JP2021077799A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、容量構造に起因する大型化を抑制しながら、容量構造の容量値を増加させることができる電子部品を提供する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品1を示す平面図である。図2は、図1に示す電子部品1の要部を示す断面図である。図3は、図2に示す領域IIIの拡大図である。図4は、図2に示す容量構造8を示す平面図である。
電子部品1は、この形態では、直方体形状に形成されたシリコン製の半導体チップ2を含む半導体装置である。半導体チップ2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する4つの側面5A〜5Dを有している。第1主面3および第2主面4は、それらの法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状に形成されている。半導体チップ2は、この形態では、p型の半導体基板からなる。
第1ゲート電極23は、第1ゲート絶縁膜22の上に形成され、第1ゲート絶縁膜22を挟んで第1チャネル領域21に対向している。第1ゲート電極23は、第1ゲート絶縁膜22の端部から内方に間隔を空けて形成され、第1ゲート絶縁膜22の周縁部を露出させている。第1側壁絶縁膜24は、第1ゲート絶縁膜22の周縁部の上に形成され、第1ゲート電極23の側壁を被覆している。
第2ゲート電極31は、第2ゲート絶縁膜30の上に形成され、第2ゲート絶縁膜30を挟んで第2チャネル領域29に対向している。第2ゲート電極31は、第2ゲート絶縁膜30の端部から内方に間隔を空けて形成され、第2ゲート絶縁膜30の周縁部を露出させている。第2側壁絶縁膜32は、第2ゲート絶縁膜30の周縁部の上に形成され、第2ゲート電極31の側壁を被覆している。
下絶縁層43は、多層配線構造40の最上の層間絶縁層41よりも下層に形成されていればよく、必ずしも多層配線構造40の中間部に形成されている必要はない。下絶縁層43は、多層配線構造40の最下の層間絶縁層41として形成されてもよい。上絶縁層44は、下絶縁層43を直接覆う層間絶縁層41であればよく、必ずしも多層配線構造40の中間部に形成されている必要はない。上絶縁層44は、多層配線構造40の最上の層間絶縁層41として形成されてもよい。
第2バリア膜49は、Ti系金属膜からなる。第2バリア膜49は、任意の順序で積層されたTi膜およびTiN膜を含む積層構造を有していてもよい。第1バリア膜47は、Ti膜またはTiN膜からなる単層構造を有していてもよい。
容量配線層50は、平面視において他の下配線層45から電気的に独立したアイランド状に形成されている。容量配線層50は、この形態では、平面視において四角形状(具体的には長方形状)に形成されている。容量配線層50の平面形状および平面積は任意であり、特定の形状および数値に限定されない。容量配線層50は、平面視においてライン状、多角形状(たとえば六角形状)または円形状に形成されていてもよい。
図2〜図4では、増設ユニット52において3つの第2導体膜56および2つの第3導体膜58が第3誘電膜57を挟んで交互に積層された例が示されている。増設ユニット52は、1つの第2導体膜56を含んでいればよく、第3導体膜58は必ずしも必要ではない。第3導体膜58は、実現すべき容量値に応じて適宜導入される。
基本ユニット51において、第1誘電膜53は、容量配線層50の全域を被覆していることが好ましい。これにより、容量配線層50を第1誘電膜53によって適切に絶縁できる。基本ユニット51において、第1導体膜54は、容量配線層50(具体的には第1誘電膜53)の任意の部分を露出させている。第1導体膜54は、容量配線層50の平面積未満の平面積を有している。第1導体膜54は、平面視において容量配線層50の周縁に取り囲まれた領域内のみに形成されている。第1導体膜54の全域は、第1誘電膜53を挟んで容量配線層50に対向している。
増設ユニット52において、最下の第3誘電膜57は、最下の第2導体膜56の全域を被覆していることが好ましい。これにより、第2導体膜56を第3誘電膜57によって適切に絶縁できる。増設ユニット52において、最下の第3導体膜58は、最下の第2導体膜56(具体的には第3誘電膜55)の任意の部分を露出させている。最下の第3導体膜58は、容量配線層50の平面積未満の平面積を有している。
増設ユニット52において、最下の第3誘電膜57よりも上層に位置する任意の第3誘電膜57は、直下に位置する第2導体膜56、または、直下に位置する第3導体膜58の全域を被覆していることが好ましい。増設ユニット52において、最下の第2導体膜56よりも上層に位置する任意の上側の第2導体膜56は、直下に位置する第3導体膜58(具体的には第3誘電膜57)の任意の部分を露出させている。上側の第2導体膜56は、容量配線層50の平面積未満の平面積を有している。
