JP5225879B2 - 多層膜キャパシタ構造及び方法 - Google Patents
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Description
(a) 基板上に敷かれている下部電極層と、
(b) 前記下部電極上に敷かれている少なくとも1対の膜電極及び膜誘電体材料からなる中間層と、
(c) 前記中間層の最も上の対の上に敷かれている膜電極及び膜誘電体材料からなる上部層対を含み、
(d) 前記下部電極は側方に前記中間層の外側まで広がる接続部を有し、前記接続部は第1の上部表面を有し、前記第1の上部表面は回路に接続されるに適当な手段を含み、
(e) 前記中間層の内の少なくとも1つの電極がより上部の層の外側まで側方に広がる接続部を有し、前記接続部は第2の上部表面を有し、前記第2の上部表面は回路に接続されるに適当な手段を含み、
(f) 前記上部電極層は第3の上部表面を有し、前記第3の上部表面は回路に接続されるに適当な手段を含む、
多層キャパシタ構造を提供する。
膜デバイス構造についてはよく知られた2種の普遍的な作成方法がある。これらの方法とは、下方進行方式及び積上げ方式作成である。下方進行方式は、前記の層構造を作り上げるに十分な数の、基板上への多数の全面膜層の被着を含む。次いでそれぞれの層のパターンを区画するために、マスクとエッチングを用いて下方進行方式のパターン形成が行われる。図4aから4eは、図1及び2のメサ構造の作成に用いられた下方進行方式パターン形成を示す。
次に前記下部電極16と前記基板12との間の寄生容量の影響を示す、図7a及び7bを参照する。図7aは、交互する3つの電極16,20a,24aが72で一緒に接続され、交互する2つの電極18a,22aが74で一緒に接続されて、各キャパシタの容量がCの、並列接続された4つの平行平板キャパシタを形成しているところを示す。(実際には各層の面積が違うので、各キャパシタの容量は同じではないが、誘電体層の厚さすなわち比を変えることにより同じにすることができる。)下部電極16と基板12との間の寄生容量はCsで示される。
12 基板
14 絶縁層
16 下部電極
18a,18b,20a,20b,22a,22b 中間電極層−誘電体層対
24a,24b 上部層
26 絶縁層
30,32,34,36 環状平面
38,40,42,44 接続部
Claims (22)
- 多層のキャパシタ構造であって、前記キャパシタ構造は、
(a)基板の上に重なる下部膜電極層と、
(b)前記下部電極の上に重なる少なくとも1対の中間層であって、前記1対の中間層は、膜電極の中間層および膜誘電体材料の中間層である、少なくとも1対の中間層と、
(c)最も上層の1対の中間層の上に重なる上部の1対の層であって、前記上部の1対の層は、膜電極で形成されている上部電極層および膜誘電体材料で形成されている上部誘電体層を含む、上部の1対の層と
を含み、
(d)前記下部電極は、前記中間層の外側まで側方に延びる接続部分を有し、前記接続部分は、第1の上部表面を有し、前記第1の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
(e)前記中間層の少なくとも1つの電極は、その上方にある前記層の外側まで側方に延びる接続部分を有し、前記接続部分は、第2の上部表面を有し、前記第2の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
(f)前記上部電極層は、第3の上部表面を有し、前記第3の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
前記誘電体層の少なくともいくつかは、前記誘電体層の他のものとは異なる誘電定数を有している、キャパシタ構造。 - 前記少なくとも1対の中間層が前記上部層の全周縁にわたって前記上部層の外側まで側方に延びるように、かつ、前記下部電極が前記少なくとも1対の中間層の全周縁にわたって前記中間層の外側まで側方に延びるように、前記層がメサ構造に集成されている、請求項1に記載のキャパシタ構造。
- 複数の対の前記中間層があり、複数の対の前記中間層のそれぞれにおいて、複数の対の前記中間層のそれぞれの前記電極層がそれより上方にある全ての中間層の周縁の外側まで側方に延びている、請求項2に記載のキャパシタ構造。
- 前記誘電体材料は、強誘電体材料である、請求項1から3のいずれかに記載のキャパシタ構造。
- 前記層の各対は、隣接する対の前記電極層と共に、キャパシタを形成し、前記キャパシタ構造における複数の前記キャパシタが並列に接続されている、請求項1から3のいずれかに記載のキャパシタ構造。
- 前記誘電体層の少なくともいくつかは、前記誘電体層の他のものとは異なる周波数応答特性を有している、請求項1から3のいずれかに記載のキャパシタ構造。
- 前記下部電極は、いかなる回路にも接続されず、前記中間対のうちの少なくとも1つの前記電極層は、回路に接続され、これにより、前記下部電極と前記基板との間の寄生容量の前記最後に言及された回路への影響を低減する、請求項3に記載のキャパシタ構造。
- 前記下部電極は、前記下部電極層に隣接する前記誘電体層と共に、かつ、前記最後に言及された前記誘電体層に隣接する前記電極層と共に、前記構造における残りの層のうちの少なくともいくつかによって形成される容量値よりも値の小さいキャパシタを形成する、請求項7に記載のキャパシタ構造。
- 前記上部電極層および前記下部電極層は、接地されている、請求項3に記載のキャパシタ構造。
- 前記上部電極層および前記下部電極層は、それらに隣接する誘電体層と共に、かつ、前記隣接する誘電体層に隣接する前記電極層と共に、上部キャパシタおよび下部キャパシタを形成し、前記上部キャパシタおよび下部キャパシタは、前記構造における残りの層のうちの少なくともいくつかによって形成される容量値よりも小さい容量値を有する、請求項9に記載のキャパシタ構造。
- 前記層は、少なくとも3つのキャパシタ、すなわち、下層キャパシタと、上層キャパシタと、前記下層キャパシタと前記上層キャパシタとの間の中間キャパシタを定義し、前記中間キャパシタは、前記上層キャパシタおよび前記下層キャパシタより実質的に小さい容量値を有し、前記上層キャパシタおよび前記下層キャパシタによって環境の影響から保護され、前記上層キャパシタと前記下層キャパシタと前記中間キャパシタとは、直列に配置され、前記上層キャパシタおよび前記下層キャパシタは、回路に接続されるように適合されている手段を含む、請求項2または3に記載のキャパシタ構造。
- 多層のキャパシタであって、前記キャパシタは、
(1)基板と、
(2)前記基板の上に形成された複数の別個のキャパシタ構造と
を含み、
(3)各キャパシタ構造は、
(a)前記基板の上に重なる下部電極層と、
(b)前記下部電極の上に重なる少なくとも1対の中間層であって、前記1対の中間層は、膜電極の中間層および膜誘電体材料の中間層である、少なくとも1対の中間層と、
(c)最も上層の1対の中間層の上に重なる上部の1対の層であって、前記上部の1対の層は、膜電極で形成されている上部電極層および膜誘電体材料で形成されている上部誘電体層を含む、上部の1対の層と
を含み、
(d)前記下部電極は、前記中間層の外側まで側方に延びる接続部分を有し、前記接続部分は、第1の上部表面を有し、前記第1の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
(e)前記中間層の少なくとも1つの電極は、その上方にある前記層の外側まで側方に延びる接続部分を有し、前記接続部分は、第2の上部表面を有し、前記第2の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
(f)前記上部電極層は、第3の上部表面を有し、前記第3の上部表面は、回路に接続されるように適合されている手段を含み、
(g)前記少なくとも1対の中間層が前記上部層の全周縁にわたって前記上部層の外側まで側方に延びるように、かつ、前記下部電極が前記少なくとも1対の中間層の全周縁にわたって前記中間層の外側まで側方に延びるように、前記層がメサ構造に集成されており、
前記誘電体層の少なくともいくつかは、前記誘電体層の他のものとは異なる誘電定数を有している、キャパシタ。 - 各キャパシタ構造の電極層の少なくともいくつかのそれぞれの側方の中心点は、前記基板の上方における側方の位置において、前記キャパシタ構造の他のものの電極層の側方の中心点の前記基板の上方における側方の位置に対応し、前記キャパシタ構造において、前記基板の上方における側方の位置において互いに対応する側方の中心点を有する電極層の厚さは、全て同じである、請求項12に記載のキャパシタ。
- 各キャパシタ構造の誘電体層の少なくともいくつかのそれぞれの側方の中心点は、前記基板の上方における側方の位置において、前記キャパシタ構造の他のものの誘電体層の側方の前記基板の上方における側方の位置に対応し、前記キャパシタ構造において、前記基板の上方における側方の位置において互いに対応する側方の中心点を有する誘電体層の厚さは、全て同じである、請求項13に記載のキャパシタ。
- 前記膜誘電体材料は、強誘電体材料である、請求項14に記載のキャパシタ。
- 前記キャパシタ構造のうちの少なくとも2つの間の接続を含む、請求項12、13、14または15に記載のキャパシタ。
- 前記電極層および前記膜誘電体を前記基板の上に被着し、次いで前記電極層および前記膜誘電体を下方進行方式でパターン形成することにより前記複数のキャパシタ構造を前記基板の上に形成することによって形成される、請求項12、13、14または15に記載のキャパシタ。
- 多層の膜キャパシタ構造を製造する方法であって、前記方法は、
(a)基板を提供する工程と、
(b)前記基板の上に下部膜電極を確立する工程と、
(c)前記下部電極の上に複数の対の中間層を確立する工程であって、1対の中間層は、膜電極の中間層および膜誘電体材料の中間層からなる、工程と、
(d)前記複数の対の中間層の上に上部の1対の層を確立する工程であって、前記上部の1対の層は、膜電極で形成されている上部電極および膜誘電体材料で形成されている上部誘電体を含む、工程と、
(e)前記下部電極と前記上部電極と各対の中間層の前記電極とが前記電極への電気的接続のために上方から接続するための露出した上部表面を有するように、前記層を定義する工程と
を含み、
前記誘電体層の少なくともいくつかは、前記誘電体層の他のものとは異なる誘電定数を有している、方法。 - 前記層の形成後、その一部が選択的に除去されて、前記下部電極層が前記構造の前記全周縁にわたってその上方にある前記電極層の周縁の外側まで側方に延び、前記中間層の前記電極層の少なくともいくつかが前記構造の前記全周縁にわたってその上方にある前記電極層の周縁の外側まで側方に延びる、メサ構造を形成する、請求項18に記載の方法。
- 前記誘電体材料は、強誘電体材料である、請求項19に記載の方法。
- 前記基板の上に複数の前記キャパシタ構造を同時に形成するために、前記層をパターン形成する工程を含む、請求項18、19または20に記載の方法。
- 前記基板の上に複数の前記キャパシタ構造を同時に形成するために前記層をパターン形成し、次いで前記基板の上の異なるキャパシタ構造に異なる接続を形成する工程を含む、請求項18、19または20に記載の方法。
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