JP2014531751A - 異なる幅のディジットを有するインターディジタルキャパシタ - Google Patents

Abstract

異なる幅のディジットを有するインターディジタルキャパシタが開示される。キャパシタ（１００）の一実施形態は、第１の複数の導電ディジット（１１０）と、インターディジタル構造が形成されるように、第１の複数の導電ディジット（１１０）とかみ合うように位置決めされる第２の複数の導電ディジット（１１０）とを含む。第１の複数の導電ディジット（１１０）および第２の複数の導電ディジット（１１０）は、全体としてディジットのセットを形成し、ディジット（１１０）のセットにおける第１のディジットの幅は、ディジットのセットにおける第２のディジットに対して不均一である。

Description

本発明の実施形態は、概して集積回路に関し、特定的には集積回路技術において使用するためのインターディジタルキャパシタに関する。

キャパシタなどの受動電子部品は、集積回路（ＩＣ）の用途において使用されることが多い。キャパシタの１つの特定のタイプとしては、インターディジタルキャパシタがある。従来のインターディジタルキャパシタは、複数のインターディジタル層を含み、インターディジタル層の各ペアは、酸化層（酸化領域）によって分離される。各インターディジタル層は、実質的に互いに平行に配置される２つのバー（または相互接続部）を含む。バーの各々からは、複数の「ディジット」（すなわち、長い導体）が延在する。ディジットは、ディジットが全体としてかみ合わされた構造またはインターディジタル構造を形成するように、バーに沿って間隔が空けられる。

従来のインターディジタルキャパシタには、いくつかの欠点がある。たとえば、ディジットの長さが長くなるにつれ、より大きな電流損失がディジットにおいて起こりやすくなる。このため、ディジットの長さは、このような損失を最小化するように通常は選択される。たとえば、短い長さのディジットを有する複数のインターディジタル層は、通常はキャパシタの領域に広がる。これによって損失が効果的に最小化されるが、キャパシタの容量密度が結果として低下する。そして、インターディジタル層の各々は、必要な容量密度を付与するために２つの電極を必要とする。これらの電極は、インターディジタル構造の外に位置し、バーおよび酸化層の領域においてスペースを取る。したがって、キャパシタの領域は、性能を最大化するように利用されない。

異なる幅のディジットを有するインターディジタルキャパシタが開示される。キャパシタの一実施形態は、第１の複数の導電ディジットと、インターディジタル構造が形成されるように、第１の複数の導電ディジットとかみ合うようにして位置決めされる第２の複数の導電ディジットとを含み得る。第１の複数の導電ディジットおよび第２の複数の導電ディジットは、全体としてディジットのセットを形成し、ディジットのセットにおける第１のディジットの幅は、ディジットのセットにおける第２のディジットに対して不均一である。

一部の実施形態において、インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第１サブセットは、インターディジタル構造の中心の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第２サブセットよりも広い幅を有し得る。

一部の実施形態において、インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第１サブセットは、インターディジタル構造の中心の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第２サブセットよりも３倍から５倍広い幅を有し得る。

一部の実施形態において、インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされるディジットのセットにおける第１所定数のサブセットは、第１の幅を有し得て、ディジットのセットにおけるディジットの残りは、第１の幅よりも狭い第２の幅を有し得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおける各ディジットの幅は、インターディジタル構造の端部に位置決めされるディジットにおける最も広い幅から、インターディジタル構造の中心に位置決めされるディジットにおける最も狭い幅へ徐々に漸減し得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおけるディジットの相対幅は、インターディジタル構造における磁界Ｈの分布に基づいて定められ得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおける特定の１つの幅は、ディジットのセットにおける特定の１つによって担持される電流の量に比例し得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおけるディジット間の間隙の大きさは実質的に均一であり得る。

一部の実施形態において、第１の複数の導電ディジットおよび第２の複数の導電ディジットは、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンのうちの少なくとも１つから形成され得る。

