DE10358299A1 - Capacitor component for integrated circuits has trench in a substrate containing alternating conductive and dielectric layers - Google Patents

Capacitor component for integrated circuits has trench in a substrate containing alternating conductive and dielectric layers Download PDF

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Abstract

A capacitor component for integrated circuits comprises a trench (12) in a substrate (10) having at least three conductive layers (14,18,20) alternating with at least two dielectric layers in the trench. Preferably there is a highly doped region at a trench wall with one of the conductive layers being built through this region. An independent claim is also included for a production process for the above.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Kondensatorbauelement und insbesondere auf ein elektronisches Kondensatorbauelement unter Verwendung einer Trench-Kapazität. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorbauelements.The The present invention relates to an electronic capacitor device and in particular to an electronic capacitor device below Use of a trench capacitance. Further The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor device.

Für die Integration von passiven Bauelementen auf ICs mit Siliziumsubstraten ist die Chipfläche ein entscheidendes Kriterium für Integrationsdichte. Hierbei spielen neben anwendungsspezifischen Themen die Chipkosten eine entscheidende Rolle. Um die Chipkosten möglichst gering zu halten, wird daher meist versucht, eine für eine Halbleiterschaltung notwendige Chipfläche möglichst gering zu halten. Für elektronische Schaltungen, die sehr große Kapazitäten benötigen, werden daher neben üblichen Plattenkondensatoren (MIS- und/oder MIM-Kapazitäten; MIS = Metall-Isolator-Semiconductor = Metall-Isolator-Halbleiter; MIM = Metall-Isolator-Metall-Kapazitäten) auch sogenannte Trench-Kapazitäten verwendet. Dabei werden tiefe Gräben im Silizium erzeugt (bis zu Tiefen von 20 μm). Diese Siliziumgräben wiederum werden mit einer dielektrischen sowie einer leitenden Schicht aufgefüllt, um große Flächenkapazitäten zu erreichen. Durch diese Methode ist es möglich, um einen Faktor 10 bis 20 höhere Flächenkapazitäten herzustellen, die durch die Dicke des Dielektrikums beschränkt wird. Die Einschränkungen in der Dicke des Dielektrikums wird durch die jeweiligen Anforderungen der Schaltung bestimmt. Dabei ist ein wichtiges Kriterium die Durchbruchfestigkeit und damit Empfindlichkeit der Schaltung gegen hohe Spannungsspitzen, die beispielsweise im ESD-Fall (ESD = Electro-Static-Discharge) auftreten können. Ein weiterer Nachteil einer derartigen Struktur ist darin zu sehen, dass für einige elektrische Schaltungsanwendungen eine weitere Er höhung der auf einer Chipfläche bereitgestellten Kapazität notwendig ist.For the integration of passive devices on ICs with silicon substrates is the Chip area decisive criterion for Integration density. Hereby play beside application-specific Topics the chip costs a crucial role. To the chip costs preferably Therefore, attempts are usually made to keep one for a semiconductor circuit necessary chip area preferably to keep low. For electronic Circuits that are very big capacities need, Therefore, in addition to usual Plate capacitors (MIS and / or MIM capacities; MIS = metal-insulator-semiconductor = Metal-insulator-semiconductor; MIM = metal-insulator-metal-capacitances) too so-called trench capacities uses. These are deep trenches produced in silicon (up to depths of 20 μm). These silicon trenches turn are filled with a dielectric and a conductive layer to size To achieve area capacities. By this method it is possible by a factor of 10 to 20 higher To produce area capacities, which is limited by the thickness of the dielectric. The restrictions in the thickness of the dielectric is determined by the respective requirements the circuit determined. An important criterion here is breakthrough resistance and thus sensitivity of the circuit to high voltage spikes, for example in the ESD case (ESD = Electrostatic Discharge) may occur. Another disadvantage of such a structure is to be seen in that for some electrical circuit applications a further He increase the on a chip surface provided capacity necessary is.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Erhöhung der pro Chipfläche realisierbaren Kapazitäten zu ermöglichen und somit zu einer Kostenreduktion bei der Herstellung von integrierten elektronischen Schaltungen mit integrierten Kapazitäten beizutragen. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das eine Erhöhung der pro Chipfläche realisierbaren Kapazitäten möglich ist.outgoing from this prior art, the present invention is the Task based, an increase the per chip area feasible capacities to enable and thus to a cost reduction in the production of integrated electronic To contribute to circuits with integrated capacities. Further lies The object of the present invention is to provide a method by the one increase the per chip area feasible capacities possible is.

