【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的领域涉及在集成电路上形成的电容器，并且具体涉及在后道(beol)工艺中形成的金属-绝缘体-金属(mim)电容器(mimcaps)。
技术介绍
1、电容器是射频和模拟电路的重要组件。平行板电容器被称为mimcap，可在前道(feol)工艺和beol工艺中在集成电路(ic)上形成。金属板之间的电容可通过减小板之间的距离以及通过增加金属板之间的电介质层的介电常数(k)来增加，但是这两种方法都依赖于开发改进的电介质材料，该改进的电介质材料可提高电容率，同时还避免产生可穿过电介质材料在各板之间传递的漏电流。用于增加板电容的第三种方法是增加板的表面积。为了增加板的表面积而不增加集成电路的裸片面积(例如，水平面积)，ic设计者已经探索了用于形成这样的电容器的技术：该电容器具有(例如，垂直地)正交于半导体裸片的表面延伸的金属板表面。用于开发mimcap的feol工艺包括例如在半导体裸片中的沟槽的侧壁上形成用于电容器的金属板，但该方法占用了半导体裸片表面的可用于有源(晶体管)电路的宝贵面积，同时人们一直期望使裸片尺寸最小化。随着增加沟槽深度以增加电容器表面积，用于在半导体裸片中形成mimcap的工艺也面临挑战。beol工艺包括在集成电路的金属互连层中形成具有水平板的mimcap。虽然此类mimcap避免了占用半导体裸片表面积，但是金属板所占用的面积不能用于垂直互连通路(过孔)。另外，在与mimcaps相同的金属层上的水平金属互连部必须在mimcap周围布线，这增加了布线拥塞并且增加了金属迹线的长度。此外，增加mimcap的面积以增加电容加
技术实现思路
1、具体实施方式中所公开的示例性方面包括三维(3d)金属-绝缘体-金属(mim)电容器(mimcap)，该3d mimcap包括用于增加电容密度的垂直堆叠的金属立柱。还公开了制造3dmimcap的相关方法。mimcap是射频(rf)和模拟电路中的重要组件。在集成电路(ic)的后道(beol)处理期间，可在互连层中形成mimcaps，该互连层包括与半导体裸片上的金属层交错的过孔层。mimcap包括由薄电介质层分开的平行金属板，并且由mimcap提供的电容随着平行金属板的面积而增加。为了减少互连层中mimcap所占用的面积，mimcap的金属板中的至少一些金属板正交于半导体表面(例如，垂直)取向，并且可通过紧密间隔开正交取向的金属板来实现高电容密度。在示例性方面，3d mimcap包括设置在顶板中的腔的腔壁内的多个中心立柱。中心立柱和腔壁正交于第一金属层取向，并且延伸穿过第一过孔层和第二金属层。每个中心立柱包括第二金属层中的堆叠在第一过孔层中的过孔层立柱上的金属层立柱。电介质层设置在立柱侧壁与顶板中的腔的腔壁之间。多个中心立柱耦合到第一电极，并且顶板耦合到第二电极，以在互连层中形成具有高电容密度的mimcap。在一些示例中，中心立柱和腔壁形成被定位成产生高电容密度的垂直取向的圆柱形电容元件。在此类示例中，中心立柱是实心金属圆柱形元件，并且顶板中的腔的腔壁形成与中心立柱同心的金属圆柱体。在一些示例中，三电极电容器包括在腔的腔壁与中心立柱的立柱侧壁之间的保形金属层，使得保形金属层可以是第三电极。该三电极电容器包括在保形金属层与腔壁之间的一个电介质层和在保形金属层与立柱侧壁之间的另一电介质层。在一些示例中，第一圆柱形电容元件在第一过孔层和第二金属层中形成，并且第二圆柱形电容元件在堆叠在第一圆柱形电容元件上的第二过孔层和第三金属层中形成，以增加电容密度。
2、在第一示例性方面，公开了一种3d mimcap。该3d mimcap包括多个中心立柱，该多个中心立柱中的每个中心立柱包括正交于第一金属层的第一表面的立柱侧壁，并且延伸穿过第一过孔层和第二金属层。该3dmimcap包括顶板，该顶板包括多个腔，该多个腔中的每个腔包括腔壁，该腔壁围绕多个中心立柱中的每个中心立柱的立柱侧壁。该3d mimcap还包括电介质层，该电介质层设置在顶板的多个腔中的每个腔的腔壁与多个中心立柱中的对应中心立柱的立柱侧壁之间。
3、在另一示例性方面，公开了一种制造3d mimcap的方法。该方法包括形成多个中心立柱，该多个中心立柱中的每个中心立柱包括正交于第一金属层的第一表面的立柱侧壁，并且延伸穿过第一过孔层和第二金属层。该方法包括形成顶板，该顶板包括多个腔，该多个腔中的每个腔包括腔壁，该腔壁围绕多个中心立柱中的每个中心立柱的立柱侧壁。该方法还包括形成电介质层，该电介质层位于顶板的多个腔中的每个腔的腔壁与多个中心立柱中的对应中心立柱的立柱侧壁之间。
4、在另一示例性方面，公开了一种3d mimcap。该3d mimcap包括底板，该底板位于第一金属层中，该底板包括第一表面。该3d mimcap包括多个中心立柱，该多个中心立柱从底板的第一表面延伸穿过第一过孔层和第二金属层。该多个中心立柱包括正交于底板的第一表面的立柱侧壁；位于底板的第一表面上的底部立柱端部；和与底部立柱端部相对的顶部立柱端部。该3d mimcap包括顶板，该顶板包括多个腔，该多个腔包括腔壁，该腔壁围绕多个中心立柱的立柱侧壁。该3d mimcap包括保形金属层，该保形金属层位于顶板的多个腔的腔壁与多个中心立柱的立柱侧壁之间，并且设置在多个中心立柱的顶部立柱端部上。该3dmimcap包括第一电介质层，该第一电介质层在立柱侧壁和顶部立柱端部上设置在保形金属层与多个中心立柱之间；和第二电介质层，该第二电介质层设置在保形金属层与顶板之间。