一部の実施形態において、第１の複数の導電ディジットは、第１の材料から形成され得て、第２の複数の導電ディジットは、第１の材料とは異なる第２の材料から形成され得る。

一部の実施形態において、キャパシタはインターディジタル構造に結合される少なくとも１つのバーをさらに含み得て、少なくとも１つのバーは、少なくとも１つの給電点を有し得る。

一部の実施形態において、給電点の最も近くに位置決めされるディジットのセットにおける第１サブセットは、ディジットのセットの残りよりも広い幅を有し得る。

キャパシタを形成する方法の実施形態は、第１の複数の導電ディジットを形成するステップと、インターディジタル構造が形成されるように、第１の複数の導電ディジットとかみ合うようにして位置決めされる第２の複数の導電ディジットを形成するステップとを含み得る。第１の複数の導電ディジットおよび第２の複数の導電ディジットは、全体としてディジットのセットを形成し得て、ディジットのセットにおける第１のディジットの幅は、ディジットのセットにおける第２のディジットに対して不均一であり得る。

一部の実施形態において、インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第１サブセットは、バーの給電点から最も遠くに位置決めされるディジットのセットの第２サブセットよりも広い幅を有し得る。

一部の実施形態において、インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第１サブセットは、バーの給電点から最も遠くに位置決めされるディジットのセットの第２サブセットよりも３倍から５倍広い幅を有し得る。

一部の実施形態において、インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の最も近くに位置決めされるディジットのセットにおける第１所定数のサブセットは第１の幅を有し得て、ディジットのセットにおけるディジットの残りは第１の幅より狭い第２の幅を有し得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおける各ディジットの幅は、インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の近くに位置決めされるディジットにおける最も広い幅から、バーの給電点の最も遠くに位置決めされるディジットにおける最も狭い幅へ徐々に漸減し得る。

一部の実施形態において、ディジットのセットにおけるディジットの相対幅は、インターディジタル構造における磁界Ｈの分布に基づいて定められ得て、ディジットのセットにおける特定の１つの幅は、ディジットのセットにおける特定の１つによって担持される電流の量に比例し得る。

一部の実施形態において、給電点を有する少なくとも１つのバーがインターディジタル構造に結合され得て、給電点の最も近くに位置決めされるディジットのセットの第１サブセットは、ディジットのセットの残りよりも広い幅を有し得る。

キャパシタの他の実施形態は、単一のインターディジタル層を含み得て、単一のインターディジタル層は、連結して位置決めされ得る第１の複数の導電ディジットと第２の複数の導電ディジットとを含み得る。第１の複数の導電ディジットおよび第２の複数の導電ディジットは、インターディジタル構造を形成するように位置決めされ得る。

添付の図面は本開示の１つ以上の局面に基づく例示的な実施形態を示す。しかしながら、添付の図面は、示される実施形態に本開示を限定するよう解釈されるべきでなく、説明および理解のためのみとする。

インターディジタルキャパシタの第１の実施形態を示す平面図である。 従来のインターディジタルキャパシタにおける磁界Ｈの分布のグラフを示す図である。 インターディジタルキャパシタの第４の実施形態を示す平面図である。 キャパシタを形成する方法の一実施形態を示すフロー図である。 インターディジタルキャパシタの第２の実施形態を示す平面図である。 インターディジタルキャパシタの第３の実施形態を示す平面図である。

異なる幅のディジットを有するインターディジタルキャパシタが開示される。上述のように、インターディジタルキャパシタは、長い導体すなわち「ディジット」を使用してキャパシタのようなハイパス特性をもたらす特定のタイプのキャパシタである。インターディジタルキャパシタの一実施形態は、複数のディジットを含み、インターディジタル構造の端部の近くに配置されるディジットは、インターディジタル構造の中心の近くに配置されるディジットよりも幅が広い。さらなる実施形態において、ディジットの幅は、インターディジタル構造の端部における最も広い点からインターディジタル構造の中心における最も狭い点へ徐々に漸減する。以下でより詳細に記載するように、この配置により、インターディジタルキャパシタの容量密度を増大させながら、ディジットを延ばすことができ、バーおよび酸化層にインターディジタルキャパシタ構造を適用することができる。

