(57)【要約】【課題】歩留まりと信頼性を向上できる集積回路を提供することにある。【解決手段】  半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された下部電極１４、下部電極１４上に形成された絶縁膜１５および絶縁膜１５上に形成された上部電極１６から構成される容量部品とを備えた集積回路１００において、下部電極１４を半絶縁性半導体基板１１と接触させるため、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０を形成した。【選択図】図１
2007207817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触することを特徴とする集積回路。
【請求項２】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第４の金属層は前記半導体基板と接触することを特徴とする集積回路。
【請求項３】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴とする集積回路。
【請求項４】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴とする集積回路。
【請求項５】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴とする集積回路。
【請求項６】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴とする集積回路。
【請求項７】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第４の金属層は前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴とする集積回路。
【請求項８】
半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、
前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、
前記第４の金属層は前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に容量部品を形成した集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板上にトランジスタ、容量部品、抵抗、インダクタなどを形成した集積回路がある。図７は、従来の集積回路１０の積層構造を示す断面図である。図７に示すように、上記の容量部品は、上部電極１６および下部電極１４間に形成された絶縁膜１５を利用して形成されている。具体的には、まず、半絶縁性半導体基板１１上に、二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの絶縁膜１２を形成する。次に、絶縁膜１２上に一層配線１３および下部電極１４を形成する。その後、下部電極１４上に、絶縁膜１５を形成する。次に、絶縁膜１５上に上部電極１６を形成する。次に、一層配線１３、下部電極１４、上部電極１６上に層間膜１８を形成する。次に、層間膜１８にビアホール用穴１９を形成する。更に、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に、二層配線１７をメッキ、蒸着、スパッタ法などで形成し、上部電極１６と導通させる。以上の工程を経て、半絶縁性半導体基板１１上に容量部品を形成している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１１４６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の集積回路１０では、半絶縁性半導体基板１１の全面に絶縁膜１２を形成しているため、下部電極１４および絶縁膜１５が電気的に浮遊した状態となる。この状態で、上部電極１６を形成するためにレジスト剥離工程を実施すると、図８に示すように、絶縁膜１５の表面に表面電荷２２が帯電する。この表面電荷２２は中和することなく、上部電極１６に集まる。そのため、上部電極１６に集まった表面電荷２２によって、上部電極１６および下部電極１４間に電圧が発生し、上記の電圧が絶縁膜１５の絶縁耐圧を超えた場合、絶縁破壊が起こるといった問題があった。絶縁破壊が起こると、上部電極１６および下部電極１４間で放電２３が発生し、周辺を溶解させるため、容量部品の電気特性を発揮できず、絶縁破壊が起きた容量部品を有する集積回路１０は不良品となる。これから、集積回路１０の歩留まりと信頼性が低下するといった問題があった。
【０００４】
また、下部電極１４用金属を絶縁膜１２上に蒸着することによって下部電極１４を形成する場合、絶縁膜１５の厚さ以上の厚さを有する金属異物２４が下部電極１４上にできることがある。上記の場合において、絶縁膜１５を形成すると、図９に示すように、金属異物２４の下には絶縁膜１５が形成されず、絶縁膜１５に覆われない切れ目ができる。この切れ目は、図１０に示すように、上部電極１６を形成しても残るため、例えば、メッキのような段差を乗り越える能力の高い金属形成方法により二層配線１７をビアホール用穴１９内に形成した場合、切れ目にメッキ液などが流れ込み、上部電極１６および下部電極１４が短絡するといった問題もあった。上部電極１６および下部電極１４が短絡すると、容量部品の電気特性を発揮できず、上部電極１６および下部電極１４が短絡した集積回路は不良品となる。これにより、集積回路１０の歩留まりと信頼性が低下するといった問題があった。また、下部電極１４上に存在するダストも、絶縁膜１５の厚さ以上の厚さを有することがある。