DE112010002919T5

DE112010002919T5 - Modulare dreidimensionale Kondensatormatrix

Info

Publication number: DE112010002919T5
Application number: DE201011002919
Authority: DE
Inventors: Xu Ouyang; Chih-Chao Yang; Louis L. Hsu
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: WO2011037710A3; US20130260530A1; US8790989B2; GB201204298D0; TWI511271B; DE112010002919B4; US20120188002A1; JP5649193B2; US8487696B2; CN102844816B; US8188786B2; GB2504032B; WO2011037710A2; CN102844816A; GB2504032A; GB2486115A; TW201140801A; GB201318585D0; GB2486115B; JP2013506290A

Abstract

Eine modulare Kondensatormatrix umfasst mehrere Kondensatormodule. Jedes Kondensatormodul umfasst einen Kondensator und eine Schalteinheit, welche dafür konfiguriert ist, den Kondensator elektrisch abzutrennen. Die Schalteinheit umfasst eine Sensoreinheit, welche dafür konfiguriert ist, die Stärke des Leckstroms des Kondensators zu erkennen, so dass die Schalteinheit den Kondensator elektrisch abtrennt, wenn der Leckstrom eine vorgegebene Stärke übersteigt. Jedes Kondensatormodul kann eine einzelne Kondensatorplatte, zwei Kondensatorplatten oder mehr als zwei Kondensatorplatten umfassen. Die Leckstromsensoren und Schalteinheiten werden verwendet, um jedes Kondensatormodul aus der Kondensatormatrix elektrisch abzutrennen, das zu lecken beginnt, wodurch die Kondensatormatrix vor einem übermäßigen elektrischen Leckstrom geschützt wird.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleitereinheiten und Schaltungen und insbesondere eine dreidimensionale mikroelektronische Kondensatormatrix hoher Dichte, Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zum Betreiben derselben.
Kondensatoren haben einen breiten Anwendungsbereich in integrierten Halbleiterschaltungen gefunden. Zum Beispiel werden Kondensatoren hoher Dichte verwendet, um Signal- und Stromleitungen zu entkoppeln und zu stabilisieren. Da sich die Anzahl der Komponenten integrierter Schaltungen von Generation zu Generation immer weiter erhöht, bleibt für den Bau passiver Einheiten wie z. B. Kondensatoren immer weniger Chipfläche verfügbar.
Ohne einen Entkopplungskondensator, der für eine ausreichende Kapazität sorgt, können Kopplungsstörungen die Signalintegrität in Hochgeschwindigkeitsschaltungen gefährden. Ferner wird für viele Schaltungsanwendungen ein großer Kondensator benötigt, zum Beispiel für Phasenregelkreis(Phase Lock Loop, PLL)-Schaltungen, Ladungspumpenschaltungen, Analogschaltungen und Schaltungen zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen (Electro-Static Discharge, ESD).
Um die Kapazität eines Kondensators ohne eine entsprechende Vergrößerung der für den Kondensator verwendeten Schaltungsfläche zu erhöhen, wird bei einigen der modernen Halbleiterchips für den Kondensator ein dünnes Knotendielektrikumsmaterial verwendet. Wenn die Dicke des Knotendielektrikums verringert wird, steigt der Leckstrom durch den Kondensator. Der Anstieg des Leckstroms wird zu einem ernsten Problem für einen Kondensator hoher Dichte, weil ein leckender Kondensator elektrisch äquivalent zu einem Widerstand an einer unerwünschten Stelle ist, welcher die Versorgungsspannung verringert und den Energieverbrauch der Schaltung erhöht. Ferner ist bekannt, dass ein leckender Kondensator für viele Schaltungen ein Problem darstellt. Zum Beispiel trägt ein leckender Kondensator in großem Maße zu Jitter-Störungen in einer PLL-Schaltung bei.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine modulare Kondensatormatrix mehrere Kondensatormodule. Jedes Kondensatormodul umfasst einen Kondensator und eine Schalteinheit, welche dafür konfiguriert ist, den Kondensator elektrisch abzutrennen. Die Schalteinheit umfasst eine Erfassungseinheit, welche dafür konfiguriert ist, die Stärke des Leckstroms des Kondensators zu erkennen, so dass die Schalteinheit den Kondensator elektrisch abtrennt, wenn der Leckstrom eine vorgegebene Stärke übersteigt. Jedes Kondensatormodul kann eine einzelne Kondensatorplatte, zwei Kondensatorplatten oder mehr als zwei Kondensatorplatten umfassen. Die Leckstromsensoren und Schalteinheiten werden verwendet, um jedes Kondensatormodul aus der Kondensatormatrix, das zu lecken beginnt, elektrisch abzutrennen, wodurch die Kondensatormatrix vor einem übermäßigen elektrischen Leckstrom geschützt wird.
Durch den modularen Aufbau der Kondensatormatrix wird sowohl bei der Erstprüfung als auch während des Betriebs eines Halbleiterchips am Einsatzort sichergestellt, dass die Ausbeute der Kondensatormatrix trotz lokaler Defekte hoch sein kann, indem Kondensatormodule abgetrennt werden, die übermäßig lecken. Deswegen hängt die Granularität für die elektrische Isolierung des Kondensatormoduls von der erwarteten Ausbeute des jeweiligen Kondensatormoduls ab. Wenn die Ausbeute des jeweiligen Kondensatormoduls relativ schwach ist, ist die Granularität für die elektrische Isolierung des Kondensatormoduls hoch, und umgekehrt. Da eine hohe Granularität für die elektrische Isolierung der Kondensatormodule eine große Anzahl an Halbleitereinheiten zur Realisierung der Erfassungseinheiten und Schalteinheiten erforderlich macht, kann das Maß der Granularität für die elektrische Isolierung des Kondensatormoduls optimiert werden, indem die erwartete Ausbeute des jeweiligen Kondensatormoduls und die Fläche berücksichtigt werden, welche die Erfassungseinheiten und die Schalteinheiten benötigen.
Gemäß einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterstruktur bereitgestellt, welche eine Matrix von Kondensatormodulen umfasst. Jedes der Kondensatormodule umfasst einen Kondensator und eine Schalteinheit. Der Kondensator umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Material, welches zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Die Schalteinheit ist dafür konfiguriert, den Kondensator von einem Spannungsversorgungsknoten elektrisch abzutrennen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterstruktur bereitgestellt, welche eine Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule umfasst. Jedes der vertikal gestapelten Kondensatormodule umfasst mindestens zwei Kondensatoren und mindestens eine Schalteinheit. Die mindestens zwei Kondensatoren umfassen mindestens drei leitfähige Platten, welche vertikal über- oder untereinander angeordnet sind und durch mindestens ein Knotendielektrikum voneinander getrennt sind. Die mindestens eine Schalteinheit ist dafür konfiguriert, die mindestens zwei Kondensatoren elektrisch von einem Spannungsversorgungsknoten zu trennen.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Halbleiterstruktur bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, welche eine Matrix von Kondensatormodulen umfasst, wobei jedes der Kondensatormodule einen Kondensator und eine Schalteinheit umfasst, die mit einem Spannungsversorgungsknoten verbunden sind; und das Einschalten einer ersten Komponente einer der Schalteinheiten in einem Kondensatormodul aus der Matrix von Kondensatormodulen. Ein Leckstrom durch einen Kondensator in dem Kondensatormodul löst das Ausschalten einer zweiten Komponente in dem Kondensatormodul aus, wodurch der Kondensator in dem Kondensatormodul elektrisch von dem Spannungsversorgungsknoten isoliert wird.
Gemäß noch einer weiteren Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bilden mindestens einer Schalteinheit auf einem Halbleitersubstrat; das Bilden mindestens einer Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite, welche mit einem Knoten der mindestens einen Schalteinheit in Kontakt steht; und das Bilden von mindestens drei leitfähigen Platten und mindestens einem Knotendielektrikum auf dem Halbleitersubstrat. Die mindestens drei leitfähigen Platten sind vertikal über- oder untereinander angeordnet und sind durch das mindestens eine Knotendielektrikum voneinander getrennt, und ein seitlich abstehender Abschnitt einer der mindestens drei Platten steht mit der mindestens einen Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite in Kontakt.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Struktur, welche eine erste Matrix von vertikal gestapelten Kondensatormodulen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Struktur, welche eine zweite Matrix von vertikal gestapelten Kondensatormodulen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
3 ist eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Struktur, welche eine dritte Matrix von vertikal gestapelten Kondensatormodulen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
4 ist ein Schaltbild einer beispielhaften Schaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A bis 5K sind aufeinander folgende vertikale Querschnittsansichten einer vierten beispielhaften Struktur während Verfahrensschritten gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine vertikale Querschnittsansicht einer fünften beispielhaften Struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6B ist eine Draufsicht auf die fünfte beispielhafte Struktur gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Aus Gründen der Verdeutlichung ist in 6B eine zweite Platte auf Spannungsversorgungsseite entfernt worden.
