專利名稱：具有纜線平板的整合電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于形成于集成電路(IC integrated circuit)的電容器，通稱為「整合電容器」。
背景技術(shù)：
制造IC的方法典型包括一前端處理順序，其中，諸如晶體管的種種的電氣組件形成于一半導(dǎo)體基板；及，一后端處理順序，概括包括形成具有傳導(dǎo)通路(via)的介電材料與圖案化(patterned)傳導(dǎo)材料(典型為金屬)的交替層或使用其它技術(shù)以互連金屬層來形成一種三維的接線結(jié)構(gòu)，其連接電氣組件至其它電氣組件及IC的端子。電容器為了種種目的而用于IC系統(tǒng)。于多個(gè)實(shí)例，納入(整合)一電容器于IC芯片是期待的。一種簡單的方式是形成具有一介于中間的介電質(zhì)的兩個(gè)傳導(dǎo)平板；然而，此針對于取得的電容而消耗相當(dāng)大的面積。用于增大一既定面積的電容的一種技術(shù)運(yùn)用多個(gè)傳導(dǎo)平板，各個(gè)傳導(dǎo)平板與鄰近的平板由介電質(zhì)所分開。另外的技術(shù)運(yùn)用傳導(dǎo)板條(strip)， 亦稱為傳導(dǎo)線條(line)、傳導(dǎo)指部(finger)或傳導(dǎo)線跡(trace)，其交替地連接至第一與第二電容器端子(節(jié)點(diǎn))。于傳導(dǎo)板條之間耦合的側(cè)壁提供電容。以垂直一致性排列或配置的傳導(dǎo)板條層可附加以進(jìn)而增大一種整合電容器結(jié)構(gòu)的電容。一種電容器具有連接至第一節(jié)點(diǎn)的于連續(xù)層的若干個(gè)傳導(dǎo)板條且與連接至整合電容器的第二節(jié)點(diǎn)的相等數(shù)目個(gè)傳導(dǎo)板條交替。該傳導(dǎo)板條是于連續(xù)層上偏置了半個(gè)單元，使得連接至第一節(jié)點(diǎn)的一傳導(dǎo)板條是具有在于其上方且二側(cè)的連接至第二節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)板條。提供針對于各個(gè)節(jié)點(diǎn)的于一層的相等數(shù)目個(gè)傳導(dǎo)板條是與至基板的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的耦合平衡，此是期待于一些應(yīng)用中，但為不期待于其它者，諸如切換式應(yīng)用，其中，于一個(gè)節(jié)點(diǎn)處具有較小的耦合是期待。為了降低對于基板的耦合，一厚的二氧化硅層是用于基板與第一層的傳導(dǎo)板條之間。此可能難以整合于一種標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造順序，且可能需要另外的步驟以附加至標(biāo)準(zhǔn)處理流程。重迭的平行傳導(dǎo)板條運(yùn)用匯流板條而連接在其末端，匯流板條消耗額外的表面積。提供一種整合電容器的另一個(gè)方式是具有其連接至該電容器的交替節(jié)點(diǎn)的于一層的傳導(dǎo)板條及連接至相同節(jié)點(diǎn)的重迭傳導(dǎo)板條。此本質(zhì)為形成連接至該電容器的第一節(jié)點(diǎn)的一簾幕(curtain)的傳導(dǎo)板條與互連通路及連接至第二節(jié)點(diǎn)的相鄰簾幕的傳導(dǎo)板條與互連通路。連接至該相同節(jié)點(diǎn)的重迭傳導(dǎo)板條避免關(guān)聯(lián)于匯流板條的喪失的表面積；然而，層間的電容是降低，因?yàn)樯戏桨鍡l如同下方板條而連接至相同節(jié)點(diǎn)。此效應(yīng)是稍微排除，因?yàn)殡S著臨界尺寸縮小，板條間的電容相較于層間的電容而成為較為強(qiáng)勢。換言之，于連續(xù)金屬層之間的介電層分離隨著減小臨界尺寸而成為愈來愈大于傳導(dǎo)板條之間的介電分離。因此，克服先前技術(shù)的缺點(diǎn)的整合電容器是期望。更概括期望的是整合電容器具有每單位面積的高電容、低損失(電阻)與低的自電感，其藉由提高自共振頻率與電容器電路質(zhì)量而改良高頻的應(yīng)用。于一些應(yīng)用，遮蔽整合電容器免于電氣噪聲是更為期待的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種于集成電路(IC)中的電容器具有形成于集成電路的一第一圖案化(patterned)金屬層的一分配柵格(grid)與連接至該分配柵格且沿著一第一方向延伸而離開該分配柵格的一第一垂直傳導(dǎo)絲線一第二垂直傳導(dǎo)絲線連接至該分配柵格且于相反方向延伸。第一與第二柵格平板形成于第一圖案化金屬層的上方與下方的金屬層。柵格平板環(huán)繞第一與第二垂直傳導(dǎo)絲線。分配柵格、第一垂直傳導(dǎo)絲線與第二垂直傳導(dǎo)絲線連接且形成該電容器的一第一節(jié)點(diǎn)的一部分，第一柵格平板與第二柵格平板連接且形成該電容器的一第二節(jié)點(diǎn)的一部分。


