[发明专利]层叠MIM电容器结构以及半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地说，本发明涉及一种层叠MIM电容器结构以及采用了该层叠MIM电容器结构的半导体器件。

背景技术

所谓的金属一绝缘体一金属MIM(Metal-Insulator-Metal)电容器作为电容元件被广泛应用在各种电路中。这种MIM电容器通常集成在多层互连结构中，从而MIM电容器形成多层互连结构的一部分。

图1示出传统的MIM电容器的示例。

如图1所示，传统的MIM电容器结构由金属、绝缘体、金属三层薄膜组成的夹心结构，具体地说，传统的MIM电容器结构包括一个金属层M2(作为MIM电容器的下极板)、另一个金属层M3、上极板B2以及绝缘电介质层A2。MTM电容器的上极板B2由一层光罩定义出，上、下两个平行电极板(金属层M1、上极板B1)之间为绝缘电介质层A2，由此构成一个固定电容元件。

进一步地，金属层M2和金属层M3间的通孔C 3从第一金属层M1引出一个节点来连接电容的下极板(金属层M2)。另一方面，金属层M2和上极板B2间的通孔C2引出一个节点来连接电容的上极板B2。

图2示出传统的层叠MIM电容器的示例。

如图2所述，传统的层叠MIM电容器实际上是将两个MIM电容器结构层叠起来。例如，如图2所述，可以在图1所示的MIM电容器结构下直接叠加一个MIM电容器结构，其中上一个MIM电容器结构的下层金属用作下一个MIM电容器结构的上层金属。

但是，对于现有技术的MIM电容器以及层叠MIM电容器，一方面，电容器的电容值会随着外加电压的改变而改变(由系数Vcc表示)；另一方面，电容器的电容值会随着温度的改变而改变(由系数Tcc表示)；公知的，电容值随着所加的电压或者温度变化而导致的变化越小电路的性能和稳定性越好，也就是Vcc和Tcc的绝对值越小越好，由于根据现有技术的层叠MIM电容器的系数Vcc和系数Tcc还较大，因此，会影响根据现有技术的层叠MIM电容的性能和稳定性，提供一种更小的Vcc和Tcc的电容越发重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种更佳性能更好稳定性的层叠MIM电容器结构、以及该层叠MIM电容器结构的半导体器件。

根据本发明的第一方面，提供了一种层叠MIM电容器结构，其包括层叠的第一MIM电容器和第二MIM电容器；其中，第一MIM电容器包括：作为第一MIM电容器的下极板的第一金属层、布置在第一金属层上表面的第一电介质层、布置在第一电介质层上表面的第一上极板、以及通过第一通孔与第一上极板连接的第二金属层；并且其中，第二MIM电容器包括：作为第二MIM电容器的下极板的第二金属层、布置在第二金属层上表面的第二电介质层、布置在第二电介质层上表面的第二上极板、以及通过第二通孔与第二上极板连接的第三金属层；其中，第一电介质层和第二电介质层之一采用二氧化硅作为材料，而第一电介质层和第二电介质层中的另一个采用氮化硅作为材料。

优选地，在上述层叠MIM电容器结构中，所述第一通孔和所述第二通孔中填充有导电金属。

优选地，在上述层叠MIM电容器结构中，第一MIM电容器和第二MIM电容器彼此并联。

优选地，在上述层叠MIM电容器结构中，第一金属层与第三金属层通过第四通孔、第五通孔、以及与第二金属层处于同一金属布线层的金属连线导电地连接在一起。

优选地，在上述层叠MIM电容器结构中，所述第四通孔和第五通孔中填充有导电金属。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的层叠MIM电容器结构的半导体器件。

通过利用根据本发明的层叠MIM电容器结构，使得上下两个电容器的材料不同，可以使得这两种不同材料的参数Vcc和参数Tcc的分别相互抵消，从而使得最后的层叠电容的Vcc和Tcc的绝对值更小，由此得到性能更佳和更稳定的层叠MIM电容器结构。并且，通过使得根据本发明的层叠MIM电容器结构的两个MIM电容器并联，在有效地使两个MIM电容器的参数Vcc和参数Tcc更小的同时，而且可以提供具有大电容值的层叠MIM电容器，相比于普通层叠MIM电容器具有更佳的性能和更好的稳定性。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示出现有技术的MIM电容器的示例。

图2示出现有技术的层叠MIM电容器的示例。

图3示出根据本发明实施例的层叠MIM电容器的示例。