專利名稱：包含集成格狀電容器結構的半導體組件的制作方法
技術領域：
本發明系有關具有絕緣層被制造其上之半導體基板之半導體組件，該絕緣層系具有被制造于其中之電容器結構。
混合數字/模擬電路之大多數模擬電路部件系需具有高電容值，高線性位準及高品質之電容器。為了盡可能維持制造該組件之低成本，制造電容器結構需盡量少處理步驟。此外，組件及集成電路之逐漸小型化亦需電容器結構盡可能小面積要求。
已知于先前技術中之電容器結構系已知來自專利說明書DE 198 50915 C1。”夾層電容”型式之結構系具有已被施加至半導體基板且彼此被介電層隔離之兩傳導薄片。位于介電層上之上薄片系經由至少一傳導氣橋被連接至用于該電容之兩連接導體至少之一。該電容中之寄生電感系藉由被連接電容之至少一高電阻性線路彼此相連之兩連接導體而被大量補償。
電容器結構之近一步設計系已知來自專利說明書US 5,208,725。半導體基板上之復數狹條形第一線路系被彼此平行排列。被介電層隔離之復數第二線路系被重疊排列于這些第一線路上。藉由位于不同電位之垂直及側向鄰接線路，彼此重疊之線路間之電容及一平面中之鄰接線路間之電容系被制造。此結構之實質缺點系為彼此被重疊排列之金屬線路中之最小轉移會相當大程度地降低垂直電容組成及降低有用電容部分。
另依電容器結構系已知來自Aparicio，R.及Hajimiri，A.于2001年5月6-9日，圣地亞哥IEEE客戶集成電路會議側向流量集成電容器之容量限制及匹配特性。被垂直排列棒條結構系被彼此對稱排列。各棒條系被建構自金屬區域及被彼此交替排列之孔徑區域。棒條上之金屬點系位于共同電位上。鄰接棒條上之金屬點系位于不同電位上。孔徑區域分別與棒條上之兩鄰接金屬區域接觸。制造此結構系非常復雜-需許多屏蔽步驟-且電容密度系被棒條中之金屬區域最低大小所限制。然而，這些金屬區域大小系遠大于棒條中之孔徑區域大小，造成制造金屬區域所需幕罩不同于被用來制造孔徑區域之幕罩之事實。這些電容器之缺點系為無論電容器結構指向為何-原始指向或對基板垂直旋轉180度，基板之寄生電容均相當大且大小實質相同。
專利說明書US 5,583,359已揭示集成電路之電容器結構。此例中，形成堆棧電容器之電極之復數金屬板系被介電層隔離彼此重疊安置。各金屬板之邊緣區域系具有金屬板平面中之一截斷，其包含被隔離自各平板之金屬線路(狹條型式)。與金屬線路之接觸系分別使用孔徑接點從兩側來達成，結果首先奇數位置中之所有平板及其次偶數位置中之所有平板系被彼此電連接。結果偶數位置中之所有平板被連接至第一連接線，而奇數位置中之所有平板被連接至第二連接線，鄰接平板系位于不同電位并形成平板電容器中之各電極對。因此，電容表面本質上系藉由平板表面來形成。一替代實施例中，堆棧電容器之電極之一系為以被安置相距金屬板一距離且位于不同于金屬板之電位之一框所環繞之同質金屬板型式。無論對基本之安置為何，所示電容器結構均具有相當高寄生電容。需電容器結構之最新應用系列中，預期或必須制造電容器之至少一電極結構與第二電極結構相較下具有相對于基板相當低，理論上無寄生電容之電容器結構。
因此，本發明之目的系提供一種具有有用電容對寄生電容之比率可被改善之集成電容器結構之半導體組件。
此目的系藉由具有權利要求第1項之半導體組件來達成。
半導體組件系具有層系統包含一個或更多絕緣層且介電層被安置其上之半導體基板。此絕緣層或此絕緣層系統系具有被制造其間之電容器結構。
依據本發明，電容器結構系具有本質上被完全制造于第一平面且具有兩組件之第一子結構。該子結構之第一組件系為具有復數凝聚，金屬框結構之格狀區域型式。該格狀區域本質上平行擴展于基本表面且可特別被制造于金屬化平面中。該格狀區域系被電連接至第一連接線路。第一子結構之第二組件系為被安置于格狀區域中之截斷中之電導區域。各電導區域系以相距截斷邊緣區域之一距離被安置于截斷之一。電導區域系被電連接至第二連接線路。
