SE520173C2 - Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets - Google Patents

Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets

Info

Publication number
SE520173C2
SE520173C2 SE9701618A SE9701618A SE520173C2 SE 520173 C2 SE520173 C2 SE 520173C2 SE 9701618 A SE9701618 A SE 9701618A SE 9701618 A SE9701618 A SE 9701618A SE 520173 C2 SE520173 C2 SE 520173C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
layer
capacitor
via hole
metal layer
dielectric
Prior art date
Application number
SE9701618A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9701618L (sv
SE9701618D0 (sv
Inventor
Hans Nordstroem
Stefan Nygren
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9701618A priority Critical patent/SE520173C2/sv
Publication of SE9701618D0 publication Critical patent/SE9701618D0/sv
Priority to TW086110784A priority patent/TW360941B/zh
Priority to PCT/SE1998/000619 priority patent/WO1998049722A1/en
Priority to DE69839775T priority patent/DE69839775D1/de
Priority to AU73530/98A priority patent/AU7353098A/en
Priority to JP54687098A priority patent/JP2001522530A/ja
Priority to CA002287983A priority patent/CA2287983A1/en
Priority to CN98804600A priority patent/CN1113401C/zh
Priority to KR1019997009164A priority patent/KR20010006086A/ko
Priority to EP98920765A priority patent/EP1016132B1/en
Priority to US09/066,814 priority patent/US6100574A/en
Priority to US09/174,417 priority patent/US6100133A/en
Publication of SE9701618L publication Critical patent/SE9701618L/sv
Publication of SE520173C2 publication Critical patent/SE520173C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • H01L23/5223Capacitor integral with wiring layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

“§25 520 173 2 tvärsnittsarea. För att erhålla stora kapacitansvärden måste kondensatorn ha stor area eller mycket liten dielektrikumtjocklek. I det första fallet finns risk för deformering orsakat av mekaniska spänningar och i det andra fallet blir kondensatorn otillförlitlig då risk för genombrott föreligger.
Genom bl.a. US 5,406,447 och US 5,563,762 är förut känt att använda kondensatordielektrikum av andra material såsom ferroelektriska material, exempelvis PZT (PbZrxTiL*O3), vilka har ett mycket högt dielekricitetstal. Härvid blir varken kondensatorns area eller tjocklek kritisk. Emellertid krävs en helt annan tillverkningsteknik på grund av bland annat hög kristallisationstemperatur hos kondensatordielektrikumet, inter- diffusion mellan elektroder och kondensatordielektrikum samt större känslighet för föroreningar.
REDQGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en kompakt och tillförlitlig kondensator- kondensator med dielektrikum av konventionellt nmterial såsom kiseloxid eller kiselnitrid, och vilken kondensator ska ha höga prestanda och vara avsedd för användning i en integrerad krets, särskilt i en integrerad krets för högfrekvenstillämpningar i exempelvis radioområdet.
Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en kondensator med en till dess undre elektrod elektriskt anslutande ledare av liten tvärsnittsarea och hög tillförlitlighet. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en 10 15 20 25 520 173 3 kondensator i avsaknad av en eller flera av de problem som kan uppstå med en kondensator enligt känd teknik.
Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett pålitligt och okomplicerat tillverkningsförfarande av en kondensator med nämnda egenskaper.
Fler ändamål med föreliggande uppfinning framkommer i nedanstående beskrivning.
Uppfinningen utnyttjar härvidlag pluggade viahàl för att etablera elektrisk kontakt mellan kondensatorns undre elektrod och ett övre liggande ledningsskikt. Upptagning av viahàl och pluggning, dvs. kemisk utfällning, företrädesvis av volfram, som ger en konform stegtäckning, átföljt av återets, utförs härvid i separata steg åtskilda från processteg för utetsning av en kondensatoröppning och formering av kondensatorns övre elektrod.
Innehåller den integrerade kretsen ett flertal ledarskikt tillverkas kondensatorn företrädesvis så högt upp som möjligt.
Mer detaljerat framställs en undre elektrod, enligt uppfinningen, genom att deponera ett första metallskikt på en skiktstruktur innefattande nederst ett substrat och överst ett isolatorskikt. Metallskiktet mönstras litografiskt och etsas för att formera den undre elektroden samt elektrisk anslutning till denna. Ett isolerande skikt deponeras över det första metallskiktet varefter en elektrisk förbindelse till den undre elektroden framställs genom att frametsa ett viahàl genom nämnda isolerande skikt, vilket viahàl pluggas. Därefter friläggs det första metallskiktet inom en förutbestämd area varefter ett dielektriskt skikt deponeras, vilket mönstras och avetsas på så sätt att det överlappar~ nämnda förutbestämda area. Slutligen 10 15 20 4 25 520 173 4 framställs en övre elektrod och ett förbindelseskikt till den nedre elektroden genom att ett andra metallskikt deponeras på den härvid erhållna strukturen, vilket mönstras och avetsas på så sätt att den övre elektroden överlappar nämnda förutbestämda area och förbindelseskiktet överlappar det pluggade viahålet.
