DE3214991C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterbaustein mit einer inte­ grierten Schaltung und mit mindestens einem Kondensator, der aus mindestens zwei gegenpoligen Metallschichten, die durch Auf­ dampfen oder Kathodenzerstäubung hergestellt sind, und jeweils einer zwischen den Metallschichten angeordneten Dielektrikums­ schicht besteht.
Aus der CH 5 42 501 ist ein Verfahren zur Herstellung von Konden­ satoren in einer elektronischen Halbleiteranordnung bekannt, bei der ein Kondensator auf dem gleichen Substrat wie die elek­ tronische Halbleiteranordnung erzeugt wird, wobei das Dielektri­ kum des Kondensators aus einem Oxid besteht, das durch Oberflä­ chenoxidation des größten Teiles einer als Elektrode dienenden Metallschicht erhalten ist. Die Abmessungen des Halbleiterbau­ steines sind bei dieser Anordnung erheblich vergrößert, wobei die Kapazitätswerte derart hergestellter Kondensatoren verhält­ nismäßig klein sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Halbleiterbaustein mit einer integrierten Schaltung und mit mindestens einem Kon­ densator anzugeben, die trotz verkleinerten Abmessungen des Trägers größere Kapazitätswerte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Me­ tall- und Dielektrikumsschichten des Kondensators über den Schal­ tungselementen der integrierten Schaltung angeordnet sind und daß die Dielektrikumsschicht durch Glimmpolymerisation herge­ stellt ist.
Mit der Erfindung wird der weitere Vorteil erzielt, daß die elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltungselementen der integrierten Schaltung und Kondensator auf ein absolutes Minimum reduziert sind und daß durch den direkten Aufbau der Kondensatoren über den Schaltungselementen keine Vergrößerung des Chips eintritt, so daß die Einbautechnik für die Halbleiterbausteine mit ungeänderten Abmessungen übernommen werden kann.
Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Halbleiterbaustein und dem Kondensatoraufbau eine isolierende Schicht angeordnet, wodurch Kurzschlüsse zwischen Kondensator und Halbleiterbaustein ver­ mieden werden.
Die elektrische Verbindung zwischen Halbleiterbaustein und Kon­ densator kann entweder durch eine, vorzugsweise gebondete, Draht­ verbindung hergestellt sein, oder es können Halbleiterbausteine und Kondensator durch direkte Kontaktierung miteinander verbun­ den sein.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Halbleiterbaustein mit Drahtverbindung zu dem Kondensator und
Fig. 2 einen Halbleiterbaustein mit direkt kontaktiertem Kondensator.
In der Fig. 1 ist ein Halbleiterbaustein 1, im folgenden Chip genannt, dargestellt, auf dem ein Kondensator 2 angeordnet ist. Der Kondensator besteht aus zwei gegenpoligen Metallschichten 3, 4, zwischen denen eine Dielektrikumsschicht 5 ange­ ordnet ist. Zwischen dem Chip 1 und dem Kondensator 2 befindet sich eine isolierende Schicht 6, die im Ausführungs­ beispiel in gleicher Art wie die Dielektrikumsschicht 5 hergestellt ist. Die Schiht 6 verhindert Kurzschlüsse zwischen Kondensator 2 und den Schaltungselementen der integrierten Schaltung.
Die Metallschichten 3, 4 werden durch Aufdampfen oder Aufsputtern hergestellt und bestehen aus Aluminium. Die Dielektrikumsschicht 5 sowie gegebenenfalls die isolierende Zwischenschicht 6 werden mittels Glimmpolymerisation hergestellt, wie es beispielsweise in der DE-OS 29 08 467 beschrieben ist. Die Schichten 3, 4, 5 liegen dabei stoffschlüssig aufeinander, d. h. es befinden sich keine Luftspalte zwischen ihnen. Der beschriebene Kondensator ist regenerierfähig.
Falls ein Vielschichtaufbau gewünscht wird (höhere Kapazität des Kondensators), sind weitere Metallschichten an den Stellen angeordnet, die den gegenpoligen Metall­ schichten 3, 4 entsprechen. Zwischen jeweils zwei gegen­ poligen Schichten ist eine weitere glimmpolymere Di­ elektrikumsschicht entsprechend der Schicht 5 angeordnet. Somit können Spannungsfestigkeit und Kapazität des Kondensators durch die Dicke der Dielektrikumsschichten 5 (0,05 bis 1 µm), ihre Zahl und die Geometrie der Elektroden bestimmt werden.
Gehäuseanschlüsse 7 sind mit Anschlüssen 8 der integrierten Schaltung auf dem Chip 1 mit aufgebondeten Drähten 9 verbunden. Der Kondensator 2 ist mit der integrierten Schaltung mittels eines Drahtes 10 ver­ bunden. Dieser Draht 10 ist an der Metallschicht 4 an­ kontaktiert. Die andere Metallschicht 3 ist durch einen Draht 11 mit einem Gehäuseanschluß 12 verbunden.
Die Herstellung des Kondensators 2 erfolgt mittels Maskentechnik auf das nackte System des Halbleiterchips 1. Die elektrische Verbindung mittels der Anschlußdrähte 10 und 11 erfolgt im gleichen Arbeitsgang durch die üblichen Bond- oder sonstige Kontaktier­ geräte, welche die Verbindung zwischen der integrierten Schaltung auf dem Chip 1 mit den Gehäuseanschlüssen 7 herstellt.
In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform darge­ stellt, bei dem der Kondensator 2 auf dem Halbleiter­ chip 1 durch direkte Kontaktierung mit der integrierten Schaltung verbunden ist. Die Metallschichten 3 und 4, zwischen denen sich die Dielektrikumsschicht 5 be­ findet, sind dabei an die Geometrie der integrierten Schaltung angepaßt. Die Metallschichten 3 bzw. 4 sind an den Stellen 31 und 41 derart ausgestaltet, daß sie direkt auf darunter befindliche und in der Figur nicht sichtbare Anschlüsse der integrierten Schaltung aufge­ dampft sind. Dadurch wird erreicht, daß die elektrische Verbindung zwischen Halbleiter und Kondensator auf ein absolutes Minimum reduziert ist. Das Material der Metall­ schicht 3, 4 wird entsprechend der Beschaffenheit der Kontaktierungsflächen der integrierten Schaltung ge­ wählt, um eine optimale elektrische und mechanische Verbindung zu erhalten. Die integrierte Schaltung selbst ist wieder, wie in der Fig. 1 dargestellt, an den Kontaktierungsstellen 8 durch die angebondeten Anschluß­ drähte 9 mit den Gehäuseanschlüssen 7 verbunden.
Neben den in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispielen, in denen jeweils ein Kondensator auf dem Halbleiterchip angeordnet ist, können bei Bedarf auch mehrere Kondensatoren in gleicher Weise auf dem Halbleitersystem angeordnet werden.
Neben den bereits geschilderten Vorteilen besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Oberfläche des Halb­ leitersystems durch den zusätzlichen Kondensatoraufbau mechanisch und chemisch geschützt und außerdem elek­ trisch abgeschirmt ist.
Durch die Herstellung der sehr dünnen Dielektrikums­ schichten in der Technologie der Glimmpolymerisation erhält man sehr hohe Flächenkapazitäten, so daß der Aufbau der Kondensatoren direkt auf dem IC-Chip zu keiner nennenswerten Verdickung führt und das gesamte System mit ungeänderten Abmessungen in die erforderlichen Gehäuse eingebaut werden kann.

Claims (4)

1. Halbleiterbaustein mit einer integrierten Schaltung und mit mindestens einem Kondensator, der aus mindestens zwei gegenpo­ ligen Metallschichten, die durch Aufdampfen oder Kathodenzer­ stäubung hergestellt sind, und jeweils einer zwischen den Me­ tallschichten angeordneten Dielektrikumsschicht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- und Dielektrikumsschichten (3, 4 bzw. 5) des Kondensators (2) über den Schaltungs­ elementen der integrierten Schaltung angeordnet sind und daß die Dielektrikumsschicht (5) durch Glimmpolymerisation hergestellt ist.
2. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zwischen dem Halbleiterbau­ stein und dem Kondensator angeordnete isolierende Schicht (6) durch Glimmpolymerisation hergestellt ist.
3. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterbaustein (1) und Kondensator (2) durch eine, vorzugsweise gebondete, Drahtver­ bindung (10) elektrisch miteinander verbunden sind.
4. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterbaustein (1) und Kondensator (2) durch direkte Kontaktierung (231, 241) elek­ trisch miteinander verbunden sind.
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