伴隨圖式顯示根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)觀點(diǎn)的示范實(shí)施例；然而，伴隨圖式不應(yīng)視作限制本發(fā)明于圖示的實(shí)施例，而是僅用于解說與了解。圖IA是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種具有水平纜線絲線的整合電容器的一部分的等角視圖；圖IB是圖IA的整合電容器的側(cè)視圖，該種整合電容器納入于一種集成電路的后
端層；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種具有垂直纜線絲線的整合電容器的一部分的等角視圖；圖2B是圖2A的整合電容器的橫截面，如沿著截面線B-B所看出；圖2C是圖2A的整合電容器的橫截面，如沿著截面線C-C所看出；圖3是圖2A的整合電容器的等角視圖，移除一些層以說明該種整合電容器的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)；圖4是圖2A的整合電容器的等角視圖，具有根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的平板包覆；圖5是納入根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的整合電容器的一種FPGA的平面圖。
具體實(shí)施例方式諸如可程序邏輯組件的復(fù)合IC經(jīng)常具有藉由形成于一半導(dǎo)體基板上的介電材料層所分開的數(shù)個(gè)圖案化金屬層，其用于接線連接與其它功能。本發(fā)明的一些實(shí)施例可適于現(xiàn)存CMOS處理程序，藉由運(yùn)用形成期望的圖案于適當(dāng)金屬層的屏蔽(mask)及通過金屬間的介電質(zhì)(IMD ；inter-metal dielectric)層或?qū)娱g的介電質(zhì)(ILD ；inter-layer dielectric)的通路(via)。通路運(yùn)用數(shù)種現(xiàn)有技術(shù)的任一者所形成，諸如接觸插頭 (contact plug)、金屬鑲嵌(damascene)或雙金屬鑲嵌技術(shù)。同理，傳導(dǎo)板條運(yùn)用數(shù)種現(xiàn)有技術(shù)的任一者所形成，諸如薄膜金屬蝕刻(etch)、薄膜金屬升離(lift-off)、金屬鑲嵌與雙金屬鑲嵌技術(shù)。于一些實(shí)施例，該等傳導(dǎo)層的一是一聚硅或硅化物層。于再一個(gè)實(shí)施例， 于半導(dǎo)體基板的一傳導(dǎo)井形成一電容器平板或一遮蔽的一部分。本發(fā)明的實(shí)施例是稱作為「纜線(cabled)」，因?yàn)殡姎膺B接至電容器的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線(諸如水平絲線或垂直柱(column))是由連接至電容器的其它節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線所環(huán)繞， 類似于一傳導(dǎo)套(sheath)如何環(huán)繞一同軸電纜的一中心導(dǎo)線以遮蔽內(nèi)部導(dǎo)線免于電氣噪聲。一些實(shí)施例運(yùn)用水平絲線，其連接至一第一節(jié)點(diǎn)(其于一特定實(shí)施例為于一 IC的一切換電容器的一頂部節(jié)點(diǎn))，藉由電氣連接至一第二節(jié)點(diǎn)(例如底部節(jié)點(diǎn))的絲線所環(huán)繞， 形成于多層且借著傳導(dǎo)通路所互連。其它實(shí)施例是形成連接至第一節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)柱，其藉由連接至第二節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)柵格所環(huán)繞。傳導(dǎo)柵格于連續(xù)的金屬層中形成且借著通路所互連， 該等通路提供對于傳導(dǎo)柱的對應(yīng)通路的附加的側(cè)向電容。具有良好的噪聲遮蔽的高的比電容(specific capacitance)是達(dá)成。圖IA是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種整合電容器的一部分100的等角視圖。該視圖顯示該整合電容器的傳導(dǎo)部分且介電材料是為了說明而移除。熟悉后端IC處理技術(shù)的人士了解的是諸如二氧化硅或基于流體的介電材料的介電材料層是填充于傳導(dǎo)部分之間的空間。整合電容器具有傳導(dǎo)垂直面板(「傳導(dǎo)簾幕」)102、104且于交插的垂直面板105、 106交替，其中，于后端堆棧的連續(xù)層，連接至電容器的第一節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)組件是與連接至電容器的第二節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)組件交替。