Elektroderna framställs företrädesvis i. en begränsad storlek, exempelvis lOOxl00 pm, vilket begränsar kondensatorns kapacitans. Om högre kapacitans önskas framställs flera parallellkopplade kondensatorer“ genonl att häl av förutbestämd form frametsas på förutbestämda ställen i den övre och den undre elektroden, vilka då fabriceras i större storlekar. Hålen frametsas företrädesvis på ett sådant sätt att respektive elektrod framstår som sammanbundna plattor, exempelvis av storleken lO0xlOO pm.
Istället för att använda enkla metallskikt såsom elektroder kan metallstackar utnyttjas, såsom treskiktslaminat bestående av två tunna elektrisk ledande skikt av exempelvis titannitrid och ett däremellan liggande tjockt metallskikt av t.ex. aluminium.
En viabarriär, exempelvis bestående av ett laminat av titan och titannitrid, kan deponeras på det isolerande skiktet och i viahålet innan pluggning av viahålet utförs.
Djupa diken eller s.k. trenchar fyllda med ett elektriskt isolerande eller semiisolerande material, särskilt kiseloxid eller polykisel, kan formeras i det underliggande substratet på så sätt att kondensatorns kapacitiva koppling till detta minimeras. Trencharna framställs härvid på ett tidigt stadium i med fördel i ett tillverkningsprocessen. De framställs rutliknande mönster under kondensatorn och till ett djup av i 10 15 20 25 520 173 5 storleksordningen 5 pm.
Medelst föreliggande uppfinning erhålls en kondensator som väl uppfyller ändamålen.
En fördel med uppfinningen är att en tillförlitlig kondensator med låga resistiva förluster, lågt spänningsberoende och högt Q- värde erhålls.
Härvid är kondensatorn väl lämpad att integreras i en VCO (yoltage Qontrolled Qscillator), som då erhåller ett högt Q- värde, en god frekvensstabilitet och lågt fasbrus. Om höga kapacitanser önskas ökas elektrodareorna varvid hål frametsas i elektroderna, vilket ökar elektrodernas vidhäftning.
Ytterligare fördelar inbegriper högre tillförlitlighet, bl.a. mindre risk för hillocking och förenklad mönstring då metallstackar används samt en mer tillförlitlig volframpluggning dä viabarriärer används. Ännu en fördel med uppfinningen är att en låg parasitkoppling till substratet erhålls - i synnerhet om kondensatorn placeras högt upp i skiktstrukturen och substratet innefattar trenchar som avskärmar kondensatorn.
FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, vilka enbart visas för att illustrera uppfinningen, och ska därför ej på något sätt begränsa uppfinningen.
Fig. 1-3 illustrerar, i form av tvärsektionsvyer, ett förfarande för att vid tillverkning av en integrerad krets framställa en ,..,V. 10 15 20 * 25 520 173 6 kondensator' med metalliskt ledande elektroder' i enlighet med föreliggande uppfinning.
Fig. 4a och. 4b illustrerar, sett uppifrån, två olika utföringsformer av i. en uppfinningsenlig kondensator ingående elektroder.
Fig. 5 och 6 illustrerar, i form av tvärsektionsvyer, ytterligare utföringsformer av en kondensator enligt uppfinningen.
FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRMER Med ll i fig. l indikeras ett substrat av företrädesvis monokristallint kisel och ett godtyckligt antal ovanpå liggande skikt, en s.k. flerskiktsstruktur. Skikten är mönstrade och etsade i enlighet med erhållande av ett processchema för förutbestämda egenskaper hos den färdiga integrerade kretsen. En i kretsen ingående uppfinningsenlig kondensator framställs företrädesvis så högt upp sonx möjligt, exempelvis genom att utnyttja ett tredje och ett fjärde metallskikt i processen såsom Detta elektroder i kondensatorn. minimerar inverkan av parasitkoppling till substratet.
Ett metallskikt 15, som företrädesvis utgörs av skiktstrukturens tredje skikt, såsom ovan nämnts, deponeras enligt uppfinningen ovanpå ett överst i skiktstrukturen liggande kiseloxidskikt 13.
Detta metallskikt mönstras och etsas för att bl.a. formera en undre elektrod 17.
Efter etsning av metallskiktet 15 deponeras ett isolerande skikt 19 av exempelvis kiseloxid, varefter ett kontakthål eller ett s.k. viahål 21 definierats på litografisk väg. Detta kontakthål 10 15 20 25 30 . , - . 1 . 520 173 7 . . , . . . 21 pluggas, exempelvis med volfram, vilket sker genom att ett skikt av volfram 23 deponeras med CVD-teknik, varigenom konform stegtäckning' säkerställs. Volframskiktet 23 deponeras till en tjocklek som överstiger halva viahàlsbredden. Viahålet 21 fylls härvid helt och en jämntjock film erhålls över det isolerande skiktet 19. Det jämntjocka volframskiktet 23 àteretsas, medelst exempelvis en torrets, så att volfram endast kvarlämnas i viahålet 21. På så sätt har en elektrisk förbindelse eller en s.k. volframplugg 25 till den undre elektroden 17 framställts.
Viahålet 21 framställs med en mycket liten diameter, företrädesvis i submikrometerområdet.
