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DE3340563C2 - Schichtkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Schichtkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben

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DE3340563C2
DE3340563C2 DE3340563A DE3340563A DE3340563C2 DE 3340563 C2 DE3340563 C2 DE 3340563C2 DE 3340563 A DE3340563 A DE 3340563A DE 3340563 A DE3340563 A DE 3340563A DE 3340563 C2 DE3340563 C2 DE 3340563C2
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Raytheon Co
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Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtkondensator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung seien folgende allge­ meine Betrachtungen vorausgeschickt:
Es ist allgemein bekannt, daß in Verstärkerschaltungen be­ stimmte Kombinationen aus Widerständen und Kondensatoren benötigt werden. In einem Verstärker, welcher Feldeffekttran­ sistoren und Hochfrequenzübertragungsleitungen enthält, müssen die Widerstände und Kondensatoren so bemessen werden, daß die Impedanz des Feldeffekttransistors an diejenige der Übertra­ gungsleitungen angepaßt wird. Entsprechende Kondensatoren haben charakteristischerweise Werte zwischen 0,1 und 4,0 pF. Außerdem werden Kondensatoren benötigt, um an den Vorspan­ nungsleitungen für die Schaltung eine Filterung vorzunehmen. Diese Kondensatoren sind im allgemeinen bedeutend größer als die zuvor erwähnten Kondensatoren und haben beispielsweise Kapazitätswerte im Bereich von 30 bis 60 pF. Werden Konden­ satoren mit Kapazitätswerten im Bereich von 0,1 bis 4,0 pF hergestellt, so wird oft Siliziumnitrid als Dielektrikum eingesetzt. Nachdem aber dieser Werkstoff eine verhältnis­ mäßig niedrige Dielektrizitätskonstante von 7 hat, würden Kondensatoren mit Kapazitätswerten im Bereich von 30 bis 60 pF einen sehr großen Teil der für die Schaltung zur Ver­ fügung stehenden Fläche einnehmen. Weiter würde ein Konden­ sator, welcher eine derart große Fläche einnimmt, in manchen Anwendungsfällen wegen seiner verhältnismäßig großen Abmessung im Vergleich zur Wellenlänge des zugeführten Hochfrequenzsig­ nales den Eigenschaften eines konzentrierten Schaltungsbau­ teils widersprechen. Aus diesem Grunde werden andere Werk­ stoffe mit höherer Dielektrizitätskonstante verwendet, um das Verhältnis des Kapazitätswertes des Kondensators zur einge­ nommenen Fläche zu erhöhen. Ein derartiges Material ist Tantaloxid. Um einen Kondensator mit Tantaloxid-Dielektrikum herzustellen, muß man das Tantaloxid entweder ablagern oder aufwachsen lassen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 64 922 ist es be­ kannt, zur Herstellung eines Schichtkondensators gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1, auf einem isolierenden Substrat, beispielsweise auf einer Glasplatte, einen Tantalfilm aufzudampfen und durch anodische Oxidation das Dielektrikum in Gestalt einer Tan­ taloxidschicht zu bilden, worauf als weiterer Kondensatorbe­ lag eine Goldschicht aufgedampft wird. Diese Anordnung kann auch mehrfach übereinandergestapelt ausgebildet werden.
Aus der deutschen Auslegeschrift 22 25 163 ist es ferner be­ kannt, Schichtkondensatoren auf Halbleitermaterial als Sub­ strat aufzubauen, wobei das Kondensatordielektrikum wiederum durch anodische Oxidation einer Metallschicht erzeugt wird, wobei allerdings zur Erzeugung dünner, homogener und dichter Dielektrikumsschichten besondere Vorkehrungen bei der Her­ stellung getroffen werden müssen.
