JPH03241864A - マイクロ波集積回路用キャパシタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波集積回路用キャパシタに関し、特
にＭ　Ｉ　Ｍ　（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ　Ｍ
ｅｔａｌ）キャパシタの構造の改良に関するものである
。

〔従来の技術〕

第６図（ｄｌは、従来のマイクロ波集積回路に用いられ
るＭＩＭキャパシタを示す断面図であり、図において１
は誘電体基板又は半絶縁性半導体基板、２は該基板ｌ上
に形成されたＭＩＭキャパシタの下地の電極となる下地
金属層、３は該下地金属層２上に形成されたＭＩＭキャ
パシタの絶縁膜、４は上記下地金属層２上に該絶縁膜３
を介して形成されたＭＩＭキャパシタの上地の電極とな
る上地金属層である。

第６図（ｄ）に示したＭＩＭキャパシタはＭＩＭキャパ
シタの下地金属層２とＭＩＭキャパシタの上地金属層４
の間に絶縁膜３を挟み込んだ構造になっており、その容
量は、面積の小さい方の上地金属層４の面積と、絶縁膜
３の膜厚及び誘電率とによって決定される。

第６図（ｄｌに示したＭｒＭキャパシタの製造方法につ
いて説明する。

まず、第６図（ａ）に示す様に誘電体基板又は半絶縁性
半導体基板１上に蒸着−リフトオフやスパッタリングと
エツチング等でＭＩＭキャパシタ下地金属層２をパター
ン形成する０次に第６図（′ｂ）に示す様に、ＭＩＭキ
ャパシタの絶縁膜３をプラズマＣＶＤ等の方法で被着す
る。最後に、第６図（Ｃ）に示す様にフォトレジスト５
でパターニングし、ＭＩＭキャパシタの上地金属層４ａ
を蒸着し、その後リフトオフすることで、第６図（ｄ）
に示す従来型のＭＩＭキャパシタを作製する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のマイクロ波集積回路用キャパシタは、以上のよう
に槽底されているので、ＭＩＭの上地金属層４の端部が
とがった形状をしている。このため従来のキャパシタに
電圧を加えると第６図（ｅ）に示す様に上地金属層４の
端部Ａに電界が集中しこの部分からＭＩＭキャパシタが
破壊するという問題点があった。ここでＢは電界集中の
結果絶縁破壊した部分を示している。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、キャパシタ容量を決定している側の電極金属
層の端部での電界集中を防止でき、これによりＭＩＭキ
ャパシタの破壊を防止することができるマイクロ波集積
回路用キャパシタを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るマイクロ波集積回路用キャパシタは、下
地及び上地金属電極層と該両金属電極層間の絶縁膜とか
らなるキャパシタの積層構造を、キャパシタ容量を決定
する側の金ａｔ極層の端部での電界集中が緩和される構
造としたものである。

（作用〕 この発明においては、下地及び上地金属電極層と該両金
属電極層間の絶縁膜とからなるキャパシタの積層構造を
、キャパシタ容量を決定する側の金属電極層の端部での
電界集中が緩和される構造としたから、キャパシタに電
圧を加えても、上記金属電極層端部で電界の集中が生じ
ることはなく、該電極層端部での絶縁破壊を防止するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図（ａｌ〜（ｄ）は本発明の第１の実施例によるマ
イクロ波集積回路用キャパシタを説明するための図であ
り、第１図（Ｃ）において、第６図（ｄ）と同一符号は
同一または相当部分を示し、１４はＭＩＭキャパシタの
上地金属層で、下地金属層２より面積が小さくキャパシ
タの容量を決定している。そしてここでは、この上地金
属層１４は第１図（Ｃ）に示すようにその下側端部に曲
率を有する構造としている。

次に製造方法について説明する。

ここでは、特に上述のように上地金属層１４の下側端部
に曲率を持たせる方法を第１図（ａ）から順に説明して
いく。

第１図（ａ）の状態は、従来例で示した第６図（ｂ）と
同じ状態である。この状態から、第１図伽）に示す様に
全面にフォトレジスト１５を蒸着し、これを露光、現像
してパターニングする。この時フォトレジストの除去部
分の両側下部にすそ引き部（第１図（ｂ）のＣ部分）が
残るよう、露光時間あるいは現像時間をやや短めに設定
しておく。その後全面に上地金属層１４ａを形威し、該
土地金属層１４ａをリフトオフして、その下側端部（第
１図（Ｃ）の０部分）に曲率を有する上地金属層１４を
形成する。