この場合も、金属異物２４の場合と同様に、上部電極１６および下部電極１４が短絡し、よって、集積回路１０の歩留まりと信頼性が低下するといった問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、歩留まりと信頼性を向上できる集積回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的達成のため、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第４の金属層は前記半導体基板と接触することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第１の金属層または前記第２の金属層のいずれか一方は、前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第４の金属層は前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重ならないことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る集積回路では、半導体基板と、半導体基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第４の金属層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第４の金属層と導通する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成された第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成された第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層に形成されたビアホール用穴と、前記ビアホール用穴内に形成された第３の金属層とを備え、前記第１の金属層、前記第２の絶縁層および前記第２の金属層は容量部品を構成し、前記第４の金属層は前記半導体基板と接触し、かつ、前記第３の金属層と前記第２の金属層との接触部と前記第１の金属層が重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、第１の金属層または第２の金属層の少なくとも一方を、半導体基板と接触させることにより、第２の絶縁層に帯電する電荷を半導体基板に逃がすことができ、第２の絶縁層の絶縁破壊を防止することができる。よって、絶縁破壊による集積回路の不良品を無くすことができる。また、第４の金属層を、半導体基板と接触させることにより、第２の絶縁層に帯電する電荷を半導体基板に逃がすことができ、第２の絶縁層の絶縁破壊を防止することができる。よって、絶縁破壊による集積回路の不良品を無くすことができる。
【００１５】
更に、第３の金属層と第２の金属層との接触部と第１の金属層が重ならない配置とすることで、第１の金属層上に存在するダストおよび蒸着時に発生する金属異物に起因する短絡の発生を防止できる。また、第３の金属層と第２の金属層との接触部と第１の金属層を重ねて配置する場合も、第３の金属層と第２の金属層との接触部と第１の金属層の重なる面積Ｓを、不良率をη、単位面積当りの欠陥の発生確率をαとしたとき、η＞１−ｅ−αＳを満たす値とすることで、第１の金属層上に存在するダストおよび蒸着時に発生する金属異物に起因する短絡の発生確率を、不良率η以下に抑制することができる。これにより、集積回路の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の第１乃至第６の実施形態に係る集積回路１００乃至６００について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る集積回路１００の積層構造を示す断面図である。第１の実施形態に係る集積回路１００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された第１の絶縁層である絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された第４の金属層である一層配線１３と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する第１の金属層である下部電極１４と、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０と、下部電極１４上に形成された第２の絶縁層である絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に形成された第２の金属層である上部電極１６と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極１６上に形成された第３の絶縁層である層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴１９と、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に形成され、上部電極１６と導通する第３の金属層である二層配線１７とから構成されている。また、下部電極１４、絶縁膜１５および上部電極１６は、容量部品を構成している。
【００１８】
具体的には、図１に示すように、まず、半絶縁性半導体基板１１の全面に二酸化珪素などの絶縁膜１２を形成する。これは、上部電極１６および下部電極１４間に持続的に電圧が印加された場合において、下部電極１４の全面が半絶縁性半導体基板１１に接触していることで発生する漏れ電流を防止し、集積回路１００における長期的な信頼性を向上するためである。次に、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０を形成する位置の絶縁膜１２をエッチングなどにより除去加工する。次に、絶縁膜１２上に一層配線１３をリフトオフ方法で形成する。すなわち、絶縁膜１２上にレジストを塗布し、露光した後、現像することにより、所定のパターン形成を行う。その後、絶縁膜１２の全面に、金属膜を蒸着させる。その後、パターン形成されたレジストおよび、当該レジスト上に形成された金属膜をレジスト剥離液により剥離除去する。これにより、パターン形成されたレジストのスペース部分の絶縁膜１２上に金属膜のパターンが残り、一層配線１３となる。