6C ist eine Ansicht ausgewählter Elemente der fünften beispielhaften Struktur gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus der Vogelperspektive.
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer sechsten beispielhaften Struktur gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung Halbleitereinheiten und Schaltungen und insbesondere eine dreidimensionale mikroelektronische Kondensatormatrix hoher Dichte, Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zum Betreiben derselben, welche nun mit den begleitenden Figuren detailliert beschrieben werden. Über die Zeichnungen hinweg werden dieselben Bezugszahlen oder -buchstaben verwendet, um ähnliche oder äquivalente Elemente zu kennzeichnen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
Wie hierin verwendet, sind mit „vertikal gestapelten” Elementen Elemente gemeint, bei welchen jedes Element der Elemente über oder unter allen anderen der Elemente angeordnet ist.
In 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Struktur eine erste Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 umfasst eine Kondensatorbaugruppe 6, die über eine Schalteinheit 140 elektrisch mit einem ersten Spannungsversorgungsknoten verbunden ist. Der erste Spannungsversorgungsknoten ist als „Global Vdd” gekennzeichnet. Die Kondensatorbaugruppe 6 umfasst mehrere Kondensatoren, welche in vertikaler Richtung gestapelt sind, also in einer Richtung senkrecht zu einem Substrat, auf welchem die Matrix der vertikal gestapelten Kondensatormodule 100 ausgebildet ist. Die erste Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 wiederholt sich zumindest in einer Richtung. Zum Beispiel kann sich die erste Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 in der x-Richtung, in der y-Richtung oder in der zweidimensionalen Ebene wiederholen, welche die x-Achse und die y-Achse umfasst.
In jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 sind eine Schalteinheit 140 und eine Kondensatorbaugruppe 6 vertikal gestapelt, d. h. über- oder untereinander angeordnet. Typischerweise umfasst die Schalteinheit 140 Halbleitereinheiten, die auf einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats angeordnet sind, und die Kondensatorbaugruppe 6 ist in jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 über der Schalteinheit 140 angeordnet. Die seitliche Ausdehnung jedes vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 ist in den horizontalen Richtungen, also in der x-Richtung und der y-Richtung, begrenzt.
Jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 ist in einer Parallelschaltung elektrisch zwischen den ersten Spannungsversorgungsknoten und einen zweiten Spannungsversorgungsknoten geschaltet, welcher als „Global Vss” gekennzeichnet ist. Die elektrische Verbindung zu dem ersten Spannungsversorgungsknoten kann in jedem der vertikal gestapelten Kondensatormodule 100 durch die Schalteinheit 140 in den vertikal gestapelten Kondensatormodulen 100 deaktiviert werden. Die Schalteinheit 140 kann dafür konfiguriert sein, die mehreren Kondensatoren 6 innerhalb desselben vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 automatisch zu trennen, wenn ein Leckstrom innerhalb der mehreren Kondensatoren 6 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 in der Schalteinheit 140 das Ausschalten eines Schaltungselements auslöst. Jeder der Kondensatoren in einer Kondensatorbaugruppe 6 umfasst eine erste Elektrode 110, eine zweite Elektrode 120 und ein dazwischen angeordnetes Knotendielektrikum.
Durch Anwenden der Möglichkeit, vertikal gestapelte Kondensatormodule 100 elektrisch zu trennen, welche Leckströme aufweisen, die hoch genug sind, um in einer Schalteinheit 140 das Ausschalten eines Schaltungselements auszulösen, kann die Stärke des Leckstroms in einem elektrisch verbundenen Abschnitt, d. h. einem aktiv wirkenden Abschnitt, der Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 auf höchstens eine vorgegebene Stärke begrenzt werden. Die Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 kann als Entkopplungskondensator hergestellt werden, der in einen Halbleiterchip eingebettet ist. Die elektrische Abtrennung vertikal gestapelter Kondensatormodule 100, die starke Leckströme aufweisen, kann während der Prüfung nach der Herstellung und vor der Verwendung oder alternativ während des Betriebs eines Halbleiterchips in einem Computersystem erfolgen.
Die Kondensatorbaugruppe 6 kann realisiert werden, indem mindestens drei leitfähige Platten verwendet werden, die vertikal über- oder untereinander angeordnet sind. Jede der mindestens drei leitfähigen Platten ist durch mindestens ein Knotendielektrikum von den anderen getrennt. Die Schalteinheit 140 in einem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 ist dafür konfiguriert, die mindestens zwei Kondensatoren von dem ersten Spannungsversorgungsknoten zu trennen. Die Schalteinheit 140 ist an einem Ende mit dem ersten Spannungsversorgungsknoten und an einem anderen Ende mit einer der mindestens drei leitfähigen Platten verbunden. Die Schalteinheit 140 kann einen Feldeffekttransistor und eine Sensoreinheit umfassen, die dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch die Kondensatorbaugruppe 6 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 zu erkennen.
Bei der Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 kann es sich um eine n×p-Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 handeln. Obwohl 1 eine Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule in einer 5×5-Matrix zeigt, können sowohl n als auch p jeden ganzzahligen Wert von 1 bis 10.000.000 aufweisen, vorausgesetzt, dass mindestens ein Wert von n und p größer als 1 ist, um eine „Matrix” zu bilden. Die Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 umfasst mehrere leitfähige Schichten, welche strukturiert sind, um in jeder der Kondensatorbaugruppen 6 leitfähige Platten zu bilden. Jede leitfähige Platte in einem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 ist von anderen leitfähigen Platten in anderen vertikal gestapelten Kondensatormodulen 100 elektrisch isoliert, um sicherzustellen, dass eine Schalteinheit 140 ein vertikal gestapeltes Kondensatormodul 100 elektrisch abtrennen kann.
Der erste Spannungsversorgungsknoten, welcher physisch als Spannungsebene realisiert ist, ist mit den Schalteinheiten 140 verbunden, ist jedoch nicht direkt mit den Kondensatorbaugruppen 6 verbunden. Die Anordnung der Schalteinheiten 140 zwischen dem ersten Spannungsversorgungsknoten und den Kondensatorbaugruppen 6 beschränkt parasitäre elektrische Komponenten auf ein Mindestmaß, wenn eine fehlerhafte Kondensatorbaugruppe 6 vom Spannungsversorgungssystem abgeschaltet wird, d. h. durch eine Schalteinheit 140 elektrisch von dem ersten Spannungsversorgungsknoten getrennt wird. Bei dem ersten Spannungsversorgungsknoten kann es sich um einen Knoten handeln, der ein Spannungspotential ungleich Null liefert, und bei dem zweiten Spannungsversorgungsknoten kann es sich um elektrische Masse handeln. Alternativ können sowohl der erste als auch der zweite Spannungsversorgungsknoten Spannungspotentiale ungleich Null liefern, mit der Maßgabe, dass sich das Spannungspotential ungleich Null des ersten Spannungsversorgungsknotens, von dem Spannungspotential ungleich Null des zweiten Spannungsversorgungsknotens, unterscheidet.
In 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Struktur eine zweite Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite beispielhafte Struktur kann aus der ersten beispielhaften Struktur abgeleitet werden, indem der Inhalt in jedem der vertikal gestapelten Kondensatormodule 100 in der ersten beispielhaften Struktur modifiziert wird. Speziell umfasst jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 in der zweiten beispielhaften Struktur mindestens ein Kondensatormodul eines ersten Typs 4 und mindestens ein Kondensatormodul eines zweiten Typs 8. Jedes des mindestens einen Kondensatormoduls des ersten Typs 4 umfasst eine Schalteinheit 140 und einen Kondensator. Jedes des mindestens einen Kondensatormoduls des zweiten Typs 8 umfasst eine Schalteinheit 140 und mehrere Kondensatoren. Der Unterschied zwischen dem Kondensatormodul des ersten Typs 4 und dem Kondensatormodul des zweiten Typs 8 ist die Anzahl der darin enthaltenen Kondensatoren, ob also ein einzelner Kondensator vorliegt oder mehrere Kondensatoren vorliegen.
