[发明专利]具有局部互连金属板的 MOM 电容器以及相关方法

说明书

技术领域

本发明总体上属于半导体领域。更具体地，本发明属于制造半导体管芯（semiconductor die）中电容器的领域。

背景技术

金属-氧化物-金属（MOM）电容器已经广泛地用于制造半导体管芯上的集成模拟和混合信号电路。MOM电容器典型地包括位于邻近金属板之间的氧化物电介质，这形成了MOM电容器的电极。常规地，MOM电容器是在后段工艺（BEOL）加工期间在半导体管芯上制造的。

在常规方法中，MOM电容器是在BEOL加工期间在半导体管芯中的布线金属化层（routing metallization layer）之间另外地未使用的可用空间中制造的。然而，在布线金属化层之间典型地存在的电介质材料的低介电常数（低κ），例如具有小于3.0介电常数的材料，导致常规的MOM电容器具有较低的电容密度。虽然在BEOL期间可以使用特殊的电介质材料来形成MOM电容器电介质，该替代方法可能需要超过互补金属氧化物半导体（CMOS）制造工艺流程所正常需要的额外的加工步骤和掩模，这可能不希望地增加制造成本。此外，虽然原则上制造具有较高电容密度的MOM电容器是令人希望的，将这类MOM电容器放置在其中制造有源器件（active device）的器件层之上形成的布线金属化层之间可能不利地影响器件性能，例如CMOS逻辑器件的速度。

因此，对于通过提供能够实现更高电容密度同时与标准CMOS制造材料和工艺流程相容的MOM电容器来克服常规技术中的缺点和不足存在需要。

发明内容

本申请是针对具有局部互连金属板的金属-氧化物-金属（MOM）电容器以及相关方法，基本上如与附图中至少一个相联系显示和/或说明的，以及更全面地如在权利要求中提出的。

本申请的一个方面，提供一种半导体管芯中的金属-氧化物-金属（MOM）电容器，所述MOM电容器包括：

共享平行于所述半导体管芯的第一金属化层的平面并且位于其下方的平面的第一多个电容器极板以及第二多个电容器极板；

在所述第一多个电容器极板与所述第二多个电容器极板之间的局部层间电介质；

所述第一和第二多个电容器极板由用于连接位于所述第一金属化层下方的器件层中形成的器件的局部互连金属构成。

优选地，进一步包括用于互连所述第一多个电容器极板的第一电容器导板（runner），以及用于互连所述第二多个电容器极板的第二电容器导板，所述第一和第二电容器导板包括用于在所述器件层中形成的所述器件之间提供连接的另一种局部互连金属。

优选地，其中所述第一多个电容器极板进一步包括下部局部互连金属，并且所述第二多个电容器极板进一步包括所述下部局部互连金属。

优选地，进一步包括用于互连所述第一多个电容器极板的第一电容器导板，以及用于互连所述第二多个电容器极板的第二电容器导板，所述第一和第二电容器导板包括用于在所述器件层中形成的所述器件之间提供连接的另一种局部互连金属。

优选地，其中所述局部互连金属包括难熔金属。

优选地，其中所述局部互连金属包括铜。

优选地，其中所述局部层间电介质包括二氧化硅。

优选地，其中所述局部层间电介质包括氮化硅。

优选地，其中所述局部层间电介质具有大于或等于约3.9以及小于约5.0的介电常数。

优选地，其中所述第一和第二多个电容器极板位于所述器件层中形成的隔离区之上。

本申请的另一方面，提供一种用于制造半导体管芯中的金属-氧化物-金属（MOM）电容器的方法，所述方法包括：

形成共享平行于所述半导体管芯的第一金属化层的平面并且位于其下方的平面的第一多个电容器极板以及第二多个电容器极板，通过局部层间电介质将所述第一多个电容器极板与所述第二多个电容器极板间隔开；

所述第一和第二多个电容器极板由用于连接位于所述第一金属化层下方的器件层中形成的器件的局部互连金属构成。

优选地，进一步包括形成用于互连所述第一多个电容器极板的第一电容器导板，以及形成用于互连所述第二多个电容器极板的第二电容器导板，所述第一和第二电容器导板包括用于在所述器件层中形成的所述器件之间提供连接的另一种局部互连金属。

优选地，其中所述第一多个电容器极板进一步包括下部局部互连金属，并且所述第二多个电容器极板进一步包括所述下部局部互连金属。