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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator und insbesondere einen Grabenkondensator des Typs mit Front- und Rückelektrode.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Ein Kondensator, der unter Verwenden eines Halbleiterprozesses auf einem Halbleitersubstrat gebildet werden kann, ist allgemein gut bekannt (zum Beispiel Patentschrift 1).
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Der Kondensator von beispielsweise Patentschrift 1 wird durch Bilden von mehreren Vertiefungen (so genannten Gräben) in einem Siliziumsubstrat, Oxidieren von Abschnitten, die die mehreren Vertiefungen des Siliziumsubstrats definieren, um Siliziumoxid zu bilden, und Bilden einer Anode und einer Kathode auf einer bzw. einer anderen der benachbarten Vertiefungen erhalten. Der Kondensator mit einer solchen Konfiguration wird in der vorliegenden Beschreibung als Grabenkondensator bezeichnet.
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Da der Kondensator von Patentschrift 1 mithilfe des Halbleiterprozesses gebildet werden kann, eignet er sich zur Bildung als Schaltungselement in einer integrierten Halbleiterschaltung. Da der Graben außerdem mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden kann, eignet er sich zur Verbesserung der Kapazitätsdichte (Kapazität pro Volumeneinheit) und der Stehspannung des Kondensators.
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Bei dem Kondensator der Patentschrift 1 werden sowohl die Anoden- als auch die Kathodenverdrahtung von derselben Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats herausgeführt.
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Andererseits offenbart Patentschrift 2 einen so genannten Front- und Rückelektrodenkondensator, bei dem die Anodenverdrahtung und die Kathodenverdrahtung jeweils von einer Hauptoberflächenseite und einer anderen Hauptoberflächenseite eines Substrats, die zueinander weisen, herausgeführt sind. Der Kondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode eignet sich zur Bildung eines Verbundelements, wie z.B. eines CR-Snubber-Glieds, bei dem ein Kondensator und ein Widerstand in Reihe geschaltet sind.
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SCHRIFTEN DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTSCHRIFTEN
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- Patentschrift 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-59990
- Patentschrift 2: Japanisches Patent Nr. 5416840
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Der Kondensator von Patentschrift 2 wird jedoch dadurch erhalten, dass mehrere Durchgangslöchern in einem metallischen Ventilgrundmaterial durch anodische Oxidation vorgesehen und in den Durchgangslöchern zylindrische Elektroden gebildet werden. Daher ist es nicht einfach, den Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung durch einen Halbleiterprozess zu bilden.
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode bereitzustellen, der ohne Weiteres mit einem Halbleiterprozess hergestellt werden kann.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst ein Kondensator nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: ein Grundmaterial, das unter Verwendung eines Isolators hergestellt ist und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, die einander gegenüberliegen; einen ersten Graben mit Boden, der auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen ersten Leiter, der in dem ersten Graben ausgebildet ist; eine erste Außenelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem ersten Leiter verbunden ist; einen zweiten Graben mit Boden, der auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen zweiten Leiter, der in dem zweiten Graben ausgebildet ist; und eine zweite Außenelektrode, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem zweiten Leiter verbunden ist, wobei der erste Graben und der zweite Graben einander überlappen.
