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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dünnfilmkondensator und ein Verfahren
zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
und auf eine elektronische Anordnung und eine Leiterplatte.
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Im
Allgemeinen werden Entkopplungskondensatoren nahe bei einer LSI
(Großintegrationsschaltung),
etc., montiert, die auf einer Leiterplatte montiert ist, um so Fehlbetriebe
aufgrund von Quellenspannungsvariationen und eines Hochfrequenzrauschens
zu verhindern.
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Die
Entkopplungskondensatoren werden auf einem Substrat gebildet, das
von der Leiterplatte getrennt ist, und werden auf der Leiterplatte
geeignet montiert.
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Da
in letzter Zeit die LSI, etc., eine höhere Betriebsgeschwindigkeit
und einen niedrigeren elektrischen Energieverbrauch aufweisen, müssen die Entkopplungskondensatoren
verbesserte Charakteristiken zeigen. Wenn die Größe der LSI, etc., verringert
wird, muss auch die Größe der Entkopplungskondensatoren
verringert werden.
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Dann
werden Techniken vorgeschlagen, um die Anforderung der Verringerung
der Größe der Entkopplungskondensatoren
zu erfüllen,
während
die Kapazität
erhöht
wird.
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Ein
vorgeschlagener Kondensator wird mit Bezugnahme auf 35 erläutert. 35 ist eine Schnittansicht des vorgeschlagenen
Kondensators.
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Ein
Siliciumoxidfilm 122, wie in 22A und 22B veranschaulicht, wird auf einem Siliciumsubstrat 110 gebildet.
Auf dem Siliciumoxidfilm 112 werden Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 114 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
gebildet. Auf den Kondensatorelektroden 114 wird ein 100
nm dicker dielektrischer Kondensatorfilm 116 z.B. aus einem
BaxSr1-xTiO3-Film gebildet (hier im Nachstehenden auch "BST-Film" genannt), der eine
hoch dielektrische Substanz ist. Auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 116 werden
Kondensatorelektroden (obere Elektroden) 118 aus einem
100 nm dicken Pt-Film gebildet. So werden Kondensatorteile 120 jeweils aus
der Kondensatorelektrode 114, dem dielektrischen Kondensatorfilm 116 und
der Kondensatorelektrode 118 gebildet.
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Auf
dem Siliciumsubstrat 110 mit den darauf gebildeten Kondensatorteilen 120 wird
ein isolierender Barrierefilm 122 gebildet. Der isolierende
Barrierefilm 122 dient dazu zu verhindern, dass Wasserstoff
oder Wasser die Kondensatorteile 120 erreicht.
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Das
heißt,
wenn bei der Herstellung oder Verwendung der Dünnfilmkondensatoren Wasserstoff
oder Wasser den dielektrischen Kondensatorfilm 116 erreicht,
besteht ein Risiko, dass das den dielektrischen Kondensatorfilm 116 bildende
Oxid mit dem Wasserstoff reduziert wird, und die elektrischen Charakteristiken
der Kondensatorteile 120 können verschlechtert werden.
Bei dem in 22 veranschaulichten Dünnfilmkondensator
wird der isolierende Barrierefilm 122 gebildet, wobei er
die Kondensatorteile 120 bedeckt, wodurch verhindert wird,
dass Wasserstoff oder Wasser den dielektrischen Kondensatorfilm 116 erreicht.
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Auf
dem isolierenden Barrierefilm 122 wird ein Schutzfilm 130 z.B.
aus einem Harz gebildet. In dem Schutzfilm 130 und dem
isolierenden Barrierefilm 122 werden Öffnungen 132a und Öffnungen 132b jeweils
abwärts
zu den Kondensatorelektroden 114 und den Kondensatorelektroden
(oberen Elektroden) 118 gebildet. Elektroden 134a, 134b für eine Verbindung
mit der Außenseite
werden jeweils in den Öffnungen 132a, 132b vergraben.
Lötkontakthöcker 136 werden
an den Außenanschlusselektroden 134a, 134b gebildet.
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Die
Kondensatorelektroden 114 der Kondensatorteile 120 werden
mit der Energiequellenleitung z.B. der Leiterplatte (nicht veranschaulicht) über die Außenanschlusselektroden 134a und
die Lötkontakthöcker 136 elektrisch
verbunden. Die Kondensatorelektroden 118 der Kondensatorteile 120 werden
mit der Erdleitung z.B. der Leiterplatte (nicht veranschaulicht) über die
Außenanschlusselektroden 134b und
die Lötkontakthöcker 136 elektrisch
verbunden.
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Der
in 22A und 22B veranschaulichte
Dünnfilmkondensator
weist den dielektrischen Kondensatorfilm 116 auf, der aus
dem hoch dielektrischen Material gebildet ist und nur etwa 100 nm
dünn gebildet
ist, und die Kapazität
kann verbessert werden. Ferner kann der Dünnfilmkondensator durch den
Halbleiterprozess gebildet werden, und kann mikronisiert gebildet
werden. Die Induktanz kann verringert werden. So kann der vorgeschlagene
Dünnfilmkondensator
sicher die Quellenspannungsvariation verhindern, und kann das Hochfrequenzrauschen ausreichend
entfernen.
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Die
folgenden Literaturstellen offenbaren die Hintergrundtechnik der
vorliegenden Erfindung.
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[Patentverweis 1]
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- Spezifikation der Japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. Hei 11-97289
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[Patentverweis 2]
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- Spezifikation der Japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2000-228499
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[Patentverweis 3]
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- Spezifikation des Japanischen Patents Nr. 3157734
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[Patentverweis 4]
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- Spezifikation der Japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. Hei 9-293869
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[Patentverweis 5]
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- Spezifikation der Japanischen ungeprüften Patentanmel dungsveröffentlichung
Nr. 2002-110931
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Bei
dem in 22A und 22B veranschaulichten Dünnfilmkondensator
kann jedoch nicht verhindert werden, dass Wasserstoff oder Wasser
den dielektrischen Kondensatorfilm 116 über die Außenanschlusselektroden 134a, 134b erreicht.
Der dielektrische Kondensatorfilm 116 wird in einem bestimmten
Ausmaß reduziert,
und es können
nicht immer ausreichend zufriedenstellende elektrische Charakteristiken
erhalten werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dünnfilmkondensator,
der sicher die Reduktion des dielektrischen Kondensatorfilms mit Wasserstoff
oder Wasser verhindern kann, und ein Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators,
und eine elektronische Anordnung und eine Leiterplatte unter Verwendung
des Dünnfilmkondensators
vorzusehen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dünnfilmkondensator vorgesehen,
mit: einem Kondensatorteil, der über
einem Basissubstrat gebildet ist und eine erste Kondensatorelektrode,
einen über
der ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm,
und eine über dem
dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode
enthält;
einer herausführenden
Elektrode, die aus der ersten Kondensatorelektrode oder der zweiten
Kondensatorelektrode herausgeführt
wird und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet ist, der die
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; und einer Außenanschlusselektrode zum
Verbinden mit der Außenseite,
die mit der herausführenden
Elektrode elektrisch verbunden ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Dünnfilmkondensators vorgesehen,
welches die Schritte umfasst: Bilden, über einem Basissubstrat, eines
Kondensatorteils, der eine erste Kondensatorelektrode, einen über der
ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm,
und eine über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode
enthält;
Bilden einer herausführenden
Elektrode, die aus der ersten Kondensatorelektrode oder der zweiten
Kondensatorelektrode herausgeführt
und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet wird, der die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert; und Bilden einer Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die mit der herausführenden
Elektrode verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische
Anordnung vorgesehen, mit: einer Leiterplatte; einem auf der Leiterplatte
montierten Dünnfilmkondensator,
wobei der Dünnfilmkondensator
einen Kondensatorteil umfasst, der eine über einem Basissubstrat gebildete erste
Kondensatorelektrode, einen über
der ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm,
und eine über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode enthält; einer
herausführenden
Elektrode, die aus der ersten oder der zweiten Kondensatorelektrode
herausgeführt
wird und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet ist, der die
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; und einer Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die mit der herausführenden
Elektrode verbunden ist; und einer Halbleiteranordnung, die auf
der Leiterplatte montiert ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische
Anordnung vorgesehen, mit: einer Leiterplatte; einem auf der Leiterplatte
montierten Dünnfilmkondensator,
wobei der Dünnfilmkondensator
einen Kondensatorteil umfasst, der eine über einem Basissubstrat gebildete erste
Kondensatorelektrode, einen über
der ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm,
und eine über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode enthält; einer
herausführenden
Elektrode, die aus der ersten oder der zweiten Kondensatorelektrode
herausgeführt
wird und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet ist, der die
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; einer Außenanschlusselektrode zum
Verbinden mit der Außenseite,
die mit der herausführenden
Elektrode verbunden ist; und einer Durchgangselektrode, die mit
der herausführenden Elektrode
elektrisch verbunden ist und durch das Basissubstrat hindurch gebildet
ist; und einer Halbleiteranordnung, die auf dem Dünnfilmkondensator
montiert und mit der Leiterplatte über die Außenanschlusselektrode und die
Durchgangselektrode elektrisch verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leiterplatte
mit einem darin eingebauten Dünnfilmkondensator
vorgesehen, bei welcher der Dünnfilmkondensator
umfasst: eine über
einem Basissubstrat gebildete erste Kondensatorelektrode; einen über der
ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm;
eine über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode;
eine herausführende
Elektrode, die aus der ersten oder der zweiten Kondensatorelektrode
herausgeführt
wird, und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet ist, der die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert; und eine Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die mit der herausführenden Elektrode
verbunden ist; und die Außenanschlusselektrode
ist mit einer in dem Schaltungssubstrat gebildeten Zwischenverbindung
elektrisch verbunden.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leiterplatte
mit einem darin eingebauten Dünnfilmkondensator
vorgesehen, bei welcher der Dünnfilmkondensator
umfasst: einen Kondensatorteil, der eine über einem Basissubstrat gebildete
erste Kondensatorelektrode, einen über der ersten Kondensatorelektrode
gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm, und eine über dem
dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode
enthält;
eine herausführende Elektrode,
die aus der ersten oder der zweiten Kondensatorelektrode herausgeführt wird,
und aus einem leitenden Barrierefilm gebildet ist, der die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert; eine Außenanschlusselektrode zum Verbinden
mit der Außenseite,
die mit der herausführenden
Elektrode verbunden ist; und eine Durchgangselektrode, die mit der
herausführenden
Elektrode elektrisch verbunden und durch das Basissubstrat hindurch
gebildet ist; und die Durchgangselektrode ist mit einer in dem Schaltungssubstrat
gebildeten Zwischenverbindung elektrisch verbunden.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dünnfilmkondensator
vorgesehen, mit: einem Kondensatorteil, der über einem Basissubstrat gebildet
ist, und eine erste Kondensatorelektrode, einen über der ersten Kondensatorelektrode
gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm, und eine über dem
dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode
enthält;
einem ersten leitenden Barrierefilm, der über der ersten Kondensatorelektrode
gebildet ist und die Diffusion von Wasserstoff und Wasser verhindert;
einem zweiten leitenden Barrierefilm, der über der zweiten Kondensatorelektrode
gebildet ist und die Diffusion von Wasserstoff und Wasser verhindert;
einem Isolierfilm, der über
den Kondensatorteil gebildet ist, wobei er den ersten leitenden
Barrierefilm und den zweiten leiten den Barrierefilm bedeckt; einer
ersten Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite, die
in dem Isolierfilm vergraben und mit der ersten Kondensatorelektrode über den
ersten leitenden Barrierefilm elektrisch verbunden ist; und einer
zweiten Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die in dem Isolierfilm vergraben und mit der zweiten Kondensatorelektrode über den
zweiten leitenden Barrierefilm elektrisch verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dünnfilmkondensator
vorgesehen, mit: einer ersten Kondensatorelektrode, die über einem
Basissubstrat gebildet ist; einem ersten leitenden Barrierefilm,
der über
der ersten Kondensatorelektrode gebildet ist und die Diffusion von
Wasserstoff oder Wasser verhindert; einem dielektrischen Kondensatorfilm,
der über
dem ersten leitenden Barrierefilm gebildet ist; einer zweiten Kondensatorelektrode,
die über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildet ist; einem zweiten leitenden
Barrierefilm, der über
der zweiten Kondensatorelektrode gebildet ist und die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert; einem Isolierfilm, der über der
ersten Kondensatorelektrode und der zweiten Kondensatorelektrode
gebildet ist; einer ersten Außenananschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die in dem Isolierfilm vergraben und mit der ersten Kondensatorelektrode über den
ersten leitenden Barrierefilm elektrisch verbunden ist; und einer
zweiten Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite, die
in der Isolierschicht vergraben und mit der zweiten Kondensatorelektrode über den
zweiten leitenden Barrierefilm elektrisch verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Dünnfilmkondensators
vorgesehen, welches die Schritte umfasst: Bilden, über einem
Basissubstrat, eines Kondensatorteils, der eine erste Kondensatorelektrode,
einen über
der ersten Kondensatorelektrode gebildeten dielektrischen Kondensatorfilm,
und eine über
dem dielektrischen Kondensatorfilm gebildete zweite Kondensatorelektrode
enthält;
Bilden, über
der ersten Kondensatorelektrode, eines ersten leitenden Barrierefilms,
der die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert, und Bilden, über der zweiten
Kondensatorelektrode, eines zweiten leitenden Barrierefilms, der
die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; Bilden eines
Isolierfilms über dem
Kondensatorteil, der die erste leitende Schicht und die zweite leitende
Schicht bedeckt; und Vergraben, in dem Isolierfilm, einer ersten
Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die mit der ersten Kondensatorelektrode über den ersten leitenden Barrierefilm
elektrisch verbunden ist, und einer zweiten Außenanschlusselektrode zum Verbinden
mit der Außenseite,
die mit der zweiten Kondensatorelektrode über den zweiten leitenden Barrierefilm
elektrisch verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Dünnfilmkondensators
vorgesehen, welches die Schritte umfasst: Bilden einer ersten Kondensatorelektrode über einem
Basissubstrat; Bilden, über einer
ersten Kondensatorelektrode, eines ersten leitenden Barrierefilms,
der die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; Bilden
eines dielektrischen Kondensatorfilms über dem ersten leitenden Barrierefilm;
Bilden einer zweiten Kondensatorelektrode über dem dielektrischen Kondensatorfilm;
Bilden, über
der zweiten Kondensatorelektrode, eines zweiten leitenden Barrierefilms,
der die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert; Bilden
eines Isolierfilms über
dem ersten leitenden Barrierefilm und dem zweiten leitenden Barrierefilm;
und Vergraben, in dem Isolierfilm, einer ersten Außenanschlusselektrode
zum Verbinden mit der Außenseite,
die mit der ersten Kondensatorelektrode über den ersten leitenden Barrierefilm
verbunden ist, und einer zweiten Außenanschlusselektrode zum Verbinden
mit der Außenseite,
die mit der zweiten Kondensatorelektrode über den zweiten leitenden Barrierefilm
verbunden ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Kondensatorelektroden und die Außenanschlusselektroden über die
herausführenden
Elektroden des leitenden Barrierefilms miteinander verbunden, wodurch
Wasserstoff oder Wasser, die über
die Außenanschlusselektroden
eindringen, durch die herausführenden
Elektroden ausreichend blockiert wird, damit diese nicht die Kondensatorelektroden
erreichen, und die Verschlechterung des dielektrischen Kondensatorfilms
aufgrund von Wasserstoff oder Wasser kann verhindert werden. So
kann die vorliegende Erfindung einen Dünnfilmkondensator, der die
Verschlechterung der elektrischen Charakteristiken und der Zuverlässigkeit
verhindern kann, und ein Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
und eine elektronische Anordnung und eine Leiterplatte unter Verwendung
des Dünnfilmkondensators
vorsehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der erste leitende Barrierefilm zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser auf den ersten Kondensatorelektroden
gebildet, und auf den zweiten Kondensatorelektroden wird der zweite
leitende Barrierefilm zum Verhindern der Diffusion von Wasserstoff
oder Wasser gebildet. Die ersten Außenanschlusselektroden werden
mit den ersten Kondensatorelektroden über den ersten leitenden Barrierefilm elektrisch
verbunden, und die zweiten Außenanschlusselektroden
werden mit den zweiten Kondensatorelektroden über den zweiten leitenden Barrierefilm
verbunden. So kann verhindert werden, dass Wasserstoff oder Wasser
den dielektrischen Kondensatorfilm über die ersten Außenanschlusselektroden und
die zweiten Außenan schlusselektroden
erreicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A und 1B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2A bis 2D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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3A bis 3C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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4A bis 4C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 3).
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5A und 5B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6A bis 6D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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7A bis 7C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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8A bis 8C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 3).
