JP2001127247A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ないキャパシタを得る。 【解決手段】 ラインアンドスペース構造の配線に金属
配線を採用し、隣接する金属配線同士の間に生じる容量
を利用することで、寄生抵抗が小さく、かつ小面積のキ
ャパシタを得る。x方向に延在し、AlやCu等の金属
から成る配線3が、y方向に所定間隔で複数並んで、ラ
インアンドスペース構造4を構成している。ラインアン
ドスペース構造は、シリコン基板1上に形成されてい
る。また、シリコン基板1上には、シリコン酸化膜等か
ら成る絶縁膜2が形成されており、隣接する配線3同士
は、絶縁膜2によって互いに電気的に分離されている。
Description
に、キャパシタを備える半導体装置の構造に関するもの
である。
ャパシタの構造を示す断面図である。半導体基板101
上に絶縁膜120が形成されており、絶縁膜103と、
該絶縁膜103を挟んで対を成すポリシリコン膜10
2,104とから成るキャパシタが、絶縁膜120上に
形成されている。キャパシタ上には層間絶縁膜105が
形成されており、層間絶縁膜105上には金属配線10
6,107が選択的に形成されている。金属配線10
6,107は、層間絶縁膜105内に形成されたスルー
ホール108,109を介して、ポリシリコン膜10
2,104にそれぞれ電気的に接続されている。
構造を示す断面図である。層間絶縁膜112と、該層間
絶縁膜112を挟んで対向する金属配線110,111
とから成るキャパシタが、絶縁膜120上に形成されて
いる。
た従来のキャパシタでは、ポリシリコン膜102,10
4の寄生抵抗が大きく、その等価回路は図41に示すも
のとなる。そして、寄生抵抗R101,R102による
電力損失が大きいため、アナログ回路には使用できない
という問題があった。
と、金属配線110,111を使用しているために寄生
抵抗が小さく、電力損失の小さなキャパシタを得ること
ができる。しかしながら、層間絶縁膜112の膜厚が厚
いため(デザインルールが0.2μmのデバイスの場合
で1μm程度)、容量の大きなキャパシタを得るために
は大面積が必要になるという問題があった。
れたものであり、電力損失が小さく、しかも大面積を必
要としないキャパシタを得ることを目的とするものであ
る。
に記載の半導体装置は、主面を有する下地層と、下地層
の主面上に形成されたキャパシタとを備え、キャパシタ
は、主面の第1方向に延在する複数の金属配線が絶縁膜
によって互いに電気的に分離されつつ、第1方向に垂直
な主面の第2方向に所定間隔で並ぶラインアンドスペー
ス構造を有するものである。
導体装置は、請求項1に記載の半導体装置であって、ラ
インアンドスペース構造は、一方電極として機能する第
1の配線と、他方電極として機能する第2の配線とを含
み、第1の配線と第2の配線とは交互に繰り返して配置
されていることを特徴とするものである。
導体装置は、請求項2に記載の半導体装置であって、キ
ャパシタは、ラインアンドスペース構造に対して主面に
垂直な第3方向に並んで、かつ所定の層間絶縁膜を介し
て配置された、主面に平行な平面電極をさらに有するこ
とを特徴とするものである。
導体装置は、請求項2に記載の半導体装置であって、キ
ャパシタは、ラインアンドスペース構造を3個以上有し
ており、3個以上のラインアンドスペース構造は、異な
るラインアンドスペース構造に属する第1の配線と第2
の配線とが、主面に垂直な第3方向にも交互に並ぶよう
に、層間絶縁膜を介して層状に配置されていることを特
徴とするものである。
導体装置は、請求項4に記載の半導体装置であって、キ
ャパシタは、ラインアンドスペース構造に対して第3方
向に並んで、かつ所定の層間絶縁膜を介して配置され
た、主面に平行な平面電極をさらに有することを特徴と
するものである。
導体装置は、請求項2に記載の半導体装置であって、キ
ャパシタは、ラインアンドスペース構造を複数有してお
り、複数のラインアンドスペース構造は、異なるライン