図１は、インターディジタルキャパシタ１００の第１の実施形態を示す平面図である。具体的に、図１はｘおよびｚの座標でインターディジタルキャパシタ１００を示す。図１は必ずしも縮尺どおりではなく、インターディジタルキャパシタ１００は示される座標または量に必ずしも限定されない（主に読み手が容易に理解できることを意図している）。

図示されるように、キャパシタ１００は、実質的に互いに平行に位置決めされる第１のバー１０６と第２のバー１０８とを含む。第１のバー１０６および第２のバー１０８の各々からは複数のディジット１１０_１〜１１０_ｎ（以下では「ディジット１１０」と総称する）が延在する。ディジット１１０は、全体として、かみ合わされた構造またはインターディジタル構造１０４を形成する。第１のバー１０６および第２のバー１０８に配置される少なくとも１つの「給電点」または電極１１２_１〜１１２_２（以下では「電極１１２」と総称する）を介してインターディジタル構造に電流が付与される。一実施形態において、第１のバー１０６および第２のバー１０８の各々は電流を付与するための電極（概して給電点）１１２を含む。バー１０６および１０８に配置される給電点は、たとえばバーの極端、バーの中心、およびバーの極端と中心との間の他の任意の位置など、バー上の任意の位置に設置することができる。

一実施形態において、ディジット１１０は、他の利用可能な材料のうち、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンなどの導電材料から形成される。第１のバー１０６から延在するディジット１１０の組成は、第２のバー１０８から延在するディジットの組成とは異なってもよい。ディジット１１０とバー１０６，１０８との間の間隙は、通常は二酸化ケイ素などの誘電材料を含む。

図示されるように、ディジット１１０の幅はディジットごとに不均一である（たとえば、少なくとも２つ以上のディジットが異なる幅を有する）。たとえば、一実施形態において、インターディジタル構造１０４の端部の近くに配置されるディジット１１０（たとえば、ディジット１１０_１，１１０_２，１１０_ｎ−１，１１０_ｎ）は、インターディジタル構造１０４の中心の近くに配置されるディジット（たとえば、ディジット１１０_{ｎ−ｍ−１}および１１０_ｎ−ｍ）よりも幅が広い。特定の一実施形態において、インターディジタル構造１０４の端部の近くに配置されるディジット１１０は、インターディジタル構造１０４の中心の近くに配置されるディジットよりも３倍から５倍幅が広い。

他の実施形態において、インターディジタル構造１０４の端部の近くに配置される特定数のディジット１１０は、インターディジタル構造におけるディジット１１０の残りよりも幅が広い。たとえば、インターディジタル構造１０４の端部からインターディジタル構造１０４の中心に向け、第１のｘ個のディジット１１０は第１の幅を有し、残りのディジット１１０は第１の幅よりも狭い第２の幅を有する。

さらに他の実施形態において、ディジット１１０の幅は、インターディジタル構造１０４の端部における最も広い幅Ｗ_１からインターディジタル構造１０４の中心における最も狭い幅Ｗ_２へ徐々に漸減し、インターディジタル構造１０４の中間点（すなわち、端部と中心との間）にあるディジット１１０の幅がＷ_１とＷ_２との間の幅となる。

さらに他の実施形態において、ディジット１１０の相対幅はインターディジタル構造１０４における磁界Ｈの分布に基づいて定められる。たとえば、図２は従来のインターディジタルキャパシタにおける磁界Ｈの分布のグラフを示す図である。具体的に、図２はインターディジタル構造の給電箇所（すなわち、電流が注入される点）からの距離（マイクロメートル）に対する電流密度の大きさ（キロアンペア／メートル）を描いたものである。図示されるように、インターディジタル構造の端部からインターディジタル構造の中心へ移動するにつれて電流密度が小さくなる。これに比して、インターディジタル構造にわたる電界の分布は比較的均一である。