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9A und 9B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10A bis 10D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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11A bis 11C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
-
12A bis 12C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 3).
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13A und 13B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 4).
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14 ist eine Schnittansicht des Dünnfilmkondensators
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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15A bis 15C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
-
16A bis 16C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
-
17 ist eine Schnittansicht des Dünnfilmkondensators
gemäß der vierten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators, die
das Verfahren veranschaulichen (Teil 3).
-
18 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
19 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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20 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß einer
siebenten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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21 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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22A und 22B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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23A bis 23D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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24A bis 24D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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25 ist eine Schnittansicht des Dünnfilmkondensators
gemäß der neunten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators, die
das Verfahren veranschaulichen (Teil 3).
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26A und 26B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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27A bis 27D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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28A und 28B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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29A und 29B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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30A bis 30D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der elften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
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31A und 31B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der elften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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32A und 32B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß einer
zwölften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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33A bis 33D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zwölften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 1).
-
34A bis 34D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der zwölften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen (Teil 2).
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35 ist eine Schnittansicht des vorgeschlagenen
Dünnfilmkondensators.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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[Eine erste Ausführungsform]
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 1A bis 4C erläutert. 1A und 1B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Erfindung. 1A ist die Schnittansicht entlang
der Linie A-A' in 1B.
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(Der Dünnfilmkondensator)
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Zuerst
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 1A und 1B erläutert.
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Ein
Isolierfilm 12 wird auf einem Basissubstrat 10 gebildet,
wie in 1A und 1B veranschaulicht.
Das Basissubstrat 10 ist z.B. ein Halbleitersubstrat, spezifischer
ein Siliciumsubstrat. Als Isolierfilm 12 wird beispielsweise
ein Siliciumoxidfilm gebildet. Der Isolierfilm 12 dient
zum Isolieren des Basissubstrats 10 und der Kondensatorteile 20 gegeneinander,
die im Nachstehenden beschrieben werden.
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Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) wird auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Als Adhäsionsschicht
wird beispielsweise eine 100 nm dicke Titanoxid (TiO2)-Schicht
gebildet.
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Auf
der Adhäsionsschicht
werden Kondensatorelektroden (untere Elektroden) aus einer 100 nm
dicken Platin (Pt)-Schicht
gebildet. Öffnungen 15 werden
in den Kondensatorelektroden 14 abwärts zum Isolierfilm 12 gebildet.
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Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 wird auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
Der dielektrische Kondensatorfilm 16 wird z.B. aus einem Material
mit hoher dielektrischer Konstante gebildet. Spezifischer wird ein
polykristalliner BaxSr1-xTiO3-Film (hier im Nachstehenden auch "BST"-Film genannt) als
dielektrischer Kondensatorfilm 16 verwendet. Die Dicke
des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B.
100 nm. Öffnungen 17 werden
in dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet, die
den in den Kondensatorelektroden 14 gebildeten Öffnungen 15 entsprechen.
Der Durchmesser der Öffnungen 17 ist
größer als
der Durchmesser der Öffnungen 15.
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Auf
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 werden Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 auf einem 100 nm dicken Pt-Film gebildet. Öffnungen 19 werden
in den Kondensatorelektroden 18 gebildet, die den Öffnungen 15, 17 entsprechen.
Der Durchmesser der Öffnungen 19 ist
größer als der Durchmesser
der Öffnungen 17.
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So
werden Kondensatorteile gebildet, die jeweils die Kondensatorelektroden 14,
den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektroden 18 enthalten.
-
Auf
dem Basissubstrat 10 mit den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20 wird
ein isolierender Barrierefilm 22 gebildet, um die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser zu verhindern. Der Barrierefilm 22 wird
gebildet, wobei er die Kondensatorteile 20 bedeckt. Der
isolierende Barrierefilm 22 verhindert, dass das Wasserstoffgas,
etc., das während
der Aushärtung
eines im Nachstehenden beschriebenen Schutzfilms 30 und
bei der Bildung von Elektroden 34a, 34b zur Verbindung
mit der Außenseite
durch Elektroplattieren generiert wird, die Kondensatorteile 20 erreicht,
im Zusammenwirken mit einem isolierenden Barrierefilm 28 und
einem leitenden Barrierefilm 26a, 26b. Der isolierende
Barrierefilm 22 ist aus dem amorphen Film desselben Materials
wie z.B. der dielektrische Kondensatorfilm 16 gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist der dielektrische Kondensatorfilm 16 aus einem BST-Film
gebildet, und der isolierende Barrierefilm 22 ist aus einem
amorphen BST-Film gebildet. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 22 beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der isolierende Barrierefilm 22 aus dem folgenden Grund aus
einem amorphen Film gebildet. Das heißt, der polykristalline Film
hat Lücken
unter Körnern,
d.h. Korngrenzen, und Wasserstoff oder Wasser tendiert dazu, durch
die Lücken
unter den Körnern
hindurchzugehen. Im Gegensatz dazu hat der amorphe Film keine Korngrenzen,
und Wasserstoff oder Wasser kann nicht leicht durch den amorphen
Film hindurchgehen. Aus diesem Grund ist der isolierende Barrierefilm 22 in
der vorliegenden Ausführungsform
aus einem amorphen Film gebildet.
-
Der
isolierende Barrierefilm 22 ist aus dem folgenden Grund
aus einem amorphen Film desselben Materials wie der dielektrische
Kondensatorfilm 16 gebildet. Das heißt, wenn der isolierende Barrierefilm 22 aus
einem anderen Material als dem Material des dielektrischen Kondensatorfilms 16 gebildet
ist, besteht ein Risiko, dass eine Beanspruchung aufgrund einer
Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des isolierenden Barrierefilms 22 und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des dielektrischen Kondensatorfilms 16 auf die Kondensatorteile 20 ausgeübt werden
kann. Wenn im Gegensatz dazu der isolierende Barrierefilm 22 aus
einem amorphen Film desselben Materials wie der dielektrische Kondensatorfilm 16 gebildet
ist, kann die Ausübung
der Beanspruchung verhindert werden, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des
isolierenden Barrierefilms 22 und der Wärmeausdehnungskoeffizient des
dielektrischen Kondensatorfilms 16 gleich sind. Aus diesem
Grund ist in der vorliegenden Ausführungsform der isolierende
Barrierefilm 22 aus einem amorphen Film desselben Materials
wie der dielektrische Kondensatorfilm 16 gebildet.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der isolierende Barrierefilm 22 aus einem amorphen
Film desselben Materials gebildet wie der dielektrische Kondensatorfilm 16.
Der isolierende Barrierefilm 22 kann jedoch aus einem anderen
Material gebildet werden als jenem des dielektrischen Kondensatorfilms 16.
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In
dem isolierenden Barrierefilm 22 sind Öffnungen 24a zum Freilegen
der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12,
und Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18 gebildet.
Die Distanz zwischen den Öffnungen 24b und
den Außenanschlusselektroden 34b ist
z.B. auf 5 μm
oder mehr eingestellt. Die Distanz zwischen den Öffnungen 24b und den
Außenanschlusselektroden 34b ist
auf 5 μm
oder mehr eingestellt, so dass, wie im Nachstehenden beschrieben
wird, Wasserstoff oder Wasser, die über die Außenanschlusselektroden 34b eindringen, durch
herausführende
Elektroden 26b sicher daran gehindert wird, die Kondensatorteile 20 erreichen.
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Auf
dem Isolierfilm 12 und den Kondensatorelektroden 14 in
den Öffnungen 24a sind
herausführende
Elektroden 26a, die die Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser verhindern, aus einem leitenden Barrierefilm gebildet. Auf
dem isolierenden Barrierefilm 22 und in den Öffnungen 24b sind
herausführende
Elektroden 26b, die die Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser verhindern, aus dem leitenden Barrierefilm gebildet. Das
heißt,
die herausführenden
Elektroden 26b sind mit den Kondensatorelektroden 18 über die Öffnungen 24b verbunden.
Der leitende Barrierefilm, der die herausführenden Elektroden 26a, 26b bildet,
ist z.B. ein amorpher TaSiN-Film. Die Filmdicke der herausführenden
Elektroden 26a, 26b beträgt z.B. etwa 100 nm.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
sind die herausführenden
Elektroden 26a, 26b aus dem folgenden Grund aus
einem amorphen Film gebildet. Das heißt, der polykristalline Film
hat Lücken
unter Körnern,
d.h. Korngrenzen, und Wasserstoff oder Wasser tendiert dazu, durch
die Lücken
unter den Körnern
hindurchzugehen. Im Gegensatz dazu hat der amorphe Film keine Korngrenzen,
und Wasserstoff oder Wasser kann nicht leicht durch den amorphen
Film hindurchgehen. Aus diesem Grund ist, in der vorliegenden Ausführungsform,
der leitende Barrierefilm, der die herausführenden Elektroden 26a, 26b bildet,
ein amorpher Film.
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Ferner
ist ein isolierender Barrierefilm 28 auf dem isolierenden
Barrierefilm 22 und den herausführenden Elektroden 26a, 26b gebildet.
Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein amorpher Aluminiumoxid (Alumina,
Al2O3)-Film. Die
Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B. etwa
50 nm. Der isolierende Barrierefilm 22 verhindert, dass
das Wasserstoffgas, etc., das während
der Aushärtung
des im Nachstehenden beschriebenen Schutzfilms 30 und bei
der Bildung der Elektroden 34a, 34b zur Verbindung
mit der Außenseite
durch Elektroplattieren generiert wird, die Kondensatorteile 20 erreicht,
im Zusammenwirken mit dem isolierenden Barrierefilm 22 und
dem leitenden Barrierefilm 26a, 26b.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der isolierende Barrierefilm 28 ein amorpher Film aus demselben
Grund, der oben dafür
beschrieben ist, warum der isolierende Barrierefilm 22 ein
amorpher Film ist.
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Auf
dem isolierenden Barrierefilm 28 ist ein Schutzfilm 30 z.B.
aus einem lichtempfindlichen Polyimidharz gebildet. Die Dicke des
Schutzfilms 30 beträgt
z.B. 2 μm.
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Öffnungen 32a, 32b sind
in dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet.
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Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Titan (Ti)-Film und
einem Kupfer (Cu)-Film, die sequentiell gelegt sind, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet.
Der Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
-
Elektroden
(Kontaktstellenelektroden) zur Verbindung mit der Außenseite 34a, 34b sind
aus Ni (Nickel) in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet.
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Auf
den Außenanschlusselektroden 34a, 34b sind
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem auf Sn-Ag basierenden Material gebildet.
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So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gebildet.
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorelektroden 14, 18 mit
den herausführenden
Elektroden 26a, 26b des leitenden Barrierefilms
verbunden sind, die die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindern, und
die herausführenden
Elektroden 26a, 26b, die aus den Kondensatorelektroden 14, 18 herausgeführt werden,
mit den Außenanschlusselektroden 34a, 34b verbunden
sind.
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Da
der leitende Barrierefilm einfach sandwichartig zwischen den Außenanschlusselektroden und
den Kondensatorelektroden angeordnet ist, entspricht die Distanz,
entlang welcher über
die Außenanschlusselektroden
eindringender Wasserstoff oder Wasser die Kondensatorteile erreicht,
der Filmdicke des leitenden Barrierefilms. Die Filmdicke des leitenden
Barrierefilms beträgt üblicherweise
nur etwa 100 nm. Da der leitende Barrierefilm einfach sandwichartig
zwischen den Außenanschlusselektroden
und den Kondensatorelektroden angeordnet ist, besteht ein Risiko,
dass über
die Außenanschlusselektroden eindringender
Wasserstoff oder das Wasser nicht ausreichend blockiert werden kann
und den dielektrischen Kondensatorfilm erreicht, und die elektrischen Charakteristiken
und die Zuverlässigkeit
können
verschlechtert werden.
-
Im
Gegensatz dazu ist, in der vorliegenden Ausführungsform, bei welcher die
Kondensatorelektroden 14, 16 und die Außenanschlusselektroden 26a, 26b über die
herausführenden
Elektroden 26a, 26b verbunden sind, die aus dem
leitenden Barrierefilm gebildet sind, die Distanz, entlang welcher über die
Außenanschlusselektroden 34a, 36b eindringender
Wasserstoff oder Wasser die Kondensatorelektroden 14, 16 erreicht,
die Distanz von den Verbindungen zwischen den Außenanschlusselektroden 34a, 34b und
den herausführenden
Elektroden 26a, 26b zu den Verbindungen zwischen
den Kondensatorelektroden 14, 18 und den herausführenden
Elektroden 26a, 26b. Da die Kondensatorelektroden 14, 18 und
die Außen anschlusselektroden 34a, 34b über die
herausführenden
Elektroden 26a, 26b miteinander verbunden sind,
kann die Distanz von der Verbindung zwischen den Außenanschlusselektroden 34a, 34b und
den herausführenden
Elektroden 26a, 26b zu der Verbindung zwischen
den Kondensatorelektroden 14, 18 und den herausführenden
Elektroden 26a, 26b so groß eingestellt werden, dass
sie einige μm
bis hunderte μm
beträgt.
Demgemäß kann,
in der vorliegenden Ausführungsform,
bei der die Kondensatorelektroden 14, 18 und die
Außenanschlusselektroden 34a, 34b über die
herausführenden
Elektroden 26a, 26b miteinander verbunden sind,
die aus dem leitenden Barrierefilm gebildet sind, über die
Außenanschlusselektroden
eindringender Wasserstoff oder Wasser von den herausführenden
Elektroden 26a, 26b ausreichend blockiert werden.
So kann gemäß der vorliegenden
Erfindung sicher verhindert werden, dass Wasserstoff oder Wasser
die Kondensatorteile 20 erreicht, und die Verschlechterung
des dielektrischen Kondensatorfilms 16 aufgrund von Wasserstoff
oder Wasser kann verhindert werden. Der Dünnfilmkondensator gemäß der vorliegenden Ausführungsform
kann die Verschlechterung der elektrischen Charakteristiken und
der Zuverlässigkeit verhindern.
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(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
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Dann
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 2A bis 4C erläutert. 2A bis 4C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die
das Verfahren veranschaulichen.
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Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem darauf gebildeten Isolierfilm 12 hergestellt.
Das Basissubstrat 10 ist z.B. ein Halbleitersubstrat. Spezifischer
ist das Basissub strat 10 z.B. ein Siliciumsubstrat, und
beispielsweise wird ein Siliciumoxidfilm als Isolierfilm 12 gebildet.
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Dann
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskammer eines
Sputter-Systems (nicht veranschaulicht) geladen. Das Sputter-System
ist z.B. ein Sputter-System des Multitarget-Magnetrontyps.
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Dann
wird eine Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
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Dann
wird der Leiterfilm 14 zur Bildung der Kondensatorelektroden
(unteren Elektroden) durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der Leiterfilm 14 ist z.B. ein Pt-Film. Die Filmdicke des Leiterfilms 14 beträgt z.B.
100 nm.
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Dann
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Sputtern
auf der gesamten Oberfläche
gebildet. Der dielektrische Kondensatorfilm 16 ist z.B. ein
polykristalliner BST-Film. Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B.
100 nm.
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Dann
wird der Leiterfilm 18 zur Bildung der Kondensatorelektroden
(oberen Elektroden) durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der Leiterfilm 18 ist z.B. ein Pt-Film. Die Filmdicke des Leiterfilms 18 beträgt z.B.
100 nm (siehe 1A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
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Dann
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Dann wird der Photoresistfilm durch Photolithographie
in die planare Form der Kondensatorelektroden (oberen Elektroden) 18 gemustert
(siehe 1A und 1B).
-
Als
Nächstes
wird, mit dem Photoresistfilm als Maske, der Leiterfilm 18 durch
Ionenmilling gemustert (siehe 2B).
So werden die Kondensatorelektroden (oberen Elektroden) 18 mit
den abwärts
zum dielektrischen Film 16 gebildeten Öffnungen 19 gebildet.
-
Als
Nächstes
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Dann wird, durch Photolithographie, der Photoresistfilm
in die planare Form des dielektrischen Kondensatorfilms 16 gemustert
(siehe 1A und 1B).
-
Dann
wird, mit dem Photoresistfilm als Maske, der dielektrische Film 16 durch
Ionenmilling gemustert (siehe 2C).
So werden die Öffnungen 17 in
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zum
Leiterfilm 14 gebildet.
-
Dann
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Dann wird der Photoresistfilm durch Photolithographie
in die planare Form der Kondensatorelektroden (unteren Elektroden) 14 gemustert
(siehe 1A und 1B).
-
Als
Nächstes
wird, mit dem Photoresistfilm als Maske, der Leiterfilm 14 durch
Ionenmilling gemustert. So werden die Kondensatorelektroden (unteren
Elektroden) 14 mit den abwärts zum Isolierfilm 12 gebildeten Öffnungen 15 gebildet.
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So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten (siehe 2D).
