JPH06224070A - Mim型コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Mim型コンデンサおよびその製造方法

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JPH06224070A
JPH06224070A JP1133393A JP1133393A JPH06224070A JP H06224070 A JPH06224070 A JP H06224070A JP 1133393 A JP1133393 A JP 1133393A JP 1133393 A JP1133393 A JP 1133393A JP H06224070 A JPH06224070 A JP H06224070A
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JP
Japan
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lower electrode
film
type capacitor
insulating film
electrode film
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Application number
JP1133393A
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English (en)
Inventor
Shigeru Nakajima
成 中島
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位面積あたりの容量が向上したMIM型コ
ンデンサを提供する。 【構成】 半導体基板11上に設けられる下部電極膜1
2の表面に凸条部12aを一定間隔ごとに形成して表面
凹凸形状とし、かつこの下部電極膜12の表面形状に沿
って絶縁膜13および上部電極膜14を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単位面積あたりの容量
を向上させたMIM型コンデンサおよびその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体集積回路内に設けられ
るコンデンサとしては、絶縁膜を金属と金属とで挟む構
造のMIM(Metal-Insulator-Metal )型や、くし型に
形成した金属と金属とを隙間をあけた状態でかみ合わせ
たインタディジタル(Interdigital)型のコンデンサが
知られている。
【0003】図6はMIM型コンデンサの一例を示す模
式図である。図6に示すように、このMIM型コンデン
サは、半導体ウェハ1上に設けられた金属膜からなる下
部電極2と、この下部電極2を覆う絶縁膜3と、この絶
縁膜3上に設けられ金属膜からなる上部電極4とから構
成されている。
【0004】図7はインタディジタル型コンデンサの一
例を示す模式図である。図7に示すように、このインタ
ディジタル型コンデンサは、半導体ウェハ5上にくし型
金属膜6および7を隙間をあけてかみ合わせた状態で形
成することにより構成されている。
【0005】これらのうち、MIM型コンデンサは、一
般に、比較的大きな容量が必要な場合に用いられ、イン
タディジタル型コンデンサは、1pF以下の高精度な容
量が必要な場合に用いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、比較的容量の
大きなMIM型コンデンサでも、単位面積あたりの容量
が不十分であり、集積化率が低下し、チップ面積が大き
くなりすぎるという問題がある。
【0007】MIM型コンデンサの容量は、絶縁膜の比
誘電率,膜厚および面積により決定され、次式で決定さ
れる。但し、式中、ε0 は真空中での誘電率、εs は絶
縁膜の比誘電率、dは絶縁膜の膜厚、Sは電極面積を示
す。
【0008】
【数1】C=ε0 εs S/d 例えば、絶縁膜として比誘電率ε0 =6のものを使用
し、膜厚d=5000Åとしても、単位面積あたりの容
量は0.106fF/μmである。したがって、アナロ
グ回路やマイクロ波回路におけるDCブロッキングや発
信回路のように、数pFの容量を必要とする場合にMI
M型コンデンサを使用しようとすると、MIM型コンデ
ンサだけで数万μm2 の面積が必要となる。よって、回
路面積の大半がMIMコンデンサに占有され、したがっ
て全体のチップ面積が大きくなってしまい、実用上問題
となる。
【0009】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
単位面積あたりの容量が向上したMIM型コンデンサお
よびその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成する本
発明のMIM型コンデンサは、下部電極と、この下部電
極上に設けられた絶縁膜と、この絶縁膜上に設けられた
上部電極とからなるMIM型コンデンサであって、前記
下部電極が表面凹凸に設けられ、かつこの下部電極の表
面形状に沿って該下部電極を覆う前記絶縁膜および上部
電極が設けられていることを特徴とするものである。
【0011】また、本発明のMIM型コンデンサの製造
方法は、下部電極と、この下部電極上に設けられた絶縁
膜と、この絶縁膜上に設けられた上部電極とからなるM
IM型コンデンサの製造方法であって、前記下部電極を