このような構造のキャパシタでは、第１図（ｄｌに示す
様に、このキャパシタに電圧を加えたときは上地金属層
１４の端部に電界が集中することはなく、この部分から
破壊するモードが緩和されることとなり、ＭＩＭキャパ
シタの耐圧や信頼性が向上することになる。

このように本実施例では、ＭＩＭキャパシタを槽底する
上地金属層１４を、その下側端部に曲率を有する構造と
したので、ＭＩＭキャパシタに電圧を印加したときに上
記上地金属層１４＠部での電界集中が緩和されることと
なり、ＭＩＭキャパシタの耐圧及び信頼性の向上を図る
ことができる。

なお、上記実施例では、上地金属層１４の面積が下地金
属層２より大きく、該上地金属層１４がキ＋バシタ面積
を決定している場合について説明したが、これは逆でも
よい。

第２図は本発明の第２の実施例として、下地金酸層の面
積が上地金属層の面積より小さいＭＩＭキャパシタを説
明するための図であり、ここではキャパシタ面積は下地
金属層により決定されるため、第２図（Ｃ）に示す様に
下地金属層１２をその下側端部に曲率を持たせた構造と
している。

この場合のＭＩＭキャパシタの製造方法は第２図（ａ）
に示すように基板１上に下地金属層１２を形成した後、
フォトレジスト２５を用いて該下地金属層１２の端部を
ＲＩＥでサイドエッチしてその上側端部に曲率を持た廿
る。その後は該フォトレジスト２５を除去しく第２図（
ｂ））、続いて絶縁膜３を全面に形成し、その上に上地
金属電極層４を形成する（第２図（Ｃ１）。

この実施例においても、第２図（ｄ）に示すようにこの
キャパシタに電圧を加えた場合、下地金属電極層１２の
端部に電界が集中することはなく、この部分から破壊す
るモードが緩和されることとなり、ＭＩＭキャパシタの
耐圧や信頼性を向上することができる。

次に、本発明の第３の実施例によるマイクロ波集積回路
用キャパシタを第３図を用いて説明する。

ここでは上記第１の実施例と同様、ＭＩＭキャパシタの
上地金属層４の面積が下地金属層２より小さいため、上
地金属層４がキャパシタの容量を決定している。そして
この上地金属層４の側壁には、キャパシタの絶縁膜３よ
りも電流リークの多い絶縁膜６を被着させている（第３
図（Ｃ）〉。

この場合のＭＩＭキャパシタの製造方法を第３図（ａ）
〜（Ｃ）により説明する。第３図（ａ）の状態は、第６
図（ｄ）で示した従来型のキャパシタの構造に相当する
０次に第３図（ｂ）に示す様に、リークの多い絶縁Ｍ！
６ａを全面に被着する。この絶縁ＩＮ！６ａは例えばプ
ラズマＣＮＤ等の方法で５ｉＮｌｌを成膜する際のＳ　
：　Ｈ，とＮＨｓとの流量比を通常のｌ：ｌＯから１：
３程度にすることで得られる。最後に第３図（Ｃ）のよ
うに上地金属層４の側壁にリークの多い絶縁膜６が残る
よう、全面ＲＩＥによるサイドウオール形成、あるいは
パターニングによる側壁以外のところの絶縁１１６ａの
除去等を行う。

こうして得られたキャパシタに電圧を印加すると第３図
（ｄ）に示す様に、上地金属層４の端部の電界集中は緩
和されるので、キャパシタの耐圧や信頼性が向上する。

このことを第４図（ａｌ、　（ｂ）を用いて詳述する。

第４′図（ａ）は従来のキャパシタの上地金属層４の端
部での電界集中の様子を示している。ここでは説明が簡
単になる様に上地金属層４の側壁にキャパシタの絶縁膜
３と同種の絶縁膜１３が被着されているとする。この場
合のポテンシャル面から考えた電気力線は上地金属層４
の端部に集中するのがわかる。こに対して第４図（ｂ）
は第３の実施例におけるキャパシタの上地金属層４の端
部での電界集中の様子を示しており、ここでは側壁部に
リークの多い絶縁膜６が被着されているので、側壁部で
のポテンシャル変化はなだらかになり、上地金属層４の
端部の電界集中も緩和されることになる。

