JPH0969605A - 薄膜容量素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜容量素子およびその製造方法Info
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- JPH0969605A JPH0969605A JP24665295A JP24665295A JPH0969605A JP H0969605 A JPH0969605 A JP H0969605A JP 24665295 A JP24665295 A JP 24665295A JP 24665295 A JP24665295 A JP 24665295A JP H0969605 A JPH0969605 A JP H0969605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体基板の占有面積当たりの容量を増加さ
せるとともに、容量のばらつきや短絡不良を抑えること
ができる薄膜容量素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 平坦な表面を有する半導体基板1上に絶
縁膜2を設け、その上に薄膜電極3aを設ける。薄膜電
極3a上に選択的に突起電極3bを設け、薄膜電極3a
および突起電極3bにより下層電極3を構成する。下層
電極3上に絶縁膜4および上層電極5を順次積層しMI
Mキャパシタを構成する。
せるとともに、容量のばらつきや短絡不良を抑えること
ができる薄膜容量素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 平坦な表面を有する半導体基板1上に絶
縁膜2を設け、その上に薄膜電極3aを設ける。薄膜電
極3a上に選択的に突起電極3bを設け、薄膜電極3a
および突起電極3bにより下層電極3を構成する。下層
電極3上に絶縁膜4および上層電極5を順次積層しMI
Mキャパシタを構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜容量素子お
よびその製造方法に関し、特に、金属−絶縁体−金属(M
etal-Insulator-Metal) 構造を有するキャパシタ(以下
「MIMキャパシタ」という。)に適用して好適なもの
である。
よびその製造方法に関し、特に、金属−絶縁体−金属(M
etal-Insulator-Metal) 構造を有するキャパシタ(以下
「MIMキャパシタ」という。)に適用して好適なもの
である。
【0002】
【従来の技術】MIMキャパシタは、分布定数型素子よ
り少ない面積で容量素子を構成することができるので、
例えば衛星放送や携帯電話用のモノリシックマイクロ波
集積回路(MMIC)のように、高々10数GHz程度
の周波数帯域を扱うアナログ集積回路においては有効な
素子である。
り少ない面積で容量素子を構成することができるので、
例えば衛星放送や携帯電話用のモノリシックマイクロ波
集積回路(MMIC)のように、高々10数GHz程度
の周波数帯域を扱うアナログ集積回路においては有効な
素子である。
【0003】図11は従来のMIMキャパシタの断面構
造を示す。
造を示す。
【0004】図11に示すように、この従来のMIMキ
ャパシタは、平坦な表面を有する半導体基板101上に
絶縁膜102を介して順次積層された下層電極103、
絶縁膜104および上層電極105により構成されてい
る。
ャパシタは、平坦な表面を有する半導体基板101上に
絶縁膜102を介して順次積層された下層電極103、
絶縁膜104および上層電極105により構成されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のMIMキャパシタの占有面積は、電界効果トラン
ジスタ(FET)などの他の回路素子と比較して一般に
極めて大きいため、これがMMICなどのチップの面積
縮小を困難にする要因の一つとなっている。
従来のMIMキャパシタの占有面積は、電界効果トラン
ジスタ(FET)などの他の回路素子と比較して一般に
極めて大きいため、これがMMICなどのチップの面積
縮小を困難にする要因の一つとなっている。
【0006】そこで、MIMキャパシタの半導体基板の
占有面積当たりの容量を増加させるために種々の方法が
提案されている。これらの方法は、以下の四つの方法に
大別される。まず、第1の方法は、MIMキャパシタの
誘電体層である絶縁膜104を薄くする方法である。第
2の方法は、絶縁膜104の材料に高誘電率のものを使
用する方法である。第3の方法は、下層電極103、絶
縁膜104、上層電極105の各層を繰り返し積層した
多層構造にする方法である。第4の方法は、下層電極1
03に凹凸を設け、下層電極103および上層電極10
5の対向面積を増加させる方法である。
占有面積当たりの容量を増加させるために種々の方法が
提案されている。これらの方法は、以下の四つの方法に
大別される。まず、第1の方法は、MIMキャパシタの
誘電体層である絶縁膜104を薄くする方法である。第
2の方法は、絶縁膜104の材料に高誘電率のものを使
用する方法である。第3の方法は、下層電極103、絶
縁膜104、上層電極105の各層を繰り返し積層した
多層構造にする方法である。第4の方法は、下層電極1
03に凹凸を設け、下層電極103および上層電極10
5の対向面積を増加させる方法である。
【0007】しかしながら、第1の方法には、絶縁膜1
04の薄膜化によりその静電耐圧が劣化するという問題
による限界がある。また、第2の方法には、高誘電率の
材料の成膜のために工程の増加が避けられないという欠
点がある。また、第3の方法については、電極層の数を
無制限に増加させることは現実的ではなく、電極層の数
が決まってしまえば、上述した第1の方法および第2の
方法における問題が避けられない。
04の薄膜化によりその静電耐圧が劣化するという問題
による限界がある。また、第2の方法には、高誘電率の
材料の成膜のために工程の増加が避けられないという欠