アンドスペース構造に属する第1の配線同士及び第2の
配線同士が主面に垂直な第3方向にそれぞれ並ぶよう
に、層間絶縁膜を介して層状に配置されており、第3方
向に並ぶ第1の配線同士及び第2の配線同士は、層間絶
縁膜内に形成され、内部が導体で充填されたスルーホー
ルを介してそれぞれ互いに電気的に接続されていること
を特徴とするものである。
導体装置は、請求項6に記載の半導体装置であって、キ
ャパシタは、ラインアンドスペース構造に対して第3方
向に並んで、かつ所定の層間絶縁膜を介して配置され
た、主面に平行な平面電極をさらに有することを特徴と
するものである。
導体装置は、請求項3,5,7のいずれか一つに記載の
半導体装置であって、キャパシタは、平面電極を複数有
しており、複数の平面電極は、ラインアンドスペース構
造に対して第3方向に並んで、ラインアンドスペース構
造の両側に配置されていることを特徴とするものであ
る。
導体装置は、請求項3,5,7,8のいずれか一つに記
載の半導体装置であって、キャパシタは、所定の層間絶
縁膜内に形成され、第1の配線と平面電極とを電気的に
接続する、内部が導体で充填されたスルーホールをさら
に有することを特徴とするものである。
半導体装置は、請求項7に記載の半導体装置であって、
キャパシタは、所定の層間絶縁膜内に形成され、第1の
配線と平面電極とを電気的に接続する、内部が導体で充
填された第1のスルーホールと、ラインアンドスペース
構造に対して平面電極と同じ側で第3方向に並んで、か
つ平面電極よりも外側に、他の層間絶縁膜を介して配置
された他の平面電極と、他の層間絶縁膜内に形成され、
第2の配線と他の平面電極とを電気的に接続する、内部
が導体で充填された第2のスルーホールとをさらに有す
ることを特徴とするものである。
半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置であって、
キャパシタは、ラインアンドスペース構造上に形成され
た層間絶縁膜と、層間絶縁膜とラインアンドスペース構
造とが接触する部分に形成され、シリコン酸化膜よりも
誘電率の高い高誘電体膜とをさらに有することを特徴と
するものである。
半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置であって、
絶縁膜は、シリコン酸化膜よりも誘電率の高い高誘電体
膜であることを特徴とするものである。
半導体装置は、請求項11又は12に記載の半導体装置
であって、半導体装置は、所要の配線が形成された配線
部と、キャパシタが形成されたキャパシタ部とを有し、
高誘電体膜はキャパシタ部にのみ設けられていることを
特徴とするものである。
半導体装置は、請求項11又は12に記載の半導体装置
であって、半導体装置は、所要の配線が形成された配線
部と、キャパシタが形成されたキャパシタ部とを有し、
配線部における絶縁膜は、低誘電率化のための不純物が
導入されたシリコン酸化膜であることを特徴とするもの
である。
半導体装置は、請求項1〜14のいずれか一つに記載の
半導体装置であって、ラインアンドスペース構造のライ
ン幅及びスペース幅は、ともに0.2μm以下であるこ
とを特徴とするものである。
に延在する配線が一定間隔で複数並んで形成されたライ
ンアンドスペース構造がしばしば採用される。半導体製
造技術の進歩に伴って、配線の幅(ライン幅)及び隣接
する配線同士の間隔(スペース幅)は小さくなってきた
が、配線の厚みはさほど薄くなっていない。そのため、
隣接する配線同士の間に生じる容量は比較的大きいので
あるが、これまであまり積極的に利用されていなかっ
た。
線に金属配線を採用し、隣接する金属配線同士の間に生
じる容量を利用することで、寄生抵抗が小さく、かつ小
面積のキャパシタを得るものである。以下、本発明の実
施の形態について具体的に説明する。
態1に係るキャパシタの構造を示す斜視図である。半導
体装置は、図2の上面図に示すように、所要の配線が形
成された配線部11と、キャパシタが形成されたキャパ