表面凹凸に形成する工程と、この下部電極の表面形状に
沿って該下部電極を覆う前記絶縁膜を形成する工程と、
この絶縁膜上に前記上部電極を形成する工程とを具備す
ることを特徴とするものである。
【0012】
【作用】前記構成のMIM型コンデンサでは、下部電極
の表面に凹凸が形成されているので、チップの単位面積
あたりの下部電極の表面積が大きくなり、その結果、チ
ップ単位面積あたりのコンデンサ容量が増大する。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0014】図1には、一実施例にかかるMIM型コン
デンサの断面構造を示す。図1に示すように、半導体基
板11上に順次設けられた下部電極膜12、絶縁膜13
および上部電極膜14によりMIM型コンデンサが構成
されている。ここで、下部電極膜12の表面は、交互に
形成された凸条部12aと溝部12bとにより凹凸形状
になっており、これにより、半導体基板11の単位面積
あたりの下部電極膜12の表面積を増大させている。絶
縁膜13および上部電極膜14は下部電極膜12の表面
の凹凸形状に沿ってかつ下部電極膜12を覆うように形
成されている。すなわち、これら絶縁膜13および上部
電極膜14は下部電極膜12の表面の凹凸形状に沿って
形成され、かつ膜質不良の部分がないようにつきまわり
のよい方法で形成する必要がある。ただし、上部電極膜
14の表面は下部電極膜12の表面の凹凸形状に沿って
いる必要がないことは言うまでもない。
【0015】このような構成のMIM型コンデンサで
は、下部電極膜12の凸条部12aの上面の他、側面に
沿っても、絶縁膜13を介して下部電極膜12と上部電
極膜14とが相対向しているので、半導体基板11の単
位面積あたりの容量が従来のものに比べて大きい。
【0016】ここで、下部電極膜12および上部電極膜
14を形成する材料としては、従来から公知の電極材
料、例えば、Au,Pt,Al,Tiなど、あるいはこ
れらの合金を用いることができ、また、絶縁膜13を形
成する材料としては、従来から公知の誘電体、例えば、
SiO,SiO2 ,Si34 ,SiN,Ta25
Al23 などを用いることができる。なお、半導体基
板11は、単結晶半導体の基板や化合物半導体の基板な
どで構成できるが、この代わりに、半導体基板上に回路
を形成した後、その表面側に例えば絶縁膜を形成したも
のを用いてもよい。
【0017】次に、図2を参照しながら、本発明にかか
るMIM型コンデンサの製造方法の一実施例を説明す
る。
【0018】図2に示すように、まず,例えばGaAs
のような半導体基板11上に、下部電極膜12の下層と
なる、例えばTi/Pt/Auからなる金属膜12c
を、例えば電子ビーム蒸着法あるいはスパッタ法により
形成する(工程(a) )。続いて、リフトオフ法あるいは
ミリング法等により、幅3μmで厚さ2μmの、例えば
Ti/Pt/Auからなる凸条部12aを6μm間隔で
金属膜12c上に形成し、金属膜12cおよび凸条部1
2aにより下部電極12を形成する(工程(b) )。次い
で、つきまわりのよい絶縁膜形成法、例えば減圧CVD
法、あるいはテトラエチルシリケート{Si(OC2
54 (TEOS)}を材料としたCVD法等により、
例えばSiNからなる厚さ5000Åの絶縁膜13を下
部電極12上に形成する(工程(c) )。つまり、この絶
縁膜13を、凸条部12aおよびこれら凸条部12aの
間の金属膜12cを覆うように形成する。そして、最後
に、例えばTi/Pt/Auからなる上部電極膜14
を、例えば電子ビーム蒸着法あるいはスパッタ法により
絶縁膜13上に形成し、MIM型コンデンサとする(工
程(d) )。
【0019】ここで、上述したつきまわりのよい絶縁膜
形成法とは、下部電極膜12上に形成される絶縁膜13
のうち、凸条部12aの側面上に形成された部分が、凸
条部12aの上面や凸条部12a間の金属膜12c上に
形成された部分と同様に良質のものが得られる方法をい
う。例えば、通常のプラズマCVD法により絶縁膜13
を形成すると、凸条部12aの側面上の部分が、ピンホ
ールや絶縁耐力が弱い部分を有するものとなる虞がある
ので、この方法は好ましくない。
【0020】次に、表面凹凸の下部電極膜の他の製造例
を図3に示す。すなわち、図3(a)に示すように、例
えば、半導体基板11上に絶縁材料からなる絶縁凸条部
15を一定間隔ごとに形成しておいて基板表面を凹凸形
状にした後、下部電極膜16を絶縁凸条部15に沿って
形成する方法である。この下部電極膜16も上述した下
部電極膜12と同様に表面凹凸で表面積の大きいもので
ある。よって、図3(b)に示すように、上述した実施
例と同様に絶縁膜13および上部電極膜14を設けるこ
とにより、半導体基板11の単位面積あたりの容量が増
大したMIM型コンデンサを得ることができる。
【0021】以上説明した実施例では、下部電極膜とし
て、面方向に連続している金属膜12cと凸条部12a
とからなり、表面部分のみが凹凸形状になっている下部
電極12の例を挙げたが、勿論これに限定されるもので
はなく、例えば、半導体基板あるいは絶縁膜上に、リフ
トオフ法などにより凸条部を一定間隔をおいて形成した
もの、すなわち、下部電極膜全体が面方向に間欠的に設
けられて凹凸形状を形成しているものであってもよい。
【0022】よって、本発明でいう表面凹凸の下部電極
は、面方向に少なくとも一部連続して表面のみが凹凸形
状のものの他、面方向に間欠的なものも包含する。
【0023】例えば、図4に示すように、半導体基板1