【００１９】
次に、絶縁膜１２および一層配線１３上に下部電極１４をリフトオフ方法で形成する。同時に、半絶縁性半導体基板１１上に接続部２０を形成する。すなわち、接続部２０を形成する位置には、前工程において絶縁膜１２を除去加工しているので、当該位置に金属膜が残るように、レジストのパターン形成時に当該位置をスペース部分とする。これにより、接続部２０は、下部電極１４を形成する金属と同じ金属で形成される。これから、一層配線１３、下部電極１４、接続部２０および半絶縁性半導体基板１１は接触する。次に、Ｐｌａｓｍａ−ＣＶＤ法で下部電極１４上に絶縁膜１５を形成する。絶縁膜１５は、集積回路１００の容量部品に望まれる小面積で大容量を実現するため、誘電率の高い窒化珪素（ＳｉＮ）で形成されている。次に、再度リフトオフ方法で絶縁膜１５上に上部電極１６を形成する。次に、一層配線１３、下部電極１４および上部電極１６の全面に、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）または、ポリイミドなどの有機物からなる層間膜１８を形成する。次に、層間膜１８をフォト工程とＣＦ４，ＳＦ６などフッ素を含む反応ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の方法により除去加工し、ビアホール用穴１９を形成する。次に、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内にメッキで二層配線１７を形成し、二層配線１７と上部電極１６を導通させる。
【００２０】
ここで、第１の実施形態に係る集積回路１００では、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、接続部２０を形成している。一般に、半絶縁性半導体基板１１は、絶縁膜１２（二酸化珪素）および絶縁膜１５（窒化珪素）と比較して比抵抗が低い。そのため、絶縁膜１５上に上部電極１６を形成する際に実施されるレジスト剥離工程により、絶縁膜１２の表面に表面電荷２２（図８参照）が帯電しても、絶縁膜１５のリークを介して、下部電極１４に移動するので、表面電荷２２を下部電極１４から接続部２０を介して、半絶縁性半導体基板１１に逃がすことができる。よって、表面電荷２２は上部電極１６に集まることがなく、上部電極１６および下部電極１４間に電圧が発生しないので、絶縁膜１５の絶縁破壊を防止することができる。これにより、絶縁膜１５の絶縁破壊による上部電極１６および下部電極１４間の放電２３（図８参照）が発生せず、これから、絶縁破壊による集積回路１００の不良品を無くすことができる。これから、集積回路１００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る集積回路２００について、第１の実施形態に係る集積回路１００と異なる点を中心に図２を参照して説明する。また、第２の実施形態に係る集積回路２００について、第１の実施形態に係る集積回路１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２２】
図２は、第２の実施形態に係る集積回路２００の積層構造を示す断面図である。第２の実施形態に係る集積回路２００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された一層配線１３と、一層配線１３と半絶縁性半導体基板１１との接続部２１と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する下部電極１４と、下部電極１４上に形成された絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に形成された上部電極１６と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極１６上に形成された層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴１９と、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に形成され、上部電極１６と導通する二層配線１７とから構成されている。また、半絶縁性半導体基板１１に、絶縁膜１２、一層配線１３、下部電極１４、絶縁膜１５、上部電極１６、二層配線１７、層間膜１８およびビアホール用穴１９を形成する工程は、第１の実施形態と同じである。
【００２３】
第２の実施形態に係る集積回路２００が、第１の実施形態と異なる点は、接続部２０の代わりに、一層配線１３と半絶縁性半導体基板１１との接続部２１を形成していることだけである。具体的には、絶縁膜１２を半絶縁性半導体基板１１全面に形成した後、接続部２１を形成する位置の絶縁膜１２を除去加工する。次に、一層配線１３をリフトオフ方法で形成する際に、接続部２１も同時に形成する。すなわち、接続部２１を形成する位置に金属膜が残るように、レジストのパターン形成時に当該位置をスペース部分とする。これにより、接続部２１は、一層配線１３を形成する金属と同じ金属で形成される。これから、一層配線１３、下部電極１４、接続部２１および半絶縁性半導体基板１１は接触する。
【００２４】