シタ部12とを有しており、図1に示すキャパシタは、
半導体装置のキャパシタ部12に形成されている。
AlやCu等の金属から成る配線3が、図中のy方向に
所定間隔で複数並んで、ラインアンドスペース構造4を
構成している。ラインアンドスペース構造4は、シリコ
ン基板1上に形成されている。また、シリコン基板1上
には、シリコン酸化膜等から成る絶縁膜2が形成されて
おり、隣接する配線3同士は、絶縁膜2によって互いに
電気的に分離されている。
する一対の配線3のみを抜き出して、x方向から眺めた
模式図である。配線3の幅L及び配線3同士の間隔S
は、ラインアンドスペース構造を形成する際の半導体製
造技術(特に露光技術)の性能によって支配され、例え
ば0.2μmである。また、配線3の厚みTは約0.5
μmである。図3において、一方の配線3に高電位V1
を印加し、他方の配線3に低電位V2を印加することに
より、両配線間に容量5を構成することができる。
キャパシタを構成する場合と、一対の平面電極によって
キャパシタを構成する場合とで、容量の大小を比較す
る。図4は、ラインアンドスペース構造を模式的に示す
斜視図であり、図5は、一対の平面電極を模式的に示す
斜視図である。図4,5において、単位正方形(A×
A)あたりの容量を求める。
場合の容量C1は、
合はK0=3.9、ε0=8.86×10-14F/cmで
ある。
C2は、
と仮定すると、容量C2は、
=100μmとし、デザインルール(L及びSに等し
い)を0.1〜1μmの範囲で変動させて各デザインル
ールに対する容量C1,C2をプロットしたものが図6で
ある。デザインルールが1μmの場合は容量C1,C2は
ほぼ等しいが、0.2μm以下になると、容量C1は容
量C2に対してほぼ1桁大きくなることが分かる。即
ち、ラインアンドスペース構造を用いてキャパシタを構
成すると、デザインルールが小さくなればなるほど、平
面電極によってキャパシタを構成する場合よりも大容量
を得ることができる。
本の配線3を抜き出して、x方向から眺めた模式図であ
る。図7に示すように、キャパシタの一方電極として機
能し、高電位V1を印加する配線3aと、他方電極とし
て機能し、低電位V2を印加する配線3bとを交互に繰
り返して配置することにより、大容量のキャパシタを簡
単に得ることができる。
タによれば、ラインアンドスペース構造の配線に低抵抗
の金属配線を採用し、隣接する金属配線同士の間に生じ
る容量を利用してキャパシタを構成したため、寄生抵抗
や電力損失が小さく、かつ小面積・大容量のキャパシタ
を得ることができる。
術やエッチング技術等の周知の半導体製造技術によって
容易に形成することができるため、キャパシタを形成す
るための特別な工程を新たに追加する必要がなく、コス
トの上昇を招くこともない。
態2に係るキャパシタの構成を示す模式図である。本実
施の形態2に係るキャパシタは、上記実施の形態1に係
るキャパシタを基礎として、図7に示したラインアンド
スペース構造4と同一構成のラインアンドスペース構造
4a〜4cを、異なるラインアンドスペース構造に属す
る配線3aと配線3bとが図中のz方向にも交互に並ぶ
ように、絶縁膜2を介して3層に配置したものである。
ス構造4a〜4cを示したが、4層以上に配置してもよ
い。
に属する各配線3は、半導体基板1上に形成されたポリ
シリコンから成るゲート電極として得てもよい。他の層
のラインアンドスペース構造に属する配線3を金属によ
って構成することにより、低抵抗化を図ることができる
からである。但し、この場合は、ゲート電極の表面をシ
リサイド化するか、あるいはゲート電極上に金属層を重
ねて形成するとよい。これにより、ゲート電極自体の低
抵抗化を図ることができる。以上のことは、後述する実
施の形態3〜6についても同様である。
タによれば、各配線3a,3bは、上下左右に隣接する
4本の配線3b,3aとの間で容量を構成するため、さ
らなる大容量化を図ることができる。例えば上記実施の
形態1に係るキャパシタと比較すると、ほぼ2倍の容量