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Ferner umfasst ein Kondensator nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: ein Grundmaterial, das unter Verwendung eines Isolators hergestellt ist und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, die einander gegenüberliegen; einen ersten Graben mit Boden, der auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen zweiten Graben, der so ausgebildet ist, dass er in das Grundmaterial eindringt; einen ersten Leiter, der in dem ersten Graben ausgebildet ist; eine erste Außenelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem ersten Leiter verbunden ist; einen zweiten Leiter, der in dem zweiten Graben ausgebildet ist; und eine zweite Außenelektrode, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem zweiten Leiter verbunden ist, wobei der erste Graben und der zweite Graben einander überlappen.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Gemäß dem Kondensator der vorliegenden Erfindung wird ein Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode erhalten, der ohne Weiteres unter Verwenden eines Halbleiterprozesses hergestellt werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Kondensators gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Vorderansicht, die das Beispiel für den Aufbau des Kondensators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 ist eine Seitenansicht, die das Beispiel für den Aufbau des Kondensators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 4 ist ein Prozessdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Kondensators gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
- 6 ist eine Vorderansicht, die das Beispiel für den Aufbau des Kondensators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist eine Seitenansicht, die das Beispiel für den Aufbau des Kondensators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 8 ist ein Prozessdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Kondensators gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
- 10 ist eine Vorderansicht, die das Beispiel für den Aufbau des Kondensators gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
- 11 ist ein Prozessdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
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VERFAHREN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen eingehend beschrieben. Zu beachten ist, dass jede der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ein umfassendes oder spezifisches Beispiel zeigt. Zahlenwerte, Formen, Materialien, Komponenten, Anordnungs- und Verbindungsformen von Komponenten, Schritte und Reihenfolge von Schritten und dergleichen, die in den folgenden Ausführungsformen gezeigt sind, sind lediglich Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Unter den Komponenten in den folgenden Ausführungsformen werden Komponenten, die in den unabhängigen Ansprüchen nicht beschrieben sind, als optionale Komponenten beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Kondensator gemäß einer ersten Ausführungsform ist ein Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode, der ohne Weiteres mit einem Halbleiterprozess hergestellt werden kann.
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(Aufbau des Kondensators)
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1, 2 und 3 sind eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau des Kondensators gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. 2 entspricht einem Querschnitt einer Schnittebene mit einer II-II-Schnittlinie von 1 in Pfeilrichtung gesehen, und 3 entspricht einem Querschnitt einer Schnittebene mit einer III-III-Schnittlinie von 1 in Pfeilrichtung gesehen.
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Wie in 1, 2 und 3 gezeigt umfasst ein Kondensator 1 ein Grundmaterial 11, eine erste Außenelektrode 12, eine zweite Außenelektrode 13, einen ersten Graben 14a, einen ersten Leiter 14, einen zweiten Graben 15a und einen zweiten Leiter 15.
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Das Grundmaterial 11 besteht aus einem Isolator und weist eine erste Hauptoberfläche 111 und eine zweite Hauptoberfläche 112, die einander gegenüberliegen, auf. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Grundmaterial 11 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 50 µm gebildet sein.
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Die erste Außenelektrode 12 ist auf der ersten Hauptoberfläche 111 des Grundmaterials 11 ausgebildet. Die zweite Außenelektrode 13 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 112 des Grundmaterials 11 ausgebildet. Die erste Außenelektrode 12 und die zweite Außenelektrode 13 können als nicht einschränkendes Beispiel aus Aluminium gebildet sein.
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Der erste Graben 14a ist eine mit Boden versehene Vertiefung (d.h. ist weniger tief als die Dicke des Grundmaterials 11), die auf der ersten Hauptoberfläche 111 des Grundmaterials 11 ausgebildet ist. Der zweite Graben 15a ist eine mit Boden versehene Vertiefung (d.h. ist weniger tief als die Dicke des Grundmaterials 11), die auf der zweiten Hauptoberfläche 112 des Grundmaterials 11 ausgebildet ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel sind der erste Graben 14a und der zweite Graben 15a rechteckige Rillen, die in einer Draufsicht in Y-Richtung lang sind und eine Tiefe von 30 µm aufweisen können. Zu beachten ist, dass die Tiefen des ersten Grabens 14a und des zweiten Grabens 15a in 1 bis 4 übertrieben dargestellt sind.
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Der erste Graben 14a und der zweite Graben 15a liegen einander auf Flächen (z.B. YZ-Flächen) mit einer Längsrichtung (Y-Richtung) gegenüber. Sie überlappen einander mit anderen Worten.
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Der erste Leiter 14 ist im ersten Graben 14a ausgebildet und mit der ersten Außenelektrode 12 verbunden. Der zweite Leiter 15 ist im zweiten Graben 15a ausgebildet und mit der zweiten Außenelektrode 13 verbunden. Die erste Außenelektrode 14 und der zweite Leiter 15 können zum Beispiel aus Polysilizium gebildet sein.