Den härigenom erhållna strukturen 27 visas i fig. 1. För att volframpluggningen ska fungera tillfredsställande föregås den med fördel av deponering av ett titannitridskikt i viahàlet 21, vilket beskrivs mer detaljerat längre fram i beskrivningen.
Observera att ytterligare volframpluggade 'viahål 29, 31 förekommer både i det senaste deponerade isolerande skiktet 19 och i det tidigare deponerade kiseloxidskiktet 13. Detta indikerar enbart att andra elektriska förbindelser och komponenter kan framställas parallellt med föreliggande kondensator.
Efter àteretsning av volframskiktet 23 definieras en kondensatoröppning 33 på litografisk väg, se fig. 2. Det isolerande skiktet 19 avlägsnas medelst inom en torrets förutbestämd area, dvs. kondensatoröppningen 33. Torretsen avstannas pà underliggande metall, dvs. kondensatorplattan 17 och optimeras med avseende på etsprofil så att efterföljande deponeringar av dielektrikum och metall kan göras med god stegtäckning. Fotolacken från litografisteget avlägsnas varefter ett dielektriskt skikt 35 deponeras företrädesvis med PECVD- 10 15 20 Vf25 f . - ~ 1 a 520 173 8 (Blasma Enhanced Qhemical yapor Deposition) teknik över strukturen. Detta skikt 35, vilket även kan deponeras med annan teknik såsom exempelvis CVD- (Chemical yapor Deposition) eller SACVD- (Sub Atmospheric Qhemical yapor Deposition), kommer att utgöra kondensatordielektrikum 37.
Kondensatordielektrikumet 37, vilket ska överlappa 39 kondensatoröppningen 33, definieras på litografisk väg varefter skiktet 35 utanför kondensatoröppningen 33 avetsas med torrets och fotolacken avlägsnas. I synnerhet måste allt dielektrikum över de volframpluggade viahålen 21, 29 avlägsnas. Den resulterande strukturen 40 visas i fig. 2.
Kondensatoröppningen 33 bör inte göras större än ca 100x100 umz då annars risk för dåligt utbyte till följd av mekanisk stress föreligger. Överlappet 39 bör vara ca 1000 Å.
Ett fjärde metallskikt 41 deponeras, se fig. 3. Detta skikt 41 kommer att tjäna både som förbindelseskikt 43, 45 och som den andra övre elektroden 47 i kondensatorn. Skiktet 41 mönstras och etsas varefter kvarvarande fotolack avlägsnas.
Förbindelseskiktet 43 ansluter härvid den undre elektroden 17 via det volframpluggade viahålet 21. Den övre elektroden 47 ska överlappa 49 kondensatoröppningen 33 såsom kondensator- dielektrikumet 37 överlappar 39 kondensatoröppningen 33 och dessutom ansluta till förbindelseskiktet 45.
Avslutningsvis slutpassiveras kretsen med exempelvis en tvåskiktsstruktur 51 bestående av kiseloxid och kiselnitrid. Den härvidlag erhållna strukturen 53 visas i fig. 3.
Det är lämpligt att låta kondensatorns båda elektrodplattor 17, 47 utgöras av exempelvis aluminium eller en aluminium- m» .. lO 15 20 Ü;25 520 173 9 kopparlegering, för att nedbringa resistiva förluster och som kondensatordielektrikum 37 använda exempelvis kiselnitrid, vilket har en högre relativ dielektricitetskonstant än kiseloxid. Metallskikten 15, 41 deponeras via förstoftning eller s.k. sputtring av aluminiumet.
Observera att processtegen, (i) mönstring och frametsning av viahàlen 21, 29 samt (ii) deponering och etsning av volframskiktet 23 är separerade från processtegen (iii) utetsningt av' kondensatoröppningen 33 samt (iv) deponering av metallskiktet 41 och frametsning av den övre elektroden 47, och dessutom föregår dem. Anledningen till detta är att processtegen för vior och kondensatorer ska kunna individuellt optimeras m.a.p. exempelvis etsprofil och metalldeponering.
Kapacitansen C för en kondensator ges approximativt av C=srsOA/t där sr är dielektrikumets relativa dielektricitetskonstant, t är dess tjocklek, A är kondensatorplattornas area och 80 är permittiviteten i vakuum.
Såsom ovan nämnts bör kondensplattorna 17, 47 inte göras större än ca lO0xlOO pm: dä det annars föreligger risk att nætallen släpper eller bucklar upp från sitt underlag. Tjockleken t hos dielektrikumet kan inte heller minskas under ca 300 Å då risk för genombrott föreligger beroende pà att ytorna ej är perfekt plana. Den relativa dielektricitetskonstanten sr är en materialkonstant och är ca 3.9 för kiseloxid och ca 7.8 för kiselnitrid. Att använda andra dielelektriska material är möjligt men kräver tillgång till ett flertal icke standardmässiga processteg. 10 15 20 sÜ 25 520 173 §ïfïf§°1:* 10 Om högre kapacitansvärden önskas parallellkopplas flera kondensatorer, här kallade celler, genom mönstring och frametsning av hål 61, 65 i kondensatorplattorna 63, 67 vilka då fabriceras med större storlekar, se fig. 4a-b. Denna mönstring och etsning sker med fördel parallellt med formeringen av själva elektroderna 63, 67. Hålen fylls sedan av oxid vid deponering av de isolerande skikten 19, 51. På detta sätt blir kondensatorplattorna så att säga faststansade vid sina respektive underlag* och risken för exempelvis uppbuckling av metallen, hillocking, minskar avsevärt.