傳導(dǎo)簾幕102具有水平伸展(即沿著X方向)的形成于連續(xù)圖案化金屬層的多個(gè)傳導(dǎo)絲線108、110、112、114、116及連接于X方向的連續(xù)圖案化金屬層的絲線的傳導(dǎo)通路118、120，以形成由X與Z方向所定義的平面的一傳導(dǎo)平板。傳導(dǎo)簾幕連接至整合電容器的電氣節(jié)點(diǎn)的一者，且于一個(gè)特定實(shí)施例，傳導(dǎo)簾幕連接至一種切換整合電容器的底部節(jié)點(diǎn)。于一個(gè)特定實(shí)施例，傳導(dǎo)絲線是金屬線跡，諸如 運(yùn)用金屬鑲嵌或雙金屬鑲嵌技術(shù)所形成者。于一個(gè)特定實(shí)施例，傳導(dǎo)通路亦為運(yùn)用一種雙金屬鑲嵌技術(shù)所形成。交插的垂直平面105、106具有連接至整合電容器的第一節(jié)點(diǎn)的水平傳導(dǎo)絲線 122、126、130且交插連接至整合電容器的第二節(jié)點(diǎn)的水平傳導(dǎo)絲線124、128。第二節(jié)點(diǎn)的水平傳導(dǎo)絲線124是由第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)絲線122、110、126、132(且更進(jìn)一步為例如108、 112的對角絲線)所環(huán)繞。此提供于第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的高的比電容，且亦電氣遮蔽第二節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線124(其于一特定實(shí)施例為一種整合切換電容器的頂部節(jié)點(diǎn))免于自其它IC構(gòu)件與線跡的電子噪聲與交接耦合。藉由底部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)組件(例如于傳導(dǎo)簾幕102、104的傳導(dǎo)絲線與通路及傳導(dǎo)絲線122、126、130)的頂部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)組件(例如傳導(dǎo)絲線124、128)的遮蔽是期待，舉例而言，用于確保于IC的低失真的取樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。于再一個(gè)實(shí)施例，一選用式接地遮蔽是運(yùn)用以遮蔽該底部節(jié)點(diǎn)免于電子噪聲與交接耦合。如運(yùn)用于本文，術(shù)語「環(huán)繞」意指的是連接至電容器的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的一導(dǎo)線(例如頂部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線124)的各個(gè)主表面(即頂部、底部、與二側(cè))是相鄰于連接至電容器的其它節(jié)點(diǎn)的一導(dǎo)線(例如底部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線122、 108、110、126、132)。于最上方金屬層(參閱例如圖IB的M5，絲線122、108形成于其上)的傳導(dǎo)絲線均為連接至該電容器的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如底部節(jié)點(diǎn))。其它金屬層亦具有連接至單一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)組件，諸如于圖IB所示的M3與Ml層。于此等單節(jié)點(diǎn)層的傳導(dǎo)絲線是可由傳導(dǎo)交接(cross)件所交叉連接，以形成一傳導(dǎo)的柵格平板(比較圖2A的參考符號208)。電氣連接至頂部節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)絲線可運(yùn)用例如在該等絲線的一端的匯流條與通路(未顯示)而互連。于再一個(gè)實(shí)施例，附加底部節(jié)點(diǎn)的一橫向傳導(dǎo)簾幕(即于由Y與Z方向所定義的平面)，使得連接至頂部節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)絲線的末端是覆蓋。替代而言，交接件(即于Y方向) 互連于一層的絲線與于該層的其它絲線。提供一間隙(未顯示)以允許交叉連接。舉例而言，于絲線132的一間隙將允許一交接件自絲線IM延伸至絲線125。于連接至底部節(jié)點(diǎn)且由Z與Y軸所定義的平面的一傳導(dǎo)簾幕是選用式納入，以遮蔽連接至頂部節(jié)點(diǎn)的絲線124、 125的末端表面。