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Ein kapazitätsentwickelndes Teil 17 wird durch den ersten Leiter 14, den zweiten Leiter 15 und einen Abschnitt des Grundmaterials 11 gebildet, der zwischen dem ersten Leiter 14 und dem zweiten Leiter 15 sandwichartig angeordnet ist.
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(Verfahren zum Herstellen des Kondensators)
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Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators 1 beschrieben.
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4 ist ein Prozessdiagramm, das das Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des Kondensators 1 zeigt.
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Ein Siliziumsubstrat 11a mit einer Dicke von 50 µm wird erzeugt (Schritt a). Das Siliziumsubstrat 11 a wird durch thermische Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1000°C in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert, um ein Grundmaterial 11 aus Siliziumoxid zu erhalten (Schritt b).
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Ein rillenförmiger erster Graben 14a mit einer Tiefe von 30 µm wird auf einer ersten Hauptoberfläche 111 des Grundmaterials 11 durch Lithographie und Trockenätzen gebildet (Schritt c).
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Ein erster Leiter 14 wird durch Füllen des ersten Grabens 14a mit Polysilizium durch CVD(Chemical Vapor Deposition)-Behandlung gebildet (Schritt d).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf der ersten Hauptoberfläche 111 des Grundmaterials 11 und dem ersten Leiter 14 gebildet, um eine erste Außenelektrode 12 zu bilden (Schritt e).
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Ein rillenförmiger zweiter Graben 15a mit einer Tiefe von 30 µm wird auf einer zweiten Hauptoberfläche 112 des Grundmaterials 11 durch Lithographie und Trockenätzen gebildet (Schritt f).
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Polysilizium wird im zweiten Graben 15a durch CVD-Behandlung eingefüllt, und ein zweiter Leiter 15 wird durch CMP-Behandlung gebildet (Schritt g).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf der zweiten Hauptoberfläche 112 des Grundmaterials 11 und dem zweiten Leiter 15 gebildet, um eine zweite Außenelektrode 13 zu bilden (Schritt h).
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So wird der Kondensator 1 als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode durch einen Halbleiterprozess gebildet, bei dem z.B. das Siliziumsubstrat 11a verwendet wird. Zu beachten ist, dass mehrere Kondensatoren 1 auf dem Siliziumsubstrat 11a gebildet und durch Schneiden mit einem Würfelschneider in Stücke getrennt werden können.
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Bei dem Kondensator 1 können der erste Graben 14a und der zweite Graben 15a mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden, so dass Kapazitätsdichte und Stehspannung verbessert werden können. Da der Kondensator 1 weiterhin als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode konfiguriert ist, eignet er sich für die Konfiguration eines Verbundelements vom Typ mit Front- und Rückelektrode einschließlich des Grabenkondensators. Ein spezifisches Beispiel für das Verbundelement wird später beschrieben.
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Ferner liegen sich bei dem Kondensator 1 der rillenförmige erste Graben 14a und zweite Graben 15a an den Oberflächen, die die Rillenlängsrichtung umfassen, gegenüber. Daher kann z.B. im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Graben in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, das kapazitätsentwickelnde Teil großflächig ausgebildet werden, und es kann ein Kondensator mit großer Kapazitätsdichte erhalten werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Ein Kondensator gemäß einer zweiten Ausführungsform ist ein Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode, der ohne Weiteres mit einem Halbleiterprozess hergestellt werden kann.
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(Aufbau des Kondensators)
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5, 6 und 7 sind eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau des Kondensators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen. 6 entspricht einem Querschnitt einer Schnittebene mit einer VI-VI-Schnittlinie von 5 in Pfeilrichtung gesehen, und 7 entspricht einem Querschnitt einer Schnittebene mit einer VII-VII-Schnittlinie von 5 in Pfeilrichtung gesehen.
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Wie in 5, 6 und 7 dargestellt umfasst ein Kondensator 2 ein Grundmaterial 21, eine erste Außenelektrode 22, eine zweite Außenelektrode 23, einen ersten Graben 24a, einen ersten Leiter 24, einen zweiten Graben 25a und einen zweiten Leiter 25.
