[發明專利]高電壓MiM電容器

在審

• 申請號: 201410431337.8
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN105448887A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 陳軼群;陳宗高;王海強;蒲賢勇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

技術領域

本發明涉及半導體集成電路器件制造領域，尤其涉及一種結構新穎的高電壓和高密度MiM電容器。

背景技術

在半導體制造中，金屬-絕緣體-金屬(MiM，Metal-Insulator-Metal)電容技術將電容制作在互連層，即后道工藝(BEOL，BackEndOfLine)中，既與集成電路工藝相兼容，又通過拉遠被動器件與導電襯底間的距離，克服了寄生電容大、器件性能隨頻率增大而明顯下降等問題，使得該技術逐漸成為了RF集成電路中制作被動電容器件的主流。此外，MiM電容還可以降低與CMOS前端工藝整合的困難度及復雜度技術。因此，MiM電容技術正得到快速的發展。

例如，圖1示出了現有技術的一種MiM電容器的基本結構，如圖1所示，該MiM電容器100主要包括：依次自上而下設置的金屬上極板101、絕緣體層102以及金屬下極板103。在這樣的結構中，絕緣體層102的厚度變化可以調整MiM電容器100的電容值和擊穿電壓。

上述的傳統MiM(金屬-絕緣體-金屬)電容器可以滿足低電壓(<10V)數字芯片需要。但，對于高電壓(HV，HighVoltage)>10V的應用，傳統的MiM電容器就表現出擊穿電壓較低的問題。盡管簡單地增加MiM電容器的電介質層的厚度是增強MiM擊穿電壓的一種解決方案，但是這樣做會使得該MiM電容器的電容密度降低，要達到相同的電容值需要占用更大的面積。

發明內容

為了更好地平衡MiM擊穿電壓/電容值/工藝復雜性之間的關系，本發明的發明人提出了一種新穎的MiM電容器結構，該MiM電容器結構可以支持高電壓應用同時增強MiM電容器密度。

具體地，本發明提出了一種高電壓MiM電容器，包括：

第一金屬極板，置于所述高電壓MiM電容器的底部作為其第一下極板；

第二金屬極板，置于所述高電壓MiM電容器的頂部作為其第二下極板；

第三金屬極板，設置于所述第一和第二金屬極板之間，作為所述高電壓MiM電容器的上極板；以及

電介質層，填充于所述第一金屬極板和所述第三金屬極板之間以及所述第二金屬極板和所述第三金屬極板之間。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述第一金屬極板和所述第二金屬極板經由第一通道電性連接。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，還包括：電性連接頭，設置于所述高電壓MiM電容器的頂部，所述電性連接頭經由第二通道電性連接所述第三金屬極板。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述電性連接頭和所述第二金屬極板以相同的工藝和材料涂布于所述高電壓MiM電容器的同一平面上。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述電介質層由層間介質隔離材料構成。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述層間介質隔離材料的厚度在2000埃至20000埃之間。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述第三金屬極板的厚度在200埃至3000埃之間。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述高電壓MiM電容器的工作電壓在0伏至1200伏之間。

較佳地，在上述的高電壓MiM電容器中，所述第一金屬極板和所述第三金屬極板之間的電介質層的厚度不同于所述第二金屬極板和所述第三金屬極板之間的電介質層厚度。

本發明的高電壓MiM電容器特別適合于Cu后道工藝(BEOL，BackEndOfLine)和Al后道工藝。

應當理解，本發明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權利要求所述的本發明提供進一步的解釋。

附圖說明

包括附圖是為提供對本發明進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中：

圖1示出了現有技術的一種MiM電容器的基本結構。

圖2示出了根據本發明的MiM電容器的結構的一個優選實施例。

圖3示出了根據本發明的MiM電容器的結構的另一優選實施例。

圖4示出了根據本發明的MiM電容器的結構的又一優選實施例。

具體實施方式