對于頂部節(jié)點(diǎn)的連接可透過最頂或最底的底部節(jié)點(diǎn)層而引導(dǎo)，或沿著該等互連的頂部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線的一端或另一端(參閱例如圖2A的參考符號218)而向外。于一個(gè)特定實(shí)施例，一底部節(jié)點(diǎn)層遮蔽自該整合電容器的頂部節(jié)點(diǎn)至對于一種切換電容器實(shí)施的開關(guān)的連接的一線跡。于線跡與底部節(jié)點(diǎn)遮蔽之間的電容是附加至該整合電容器的電容。術(shù)語「頂部」節(jié)點(diǎn)與「底部」節(jié)點(diǎn)是無須關(guān)于相對于IC或其它結(jié)構(gòu)的該等節(jié)點(diǎn)的實(shí)際方位，而是運(yùn)用為權(quán)宜的術(shù)語。于一些電路應(yīng)用，一電容器的頂部節(jié)點(diǎn)指出該節(jié)點(diǎn)為連接至一放大器或其它組件的一高阻抗或高增益埠。于一種芯片上系統(tǒng)(SoC ； system-on-chip)，于一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC ；analog-to-digital converter)的準(zhǔn)確度是相依于在頂部節(jié)點(diǎn)(對于除了底部節(jié)點(diǎn)外的所有其它節(jié)點(diǎn))的寄生電容(Ctop)與于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的有用浮動(dòng)訊號電容的電容(Csig)的比值。遮蔽頂部平板免于接地電流或電壓供應(yīng)變動(dòng)是期待，使得Ctop是維持為低。運(yùn)用底部節(jié)點(diǎn)以實(shí)質(zhì)環(huán)繞頂部節(jié)點(diǎn)來隔離該頂部節(jié)點(diǎn)免于耦合于電路的其它節(jié)點(diǎn)，藉由實(shí)質(zhì)形成圍繞該頂部節(jié)點(diǎn)的法拉第殼的一部分， 且于一些實(shí)施例，使得該頂部節(jié)點(diǎn)為疏遠(yuǎn)于IC的其它傳導(dǎo)組件。熟悉此技術(shù)的人士所了解的是對于頂部節(jié)點(diǎn)的電氣連接是通過底部節(jié)點(diǎn)遮蔽所作成，且因此底部節(jié)點(diǎn)遮蔽是非完全環(huán)繞頂部節(jié)點(diǎn)。電容器概括為有用于廣泛的種種集成電路及于廣泛的種種應(yīng)用。舉例而言，一或多個(gè)電容器可有用于一種切換電容器網(wǎng)絡(luò)，諸如于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器或作為針對于AC發(fā)訊的解耦合或?yàn)V波電容器(例如于MGT)。概括而言，本文所述的電容器結(jié)構(gòu)可有用于需要電容的任何應(yīng)用。注意一電容器概括視為一種二端子組件，且如本文所述的「頂部」與 「底部」節(jié)點(diǎn)概括對應(yīng)于電容器的此兩個(gè)端子。因此，下述的結(jié)構(gòu)可視為(例如電氣)連接至一個(gè)節(jié)點(diǎn)或另一個(gè)節(jié)點(diǎn)、或形成一節(jié)點(diǎn)的部分者。一節(jié)點(diǎn)是未分開所連接的電容結(jié)構(gòu)， 而是彼等結(jié)構(gòu)可形成一節(jié)點(diǎn)的部分者。設(shè)計(jì)規(guī)則典型為具有一最大線跡(絲線)寬度，且整合電容器100的諸層(諸如 頂部、中間與底部140層)是由傳導(dǎo)板條而非為一連續(xù)傳導(dǎo)平板所形成。于一替代實(shí)施例， 底部傳導(dǎo)層是形成于一聚硅或硅化物層而非為圖案化于一金屬層，且形成為一連續(xù)的傳導(dǎo)平板。于一些實(shí)施例，其它層可形成為連續(xù)的傳導(dǎo)平板，視制程的限制而定。舉例而言，較寬的金屬板條或平坦的金屬平板可用于一些實(shí)施例。作為另一個(gè)實(shí)例，于多個(gè)聚合(poly) 制程，多個(gè)聚合連續(xù)的傳導(dǎo)平板是可運(yùn)用。此外，于一些情形，「溝渠」接點(diǎn)或通路是可運(yùn)用， 其可提高該等簾幕的電容效應(yīng)與遮蔽效應(yīng)。于電容器的節(jié)點(diǎn)之間的電容是藉由連接至底部節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)組件與連接至頂部節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)組件之間的電容耦合而建立，如于此技術(shù)為眾所周知。雖然于傳導(dǎo)絲線之間的水平與垂直間距顯示為約相等，于多種IC制造技術(shù)，于圖案化金屬層之間的垂直分隔是大于一圖案化金屬層內(nèi)的傳導(dǎo)絲線之間的最小所需分隔。