I fig. 4a och 4b visas, sett uppifrån, två möjliga utföringsformer av kondensatorplattor vid parallellkoppling av flera celler. Etsningen sker företrädesvis pà så sätt att den resulterande kondensatorplattan 63, 67 framstår som ett antal sammanbundna mindre plattor 64, 68, vars bredd uppgår till företrädesvis ca 100 um. På detta sätt kan mycket stora kondensatorplattor 63, 67 tillverkas med ett stort antal mindre plattor 64, 68 och således kan stora kapacitansvärden nås.
Generellt kan mönstring och etsning utföras som ger plattor av godtycklig form, exempelvis åttkantiga eller rektangulära. Det är emellertid viktigt att plattornas storlek håller sig i storleksordningen 100x1OO umz.
I ytterligare en utföringsform av föreliggande uppfinning deponeras en viabarriär 71, 73 över det isolerande skiktet 19.
Viabarriären 71, 73 utgörs företrädesvis av ett laminat 71, 73 av titan och titannitrid såsom framgår av fig. 5. Dessa skikt deponeras medelst förstoftningsteknik, eller s.k. sputtring, efter etsning av viahålet 21 i det isolerande skiktet 19, men innan pluggning av viahålet 21.
H; s. 10 15 20 ,25 ...'.'..' 'I H > ~= w 1 - = - v. < 1. ' * f «» . , ll För att uppfylla krav på god elektrisk kontakt och vidhäftning deponeras först ett tunt skikt 71 av titan på strukturen, dvs. på såväl det isolerande skiktets ovansida som på viahålets väggar och botten. Därefter deponeras ett tunt skikt 73 av titannitrid ovanpå. Anledningen härtill är att titannitrid är ett passande underlag för att den kemiska process som utnyttjas för volframdeponeringen ska fungera tillfredsställande. Den s.k. företrädesvis en viabarriären 71, 73 är således dubbelskiktsstruktur med titan i botten och titannitrid överst.
Med fördel deponeras en s.k. metallstack 75, 41, 77 istället för ett metallskikt 41 både för formering av den övre elektroden och förbindelseskikten. Denna metallstack 75, 41, 77 som visas i fig. 5, byggs upp som ett laminat med ett tunt titannitridskikt 75 i botten följt av ett tjockare aluminiumskikt 41 samt ytterligare ett tunt titannitridskikt överst 77.
Aluminiumskiktet 41 är den medan egentliga ledaren, titannitridskikten 75, 77 på olika sätt bidrar till strukturens tillförlitlighet samt underlättar efterföljande litografiska mönstring genom reducerad reflektion. Aluminiumet är självfallet fullt utbytbart mot ett annat elektriskt ledande material, exempelvis en aluminium-kopparlegering med 0.5-4 procent koppar.
Genom nñnstring och etsning av hela nætallstacken 75, 41, 77 skapas önskade elektroder och ledningsdragning. Etsningen av metallstacken 75, 41, 77 ska gå igenom såväl metallstacken 75, 41, 77 som den viabarriär 71, 73 som ligger kvar mellan metallstacken 75, 41, 77 och det isolerande skiktet 19.
Ledarna består således av - räknat från det isolerande skiktet 19 och uppåt - titan 71 och titannitrid 73 (viabarriären) följt av titannitrid 75, aluminium 41 samt ytterligare titannitrid 77 10 15 20 I25 520 173 12 ~ = . - u, (metallstacken). Volframpluggen 25 omges av viabarriären 71, 73 överallt utom uppät, där den ansluter direkt till metallstacken 75, 41, 77.
Såsom visas i fig. 5 har även en viabarriär 81, 83 deponerats på det isolerande kiseloxidskiktet 13, liksom en metallstack 85, 15, 87 deponerats istället för ett metallskikt 15 för formering av' den 'undre elektroden. Företrädesvis deponeras viabarriärer över alla isolerande skikt i vilka viahàl upptagits samt metallstackar i stället för metallskikt.
Djupa diken, s.k. trenchar 91, formeras i det enkristallina kiselsubstratet 93, sásom visas i fig. 6. Dessa trenchar 91, vilka. bör* ha ett djup av i storleksordningerl 5 um, formeras företrädesvis i ett rutliknande mönster under kondensatorn.
Trencharna 91, vars syfte är att avskärma kondensatorn från det ledande kiselsubstratet 93 och således reducera den kapacitiva kopplingen, ska bestå av ett isolerande eller semiisolerande material, såsom exempelvis kiseloxid eller polykisel.
Trencharna 91 tillverkas med fördel genom mönstring av det på substratet nederst deponerade oxidskiktet 95, följt av utetsning och fyllning av dikena. Fyllningen sker genom deponering av kiseloxid eller en kombination av kiseloxid och polykisel, varefter den resulterande ytan planariseras, dvs. överskottsmaterial från deponeringen avlägsnas med exempelvis 'COIIGÉS .