此允許電容器結構具有相當小寄生電容，其相當簡單制造-少量屏蔽步驟-且需少量空間。此意指甚至可制造具有相當高有用電容及改善有用電容及寄生電容比率之最小電容器結構。
一具有優點配置中，電導區域系為金屬板型式或電導節點型式，各節點可為孔徑接點一端或連接兩個別孔徑接點之接點型式。孔徑接點可為電連接電容器結構之子結構或電連接電容器結構之子結構及不是該電容器結構之部分之半導體組件區域。
一較佳實施例中，電容器結構系具有被平行及相距絕緣層中之第一子結構之一距離來制造且被電連接至該第一子結構之第二子結構。該第二子結構系具有金屬，凝聚格狀區域。
由于一電極結構與第二電極結構相較下具有相對基本之最小寄生電容，所以此意指可增加電容器結構中之有用電容及寄生電容比率。
一具有優點實施例系被具體呈現第二子結構與第一子結構之設計本質相同，且該兩子結構系被彼此垂直偏移安置，使第一子結構之格狀區域中之交叉點被垂直安置于第二子結構之電導區域上，而第一子結構之電導區域被垂直安置于第二子結構之格狀區域中之交叉點上。
較佳是，該兩子結構系藉由孔徑接點被電連接。提供各被垂直校準配對，包含藉由一個或更多孔徑接點被電連接之一電導區域及一交叉點。視被用于制造電容器結構或半導體組件之技術而定，此分別可被用來提供個別平面或子結構間之相當良好及穩固電連接。
另一實施例系具有優點被具體呈現第爾子結構僅具有偏離第一子結構之一金屬格狀區域，使第二子結構之隔狀區域中之交叉點被垂直安置于第一子結構之電導區域下。由于第一子結構之電導區域及格狀區域中之交叉點間之電連接被形成，所以第一及第二子結構間之電連接系較佳可藉由孔徑接點來制造。此實施例具有特別低寄生電容。特別是因為僅為格狀結構型式之靠近基板之第二子結構，與全部電容器結構之其它電極結構相較下具有相對基板之相當程度降低之寄生電容之電極結構系被制造。
另一具有優點配置系藉由電容器結構之第三子結構來具體呈現。該第三子結構系為金屬板型式且被安置于基板表面及第二子結構之間。該第三子結構可藉由孔徑接點被電連接至第二子結構之格狀區域中之電導區域或交叉點。
發明性半導體組件之進一步具有優點配置系被詳述于權利要求子項中。
發明性半導體組件之復數實施例系參考略圖被更詳細解釋如下，其中
第1圖顯示本發明為基礎之半導體組件之第一實施例透視圖；第2圖顯示本發明為基礎之半導體組件之第二實施例透視圖；第3圖顯示本發明為基礎之半導體組件之第三實施例透視圖；第4圖顯示本發明為基礎之半導體組件之第四實施例透視圖；第5圖顯示第1至3圖之一所示之半導體組件平面圖；第6圖顯示半導體組件另一實施例平面圖。
圖中，相同或具有相同功能之組件系被相同參考符號注記。
本發明為基礎之半導體組件(第1圖)系具有被制造于絕緣層或絕緣層系統(無圖標)中之電容器結構K。絕緣層及電容器結構K系被安置于半導體組件(無圖標)上。該實施例中，電容器結構K系具有第一子結構T1a。該第一子結構T1a系以金屬格狀區域G1a及復數金屬板P1a來制造。金屬格狀區域G1a中之各截斷系具有被中央安置于其中之金屬板P1a。金屬板P1a及金屬格狀區域G1a系被制造于一金屬化平面M1中，金屬格狀區域G1a系被電連接至第一連接線路(無圖標)，并形成電容器結構K之電極。金屬板P1a系被電連接至第二連接線路(無圖標)。此形成金屬化平面M1中之電容器結構之第一有用電容組件。這些電容組件C1(被顯示于第5圖)系分別被形成于彼此相對于金屬化平面M1中之金屬格狀區域G1a及金屬板P1a之表面區域之間。
電容器結構K具有依據第一子結構T1a來制造之第二子結構T1b。子結構T1b系被制造于被平行至及一距離相距第一金屬化平面M1之第二金屬化平面M2中，該兩金屬化平面系藉由被制造于絕緣層系統中之絕緣層或介電層被彼此相隔。子結構T1b系具有格狀區域G1b及金屬板P1b。子結構T1b系于x-y平面中被安置偏離第一子結構T1a，使金屬板P1b被垂直安置于第一子結構T1a之格狀區域G1a中之交叉點KP下。
