(57)【要約】半導体構成要素が、半導体基板上に形成される絶縁層を有し、その中にキャパシタンス構造（Ｋ）が形成される。前記キャパシタンス構造（Ｋ）は、互いに平行に配列された二つ以上の金属化平面（１、２、３、６、８）を有し、前記金属化平面（１、２、３、６、８）の一つ以上は格子形態をなし、前記第一金属化平面（１、２、３、６、８）に電気的に接続される電気的伝導性非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）を有し、これらは少なくとも部分的に前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）中の前記カットアウトに向かって伸びる。
2006511929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構成要素にして
−  半導体基板と前記半導体基板上に形成された絶縁層を有し、そして
−  前記絶縁層中に形成されたキャパシタンス構造（Ｋ）を有し、前記キパシタンス構造（Ｋ）は縦方向に互いから離れて、前記基板表面に本質的に並行に延長し、おのおのが二つの接続線の一つに電気的に接続された、二つ以上の金属化平面（１、２、３、６、８）を有するものにおいて、
−  前記金属化平面（１、２、３、６、８）の一つが格子状形態をなし、
−  第一金属化平面（１、２、３、６、８）が、一つ以上の電気的伝導性の非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）に電気的に接続されて、部分的に前記金属化平面（１、２、３、６、８）間を、そして部分的に前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）のカットアウト内に伸びていること
を特徴とする半導体構成要素。
【請求項２】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）が棒形状であること
を特徴とする請求項１で請求の前記半導体構成要素。
【請求項３】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）が前記金属化平面（１、２、３、６、８）に対してほぼ直角に配列され、一つ以上の金属領域（２ａ、３ａ．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）と、特に棒構造での、前記金属領域（２ａ、３ａ．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）と前記第一金属化平面（１、２、３、６、８）との間に形成される電気的伝導性接続領域（５ａから５ｌ）を有すること
を特徴とする請求項１および２で請求の前記半導体構成要素。
【請求項４】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）が前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）中のカットアウト中に配列されて、前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）と前記金属領域（２ａ、３ａ．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）が一水平面中に配列されること
を特徴とする請求項３で請求の前記半導体構成要素。
【請求項５】
第二格子状金属化平面（３）が前記第一格子状金属化平面（２）に関して合同に配列され、かつ前記第一格子状金属化平面（２）から離れて配列され、前記二つの格子状金属化平面（２、３）が電気的接続（４；４ｌ）によって接続されていること
を特徴とする前に述べた請求項の一つで請求の前記半導体構成要素。
【請求項６】
前記第二格子状金属化平面（３）中の前記カットアウトが、前記第一格子状金属化平面（２）中のカットアウトと同じ寸法であるか、このカットアウトより大なる寸法であるか、またはこのカットアウトより小なる寸法であること
を特徴とする請求項５で請求の前記半導体構成要素。
【請求項７】
前記非等質構造（１ａから１ｌ）が、一つ以上の第二金属領域（３ａから３ｌ）および一つ以上の第二接続領域（４ａから４ｌ）を有し、前記金属領域（３ａから３ｌ）と前記接続領域（４ａから４ｌ）が交互に配列され、かつ前記二つの金属領域（３ａから３ｌ）が同じまたは異なる寸法を有すること
を特徴とする請求項６で請求の前記半導体構成要素。
【請求項８】