Diese Aufgabe wird durch ein Kondensatorbauelement gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorbauelements gemäß Anspruch 8 gelöst.These The object is achieved by a capacitor component according to claim 1 and a method for Producing a capacitor device according to claim 8 solved.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Kondensatorbauelement mit
einem Substrat;
einem Graben, der in dem Substrat gebildet ist;
zumindest drei leitfähigen Schichten, und
zumindest zwei dielektrischen Schichten,
wobei die leitfähigen Schichten und die dielektrischen Schichten alternierend in dem Graben angeordnet sind.
The present invention provides a capacitor device with
a substrate;
a trench formed in the substrate;
at least three conductive layers, and
at least two dielectric layers,
wherein the conductive layers and the dielectric layers are alternately disposed in the trench.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorbauelements mit folgenden Schritten:

  • a) Bereitstellen eines Substrats, wobei in dem Substrat ein Graben gebildet ist;
  • b) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht in dem Graben;
  • c) Ausbilden einer ersten dielektrischen Schicht in dem Graben, die an die erste leitfähige Schicht angrenzt;
  • d) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht in dem Graben, die an die erste dielektrische Schicht angrenzt und von der ersten leitfähigen Schicht elektrisch getrennt ist;
  • e) Ausbilden einer zweiten dielektrischen Schicht in dem Graben, die an die zweite leitfähige Schicht angrenzt; und
  • f) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht in dem Graben, die an die zweite dielektrische Schicht angrenzt und von der zweiten leitfähigen Schicht elektrisch getrennt ist.
Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing a capacitor device comprising the following steps:
  • a) providing a substrate, wherein in the substrate a trench is formed;
  • b) forming a first conductive layer in the trench;
  • c) forming a first dielectric layer in the trench adjacent to the first conductive layer;
  • d) forming a second conductive layer in the trench adjacent to the first dielectric layer and electrically isolated from the first conductive layer;
  • e) forming a second dielectric layer in the trench adjacent to the second conductive layer; and
  • f) forming a third conductive layer in the trench adjacent to the second dielectric layer and electrically isolated from the second conductive layer.