Jedes des mindestens einen Kondensatormoduls des ersten Typs 4 und des mindestens einen Kondensatormoduls des zweiten Typs 8 ist über eine Schalteinheit 140 elektrisch mit einem ersten Spannungsversorgungsknoten verbunden, welcher mit „Global Vdd” gekennzeichnet ist. Das Kondensatormodul des zweiten Typs 8 umfasst mehrere Kondensatoren, die wie in der ersten Ausführungsform in vertikaler Richtung gestapelt sind. Die erste Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 wiederholt sich wie in der ersten Ausführungsform zumindest in einer Richtung.
Jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 ist wie in der ersten Ausführungsform in einer Parallelschaltung elektrisch zwischen den ersten Spannungsversorgungsknoten und einen zweiten Spannungsversorgungsknoten geschaltet, welcher mit „Global Vss” gekennzeichnet ist. Die Schalteinheit 140 ist dafür konfiguriert, einen Kondensator oder Kondensatoren in einem Kondensatormodul des ersten Typs 4 oder einem Kondensatormodul des zweiten Typs automatisch zu trennen, wenn ein Leckstrom in dem Kondensatormodul des ersten Typs 4 oder dem Kondensatormodul des zweiten Typs 8 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 in der Schalteinheit 140 das Ausschalten eines Schaltungselements auslöst. Jeder der Kondensatoren in den Kondensatormodulen des ersten Typs 4 oder den Kondensatormodulen des zweiten Typs 8 umfasst eine erste Elektrode 110, eine zweite Elektrode 120 und ein dazwischen angeordnetes Knotendielektrikum. Die zweite beispielhafte Struktur kann bei erhöhter Granularität dieselbe Funktionalität wie die erste beispielhafte Struktur bereitstellen, d. h. die Anzahl der Kondensatoren, die von jeder Schalteinheit 140 gesteuert werden, ist geringer als eine entsprechende Anzahl in der ersten beispielhaften Struktur.
Das mindestens eine Kondensatormodul des ersten Typs 4 und das mindestens eine Kondensatormodul des zweiten Typs 8 in jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 können realisiert werden, indem mindestens drei leitfähige Platten verwendet werden, die vertikal über- oder untereinander angeordnet sind. Jede der mindestens drei leitfähigen Platten ist durch mindestens ein Knotendielektrikum von den anderen getrennt. Jede Schalteinheit 140 ist dafür konfiguriert, den mindestens einen Kondensator von dem ersten Spannungsversorgungsknoten zu trennen. Jede Schalteinheit 140 ist an einem Ende mit dem ersten Spannungsversorgungsknoten und an einem anderen Ende mit einer der mindestens drei leitfähigen Platten verbunden. Jede Schalteinheit 140 kann einen Feldeffekttransistor und eine Sensoreinheit umfassen, die dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch ein Kondensatormodul des ersten Typs 4 oder ein Kondensatormodul des zweiten Typs 8 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 zu erkennen.
Bei der Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 kann es sich wie in der ersten Ausführungsform um eine n×p-Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 handeln. Der erste Spannungsversorgungsknoten, welcher physisch als Spannungsebene realisiert ist, ist mit den Schalteinheiten 140 verbunden, ist jedoch nicht direkt mit den Kondensatormodulen des ersten Typs 4 oder den Kondensatormodulen des zweiten Typs 8 verbunden. Die Anordnung der Schalteinheiten 140 zwischen dem ersten Spannungsversorgungsknoten und einem der Kondensatormodule des ersten Typs 4 oder der Kondensatormodule des zweiten Typs 8 beschränkt parasitäre elektrische Komponenten auf ein Mindestmaß, wenn ein fehlerhaftes Kondensatormodul des ersten Typs 4 oder ein fehlerhaftes Kondensatormodul des zweiten Typs 8 vom Spannungsversorgungssystem abgeschaltet wird. Bei dem ersten Spannungsversorgungsknoten kann es sich um einen Knoten handeln, der ein Spannungspotential ungleich Null liefert, und bei dem zweiten Spannungsversorgungsknoten kann es sich um elektrische Masse oder um einen Knoten handeln, der ein Spannungspotential ungleich Null liefert, wie in der ersten Ausführungsform.
In 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Struktur eine dritte Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte beispielhafte Struktur kann aus der ersten oder zweiten beispielhaften Struktur abgeleitet werden, indem der Inhalt in jedem der vertikal gestapelten Kondensatormodule 100 in der ersten oder zweiten beispielhaften Struktur modifiziert wird. Speziell umfasst jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 in der dritten beispielhaften Struktur mehrere Kondensatormodule des ersten Typs 4. Jedes der Vielzahl von Kondensatormodulen des ersten Typs 4 umfasst eine Schalteinheit und einen Kondensator. Somit kann jeder Kondensator in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 durch eine Schalteinheit 140 von einem ersten Spannungsversorgungsknoten abgetrennt werden.
Die dritte beispielhafte Struktur stellt mit einer erhöhten Granularität dieselbe Funktionalität wie die erste und zweite beispielhafte Struktur bereit, weil jeder Kondensator einzeln von dem Spannungsversorgungssystem abgetrennt werden kann. Die dritte beispielhafte Struktur kann über die Verfahren hergestellt und betrieben werden, die bei der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurden.
In 4 ist ein Schaltbild einer beispielhaften Schaltung dargestellt, welches für eine Schalteinheit 140 in einem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die Schalteinheit 140 umfasst einen mit P2 gekennzeichneten Feldeffekttransistor und eine Sensoreinheit 142, welche dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch einen Kondensator C zu erkennen. Ein Kondensatormodul des ersten Typs kann die Schalteinheit 140 und den Kondensator umfassen. Ein Kondensatormodul des zweiten Typs kann die Schalteinheit 140 und den Kondensator C und weitere Kondensatoren in Parallelschaltung mit dem Kondensator C umfassen. Ein vertikal gestapeltes Kondensatormodul 100 der ersten Ausführungsform kann die Schalteinheit 140 und mehrere parallel geschaltete Kondensatoren umfassen, welche den Kondensator C ersetzen.
Die Sensoreinheit 142 umfasst einen Transistor, der mit P1 gekennzeichnet ist. Bei dem mit P1 gekennzeichneten Transistor kann es sich um einen ersten Feldeffekttransistor des p-Typs handeln, und bei dem mit P2 gekennzeichneten Transistor kann es sich um einen zweiten Feldeffekttransistor des p-Typs handeln. Der erste und zweite Feldeffekttransistor des p-Typs sind in einer Parallelschaltung zwischen einen ersten Spannungsversorgungsknoten, welcher hierin als „Knoten A” bezeichnet wird, und einen ersten Knoten des Kondensators C geschaltet, welcher hierin als „Knoten B” bezeichnet wird. Die Sensoreinheit 142 ist dafür konfiguriert, eine Gate-Zone des mit P2 gekennzeichneten Transistors mit einer Spannung zu versorgen. Die Spannung, mit der die Gate-Zone des mit P2 gekennzeichneten Transistors versorgt wird, wird durch die Stärke des Leckstroms durch den Kondensator C bestimmt.
Eine Drain-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs ist direkt mit dem Spannungsversorgungsknoten verbunden, und eine Source-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs ist direkt mit dem Knoten des Kondensators verbunden. Der zweite Feldeffekttransistor des p-Typs weist eine niedrigere Transkonduktanz und dementsprechend eine höhere Stromkapazität als der erste Feldeffekttransistor des p-Typs auf. Die Sensoreinheit 142 umfasst eine gerade Anzahl an Invertern in Reihenschaltung, die zwischen einem zweiten Knoten des Kondensators C, der hierin als „Knoten G” bezeichnet wird, und einer Gate-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs angeordnet sind. Zum Beispiel kann es sich bei der geraden Anzahl an Invertern in Reihenschaltung um eine Reihenschaltung eines ersten Inverters, der als INV1 gekennzeichnet ist, und eines zweiten Inverters, der als INV2 gekennzeichnet ist, handeln. Ferner können einer oder mehrere der Inverter mit mindestens einem weiteren Inverter, z. B. einem mit INV0 gekennzeichneten Inverter, kombiniert sein, um eine Latch-Schaltung zu bilden.
Die Sensoreinheit 142 kann einen Impulsgenerator 133 umfassen, der dafür konfiguriert ist, einer Gate-Zone des ersten Feldeffekttransistors des p-Typs einen Signalimpuls endlicher Dauer zuzuführen. Die Dauer des Impulses kann 1 Pikosekunde bis 10 Sekunden, typischerweise 1 Nanosekunde bis 1 Millisekunde betragen, wenngleich kürzere und längere Dauern ebenso angewendet werden können. Der Signalimpuls schaltet den ersten Feldeffekttransistor des p-Typs während der Dauer des Signalimpulses ein und legt an den Knoten B ein Spannungspotential an, welches im Wesentlichen dasselbe ist wie das Spannungspotential am Knoten A, also am ersten Spannungsversorgungsknoten.