点がある。また、第3の方法については、電極層の数を
無制限に増加させることは現実的ではなく、電極層の数
が決まってしまえば、上述した第1の方法および第2の
方法における問題が避けられない。
【0008】一方、第4の方法としては、具体的には、
下層電極の下地層に凹凸を設け、この凹凸を有する下地
層上に金属薄膜を形成することにより凹凸形状の下層電
極を形成する方法が提案されている(特開昭61−19
8660号公報および特開平5−152510号公
報)。しかしながら、一般には、上述のように凹凸を有
する下地層上に金属薄膜からなる下層電極を形成する場
合、凹部の側面において金属薄膜の段切れが生じたり、
凸部の側面の上部において金属薄膜のオーバーハングを
生じたりする、という問題が発生することが知られてい
る。この段切れは、下層電極の面積を変動させるため、
MIMキャパシタの容量がばらつく原因となる。また、
下層電極形成の際に生じる上述のようなオーバーハング
は、後に行う絶縁膜の形成の際に、このオーバーハング
部直下の凹部の側面において絶縁膜の被着不良を引き起
こし、MIMキャパシタを短絡させるという問題を引き
起こす。さらに、より大きな容量を得るためには、下地
層の凹凸断面のアスペクト比を大きくすることが考えら
れるが、この場合、上述のMIMキャパシタの容量のば
らつきや短絡不良の問題が顕著になるため、容量の増加
に伴うMIMキャパシタの不良率の増加は避けられな
い。
下層電極の下地層に凹凸を設け、この凹凸を有する下地
層上に金属薄膜を形成することにより凹凸形状の下層電
極を形成する方法が提案されている(特開昭61−19
8660号公報および特開平5−152510号公
報)。しかしながら、一般には、上述のように凹凸を有
する下地層上に金属薄膜からなる下層電極を形成する場
合、凹部の側面において金属薄膜の段切れが生じたり、
凸部の側面の上部において金属薄膜のオーバーハングを
生じたりする、という問題が発生することが知られてい
る。この段切れは、下層電極の面積を変動させるため、
MIMキャパシタの容量がばらつく原因となる。また、
下層電極形成の際に生じる上述のようなオーバーハング
は、後に行う絶縁膜の形成の際に、このオーバーハング
部直下の凹部の側面において絶縁膜の被着不良を引き起
こし、MIMキャパシタを短絡させるという問題を引き
起こす。さらに、より大きな容量を得るためには、下地
層の凹凸断面のアスペクト比を大きくすることが考えら
れるが、この場合、上述のMIMキャパシタの容量のば
らつきや短絡不良の問題が顕著になるため、容量の増加
に伴うMIMキャパシタの不良率の増加は避けられな
い。
【0009】したがって、この発明の目的は、半導体基
板の占有面積当たりの容量を増加させるとともに、容量
のばらつきや短絡不良を抑えることができる薄膜容量素
子およびその製造方法を提供することにある。
板の占有面積当たりの容量を増加させるとともに、容量
のばらつきや短絡不良を抑えることができる薄膜容量素
子およびその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
に、この発明による第1の発明は、一対の電極間に絶縁
膜をはさんだ構造の薄膜容量素子において、一対の電極
のうちの一方が薄膜電極とこの薄膜電極上に選択的に設
けられた突起電極とにより構成されていることを特徴と
するものである。
に、この発明による第1の発明は、一対の電極間に絶縁
膜をはさんだ構造の薄膜容量素子において、一対の電極
のうちの一方が薄膜電極とこの薄膜電極上に選択的に設
けられた突起電極とにより構成されていることを特徴と
するものである。
【0011】この発明による第1の発明の一実施形態に
おいて、突起電極はストライプ状の形状を有する。
おいて、突起電極はストライプ状の形状を有する。
【0012】この発明による第1の発明の他の実施形態
において、突起電極はドット状の形状を有し、マトリッ
クス状に配置されている。ここで、突起電極の形状は、
四角形その他の多角形のほか、円形などであってもよ
い。
において、突起電極はドット状の形状を有し、マトリッ
クス状に配置されている。ここで、突起電極の形状は、
四角形その他の多角形のほか、円形などであってもよ
い。
【0013】この発明による第2の発明は、一対の電極
間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素子において、一
対の電極のうちの一方が第1の薄膜電極とこの第1の薄
膜電極上に設けられた複数の開口を有する第2の薄膜電
極とにより構成されていることを特徴とするものであ
る。
間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素子において、一
対の電極のうちの一方が第1の薄膜電極とこの第1の薄
膜電極上に設けられた複数の開口を有する第2の薄膜電
極とにより構成されていることを特徴とするものであ
る。
【0014】この発明による第2の発明の一実施形態に
おいて、第2の薄膜電極は格子状の形状を有する。
おいて、第2の薄膜電極は格子状の形状を有する。
【0015】この発明による第3の発明は、半導体基板
上に順次積層して設けられた下層電極、絶縁膜および上
層電極からなる薄膜容量素子において、下層電極は薄膜
状の第1の下層電極とこの第1の下層電極上に設けられ
た突起状または複数の開口を有する薄膜状の第2の下層
電極とからなることを特徴とするものである。
上に順次積層して設けられた下層電極、絶縁膜および上
層電極からなる薄膜容量素子において、下層電極は薄膜
状の第1の下層電極とこの第1の下層電極上に設けられ
た突起状または複数の開口を有する薄膜状の第2の下層
電極とからなることを特徴とするものである。
【0016】この発明による第3の発明の一実施形態に
おいて、半導体基板にはさらに接合型電界効果トランジ
スタまたはショットキー接合型電界効果トランジスタが
設けられ、第1の下層電極は接合型電界効果トランジス
タまたはショットキー接合型電界効果トランジスタのゲ
