨，所述第三电极耦合到第二电源轨，所述第二电极和所述第五电极耦合到第三电源轨，所述第二电源轨具有比所述第一电源轨高的电源电压，以及所述第三电源轨耦合到接地。2.如权利要求1所述的电容器结构，其特征在于，所述电容器结构被部署在第一互连金属与第二互连金属之间的绝缘体内，并且所述绝缘体具有低于所述第一和第二介电层中的每一者的介电常数k。3.如权利要求1所述的电容器结构，其特征在于，所述第一电极被耦合到第一晶体管，并且所述第三电极被耦合到第二晶体管，所述第二晶体管具有比所述第一晶体管厚的栅极氧化物。4.如权利要求1所述的电容器结构，其特征在于，所述第一解耦电容器和所述第二解耦电容器被部...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·亚库什卡斯，V·斯里尼瓦斯，R·W·C·金，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US