Gegebenenfalls kann die Sensoreinheit 142 einen Widerstand R_c umfassen, der um den Kondensator C herum angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, die Temperatur des Kondensators C während der Dauer des Signalimpulses zu erhöhen. Diese Funktionalität kann durch Verbinden des Widerstands R_c mit einem optionalen mit N1 gekennzeichneten Transistor, bei welchem es sich um einen Feldeffekttransistor des n-Typs handeln kann, in Reihenschaltung zwischen dem ersten Spannungsversorgungsknoten, also dem Knoten A, und einem zweiten Spannungsversorgungsknoten, der mit Vss gekennzeichnet ist, erreicht werden. Der Leckstrom erhöht sich mit dem Anstieg der Temperatur am Kondensator C aufgrund der Erwärmung durch den Widerstand R_c. Bei Vss kann es sich um elektrische Masse oder um ein Spannungspotential ungleich Null handeln, und sich vom dem Spannungspotential am ersten Spannungsversorgungsknoten unterscheidet. Die Gate-Zone des Transistors N1 ist mit dem Impulsgenerator 133 verbunden. Der Transistor N1 wird während der Dauer des Signalimpulses eingeschaltet.
Der Widerstand R_c ist ein Heizelement, welches in Nachbarschaft zu dem Kondensator C (oder zu Kondensatoren, die mit der Schalteinheit 140 verbunden sind) angeordnet ist, so dass die Leckrate des Kondensators C erhöht wird und die Abschaltung des Kondensators C beschleunigt werden kann, bevor sich deutlich ein nachteiliger Effekt für das Spannungsversorgungssystem zeigt. Der erste und zweite Feldeffekttransistor des p-Typs (welche P1 und P2 entsprechen) werden verwendet, um eine vorübergehende Abtrennung bzw. eine dauerhafte Abtrennung des Kondensators C von dem ersten Spannungsversorgungsknoten zu ermöglichen.
Der erste Feldeffekttransistor des p-Typs P1 wird verwendet, um den Leckstrom durch den Kondensator C zu erfassen. Während der Dauer eines Signalimpulses p wird der erste Feldeffekttransistor des p-Typs P1 über einen mit INV3 gekennzeichneten Inverter eingeschaltet. Während der Dauer des Signalimpulses ist der Kondensator C über den ersten Feldeffekttransistor des p-Typs P1 mit dem ersten Spannungsversorgungsknoten verbunden, der mit Vdd gekennzeichnet ist.
Wenn der Kondensator C nicht leckt, ist das Spannungspotential am Knoten G im Wesentlichen dasselbe wie die Spannung, die von dem zweiten Spannungsversorgungsknoten Vss bereitgestellt wird. Über die beiden Inverter INV1 und INV2 wird ein Rückführregelungssignal gebildet, wodurch der zweite Feldeffekttransistor des p-Typs P2 eingeschaltet wird, welcher eine höhere Stromkapazität als der erste Feldeffekttransistor des p-Typs P1 aufweist. Auch nach dem Ausschalten des Impulses bleibt der zweite Feldeffekttransistor des p-Typs P2 fest eingeschaltet.
Wenn der Kondensator C leckt, entfernt sich das Spannungspotential am Knoten G von dem Spannungspotential des zweiten Spannungsversorgungsknotens Vss in Richtung des Spannungspotentials des ersten Spannungsversorgungsknotens Vdd. Dies liegt daran, dass sich der Kondensator C wie ein Widerstand verhält, der mit einem parasitären Schaltungswiderstand R in einer Reihenschaltung zwischen dem Knoten B und dem zweiten Spannungsversorgungsknoten Vss gestapelt ist. Somit wird am Knoten G eine Anomalie in Form einer Abweichung von dem Spannungspotential am zweiten Spannungsversorgungsknoten Vss erzeugt. Diese Anomalie am Knoten G löst das Umschalten des Zustands in dem Inverter INV2 aus, wodurch der zweite Feldeffekttransistor des p-Typs P2 ausgeschaltet wird. Da der Inverter INV0 und der Inverter INV2 eine Latch-Schaltung bilden, wird die Ausgabe aus dem Inverter INV1 auf HIGH gehalten, und der zweite Feldeffekttransistor des p-Typs P2 wird ausgeschaltet, wodurch der Kondensator C von dem ersten Spannungsversorgungsknoten Vdd elektrisch getrennt wird. Nach der Dauer des Signalimpulses p wird auch der erste Feldeffekttransistor des p-Typs P1 ausgeschaltet. Der Kondensator C ist an diesem Punkt von dem ersten Spannungsversorgungsknoten Vdd vollständig elektrisch abgetrennt.
Eine Schaltung für die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in einer Halbleiterstruktur gemäß einer der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform verkörpert sein. Die Halbleiterstruktur umfasst eine Matrix von Kondensatormodulen, in welcher jedes der Kondensatormodule einen Kondensator und eine Schalteinheit 140 umfasst, die mit einem ersten Spannungsversorgungsknoten Vdd verbunden ist. Eine erste Komponente einer Schalteinheit 140, z. B. der erste Feldeffekttransistor des p-Typs P1, kann in einem Kondensatormodul aus der Matrix von Kondensatormodulen ausgeschaltet werden. Ein Leckstrom durch einen Kondensator C in dem Kondensatormodul löst das Ausschalten einer zweiten Komponente, z. B. des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs P2, in dem Kondensatormodul aus. Der Kondensator C in dem Kondensatormodul kann von dem ersten Spannungsversorgungsknoten Vdd elektrisch isoliert werden, wenn die zweite Komponente aufgrund des Leckstroms im Kondensator C ausgeschaltet wird.
In 5A bis 5K sind aufeinander folgende vertikale Querschnittsansichten einer vierten beispielhaften Struktur während Verfahrensschritten gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die vierte beispielhafte Struktur umfasst eine Kondensatorbaugruppe, die als Kondensatorbaugruppe 6 in die erste beispielhafte Struktur der 1 eingefügt werden kann. Wenn die vierte beispielhafte Struktur in die erste beispielhafte Struktur eingefügt wird, werden die Schalteinheiten 140 in 1 vor dem Bilden der vierten beispielhaften Struktur auf einer oberen Fläche eines (nicht dargestellten) Halbleitersubstrats hergestellt. Nach dem Bilden einer (nicht dargestellten) dielektrischen Schicht über den Halbleitereinheiten, die als Schalteinheiten 140 fungieren, um für eine elektrische Isolierung zu sorgen, werden anschließend über den Schalteinheiten die Kondensatorbaugruppen gebildet.
In 5A wird in einem Bereich zwischen zwei gestrichelten vertikalen Linien ein vertikal gestapeltes Kondensatormodul 100 gebildet. Das vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 kann sich in einer Richtung als eindimensionale Matrix oder in zwei Richtungen als zweidimensionale Matrix wiederholen. Die beiden gestrichelten vertikalen Linien stellen Grenzen zwischen dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 und anderen vertikal gestapelten Kondensatormodulen dar, welche das hierin veranschaulichte vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 umgeben.
Die erste leitfähige Platte 10 wird in einem ersten Metallisierungsschritt gebildet, zum Beispiel durch Strukturieren einer ersten leitfähigen Schicht. Bei der ersten leitfähigen Platte 10 handelt es sich um ein Metall wie z. B. Cu, W, Ta, Ti, WN, TaN, TiN, Au, Ag, Sn oder eine Kombination dieser. Die seitliche Ausdehnung der ersten leitfähigen Platte 10 ist durch den Rand des vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 begrenzt, so dass die erste leitfähige Platte 10 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 von anderen (nicht dargestellten) ersten leitfähigen Platten in (nicht dargestellten) benachbarten vertikal gestapelten Kondensatormodulen elektrisch isoliert ist.