Schließlich ist in der US-Patentschrift 39 88 824 ein Ver­ fahren beschrieben, bei dem auf einem Substrat zunächst ein Kondensatorbelag durch Ablagerung eines anodisch oxidier­ baren Metalls, beispielsweise Tantal, gebildet wird und be­ bestimmte Bereiche des Metallbelages nachfolgend durch Mas­ kierungstechnik zur Erzeugung der Dielektrikumsschicht oxidiert werden. Eine besondere Form der Schichtkondensator­ herstellung gemäß der soeben genannten Schrift besteht darin, eine Kondensatoreinheit aus zwei auf dem Substrat nebenein­ anderliegenden, in Reihe geschalteten Kondensatorelementen zu bilden, die einen gemeinsamen, auf dem Substrat abgelagerten unteren Kondensatorbelag aus anodisch oxidierbarem Metall und zwei getrennte, auf der durch die Oxidation der Metallschicht gebildeten Dielektrikumsschicht gelegene Beläge als Anschluß­ elektroden aufweist.
Es zeigt sich nun, daß die bekannten Schichtkondensatoren bzw. nach den bekannten Verfahren hergestellte Schichtkondensatoren mit durch Oxidation einer Metallschicht gebildetem Dielektrikum im Randbereich des Dielektrikums zu Fehlern neigen und verhält­ nismäßig komplizierte Herstellungsschritte erforderlich machen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen Schichtkonden­ sator mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 in der Weise auszugestalten, daß Fehler an den Rändern des Dielektrikums vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schichtkonden­ sator mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schichtkondensators.
Im einzelnen wird auf einem mit einem Kontakt versehenen Sub­ strat ein Schichtkondensator durch anodische Oxidation in der Weise gebildet, daß zuerst über dem Substrat und dem Kontakt eine Isolationsschicht gebildet wird. Der Kontakt stellt einen Belag des herzustellenden Kondensators dar. Die Isolations­ schicht ist vorgesehen, um das Substrat während eines nach­ folgenden Anodisierungs-Verfahrensschrittes zu schützen. In der Isolationsschicht wird in Ausrichtung mit dem ersten Kon­ takt eine Öffnung gebildet. Eine Schicht eines Ventilmetalls, beispielsweise Tantal, wird auf der Isolationsschicht und in der Öffnung auf dem Kontaktmaterial abgelagert. Anschließend wird eine Maskierungsschicht über der Tantalschicht aufge­ bracht. Die Maskierungsschicht wird mit einem Öffnungsmuster versehen, um einen Bereich freizulegen, der auf den genannten Kontakt ausgerichtet ist. Der freigelegte Bereich der Tantal­ schicht wird durch Anodisierung behandelt, so daß in diesem Bereich die Tantalschicht in eine Tantaloxidschicht überge­ führt wird. Jetzt wird die Maskierungsschicht entfernt und die Tantaloxidschicht wird durch Ätzung geformt, um den zu bildenden Kondensator zu umgrenzen, wonach ein zweiter Belag des Kondensators in Ausrichtung auf den von dem Kontakt ge­ bildeten ersten Belag erzeugt wird. Bei einer derartigen Anordnung schützt die Isolierschicht die Oberfläche des Sub­ strates vor Fehlern in der Tantalschicht, welche während der Anodisierung des Tantals einen Kurzschluß zum Substrat hin verursachen würden. Weiter kann die Isolationsschicht als Di­ elektrikumsschicht für andere Arten von Kondensatoren dienen. Solche Kondensatoren können zusammen mit der Herstellung des durch anodische Oxidation gebildeten Kondensators herge­ stellt werden. Erforderlichenfalls kann weiter die Isolations­ schicht auch zur Passivierung der Oberfläche dienen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 bis 6 eine Reihe von Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung der Schritte bei der Her­ stellung eines Schichtkondensators der vorliegend angegebenen Art,
Fig. 7 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 6,
Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Einrichtung zur anodi­ schen Bildung eines Dielektrikumsfilms und
Fig. 8A einen Schnitt durch einen Teil der Einrich­ tung nach Fig. 8.
Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Substrat 12, vor­ liegend ein halbisolierendes Galliumarsenidsubstrat, weist ein Paar von Metallkontakten 14 und 16 auf, die als Konden­ satorbeläge wirksam sind. Die Metallkontakte 14 und 16 werden beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel von Schichten aus Gold, Germanium und Nickel gebildet, welche auf dem Substrat 12 angeordnet und in herkömmlicher Weise geformt sind. Nach Bildung der Metallkontakte 14 und 16 wird eine Dielektrikums­ schicht 18, vorliegend aus Siliziumnitrid (Si3N4) in einer Dicke von 500 nm durch Plasmabeschichtung über der gesamten Oberfläche des Substrates 12 und den Metallkontakten 14 und 16 abgelagert. Die Siliziumnitridschicht 18 bildet hier eine Dielektrikumsschicht in einer Weise, auf die nachfolgend im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 6 und 7 eingegangen wird, um einen Kondensator herzustellen, welcher einen kleinen Kapazitätswert besitzt, wie er etwa zur Impedanzanpassung zwischen Feldeffekttransistoren benötigt wird. Zusätzlich ist eine Dielektrikumsschicht 18 vorgesehen, um den Ausschuß bezüglich großer Kapazitätswerte herabzusetzen, indem Randbe­ reiche einer Ventilmetallschicht, die die Absätze 14′ und 16′ an den Metallkontakten 14 und 16 überbrücken kann, isoliert werden, so daß während der Anodisierung eines Teils der Ven­ tilmetallschicht Defekte in dieser Schicht, insbesondere solche, welche über den Absätzen 14′ und 16′ auftreten, nicht zu einem Kurzschluß zwischen der Ventilmetallschicht und dem Substrat führen. Weiter kann die Dielektrikumsschicht 18 dazu dienen, die Oberfläche des Substrates 12 im Bedarfsfall zu passivieren. Die Dielektrikumsschicht 18 wird in bestimmten Bereichen entsprechend einem bestimmten Muster entfernt, wobei beispielsweise ein Freon-Plasmaätzverfahren zur Anwendung kommt, um in der Dielektrikumsschicht Öffnungen 19 und 19′ herzustellen. Die Öffnung 19 befindet sich vorliegend in einem Bereich, der ausgerichtet über dem Metallkontakt 16 gelegen ist, wobei in diesem Bereich ein Kondensator durch anodische Oxidation hergestellt werden soll. Die Öffnung 19′ befindet sich in einem Bereich, in dem, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ein Filmwiderstand erzeugt werden soll. Es genügt hier die Feststellung, daß die Öffnungen 19 und 19′ Fenster oder Durchbrüche darstellen, in denen ein Ventilmetall, wie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2 ausgeführt wird, in elek­ trischer Verbindung mit dem Substrat 12 aufgebracht wird, um einen Widerstand zu bilden und weiter in Berührung mit dem Metallkontakt 16 aufgebracht wird, wobei eine Fläche bestimmt ist, innerhalb der die anodische Oxidation des Ventilmetalls zur Bildung eines Dielektrikums eines Kondensators führt.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wird eine Schicht 20 aus einem Ventilmetall, beispielsweise aus Tantal, in einer Dicke von beispielsweise 300 nm durch reaktives Sputtern auf der gesamten Oberfläche des Substrates 12 abgelagert. Die Tantalschicht 20 wird durch reaktives Sputtern folgendermaßen erzeugt:
Ein Inertgas, vorliegend Argon, welches in einer Gasentladungs­ kammer vorhanden ist, um Tantalteilchen aus einer Tantal-Zer­ stäubungskathode herauszuschlagen und durch Sputtern auf dem Substrat 12 abzulagern, wird in die Gasentladungskammer (nicht dargestellt) eingelassen, welche das Substrat 12 und einen nicht dargestellten Tantalvorrat umschließt. Weiter wird in die Gasentladungskammer Stickstoff (N2) eingeführt und während einer Gasentladung im Argon werden Tantalteilchen aus der Tantal- Zerstäubungskathode herausgelöst und auf dem Substrat 12 abge­ lagert. Gleichzeitig mit der Ablagerung der Tantalschicht 20 auf dem Substrat 12 wird auch Stickstoff (N2) abgelagert. Die in dieser Weise gebildete Schicht 20 enthält also Tantal und Stickstoff in einer nicht stöchiometrischen Zusammensetzung. Die Tantalschicht 20 hat im vorliegenden Falle einen Stickstoffgehalt von 20 At%. Stickstoff wird in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hinzugefügt, um bestimmte elektrische Eigenschaften der passiven Bauteile zu verstärken, worauf nachfolgend in Verbin­ dung mit den Fig. 6 und 7 eingegangen wird. In dem Flächenbe­ reich entsprechend der Öffnung 19 (Fig. 1) steht die Tantal­ schicht 20 in mechanischem und elektrischem Kontakt mit dem Metallkontakt 16. Weiter wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die Tantalschicht 20 auch durch die Öffnung 19′ hindurch längs eines Bereiches 21 des Substrates 12 aufgebracht. Dieser Bereich 21 dient durch Erzeugung eines Dünnfilm-Tantalwiderstandes ent­ sprechend den nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 gegebenen Erläuterungen.
