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JPH11154731A - 金属間キャパシタのインプリメンテーション - Google Patents

金属間キャパシタのインプリメンテーション

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JPH11154731A
JPH11154731A JP10274259A JP27425998A JPH11154731A JP H11154731 A JPH11154731 A JP H11154731A JP 10274259 A JP10274259 A JP 10274259A JP 27425998 A JP27425998 A JP 27425998A JP H11154731 A JPH11154731 A JP H11154731A
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Japan
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capacitor
layer
substrate
intermetallic
metallization
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JP10274259A
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ボヌール ブリュノ
Veronique Tournier
トゥルニエ ヴェロニク
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STMicroelectronics SA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力供給を害するスイッチングノイズの影響
を受けない多層集積回路の金属間キャパシタ及びそのイ
ンプリメンテーションの方法を提供する。 【解決手段】 これは、P型基板から少なくとも5つの
メタライゼーションのレベルを含んでいる。本発明の方
法は、キャパシタの端のメタライゼーションレベルの部
分の一方の側に、基板と最後のメタライゼーションレベ
ルとは異なるバイアス可能なレベルの少なくとも1つの
部分を残させる段階と、少なくともキャパシタ上で且つ
基板の部分に、2つのバイアス可能部分をバイアスする
段階とからなる。また、本発明の金属間キャパシタは、
キャパシタの端部分の2つのレベルが、バイアス可能な
レベルの一部分によって、基板及び最後のメタライゼー
ションレベルから、それぞれ分離されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層集積回路のキ
ャパシタのインプリメンテーションに関する。本発明
は、より詳細にはデジタル部及びアナログ部を含むコン
パウンド集積回路に適する。
【0002】
【従来の技術】CMOS技術のコンパウンド集積回路に
おいて、MOSトランジスタは、それらが回路のアナロ
グ部か又はデジタル部のどちらかに属するかによって、
異なるブロックに通常分けられている。アナログブロッ
ク及びデジタルブロックは、通常、互いに分離して、即
ち集積回路の異なるリードを用いて供給される。
【0003】いくつかの金属層を有するHCMOS技術
において、キャパシタは、通常、低メタライゼーション
レベルとすぐ上のレベルとの間に作られる。キャパシタ
の表面の大きさを減少するために、キャパシタは、通
常、低金属層部分の一方の側で2つの対称なキャパシタ
の組立によって作られる。
【0004】図1は、いくつかの金属層を有するHCM
OS技術におけるキャパシタの従来の実施形態を概略的
に表している。MOSトランジスタを形成したP型基板
1の上に、連続デポジションと、ポリシリコン層2及び
いくつかの金属層3及び4のエッチングとが提供され
る。第2のポリシリコン層が提供されている。各層は、
通常、シリコン酸化物からなる誘電体層によって2つの
隣接する層を分離している。
【0005】本発明において、「メタライゼーションレ
ベル」は、ポリシリコン層又は金属層で参照される。
【0006】図1において、キャパシタは、層3及び層
4と層2及び層3との間のそれぞれ2つの金属間キャパ
シタC1及びC2から形成される。キャパシタの第1の
端子6は、中間層3に接触するパッドから形成される。
キャパシタの第2の端子7は、層2及び層4に接続され
る接触パッドから形成され、従ってキャパシタC1及び
C2は並列となる。他のレベルは、通常、例えば、異な