したがって、一実施形態において、インターディジタル構造１０４の中心に近いディジット１１０（すなわち、最小の電流を担持するディジット１１０）は幅が最も狭くなっている（たとえば、インターディジタルキャパシタ１００の機械耐性が許容する限り幅が狭い）。インターディジタル構造１０４の中心から外側へ向かうにつれ、ディジット１１０はより大きな電流を担持することから、これに比例して幅が広くなり、最も幅の広いディジット１１０はインターディジタル構造１０４の端部の最も近くに位置するディジット１１０となる。この配置により、インターディジタルキャパシタ１００の容量密度が大きくなる。

他の実施形態において、最も幅の広いディジット１１０は、電極１１２の最も近くに位置する。たとえば、図１に示される例示的な実施形態において、最も幅の広いディジット１１０_１および１１０_ｎは、第１のバー１０６および第２のバー１０８の反対の端部にそれぞれ位置する電極１１２に最も近いディジットである。最も幅の狭いディジットは、電極１１２から最も遠いディジットである（たとえば、ディジット１１０_{ｎ−ｍ−１}および１１０_ｎ−ｍ）。したがって、最も幅の広いディジット１１０_１および１１０_ｎも、第１のバー１０６および第２のバー１０８の反対の端部にそれぞれ位置する。

さらなる例として、図５はインターディジタルキャパシタ５００の第２の実施形態を示す平面図であり、図６はインターディジタルキャパシタ６００の第３の実施形態を示す平面図である。図５において、電極５１２_１〜５１２_２（以下、「電極５１２」と総称する）は、第１のバー５０６および第２のバー５０８の同じ側の端部にそれぞれ位置する（すなわち、図の左側）。この場合も、幅の最も広いディジット５１０_１および５１０_２は電極５１２に最も近いディジットであり、幅の最も狭いディジットは、電極５１２から最も遠いディジットである（たとえば、ディジット５１０_ｎ）。そして、幅の最も広いディジット５１０_１および５１０_２は、また、第１のバー５０６および第２のバー５０８の同じ側の端部に（すなわち、ディジット５１０_１および５１０_２が互いに隣り合うように）それぞれ位置決めされる。

図６において、電極６１２_１〜６１２_２（以下、「電極６１２」と総称する）は、第１のバー６０６および第２のバー６０８のほぼ中心にそれぞれ位置する。この場合も、幅の最も広いディジット６１０_ｉは、電極６１２に最も近いディジットである（この場合においては、電極６１２間に延在する単一のディジット６１０_ｉ）。幅の最も狭いディジットは、電極６１２から最も遠いディジットである（たとえば、ディジット６１０_１および６１０_ｎ）。

上記のいずれの場合においても、ディジット１１０間の間隙Ｇは実質的に均一に保たれる。すなわち、ディジット１１０の幅は異なるが、ディジット間の間隙Ｇの大きさは実質的に異ならない。

図１に示されるように、インターディジタルキャパシタ１００は複数の層で形成され得る。異なる幅のディジット１１０を含むインターディジタルキャパシタ１００の構成により、インターディジタルキャパシタの容量密度を増大させながら、ディジット１１０を延ばすことができ、キャパシタ１００において（たとえば、第１のバー１０６および第２のバー１０８の領域において）電極によって取られるスペースが最小化される。最も大きな電流を担持するディジット１１０（すなわち、インターディジタル構造１０４の端部に近いディジット）の幅が増大することから、幅の広いディジット１１０における損失が増大することはない。また、インターディジタル構造１０４の中心に近いディジット１１０は、小さな電流を担持している、または電流を担持していないため、ディジット１１０の長さを増大させることによって著しく大きな損失が起こることはない。したがって、キャパシタ１００の品質係数（すなわち「Ｑ値」）（すなわち、キャパシタの容量リアクタンスをキャパシタの等価直列抵抗で割ったもの）を維持することができる。