Gemäß Fig. 3 wird über der gesamten Oberfläche des Substrates 12 sodann eine Photolackschicht 22 abgelagert. Die Photo­ lackschicht 22 wird mit einem Öffnungsmuster versehen, so daß sich an einem bestimmten Ort ein Durchbruch 22′ ergibt, welcher hier auf den Metallkontakt 16 ausgerichtet ist und welcher eine Fläche bestimmt, innerhalb der ein Kondensator mit Tantaloxid- Dielektrikum erzeugt werden soll. Die Photolackschicht 22 ist vorgesehen, um selektiv die Tantalschicht 20 anodisch oxidieren zu können, um eine Schicht aus Tantaloxid auf eine Art und Weise herzustellen, welche in Verbindung mit den Fig. 4, 8 und 8A erläutert wird. Aus diesem Grunde erstreckt sich, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, die Photolackschicht 22 über den Metallkontakt 14 hinweg und über die Fläche der Tantalschicht 20 im Bereich 21, in welchem der Tantalfilmwiderstand ent­ stehen soll.
Es sei nun auf die Fig. 4, 8 und 8A Bezug genommen. Eine Schicht 20′ aus Tantaloxid (Ta2O5) wird im Bereich des Durch­ bruches 22′ der Photolackschicht 22 gebildet. Die Bildung der Tantaloxidschicht 20′ geschieht folgendermaßen:
Das Substrat 12 ist auf einer Glasscheibe 60 gehaltert, auf der zuvor eine Tantalschicht 62 abgelagert worden ist. Teile der Photolackschicht 22 (Fig. 3) auf dem Substrat 12 werden entfernt, so daß darunterliegende Bereiche 20a, 20b der Tan­ talschicht 20 freigelegt werden. Ein Silberanstrich 64 (eine Suspension von Silberpartikeln in einem Träger wird über den Bereichen 20a und 20b aufgetragen, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Tantalschicht 20 und der Tantalschicht 62 herzustellen. Teile der Scheibe 60 nahe dem Substrat 12, sowie der Silber­ anstrich 64 werden nun mit einem geeigneten Wachs 66 abge­ deckt, um die Seitenteile des Substrates 12 elektrisch zu isolieren. Ein elektrischer Anschluß zu der Tantalschicht 62 wird mittels einer Klammer 68 oder dergleichen hergestellt, wie aus Fig. 8 zu ersehen ist. Die Klammer 68, die hier elektrisch isoliert in eine Wachsschicht 76 eingekleidet ist, hat über eine erste Leitung 69a mit einer Spannungsquelle in Gestalt eines Sägezahngenerators 69 Verbindung, im vorlie­ genden Falle mit der einen positiven Spannungspegel liefernden Klemme des Generators. Die negative Klemme des Generators ist über eine Leitung 69b mit einer Tantalelektrode 67 verbunden. Diese Elektrode wird ebenso wie das Substrat 12 in eine Wanne 70 eingetaucht, welche eine geeignete Elektrolytlösung 72 enthält, beispielsweise Zitronensäure. Die Tantalschicht 20, welche über den Durchbruch 22′ der Photolackschicht 22 selektiv freigelegt ist, wird in diesem Bereich durch Zu­ fügung einer Sägezahnspannung von 100 Volt anodisch oxidiert, wobei die Spannung zwischen der Tantalschicht 20 einerseits und der Elektrode 67 andererseits anliegt. Das Spannungs­ signal hat hier die Gestalt einer Sägezahnspannung mit einem Spannungsanfangswert von Null Volt und einer Scheitelspannung von 100 Volt. Die Sägezahnspannung baut sich über eine Zeit­ dauer von annähernd einer halben Stunde auf. Wenn das Spannungssignal den Spannungspegel von 100 Volt erreicht hat, so