金属-绝缘体-金属电容器及其形成方法技术

本公开涉及金属

【技术实现步骤摘要】
金属
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绝缘体
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金属电容器及其形成方法


[0001]本公开总体涉及金属
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绝缘体
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金属电容器及其形成方法。

技术介绍

[0002]通常，电容器包括位于电介质或其他电介质层的相对侧的两个导电电极，并且可以基于用于形成电容器的材料进行分类。例如，在金属
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绝缘体
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金属(MIM)电容器中，顾名思义，电极基本上包括金属材料并且绝缘体可以包括电介质层。MIM电容器的优势在于它们在施加到其上的相对宽的电压范围内具有相对恒定的电容值。MIM电容器还表现出相对较小的寄生电阻。
[0003]在集成电路设计中，片上电容器用于各种应用，包括动态随机存取存储器(DRAM)、压控振荡器(VCO)、锁相环、运算放大器和其他电路设计。片上电容器也可以用作去耦电容器，其被配置为减轻可能由集成电路上的逻辑器件的开关引起的开关噪声。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个方面，提供了一种具有金属
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绝缘体
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金属MIM电容器的集成电路IC器件，所述MIM电容器包括：顶部电极极板；底部电极极板；多个中间电极极板，堆叠在所述顶部电极极板和所述底部电极极板之间；以及多个电介质层，将所述顶部电极极板、所述底部电极极板中的每一个和所述多个中间电极极板中的每一个与所述MIM电容器的相邻的电极极板分开，其中，所述多个中间电极极板中的每一个的厚度大于所述顶部电极极板和所述底部电极极板的厚度。<br/>[0005]根据本公开的另一方面，提供了一种用于在集成电路IC器件上的第一导电过孔和第二导电过孔之间制造金属
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绝缘体
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金属MIM电容器的方法，包括：确定所述IC器件的封装谐振频率是否大于阈值频率；基于所述MIM电容器的电极极板的默认极板计数以及所述第一导电过孔和所述第二导电过孔之间的默认距离来确定所述MIM电容器的电容；在所述IC器件的封装谐振频率不大于所述阈值频率且所述MIM电容器的电容不满足预定性能标准时，增加所述MIM电容器的电极极板的极板计数；以及在所述IC器件的封装谐振频率大于所述阈值频率且所述MIM电容器的电容不满足所述MIM电容器的设计要求时，减小所述第一导电过孔和所述第二导电过孔之间的距离。
[0006]根据本公开的又一方面，提供了一种制造包括金属
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绝缘体
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金属MIM电容器的集成电路IC器件的方法，包括：在绝缘材料层之上形成底部电极极板；在所述底部电极极板之上形成第一电介质材料层；在所述第一电介质材料层之上形成多个中间电极极板，其中，所述中间电极极板中的每一个的厚度大于所述底部电极极板的厚度；在所述多个中间电极极板之上形成第二电介质材料层；在所述第二电介质材料层之上形成顶部电极极板，其中，所述顶部电极极板的厚度小于所述中间电极极板中的每一个的厚度；以及横向临近所述MIM电容器的电极极板形成一对导电过孔，其中，该对导电过孔中的每一个导电地耦合到所述MIM电容器的至少两个电极极板。
附图说明
[0007]在结合附图阅读时，可以通过下面的具体实施方式来最佳地理解本公开的各方面。应当注意的是，根据行业的标准实践，各种特征没有按比例绘制。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意地增大或减小了。
[0008]图1A是包括位于两个导电过孔之间的金属
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绝缘体
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金属(MIM)电容器的集成电路(IC)器件的一部分的示例性结构的垂直截面图。
[0009]图1B是示意性地示出MIM电容器的总电容的图1A的示例性结构的垂直截面图。
[0010]图1C是图1A和图1B所示的MIM电容器的中心区域的放大垂直截面图。
[0011]图2是示出在200MHz的封装谐振频率下作为中间电极极板的厚度的函数的MIM电容器的归一化电容的曲线图。
