[发明专利]金属-氧化物-金属电容器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属-氧化物-金属电容器。 

背景技术

金属-氧化物-金属(Metal-Oxdie-Metal，MOM)电容器是许多混合信号射频集成电路（RFIC）中，例如类比频率调谐电路、交换式电容器电路(Switched Capacitor Circuits)、滤波器、共振器(Resonator)、上调变(Up-conversion)与下调变(Down-conversion)混合器以及类比/数位转换器(A/D Converters)等等，为相当关键的元件，起到内部匹配（inter-matching）作用，可以大大优化RFIC的性能。 

如图1A和1B所示，现有的MOM电容器一般为垂直堆叠结构，包括两个电极11和12，有时也称为电容器板。MOM电容器一般延展通过多个金属化层以增大电容值，虽然它也能够被制成仅有一个金属化层。于是，电极11和12可以以多个金属层（M1、M2、M3、M4等等）重复，并且，不同金属层中的电极被通孔13相互连接。电极11包括指状条(fingers)112和用于连接所有的指状条112的汇总条(back-bone bus)111。电极12包括指状条122和用于连接指状条122的汇总条121。指状条112和122以交替模式放置，邻接的指状条之间的间隔非常小。因此，每一个指状条112或者122与它的邻接的指状条122或112，或者汇总条111或121一起，构成一个分电容器。总的电容等于各分电容器的电容之和。 

图2A至2D示出MOM电容器的M1、M2、M3、M4层的俯视图。M2、M3、M4层依次排列于M1层上面或下面，类似地，在M2、M3、M4层的两个电极11、12也分别包括指状条和汇总条，且指状条的方向平行于在第一M1层中的指状条的方向。通常，在所有的层中的汇总条具有相似的形状和尺寸，并且垂直交叠。通孔13连接在邻接的金属层中的电极11或12，因此，构成一个整体 的电极。 

从图1A和图1B以及图2A至2D中，可以看出，现有的MOM电容器的各层金属最外侧的指状条一般总是相同的电极12引出的，而且是没有通孔连接的。对从图1A和图1B以及图2A至2D所示的MOM电容器进行了三种情况的击穿行为（TDDB）测试：（1）无密封圈（seal-ring）；（2）密封圈设置汇总条一侧（如图3A所示）；（3）密封圈设置在最外侧的指状条外侧（如图3B所示）。经过测试发现密封圈设置在最外侧的指状条外侧时的电容器被击穿所需时间是前两种情况的3倍，这就表明MOM电容器的指状条的渗湿性较高，而有通孔堆叠的汇总条的渗湿性比较低，可以起到密封圈的作用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOM电容器结构，能够大大降低MOM电容器的渗湿，提高使用寿命。 

为解决上述问题，本发明提出一种MOM电容器结构，包括呈堆叠关系的多个金属层以及填充于金属层中的电介质；其中，每个金属层上形成有第一电极和第二电极，所述第一电极包含第一指状条和用于连接所有第一指状条的第一汇总条，所述第二电极包含第二指状条和用于连接所有第二指状条的第二汇总条，所述第二指状条与第一指状条交叉放置且最外侧的指状条为第二指状条；不同金属层的第一电极通过第一汇总条中的堆叠通孔连接，不同金属层的第二电极通过第二汇总条以及最外侧的第二指状条中的堆叠通孔连接。 

进一步的，所述多个金属层包括底层金属层M1。 

进一步的，所述多个金属层包括钽、钨、钛、铝和铜中的至少一种。 

进一步的，所述电介质位于每层金属层的第一指状条之间和所述第二指状条之间。 

进一步的，所述电介质为氧化硅、氟硅玻璃、氧化硅-氮化硅-氧化硅、五氧化二钽、氧化铪、氮氧化铪、钛酸锶钡、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸铅镧、氧化铝及铌酸锂中的至少一种。 

进一步的，所述堆叠通孔以及第一电极和第二电极通过双镶嵌工艺形成。 

进一步的，所述堆叠通孔中填充铜。 

进一步的，所述多个金属层堆叠时，相邻两金属层的最外侧的第二指状条为单指状条结构和双指状条结构交替放置，所述最外侧的第二指状条中的堆叠通孔位于所述双指状条结构的最外侧指状条中。