前記電気的接続（４；４ｌ）が接続平面中に形成され、前記接続平面（４）が前記第二格子状金属化平面（２、３）に本質的に整列してパタン化され得、かつ前記接続平面（４）中の前記カットアウトが前記格子状金属化平面（２、３）と同じ寸法、より大なる寸法、またはより小なる寸法にあること
を特徴とする請求項５で請求の前記半導体構成要素。
【請求項９】
前記キャパシタンス構造（Ｋ）がさらなる格子状金属化平面（８）を有し、これが他の金属化平面（１、２、３、６）に平行に配列され、前記第一金属化平面（１）の前記第一格子状金属化平面（２）から離れた側上に形成されていること
を特徴とする前に述べた請求項の一つで請求の前記半導体構成要素。
【請求項１０】
一つ以上の第二電気的伝導性非等質構造（１０ａ、１０ｂ）が第一金属化平面（１）上の前記第一非等質構造から離れた側に形成されること、そしてこの側に形成された前記格子状金属化平面（８）中のカットアウトに少なくとも部分的に伸びること
を特徴とする請求項９で請求の前記半導体構成要素。
【請求項１１】
非等質構造（１ａから１ｌ）と格子状金属化平面（２、３、６）が、前記金属化平面（１）の両側の上に前記金属化平面（１）に関して対称的に縦方向に配列されること
を特徴とする前に述べた請求項の一つで請求の前記半導体構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その上に絶縁層が形成された半導体基板を有する半導体構成要素に関する。前記絶縁層は、その中に形成された、モノリシックに集積されたキャパシタンス構造を有する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド・ディジタル／アナログ回路の大概のアナログ回路パーツは、高容量値で、高レベルの線形性および高品質を有するキャパシタンスを必要とする。この構成要素の製造原価をできるだけ低く保つためには、キャパシタンス構造に必要な工程段階ができるだけ少ないことが重要となる。加えて、前記構成要素と集積回路の漸進的な小型化は、前記キャパシタンス構造のための必要面積ができるだけ小さいことが求められる。
【０００３】
米国特許明細書第５，５８３，３５９号は、集積回路用のキャパシタンス構造を開示した。この場合においては、複数の金属板が、誘電体層によって絶縁されて、一枚ずつ重ねて配置されている。金属板の各平面は、前記のそれぞれの板から絶縁された金属線を含む。前記の金属線との接触は、接続を介して、それぞれ両側からなされる。その結果、第一にすべての奇数番号位置にある板と、第二にすべての偶数番号位置にある板が、互いに電気的に接続される。偶数番号位置にある板が第一接続線に接続され、奇数番号位置にある板が第二接続線に接続された結果として、隣接する板同志は異なる電位にあり、板キャパシタ中の電極対をそれぞれ形成する。キャパシタンス表面は、このようにして、板表面により形成される。前記電極の別の実施形態が、平面板の中で互いに平行に配列されたストリップ状線の形態になった前記電極のためにもたらされる。奇数位置にあるすべてのストリップと偶数位置にあるすべてのストリップは、同様にストリップ形状をした電線の一端に接続されている。この結果、平面内で結合するように配列された薄板構造の形態をもたらす。この構造は、互いに垂直に配列された複数の平面内においても生成されうる。このキャパシタンス構造の欠点は、前記構造の単位面積あたりの比較的低いキャパシタンス値と比較的高い直列抵抗および直列インダクタンスである。
【０００４】
キャパシタンス構造の類似の実施形態が、米国特許明細書第５，２０８，７２５号で公知である。ストリップ形態での複数の第一線は、半導体基板上で互いに平行に配列される。複数の第二線は、誘電体層によって絶縁されて、これらの第一線上に合同に配置される。異なる電位にある縦方向と横方向に隣接した線の結果、上方の線間キャパシタンスと隣接線間キャパシタンスの両方が一平面で生成される。この構造においてもまた、ストリップ状配列は、単に比較的低い単位面積当たりのキャパシタンス値を達成し、比較的高い直列抵抗と直列インダクタンスを生成する。
【０００５】