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
werden die Kondensatorelektroden 14, der dielektrische Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektroden 18 aus dem folgenden Grund kontinuierlich
fest gebildet, und dann werden die Kondensatorelektroden 18, der
dielektrische Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektroden 14 sequentiell
gemustert.
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Das
heißt,
wenn jedes Mal, wenn die Kondensatorelektroden 14, der
dielektrische Kondensatorfilm 16 und die Konden satorelektroden 18 jeweils gebildet
werden, die Filme jeweils gemustert werden, können die Herstellungsausbeute
und die Zuverlässigkeit
der Kondensatorteile 20 aufgrund von Staub und Feinstoffen
verringert werden, die bei jedem Mustern generiert werden. Im Gegensatz
dazu besteht, indem die Kondensatorelektroden 14, der dielektrische
Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektroden 18 kontinuierlich
fest gebildet werden, und indem dann die Kondensatorelektroden 18,
der dielektrische Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektroden 14 sequentiell
gemustert werden, kein Risiko einer Verringerung der Herstellungsausbeute
und einer Verringerung der Zuverlässigkeit aufgrund von Staub
und Feinstoffen. Demgemäß werden,
bei der vorliegenden Ausführungsform,
die Kondensatorelektroden 14, der dielektrische Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektroden 18 kontinuierlich fest gebildet,
und dann werden die Kondensatorelektroden 18, der dielektrische
Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektroden 14 sequentiell
gemustert.
-
Dann
wird der isolierende Barrierefilm 22 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff und Wasser durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche gebildet.
Der isolierende Barrierefilm 22 ist z.B. ein amorpher BST-Film.
Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 22 beträgt z.B.
50 nm.
-
Als
Nächstes
werden die Öffnungen 24a zum Freilegen
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12,
und die Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18 in dem
isolierenden Barrierefilm 22 gebildet. Die Öffnungen 24a werden
gebildet, wobei die Innenränder
der Kondensatorelektroden 14, d.h. die peripheren Ränder der Öffnungen 15 der
Kondensatorelektroden 14, freigelegt werden (siehe 3A).
-
Dann
wird, auf der gesamten Oberfläche, durch
Sputtern der leitende Barrierefilm zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser gebildet. Der leitende Barrierefilm
ist z.B. ein amorpher TaSiN-Film. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms beträgt z.B.
100 nm.
-
Dann
wird der Leiterfilm durch Photolithographie gemustert. So werden
die herausführenden Elektroden 26a des
leitenden Barrierefilms auf dem Isolierfilm 12 in der Öffnung 24a und
auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet. Auf dem isolierenden Barrierefilm 22 und
in den Öffnungen 24b werden
die herausführenden
Elektroden 26b des leitenden Barrierefilms gebildet (siehe 3B).
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff und Wasser durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxid (Alumina)-Film. Die Filmdicke des isolierenden
Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm (siehe 3C).
-
Als
Nächstes
wird der Schutzfilm 30 z.B. durch Spin-Überzug
auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der Schutzfilm 30 ist z.B. aus einem lichtempfindlichen
Polyimidharz gebildet. Die Filmdicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 2 μm.
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Dann
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum isolierenden
Barrierefilm 28 gebildet (siehe 4A).
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Als
Nächstes
wird der in den Öffnungen 32a, 32b freigelegte
isolierende Barrierefilm 28 abgeätzt. So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 4B).
-
Dann
werden ein Ti-Film (nicht veranschaulicht) und ein Cu-Film (nicht
veranschaulicht) sequentiell z.B. durch Sputtern gelegt, um den
Schichtfilm zu bilden. Der Schicht film dient als Adhäsionsschicht (nicht
veranschaulicht). Der Schichtfilm dient auch als Keimschicht für das Elektroplattieren
in einem späteren
Schritt.
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Dann
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Dann werden Öffnungen
(nicht veranschaulicht) durch Photolithographie in dem Photoresistfilm
gebildet. Die Öffnungen
dienen zur Bildung der Außenanschlusselektroden
(Kontaktstellenelektroden) 34a, 34b.
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Dann
werden, durch Elektroplattieren, die Außenanschlusselektroden 34a, 34b z.B.
aus Ni in den Öffnungen 32a, 32b und
auf dem Schutzfilm 30 rund um die Öffnungen 32a, 32b gebildet.
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Dann
werden die Lötkontakthöcker 36 durch Elektroplattieren
z.B. aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet. Dann wird der
Photoresistfilm abgetrennt.
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Als
Nächstes
wird der rund um die Außenanschlusselektroden 34a, 34b freiliegende
Schichtfilm durch Nassätzen
entfernt.
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Dann
werden, durch einen Aufschmelzofen, die Lötkontakthöcker 36 in Hemisphären geschmolzen.
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Dann
wird das Basissubstrat 10 in eine vorgeschriebene Größe geschnitten.
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So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 4C).
-
(Evaluierungsergebnis)
-
Das
Evaluierungsergebnis des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
erläutert.
-
Die
Kapazität
pro Flächeneinheit
wurde an dem in 22A und 22B veranschaulichten
vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator
gemessen. Die Kapazität
betrug 5 μF/cm2.
-
Die
Kapazität
pro Flächeneinheit
wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
gemessen und betrug 5 μF/cm2.
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Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die Kapazität des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gleich ist der Kapazität
pro Flächeneinheit
des in 22A und 22B veranschaulichten
vorgeschlagenen Dünnfilmkondensators.
-
Der
Isolierwiderstand wurde an dem in 22A und 22B veranschaulichten vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator
gemessen und betrug etwa 50 MΩ bei
einer angelegten Spannung von 1,5 V.
-
Der
Isolierwiderstand wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gemessen und betrug mehr als 10 GΩ bei einer angelegten Spannung
von 1,5 V.
-
Auf
dieser Basis wird gefunden, dass das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
einen Dünnfilmkondensator
mit sehr hohem Isolierwiderstand realisieren kann.
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Der
PCBT (Pressure Cooker Bias Test) wurde an dem in 22A und 22B veranschaulichten
vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator
durchgeführt.
Der in dem PCBT erhaltene Isolierwiderstand betrug etwa 1 MΩ bei einer
angelegten Spannung von 1,5 V. Als Bedingungen für den PCBT-Test betrug der
Druck 2 atm.; die Temperatur betrug 125°C; die Feuchtigkeit betrug 85
%; die angelegte Spannung betrug 3 V; und die Testzeitperiode betrug
48 Stunden.
-
Der
PCBT wurde an dem Dünnfilmkondensator
der vorliegenden Ausführungsform
durchgeführt.
Der durch den PCBT erhaltene Isolierwiderstand betrug etwa 1 GΩ bei einer
angelegten Spannung von 1,5 V. Die Bedingungen für den PCBT-Test waren gleich
wie jene für
den PCBT an dem vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator; der Druck
betrug 2 atm.; die Temperatur betrug 125°C; die Feuchtigkeit betrug 85
%; die angelegte Spannung betrug 3 V; und die Testzeitperiode betrug 48
Stunden.
-
Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Ausführungsform
die Verschlechterung der elektrischen Charakteristika drastisch
unterdrücken kann.
-
[Eine zweite Ausführungsform]
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 5A bis 8C erläutert. 5A und 5B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform. 5A ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 5B. Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform
wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der in 1A bis 4C veranschaulichten ersten
Ausführungsform
sind durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
(Der Dünnfilmkondensator)
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird mit Bezugnahme auf 5A und 5B erläutert. Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenanschlusselektrode 34b in
der in der Kondensatorelektrode 14 gebildeten Öffnung 15a gebildet
wird.
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Ein
Isolierfilm 12, wie in 5A und 5B veranschaulicht,
wird auf der Oberfläche
eines Basissubstrats 10 gebildet.
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Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus TiO2 wird
auf dem Isolierfilm 12 gebildet. Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 14 werden auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Als Kondensatorelektroden 14 wird beispielsweise ein 100
nm dicker Pt-Film gebildet. Öffnungen 15, 15a werden
in den Kondensatorelektroden 14 abwärts zum Isolierfilm 12 gebildet.
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Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 wird auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
Der dielektrische Kondensatorfilm 16 wird z.B. aus einem Material
mit einer hohen dielektrischen Konstante gebildet. Spezifischer
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 aus einem polykristallinen
BST-Film gebildet. Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B.
100 nm. Öffnungen 17, 17a werden
in dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zu den
Kondensatorelektroden 14 entsprechend den Öffnungen 15, 15a gebildet.
Der Durchmesser der Öffnungen 17, 17a ist
größer als
der Durchmesser der Öffnungen 15, 15a.
-
Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 werden auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Kondensatorelektroden 18 werden z.B. aus einem 100
nm dicken Pt-Film
gebildet. Öffnungen 19, 19a werden
in den Kondensatorelektroden 18 abwärts zum dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Öffnungen 19 werden
entsprechend den Öffnungen 15, 17 gebildet.
Die Öffnungen 19a werden
entsprechend den Öffnungen 15a, 17a gebildet.
Der Durchmesser der Öffnungen 19, 19a ist
größer als
der Durchmesser der Öffnungen 17, 17a.
-
So
werden Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die Kondensatorelektrode 14,
den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
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Ein
isolierender Barrierefilm 22 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20 gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 22 wird gebildet, wobei er die
Kondensatorteile 20 bedeckt. Der isolierende Barrierefilm 22 ist
aus einem amorphen Film z.B. aus demselben Material wie der dielektrische
Kondensatorfilm gebildet. Der isolierende Barrierefilm 22 wird
hier aus einem amorphen BST-Film gebildet. Die Filmdicke des Isolierfilms 22 beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Der
isolierende Barrierefilm 22 wird hier aus einem amorphen
Film z.B. aus demselben Material wie der dielektrische Kondensatorfilm 16 gebildet, aber
das Material des isolierenden Barrierefilms 22 kann aus
einem anderen Material als jenem des dielektrischen Kondensatorfilms 16 gebildet
werden.
-
In
dem isolierenden Barrierefilm 22 werden Öffnungen 24a zum
Freilegen der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12, Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18 und Öffnungen 24c zum
Freilegen des Isolierfilms 12 gebildet.
-
Herausführende Elektroden 26a des
leitenden Barrierefilms, die die Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser verhindern, werden auf dem Isolierfilm 12 und an
den Innenrändern
der Kondensatorelektroden 14 gebildet. Herausführende Elektroden 26c des leitenden
Barrierefilms, die die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindern,
werden auf dem isolierenden Barrierefilm 22 und in den Öffnungen 24b, 24c gebildet.
Der leitende Barrierefilm, der die herausführenden Elektroden 26a, 26b bildet,
ist z.B. ein TaSiN-Film. Die Dicke der herausführenden Elektroden 26a, 26b beträgt z.B.
etwa 100 nm.
-
Auf
dem isolierenden Barrierefilm 22 und den herausführenden
Elektroden 26a, 26b wird ferner ein isolierender
Barrierefilm 28 gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 wird
z.B. aus einem amorphen Aluminiumoxidfilm gebildet. Die Filmdicke
des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B. etwa 50 nm.
-
Auf
dem isolierenden Barrierefilm 28 wird ein Schutz film 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid gebildet. Die Filmdicke des Schutzfilms 30 beträgt etwa
2 μm.
-
In
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 werden Öffnungen 32a abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a gebildet. In dem Schutzfilm 30 und
dem isolierenden Barrierefilm 28 werden Öffnungen 32b abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26c gebildet.
-
In
den Öffnungen 32a, 32b wird
ein Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem sequentiell gelegten
Ti-Film und Cu-Film gebildet. Der Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
-
In
den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm werden Elektroden 34a, 34b für die Verbindung
mit der Außenseite
gebildet.
-
Auf
den Außenanschlusselektroden 34a, 34b werden
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gebildet.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
wie oben beschrieben, ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenanschlusselektroden 34a, 34b in
den Öffnungen 15, 15a mit
den darin gebildeten Kondensatorelektroden 14 vorgesehen
sind.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform, bei
der die Außenanschlusselektroden 34a, 34b in den Öffnungen 15, 15a mit
den darin gebildeten Kondensatorelektroden 14 vorgesehen
sind, wird verhindert, dass die Beanspruchung, die beim Bonden der Dünnfilmkondensatoren
an eine Leiterplatte, etc. (nicht veranschaulicht) generiert wird,
auf die Kondensatorteile 20 ausgeübt wird. Demgemäß kann die vorliegende
Ausführungsform
die Zuverlässigkeit weiter
verbessern.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Dann
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezugnahme auf 6A bis 8C erläutert. 6A bis 8C sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen.
-
Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem darauf gebildeten Isolierfilm 12 hergestellt.
Spezifischer wird ein Siliciumsubstrat 10 z.B. mit dem
darauf gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskammer eines
Sputter-Systems (nicht gezeigt) geladen. Das Sputter-System ist
z.B. ein Sputter-System des Multitarget-Magnetrontyps.
-
Dann
wird eine Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
wird ein 100 nm dicker Leiterfilm 14 beispielsweise durch
Sputtern auf der gesamten Oberfläche
gebildet. Dann wird, auf der gesamten Oberfläche, der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch
Sputtern z.B. aus einem 100 nm dicken polykristallinen BST-Film
gebildet.
-
Als
Nächstes
wird, auf der gesamten Oberfläche,
ein Leiterfilm 18 durch Sputtern z.B. aus einem 100 nm
dicken Pt-Film gebildet (siehe 6A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
-
Dann
wird der Leiterfilm 18 durch Photolithographie gemustert.
So werden die Kondensatorelektroden 18 mit den abwärts zum
dielektrischen Film 16 gebildeten Öffnungen 19, 19a gebildet
(siehe 6B).
-
Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Photolithographie
gemustert. So werden die Öffnungen 17, 17a in
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet (siehe 6C).
-
Dann
wird der Leiterfilm 14 durch Photolithographie gemustert.
So werden die Kondensatorelektroden 14 mit den abwärts zum
Isolierfilm 12 gebildeten Öffnungen 15, 15a gebildet
(siehe 6D).
-
So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Dann
wird der isolierende Barrierefilm 22 z.B. durch Sputtern
auf der gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 22 ist z.B. ein
50 nm dicker amorpher BST-Film.
-
Dann
werden, in dem isolierenden Barrierefilm 22, die Öffnungen 24a zum
Freilegen der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12,
die Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18 und die Öffnungen 24c zum
Freilegen des Isolierfilms 12 gebildet (siehe 7A).
-
Dann
wird, auf der gesamten Oberfläche, z.B.
durch Sputtern der leitende Barrierefilm zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser gebildet. Der leitende Barrierefilm
ist z.B. ein 100 nm dicker amorpher TaSiN-Film.
-
Dann
wird der leitende Barrierefilm durch Photolithographie gemustert.
So werden die herausführenden
Elektroden 26a des leitenden Barrierefilms auf dem Isolierfilm 12 und
den Innenrändern
der Kondensatorelektroden 14 gebildet. Die herausführenden
Elektroden 26b des leitenden Barrierefilms werden auf dem
isolierenden Barrierefilm 22 und in den Öffnungen 24b, 24c gebildet
(siehe 7B).
-
Dann
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff und Wasser z.B. durch Sputtern auf der
gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm (siehe 7C).
-
Als
Nächstes
wird der Schutzfilm 30 z.B. aus lichtempfindlichem Polyimid
z.B. durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 2 μm.
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Dann
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum isolierenden
Barrierefilm 28 gebildet (siehe 8A).
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Als
Nächstes
wird der isolierende Ätzfilm 28 in
den Öffnungen 32a, 32b abgeätzt. So
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 8B).
-
Dann
wird der Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und
einem Cu-Film, die sequentiell gelegt werden, z.B. durch Sputtern
gebildet. Der Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht. Der Schichtfilm
dient auch als Keimschicht zur Bildung der Außenanschlusselektroden 34a, 34b durch
Elektroplattieren in einem späteren
Schritt.
-
Dann
wird, auf der gesamten Oberfläche,
ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug gebildet.
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Dann
werden Öffnungen
(nicht veranschaulicht) durch Photolithographie in dem Photoresistfilm gebildet.
Die Öffnungen
dienen zur Bildung der Außenanschlusselektroden 34a, 34b.
-
Als
Nächstes
werden durch Elektroplattieren die Außenanschlusselektroden 34a, 34b z.B.
aus Ni in den Öffnungen gebildet.
Dann werden die Lötkontakthöcker 36 durch
Elektroplattieren z.B. aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet.
Dann wird der Photoresistfilm abgetrennt.
-
Als
Nächstes
wird der rund um die Außenanschlusselektroden 34a, 34b freiliegende
Schichtfilm durch Nassätzen
entfernt.
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Als
Nächstes
werden die Lötkontakthöcker 36 durch
einen Aufschmelzofen geschmolzen und in eine Hemisphäre gebildet.
Als Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in eine vorgeschriebene Größe geschnitten.
-
Dann
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 8C).