よって、絶縁膜１５上に上部電極１６を形成する際に実施されるレジスト剥離工程により、絶縁膜１２の表面に表面電荷２２（図８参照）が帯電しても、絶縁膜１５のリークを介して、下部電極１４に移動するので、表面電荷２２を下部電極１４から一層配線１３および接続部２１を介して、半絶縁性半導体基板１１に逃がすことができる。よって、表面電荷２２は上部電極１６に集まることがなく、上部電極１６および下部電極１４間に電圧が発生しないので、絶縁膜１５の絶縁破壊を防止することができる。これにより、絶縁膜１５の絶縁破壊による上部電極１６および下部電極１４間の放電２３（図８参照）が発生せず、これから、絶縁破壊による集積回路２００の不良品を無くすことができる。これから、集積回路２００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る集積回路３００について、第１、第２の実施形態に係る集積回路１００、２００と異なる点を中心に図３を参照して説明する。また、第３の実施形態に係る集積回路３００について、第１、第２の実施形態に係る集積回路１００、２００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２６】
図３は、第３の実施形態に係る集積回路３００の積層構造を示す断面図である。第３の実施形態に係る集積回路３００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された一層配線１３と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する下部電極１４と、下部電極１４上に形成された第２の絶縁層である絶縁膜２６と、絶縁膜２６上に形成された第２の金属層である上部電極２７と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極２７上に形成された層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴１９と、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に形成され、上部電極２７と導通する二層配線１７とから構成されている。ここで、下部電極１４、絶縁膜２６および上部電極２７は容量部品を構成している。また、半絶縁性半導体基板１１に、絶縁膜１２、一層配線１３、下部電極１４、二層配線１７、層間膜１８およびビアホール用穴１９を形成する工程は、第１の実施形態と同じである。
【００２７】
第３の実施形態に係る集積回路３００が、第１、第２の実施形態と異なる点は、窒化珪素からなる絶縁膜２６および上部電極２７を、下部電極１４と重ならない位置まで延伸させて形成し、二層配線１７と上部電極２７との接触部と下部電極１４が重ならない位置に、ビアホール用穴１９を形成していることだけである。
【００２８】
第３の実施形態に係る集積回路３００においても、下部電極１４をリフトオフ方法で形成しているため、蒸着中に蒸着金属が平面的に蒸着せず、局所的に凝集して、溶け合った状態での表面張力により球体となり、下部電極１４上に絶縁膜２６の厚さ以上の厚さを有する金属異物２４（図９，１０参照）ができる場合がある。上記の場合において、Ｐｌａｓｍａ−ＣＶＤ法で絶縁膜２６を形成すると、金属異物２４の下には絶縁膜２６が形成されず、絶縁膜２６に覆われない切れ目ができる。この切れ目は、リフトオフ方法で上部電極２７を形成しても残る。また、下部電極１４上に存在するダストも、絶縁膜２６の厚さ以上の厚さを有することがある。金属異物２４の場合と同様に、絶縁膜２６を形成すると、金属異物２４の下には絶縁膜２６が形成されず、絶縁膜２６に覆われない切れ目ができ、上部電極２７を形成しても残る。しかし、第３の実施形態では、絶縁膜２６および上部電極２７を、下部電極１４と重ならない位置まで延伸させて形成し、二層配線１７と上部電極２７との接触部と下部電極１４が重ならない位置にビアホール用穴１９を形成していることから、二層配線１７と上部電極２７との接触部と下部電極１４が重ならないので、上記の切れ目が下部電極１４上の如何なる位置に存在したとしても、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内にメッキで二層配線１７を形成する工程において、上記の切れ目にメッキ液が流れ込むことがなく、よって、上部電極２７および下部電極１４間の短絡を防止することができる。これから、集積回路３００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る集積回路４００について、第１の実施形態に係る集積回路１００と異なる点を中心に図４を参照して説明する。また、第４の実施形態に係る集積回路４００について、第１の実施形態に係る集積回路１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図４は、第４の実施形態に係る集積回路４００の積層構造を示す断面図である。第４の実施形態に係る集積回路４００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された一層配線１３と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する下部電極１４と、下部電極１４上に形成された絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に形成された上部電極１６と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極１６上に形成された層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴２５と、層間膜１８上およびビアホール用穴２５内に形成され、上部電極１６と導通する二層配線１７とから構成されている。また、半絶縁性半導体基板１１に、絶縁膜１２、一層配線１３、下部電極１４、絶縁膜１５、上部電極１６、二層配線１７および層間膜１８を形成する工程は、第１の実施形態と同じである。
【００３１】
第４の実施形態に係る集積回路４００が、第１の実施形態と異なる点は、接続部２０を形成することなく、層間膜１８にビアホール用穴１９の内径よりも小さい内径を有するビアホール用穴２５を反応性イオンエッチング法で形成していることだけである。
【００３２】