5、在另一示例性方面，公开了一种制造3d mimcap的方法。该方法包括形成底板，该底板位于第一金属层中，该底板包括第一表面。该方法包括形成多个中心立柱，该多个中心立柱从底板的第一表面延伸穿过第一过孔层和第二金属层，该多个中心立柱包括正交于底板的第一表面的立柱侧壁；位于底板的第一表面上的底部立柱端部；和与底部立柱端部相对的顶部立柱端部。该方法包括形成顶板，该顶板包括多个腔，该多个腔包括腔壁，该腔壁围绕多个中心立柱的立柱侧壁。该方法包括形成保形金属层，该保形金属层位于顶板的多个腔的腔壁与多个中心立柱的立柱侧壁之间，并且设置在多个中心立柱的顶部立柱端部上。该方法包括形成第一电介质层，该第一电介质层在立柱侧壁和顶部立柱端部上位于保形金属层与多个中心立柱之间；以及形成第二电介质层，该第二电介质层位于保形金属层与顶板之间。
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1.一种三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)，所述三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)包括：
2.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，其中所述多个中心立柱中的每个中心立柱包括：
3.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，其中所述顶板包括在所述多个中心立柱中的每个中心立柱周围延伸的金属。
4.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括底板，所述底板包括所述第一金属层。
5.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括：
6.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括：
7.根据权利要求1所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括
8.一种制造三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)的方法，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述多个中心立柱还包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述
11.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述顶板还包括：
12.一种三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)，所述三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)包括：
13.根据权利要求12所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括：
14.根据权利要求12所述的3D MIMCAP，所述3D MIMCAP还包括：
15.一种形成三维(3D)金属-绝缘体-金属(MIM)电容器(MIMCAP)的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述多个中心立柱还包括：
17.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述第一电介质层还包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其中形成所述保形金属层还包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中形成所述第二电介质层还包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中形成所述顶板还包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种三维(3d)金属-绝缘体-金属(mim)电容器(mimcap)，所述三维(3d)金属-绝缘体-金属(mim)电容器(mimcap)包括：
2.根据权利要求1所述的3d mimcap，其中所述多个中心立柱中的每个中心立柱包括：
3.根据权利要求1所述的3d mimcap，其中所述顶板包括在所述多个中心立柱中的每个中心立柱周围延伸的金属。
4.根据权利要求1所述的3d mimcap，所述3d mimcap还包括底板，所述底板包括所述第一金属层。
5.根据权利要求1所述的3d mimcap，所述3d mimcap还包括：
6.根据权利要求1所述的3d mimcap，所述3d mimcap还包括：
7.根据权利要求1所述的3d mimcap，所述3d mimcap还包括
8.一种制造三维(3d)金属-绝缘体-金属(mim)电容器(mimcap)的方法，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述多个中心立柱还包括：
10.根据权利...
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