このように第３の実施例では、キャパシタの容量を決定
している上地金属層４の側壁にキャパシタの絶縁膜３よ
りもリークの多い絶縁膜６を被着したので、ＭＩＭキャ
パシタに電圧を印加したときに上地金属層４の端部での
電界集中が緩和されることとなり、ＭＩＭキャパシタの
耐圧、信頼性の向上を図ることができる。

また、この第３の実施例では、キャパシタ容量が上地金
属層４の側壁にリークの多い絶縁膜６を被着した構造を
示したが、キャパシタ容量が下地金属層２により決定さ
れる場合は、該下地金属層２の側壁に上記絶縁膜６を形
成することにより、同様の効果を得ることができる。

すなわち、第５図は本発明の第４の実施例を説明するた
めの図であり、ここでは第５図（ａ）に示す様に下地金
属層２の面積が上地金属層４の面積より小さく、ＭＩＭ
キャパシタの面積は下地金属層２により決定される構造
となっている。そして下地金属層２の側壁にリークの多
い絶縁膜６を残している。

製造方法は第３図、第４図に示したものとほぼ同様であ
り、まず基板１上に下地金属層２を形成した後、全面に
リークの多い絶縁膜を上記第３の実施例と同様の条件で
形成する０次に該絶縁膜を、下地金属層２の側壁にリー
クの多い絶縁膜６が残るよう、全面ＲＩＥによるサイド
ウオール形成、あるいはパターニングによる側壁以外の
ところの絶縁膜の除去等を行う、その後全面にキャパシ
タ絶縁膜３を形成し、さらに上地金属層４を形成する。

この第４の実施例においても、キャパシタに電圧を印加
すると第５図（ｂ）に示す様に、電界集中が緩和され、
これによりキャパシタの耐圧や信頼性を向上することが
できる。

なお、上述した第２．第４の実施例のように下地金属層
２がＭＩＭキャパシタの容量を決定している場合は下地
金属層２からの配線の引き出しは、基板の裏面から又は
下層配線から行うことが必要である。こうしないと引き
出し電極部の容量が上部金属層４によって決定されてし
まうからであり、またこのときは、上部金属層４の端部
での絶縁破壊が起こりやすくなるからである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るマイクロ波集積回路用キャ
パシタによれば、下地及び上地金属電極層と該両金属電
極層間の絶縁膜とからなるキャパシタの積層構造を、キ
ャパシタ容量を決定する側の金属電極層の端部での電界
集中が緩和される構造としたので、キャパシタに電圧を
加えても、上記金属電極層端部で電界の集中が生じるこ
とはなく、該電極層端部での絶縁破壊を防止することが
できる。この結果ＭＩＭキャパシタの絶縁耐圧や信頼性
を向上することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれこの発明の第１〜第３の実施
例によるマイクロ波集積回路用キャパシタを示す断面図
、第４図はこの発明の第３の実施例の効果を説明するた
めの図、第５図はこの発明の第４の実施例によるマイク
ロ波集積回路用キャパシタを示す断面図、第６図は従来
のマイクロ波集積回路用キャパシタを示す断面図である
。 １は誘電体基板又は半絶縁性半導体基板、２ば下地金属
層、３はキャパシタの絶縁膜、４は上地金属層、１５は
すそを引いたフォトレジスト、２５はサイドエツチング
用フォトレジストである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 ′ｔＪＥ１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波集積回路の誘電体基板あるいは半絶縁
   性半導体基板の主面に下地金属電極層を形成し、該下地
   金属電極層上に絶縁膜を介して上地金属電極層を形成し
   てなるマイクロ波集積回路用キャパシタにおいて、 上記下地及び上地金属電極層と該両金属電極層間の絶縁
   膜とからなる積層構造を、 キャパシタ面積を決定する側の金属電極層の端部での電
   界集中が緩和される構造としたことを特徴とするマイク
   ロ波集積回路用キャパシタ。