En kondensator i en integrerad krets enligt föreliggande uppfinning är tillförlitlig och har höga prestanda. Genom att använda pluggade viahál 21 som elektrisk förbindelse mellan kondensatorns undre elektrod 17 och övre liggande 10 15 20 *25 520 173 13 7 . Y « .f förbindningsskikt 43 fås en kondensator där kompakt kontaktproblem orsakade av exempelvis dålig stegtäckning för metallen minimerats.
Härvid fås en högre grad av funktionsdugliga kretsar i tillverkningsprocessen.
En uppfingsenlig kondensator är särskilt lämplig för radio- och andra högfrekvenstillämpningar där stora krav ställs på låga resistiva förluster och litet spänningsberoende. Detta gäller i synnerhet då kondensatorn integreras som del av en resonatortank i en VCO (yoltage Qontrolled Qscillator) för att resonatortanken ska få ett högt Q-värde, god frekvensstabilitet och lågt fasbrus.
Genom att etsa fram hål 61, 65 i elektroderna 63, 67 så att dessa framstår som ett antal sammanbundna plattor 64, 68 kan elektroderna 63, 67 göras godtyckligt stora och således kan höga och mycket höga kapacitanser uppnås utan att övergå till okonventionella val av kondensatordielektrikum, som skulle komplicera tillverkningsprocessen högst avsevärt.
Tillverkningsförfarandet inkluderar företrädesvis deponering av treskiktsstackar 75, 41, 77, 85, 15, 87 för bildande av ledningsskikt och elektroder samt deponering av viabarriärer 71, 73, 81, 83 i viahålen 21, 29 såsom ovan beskrivits. Detta bidrar till en högre tillförlitlighet.
Mycket låga erhålls då kondensatorn parasitkapacitanser tillverkas högt upp i den integrerade kretsens skiktstruktur. En konventionell process innefattar 2-4 metallskikt. Nyare processer tillåter fem metallskikt och utvecklingen går mot ytterligare fler. Kondensatorn placeras lämpligen mellan de två översta metallskikten, där kopplingen till substratet minimeras 10 520 173 14 och där man också har möjlighet att skapa mer utrymme. Trenchar eller djupa diken 91 av isolerande eller semiisolerande material i substratet 93, som avskärmar kondensatorn fràn det ledande substratet, bidrar ytterligare till att minska parasit- kapacitanserna.
Uppfinníngen är självfallet inte begränsad till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven. I synnerhet är uppfinningen uppenbart ej begränsad vad det avser materialval, dimensioner eller' position av kondensatorn. i en flerskiktsstruktur.

Claims (20)

lO 15 20 25 30 m» ..«, v 1 520 173 15 PATENTKRAV '
1. Förfarande för att vid tillverkning av en integrerad krets avsedd för företrädesvis högfrekvenstillämpningar framställa en kondensator med metalliskt ledande elektroder kännetecknat av följande steg i nämnda ordning: (l7, 63, 67) (15) - att en undre elektrod framställs genom att deponera ett första wætallskikt pà en skiktstruktur (11) innefattande nederst ett substrat och överst ett isolatorskikt (13), - att ett isolerande skikt (19) deponeras över det första metallskiktet (15), - att en elektrisk förbindelse (25) till den undre elektroden (17, 63, 67) framställs genom att frametsa ett viahàl (21) genom (19), (21) metallskiktet vilket viahàl (15) nämnda isolerande skikt pluggas, det första friläggs inom en (33), - att förutbestämd area - att ett kondensatordielektrikum (37) (35) framställs genom att ett dielektrikiskt skikt deponeras över den härigenom erhållna strukturen, vilket dielektrikiska skikt mönstras och avetsas pà sä sätt att det överlappar (39) nämnda förutbestämda area (33), och - att en övre elektrod (43) (47, 63, 67) och ett förbindelseskikt framställs genom att ett andra metallskikt (41) deponeras pà den härvid erhållna strukturen (40), vilket andra metallskikt (41) mönstras och avetsas pä sä sätt att den övre elektroden (47, 63, 67) överlappar (49) nämnda förutbestämda area (33) och förbindelseskiktet (43) överlappar det pluggade viahàlet (21).
2. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att viahàlet (21) pluggas med volfram (23).
3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, kännetecknat av att häl (61, 65) av förutbestämd form frametsas pà förutbestämda ställen i den övre och den undre elektroden (63, 67). lO l5 20 25 (n. .. 52Û 173 ÜÄ%f{TÜ¿É 16 = ::<~-H~U-<-
4. Förfarande enligt kravet 3, kännetecknat av att hålen (61, 65) elektrod (63, 67) frametsas pà ett sàdant sätt att respektive framstàr som sammanbundna plattor (64, 68).
5. Förfarande enligt kravet 4, kännetecknat av att (61, 65) sådant hàlen sätt att respektive (64, frametsas på ett elektrod framstår som sammanbundna plattor 68) med en dimension av i storleksordningen 100x10O umz.