為了論述，于一層內(nèi)的傳導(dǎo)絲線之間 (諸如于頂部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線124與底部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線132之間)的電容將稱作為橫向電容，且于頂部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線1 與底部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線1 或122之間的電容將稱作為垂直電容。于深次微米制程，若絲線間的間距是充分接近，相鄰絲線的每單位長度的橫向電容可為大于垂直電容。于一些實(shí)施例，種種組件的間距與寬度是可變化。舉例而言，非最小的寬度及/或間距是可運(yùn)用，其可改良制造能力或可靠度。概括而言，尺寸是可選取以符合特定應(yīng)用的需要。圖IB是圖IA的整合電容器的側(cè)視圖，該種整合電容器是納入于一種集成電路的后端層。后端層包括五個(gè)金屬層機(jī)123、114、115及介于其間的介電層IMD2、IMD3、IMD4、 IMD5。傳導(dǎo)通路(諸如傳導(dǎo)通路120)連接傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，諸如傳導(dǎo)絲線110、112。于一特定實(shí)施例，傳導(dǎo)通路與金屬層運(yùn)用雙金屬鑲嵌與化學(xué)機(jī)械拋光(CMP ；chemical-mechanical polishing)技術(shù)所形成。于一替代實(shí)施例，一聚硅層、硅化物層或摻雜(doped)半導(dǎo)體(即 形成于一半導(dǎo)體晶圓的一傳導(dǎo)井)是運(yùn)用于一或多個(gè)下方傳導(dǎo)層。于再一個(gè)實(shí)施例，聚硅層、硅化物層或摻雜半導(dǎo)體是形成一連續(xù)的傳導(dǎo)平板而非為傳導(dǎo)絲線。于又一個(gè)替代者，一聚硅層、硅化物層或摻雜半導(dǎo)體是運(yùn)用以形成一接地遮蔽，其遮蔽于Ml層的底部節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)絲線。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種具有垂直纜線絲線的整合電容器200的一部分的等角視圖。術(shù)語「纜線(cabled)」指稱電氣連接至電容器的一第一節(jié)點(diǎn)的垂直絲線202、204為延伸通過電氣連接至電容器的一第二節(jié)點(diǎn)的一柵格平板208的孔口，俾使該等垂直絲線由第二節(jié)點(diǎn)導(dǎo)線所環(huán)繞，類似于一種同軸電纜的覆層如何環(huán)繞中心導(dǎo)線。一第一傳導(dǎo)基質(zhì)(matrix)是由垂直傳導(dǎo)絲線202、204、206與于一中間層(參閱 圖3的參考符號216)的交接件(參閱圖3的參考符號212、214)所形成。一中心分接頭 218延伸通過形成于第三金屬層的一周邊遮蔽導(dǎo)線221的一間隙219且允許電氣連接至第一傳導(dǎo)基質(zhì)的一分配柵格，否則由該周邊遮蔽導(dǎo)線所實(shí)質(zhì)環(huán)繞。于一特定實(shí)施例，第一傳導(dǎo)基質(zhì)連接至整合電容器的頂部節(jié)點(diǎn)，第二傳導(dǎo)基質(zhì)連接至整合電容器的底部節(jié)點(diǎn)且提供針對于頂部節(jié)點(diǎn)的遮蔽。中心分接頭218提供該分配柵格的電氣連接及對于相反方向延伸自該分配柵格至整合電容器的一節(jié)點(diǎn)的垂直傳導(dǎo)絲線的電氣連接。于一替代實(shí)施例，周邊遮蔽的一側(cè)邊是省略，諸如當(dāng)電容器為階梯化以形成一電容器數(shù)組。于該等實(shí)施例，單一個(gè)底部節(jié)點(diǎn)遮蔽可由兩個(gè)相鄰的電容器所共享，或是選用為省略。注意雖然于本文稱為一 「中心分接頭(tap)」，對于第一傳導(dǎo)基質(zhì)的連接是可于任何點(diǎn)作成，例如沿著邊緣，且可于任一個(gè)適合的層作成，諸如M2或M4。第二傳導(dǎo)基質(zhì)是由在一分配柵格(例如中心分接頭218為形成于其的層)的上方與下方的柵格平板208、209、210、211所形成。于一特定實(shí)施例，最下方的平板層209形成于一聚硅或硅化物層而如同一連續(xù)薄片。垂直傳導(dǎo)絲線是自該分配層(參閱例如圖3) 與傳導(dǎo)通路220、222而上下延伸。柵格平板實(shí)質(zhì)為具有孔口的傳導(dǎo)柵格，互補(bǔ)節(jié)點(diǎn)平板的垂直傳導(dǎo)絲線(例如頂部節(jié)點(diǎn)平板的垂直傳導(dǎo)絲線)延伸通過該等孔口。于一特定實(shí)施例，一垂直傳導(dǎo)絲線自該分配層而朝上延伸，且一對應(yīng)的垂直傳導(dǎo)絲線自該分配層而朝下延伸。此配置提供自該分配層與中心分接頭的電容器阻抗的較低且較平均分配的電阻與電感分量，相較于運(yùn)用連接在其端點(diǎn)的長絲線(指部)的一種類似設(shè)計(jì)。