JP2001102529A - Capacity element of mim structure and semiconductor integrated circuit device having the same - Google Patents

Capacity element of mim structure and semiconductor integrated circuit device having the same

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JP2001102529A
JP2001102529A JP27528299A JP27528299A JP2001102529A JP 2001102529 A JP2001102529 A JP 2001102529A JP 27528299 A JP27528299 A JP 27528299A JP 27528299 A JP27528299 A JP 27528299A JP 2001102529 A JP2001102529 A JP 2001102529A
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metal film
metal
capacitance
capacitor
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Atsushi Kurokawa
敦 黒川
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise a capacity value (capacitance density) of the capacitive element of MIM structure which is provided per a unit area, when it is formed on a semiconductor substrate, and to reduce the size of a semiconductor integrated circuit device comprising the capacitive element of MIM structure. SOLUTION: On a semiconductor substrate, a first metal film, first insulating film, second metal film, second insulating film, and third metal film are laminated sequentially, with the first and third metal films electrically connected together. A first capacitor comprising the first metal film, first insulating film, and second metal film, and a second capacitor comprising the second metal film, second insulating film, and third metal film are connected in parallel. A capacitor intrinsic part which functions as a capacitance of the second capacitor is provided inside the capacitor intrinsic part which functions as capacitance of the first capacitor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に金
属膜、絶縁膜、金属膜のそれぞれを順次積層してなるM
IM(Metal-Insulator-Metal)構造の容量素子を有す
る半導体集積回路装置に関し、特に、前記半導体集積回
路装置の小型化に適用して有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an M layer formed by sequentially laminating a metal film, an insulating film and a metal film on a semiconductor substrate.
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a capacitance element having an IM (Metal-Insulator-Metal) structure, and more particularly to a technique which is effective when applied to miniaturization of the semiconductor integrated circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、携帯電話機に代表される携帯端末
の小型化、低価格化を実現するために、前記携帯端末用
高周波デバイスとして、トランジスタ、インダクター、
容量素子、抵抗素子等を1つのヒ化ガリウム(GaA
s)チップ上に形成したモノリシックマイクロ波集積回
路(Monolithic Microwave IC、以下MMICと称す
る)が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to reduce the size and cost of portable terminals represented by portable telephones, transistors, inductors,
Capacitive elements, resistive elements, etc. are replaced by one gallium arsenide (GaAs).
s) A monolithic microwave integrated circuit (Monolithic Microwave IC, hereinafter referred to as MMIC) formed on a chip is used.

【0003】前記MMICに形成される容量素子には、
例えば、GaAsのような半導体基板上にアルミニウム
(Al)膜などで下部電極を形成し、その下部電極上に
CVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成
される窒化シリコン膜あるいは酸化シリコン膜などの容
量絶縁膜、及び金属膜の上部電極を積層した、いわゆる
MIM構造のものがあげられる。以下、前記MIM構造
の容量素子を、MIM容量と称する。
The capacitive elements formed in the MMIC include:
For example, a lower electrode is formed of an aluminum (Al) film or the like on a semiconductor substrate such as GaAs, and a capacitive insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the lower electrode. A so-called MIM structure in which a film and a metal film upper electrode are stacked. Hereinafter, the capacitance element having the MIM structure is referred to as an MIM capacitance.

【0004】前記MIM容量は、例えば、携帯電話機の
受信系回路における電源電圧の平滑化、雑音指数の劣化
を防ぐためのバイパスコンデンサーとして用いられる
(中塚忠良、“携帯電話用低雑音GaAsIC”、応用
物理、第67巻、第4号、462−466,1998
参照)。
The MIM capacitor is used, for example, as a bypass capacitor for smoothing a power supply voltage and preventing deterioration of a noise figure in a receiving circuit of a mobile phone (Tadayoshi Nakatsuka, “Low-noise GaAs IC for mobile phone”, application). Physics, Vol. 67, No. 4, 462-466, 1998
reference).

【0005】前記MIM容量で用いられる容量絶縁膜の
比誘電率は、酸化シリコン膜では4.5程度、窒化シリ
コン膜では7〜8程度であり、厚さが500オングスト
ローム〜2000オングストローム程度であるため、前
記GaAs基板上に形成した時に単位面積当たりで得ら
れる容量値(以下、容量密度と称する)は100pF/
mm2〜400pF/mm2程度になる。前記MIM容量
の容量密度が低いため、前記MMIC等のチップ上で
の、前記MIM容量の占有面積が大きくなっている。例
えば、携帯電話機の受信系回路に使用されるMMICで
は、前記MIM容量の占有面積が、チップの回路形成面
の面積の30%から50%を占めている。
The relative dielectric constant of the capacitor insulating film used in the MIM capacitor is about 4.5 for a silicon oxide film, about 7 to 8 for a silicon nitride film, and about 500 to 2,000 angstroms. The capacitance value per unit area when formed on the GaAs substrate (hereinafter referred to as capacitance density) is 100 pF /
mm 2 to about 400 pF / mm 2 . Since the capacity density of the MIM capacitor is low, the area occupied by the MIM capacitor on a chip such as the MMIC is large. For example, in an MMIC used for a reception system circuit of a mobile phone, the area occupied by the MIM capacitor occupies 30% to 50% of the area of the circuit forming surface of the chip.

【0006】そのため、前記MMICを小型化するに
は、前記MIM容量の容量密度を高くして、前記MIM
容量の形成面積を縮小するのが一番効率的である。
[0006] Therefore, in order to reduce the size of the MMIC, the capacity density of the MIM capacitor is increased to increase the MIM capacity.
It is most efficient to reduce the area for forming the capacitor.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、前記MIM容量の容量密度が小さいた
め、前記MMIC等のチップ上における前記MIM容量
の形成面積を大きくしなければならない。そのため、チ
ップサイズそのものが大きくなり、製造コスト(チップ
原価)が高くなるという問題があった。
However, in the prior art, since the capacitance density of the MIM capacitor is low, the area for forming the MIM capacitor on a chip such as the MMIC must be increased. Therefore, there has been a problem that the chip size itself becomes large and the manufacturing cost (chip cost) increases.

【0008】前記MIM容量の容量密度を高くするため
に、容量絶縁膜の薄膜化が進んでいるが、前記容量絶縁
膜を薄くしすぎると絶縁破壊を起こすため、前記MIM
容量の容量密度を高くすることが難しいという問題があ
った。そのため、前記MIM容量の容量密度を高くし
て、前記MMIC等のチップ上における前記MIM容量
の形成面積を縮小することが難しく、前記MIM容量を
有するMMICのチップサイズの小型化が難しいという
問題があった。
[0008] In order to increase the capacitance density of the MIM capacitor, the thickness of the capacitor insulating film has been reduced. However, if the capacitor insulating film is too thin, dielectric breakdown occurs.
There is a problem that it is difficult to increase the capacity density of the capacity. Therefore, it is difficult to increase the capacitance density of the MIM capacitor to reduce the formation area of the MIM capacitor on a chip such as the MMIC, and it is difficult to reduce the chip size of the MMIC having the MIM capacitor. there were.

【0009】本発明の目的は、MIM構造の容量素子を
有する半導体装置を小型化することが可能な技術を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the size of a semiconductor device having a MIM structure capacitive element.

【0010】本発明の他の目的は、MIM構造の容量素
子の、半導体基板上に形成した時に単位面積当たりで得
られる容量値(容量密度)を向上させることが可能な技
術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving a capacitance value (capacity density) per unit area of a MIM-structured capacitor when formed on a semiconductor substrate. is there.

【0011】本発明の他の目的は、MIM構造の容量素
子を有する半導体装置を小型化し、前記半導体装置の製
造コストを低減させることが可能な技術を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the size of a semiconductor device having a MIM-structured capacitive element and reducing the manufacturing cost of the semiconductor device.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0014】(1)半導体基板上に、第1金属膜、第1
絶縁膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積
層してなり、前記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接
続され、前記第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜によ
り構成される第1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁
膜、第3金属膜からなる第2容量が並列に接続されてお
り、前記第2容量の容量として機能する容量真性部が、
前記第1容量の容量として機能する容量真性部の内側に
設けられているMIM構造の容量素子である。
(1) A first metal film and a first metal film are formed on a semiconductor substrate.
An insulating film, a second metal film, a second insulating film, and a third metal film are sequentially laminated, and the first metal film and the third metal film are electrically connected to each other, and the first metal film, the first insulating film, A first capacitor formed of a film and a second metal film and a second capacitor formed of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film are connected in parallel. The functioning capacity intrinsic part is
This is a capacitive element having an MIM structure provided inside a capacitive intrinsic portion functioning as the first capacitive capacitor.

【0015】(2)半導体基板上に、n層(nは3以上
の整数)の第1金属膜乃至第n金属膜が、それぞれの金
属膜間にn−1層の第1絶縁膜乃至第n−1絶縁膜を介
在して積層されており、前記第1金属膜乃至第n金属膜
のうち、第2m−1金属膜(mは1から(n+1)/2
までの整数)同士が電気的に接続され、かつ第2m金属
膜同士が電気的に接続されており、第k金属膜(kは2
からn−1までのいずれかの整数)、該第k金属膜上の
第k絶縁膜及び第k+1金属膜により構成される第k容
量の容量として機能する容量真性部が、前記第k金属膜
の下層に設けられる第k−1金属膜、第k−1絶縁膜、
第k金属膜により構成される第k−1容量の容量として
機能する容量真性部の内側に設けられているMIM構造
の容量素子である。
(2) On the semiconductor substrate, n layers (n is an integer of 3 or more) of a first metal film to an n-th metal film are provided between the respective metal films. The first metal film to the n-th metal film are stacked with an n-1 insulating film interposed therebetween, and a second m-1 metal film (m is 1 to (n + 1) / 2
Are electrically connected to each other, the second m-th metal films are electrically connected to each other, and the k-th metal film (k is 2
To an integer from n to 1), and the capacitance intrinsic portion functioning as the capacitance of the k-th capacitor formed by the k-th insulating film and the (k + 1) -th metal film on the k-th metal film is the k-th metal film. A (k-1) th metal film, a k-1st insulating film provided below
This is a capacitive element having an MIM structure provided inside a capacitive intrinsic portion functioning as a (k-1) -th capacitor configured by a k-th metal film.

【0016】(3)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置であって、前記MIM構造の容量素子
は、半導体基板上に、第1金属膜、第1絶縁膜、第2金
属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積層してなり、前
記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接続され、前記第
1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される第
1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜か
らなる第2容量が並列に接続されている。
(3) A semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitor, wherein the MIM structure capacitor is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, and a second metal film. The first metal film and the third metal film are electrically connected to each other, and are formed by the first metal film, the first insulating film, and the second metal film. And a second capacitor formed of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film is connected in parallel.

【0017】(4)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置であって、前記MIM構造の容量素子
は、半導体基板上に、第1金属膜、第1絶縁膜、第2金
属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積層してなり、前
記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜により構成され
る第2容量の容量として機能する容量真性部が、前記第
1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される第
1容量の容量として機能する容量真性部の内側に設けら
れている。
(4) A semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitor, wherein the MIM structure capacitor is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, A second insulating film and a third metal film, which are sequentially stacked, and a capacitance intrinsic portion functioning as a second capacitance of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film is provided in the first insulating film. The capacitor is provided inside a capacitance intrinsic portion that functions as a capacitance of a first capacitor composed of a metal film, a first insulating film, and a second metal film.

【0018】(5)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置であって、前記MIM構造の容量素子
は、半導体基板上に、第1金属膜、第1絶縁膜、第2金
属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積層してなり、前
記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接続され、前記第
1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される第
1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜か
らなる第2容量が並列に接続されており、前記第2容量
の容量として機能する容量真性部が、前記第1容量の容
量として機能する容量真性部の内側に設けられている。
(5) A semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitive element, wherein the MIM structure capacitive element is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, and a second metal film. The first metal film and the third metal film are electrically connected to each other, and are formed by the first metal film, the first insulating film, and the second metal film. A first capacitor and a second capacitor formed of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film are connected in parallel, and the capacitor intrinsic portion functioning as a capacitor of the second capacitor is formed by the second capacitor. It is provided inside the intrinsic capacitance part that functions as a capacitance of one capacitance.

【0019】(6)前記手段(3)乃至(5)のいずれ
かのMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置
において、前記第1金属膜と第3金属膜の電気的接続は
スルーホールを介してなされており、該スルーホールを
介した電気的接続は前記第2金属膜の形成時に前記スル
ーホールに付着した金属によりなされている。
(6) In the semiconductor integrated circuit device having the capacitance element having the MIM structure according to any one of the means (3) to (5), the first metal film and the third metal film are electrically connected to each other through a through hole. The electrical connection via the through hole is made by a metal attached to the through hole when the second metal film is formed.

【0020】(7)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置であって、前記MIM構造の容量素子
は、n層(nは3以上の整数)の第1金属膜乃至第n金
属膜が、それぞれの金属膜間にn−1層の第1絶縁膜乃
至第n−1絶縁膜を介在して積層されており、前記第1
金属膜乃至第n金属膜のうち、第2m−1金属膜(mは
1から(n+1)/2までの整数)同士が電気的に接続
され、かつ第2m金属膜同士が電気的に接続されてお
り、第k金属膜(kは2からn−1までのいずれかの整
数)、該第k金属膜上の第k容量絶縁膜及び第k+1金
属膜により構成される第k容量の容量として機能する容
量真性部が、前記第k金属膜の下層に設けられる第k−
1金属膜、第k−1容量絶縁膜、第k金属膜により構成
される第k−1容量の容量として機能する容量真性部の
内側に設けられている。
(7) In a semiconductor integrated circuit device having a MIM-structured capacitor, the MIM-structured capacitor has an n-layer (n is an integer of 3 or more) first to n-th metal film. Are stacked between the respective metal films with n-1 layers of first to n-1th insulating films interposed therebetween.
Among the metal films to the n-th metal films, 2m-1 metal films (m is an integer from 1 to (n + 1) / 2) are electrically connected to each other, and 2m metal films are electrically connected to each other. And the k-th metal film (k is an integer from 2 to n−1), the k-th capacitance insulating film on the k-th metal film, and the k-th capacitance formed by the (k + 1) -th metal film. A functioning capacitive intrinsic portion is a k-th metal layer provided below the k-th metal film.
The first metal film, the (k-1) th capacitance insulating film, and the k-1th metal film are provided inside a capacitance intrinsic portion functioning as a capacitance of the (k-1) th capacitance.

【0021】(8)前記手段(7)のMIM構造の容量
素子を有する半導体集積回路装置において、前記第2m
−1金属膜同士及び前記第2m金属膜同士の電気的接続
はスルーホールを介してなされており、前記第2m−1
金属膜同士の電気的接続は前記第2m金属膜の形成時に
前記スルーホールに付着した金属によりなされており、
前記第2金属膜同士の電気的接続は前記第2m−1金属
膜の形成時に前記スルーホールに付着した金属によりな
されている。
(8) In the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure of the means (7), the second m
-1 metal films and the 2m-th metal film are electrically connected to each other through through holes.
The electrical connection between the metal films is made by a metal attached to the through hole when the second m-th metal film is formed,
The electrical connection between the second metal films is made by a metal attached to the through hole when the 2m-1 metal film is formed.

【0022】(9)前記手段(3)乃至(8)のいずれ
かのMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置
において、前記MIM構造の容量素子の奇数番目及び偶
数番目の金属膜の少なくとも一方と、半導体基板上に形
成された他の素子の電極を接続する金属配線は、前記金
属膜の一部が延長されている。
(9) In the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to any one of the means (3) to (8), at least one of the odd-numbered and even-numbered metal films of the MIM structure capacitive element In addition, the metal wiring connecting the electrodes of other elements formed on the semiconductor substrate has a part of the metal film extended.