を得ることができる。
bに属する配線3は、上下左右を他の配線3によって取
り囲まれているため、外乱による影響を受けにくく、外
乱に強いキャパシタを得ることができる。
態3に係るキャパシタの構成を示す模式図である。本実
施の形態3に係るキャパシタは、上記実施の形態1に係
るキャパシタを基礎として、図7に示したラインアンド
スペース構造4と同一構成のラインアンドスペース構造
4a,4bを、異なるラインアンドスペース構造に属す
る配線3a同士及び配線3b同士がz方向にそれぞれ並
ぶように、絶縁膜2を介して2層に配置したものであ
る。そして、z方向に並ぶ配線3a同士及び配線3b同
士を、絶縁膜2内に形成され、内部がW等の金属で充填
されたスルーホール6を介してそれぞれ互いに電気的に
接続した。なお、図9には2層のラインアンドスペース
構造4a,4bを示したが、3層以上に配置してもよ
い。
から眺めた模式図である。スルーホール6は、ホール状
のスルーホールを複数並べて形成してもよく(図1
0)、あるいは、配線3a,3bと平面的に重なり合う
ように帯状に形成してもよい(図11)。
タによれば、図9に示すように互いに隣接するスルーホ
ール6同士の間にも容量が構成されるため、さらなる大
容量化を図ることができる。なお、この効果は、図11
に示したようにスルーホール6を帯状に形成することに
より一層大きくなる。
形態4に係るキャパシタの構成を示す模式図である。本
実施の形態4に係るキャパシタは、図7に示した上記実
施の形態1に係るキャパシタを基礎として、低電位V2
が印加され、x方向及びy方向によって規定される平面
に平行な平面電極7bを、ラインアンドスペース構造4
に対してz方向に並ぶように、絶縁膜2を介して上下に
配置したものである。平面電極7bは図2に示したキャ
パシタ部12のみに形成され、金属あるいはポリシリコ
ンを材質として構成される。
タによれば、配線3aと平面電極7bとの間にも容量が
構成されるため、さらなる大容量化を図ることができ
る。
形成されていない場合は、配線3aから出た電気力線
は、配線3bのみならず半導体基板1や他の信号線8で
も終端して電力損失が生じていた。しかし、本実施の形
態4に係るキャパシタによれば、図14に示すように、
配線3aから出た電気力線は全て配線3bあるいは平面
電極7bで終端する。従って、上記電力損失を回避でき
るため寄生成分のないより理想的なキャパシタを得るこ
とができるとともに、平面電極7bによって配線3aと
他の信号線8との間の干渉を低減することもできる。
係るキャパシタの他の構造をそれぞれ示す模式図であ
る。図12には、ラインアンドスペース構造4の上下
に、いずれも低電位V2が印加される平面電極7bが配
置されたキャパシタを示したが、上下一方あるいは双方
の平面電極として、高電位V1が印加される平面電極7
aを配置してもよい(図15)。
構造4の上下双方に平面電極が配置されたキャパシタを
示したが、上下一方のみに平面電極を配置してもよい。
例えば、ラインアンドスペース構造4と半導体基板1と
の間にのみ、あるいはラインアンドスペース構造4と他
の信号線8との間にのみ平面電極7bを配置する(図1
6,17)。
の形態1に係るキャパシタを基礎として構成されたキャ
パシタを示したが、図8に示した上記実施の形態2に係
るキャパシタを基礎として、あるいは図9に示した上記
実施の形態3に係るキャパシタを基礎として、本実施の
形態4に係るキャパシタを構成してもよい(図18,1
9)。
形態5に係るキャパシタの構成を示す模式図である。本
実施の形態5に係るキャパシタは、図12に示した上記
実施の形態4に係るキャパシタを基礎として、同電位V
2が印加される配線3bと平面電極7bとを、絶縁膜2
内に形成され、内部がW等の金属で充填されたスルーホ
ール9を介して互いに電気的に接続したものである。ス
ルーホール9としては、図10に示したホール状のスル
ーホール及び図11に示した帯状のスルーホールのいず
れを採用してもよい。
タによれば、高電位V1が印加される配線3aは、いず