ート電極またはソース電極およびドレイン電極と同一の
材料により形成されるか、ゲート電極を構成する膜とソ
ース電極およびドレイン電極を構成する膜との積層膜に
より形成され、第2の下層電極は接合型電界効果トラン
ジスタまたはショットキー接合型電界効果トランジスタ
のソース電極およびドレイン電極または配線と同一の材
料により形成されるか、ソース電極およびドレイン電極
を構成する膜と配線を構成する膜との積層膜により形成
される。
おいて、半導体基板にはさらに接合型電界効果トランジ
スタまたはショットキー接合型電界効果トランジスタが
設けられ、第1の下層電極は接合型電界効果トランジス
タまたはショットキー接合型電界効果トランジスタのゲ
ート電極またはソース電極およびドレイン電極と同一の
材料により形成されるか、ゲート電極を構成する膜とソ
ース電極およびドレイン電極を構成する膜との積層膜に
より形成され、第2の下層電極は接合型電界効果トラン
ジスタまたはショットキー接合型電界効果トランジスタ
のソース電極およびドレイン電極または配線と同一の材
料により形成されるか、ソース電極およびドレイン電極
を構成する膜と配線を構成する膜との積層膜により形成
される。
【0017】この発明による第4の発明は、一対の電極
間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素子の製造方法に
おいて、半導体基板上に薄膜からなる第1の下層電極を
形成する工程と、第1の下層電極上に電極形成用の導電
膜を形成する工程と、導電膜を所定形状にパターニング
することにより第2の下層電極を形成する工程と、第1
の下層電極および第2の下層電極上に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜上に上層電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする。
間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素子の製造方法に
おいて、半導体基板上に薄膜からなる第1の下層電極を
形成する工程と、第1の下層電極上に電極形成用の導電
膜を形成する工程と、導電膜を所定形状にパターニング
することにより第2の下層電極を形成する工程と、第1
の下層電極および第2の下層電極上に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜上に上層電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする。
【0018】この発明による第4の発明の一実施形態に
おいては、導電膜をパターニングすることによりストラ
イプ状の形状を有する第2の下層電極を形成する。
おいては、導電膜をパターニングすることによりストラ
イプ状の形状を有する第2の下層電極を形成する。
【0019】この発明による第4の発明の他の実施形態
においては、導電膜をパターニングすることによりマト
リックス状に配置されたドット状の形状を有する第2の
下層電極を形成する。
においては、導電膜をパターニングすることによりマト
リックス状に配置されたドット状の形状を有する第2の
下層電極を形成する。
【0020】この発明による第4の発明のさらに他の実
施形態においては、導電膜をパターニングすることによ
り格子状の形状を有する第2の下層電極を形成する。
施形態においては、導電膜をパターニングすることによ
り格子状の形状を有する第2の下層電極を形成する。
【0021】この発明による第4の発明の一実施形態に
おいては、導電膜をエッチング法でパターニングするこ
とにより第2の下層電極を形成する。この場合、第1の
下層電極の材料および第2の下層電極の材料は、両者の
間で十分なエッチング選択比がとれるように選ばれる。
おいては、導電膜をエッチング法でパターニングするこ
とにより第2の下層電極を形成する。この場合、第1の
下層電極の材料および第2の下層電極の材料は、両者の
間で十分なエッチング選択比がとれるように選ばれる。
【0022】この発明による第4の発明の他の実施形態
においては、導電膜をリフトオフ法でパターニングする
ことにより第2の下層電極を形成する。
においては、導電膜をリフトオフ法でパターニングする
ことにより第2の下層電極を形成する。
【0023】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、一対の電極間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素
子において、一対の電極のうちの一方が、薄膜電極とこ
の薄膜電極上に選択的に設けられた突起電極とにより構
成され、または、第1の薄膜電極とこの第1の薄膜電極
上に設けられた複数の開口を有する第2の薄膜電極とに
より構成されているので、この薄膜容量素子の占有面積
に比べて、突起電極の側面または開口の側面の面積分だ
け薄膜容量素子の有効面積を増加させることができる。
あるいは、半導体基板上に順次積層して設けられた下層
電極、絶縁膜および上層電極からなる薄膜容量素子にお
いて、下層電極が、第1の下層電極とこの第1の下層電
極上に設けられた突起状または複数の開口を有する薄膜
状の第2の下層電極とにより構成されているので、この
薄膜容量素子の占有面積に比べて、突起状の第2の下層
電極の側面または開口の側面の面積分だけ薄膜容量素子
の有効面積を増加させることができる。
ば、一対の電極間に絶縁膜をはさんだ構造の薄膜容量素
子において、一対の電極のうちの一方が、薄膜電極とこ
の薄膜電極上に選択的に設けられた突起電極とにより構
成され、または、第1の薄膜電極とこの第1の薄膜電極
上に設けられた複数の開口を有する第2の薄膜電極とに
より構成されているので、この薄膜容量素子の占有面積
に比べて、突起電極の側面または開口の側面の面積分だ
け薄膜容量素子の有効面積を増加させることができる。
あるいは、半導体基板上に順次積層して設けられた下層
電極、絶縁膜および上層電極からなる薄膜容量素子にお