図３は、インターディジタルキャパシタ３００の第２の実施形態を示す平面図である。具体的に、図１はｘおよびｚの座標でインターディジタルキャパシタ１００を示す。図１は必ずしも縮尺どおりではなく、インターディジタルキャパシタ１００は示される寸法または量に必ずしも限定されない（主に読み手が容易に理解できることを意図している）。

図示されるように、キャパシタ３００は、実質的に互いに平行に位置決めされる第１のバー３０６と第２のバー３０８とを含む。第１のバー３０６および第２のバー３０８の各々からは複数のディジット３１０_１〜３１０_ｎ（以下では「ディジット３１０」と総称する）が延在する。ディジット３１０は、全体として、かみ合わされた構造またはインターディジタル構造３０４を形成する。

一実施形態において、ディジット３１０は、他の利用可能な材料のうち、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンなどの導電材料から形成される。第１のバー３０６から延在するディジット３１０の組成は、第２のバー３０８から延在するディジットの組成とは異なり得る。ディジット３１０とバー３０６，３０８との間の間隙は、通常は二酸化ケイ素などの誘電材料を含む。

図示されるように、ディジット３１０の幅はディジットごとに不均一である（たとえば、少なくとも２つ以上のディジットが異なる幅を有する）。一実施形態において、ディジット３１０の幅は上述のいずれかの態様で異なってもよい。加えて、ディジット３１０の長さもディジットごとに不均一である（たとえば、少なくとも２つ以上のディジットが異なる長さを有する）。たとえば、ディジット３１０の長さは最も長い長さＬ_１から最も短い長さＬ_２へ異なってもよい。ある実施形態において、ディジット３１０の長さはディジット３１０の幅を異ならせる上述の基準のうちいずれかに基づいて異なる。

図４は、キャパシタを形成する方法４００の一実施形態を示すフロー図である。方法４００は、たとえば、図１および図３に示されるキャパシタなどのキャパシタを形成するために実施されてもよい。

方法４００は、ステップ４０２で開始される。ステップ４０４において、第１の複数の導電ディジットが形成され、ディジットの幅はディジットごとに異なる。選択的に、ディジットの長さもディジットごとに異ならせてもよい。ある実施形態において、ディジットの幅（および選択的に長さ）は、上述の基準のいずれかに基づいて異なる。第１の複数の導電ディジットは、ディジットが間隔を空けて延在する第１のバーによって接続される。ある実施形態において、第１の複数の導電ディジットは、他の利用可能な材料のうち、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンなどの導電材料から形成される。第１の複数の導電ディジットにおけるディジット間の間隙は、通常は二酸化ケイ素などの誘電材料を含む。

ステップ４０６において、第２の複数の導電ディジットが形成され、ディジットの幅はディジットごとに異なる。選択的に、ディジットの長さもディジットごとに異なってもよい。ある実施形態において、ディジットの幅（および選択的に長さ）は、上述の基準のいずれかに基づいて異なる。第２の複数の導電ディジットは、ディジットが間隔を空けて延在する第２のバーによって接続される。ある実施形態において、第２の複数の導電ディジットは、他の利用可能な材料のうち、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンなどの導電材料から形成される。第２の複数の導電ディジットは、必ずしも第１の複数の導電ディジットと同じ導電材料から形成される必要はない。第２の複数の導電ディジットにおけるディジット間の間隙は、通常は二酸化ケイ素などの誘電材料を含む。

ステップ４０８において、第１の複数の導電ディジットおよび第２の複数の導電ディジットは、インターディジタル構造を形成するように位置決めされる。このインターディジタル構造は、上述のようにインターディジタルキャパシタの主な構造を形成する。当業者は、最終的なインターディジタルキャパシタが電極などの追加の構成部品を含んでも良いことを理解するであろう。

そして、方法４００はステップ４１０で終了する。
本開示の１つ以上の局面に基づく例示的な実施形態について上に記載した一方で、以下の請求項およびその均等物によって定められる範囲から逸脱することなく本開示の１以上の局面に基づく他のさらなる実施形態が考案されてもよい。ステップを示す請求項は、ステップの順序を暗に定義するものではない。商標はそれぞれの所有者によって所有される。