第４の実施形態に係る集積回路４００においても、下部電極１４をリフトオフ方法で形成しているため、下部電極１４上に絶縁膜１５の厚さ以上の厚さを有する金属異物２４（図８参照）ができる場合がある。また、下部電極１４上に存在するダストも、絶縁膜１５の厚さ以上の厚さを有することがある。上記の場合、絶縁膜１５を形成すると、金属異物２４またはダストの下には絶縁膜１５が形成されず、絶縁膜１５に覆われない切れ目ができる。
【００３３】
ここで、上記の切れ目にメッキ液が流れ込み、上部電極１６および下部電極１４間に短絡が発生する確率は、二層配線１７と上部電極１６との接触部と下部電極１４が重なる面積に比例する。そこで、上記の欠陥の発生確率をλ、重なり面積をＳ（μｍ２）、単位面積当りの欠陥の発生確率をα（μｍ−２）とすると、上記の欠陥の発生確率λは、λ＝αＳで表せる。そして、重なり面積Ｓ（μｍ２）内にＸ個の欠陥が存在する確率は、ポアソン分布
ｆ（Ｘ）＝ｅ−λ・λＸ／Ｘ！
に従う。これにより、重なり面積Ｓ（μｍ２）内に０個の欠陥が存在する確率、すなわち、歩留まりｆ（０）は、ｆ（０）＝ｅ−αＳとなる。よって、歩留まりｆ（０）は、重なり面積Ｓの指数関数となるので、重なり面積Ｓに対し非常に強い依存性を有している。
【００３４】
一方、上部電極１６および下部電極１４間に短絡が発生し、集積回路４００が不良品となる確率、すなわち、不良率は、歩留まりｆ（０）を用いて、１−ｆ（０）＝１−ｅ−αＳで表せる。そこで、予め割り当てられた集積回路４００の許容不良率の内、上部電極１６および下部電極１４間の短絡による許容不良率をηとすると、上記の不良率１−ｆ（０）を許容不良率η未満にする必要があることから、重なり面積Ｓの限界値が決定される。すなわち、η＞１−ｅ−αＳを満たす重なり面積Ｓに決定される。
【００３５】
これから、ビアホール用穴２５を下部電極１４と重なる位置に形成する必要がある場合において、二層配線１７と上部電極１６との接触部と下部電極１４が重なる面積Ｓを、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定することで、下部電極１４上に存在するダストおよび蒸着時に発生する金属異物２４によって、下部電極１４に上記の切れ目ができたとしても、上部電極１６および下部電極１４間がメッキによって短絡する確率を許容不良率η以下に抑制することができる。これから、集積回路４００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００３６】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る集積回路５００について、第１、第３の実施形態に係る集積回路１００、３００と異なる点を中心に図５を参照して説明する。また、第５の実施形態に係る集積回路５００について、第１、第３の実施形態に係る集積回路１００、３００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図５は、第５の実施形態に係る集積回路５００の積層構造を示す断面図である。第５の実施形態に係る集積回路５００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された一層配線１３と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する下部電極１４と、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０と、下部電極１４上に形成された絶縁膜２６と、絶縁膜２６上に形成された上部電極２７と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極２７上に形成された層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴１９と、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に形成され、上部電極２７と導通する二層配線１７とから構成されている。また、半絶縁性半導体基板１１に、絶縁膜１２、一層配線１３、下部電極１４、二層配線１７、層間膜１８およびビアホール用穴１９を形成する工程は、第１の実施形態と同じである。更に、絶縁膜２６および上部電極２７を形成する工程は、第３の実施形態と同じである。
【００３８】
第５の実施形態に係る集積回路５００が、第３の実施形態と異なる点は、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、接続部２０を形成していることだけである。これにより、半絶縁性半導体基板１１は絶縁膜１２および絶縁膜２６と比較して比抵抗が低いため、絶縁膜２６上に上部電極２７を形成する際に実施されるレジスト剥離工程により、絶縁膜２６の表面に表面電荷２２（図８参照）が帯電しても、絶縁膜２６のリークを介して、下部電極１４に移動するので、表面電荷２２を下部電極１４から接続部２０を介して、半絶縁性半導体基板１１に逃がすことができる。よって、第１の実施形態と同様に、表面電荷２２は上部電極２７に集まることがなく、上部電極２７および下部電極１４間に電圧が発生しないので、絶縁膜２６の絶縁破壊を防止することができる。これにより、絶縁膜２６の絶縁破壊による上部電極２７および下部電極１４間の放電２３（図８参照）が発生せず、絶縁破壊による集積回路５００の不良品を無くすことができる。これから、集積回路５００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００３９】
また、第３の実施形態と同様に、絶縁膜２６および上部電極２７を、下部電極１４と重ならない位置まで延伸させて形成し、二層配線１７と上部電極２７との接触部と下部電極１４が重ならない位置にビアホール用穴１９を形成している。これから、二層配線１７と上部電極２７との接触部と下部電極１４が重ならないので、金属異物２４（図９、１０参照）またはダストの下に絶縁膜２６に覆われない切れ目が下部電極１４の如何なる位置に存在したとしても、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内にメッキで二層配線１７を形成する工程において、上記の切れ目にメッキ液が流れ込むことがない。よって、上部電極２７および下部電極１４間の短絡を防止することができる。これから、集積回路５００の歩留まりと信頼性を更に向上させることができる。