-
[Eine dritte Ausführungsform]
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 9A bis 13B erläutert. 9A und 9B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform. 9A ist die Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 9B. Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie
jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
oder der zweiten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 8C veranschaulicht
sind, sind durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein dielektrischer Kondensatorfilm 38 auf
den Kondensatorelektroden 18 gebildet ist, und ferner Kondensatorelektroden 40 auf dem
dielektrischen Kondensatorfilm 38 gebildet sind, und die
Kondensatorelektroden 40 und die Kondensatorelektroden 14 miteinander
elektrisch verbunden sind.
-
Der
dielektrische Kondensatorfilm 38, wie in 9A und 9B veranschaulicht,
wird auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet. Der dielektrische Kondensatorfilm 38 ist
aus einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante gebildet,
wie beispielsweise der dielektrische Kondensatorfilm 16. Spezifischer
ist der dielektrische Kondensatorfilm 38 ein polykristalliner
BST-Film. Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 38 beträgt z.B.
100 nm.
-
Kondensatorelektroden 40 werden
auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 38 gebildet. Die
Kondensatorelektroden 40 werden z.B. aus einem 100 nm dicken
Pt-Film gebildet. Die Kondensatorelektroden 40 sind mit
der Kondensatorelektrode 14 über die herausführenden
Elektroden 26d elektrisch verbunden, die im Nachstehenden
beschrieben werden.
-
So
werden Kondensatorteile 20a gebildet, die jeweils die Kondensatorelektroden 14,
den dielektrischen Kondensatorfilm 16, die Kondensatorelektrode 18,
den dielektrischen Kondensatorfilm 38 und die Kondensatorelektrode 40 enthalten.
-
Auf
dem Basissubstrat 10 mit den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20a wird
ein isolierender Barrierefilm 28 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 wird
gebildet, wobei er die Kondensatorteile 20a bedeckt. Der
isolierende Barrierefilm 28 ist ein amorpher Film aus demselben
Material, aus dem z.B. die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 gebildet
sind. Der dielektrische Kondensatorfilm 28 ist hier ein
amorpher BST-Film. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Der
isolierende Barrierefilm 28 wird hier aus einem amorphen
Film aus demselben Material gebildet, aus dem die dielektrischen
Kondensatorfilme 16, 38 gebildet sind. Der isolierende
Barrierefilm 28 kann jedoch aus einem anderen Material
als dem Material der dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 gebildet werden.
-
Öffnungen 24a zum
Freilegen der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12, Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18, Öffnungen 24c zum
Freilegen der Oberfläche
des Isolierfilms 12 und Öffnungen 24d zum teilweisen
Freilegen der Kondensatorelektroden 40 werden in dem isolierenden
Barrierefilm 22 gebildet.
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Die
herausführenden
Elektroden 26d des leitenden Barrierefilms, der die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert, werden in den Öffnungen 24d,
auf dem isolierenden Barrierefilm 22, an den Innenrändern der
Kondensatorelektroden 14 und auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Die herausführenden Elektroden 26c des
leitenden Barrierefilms, der die Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser verhindert, werden an den Innenrändern der Kondensatorelektroden 18,
auf dem isolierenden Barrierefilm 22 und auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Der die herausführenden
Elektroden 26c, 26d bildende leitende Barrierefilm
ist z.B. ein Iridiumoxid (IrO2)-Film. Die
Filmdicke der herausführenden
Elektroden 26c, 26d beträgt z.B. etwa 100 nm.
-
Ein
isolierender Barrierefilm 28 wird ferner auf dem isolierenden
Barrierefilm 22 und den herausführenden Elektroden 26c, 26d gebildet.
Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein amorpher Aluminiumoxidfilm.
Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Auf
dem isolierenden Barrierefilm 28 wird ein Schutzfilm 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid gebildet. Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B. etwa
2 μm.
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Öffnungen 32a, 32b werden
in dem Schutzfilm und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26c, 26d gebildet.
-
Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt werden, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet. Der
Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
Außenanschlusselektroden 34a, 34b aus
Ni zum Verbinden mit der Außenseite
werden in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet.
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Lötkontakthöcker z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis
werden auf den Außenanschlusselektroden 34a, 34b gebildet.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
wie oben beschrieben, ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ferner der dielektrische Kondensatorfilm 38 auf
den Kondensatorelektroden 18 gebildet ist, ferner die Kondensatorelektroden 40 auf
dem dielektrischen Kondensatorfilm 38 gebildet sind, und
die Kondensatorelektroden 40 und die Kondensatorelektroden 14 durch
die herausführenden
Elektroden 26d miteinander elektrisch verbunden sind.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
kann die Kondensatorelektroden 14, 40 und die
Kondensatorelektroden 16 einander gegenüberliegend über einen großen Gesamtbereich
aufweisen, wodurch der Dünnfilmkondensator
eine größere Kapazität hat.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Als
Nächstes
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 10A bis 13B erläutert. 10A bis 13B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Erfindung in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren ver anschaulichen.
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Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem Isolierfilm 12 hergestellt.
Spezifischer wird beispielsweise ein Siliciumsubstrat 10 mit
einem auf der Oberfläche
gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
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Dann
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskammer eines
Sputter-Systems (nicht veranschaulicht) geladen. Das Sputter-System
ist z.B. ein Sputter-System des Multitarget-Magnetrontyps.
-
Dann
wird eine Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
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Dann
wird der Leiterfilm 14 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
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Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Sputtern
z.B. aus einem 100 nm dicken polykristallinen BST-Film auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 durch Sputtern z.B. aus einem 100
nm dicken Pt-Film auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
wird der dielektrische Kondensatorfilm 38 durch Sputtern
z.B. aus einem 100 nm dicken BST-Film auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
wird der Leiterfilm 40 durch Sputtern z.B. aus einem 100
nm dicken Pt-Film auf der gesamten Oberfläche gebildet (siehe 10A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
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Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 40 durch Photolithographie gemustert.
So werden die Kondensatorelektroden 40 mit den abwärts zum
dielektrischen Kondensatorfilm 38 gebildeten Öffnungen 41, 41a gebildet
(siehe 10B).
-
Dann
wird der dielektrische Kondensatorfilm 38 durch Photolithographie
gemustert. So werden die Öffnungen 41, 41a in
dem dielektrischen Kondensatorfilm 38 abwärts zum
Leiterfilm 18 gebildet (siehe 10D).
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 durch Photolithographie gemustert.
So werden die Kondensatorelektroden 18 mit den abwärts zum
dielektrischen Kondensatorfilm gebildeten Öffnungen gebildet (siehe 10D).
-
Dann
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Photolithographie
gemustert. So werden die Öffnungen 17, 17a in
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zum
Leiterfilm 14 gebildet (siehe 11A).
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Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 14 durch Photolithographie gemustert.
So werden die Kondensatorelektroden 14 mit den abwärts zum
Isolierfilm 12 gebildeten Öffnungen 15, 15a gebildet
(siehe 11B).
-
So
werden die Kondensatorteile 20a gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16,
die Kondensatorelektrode 18, den dielektrischen Kondensatorfilm 38 und
die Kondensatorelektrode 40 enthalten.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 22 z.B. aus einem 50
nm dicken amorphen BST-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
werden die Öffnungen 24a zum
Freilegen der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12,
die Öffnungen 24b zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 18, die Öffnungen 24c zum
Freilegen des Isolierfilms 12 und die Öffnungen 24d zum teilweisen
Freilegen der Kondensatorelektroden 40 in dem isolierenden
Barrierefilm 22 durch Photolithographie gebildet (siehe 11C).
-
Dann
wird der leitende Barrierefilm zum Verhindern der Diffusion von
Wasserstoff oder Wasser durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm ist z.B. ein 100 nm dicker amorpher Iridiumoxid
(IrO2)-Film.
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Dann
wird der leitende Barrierefilm durch Photolitho graphie gemustert.
So werden die herausführenden
Elektroden 26d des leitenden Barrierefilms auf dem Isolierfilm 12 und
den Innenrändern
der Kondensatorelektroden 14 in den Öffnungen 24a gebildet.
Die herausführenden
Elektroden 26c des leitenden Barrierefilms werden auf den
Innenrändern der
Kondensatorelektroden 18, dem isolierenden Barrierefilm 22 und
dem Isolierfilm 12 gebildet (siehe 12A).
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm (siehe 12B).
-
Dann
wird der Schutzfilm 30 z.B. aus einem lichtempfindlichen
Polyimid z.B. durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet. Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 2 μm.
-
Dann
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum isolierenden
Barrierefilm 28 gebildet (siehe 12C).
-
Als
Nächstes
wird der in den Öffnungen 32a, 32b freiliegende
isolierende Barrierefilm 28 abgeätzt. So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Schichtfilm aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt werden, z.B. durch Sputtern gebildet.
-
Dann
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) auf der gesamten
Oberfläche
gebildet.
-
Dann
werden Öffnungen
durch Photolithographie in dem Photoresistfilm gebildet. Die Öffnungen
dienen zur Bildung der Außenanschlusselektroden 34a, 34b.
-
Als
Nächstes
werden die Außenanschlusselektroden 34a, 34b z.B.
aus Ni in den Öffnungen 32a, 32b durch
Elektroplattieren gebildet.
-
Dann
werden die Lötkontakthöcker z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis durch Elektroplattieren gebildet.
Dann wird der Photoresistfilm abgetrennt.
-
Als
Nächstes
wird der Schichtfilm des Cu-Films und des Ti-Films durch Nassätzen entfernt.
-
Als
Nächstes
werden die Lötkontakthöcker 36 durch
einen Aufschmelzofen geschmolzen und in eine Hemisphäre gebildet.
Als Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in eine vorgeschriebene Größe geschnitten.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 13B).
-
(Evaluierungsergebnis)
-
Das
Evaluierungsergebnis des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
erläutert.
-
Der
in 22A und 22B veranschaulichte
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator
hatte eine Kapazität
von 5 μF/cm2 pro Flächeneinheit,
wie oben beschrieben.
-
Die
Kapazität
wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform gemessen.
Die Kapazität
betrug 9 μF/cm2.
-
Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Ausführungsform
einen Dünnfilmkondensator
mit einer größeren Kapazität pro Flächeneinheit realisieren
kann. Die vorliegende Ausführungsform kann
einen Dünnfilmkondensator
mit einer großen Kapazität pro Flächeneinheit
aufgrund der jeweils über
und unter den Kondensatorelektroden 18 gebildeten Kondensatorelektroden 14, 30 realisieren.
-
Der
in 22A und 22B veranschaulichte
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator
hatte einen Isolierwiderstand von etwa 50 MΩ bei einer angelegten Spannung
von 1,5 V.
-
Der
Isolierwiderstand wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gemessen. Der Isolierwiderstand betrug etwa 10 GΩ oder mehr bei einer angelegten
Spannung von 1,5 V.
-
Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Erfindung einen
Dünnfilmkondensator
mit einem sehr hohen Isolierwiderstand realisieren kann.
-
Der
in 22A und 22B veranschaulichte
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator
hatte einen Isolierwiderstand von etwa 1 MΩ nach einem PCBT bei einer
angelegten Spannung von 1,5 V. Als Bedingungen für den PCBT betrug der Druck
2 atm.; die Temperatur betrug 125°C;
die Feuchtigkeit betrug 85 %; die angelegte Spannung betrug 3 V;
und die Testzeitperiode betrug 48 Stunden.
-
Der
PCBT wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform durchgeführt. Der
nach dem PCBT erhaltene Isolierwiderstand betrug etwa 1 GΩ bei einer
angelegten Spannung von 1,5 V. Die Bedingungen für den PCBT-Test waren gleich wie jene des an dem
vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator
durchgeführten PCBT:
der Druck betrug 2 atm.; die Temperatur betrug 125°C; die Feuchtigkeit
betrug 85 %; die angelegte Spannung betrug 3 V; und die Testzeitperiode betrug
48 Stunden.
-
Auf
dieser Basis kann die vorliegende Ausführungsform die Verschlechterung
der elektrischen Charakteristika drastisch unterdrücken.
-
[Eine vierte Ausführungsform]
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
und das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators werden mit
Bezugnahme auf 14 bis 17 erläu tert. 14 ist eine Schnittansicht des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis dritten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 13B veranschaulicht
sind, sind durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung nicht
zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
dient als Interposer. Der Interposer ist z.B. zwischen einer Leiterplatte,
etc., und einer Halbleiteranordnung (LSI), etc., angeordnet. In der
Beschreibung und den Ansprüchen
der vorliegenden Anmeldung enthält
der Dünnfilmkondensator den
Interposer.
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Ein
Isolierfilm 12 wird auf einem Basissubstrat 10 gebildet,
wie in 14 veranschaulicht.
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Eine
Adhäsionsschicht
z.B. aus einem 100 nm dicken Titanoxid (TiO2)-Film
wird auf dem Isolierfilm 12 gebildet. Auf der Adhäsionsschicht
werden Kondensatorelektroden 14 z.B. aus einem 100 nm dicken
Pt-Film gebildet. Öffnungen 13, 13a werden
in den Kondensatorelektroden 14 abwärts zum Isolierfilm 12 gebildet.
-
Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 z.B. aus einem 100 nm
dicken BST-Film wird auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet. Öffnungen 15, 15a werden
in dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zu den
Kondensatorelektroden 14 gebildet. Die Öffnungen 15, 15a werden
entsprechend den Öffnungen 13, 13a gebildet.
-
Kondensatorelektroden 18 z.B.
aus einem 100 nm dicken Pt-Film werden auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet. Öffnungen 19, 19a werden
in den Kondensatorelektroden 18 abwärts zum dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Öffnungen 19, 19a werden
entsprechend den Öffnungen 13, 13a gebildet.
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Auf
den Kondensatorelektroden 18 wird ein dielektrischer Kondensatorfilm 38 z.B.
aus einem 100 nm dicken BST-Film
gebildet. Öffnungen 39, 39a werden
in dem dielektrischen Kondensatorfilm 38 abwärts zu den
Kondensatorelektroden 18 gebildet. Die Öffnungen 39, 39a werden
entsprechend den Öffnungen 13, 13a gebildet.
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Auf
dem dielektrischen Kondensatorfilm 38 werden Kondensatorelektroden 40 z.B.
aus einem 100 mm dicken Pt-Film gebildet. Die Kondensatorelektroden 40 sind
mit den Kondensatorelektroden 14 über herausführende Elektroden 26d elektrisch
verbunden. Öffnungen 41, 41a werden
in den Kondensatorelektroden 40 abwärts zum dielektrischen Kondensatorfilm 38 gebildet.
Die Öffnungen 41, 41a werden
entsprechend den Öffnungen 13, 13a gebildet.
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So
werden Kondensatorteile 20a gebildet, die jeweils die Kondensatorelektrode 14,
den dielektrischen Kondensatorfilm 16, die Kondensatorelektrode 18,
den dielektrischen Kondensatorfilm 38 und die Kondensatorelektrode 40 enthalten.
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Ein
isolierender Barrierefilm 22 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20a gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 22 wird gebildet, wobei er die
Kondensatorteile 20a bedeckt. Der isolierende Barrierefilm 22 ist ein
amorpher Film aus demselben Material wie z.B. der dielektrische
Kondensatorfilm 16. Der isolierende Film 22 ist
hier z.B. ein 50 nm dicker amorpher BST-Film.
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Der
isolierende Barrierefilm 22 wird hier aus einem amorphen
Film aus demselben Material wie die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 22 kann auch aus einem anderen
Material als dem die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 bildenden
Material ge bildet werden.
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Öffnungen 24a zum
Freilegen der Innenränder
der Kondensatorelektroden 14 und des Isolierfilms 12, Öffnungen 24d zum
teilweisen Freilegen der Kondensatorelektroden 40, Öffnungen 24c zum
Freilegen des Isolierfilms 12 und Öffnungen 24b zum Freilegen
der Innenränder
der Kondensatorelektroden 18 werden in dem isolierenden
Barrierefilm 22 gebildet.
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Die
herausführenden
Elektroden 26d eines leitenden Barrierefilms, der die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindert, werden in den Öffnungen 24d,
auf dem isolierenden Barrierefilm 22, an den Innenrändern der
Kondensatorelektroden 14 und auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Die herausführenden Elektroden 26c des
leitenden Barrierefilms, der die Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser verhindert, werden an den Innenrändern der Kondensatorelektroden 18,
auf dem isolierenden Barrierefilm 22 und auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
Der die herausführenden
Elektroden 26c, 26d bildende leitende Barrierefilm
ist z.B. ein 100 nm dicker Iridiumoxid (IrO2)-Film.
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Ein
Isolierfilm 28 wird ferner auf dem isolierenden Barrierefilm 22 und
den herausführenden Elektroden 26c, 26d gebildet.
Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein 50 nm dicker
amorpher Aluminiumoxidfilm.