増設ユニット52において、最下の第3導体膜58よりも上層に位置する任意の上側の第3導体膜58は、直下に位置する第2導体膜56(具体的には第3誘電膜57)の任意の部分を露出させている。上側の第3導体膜58は、容量配線層50の平面積未満の平面積を有している。
このように、基本ユニット51は、容量配線層50の上のみに形成され、平面視において容量配線層50外の領域には形成されていない。また、増設ユニット52は、基本ユニット51の上のみに形成され、平面視において基本ユニット51外の領域には形成されていない。増設ユニット52では、第3誘電膜57を挟んで複数の第2導体膜56および複数の第3導体膜58が交互に積層され、複数の第3誘電膜57の平面積、複数の第2導体膜56の平面積および複数の第3導体膜58の平面積が積層方向に漸減している。
第1上配線層61は、上絶縁層44を挟んで容量構造8に対向するように上絶縁層44の上に形成されている。第1上配線層61は、具体的には、上絶縁層44を挟んで第1導体膜54および複数の第3導体膜58に対向している。また、第1上配線層61は、容量構造8(第1導体膜54)を挟んで容量配線層50に対向している。
電子部品1は、上絶縁層44を貫通するように上絶縁層44にそれぞれ埋設され、容量配線層50および容量構造8にそれぞれ電気的に接続された複数の容量ビア電極63を含む。複数の容量ビア電極63は、この形態では、上絶縁層44に形成されたビアホール64にそれぞれ埋設され、多層配線構造40の積層方向(法線方向Z)に沿って延びる柱状にそれぞれ形成されている。複数の容量ビア電極63は、円柱状または多角柱状(たとえば四角柱状)に形成されていてもよい。
複数の容量ビア電極63は、1つまたは複数(この形態では複数)の配線ビア電極70(配線電極)、1つまたは複数(この形態では複数)の第1ビア電極71(第1電極)、1つまたは複数(この形態では複数)の第2ビア電極72(第2電極)および1つまたは複数(この形態では複数)の第3ビア電極73(第3電極)を含む。
図5は、図2に示す容量構造8の電気的構造を示す等価回路図である。図5を参照して、容量構造8は、複数のキャパシタC0〜C5が並列接続された並列回路85を含む。並列回路85は、第1上配線層61および第2上配線層62に接続されている。複数のキャパシタC0〜C5は、基本キャパシタC0、第1増設キャパシタC1、第2増設キャパシタC2、第3増設キャパシタC3、第4増設キャパシタC4、および、第5増設キャパシタC5を含む。
また、この構造によれば、下配線層45および上配線層46の間に介在する上絶縁層44内に容量構造8を形成できるから、複数の層間絶縁層41に跨って複数の容量構造8を形成せずに済む。これにより、層間絶縁層41の積層数を増加させることなく、容量構造8の容量値を増加させることができる。その結果、多層配線構造40の厚化を抑制できるから、電子部品1の大型化を抑制できる。
図6は、図2に示す容量構造8の第1変形例を示す平面図である。以下では、図1〜図5に示された構造に対応する構造については同一の参照符号を付して説明を省略する。
図6を参照して、容量配線層50は、平面視においてL字形状に延びるライン状に形成されていてもよい。また、容量構造8は、平面視において容量配線層50に沿うL字形状に延びるライン状に形成されていてもよい。
図7を参照して、容量配線層50は、平面視において葛折り形状(ジグザグ形状)に延びるライン状に形成されていてもよい。また、容量構造8は、平面視において容量配線層50に沿う葛折り形状(ジグザグ形状)に延びるライン状に形成されていてもよい。
図8を参照して、同一のまたは異なる平面積(ここでは異なる平面積)を有する複数の容量配線層50が、1つのキャパシタ領域7内に形成されていてもよい。また、同一のまたは異なる平面積(ここでは異なる平面積)を有する複数の容量構造8が、1つのキャパシタ領域7内において複数の容量配線層50の上にそれぞれ形成されていてもよい。むろん、同一のまたは異なる平面積を有する複数の容量構造8が、1つのキャパシタ領域7内において1つの容量配線層50の上に形成された構造が採用されてもよい。
8 容量構造
43 下絶縁層
44 上絶縁層
45 下配線層
46 上配線層
50 容量配線層
51 基本ユニット
52 増設ユニット
53 第1誘電膜
54 第1導体膜
55 第2誘電膜
56 第2導体膜
57 第3誘電膜
58 第3導体膜
61 第1上配線層
62 第2上配線層
70 配線ビア電極(配線電極)
71 第1ビア電極(第1電極)
72 第2ビア電極(第2電極)
73 第3ビア電極(第3電極)
Claims (19)
- 下絶縁層と、
容量配線層を含み、前記下絶縁層の上に形成された下配線層と、
第1誘電膜を挟んで前記容量配線層に対向する第1導体膜を含み、前記容量配線層に容量結合された基本ユニット、および、第2誘電膜を挟んで前記第1導体膜に対向する第2導体膜を含み、前記基本ユニットに容量結合された増設ユニットを含む容量構造と、