【0023】(10)前記手段(9)の半導体集積回路
装置において、前記金属配線は、前記奇数番目あるいは
偶数番目の金属膜のうち、前記金属配線が属する方に対
する他方の金属膜同士を電気的に接続するスルーホール
内に存在している。
(10) In the semiconductor integrated circuit device according to the means (9), the metal wiring is formed by electrically connecting the other one of the odd-numbered or even-numbered metal films to the one to which the metal wiring belongs. Exists in the through hole that connects to the

【0024】(11)前記手段(3)乃至(8)のいず
れかのMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装
置において、前記MIM構造の容量素子の最上層に設け
られる金属膜と、該金属膜上に保護絶縁膜を介在させて
設けた金属配線が、前記金属膜上の保護絶縁膜に形成さ
れた開口部を介して接続される。
(11) In the semiconductor integrated circuit device having the capacitance element having the MIM structure according to any one of the means (3) to (8), a metal film provided on an uppermost layer of the capacitance element having the MIM structure; A metal wiring provided on the film with a protective insulating film interposed is connected through an opening formed in the protective insulating film on the metal film.

【0025】(12)前記手段(3)乃至(11)のい
ずれかのMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路
装置において、前記MIM構造の容量素子の最上層に設
けられる金属膜は、金(Au)膜を含む。
(12) In the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to any one of the means (3) to (11), the metal film provided on the uppermost layer of the MIM structure capacitive element is gold ( Au) film.

【0026】(13)前記手段(11)または(12)
のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置に
おいて、前記保護絶縁膜は、窒化シリコン膜を含む。
(13) The means (11) or (12)
In the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element, the protective insulating film includes a silicon nitride film.

【0027】(14)前記手段(3)乃至(13)のい
ずれかに記載のMIM構造の容量素子を有する半導体集
積回路装置において、前記絶縁膜を介在して積層された
金属膜のうち、少なくとも1層の金属膜の外周が、該金
属膜下の絶縁膜を介した金属膜の外周と平面的に交差し
ない。
(14) In the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to any one of the means (3) to (13), at least one of the metal films stacked with the insulating film interposed therebetween. The outer periphery of the metal film of one layer does not intersect in plan with the outer periphery of the metal film via the insulating film below the metal film.

【0028】(15)前記手段(3)乃至(14)のい
ずれかのMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路
装置において、前記第1金属膜は、金(Au)を含む金
属膜を含む積層膜で、かつ前記第1金属膜上の前記第1
絶縁膜との界面側がチタン(Ti)を含む金属膜であ
る。
(15) In the semiconductor integrated circuit device having the capacitance element having the MIM structure according to any one of the means (3) to (14), the first metal film is a stack including a metal film containing gold (Au). A first film on the first metal film;
The interface with the insulating film is a metal film containing titanium (Ti).

【0029】(16)前記手段(15)のMIM構造の
容量素子を有する半導体集積回路装置において、前記チ
タン(Ti)を含む金属膜は、チタン(Ti)膜、窒化
チタン(TiN)膜、あるいはチタンとタングステン
(W)の化合物膜のいずれかである。
(16) In the semiconductor integrated circuit device having the capacitance element having the MIM structure according to the means (15), the metal film containing titanium (Ti) is a titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, or One of the compound films of titanium and tungsten (W).

【0030】(17)前記手段(15)のMIM構造の
容量素子を有する半導体集積回路装置において、前記第
1金属膜の前記金(Au)を含む金属膜と前記チタン
(Ti)を含む金属膜間に、モリブデン(Mo)膜ある
いは白金(Pt)膜を介在している。
(17) In the semiconductor integrated circuit device having the capacitance element having the MIM structure of the means (15), the first metal film containing the gold (Au) and the metal film containing the titanium (Ti) A molybdenum (Mo) film or a platinum (Pt) film is interposed therebetween.

【0031】以下、本発明について、図面を参照して実
施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail along with embodiments (examples) with reference to the drawings.

【0032】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは、同一符号をつけ、その繰
り返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and their repeated explanation is omitted.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1及び図2は、本
発明による実施例1のMIM構造の容量素子を有する半
導体装置の概略構成を示す平面図及び模式断面図であ
り、図1は半導体装置に搭載されるMIM構造の容量素
子の平面図、図2は図1のA−A′線断面図である。な
お、図1の平面図では、MIM構造の容量素子(以下、
MIM容量と称する)の部分の概略構成を、半導体装置
表面に形成された表面保護膜を省略して示している。
(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 are a plan view and a schematic cross-sectional view, respectively, showing a schematic configuration of a semiconductor device having a MIM structure capacitive element according to Embodiment 1 of the present invention. 1 is a plan view of a capacitance element having an MIM structure mounted on a semiconductor device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG. Note that, in the plan view of FIG.
A schematic configuration of a portion (referred to as an MIM capacitor) is omitted from illustration of a surface protection film formed on the surface of the semiconductor device.

【0034】図1及び図2において、1はGaAs基
板、2は絶縁膜、3はMIM容量の第1電極、3Aは第
1電極3の配線接続部、4は第1層間絶縁膜、5は第1
容量絶縁膜、6はMIM容量の第2電極、7は引き出し
線、8は第2層間絶縁膜、9は第2容量絶縁膜、10は
MIM容量の第3電極、11は第1保護膜、12は第1
金属配線、13は第2金属配線、14は表面保護膜、C
O1は第1容量開口部、CO2は第2容量開口部、TH
1は第1スルーホール、TH2は第2スルーホール、T
H3は第3スルーホール、TH4は第4スルーホールで
ある。なお、図1において、第1スルーホールTH1と
第3スルーホールTH3は重なっており、第1金属配線
12の外周と第1電極3の外周の一部は重なっている。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a GaAs substrate, 2 denotes an insulating film, 3 denotes a first electrode of a MIM capacitor, 3A denotes a wiring connection portion of the first electrode 3, 4 denotes a first interlayer insulating film, and 5 denotes a first interlayer insulating film. First
A capacitance insulating film, 6 is a second electrode of a MIM capacitor, 7 is a lead, 8 is a second interlayer insulating film, 9 is a second capacitor insulating film, 10 is a third electrode of a MIM capacitor, 11 is a first protective film, 12 is the first
Metal wiring, 13 a second metal wiring, 14 a surface protective film, C
O1 is the first capacitor opening, CO2 is the second capacitor opening, TH
1 is a first through hole, TH2 is a second through hole, T
H3 is a third through hole, and TH4 is a fourth through hole. In FIG. 1, the first through hole TH1 and the third through hole TH3 overlap, and the outer periphery of the first metal wiring 12 and a part of the outer periphery of the first electrode 3 overlap.

【0035】本実施例1のMIM容量は、図1及び図2
に示すように、トランジスタやインダクター(図示しな
い)が形成されたGaAs基板1上に、金属膜からなる
第1電極3、絶縁膜からなる第1容量絶縁膜5、金属膜
からなる第2電極6、絶縁膜からなる第2容量絶縁膜
9、金属膜からなる第3電極10が積層されており、前
記第1電極3、第1容量絶縁膜5、第2電極により構成
される第1容量と、前記第2電極6、第2容量絶縁膜
9、第3電極10により構成される第2容量が前記Ga
As基板上に積層された2段構成になっている。本実施
例1では、例えば、前記第1電極3としてモリブデン
(Mo)膜及びアルミニウム(Al)膜の積層膜、前記
第2電極6及び第3電極10としてモリブデン(Mo)
膜、金(Au)膜、モリブデン(Mo)膜の積層膜、前
記第1容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9として酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜の積層膜を用いる。前記第1
容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9は、酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の積層膜などでも
よい。
The MIM capacity of the first embodiment is shown in FIGS.
As shown in FIG. 1, on a GaAs substrate 1 on which transistors and inductors (not shown) are formed, a first electrode 3 made of a metal film, a first capacitance insulating film 5 made of an insulating film, and a second electrode 6 made of a metal film , A second capacitor insulating film 9 made of an insulating film, and a third electrode 10 made of a metal film are laminated, and a first capacitor formed by the first electrode 3, the first capacitor insulating film 5, and the second electrode is formed. , The second capacitance constituted by the second electrode 6, the second capacitance insulating film 9, and the third electrode 10 is the Ga
It has a two-stage configuration laminated on an As substrate. In the first embodiment, for example, a stacked film of a molybdenum (Mo) film and an aluminum (Al) film is used as the first electrode 3, and molybdenum (Mo) is used as the second electrode 6 and the third electrode 10.
A stacked film of a film, a gold (Au) film, and a molybdenum (Mo) film, and a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film are used as the first capacitance insulating film 5 and the second capacitance insulating film 9. The first
The capacitor insulating film 5 and the second capacitor insulating film 9 may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, a stacked film of a silicon oxide film, or the like.

【0036】前記MIM容量の第1容量は、前記GaA
s基板1上に形成された第1電極3と、前記第1電極3
上に形成された第1層間絶縁膜4の第1容量開口部CO
1及びその周辺に形成された第1容量絶縁膜5及び第2
電極6により構成されている。前記第2容量は、前記第
2電極6と、前記第2電極6上に形成された第2層間絶
縁膜8の第2容量開口部CO2及びその周辺に形成され
た第2容量絶縁膜9及び第3電極10により構成されて
いる。前記第1容量及び第2容量において、実際に容量
として機能する領域(以下、容量真性部と称する)は、
それぞれの層間絶縁膜の容量開口部の内部のみである。
The first capacitor of the MIM capacitor is the GaAs capacitor.
a first electrode 3 formed on an s substrate 1 and the first electrode 3
The first capacitor opening CO of the first interlayer insulating film 4 formed thereon
1 and the first capacitor insulating film 5 formed around
It is composed of electrodes 6. The second capacitor includes the second electrode 6, the second capacitor opening CO2 of the second interlayer insulating film 8 formed on the second electrode 6, and the second capacitor insulating film 9 formed around the second capacitor opening CO2. It is constituted by the third electrode 10. In the first capacitance and the second capacitance, a region that actually functions as a capacitance (hereinafter, referred to as a capacitance intrinsic portion) is:
This is only inside the capacitor opening of each interlayer insulating film.

【0037】前記第2層間絶縁膜8の第2容量開口部C
O2は、図1に示すように、前記第1層間絶縁膜4の第
1容量開口部CO1より小さく、かつ前記第1容量開口
部CO1の内側に形成されている。すなわち、前記第2
容量の容量真性部は、前記第1容量の容量真性部より小
さく、前記第1容量の容量真性部の内側に形成されてい
る。
The second capacitor opening C of the second interlayer insulating film 8
As shown in FIG. 1, O2 is smaller than the first capacitor opening CO1 of the first interlayer insulating film 4 and is formed inside the first capacitor opening CO1. That is, the second
The capacitance intrinsic part of the capacitor is smaller than the capacitance intrinsic part of the first capacitance and is formed inside the capacitance intrinsic part of the first capacitance.

【0038】前記第3電極10上に形成された第1保護
膜11には第2スルーホールTH2が開口されており、
前記第3電極10と、前記GaAs基板1上に形成され
たトランジスタやインダクタなどの素子とを接続する第
1金属配線12が形成されている。前記第2スルーホー
ルTH2は、図1に示すように、前記第2容量開口部C
O2よりも小さく、かつ第2容量開口部CO2の内側に
形成される。
A second through hole TH2 is opened in the first protective film 11 formed on the third electrode 10.
A first metal wiring 12 for connecting the third electrode 10 to elements such as transistors and inductors formed on the GaAs substrate 1 is formed. As shown in FIG. 1, the second through hole TH2 is formed in the second capacitor opening C.
It is smaller than O2 and formed inside the second capacitor opening CO2.

【0039】前記第1電極3は、前記第2電極6及び第
3電極10と重ならない位置にに引き出された配線接続
部3Aを有し、前記第1電極3の配線接続部3A上の前
記第1層間絶縁膜4を開口した第1スルーホールTH1
に形成された引き出し線7により、第1層間絶縁膜4上
に引き出されている。前記引き出し線7は、前記引き出
し線7上の第2層間絶縁膜8及び第1保護膜11を開口
した第3スルーホールTH3を介して、前記第1金属配
線12と接続している。
The first electrode 3 has a wiring connection portion 3A drawn out at a position not overlapping with the second electrode 6 and the third electrode 10, and the wiring connection portion 3A of the first electrode 3 First through hole TH1 opening first interlayer insulating film 4
Are drawn out onto the first interlayer insulating film 4 by the lead lines 7 formed in the first step. The lead line 7 is connected to the first metal wiring 12 via a third through hole TH3 opening the second interlayer insulating film 8 and the first protective film 11 on the lead line 7.

【0040】一方、前記第2電極6は、前記第1電極3
の配線接続部3A及び第3電極10と重ならない位置に
引き出された配線接続部6Aを有し、前記第2電極の配
線接続部6A上の第2層間絶縁膜8及び第1保護膜11
を開口した第4スルーホールTH4を介して、前記第1
保護膜上に形成された第2金属配線13と接続される。
前記第2金属配線13は、前記GaAs基板1上に形成
されたトランジスタやインダクター等であって、前記第
1金属配線12により接続されると素子は異なる素子と
接続される。すなわち、前記GaAs基板1上に積層さ
れた第1容量と第2容量は、前記第1金属配線12と前
記第2金属配線13との間に並列に接続されていること
になる。
On the other hand, the second electrode 6 is connected to the first electrode 3
The wiring connection portion 3A and the wiring connection portion 6A drawn out at a position not overlapping with the third electrode 10, the second interlayer insulating film 8 and the first protection film 11 on the wiring connection portion 6A of the second electrode.
Through the fourth through hole TH4 opening the first through hole.
It is connected to the second metal wiring 13 formed on the protective film.
The second metal wiring 13 is a transistor, an inductor, or the like formed on the GaAs substrate 1, and when connected by the first metal wiring 12, an element is connected to a different element. That is, the first capacitance and the second capacitance stacked on the GaAs substrate 1 are connected in parallel between the first metal wiring 12 and the second metal wiring 13.

【0041】前記MIM容量が形成されたGaAs基板
1の表面は、第2保護膜(表面保護膜)14が形成さ
れ、前記MIM容量を含む他の素子及び金属配線の保護
をしている。
A second protective film (surface protective film) 14 is formed on the surface of the GaAs substrate 1 on which the MIM capacitor is formed, to protect other elements including the MIM capacitor and metal wiring.

【0042】図3乃至図5は本実施例1のMIM構造の
容量素子の各製造工程における平面図である。
FIGS. 3 to 5 are plan views showing the steps of manufacturing the capacitance element having the MIM structure according to the first embodiment.

【0043】以下、本実施例1のMIM容量の製造方法
について図3乃至図5に沿って簡単に説明する。本実施
例1のMIM容量を有する半導体装置には、トランジス
タ、抵抗等の素子も形成されているが、それらの製造方
法については省略する。また、図3乃至図5の断面の構
成については図2の模式断面図を参照するものとする。
Hereinafter, a method of manufacturing the MIM capacitor according to the first embodiment will be briefly described with reference to FIGS. Although elements such as transistors and resistors are also formed in the semiconductor device having the MIM capacitor according to the first embodiment, a method for manufacturing them is omitted. The configuration of the cross section of FIGS. 3 to 5 is referred to the schematic cross-sectional view of FIG.

【0044】まず、トランジスタや抵抗等の素子が形成
されたGaAs基板1上に、絶縁膜2を形成した後、図
3に示すように、リフトオフ法を用いて、配線接続部3
Aが設けられた第1電極3を形成する。前記第1電極3
は、前記GaAs基板1との接着性を良くするために、
モリブデン(Mo)膜、及びアルミニウム(Al)膜を
順次積層して形成する。前記絶縁膜2は、例えば厚さ約
0.5ミクロンのシリコン酸化膜をCVD(Chemical
Vapor Deposition)法により形成する。また、前記絶
縁膜2はリン(P)を含んだPSG(Phospho Silicat
e Grass)膜であっても良い。
First, an insulating film 2 is formed on a GaAs substrate 1 on which elements such as transistors and resistors are formed, and then, as shown in FIG.
A first electrode 3 provided with A is formed. The first electrode 3
In order to improve the adhesiveness with the GaAs substrate 1,
A molybdenum (Mo) film and an aluminum (Al) film are sequentially laminated. The insulating film 2 is made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 0.5 μm by CVD (Chemical
It is formed by a vapor deposition method. The insulating film 2 is made of a PSG (Phospho Silicon) containing phosphorus (P).
e Grass) It may be a film.