れも低電位V2が印加される配線3b、平面電極7b、
及びスルーホール9によって取り囲まれるため、配線3
aと半導体基板1や他の信号線8との間の干渉を効率的
に低減することができる。
も容量が構成されるため、さらなる大容量化を図ること
もできる。
係るキャパシタの他の構造をそれぞれ示す模式図であ
る。図20には、ラインアンドスペース構造4の上下
に、いずれも低電位V2が印加される平面電極7bが配
置されたキャパシタを示した。しかし、上下一方あるい
は双方の平面電極として、高電位V1が印加される平面
電極7aを配置し、配線3aと平面電極7aとをスルー
ホール9を介して互いに電気的に接続してもよい(図2
1)。
ペース構造4を有するキャパシタを示したが、複数のラ
インアンドスペース構造4a,4bが層状に配置されて
いるキャパシタにおいて、各ラインアンドスペース構造
4a,4bに関して、図20に示した構造を適用しても
よい(図22)。
シタを基礎として構成されたキャパシタを示したが、図
18あるいは図19に示したキャパシタを基礎として、
本実施の形態5に係るキャパシタを構成してもよい(図
23,24)。
ペース構造4a,4bを有するキャパシタを基礎として
構成された本実施の形態5に係るキャパシタを示した
が、3層、4層、及び5層(あるいは6層以上)のライ
ンアンドスペース構造4a〜4eを有するキャパシタを
基礎として、本実施の形態5に係るキャパシタを構成し
てもよい(図25〜27)。
形態6に係るキャパシタの構成を示す模式図である。本
実施の形態6に係るキャパシタは、図24に示した上記
実施の形態5に係るキャパシタを基礎として、ラインア
ンドスペース構造4a,4bの上下双方に平面電極7b
を配置し、さらに、高電位V1が印加され、平面電極7
bに平行な平面電極7aを、平面電極7bに対してライ
ンアンドスペース構造4a,4bと反対側でz方向に並
ぶように絶縁膜2を介して上下に配置し、さらに、平面
電極7aと配線3aとを、絶縁膜2内に形成され、内部
がW等の金属で充填されたスルーホール10を介して互
いに電気的に接続したものである。スルーホール10と
しては、図10に示したホール状のスルーホール及び図
11に示した帯状のスルーホールのいずれを採用しても
よい。
タによれば、図28において中央に配置された配線3a
及びスルーホール6は、いずれも低電位V2が印加され
る配線3b、平面電極7b、及びスルーホール6,9に
よって取り囲まれ、さらに、配線3b、平面電極7b、
及びスルーホール6,9は、いずれも高電位V1が印加
される配線3a、平面電極7a、及びスルーホール6,
10によって取り囲まれる。従って、配線3a,3bと
半導体基板1や他の信号線8との間の干渉を効率的に低
減することができる。
ンアンドスペース構造4a,4bの上下双方に平面電極
7aを配置して、スルーホール9を介して配線3aに電
気的に接続するとともに、平面電極7aの上下外側に平
面電極7bを配置して、スルーホール10を介して配線
3bに電気的に接続する構成としても、上記と同様の効
果を得ることができる。
形態7に係るキャパシタの構成を示す断面図である。図
29に示すキャパシタは、配線3a,3bとシリコン酸
化膜2bとから成るラインアンドスペース構造4の上下
に、シリコン酸化膜よりも誘電率の高いSiNやBST
等から成る高誘電体膜2aを、所定の膜厚に平面的に形
成したものである。
係るキャパシタの他の構成を示す断面図である。図30
に示すキャパシタは、配線3aと配線3bとの間の絶縁
膜2に、上記高誘電体膜2aを採用したものである。
タによれば、配線3a,3bの周囲に高誘電体膜2aを
配置したため、シリコン酸化膜のみによって絶縁膜2を
構成する場合と比較すると、大容量化を図ることができ
る。
30における高誘電体膜2aとを組み合わせて配置する
ことにより、さらなる大容量化を図ることができる。
方向から眺めた模式図である。上記のように半導体装置
は配線部11とキャパシタ部12とを有しており、キャ
パシタ部12においては、図29,30に示したよう