1上に、一定間隔毎に凸条部17aを設け、各凸条部1
7aの間に溝部17bを形成し、これを表面凹凸の下部
電極膜17としたものである。そして、この下部電極膜
17上に、上述した実施例と同様に絶縁膜13および上
部電極14を設けることにより、大容量のMIM型コン
デンサを得ることができる。ただし、この場合には、凸
条部17aの間の溝部17bにコンデンサが形成されな
いので、容量的にはその分だけ上述した実施例より不利
である。
【0024】なお、図4の構成の場合には、各凸条部1
7aを並列に配線すれば大容量のコンデンサとして使用
でき、個々に配線すれば別個のコンデンサとして使用で
きる。
【0025】さらに、表面凹凸形状は、上述したように
凸条部を一定間隔をおいて設けることによって形成する
以外、凸条部を格子状に設けたり、凸条部あるいは凸部
を不規則に設けたりすることにより形成してもよく、要
は下部電極の表面積が増大するものであればいかなる形
態であってもよく、その形状には制約されない。
【0026】次に、図5を参照しながら、上述した実施
例(図1参照)に係るMIM型コンデンサと、従来のM
IM型コンデンサとの容量の測定例について説明する。
【0027】図5(A)および(B)に示すように、下
部電極膜12の凸条部12aの幅が3μm、厚さが2μ
m、および長さが100μmとし、この凸条部12aを
6μm間隔で180μmに亘って20本形成し、この上
に厚さ0.5μmのSiN膜からなる絶縁膜13、およ
び上部電極膜14を設けた本発明のMIM型コンデンサ
について、容量を計算すると次の通りである。すなわ
ち、溝部12bに形成されるコンデンサC1 の面積は5
×100×20μm2 、凸条部12aの表面に形成され
るコンデンサC2 の面積は3×100×20μm2 、凸
条部12aの側面に形成されるコンデンサC3 の面積は
1.5×100×39μm2 であり、この場合の単位面
積あたりの容量は0.106fF/μm2 であるから、
全容量は2.316pFとなる。
【0028】一方、同様に100×180μm2 の面積
に、下部電極膜、絶縁膜および上部電極膜を順次形成し
た従来のMIM型コンデンサの全容量は、単位面積あた
りの容量は0.106fF/μm2 であるから、1.9
08pFである。
【0029】したがって、上述した実施例のMIM型コ
ンデンサの容量は、従来のMIM型コンデンサに比べ
て、21.4%増加していることがわかる。
【0030】なお、このような凸条部により表面凹凸を
形成したくし型形状の下部電極の場合には単位面積あた
りの凸条部の本数を増やすことにより、あるいは凸条部
の厚みを大きくすることにより、単位面積あたりの容量
をさらに増大できることは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
MIM型コンデンサの下部電極を表面凹凸に設け、かつ
この下部電極の表面形状に沿って絶縁膜および上部電極
を順次設けた構造としたので、チップの単位面積あたり
の下部電極の表面積が大きくなり、その結果、チップ単
位面積あたりのコンデンサ容量が増大するという効果を
奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るMIM型コンデンサの一実施例の
断面を示す模式図である。
【図2】本発明のMIM型コンデンサの製造方法の一実
施例を示す工程図である。
【図3】本発明に係るMIM型コンデンサの他の実施例
を示す模式図である。
【図4】本発明に係るMIM型コンデンサの他の実施例
を示す模式図である。
【図5】本発明の容量計算を説明する模式図である。
【図6】従来技術に係るMIM型コンデンサの断面を示
す模式図である。
【図7】従来技術に係るインタディジタル型コンデンサ
を示す模式図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 下部電極膜 12a 凸条部 12b 溝部 12c 金属膜 13 絶縁膜 14 上部電極膜 15 絶縁凸条部 16,17 下部電極膜 17a 凸条部 17b 溝部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部電極と、この下部電極上に設けられ
    た絶縁膜と、この絶縁膜上に設けられた上部電極とから
    なるMIM型コンデンサであって、前記下部電極が表面
    凹凸に設けられ、かつこの下部電極の表面形状に沿って
    該下部電極を覆う前記絶縁膜および上部電極が設けられ
    ていることを特徴とするMIM型コンデンサ。
  2. 【請求項2】 下部電極と、この下部電極上に設けられ
    た絶縁膜と、この絶縁膜上に設けられた上部電極とから
    なるMIM型コンデンサの製造方法であって、前記下部
    電極を表面凹凸に形成する工程と、この下部電極の表面
    形状に沿って該下部電極を覆う前記絶縁膜を形成する工
    程と、この絶縁膜上に前記上部電極を形成する工程とを
    具備することを特徴とするMIM型コンデンサの製造方
    法。
JP1133393A 1993-01-27 1993-01-27 Mim型コンデンサおよびその製造方法 Pending JPH06224070A (ja)

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Cited By (4)

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