电容器制造技术

一种布置芯片上电容器的方法，在芯片的第一平面内的第一导电连接点与芯片的第二平面内的第二导电连接点之间形成电容，其特征在于：该方法包括从第一导电点向着第二平面到达第三平面形成至少一个第一类型的导电延伸；以及从第二导电连接点向着第一平面到达第四平面形成至少一个第二类型的导电延伸，该第四平面位于第一平面和第二平面之间，且该第三平面位于第四平面和第二平面之间；且其特征在于：第一导电延伸通过电介质与第二导电延伸隔离，使得能够在所述延伸之间形成电场。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电容器，特别是亚微米CMOS技术集成电路中的电容器、谐振器和滤波器，更为具体地，涉及形成硅芯片的高单位面积电容的方法，以及实施该方法的电容器、谐振器、滤波器和传输线。
技术介绍
能够将集成电路用于微波范围或更高频率的高频电路是一个期望。增大速度/频率的期望则需要特征尺寸减小，在CMOS及相关技术中，目前栅长度远小于1.0μm。这导致硅芯片的单位面积价格(即$/mm2)急剧降低。已经尝试使用高集成密度、低成本标准硅技术，例如CMOS和双极。这种硅技术具有低的电阻率，小于10至20ohm cm。为了使用这种硅制作微波集成电路，例如高速数字集成电路，将会出现和低电阻率硅衬底相关联的无源元件的高损耗。无源元件例如为传输线、互连、电感器和电容器。传统上在标准硅技术中使用了两种不同类型的芯片上电容器。在标准硅集成电路中使用的第一类型的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，由于电容器极板厚度小且电导率低而具有高的损耗和低自谐振频率。此外MIM电容器的可靠性问题也被争论。第二类型的金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属(MIMIM)电容器具有相似的缺点。如何在诸如CMOS或双极的集成电路中，特别是低电阻率集成电路中实现电容器，似乎还存在改善的空间。
技术实现思路
本专利技术的目标是定义形成电容器的方法，并定义克服前述缺点的电容器。本专利技术的另一个目标是定义形成电容器的方法，并定义需要最小单位面积的电容器。本专利技术的又一个目标是定义形成诸如传输线的无源元件的方法，并定义具有低损耗的诸如传输线的无源元件。通过在集成电路中形成电容器的方法而实现根据本专利技术的前述目标。根据本专利技术的基本版本，电容器使用密集的边缘场以形成电容。通过在集成电路的两个平面之间形成具有垂直交叠导电电极(而非平行于该平面的极板)的电容器而实现这一点。根据本专利技术的电容器另外包含水平(即平行)极板。还公开了根据该方法的电容器。通过布置芯片上电容器的方法也实现了前述目标。芯片上电容器在芯片的第一平面内的第一导电连接点与芯片的第二平面内的第二导电连接点之间形成电容。根据本专利技术，该方法包括从第一导电点向着第二平面到达第三平面形成至少一个第一类型的导电延伸。第一类型的延伸总是起始于第一平面并朝第二平面延伸。该方法进一步包括从第二导电连接点向着第一平面到达第四平面形成至少一个第二类型的导电延伸。第二类型的延伸总是起始于第二平面并朝第一平面延伸。该第四平面位于第一平面和第二平面之间。第三平面位于第四平面和第二平面之间。第一导电延伸通过电介质与第二导电延伸隔离，使得能够在这两个延伸之间形成电场。这些导电延伸因此交叠并恰当地相互靠近，但是其间距离使得不出现电介质的飞弧或击穿。第一类型和第二类型的延伸恰当地沿主要平行于其所延伸出来的平面的法线方向延伸。该方法恰当地进一步包含形成多个第一类型与/或第二类型的导电延伸。在这些情形中，在合适的情况下，第一和第二导电点分别采取导电区域的形式。有时第一平面为第一金属层的一侧，第二平面为第二金属层的一侧，第一和第二金属层为不同的金属层。在一些版本中，第三和第四平面为第三金属层的不同侧。在其它版本中第三平面为第三金属层的一侧，第四平面为第四金属层的一侧，第三和第四金属层为不同的金属层。在该方法的一些版本中，该方法进一步包括，使第一类型和/或第二类型的该导电延伸或多个导电延伸起始于一金属层中，且使第一类型和/或第二类型的该导电延伸或多个导电延伸终止于一金属层中。在这些版本中，有时该方法进一步包含使第一类型的该导电延伸或多个导电延伸延伸穿过至少一个另外的金属层。为了提高电容器的电容，该方法恰当地进一步包括延伸该芯片的第一平面内的第一导电连接点以包含导电极板，与/或包括延伸该芯片的第二平面内的第二导电连接点以包含导电极板。这些导电延伸被恰当地制成通路，为实心或空心的。可以按任何预期方式组合根据本专利技术的上述不同方法的一个或多个特征，只要这些特征不矛盾。还通过形成芯片上谐振电路的方法实现前述目标。该方法包含根据任一前述方法布置一个或多个电容器以及至少一个其它无源元件，从而形成谐振电路。还通过形成芯片上传输线的方法实现前述目标。该方法包含根据前述方法在传输线中布置一个或多个电容器。还由具有芯片的第一平面内第一导电连接点与芯片的第二平面内第二导电连接点之间的电容的芯片上电容器，实现根据本专利技术的前述目标。根据本专利技术，该芯片上电容器包含从第一导电点向着第二平面到达第三平面的至少一个第一类型的导电延伸。第一类型的导电延伸总是起始于第一平面并朝第二平面延伸。该芯片上电容器进一步包含从第二导电连接点向着第一平面到达第四平面的至少一个第二类型的导电延伸。第二类型的导电延伸总是起始于第二平面并朝第一平面延伸。