JPH0846140A - 集積回路およびその製造方法 - Google Patents

集積回路およびその製造方法

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JPH0846140A
JPH0846140A JP6176389A JP17638994A JPH0846140A JP H0846140 A JPH0846140 A JP H0846140A JP 6176389 A JP6176389 A JP 6176389A JP 17638994 A JP17638994 A JP 17638994A JP H0846140 A JPH0846140 A JP H0846140A
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forming
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Yasuhiro Okamoto
康宏 岡本
Naotaka Iwata
直高 岩田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】製造工程が簡易でしかも耐電圧特性に優れたキ
ャパシタを有する集積回路およびその製造方法を提供す
る。 【構成】GaAs基板1上にn型層2を形成し、次で全
面にSiO2 膜3を形成したのちパターニングし、n型
層2の両端部上を含む領域に開口部を形成し、次でこの
開口部内に下部電極5と配線4を形成する。次に全面に
誘電体膜6を形成したのち、下部電極5を覆うと共に端
部が下部電極5と配線4間のSiO2 膜3の中央部上に
位置する上部電極7を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯で用いる集積回
路およびその製造方法に関し、特にMIM(電極−絶縁
膜−電極)構造を有するキャパシタおよびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波帯で使用される集積回路内の従来
のMIMキャパシタは、図4の断面図に示す様に、Ga
As基板1の上に絶縁膜13とMIMキャパシタの下部
電極5Aおよび配線4Aとが設けられている。さらにそ
の上に誘電体膜6Aが設けられ、その上に下部電極5A
と部分的に重なりあう上部電極7Aが設けられた構造と
なっている。上部電極7Aは、伝送損失の低減のため、
メッキ等により数μm程度の厚さとなっている。この上
部電極7Aのパターン形成は、イオンミリング等のドラ
イエッチング金属加工によって行われるが、この際に上
部電極7Aの周辺に沿って誘電体膜6Aが薄く掘られ、
溝8Bが形成される。この溝8Bには、イオンミリング
等のくずがたまったり、この溝8Bの下の誘電体膜6A
の深い部分まで欠陥が導入されることも多い。このため
溝8Bの部分に電流のリークパスが生じやすく十分な耐
電圧特性が得られないという欠点があった。この欠点は
上部電極が下部電極より小さい場合は特に目立つ。上部
電極7Aを下部電極5Aよりも面積を大きくして全体を
覆うことによりイオンミリング等による溝が形成される
部分を配線4A上の部分だけにした場合においても前述
の理由により耐電圧特性が低下し、問題は解決しない。
【0003】この対策として、例えば特開平2−301
757号公報に配線と下部電極とを積層して形成し、溝
の形成される誘電体膜の下に絶縁膜を形成する方法が示
されている。以下図5(a),(b)の平面図とB−B
線断面図を用いて説明する。
【0004】GaAs基板1の上に第1絶縁膜13Aを
介して配線14を設け、その上に配線14の一部を露出
した第2絶縁膜13Bを設ける。その開口部に下部電極
5Bを設け、その上に誘電体膜6Bを介して上部電極7
Bを設けるものである。この改良型のキャパシタでは上
部電極7Bをパターニングする時、溝8Cが形成される
が、その下に第2絶縁膜13Bがある為、耐電圧特性が
低下することはなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のMIM
キャパシタは、上部電極形成時の溝の部分にリークパス
が生じやすく、耐電圧特性が低下するという問題があっ
た。また図5に示した従来例は、耐電圧特性は優れてい
るが、構造が複雑で多くの工程を必要とすると共に、多