さらなるキャパシタンス構造は、Ａｐａｒｉｃｉｏ，  Ｒ．  と  Ｈａｊｉｍｉｒｉ，  Ａの横方向電束集積キャパシタの容量限界と整合特性、ＩＥＥＥカスタム集積回路会議、サン・ディエゴ、２００１年５月６−９日（Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｌｉｍｉｔｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｆｌｕｘ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ；  ＩＥＥＥ  Ｃｕｓｔｏｍ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，  Ｍａｙ  ６−９，  ２００１）  から公知である。縦方向配列棒構造は、互いに対して対称的に配列されていた。棒のおのおのは、交互に配列された金属領域とバイア領域から構成されている。棒上の金属の点は、共通の電位にある。隣接する棒上の金属の点は、異なる電位にある。バイア領域は、棒の二つの隣接金属領域とそれぞれ接触する。この構造の欠点は、単位面積当たりのキャパシタンスが比較的低い点にのみある。
【０００６】
前記公知のキャパシタンス構造のさらなる欠点は、必要表面積に対してチップ上で取得する表面積の非常に非効率的な利用が有用なキャパシタンスのために比較的低いキャパシタンス値をもたらし、このために、比較的寄生的なキャパシタンス構成要素をもたらす点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は、生成の比較的容易な、そして寄生的キャパシタンスに対する有用キャパシタンスの比が改善され、また直列抵抗と直列インダクタンスが低減できるような集積キャパシタンス構造を有する半導体構成要素を提供することにある。
【０００８】
この目的は、特許請求項１の特徴を有する半導体構成要素により達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体構成要素は、一つ以上の絶縁層を含む層システムがその上に配列された半導体基板を有する。絶縁層またはこの絶縁層システムは、その中に形成されたキャパシタンス構造を有する。キャパシタンス構造は、二つ以上の金属化平面を有し、これらは縦方向に互いから隔てられており、金属化平面は半導体基板と本質的に平行に配列されており、おのおのは接続線に電気的に接続されている。
【００１０】
本発明の基本的概念は、金属化平面の一つは格子形態になっていることと、第一金属化平面は電気的に一つ以上の電気的伝導性非等質構造に接続されていることであり、電気的伝導性非等質構造は、部分的に金属化平面に広がるとともに、部分的に格子状金属化平面中のカットアウト中に広がっている。
【００１１】
本発明の半導体構成要素、特にキャパシタンス構造は、比較的容易に生成可能である。すなわち、マスク段階が殆どなく、加えて、キャパシタンス構造の有用キャパシタンスの寄生的キャパシタンスに対する比と、その単位面積当たりのキャパシタンスが改善されうる。さらなる利点は、キャパシタンス構造の設計が実質的には、全キャパシタンス構造の水平面積要求を増やさないことであり、したがって有用キャパシタンスの必要チップ表面積に対する比もまた著しく改善されることである。
【００１２】
棒形態または柱形態になっていることは非等質構造にとって有利である。好ましくは、非等質構造が本質的に金属化平面に対して直角に配列されていることであり、非等質構造が一つ以上の金属領域と金属領域と第一金属化平面との間に配列された電気的伝導性接続領域を有することである。接続領域にとってバイア構造になっていることは有利である。
【００１３】
このことは、キャパシタンス構造の表面が、縦方向にできるだけ大きくなることを可能にし、それによって、キャパシタンス構造の水平方向の表面積要求を増すことなく、有用キャパシタンスへの最大限の寄与を達成することが可能となる。
【００１４】
一つの好ましい典型的な実施形態は、非等質構造が、格子状金属化平面中のカットアウトの一つの中に配列されるので、格子状金属化平面と非等質構造の金属領域が一つの水平面に配列されるという特徴を有する。
【００１５】
第二の格子状金属化平面を第一格子状金属化平面から隔てて合同に配列する備えも可能である。二つの格子状金属化平面は、互いに電気的に接続される。第二格子状金属化平面中のカットアウトは、第一格子状金属化平面中のカットアウトと同寸法、より大きな寸法、またはより小さな寸法にしてもよい。好ましくは、非等質構造は、一つ以上の第二金属領域と第二接続領域を持たせるとよい。金属領域と接続領域は、縦方向に交互に配列され、金属領域は、互いに比べて同寸法または異寸法に生成されうる。金属領域の寸法は、全キャパシタンス構造の有用キャパシタンスに寄与する最大可能キャパシタンス構成要素が、金属領域が配列される格子状金属化平面の前記カットアウトの寸法のベース上になるような形態にするのが特に有利である。二つの格子状金属化平面間の接続平面は、これらの格子状金属化平面と本質的に整列してパタン化されるように備えることができる。接続平面中のカットアウトは、格子状金属化平面中のカットアウトと同じ寸法で、より大きな寸法またはより小さな寸法で生成されてもよい。金属領域間の非等質構造中に形成された接続領域は、非等質構造の金属領域の寸法と同寸法、より大きな寸法またはより小さな寸法を持たせてもよい。