いて、下層電極が、第1の下層電極とこの第1の下層電
極上に設けられた突起状または複数の開口を有する薄膜
状の第2の下層電極とにより構成されているので、この
薄膜容量素子の占有面積に比べて、突起状の第2の下層
電極の側面または開口の側面の面積分だけ薄膜容量素子
の有効面積を増加させることができる。
【0024】さらに、この発明による薄膜容量素子の製
造方法によれば、薄膜からなる第1の下層電極上に電極
形成用の導電膜を形成した後、この導電膜を所定形状に
パターニングすることにより第2の下層電極を形成する
ので、凹凸を有する下地層上に金属薄膜からなる下層電
極を形成するすでに述べた従来の技術で起こり得た金属
薄膜の段切れやオーバーハングの問題がない。
造方法によれば、薄膜からなる第1の下層電極上に電極
形成用の導電膜を形成した後、この導電膜を所定形状に
パターニングすることにより第2の下層電極を形成する
ので、凹凸を有する下地層上に金属薄膜からなる下層電
極を形成するすでに述べた従来の技術で起こり得た金属
薄膜の段切れやオーバーハングの問題がない。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【0026】図1はこの発明の第1の実施形態によるM
IMキャパシタの構造を示す平面図、図2は図1のII
−II線に沿っての断面図である。
IMキャパシタの構造を示す平面図、図2は図1のII
−II線に沿っての断面図である。
【0027】図1および図2に示すように、この第1の
実施形態によるMIMキャパシタにおいては、平坦な表
面を有する半導体基板1上に絶縁膜2が設けられてい
る。ここで、半導体基板1は例えばSi基板やGaAs
基板であり、絶縁膜2は例えばSiN膜やSiO膜であ
る。
実施形態によるMIMキャパシタにおいては、平坦な表
面を有する半導体基板1上に絶縁膜2が設けられてい
る。ここで、半導体基板1は例えばSi基板やGaAs
基板であり、絶縁膜2は例えばSiN膜やSiO膜であ
る。
【0028】絶縁膜2上に薄膜電極3aが設けられ、こ
の薄膜電極3a上に一方向に延びるストライプ状の突起
電極3bが複数(この例では3個)互いに平行に設けら
れている。これらの薄膜電極3aおよび突起電極3bに
より下層電極3が構成されている。この下層電極3を覆
うように、誘電体層としての絶縁膜4が設けられてい
る。さらに、この絶縁膜4上に上層電極5が設けられて
いる。そして、これらの下層電極3、絶縁膜4および上
層電極5によりMIMキャパシタが構成されている。
の薄膜電極3a上に一方向に延びるストライプ状の突起
電極3bが複数(この例では3個)互いに平行に設けら
れている。これらの薄膜電極3aおよび突起電極3bに
より下層電極3が構成されている。この下層電極3を覆
うように、誘電体層としての絶縁膜4が設けられてい
る。さらに、この絶縁膜4上に上層電極5が設けられて
いる。そして、これらの下層電極3、絶縁膜4および上
層電極5によりMIMキャパシタが構成されている。
【0029】ここで、下層電極3、すなわち薄膜電極3
aおよび突起電極3bは、例えばTi、Pt、Au、
W、Alなどの金属や例えばAuGe/Niのような合
金などからなる単層膜または多層膜からなる。絶縁膜4
は例えばSiN膜である。また、上層電極5は、下層電
極3と同様に、例えばTi、Pt、Au、W、Alなど
の金属や例えばAuGe/Niのような合金などからな
る単層膜または多層膜からなる。
aおよび突起電極3bは、例えばTi、Pt、Au、
W、Alなどの金属や例えばAuGe/Niのような合
金などからなる単層膜または多層膜からなる。絶縁膜4
は例えばSiN膜である。また、上層電極5は、下層電
極3と同様に、例えばTi、Pt、Au、W、Alなど
の金属や例えばAuGe/Niのような合金などからな
る単層膜または多層膜からなる。
【0030】この場合、誘電体層である絶縁膜4および
上層電極5は、薄膜電極3aおよび突起電極3bからな
る下層電極3とほぼ相似な形状を有し、突起電極3bに
対応する部分にそれぞれ突起部を有している。そして、
この第1の実施形態によるMIMキャパシタは、突起電
極3bで覆われていない部分の薄膜電極3a、その上の
絶縁膜4および上層電極5からなる部分と、突起電極3
b、その上面の上の絶縁膜4および上層電極5からなる
部分と、突起電極3b、その両側面の絶縁膜4および上
層電極5からなる部分とにより構成されている。
上層電極5は、薄膜電極3aおよび突起電極3bからな
る下層電極3とほぼ相似な形状を有し、突起電極3bに
対応する部分にそれぞれ突起部を有している。そして、
この第1の実施形態によるMIMキャパシタは、突起電
極3bで覆われていない部分の薄膜電極3a、その上の
絶縁膜4および上層電極5からなる部分と、突起電極3
b、その上面の上の絶縁膜4および上層電極5からなる
部分と、突起電極3b、その両側面の絶縁膜4および上
層電極5からなる部分とにより構成されている。
【0031】次に、上述のように構成された、この第1
の実施形態によるMIMキャパシタの製造方法について
説明する。図3〜図8は、この第1の実施形態によるM
IMキャパシタの製造工程を示す断面図である。
の実施形態によるMIMキャパシタの製造方法について
説明する。図3〜図8は、この第1の実施形態によるM
IMキャパシタの製造工程を示す断面図である。
【0032】この第1の実施形態によるMIMキャパシ
タを製造するためには、まず、図3に示すように、半導
体基板1上にCVD法などにより絶縁膜2を形成する。
次に、この絶縁膜2上に、真空蒸着法、CVD法、スパ
ッタリング法などにより金属薄膜6を形成する。次に、
この金属薄膜6上に所定形状のレジストパターン7をフ
ォトリソグラフィーなどにより形成する。
タを製造するためには、まず、図3に示すように、半導
体基板1上にCVD法などにより絶縁膜2を形成する。
次に、この絶縁膜2上に、真空蒸着法、CVD法、スパ
ッタリング法などにより金属薄膜6を形成する。次に、
この金属薄膜6上に所定形状のレジストパターン7をフ