【００４０】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る集積回路６００について、第１、第４の実施形態に係る集積回路１００、４００と異なる点を中心に図６を参照して説明する。また、第６の実施形態に係る集積回路６００について、第１、第４の実施形態に係る集積回路１００、４００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図６は、第６の実施形態に係る集積回路６００の積層構造を示す断面図である。第６の実施形態に係る集積回路６００は、半絶縁性半導体基板１１と、半絶縁性半導体基板１１上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成された一層配線１３と、絶縁膜１２上に形成され、一層配線１３と導通する下部電極１４と、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０と、下部電極１４上に形成された絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に形成された上部電極１６と、一層配線１３、下部電極１４および上部電極１６上に形成された層間膜１８と、層間膜１８に形成されたビアホール用穴２５と、層間膜１８上およびビアホール用穴２５内に形成され、上部電極１６と導通する二層配線１７とから構成されている。また、半絶縁性半導体基板１１に、絶縁膜１２、一層配線１３、下部電極１４、絶縁膜１５、上部電極１６、二層配線１７、層間膜１８および接続部２０を形成する工程は、第１の実施形態と同じである。更に、ビアホール用穴２５を形成する工程は、第４の実施形態と同じである。
【００４２】
第６の実施形態に係る集積回路６００が、第４の実施形態と異なる点は、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、接続部２０を形成していることだけである。これにより、半絶縁性半導体基板１１は絶縁膜１２および絶縁膜１５と比較して比抵抗が低いため、絶縁膜１５上に上部電極１６を形成する際に実施されるレジスト剥離工程により、絶縁膜１５の表面に表面電荷２２（図８参照）が帯電しても、絶縁膜１５のリークを介して、下部電極１４に移動するので、表面電荷２２を下部電極１４から接続部２０を介して、半絶縁性半導体基板１１に逃がすことができる。よって、第１の実施形態と同様に、表面電荷２２は上部電極１６に集まることがなく、上部電極１６および下部電極１４間に電圧が発生しないので、絶縁膜１５の絶縁破壊を防止することができる。これにより、絶縁膜１５の絶縁破壊による上部電極１６および下部電極１４間の放電２３（図８参照）が発生せず、絶縁破壊による集積回路６００の不良品を無くすことができる。これから、集積回路６００の歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【００４３】
また、第４の実施形態と同様に、二層配線１７と上部電極１６との接触部と下部電極１４が重なる面積Ｓを、η＞１−ｅ−αＳを満たすように決定している。これにより、下部電極１４上に存在するダストおよび蒸着時に発生する金属異物２４（図９、図１０参照）の下に絶縁膜１５に覆われない切れ目が下部電極１４の如何なる位置に存在したとしても、層間膜１８上およびビアホール用穴２５内にメッキで二層配線１７を形成する工程において、上記の切れ目にメッキ液が流れ込み、上部電極１６および下部電極１４間がメッキによって短絡する確率を許容不良率η以下に抑制することができる。これから、集積回路６００の歩留まりと信頼性を更に向上させることができる。
【００４４】
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、第１乃至第６の実施形態では、絶縁膜１２上に一層配線１３をリフトオフ方法で形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、他の方法で形成しても良い。同様に、絶縁膜１２および一層配線１３上に下部電極１４をリフトオフ方法で形成しているが、他の方法で形成しても良い。また、絶縁膜１５上に上部電極１６または上部電極２７をリフトオフ方法で形成しているが、他の方法で形成しても良い。
【００４５】
また、第１乃至第６の実施形態では、一層配線１３および下部電極１４を別個に形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、一層配線１３および下部電極１４を同じ金属で同時に形成しても良い。
【００４６】
また、第１、第５および第６の実施形態では、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０を、下部電極１４を形成する金属と同じ金属で、下部電極１４と同時に形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、下部電極１４を形成する金属と異なる材質を採用して、下部電極１４と別個に接続部２０を形成することもできる。
【００４７】
また、第２の実施形態では、一層配線１３と半絶縁性半導体基板１１との接続部２１を、一層配線１３を形成する金属と同じ金属で、一層配線１３と同時に形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、一層配線１３を形成する金属と異なる材質を採用して、一層配線１３と別個に接続部２１を形成することもできる。
【００４８】