格狀區域G1a中之各交叉點KP系藉由孔徑接點V被電連接至被垂直安置之下之金屬板P1b，而各金屬板P1b系被電連接至被垂直安置之下之格狀區域G1b中之交叉點KP。該實施例中，交叉點KP及金屬板間之電連接系使用單孔徑接點V來制造。亦可提供兩個或更多孔徑接點V被制造于交叉點KP及金屬板之間。
第一子結構T1a及第二子結構T1b之間經由孔徑接點V之電連接，系可將金屬板P1b電連接至第一連接線路及將格狀區域G1b電連接至第二連接線路。此形成另一有用電容組件。首先，另一電容組件C1系被制造于金屬板P1b及格狀區域G1b之相對表面區域間之x-y平面中。當被觀察于對應第1圖之平面圖之z方向時，電容組件C2系被形成于格狀結構表面區域交叉點處之格狀區域G1a及G1b之間。例如且藉由此方式被制造之所有其它電容組件C2來表示，單一例系被顯示于第1圖。促成電容器結構K之有用電容之另一電容組件C3系被制造于孔徑接點V之間。此例中，制造金屬板P1a及格狀區域G1b中之交叉點KP間之電連接之孔徑接點V系被連接至第二連接線路，且具有不同于制造格狀區域G1a中之交叉點KP及金屬板P1b及間之電連接之孔徑接點V之電位。例如且藉由此方式被制造之所有其它電容組件C3來表示，單一例系被顯示于第1圖。
電容器結構之另一子結構T1c系被制造于金屬化平面M3中。子結構T1c同樣地依據第一子結構T1a來制造，且具有截斷包含金屬板P1c之金屬格狀區域G1c。子結構T1c本質上被與子結構T1a重疊安置。結果，子結構T1c之格狀區域G1c中之交叉點KP系被垂直安置于金屬板P1b之下，而金屬板P1c系被垂直安置于子結構T1b之格狀區域G1b中之交叉點KP之下。孔徑接點V可制造各交叉點KP及金屬板P1b及P1c間之電連接。
此意指格狀區域G1c被電連接至第一連接線路，而金屬板P1c被電連接至第二連接線路。
以上述解釋為基礎，電容組件C1系被制造于x-y平面中之金屬板P1c及格狀區域G1c之間。電容組件C2系依據子結構T1a及T1b之間者被制造于子結構T1b及T1c之間。同樣地，電容組件C3系被制造于位于不同電位之孔徑接點V處。
此結構明顯降低電容器結構K及基板間之寄生電容。
另一實施例被顯示于第2圖。電容器結構K本質上系對應第1圖所示者。一差異系為第三子結構T1c僅被建構自格狀區域G1c。此被承認意指有用電容并不具有金屬化平面M3中之電容組件C1，或位于子結構T1b及子結構T1c間之不同電位之孔徑接點V間之電容組件。然而，刪除金屬板P1c系明顯降低寄生電容。
另一實施例被顯示于第3圖。電容器結構K本質上系對應第1圖所示者。此例中一差異系子結構T1c為單片金屬板MP型式，其藉由孔徑接點V被連接至子結構T1b之金屬板P1b，且被電連接至第一連接線路。
本發明為基礎之半導體組件之另一電容器結構K系被顯示于第4圖。此電容器結構K系對應第1圖中者。此實施例中，金屬板P1a，P1b及P1c已被電導節點KNa至KNc取代，其被制造于該實施例中之孔徑接點V之間。例如，若電容器結構K僅包含子結構T1c-格狀區域G1c及節點KNc-及子結構T1b-格狀區域G1b及節點KNb-則節點KNb及KNc分別為孔徑接點V之端點型式。
亦可提供電容器結構K被建構自兩子結構T1b及T1c-兩者設計系對應第一子結構者-及提供從節點KNb于正z方向向上延伸與不再是電容器結構K之部件之半導體組件區域接觸之孔徑接點V。
促成電容器結構K之有用電容之電容組件C1，C2及C3(無圖標)本質上系對應第1圖所示電容器結構來制造。
第5圖顯示如被實施于基板T1a之子結構平面圖。格狀區域G1a具有正方形截斷，其各包含被中央安置之正方形金屬板P1a。電容組件C1系被形成于各相對表面區域之間。
第6圖顯示子結構另一平面圖。此例中，如G1a之格狀區域系為具有各包含如P1a之圓形金屬板之環形截斷型式。