に、配線3a,3bの周囲に高誘電体膜2aを配置した
構造を採用する。一方、配線部11においては、図32
に示すように、シリコン酸化膜2bのみによって絶縁膜
2を構成した構造を採用する。
タによれば、半導体装置のキャパシタ部12においては
キャパシタの大容量化を図ることができるとともに、配
線部11においては、寄生容量を低減して高速動作を実
現することができる。
態8の第1の変形例に係るキャパシタの構成をそれぞれ
示す断面図である。図33は配線部11における断面構
造を示しており、図34はキャパシタ部12における断
面構造を示している。ラインアンドスペース構造4の上
下には高誘電体膜2aが形成されており、配線部11に
おいては高誘電体膜2a1を薄く形成し、キャパシタ部
12においては高誘電体膜2a2を厚く形成する。この
ように、配線部11とキャパシタ部12とで高誘電体膜
2aの膜厚を異ならせることによっても、上記と同様の
効果を得ることができる。
第2の変形例に係るキャパシタの構成を示す断面図であ
り、特に配線部11における断面構造を示している。隣
接する配線3同士の間のシリコン酸化膜2b内に、低誘
電率化を図るためのF等の不純物を導入して、シリコン
酸化膜2bbとする。一方、キャパシタ部12における
絶縁膜2内には上記不純物は導入しない。このような構
成とすることにより、配線部11において寄生容量がさ
らに低減され、さらなる動作の高速化を図ることができ
る。
シタの用途について説明する。図36は、周知の共振回
路を示す回路図であり、図37は、周知のハイパスフィ
ルタ回路を示す回路図であり、図38は、周知のローパ
スフィルタ回路を示す回路図である。これらの図におい
て、C1,C2は半導体基板等との間に構成される寄生
容量であり、vは他の信号線による影響を電圧として表
したものである。図36に示した共振回路のCに、上記
実施の形態1〜8に係るキャパシタを使用することによ
り、電力損失や他の回路からの干渉が小さい、高性能の
共振回路を得ることができる。また、Cを高精度に設定
することができるため、バンドパスフィルタとして用い
た場合に、通過周波数帯域を高精度に絞り込むことがで
きる。また、図37,38に示したフィルタ回路のC
に、上記実施の形態1〜8に係るキャパシタを使用する
ことにより、カットオフ能力の高いフィルタ回路を得る
ことができる。
れば、ラインアンドスペース構造の配線に低抵抗の金属
配線を採用し、隣接する金属配線同士の間に生じる容量
を利用してキャパシタを構成したため、寄生抵抗や電力
損失が小さく、かつ小面積・大容量のキャパシタを得る
ことができる。
によれば、第1及び第2の配線を交互に繰り返して配置
することにより、大容量のキャパシタを簡単に得ること
ができる。
によれば、第1又は第2の配線と平面電極との間にも容
量が構成されるため、さらなる大容量化を図ることがで
きる。
分のないより理想的なキャパシタを得ることができると
ともに、平面電極によって第1又は第2の配線と他の信
号線等との間の干渉を低減することもできる。
によれば、第1及び第2の配線は、第2及び第3方向に
隣接する4本の第2及び第1の配線との間で容量を構成
するため、さらなる大容量化を図ることができる。
によれば、第1又は第2の配線と平面電極との間にも容
量が構成されるため、さらなる大容量化を図ることがで
きる。
分のないより理想的なキャパシタを得ることができると
ともに、平面電極によって第1又は第2の配線と他の信
号線等との間の干渉を低減することもできる。
によれば、層間絶縁膜を挟んで互いに隣接するスルーホ
ール同士の間にも容量が構成されるため、さらなる大容
量化を図ることができる。
によれば、第1又は第2の配線と平面電極との間にも容
量が構成されるため、さらなる大容量化を図ることがで
きる。
分のないより理想的なキャパシタを得ることができると
ともに、平面電極によって第1又は第2の配線と他の信
号線等との間の干渉を低減することもできる。
によれば、複数の平面電極をラインアンドスペース構造