第四平面位于第一平面和第二平面之间。第三平面位于第四平面和第二平面之间。第一导电延伸通过电介质与第二导电延伸隔离，使得能够在这些延伸之间形成电场。第一类型和第二类型的延伸恰当地沿主要平行于其所延伸出来的平面的法线方向进行延伸。该芯片上电容器恰当地进一步包含多个第一类型与/或第二类型的导电延伸。在这些情形中，在可应用的情况下，第一和第二导电点分别采取导电区域的形式。第一平面为第一金属层的一侧，第二平面为第二金属层的一侧，第一和第二金属层为不同的金属层。在一些实施例中，第三和第四平面为第三金属层的不同侧。在其它实施例中第三平面为第三金属层的一侧，第四平面为第四金属层的一侧，第三和第四金属层为不同的金属层。第一与/或第二类型的该导电延伸或多个导电延伸在一些实施例中起始于一金属层并终止于一金属层中。在这些实施例的一些中，第一与/或第二类型的该导电延伸或多个导电延伸延伸穿过至少一个另外的金属层。该芯片的第一平面内的第一导电连接点在一些实施例中包含导电极板。该芯片的第二平面内的第二导电连接点在相同或其它的实施例中包含导电极板。这些导电延伸恰当地为通路，该通路为实心或空心。可以按照任何预期方式组合根据本专利技术的芯片上电容器的前述不同实施例的特征，只要不出现冲突。还通过芯片上谐振电路实现根据本专利技术的前述目标，其中该谐振电路包含根据任一前述实施例的一个或多个电容器。还通过芯片上传输线实现根据本专利技术的前述目标，其中该传输线包含根据任一前述实施例的一个或多个电容器。还通过诸如谐振器、匹配网络、或功率分配器的基于传输线元件实现根据本专利技术的前述目标，其中该基于传输线的元件包含根据任一前述实施例的一个或多个传输线。通过提供根据本专利技术的形成芯片上电容器、传输线、和其它无源元件的方法及其实施例，可以获得优于现有技术方法和元件的多个优点。本专利技术的主要目的是提出和亚微米CMOS及双极硅工艺相兼容的高密度和Q因子电容器、谐振器、及相关微波元件的新设计。根据本专利技术，主要是这样实现的利用多层硅工艺中的通路，在该通路和电容器的可选极板之间产生密集的边缘场，从而提高单位面积的电容。本专利技术的其它优点将通过描述而变得明显。附图说明现在参考附图，出于解释性而非限制的目的而更加详细地描述本专利技术，附图中图1A示出了平板电容器的示例。图1B示出了MIM(金属-绝缘体-金属)集成平板电容器。图1C示出了MIMIM(金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属)集成平板电容器。图2示出了叉指电容器布局的俯视图。图3A示出了根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种布置芯片上电容器的方法，在芯片的第一平面内的第一导电连接点与芯片的第二平面内的第二导电连接点之间形成电容，其特征在于该方法包括从第一导电点向着第二平面到达第三平面形成至少一个第一类型的导电延伸；以及从第二导电连接点向着第一平面到达第四平面形成至少一个第二类型的导电延伸，该第四平面位于第一平面和第二平面之间，且该第三平面位于第四平面和第二平面之间；且其特征在于第一导电延伸通过电介质与第二导电延伸隔离，使得能够在所述延伸之间形成电场。2.根据权利要求1的方法，其特征在于该方法进一步包含形成多个第一类型导电延伸。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该方法进一步包含形成多个第二类型导电延伸。4.根据权利要求1至3中任意一个的方法，其特征在于第一平面为第一金属层的一侧，第二平面为第二金属层的一侧，第一和第二金属层为不同的金属层。5.根据权利要求4的方法，其特征在于第三和第四平面为第三金属层的不同侧。6.根据权利要求4的方法，其特征在于第三平面为第三金属层的一侧，第四平面为第四金属层的一侧，第三和第四金属层为不同的金属层。7.根据权利要求1至6中任意一个的方法，其特征在于该方法进一步包括使第一类型的该导电延伸或多个导电延伸起始于一金属层中，且使第一类型的该导电延伸或多个导电延伸终止于一金属层中。8.根据权利要求7的方法，其特征在于该方法进一步包含使第一类型的该导电延伸或多个导电延伸延伸穿过至少一个另外的金属层。9.根据权利要求1至8中任意一个的方法，其特征在于该方法进一步包括使第二类型的该导电延伸或多个导电延伸起始于一金属层中，且使第二类型的该导电延伸或多个导电延伸终止于一金属层中。10.根据权利要求9的方法，其特征在于该方法进一步包含使第二类型的该导电延伸或多个导电延伸延伸穿过至少一个另外的金属层。11.根据权利要求1至10中任意一个的方法，其特征在于该方法进一步包含延伸该芯片的第一平面内的第一导电连接点以包含导电极板。12.根据权利要求1至11中任意一个的方法，其特征在于该方法进一步包含延伸该芯片的第二平面内的第二导电连接点以包含导电极板。13.一种形成芯片上谐振电路的方法，其特征在于该方法包含根据权利要求1至12中任意一个布置一个或多个电容器以及布置至少一个其它无源元件，从而形成谐振电路。14.一种形成芯片上传输线的方法，其特征在于该方法包含在传输线中根据权利要求1至12中任意一个布置一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格弗吉安，T·勒文，H·兹拉希，B·莫特拉格，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：