層構造のため集積回路内の段差が大きくなるといった欠
点があった。
【0006】本発明の目的は、製造工程が簡易で、しか
も耐電圧特性に優れたキャパシタを有する集積回路およ
びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明の集積回路
は、半絶縁性半導体基板の表面に形成された伝導層と、
この伝導層上を含む全面に形成された絶縁膜と、前記伝
導層の両端部上を含む領域の前記基板上の前記絶縁膜に
形成された開口部と、この開口部内にそれぞれ設けられ
前記伝導層の一端の上部に接続された下部電極と他端の
上部に接続された配線と、少くとも前記下部電極と前記
伝導層上を覆って設けられた誘電体膜と、この誘電体膜
上に設けられ前記下部電極上を覆うと共に端部が前記下
部電極と前記配線間の前記絶縁膜の中央部上に位置する
ように設けられた上部電極とを含むことを特徴とするも
のである。
【0008】第2の発明の集積回路の製造方法は、半絶
縁性半導体基板表面に不純物を導入し選択的に伝導層を
形成する工程と、この伝導層を含む全面に絶縁膜を形成
したのちパターニングし前記伝導層の両端部上を含む領
域の前記基板上にそれぞれ開口部を形成する工程と、全
面に金属膜を形成したのちパターニングし前記開口部内
に前記伝導層の一端の上部に接続する下部電極と他端の
上部に接続する配線とを形成する工程と、少くとも前記
下部電極と前記伝導層上を覆う誘電体膜を形成する工程
と、全面に金属膜を設けたのちパターニングし前記下部
電極上を覆うと共に端部が前記下部電極と前記配線間の
前記絶縁膜の中央部上に位置するように設けられた上部
電極とを含むことを特徴とするものである。
【0009】第3の発明の集積回路の製造方法は、半絶
縁性半導体基板上に伝導性エピタキシャル層を形成する
工程と、前記伝導性エピタキシャル層を選択的に残し他
の部分を高抵抗化する工程と、残された伝導性エピタキ
シャル層を含む全面に絶縁膜を形成したのちパターニン
グし前記伝導性エピタキシャル層の両端部上を含む領域
の前記基板上に開口部を形成する工程と、全面に金属膜
を形成したのちパターニングし前記開口部内に前記伝導
性エピタキシャル層の一端の上部に接続する下部電極と
他端の上部に接続する配線とを形成する工程と、少くと
も前記下部電極と前記伝導性エピタキシャル層上を覆う
誘電体膜を形成する工程と、全面に金属膜を設けたのち
パターニングし前記下部電極上を覆うと共に端部が前記
下部電極と前記配線間の前記絶縁膜の中央部上に位置す
るように設けられた上部電極とを含むことを特徴とする
ものである。
【0010】
【作用】本発明においては、MIMキャパシタの下部電
極と配線との接続を伝導性半導体層で行ない、上部電極
と伝導性半導体層を絶縁膜と誘電体膜の2層の膜で隔て
ることにより、イオンミリング等による溝の影響をほと
んどなくし、良好な耐電圧特性を得ることができる。さ
らに本発明の構造は従来例と比べて簡単であるため、製
造工程が簡易となり、集積回路内の段差も小さくするこ
とができる。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図1(a),(b)は本発明の第1の実施例のMI
Mキャパシタの平面図およびA−A線断面図である。
【0012】図1(a),(b)においてMIMキャパ
シタは、GaAs基板1表面上の一部に不純物のドーピ
ングによるn型層2を有し、そのn型層2の両端部上に
下部電極5と下部電極用の配線4とを有し、その他のG
aAs基板1の表面を絶縁膜としてのSiO2 膜3で覆
い、さらに下部電極5およびSiO2 膜3の上に誘電体
膜6を有し、その誘電体膜6上に下部電極5を完全に覆
いしかも下部電極用配線4にはかからない位置に、すな
わち、下部電極5と配線4との間のSiO2 膜3の中央
部上に端部がくるように上部電極7を設けた構造をもっ
ている。この構造のMIMキャパシタにおいては、上部
電極7のパターニングの際に溝8が形成されても、上部
電極7と配線4の引出線であるn型層2とを隔てる絶縁
膜が2層であるため、従来のものと比べて優れた耐電圧
特性が得られる。図1ではn型層2が下部電極5よりも
狭い形状をしているが、n型層2が下部電極5からはみ
出した構造であっても同様の効果が得られる。
【0013】図2(a)〜(c)は本発明の第2の実施
例の製造方法を説明するための半導体チップの断面図で
ある。以下図1を併用して説明する。まず図2(a)に