Claims (15)

1. キャパシタであって、
   第１の複数の導電ディジットと、
   インターディジタル構造が形成されるように、前記第１の複数の導電ディジットとかみ合うようにして位置決めされる第２の複数の導電ディジットとを備え、
   前記第１の複数の導電ディジットおよび前記第２の複数の導電ディジットは、全体としてディジットのセットを形成し、
   前記ディジットのセットにおける第１のディジットの幅は、前記ディジットのセットにおける第２のディジットに対して不均一である、キャパシタ。
2. 前記インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットの第１サブセットは、前記インターディジタル構造の中心の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットの第２サブセットよりも広い幅を有する、請求項１に記載のキャパシタ。
3. 前記インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットの第１サブセットは、前記インターディジタル構造の中心の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットの第２サブセットよりも３倍から５倍広い幅を有する、請求項１に記載のキャパシタ。
4. 前記インターディジタル構造の端部の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットにおける第１所定数のサブセットは、第１の幅を有し、
   前記ディジットのセットにおけるディジットの残りは、前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する、請求項１に記載のキャパシタ。
5. 前記ディジットのセットにおける各ディジットの幅は、前記インターディジタル構造の端部に位置決めされるディジットにおける最も広い幅から、前記インターディジタル構造の中心に位置決めされるディジットにおける最も狭い幅へ徐々に漸減する、請求項１から４のいずれか１項に記載のキャパシタ。
6. 前記ディジットのセットにおけるディジットの相対幅は、前記インターディジタル構造における磁界Ｈの分布に基づいて定められる、請求項１に記載のキャパシタ。
7. 前記ディジットのセットにおける特定の１つの幅は、ディジットのセットにおける前記特定の１つによって担持される電流の量に比例する、請求項６に記載のキャパシタ。
8. 前記第１の複数の導電ディジットおよび前記第２の複数の導電ディジットは、銅、ドープポリシリコン、アルミニウム、または窒化チタンのうちの少なくとも１つから形成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のキャパシタ。
9. 前記第１の複数の導電ディジットは、第１の材料から形成され、
   前記第２の複数の導電ディジットは、前記第１の材料とは異なる第２の材料から形成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のキャパシタ。
10. 前記インターディジタル構造に結合される少なくとも１つのバーをさらに備え、
    前記少なくとも１つのバーは、少なくとも１つの給電点を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のキャパシタ。
11. 前記少なくとも１つの給電点の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットにおける第１サブセットは、前記ディジットのセットの残りよりも広い幅を有する、請求項１０に記載のキャパシタ。
12. キャパシタを形成する方法であって、前記方法は、
    第１の複数の導電ディジットを形成するステップと、
    インターディジタル構造が形成されるように、前記第１の複数の導電ディジットとかみ合うようにして位置決めされる第２の複数の導電ディジットを形成するステップとを備え、
    前記第１の複数の導電ディジットおよび前記第２の複数の導電ディジットは、全体としてディジットのセットを形成し、
    前記ディジットのセットにおける第１のディジットの幅は、前記ディジットのセットにおける第２のディジットに対して不均一である、方法。
13. 前記インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の最も近くに位置決めされる前記ディジットのセットの第１サブセットは、前記バーの前記給電点から最も遠くに位置決めされる前記ディジットのセットの第２サブセットよりも広い幅を有する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ディジットのセットにおける各ディジットの幅は、前記インターディジタル構造に結合されるバーの給電点の近くに位置決めされるディジットにおける最も広い幅から、前記バーの前記給電点から最も遠くに位置決めされるディジットにおける最も狭い幅へ徐々に漸減する、請求項１２に記載の方法。
15. 前記ディジットのセットにおけるディジットの相対幅は、前記インターディジタル構造における磁界Ｈの分布に基づいて定められ、
    前記ディジットのセットにおける特定の１つの幅は、前記ディジットのセットにおける前記特定の１つによって担持される電流の量に比例する、請求項１２に記載の方法。