wird dieser Spannungspegel für eine Dauer von zehn Minuten gehalten, um die Qualität des erzeugten Tantaloxidfilms zu verbessern. Im vorliegenden Falle wird der Spannungspegel und nicht der Strompegel überwacht, um eine verhältnismäßig gleichförmige Anodisierung der ausgewählten Bereiche 20′ der Tantalschicht 20 auf dem Substrat 12 zu erzielen. Das bedeutet, daß auf dem Substrat 12, welches nicht dargestellte Schaltungen aufweisen kann, die Kondensatoren der hier betrachteten Art enthalten sollen, Teile der Tantalschicht 20 Löcher oder Defekte in Flächenbereichen aufweisen kann, in denen eben diese Kondensatoren gebildet werden sollen, so daß ein Teil des Metallkontaktes 16 dem Elektrolyten ausgesetzt ist und ein Kurzschluß zum Substrat hin verursacht wird. Wird daher während der anodischen Oxidation ein Signal mit konstantem Stromwert zugeführt, so kann ein wesentlicher Teil dieses Stromes durch den Defekt in der Tantalschicht in Richtung auf das Substrat fließen, so daß nur ein unzureichender Anteil des Stromes für die gleichförmige Anodisierung des Restes der Tantalschicht 20 verfügbar bleibt. Nachdem aber vorliegend der Spannungswert überwacht wird, kann der Strom Schwankungen erfahren. Bei Plättchen mit wenigen oder gar keinen Defekten der Tantalschicht wird somit ein konstanter Strom zu beob­ achten sein, während bei Plättchen mit einer großen Anzahl von Defekten der Tantalschicht der Stromwert nicht konstant bleibt, sondern schwankt. Zwar sind Schaltungen (nicht darge­ stellt) in Bereichen des Substrates mit Defekten der Tantal­ schicht nicht brauchbar, doch sind die verbleibenden Schaltun­ gen, welche auf einem derartigen Substrat hergestellt worden sind, sehr wohl verwendbar, so daß bei Anwendung der hier angegebenen Maßnahmen trotz des Vorhandenseins von Fehlern, welche einen Teil des verfügbaren Stromes durch die genannten Defekte hindurch in Richtung auf das Substrat leiten, das Zulassen von Stromschwankungen bei Überwachung des Spannungs­ pegels einen ausreichenden Strom zur gleichförmigen Anodi­ sierung der Tantalschicht verfügbar macht, obwohl an be­ stimmten anderen Stellen des Substratplättchens einige Ober­ flächendefekte vorhanden sind. Die Fläche auf dem Substrat 12, innerhalb der eine anodische Oxidation der Tantalschicht 20 vorgenommen werden soll, ist im Vergleich zu der Tantal­ schicht 62 auf der Glasscheibe 60 verhältnismäßig klein. Die Tantalschicht 62 wirkt daher als Belastung zur Regulierung des Stroms und damit der Geschwindigkeit der Erzeugung von Tantaloxid in den freiliegenden Bereichen 20′ der Tantal­ schicht 20.
Man erhält also einen Tantaloxidfilm mit einer Dielektrizitäts­ konstanten von etwa 21 und einer Dicke von etwa 140 nm. Die Dicke des Tantaloxidfilms kann aber selektiv durch Einstel­ lung der Scheitelspannung des Sägezahnspannungssignals ge­ wählt werden. Wie auf diesem Gebiete der Technik bekannt, ist die Dicke der Oxidschicht, welche durch anodische Oxi­ dation anwächst, eine Funktion des angelegten Spannungs­ pegels. Aus dem freiliegenden Teil 20′ der Tantalschicht 20 entsteht also durch das Anodisieren eine Tantaloxidschicht.