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Das Grundmaterial 21 besteht aus einem Isolator und weist eine erste Hauptoberfläche 211 und eine zweite Hauptoberfläche 212, die einander gegenüberliegen, auf. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Grundmaterial 21 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 50 µm gebildet werden.
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Die erste Außenelektrode 22 ist auf der ersten Hauptoberfläche 211 des Grundmaterials 21 ausgebildet. In einem Abschnitt der ersten Außenelektrode 22, der den zweiten Leiter 25 in einer Draufsicht überlappt, ist ein Hohlraum 26 ausgebildet. Die zweite Außenelektrode 23 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 212 des Grundmaterials 21 ausgebildet. Die erste Außenelektrode 22 und die zweite Außenelektrode 23 können als nicht einschränkendes Beispiel aus Aluminium gebildet sein.
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Der erste Graben 24a ist eine mit Boden versehene Vertiefung (d.h. ist weniger tief als die Dicke des Grundmaterials 21), die auf der ersten Hauptoberfläche 211 des Grundmaterials 21 ausgebildet ist. Der zweite Graben 25a ist ein Durchgangsloch, das in das Grundmaterial 21 eindringt. Als nicht einschränkendes Beispiel sind der erste Graben 24a und der zweite Graben 25a eine rechteckige Rillen bzw. ein Durchgangsloch, die in einer Draufsicht in Y-Richtung lang sind, und eine Tiefe des ersten Grabens 24a kann bei 30 µm liegen. Zu beachten ist, dass die Tiefe des ersten Grabens 24a in 5 bis 8 übertrieben dargestellt ist.
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Der erste Graben 24a und der zweite Graben 25a liegen einander auf Flächen (z.B. YZ-Flächen) mit einer Längsrichtung (Y-Richtung) gegenüber. Sie überlappen einander mit anderen Worten.
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Der erste Leiter 24 ist im ersten Graben 24a ausgebildet und mit der ersten Außenelektrode 22 verbunden. Der zweite Leiter 25 ist im zweiten Graben 25a ausgebildet und mit der zweiten Außenelektrode 23 verbunden. Der zweite Leiter 25 ist aufgrund des in der ersten Außenelektrode 22 vorgesehenen Hohlraums 26 nicht mit der ersten Außenelektrode 22 verbunden. Der erste Leiter 24 und der zweite Leiter 25 können zum Beispiel aus Polysilizium gebildet sein.
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Ein kapazitätsentwickelndes Teil 27 wird durch den ersten Leiter 24, den zweiten Leiter 25 und einen Abschnitt des Grundmaterials 21 gebildet, der zwischen dem ersten Leiter 24 und dem zweiten Leiter 25 sandwichartig angeordnet ist.
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(Verfahren zum Herstellen des Kondensators)
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Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators 2 beschrieben.
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8 ist ein Prozessdiagramm, das das Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des Kondensators 2 zeigt.
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Ein Siliziumsubstrat 21a mit einer Dicke von 50 µm wird erzeugt. Das Siliziumsubstrat 21a wird durch thermische Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1000°C in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert, um ein Grundmaterial 21 aus Siliziumoxid zu erhalten (Schritt a).
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Durch Lithographie und Trockenätzen werden auf einer ersten Hauptoberfläche 211 des Grundmaterials 21 ein rillenförmiger erster Graben 24a mit einer Tiefe von 30 µm und ein zweiter Graben 25a, der ein Durchgangsloch ist, das in das Grundmaterial 21 eindringt, gebildet (Schritt b).