また、第１乃至第６の実施形態では、絶縁膜１５または絶縁膜２６をＰｌａｓｍａ−ＣＶＤ法で形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、他の方法でも良い。スパッタ法で形成することもできる。
【００４９】
また、第１乃至第６の実施形態では、絶縁膜１５および絶縁膜２６の材質として、窒化珪素を採用しているが、特にこれに限定されるものでなく、小面積で大きな容量を実現するため誘電率の高い材質であれば、他の材質を採用しても良い。同様に、第１乃至第６の実施形態では、絶縁膜１２の材質として、二酸化珪素を採用しているが、特にこれに限定されるものでなく、他の材質を採用しても良い。
【００５０】
また、第１乃至第３および第５の実施形態では、層間膜１８上およびビアホール用穴１９内に二層配線１７をメッキで形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、段差を乗り越える能力の高い金属形成方法であれば、他の方法で形成しても良い。同様に、第４および第６の実施形態では、層間膜１８上およびビアホール用穴２５内に二層配線１７をメッキで形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、段差を乗り越える能力の高い金属形成方法であれば、他の方法で形成しても良い。蒸着、スパッタ法でも形成することもできる。
【００５１】
また、第１乃至第６の実施形態では、金属異物２４として、球体の異物を想定しているが、特にこれに限定されるものでなく、絶縁膜１５または絶縁膜２６の厚さ以上の厚さを有する異物であれば、球体でなくても良い。
【００５２】
また、第１乃至第６の実施形態では、層間膜１８を形成する方法を記載していないが、蒸着やスパッタ法のような指向性の強い方法であれば、如何なる方法でも採用することができる。
【００５３】
また、第３および第５の実施形態では、層間膜１８にビアホール用穴１９を形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、ビアホール用穴１９の内径よりも小さい内径を有するビアホール用穴２５を形成しても同様の効果を得られる。このようにすれば、集積回路３００および５００のサイズをより縮小することができる。
【００５４】
また、第５および第６の実施形態では、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０を形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、接続部２０の代わりに、一層配線１３と半絶縁性半導体基板１１との接続部２１を形成しても同様の効果を得られる。
【００５５】
また、第５の実施形態では、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、下部電極１４と半絶縁性半導体基板１１との接続部２０を形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、上部電極２７と半絶縁性半導体基板１１を接触させるため、接続部２０を形成する代わりに、上部電極２７と半絶縁性半導体基板１１との接続部を形成しても良い。具体的には、下部電極１４と重ならない位置に、上部電極２７と半絶縁性半導体基板１１との接続部を形成する。すなわち、当該接続部を形成する位置の絶縁膜１２および絶縁膜２６をエッチングなどにより除去加工し、絶縁膜２６上に上部電極２７をリフトオフ方法で形成する際、当該位置に金属膜が残るように、レジストのパターン形成時に当該位置をスペース部分とする。これにより、半絶縁性半導体基板１１上に当該接続部を形成する。これから、上部電極２７、二層配線１７、当該接続部および半絶縁性半導体基板１１を接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図４】第４の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図５】第５の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図６】第６の実施形態に係る集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図７】従来の集積回路の積層構造を示す断面図である。
【図８】図７に示す集積回路に発生する放電の発生メカニズムを示す図である。
【図９】図７に示す集積回路における下部電極に発生した金属異物に絶縁膜を形成した場合の断面図である。
【図１０】図９に示す積層構造に上部電極を形成した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  従来の集積回路、１１  半絶縁性半導体基板、
１２  絶縁膜、１３  一層配線、１４  下部電極、１５  絶縁膜、
１６  上部電極、１７  二層配線、１８  層間膜、１９  ビアホール用穴、
２０  接続部、２１  接続部、２２  表面電荷、２３  放電、２４  金属異物、
２５  ビアホール用穴、２６  絶縁膜、２７  上部電極、
１００  第１の実施形態に係る集積回路、
２００  第２の実施形態に係る集積回路、
３００  第３の実施形態に係る集積回路、
４００  第４の実施形態に係る集積回路、
５００  第５の実施形態に係る集積回路、
６００  第６の実施形態に係る集積回路
【図１】
2007207817.tif 000003
【図２】
2007207817.tif 000004
【図３】
2007207817.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007207817.tif 000009
【図８】
2007207817.tif 000010
【図９】
2007207817.tif 000011
【図１０】
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