Es seien nunmehr die Fig. 5 und 6 betrachtet. Das Substrat 12 wird nach den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten aus der Wanne 70 herausgenommen. Die Wachsschicht 64 wird von den Randbereichen des Substrates 12 entfernt und das Substrat wird von den Resten des Wachsauftrages oder von Resten des Elektro­ lyten gesäubert und schließlich wird die Photolackschicht 22 durch an sich bekannte Maßnahmen entfernt. Dann wird eine weitere Photolackschicht 24 auf das Substrat 12 aufgebracht und in ausgewählten Bereichen 25 mit Öffnungen versehen, so daß man eine Ätzmaske erhält, um die eigentlichen konzentrier­ ten Schaltungsbauteile in ihrer Gestalt festzulegen. Wie aus Fig. 6 erkennbar, werden bestimmte Bereiche der Siliziumni­ tridschicht 18 und der Tantalschicht 20 beispielsweise durch Freon-Plasma-Ätztechnik (nicht dargestellt) weggeätzt, um bestimmte Flächen des Dielektrikums jedes Kondensators zu dimensionieren und einen Streifen 20′′ der Tantalschicht 20 zu bilden, welcher den Tantal-Filmwiderstand 34 darstellt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, werden über den verbleibenden Teilen der Siliziumnitridschicht 18 und der Tantaloxid­ schicht 20′ obere Metallkontakte 26 bzw. 28 als obere Kon­ densatorbeläge angebracht, wobei diese Metallkontakte mit den darunterliegenden entsprechenden Metallkontakten 14 und 16 fluchten, welche jeweils die unteren Kondensatorbeläge sind. Ein weiteres Paar von Metallkontakten 29 und 29′ wird auf dem Substrat gebildet und hat Verbindung mit dem Streifen 20′′ der Tantalschicht 20, um einen Tantal-Filmwiderstand 34 in an sich bekannter Weise zu vervollständigen. Man erkennt aus Fig. 6, daß in einem ersten Bereich ein Kondensator 30 mit Siliziumnitrid-Dielektrikum, in einem zweiten Bereich ein Kondensator 32 mit Tantaloxid-Dielektrikum und in einem dritten Bereich des Substrates 12 oder des Trägertäfelchens ein Tantal-Filmwiderstand 34 erzeugt wird.
Wie zuvor erwähnt, wird beim Aufsputtern des Tantal Stick­ stoff in die Sputteratmosphäre eingeführt, so daß eine nicht stöchiometrische Schicht 20 aus Tantal und Stickstoff (N:Ta entspricht 20%) entsteht. Bei Bauteilen der hier vor­ geschlagenen Art ergibt sich, daß die Zufuhr von Stickstoff zu wesentlichen vorteilhaften Wirkungen im Tantaloxidkonden­ sator 32 und im Tantal-Filmwiderstand 34 führt. Eine erste Verbesserung ergibt sich offenbar bezüglich des Temperatur­ koeffizienten des Widerstandes oder bezüglich des Grades der Änderung des Widerstandes je Einheit der Temperaturänderung. Bei bekannten Tantal-Filmwiderständen ergaben sich Tempera­ turkoeffizienten des Widerstandes von bis zu 150 ppm/Grad Celsius, während das Widerstandselement 34 aufgrund der Her­ stellung in der hier angegebenen Art und Weise einen Tempe­ raturkoeffizienten des Widerstandes von weniger als 10 ppm/ Grad Celsius aufweist. Eine weitere Verbesserung tritt offen­ bar bezüglich des Temperaturkoeffizienten der Kapazität im Tantaloxidkondensator 32 auf. Dieser Koeffizient ist bei Kondensatoren der vorliegend angegebenen Art kleiner als 150 ppm/Grad Celsius, während entsprechende bekannte Kon­ struktionen im allgemeinen Temperaturkoeffizienten von mehr als 200 ppm/Grad Celsius aufweisen. Weiter ist zu vermuten, daß der Einbau von Stickstoff die Langzeitstabilität des Tantaloxidfilms (Ta2O5) und des Tantalfilms zur Bildung des Tantal-Filmwiderstandes 34 steigert. Die Verwendung von Stick­ stoff in einem Tantalfilm zur Erzeugung eines Tantaloxidkon­ densators ist allerdings in der Veröffentlichung "Tantal Film Capacitors with Improved A.C. Properties" von M.H. Rottersman u. a., IEEE Transactions Components, Hybrids, Technisches Handbuch, Band CHMT-1, Seiten 137 bis 142, Juni 1978, be­ schrieben.