6. Förfarande enligt nàgot av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t (71, 73) (21). a'v att en 'viabarriär deponeras pà det isolerande skiktet (19) och i viahàlet
7. Förfarande enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t a v att viabarriären (71, 73) väljes att utgöras av ett laminat av titan och titannitrid. kä1n11e1:ec:kr1at (75, 77, 85, 87)
8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, ledande skikt deponeras före och efter varje metallskiktsdeponering. a'v att tunna elektriskt kännetecknat av att de (75, 77, 85, sv)
9. Förfarande enligt kravet 8, tunna elektriskt ledande skikten vàljes att utgöras av titannitrid och att metallskikten (15, 41) väljes att utgöras av aluminium eller en aluminium-kopparlegering.
10. Förfarande enligt nàgot av kraven 1-9, kéànI1et:ec:kr1at a'v att diken eller s.k. trenchar (91) av ett elektriskt isolerande eller semiisolerande material formeras i substratet (93) på så sätt att kondensatorn avskàrmas elektriskt från detsamma.
11. Förfarande enligt kravet 10, kännetecknat av att trencharna (91) fylls med kiseloxid eller en kombination av kiseloxid och polykisel. 10 15 20 25 m.. U. 520" 173 17
12. . Förfarande enligt kravet 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a t av* att trencharna (91) formeras till ett djup av i storleksordningen 5 um.
13. Förfarande enligt något av kraven 1-12, këän11e1:e<:kr1at av' att det isolerande skiktet (19), vilket väljes att utgöras av kiseloxid, deponeras till en tjocklek av ca 1 um.
14. Förfarande enligt något av kraven 1-13, kèànriet ec:kr1at dielektriska skiktet (35) PECVD-, eller SACVD-teknik. a'v att det deponeras medelst antingen CVD-,
15. Förfarande enligt något av kraven 1-14, këànI1et:ec:kr1at a'v att det dielektriska skiktet (35) till en tjocklek av ca 300-1000 Å. deponeras
16. Förfarande enligt något av kraven 1-15, kêànr1et:e<:kr1at a'v att det dielektriska skiktet (35) väljes att utgöras av kiselnitrid.
17. Förfarande enligt något av kraven 1-16, kêän11et:ec:kr1at skiktet (35) och det (39, 49) a*v att det dielektriska övre (41) avetsas på så sätt att de överlappar med ca 1000 Å. metallskiktet den förutbestämda arean (33)
18. Förfarande enligt något av kraven 1-17, kêàn11et:ec:kr1at av att viahålet (21) frametsas på så sätt att dess diameter eller bredd understiger 1 um.
19. Kondensator med nætalliskt ledande elektroder i en integrerad krets för högfrekvenstillämpningar och innefattande - en skiktstruktur (11) innefattande nederst ett substrat och överst ett isolatorskikt (13), - en undre elektrod (17, 63, 67) definierad i ett första metallskikt (15) liggande på isolatorskiktet (13), - ett isolerande skikt (19) liggande pà det första metallskiktet lO l5 20 25 30 520 17¿ (15) och vari ett viahàl (21) och en kondensatoröppning (33) är definierade, - en elektrisk förbindelse till den undre elektroden (17, 63, 67) i form av en plugg (25) i viahàlet (21), - ett kondensatordielektrikum (37) överlappande nämnda förutbestämda area (33), - en övre elektrod (47, 63, 67) jämte ett förbindelseskikt (43) ett andra metallskikt (41) (19), (25) definierade i liggande över det till pluggen isolerande skiktet pluggen (25) och (37), och (51) kondensatordielektrikumet - ett slutpassiveringsskikt liggande över nämnda skikt, k ä n n e t e c k n a d a v att den övre och den undre elektroden (63, 67) (61, 65) av sådan förutbestämd form pà (63, 67) innefattar häl sàdana förutbestämda ställen att respektive elektrod framstår som sammanbundna plattor (64, 68).
20. Integrerad krets avsedd för företrädesvis högfrekvens- tillämpningar och innefattande innefattande nederst ett substrat och (13), (17, 63, 67) - en skiktstruktur (11) överst ett isolatorskikt definierad i ett första (13), - en undre elektrod metallskikt (15) liggande pà isolatorskiktet (19) (15) och vari ett viahàl (21) - ett isolerande skikt liggande pà det första metallskiktet och en kondensatoröppning (33) är definierade, - en elektrisk förbindelse till den undre elektroden (17, 63, 67) i (21), - ett form av en plugg (25) av exempelvis volfram i viahälet kondensatordielektrikum (37) överlappande nämnda (33), ~ en övre elektrod (47, 63, 67) (25) förutbestämda area jämte ett förbindelseskikt (43) andra metallskikt (41) (19), (25) Och till pluggen definierade i ett isolerande skiktet liggande över det pluggen kondensatordielektrikumet (37), och 520 '173 ïf=ïlf=äf 2": š 19 i 5 ' - ett slutpassiveringsskikt (51) liggande över nämnda skikt, k ä n n e t e c k n a d a v att den övre och den undre elektroden (63, 67) innefattar hål (61, 65) av sådan förutbestämd form pà sàdana förutbestämda ställen att respektive elektrod (63, 67) framstår som sammanbundna plattor (64, 68).