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Ein erster Leiter 25 und ein zweiter Leiter 25 werden durch Füllen des ersten Grabens 24a und des Grabens 25a mit Polysilizium durch CVD(Chemical Vapor Deposition)-Behandlung gebildet (Schritt c).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf der ersten Hauptoberfläche 211 des Grundmaterials 21, dem ersten Leiter 24 und dem zweiten Leiter 25 gebildet. Ein Teil der Aluminiumelektrode, der von oben gesehen den zweiten Leiter 25 überlappt, wird durch Lithographie und Ätzen entfernt, um einen Hohlraum 26 zu bilden, wodurch eine erste Außenelektrode 22 gebildet wird (Schritt d).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf einer zweiten Hauptoberfläche 212 des Grundmaterials 21 und dem zweiten Leiter 25 gebildet, um eine zweite Außenelektrode 23 zu bilden (Schritt e).
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So wird der Kondensator 2 als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode durch einen Halbleiterprozess gebildet, bei dem z.B. das Siliziumsubstrat 21a verwendet wird. Zu beachten ist, dass mehrere Kondensatoren 2 auf dem Siliziumsubstrat 21a gebildet und durch Schneiden mit einem Würfelschneider in Stücke getrennt werden können.
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Bei dem Kondensator 2 können der erste Graben 24a und der zweite Graben 25a mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden, so dass Kapazitätsdichte und Stehspannung verbessert werden können. Da der Kondensator 2 als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode konfiguriert ist, eignet er sich weiterhin zur Bildung eines Verbundelements vom Typ mit Front- und Rückelektrode einschließlich des Grabenkondensators. Ein spezifisches Beispiel für das Verbundelement wird später beschrieben.
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Ferner liegen sich bei dem Kondensator 2 der rillenförmige erste Graben 24a und zweite Graben 25a an den Oberflächen, die die Rillenlängsrichtung umfassen, gegenüber. Daher kann z.B. im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Graben in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, das kapazitätsentwickelnde Teil großflächig ausgebildet werden, und es kann ein Kondensator mit großer Kapazitätsdichte erhalten werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Ein Verbundelement gemäß einer dritten Ausführungsform ist ein Verbundelement vom Typ mit Front- und Rückelektrode einschließlich eines Grabenkondensators, das ohne Weiteres mit einem Halbleiterprozess hergestellt werden kann. In der dritten Ausführungsform wird ein solches Verbundelement anhand eines Beispiels eines CR-Snubber-Glieds beschrieben.
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(Aufbau des Verbundelements)
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9 und 10 sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht, die ein Beispiel für einen Aufbau des Verbundelements gemäß der dritten Ausführungsform zeigen. 10 entspricht einem Querschnitt einer Schnittebene mit einer X-X-Schnittlinie von 9 in Pfeilrichtung gesehen.
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Wie in 9 und 10 gezeigt umfasst ein Verbundelement 3 ein isolierendes Grundmaterial 31, eine erste Außenelektrode 32, eine zweite Außenelektrode 33, einen ersten Graben 34a, einen ersten Leiter 34, einen zweiten Graben 35a, einen zweiten Leiter 35 und ein Leiter-Grundmaterial 38.
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Das isolierende Grundmaterial 31 besteht aus einem Isolator und weist eine erste Hauptoberfläche 311 und eine zweite Hauptoberfläche 312, die einander gegenüberliegen, auf. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das isolierende Grundmaterial 31 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 50 µm gebildet sein.
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Das Leiter-Grundmaterial 38 ist ein leitendes Teil mit einer Widerstandskomponente, das zwischen dem zweiten Graben 35a und der zweiten Außenelektrode 33 ausgebildet ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Leiter-Grundmaterial 38 aus Siliziumoxid niedrigen Widerstands mit einem spezifischen Widerstand von etwa 1,0 × 101 Ωcm gebildet sein. Das Leiter-Grundmaterial 38 weist eine erste Hauptoberfläche 381 und eine zweite Hauptoberfläche 382, die einander gegenüberliegen, auf. Die erste Hauptoberfläche 381 kann in Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche 312 des isolierenden Grundmaterials 31 ausgebildet sein.