Man erkennt also, daß bei der Durchführung der hier vorge­ schlagenen Maßnahmen während der Bildung eines Kondensators mit anodisch oxidiertem Dielektrikum wie beispielsweise zur Entkopplung der Gleichspannungsvorspannungsleitungen auch kleinere Kondensatoren mit Siliziumnitrid-Dielektrikum und Dünnfilmwiderstände aus demselben Metall wie dem zur anodi­ schen Oxidation verwendeten gleichzeitig hergestellt werden können, ohne daß zusätzliche Maskierungsschritte oder andere Verfahrensschritte notwendig sind.

Claims (4)

1. Schichtkondensator mit einer durch anodische Oxidation gebildeten Dielektrikumsschicht zwischen zwei als Beläge dienenden metallischen Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolationsschicht (18) sich längs der Ränder der ersten metallischen Schicht (16) erstreckt, daß eine Schicht (20) eines anodisch oxidierbaren Metalls die Isolations­ schicht und die erste metallische Schicht überdeckt und daß eine Schicht (20′) eines Oxids des anodisch oxidierbaren Me­ talls zwischen diesem und der zweiten, den anderen Belag bildenden metallischen Schicht (28) gelegen ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkondensators nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Ablagern einer Isolationsschicht (18) über einem Substrat (12) und der darauf befindlichen ersten metallischen Schicht (16),
  • - Bildung einer Öffnung (19) in der Isolationsschicht (18) in Ausrichtung mit der ersten metallischen Schicht (16) zur Freilegung der Metalloberfläche in diesem Bereich, Aufbringen einer Schicht eines ano­ disch oxidierbaren Metalls (20) auf der Isolations­ schicht und auf der frei liegenden Oberfläche der ersten metallischen Schicht,
  • - Anodisierung eines Teiles der Schicht aus anodisch oxidierbarem Metall im wesentlichen in demjenigen Flächenteil der Schicht aus anodisch oxidierbarem Metall, welcher über der ersten metallischen Schicht gelegen ist, um die Dielektrikums­ schicht zu bilden und
  • - Aufplattieren der zweiten metallischen Schicht (28) über der gebildeten Dielektrikumsschicht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anodisch oxidierbare Metall Tantal ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei der anodischen Oxidation die angeleg­ te Spannung, welche insbesondere die Gestalt eines Sägezahn­ signales hat, überwacht wird.
DE3340563A 1982-11-09 1983-11-09 Schichtkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben Expired - Lifetime DE3340563C2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/440,479 US4458295A (en) 1982-11-09 1982-11-09 Lumped passive components and method of manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3340563A1 DE3340563A1 (de) 1984-05-10
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US (1) US4458295A (de)
JP (1) JPS5999756A (de)
DE (1) DE3340563C2 (de)
FR (1) FR2535893B1 (de)
GB (1) GB2129717B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10014985A1 (de) * 2000-03-25 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Herstellungsverfahren für ein Dünnschicht-Bauelement, insbesondere ein Dünnschicht-Hochdrucksensorelement

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735676A (en) * 1986-01-14 1988-04-05 Asahi Chemical Research Laboratory Co., Ltd. Method for forming electric circuits on a base board
US4805071A (en) * 1987-11-30 1989-02-14 Texas Instruments Incorporated High voltage capacitor for integrated circuits
CH674085A5 (de) * 1988-03-03 1990-04-30 Martin Ineichen
DE3900512A1 (de) * 1989-01-10 1990-07-19 Tucker Gmbh Bostik Halbleiterbauelement fuer ein schaltnetzteil
US5434742A (en) * 1991-12-25 1995-07-18 Hitachi, Ltd. Capacitor for semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same
US5440174A (en) * 1992-10-20 1995-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plurality of passive elements in a semiconductor integrated circuit and semiconductor integrated circuit in which passive elements are arranged
US5442225A (en) * 1993-08-13 1995-08-15 Lsi Logic Corporation Integrated circuit having interconnects with ringing suppressing elements