Erfindungsgemäß wird der oben beschriebene Ansatz verlassen, bei dem in einem Silizium tiefe Gräben erzeugt werden und diese Gräben lediglich mit einer dielektrischen sowie einer leitenden Schicht aufgefüllt werden. Erfindungsgemäß kann eine weitere Erhöhung der realisierbaren Kapazität pro Chipfläche durch zwei- bzw. mehrfaches Übereinanderlegen von dielektrischen und leitenden Schichten erzeugt werden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Ansatzes besteht darin, dass dieser „Sandwich" eine deutliche Erhöhung der realisierbaren Kapazitäten pro Chipfläche (d. h. eine deutlich erhöhte Flächenkapazität) ermöglicht. Weiterhin lassen sich durch das zwei- bzw. mehrfache Übereinanderlegen von dielektrischen und leitenden Schichten mehrere zunächst voneinander unabhängige Kapazitäten auf der begrenzten zur Verfügung stehenden Chipfläche realisieren, wodurch sich zusätzliche Freiheitsgrade beim Schaltungsentwurf ergeben. Durch das zwei- bzw. mehrfache Übereinanderlegen von dielektrischen und leitenden Schichten lassen sich somit deutlich größere Kapazitäten (d. h. höhere Kapazitätswerte) bei geringem Flächenbedarf bzw. mit kleinen Chipflächen erzeugen. Mit der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, die notwendige Chipfläche für Bauelemente, die große Kapazitäten benötigen erheblich zu reduzieren. Mögliche Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Ansatzes stellen neben den Hochfrequenzanwendungen in BiPOLAR- und BiCMOS-Technologie auch Logikanwendungen in CMOS-Technologie dar.According to the invention, the approach described above is abandoned, in which deep trenches are produced in a silicon and these trenches are filled up only with a dielectric and a conductive layer. According to the invention, a further increase in the realizable capacitance per chip area can be produced by two or more superpositions of dielectric and conductive layers. An advantage of the approach according to the invention is that this "sandwich" allows a significant increase in the realizable capacities per chip area (ie, a significantly increased area capacity) Furthermore, by two or more layers of dielectric and conductive layers, a plurality of initially independent Capacities can be realized on the limited available chip area, which results in additional degrees of freedom in the circuit design.Through the two or more layers of dielectric and conductive layers, significantly larger capacities (ie higher capacitance values) can be achieved with a small space requirement or with small chip areas With the present invention it is therefore possible to provide the necessary chip area for components that require large capacities to reduce significantly. Possible fields of application of the approach according to the invention are, in addition to the high-frequency applications in BiPOLAR and BiCMOS technology, also logic applications in CMOS technology.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Kondensatorbauelement einen im Vergleich zum Substrat hoch-dotierten Teilbereich an einer Wand des Grabens, wobei eine der zumindest drei leitfähigen Schichten durch den hoch-dotierten Teilbereich gebildet ist. Hierdurch ist es möglich, durch die Verwendung des hochdotierten Teilbereichs des Substrats, der als leitfähige Schicht dient, eine separate leitfähige Schicht, die an das Substrat angrenzt, zu vermeiden und somit den Platzbedarf des Kondensatorbauelements gering zu halten.According to one preferred embodiment According to the present invention, the capacitor device comprises a compared to the substrate high-doped portion of a wall the trench, wherein one of the at least three conductive layers through the highly doped Part area is formed. This makes it possible by the use of the heavily doped portion of the substrate serving as a conductive layer serves a separate conductive Layer adjacent to the substrate to avoid and thus the Space requirement of the capacitor component to keep low.

Vorzugsweise umfasst das Kondensatorbauelement einen ersten Kontaktanschluss und einen zweiten Kontaktanschluss, wobei der zweite Kontaktanschluss von dem ersten Kontaktanschluss elektrisch getrennt ist und wobei die leitfähigen Schichten alternierend mit dem ersten Kontaktanschluss oder dem zweiten Kontaktanschluss verbunden sind. Durch ein derartiges Kondensatorbauelement ist somit ein Parallelschalten von durch die alternierend in dem Graben angeordneten leitfähigen und dielektrischen Schichten ausgebildeten unabhängigen Kapazitäten möglich. Hierdurch lässt sich ein einziger Kondensator mit einer deutlich höheren Kapazität ausbilden als die einzelnen Kapazitäten der getrennten Kondensatoren darstellen, die durch zwei benachbarte leitfähige Schichten sowie eine dazwischen liegende dielektrische Schicht gebildet sind.Preferably the capacitor component comprises a first contact connection and a second contact terminal, wherein the second contact terminal is electrically isolated from the first contact terminal and wherein the conductive ones Layers alternating with the first contact terminal or the second contact terminal are connected. By such a capacitor device is thus a parallel connection of the alternating in the Trench arranged conductive and dielectric layers formed independent capacity possible. hereby let yourself form a single capacitor with a much higher capacity as the individual capacities representing separate capacitors separated by two adjacent ones conductive Layers and an intermediate dielectric layer formed are.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erstreckt sich bei dem Kondensatorbauele ment zumindest eine leitfähige Schicht auf eine Oberfläche des Substrats, die in einem auf der Oberfläche des Substrats angeordneten Kontaktbereich kontaktierbar ist.According to one another preferred embodiment The present invention extends in the Kondensatorbauele element at least one conductive Layer on a surface of the substrate disposed in one on the surface of the substrate Contact area is contactable.