【００１６】
さらに有利な一実施形態においては、キャパシタンス構造中のさらなる格子状金属化平面が、他の金属化平面に平行に配列される。このさらなる格子状金属化平面は、第一金属化平面の第一格子状金属化平面から遠く離れた側に配列されるので、格子状金属化平面は第一金属化平面の異なる側に配列される。縦方向に見て、これは、間に第一金属化平面が配列される格子状金属化平面を含む構造を生み出す。好都合にも、一つ以上の第二非等質構造の電気的伝導性構造が、第一金属化平面の側に配列可能であり、これは、さらなる格子状金属化平面の方向に延長し、少なくとも部分的にこの格子状金属化平面中のカットアウトの一つの中に飛び出る。
【００１７】
これはキャパシタンス表面が増加することを可能にし、有用なキャパシタンスの割合のさらなる増加を可能にする。
【００１８】
非等質構造と格子状金属化平面を第一金属化平面の両側で縦方向に、この第一金属化平面に対称に配列するよう備えることもでき、また全キャパシタンス構造の等価構造を第一金属化平面の両側に配列するよう備えることもできる。
【００１９】
さらなる有利な構成は、請求項で指定されている。
【００２０】
本発明の複数の代表的な実施形態が、下の概略図を参照しながら、さらに詳しく説明されている。
【００２１】
これらの図中、同じ構成要素または同じ機能の要素は、同じ参照記号で示される。
【００２２】
第一の代表的な実施形態において、本発明に基づく半導体構成要素（図１）は、絶縁層（示さず）の付加された半導体基板（示さず）を有する。絶縁層は、複数の層を含みうる。この絶縁層は、中に集積されたキャパシタンス構造Ｋを有する。キャパシタンス構造Ｋは、第一金属化平面１を有し、これは実施形態において等質板１の形態をなす。
【００２３】
柱の形態をした複数の電気的伝導性非等質構造１ａから１ｌは、板１に対して直角に、等質板１上に配列されており、第一の格子状金属化平面２の方向に向けられている。これがキャパシタンス構造の第二金属化平面を表す。第一格子状金属化平面２は、等質板１に平行に配列されている。代表的実施形態において、第二格子状金属化平面３は、第一格子状金属化平面２に平行に、そして第一格子状金属化平面２から離れて配列されており、格子状金属化平面２および３は、電気的導電性接続平面４によって互いに接続されている。第二格子状金属化平面３と接続平面４は、第一格子状金属化平面２に沿って形成されたカットアウトを有し、板２、３、および４は、カットアウトが上下に合同になるように互いに対して配列されている。
【００２４】
柱状の電気的伝導性構造１ａから１ｌは、金属領域２ａおよび３ａから２ｌおよび３ｌを有する。これらの金属領域の間に、それぞれのバイア構造４ａから４ｌおよび２ａから２ｌが形成される。金属領域２ａから２ｌは、格子状金属化平面２が中に形成される金属化層中に形成される。同様にして、バイア構造４ａから４ｌは、接続平面４が中に形成される接続層中に形成され、金属領域３ａから３ｌは、格子状金属化平面３が中に形成される金属化層中に形成される。金属領域２ａから２ｌ上に配列されているのは、バイア構造５ａから５ｌで、これらは接続層（示さず）から生成される。この接続層は、既存のバイア５ａから５ｌに再び至るところまで除去される。
【００２５】
柱または棒１ａから１ｌは、平面２、３、および４中のカットアウト中に配列されるので、金属領域２ａから２ｌおよび第一格子状金属化平面２、バイア４ａから４ｌ、および接続平面４、ならびに金属領域３ａから３１および格子状金属化平面３は、それぞれひとつの平面中に配列される。平面２、３、および４中のカットアウトは、棒１ａから１ｌより大きく作られるので、各棒１ａから１ｌの個々の領域２ａ、．．．、５ａから２ｌ、．．．、５ｌは、単一の棒が配列されるそれぞれのカットアウトのこれらの端領域から隔てられる。
【００２６】
棒１ａから１ｌとカットアウトの端領域との領域は、誘電体材料で満たされる。同様にして、誘電体層（示さず）または絶縁層が、等質板１と格子状金属化平面２の間に形成される。板１と棒１ａから１ｌは、第一接続線に電気的に接続され、格子状平面２、３、および４は、第二接続線に電気的に接続され、キャパシタ電極を生成する。
