DE2548563A1

DE2548563A1 - Verfahren zum herstellen eines kondensators

Info

Publication number: DE2548563A1
Application number: DE19752548563
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Phys Dr Epple
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1977-05-05

Description

Verfahren zum Herstellen eines Kondensators"
Beim Schaltungsentwurf von monolithischen integrierten Schaltkreisen ist man bemüht, Kondensatoren so weit wie möglich zu vermeiden, da Kapazitäten mit Hilfe von pn-Übergängen in Halbleiterkörpern nur in sehr engen Grenzen realisiert werden können und außerdem solche Sperrschichtkapazitäten einen relativ großen Temperaturkoeffizienten haben. Müssen Kondensatoren mit einem kleinen Temperaturkoeffizient und engen Kapazitätstoleranzen für monolithisch integrierte Halbleiterschaltungsan ordnungen hergestellt werden, so kann man solche Kondensatoren nicht im Halbleiterkörper herstellen, sondern nur auf dem Halbleiterkörper mit Hilfe der Dünnfilmtechnik. Die mit Hilfe der Dünnfilmtechnik hergestellten Kondensatoren erfordern eine Schichtenfolge Metall/Dielektrikum/Metall, wobei die Schiöten übereinander liegen.
Die Kombination der Dünnfilmtechnik mit der monolithischen Integrationstechnik hat bisher zu keinen guten Ergebnissen geführt, da die Dünnfilmtechnik zusätzliche Verfahrensschritte erfordert, die zu relativ großen Ausfällen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Technik zur Herstellung von Kondensatoren anzugeben, die sich leichter als die bekannte Dünnfilmtechnik mit der monolithischen Integrationstechnik kombinieren läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensators vorgeschlagen, welches nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß auf eine Isolierstoffunterlage eine Metallschicht aufgebracht und diese Metallschicht derart in Metallbeläge aufgetrennt wird, daß die voneinander getrennten Metallbeläge einen Kondensator bilden. Im allgemeinen wird man zwei voneinander getrennte Metallbeläge aus der Metallschicht herstellen.
Die Metallschicht wird vorzugsweise derart in zwei Metallbeläge aufgetrennt, daß sich für den Kondensator eine möglichst große Kapazität durch eine entsprechend lange Trennspur ergibt.
Zu diesem Zweck wird die Metallschicht beispielsweise derart in zwei Metallbeläge aufgetrennt, daß sich eine mäanderförmig verlaufende Trennspur ergibt. Es empfiehlt sich, die Trennfläche zwischen den beiden Metallbelägen mit einem Material hoher Dielektrizitätskonstante auszufüllen, um die Kapazität des Kondensators zu erhöhen.
Die Trennfläche zwischen den beiden Metallbelägen soll eine möglichst geringe Breite aufweisen und beispielsweise höchstens 21um breit sein. Die Trennung der Metallschicht in die Metallbeläge wird beispielsweise mit Hilfe von Laser-oder Elektronenstrahlen durchgeführt. Die Erfindung findet vorzugsweise in Verbindung mit der monolithisch integrierten Halbleitertechnik Anwendung. Dabei wird die Metallschicht zur Herstellung des Kondensators auf die bei integrierten Halbleiterschaltungen ohnehin auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers vorhandene Isolierschicht, die beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid besteht, aufgebracht. Die Metallschicht wird vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellt.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein Teilstück eines fUr eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung vorgesehenen Halbleiterkörpers 1, der beispielsweise aus Silizium besteht. Auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 befindet sich eine Isolierschicht 2, die bei einer integrierten Schaltung als.Diffusionsmaske für die Eindiffusion der seitlich vom Kondensator im Halbleiterkörper befindlichen Bauelemente und zum Schutz der pn-Ubergänge dieser Bauelemente erforderlich ist. Die Isolierschicht 2 besteht beispielsweise aus Siliziurrtdioxid. Besteht der Halb leiterkörper t aus Silizium, so wird die Siliziumdioxidschicht 2 vorzugsweise durch Oxydation des Halbleiterkörpers aus Silizium hergestellt. Gemaß der Figur 1 wird auf die Oberfläche der Isolierschicht 2 eine Metallschicht 3aufgebracht, die beispielsweise durch Aufdampfen hergestellt wird.
Die Metallschicht 3, die beispielsweise aus Aluminium besteht, wird auf denjenigen Bereich der Isolierschicht 2 beschränkt, der für den Kondensator vorgesehen ist. Allerdings kann für den Kondensator auch diejenige Metallschicht rnitverwendet werden, die zur Herstellung der Bauelem-#enteelektroden bei integrierten Haib-leiterschaitungen ohnehin - und zwar im- allgemeinen ganzflächig - auf die Isolierschicht aufgebracht wird, so daß unter Umständen gar keine gesonderte Metalischicht für den Kondensator erforderlich ist. Da allerdings die Dicke der Metalischicht für den Kondensator vorzugsweise nur 1 bis einige dick sein soll und die Metallischicht für die Elektroden der Bauelemente im allgemeinen dicker als dieser Bereich ist, wird für die Kondensatormetallschicht doch eine besondere Metallschicht erforderlich sein.
Die Figur 2 zeigt die Metallschicht 3 nach der Auftrennung in die beiden Metallbeläge 3a und 3b, und zwar die Figur 2a im Schnitt und die Figur 2b in der Draufsicht. Die Auftrennung der Metallschicht 3 in die beiden Beläge 3a und 3b erfolgt beispielsweise durch einen rechnergesteuerten Elektronen- oder Laserstrahl, der im Ausführungsbeispiel eine mäanderförmige Spur durchläuft und dabei das Metall zwischen den Metallbelägen 3a und 3b in einer schmalen Zone 4 der Breite d verdampft. Der Kondensator wird durch die einander zugewandten Schmalseiten der Metallbeläge 3a und 3b gebildet.
Um für den Kondensator einen möglichst großen Kapazitätswert zu erreichen, wird die Trennzone 4 gemäß der Figur 3 mit einnem Material 5 hoher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt. Dieses Material kann gleichzeitig als Schutzschicht für den Kodensator dienen. Das Material für die Isolierschicht zwischen den beiden Metallbelägen kann beispielsweise aufgeschmolzen oder aufgedampft werden. Als Dielektrikum eignet sich beispielsweise Aluminiumoxid (A1203). Die Metallbeläge eines Kondensators liegen also nach der Erfindung nicht übereinander, sondern lateral nebeneinander.

Claims

9 Verfahren zum Herstellen eines Kondensators, insbesondere für integrierte Halbleiterschaltungsanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Isolierstoffunterlage eine Metallschicht aufgebracht und diese Metalischicht derart in Metallbeläge aufgetrennt wird, daß die voneinander getrennten Metallbeläge einen Kondensator bilden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht in zwei voneinander getrennte Metallbeläge aufgetrennt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht derart in zwei Metallbeläge aufgetrennt wird, daß sich für den Kondensator eine möglichst große Kapazität durch eine entsprechend lange Trennspur ergibt.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht derart in zwei Metallbeläge aufgetrennt wird, daß sich eine mäanderförmig verlaufende Trennspur ergibt.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche zwischen den Metallbelägen mit einem Material hoher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt wird.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche zwischen den Metallbelägen höchstens 2/um breit ist.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Metallschicht durch Laser-oder Elektronenbestrahlung vorgenommen wird.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht auf die Isolierschicht eines Halbleiterkörpers aufgebracht wird.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aufgedampft wird.
10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Aluminium besteht.