Um die Bildung von Kontakten zu erleichtern, die in der Folge an der ersten leitfähigen Platte 10 enden, kann eine erste Ätzstoppschicht 12 gebildet werden. Bei der ersten Ätzstoppschicht 12 kann es sich um ein dielektrisches Material wie z. B. Siliciumnitrid, Siliciumoxid, Siliciumoxynitrid, BLoK^TM, NBLoK^TM oder irgendein anderes dielektrisches Material handeln, das verwendet werden kann, um ein Ätzverfahren für leitfähige Materialien zu verzögern. Zum Beispiel kann es sich bei dem Material für die erste Ätzstoppschicht 12 um ein CVD-Nitrid, Al₂O₃ oder irgendein anderes Material handeln, das gegen ein Cl₂-Plasma beständig ist, welches bei anisotropen Ätzverfahren gewöhnlich verwendet wird.
Es wird ein erstes Knotendielektrikum 15 aufgebracht, und auf dem ersten Knotendielektrikum 15 wird eine zweite leitfähige Schicht 20L aufgebracht. Bei dem ersten Knotendielektrikum 15 handelt es sich um ein dielektrisches Material wie Siliciumnitrid oder ein dielektrisches Material hoher Dielektrizitätskonstante (High-K). Bei dem dielektrischen Material hoher Dielektrizitätskonstante kann es sich um ein dielektrisches Metalloxidmaterial einer Dielektrizitätskonstante von mehr als 8,0 handeln. Das dielektrische Material hoher Dielektrizitätskonstante enthält typischerweise ein Metall und Sauerstoff und gegebenenfalls Stickstoff und/oder Silicium. Beispielhafte dielektrische Materialien hoher Dielektrizitätskonstante sind HfO₂, ZrO₂, La₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, SrTiO₃, LaAlO₃, Y₂O₃, HfO_xN_y, ZrO_xN_y, La₂O_xN_y, Al₂O_xN_y, TiO_xN_y, SrTiO_xN_y, LaAlO_xN_y, Y₂O_xN_y, ein Silicat derselben und eine Legierung aus denselben. Der Wert von x und y kann unabhängig voneinander 1 bis 3 betragen. Ein dielektrisches Material hoher Dielektrizitätskonstante kann durch Verfahren gebildet werden, die auf dem Fachgebiet wohlbekannt sind, zum Beispiel durch chemische Abscheidung aus der Gasphase (Chemical Vapor Deposition, CVD), Atomschichtabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD), Molekularstrahlabscheidung (Molecular Beam Deposition, MBD), gepulste Laser-Abscheidung (Pulsed Laser Deposition, PLD), chemische Abscheidung einer vernebelten flüssigen Quelle (Liquid Source Misted Chemical Deposition, LSMCD) usw. Die Dicke des ersten Knotendielektrikums kann 1 nm bis 500 nm, typischerweise 50 nm bis 200 nm betragen, wenngleich auch geringere und größere Dicken verwendet werden können.
Auf dem ersten Knotendielektrikum 15 wird eine zweite leitfähige Schicht 20L gebildet. Bei der zweiten leitfähigen Schicht 20L kann es sich um irgendein Material handeln, welches für die erste leitfähige Platte 10 verwendet werden kann. Um die Bildung von Kontakten zu erleichtern, die in der Folge an verbleibenden Abschnitten der zweiten leitfähigen Schicht 20L enden, kann eine zweite Ätzstoppschicht 22 gebildet werden. Bei der zweiten Ätzstoppschicht 22 kann es sich um irgendein Material handeln, welches für die erste Ätzstoppschicht 12 verwendet werden kann. Über der zweiten leitfähigen Schicht 20L wird ein erster Photoresist 27 aufgebracht und lithographisch strukturiert, um eine erste Öffnung in einem Bereich zu bilden, der einen Abschnitt der ersten Ätzstoppschicht 12 überlagert.
In 5B wird die zweite leitfähige Schicht 20L strukturiert, um eine zweite leitfähige Platte 20 zu bilden, wobei der erste Photoresist 27 als Ätzmaske benutzt wird. Bei der zweiten leitfähigen Platte 20 kann es sich um ein einzelnes zusammenhängendes Stück handeln, welches ein Loch in einem Bereich umfasst, der dem Bereich der Öffnung im ersten Photoresist 27 entspricht. Das Material der zweiten leitfähigen Schicht 20L wird entlang des Randes des vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 entfernt, so dass die zweite leitfähige Platte 20 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 von (nicht dargestellten) anderen zweiten leitfähigen Platten in (nicht dargestellten) benachbarten vertikal gestapelten Kondensatormodulen elektrisch isoliert ist. Anschließend wird der erste Photoresist 27 entfernt, zum Beispiel durch Veraschen.
In 5C wird auf der zweiten leitfähigen Platte 20 ein zweites Knotendielektrikum 25 gebildet. Bei dem zweiten Knotendielektrikum 25 kann es sich um irgendein Material handeln, welches für das erste Knotendielektrikum 15 verwendet werden kann. Das zweite Knotendielektrikum 25 kann über dieselben Verfahren wie beim ersten Knotendielektrikum 15 gebildet werden. Die Dicke des zweiten Knotendielektrikums 25 kann in dem Bereich der Dicke des ersten Knotendielektrikums 15 liegen.
In 5D wird auf dem zweiten Knotendielektrikum 25 eine dritte leitfähige Schicht 30L gebildet. Bei der dritten leitfähigen Schicht 30L kann es sich um irgendein Material handeln, welches für die erste leitfähige Platte 10 verwendet werden kann.
In 5E wird über der dritten leitfähigen Schicht 30L ein zweiter Photoresist 37 aufgebracht und lithographisch strukturiert, um eine zweite Öffnung in einem Bereich zu bilden, der einen Abschnitt der zweiten Ätzstoppschicht 22 überlagert. Die dritte leitfähige Schicht 30L wird strukturiert, um eine dritte leitfähige Platte 30 zu bilden, wobei der zweite Photoresist 37 als Ätzmaske benutzt wird. Bei der dritten leitfähigen Platte 30 kann es sich um ein einzelnes zusammenhängendes Stück handeln, welches ein Loch in einem Bereich umfasst, der dem Bereich der Öffnung im zweiten Photoresist 37 entspricht. Das Material der dritten leitfähigen Schicht 30L wird entlang des Randes des vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 entfernt, so dass die dritte leitfähige Platte 30 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 von (nicht dargestellten) anderen dritten leitfähigen Platten in (nicht dargestellten) benachbarten vertikal gestapelten Kondensatormodulen elektrisch isoliert ist. Anschließend wird der dritte Photoresist 37 entfernt, zum Beispiel durch Veraschen.
In 5F wird auf der dritten leitfähigen Platte 30 ein drittes Knotendielektrikum 35 gebildet. Bei dem dritten Knotendielektrikum 35 kann es sich um irgendein Material handeln, welches für das erste Knotendielektrikum 15 verwendet werden kann. Das dritte Knotendielektrikum 35 kann über dieselben Verfahren wie beim ersten Knotendielektrikum 15 gebildet werden. Die Dicke des dritten Knotendielektrikums 35 kann in dem Bereich der Dicke des ersten Knotendielektrikums 15 liegen.
In 5G können die Verfahren, die angewendet werden, um die zweite und dritte leitfähige Platte (20, 30) und das zweite und dritte Knotendielektrikum (25, 35) zu bilden, wiederholt angewendet werden, um nacheinander weitere leitfähige Platten und weitere Knotendielektrika zu bilden. Zum Beispiel können die weiteren leitfähigen Platten und die weiteren Knotendielektrika eine vierte leitfähige Platte 40, ein viertes Knotendielektrikum 45, eine fünfte leitfähige Platte 50, ein fünftes Knotendielektrikum 55, eine sechste leitfähige Platte 60, ein sechstes Knotendielektrikum 65, eine siebte leitfähige Platte und ein siebtes Knotendielektrikum umfassen.
Ein Paar benachbarter leitfähiger Platten um ein Knotendielektrikum herum bildet einen Kondensator. Zum Beispiel bilden die erste leitfähige Platte 10, das erste Knotendielektrikum 15 und die zweite leitfähige Platte 20 einen ersten Kondensator C1. Die zweite leitfähige Platte 20, das zweite Knotendielektrikum 25 und die dritte leitfähige Platte 30 bilden einen zweiten Kondensator C2. Die dritte leitfähige Platte 30, das dritte Knotendielektrikum 35 und die vierte leitfähige Platte 40 bilden einen dritten Kondensator C3. Die vierte leitfähige Platte 40, das vierte Knotendielektrikum 45 und die fünfte leitfähige Platte 50 bilden einen vierten Kondensator C4. Die fünfte leitfähige Platte 50, das fünfte Knotendielektrikum 55 und die sechste leitfähige Platte 60 bilden einen fünften Kondensator C5. Die sechste leitfähige Platte 60, das sechste Knotendielektrikum 65 und die siebte leitfähige Platte 70 bilden einen sechsten Kondensator C6. Ähnliche Kondensatoren werden in jedem der (nicht dargestellten) benachbarten vertikal gestapelten Kondensatormodule gebildet.