圖2B是圖2A的整合電容器的橫截面，如沿著截面線B-B所看出。僅有第一與第二傳導(dǎo)基質(zhì)的截面部分顯示，且中間的介電材料是為了說明清楚而省略。柵格平板208與 210環(huán)繞傳導(dǎo)絲線223與自形成于中間金屬層M3的一交接件2 而延伸于兩個(gè)方向的其它傳導(dǎo)絲線。傳導(dǎo)通路(諸如傳導(dǎo)通路220)電氣連接形成于連續(xù)金屬層M4、M5的柵格平板208、210。類似的傳導(dǎo)通路連接形成于相鄰金屬層機(jī)、112、10、114、115的其它的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。于一替代實(shí)施例，諸層是移位，使得最低層(圖示為Ml)是一聚合層，其形成為一連續(xù)的薄片而非為絲線。整合電容器的替代實(shí)施例形成于具有較多或較少的金屬層的后端堆棧。舉例而言，類似于圖2A的整合電容器200的一種整合電容器形成于具有四個(gè)金屬層的一后端堆棧，藉由形成最底部的柵格平板與頂部節(jié)點(diǎn)基質(zhì)的垂直傳導(dǎo)絲線的末端于一聚硅或硅化物層(「聚合」層)。于再一個(gè)實(shí)施例，垂直絲線終止于Ml層且該聚合層形成一節(jié)點(diǎn)遮蔽平板。一節(jié)點(diǎn)平板可形成于聚合層，如為一連續(xù)的薄片而非為一組的傳導(dǎo)板條(絲線)或傳導(dǎo)柵格。替代而言，最底部的柵格平板形成于一半導(dǎo)體基板的一傳導(dǎo)井，且接點(diǎn)運(yùn)用以電氣連接該傳導(dǎo)井至底部節(jié)點(diǎn)的金屬基質(zhì)，因此允許根據(jù)一實(shí)施例的一種整合電容器形成具有三個(gè)金屬層的一后端堆棧，運(yùn)用該聚合層。同理，附加的金屬層允許延伸該頂部節(jié)點(diǎn)的垂直傳導(dǎo)絲線且形成圍繞于其的關(guān)聯(lián)的柵格平板。圖2C是圖2A的整合電容器的橫截面，如沿著截面線C-C所看出。僅有第一與第二傳導(dǎo)基質(zhì)的截面部分顯示，介于其間的介電材料是為了說明清楚而省略。頂部節(jié)點(diǎn)交接件214由底部節(jié)點(diǎn)的傳導(dǎo)絲線所環(huán)繞，該等傳導(dǎo)絲線形成于整合電容器的一分配層的一三維傳導(dǎo)基質(zhì)。上方柵格平板225的一部分(其為了于圖3的說明而移除)與下方柵格平板 2M顯示于橫截面。圖3是圖2A的整合電容器的等角視圖，一些層是移除以說明該種整合電容器的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。連接至底部節(jié)點(diǎn)的一柵格平板2M是在連接至頂部節(jié)點(diǎn)的一分配柵格2 的下方。分配柵格具有交接件212、214，其連接自該分配層(例如M3)而延伸于相反方向的垂直絲線。頂部節(jié)點(diǎn)分配層形成于中間層，但是替代而言為形成于其它層。于一些實(shí)施例， 垂直絲線是相較于相反方向而進(jìn)一步延伸于一個(gè)方向(即徹底較多的金屬層)。圖4是類似于圖2A的實(shí)施例的整合電容器400的等角視圖，具有根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的平板包覆(encasing)402。平板包覆是覆蓋該頂部節(jié)點(diǎn)的垂直傳導(dǎo)絲線的頂端且提供對于頂部節(jié)點(diǎn)的附加的遮蔽，而且提高該整合電容器的每單位面積的比電容，由于傳導(dǎo)絲線的末端是電容式耦合于平板包覆。于此實(shí)施例，最低的傳導(dǎo)柵格平板404形成于一聚硅或硅化物層(「聚合」層)，且金屬層M1、M2、M3、M4是運(yùn)用以形成該整合電容器的傳導(dǎo)基質(zhì)， 連同該聚合層及金屬層M5。因此，包括平板包覆402的整合電容器400達(dá)成于一種五個(gè)金屬層的后端堆棧。注意所述的層的型式與數(shù)目僅為實(shí)例，且于一些實(shí)施例，可運(yùn)用其它適合層，且可運(yùn)用任何數(shù)目個(gè)層。舉例而言，運(yùn)用的層可取決于可利用于制程的層的型式與數(shù)目，且其它配置將對于熟悉此技術(shù)人士為顯而易見。概括而言，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可運(yùn)用任何適合層及任意數(shù)目個(gè)層。圖5是一種FPGA 500半導(dǎo)體裝置的平面圖，納入根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種整合電容器。FPGA 500包括CMOS部分于數(shù)個(gè)功能方塊，諸如于RAM與邏輯，且為運(yùn)用一種CMOS制程所制造。根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的一或多個(gè)整合電容器555納入于FPGA的數(shù)個(gè)功能方塊的任一者，諸如一頻率電路505、多重千兆位收發(fā)器501、或其它的功能方塊；于多個(gè)功能方塊之內(nèi)；或于FPGA 500的一實(shí)體區(qū)段或部分之內(nèi)。