の両側に配置することにより、請求項3,5,7に係る
発明により得られる効果を一層高めることができる。
によれば、第2の配線は、第1の配線と、平面電極と、
第1の配線と平面電極とを電気的に接続するスルーホー
ルとによって取り囲まれるため、第2の配線と他の信号
線等との間の干渉を効率的に低減することができる。
に接続するスルーホールと、第2の配線との間にも容量
が構成されるため、さらなる大容量化を図ることもでき
る。
のによれば、第1の配線と、平面電極と、第1のスルー
ホールと、第1の配線同士を電気的に接続するスルーホ
ールとは、第2の配線と、他の平面電極と、第2のスル
ーホールと、第2の配線同士を電気的に接続するスルー
ホールとによって取り囲まれるため、第1の配線と他の
信号線との間の干渉を効率的に低減することができる。
のによれば、シリコン酸化膜のみによって絶縁膜を構成
する場合と比較すると、大容量化を図ることができる。
のによれば、シリコン酸化膜によって絶縁膜を構成する
場合と比較すると、大容量化を図ることができる。
のによれば、キャパシタ部においてはキャパシタの大容
量化を図ることができるとともに、配線部においては寄
生容量を低減して高速動作を実現することができる。
のによれば、配線部において寄生容量が低減され、動作
の高速化を図ることができる。
のによれば、平面電極によってキャパシタを構成する場
合と比較すると、単位面積あたりでほぼ1桁程度の大容
量化を図ることができる。
造を示す斜視図である。
配線のみを抜き出して、x方向から眺めた模式図であ
る。
視図である。
る。
ットしたグラフである。
抜き出して、x方向から眺めた模式図である。
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
ある。
ある。
構成を示す模式図である。
説明するための模式図である。
説明するための模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
他の構造を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
構成を示す断面図である。
他の構成を示す断面図である。
る。
るキャパシタの構成を示す断面図である。
るキャパシタの構成を示す断面図である。
るキャパシタの構成を示す断面図である。
である。
である。
る。
である。
す回路図である。
b,2bb シリコン酸化膜、3,3a,3b 配線、
4,4a〜4c ラインアンドスペース構造、5容量、
6,9,10 スルーホール、7a,7b 平面電極、
8 信号線、11 配線部、12 キャパシタ部。
Claims (15)
- 【請求項1】 主面を有する下地層と、 前記下地層の前記主面上に形成されたキャパシタとを備
え、 前記キャパシタは、前記主面の第1方向に延在する複数
の金属配線が絶縁膜によって互いに電気的に分離されつ
つ、前記第1方向に垂直な前記主面の第2方向に所定間
隔で並ぶラインアンドスペース構造を有する半導体装
置。 - 【請求項2】 前記ラインアンドスペース構造は、一方
電極として機能する第1の配線と、他方電極として機能
する第2の配線とを含み、 前記第1の配線と前記第2の配線とは交互に繰り返して
配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の半
導体装置。 - 【請求項3】 前記キャパシタは、前記ラインアンドス
ペース構造に対して前記主面に垂直な第3方向に並ん
で、かつ所定の層間絶縁膜を介して配置された、前記主
面に平行な平面電極をさらに有する、請求項2に記載の
半導体装置。 - 【請求項4】 前記キャパシタは、前記ラインアンドス
ペース構造を3個以上有しており、 3個以上の前記ラインアンドスペース構造は、異なる前
記ラインアンドスペース構造に属する前記第1の配線と
前記第2の配線とが、前記主面に垂直な第3方向にも交
互に並ぶように、層間絶縁膜を介して層状に配置されて