Im Allgemeinen bilden in jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 mindestens drei leitfähige Platten und mindestens ein Knotendielektrikum mindestens zwei Kondensatoren. Eine der mindestens drei leitfähigen Platten ist ein gemeinsamer Knoten der mindestens zwei Kondensatoren. Die mindestens drei leitfähigen Platten sind vertikal über- oder untereinander angeordnet. Die mindestens drei leitfähigen Platten sind durch mindestens ein Knotendielektrikum voneinander getrennt. Typischerweise umfasst jedes vertikal gestapelte Kondensatormodul 100 mindestens ein erstes Knotendielektrikum 15 und ein zweites Knotendielektrikum 25. Das erste Knotendielektrikum 15 steht mit einer oberen Fläche einer ersten leitfähigen Platte 10 der mindestens drei leitfähigen Platten und mit einer unteren Fläche einer zweiten leitfähigen Platte 20 der mindestens drei leitfähigen Platten in Kontakt. Das zweite Knotendielektrikum 25 steht mit einer oberen Fläche der zweiten leitfähigen Platte 20 der mindestens drei leitfähigen Platten und mit einer unteren Fläche einer dritten leitfähigen Platte 30 der mindestens drei leitfähigen Platten in Kontakt.
In 5H kann auf dem Kondensatorstapel (C1 bis C6) eine Passivierungsschicht 80 gebildet werden. Die Passivierungsschicht 80 umfasst ein dielektrisches Material, welches für eine Passivierung des Kondensatorstapels (C1 bis C6) sorgt. Zum Beispiel kann es sich bei der Passivierungsschicht um eine Siliciumnitrid-Schicht handeln. Die Dicke der Passivierungsschicht 80 kann 3 nm bis 500 nm betragen, wenngleich auch geringere und größere Dicken verwendet werden können. Über der oberen Fläche der Passivierungsschicht 80 wird ein dritter Photoresist 87 aufgebracht und lithographisch strukturiert, um darin zwei Öffnungen zu bilden.
In 5I wird die Struktur im dritten Photoresist 87 durch die Passivierungsschicht 80, verschiedene leitfähige Platten und verschiedene Knotendielektrika hindurch bis hinab zu einer oberen Fläche der ersten Ätzstoppschicht 12 oder der oberen Fläche der zweiten Ätzstoppschicht 22 übertragen. Das Stoppen des Ätzverfahrens an den oberen Flächen der ersten und zweiten Ätzstoppschicht (12, 22) kann durch die Wahl eines Ätzverfahrens bewirkt werden, bei welchem es sich typischerweise um anisotropes reaktives Ionenätzen handelt und welches für die Materialien der ersten und zweiten Ätzstoppschicht (12, 22) selektiv ist.
In 5J wird eine weitere Ätzbehandlung mit einer anderen Ätzchemie durchgeführt, um durch die erste und zweite Ätzstoppschicht (12, 22) hindurch zu ätzen und oberen Flächen der ersten und zweiten leitfähigen Platte (10, 20) frei zu legen.
In 5K werden die zwei Hohlräume in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 mit einem leitfähigen Material gefüllt und anschließend planarisiert, wobei die Passivierungsschicht 80 als Stoppschicht für die chemischmechanische Planarisierung (CMP) oder ein Grabenätzverfahren benutzt wird. Das leitfähige Material, welches die beiden Hohlräume füllt, bildet eine erste Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite 82 und eine zweite Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite 84. In den (nicht dargestellten) benachbarten vertikal gestapelten Kondensatormodulen werden gleichzeitig weitere Durchkontaktierungsstrukturen auf Spannungsversorgungsseite gebildet.
Eine erste Platte auf Spannungsversorgungsseite 86 und eine zweite Platte auf Spannungsversorgungsseite 88 können gebildet werden, indem über der Passivierungsschicht 80 ein metallisches Material aufgebracht wird und das metallische Material strukturiert wird. Die erste Platte auf Spannungsversorgungsseite 86 kann die Funktion eines ersten Spannungsversorgungsknotens ausüben, der in 1 als „Global Vdd” gekennzeichnet ist, und die zweite Platte auf Spannungsversorgungsseite 88 kann die Funktion eines zweiten Spannungsversorgungsknotens ausüben, der in 1 als „Global Vss” gekennzeichnet ist.
Die Kapazität je Flächeneinheit der fünften beispielhaften Struktur kann größer sein als eine vergleichbare Kapazität, die durch Strukturen des Standes der Technik ermöglicht werden. Wenn zum Beispiel für die verschiedenen Knotendielektrika ein dielektrisches Material hoher Dielektrizitätskonstante einer Dicke von 100 nm verwendet wird und wenn 10 Kondensatoren vertikal gestapelt werden, kann die Kapazität je Flächeneinheit für die fünfte beispielhafte Struktur ungefähr 0,26 nF/μm² betragen.
In 6A bis 6C ist eine fünfte beispielhafte Struktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 6A ist eine vertikale Querschnittsansicht, 6B ist eine Draufsicht, wobei aus Gründen der Verdeutlichung eine zweite Platte auf Spannungsversorgungsseite 88 entfernt worden ist, und 6C ist eine Ansicht einer ersten leitfähigen Platte 10, einer dritten leitfähigen Platte 30 und einer fünften leitfähigen Platte 50 aus der Vogelperspektive.
Die fünfte beispielhafte Struktur kann aus der vierten beispielhaften Struktur abgeleitet werden, indem in einem Bereich, welcher einer ersten Ätzstoppschicht 12 in 5A entspricht, keine Struktur strukturiert wird. Leitfähige Platten, die auf beliebigen anderen Höhen angeordnet sind, können strukturiert werden, um einen seitlich abstehenden Abschnitt 11 einzubauen. Zum Beispiel umfasst die erste leitfähige Platte 10 einen ersten seitlich abstehenden Abschnitt 11, die dritte leitfähige Platte 30 umfasst einen zweiten seitlich abstehenden Abschnitt 31, und die fünfte leitfähige Platte 50 umfasst einen dritten seitlich abstehenden Abschnitt 51. Die gestrichelt umrandete Fläche in 6C stellt eine vertikale Ebene dar, die den Grenzen der ersten, zweiten und dritten seitlich abstehenden Abschnitte (11, 31, 51) entspricht, welche an den Rest der ersten, dritten bzw. fünften leitfähigen Platten (10, 20, 30) grenzen.
In 7 ist eine sechste beispielhafte Struktur gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die sechste beispielhafte Struktur kann die fünfte beispielhafte Struktur umfassen. Die sechste beispielhafte Struktur kann verwendet werden, um Elemente eines vertikal gestapelten Kondensatormoduls 100 in der zweiten und dritten beispielhaften Struktur der 2 und 3 zu bilden.
Die sechste beispielhafte Struktur umfasst mehrere Schalteinheiten 140, welche Feldeffekttransistoren umfassen können, die auf einem Halbleitersubstrat 150 ausgebildet sind. Leitfähige Platten und Knotendielektrika können wie in der sechsten Ausführungsform gebildet werden, um erste, dritte und fünfte leitfähige Platten (10, 30, 50, vgl. 6A bis 6C) zu bilden. Die erste, dritte und fünfte leitfähige Platte (10, 30, 50) umfassen erste, zweite bzw. dritte seitlich abstehende Abschnitte (11, 31, 51).
Es wird eine erste Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 gebildet, um einen Kontakt mit einem Knoten einer ersten Schalteinheit 140A herzustellen. Die erste Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 kann gebildet werden, indem ein erster Durchkontaktierungshohlraum in einem Materialstapel derart gebildet wird, dass sich der erste Durchkontaktierungshohlraum bis zu einer oberen Fläche der ersten Schalteinheit 140A erstreckt, bevor die erste leitfähige Platte 10 gebildet wird, und anschließend der erste Durchkontaktierungshohlraum mit einem leitfähigen Material gefüllt wird. Durch Bilden des ersten seitlich abstehenden Abschnitts 11 der ersten leitfähigen Platte 10 direkt auf einer oberen Fläche der ersten Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 kann die erste Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 mit einer unteren Fläche des ersten seitlich abstehenden Abschnitts 11 in Kontakt stehen. Es wird eine zweite Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 93 gebildet, um einen Kontakt mit einem Knoten einer zweiten Schalteinheit 140B herzustellen. Eine dritte Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 95 wird gebildet, um einen Kontakt mit einem Knoten einer dritten Schalteinheit 140C herzustellen. Die zweite und dritte Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite (93, 95) können unter Anwendung von ähnlichen Verfahren wie jenen gebildet werden, die angewendet werden, um die erste Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 zu bilden. Die zweite Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 93 kann mit einer unteren Fläche des zweiten seitlich abstehenden Abschnitts 31 in Kontakt stehen. Die dritte Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 95 kann mit einer unteren Fläche des dritten seitlich abstehenden Abschnitts 51 in Kontakt stehen. Nach Bedarf können weitere Durchkontaktierungsstrukturen auf Kondensatorseite gebildet werden.