【0045】次に、図4に示すように、第1層間絶縁膜
4を形成し、エッチングにより前記第1層間絶縁膜4
に、前記第1電極3上の第1容量開口部CO1、及び第
1電極3の配線接続部3A上の第1スルーホールTH1
を開口し、前記第1容量開口部CO1及びその周辺に窒
化シリコン膜、シリコン酸化膜からなる第1容量絶縁膜
5を形成した後、配線接続部6Aを持つ第2電極6及び
前記第1スルーホールTH1内の引き出し線7を形成す
る。このとき、前記第2電極6の配線接続部6Aは、図
4に示すように、前記第1電極3の配線接続部3Aと重
ならない位置に形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a first interlayer insulating film 4 is formed, and the first interlayer insulating film 4 is formed by etching.
A first capacitor opening CO1 on the first electrode 3 and a first through hole TH1 on the wiring connection portion 3A of the first electrode 3.
Is formed, a first capacitance insulating film 5 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed around the first capacitance opening CO1 and the periphery thereof, and then the second electrode 6 having a wiring connection portion 6A and the first through hole are formed. A lead line 7 in the hole TH1 is formed. At this time, the wiring connection portion 6A of the second electrode 6 is formed at a position that does not overlap with the wiring connection portion 3A of the first electrode 3, as shown in FIG.

【0046】前記第1層間絶縁膜4は、例えば、厚さ約
0.8ミクロンのPSG膜をCVD法により形成する。
また、前記第1層間絶縁膜4はシリコン酸化膜であって
も良い。前記第1容量絶縁膜5は、酸化シリコン膜及び
窒化シリコン膜を、PCVD(Plasma CVD)法により
順次積層した後、エッチングして形成する。前記第2電
極6及び引出し線7は、例えば、Mo膜、Au膜、Mo
膜を順次積層した後、同時にエッチングして所望のパタ
ーンに形成する。
As the first interlayer insulating film 4, for example, a PSG film having a thickness of about 0.8 μm is formed by a CVD method.
Further, the first interlayer insulating film 4 may be a silicon oxide film. The first capacitor insulating film 5 is formed by sequentially stacking a silicon oxide film and a silicon nitride film by a PCVD (Plasma CVD) method, and then etching. The second electrode 6 and the lead wire 7 are made of, for example, a Mo film, an Au film, a Mo film.
After sequentially stacking the films, they are simultaneously etched to form a desired pattern.

【0047】次に、図5に示すように、全面に第2層間
絶縁膜8を形成し、エッチングにより前記第2層間絶縁
膜8に、前記第2電極6上の第2容量開口部CO2を開
口し、前記第2容量開口部CO2及びその周辺に第2容
量絶縁膜9を形成した後、第3電極10を形成する。前
記第2容量開口部CO2は、前記第1層間絶縁膜4に形
成した第1容量開口部CO1よりも小さくし、前記第1
容量開口部CO1の内側に形成する。すなわち、前記第
2容量開口部CO2内の第2電極6、第2容量絶縁膜、
第3電極により構成される第2容量の容量真性部が、前
記第1容量開口部CO1内の第1電極3、第1容量絶縁
膜5、第2電極6により構成される第1容量の容量真性
部の内側に形成されるようにする。
Next, as shown in FIG. 5, a second interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface, and a second capacitor opening CO2 on the second electrode 6 is formed in the second interlayer insulating film 8 by etching. After the opening, the second capacitor insulating film 9 is formed on the second capacitor opening CO2 and the periphery thereof, and then the third electrode 10 is formed. The second capacitor opening CO2 is smaller than the first capacitor opening CO1 formed in the first interlayer insulating film 4, and
It is formed inside the capacitor opening CO1. That is, the second electrode 6, the second capacitor insulating film in the second capacitor opening CO2,
The capacitance intrinsic portion of the second capacitance constituted by the third electrode is the capacitance of the first capacitance constituted by the first electrode 3, the first capacitance insulating film 5, and the second electrode 6 in the first capacitance opening CO1. It is formed inside the intrinsic portion.

【0048】前記第2層間絶縁膜8は、例えば厚さ約
0.5ミクロンのPSG膜をCVD法により形成する。
また、前記第2層間絶縁膜8はシリコン酸化膜であって
も良い。前記第2容量絶縁膜9は酸化シリコン膜及び窒
化シリコン膜の積層膜で、PCVD法により順次積層し
た後、エッチングして形成する。前記第3電極10は、
例えば、Mo膜、Au膜、Mo膜を順次積層した後、エ
ッチングして形成する。
As the second interlayer insulating film 8, for example, a PSG film having a thickness of about 0.5 μm is formed by a CVD method.
Further, the second interlayer insulating film 8 may be a silicon oxide film. The second capacitor insulating film 9 is a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and is formed by sequentially stacking by PCVD and then etching. The third electrode 10 includes:
For example, a Mo film, an Au film, and a Mo film are sequentially stacked and then formed by etching.

【0049】このとき、前記第3電極10の外周部が、
前記第2電極6の外周部、特に前記第2電極6の配線接
続部6Aの外周部と平面的に交わらないように形成す
る。
At this time, the outer periphery of the third electrode 10
The second electrode 6 is formed such that it does not intersect with the outer peripheral portion of the second electrode 6, particularly the outer peripheral portion of the wiring connection portion 6 </ b> A of the second electrode 6.

【0050】次に、全面に第1保護膜11を形成した
後、エッチングにより前記第3電極10上の配線接続用
の第2スルーホールTH2、前記引き出し線7上の第3
スルーホールTH3、前記第2電極6の配線接続部6A
上の第4スルーホールTH4を形成した後、前記第3電
極10及び前記第1電極3から引き出された引き出し線
7とを前記GaAs基板1上に形成された他の素子と接
続する第1金属配線12、及び前記第2電極6と前記G
aAs基板1上に形成された他の素子とを接続する第2
金属配線13を形成する。前記第1保護膜11は耐湿性
の高い窒化シリコン膜などで形成する。前記第1金属配
線12及び第2金属配線13は、例えば、Mo膜、Au
膜を順次積層した後、エッチングして形成する。
Next, after forming the first protective film 11 on the entire surface, the second through hole TH2 for wiring connection on the third electrode 10 and the third
Through hole TH3, wiring connection portion 6A of second electrode 6
After forming the upper fourth through hole TH4, the first metal connecting the third electrode 10 and the lead 7 drawn from the first electrode 3 to another element formed on the GaAs substrate 1 The wiring 12, the second electrode 6, and the G
a second element for connecting another element formed on the aAs substrate 1
The metal wiring 13 is formed. The first protective film 11 is formed of a silicon nitride film having high moisture resistance. The first metal wiring 12 and the second metal wiring 13 are made of, for example, a Mo film, Au
After the films are sequentially stacked, they are formed by etching.

【0051】図6は、本実施例1のMIM構造の容量素
子の作用効果を説明するための図であり、Xは第3電極
10の外周と第2電極6の交差部である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the function and effect of the capacitance element having the MIM structure of the first embodiment, where X is the intersection between the outer periphery of the third electrode 10 and the second electrode 6.

【0052】図6に示すように、前記第3電極10を形
成したときに、前記第3電極10の外周と前記第2電極
6の配線接続部6A付近の外周に平面的な交差部Xがで
きると、前記第2電極6側面の段差部で生じるエッチ残
りにより、前記第2電極6と前記第3電極10のショー
ト不良を起こす可能性がある。すなわち、後の工程で前
記第2電極6の配線接続部6A上に形成される前記第4
スルーホールTH4が、図6に示すように合わせずれに
より前記配線接続部6Aからずれ落ちた場合、前記第2
金属配線13と前記第3電極10がショートする。その
結果、前記第2電極6と第3電極10がショートする。
そのため、図5に示すように、前記第3電極10の外周
部が第2電極6の外周部と交わらないようにする。
As shown in FIG. 6, when the third electrode 10 is formed, a planar intersection X is formed between the outer periphery of the third electrode 10 and the outer periphery near the wiring connection portion 6A of the second electrode 6. If possible, there is a possibility that short-circuit failure between the second electrode 6 and the third electrode 10 may occur due to the remaining etch that occurs at the step on the side surface of the second electrode 6. That is, the fourth electrode formed on the wiring connection portion 6A of the second electrode 6 in a later step.
When the through hole TH4 is displaced from the wiring connection portion 6A due to misalignment as shown in FIG.
The metal wiring 13 and the third electrode 10 are short-circuited. As a result, the second electrode 6 and the third electrode 10 are short-circuited.
Therefore, as shown in FIG. 5, the outer peripheral portion of the third electrode 10 does not cross the outer peripheral portion of the second electrode 6.

【0053】最後に、ポリイミド樹脂などで厚さ約2ミ
クロンの表面保護膜14を形成する。
Finally, a surface protection film 14 having a thickness of about 2 μm is formed of a polyimide resin or the like.

【0054】以上の手順に沿って、第1電極3、第1容
量絶縁膜5、第2電極6からなる前記第1容量と、第2
電極6、第2容量絶縁膜9、第3電極10からなる前記
第2容量を前記GaAs基板1上に積層し、前記第1電
極3と第3電極10を第1スルーホールTH1及び第3
スルーホールTH3を介して電気的に接続し、前記第1
電極3及び第3電極10を第1金属配線12により、前
記GaAs基板1上に形成された他の素子と接続し、前
記第2電極6を第2金属配線13により、前記第1金属
配線12とは異なる素子と接続することで、前記第1容
量及び第2容量を並列に接続することになる。このと
き、前記第1容量及び第2容量は、前記GaAs基板1
上に積層されているので、前記MIM容量の前記GaA
s基板1上に形成した時に単位面積当たりで得られる容
量値(容量密度)を高くすることができる。
In accordance with the above procedure, the first capacitor composed of the first electrode 3, the first capacitor insulating film 5, and the second electrode 6, and the second capacitor
The second capacitor including the electrode 6, the second capacitor insulating film 9, and the third electrode 10 is laminated on the GaAs substrate 1, and the first electrode 3 and the third electrode 10 are connected to the first through hole TH1 and the third
Electrically connected through a through hole TH3,
The electrode 3 and the third electrode 10 are connected to another element formed on the GaAs substrate 1 by a first metal wiring 12, and the second electrode 6 is connected to the first metal wiring 12 by a second metal wiring 13. By connecting to a different element, the first capacitance and the second capacitance are connected in parallel. At this time, the first capacitance and the second capacitance correspond to the GaAs substrate 1.
The GaAs of the MIM capacity
The capacitance value (capacity density) obtained per unit area when formed on the s substrate 1 can be increased.

【0055】本実施例1のMIM容量では、例えば、前
記第1容量の容量密度は200pF/mm2、第2容量
の容量密度は350pF/mm2となり、前記第1容量
及び第2容量をGaAs基板1上に積層することにより
550pF/mm2の容量密度を持つMIM容量として
用いることができる。
In the MIM capacitor of the first embodiment, for example, the capacitance density of the first capacitor is 200 pF / mm 2 , the capacitance density of the second capacitor is 350 pF / mm 2 , and the first capacitor and the second capacitor are GaAs. By laminating on the substrate 1, it can be used as an MIM capacitor having a capacitance density of 550 pF / mm 2 .

【0056】ここで、前記第1容量の容量密度が前記第
2容量の容量密度より低いのは、前記第1容量の第1電
極3にAl膜を用いているためであり、前記Al膜上に
生じる突起(ヒロック)による容量の破壊耐圧の低下を
防ぐために前記第1容量絶縁膜5を200nm以上の厚
さにしなければならないためである。
Here, the reason why the capacitance density of the first capacitance is lower than the capacitance density of the second capacitance is that an Al film is used for the first electrode 3 of the first capacitance. This is because the first capacitor insulating film 5 must have a thickness of 200 nm or more in order to prevent a reduction in the breakdown voltage of the capacitor due to a projection (hillock) generated in the step.

【0057】また、前記第2層間絶縁膜8の第2容量開
口部CO2を、前記第1層間絶縁膜4の第1容量開口部
CO1よりも小さく、かつ前記第1容量開口部CO1の
内側に形成することにより、上層に形成される第2容量
の容量真性部を平坦に形成することができる。そのた
め、前記第2容量絶縁膜9の膜質及び膜厚を均一にする
ことができ、前記MIM容量の破壊耐圧、信頼性が向上
する。
The second capacitor opening CO2 of the second interlayer insulating film 8 is smaller than the first capacitor opening CO1 of the first interlayer insulating film 4 and is located inside the first capacitor opening CO1. By forming the capacitor, the capacitance intrinsic portion of the second capacitor formed in the upper layer can be formed flat. Therefore, the quality and thickness of the second capacitor insulating film 9 can be made uniform, and the breakdown voltage and reliability of the MIM capacitor can be improved.

【0058】また、前記第3電極10を耐腐食性の高い
Au膜を含む積層膜で形成し、かつ前記第3電極10上
の耐湿性の高い前記第1保護膜11に形成された第2ス
ルーホールTH2を介して、前記第3電極10と第1金
属配線12と接続しているため、外部からの水分の侵入
などによる前記第1金属配線12からの腐食の進行を、
前記第3電極10上で阻止することができ、前記MIM
容量の信頼度の低下を防ぐことができる。前記第3電極
10は、前記Au膜以外の耐腐食性のある金属膜を含む
積層膜であってもよい。
Further, the third electrode 10 is formed of a laminated film including an Au film having high corrosion resistance, and the second electrode 10 formed on the first protection film 11 having high moisture resistance on the third electrode 10 is formed. Since the third electrode 10 and the first metal wiring 12 are connected through the through hole TH2, the progress of corrosion from the first metal wiring 12 due to intrusion of moisture from the outside, etc.
The MIM can be blocked on the third electrode 10.
It is possible to prevent a decrease in the reliability of the capacity. The third electrode 10 may be a laminated film including a corrosion-resistant metal film other than the Au film.

【0059】図7は本実施例1のMIM構造の容量素子
の変形例を示す模式断面図であり、図2に示す断面図と
対応する図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the MIM structure capacitive element according to the first embodiment, and corresponds to the cross-sectional view shown in FIG.

【0060】前記本実施例1のMIM容量では、図2に
示すように、前記第3電極10上に前記第1金属配線1
2を設けたが、これに限らず、図7に示すように、前記
第3電極10を第3スルーホールTH3上まで延長し、
前記第1金属配線12の変わりに前記第3電極10によ
り前記第1電極3からの引き出し線7と接続することも
できる。
In the MIM capacitor according to the first embodiment, as shown in FIG.
2, the third electrode 10 is extended to a position above the third through hole TH3, as shown in FIG.
Instead of the first metal wiring 12, the third electrode 10 can be connected to the lead 7 from the first electrode 3.

【0061】この場合、前記第3電極10上に第2スル
ーホールTH2は設ける必要がないため、前記第3電極
10上に形成される第1保護膜11は開口されていな
い。前記第1保護膜11は窒化シリコン膜を含む積層膜
からなり、大面積の前記第3電極10上を全面覆ってい
るため、窒化シリコン膜の応力を抑えるようにしない
と、前記第1保護膜11が第3電極10から剥離しやす
くなる。本実施例1のように前記第3電極10の上層を
Mo膜とした場合、前記Mo膜の製造過程での酸化等に
より必ずしも前記第1保護膜11との密着性がよくな
い。
In this case, since it is not necessary to provide the second through hole TH2 on the third electrode 10, the first protective film 11 formed on the third electrode 10 is not opened. The first protective film 11 is formed of a laminated film including a silicon nitride film, and covers the entire surface of the large-area third electrode 10. Therefore, unless the stress of the silicon nitride film is suppressed, the first protective film 11 is formed. 11 becomes easy to peel off from the third electrode 10. When the upper layer of the third electrode 10 is a Mo film as in the first embodiment, the adhesion with the first protective film 11 is not always good due to oxidation or the like in the manufacturing process of the Mo film.

【0062】また、プラズマCVD法により形成した窒
化シリコン膜の応力は、酸化シリコン膜などに比べると
比較的高いため、前記第3電極10の上部で前記窒化シ
リコン膜、すなわち第1保護膜11が剥離しやすくなる
ので、例えば、窒化シリコン膜の膜厚を抑えるなどの方
法が必要となる。
Since the stress of the silicon nitride film formed by the plasma CVD method is relatively higher than that of a silicon oxide film or the like, the silicon nitride film, that is, the first protective film 11 is formed above the third electrode 10. For example, a method of suppressing the thickness of the silicon nitride film is required because the film is easily peeled.

【0063】一方、前記図2に示したような構成のMI
M容量では、前記第3電極10上の第1保護膜11は前
記第2スルーホールTH2を開口することにより除去さ
れているので、前記第1保護膜11が第3電極10から
剥離しやすいという問題も解決されている。
On the other hand, the MI having the configuration as shown in FIG.
In the case of M capacitance, the first protective film 11 on the third electrode 10 is removed by opening the second through hole TH2, so that the first protective film 11 is easily peeled off from the third electrode 10. The problem has also been solved.

【0064】また、前記図2に示したような構成のMI
M容量では、前記第3電極10に接続する第1金属配線
12を設け、第3スルーホールTH3で前記第1電極3
からの引き出し線7と接続した後、他の素子と接続して
いる。他の素子への配線方法としては、前記第1金属配
線12の代りに第3電極10を延長して接続してもよい
し、図7に示すように、第2電極6と同時に形成した引
き出し線7から延長させた配線部7Aを用いて接続して
もよい。また、図7に示したように、前記第1金属配線
12の代りに第3電極10により前記第1電極3からの
引き出し線7と接続する場合にも、前記第3電極10を
延長して他の素子と接続してもよい。すなわち、前記第
1電極3と第3電極10が電気的に接続されていれば、
他の素子への配線はどの電極(金属膜)を延長させて行
ってもよい。
Further, the MI having the configuration as shown in FIG.
In the case of the M capacitor, a first metal wiring 12 connected to the third electrode 10 is provided, and the first electrode 3 is connected to a third through hole TH3.
After being connected to the lead line 7 from the other, it is connected to another element. As a wiring method for other elements, the third electrode 10 may be extended and connected instead of the first metal wiring 12, or a lead formed simultaneously with the second electrode 6 as shown in FIG. The connection may be made using a wiring portion 7A extended from the wire 7. Also, as shown in FIG. 7, when the third electrode 10 is connected to the lead 7 from the first electrode 3 instead of the first metal wiring 12, the third electrode 10 is extended. You may connect with another element. That is, if the first electrode 3 and the third electrode 10 are electrically connected,
Wiring to other elements may be performed by extending any electrode (metal film).

【0065】同様に、前記図2に示したような構成のM
IM容量では、前記第2電極6を第4スルーホールTH
4を介して第2金属配線13と接続し、他の素子に配線
しているが、これに限らず、図7に示すように、前記第
2電極6をそのまま延長して他の素子への配線として用
いてもよい。
Similarly, the M shown in FIG.
In the IM capacity, the second electrode 6 is connected to the fourth through hole TH.
4, the wiring is connected to the second metal wiring 13 and is connected to another element. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. It may be used as wiring.

【0066】以上のようなことから、前記MIM容量か
ら他の素子への配線方法の自由度が高いため、前記MI
M容量と接続する他の素子の近傍に別途スルーホールを
設ける必要がないなど、半導体集積回路装置の面積を小
さくレイアウトすることができる。
As described above, since the degree of freedom of the wiring method from the MIM capacitor to other elements is high,
The area of the semiconductor integrated circuit device can be laid out small, for example, because it is not necessary to provide a separate through hole near other elements connected to the M capacitor.

【0067】また、前記第1電極3の配線接続部3A上
に第1スルーホールTH1、第3スルーホールTH3を
設けることにより、それぞれのスルーホールが深くなり
すぎることを防げる。すなわち、第1スルーホールTH
1と第3スルーホールTH3を一度に形成して第1金属
配線12と第1電極3を接続するよりも、前記第1スル
ーホール内に引出し線7を形成したほうが、前記第1金
属配線12のカバレジが良好になり、製造上安定した電
気的接続をすることができる。なお、図1及び図2に示
したMIM容量では、第1スルーホールTH1、第3ス
ルーホールTH3が同一のレイアウト形状となっている
が、製造プロセスの作りやすさに応じてそれぞれの形状
を変えたり、位置をずらして形成してもよい。
By providing the first through hole TH1 and the third through hole TH3 on the wiring connection portion 3A of the first electrode 3, it is possible to prevent each through hole from becoming too deep. That is, the first through hole TH
1 and the third through hole TH3 are formed at one time, and the lead wire 7 is formed in the first through hole rather than connecting the first metal wire 12 and the first electrode 3. Is improved, and stable electrical connection can be achieved in manufacturing. In the MIM capacitors shown in FIGS. 1 and 2, the first through hole TH1 and the third through hole TH3 have the same layout shape. However, each shape is changed according to the ease of manufacturing process. Alternatively, they may be formed at different positions.

【0068】図8は本実施例1のMIM構造の容量素子
を搭載した半導体集積回路装置の概略構成を示す模式平
面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to the first embodiment.

【0069】図8において、C1,C2はそれぞれMI
M容量、L1,L2,L3はそれぞれインダクター、F
1,F2はそれぞれ電界効果型トランジスタ(FE
T)、P1,P2,P3,P4,P5,P6はそれぞれ
ボンディングパッド、W1は電界効果型トランジスタF
1と電極パッドW1を接続する金属配線、W2,W3,
W4はMIM容量に接続される金属配線である。なお、
図8では、金属配線W1、W2、W3、W4以外の金属
配線及び抵抗素子は省略している。
In FIG. 8, C1 and C2 are MI
M capacity, L1, L2, L3 are inductors, F
1 and F2 are field-effect transistors (FE
T), P1, P2, P3, P4, P5, and P6 are bonding pads, respectively, and W1 is a field effect transistor F
1 and a metal wiring connecting the electrode pad W1, W2, W3,
W4 is a metal wiring connected to the MIM capacitor. In addition,
In FIG. 8, metal wirings other than the metal wirings W1, W2, W3, and W4 and resistance elements are omitted.

【0070】本実施例1のMIM容量を搭載した半導体
集積回路装置は、図8に示すように、例えば、携帯電話
機などの受信系回路において、電源電圧の平滑化、雑音
指数の劣化を防ぐためのバイパスコンデンサ等として用
いられる第1MIM容量C1及び第2MIM容量C2の
2つのMIM容量が搭載されている。例えば、前記第1
MIM容量C1の容量値は40pF、MIM容量C2の
容量値は8pFである。本実施例1のMIM容量の容量
密度は、例えば、550pF/mm2であるため、前記
GaAs基板1上における第1MIM容量C1と第2M
IM容量C2の2つのMIM容量の形成面積は0.08
7mm2になる。
As shown in FIG. 8, the semiconductor integrated circuit device equipped with the MIM capacitor according to the first embodiment is used, for example, in a receiving circuit such as a portable telephone to smooth the power supply voltage and prevent the noise figure from deteriorating. And two MIM capacitors, a first MIM capacitor C1 and a second MIM capacitor C2, used as a bypass capacitor or the like. For example, the first
The capacitance value of the MIM capacitance C1 is 40 pF, and the capacitance value of the MIM capacitance C2 is 8 pF. Since the capacitance density of the MIM capacitor of the first embodiment is, for example, 550 pF / mm 2 , the first MIM capacitor C1 and the second
The formation area of the two MIM capacitors of the IM capacitor C2 is 0.08
7 mm 2 .

【0071】前記GaAs基板1(半導体装置)の大き
さは、縦0.67mm、横0.67mmで面積は0.4
49mm2であるため、前記GaAs基板1上のMIM
容量の占有面積は全体の約19パーセントとなる。
The size of the GaAs substrate 1 (semiconductor device) is 0.67 mm in length, 0.67 mm in width and 0.4 area.
Since it is 49 mm 2 , the MIM on the GaAs substrate 1
The area occupied by the capacitance is about 19% of the whole.

【0072】従来のMIM容量は、例えば、GaAs基
板1上に形成した時に単位面積あたりで得られる容量値
(容量密度)が約200pF/mm2なので、容量値4
8pFのMIM容量を形成するためには、0.24mm
2の面積が必要となり、図8に示したような、本実施例
1のMIM容量を搭載した半導体集積回路装置と同等の
機能を有する半導体集積回路装置を作成する場合には面
積が0.86mm2のGaAs基板1が必要であった。
すなわち、並列に接続されるMIM容量をGaAs基板
1上に積層することにより、GaAs基板1上に形成し
た時に単位面積当たりで得られる容量値(容量密度)が
高くなるので、前記GaAs基板1上のMIM容量の形
成面積を小さくできる。そのため、前記GaAs基板1
(半導体装置)を小型化することができる。
The conventional MIM capacitor has a capacitance value (capacity density) per unit area of about 200 pF / mm 2 when formed on the GaAs substrate 1.
To form an MIM capacitor of 8 pF, 0.24 mm
In the case where a semiconductor integrated circuit device having the same function as the semiconductor integrated circuit device equipped with the MIM capacitor of the first embodiment as shown in FIG. Two GaAs substrates 1 were required.
That is, by stacking the MIM capacitors connected in parallel on the GaAs substrate 1, the capacitance value (capacity density) obtained per unit area when formed on the GaAs substrate 1 is increased. Of the MIM capacitor can be reduced. Therefore, the GaAs substrate 1
(Semiconductor device) can be reduced in size.

【0073】また、図8に示した金属配線W1のよう
に、例えば前記第1MIM容量C1の外周に沿ったよう
な金属配線のレイアウトの場合、前記GaAs基板1上
における前記第1MIM容量C1の形成面積を小さくす
ることにより、前記金属配線W1の配線長も短くでき
る。すなわち、GaAs基板上におけるMIM容量の形
成面積を小さくすることにより、金属配線を短くすると
ともに、金属配線のレイアウト設計に自由度ができ、M
MIC等の半導体集積回路装置の小型化が容易になり、
特に、前記金属配線の太さが30ミクロンから50ミク
ロンの太い配線の場合に有効である。
In the case of a metal wiring layout along the outer periphery of the first MIM capacitor C1 as in the case of the metal wiring W1 shown in FIG. 8, the formation of the first MIM capacitor C1 on the GaAs substrate 1 is performed. By reducing the area, the wiring length of the metal wiring W1 can also be reduced. That is, by reducing the formation area of the MIM capacitor on the GaAs substrate, the metal wiring can be shortened, and the layout design of the metal wiring can be made more flexible.
It is easy to miniaturize semiconductor integrated circuit devices such as MIC,
In particular, this is effective in the case of a thick wiring having a thickness of 30 to 50 microns.

【0074】さらに、図8に示した半導体集積回路装置
では、前記第1MIM容量C1へ接続した金属配線W
2,W3,W4のうち、金属配線W2は第1MIM容量
C1の第1電極3と同一金属で形成されており、第1M
IM容量C1の一部を延長して金属配線として用い、前
記金属配線W1を前記第1電極3と同一金属で形成する
ことにより、前記第1MIM容量C1を迂回した配線を
別途設けなくても金属配線W1と金属配線W2を接続す
ることができる。
Further, in the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 8, the metal wiring W connected to the first MIM capacitor C1 is formed.
2, W3, and W4, the metal wiring W2 is formed of the same metal as the first electrode 3 of the first MIM capacitor C1.
A part of the IM capacitor C1 is extended and used as a metal wiring, and the metal wiring W1 is formed of the same metal as the first electrode 3. Thus, the metal wiring can be provided without separately providing a wiring bypassing the first MIM capacitor C1. The wiring W1 and the metal wiring W2 can be connected.

【0075】また、前記金属配線W4は前記図2に示し
たMIM容量の第1金属配線12と接続されている。前
記第1金属配線は前記第1MIM容量C1の第3電極1
0と前記第1MIM容量C1が有する第3スルーホール
TH3及び第1スルーホールTH1を介して第1電極3
と電気的に接続されている。そのため、前記金属配線W
4は別途スルーホールを設けることなく、金属配線W
1,W2と結線することができる。
The metal wiring W4 is connected to the first metal wiring 12 of the MIM capacitor shown in FIG. The first metal wiring is a third electrode 1 of the first MIM capacitor C1.
0 and the first electrode 3 through the third through hole TH3 and the first through hole TH1 of the first MIM capacitor C1.
Is electrically connected to Therefore, the metal wiring W
4 is a metal wiring W without a separate through hole.
1, W2.

【0076】なお、図8において、前記第1MIM容量
C1が多角形になっているのは、実際には3個の小容量
が並列に接続された構造になっており、それぞれの小容
量の第1容量開口部CO1も6角以上の多角形になって
いるためである。前記第1MIM容量C1内には、第3
電極10と第1電極3の電気的接続部である第1スルー
ホールTH1及び第3スルーホールTH3は一箇所のみ
設けられている。それぞれの小容量の第2容量開口部C
O2は前記第1容量開口部CO1の一回り内側に3個設
けられている。すなわち、前記図1及び図2に示したM
IM容量では、第1電極3上に設ける第1容量開口部C
O1は一つであるが、これに限らず、開口部が前記第1
電極3の内側であれば、複数個設けても良い。
In FIG. 8, the reason why the first MIM capacitor C1 has a polygonal shape is actually a structure in which three small capacitors are connected in parallel. This is because the one-capacity opening CO1 is also a polygon having six or more corners. The third MIM capacitor C1 has a third
The first through-hole TH1 and the third through-hole TH3, which are the electrical connection between the electrode 10 and the first electrode 3, are provided only at one place. Each small-capacity second capacitor opening C
Three O2s are provided around the inside of the first capacitance opening CO1. That is, M shown in FIG. 1 and FIG.
In the case of the IM capacitor, the first capacitor opening C provided on the first electrode 3
O1 is one, but not limited to this, and the opening is the first
As long as it is inside the electrode 3, a plurality of electrodes may be provided.

【0077】また、前記金属配線のレイアウト設計以外
にも、インダクタL1,L2,L3、及び電界効果型ト
ランジスタF1,F2等の素子のレイアウト設計の自由
度も高くなるので、前記金属配線のレイアウト設計の自
由度がさらに向上し、前記金属配線の配線長を短くした
効率の良い配線を行うことができる。
Further, in addition to the layout design of the metal wiring, the degree of freedom in the layout design of elements such as the inductors L1, L2, L3 and the field effect transistors F1, F2 is increased. The degree of freedom is further improved, and an efficient wiring with a reduced wiring length of the metal wiring can be performed.

【0078】以上説明したように、本実施例1によれ
ば、並列に接続された2つのMIM容量を半導体基板上
に積層することにより、半導体基板上に形成した時に単
位面積当たりで得られる容量値(容量密度)を高くする
ことができる。そのため、半導体基板上における前記M
IM容量の形成面積を小さくして半導体集積回路装置を
小型化することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, by stacking two MIM capacitors connected in parallel on a semiconductor substrate, the capacitance obtained per unit area when formed on the semiconductor substrate is obtained. Value (capacity density) can be increased. Therefore, the M
The area for forming the IM capacitor can be reduced, and the size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0079】前記MIM容量の前記第2容量開口部CO
2は前記第1容量開口部CO1よりも内側に形成されて
おり、前記第2容量開口部CO2内の第2容量の容量と
して機能する部分(容量信性部)が平坦になり、前記第
2容量の容量真性部の第2容量絶縁膜9の膜質、膜厚が
均一を形成することができ、前記MIM容量の破壊耐
圧、信頼性が向上する。
The second capacitor opening CO of the MIM capacitor
2 is formed inside the first capacitance opening CO1 and a portion (capacitance communication portion) functioning as a capacitance of the second capacitance in the second capacitance opening CO2 becomes flat, The film quality and thickness of the second capacitance insulating film 9 in the intrinsic portion of the capacitance can be uniform, and the breakdown voltage and reliability of the MIM capacitor can be improved.

【0080】また、前記第3電極10と第1金属配線1
2が別々に形成されており、前記第1金属配線12をM
o膜、Au膜を順次積層した2層膜で形成し、前記第3
電極10をAu膜を含む積層膜とすることにより、外部
からの水分等の侵入による、前記第1金属配線12の腐
食からの進行を前記第3電極10上で阻止することがで
き、前記MIM容量の信頼度の低下を防ぐことができ
る。
The third electrode 10 and the first metal wiring 1
2 are separately formed, and the first metal wiring 12 is
An o film and an Au film are sequentially laminated to form a two-layer film,
By forming the electrode 10 as a laminated film including an Au film, progress of the first metal wiring 12 from corrosion due to invasion of moisture or the like from the outside can be prevented on the third electrode 10. It is possible to prevent a decrease in the reliability of the capacity.