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Ein
Schutzfilm 30 z.B. aus einem 2 μm dicken lichtempfindlichem
Polyimidfilm wird auf dem isolierenden Barrierefilm 28 gebildet.
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In
dem Schutzfilm und dem isolierenden Barrierefilm 28 werden Öffnungen 32a, 32b abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26c, 26d gebildet.
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Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt werden, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet.
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Partielle
Elektroden 34a, 34b z.B. aus Ni werden in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet. Die partiellen Elektroden 34a, 34b sind
Teile von Durchgangselektroden 54a, 54b.
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Auf
den partiellen Elektroden 34a, 34b werden Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet.
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Durchgangslöcher 42a, 42b werden
in dem Basissubstrat 10 und dem Isolierfilm abwärts zu den herausführenden
Elektroden 26c, 26d gebildet.
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Ein
Isolierfilm 44 z.B. aus einem Harz wird in den Durchgangslöchern 42a, 42b und
auf der Unterseite des Basissubstrats 10 gebildet (gegenüber der Seite,
wo die Kondensatorteile 20a darauf gebildet sind).
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Durchgangslöcher 46a, 46b werden
in dem Isolierfilm 12 und dem Isolierfilm 44 abwärts zu den herausführenden
Elektroden 26c, 26d gebildet.
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Ein
leitender Barrierefilm 48 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf der Unterseite der herausführenden
Elektroden 26c, 26d in den Öffnungen 46a, 46b gebildet
(gegenüber der
Seite, die mit den partiellen Elektroden 34a, 34b in
Kontakt gelangt).
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In
den Durchgangslöchern
mit dem Isolierfilm 44 und dem darin gebildeten leitenden
Barrierefilm 48 werden partielle Elektroden 50a, 50b z.B.
aus Ni gebildet. Die partiellen Elektroden 50a, 50b sind Teile
der Durchgangselektroden 54a, 54b. Die partiellen
Elektroden 34a und die partiellen Elektroden 54a bilden
die Durchgangselektroden 54a. Die partiellen Elektroden 34b und
die partiellen Elektroden 54b bilden die Durchgangselektroden 54b.
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Lötkontakthöcker 52 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis
werden auf der Unterseite der partiellen Elektroden 50a, 50b gebildet
(gegenüber
der Seite, die mit dem leitenden Barrierefilm 48 in Kontakt
gelangt).
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So
wird der Dünnfilmkondensator 4 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gebildet.
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist z.B. zwischen einer Leiterplatte (nicht veranschaulicht) und
einer LSI (nicht veranschaulicht) angeordnet. Die Dünnfilmkondensatoren
sind zwischen der Leiterplatte und der LSI angeordnet, wodurch die
Induktanz zwischen der LSI und den Kondensatorteilen 20a sehr
klein ausgebildet werden kann. So können, gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
die Quellenspannungsänderung,
ein Hochfrequenzrauschen, etc., sicherer entfernt werden.
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(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
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Dann
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 15A bis 17 erläutert. 15A bis 17 sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die
das Verfahren veranschaulichen.
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Zuerst
sind der Schritt der Herstellung des Basissubstrats 10 mit
dem auf der Oberfläche
gebildeten Isolierfilm bis zu dem Schritt der Bildung der Lötkontakthöcker 36 auf
den partiellen Elektroden 34a, 34b gleich wie
jene des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der in 10A bis 13B veranschaulichten
dritten Ausführungsform,
und ihre Erläuterung
wird nicht wiederholt (siehe 15A).
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Dann
wird die Vorderseite des Basissubstrats 10 (wo der Schutzfilm 30,
die Lötkontakthöcker 36,
etc., gebildet sind) auf einer Basis (Trägersubstrat) z.B. einem Haftband
(nicht veranschaulicht) haftend aufgebracht. Das Haftband ist z.B.
ein UV-Band. Das UV-Band ist ein Band, das die Eigenschaft hat, dass
das Band stark haftet, wenn es aufgebracht wird, und wenn UV angewendet
wird, abrupt weniger haftend wird.
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Als
Nächstes
wird die Unterseite des Basissubstrats 10 (gegenüber der
Seite, wo die Kondensatorteile 20a gebildet sind) z.B.
mit einem Rückseitenschleifer
poliert, bis die Dicke des Basissubstrats 10 etwa 50 μm wird (siehe 15B).
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Dann
wird ein Photoresistfilm durch Spin-Überzug auf der Unterseite des
Basissubstrats 10 gebildet. Dann wird der Photoresistfilm
durch Photolithographie gemustert. So werden Öffnungen zur Bildung der Durchgangslöcher 42a, 42b (siehe 15C) in dem Photoresistfilm gebildet.
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Dann,
mit dem Photoresistfilm als Maske und mit Isolierfilm 22 als Ätzstopper,
wird das Basissubstrat 10 naß geätzt, um dadurch die Durchgangslöcher 42a, 42b zu
bilden. Das Ätzmittel
ist z.B. eine gemischte Lösung
aus Fluorwasserstoff und Salpetersäure. Der Durchmesser der Durchgangslöcher 42a, 42b beträgt z.B.
etwa 100 μm.
Der Abstand der Durchgangslöcher 42a, 42b beträgt z.B.
etwa 250 μm (siehe 15C).
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Dann
wird Epoxyharz durch Spin-Überzug auf
der Unterseite des Basissubstrats 10 aufgebracht. Dann
wird eine thermische Verarbeitung durchgeführt, um das Epoxyharz auszuhärten. So wird
der Isolierfilm 44 aus dem Epoxyharz gebildet (siehe 16A).
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Dann
werden die Durchgangslöcher 46a in dem
Isolierfilm 44 z.B. durch einen ArF-Excimerlaser gebildet.
Der Durchmesser der Durchgangslöcher 46a beträgt z.B.
etwa 70 μm.
Zu dieser Zeit wird auch der in den Durchgangslöchern 46a freiliegende
Isolierfilm 12 entfernt (siehe 16B).
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Als
Nächstes
wird ein leitender Barrierefilm zum Verhindern der Diffusion von
Wasserstoff oder Wasser durch Sputtern auf der Unterseite des Basissubstrats 10 gebildet.
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Der
leitende Barrierefilm ist z.B. ein 200 nm dicker amorpher TaSiN-Film.
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Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm auf der Unterseite des Basissubstrats 10 und
den Seitenflächen
der Durchgangslöcher 46a, 46b durch Ionenmilling
entfernt. So wird der leitende Barrierefilm 48 auf der
Unterseite der herausführenden
Elektroden 26c, 26d in den Durchgangslöchern 46a, 46b gebildet
(siehe 16C).
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Dann
wird der Schichtfilm aus einem Ti-Film und einem Cu-Film z.B. durch
Sputtern auf der Unterseite des Basissubstrats gebildet. Der Schichtfilm dient
als Adhäsionsschicht.
Der Schichtfilm dient auch als Keimschicht für das Elektroplattieren in
einem späteren
Schritt.
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Als
Nächstes
wird ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Unterseite des Basissubstrats 10 gebildet.
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Dann
werden Öffnungen
(nicht veranschaulicht) durch Photolithographie in dem Photoresistfilm gebildet.
Die Öffnungen
dienen zur Bildung der partiellen Elektroden 50a, 50b.
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Als
Nächstes
werden durch Elektroplattieren die partiellen Elektroden 50a, 50b z.B.
aus Ni in den Öffnungen
gebildet. Die partiellen Elektroden 34a und die partiellen
Elektroden 50a bilden die Durchgangselektroden 54a.
Die partiellen Elektroden 34b und die partiellen Elektroden 50b bilden
die Durchgangselektroden 54b.
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Als
Nächstes
werden die Lötkontakthöcker 52 durch
Elektroplattieren z.B. aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet.
Dann wird der Photoresistfilm abgetrennt.
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Dann
wird der Schichtfilm aus einem Cu-Film und einem Ti-Film durch Nassätzen entfernt.
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Als
Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in eine vorgeschriebene Größe geschnitten.
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So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 17).
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(Evaluierungsergebnis)
-
Das
Evaluierungsergebnis des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
erläutert.
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Der
in 22A und 22B veranschaulichte
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator
hatte eine Kapazität
pro Flächeneinheit
von etwa 5 μF/cm2, wie oben beschrieben.
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hatte eine Kapazität
pro Flächeneinheit
von 8 μF/cm2.
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Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Ausführungsform
einen Dünnfilmkondensator
mit einer großen
Kapazität
pro Flächeneinheit
realisieren kann. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Dünnfilmkondensator
eine große
Kapazität pro
Flächeneinheit
aufweisen, da die Kondensatorelektroden 14, 40 über und
unter den Kondensatorelektrode 18 gebildet sind, wodurch
die Kondensatorelektroden 18 und die Kondensatorelektroden 14, 40 über einen
großen
Gesamtbereich einander gegenüberliegen.
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Der
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator, wie
oben beschrieben, hatte einen Isolierwiderstand von etwa 50 MΩ bei einer
angelegten Spannung von 1,5 V.
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Der
Isolierwiderstand wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gemessen. Der Isolierwiderstand betrug 10 GΩ oder mehr bei einer angelegten
Spannung von 1,5 V.
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Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Erfindung einen
Dünnfilmkondensator
mit einem sehr viel höheren
Isolierwiderstand realisieren kann.
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Der
in 22A und 22B veranschaulichte
vorgeschlagene Dünnfilmkondensator
hatte einen Isolierwiderstand von etwa 1 MΩ bei einer angelegten Spannung
von 1,5 V nach einem PCBT. Als Bedingungen für den PCBT, wie oben beschrieben, betrug
der Druck 2 atm.; die Temperatur betrug 125°C; die Feuchtigkeit betrug 85
%; die angelegte Spannung betrug 3 V; und die Testzeitperiode betrug 48
Stunden.
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Der
PCBT wurde an dem Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform durchgeführt. Nach
dem PCBT betrug der Isolierwiderstand etwa 10 MΩ bei einer angelegten Spannung von
1,5 V. Als Bedingungen für
den PCBT, wie die Bedingungen- für
den PCBT an dem vorgeschlagenen Dünnfilmkondensator, betrug der
Druck 2 atm.; die Temperatur betrug 125°C; die Feuchtigkeit betrug 85
%; die angelegte Spannung betrug 3 V; und die Testzeitperiode betrug
48 Stunden.
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Auf
dieser Basis wird gefunden, dass die vorliegende Ausführungsform
die Verschlechterung der elektrischen Charakteristiken drastisch
unterdrücken kann.
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[Eine fünfte Ausführungsform]
-
Die
elektronische Anordnung gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 18 erläutert. 18 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten bis
vierten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 17 veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
Die
elektronische Anordnung (Paket mit eingebauten Kondensatoren) gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnfilmkondensator 2 gemäß einer
der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform verwendet wird.
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Zwischenverbindungen,
etc., werden auf einem Paket substrat (Leiterplatte) 55 gebildet.
Stifte 56 sind auf der Unterseite des Paketsubstrats 55 vorgesehen.
Die Stifte dienen zur elektrischen Verbindung der elektronischen
Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit einer anderen Leiterplatte (nicht veranschaulicht) beim Montieren
der ersteren auf der letzteren. Die Stifte 56 sind mit
den auf dem Paketsubstrat 55 gebildeten Zwischenverbindungen elektrisch
verbunden. Eine Vielzahl von Elektroden (nicht veranschaulicht)
sind jeweils auf der Oberseite und der Unterseite des Paketsubstrats 55 vorgesehen.
Die Elektroden sind mit den auf dem Paketsubstrat 55 gebildeten
Zwischenverbindungen, etc., elektrisch verbunden.
-
Eine
LSI (Halbleiteranordnung) 58 ist auf dem Paketsubstrat 55 montiert.
Die auf dem Paketsubstrat 55 montierten Elektroden und
die auf der LSI 58 gebildeten Elektroden (nicht veranschaulicht)
sind miteinander durch Lötkontakthöcker 60 elektrisch verbunden.
Eine Unterfüllung 62 ist
in den Spalten zwischen dem Paketsubstrat 55 und der LSI 58 vergraben.
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Ein
Rahmen 64 ist auf dem Paketsubstrat 55 mit der
darauf montierten LSI 55 vorgesehen, wobei er die LSI 58 umgibt.
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Eine
thermische Verbindung 66, d.h. ein wärmeleitendes Fett, ist auf
der LSI 58 aufgebracht.
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Eine
Strahlungsplatte 68 ist auf der LSI 58 mit der
darauf aufgebrachten thermischen Verbindung 66 vorgesehen.
Andererseits werden die Dünnfilmkondensatoren 2 gemäß einer
der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform auf der Unterseite
des Paketsubstrats 55 montiert. Die Elektroden 34a, 34b der
Dünnfilmkondensatoren 2 und
die Elektroden des Paketsubstrats 55 sind über die
Lötkontakthöcker 36 elektrisch
verbunden. Die Dünnfilmkondensatoren 2 sind
mit einer Unterfüllung 70 bedeckt.
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So
ist die elektronische Anordnung (Paket mit eingebauten Kondensatoren)
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
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Die
elektronische Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Dünnfilmkondensatoren 2 mit
guten elektrischen Charakteristiken und hoher Zuverlässigkeit,
und kann gute elektrische Charakteristiken und hohe Zuverlässigkeit zeigen.
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[Eine sechste Ausführungsform]
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Die
elektronische Anordnung gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 19 erläutert. 19 ist eine Schnittansicht der elektronischen
Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform. Dieselben
Glieder der vorliegenden Ausführungsform
wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis fünften
Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 18 veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
Die
elektronische Anordnung (Paket mit eingebauten Kondensatoren) gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnfilmkondensator 4 gemäß der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform verwendet
wird.
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Zwischenverbindungen
(nicht veranschaulicht), etc., werden auf einem Paketsubstrat (Leiterplatte) 70 gebildet.
Eine Vielzahl von Elektroden ist jeweils auf der Oberseite und der
Unterseite des Paketsubstrats 70 vorgesehen. Die Elektroden
sind mit den auf dem Paketsubstrat 70 gebildeten Zwischenverbindungen,
etc., elektrisch verbunden. Lötkontakthöcker 72 sind
auf den auf dem Paketsubstrat 70 gebildeten Elektroden
gebildet. Die Lötkontakthöcker 72 dienen zur
elektrischen Verbindung der elektronischen Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit einer weiteren Leiterplatte (nicht veranschaulicht) beim Montieren
der ersteren auf der anderen.
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Die
Dünnfilmkondensatoren 4 gemäß der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform
werden auf dem Paketsubstrat 70 montiert. Die Dünnfilmkondensatoren 4 dienen
als Interposer. Die Durchgangselektroden 54a, 54b (siehe 14), die in den Dünnfilmkondensatoren 4 gebildet
sind, und die Elektroden (nicht veranschaulicht) auf dem Paketsubstrat 70 sind über Lötkontakthöcker 52 elektrisch
verbunden.
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Eine
LSI (Halbleiteranordnung) 58 ist auf den Dünnfilmkondensatoren 4 montiert.
Die in den Dünnfilmkondensatoren 4 gebildeten
Durchgangselektroden 54a, 54b (siehe 14) und die Elektroden (nicht veranschaulicht)
auf der LSI 58 sind über
Lötkontakthöcker 36 elektrisch
verbunden.
-
Auf
dem Paketsubstrat 70 ist eine Unterfüllung in den Spalten zwischen
dem Paketsubstrat 70 und den Dünnfilmkondensatoren 4 und
zwischen den Dünnfilmkondensatoren 4 und
der LSI 58 vergraben, um die Spalte auszufüllen.
-
Ein
Rahmen 64 ist auf dem Paketsubstrat 70 mit den
darauf montierten Dünnfilmkondensatoren 4 und
der LSI 58 angeordnet, wobei er die Dünnfilmkondensatoren 4 und
die LSI 58 umgibt.
-
Eine
thermische Verbindung 66, d.h. ein wärmeleitendes Fett, ist auf
der LSI 58 aufgebracht.
-
Eine
Strahlungsplatte 68 ist auf der LSI 58 mit der
darauf aufgebrachten thermischen Verbindung 66 vorgesehen.
So ist die elektronische Anordnung (Paket mit eingebauten Kondensatoren)
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
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Die
elektronische Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Dünnfilmkondensatoren 4 mit
guten elektrischen Charakteristiken und hoher Zuverlässigkeit,
und kann gute elektrische Charakteristiken und hohe Zuverlässigkeit zeigen.
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[Eine siebente Ausführungsform]
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Die
Leiterplatte gemäß einer
siebenten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 20 erläutert. 20 ist eine Schnittansicht der Leiterplatte 74 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit einer darauf montierten LSI 58. Dieselben Glieder der
vorliegenden Ausführungsform
wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis sechsten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 19 veranschaulicht sind,
werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
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Die
Leiterplatte (Leiterplatte mit eingebauten Kondensatoren) gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnfilmkondensator gemäß einer
der ersten bis dritten Ausführungsform
eingebaut ist.