Die erste, zweite und dritte Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite (91, 93, 95) entsprechen der elektrischen Verbindung zwischen einer Schalteinheit 140 und einer ersten Elektrode 110 in 2 und 3. Jede der ersten, dritten und fünften leitfähigen Platte (10, 30, 50) entspricht einer ersten Elektrode 110 in 2 und 3. Eine zweite leitfähige Platte 20, eine vierte leitfähige Platte 40 und eine sechste leitfähige Platte 60 welche von der Ebene des vertikalen Querschnitts in 7 seitlich versetzt sind, sind mit gestrichelten Linien markiert, um die vertikalen Positionen relativ zu den Schalteinheiten 140 und dem ersten, zweiten und dritten seitlich abstehenden Abschnitt (11, 31, 51) darzustellen. Jede der zweiten, vierten und sechsten leitfähigen Platten (20, 40, 60) entspricht einer zweiten Elektrode 120 in 2 und 3.
In jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 können Durchkontaktierungsstrukturen eines ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite 90 bereitgestellt werden, um einen Kontakt zu dem anderen Knoten jeder der ersten, zweiten und dritten Schalteinheit (140A, 140B, 140C) herzustellen. Es kann eine Platte eines ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite 89 bereitgestellt werden, um einen Kontakt zu den Durchkontaktierungsstrukturen des ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite 90 in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 und anderen Durchkontaktierungsstrukturen des ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite in anderen vertikal gestapelten Kondensatormodulen herzustellen. Die Platte des ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite 89 kann über einer Passivierungsschicht 80 ausgebildet sein, welche dieselbe wie in der fünften und sechsten Ausführungsform sein kann. Die Platte des ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite 89 verkörpert einen ersten Knoten auf Spannungsversorgungsseite, welcher in 2 und 3 als „Global Vdd” dargestellt ist.
In jedem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 kann eine (nicht dargestellte) Durchkontaktierungsstruktur eines zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite bereitgestellt sein, um einen Kontakt zu der zweiten, vierten und sechsten leitfähigen Platte (20, 40, 60) herzustellen. Die Durchkontaktierungsstruktur des zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite kann dieselbe Struktur aufweisen wie eine zweite Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite 84 der sechsten beispielhaften Struktur in 6A und 6B. Es kann eine (nicht dargestellte) Platte eines zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite bereitgestellt sein, um einen Kontakt zu der Durchkontaktierungsstruktur des ersten Typs auf Spannungsversorgungsseite in dem vertikal gestapelten Kondensatormodul 100 und anderen Durchkontaktierungsstrukturen des zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite in anderen vertikal gestapelten Kondensatormodulen herzustellen. Die Platte des zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite kann über der Passivierungsschicht 80 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Platte des zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite dieselbe Struktur aufweisen wie die zweite Platte auf Spannungsversorgungsseite 88 der sechsten beispielhaften Struktur in 6A und 6B. Die Platte des zweiten Typs auf Spannungsversorgungsseite verkörpert einen zweiten Knoten auf Spannungsversorgungsseite, welcher in 2 und 3 als „Global Vss” dargestellt ist.
Die Kombination aus der ersten leitfähigen Platte 10, der zweiten leitfähigen Platte 20 und einem (nicht dargestellten) ersten Knotendielektrikum dazwischen bildet einen ersten Kondensator C1. Die Kombination aus der zweiten leitfähigen Platte 20, der dritten leitfähigen Platte 30 und einem (nicht dargestellten) zweiten Knotendielektrikum dazwischen bildet einen zweiten Kondensator C2. Die Kombination aus der dritten leitfähigen Platte 30, der vierten leitfähigen Platte 40 und einem (nicht dargestellten) dritten Knotendielektrikum dazwischen bildet einen dritten Kondensator C3. Die Kombination aus der vierten leitfähigen Platte 40, der fünften leitfähigen Platte 50 und einem (nicht dargestellten) vierten Knotendielektrikum dazwischen bildet einen vierten Kondensator C4. Die Kombination aus der fünften leitfähigen Platte 50, der sechsten leitfähigen Platte 60 und einem (nicht dargestellten) fünften Knotendielektrikum dazwischen bildet einen fünften Kondensator C5.
Die Kombination aus dem ersten Kondensator C1, der ersten Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 91 und der ersten Schalteinheit 140A bildet ein Kondensatormodul eines ersten Typs 4 in 2 und 3. Die Kombination aus dem zweiten Kondensator C2, dem dritten Kondensator C3, der zweiten Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 93 und der zweiten Schalteinheit 140B bildet ein Kondensatormodul eines zweiten Typs 8 in 2. Die Kombination aus dem vierten Kondensator C4, dem fünften Kondensator C5, der dritten Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite 95 und der dritten Schalteinheit 140C bildet ein anderes Kondensatormodul eines zweiten Typs 8 in 2.
Jede der Schalteinheiten 140 ist an einem Ende mit dem ersten Spannungsversorgungsknoten und am anderen Ende mit einer der ersten, dritten und fünften leitfähigen Platte (10, 30, 50) elektrisch verbunden. Während des Betriebs einer Baugruppe vertikal gestapelter Kondensatormodule 100 wird in jeder Schalteinheit (140A, 140B, 140C) in einem Kondensatormodul eine erste Komponente, z. B. ein erster Feldeffekttransistor des p-Typs P1 in 4, periodisch ausgeschaltet. Während die erste Komponente ausgeschaltet ist, kann ein Leckstrom durch einen Kondensator in dem Kondensatormodul das Ausschalten einer zweiten Komponente, z. B. eines zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs P2 in 4, in dem Kondensatormodul auslösen. Der leckende Kondensator in dem Kondensatormodul wird von dem ersten Spannungsversorgungsknoten elektrisch isoliert, wodurch ein Leckstrom in einem Spannungsversorgungssystem, welches den ersten und zweiten Spannungsversorgungsknoten umfasst, unter einem vorgegebenen Zielwert gehalten wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung speziell in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, dass die vorstehenden und andere Veränderungen von Formen und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll daher nicht auf die beschriebenen und veranschaulichten genauen Formen und Einzelheiten beschränkt sein, sondern durch den Umfang der folgenden Patentansprüche bestimmt sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung findet bei der Herstellung dreidimensionaler mikroelektronischer Kondensatormatrizen hoher Dichte für integrierte Halbleiterschaltungen Anwendung.

Claims

Halbleiterstruktur, welche eine Matrix von Kondensatormodulen (100) umfasst, wobei jedes der Kondensatormodule das Folgende umfasst: einen Kondensator (C), welcher eine erste Elektrode (110), eine zweite Elektrode (120) und ein dielektrisches Material umfasst, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; und eine Schalteinheit (140), welche dafür konfiguriert ist, den Kondensator von einem Spannungsversorgungsknoten (Vdd) elektrisch zu trennen.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, wobei die Schalteinheit einen Feldeffekttransistor (P2) und eine Sensoreinheit (142) umfasst, welche dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch den Kondensator hindurch zu erkennen.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 2, wobei die Sensoreinheit dafür konfiguriert ist, eine Gate-Zone des Feldeffekttransistors mit einer Spannung zu versorgen, wobei die Spannung durch den Leckstrom bestimmt wird.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 2, wobei die Sensoreinheit einen ersten Feldeffekttransistor des p-Typs (P1) umfasst, es sich bei dem Feldeffekttransistor um einen zweiten Feldeffekttransistor des p-Typs handelt und der erste und zweite Feldeffekttransistor des p-Typs in einer Parallelschaltung zwischen den Spannungsversorgungsknoten und einen Knoten (Knoten B) des Kondensators geschaltet sind.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 4, wobei eine Drain-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs direkt mit dem Spannungsversorgungsknoten verbunden ist und eine Source-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs direkt mit dem Knoten des Kondensators verbunden ist.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 5, wobei die Sensoreinheit ferner eine gerade Anzahl an Invertern (INV1, INV2) in Reihenschaltung zwischen einem anderen Knoten (Knoten G) des Kondensators und einer Gate-Zone des zweiten Feldeffekttransistors des p-Typs umfasst.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 4, welche ferner einen Impulsgenerator (133) umfasst, der dafür konfiguriert ist, einer Gate-Zone des ersten Feldeffekttransistors des p-Typs einen Signalimpuls (p) endlicher Dauer zuzuführen.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 7, wobei die Sensoreinheit ferner einen Widerstand (R_c) umfasst, welcher um den Kondensator herum angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, eine Temperatur des Kondensators während der Dauer des Signalimpulses zu erhöhen.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 8, wobei der Widerstand in Reihenschaltung zwischen dem Spannungsversorgungsknoten und einem anderen Spannungsversorgungsknoten (Vss) mit einem anderen Transistor (N1) verbunden ist und eine Gate-Zone des anderen Transistors mit dem Impulsgenerator verbunden ist.