前記下絶縁層の上に積層され、前記容量構造を覆う上絶縁層と、
前記容量構造に対向する第1上配線層、ならびに、前記容量配線層および前記容量構造に対向する第2上配線層を含み、前記上絶縁層の上に形成された上配線層と、
前記上絶縁層内で前記第2上配線層および前記容量配線層に接続された配線電極と、
前記上絶縁層内で前記第1上配線層および前記第1導体膜に接続された第1電極と、
前記上絶縁層内で前記第2上配線層および前記第2導体膜に接続された第2電極と、を含む、電子部品。 - 前記配線電極、前記第1電極および前記第2電極は、前記容量配線層の周縁に取り囲まれた領域にそれぞれ形成されている、請求項1に記載の電子部品。
- 前記容量構造は、前記容量配線層の一部を露出させており、
前記配線電極は、前記容量配線層において前記容量構造から露出した部分に接続されている、請求項1または2に記載の電子部品。 - 前記第2導体膜は、前記第1導体膜の一部を露出させており、
前記第1電極は、前記第1導体膜において前記第2導体膜から露出した部分に接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記第1導体膜は、前記容量配線層の周縁に取り囲まれた領域内のみに配置され、
前記第2導体膜は、前記第1導体膜の周縁に取り囲まれた領域内のみに配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記第1導体膜および前記第2導体膜は、前記容量配線層の厚さ未満の厚さをそれぞれ有している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1上配線層および前記第2上配線層は、前記第1導体膜の厚さおよび前記第2導体膜の厚さを超える厚さをそれぞれ有している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記容量配線層は、200nm以上400nm以下の厚さを有している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1導体膜および前記第2導体膜は、50nm以上100nm以下の厚さをそれぞれ有している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1上配線層および前記第2上配線層は、200nm以上400nm以下の厚さをそれぞれ有している、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記上絶縁層は、1μm以上5μm以下の厚さを有している、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1導体膜および前記第2導体膜は、金属膜からそれぞれなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記容量配線層、前記第1上配線層および前記第2上配線層は、Al膜、Cu膜、AlSiCu合金膜、AlSi合金膜およびAlCu合金膜のうちの少なくとも1つをそれぞれ含み、
前記第1導体膜および前記第2導体膜は、Cu膜、Al膜、Ti膜、Ta膜、TiN膜、TaN膜、TaSiN膜、TiSiN膜、WN膜およびWSiN膜のうちの少なくとも1つをそれぞれ含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記第1誘電膜および前記第2誘電膜は、SiO2膜およびSiN膜のうちの少なくとも1つをそれぞれ含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電子部品。
- 第3誘電膜を挟んで前記第2導体膜に対向する第3導体膜を含む前記増設ユニットと、
前記上絶縁層内で前記第1上配線層および前記第3導体膜に接続された第3電極と、をさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記配線電極、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極は、前記容量配線層の周縁に取り囲まれた領域にそれぞれ形成されている、請求項15に記載の電子部品。
- 前記第3導体膜は、前記第2導体膜の一部を露出させており、
前記第2電極は、前記第2導体膜において前記第3導体膜から露出した部分に接続されている、請求項15または16に記載の電子部品。 - 前記第3導体膜は、前記容量配線層の周縁に取り囲まれた領域内のみに配置されている、請求項15〜17のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記増設ユニットは、前記第3誘電膜を挟んで交互に積層された複数の前記第2導体膜および複数の前記第3導体膜を含む積層構造を有している、請求項15〜18のいずれか一項に記載の電子部品。
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