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Die
Leiterplatte gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
wie in 20 veranschaulicht, ist aus
einer Harzschicht 76, und einer in einer vorgeschriebenen
Konfiguration gemusterten Zwischenverbindungsschicht 78 gebildet,
die abwechselnd gelegt sind.
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In
der Harzschicht 76 sind die Dünnfilmkondensatoren 2 gemäß einer
der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform vergraben.
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Die
Dünnfilmkondensatoren 2 sind
mit der elektronischen Schaltung (nicht veranschaulicht) der LSI 58 durch
eine in der Harzschicht 76 vergrabene Durchkontaktierung 80 und
Lötkontakthöcker 82 elektrisch
verbunden. Die in der Harzschicht 76 vergrabenen Zwischenverbindungen 78 sind
mit der elektronischen Schaltung (nicht veranschaulicht) der LSI 58 durch
die Durchkontaktierung 80 und die Lötkontakthöcker 82 elektrisch
verbunden.
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So
ist die Leiterplatte (Substrat mit eingebauten Kondensatoren) 74 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
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Die
Leiterplatte 74 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
weist darin vergraben die Dünnfilmkondensatoren 2 mit
guten elektrischen Charakteristiken und hoher Zuverlässigkeit
auf, und kann gute elektrische Charakteristiken und hohe Zuverlässigkeit
zeigen.
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[Eine achte Ausführungsform]
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Die
Leiterplatte gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 21 erläutert. 21 ist eine Schnittansicht der Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Ausführungsform. 21 veranschaulicht die Leiterplatte 84 mit
einer darauf montierten LSI 58. Dieselben Glieder der vorliegenden
Ausführungsform
wie jene des Dünnfilmkondensators,
etc., gemäß der ersten
bis siebenten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, etc., die
in 1A bis 20 veranschaulicht sind,
werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
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Die
Leiterplatte (Substrat mit eingebauten Kondensatoren) gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmkondensatoren 4 gemäß der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform
eingebaut sind.
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Die
Leiterplatte 84 gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
wie in 21 veranschaulicht, ist aus
einer Harzschicht 76, und einer in einer vorgeschriebenen
Konfiguration gemusterten Zwischenverbindungsschicht 78 gebildet,
die abwechselnd gelegt sind.
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Auf
der Harzschicht 76 sind die Dünnfilmkondensatoren 4 gemäß der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform
vergraben.
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Die
in der Harzschicht 76 vergrabenen Zwischenverbindungen 78 sind
mit der LSI 58 über
eine in der Harzschicht vergrabene Durchkontaktierung 80,
Durchgangselektroden 54a, 54b (siehe 14) der Dünnfilmkondensatoren
und die Lötkontakthöcker elektrisch
verbunden.
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So
ist die Leiterplatte (Substrat mit eingebauten Kondensatoren) 84 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
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Die
Leiterplatte 84 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
weist darin vergraben die Dünnfilmkondensatoren 4 mit
guten elektrischen Charakteristiken und hoher Zuverlässigkeit
auf, und kann gute elektrische Charakteristiken und hohe Zuverlässigkeit
zeigen.
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[Eine neunte Ausführungsform]
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Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 22A bis 25 erläutert. 22A und 22B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie jene des Dünnfilmkondensators,
etc., gemäß der ersten
bis achten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, etc., die
in 1A bis 20 veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
(Der Dünnfilmkondensator)
-
Zuerst
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 22A und 22B erläutert.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass leitende Barrierefilme 86a, 86b zum
Verhindern der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser jeweils für Kondensatorelektroden 14, 18 gebildet
sind, und Elektroden 34a, 34b für die Verbindung
mit der Außenseite
jeweils mit den Kondensatoren 14, 18 über die
leitenden Barrierefilme 86a, 86b elektrisch verbunden
sind.
-
Ein
Leiterfilm 12, wie in 22A und 22B veranschaulicht, wird auf der Oberfläche eines
Basissubstrats 10 gebildet.
-
Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus TiO2 wird
auf dem Isolierfilm 12 gebildet. Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 14 werden auf der Adhäsionsschicht
gebildet. Die Kondensatorelektroden 14 sind z.B. aus einem
100 nm dicken Pt-Film gebildet.
-
Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 ist auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
Der dielektrische Kondensatorfilm 16 ist z.B. als Material
mit einer hohen dielektrischen Konstante gebildet. Spezifischer
ist der dielektrische Kondensatorfilm 16 ein polykristalliner
BST-Film. Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B.
100 nm.
-
Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 sind auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Kondensatorelektroden 18 sind z.B. aus einem 100 nm
dicken Pt-Film gebildet. Öffnungen 19 sind
in den Kondensatorelektroden 18 und dem dielektrischen
Kondensatorfilm 16 abwärts
zu den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
-
So
werden Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die Kondensatorelektrode 14,
den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Der
leitende Barrierefilm 86a zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser ist auf den Kondensatorelektroden 14 in
den Öffnungen 19 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 86b zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser ist auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 86a und der leitende Barrierefilm 86b sind
durch Mustern auf ein und demselben Leiterfilm gebildet. Die leitenden
Barrierefilme 86a, 86b sind z.B. ein IrO2-Film. Die leitenden Barrierefilme 86a, 86b sind
in der vorliegenden Ausführungsform
ein IrO2-Film, da ein IrO2-Film
hinsichtlich der Funktion des Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff
oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke der leitenden Barrierefilme 86a, 86b beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Der
leitende Barrierefilm 86a und der leitende Barrierefilm 86b sind
aus dem folgenden Grund in der vorliegenden Ausführungsform aus ein und demselben
leitenden Film gebildet. Das heißt, ein IrO2-Film,
aus dem die leitenden Barrierefilme 86a, 86b gebildet
sind, ist hinsichtlich der Funktion des Verhinderns der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser überlegen,
wobei er eine sehr hohe Eigenfestigkeit aufweist. Wenn die mehrfachen
leitenden Barrierefilme 86a und die leitenden Barrierefilme 86b in verschiedenen
Schritten gebildet werden, werden demgemäß starke Beanspruchungen auf
die Kondensatorteile 20 ausgeübt, die das Problem des Abschälens der
Filme und andere Probleme verursachen können. In der vorliegenden Ausführungsform ist,
wie nachstehend beschrieben wird, der leitende Barrierefilm 86 auf
der gesamten Oberfläche
gebildet (siehe 23D), und dann wird der leitende
Film 86 gemustert, um den leitenden Barrierefilm 86a und den
leitenden Barrierefilm 86b zu bilden (siehe 26A), wodurch die Ausübung starker Beanspruchungen
auf die Kondensatorteile 20 verhindert werden kann, und
die Probleme des Abschälens
des Films, etc., können
verhindert werden.
-
Leiterfilme 88a, 88b sind
auf den leitenden Barrierefilmen 86a, 86b gebildet.
Die Leiterfilme 88a, 88b dienen zum Verhindern
des Abätzens
der leitenden Barrierefilme 86a, 86b, wenn ein
Schutzfilm 30 geätzt
wird, um Öffnungen 32a, 32b zu
bilden. Die leitenden Barrierefilme 86a, 86b,
die nicht abgeätzt wurden,
können
die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindern.
-
Der
Leiterfilm 86a und der Leiterfilm 88a bilden eine
Leiterschicht 90a. Der leitende Barrierefilm 86b und
der Leiterfilm 88b bilden eine Leiterschicht 90b.
-
Ein
isolierender Barrierefilm 28 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser ist auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20, der Leiterschicht 90a und
der Leiterschicht 90b gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist
gebildet, wobei er die Kondensatorteile 20 bedeckt. Der
isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein Aluminiumoxidfilm.
Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Ein
Schutzfilm 30 z.B. aus lichtempfindlichem Polyimid ist
auf dem isolierenden Barrierefilm 28 gebildet. Die Filmdicke
des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 5 μm.
-
Öffnungen 32a sind
in dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zur
Leiterschicht 90a gebildet. Öffnungen 32b sind
in dem Schutzfilm 30 und der isolierenden Schicht 28 abwärts zur
Leiterschicht 90a gebildet.
-
In
den Öffnungen 32a, 32b ist
ein Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film
gebildet, die sequentiell gelegt sind. Der Schichtfilm dient als
Adhäsionsschicht.
-
Die
Außenanschlusselektroden 34a, 34b aus
Ni sind in den Öffnungen 32a, 32b gebildet.
-
Auf
den Außenanschlusselektroden 34a, 34b sind
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet.
-
So
ist der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausfüh
rungsform ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Barrierefilme 86a, 86b zum
Verhindern der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser jeweils für Kondensatorelektroden 14, 18 gebildet
sind, und Elektroden 34a, 34b für die Verbindung
mit der Außenseite
sind jeweils mit den Kondensatoren 14, 18 über die
leitenden Barrierefilme 86a, 86b elektrisch verbunden.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform sind
die Außen
anschlusselektroden 34a, 34b jeweils mit den Kondensatoren 14, 18 über die
leitenden Barrierefilme 86a, 86b elektrisch verbunden,
wodurch Wasserstoff oder Wasser daran gehindert werden, den dielektrischen
Kondensatorfilm 16 über
die Außenanschlusselektroden 34a, 34b zu
erreichen.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Als
Nächstes
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 23A bis 25 erläutert. 23A bis 25 sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen.
-
Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem auf der Oberfläche gebildeten
Isolierfilm 12 hergestellt. Spezifischer wird ein Siliciumsubstrat 10 z.B.
mit einem auf der Oberfläche
gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
-
Als
Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbil dungskammer eines
Sputter-Systems geladen. Das Sputter-System (nicht veranschaulicht) ist z.B.
ein Sputter-System des Multitarget-Magnetrontyps.
-
Als
Nächstes
wird eine Adhäsionsschicht (nicht
veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 14 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 z.B. aus einem
100 nm dicken polykristallinen BST-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet (siehe 23A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
-
Als
Nächstes
werden der Leiterfilm 18 und der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch
Photolithographie gemustert. So werden die Öffnungen 19 in den
Kondensatorelektroden 18 und dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet
(siehe 23B).
-
So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Als
Nächstes
wird, wie in 23C veranschaulicht, der leitende
Barrierefilm 86 zum Verhindern der Diffusion von Wasserstoff
oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 86 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 88 z.B. durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche
gebildet. Der Leiterfilm 88 ist z.B. ein 50 nm dicker Au-Film oder
Ir-Film. So wird der Schichtfilm 90 des leitenden Barrierefilms 86 und
des Leiterfilms 88 gebildet (siehe 23D).
-
Als
Nächstes
wird der Schichtfilm 90 durch Photolithographie gemustert.
Der Leiterfilm 90a des Schichtfilms 90 wird auf
den Kondensatorelektroden 14 in den Öffnungen 19 gebildet.
Die Leiterschicht 90b des Schichtfilms 90 wird
auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet (siehe 24A).
-
Dann
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der
gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm (siehe 24B).
-
Als
Nächstes
wird, wie in 24C veranschaulicht, der Schutzfilm 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid z.B. durch Spin-Überzug auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B. etwa 5 μm.
-
Als
Nächstes
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum
isolierenden Barrierefilm 28 gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28, der in den Öffnungen 32a, 32b freiliegt,
abgeätzt.
So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 24D).
-
Dann
wird der Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und
einem Cu-Film, die sequentiell gelegt werden, z.B. durch Sputtern
gebildet. Der Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht. Der Schichtfilm
dient auch als Keimschicht zur Bildung der Außenanschlusselektroden 34a, 34b durch
Elektroplattieren in einem späteren
Schritt.
-
Dann
wird, ein Photoresistfilm (nicht veranschaulicht) durch Spin-Überzug auf
der gesamten Oberfläche
gebildet.
-
Öffnungen
(nicht veranschaulicht) werden durch Photolithographie in dem Photoresistfilm
gebildet. Die Öffnungen
bilden die Außenanschlusselektroden 34a, 34b.
Da die Leiterfilme 88a, 88b auf den leitenden
Barrierefilmen 88a, 88b gebildet sind, wird verhindert,
dass die leitenden Barrierefilme 86a, 86b bei
der Bildung der Öffnungen 32a, 32b abgeätzt werden.
Die leitenden Barrierefilme 86a, 86b, deren Abätzen verhindert
wird, können
die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindern.
-
Der
leitende Barrierefilm 86a und der Leiterfilm 88a bilden
die Leiterschicht 90a. Der leitende Barrierefilm 86b und
der Leiterfilm 88b bilden die Leiterschicht 90b.
-
Als
Nächstes
werden durch Elektroplattieren die Außenanschlusselektroden 34a, 34b z.B.
aus Ni in den Öffnungen 34a, 34b gebildet.
-
Dann
werden die Lötkontakthöcker 36 durch Elektroplattieren
z.B. aus einem Material auf Sn-Ag-Basis gebildet. Dann wird der
Photoresistfilm abgetrennt.
-
Als
Nächstes
wird der rund um die Außenanschlusselektroden 34a, 34b freiliegende
Schichtfilm durch Nassätzen
entfernt.
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Als
Nächstes
werden die Lötkontakthöcker 36 durch
einen Aufschmelzofen in eine Hemisphäre geschmolzen.
-
Als
Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in eine vorgeschriebene Größe geschnitten.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 25).
-
Das
Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Barrierefilm 86a und
der leitende Barrierefilm 86b aus ein und demselben Leiterfilm 86 gebildet
werden.
-
Ein
IrO2-Film, aus dem die leitenden Barrierefilme 86a, 86b gebildet
werden, ist hinsichtlich der Funktion des Verhinderns der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser überlegen,
wie oben beschrieben, wobei er eine sehr große Eigenfestigkeit aufweist. Wenn
die mehrfachen leitenden Barrierefilme 86a und die leitenden
Barrierefilme 86b in verschiedenen Stufen gebildet werden,
sind die Kondensatorteile 20 großen Beanspruchungen ausgesetzt,
wodurch das Problem der Abtrennung von Filmen, etc., entsteht. In der
vorliegenden Ausführungsform
wird der leitende Barrierefilm 66 auf der gesamten Oberfläche gebildet und
dann gemustert, um dadurch den leitenden Barrierefilm 86a und
den leitenden Barrierefilm 86b zu bilden. Demgemäß kann nur
eine Schicht des leitenden Barrierefilms 86 gebildet werden.
Es muss nur eine Schicht des leitenden Barrierefilms 86 gebildet werden,
die verhindert, dass die Kondensatorteile 20 übermäßigen Beanspruchungen
ausgesetzt werden, und die Probleme der Abtrennung von Filmen, etc., können verhindert
werden.
-
Eine
Hauptcharakteristik des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist, dass die Leiterschichten 88a, 88b auf den
leitenden Barrierefilmen 86a, 86b gebildet werden.
-
Da
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Leiterfilme 88a, 88b auf den leitenden Barrierefilmen 86a, 86b gebildet
werden, wird verhindert, dass die leitenden Barrierefilmen 86a, 86b bei
der Bildung der Öffnungen 32a, 32b abgeätzt werden. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
können die
leitenden Barrierefilme 86a, 86b, deren Abätzen verhindert
werden kann, die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend
verhindern.
-
[Eine zehnte Ausführungsform]
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer zehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 26A bis 28B erläutert. 26A und 26B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis neunten Ausführungsform
und des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1A bis 25 veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
(Der Dünnfilmkondensator)
-
Zuerst
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 26A und 26B erläutert.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ein leitender Barrierefilm 92 auf
Kondensatorelektroden (unteren Elektroden) 14 gebildet
ist, ein leitender Barrierefilm 94, der von dem leitenden
Barrierefilm 92 verschieden ist, auf Kondensatorelektroden
(oberen Elektroden) 18 gebildet ist, und der leitende Barrierefilm 92 zwischen
den Kondensatorelektroden (unteren Elektroden) 14 und einem
dielektrischen Kondensatorfilm 16 vorhanden ist.
-
Ein
Isolierfilm 12, wie in 26A und 26B veranschaulicht, wird auf der Oberfläche eines
Basissubstrats 10 gebildet.
-
Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus TiO2 wird
auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
-
Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 14 werden auf der Adhäsionsschicht
gebildet. Die Kondensatorelektroden 14 sind z.B. aus einem
100 nm dicken Pt-Film gebildet.
-
Ein
leitender Barrierefilm 92 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 92 ist z.B. ein IrO2-Film.
Der leitende Barrierefilm 92 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein
IrO2-Film, da, wie oben beschrieben, ein
IrO2-Film hinsichtlich der Funktion des
Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms 92 beträgt z.B. etwa
50 nm.
-
Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 wird auf dem leitenden
Barrierefilm 92 gebildet. Der dielektrische Kondensatorfilm 16 wird
z.B. aus einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante
gebildet. Spezifischer ist der dielektrische Kondensatorfilm 16 ein
polykristalliner BST-Film.
Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B. 100
nm.