ォトリソグラフィーなどにより形成する。
【0033】次に、レジストパターン7をマスクとして
金属薄膜6を例えば反応性イオンエッチング(RIE)
法やイオンミリング法によりエッチングする。これによ
って、図4に示すように、薄膜電極3aが形成される。
この後、レジストパターン7を除去する。
金属薄膜6を例えば反応性イオンエッチング(RIE)
法やイオンミリング法によりエッチングする。これによ
って、図4に示すように、薄膜電極3aが形成される。
この後、レジストパターン7を除去する。
【0034】次に、図5に示すように、半導体基板1の
全面に、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法など
により金属薄膜8を形成する。次に、この金属薄膜8上
に所定形状のレジストパターン9を形成する。
全面に、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法など
により金属薄膜8を形成する。次に、この金属薄膜8上
に所定形状のレジストパターン9を形成する。
【0035】次に、レジストパターン9をマスクとして
金属薄膜8を例えばRIE法やイオンミリング法により
エッチングする。これによって、図6に示すように、ス
トライプ状の突起電極3bが薄膜電極3a上に形成され
る。この後、レジストパターン9を除去する。
金属薄膜8を例えばRIE法やイオンミリング法により
エッチングする。これによって、図6に示すように、ス
トライプ状の突起電極3bが薄膜電極3a上に形成され
る。この後、レジストパターン9を除去する。
【0036】ここで、この金属薄膜8のエッチングの際
に、薄膜電極3aがエッチング停止層となるようにする
ため、金属薄膜6には、薄膜電極3aとの間で十分なエ
ッチング選択比がとれる材料からなる層を含める。具体
的には、例えば、金属薄膜8をAuを主成分とする薄膜
とし、イオンミリング法によってエッチングを行う場合
は、金属薄膜6を、Pt、TiまたはAlなどを主成分
とする単層膜または多層膜とする。また、金属薄膜8を
Alを主成分とする薄膜とし、塩素を含む反応ガスを用
いたRIE法でエッチングを行う場合は、金属薄膜6
を、Auを主成分とする層を含む単層膜または多層膜と
する。
に、薄膜電極3aがエッチング停止層となるようにする
ため、金属薄膜6には、薄膜電極3aとの間で十分なエ
ッチング選択比がとれる材料からなる層を含める。具体
的には、例えば、金属薄膜8をAuを主成分とする薄膜
とし、イオンミリング法によってエッチングを行う場合
は、金属薄膜6を、Pt、TiまたはAlなどを主成分
とする単層膜または多層膜とする。また、金属薄膜8を
Alを主成分とする薄膜とし、塩素を含む反応ガスを用
いたRIE法でエッチングを行う場合は、金属薄膜6
を、Auを主成分とする層を含む単層膜または多層膜と
する。
【0037】次に、図7に示すように、半導体基板1の
全面に例えばCVD法により絶縁膜4を形成する。
全面に例えばCVD法により絶縁膜4を形成する。
【0038】次に、図8に示すように、半導体基板1の
全面に、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法など
により、金属薄膜10を形成した後、この金属薄膜10
上に所定形状のレジストパターン11を形成する。
全面に、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法など
により、金属薄膜10を形成した後、この金属薄膜10
上に所定形状のレジストパターン11を形成する。
【0039】次に、このレジストパターン11をマスク
として金属薄膜10をエッチングする。これによって、
図1および図2に示すように、上層電極5が形成され
る。
として金属薄膜10をエッチングする。これによって、
図1および図2に示すように、上層電極5が形成され
る。
【0040】以上により、目的とするMIMキャパシタ
が製造される。
が製造される。
【0041】以上説明したように、この第1の実施形態
によれば、薄膜電極3aおよび突起電極3bにより下層
電極3が構成され、その上に絶縁膜4および上層電極5
が設けられることによりMIMキャパシタが構成されて
いるので、このMIMキャパシタの占有面積に比べて、
突起電極3bの両側面の面積分だけMIMキャパシタの
有効面積を増加させることができる。これによって、M
IMキャパシタの占有面積当たり、より大きな容量を得
ることができる。
によれば、薄膜電極3aおよび突起電極3bにより下層
電極3が構成され、その上に絶縁膜4および上層電極5
が設けられることによりMIMキャパシタが構成されて
いるので、このMIMキャパシタの占有面積に比べて、
突起電極3bの両側面の面積分だけMIMキャパシタの
有効面積を増加させることができる。これによって、M
IMキャパシタの占有面積当たり、より大きな容量を得
ることができる。
【0042】しかも、薄膜電極3aは平坦な下地表面に
設けられ、その上に突起電極3bが設けられているた
め、下層電極3の段切れや、それによる下層電極3の有
効面積の変動が生じることがない。また、突起電極3b
は金属薄膜8のエッチングによって形成されるため、凹
凸を有する下地層上に金属薄膜からなる下層電極を形成
するすでに述べた従来の技術で起こり得た金属薄膜の段
切れやオーバーハングの問題がなく、したがって、下層
電極3の有効面積の変動によるMIMキャパシタの容量
のばらつきや、絶縁膜4の被着不良によるMIMキャパ
シタの短絡不良の発生を抑えることができる。
設けられ、その上に突起電極3bが設けられているた
め、下層電極3の段切れや、それによる下層電極3の有
効面積の変動が生じることがない。また、突起電極3b
は金属薄膜8のエッチングによって形成されるため、凹
凸を有する下地層上に金属薄膜からなる下層電極を形成
するすでに述べた従来の技術で起こり得た金属薄膜の段
切れやオーバーハングの問題がなく、したがって、下層
電極3の有効面積の変動によるMIMキャパシタの容量