【0081】以上のようなことから、半導体基板上にお
ける前記MIM容量の形成面積を小さくして、半導体集
積回路装置を小型化するとともに、前記MIM容量の信
頼性の低下を防ぎ、製造歩留まりを向上させることがで
きるため、前記半導体集積回路装置の製造コストを低減
させることができる。
As described above, the area for forming the MIM capacitor on the semiconductor substrate is reduced to reduce the size of the semiconductor integrated circuit device, to prevent the reliability of the MIM capacitor from decreasing, and to improve the manufacturing yield. Therefore, the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0082】また、本実施例1のMIM容量では、前記
第1電極3にAl膜を用いているため、前記Al膜上に
発生する突起(ヒロック)による前記第1容量の破壊耐
圧の低下を防ぐために、前記第1容量絶縁膜5の膜厚が
厚くなっている。そのため、前記第1容量の容量密度は
前記第2容量の容量密度に比べて低くなっている。前記
Al膜の替わりに、Au膜を含み、かつ前記第1容量絶
縁膜5との界面側がチタン(Ti)を含む金属膜である
積層膜を前記第1電極3として用いることもできる。前
記第1電極3を前記Au膜を含む積層膜とすることによ
り、前記Al膜のような突起(ヒロック)の発生がなく
なり、前記第1容量絶縁膜5を薄くして前記第1容量の
容量密度を高くすることができる。また、前記第1電極
3の前記第1容量絶縁膜5との界面側にTiを含む金属
膜を用いることにより、前記第1電極3と第1容量絶縁
膜5との接着性が向上し、製造歩留まりが向上する。前
記第1容量絶縁膜5との界面に形成されるチタン(T
i)を含む金属膜としては、単体のTi膜、窒化チタン
(TiN)膜、Tiとタングステン(W)の化合物膜等
があげられる。このとき、前記Tiを含む金属膜と、A
u膜との間に、Mo膜や、Pt膜を挿入しても良い。
In the MIM capacitor according to the first embodiment, since the Al film is used for the first electrode 3, a decrease in the breakdown voltage of the first capacitor due to a projection (hillock) generated on the Al film is prevented. To prevent this, the thickness of the first capacitance insulating film 5 is increased. Therefore, the capacity density of the first capacity is lower than the capacity density of the second capacity. Instead of the Al film, a stacked film including an Au film and having a metal film including titanium (Ti) on the interface side with the first capacitance insulating film 5 may be used as the first electrode 3. By forming the first electrode 3 as a laminated film including the Au film, the generation of protrusions (hillocks) such as the Al film is eliminated, and the first capacitance insulating film 5 is thinned to reduce the capacitance of the first capacitance. Density can be increased. Further, by using a metal film containing Ti on the interface side of the first electrode 3 with the first capacitance insulating film 5, the adhesiveness between the first electrode 3 and the first capacitance insulating film 5 is improved, The production yield is improved. Titanium (T) formed at the interface with the first capacitance insulating film 5
Examples of the metal film containing i) include a simple Ti film, a titanium nitride (TiN) film, and a compound film of Ti and tungsten (W). At this time, the metal film containing Ti and A
A Mo film or a Pt film may be inserted between the u film and the u film.

【0083】また、前記実施例1のMIM容量は、前記
第1容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9として、窒化シ
リコン膜及びシリコン酸化膜の積層膜を用いたが、これ
に限らず、前記第1容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9
として、チタン酸ストロンチウム(SrTiO2;ST
O)膜を用いても良い。また、前記第1電極3及び中間
配線15として、チタン膜、金膜、チタン膜、白金膜を
順次積層した4層膜、前記第2電極6及び第3電極10
として、白金膜、チタン膜、金膜、チタン膜を順次積層
した4層膜をそれぞれ用いることで、さらに容量密度を
高くすることが可能である。
In the MIM capacitor of the first embodiment, a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film is used as the first capacitance insulating film 5 and the second capacitance insulating film 9, but the present invention is not limited to this. The first capacitance insulating film 5 and the second capacitance insulating film 9
As strontium titanate (SrTiO 2 ; ST
O) A film may be used. Further, as the first electrode 3 and the intermediate wiring 15, a four-layer film in which a titanium film, a gold film, a titanium film, and a platinum film are sequentially laminated, the second electrode 6 and the third electrode 10 are used.
By using a four-layer film in which a platinum film, a titanium film, a gold film, and a titanium film are sequentially laminated, it is possible to further increase the capacity density.

【0084】なお、前記実施例1では、前記第1層間絶
縁膜4あるいは第2層間絶縁膜8に容量開口部を形成し
た後に、第1容量絶縁膜5あるいは第2容量絶縁膜9を
形成したが、これに限らず、前記第1電極3上に直接第
1容量絶縁膜5を形成してもよい。
In the first embodiment, the first capacitor insulating film 5 or the second capacitor insulating film 9 is formed after the capacitor opening is formed in the first interlayer insulating film 4 or the second interlayer insulating film 8. However, the present invention is not limited to this, and the first capacitance insulating film 5 may be formed directly on the first electrode 3.

【0085】図9及び図10は前記実施例1の変形例の
概略構成を示す図であり、図9はMIM構造の容量素子
の平面図、図10は図9のB−B′線での模式断面図で
ある。
FIGS. 9 and 10 are diagrams showing a schematic configuration of a modification of the first embodiment. FIG. 9 is a plan view of a capacitance element having an MIM structure, and FIG. 10 is a view taken along a line BB 'in FIG. It is a schematic cross section.

【0086】図9及び図10において、1はGaAs基
板、2は絶縁膜、3は第1電極、3Aは第1電極3の配
線接続部、4は第1層間絶縁膜、5は第1容量絶縁膜、
6は第2電極、7は引き出し線、9は第2容量絶縁膜、
10は第3電極、11は第1保護膜、12は第1金属配
線、13は第2金属配線、14は第2保護膜(表面保護
膜)、15は中間配線、15Aは中間配線の配線接続
部、TH1は第1スルーホール、TH2は第2スルーホ
ール、TH3は第3スルーホール、TH4は第4スルー
ホール、TH5は第5スルーホールである。なお、図9
において、第1スルーホールTH1と第3スルーホール
TH3は重なっており、第1金属配線12の外周と第1
電極3の外周も重なっているとする。
9 and 10, 1 is a GaAs substrate, 2 is an insulating film, 3 is a first electrode, 3A is a wiring connection portion of the first electrode 3, 4 is a first interlayer insulating film, and 5 is a first capacitor. Insulating film,
6 is a second electrode, 7 is a lead wire, 9 is a second capacitance insulating film,
Reference numeral 10 denotes a third electrode, 11 denotes a first protective film, 12 denotes a first metal wiring, 13 denotes a second metal wiring, 14 denotes a second protective film (surface protective film), 15 denotes an intermediate wiring, and 15A denotes an intermediate wiring. The connection portion, TH1 is a first through hole, TH2 is a second through hole, TH3 is a third through hole, TH4 is a fourth through hole, and TH5 is a fifth through hole. Note that FIG.
In this case, the first through hole TH1 and the third through hole TH3 are overlapped, and the outer periphery of the first metal wiring 12 and the first through hole TH3 are overlapped.
It is assumed that the outer periphery of the electrode 3 also overlaps.

【0087】図9及び図10に示した前記MIM容量
は、トランジスタやインダクタ等(図示しない)が形成
されたGaAs基板1上に、金属膜からなる第1電極
3、絶縁膜からなる第1容量絶縁膜5、金属膜からなる
第2電極6、金属膜からなる中間配線15、絶縁膜から
なる第2容量絶縁膜9、金属膜からなる第3電極10を
積層し、第1電極3、第1容量絶縁膜5、第2電極6に
より構成される第1容量と、前記第2電極6上に、第1
層間絶縁膜4に形成された第5スルーホールTH5を介
した接続された中間配線15、第2容量絶縁膜9、第3
電極10により構成される第2容量が積層された2段構
成となっている。本実施例2では、前記第1電極3は、
チタン(Ti)膜、白金(Pt)膜、金(Au)膜、P
t膜、Ti膜を順次積層した5層膜からなり、前記第3
金属配線は、モリブデン(Mo)膜、Au膜、Mo膜、
TiW膜を順次積層した4層膜からなるものとする。ま
た、前記第1容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9は窒化
シリコン膜、酸かシリコン膜の積層膜からなるものとす
る。
The MIM capacitor shown in FIGS. 9 and 10 has a first electrode 3 made of a metal film and a first capacitor made of an insulating film on a GaAs substrate 1 on which a transistor, an inductor and the like (not shown) are formed. An insulating film 5, a second electrode 6 made of a metal film, an intermediate wiring 15 made of a metal film, a second capacitance insulating film 9 made of an insulating film, and a third electrode 10 made of a metal film are stacked. A first capacitor composed of a one-capacitance insulating film 5 and a second electrode 6;
The intermediate wiring 15 connected through the fifth through hole TH5 formed in the interlayer insulating film 4, the second capacitance insulating film 9, the third
It has a two-stage configuration in which the second capacitors constituted by the electrodes 10 are stacked. In the second embodiment, the first electrode 3
Titanium (Ti) film, platinum (Pt) film, gold (Au) film, P
a five-layer film in which a t film and a Ti film are sequentially laminated,
The metal wiring is a molybdenum (Mo) film, an Au film, a Mo film,
It is assumed that the film is formed of a four-layer film in which TiW films are sequentially laminated. Further, the first capacitance insulating film 5 and the second capacitance insulating film 9 are made of a laminated film of a silicon nitride film and an acid or silicon film.

【0088】前記第2容量の第3電極10は、前記実施
例1と同様に、前記第3電極上の第1保護膜11に形成
された第2スルーホールTH2を介して第1金属配線1
2と接続されている。また、前記第1金属配線12は、
前記第1電極3の配線接続部3A上に形成される第1ス
ルーホールTH1及び第3スルーホールTH3を介して
前記第1電極3とも電気的に接続されている。また、前
記第2電極6と接続された前記中間配線15には、前記
第1電極3の配線接続部3Aとは異なる位置に引き出さ
れた配線接続部15Aが設けられており、前記中間配線
15の前記配線接続部15A上に形成された第4スルー
ホールTH4を介して第2金属配線13と接続される。
As in the first embodiment, the third electrode 10 of the second capacitor is connected to the first metal wiring 1 via the second through hole TH2 formed in the first protective film 11 on the third electrode.
2 is connected. Further, the first metal wiring 12 is
The first electrode 3 is also electrically connected to the first electrode 3 via a first through hole TH1 and a third through hole TH3 formed on the wiring connection portion 3A of the first electrode 3. Further, the intermediate wiring 15 connected to the second electrode 6 is provided with a wiring connection portion 15A drawn out to a position different from the wiring connection portion 3A of the first electrode 3; Is connected to the second metal wiring 13 via a fourth through hole TH4 formed on the wiring connection part 15A.

【0089】図9及び図10に示したMIM容量では、
層間絶縁膜に容量開口部を設けずに、前記第1電極3上
に直接第1容量絶縁膜5及び第2電極6を形成し、前記
第2電極6と接続される中間配線15上の平坦な領域に
第2容量絶縁膜9及び第3電極10を形成しており、図
9に示すように、前記第1容量絶縁膜5及び第2電極6
全体が第1容量の容量として機能する部分(容量真性
部)となり、前記第2容量絶縁膜9及び第3電極10全
体が第2容量の容量として機能する部分(容量真性部)
となる。この場合においても、前記第2容量の容量真性
部は、前記第1容量の容量真性部より小さく、かつ第1
容量の容量真性部の内側に形成されている。
In the MIM capacitors shown in FIGS. 9 and 10,
A first capacitor insulating film 5 and a second electrode 6 are formed directly on the first electrode 3 without providing a capacitor opening in the interlayer insulating film, and a flat surface on an intermediate wiring 15 connected to the second electrode 6 is formed. The second capacitor insulating film 9 and the third electrode 10 are formed in a region where the first capacitor insulating film 5 and the second electrode 6 are formed as shown in FIG.
The whole becomes a portion (capacitance intrinsic portion) that functions as a capacitance of the first capacitance, and the entirety of the second capacitance insulating film 9 and the third electrode 10 functions as a capacitance of the second capacitance (capacitance intrinsic portion).
Becomes Also in this case, the capacitance intrinsic part of the second capacitance is smaller than the capacitance intrinsic part of the first capacitance, and
The capacitor is formed inside the intrinsic portion of the capacitor.

【0090】以下、図9及び図10に示したMIM容量
の製造方法について簡単に説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the MIM capacitor shown in FIGS. 9 and 10 will be briefly described.

【0091】まず、トランジスタ、インダクタ等が形成
されたGaAs基板1上に絶縁膜2を形成した後、前記
絶縁膜2上にイオンミリング法により、Ti膜、Pt
膜、Au膜、Pt膜、Ti膜を順次積層して配線接続部
3Aを有する第1電極3を形成する。前記第1電極3は
イオンミリング法の替わりにリフトオフ法で形成しても
よい。
First, after an insulating film 2 is formed on a GaAs substrate 1 on which a transistor, an inductor, etc. are formed, a Ti film, a Pt film, and a Pt film are formed on the insulating film 2 by an ion milling method.
A first electrode 3 having a wiring connection portion 3A is formed by sequentially laminating a film, an Au film, a Pt film, and a Ti film. The first electrode 3 may be formed by a lift-off method instead of the ion milling method.

【0092】次に、PCVD法により窒化シリコン膜、
シリコン酸化膜を積層し、続けてWSi膜を積層した
後、パターニングして前記酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜からなる第1容量絶縁膜5及び前記WSi膜からな
る第2電極6を形成する。
Next, a silicon nitride film is formed by the PCVD method,
After laminating a silicon oxide film and subsequently laminating a WSi film, patterning is performed to form a first capacitance insulating film 5 composed of the silicon oxide film and the silicon nitride film and a second electrode 6 composed of the WSi film.

【0093】次に、全面に第1層間絶縁膜4を形成し、
前記第2電極6上の第5スルーホールTH5及び前記第
1電極3の配線接続部3A上の第1スルーホールTH1
を開口し、Mo膜、Au膜、Mo膜、TiW膜を順次積
層した後、パターニングして配線接続部15Aを有する
中間配線15及び前記第1電極3の引き出し線7を形成
する。このとき、前記中間配線15の配線接続部15A
は前記第1電極3の配線接続部3Aと重ならない位置に
引き出す。
Next, a first interlayer insulating film 4 is formed on the entire surface,
A fifth through hole TH5 on the second electrode 6 and a first through hole TH1 on the wiring connection portion 3A of the first electrode 3
Are formed, and a Mo film, an Au film, a Mo film, and a TiW film are sequentially laminated, and then patterned to form the intermediate wiring 15 having the wiring connection portion 15A and the lead line 7 of the first electrode 3. At this time, the wiring connection portion 15A of the intermediate wiring 15
Is drawn out to a position where it does not overlap with the wiring connection portion 3A of the first electrode 3.

【0094】次に、PCVD法により窒化シリコン膜、
シリコン酸化膜を積層し、続けてMo膜、Au膜、Mo
膜を順次積層した後、パターニングして前記酸化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜からなる第2容量絶縁膜9及びM
o膜、Au膜、Mo膜からなる第3電極10を形成す
る。このとき、前記第2容量絶縁膜9及び第3電極10
が、前記第2電極6の内側で、かつ前記中間配線15の
平坦部に形成されるようにパターニングする。
Next, a silicon nitride film is formed by the PCVD method,
A silicon oxide film is laminated, followed by a Mo film, an Au film, and a Mo film.
After sequentially stacking the films, patterning is performed, and the second capacitor insulating film 9 and the second capacitor insulating film 9 each including the silicon oxide film and the silicon nitride film
A third electrode 10 made of an o film, an Au film, and a Mo film is formed. At this time, the second capacitance insulating film 9 and the third electrode 10
Is patterned inside the second electrode 6 and on the flat portion of the intermediate wiring 15.