【００２７】
図１に示すキャパシタンス構造はまた、１８０°回転した形状にしてもよい。その場合、板１は半導体基板に最も近くなり、柱１ａから１ｌは、正のｙ方向に延長する。格子状金属化平面３と接続平面４およびまた対応する領域３ａから３ｌおよび棒１ａから１ｌまでの４ａと４ｌは省かれてもよい。代替的には、キャパシタンス構造Ｋは、さらなる格子状金属化平面と接続平面で形成されうる。これらは、格子状金属化平面３に隣接するように交互に配列されている。
【００２８】
図２は、図１中に示される断面線ＡＡに沿った断面図を示す。前記棒１ｅから１ｈは、平面２，３および４中のカットアウトの端領域から互いに隔てられているので、有用キャパシタンスに寄与するキャパシタンス構成要素は対抗する表面領域間に形成される。第一キャパシタンス構成要素Ｃ１はそれぞれ格子状金属化平面２と棒１ｅから１ｈの金属領域２ｅから２ｈと間、および格子状金属化平面３と棒１ｅから１ｈの金属領域３ｅから３ｈまでとの間に形成される。例を通じて、これらのキャパシタンス構成要素Ｃ１は、格子状金属化平面２と棒１ｈの金属領域２ｈとの間、および格子状金属化平面３と棒１ｅの金属領域３ｅとの間に示される。キャパシタンス構造Ｋの有用キャパシタンスに寄与する第二キャパシタンス構成要素Ｃ２は、それぞれ接続平面４と棒１ｅから１ｈのバイア領域４ｅから４ｈとの間に形成される。例を通じて、これらのキャパシタンス構成要素Ｃ２は、接続平面４と棒１ｇのバイア領域４ｇの間に示される。加えて、キャパシタンス構成要素Ｃ３は、金属化平面１と格子状金属化平面２との間に生成され、同様に有用キャパシタンスに寄与する（例によって、図２は、二つのキャパシタンス構成要素を示す）。
【００２９】
図３は、図１の断面線ＢＢに沿った断面図を示す。この断面線は、棒１ａから１ｄとこれらの棒１ａから１ｄが配列されているカットアウトの端領域間の誘電体領域中に引かれている。
【００３０】
図４には、図１中で形成されたキャパシタンス構造Ｋの下からの視野を持つ図解が示されている。棒１ａから１ｌの金属領域３ａから３ｌが、格子状金属化平面３中のカットアウト中に中心的に配列されている。断面線ＡＡとＢＢの断面線路を図解するために、これらは適切な点で示されている。
【００３１】
図５から図９には、第二の代表的な実施形態が示されている。図５は、キャパシタンス構造Ｋへの下からの視野を示す。格子状金属化平面６は、中で棒１ａから１ｈのそれぞれの金属領域６ａから６ｈが中心的に配列された矩形のカットアウトを有する。この代表的な実施形態中の前記キャパシタンス構造Ｋは、三つの格子状金属化平面２、３及び６（図５には示さず）を有する。この実施形態において、これらの格子状金属化平面２、３及び６間の電気的接続は、それぞれ柱状バイア構造により生成され、図５中での例によって断続線７１を使って図解されている。
【００３２】
図６は、断面線ＣＣに沿った第二の代表的な実施形態の断面的な図解を示す。格子状金属化平面２は、電気的に格子状金属化平面３に柱状バイア４１によって接続されている。格子状金属化平面６は、格子状金属化平面３に柱状バイア７１によって電気的に接続される。第一金属化平面１は、第一接続線に電気的に接続され、格子状金属化平面２，３及び６は、第二接続線に電気的に接続される。
【００３３】
図７は、図５中に示す断面線ＤＤに沿って、キャパシタンス構造Ｋの第二の代表的な実施形態の断面的な図解を示す。この代表的な実施形態中では、格子状金属化平面２、３及び６中の前記カットアウトが異なる寸法で生成されている。それゆえに、格子状金属化平面２は最大のカットアウトを有し、格子状金属化平面６は最小のカットアウトを有する。図７が示すように、前記棒１ａから１ｄの金属領域２ａ、３ａ、６ａから２ｄ、３ｄ、６ｄは、異なる寸法で生成されている。金属領域６ａから６ｄは、最大の寸法を有し、金属領域２ａから２ｄは最小の寸法を有する。その結果、金属領域２ａから２ｄ、３ａから３ｄ及び６ａから６ｄと格子状金属化平面２、３及び６中のカットアウトの端領域間の距離は、平面のおのおのの中で異なる。バイア５ａから５ｄは、棒１ａから１ｄを金属化平面１に電気的に接続するために使われる。代表的な実施形態において、バイア４ｌとバイア７ｌは、互いに同じ寸法で示され、格子状金属化平面２、３及び６の金属領域より小さく示されている。これらのバイア４ｌ及び７ｌが異なる寸法で生成する備えも、例を通じて、格子状金属化平面２、３及び６の金属領域と同じ寸法または大きな寸法で生成する備えもなされうる。
【００３４】