のばらつきや、絶縁膜4の被着不良によるMIMキャパ
シタの短絡不良の発生を抑えることができる。
【0043】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。
説明する。
【0044】図9に示すように、この第2の実施形態に
よるMIMキャパシタにおいては、薄膜電極3a上に、
ほぼ正方形状の開口3cがマトリックス状に配置されて
全体として格子状の形状を有する薄膜電極3dが設けら
れ、これらの薄膜電極3a、3dにより下層電極3が構
成されている。その他は、第1の実施形態によるMIM
キャパシタと同様に構成されている。
よるMIMキャパシタにおいては、薄膜電極3a上に、
ほぼ正方形状の開口3cがマトリックス状に配置されて
全体として格子状の形状を有する薄膜電極3dが設けら
れ、これらの薄膜電極3a、3dにより下層電極3が構
成されている。その他は、第1の実施形態によるMIM
キャパシタと同様に構成されている。
【0045】また、この第2の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法は、第1の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法と同様であるので説明を省略する。
ャパシタの製造方法は、第1の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法と同様であるので説明を省略する。
【0046】この第2の実施形態によれば、薄膜電極3
aおよび開口3cを有する薄膜電極3dにより下層電極
3が構成され、その上に絶縁膜4および上層電極5が設
けられることによりMIMキャパシタが構成されている
ので、このMIMキャパシタの占有面積に比べて、開口
3cの全側面の面積分だけMIMキャパシタの有効面積
を増加させることができる。これによって、MIMキャ
パシタの占有面積当たり、より大きな容量を得ることが
できる。また、これに加えて、第1の実施形態における
と同様な効果も得られる。
aおよび開口3cを有する薄膜電極3dにより下層電極
3が構成され、その上に絶縁膜4および上層電極5が設
けられることによりMIMキャパシタが構成されている
ので、このMIMキャパシタの占有面積に比べて、開口
3cの全側面の面積分だけMIMキャパシタの有効面積
を増加させることができる。これによって、MIMキャ
パシタの占有面積当たり、より大きな容量を得ることが
できる。また、これに加えて、第1の実施形態における
と同様な効果も得られる。
【0047】次に、この発明の第3の実施形態について
説明する。
説明する。
【0048】図10に示すように、この第3の実施形態
によるMIMキャパシタにおいては、薄膜電極3aと、
この薄膜電極3a上にマトリックス状に配置されたドッ
ト状の形状を有する突起電極3eとにより下層電極3が
構成されている。その他は、第1の実施形態によるMI
Mキャパシタと同様に構成されている。
によるMIMキャパシタにおいては、薄膜電極3aと、
この薄膜電極3a上にマトリックス状に配置されたドッ
ト状の形状を有する突起電極3eとにより下層電極3が
構成されている。その他は、第1の実施形態によるMI
Mキャパシタと同様に構成されている。
【0049】また、この第3の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法は、第1の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法と同様であるので説明を省略する。
ャパシタの製造方法は、第1の実施形態によるMIMキ
ャパシタの製造方法と同様であるので説明を省略する。
【0050】この第3の実施形態によれば、薄膜電極3
aおよび突起電極3eにより下層電極3が構成され、そ
の上に絶縁膜4および上層電極5が設けられることによ
りMIMキャパシタが構成されているので、このMIM
キャパシタの占有面積に比べて、突起電極3eの全側面
の面積分だけMIMキャパシタの有効面積を増加させる
ことができる。これによって、MIMキャパシタの占有
面積当たり、より大きな容量を得ることができる。ま
た、これに加えて、第1の実施形態におけると同様な効
果も得られる。
aおよび突起電極3eにより下層電極3が構成され、そ
の上に絶縁膜4および上層電極5が設けられることによ
りMIMキャパシタが構成されているので、このMIM
キャパシタの占有面積に比べて、突起電極3eの全側面
の面積分だけMIMキャパシタの有効面積を増加させる
ことができる。これによって、MIMキャパシタの占有
面積当たり、より大きな容量を得ることができる。ま
た、これに加えて、第1の実施形態におけると同様な効
果も得られる。
【0051】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【0052】例えば、上述の第1の実施形態において
は、MIMキャパシタの下地層の表面は平坦であるが、
この下地層の表面は凹凸を有していてもよい。
は、MIMキャパシタの下地層の表面は平坦であるが、
この下地層の表面は凹凸を有していてもよい。
【0053】また、上述の第1の実施形態によるMIM
キャパシタの製造方法においては、金属薄膜8をRIE
法やイオンミリング法などによってエッチングすること
により突起電極3bが形成されるが、この金属薄膜8を
リフトオフ法でパターニングすることにより突起電極3
bを形成するようにしてもよい。この場合、薄膜電極3
aすなわち金属薄膜6の材料と、突起電極3bすなわち
金属薄膜8の材料との関係に特に制約はない。
キャパシタの製造方法においては、金属薄膜8をRIE
法やイオンミリング法などによってエッチングすること
により突起電極3bが形成されるが、この金属薄膜8を
リフトオフ法でパターニングすることにより突起電極3
bを形成するようにしてもよい。この場合、薄膜電極3
aすなわち金属薄膜6の材料と、突起電極3bすなわち
金属薄膜8の材料との関係に特に制約はない。