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Die erste Außenelektrode 32 ist auf der ersten Hauptoberfläche 311 des isolierenden Grundmaterials 31 ausgebildet. In einem Abschnitt der ersten Außenelektrode 32, der den zweiten Leiter 35 in einer Draufsicht überlappt, ist ein Hohlraum 36 ausgebildet. Die zweite Außenelektrode 33 ist auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche 312 des isolierenden Grundmaterials 38 ausgebildet, wobei das Leiter-Grundmaterial 38 dazwischen angeordnet ist. Die erste Außenelektrode 32 und die zweite Außenelektrode 33 können als nicht einschränkendes Beispiel aus Aluminium gebildet sein.
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Der erste Graben 34a ist eine mit Boden versehene Vertiefung (d.h. ist weniger tief als die Dicke des isolierenden Grundmaterials 31), die auf der ersten Hauptoberfläche 311 des isolierenden Grundmaterials 31 ausgebildet ist. Der zweite Graben 35a ist eine Vertiefung, die in das isolierende Grundmaterial 31 eindringt und einen Boden aufweist, der das Leiter-Grundmaterial 38 erreicht. Als nicht einschränkendes Beispiel sind der erste Graben 34a und der zweite Graben 35a eine rechteckige Rille bzw. ein Durchgangsloch, die in einer Draufsicht in einer Y-Richtung lang sind, und eine Tiefe des ersten Grabens 34a kann bei 30 µm liegen. Die Tiefe des zweiten Grabens 35a ist gleich oder größer als die Dicke des isolierenden Grundmaterials 31 und ist geringer als die kombinierte Dicke des isolierenden Grundmaterials 31 und des Leiter-Grundmaterials 38. Zu beachten ist, dass die Tiefe des ersten Grabens 34a in 9 bis 11 übertrieben dargestellt ist.
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Der erste Graben 34a und der zweite Graben 35a liegen einander auf Flächen (z.B. YZ-Flächen) mit einer Längsrichtung (der Y-Richtung) gegenüber. Sie überlappen einander mit anderen Worten.
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Der erste Leiter 34 ist im ersten Graben 34a ausgebildet und mit der ersten Außenelektrode 32 verbunden. Der zweite Leiter 35 ist im zweiten Graben 35a ausgebildet und mit der zweiten Außenelektrode 33 verbunden, wobei das Leiter-Grundmaterial 38 dazwischen angeordnet ist. Der zweite Leiter 35 ist aufgrund des in der ersten Außenelektrode 32 vorgesehenen Hohlraums 36 nicht mit der ersten Außenelektrode 32 verbunden. Der erste Leiter 34 und der zweite Leiter 35 können zum Beispiel aus Polysilizium gebildet sein.
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Ein kapazitätsentwickelndes Teil 37 wird durch den ersten Leiter 34, den zweiten Leiter 35 und einen Abschnitt des isolierenden Grundmaterials 31 gebildet, der zwischen dem ersten Leiter 34 und dem zweiten Leiter 35 sandwichartig angeordnet ist. Darüber hinaus wird ein widerstandsentwickelndes Teil 39 durch einen Abschnitt des Leiter-Grundmaterials 38 gebildet, der zwischen dem zweiten Leiter 35 und der zweiten Außenelektrode 33 sandwichartig angeordnet ist.
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(Verfahren zur Herstellung des Verbundelements)
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Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Verbundelements 3 beschrieben.
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11 ist ein Prozessdiagramm, das das Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des Verbundelements 3 zeigt.
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Ein Siliziumsubstrat 31a mit einer Dicke von 625 µm wird erzeugt (Schritt a). Das Siliziumsubstrat 31a wird z.B. aus Silizium niedrigen Widerstands mit einem spezifischen Widerstand von etwa 1,0 × 101 Ωcm hergestellt. Das Siliziumsubstrat 31a wird bis zu einer Tiefe von 50 µm von einer Hauptoberflächenseite durch thermische Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1000°C in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert, und ein oxidierter Abschnitt wird als isolierendes Grundmaterial 31 aus Siliziumoxid verwendet. Ein nicht oxidierter Abschnitt auf einer anderen Hauptoberflächenseite des Siliziumsubstrats 31a wird zu einem Leiter-Grundmaterial 38 (Schritt b).