る素子から正供給電位Vddへの接続のトラックを形成
するために用いられる少なくとも1つの金属層5を、レ
ベル4の上に提供する。基板1は、電位Vssとなり、
通常グランドである。
【0007】層2と基板1との間に、及び端子6から層
3への接続のトラックと基板1との間に、迷容量Cp及
びC’pがそれぞれ提供される。同様に、層5のエッチ
パターン(又は他の上位メタライゼーションレベル)が
インプリメントされたキャパシタの上にこの層が提供さ
れるならば、迷容量(図示なし)は、層4と層5との間
に、及び端子6から層3への接続と層5との間に表され
る。
【0008】図2は、従って端子6及び7の間に作られ
たキャパシタCの等価で概略的な電気ダイアグラムが表
されている。明確には、迷容量のみが、基板1の側で考
慮されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】回路動作で生じる問題
は、キャパシタCの充電がノイズクロッシング容量Cp
及びC’pによって害され又は充電されることである。
グランドを害し、キャパシタの上に基板1を介して通過
する回路のデジタル部分からのスイッチングノイズのた
めに、この問題は、コンパウンド回路の特別なクリティ
カルとなる。
【0010】この問題の重要性は、キャパシタに対して
所望される信号対ノイズ比と、従ってこのキャパシタの
充電レベルの重要性とに依存する。キャパシタによって
格納された充電レベルが低下し、スイッチングノイズの
影響が大きくなる。
【0011】本発明は、サンプリングの蓄電キャパシタ
を必要とする称呼「自動零点規正」比較器を用いるアナ
ログ−デジタルコンバータの例となる用途に関する。
【0012】このようなコンバータにおいて、最小定量
化可能な素子は、リファレンス電圧の値と、コンバータ
のビット数との機能である。例えば、1.5ボルトのオ
ーダのリファレンス電圧について、最小定量化可能な素
子は、8ビットコンバータの場合、6〜7ミリボルトの
オーダになる。蓄電容量によって導かれたノイズは、供
給電圧から、及び従ってリファレンス電圧から実質的に
独立している。従って、最小定量化可能な素子の値の減
少は信号対ノイズ比を変更し、一方で、集積回路の縮小
化が消費電力を減少するために供給電圧を減少すること
につながる。
【0013】同じ問題が、どのような金属間蓄電キャパ
シタにも生じ、その充電レベルがスイッチングノイズに
対して無視できないことに注目すべきである。
【0014】本発明は、集積回路の電力供給器をポリュ
ートできるスイッチングノイズから独立した金属間蓄電
キャパシタを作ることを目的とする。
【0015】より詳細には、本発明は、多層集積回路の
金属間キャパシタのインプリメントの新しい方法を提供
することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、金属間
キャパシタの端メタライゼーションレベルの一方の側
に、そして回路の各メタライゼーションレベルの前に、
バイアス可能な層の2つの部分を残存させるようにす
る。従って、本発明によれば、バイアス可能な層の少な
くとも一部分が、基板と、キャパシタのメタライゼーシ
ョンの第1の端レベルの一部分との間に提供される。パ
イルの他方の端において、バイアス可能な層の少なくと
も一部分が、キャパシタのメタライゼーションの第2の
端レベルの部分と、通常、回路供給トラックを形成した
金属層との間に提供される。
【0017】本発明の他の特徴は、バイアス可能な層の
両方の部分が集積回路グランドに接続されていることで
ある。従って、本発明は、回路の厚み内に、金属間キャ
パシタの一方の側に2つの冷却領域を介在する。
【0018】より詳細には、本発明は、多層集積回路の
金属間キャパシタのインプリメンテーションの方法を提
供しており、該回路は、P型基板から少なくとも5つの
メタライゼーションのレベルを含んでおり、この方法
は、キャパシタの端のメタライゼーションレベルの一方
の側の部分に、基板と最後のメタライゼーションレベル
とは異なるバイアス可能なレベルの少なくとも1つの部
分を残存させる段階と、少なくともキャパシタ上で、基
板の電位に2つのバイアス可能部分をバイアスする段階
とを含む。
【0019】本発明の一実施形態によれば、キャパシタ
は3つのメタライゼーションレベルから形成されてお
り、該キャパシタの第1の端子は中間レベルに接触する
ように形成されており、第2の端子はキャパシタの端レ
ベルに共通に接触するように形成されている。
【0020】本発明は、また、P型基板から少なくとも
5つのメタライゼーションレベルを含んでおり、キャパ