所有實施例中，子結構T1c最靠近半導體基板。
實施例各以三個金屬化平面M1至M3來顯示及解釋。亦提供制造僅一，二或大于三金屬化平面，其具有被制造其中之個別子結構，各金屬化平面系具有相同子結構或被制造其中之個別不同子結構。
權利要求
1.一種半導體組件，具有一半導體基板、被制造于該半導體基板上之一絕緣層，及具有被制造于該絕緣層中之電容器結構(K)，其特征在于-該電容器結構(K)具有一第一子結構(T1a)，其具有本質上與平行該基板表面之一平面(M1)平行且電連接至一第一連接線路之一聚合格狀金屬區域(G1a)，及-該第一子結構系具有電導區域(P1a；KN)，其以距該平面(M1)中之截斷邊緣區域一距離的形式被安置于該第一子結構(T1a)之該格狀區域(G1a)中的截斷中，且該電導區域(P1a；KN)乃電連接至一第二連接線路。
2.如權利要求1之半導體組件，其特征在于該電導區域系為金屬板(P1a至P1c)或是在孔徑接點間的節點(KN)。
3.如權利要求1及2任一項之半導體組件，其特征在于該電容器結構(K)系具有一第二子結構(T1b)，其被制造為平行于該第一子結構(T1a)且與該第一子結構(T1a)維持一間距，且其具有一金屬，即聚合格狀區域(G1b)，其乃與該第一及第二子結構(T1a，T1b)電連接。
4.如權利要求3之半導體組件，其特征在于該第二子結構(T1b)之設計乃與該第一子結構(T1a)相同，且該兩子結構(T1a，T1b)系彼此偏移安置，使得該第一子結構(T1a)之該電導區域(P1a)系被垂直安置于該第二子結構(T1b)之該格狀區域(G1b)中的交叉點(KP)之上，而該第一子結構(T1a)之該格狀區域(G1a)中之交叉點(KP)系被垂直安置于該第二子結構(T1b)之電導區域(P1b)之上。
5.如權利要求3及4任一項之半導體組件，其特征在于該第一子結構(T1a)之該格狀區域(G1a)中的交叉點(KP)系藉由至少一個別孔徑接點(V)而電連接至被垂直安置于下方之該第二子結構(T1b)之該電導區域(P1b)，而該第一子結構(T1a)之該電導區域(P1a)系藉由至少一個別孔徑接點(V)被電連接至被垂直安置于下之該第二子結構(T1b)之該格狀區域(G1b)中之交叉點(KP)。
6.如權利要求3之半導體組件，其特征在于該第二子結構(T1b)之該格狀區域(G1b)系偏移自該第一子結構(T1a)，以致于該第一子結構(T1a)之該電導區域(P1a)系被垂直安置于該第二子結構(T1b)之該格狀區域(G1b)的該交叉點(KP)之上。
7.如權利要求6之半導體組件，其特征在于該第一子結構(T1a)之該電導區域(P1a)及在該第二子結構(T1b)之該格狀區域(G1b)中的交叉點(KP)系藉由一個或更多個別孔徑接點(V)而電連接。
8.如權利要求3至7任一項之半導體組件，其特征在于另一子結構系為金屬板(MP)型式，其系藉由一個或更多個別孔徑接點(V)而電連接至一子結構(T1a；T1b)之格狀區域(G1a；G1b)中的交叉點(KP)或是所述的電導區域(P1a；P1b)。
9.如前述權利要求的任一項之半導體組件，其特征在于該格狀區域(G1a至G1c)具有至少兩個方形或圓形截斷。
全文摘要
一種絕緣層，被制造于具有一電容器結構(K)之半導體基板上。該電容器結構(K)具有至少一第一子結構(T1a)，其具有一金屬格狀區域(G1a至G1c)及被安置于該格狀區域(G1a至G1c)中的截斷之中的電導區域(P1a至P1c)，該格狀區域(G1a至G1c)乃電連接至第一連接線路，而該電導區域(P1a至P1c)被電連接至一第二連接線路。
文檔編號H01G4/33GK1647274SQ03808637
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月9日 優先權日2002年4月19日
發明者N·達達爾特 申請人:因芬尼昂技術股份公司