【0095】次に、全面に第1保護膜11を形成し、前
記第3電極10上の第2スルーホールTH2、前記引き
出し線7上の第3スルーホールTH3、及び前記中間配
線15の配線接続部15A上の第4スルーホールTH4
を開口し、Mo膜、Au膜を順次積層した後、パターニ
ングして第1金属配線12及び第2金属配線13を形成
する。前記第1金属配線12は、前記第2スルーホール
TH2を介して第3電極10と接続されるとともに、前
記第3スルーホールTH3を介して、前記第1電極3か
ら引き出された前記引き出し線7と接続される。また、
前記第2金属配線13は、前記第4スルーホールTH4
を介して前記中間配線15と接続される。そのため、前
記第1金属配線12と第2金属配線13の間に、並列に
接続された前記第1容量及び第2容量がGaAs基板1
上に積層されることになり、前記MIM容量を前記Ga
As基板1上に形成した時に単位面積当たりで得られる
容量値(容量密度)を高くすることができる。そのた
め、前記MIM容量の形成面積を小さくして、半導体集
積回路装置を小型化することができる。
Next, a first protective film 11 is formed on the entire surface, and the second through hole TH2 on the third electrode 10, the third through hole TH3 on the lead wire 7, and the wiring connection of the intermediate wiring 15 are formed. Fourth through hole TH4 on part 15A
Is formed, and a Mo film and an Au film are sequentially laminated and then patterned to form a first metal wiring 12 and a second metal wiring 13. The first metal wiring 12 is connected to the third electrode 10 via the second through hole TH2, and the lead wire 7 drawn from the first electrode 3 via the third through hole TH3. Connected to Also,
The second metal wiring 13 is connected to the fourth through hole TH4.
Is connected to the intermediate wiring 15. Therefore, the first and second capacitors connected in parallel between the first metal wiring 12 and the second metal wiring 13 are connected to the GaAs substrate 1.
And the MIM capacitor is connected to the Ga
The capacitance value (capacity density) obtained per unit area when formed on the As substrate 1 can be increased. Therefore, the area for forming the MIM capacitor can be reduced, and the size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0096】さらに、前記第1電極3及び中間配線15
がアルミニウム(Al)膜を含まないので、それぞれの
表面に突起(ヒロック)が発生することがなく、前記第
1容量絶縁膜5及び第2容量絶縁膜9を、ともに薄膜化
することができ容量密度を高くすることができる。例え
ば、前記第1容量及び第2容量のそれぞれの容量密度を
約300pF/mm2から500pF/mm2とすること
ができるので、前記GaAs基板1上に形成したときに
単位面積当たりで得られる容量値(容量密度)が約60
0pF/mm2から1000pF/mm2のMIM容量を
得ることができる。そのため、前記MIM容量の形成面
積をさらに縮小して、半導体集積回路装置を小型化する
ことができる。
Further, the first electrode 3 and the intermediate wiring 15
Does not include an aluminum (Al) film, no projections (hillocks) are generated on the respective surfaces, and both the first capacitance insulating film 5 and the second capacitance insulating film 9 can be reduced in thickness. Density can be increased. For example, it is possible to each of capacity density of the first capacitor and the second capacitor from about 300 pF / mm 2 and 500 pF / mm 2, obtained per unit area at the time of forming on the GaAs substrate 1 volume Value (capacity density) is about 60
An MIM capacity of 0 pF / mm 2 to 1000 pF / mm 2 can be obtained. Therefore, the formation area of the MIM capacitor can be further reduced, and the size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0097】また、前記第1電極3の第1容量絶縁膜5
との界面、及び前記中間配線15の第2容量絶縁膜9と
の界面には、それぞれチタン(Ti)を含む金属膜が形
成されているため、前記第1電極3と第1容量絶縁膜5
の接着性、及び前記中間配線15と第2容量絶縁膜9の
接着性が向上し、製造歩留まりが向上する。
The first capacitance insulating film 5 of the first electrode 3
Since the metal film containing titanium (Ti) is formed at the interface between the first electrode 3 and the first capacitor insulating film 5 at the interface between the first electrode 3 and the first capacitor insulating film 5, respectively.
And the adhesiveness between the intermediate wiring 15 and the second capacitor insulating film 9 are improved, and the production yield is improved.

【0098】また、前記実施例1の場合、前記第1層間
絶縁膜4を先に形成し、前記第1層間絶縁膜4に第1容
量開口部CO1を設け、その内部に第1容量絶縁膜5を
形成しており、前記第1容量開口部CO1の外周部分
で、前記第1容量絶縁膜5が前記第1層間絶縁膜4上に
乗り上げる形になるため、前記第1容量の容量真性部の
外周付近で膜厚が不均一になり前記MIM容量の信頼性
が低下する可能性がある。そのため、図9及び図10に
示したMIM容量のように、前記第1電極3上に先に第
1容量絶縁膜5及び第2電極6を形成することにより、
前記第1容量絶縁膜5の外周部分においても膜厚を均一
にすることができ、MIM容量の信頼性の低下を防ぐこ
とができる。
In the case of the first embodiment, the first interlayer insulating film 4 is formed first, a first capacitor opening CO1 is provided in the first interlayer insulating film 4, and the first capacitor insulating film is formed therein. 5, the first capacitance insulating film 5 runs over the first interlayer insulating film 4 at the outer peripheral portion of the first capacitance opening CO1, so that the capacitance intrinsic portion of the first capacitance is formed. There is a possibility that the film thickness becomes non-uniform near the outer periphery of the MIM and the reliability of the MIM capacitor is reduced. Therefore, as in the case of the MIM capacitor shown in FIGS. 9 and 10, by forming the first capacitance insulating film 5 and the second electrode 6 on the first electrode 3 first,
The film thickness can be made uniform even at the outer peripheral portion of the first capacitance insulating film 5, and the reliability of the MIM capacitor can be prevented from lowering.

【0099】(実施例2)図11及び図12は本発明に
よる実施例2のMIM構造の容量素子を有する半導体装
置の概略構成を示す平面図及び模式断面図であり、図1
1は平面図、図12は図11のC−C′線断面図であ
る。なお、図11の平面図では、半導体基板上に積層さ
れる絶縁膜は省略しており、前記MIM容量の電極とな
る金属膜及び、金属配線の構成を示している。
(Embodiment 2) FIGS. 11 and 12 are a plan view and a schematic cross-sectional view, respectively, showing a schematic configuration of a semiconductor device having a MIM structure capacitive element according to Embodiment 2 of the present invention.
1 is a plan view, and FIG. 12 is a sectional view taken along line CC 'of FIG. Note that, in the plan view of FIG. 11, the insulating film laminated on the semiconductor substrate is omitted, and the configuration of the metal film serving as the electrode of the MIM capacitor and the configuration of the metal wiring are shown.

【0100】図11及び図12において、CO1は第1
容量開口部、CO2は第2容量開口部、CO3は第3容
量開口部、TH1は第1スルーホール、TH2は第2ス
ルーホール、TH6は第6スルーホール、TH7は第7
スルーホール、TH8は第8スルーホール、TH9は第
9スルーホール、1はGaAs基板、2は絶縁膜、3は
第1電極、3Aは第1電極3の配線接続部、4は第1層
間絶縁膜、5は第1容量絶縁膜、6は第2電極、6Aは
第2電極6の配線接続部、7は第1引き出し線、8は第
2層間絶縁膜、9は第2容量絶縁膜、10は第3電極、
10Aは第3電極10の配線接続部、11は第1保護
膜、12は第1金属配線、13は第2金属配線、14は
第2保護膜(表面保護膜)、16は第2引き出し線、1
7は第3層間絶縁膜、18は第3容量絶縁膜、19は第
4電極である。図11において、第1スルーホールTH
1、第6スルーホールTH6、第8スルーホールTH8
は同じ位置に形成されているため重ねて示しており、前
記第7スルーホールTH7、第9スルーホールTH9も
同様に重ねて示してある。
In FIGS. 11 and 12, CO1 is the first
A capacitor opening, CO2 is a second capacitor opening, CO3 is a third capacitor opening, TH1 is a first through hole, TH2 is a second through hole, TH6 is a sixth through hole, and TH7 is a seventh.
Through hole, TH8 is an eighth through hole, TH9 is a ninth through hole, 1 is a GaAs substrate, 2 is an insulating film, 3 is a first electrode, 3A is a wiring connection portion of the first electrode 3, 4 is a first interlayer insulation. A film, 5 is a first capacitance insulating film, 6 is a second electrode, 6A is a wiring connection portion of the second electrode 6, 7 is a first lead wire, 8 is a second interlayer insulating film, 9 is a second capacitance insulating film, 10 is a third electrode,
10A is a wiring connection portion of the third electrode 10, 11 is a first protective film, 12 is a first metal wiring, 13 is a second metal wiring, 14 is a second protective film (surface protective film), and 16 is a second lead wire. , 1
7 is a third interlayer insulating film, 18 is a third capacitance insulating film, and 19 is a fourth electrode. In FIG. 11, the first through hole TH
1, sixth through hole TH6, eighth through hole TH8
Are formed in the same position and are shown in an overlapping manner, and the seventh through-hole TH7 and the ninth through-hole TH9 are also shown in an overlapping manner.

【0101】本実施例2のMIM容量は、図11及び図
12に示すように、GaAs基板1上に形成された第1
電極3上に、第1容量絶縁膜5、第2電極6、第2容量
絶縁膜9、第3電極10、第3容量絶縁膜18、第4電
極19が順次積層されている。前記第1電極3、第2電
極6、第3電極10、第4電極19のそれぞれは金属膜
からなり、前記第1容量絶縁膜5、第2容量絶縁膜9、
第3容量絶縁膜18のそれぞれは絶縁膜からなり、第1
電極3、第1容量絶縁膜5、第2電極6からなる第1容
量と、第2電極6、第2容量絶縁膜9、第3電極10か
らなる第2容量と、第3電極10、第3容量絶縁膜1
8、第4電極19からなる第3容量がGaAs基板1上
に積層された3段構成のMIM容量である。本実施例2
のMIM容量の基本的な構成は、前記実施例1の2段構
成のMIM容量と同様であるため、その詳細な説明は省
略する。
As shown in FIGS. 11 and 12, the MIM capacitor according to the second embodiment has the first MIM capacitor formed on the GaAs substrate 1.
On the electrode 3, a first capacitance insulating film 5, a second electrode 6, a second capacitance insulating film 9, a third electrode 10, a third capacitance insulating film 18, and a fourth electrode 19 are sequentially laminated. Each of the first electrode 3, the second electrode 6, the third electrode 10, and the fourth electrode 19 is made of a metal film, and the first capacitance insulating film 5, the second capacitance insulating film 9,
Each of the third capacitance insulating films 18 is formed of an insulating film,
A first capacitor including the electrode 3, the first capacitor insulating film 5, and the second electrode 6, a second capacitor including the second electrode 6, the second capacitor insulating film 9, and the third electrode 10, a third capacitor 10, 3 capacitance insulating film 1
The third capacitance composed of the eighth and fourth electrodes 19 is a three-stage MIM capacitance laminated on the GaAs substrate 1. Example 2
Is basically the same as the two-stage MIM capacitor of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0102】本実施例2のMIM容量では、図11に示
すように、第3容量開口部CO3は第2容量開口部CO
2の内側に形成され、前記第2容量開口部CO2は第1
容量開口部CO1の内側に形成される。
In the MIM capacitor according to the second embodiment, as shown in FIG. 11, the third capacitor opening CO3 is connected to the second capacitor opening CO3.
2 and the second capacitor opening CO2 is formed in the first
It is formed inside the capacitor opening CO1.

【0103】また、図12に示すように、前記第4電極
19は、前記第4電極19上に形成される第1保護膜1
1に開口された第2スルーホールTH2を介して第1金
属配線12と接続され、前記第2電極6は、配線接続部
6A上に形成された第7スルーホールTH7により引き
出された第2引き出し線16が前記第2引き出し線16
上に形成される第9スルーホールTH9を介して前記第
1金属配線12と接続されている。
As shown in FIG. 12, the fourth electrode 19 is formed on the first protective film 1 formed on the fourth electrode 19.
The second electrode 6 is connected to the first metal wiring 12 through the second through hole TH2 opened to the first through hole 1, and the second lead 6 is drawn out by the seventh through hole TH7 formed on the wiring connection portion 6A. The line 16 is the second lead line 16
It is connected to the first metal wiring 12 via a ninth through hole TH9 formed above.

【0104】一方、前記第1電極3の配線接続部3A上
の第1スルーホールTH1により引き出された第1引き
出し線7は、第6スルーホールTH6を介して前記第3
電極10の配線接続部10Aに接続されるとともに、前
記第3電極10は、配線接続部10A上に形成された第
8スルーホールTH8を介して第2金属配線13と接続
される。すなわち、前記第1容量、第2容量、第3容量
の3つの容量が並列に接続され、前記GaAs基板1上
に積層されている。
On the other hand, the first lead-out line 7 drawn out through the first through-hole TH1 on the wiring connection portion 3A of the first electrode 3 passes through the third through-hole TH6.
The third electrode 10 is connected to the second metal wiring 13 via an eighth through-hole TH8 formed on the wiring connection part 10A, while being connected to the wiring connection part 10A of the electrode 10. That is, the first capacitance, the second capacitance, and the third capacitance are connected in parallel, and are stacked on the GaAs substrate 1.

【0105】本実施例2のMIM容量のように並列に接
続される前記第1容量、第2容量、第3容量を前記Ga
As基板1上に積層することにより、前記GaAs基板
1上に形成した時に単位面積当たりで得られる容量値
(容量密度)を高くすることができる。そのため、前記
MIM容量の形成面積を小さくして、半導体装置を小型
化することができる。
Like the MIM capacitor of the second embodiment, the first, second and third capacitors connected in parallel
By laminating on the As substrate 1, the capacitance value (capacity density) obtained per unit area when formed on the GaAs substrate 1 can be increased. Therefore, the area for forming the MIM capacitor can be reduced, and the semiconductor device can be downsized.

【0106】また、前記第2容量の容量真性部は前記第
1容量の容量真性部より小さく、かつ第1容量の容量真
性部の内側に形成されており、同様に、前記第3容量の
容量真性部は、前記第2容量の容量真性部より小さく、
かつ第2容量の容量真性部の内側に形成されている。そ
のため、それぞれの容量の容量真性部が平坦になるた
め、それぞれの容量の容量絶縁膜の膜質及び膜厚を均一
に形成できるために、容量の破壊耐圧、信頼度が向上す
る。
The capacitance intrinsic portion of the second capacitance is smaller than the capacitance intrinsic portion of the first capacitance and is formed inside the capacitance intrinsic portion of the first capacitance. The intrinsic portion is smaller than the capacitive intrinsic portion of the second capacitor,
And it is formed inside the capacitance intrinsic portion of the second capacitance. As a result, the capacitance intrinsic portion of each capacitor becomes flat, and the quality and thickness of the capacitance insulating film of each capacitor can be made uniform, so that the breakdown voltage and reliability of the capacitor are improved.

【0107】また、前記第1電極3を、Au膜を含む積
層膜とし、前記第1容量絶縁膜5との界面に、Ti膜、
TiW膜、TiN膜等のチタン(Ti)を含む金属膜を
形成することにより、従来のアルミニウム(Al)電極
のような突起(ヒロック)の発生を防ぎ、前記第1容量
絶縁膜5の膜厚を薄くできるので、前記MIM容量の容
量密度を高くすることができる。そのため、前記MIM
容量の形成面積を小さくし、半導体装置を小型化するこ
とができる。このとき、前記チタン(Ti)を含む金属
膜と、Au膜との間に、Mo膜や、Pt膜を挿入しても
良い。
The first electrode 3 is a laminated film including an Au film, and a Ti film,
By forming a metal film containing titanium (Ti) such as a TiW film or a TiN film, a projection (hillock) like a conventional aluminum (Al) electrode is prevented from being generated, and the thickness of the first capacitance insulating film 5 is reduced. Can be reduced, so that the capacity density of the MIM capacitor can be increased. Therefore, the MIM
The formation area of the capacitor can be reduced, and the size of the semiconductor device can be reduced. At this time, a Mo film or a Pt film may be inserted between the metal film containing titanium (Ti) and the Au film.