【0054】また、上述の第1の実施形態において、金
属薄膜8をエッチングすることにより突起電極3bを形
成する際に、レジストパターン9の周辺部のアンダーカ
ットやレジストパターン9の後退を利用して、突起電極
3bの側面に適度なテーパー角を与えることにより、こ
の突起電極3bの側面への絶縁膜4の被着不良をさらに
低減することができる。
属薄膜8をエッチングすることにより突起電極3bを形
成する際に、レジストパターン9の周辺部のアンダーカ
ットやレジストパターン9の後退を利用して、突起電極
3bの側面に適度なテーパー角を与えることにより、こ
の突起電極3bの側面への絶縁膜4の被着不良をさらに
低減することができる。
【0055】また、上述の第1〜第3の実施形態におい
ては、下層電極−絶縁膜−上層電極からなるMIMキャ
パシタにこの発明を適用した場合について説明したが、
この発明は、例えば、電極−絶縁膜−電極−絶縁膜−電
極のような三層以上の電極を有する多層電極構造のMI
Mキャパシタに適用することも可能である。具体的に
は、この多層電極構造のMIMキャパシタにおいて、そ
の最下層または中間層の電極を薄膜電極とその上に設け
られた突起電極または複数の開口を有する薄膜電極とに
より構成する。
ては、下層電極−絶縁膜−上層電極からなるMIMキャ
パシタにこの発明を適用した場合について説明したが、
この発明は、例えば、電極−絶縁膜−電極−絶縁膜−電
極のような三層以上の電極を有する多層電極構造のMI
Mキャパシタに適用することも可能である。具体的に
は、この多層電極構造のMIMキャパシタにおいて、そ
の最下層または中間層の電極を薄膜電極とその上に設け
られた突起電極または複数の開口を有する薄膜電極とに
より構成する。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体基板の占有面積当たりの容量を増加させると
ともに、容量のばらつきや短絡不良を抑えることができ
る。
ば、半導体基板の占有面積当たりの容量を増加させると
ともに、容量のばらつきや短絡不良を抑えることができ
る。
【図1】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの構造を示す平面図である。
シタの構造を示す平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿っての断面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図4】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図5】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図6】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図7】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図8】この発明の第1の実施形態によるMIMキャパ
シタの製造工程を示す断面図である。
シタの製造工程を示す断面図である。
【図9】この発明の第2の実施形態によるMIMキャパ
シタの構造を示す平面図である。
シタの構造を示す平面図である。
【図10】この発明の第3の実施形態によるMIMキャ
パシタの構造を示す平面図である。
パシタの構造を示す平面図である。
【図11】従来のMIMキャパシタの構造を示す断面図
である。
である。
1 半導体基板 2、4 絶縁膜 3 下層電極 3a、3d 薄膜電極 3b、3e 突起電極 3c 開口 5 上層電極 6、8、10 金属薄膜 7、9、11 レジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 國信 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 安茂 博章 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (11)
- 【請求項1】 一対の電極間に絶縁膜をはさんだ構造の
薄膜容量素子において、 上記一対の電極のうちの一方が薄膜電極とこの薄膜電極
上に選択的に設けられた突起電極とにより構成されてい
ることを特徴とする薄膜容量素子。 - 【請求項2】 上記突起電極はストライプ状の形状を有
することを特徴とする請求項1記載の薄膜容量素子。 - 【請求項3】 上記突起電極はドット状の形状を有し、
マトリックス状に配置されていることを特徴とする請求
項1記載の薄膜容量素子。 - 【請求項4】 一対の電極間に絶縁膜をはさんだ構造の
薄膜容量素子において、 上記一対の電極のうちの一方が第1の薄膜電極とこの第
1の薄膜電極上に設けられた複数の開口を有する第2の
薄膜電極とにより構成されていることを特徴とする薄膜
容量素子。 - 【請求項5】 上記第2の薄膜電極は格子状の形状を有
することを特徴とする請求項4記載の薄膜容量素子。 - 【請求項6】 半導体基板上に順次積層して設けられた
下層電極、絶縁膜および上層電極からなる薄膜容量素子
において、 上記下層電極は薄膜状の第1の下層電極とこの第1の下
層電極上に設けられた突起状または複数の開口を有する
薄膜状の第2の下層電極とからなることを特徴とする薄
膜容量素子。 - 【請求項7】 上記半導体基板にはさらに接合型電界効
果トランジスタまたはショットキー接合型電界効果トラ
ンジスタが設けられ、上記第1の下層電極は上記接合型
電界効果トランジスタまたは上記ショットキー接合型電
界効果トランジスタのゲート電極またはソース電極およ
びドレイン電極と同一の材料により形成されるか、上記
ゲート電極を構成する膜と上記ソース電極および上記ド
レイン電極を構成する膜との積層膜により形成され、上
記第2の下層電極は上記接合型電界効果トランジスタま
たは上記ショットキー接合型電界効果トランジスタのソ
ース電極およびドレイン電極または配線と同一の材料に