-
Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 werden auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Kondensatorelektroden 18 sind z.B. ein 100 nm dicker
Pt-Film.
-
Ein
leitender Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein IrO2-Film.
Der leitende Barrierefilm 94 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein
IrO2-Film, da, wie oben beschrieben, ein
IrO2-Film hinsichtlich der Funktion des
Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms 94 beträgt z.B. etwa
50 nm.
-
Öffnungen 19 werden
in dem leitenden Barrierefilm 94, den Kondensatorelektroden 18 und
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zu den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
-
So
werden Kondensatorteile 20 zusammengesetzt, die jeweils
die Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Ein
isolierender Barrierefilm 28 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20 gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 28 wird gebildet, wobei er die
Kondensatorteile 20 bedeckt. Der isolierende Barrierefilm 28 ist
z.B. ein Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Films 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Ein
Schutzfilm 30 z.B. aus lichtempfindlichem Polyimid wird
auf dem isolierenden Barrierefilm 28 gebildet. Die Filmdicke
des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 5 μm.
-
Öffnungen 32a werden
in dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zum leitenden
Barrierefilm 92 gebildet. Öffnungen 32b werden
in dem Schutzfilm 30 und der Isolierschicht 28 abwärts zum
leitenden Barrierefilm 94 gebildet.
-
Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt sind, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet. Der
Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
-
Elektroden
für die
Verbindung mit der Außenseite 34a, 34b aus
Ni werden in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet.
-
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis
werden auf den Außenanschlusselektroden 34a, 34b gebildet.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Barrierefilm 92 auf den
Kondensatorelektroden (unteren Elektroden) 14 gebildet
ist, der leitende Barrierefilm 94, der von dem leitenden
Barrierenfilm 92 verschieden ist, auf den Kondensatorelektroden
(oberen Elektroden) 18 gebildet ist, und der leitende Barrierefilm 92 zwischen den
Kon densatorelektroden (unteren Elektroden) 14 und dem dielektrischen
Kondensatorfilm 16 vorhanden ist.
-
Da
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die leitenden Barrierefilme 92, 94 zwischen den Außenanschlusselektroden 34a, 34b und
den Kondensatorelektroden 14, 18 vorhanden sind,
wird verhindert, dass über
die Außenanschlusselektroden 34a, 34b von
der Außenseite
eindringender Wasserstoff oder Wasser daran gehindert wird, die
Kondensatorelektroden 14, 18 zu erreichen. Da
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der leitende Barrierefilm 92 zwischen den Kondensatorelektroden 14 und dem
dielektrischen Kondensatorfilm 16 vorhanden ist, kann ferner
von den Kondensatorelektroden 14 durch den leitenden Barrierefilm 92,
der zwischen den Kondensatorelektroden 14 und dem dielektrischen
Kondensatorfilm 16 vorhanden ist, verhindert werden, dass
Wasserstoff oder Wasser, auch wenn Wasserstoff oder Wasser die Kondensatorelektroden 14 erreichen
sollte, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 erreicht.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Als
Nächstes
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 27A bis 28B erläutert. 27A bis 28B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen.
-
Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem darauf gebildeten Isolierfilm 12 hergestellt.
Spezifischer wird ein Siliciumsubstrat 10 z.B. mit dem
auf der Oberfläche
gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
-
Als
Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskammer eines
Sputter-Systems geladen. Das Sputter- System (nicht veranschaulicht) ist z.B.
ein Multitarget-Magnetron-Sputter-System.
-
Als
Nächstes
wird eine Adhäsionsschicht (nicht
veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 14 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm 92 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 92 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film.
-
Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 z.B. aus einem
100 nm dicken polykristallinen BST-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film (siehe 27A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
-
Dann
werden der leitende Barrierefilm 94, der Leiterfilm 18 und
der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Photolithographie
gemustert. So werden die Öffnungen 19 in
dem leitenden Barrierefilm 94, den Kondensatorelektroden 18 und
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet (siehe 27B).
-
So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der
gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B. etwa
50 nm (siehe 27C).
-
Als
Nächstes
wird, wie in 27D veranschaulicht, der Schutzfilm 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid z.B. durch Spin-Überzug auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B. etwa 5 μm.
-
Als
Nächstes
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum
isolierenden Barrierefilm 28 gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28, der in den Öffnungen 32a, 32b freiliegt,
abgeätzt.
So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 28A).
-
Das
folgende Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung ist
gleich wie das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
der oben mit Bezugnahme auf 25 beschriebenen
neunten Ausführungsform
und wird nicht wiederholt.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 28B).
-
[Eine elfte Ausführungsform]
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer
elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 29A bis 31B erläutert. 29A und 29B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Dieselben Glieder des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis zehnten Ausführungsform,
die in 1 bis 28B veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
(Der Dünnfilmkondensator)
-
Zuerst
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 29A und 29B erläutert.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Leiterfilm 96 auf dem
leitenden Barrierefilm 92 gebildet ist.
-
Ein
Isolierfilm 12, wie in 29A und 29B veranschaulicht, wird auf der Oberfläche eines
Basissubstrats 10 gebildet.
-
Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus TiO2 wird
auf dem Isolierfilm 12 gebildet.
-
Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 14 werden auf der Adhäsionsschicht
gebildet. Die Kondensatorelektroden 14 werden z.B. aus
einem 100 nm dicken Pt-Film gebildet.
-
Ein
leitender Barrierefilm 92 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 92 ist z.B. ein IrO2-Film.
Der leitende Barrierefilm 92 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein
IrO2-Film, da, wie oben beschrieben, ein
IrO2-Film hinsichtlich der Funktion des
Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms 92 beträgt z.B. etwa
50 nm.
-
Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 wird auf dem lei tenden
Barrierefilm 92 gebildet. Der dielektrische Kondensatorfilm 16 wird
z.B. aus einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante
gebildet. Spezifischer ist der dielektrische Kondensatorfilm 16 ein
polykristalliner BST-Film.
Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B. 100
nm.
-
Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 werden auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Kondensatorelektroden 18 werden z.B. aus einem 100
nm dicken Pt-Film
gebildet.
-
Ein
leitender Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein IrO2-Film.
Der leitende Barrierefilm 94 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein
IrO2-Film, da, wie oben beschrieben, ein
IrO2-Film hinsichtlich der Funktion des
Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms 94 beträgt z.B. etwa
50 nm.
-
Ein
Leiterfilm 96 wird auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet.
Der Leiterfilm 96 dient dazu zu verhindern, dass der leitende
Barrierefilm 94 beim Ätzen
eines Schutzfilms 30 zur Bildung von Öffnungen 92b abgeätzt wird.
Der leitende Barrierefilm 94, der nicht abgeätzt wird,
kann die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindern.
-
Der
leitende Barrierefilm 94 und der Leiterfilm 96 bilden
einen Schichtfilm 98.
-
Öffnungen 19 werden
in dem leitenden Barrierefilm 98, den Kondensatorelektroden 18 und
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zu den Kondensatorelektroden 14 gebildet.
-
So
werden Kondensatorteile 20 zusammengesetzt, die jeweils
die Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Ein
isolierender Barrierefilm 28 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20 gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 28 wird gebildet, wobei er die
Kondensatorteile 20 bedeckt. Der isolierende Barrierefilm 28 ist
z.B. ein Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms
beträgt
z.B. etwa 50 nm.
-
Ein
Schutzfilm 30 z.B. aus lichtempfindlichem Polyimid wird
auf dem isolierenden Barrierefilm 28 gebildet. Die Filmdicke
des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 5 μm.
-
Öffnungen 32a werden
in dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zum leitenden
Barrierefilm 92 gebildet. Öffnungen 32b werden
in dem Schutzfilm 30 und der Isolierschicht 28 abwärts zum
leitenden Barrierefilm 94 gebildet.
-
Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt sind, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet. Der
Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
-
Elektroden
für die
Verbindung mit der Außenseite 34a, 34b aus
Ni werden in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet.
-
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis
werden auf den Außenanschlusselektroden 34a, 34b gebildet.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ferner der Leiterfilm 96 auf dem
leitenden Barrierefilm 92 gebildet ist. Da gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ferner
der Leiterfilm 96 auf dem leitenden Barrierefilm 96 gebildet
ist, wird verhindert, dass der leitende Barrierefilm 94 beim Ätzen des
Schutzfilms 30 zur Bildung der Öffnungen 32b abgeätzt wird.
So kann, gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser durch den leitenden Barrierefilm 94 sicherer
verhindert werden.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Als
Nächstes
wird das Verfahren zur Herstellung des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 30A bis 31B erläutert. 30A bis 31B sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen.
-
Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem auf der Oberfläche gebildeten
Isolierfilm 12 hergestellt. Spezifischer wird ein Siliciumsubstrat 10 z.B.
mit einem auf der Oberfläche
gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
-
Als
Nächstes
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskammer eines
Sputter-Systems geladen. Das Sputter-System (nicht veranschaulicht) ist z.B.
ein Multitarget-Magnetron-Sputter-System.
-
Als
Nächstes
wird die Adhäsionsschicht (nicht
veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird die Leiterschicht 14 z.B. aus einem 100 nm dicken
Pt-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm 92 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 92 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film.
-
Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 z.B. aus einem
100 nm dicken polykristallinen BST-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film.
-
Dann
wird der Leiterfilm 96 z.B. durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche
gebildet. Der Leiterfilm 96 ist z.B. ein 50 nm dicker Au-Film
oder Ir-Film. So wird der Schichtfilm 98 des leitenden
Barrierefilms 94 und des Leiterfilms 96 gebildet
(siehe 30A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
-
Als
Nächstes
werden der Schichtfilm 98, der Leiterfilm 18 und
der dielektrische Kondensatorfilm 16 gemustert. So werden
die Öffnungen 19 in
dem Schichtfilm 98, den Kondensatorelektroden 18 und dem
dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet (siehe 30B).
-
So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Dann
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der
gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B.
etwa 50 nm (siehe 30C).
-
Als
Nächstes
wird, wie in 30D veranschaulicht, der Schutzfilm 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid z.B. durch Spin-Überzug auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B. etwa 50 μm.
-
Dann
werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 durch Photolithographie abwärts zum isolierenden
Barrierefilm 28 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform
wird ferner der Leiterfilm 96 auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet,
wodurch verhindert werden kann, dass der leitende Barrierefilm 94 bei
der Bildung der Öffnungen 32b abgeätzt wird.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28, der in den Öffnungen 32a, 32b freiliegt,
abgeätzt.
So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 31A).
-
Das
folgende Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung ist
gleich wie das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
der oben mit Bezugnahme auf 25 beschriebenen
neunten Ausführungsform
und wird nicht wiederholt.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 31B).
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
ferner der Leiterfilm 96 auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet,
wodurch verhindert werden kann, dass der leitende Barrierefilm 94 bei
der Bildung der Öffnungen 32b abgeätzt wird.
So kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durch den leitenden Barrierefilm 94 besser sichergestellt
werden, dass die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser verhindert wird.
-
[Eine zwölfte Ausführungsform]
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß einer zwölften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des
Dünnfilmkondensators
werden mit Bezugnahme auf 32A bis 34D erläutert. 32A und 32B sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Dünnfilmkondensators gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Dieselben Glieder der vorliegenden Ausführungsform wie jene des Dünnfilmkondensators
gemäß der ersten
bis elften Ausführungsform und
des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators, die in 1 bis 31B veranschaulicht
sind, werden durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, um ihre Erläuterung
nicht zu wiederholen oder um diese zu vereinfachen.
-
(Der Dünnfilmkondensator)
-
Zuerst
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 32A und 32B erläutert.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass ein Leiterfilm 96b auf dem
leitenden Barrierefilm 94 gebildet ist, und ein Leiterfilm 96a auf
dem leitenden Barrierefilm 92a gebildet ist.
-
Ein
Isolierfilm 12, wie in 32A und 32B veranschaulicht, wird auf der Oberfläche eines
Basissubstrats 10 gebildet.
-
Eine
Adhäsionsschicht
(nicht veranschaulicht) z.B. aus TiO2 wird
auf dem Isolierfilm 12 gebildet. Kondensatorelektroden
(untere Elektroden) 14 werden auf der Adhäsionsschicht
gebildet. Die Kondensatorelektroden 14 werden z.B. aus
einem 100 nm dicken Pt-Film gebildet. Leitende Barrierefilme 92a, 92b zum
Verhindern der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser werden auf
den Kondensatorelektroden 14 gebildet. Die leitenden Barrierefilme 92a, 92b sind
z.B. ein IrO2-Film. Die leitenden Barrierefilme 92a, 92b sind
in der vorliegenden Ausführungsform
ein IrO2-Film,
da, wie oben beschrieben, ein IrO2-Film
hinsichtlich der Funktion des Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser stark überlegen
ist. Die Filmdicke der leitenden Barrierefilme 92a, 92b beträgt z.B.
etwa 50 nm.
-
Ein
dielektrischer Kondensatorfilm 16 wird auf dem leitenden
Barrierefilm 92b gebildet. Der dielektrische Kondensatorfilm 16 wird
z.B. aus einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante
gebildet. Spezifischer ist der dielektrische Kondensatorfilm 16 ein
polykristalliner BST-Film.
Die Filmdicke des dielektrischen Kondensatorfilms 16 beträgt z.B. 100
nm.
-
Kondensatorelektroden
(obere Elektroden) 18 werden auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet.
Die Kondensatorelektroden 18 werden z.B. aus einem 100
nm dicken Pt-Film
gebildet.
-
Ein
leitender Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf den Kondensatorelektroden 18 gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein IrO2-Film.
Der leitende Barrierefilm 94 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein
IrO2-Film, da, wie oben beschrieben, ein
IrO2-Film hinsichtlich der Funktion des
Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Die Filmdicke des leitenden Barrierefilms 94 beträgt z.B. etwa
50 nm.
-
Ein
Leiterfilm 96b wird auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet.
Der Leiterfilm 96b dient dazu zu verhindern, dass der leitende
Barrierefilm 94 beim Ätzen
des Schutzfilms 30 zur Bildung von Öffnungen 32b abgeätzt wird.
Der leitende Barrierefilm 94, der nicht abgeätzt wird,
kann die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindern.
-
Ein
Leiterfilm 96a wird auf dem leitenden Barrierefilm 92a gebildet.
Der leitende Film 96a dient dazu zu verhindern, dass der
leitende Barrierefilm 92a beim Ätzen des Schutzfilms 30 zur
Bildung von Öffnungen 32a abgeätzt wird.
Der leitende Barrierefilm 92a, der nicht abgeätzt wird,
kann die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindern.
-
Der
leitende Barrierefilm 92a und der leitende Barrierefilm 96a bilden
einen Schichtfilm (Leiterschicht) 98a. Der leitende Barrierefilm 94 und
der Leiterfilm 96b bilden einen Schichtfilm (Leiterschicht) 98b.
-
Öffnungen 19 werden
in dem Schichtfilm 98b, den Kondensatorelektroden 18 und
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 abwärts zu den
Kondensatorelektroden 14 gebildet.
-
So
werden Kondensatorteile 20 zusammengesetzt, die jeweils
die Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Ein
isolierender Barrierefilm 28 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser wird auf dem Basissubstrat 10 mit
den darauf gebildeten Kondensatorteilen 20 gebildet. Der
isolierende Barrierefilm 28 wird gebildet, wobei er die
Kondensatorteile 20 bedeckt. Der isolierende Barrierefilm 28 ist
z.B. ein Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms
beträgt
z.B. etwa 50 nm.
-
Ein
Schutzfilm 30 z.B. aus lichtempfindlichem Polyimid wird
auf dem isolierenden Barrierefilm 28 gebildet. Die Filmdicke
des Schutzfilms 30 beträgt z.B.
etwa 5 μm.
-
Öffnungen 32a werden
in dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zum Leiterfilm 96a gebildet. Öffnungen 32b werden
in dem Schutzfilm 30 und der Isolierschicht 28 abwärts zum
Leiterfilm 96b gebildet.
-
Ein
Schichtfilm (nicht veranschaulicht) aus einem Ti-Film und einem Cu-Film, die sequentiell
gelegt sind, wird in den Öffnungen 32a, 32b gebildet. Der
Schichtfilm dient als Adhäsionsschicht.
-
Elektroden
für die
Verbindung mit der Außenseite 34a, 34b aus
Ni werden in den Öffnungen 32a, 32b mit
dem darin gebildeten Schichtfilm gebildet.
-
Lötkontakthöcker 36 z.B.
aus einem Material auf Sn-Ag-Basis
werden auf den Außenanschlusselektroden 34a, 34b gebildet.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zusammengesetzt.