【0108】また、前記実施例1と同様に、最上層に形
成される前記第4電極19と第1金属配線12が別々に
形成されており、前記第1金属配線12をMo膜、Au
膜を順次積層した2層膜で形成し、前記第4電極19を
Au膜を含む積層膜とすることにより、外部からの水分
等の侵入による、前記第1金属配線12の腐食からの進
行を前記第4電極19上で阻止することができ、前記M
IM容量の信頼度の低下を防ぐことができる。
Further, similarly to the first embodiment, the fourth electrode 19 formed on the uppermost layer and the first metal wiring 12 are separately formed, and the first metal wiring 12 is formed of a Mo film, Au.
The second electrode 19 is formed of a two-layer film in which films are sequentially stacked, and the fourth electrode 19 is a stacked film including an Au film. Blocking on the fourth electrode 19, the M
It is possible to prevent a decrease in the reliability of the IM capacity.

【0109】なお、前記実施例2では、4層の金属膜を
積層させた3段構成のMIM容量について説明したが、
これに限らず、一般にnを3以上の整数とする第1電極
から第n電極までのn層の電極を積層したMIM容量に
おいても、前記第1電極から第n電極間でのうち、第2
m−1電極(mは1から(n+1)/2までの整数)同
士を電気的に接続し、第2m同士を電気的に接続しても
良い。ここで、前記nが3の場合は、前記実施例1で説
明したような構成のMIM容量となり、前記第2m電極
に該当する電極が第2電極のみであるが、前記第2電極
自身が前記第2m電極同士の電気的接続を満たしてい
る。
In the second embodiment, a three-stage MIM capacitor in which four metal films are stacked has been described.
However, the present invention is not limited to this. In general, in an MIM capacitor in which n layers of electrodes from the first electrode to the n-th electrode, where n is an integer of 3 or more, the second electrode among the first to n-th electrodes is
The m-1 electrodes (m is an integer from 1 to (n + 1) / 2) may be electrically connected to each other, and the second m may be electrically connected to each other. Here, when n is 3, the MIM capacitor has the configuration as described in the first embodiment, and the only electrode corresponding to the second m electrode is the second electrode. The electrical connection between the second m electrodes is satisfied.

【0110】前記n層の電極を積層したMIM容量の場
合、半導体基板上に順次積層される第1電極から第n電
極までの各電極の配線接続部を、第2m−1電極の各電
極の配線接続部同士が重なるようにして、前記第2m−
1電極同士の電気的接続を各電極間の層間絶縁膜に形成
されるスルーホールを介して行い、前記第2m−1電極
の各電極の配線接続部と重ならない位置で第2m電極の
各電極の配線接続部同士が重なるようにして、前記第2
m電極同士の電気的接続を各電極間の層間絶縁膜に形成
されるスルーホールを介して行い、最上層の第n電極
は、前記第n電極上の第1保護絶縁膜に設けられたスル
ーホールを介して接続される第1金属配線により、第n
−2電極と接続し、第n−1電極を第2金属配線と接続
することにより、並列に接続されたn−1個の容量を前
記半導体基板上に積層したMIM容量となり、半導体基
板上に形成した時に単位面積当たりで得られる容量値
(容量密度)を高くすることができる。そのため、前記
MIM容量の形成面積を小さくし、半導体装置を小型化
することができる。
In the case of the MIM capacitor in which the n layers of electrodes are stacked, the wiring connection portion of each electrode from the first electrode to the nth electrode sequentially stacked on the semiconductor substrate is connected to each of the 2m-1 electrodes. The 2m-
One electrode is electrically connected to each other through a through hole formed in an interlayer insulating film between the electrodes, and each electrode of the second m electrode is placed at a position not overlapping with a wiring connection portion of each electrode of the second m-1 electrode. So that the wiring connection portions of
The m-electrodes are electrically connected to each other through through holes formed in the interlayer insulating film between the electrodes, and the n-th electrode in the uppermost layer is connected to the through-hole provided in the first protective insulating film on the n-th electrode. The first metal wiring connected via the hole allows the n-th metal wiring
-2 electrode, and the n-1th electrode with the second metal wiring, thereby forming an MIM capacitor in which n-1 capacitors connected in parallel are stacked on the semiconductor substrate. The capacitance value (capacity density) obtained per unit area when formed can be increased. Therefore, the formation area of the MIM capacitor can be reduced, and the semiconductor device can be downsized.

【0111】また、第k電極、第k容量絶縁膜、第k+
1容量(kは2からn−1までの整数)からなる第k容
量の容量真性部が、その下層の第k−1電極、第k−1
容量絶縁膜、第k電極からなる第k−1容量の容量真性
部より小さく、かつ第k−1容量の容量真性部の内側に
形成することで、それぞれの容量の容量真性部が平坦に
なり、それそれの容量の容量真性部において、容量絶縁
膜の膜質及び膜厚を均一に形成できるため、前記MIM
容量の破壊耐圧、信頼度が向上する。
The k-th electrode, the k-th capacitance insulating film, and the k +
The capacitance intrinsic portion of the k-th capacitor composed of one capacitor (k is an integer from 2 to n-1) is the k-1st electrode and k-1
By forming the capacitor insulating film and the capacitance intrinsic portion of the (k-1) th capacitance composed of the kth electrode and inside the capacitance intrinsic portion of the (k-1) th capacitance, the capacitance intrinsic portion of each capacitance becomes flat. Since the film quality and thickness of the capacitance insulating film can be made uniform in the capacitance intrinsic portion of each capacitance, the MIM
The breakdown voltage and reliability of the capacitor are improved.

【0112】また、前記第1電極3を、Au膜を含む積
層膜とし、前記第1容量絶縁膜5との界面に、Ti膜、
TiW膜、TiN膜等のチタン(Ti)を含む金属膜を
形成することにより、従来のアルミニウム(Al)電極
のような突起(ヒロック)の発生を防ぎ、前記第1容量
絶縁膜5の膜厚を薄くできるので、前記MIM容量の容
量密度を高くすることができる。そのため、前記MIM
容量の形成面積を小さくし、半導体装置を小型化するこ
とができる。このとき、前記チタン(Ti)を含む金属
膜と、Au膜との間に、Mo膜や、Pt膜を挿入しても
良い。
The first electrode 3 is a laminated film including an Au film, and a Ti film,
By forming a metal film containing titanium (Ti) such as a TiW film or a TiN film, a projection (hillock) like a conventional aluminum (Al) electrode is prevented from being generated, and the thickness of the first capacitance insulating film 5 is reduced. Can be reduced, so that the capacity density of the MIM capacitor can be increased. Therefore, the MIM
The formation area of the capacitor can be reduced, and the size of the semiconductor device can be reduced. At this time, a Mo film or a Pt film may be inserted between the metal film containing titanium (Ti) and the Au film.

【0113】また、最上層の第n電極と第1金属配線を
別々に形成し、前記第1金属配線をMo膜、Au膜を順
次積層した2層膜で形成し、前記第n電極をAu膜を含
む積層膜とすることにより、外部からの水分等の侵入に
よる、前記第1金属配線からの腐食の進行を前記第n電
極上で阻止することができ、前記MIM容量の信頼度の
低下を防ぐことができる。
The uppermost n-th electrode and the first metal wiring are separately formed, the first metal wiring is formed of a two-layer film in which a Mo film and an Au film are sequentially laminated, and the n-th electrode is formed of Au. By forming a laminated film including a film, the progress of corrosion from the first metal wiring due to intrusion of moisture or the like from the outside can be prevented on the n-th electrode, and the reliability of the MIM capacitor decreases. Can be prevented.

【0114】(実施例3)図13及び図14は、本発明
による実施例3のMIM構造の容量素子を有する半導体
装置の概略構成を示す図で、図13は平面図、図14は
図13のD−D′線での模式断面図である。なお、図1
3の平面図は、本実施例3のMIM構造を有する容量素
子部分を、表面保護膜を省略して示している。
(Embodiment 3) FIGS. 13 and 14 are diagrams showing a schematic configuration of a semiconductor device having a MIM-structured capacitive element according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 13 is a plan view, and FIG. FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line DD ′ of FIG. FIG.
The plan view of No. 3 shows the capacitive element portion having the MIM structure of the third embodiment, omitting the surface protection film.

【0115】図13及び図14において、1はGaAs
基板、2は絶縁膜、20は下部電極(第1電極)、21
は層間絶縁膜、22は容量絶縁膜、23は上部電極(第
2電極)、11は第1保護膜、12は第1金属配線、1
3は第2金属配線、14は第2保護膜(表面保護膜)、
TH2は第2スルーホール、TH10は第10スルーホ
ール、TH11は第11スルーホールである。
In FIGS. 13 and 14, 1 is GaAs.
Substrate, 2 is an insulating film, 20 is a lower electrode (first electrode), 21
Is an interlayer insulating film, 22 is a capacitive insulating film, 23 is an upper electrode (second electrode), 11 is a first protective film, 12 is a first metal wiring,
3 is a second metal wiring, 14 is a second protective film (surface protective film),
TH2 is a second through hole, TH10 is a tenth through hole, and TH11 is an eleventh through hole.

【0116】本実施例3のMIM容量は、図13及び図
14に示すように、GaAs基板1上に、下部電極(第
1電極)20、容量絶縁膜22、上部電極(第2電極)
23を順次積層した従来の1段構成ものと同様であり、
前記上部電極23は、前記上部電極23上の第1保護膜
11を開口した第2スルーホールTH2を介して接続さ
れる第1金属配線12により前記GaAs基板1上の他
の素子と接続され、前記下部電極(第1電極)20は、
前記層間絶縁膜21及び第1保護膜11を開口した第1
1スルーホールTH11を介して接続される第2金属配
線13により、前記GaAs基板1上の他の素子と接続
される。
As shown in FIGS. 13 and 14, the MIM capacitor of the third embodiment has a lower electrode (first electrode) 20, a capacitor insulating film 22, and an upper electrode (second electrode) on a GaAs substrate 1.
23, which is the same as the conventional one-stage configuration in which
The upper electrode 23 is connected to another element on the GaAs substrate 1 by a first metal wiring 12 connected via a second through hole TH2 opening the first protective film 11 on the upper electrode 23, The lower electrode (first electrode) 20 is
A first opening formed in the interlayer insulating film 21 and the first protection film 11;
The second metal wiring 13 connected via one through hole TH11 connects to another element on the GaAs substrate 1.

【0117】本実施例3のMIM容量においても、前記
上部電極(第2電極)23と第1金属配線12が別々に
形成されており、前記第1金属配線12をMo膜、Au
膜を順次積層した2層膜で形成し、前記上部電極(第2
電極)23をAu膜を含む積層膜とすることにより、外
部からの水分等の侵入による、前記第1金属配線12の
腐食からの進行を前記上部電極(第2電極)23上で阻
止することができ、前記MIM容量の信頼度の低下を防
ぐことができる。
Also in the MIM capacitor of the third embodiment, the upper electrode (second electrode) 23 and the first metal wiring 12 are separately formed, and the first metal wiring 12 is formed of a Mo film, Au.
The film is formed of a two-layer film in which films are sequentially laminated, and the upper electrode (second
By forming the electrode 23 as a laminated film including an Au film, progress of the first metal wiring 12 from corrosion due to intrusion of moisture or the like from the outside is prevented on the upper electrode (second electrode) 23. Therefore, it is possible to prevent the reliability of the MIM capacitor from decreasing.

【0118】また、前記下部電極(第1電極)20を、
Au膜を含む積層膜とし、前記容量絶縁膜22との界面
に、Ti膜、TiW膜、TiN膜等のチタン(Ti)を
含む金属膜を形成することにより、従来のアルミニウム
(Al)電極のような突起(ヒロック)の発生を防ぎ、
前記容量絶縁膜22の膜厚を薄くできるので、前記MI
M容量を、GaAs基板1上に形成した時に単位面積当
たりで得られる容量値(容量密度)を高くすることがで
きる。そのため、前記MIM容量の形成面積を小さく
し、半導体装置を小型化することができる。このとき、
前記チタン(Ti)を含む金属膜と、Au膜との間に、
Mo膜や、Pt膜を挿入しても良い。
The lower electrode (first electrode) 20 is
By forming a metal film containing titanium (Ti) such as a Ti film, a TiW film, and a TiN film at an interface with the capacitance insulating film 22 as a laminated film including an Au film, a conventional aluminum (Al) electrode is formed. Preventing the occurrence of such hillocks,
Since the thickness of the capacitor insulating film 22 can be reduced, the MI
When the M capacitor is formed on the GaAs substrate 1, a capacitance value (capacity density) obtained per unit area can be increased. Therefore, the formation area of the MIM capacitor can be reduced, and the semiconductor device can be downsized. At this time,
Between the metal film containing titanium (Ti) and the Au film,
A Mo film or a Pt film may be inserted.

【0119】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることはもちろんである。
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be variously modified without departing from the scope of the invention. Of course.

【0120】例えば、GaAs基板上に形成したHBT
(Hetero Bipolar Transistor)と容量素子、抵抗素子
を集積化した回路装置においても、前記容量素子に本発
明のMIM構造の容量素子を用いることにより、前記回
路装置の小型化、及び製造コストの低減が可能である。
なお、本発明における半導体集積回路装置は、素子の数
の多い、いわゆる大規模の集積回路に限らず、2個以上
の素子が同一の半導体基板上に形成されている場合も含
む。
For example, an HBT formed on a GaAs substrate
(Hetero Bipolar Transistor) and a capacitance element, even in a circuit device in which a resistance element is integrated, by using the capacitance element having the MIM structure of the present invention for the capacitance element, the circuit device can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced. It is possible.
The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is not limited to a so-called large-scale integrated circuit having a large number of elements, but includes a case where two or more elements are formed on the same semiconductor substrate.

【0121】[0121]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0122】(1)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置を小型化することができる。
(1) The size of a semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitive element can be reduced.

【0123】(2)MIM構造の容量素子を半導体基板
上に形成した時に単位面積当たりで得られる容量値(容
量密度)を向上させることができる。
(2) It is possible to improve the capacitance value (capacity density) obtained per unit area when a capacitor having the MIM structure is formed on a semiconductor substrate.

【0124】(3)MIM構造の容量素子を有する半導
体集積回路装置を小型化し、前記半導体集積回路装置の
製造コストを低減させることができる。
(3) The size of the semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による実施例1のMIM構造の容量素子
を有する半導体集積回路装置の概略構成を示す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitive element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A′線での模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図3】本実施例1のMIM構造の容量素子の各製造工
程における平面図である。
FIG. 3 is a plan view in each manufacturing step of the capacitive element having the MIM structure according to the first embodiment.

【図4】本実施例1のMIM構造の容量素子の各製造工
程における平面図である。
FIG. 4 is a plan view in each manufacturing step of the capacitive element having the MIM structure according to the first embodiment.

【図5】本実施例1のMIM構造の容量素子の各製造工
程における平面図である。
FIG. 5 is a plan view in each manufacturing step of the capacitive element having the MIM structure according to the first embodiment.

【図6】本実施例1のMIM構造の容量素子の作用効果
を説明するための平面図である。
FIG. 6 is a plan view for explaining the function and effect of the MIM structure capacitive element according to the first embodiment.

【図7】本実施例1のMIM構造の容量素子の変形例を
示す模式断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modification example of the MIM structure capacitive element according to the first embodiment.

【図8】本実施例1のMIM構造の容量素子を搭載した
半導体集積回路装置の概略構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device equipped with a MIM structure capacitive element according to the first embodiment.

【図9】前記実施例1のMIM構造の容量素子の変形例
の概略構成を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view illustrating a schematic configuration of a modified example of the MIM structure capacitive element according to the first embodiment.

【図10】図9のB−B′線での模式断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【図11】本発明による実施例2のMIM構造の容量素
子を有する半導体集積回路装置の概略構成を示す平面図
である。
FIG. 11 is a plan view illustrating a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitive element according to a second embodiment of the present invention.

【図12】図11のC−C′線での模式断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 11;

【図13】本発明による実施例3のMIM構造の容量素
子を有する半導体集積回路装置の概略構成を示す平面図
である。
FIG. 13 is a plan view illustrating a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitive element according to a third embodiment of the present invention.