Halbleiterstruktur, welche eine Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule (100) umfasst, wobei jedes der vertikal gestapelten Kondensatormodule das Folgende umfasst: mindestens zwei Kondensatoren (C1, C2), welche mindestens drei leitfähige Platten (10, 20, 30) umfassen, die vertikal über- oder untereinander angeordnet sind und durch mindestens ein Knotendielektrikum (15) voneinander getrennt sind; und mindestens eine Schalteinheit (140), welche dafür konfiguriert ist, die mindestens zwei Kondensatoren von einem Spannungsversorgungsknoten (Vdd) elektrisch zu trennen.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Knotendielektrikum das Folgende umfasst: ein erstes Knotendielektrikum (15), welches mit einer oberen Fläche einer ersten leitfähigen Platte (10) der mindestens drei leitfähigen Platten und einer unteren Fläche einer zweiten leitfähigen Platte (20) der mindestens drei leitfähigen Platten in Kontakt steht; und ein zweites Knotendielektrikum (25), welches mit einer oberen Fläche der zweiten leitfähigen Platte der mindestens drei leitfähigen Platten und einer unteren Fläche einer dritten leitfähigen Platte (30) der mindestens drei leitfähigen Platten in Kontakt steht.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 10, wobei jede der mindestens einen Schalteinheit an einem Ende mit einem Spannungsversorgungsknoten (Vdd) und an einem anderen Ende mit einer der mindestens drei leitfähigen Platten verbunden ist.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 10, wobei mindestens zwei der mindestens drei leitfähigen Platten einen seitlich abstehenden Abschnitt (11, 31, 51) aufweisen, wobei keiner der seitlich abstehenden Abschnitte über oder unter einem anderen der seitlich abstehenden Abschnitte angeordnet ist und jedes der vertikal gestapelten Kondensatormodule ferner das Folgende umfasst: mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite (90), welche mit einem Knoten einer der mindestens einen Schalteinheit und einer Platte auf Spannungsversorgungsseite (89) in Kontakt steht; und mindestens eine Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite (91), welche mit einem anderen Knoten einer der mindestens einen Schalteinheit und einem der seitlich abstehenden Abschnitte in Kontakt steht.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 10, wobei die Matrix vertikal gestapelter Kondensatormodule auf einem Halbleitersubstrat (150) angeordnet ist und die mindestens eine Schalteinheit eine Halbleitereinheit umfasst.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 14, wobei die Schalteinheit einen Feldeffekttransistor (P2) und eine Sensoreinheit (142) umfasst, welche dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch das mindestens eine Knotendielektrikum hindurch zu erkennen.
Verfahren zum Betreiben einer Halbleiterstruktur, wobei das Verfahren das Folgende umfasst: Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, welche eine Matrix von Kondensatormodulen (100) umfasst, wobei jedes der Kondensatormodule einen Kondensator und eine Schalteinheit (140) umfasst, die mit einem Spannungsversorgungsknoten (Vdd) verbunden ist; und Einschalten einer ersten Komponente (P1) einer der Schalteinheiten in einem Kondensatormodul in der Matrix von Kondensatormodulen, wobei ein Leckstrom durch einen Kondensator (C) in dem Kondensatormodul das Ausschalten einer zweiten Komponente (P2) in dem Kondensatormodul auslöst, wodurch der Kondensator in dem Kondensatormodul von dem Spannungsversorgungsknoten elektrisch isoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei es sich bei der Komponente um einen ersten Feldeffekttransistor des p-Typs (P1) handelt, es sich bei der anderen Komponente um einen zweiten Feldeffekttransistor des p-Typs (P2) handelt und der erste und zweite Feldeffekttransistor des p-Typs in einer Parallelschaltung zwischen den Spannungsversorgungsknoten und einen Knoten (Knoten B) des Kondensators in dem Kondensatormodul geschaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner das Anlegen eines Signalimpulses (p) endlicher Dauer an eine Gate-Zone des ersten Feldeffekttransistors des p-Typs umfasst, wodurch der erste Feldeffekttransistor des p-Typs eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Schalteinheit einen Feldeffekttransistor (P2) und eine Sensoreinheit (142) umfasst, welche dafür konfiguriert ist, den Leckstrom zu erkennen, wobei die Sensoreinheit dafür konfiguriert ist, eine Gate-Zone des Feldeffekttransistors mit einer Spannung zu versorgen, wobei die Spannung durch den Leckstrom bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Sensoreinheit einen Widerstand (R_c) umfasst, welcher um den Kondensator in dem Kondensatormodul herum angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner das Erhöhen einer Temperatur des Kondensators in dem Kondensatormodul umfasst, wodurch der Leckstrom mit dem Erhöhen der Temperatur stärker wird.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wobei das Verfahren das Folgende umfasst: Bilden mindestens einer Schalteinheit (140) auf einem Halbleitersubstrat (150); Bilden mindestens einer Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite (91), welche mit einem Knoten der mindestens einen Schalteinheit in Kontakt steht; und Bilden mindestens dreier leitfähiger Platten (10, 30, 50) und mindestens eines Knotendielektrikums (15) auf dem Halbleitersubstrat, wobei die mindestens drei leitfähigen Platten vertikal über- oder untereinander angeordnet sind und durch das mindestens eine Knotendielektrikum voneinander getrennt sind und ein seitlich abstehender Abschnitt (11, 31, 51) einer der mindestens drei leitfähigen Platten mit der mindestens einen Durchkontaktierungsstruktur auf Kondensatorseite in Kontakt steht.
Verfahren nach Anspruch 21, welches ferner das Folgende umfasst: Bilden mindestens einer Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite (90), welche mit einem anderen Knoten der mindestens einen Schalteinheit in Kontakt steht; und Bilden einer Platte auf Spannungsversorgungsseite (89), welche mit der mindestens einen Durchkontaktierungsstruktur auf Spannungsversorgungsseite in Kontakt steht.
Verfahren nach Anspruch 21, welches ferner das Folgende umfasst: Bilden einer ersten leitfähigen Platte (10) über dem Halbleitersubstrat; Bilden eines ersten Knotendielektrikums (15) auf einer oberen Fläche der ersten leitfähigen Platte; Bilden einer zweiten leitfähigen Platte (20) auf einer oberen Fläche des ersten Knotendielektrikums; Bilden eines zweiten Knotendielektrikums (25) auf einer oberen Fläche der zweiten leitfähigen Platte; und Bilden einer dritten leitfähigen Platte (30) auf einer oberen Fläche des zweiten Knotendielektrikums, wobei die mindestens drei leitfähigen Platten die erste, zweite und dritte leitfähige Platte umfassen und das mindestens eine Knotendielektrikum das erste und zweite Knotendielektrikum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das erste und zweite Knotendielektrikum ein dielektrisches Metalloxidmaterial einer Dielektrizitätskonstante von mehr als 8,0 umfassen und die mindestens drei leitfähigen Platten und mindestens ein Knotendielektrikum mindestens zwei Kondensatoren bilden, wobei eine der mindestens drei leitfähigen Platten ein gemeinsamer Knoten der mindestens zwei Kondensatoren ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die mindestens eine Schalteinheit einen Feldeffekttransistor (P2) und eine Sensoreinheit (142) umfasst, welche dafür konfiguriert ist, einen Leckstrom durch den Kondensator hindurch zu erkennen, der auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, und die mindestens zwei Kondensatoren an einer Stelle gebildet sind, welche die mindestens eine Schalteinheit überlagert.