図８には、図５中の断面線ＥＥに沿った、さらなる断面図解が示されている。この断面は、格子状金属化平面６中のカットアウトの端領域と金属領域６ｅから６ｈ間の領域中に描かれている。
【００３５】
図９には、図５中の断面線ＦＦに沿った断面図解が示されている。格子状金属化平面２、３及び６も、棒１ｅから１ｈの２ｅ、３ｅ、６ｅから２ｈ、３ｈ、６ｈも、いずれも、この場合には、電気的に接続されていない。
【００３６】
第二の代表的な実施形態（図５から図９）の全キャパシタンス構造Ｋの有用キャパシタンスへ寄与する第一キャパシタンス構成要素Ｃ１（示さず）は、格子状金属化平面２、３及び６の対抗表面領域と、棒１ａから１ｈの対応金属領域２ａ、３ａ、６ａから２ｈ、３ｈ、６ｈとの間に形成される。有用キャパシタンスに寄与する第二キャパシタンス構成要素Ｃ２は、バイア構造４ｌから７ｌの相互対面表面領域と、棒１ａから１ｈの対応接続領域４ａと７ａから４ｈから７ｈとの間に生成される。図２に示す第一の代表的実施形態におけるのと同じ方法で、第三キャパシタンス構成要素Ｃ３が第一金属化平面１と格子状金属化平面２との間に生成される。
【００３７】
図１０から１３中には、キャパシタンス構造Ｋのさらなる代表的実施形態が示されている。図５に沿って、図１０中のキャパシタンス構造（下からの視野）は、棒１ａから１ｈの下部領域である金属領域６ａから６ｈを有する。加えて、キャパシタンス構造Ｋは、格子状金属化平面８を有し、そのカットアウト金属領域８ａと８ｂ（断続線で示す）は、中心的に配列される。これらの金属領域８ａと８ｂは、矩形の形状をして、代表的な実施形態の中で、格子状金属化平面２、３及び６中のカットアウトよりも大きな寸法を有する。これらの金属領域８ａと８ｂのおのおのは、第一金属化平面１に、二つの９ａと二つのバイア９ｂのそれぞれによって、それぞれ電気的に接続されている。
【００３８】
図１１は、図１０中に示すキャパシタンス構造の断面図解を、断面線ＨＨに沿って示す。格子状金属化平面８は、第一金属化平面１の上に配列されているので、格子状金属化平面２、３及び６は第一金属化平面１の一側面上に配列され、格子状金属化平面８は、第一金属化平面１の他の側面上に配列される。代表的な実施形態において、格子状金属化平面２、３及び６は、細かくパタン化できる金属化層によって形成され、格子状金属化平面８は、粗くパタン化できる金属化層によって形成される。この代表的実施形態において、格子状金属化平面２、３、６及び８は、第二の接続線に電気的に接続される。
【００３９】
図１０中の前記キャパシタンス構造Ｋの断面線ＩＩに沿った断面を示す図１２中の断面図解に沿って、他の格子状金属化平面２、３及び６中のカットアウトに比べて格子状金属化平面８中で比較的大きなカットアウトを見ることは可能である。
【００４０】
図１３中には、さらなる断面図解が示されている。この図は、図１０中に示す断面線ＪＪに沿った断面を示す。金属領域８ａと二つのバイア構造９ａ（断面図解中では、一つのバイア９ａのみが見られる）は、第一金属化平面１に接続される非等質構造１０ａを形成する。加えて、金属領域８ｂと前記二つのバイア９ｂ（断面図解中では、一つのバイア９ｂのみが見られる）は、同様に第一金属化平面１に電気的に接続される非等質構造１０ｂを形成する。
【００４１】
図１０から図１３に示す前記キャパシタンス構造Ｋの有用キャパシタンスは、第二の代表的な実施形態（図５から図９）中のものに沿って生成されたキャパシタンス構成要素Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を含む。有用なキャパシタンスに寄与するさらなるキャパシタンス構成要素Ｃ４（図１３）は、金属領域８ａと８ｂ間の相互に対面する表面領域と格子状金属化平面８中のカットアウトとの間に生成される。加えて、有用キャパシタンスに寄与するキャパシタンス構成要素Ｃ５（図１３）は、格子状金属化平面８の相互に対面する表面領域と第一金属化平面１との間に生成される。
【００４２】
それぞれの格子状平面中の棒とカットアウトの数は、実施形態中に示す数に限られることなく、むしろ水平方向にさまざまなやり方および複数の追加的な棒とカットアウト中で増加可能である。
【００４３】
互いの上に配列される格子状金属化平面８に沿って生成される複数の格子状金属化平面のための備えを行うことも可能である。またキャパシタンス構造Ｋの下部構造（この下部構造は前記棒１ａから１ｈにより、格子状金属化平面２、３及び６、及び接続領域４ｌと７ｌによって生成される）をこの下部構造から遠く離れた第一金属化平面１のあの側面に対称的に配列することも可能である。このタイプの対称的な配列は、本発明の半導体構成要素のキャパシタンス構造Ｋのすべての形態において一般的に可能である。第一金属化平面１を同様に格子形態にして、対称的形態または非対称的形態でカットアウトを有するように備えを行うことも可能である。