より形成されるか、上記ソース電極および上記ドレイン
電極を構成する膜と上記配線を構成する膜との積層膜に
より形成されることを特徴とする請求項6記載の薄膜容
量素子。 - 【請求項8】 一対の電極間に絶縁膜をはさんだ構造の
薄膜容量素子の製造方法において、 半導体基板上に薄膜からなる第1の下層電極を形成する
工程と、 上記第1の下層電極上に電極形成用の導電膜を形成する
工程と、 上記導電膜を所定形状にパターニングすることにより第
2の下層電極を形成する工程と、 上記第1の下層電極および上記第2の下層電極上に上記
絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜上に上層電極を形成する工程とを有すること
を特徴とする薄膜容量素子の製造方法。 - 【請求項9】 上記導電膜をパターニングすることによ
りストライプ状の形状を有する上記第2の下層電極を形
成することを特徴とする請求項8記載の薄膜容量素子の
製造方法。 - 【請求項10】 上記導電膜をパターニングすることに
よりマトリックス状に配置されたドット状の形状を有す
る上記第2の下層電極を形成することを特徴とする請求
項8記載の薄膜容量素子の製造方法。 - 【請求項11】 上記導電膜をパターニングすることに
より格子状の形状を有する上記第2の下層電極を形成す
ることを特徴とする請求項8記載の薄膜容量素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24665295A JPH0969605A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 薄膜容量素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24665295A JPH0969605A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 薄膜容量素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969605A true JPH0969605A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=17151609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24665295A Pending JPH0969605A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 薄膜容量素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969605A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010068729A (ko) * | 2000-01-08 | 2001-07-23 | 박종섭 | 커패시터 제조방법 |
| KR20040069807A (ko) * | 2003-01-30 | 2004-08-06 | 아남반도체 주식회사 | 박막 커패시터 및 그 제조 방법 |
| KR100565767B1 (ko) * | 2000-12-21 | 2006-03-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 및 그의 제조 방법 |
| US9231046B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-05 | Globalfoundries Inc. | Capacitor using barrier layer metallurgy |
| US9391069B1 (en) | 2015-12-03 | 2016-07-12 | International Business Machines Corporation | MIM capacitor with enhanced capacitance formed by selective epitaxy |
| JP2020134874A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP24665295A patent/JPH0969605A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010068729A (ko) * | 2000-01-08 | 2001-07-23 | 박종섭 | 커패시터 제조방법 |
| KR100565767B1 (ko) * | 2000-12-21 | 2006-03-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 및 그의 제조 방법 |
| KR20040069807A (ko) * | 2003-01-30 | 2004-08-06 | 아남반도체 주식회사 | 박막 커패시터 및 그 제조 방법 |
| US9231046B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-05 | Globalfoundries Inc. | Capacitor using barrier layer metallurgy |
| US9391069B1 (en) | 2015-12-03 | 2016-07-12 | International Business Machines Corporation | MIM capacitor with enhanced capacitance formed by selective epitaxy |
| JP2020134874A (ja) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
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