【図14】図13のD−D′線での模式断面図である。FIG. 14 is a schematic sectional view taken along line DD ′ of FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…GaAs基板、2…絶縁膜、3…第1電極、3A…
第1電極3の配線接続部、4…第1層間絶縁膜、5…第
1容量絶縁膜、6…第2電極、6A…第2電極6の配線
接続部、7…引き出し線(第1引き出し線)、7A…引
き出し線7の配線部、8…第2層間絶縁膜、9…第2容
量絶縁膜、10…第3電極、10A…第3電極10の配
線接続部、11…第1保護膜、12…第1金属配線、1
3…第2金属配線、14…第2保護膜(表面保護膜)、
15…中間配線、15A…中間配線15の配線接続部、
16…第2引き出し線、17…第3層間絶縁膜、18…
第3容量絶縁膜、19…第4電極、20…下部電極(第
1電極)、21…層間絶縁膜、22…容量絶縁膜、23
…上部電極(第2電極)、CO1…第1容量開口部、C
O2…第2容量開口部、CO3…第3容量開口部、TH
1…第1スルーホール、TH2…第2スルーホール、T
H3…第3スルーホール、TH4…第4スルーホール、
TH5…第5スルーホール、TH6…第6スルーホー
ル、TH7…第7スルーホール、TH8…第8スルーホ
ール、TH9…第9スルーホール、TH10…第10ス
ルーホール、TH11…第11スルーホール、C1…第
1MIM容量、C2…第2MIM容量、F1,F2…電
界効果型トランジスタ、L1,L2,L3…インダク
タ、P1,P2,P3,P4,P5,P6…ボンディン
グパッド、W1,W2,W3,W4…金属配線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... GaAs substrate, 2 ... insulating film, 3 ... 1st electrode, 3A ...
Wiring connection part of first electrode 3, 4 ... first interlayer insulating film, 5 ... first capacitance insulating film, 6 ... second electrode, 6A ... wiring connection part of second electrode 6, 7 ... lead wire (first lead wire) , 7A: wiring portion of lead wire 7, 8: second interlayer insulating film, 9: second capacitance insulating film, 10: third electrode, 10A: wiring connecting portion of third electrode 10, 11: first protection Film, 12 first metal wiring, 1
3 ... second metal wiring, 14 ... second protective film (surface protective film),
15: Intermediate wiring, 15A: Wiring connection part of intermediate wiring 15,
16 second lead, 17 third interlayer insulating film, 18
Third capacitance insulating film, 19: fourth electrode, 20: lower electrode (first electrode), 21: interlayer insulating film, 22: capacitive insulating film, 23
... upper electrode (second electrode), CO1 ... first capacitor opening, C
O2: second capacitance opening, CO3: third capacitance opening, TH
1: first through hole, TH2: second through hole, T
H3: third through hole, TH4: fourth through hole,
TH5: fifth through hole, TH6: sixth through hole, TH7: seventh through hole, TH8: eighth through hole, TH9: ninth through hole, TH10: tenth through hole, TH11: eleventh through hole, C1 ... First MIM capacitance, C2 ... Second MIM capacitance, F1, F2 ... Field effect transistors, L1, L2, L3 ... Inductors, P1, P2, P3, P4, P5, P6 ... Bonding pads, W1, W2, W3, W4 ... metal wiring.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、第1金属膜、第1絶縁
膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜を順次積層し
てなり、 前記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接続され、前記
第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される
第1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜
からなる第2容量が並列に接続されており、 前記第2容量の容量として機能する容量真性部が、前記
第1容量の容量として機能する容量真性部の内側に設け
られていることを特徴とするMIM構造の容量素子。
A first metal film, a first insulating film, a second metal film, a second insulating film, and a third metal film sequentially laminated on a semiconductor substrate, wherein the first metal film and the third metal film are stacked; The films are electrically connected to each other, and a first capacitor including the first metal film, the first insulating film, and the second metal film, and a first capacitor including the second metal film, the second insulating film, and the third metal film. An MIM structure, wherein two capacitances are connected in parallel, and a capacitance intrinsic portion functioning as the capacitance of the second capacitance is provided inside the capacitance intrinsic portion functioning as the capacitance of the first capacitance. Capacitive element.
【請求項2】 半導体基板上に、n層(nは3以上の整
数)の第1金属膜乃至第n金属膜が、それぞれの金属膜
間にn−1層の第1絶縁膜乃至第n−1絶縁膜を介在し
て積層されており、 前記第1金属膜乃至第n金属膜のうち、第2m−1金属
膜(mは1から(n+1)/2までの整数)同士が電気
的に接続され、かつ第2m金属膜同士が電気的に接続さ
れており、 第k金属膜(kは2からn−1までのいずれかの整
数)、該第k金属膜上の第k絶縁膜及び第k+1金属膜
により構成される第k容量の容量として機能する容量真
性部が、前記第k金属膜の下層に設けられる第k−1金
属膜、第k−1絶縁膜、第k金属膜により構成される第
k−1容量の容量として機能する容量真性部の内側に設
けられていることを特徴とするMIM構造の容量素子。
2. An n-layer (n is an integer of 3 or more) first to n-th metal film on a semiconductor substrate, and n-1 first to n-th insulating films between each metal film. -1 insulating film, and the second metal film (m is an integer from 1 to (n + 1) / 2) among the first metal film to the n-th metal film is electrically connected to each other. And the second m-th metal film is electrically connected to each other, and a k-th metal film (k is any integer from 2 to n-1), and a k-th insulating film on the k-th metal film And a capacitance intrinsic portion functioning as a capacitance of a k-th capacitor constituted by the k-th metal film, a k-th metal film, a k-th insulating film, and a k-th metal film provided below the k-th metal film. Characterized by being provided inside a capacitance intrinsic portion functioning as a capacitance of the (k-1) th capacitance constituted by Element.
【請求項3】 MIM構造の容量素子を有する半導体集
積回路装置であって、 前記MIM構造の容量素子は、半導体基板上に、第1金
属膜、第1絶縁膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属
膜を順次積層してなり、 前記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接続され、前記
第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される
第1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜
からなる第2容量が並列に接続されていることを特徴と
する半導体集積回路装置。
3. A semiconductor integrated circuit device having a MIM-structured capacitor, wherein the MIM-structured capacitor is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, and a second metal film. An insulating film and a third metal film are sequentially stacked, and the first metal film and the third metal film are electrically connected to each other, and are configured by the first metal film, the first insulating film, and the second metal film. A semiconductor integrated circuit device, wherein a first capacitor and a second capacitor formed of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film are connected in parallel.
【請求項4】 MIM構造の容量素子を有する半導体集
積回路装置であって、 前記MIM構造の容量素子は、半導体基板上に、第1金
属膜、第1絶縁膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属
膜を順次積層してなり、 前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜により構成さ
れる第2容量の容量として機能する容量真性部が、前記
第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される
第1容量の容量として機能する容量真性部の内側に設け
られていることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. A semiconductor integrated circuit device having a MIM-structured capacitor, wherein the MIM-structured capacitor is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, and a second metal film. An insulating film and a third metal film are sequentially laminated, and a capacitance intrinsic part functioning as a second capacitance of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film is formed of the first metal. A semiconductor integrated circuit device provided inside a capacitance intrinsic portion functioning as a capacitance of a first capacitance constituted by a film, a first insulating film, and a second metal film.
【請求項5】 MIM構造の容量素子を有する半導体集
積回路装置であって、 前記MIM構造の容量素子は、半導体基板上に、第1金
属膜、第1絶縁膜、第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属
膜を順次積層してなり、 前記第1金属膜と第3金属膜が電気的に接続され、前記
第1金属膜、第1絶縁膜、第2金属膜により構成される
第1容量と、前記第2金属膜、第2絶縁膜、第3金属膜
からなる第2容量が並列に接続されており、 前記第2容量の容量として機能する容量真性部が、前記
第1容量の容量として機能する容量真性部の内側に設け
られていることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. A semiconductor integrated circuit device having a MIM structure capacitor, wherein the MIM structure capacitor is formed on a semiconductor substrate by a first metal film, a first insulating film, a second metal film, and a second metal film. An insulating film and a third metal film are sequentially stacked, and the first metal film and the third metal film are electrically connected to each other, and are configured by the first metal film, the first insulating film, and the second metal film. A first capacitor and a second capacitor formed of the second metal film, the second insulating film, and the third metal film are connected in parallel, and the capacitor intrinsic portion functioning as a capacitor of the second capacitor is formed by the first capacitor. A semiconductor integrated circuit device provided inside a capacitance intrinsic portion functioning as a capacitance of a capacitance.
【請求項6】 前記請求項3乃至5のいずれか1項に記
載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置
において、 前記第1金属膜と第3金属膜の電気的接続はスルーホー
ルを介してなされており、該スルーホールを介した電気
的接続は前記第2金属膜の形成時に前記スルーホールに
付着した金属によりなされていることを特徴とする半導
体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to claim 3, wherein the first metal film and the third metal film are electrically connected to each other through a through hole. A semiconductor integrated circuit device, wherein the electrical connection via the through-hole is made by a metal attached to the through-hole when the second metal film is formed.
【請求項7】 MIM構造の容量素子を有する半導体集
積回路装置であって、 前記MIM構造の容量素子は、n層(nは3以上の整
数)の第1金属膜乃至第n金属膜が、それぞれの金属膜
間にn−1層の第1絶縁膜乃至第n−1絶縁膜を介在し
て積層されており、 前記第1金属膜乃至第n金属膜のうち、第2m−1金属
膜(mは1から(n+1)/2までの整数)同士が電気
的に接続され、かつ第2m金属膜同士が電気的に接続さ
れており、 第k金属膜(kは2からn−1までのいずれかの整
数)、該第k金属膜上の第k容量絶縁膜及び第k+1金
属膜により構成される第k容量の容量として機能する容
量真性部が、前記第k金属膜の下層に設けられる第k−
1金属膜、第k−1容量絶縁膜、第k金属膜により構成
される第k−1容量の容量として機能する容量真性部の
内側に設けられていることを特徴とする半導体集積回路
装置。
7. A semiconductor integrated circuit device having a capacitance element having an MIM structure, wherein the capacitance element having the MIM structure has n layers (n is an integer of 3 or more) of a first metal film to an n-th metal film. The first to n-th metal films are stacked between the respective metal films with the first to n-th insulating films interposed therebetween, and the second to m-th metal films among the first to n-th metal films are stacked. (Where m is an integer from 1 to (n + 1) / 2) are electrically connected to each other, and the second m-th metal films are electrically connected to each other, and the k-th metal film (k is 2 to n-1) An intrinsic part of the k-th metal film, which functions as a capacitance of the k-th capacitor formed by the k-th capacitance insulating film and the (k + 1) -th metal film, is provided below the k-th metal film. The k-th
A semiconductor integrated circuit device provided inside a capacitive intrinsic portion functioning as a capacitance of a (k-1) th capacitance constituted by a first metal film, a (k-1) th capacitance insulating film, and a kth metal film.
【請求項8】 前記請求項7に記載のMIM構造の容量
素子を有する半導体集積回路装置において、 前記第2m−1金属膜同士及び前記第2m金属膜同士の
電気的接続はスルーホールを介してなされており、前記
第2m−1金属膜同士の電気的接続は前記第2m金属膜
の形成時に前記スルーホールに付着した金属によりなさ
れており、前記第2m金属膜同士の電気的接続は前記第
2m−1金属膜の形成時に前記スルーホールに付着した
金属によりなされていることを特徴とする半導体集積回
路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device having an MIM structure capacitor according to claim 7, wherein the 2m-1 metal films and the 2m metal films are electrically connected to each other via a through hole. The electrical connection between the 2m-1 metal films is made by a metal attached to the through hole when the 2m metal film is formed, and the electrical connection between the 2m-1 metal films is 2. A semiconductor integrated circuit device comprising a metal adhered to the through hole when a 2m-1 metal film is formed.
【請求項9】 前記請求項3乃至8のいずれか1項に記
載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置
において、 前記MIM構造の容量素子の奇数番目及び偶数番目の金
属膜の少なくとも一方と、半導体基板上に形成された他
の素子の電極を接続する金属配線は、前記金属膜の一部
が延長されていることを特徴とする半導体集積回路装
置。
9. The semiconductor integrated circuit device having the MIM-structured capacitance element according to claim 3, wherein at least one of an odd-numbered and an even-numbered metal film of the MIM-structured capacitance element. And a metal wiring for connecting an electrode of another element formed on the semiconductor substrate, wherein a part of the metal film is extended.
【請求項10】 前記請求項9に記載の半導体集積回路
装置において、 前記金属配線は、前記奇数番目あるいは偶数番目の金属
膜のうち、前記金属配線が属する方に対する他方の金属
膜同士を電気的に接続するスルーホール内に存在してい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
10. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein the metal wiring electrically connects the other one of the odd-numbered or even-numbered metal films to the one to which the metal wiring belongs. A semiconductor integrated circuit device present in a through hole connected to the semiconductor integrated circuit device.
【請求項11】 前記請求項3乃至8のいずれか1項に
記載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路装
置において、 前記MIM構造の容量素子の最上層に設けられる金属膜
と、該金属膜上に保護絶縁膜を介在させて設けた金属配
線が、前記金属膜上の保護絶縁膜に形成された開口部を
介して接続されることを特徴とする半導体集積回路装
置。
11. The semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to claim 3, wherein a metal film provided on an uppermost layer of the MIM structure capacitive element and the metal film A semiconductor integrated circuit device, wherein a metal wiring provided on a film with a protective insulating film interposed is connected through an opening formed in the protective insulating film on the metal film.
【請求項12】 前記請求項3乃至11のいずれか1項
に記載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路
装置において、前記MIM構造の容量素子の最上層に設
けられる金属膜は、金(Au)膜を含むことを特徴とす
る半導体集積回路装置。
12. The semiconductor integrated circuit device having the MIM-structured capacitance element according to claim 3, wherein the metal film provided on the uppermost layer of the MIM-structured capacitance element is made of gold ( Au) A semiconductor integrated circuit device comprising a film.
【請求項13】 前記請求項11または12に記載のM
IM構造の容量素子を有する半導体集積回路装置におい
て、前記保護絶縁膜は、窒化シリコン膜を含むことを特
徴とする半導体集積回路装置。
13. An M according to claim 11 or claim 12.
In a semiconductor integrated circuit device having a capacitor having an IM structure, the protective insulating film includes a silicon nitride film.
【請求項14】 前記請求項3乃至13のいずれか1項
に記載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路
装置において、前記絶縁膜を介在して積層された金属膜
のうち、少なくとも1層の金属膜の外周が、該金属膜下
の絶縁膜を介した金属膜の外周と平面的に交差しないこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
14. The semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to claim 3, wherein at least one of the metal films stacked with the insulating film interposed therebetween. Wherein the outer periphery of the metal film does not intersect planarly with the outer periphery of the metal film via the insulating film below the metal film.
【請求項15】 前記請求項3乃至14のいずれか1項
に記載のMIM構造の容量素子を有する半導体集積回路
装置において、前記第1金属膜は、金(Au)を含む金
属膜を含む積層膜で、かつ前記第1金属膜上の前記第1
絶縁膜との界面側がチタン(Ti)を含む金属膜である
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
15. The semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to claim 3, wherein the first metal film includes a metal film containing gold (Au). A first film on the first metal film;
A semiconductor integrated circuit device, wherein an interface side with an insulating film is a metal film containing titanium (Ti).
【請求項16】 前記請求項15に記載のMIM構造の
容量素子を有する半導体集積回路装置において、前記チ
タン(Ti)を含む金属膜は、チタン(Ti)膜、窒化
チタン(TiN)膜、あるいはチタンとタングステン
(W)の化合物膜のいずれかであることを特徴とする半
導体集積回路装置。
16. The semiconductor integrated circuit device having the MIM-structured capacitance element according to claim 15, wherein the metal film containing titanium (Ti) is a titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, or A semiconductor integrated circuit device, which is one of a compound film of titanium and tungsten (W).
【請求項17】 前記請求項15に記載のMIM構造の
容量素子を有する半導体集積回路装置において、前記第
1金属膜の前記金(Au)を含む金属膜と前記チタン
(Ti)を含む金属膜間に、モリブデン(Mo)膜ある
いは白金(Pt)膜を介在していることを特徴とする半
導体集積回路装置。
17. The semiconductor integrated circuit device having the MIM structure capacitive element according to claim 15, wherein the first metal film includes the gold (Au) -containing metal film and the titanium (Ti) -containing metal film. A semiconductor integrated circuit device having a molybdenum (Mo) film or a platinum (Pt) film interposed therebetween.
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