【００４４】
金属化層間の電気的伝導的接続層は、最新の集積プロセスにおいては、基本的に金属化層のために適切なようにパタン化できる分離層とみなすことができる。このことは、半導体基板に関して縦の方向性を有し、数ミクロンまでの全垂直高を得ることのできる電気的伝導性接続構造を構成することを可能にする。接続平面と金属化平面は、使用された技術に依存して、同じやり方でパタン化することができる。その結果、第一金属化平面１に接続された非等質構造は、これらの金属領域に本質的に対応する金属領域間に接続領域を持つことができる。この場合、非等質構造は、互いの上に配列された本質的に同一の金属領域によって形成される。
【００４５】
本発明の半導体構成要素の前記キャパシタンス構造Ｋは、第一に、比較的高い単位面積当たりの有用キャパシタンス値が実現することを可能にし、第二に、キャパシタ電極のための、またはキャパシタ電極の中の寄生的キャパシタンスを比較的小さく保つことを可能にする。加えて、キャパシタンス構造中の直列抵抗と直列インダクタンスを比較的小さく保つことができる。このような形態でキャパシタンス構造を有する半導体構成要素は、したがって、ＧＨｚ周波数範囲中の使用に特に適している。
【００４６】
全ての実施形態において、比較的小規模な複雑性−比較的少ないマスク・ステップ−及び比較的広いキャパシタンス表面の基に生成できるキャパシタンス構造Ｋを製作することが可能であり、これは寄生キャパシタンスに対する有用キャパシタンスの比を改善することができ、実質的にチップ表面上の前記キャパシタンス構造のための必要水平表面面積を不変のままにできる。
【００４７】
本発明は、代表的な実施形態中に示すキャパシタンス構造Ｋに制限されず、むしろ、様々な方法で生成されうる。示された代表的な実施形態の全ては、多数の細かくパタン化された金属化層または粗くパタン化された金属化層（配線平面）を複数個有する集積プロセスへ適切に移転することができる。金属化層の数とそれらの相対的な層の厚みと相互間の縦方向の距離は、ここに示されたアイディアを覆すことなく、むしろ、単なる等価な手段、またはここに図解された概念を実施するための代替的な実施形態とみなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明に基づく半導体構成要素の第一の代表的な実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す代表的な実施形態の第一の断面図を示す。
【図３】図３は、図１に示す代表的な実施形態の第二の断面図を示す。
【図４】図４は、図１に示す代表的な実施形態を下から見た図を示す。
【図５】図５は、本発明に基づく半導体構成要素の第二の代表的な実施形態を下から見た図である。
【図６】図６は、図５に示す代表的な実施形態の第一の断面図を示す。
【図７】図７は、図５に示す代表的な実施形態の第二の断面図を示す。
【図８】図８は、図５に示す代表的な実施形態の第三の断面図を示す。
【図９】図９は、図５に示す代表的な実施形態の第四の断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の半導体構成要素の第三の代表的な実施形態を下から見た図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す代表的な実施形態の第一の断面図を示す。
【図１２】図１２は、図１０に示す代表的な実施形態の第二の断面図を示す。
【図１３】図１３は、図１０に示す代表的な実施形態の第三の断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月6日(2004.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構成要素であって、この半導体構成要素は、
−  半導体基板と前記半導体基板上に形成された絶縁層を有し、
−  前記絶縁層中に形成されたキャパシタンス構造（Ｋ）を有し、前記キャパシタンス構造（Ｋ）は縦方向に互いから離れた二つ以上の金属化平面（１、２、３、６、８）を有し、前記金属化表面は前記基板表面にほぼ並行に延長し、おのおのが二つの接続線の一つに電気的に接続されるものにおいて、
−  前記金属化平面（１、２、３、６、８）の一つが格子状形態をなし、