シタの端部分を規定する2つのレベルが、バイアス可能
なレベルの一部分によって、基板と最後のメタライゼー
ションレベルとからそれぞれ分離されている、多層集積
回路をインプリメントした金属間キャパシタを含む。
【0021】本発明の一実施形態によれば、各バイアス
可能部分は、基板電位に接続されている。
【0022】本発明の一実施形態によれば、コンパウン
ド集積回路内のインプリメントに適しており、バイアス
可能な部分は、該集積回路のアナロググランドに直接接
続されている。
【0023】本発明の一実施形態によれば、第1、第2
及び第3の金属層の間に1つのポリシリコン層及び5つ
の金属層を含むHCMOS技術の回路内に、キャパシタ
がインプリメントされている。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の前述した目的、特徴及び
効果は、添付図面に関する限定しない特別の実施形態
を、以下に詳細に説明していく。
【0025】明確には、本発明の理解に必要な素子のみ
が、図面に表されており、以下に説明されている。
【0026】図3は、本発明による金属間キャパシタの
一実施形態を表している。
【0027】図3に表された実施形態は、メタライゼー
ションの6つのレベル、即ち基板21から、1つのポリ
シリコン層22と5つの金属層23、24、25、26
及び27とを含む技術でインプリメントされている。こ
のような技術において、本発明による金属間キャパシタ
は、第1、第2及び第3の金属層23、24及び25の
間に形成される。前述したように、キャパシタの表面の
大きさを最小にするために、キャパシタC1及びC2は
並列に係合されており、キャパシタの第1の端子6は層
24に接触して規定されており、第2の端子7は層23
及び25に共通に接触して規定されている。
【0028】上部金属層27は、例えば、集積回路素子
の正供給トラックが作られた層である。
【0029】本発明によれば、金属間キャパシタ上の基
板21及び層23の間に提供されたメタライゼーション
レベルの部分(ここでは、ポリシリコン層22)は、電
位Vss、即ちグランドにバイアスされる。同時に、第
4の金属層26は、キャパシタの上部で少なくともその
部分で、電位Vssにバイアスされる。
【0030】グランドへのポリシリコン層22の接続
は、キャパシタへの基板21を通過するスイッチングノ
イズの干渉を妨げる。
【0031】グランドへの第4の金属層26の接続は、
Vddにバイアスされた層27から、従って正スイッチ
ングピークから、キャパシタを保護する。
【0032】好ましくは、層22及び層26のバイアシ
ングは、デジタル部のグランドよりもスイッチングノイ
ズによって害され且つ影響を及ぼされることがずっと少
ない集積回路のアナログ部のグランドによって行われ
る。
【0033】本発明の利点は、金属間キャパシタが、基
板と、供給が行われる上部メタライゼーション層との異
なる2つのレベルの間に囲まれることである。グランド
へのこれら2つのレベルをバイアスすることによって、
キャパシタは2つの冷却領域の間に囲まれることにな
り、基板21及び第1のメタライゼーションレベルの間
と、最後のメタライゼーションレベル27及び最後から
2番目のメタライゼーションレベル26の間との迷容量
からそれを絶縁する。
【0034】実際に、層22がパッドによってグランド
に直接接続されるために、負荷が空にされ、層22と層
23との間に結合されない。更に、端子6への層24の
接続と基板21との間の迷容量(C’p、図1)が削減
され且つ除去される。
【0035】正供給側において、パッドを用いてグラン
ドへの層26の直接接続は、この接続が層26及び層2
7の間の迷容量を介する間接的な接続よりも低いインピ
ーダンスを表すことに効果がある。従って、迷容量が同
じ振幅のオーダであるけれども、層26によってもたら
されたグランドはノイズを含まない。特別な例として、
迷金属間容量の振幅のオーダは、20〜100フェムト
ファラッドのオーダであり、グランドへの接続の線のイ
ンピーダンスは数オームのオーダである。従って、通
常、数十MHzのオーダであるアナログ−デジタルコン
バータの動作周波数について、グランドへの接続の線の
インピーダンスは、迷容量のそれに対して完全に無視で
きるものである。
【0036】本発明は、1つのポリシリコン層及び4つ
の金属層を含む技術において、金属間キャパシタのイン
プリメンテーションに適合することに注目すべきであ
る。この場合、キャパシタは、しかしながら、基板と、
正供給器を受け入れる最後の金属層との異なる2つのグ
ランドレベルを有するこのキャパシタをフレーム化する