-
Der
Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass, wie oben beschrieben, der Leiterfilm 96b auf
dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet ist, und der Leiterfilm 96a auch
auf dem leitenden Barrierefilm 92a gebildet ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist
der Leiterfilm 96b auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet,
und der Leiterfilm 96a ist auf dem leitenden Barrierefilm 92a gebildet,
wodurch verhindert wird, dass der leitende Barrierefilm 94 beim Ätzen des
Schutzfilms 30 zur Bildung der Öffnungen 32a, 32b abgeätzt wird,
und auch verhindert wird, dass der leitende Barrierefilm 92a abgeätzt wird.
So kann, gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser durch die leitenden Barrierefilme 92a, 94 sicherer
verhindert werden.
-
(Das Verfahren zur Herstellung
des Dünnfilmkondensators)
-
Als
Nächstes
wird der Dünnfilmkondensator gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezugnahme auf 33A bis 34D erläutert. 33A bis 34D sind
Schnittansichten des Dünnfilmkondensators
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
in den Schritten des Verfahrens zur Herstellung des Dünnfilmkondensators,
die das Verfahren veranschaulichen.
-
Zuerst
wird das Basissubstrat 10 mit dem auf der Oberfläche gebildeten
Isolierfilm 12 hergestellt. Spezifischer wird ein Siliciumsubstrat 10 z.B.
mit einem darauf gebildeten Siliciumoxidfilm 12 hergestellt.
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 in die Filmbildungskam mer eines
Sputter-Systems geladen. Das Sputter-System (nicht veranschaulicht)
ist z.B. ein Sputter-System des Multitarget-Magnetrontyps.
-
Als
Nächstes
wird die Adhäsionsschicht (nicht
veranschaulicht) z.B. aus einem 100 nm dicken TiO2-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
wird der Leiterfilm 14 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der leitende Barrierefilm 92 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 92 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film.
-
Als
Nächstes
wird der dielektrische Kondensatorfilm 16 z.B. aus einem
100 nm dicken polykristallinen BST-Film durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 18 z.B. aus einem 100 nm dicken Pt-Film
durch Sputtern auf der gesamten Oberfläche gebildet.
-
Dann
wird der leitende Barrierefilm 94 zum Verhindern der Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche gebildet.
Der leitende Barrierefilm 94 ist z.B. ein 50 nm dicker
IrO2-Film (siehe 33A).
-
Dann
wird das Basissubstrat 10 aus der Filmbildungskammer des
Sputter-Systems entladen.
-
Dann
werden der leitende Barrierefilm 94, der Leiterfilm 18 und
der dielektrische Kondensatorfilm 16 durch Photolithographie
gemustert. So werden die Öffnungen 19 in
dem leitenden Barrierefilm 94, dem dielektrischen Kondensatorfilm 18 und
dem dielektrischen Kondensatorfilm 16 gebildet (siehe 33B).
-
So
werden die Kondensatorteile 20 gebildet, die jeweils die
Kondensatorelektrode 14, den dielektrischen Kondensatorfilm 16 und
die Kondensatorelektrode 18 enthalten.
-
Als
Nächstes
wird der Leiterfilm 96 z.B. durch Sputtern auf der gesamten
Oberfläche
gebildet. Der Leiterfilm 96 ist z.B. ein 50 nm dicker Au-Film oder
Ir-Film. So wird der Schichtfilm 98 des leitenden Barrierefilms 94 und
des Leiterfilms 96 gebildet (siehe 33C).
-
Dann
wird der Schichtfilm 98 durch Photolithographie gemustert.
So wird der Schichtfilm 98a aus dem leitenden Barrierefilm 92a und
dem Leiterfilm 96a gebildet. Der Schichtfilm 98b wird
aus dem leitenden Barrierefilm 94 und dem Leiterfilm 96b gebildet
(siehe 33D). In der vorliegenden Ausführungsform
werden ferner die Leiterfilme 96a, 96b auf den
leitenden Barrierefilmen 92a, 94 gebildet, wodurch
verhindert wird, dass die leitenden Barrierefilme 92a, 94 bei
der Bildung der Öffnungen 32a, 32b abgeätzt werden.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28 zum Verhindern der
Diffusion von Wasserstoff oder Wasser z.B. durch Sputtern auf der
gesamten Oberfläche
gebildet. Der isolierende Barrierefilm 28 ist z.B. ein
amorpher Aluminiumoxidfilm. Die Filmdicke des isolierenden Barrierefilms 28 beträgt z.B. etwa
50 nm (siehe 34A).
-
Als
Nächstes
wird, wie in 34B veranschaulicht, der Schutzfilm 30 z.B.
aus lichtempfindlichem Polyimid z.B. durch Spin-Überzug auf der gesamten Oberfläche gebildet.
Die Dicke des Schutzfilms 30 beträgt z.B. etwa 5 μm.
-
Als
Nächstes
wird der isolierende Barrierefilm 28, der in den Öffnungen 32a, 32b freiliegt,
abgeätzt.
So werden die Öffnungen 32a, 32b in
dem Schutzfilm 30 und dem isolierenden Barrierefilm 28 abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b gebildet (siehe 34C).
-
Das
folgende Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung ist
gleich wie das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
der oben mit Bezugnahme auf 25 beschriebenen
neunten Ausführungsform
und wird nicht wiederholt.
-
So
wird der Dünnfilmkondensator
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hergestellt (siehe 34A bis 34B).
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
der Leiterfilm 96b auf dem leitenden Barrierefilm 94 gebildet,
und der Leiterfilm 96a wird auch auf dem leitenden Barrierefilm 92a gebildet,
wodurch verhindert werden kann, dass der leitende Barrierefilm 94 beim Ätzen des
Schutzfilms 30 zur Bildung der Öffnungen 32a, 32b abgeätzt wird,
und es kann verhindert werden, dass der leitende Barrierefilm 92a abgeätzt wird.
So kann, gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
von den leitenden Barrierefilmen 92a, 94 besser
sichergestellt werden, dass die Diffusion von Wasserstoff oder Wasser
verhindert wird.
-
(Modifizierte Ausführungsformen)
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt und
kann verschiedenste andere Modifikationen abdecken.
-
In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist beispielsweise der leitende Barrierefilm, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
ein amorpher Film. Der leitende Barrierefilm ist jedoch nicht notwendigerweise
amorph. Der leitende Barrierefilm, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
kann ein polykristalliner Film aus Mikrokristallen sein, d.h. ein
mikrokristalliner Film. Spezifischer kann der polykristalline Film
aus Mikrokristallen mit einem Korndurchmesser von 50 nm oder weniger
als leitender Barrierefilm verwendet werden, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet. Der
polykristalline Film aus Mikrokristallen zeigt eine sehr schmale
Lücke zwischen
den Kristallkörnern, d.h.
sehr kleine Korngrenzen, und Wasserstoff oder Wasser kann nicht
leicht durch die Lücken
zwischen den Kristallkörnern
hindurchgehen. Wenn der leitende Barrierefilm, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
ein polykristalliner Film aus Mikrokristallen ist, kann demgemäß die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser ausreichend verhindert werden.
-
Das
Material des leitenden Barrierefilms, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
ist nicht auf die Materialien beschränkt, die in den oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschrieben sind. Der leitende Barrierefilm, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
kann beispielsweise ein Oxid, wie IrO2 o.a.,
sein. Das Material des leitenden Barrierefilms, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
kann ein Nitrid, wie TiN, TaSiN o.a., sein. Das Material des leitenden
Barrierefilms, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet, kann
ein Carbid, wie TiC, SiC o.a., sein. Das Material des leitenden
Barrierefilms, der die herausführenden Elektroden 26a–26d bildet,
kann ein leitender diamantähnlicher
Kohlenstoff o.a. sein. Das heißt,
das Material des leitenden Barrierefilms, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
kann ein leitender Carbonfilm sein. Das Material des leitenden Barrierefilms,
der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet,
kann ein Silicid, wie CoSi, TaSi o.a., sein. Ein Verbundstoff dieser
Materialien kann als Material des leitenden Barrierefilms verwendet
werden, der die herausführenden
Elektroden 26a–26d bildet.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsform
werden die herausführenden
Elektroden 26a–26d aus
dem leitenden Barrierefilm gebildet, d.h. der hinsichtlich der Funktion
des Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder Wasser überlegen
ist. Ein Material, das nicht effektiv ist, die Diffusion von Wasserstoff
oder Wasser zu verhindern, kann jedoch als Material der herausführenden
Elektroden 26a–26d verwen det
werden; die Außenanschlusselektroden 34a, 34b und
die Kondensatorelektroden 14, 18 sind durch die
herausführenden
Elektroden 26a, 26d verbunden, wodurch die Verbindungen
zwischen den Außenanschlusselektroden 34a, 34b und den
herausführenden
Elektroden 26a, 26b, und die Verbindungen zwischen
den Elektroden 14, 18 und den herausführenden
Elektroden 26a, 26b, ausreichend weit entfernt
voneinander sein können,
und demgemäß über die
Außenanschlusselektroden 34a, 34b eindringender
Wasserstoff oder Wasser von den herausführenden Elektroden 26a, 26b ausreichend blockiert
werden kann. Auch wenn die herausführenden Elektroden 26a–26d aus
einem üblichen
Metall gebildet sind, wie Cu, Au, Al, Ni, W (Wolfram) o.a., kann
der ausreichende Barriereeffekt in Abhängigkeit von den Bedingungen
zur Verwendung des Materials vorgesehen werden.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
werden die isolierenden Barrierefilme 22, 28 aus einem
amorphen Film gebildet. Die isolierenden Barrierefilme 22, 28 sind
jedoch nicht notwendigerweise amorph. Die isolierenden Barrierefilme 22, 28 können beispielsweise
ein polykristalliner Film aus Mikrokristallen sein, d.h. ein mikrokristalliner
Film. Spezifischer können
die isolierenden Barrierefilme 22, 28 ein polykristalliner
Film mit einem Kristalldurchmesser von 50 nm oder weniger sein.
Der polykristalline Film aus Mikrokristallen zeigt, wie oben beschrieben, sehr
schmale Lücken
zwischen den Kristallkörnern, d.h.
sehr kleine Korngrenzen, und demgemäß kann Wasserstoff oder Wasser
nicht leicht durch die Lücken
zwischen den Kristallkörnern
hindurchgehen. Auch wenn die isolierenden Barrierefilme 22, 28 aus einem
polykristallinen Film aus Mikrokristallen gebildet sind, können so
die isolierenden Barrierefilme 22, 28 die Diffusion
von Wasserstoff oder Wasser verhindern.
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Das
Material der isolierenden Barrierefilme 22, 28 ist nicht
auf das in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendete Material
beschränkt. Beispielsweise
kann ein Oxid, wie Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, BaSrTiO3 (BST), SrTiO3 (STO)
o.a., als Material der isolierenden Barrierefilme 22, 28 verwendet
werden. Isolierender diamantähnlicher
Kohlenstoff o.a. kann als Material der isolierenden Barrierefilme 22, 28 verwendet
werden. Das heißt,
ein isolierenden Carbonfilm kann als isolierende Barrierefilme 22, 28 verwendet
werden. Ein Verbundstoff der Materialien kann als Material der isolierenden
Barrierefilme 22, 28 verwendet werden.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsform
werden die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 aus
einem BST-Film gebildet. Das Material der dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 ist
jedoch nicht auf einen BST-Film beschränkt. Ein beliebiger anderer
dielektrischer Film kann geeignet als dielektrische Kondensatorfilme 16, 38 verwendet
werden.
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Dielektrische
Filme, die hauptsächlich
aus Oxiden mit der Perowskit-Kristallstruktur (Perowskit-Oxide)
gebildet sind, können
beispielsweise als dielektrische Kondensatorfilme 16, 38 verwendet werden.
Spezifischer können
Perowskit-Oxide auf BaTiO3-Basis, wie BaSrTiO3 (BST), SrTiO3 (STC), BaZrTiO3, BaTiSnO3 o.a.,
als Material der dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 verwendet
werden. Ein Perowskit-Oxid auf Pb-Basis, wie PbMnNbO3-PbTiO3(PMN-PT), kann als Material der dielektrischen
Kondensatorfilme 16, 38 verwendet werden.
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Ein
Oxid, wie Tantaloxid, Nioboxid, Hafniumoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid
o.a., kann als Material der dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 verwendet
werden. Ein zusammengesetztes Oxid aus zwei oder mehreren Metallen,
wie Ta, Nb, Hhat Y, Al, etc., kann als Material der dielektrischen
Kondensatorfilme 16, 38 verwendet werden. Eine
Mi schung dieser Materialien kann als Material der dielektrischen
Kondensatorfilme 16, 38 verwendet werden.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsform
sind die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 ein
polykristalliner dielektrischer Film. Die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 sind
jedoch nicht notwendigerweise polykristallin. Die dielektrischen
Kondensatorfilme 16, 38 können beispielsweise ein einkristalliner
dielektrischer Film sein. Die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 sind
ein einkristalliner dielektrischer Film, wodurch die spezifische
dielektrische Konstante der Kondensatorteile 20, 20a sehr hoch
sein kann. Die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 können ein
amorpher dielektrischer Film sein. Die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 aus
einem amorphen dielektrischen Film können die Kondensatorteile mit
guten Leckcharakteristiken bilden. Die dielektrischen Kondensatorfilme 16, 38 können eine
gemischte kristalline und amorphe Phase aufweisen.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 aus Pt
gebildet. Die Kondensatoren 14, 18, 40 sind
jedoch nicht notwendigerweise aus Pt gebildet. Die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 können aus
einem Edelmetall gebildet sein, wie Ir, Ru, Rh o.a. Das Edelmetall
tendiert dazu, nicht oxidiert zu werden, und hat darüber hinaus
einen niedrigen elektrischen Widerstand, geeignet für die Kondensatorelektroden 14, 18, 40.
Die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 können aus
einem leitenden Oxid gebildet sein, wie SrRuO3, LaNiO3, LaSrCoO3 o.a.
Die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 können aus
einem leitenden Nitrid gebildet sein, wie AlTiN o.a. Die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 können aus
einem leitenden Carbid, wie TiC o.a., gebildet sein. Die Kondensatorelektroden 14, 18, 40 können aus
Cu, Ni o.a. gebildet sein.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist der Schutzfilm 30 aus Polyimidharz gebildet. Der Schutzfilm
ist jedoch nicht notwendigerweise aus Polyimidharz gebildet. Beispielsweise
kann ein beliebiges anderes Harz, wie Epoxyharz o.a., geeignet als Material
des Schutzfilms 30 verwendet werden. Der Schutzfilm 30 kann
ein Aluminiumoxidfilm, Siliciumoxidfilm o.a. sein. Der Schutzfilm 30 kann
ein Nitrid, Oxidnitrid o.a. sein. Der Schutzfilm 30 kann
aus einem anderen Isoliermaterial gebildet sein. Der Schutzfilm 30 kann
ein Schichtfilm einer Vielzahl gestapelter Isolierfilme sein. In
dem Schutzfilm 30 dieser Materialien können die Öffnungen 32a, 32b z.B. durch Ätzen abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a–26d gebildet
werden. Wenn der Schutzfilm 30 aus einem lichtempfindlichen
Material gebildet wird, wird der Schutzfilm einer Belichtung, einer Entwicklung
und einer anderen Verarbeitung ausgesetzt, um dadurch die Öffnungen 32a, 32b abwärts zu den
herausführenden
Elektroden 26a–26d zu
bilden.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist das Basissubstrat 10 ein Siliciumsubstrat. Das Basissubstrat 10 ist
jedoch nicht auf das Siliciumsubstrat beschränkt. Beispielsweise kann ein Glassubstrat
als Basissubstrat 10 verwendet werden. Das Basissubstrat 10 kann
ein Keramiksubstrat aus Aluminiumoxid o.a. sein. Das Basissubstrat 10 kann ein
Metallsubstrat aus Molybdän
(Mo), Wolfram (W) o.a. sein. Das Basissubstrat 10 kann
ein Harzsubstrat aus Epoxyharz o.a. sein. Ein Verbundmaterial dieser
Materialien kann als Material des Basissubstrats 10 verwendet
werden.
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In
der neunten bis zwölften
Ausführungsform sind
die leitenden Barrierefilme 86a, 86b IrO2-Filme. Die leitenden Barrierefilme 86a, 86b sind
jedoch nicht auf den IrO2-Film beschränkt. Die
leitenden Barrierefilme 86a, 86b können aus
einem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein. Es wird
jedoch bevorzugt, dass die leitenden Barrierefilme 86a, 86b aus
einem Material gebildet sind, dass effektiv ist, die Diffusion von
Wasserstoff oder Wasser zu verhindern. Materialien, die hinsichtlich
der Funktion des Verhinderns der Diffusion von Wasserstoff oder
Wasser überlegen
sind, sind, zusätzlich
zu IrO2, z.B. Oxide, wie RuO2,
etc., Nitride, wie TiN, TiSiN, TaSiN, NbSiN, etc., Carbide, wie
TiC, SiC, etc., Kohlenstoff, etc.