SE9701618A 1997-04-29 1997-04-29 Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets SE520173C2 (sv)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9701618A SE520173C2 (sv) 1997-04-29 1997-04-29 Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets
TW086110784A TW360941B (en) 1997-04-29 1997-07-29 Capacitors in integrated circuits
EP98920765A EP1016132B1 (en) 1997-04-29 1998-04-03 Capacitors in integrated circuits
CA002287983A CA2287983A1 (en) 1997-04-29 1998-04-03 Capacitors in integrated circuits
DE69839775T DE69839775D1 (de) 1997-04-29 1998-04-03 Kondensatoren in integrierten schaltkreisen
AU73530/98A AU7353098A (en) 1997-04-29 1998-04-03 Capacitors in integrated circuits
JP54687098A JP2001522530A (ja) 1997-04-29 1998-04-03 集積回路のコンデンサ
PCT/SE1998/000619 WO1998049722A1 (en) 1997-04-29 1998-04-03 Capacitors in integrated circuits
CN98804600A CN1113401C (zh) 1997-04-29 1998-04-03 集成电路中的电容器及其制造方法
KR1019997009164A KR20010006086A (ko) 1997-04-29 1998-04-03 집적 회로의 커패시터
US09/066,814 US6100574A (en) 1997-04-29 1998-04-28 Capacitors in integrated circuits
US09/174,417 US6100133A (en) 1997-04-29 1998-10-19 Capacitors in integrated circuits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9701618A SE520173C2 (sv) 1997-04-29 1997-04-29 Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9701618D0 SE9701618D0 (sv) 1997-04-29
SE9701618L SE9701618L (sv) 1998-10-30
SE520173C2 true SE520173C2 (sv) 2003-06-03

Family

ID=20406774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9701618A SE520173C2 (sv) 1997-04-29 1997-04-29 Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets

Country Status (11)

Country Link
US (2) US6100574A (sv)
EP (1) EP1016132B1 (sv)
JP (1) JP2001522530A (sv)
KR (1) KR20010006086A (sv)
CN (1) CN1113401C (sv)
AU (1) AU7353098A (sv)
CA (1) CA2287983A1 (sv)
DE (1) DE69839775D1 (sv)
SE (1) SE520173C2 (sv)
TW (1) TW360941B (sv)
WO (1) WO1998049722A1 (sv)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1257053C (zh) * 1997-11-18 2006-05-24 松下电器产业株式会社 层叠体和电容器
US6278871B1 (en) * 1998-12-29 2001-08-21 U.S. Philips Corporation Integrated circuit including a low-dispersion capacitive network
US6323044B1 (en) * 1999-01-12 2001-11-27 Agere Systems Guardian Corp. Method of forming capacitor having the lower metal electrode for preventing undesired defects at the surface of the metal plug
US6291307B1 (en) * 1999-08-06 2001-09-18 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method and structure to make planar analog capacitor on the top of a STI structure
DE10035584A1 (de) * 2000-07-21 2002-01-31 Philips Corp Intellectual Pty Mobilfunkgerät
US6890629B2 (en) * 2001-09-21 2005-05-10 Michael D. Casper Integrated thin film capacitor/inductor/interconnect system and method
AU2001296281A1 (en) * 2000-09-21 2002-04-02 Michaeld. Casper Integrated thin film capacitor/inductor/interconnect system and method
SE0103036D0 (sv) * 2001-05-04 2001-09-13 Ericsson Telefon Ab L M Semiconductor process and integrated circuit
US6603167B2 (en) * 2001-06-15 2003-08-05 Silicon Integrated Systems Corp. Capacitor with lower electrode located at the same level as an interconnect line
US20030006480A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-09 Jenny Lian MIMCap with high dielectric constant insulator
DE10219116A1 (de) 2002-04-29 2003-11-13 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltungsanordnung mit Verbindungslagen sowie zugehörige Herstellungsverfahren
JP2005203455A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
JP3851910B2 (ja) * 2004-03-26 2006-11-29 株式会社東芝 半導体装置
KR100630689B1 (ko) * 2004-07-08 2006-10-02 삼성전자주식회사 트렌치형 mim 커패시터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법
JP4928748B2 (ja) * 2005-06-27 2012-05-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5111745B2 (ja) * 2005-08-24 2013-01-09 イビデン株式会社 コンデンサ及びその製造方法
US8409970B2 (en) 2005-10-29 2013-04-02 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of making integrated passive devices
US8669637B2 (en) * 2005-10-29 2014-03-11 Stats Chippac Ltd. Integrated passive device system
US8158510B2 (en) 2009-11-19 2012-04-17 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming IPD on molded substrate
US8791006B2 (en) 2005-10-29 2014-07-29 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming an inductor on polymer matrix composite substrate
US8188590B2 (en) 2006-03-30 2012-05-29 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit package system with post-passivation interconnection and integration
US9331057B2 (en) * 2007-10-26 2016-05-03 Infineon Technologies Ag Semiconductor device
CN102709270A (zh) * 2012-05-23 2012-10-03 上海宏力半导体制造有限公司 Mim电容器及其形成方法
CN108538816B (zh) * 2018-02-07 2020-03-24 厦门市三安集成电路有限公司 一种氮化硅-聚酰亚胺复合介质的mim电容器及制作方法
CN108447864B (zh) * 2018-03-14 2023-09-29 长鑫存储技术有限公司 半导体存储器件结构及其制作方法
CN110071096B (zh) * 2019-03-13 2021-09-10 福建省福联集成电路有限公司 一种提高容值和耐压的叠状电容的制作方法
CN111128957B (zh) * 2019-12-26 2021-11-09 华虹半导体(无锡)有限公司 嵌入结构的mim电容及其制造方法
CN112530939B (zh) * 2020-11-19 2023-11-07 偲百创(深圳)科技有限公司 集成电容器及其制造方法,射频电路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2526225B1 (fr) * 1982-04-30 1985-11-08 Radiotechnique Compelec Procede de realisation d'un condensateur integre, et dispositif ainsi obtenu
NL8701357A (nl) * 1987-06-11 1989-01-02 Philips Nv Halfgeleiderinrichting bevattende een condensator en een begraven passiveringslaag.