[0012]图3是示出具有不同中间电极极板厚度的三个MIM电容器的作为封装谐振频率的函数的有效电容的曲线图。
[0013]图4是包括MIM电容器和多个导电过孔的集成电路(IC)器件的一部分的示例性结构的水平截面图。
[0014]图5是示出根据本公开的实施例的导电过孔的阵列的布置的示例性结构的水平截面图。
[0015]图6是示出根据本公开的实施例的导电过孔的阵列的另一种布置的示例性结构的水平截面图。
[0016]图7是示出根据本公开的实施例的导电过孔的阵列的又一种布置的示例性结构的水平截面图。
[0017]图8是示出根据本公开的实施例的导电过孔的阵列的又一种布置的示例性结构的水平截面图。
[0018]图9A和图9B是图8的示例性结构沿着线A
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A
’
的垂直截面图，其示出了根据本公开的各种实施例的导电过孔之间的MIM电容器的不同配置。
[0019]图10是示出具有40MHz和200MHz谐振频率的IC器件封装件的作为过孔到过孔距离的函数的MIM电容器的导纳(admittance)的曲线图。
[0020]图11A是示出根据本公开的实施例的设计耦合在IC器件中的第一过孔和第二过孔之间的MIM电容器的方法的流程图。
[0021]图11B是示意性地示出可以用于执行图11A的方法的处理设备的框图。
[0022]图12是示出根据本公开的实施例的具有200MHz谐振频率的IC器件封装件的作为过孔到过孔距离的函数的具有不同板厚度的MIM电容器的导纳的曲线图。
[0023]图13是示出根据本公开的实施例的具有200MHz谐振频率的IC器件封装件的作为过孔到过孔距离的函数的具有不同板开口尺寸的MIM电容器的导纳的曲线图。
[0024]图14是示出根据本公开的实施例的具有不同MIM电容器的IC器件的作为过孔到过孔距离的函数的最小V
dd
的曲线图。
[0025]图15是示出针对不同的MIM电容器配置的作为过孔到过孔距离的函数的IC器件的操作速度的增益百分比的曲线图。
[0026]图16是示出针对不同的MIM电容器配置的作为过孔到过孔距离的函数的IC器件的最小环频率(ring frequency)的曲线图。
[0027]图17A
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图17Q是示出根据本公开的各种实施例的在形成MIM电容器期间的示例性结构的顺序垂直截面图。
[0028]图18是示出本公开的方法的一般处理步骤的流程图。
具体实施方式
[0029]下面的公开内容提供了用于实现所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅是示例而不旨在进行限制。例如，下面的描述中，在第二特征之上或在第二特征上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可在第一特征和第二特征之间形成附加特征使得第一特征和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有金属
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绝缘体
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金属MIM电容器的集成电路IC器件，所述MIM电容器包括：顶部电极极板；底部电极极板；多个中间电极极板，堆叠在所述顶部电极极板和所述底部电极极板之间；以及多个电介质层，将所述顶部电极极板、所述底部电极极板中的每一个和所述多个中间电极极板中的每一个与所述MIM电容器的相邻的电极极板分开，其中，所述多个中间电极极板中的每一个的厚度大于所述顶部电极极板和所述底部电极极板的厚度。2.根据权利要求1所述的IC器件，还包括：第一导电过孔；以及第二导电过孔，其中，所述MIM电容器位于所述第一导电过孔和所述第二导电过孔之间。3.根据权利要求2所述的IC器件，其中，所述第一导电过孔和所述第二导电过孔连接到不同的电压。4.根据权利要求3所述的IC器件，其中，所述第一导电过孔连接到电源电压，并且所述第二导电过孔连接到地电压。5.根据权利要求2所述的IC器件，其中，所述MIM电容器的中间电极极板的总数为奇数，所述顶部电极极板和所述底部电极极板导电地耦合到所述第一导电过孔，并且导电地耦合到所述第二导电过孔的中间电极极板的数量大于导电地耦合到所述第一导电过孔的中间电极极板的数量。6.根据权利要求2所述的IC器件，其中，所述MIM电容器的中间电极极板的总数为偶数，所述顶部电极极板导电地耦合到所述第一导电过孔，所述底部电极极板导电地耦合到所述第二导电过孔，并且导电地耦合到所述第一导电过孔的中间电极极板的数量等于导电地耦合到所述第二导电过孔的中间电极极板的数量。7.根据权利要求2所述的IC器件，其中，所述第一导电过孔和所述第二导电过孔具有相同的开口尺寸，并且所述第一导电过孔和所述第二导电过孔的开口尺寸在1μm至10μm之间。8.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述MIM电容器包括第一MIM电容器，所述IC器件还包括：第三导电过孔；以及第二MIM电容器，位于所述第二导电过孔和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖柏嘉，李俊彦，斯帝芬，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：