−  第一金属化平面（１、２、３、６、８）が、一つ以上の電気的伝導性の非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）に電気的に接続されて、前記非等質構造は、部分的に前記金属化平面（１、２、３、６、８）間に伸び、部分的に前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）のカットアウト内に伸びている
半導体構成要素であって
第二格子状金属化平面（３）が前記第一格子状金属化平面（２）に関して合同に、かつ前記第一格子状金属化平面（２）から離れて配列され、前記二つの格子状金属化平面（２、３）が電気的接続（４；４１）によって接続されていること
を特徴とする半導体構成要素。
【請求項２】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）が棒形状であること
を特徴とする請求項１で請求の前記半導体構成要素。
【請求項３】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）が前記金属化平面（１、２、３、６、８）に対してほぼ直角に配列され、一つ以上の金属領域（２ａ、３ａ．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）と、特にバイア構造を有する、前記金属領域（２ａ、３ａ；．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）と前記第一金属化平面（１、２、３、６、８）との間に形成される電気的伝導性接続領域（５ａから５ｌ）を有すること
を特徴とする請求項１および２で請求の前記半導体構成要素。
【請求項４】
前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａ，１０ｂ）が前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）中のカットアウト中に配列されて、前記格子状金属化平面（１、２、３、６、８）と前記非等質構造（１ａから１ｌ；１０ａから１０ｂ）の前記金属領域（２ａ、３ａ；．．．；２ｌ、３ｌ；６ａから６ｈ）が一水平面中に配列されること
を特徴とする請求項３で請求の前記半導体構成要素。
【請求項５】
前記第二格子状金属化平面（３）中の前記カットアウトが、前記第一格子状金属化平面（２）中の前記カットアウトと同じ寸法であるか、このカットアウトより大なる寸法であるか、またはこのカットアウトより小なる寸法であること
を特徴とする前に述べた請求項の一つで請求の前記半導体構成要素。
【請求項６】
前記非等質構造（１ａから１ｌ）が、一つ以上の第二金属領域（３ａから３ｌ）および一つ以上の第二接続領域（４ａから４ｌ）を有し、前記金属領域（３ａから３ｌ）および前記接続領域（４ａから４ｌ）が交互に配列され、前記二つの金属領域（３ａから３ｌ）が同寸法または異寸法を有すること
を特徴とする請求項５で請求の前記半導体構成要素。
【請求項７】
前記電気的接続（４；４ｌ）が接続平面（４）中に形成され、前記接続平面（４）が前記格子状金属化平面（２、３）にほぼ整列してパタン化され得、かつ前記接続平面（４）中の前記カットアウトが前記格子状金属化平面（２、３）と同じ寸法、より大なる寸法、またはより小なる寸法にあること
を特徴とする前に述べた請求項の一つで請求の前記半導体構成要素。
【請求項８】
前記キャパシタンス構造（Ｋ）がさらなる格子状金属化平面（８）を有し、これが他の金属化平面（１、２、３、６）に平行に配列され、前記第一金属化平面（１）の前記第一格子状金属化平面（２）から離れた側上に形成されていること
を特徴とする請求項１の特徴記述の前の部分で請求の前記半導体構成要素。
【請求項９】
一つ以上の第二電気的伝導性非等質構造（１０ａ、１０ｂ）が第一金属化平面（１）上の前記第一非等質構造（１ａから１ｌ）から離れた側に形成され、そしてこの側に形成された前記格子状金属化平面（８）中のカットアウトに少なくとも部分的に伸びること
を特徴とする請求項８で請求の前記半導体構成要素。
【請求項１０】
非等質構造（１ａから１ｌ）と格子状金属化平面（２、３、６）が、前記金属化平面（１）の両側の上に前記金属化平面（１）に関して対称的に縦方向に配列されること
を特徴とする請求項１の特徴記述の前の部分で請求の前記半導体構成要素。
【国際調査報告】
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