JPH03203261A (ja) * 1989-12-28 1991-09-04 Sony Corp 半導体装置
JP2660359B2 (ja) * 1991-01-30 1997-10-08 三菱電機株式会社 半導体装置
US5189594A (en) * 1991-09-20 1993-02-23 Rohm Co., Ltd. Capacitor in a semiconductor integrated circuit and non-volatile memory using same
US5406447A (en) * 1992-01-06 1995-04-11 Nec Corporation Capacitor used in an integrated circuit and comprising opposing electrodes having barrier metal films in contact with a dielectric film
JP2827661B2 (ja) * 1992-02-19 1998-11-25 日本電気株式会社 容量素子及びその製造方法
JP2753789B2 (ja) * 1993-02-10 1998-05-20 日本電信電話株式会社 容量素子の製造方法
JP3025733B2 (ja) * 1993-07-22 2000-03-27 三洋電機株式会社 半導体集積回路装置
US5594278A (en) * 1994-04-22 1997-01-14 Nippon Steel Corporation Semiconductor device having a via hole with an aspect ratio of not less than four, and interconnections therein
JP3045928B2 (ja) * 1994-06-28 2000-05-29 松下電子工業株式会社 半導体装置およびその製造方法
US5563762A (en) * 1994-11-28 1996-10-08 Northern Telecom Limited Capacitor for an integrated circuit and method of formation thereof, and a method of adding on-chip capacitors to an integrated circuit
US5576240A (en) * 1994-12-09 1996-11-19 Lucent Technologies Inc. Method for making a metal to metal capacitor
US5574621A (en) * 1995-03-27 1996-11-12 Motorola, Inc. Integrated circuit capacitor having a conductive trench
US5554565A (en) * 1996-02-26 1996-09-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Modified BP-TEOS tungsten-plug contact process

Also Published As

Publication number Publication date
TW360941B (en) 1999-06-11
US6100133A (en) 2000-08-08
WO1998049722A1 (en) 1998-11-05
SE9701618L (sv) 1998-10-30
KR20010006086A (ko) 2001-01-15
CN1253661A (zh) 2000-05-17
US6100574A (en) 2000-08-08
SE9701618D0 (sv) 1997-04-29
CN1113401C (zh) 2003-07-02
EP1016132A1 (en) 2000-07-05
JP2001522530A (ja) 2001-11-13
DE69839775D1 (de) 2008-09-04
CA2287983A1 (en) 1998-11-05
EP1016132B1 (en) 2008-07-23
AU7353098A (en) 1998-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE520173C2 (sv) Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets
US8841749B2 (en) Semiconductor device comprising a capacitor and an electrical connection via, and fabrication method
US10497582B2 (en) Capacitor formed in insulated pores of an anodized metal layer
US7479424B2 (en) Method for fabricating an integrated circuit comprising a three-dimensional capacitor
KR100873542B1 (ko) 반도체 다이 내 전압 의존도가 낮은 고밀도 합성 mim커패시터
US6838717B1 (en) Stacked structure for parallel capacitors and method of fabrication
CN102569250B (zh) 高密度电容器及其电极引出方法
US20030040161A1 (en) Method of producing an integrated component with a metal-insulator-metal capacitor
US9524963B2 (en) Semiconductor device
US20090000093A1 (en) Capacitor and method of manufacturing the same and capacitor unit
US7534692B2 (en) Process for producing an integrated circuit comprising a capacitor
EP3627576B1 (en) Capacitor and manufacturing method for same
US9391015B2 (en) Method for forming a three-dimensional structure of metal-insulator-metal type
US20030197215A1 (en) A dual stacked metal-insulator-metal capacitor and method for making same
US7511939B2 (en) Layered capacitor architecture and fabrication method
CN104022073A (zh) 微电子器件的制造方法
US11276750B2 (en) Capacitor and method for fabricating the same
CN212676255U (zh) 半导体器件
EP1943679A1 (en) High density, high q capacitor on top of protective layer
CN100373546C (zh) 金属-绝缘层-金属电容的制作方法
CN111668186A (zh) 半导体器件及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed