Трехуровневый тонкопленочный неполярный конденсатор Советский патент 1981 года по МПК H01G4/10 

(54) ТРЕХУРОВНЕВЫЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ НЕПОЛЯРНЫЙ Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при создании неполярных тонкопленочных конденсаторных структур гибридных интегральных микросхем, получаемых с помощью технологической операции электролитического анодного окисления, Известен трехуровневый тонкопленоч ньш конденсатор, содержащий нижний, промежуточный и верхний электроды I Однако его недостатком является то что простые однослойные конденсаторы, составляющие его, включены просто параллельно, т.е. данный конденсатор с анодными оксидными диэлектриками является полярным. Наиболее близким по технической сущности является трехуровневый тонкопленочный неполярный конденсатор, содержащий нижний, промежуточный и верхний электроды, разделенные -диэлектрическими слоями, контактные пло щадки электродов, контактный переход КОНДЕНСАТОР ОТ нижнего электрода к верхнему, внешние контактные площадки конденсатора и вспомогательный диэлектрик 2. Недостатками известной конструкции конденсатора являются его низкая надежность и малая величина удельной емкости. Цель изобретения - повышение надежно ти - достигается тем, что трехуровневый тошсопленочный неполярный конденсатор, содержащий нижний, промежуточный и верхний электроды, разделенные диэлектрическими слоями, контактные площадки электродов, контактный переход от нижнего электрода к верхнему, внешние контактные площадки конденсатора и вспомогательный диэлектрик, снабжен слоями диэлектрика, размещенными между торцовыми стенками нижнего, промежуточного и верхнего электродов, контактных площадок электродов, внешних контактных площадок конденсатора, контактного перехода от нижнего электрода к верхнему и вспомогательным диэлектриком, и доподнительным слоем диэлектрика, размещенным на поверхности верхнего электрода. На чертеже изображено поперечное сечение трехуровневого тонкопленочного неполярного конденсатора. Тонкопленочный неполярный кондент сатор выполнен в виде трехуровневой конденсаторной структуры на диэлектри ческой подложке 1 и содержит расположенные друг, над .другом нижний 2, промежуточный 3 и верхний 4 электроды, между которыми размещены два горизонтальных слоя анодного конденсаторного диэлектрика 5, 6, вспомогательный пористый анодный диэлектрик 7, окружающий по периметру полезную площадь конденсаторной структзфы, высота которого равна суммарной высоте трехуровневой конденсаторной структзфы, внутри которого размещены контактные Площадки 8, 9 соответственно нижнего и промежуточного электродов, а также контактная площадка 10 верхнего элект рода, которая является внешней кон, тактной площадкой конденсатора, вторая внешняя контактная площадка конденсатора 11, контактный переход 12 от нижнего электрода к верхнему. При этом все контактные Площадки электродов 8, 9 и 10 являются продолл ением соответствующих электродов 2, 3 и 4. Контактный переход 12 расположен на контактной площадке 8 нижнего электр да и под внешней контактной площадкой 10 конденсатора, а вторая внеш няя контактная площадка 1I конденсат ра размещена на контактной площадке 9 промежуточного электрода, причем, контактный переход 12 изолирован от промежуточного электрода, а втора внешняя контактная площадка 11 конденсатора изолирована от верхнего электрода вспомогательным пористым анодным диэлектриком 7. При этом между торцовыми стенками всех электродов 2, 3 и 4, контактных площадок электродов 8, 9, внешних контактных площадок 10 и 11 конденсатора, кон.тактного перехода 12 и между вспомогательны пористым анодным диэлектри ком 7.размещены слои плотного анодно го диэлектрика 13, а на поверхности верхнего электрода расположен дополнительный слой анодного диэлектрика Предлагаемый трехуровневый тонкопленочный неполярный конденсатор может быть изготовлен следующим образом. На ситалловую подложку 1 наносят слой А1 толщиной, равной суммарной толщине нижнего электрода 2 и конденсаторного диэлектрика 5, на котором формируют рисунок слоя конденсаторного диэлектрика 5, оставляя для него площадь, не покрытую фоторезистом. Незащищенную фоторезистом часть площади А1 анодно окисляют на определенную глубину в зависимости от требуемой величины удельной емкости, создавая при этом в первом слое А1 нижний электрод 2 и плотный анодньш оксид Al,,j, служащий конденсаторным диэлектриком 3 первого уровня трехуровневой структуры. При этом в качестве электролита анодирования выбирают электролит, не растворяющий . Затем снимают первую фоторезистивную маску и проводят вторую фотолитографию, закрывая фоторезистом участок осуществляется контакт между контактной площадкой нижнего электрода 2 и контактным переходом 12 из первого в Третий уровень. Проводят сквозное пористое анодное окисление слоя А1, окисляя всю его толщину в участках, незащищенных фоторезистом и плотным анодным диэлектриком А 5. При этом формируется часть вспомогательного пористого анодного диэлектрика ALOj 7, окружающего по периметру-трехуровневую структуру. После этого, не снимая второй фоторезистивной маски, проводят еще одно электролитическое анодное окисление незащищенных участков, но уже в электролихе для плотного анодирования. При этом происходит формирование слоев плотного анодного диэлектрика 13 за счет бокового анодного окисления А1 торцов нижнего электрода 2 и его контактной площадки 8, примыкающих к вспомогательному пористому анодному диэлектрику 7, и частичного заполнения пор элементарных ячеек пористого анодного диэлектрика, примыкающего к окисляемоцу А). Благодаря этому, между А1 и пористым А1 3 оказываются встроенными вертикальные слои плотного анодного диэлектрика 13, толщина которых одного порядка с толщиной конденсаторйого диэлектрика 5. Одновременно происходит доформирование (залечивание слабых мест) конденсаторного диэлектрика 5. После этого снимэ«т вторую фоторезистивнуюмаску и наносят второй слой А1 толщиной, равной суммарной толщине промежуточного элек рода 3 и конденсаторного диэлектрика 6, Проводят третью фотолитографию, не защищая фоторезистом участки А1, которые необходимо превратить в конденсаторный диэлектрик 6 путем плотного анодного электролитического окисления, на глубину, равную глубине плотного анодного окисления первого слоя, т.е. толщины диэлектриков 5 и 6 равны. Затем снимают фоторезист и про водят четвертую фотолитографию, закрывая фоторезистом поверхность контактной площадки 9 промежуточного электрода 3 и контактного перехода из первого уровня в третий 12, и проводят второе пористое анодное окисление участков А1 второго слоя, незащищенных фоторезистом и плотным анодны оксидным конденсаторным диэлектриком 6. При этом формируют вторую часть вспомогательного пористого анод ного диэлектрика 7, окружающего по п периметру формируемую трехуровневую структуру, выполняющую дополнительную функцию - изоляцию от промежуточного электрода 3 контактного перехода 12. После этого проводят четвертое плотное анодирование, благодаря чему про исходит второе частичное формировани слоев плотного анодного оксида 13 за счет бокового окисления участков А1 , примыкающих к вновь сформированному пористому анодному оксиду 7. Одновременно происходит доформирование (залечивание слабых мест) конденсаторного диэлектрика 6. После этого снимают фоторезист и наносят третий слой А1, в котором должны быть сформированы первая и вторая внешние кон тактные площадки IО и 11 конденсатора, верхний электрод и оставщаяся часть пористого анодного оксида, окру жающего трехуровневую структуру. При этом проводят пятую фотолитографию, защищая поверхность А1, кроме участков, которые необходимо превратить в пористый AljOj, и проводят третье пористое анодное окисление незащищенных участков на глубину, равную, толщине нанесенного слоя А1. Затем снимают фоторезист и проводят шестую фотолитографию, закрывая лишь участки А1, предназначенные для-формирования контактных площадок 10 и 11 конденсатора. После этого проводят пято плотное анодирование, при котором одновременно формируются слои плотного 13 и дополнительньй слой анодного 14, предназначенный для защиты верхнего электрода 4. При этом после снятия фоторезиста оказываются сформированными внешние контактные площадки 10 и 11 конденсатора, которые лежат в одной плоскости с верхним электродом 4. Причем вторая внешняя контактная площадка 1 оказывается изолированной от первой внешней контактной площадки 10 конденсатора, которая является продолжением верхнего электрода 4. Такая трехуровневая структура является тонкотшеночным неполярным конденсатором, т.к. в ней реализовано параллельновстречное включение плотных анодных конденсаторных диэлектриков 5 и 6. Предлагаемый трехуровневый тонкопленочный неполярный конденсатор обладает следующими, техническими преимуществами: во-первых, большей ве,личиной удельной емкости за счет возможности реализации параллельно-встречного включения анодных слоев конденсаторного диэлектрика в многоуровневых конденсаторных структурах и полного использования полезной площади конденсатора; во-вторых, обладает повышенной надежностью и процентом выхода годных структур, благодаря рациональному размещению всех вспомогательных конструктивных элементов на площади подложки, а также полной защите всех конструктивных металлических элементов от внешней среды с помощью горизонтальных и вертикальных анодных плотньгх и пористых диэлектрическихслоев. Формула изобретения Трехуровневый тонкопленочный непо- лярный конденсатор, содержащий нижний, промежуточный и верхний электроды, разделенные диэлектрическими слоями, контактные площадки электродов, контактный переход от нижнего электрода к верхнему, внешние контактные площадки конденсатора и вспомогательный диэлектрик, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен слоями диэлектрика, размещенными между торцовыми стенками нижнего, промежуточного и верхнего электродов, контактных площадок электродов, внешних контактных площадок конденсатора, контактного перехоа от нижнего электрода к верхнему и

вспрмогательным диэлектриком, и до-г полнительным слоем диэлектрика, размещенным на поверхности верхнего электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.1. Авторское свидетельство СССР № 571145, кл. Н 01 Gt 4/10, 18.04.75 (аналог).

2. Технология тонких пленок. Справочник, т.2.М., Сов. радио; 1975, с. 656 (прототип).

х/ / / / /I / / S 2 J V v