示すように、GaAs基板1上に開口部が形成されたフ
ォトレジスト膜9をマスクとして2x1013cm-2のシ
リコン(Si+ )を70keVにてイオン注入し、さら
にその後SiO2 を保護膜として800℃、20分の熱
処理を行い、電子濃度約1.2x1013cm-3の矩形の
n型層2を形成する。
【0014】次に図2(b)に示すように、絶縁膜層と
して200nm厚のSiO2 膜3をCVD法により成膜
したのちパターニングし、n型層2の両端部上を含む領
域に開口部10A,10Bを形成する。
【0015】次に図2(c)に示すように、全面にAu
Ge・Ni・Auを蒸着して開口部10A,10Bを埋
めたのちリフトオフすることにより、これら開口部内に
下部電極5および配線4を形成する。下部電極5のサイ
ズは75μmx55μmである。次でその上に誘電体膜
層6としてSiNx 膜をCVD法により100nm成膜
する。その後全面にめっき用のTi・Au膜をスパッタ
法で形成し、上部電極用マスクをほどこした後にめっき
により3μm程度のAu膜を被着する。
【0016】以下図1(a),(b)に示したように、
Ti・Au膜及びAu膜をイオンミリング等によってパ
ターニングして下部電極5を覆う上部電極7を形成し、
3pFの容量を持つMIMキャパシタを作成する。この
工程により、第1の実施例で示した構造をもつMIMキ
ャパシタが製造できる。
【0017】この構造のMIMキャパシタにおいては、
上部電極7と配線4の引出線であるn型層を隔てる絶縁
膜が2層であるため、従来のキャパシタが10V程度の
耐電圧であるのに対し、30V以上の優れた耐電圧特性
が得られる。
【0018】図3(a)〜(c)は本発明の第3の実施
例の製造方法を説明するための半導体チップの断面図で
ある。まず図3(a)に示すように、電子濃度3x10
18cm-3で0.05〜0.1μm厚のn型エピタキシャ
ル層をGaAs基板1上に形成したのち、フォトレジス
ト膜9Aをマスクとして矩形のn型エピタキシャル層1
2を残すように他の部分にボロンをイオン注入して高抵
抗化を行う。
【0019】次に図3(b)に示すように、第2の実施
例と同様に絶縁膜として200nm厚のSiO2 膜3を
CVD法により成膜したのちパターニングし、n型エピ
タキシャル層12の両端部上を含む領域にそれぞれ開口
部を形成する。次で全面にAuGe・Ni・Auを蒸着
して開口部を埋めたのち、リフトオフすることにより下
部電極5および配線4を形成する。下部電極5のサイズ
は75μmx55μmである。
【0020】次に図3(c)に示すように、全面に誘電
体膜6としてSiNx 膜をCVD法により100nm成
膜する。その後めっき用のTi・Au膜をスパッタ法で
形成し、上部電極用マスクをほどこした後にめっきによ
り厚さ3μm程度のAu膜を被着する。次でTi・Au
膜及びAu膜をイオンミリング等によってパターニング
して下部電極5を覆う上部電極7を形成することによ
り、3pFの容量を持つMIMキャパシタを作成する。
この工程により、第1の実施例で示したのと同様の構造
をもつMIMキャパシタが製造できる。
【0021】この構造のMIMキャパシタにおいては、
上部電極7と配線の引出線であるn型エピタキシャル層
12を隔てる絶縁膜が2層であるため、従来のキャパシ
タが10V程度の耐電圧であるのに対し、30V以上の
優れた耐電圧特性が得られる。特に第3の実施例では、
高周波特性に優れたヘテロジャンクション(HJ)FE
Tと同一の基板にMIMキャパシタを形成できる利点が
ある。
【0022】尚、上記各実施例では半導体基板としてG
aAsを用いた例を示したが、高周波特性の優れたデバ
イスが作成できるInP等の半導体基板を用いてもよ
い。又伝導層としてn型層を用いたがドーパントとして
BeやCを含むp型層を用いることができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
絶縁性半導体基板上に引出し線としての伝導層を設け、
この伝導層の両端部上を含む領域に絶縁膜で分離された
下部電極と配線とを形成し、誘電体膜を介して形成した
上部電極の端部を、下部電極と配線間の絶縁膜の中央部
上に位置するように形成することにより、上部電極の形
成時に誘電体膜に形成される溝が絶縁膜上に位置する
為、製造工程を複雑にすることなく、耐電圧特性に優れ