整合電容器555特別期待于電容器的一或兩個(gè)端子為切換的應(yīng)用，且其包括頂部節(jié)點(diǎn)遮蔽的實(shí)施例更期待于頂部節(jié)點(diǎn)連接至或切換至于FPGA 500的一種電路的一高阻抗或高增益節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用。FPGA架構(gòu)包括多個(gè)不同的可程序瓦塊(tile)，包括多重千兆位收發(fā)器 (MGT ；multi-gigabit transceiver) 501 > 可組態(tài)邏輯方塊(CLB ；configurable logic block) 502、隨機(jī)存取內(nèi)存方塊(BRAM，random access memory block) 503、輸入 / 輸出方塊(I0B ；input/output block) 504、組態(tài)與頻率邏輯(C0NFIG/CL0CK) 505、數(shù)字訊號處理 (DSP ；digital signal processing)方塊 506、專用輸入 / 輸出(1/0)方塊 507(例如組態(tài)埠與頻率埠)及其它可程序邏輯508，諸如數(shù)字頻率管理器、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器、系統(tǒng)監(jiān)視邏輯等等。一些FPGA亦包括專屬處理器(PROC)方塊510。于一些FPGA，各個(gè)可程序瓦塊包括一可程序互連組件(INT interconnect) 511， 其具有往返于各個(gè)相鄰?fù)邏K的一對應(yīng)互連組件的標(biāo)準(zhǔn)化連接。因此，一起作用的可程序互連組件實(shí)施針對于圖標(biāo)的FPGA的可程序互連結(jié)構(gòu)?？沙绦蚧ミB組件(INT) 511亦包括往返于相同瓦塊內(nèi)的可程序邏輯組件的連接，如由包括在圖5的頂部的實(shí)例所示。舉例而言，一 CLB 502可包括可程序規(guī)劃以實(shí)施使用者邏輯的一可組態(tài)邏輯組件(CLE ；configurable logic element) 512 加上單一個(gè)可程序互連組件(INT) 511。除了一或多個(gè)可程序互連組件之外，一 BRAM 503可包括一 BRAM邏輯組件(BRL，BRAM logic element) 513。典型而言，納入于一瓦塊的互連組件的數(shù)目視該瓦塊的高度而定。于描繪的實(shí)施例，一 BRAM瓦塊具有如同四個(gè)CLB的相同高度，但是其它數(shù)目(例如五個(gè))亦可運(yùn)用。除了適當(dāng)數(shù)目的可程序互連組件之外，一 DSP瓦塊506可包括一 DSP邏輯組件(DSPL; DSP logic element) 514ο除了一個(gè)實(shí)例的可程序互連組件(INT) 511之外，一 IOB 504可包括例如兩個(gè)實(shí)例的輸入/輸出邏輯組件(I0L ;input/output logic element) 5150如將為熟悉此技術(shù)人士所明白，舉例而言，連接至1/0邏輯組件515的實(shí)際1/0墊是運(yùn)用在種種圖標(biāo)邏輯方塊的上方的迭層金屬所制造，且典型為未限定于輸入/輸出邏輯組件515的區(qū)域。于描繪的實(shí)施例，接近芯片的中央的柱狀區(qū)域(于圖5所示為陰影處)用于組態(tài)、頻率與其它控制邏輯。利用于圖5所示的架構(gòu)的一些FPGA包括附加的邏輯方塊，瓦解構(gòu)成FPGA大部分者的規(guī)則的柱狀結(jié)構(gòu)。附加的邏輯方塊可為可程序方塊及/或?qū)龠壿嫛Ｅe例而言，于圖 5所示的處理器(PROC)方塊510跨越數(shù)行的CLB與BRAM。注意圖5僅意圖以說明一個(gè)范例的FPGA架構(gòu)。于一行(column)的邏輯方塊的數(shù)目、諸行的相對寬度、行的數(shù)目與順序、納入于諸行的邏輯方塊的型式、邏輯方塊的相對尺寸及包括在圖5的頂部的互連/邏輯實(shí)施純?nèi)粸榉独再|(zhì)。舉例而言，于一實(shí)際FPGA，典型包括超過一個(gè)相鄰行的CLB而無論該等CLB出現(xiàn)在何處，以利于使用者邏輯的有效率的實(shí)施。盡管前文描述根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)觀點(diǎn)的示范實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)觀點(diǎn)的其它與進(jìn)一步實(shí)施例可設(shè)計(jì)而未脫離其范疇，本發(fā)明的范疇由隨后的申請專利范圍與其等效者所決定。列出步驟的申請專利范圍非意指該等步驟的任何順序。