US5541442A (en) * 1994-08-31 1996-07-30 International Business Machines Corporation Integrated compact capacitor-resistor/inductor configuration
US5666004A (en) * 1994-09-28 1997-09-09 Intel Corporation Use of tantalum oxide capacitor on ceramic co-fired technology
US6660610B2 (en) * 1996-07-08 2003-12-09 Micron Technology, Inc. Devices having improved capacitance and methods of their fabrication
US5777384A (en) * 1996-10-11 1998-07-07 Motorola, Inc. Tunable semiconductor device
US6316820B1 (en) 1997-07-25 2001-11-13 Hughes Electronics Corporation Passivation layer and process for semiconductor devices
WO2001056086A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-02 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Rc terminator and production method therefor
US7005722B2 (en) * 2001-01-26 2006-02-28 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas RC terminator and production method therefor
JP2004152796A (ja) * 2002-10-28 2004-05-27 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
DE10341059B4 (de) * 2003-09-05 2007-05-31 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltungsanordnung mit Kondensator und Herstellungsverfahren
DE10344389A1 (de) * 2003-09-25 2005-05-19 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer multifunktionellen Dielektrikumschicht auf einem Substrat
US20060000542A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Yongki Min Metal oxide ceramic thin film on base metal electrode
US7290315B2 (en) * 2004-10-21 2007-11-06 Intel Corporation Method for making a passive device structure
US20060099803A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-11 Yongki Min Thin film capacitor
US20060091495A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Palanduz Cengiz A Ceramic thin film on base metal electrode
US7375412B1 (en) * 2005-03-31 2008-05-20 Intel Corporation iTFC with optimized C(T)
US20060220177A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Palanduz Cengiz A Reduced porosity high-k thin film mixed grains for thin film capacitor applications
US7629269B2 (en) * 2005-03-31 2009-12-08 Intel Corporation High-k thin film grain size control
US7453144B2 (en) * 2005-06-29 2008-11-18 Intel Corporation Thin film capacitors and methods of making the same
US7755164B1 (en) * 2006-06-21 2010-07-13 Amkor Technology, Inc. Capacitor and resistor having anodic metal and anodic metal oxide structure
KR20100079081A (ko) * 2008-12-30 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 엠아이엠 커패시터 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3257592A (en) * 1966-06-21 Silicon monoxide
DE1564922A1 (de) * 1966-10-26 1970-03-05 Telefunken Patent Auf einem isolierenden Traeger aufgedampfter Kondensator
US3867193A (en) * 1970-12-28 1975-02-18 Iwatsu Electric Co Ltd Process of producing a thin film circuit
US3988824A (en) * 1972-05-22 1976-11-02 Hewlett-Packard Company Method for manufacturing thin film circuits
US3864817A (en) * 1972-06-26 1975-02-11 Sprague Electric Co Method of making capacitor and resistor for monolithic integrated circuits
FR2249418A1 (en) * 1973-10-29 1975-05-23 Ibm France Thin film circuit capacitor mfr. - by forming valve metal pattern on substrate, followed by anodising using quartz mask
DE2459924A1 (de) * 1974-12-18 1976-06-24 Siemens Ag Verfahren zur herstellung von schaltkreisen in duennschichttechnik
JPS5517504A (en) * 1978-07-03 1980-02-07 Yatsumine Sangyo Kk Metal net insert device in synthetic resin turning formation
JPS5648108A (en) * 1979-09-28 1981-05-01 Hitachi Ltd Superconductive magnet

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10014985A1 (de) * 2000-03-25 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Herstellungsverfahren für ein Dünnschicht-Bauelement, insbesondere ein Dünnschicht-Hochdrucksensorelement

Also Published As

Publication number Publication date
FR2535893A1 (fr) 1984-05-11
FR2535893B1 (fr) 1988-10-14
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DE3340563A1 (de) 1984-05-10
JPS5999756A (ja) 1984-06-08
JPS6350867B2 (de) 1988-10-12
GB2129717A (en) 1984-05-23
GB2129717B (en) 1985-11-13
GB8329648D0 (en) 1983-12-07

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