たキャパシタを有する集積回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の平面図及びA−A線断
面図。
【図2】本発明の第2の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
【図3】本発明の第3の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
【図4】従来の集積回路の一例の断面図。
【図5】従来の他の集積回路の平面図及びB−B線断面
図。
【符号の説明】
1 GaAs基板 2 n型層 3 SiO2 膜 4,4A 配線 5,5A,5B 下部電極 6,6A,6B 誘電体膜 7,7A,7B 上部電極 8,8A,8B,8C 溝 9,9A フォトレジスト膜 10 Si+ 11 B+ 12 n型エピタキシャル層 13,13A,13B 絶縁膜 14 配線
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/088

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半絶縁性半導体基板の表面に形成された
    伝導層と、この伝導層上を含む全面に形成された絶縁膜
    と、前記伝導層の両端部上を含む領域の前記基板上の前
    記絶縁膜に形成された開口部と、この開口部内にそれぞ
    れ設けられ前記伝導層の一端の上部に接続された下部電
    極と他端の上部に接続された配線と、少くとも前記下部
    電極と前記伝導層上を覆って設けられた誘電体膜と、こ
    の誘電体膜上に設けられ前記下部電極上を覆うと共に端
    部が前記下部電極と前記配線間の前記絶縁膜の中央部上
    に位置するように設けられた上部電極とを含むことを特
    徴とする集積回路。
  2. 【請求項2】 半絶縁性半導体基板表面に不純物を導入
    し選択的に伝導層を形成する工程と、この伝導層を含む
    全面に絶縁膜を形成したのちパターニングし前記伝導層
    の両端部上を含む領域の前記基板上にそれぞれ開口部を
    形成する工程と、全面に金属膜を形成したのちパターニ
    ングし前記開口部内に前記伝導層の一端の上部に接続す
    る下部電極と他端の上部に接続する配線とを形成する工
    程と、少くとも前記下部電極と前記伝導層上を覆う誘電
    体膜を形成する工程と、全面に金属膜を設けたのちパタ
    ーニングし前記下部電極上を覆うと共に端部が前記下部
    電極と前記配線間の前記絶縁膜の中央部上に位置するよ
    うに設けられた上部電極とを含むことを特徴とする集積
    回路の製造方法。
  3. 【請求項3】 半絶縁性半導体基板上に伝導性エピタキ
    シャル層を形成する工程と、前記伝導性エピタキシャル
    層を選択的に残し他の部分を高抵抗化する工程と、残さ
    れた伝導性エピタキシャル層を含む全面に絶縁膜を形成
    したのちパターニングし前記伝導性エピタキシャル層の
    両端部上を含む領域の前記基板上に開口部を形成する工
    程と、全面に金属膜を形成したのちパターニングし前記
    開口部内に前記伝導性エピタキシャル層の一端の上部に
    接続する下部電極と他端の上部に接続する配線とを形成
    する工程と、少くとも前記下部電極と前記伝導性エピタ
    キシャル層上を覆う誘電体膜を形成する工程と、全面に
    金属膜を設けたのちパターニングし前記下部電極上を覆
    うと共に端部が前記下部電極と前記配線間の前記絶縁膜
    の中央部上に位置するように設けられた上部電極とを含
    むことを特徴とする集積回路の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008085350A (ja) * 2007-10-18 2008-04-10 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法および半導体集積回路装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63179561A (ja) * 1987-01-20 1988-07-23 Nec Corp 半導体装置
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