いる、請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記キャパシタは、前記ラインアンドス
ペース構造に対して前記第3方向に並んで、かつ所定の
層間絶縁膜を介して配置された、前記主面に平行な平面
電極をさらに有する、請求項4に記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記キャパシタは、前記ラインアンドス
ペース構造を複数有しており、 複数の前記ラインアンドスペース構造は、異なる前記ラ
インアンドスペース構造に属する前記第1の配線同士及
び前記第2の配線同士が前記主面に垂直な第3方向にそ
れぞれ並ぶように、層間絶縁膜を介して層状に配置され
ており、 前記第3方向に並ぶ前記第1の配線同士及び前記第2の
配線同士は、前記層間絶縁膜内に形成され、内部が導体
で充填されたスルーホールを介してそれぞれ互いに電気
的に接続されていることを特徴とする、請求項2に記載
の半導体装置。 - 【請求項7】 前記キャパシタは、前記ラインアンドス
ペース構造に対して前記第3方向に並んで、かつ所定の
層間絶縁膜を介して配置された、前記主面に平行な平面
電極をさらに有する、請求項6に記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記キャパシタは、前記平面電極を複数
有しており、 複数の前記平面電極は、前記ラインアンドスペース構造
に対して前記第3方向に並んで、前記ラインアンドスペ
ース構造の両側に配置されている、請求項3,5,7の
いずれか一つに記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記キャパシタは、前記所定の層間絶縁
膜内に形成され、前記第1の配線と前記平面電極とを電
気的に接続する、内部が導体で充填されたスルーホール
をさらに有する、請求項3,5,7,8のいずれか一つ
に記載の半導体装置。 - 【請求項10】 前記キャパシタは、 前記所定の層間絶縁膜内に形成され、前記第1の配線と
前記平面電極とを電気的に接続する、内部が導体で充填
された第1のスルーホールと、 前記ラインアンドスペース構造に対して前記平面電極と
同じ側で前記第3方向に並んで、かつ前記平面電極より
も外側に、他の層間絶縁膜を介して配置された他の平面
電極と、 前記他の層間絶縁膜内に形成され、前記第2の配線と前
記他の平面電極とを電気的に接続する、内部が導体で充
填された第2のスルーホールとをさらに有する、請求項
7に記載の半導体装置。 - 【請求項11】 前記キャパシタは、 前記ラインアンドスペース構造上に形成された層間絶縁
膜と、 前記層間絶縁膜と前記ラインアンドスペース構造とが接
触する部分に形成され、シリコン酸化膜よりも誘電率の
高い高誘電体膜とをさらに有する、請求項1に記載の半
導体装置。 - 【請求項12】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜よりも
誘電率の高い高誘電体膜である、請求項1に記載の半導
体装置。 - 【請求項13】 前記半導体装置は、所要の配線が形成
された配線部と、前記キャパシタが形成されたキャパシ
タ部とを有し、 前記高誘電体膜は前記キャパシタ部にのみ設けられてい
ることを特徴とする、請求項11又は12に記載の半導
体装置。 - 【請求項14】 前記半導体装置は、所要の配線が形成
された配線部と、前記キャパシタが形成されたキャパシ
タ部とを有し、 前記配線部における前記絶縁膜は、低誘電率化のための
不純物が導入されたシリコン酸化膜である、請求項11
又は12に記載の半導体装置。 - 【請求項15】 前記ラインアンドスペース構造のライ
ン幅及びスペース幅は、ともに0.2μm以下であるこ
とを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一つに記載
の半導体装置。
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