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Durch Lithographie und Trockenätzen werden auf einer ersten Hauptoberfläche 311 des isolierenden Grundmaterials 31 ein rillenförmiger erster Graben 34a mit einer Tiefe von 30 µm und ein rillenförmiger zweiter Graben 35a, der in das isolierende Grundmaterial 31 eindringt (d.h. die Tiefe ist gleich oder größer als die Dicke des isolierenden Grundmaterials 31 und ist geringer als die kombinierte Dicke des isolierenden Grundmaterials 31 und des Leiter-Grundmaterials 38), gebildet (Schritt c). Zum Beispiel kann die Dicke des zweiten Grabens 35a 50 µm betragen.
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Ein erster Leiter 34 und ein zweiter Leiter 35 werden durch Füllen des ersten Grabens 34a und des Grabens 35a mit Polysilizium durch CVD(Chemical Vapor Deposition)-Behandlung gebildet (Schritt d).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf der ersten Hauptoberfläche 311 des isolierenden Grundmaterials 31, dem ersten Leiter 34 und dem zweiten Leiter 35 gebildet. Ein Teil der Aluminiumelektrode, der von oben gesehen den zweiten Leiter 35 überlappt, wird durch Lithographie und Ätzen entfernt, um einen Hohlraum 36 zu bilden, wodurch eine erste Außenelektrode 32 gebildet wird (Schritt e).
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Eine Aluminiumelektrode wird auf einer zweiten Hauptoberfläche 382 des Leiter-Grundmaterials 38 gebildet, um eine zweite Außenelektrode 33 zu bilden (Schritt f).
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Wie vorstehend beschrieben ist das Verbundelement 3 als Verbundelement vom Typ einer Front- und Rückelektrode mit einem Kondensator und einem Widerstand, die in Reihe geschaltet sind, durch einen Halbleiterprozess unter Verwendung des Siliziumsubstrats 31a ausgebildet. Zu beachten ist, dass mehrere Verbundelemente 3 auf dem Siliziumsubstrat 31a gebildet und durch Schneiden mit einem Würfelschneider in Stücke getrennt werden können.
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Bei dem Verbundelement 3 können der erste Graben 34a und der zweite Graben 35a mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden, so dass Kapazitätsdichte und Stehspannung des Kondensators verbessert werden können.
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Ferner liegen sich bei dem Verbundelement 3 der rillenförmige erste Graben 34a und zweite Graben 35a an den Oberflächen, die die Rillenlängsrichtung umfassen, gegenüber. Daher kann z.B. im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Graben in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, das kapazitätsentwickelnde Teil großflächig ausgebildet werden, und es kann ein Kondensator mit großer Kapazitätsdichte erhalten werden.
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Da sich das Verbundelement 3 zudem ohne Weiteres mit dem Halbleiterprozess z.B. in einer integrierten Halbleiterschaltung ausbilden lässt, kann das Verbundelement 3 als CR-Snubber-Glied in unmittelbarer Nähe eines Leistungshalbleiterelements angeordnet werden. Dadurch wird ein Einfluss einer Induktorkomponente der Verdrahtung reduziert und es kann eine bessere Wirkung der Reduzierung des so genannten Ringing erzielt werden.
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(Andere Ausführungsformen etc.)
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Obwohl die Kondensatoren und das Verbundelement nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt. Sofern nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, kann eine Form, die durch Anwendung verschiedener, von Fachleuten konzipierter Abwandlungen auf die vorliegenden Ausführungsformen erhalten wird, und eine Form, die durch Kombination von Komponenten in verschiedenen Ausführungsformen konzipiert wird, in den Schutzumfang einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden.
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(Zusammenfassung)
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst ein Kondensator nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: ein Grundmaterial, das unter Verwendung eines Isolators hergestellt ist und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, die einander gegenüberliegen; einen ersten Graben mit Boden, der auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen ersten Leiter, der in dem ersten Graben ausgebildet ist; eine erste Außenelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem ersten Leiter verbunden ist; einen zweiten Graben mit Boden, der auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen zweiten Leiter, der in dem zweiten Graben ausgebildet ist; und eine zweite Außenelektrode, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem zweiten Leiter verbunden ist, wobei der erste Graben und der zweite Graben einander überlappen.