商標(biāo)是其各自擁有者的財(cái)產(chǎn)權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種于集成電路(IC)中的電容器，包含一分配柵格，形成于該集成電路的一第一圖案化金屬層；一第一垂直傳導(dǎo)絲線，連接至該分配柵格且沿著一第一方向延伸而離開該分配柵格；一第二垂直傳導(dǎo)絲線，連接該分配柵格且沿著相對該第一方向的一第二方向延伸而離開該分配柵格；一第一柵格平板，形成于鄰近于該第一圖案化金屬層的一第二圖案化金屬層，該第一柵格平板環(huán)繞于該第二圖案化金屬層的該第一垂直傳導(dǎo)絲線；一第二柵格平板，形成于鄰近于該第一圖案化金屬層的一第三圖案化金屬層，該第一圖案化金屬層配置于該第二圖案化金屬層與該第三圖案化金屬層之間，該第二柵格平板環(huán)繞于該第三圖案化金屬層的該第二垂直傳導(dǎo)絲線，其中，該分配柵格、該第一垂直傳導(dǎo)絲線與該第二垂直傳導(dǎo)絲線連接且形成該電容器的一第一節(jié)點(diǎn)的一部分，且該第一柵格平板與該第二柵格平板連接且形成該電容器的一第二節(jié)點(diǎn)的一第一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中，該第一節(jié)點(diǎn)是于該IC的一切換電容器的一頂部節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電容器，其中，該第一圖案化金屬層更包括連接且形成該第二節(jié)點(diǎn)的一第二部分的一周邊遮蔽導(dǎo)線，其至少部分環(huán)繞于該第一圖案化金屬層的該分配柵格。
4.如權(quán)利要求3所述的電容器，其中，該第一圖案化金屬層更包括一中心分接頭，其延伸通過于該周邊遮蔽導(dǎo)線的一間隙至該分配柵格。
5.如權(quán)利要求1至4項(xiàng)任一所述的電容器，更包含在該第一圖案化金屬層的上方的一第一數(shù)目個(gè)柵格平板以及在該第一圖案化金屬層的下方的一第二數(shù)目個(gè)柵格平板，該第一垂直傳導(dǎo)絲線是由該等第一數(shù)目個(gè)柵格平板的各者所環(huán)繞，且該第二垂直傳導(dǎo)絲線是由該等第二數(shù)目個(gè)柵格平板的各者所環(huán)繞。
6.如權(quán)利要求5所述的電容器，其中，該等第一數(shù)目個(gè)柵格平板是等于該等第二數(shù)目個(gè)柵格平板。
7.如權(quán)利要求5所述的電容器，其中，該等第二數(shù)目個(gè)柵格平板的一者是形成于該IC 的一聚硅或硅化物層。
8.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中，該第一柵格平板透過該分配柵格而連接至該第二柵格平板。
9.如權(quán)利要求1所述的電容器，更包含延伸通過且由該第一柵格平板所環(huán)繞的一第一多個(gè)垂直傳導(dǎo)絲線以及延伸通過且由該第二柵格平板所環(huán)繞的一第二多個(gè)垂直傳導(dǎo)絲線。
10.如權(quán)利要求9所述的電容器，更包含覆蓋該等第一多個(gè)垂直傳導(dǎo)絲線的第一端的一第一平板包覆，該第一平板包覆連接至該第二節(jié)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的電容器，更包含覆蓋該等第二多個(gè)垂直傳導(dǎo)絲線的第二端的一第二平板包覆，該第二平板包覆連接且形成該第二節(jié)點(diǎn)的一第三部分。
12.如權(quán)利要求11所述的電容器，其中，該第二平板包覆形成于該IC的一聚硅或硅化物層。
13.如權(quán)利要求1至12項(xiàng)任一所述的電容器，其中，該電容器位于一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
14.如權(quán)利要求1至13項(xiàng)任一所述的電容器，其中，該電容器位于一收發(fā)器。
15.如權(quán)利要求1至14項(xiàng)任一所述的電容器，其中，該集成電路是一現(xiàn)場可程序門陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種于集成電路(IC)中的電容器(200)具有形成于集成電路的一第一圖案化金屬層的一分配柵格(226)與連接至分配柵格且沿著一第一方向延伸而離開分配柵格的一第一垂直傳導(dǎo)絲線(202)。一第二垂直傳導(dǎo)絲線(203)連接至分配柵格且于相反方向延伸。第一與第二柵格平板(225、224)形成于第一圖案化金屬層的上方與下方的金屬層。柵格平板環(huán)繞第一與第二垂直傳導(dǎo)絲線。分配柵格、第一垂直傳導(dǎo)絲線與第二垂直傳導(dǎo)絲線連接且形成電容器的一第一節(jié)點(diǎn)的一部分，第一柵格平板與第二柵格平板連接且形成電容器的一第二節(jié)點(diǎn)的一部分。
文檔編號H01L27/08GK102224567SQ200980146568
公開日2011年10月19日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者派翠克·J··昆恩 申請人:吉林克斯公司