ためにのみ2つのメタライゼーションレベルの間で作ら
れる。同時に、本発明は、5つ以上の金属層を含む回路
に適する。
【0037】もちろん、本発明は、当業者によれば容易
にできるであろう種々の変更、修正及び改善をすること
ができる。特に、前述した説明の中でアナログ−デジタ
ルコンバータに適したキャパシタに作られるけれども、
本発明は、キャパシタが電荷転送に用いられ、且つ信号
対ノイズ比を改善することが所望されるいずれかの用途
に用いることができる。
【0038】このよな変更、修正及び改善はこの開示の
部分でしようとするものであり、本発明の技術的思想及
び見地の中でしようとするものである。従って、前述の
説明は、例としてのみであり、限定しようとするもので
はない。本発明は、特許請求の範囲及びそれらの均等物
に規定されたものにのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の金属間キャパシタの構成図である。
【図2】図1の構成図の等価回路図である。
【図3】本発明による金属間キャパシタの構成図であ
る。
【符号の説明】
1、21 基板、P型基板 2 ポリシリコン層 3、4 金属層 6 キャパシタの第1の端子 7 キャパシタの第2の端子 27 最後のメタライゼーションレベル 22、26 バイアス可能なレベル 23、25 端メタライゼーションレベル 24 中間メタライゼーションレベル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層集積回路の金属間キャパシタ(C)
    のインプリメンテーションの方法において、 P型基板(21)から少なくとも5つのメタライゼーシ
    ョンのレベルを含んでおり、 前記キャパシタの端メタライゼーションレベルの部分の
    一方の側に、前記基板と最後のメタライゼーションレベ
    ル(27)とは異なる、少なくとも1つの部分のバイア
    ス可能なレベル(22、26)を残存させる段階と、 少なくともキャパシタ上で、前記基板(21)の電位に
    2つのバイアス可能な部分をバイアスする段階とからな
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記キャパシタ(C1、C2)が3つの
    メタライゼーションレベル(23、24、25)から形
    成されており、該キャパシタの第1の端子(6)は中間
    レベル(24)に接触するように形成されており、第2
    の端子(7)は前記キャパシタの端レベル(23、2
    5)に共通に接触することによって形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 多層集積回路をインプリメントした金属
    間キャパシタにおいて、 P型基板(21)から少なくとも5つのメタライゼーシ
    ョンレベルを含んでおり、 前記キャパシタの端部分を規定する前記2つのレベル
    (23、25)は、バイアス可能なレベル(22、2
    6)の一部分によって、前記基板(21)及び最後のメ
    タライゼーションレベル(27)からそれぞれ分離され
    ていることを特徴とする金属間キャパシタ。
  4. 【請求項4】 各バイアス可能部分(22、26)は、
    前記基板電位に接続されることを特徴とする請求項3に
    記載のキャパシタ。
  5. 【請求項5】 コンパウンド集積回路内にインプリメン
    トされており、前記バイアス可能な部分(22、26)
    は、該集積回路のアナロググランドに直接接続されてい
    ることを特徴とする請求項3又は4に記載のキャパシ
    タ。
  6. 【請求項6】 前記第1、第2及び第3の金属層(2
    3、24、25)の間に、1つのポリシリコン層(2
    2)及び5つの金属層を含むHCMOS技術の回路内に
    インプリメントされていることを特徴とする請求項3か
    ら5のいずれか1項に記載のキャパシタ。
JP27425998A 1997-09-22 1998-09-11 金属間キャパシタ及びその実現方法 Expired - Lifetime JP3518798B2 (ja)

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FR9711966 1997-09-22

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EP (1) EP0903783B1 (ja)
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