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Der wie vorstehend beschrieben konfigurierte Kondensator kann durch einen Halbleiterprozess gebildet werden, bei dem z.B. Siliziumoxid als Grundmaterial verwendet wird. Dadurch können die Gräben mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden, so dass die Kapazitätsdichte und die Stehspannung des Kondensators verbessert werden können. Da der Kondensator als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode konfiguriert ist, eignet er sich weiterhin zur Bildung eines Verbundelements vom Typ mit Front- und Rückelektrode einschließlich des Grabenkondensators.
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Ferner umfasst ein Kondensator nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: ein Grundmaterial, das unter Verwendung eines Isolators hergestellt ist und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, die einander gegenüberliegen; einen ersten Graben mit Boden, der auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist; einen zweiten Graben, der so ausgebildet ist, dass er in das Grundmaterial eindringt; einen ersten Leiter, der in dem ersten Graben ausgebildet ist; eine erste Außenelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem ersten Leiter verbunden ist; einen zweiten Leiter, der in dem zweiten Graben ausgebildet ist; und eine zweite Außenelektrode, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Grundmaterials ausgebildet und mit dem zweiten Leiter verbunden ist, wobei der erste Graben und der zweite Graben einander überlappen.
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Der wie vorstehend beschrieben konfigurierte Kondensator kann durch einen Halbleiterprozess gebildet werden, bei dem z.B. Siliziumoxid als Grundmaterial verwendet wird. Dadurch können die Gräben mit der Genauigkeit des Halbleiterprozesses miniaturisiert und in der Form gesteuert werden, so dass die Kapazitätsdichte und die Stehspannung des Kondensators verbessert werden können. Da der Kondensator als Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode konfiguriert ist, eignet er sich weiterhin zur Bildung eines Verbundelements vom Typ mit Front- und Rückelektrode einschließlich des Grabenkondensators.
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Der Kondensator kann weiterhin ein Leiter-Grundmaterial mit einer Widerstandskomponente zwischen dem zweiten Graben und der zweiten Außenelektrode umfassen.
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Gemäß dieser Konfiguration wird ein Grabenkondensator vom Typ mit Front- und Rückelektrode, der als CR-Snubber-Glied fungiert, durch das Leiter-Grundmaterial mit der Widerstandskomponente erhalten.
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Darüber hinaus können der erste Graben und der zweite Graben rillenförmig sein und einander auf Oberflächen, die eine Rillenlängsrichtung enthalten, gegenüberliegen.
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Da sich die rillenförmigen ersten und zweiten Gräben an den Oberflächen, die die Rillenlängsrichtung enthalten, gegenüberliegen, kann gemäß dieser Konfiguration ein kapazitätsentwickelndes Teil großflächig ausgebildet und ein Kondensator mit großer Kapazitätsdichte erhalten werden.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen elektronischen Bauteilen gängig als Grabenkondensators des Typs mit Front- und Rückelektrode, der ohne Weiteres mit einem Halbleiterprozess hergestellt werden kann, verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2:
- Kondensator
- 3:
- Verbundelement
- 11, 21;
- Grundmaterial
- 11a, 21a, 31a:
- Siliziumsubstrat
- 12, 22, 32:
- Erste Außenelektrode
- 13, 23, 33:
- Zweite Außenelektrode
- 14, 24, 34:
- Erster Leiter
- 14a, 24a, 34a:
- Erster Graben
- 15, 25, 35:
- Zweiter Leiter
- 15a, 25a, 35a:
- Zweiter Graben
- 17, 27, 37:
- Kapazitätsentwickelndes Teil
- 26, 36:
- Hohlraum
- 31:
- Isolierendes Grundmaterial
- 38:
- Leiter-Grundmaterial
- 39:
- Widerstandsentwickelndes Teil
- 111, 211, 311, 381:
- Erste Hauptoberfläche
- 112, 212, 312, 382:
- Zweite Hauptoberfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 200959990 [0006]
- JP 5416840 [0006]