Vorzugsweise weist der Graben eine kreissymmetrische Form auf, wodurch sich das Ausbilden des Grabens in dem Substrat vereinfacht durchführen lässt.Preferably the trench has a circular symmetrical shape, whereby the Forming the trench in the substrate can be simplified.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Kondensatorbauelement zumindest vier leitfähige Schichten und zumindest drei dielektrische Schichten, wobei sich zumindest zwei leitfähige Schichten auf eine Oberfläche des Substrats erstrecken und jeweils in dem auf der Oberfläche des Substrats angeordneten Kontaktbereich kontaktierbar sind und wobei sich die beiden Kontaktbereiche im wesentlichen mit der gleichen Abmessung auf der Oberfläche des Substrats erstrecken und versetzt zueinander angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der Kontaktbereiche ermöglicht in vorteilhafter Weise das Kontaktieren der unterschiedlichen leitfähigen Schichten auf einem engen Raum um das Kondensatorbauelement herum.According to one preferred embodiment According to the present invention, the capacitor device comprises at least four conductive layers and at least three dielectric layers, wherein at least two conductive Layers on a surface extend the substrate and in each case in the on the surface of the Substrate arranged contact area are contactable and wherein the two contact areas are essentially the same Dimension on the surface extend the substrate and are offset from each other. Such an arrangement of the contact areas allows advantageously contacting the different conductive layers on a narrow Space around the capacitor device.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Abdeckschicht auf dem Substrat und dem gefüllten Graben gebildet, die zumindest eine Öffnung aufweist, durch welche eine der leitfähigen Schichten kontaktierbar ist. Eine derartige Ausgestaltung des Kondensatorbauelements ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Schutz des Kondensatorbauelements gegenüber mechanischen oder chemischen Einflüssen wie beispielsweise einer Oxidation von leitfähigen Schichten.According to one another preferred embodiment The present invention is a cover layer on the substrate and the stuffed Trench formed having at least one opening through which one of the conductive Layers is contactable. Such a configuration of the capacitor component allows Advantageously, protection of the capacitor component from mechanical or chemical influences such as oxidation of conductive layers.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Herstellen eines Kondensatorbauelements umfasst der Schritt des Bildens einer ersten leitfähigen Schicht in dem Graben das Eindiffundieren von Dotierstoffatomen in das Substrat im Bereich einer Grabenwand.According to one preferred embodiment the method according to the invention in manufacturing a capacitor device, the step comprises forming a first conductive one Layer in the trench the diffusion of dopant atoms into the substrate in the area of a trench wall.

Hierdurch lassen sich die zuvor bereits genannten Vorteile in Bezug auf eine Reduzierung des Platzbedarfs bei der Herstellung des Kondensatorbauelements realisieren.hereby can be the advantages already mentioned in relation to a Reduction of the space required in the manufacture of the capacitor device realize.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner das Ausbilden eines ersten Kontaktanschlusses und eines von dem ersten Kontaktanschluss elektrisch getrennten zweiten Kontaktanschluss, wobei die leitfähigen Schichten alternierend mit dem ersten Kontaktanschluss oder dem zweiten Kontaktanschluss verbunden werden. Ein derartiges Vorgehen ermöglicht das Ausbilden eines einzigen Kondensators aus den unterschiedlichen Teilkondensatoren des Kondensatorbauelements wie bereits oben beschrieben wurde.According to one another preferred embodiment includes the method according to the invention further forming a first contact terminal and one of the first contact terminal electrically separated second contact terminal, being the conductive one Layers alternating with the first contact terminal or the second contact connection are connected. Such a procedure allows forming a single capacitor from the different ones Partial capacitors of the capacitor component as already described above has been.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner das Bilden einer Abdeckschicht auf dem Substrat und dem Graben sowie das Bilden zumindest einer Öffnung in der Abdeckschicht, durch welche eine der leitfähigen Schichten kontaktierbar ist.Preferably includes the method according to the invention further forming a capping layer on the substrate and the trench and forming at least one opening in the cover layer, through which one of the conductive Layers is contactable.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to the accompanying Drawings closer explained. Show it:

1A eine Querschnittsdarstellung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kondensatorbauelements mit einem doppelten Multistack-Aufbau; 1A a cross-sectional view of a first preferred embodiment of the invention capacitor device according to the invention with a double multistack structure;

1B eine Draufsichtdarstellung des Kondensatorbauelements aus 1A; 1B a plan view of the capacitor device from 1A ;

1C ein elektrisches Schaltbild des Kondensatorbauelements aus 1A; 1C an electrical circuit diagram of the capacitor device from 1A ;

2A eine Querschnittsdarstellung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kondensatorbauelements mit einem mehrfachen Multistack-Aufbau; 2A a cross-sectional view of a second preferred embodiment of the capacitor device according to the invention with a multiple multi-stack construction;

2B eine Draufsichtdarstellung des Kondensatorbauelements aus 2A; 2 B a plan view of the capacitor device from 2A ;

2C ein elektronisches Schaltbild des Kondensatorbauelements aus 2A; 2C an electronic circuit diagram of the capacitor component 2A ;

3A eine schematische Darstellung eines einfachen Stack-Aufbaus mit einer Dielektrikumsschicht; 3A a schematic representation of a simple stack structure with a dielectric layer;

3B eine schematische Darstellung eines Multistack-Aufbaus mit drei Dielektrikumsschichten; und 3B a schematic representation of a multi-stack construction with three dielectric layers; and

3C eine Darstellung eines Simulationsergebnisses, in welcher ein Kondensatorbauelement mit einem einfachen Stack-Aufbau mit einem Kondensatorelement mit einem Multistack-Aufbau verglichen ist. 3C an illustration of a simulation result in which a capacitor device is compared with a simple stack structure with a capacitor element with a multi-stack structure.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.In the following description of the preferred embodiments of the present invention are for those in the various Drawings shown and similar acting elements the same reference numerals used.

1A zeigt ein Substrat 10 mit einem Graben 12, der in dem Substrat gebildet ist. Dieser Graben 12 kann beispielsweise zur Herstellung von Kapazitäten mit hohen Flächenkapazitäten in dem Substrat 10 (das beispielsweise Silizium umfasst) geätzt werden. Die Tiefe des Grabens kann bis über 20 μm betragen. Zur Erzeugung einer Bottom-Elektrode wird vorzugsweise mittels eines dotierten Oxides ein Dotierstoff (beispielsweise Phosphor) in das Substrat 10 im Bereich einer Grabenwand eingetrieben. Hierzu wird das dotierte Oxid vorzugsweise auf eine Oberfläche 13 des Substrats 10 und der Grabenwand des Grabens (12) aufgebracht. Durch ein derartiges Eintreiben von Dotierstoff lässt sich somit zumindest an der Grabenwand ein Teilbereich 14 des Substrats 10 erzeugen, der eine höhere Leitfähigkeit als das Substrat 10 aufweist und der somit an der Grabenwand eine leitfähige Schicht (erste leitfähige Schicht 14) bildet. Anschließend wird das dotierte Oxid, das den Dotierstoff zum Eintreiben in das Substrat 10 bereitgestellt hat, beispielsweise nasschemisch, wieder von der Oberfläche 13 des Substrats 10 und der Grabenwand entfernt. Für einen erfindungsgemäßen Aufbau des Kondensatorbauelements werden nachfolgend alternierend zwei dielektrische Schichten (beispielsweise ein Oxid, ein Siliziumnitrid, ein Nitrid oder eine Kombination aus Oxid und Nitrid ONO) und leitenden Schichten (beispielsweise bestehend aus einem hochdotierten Poly-Silizium, Silizid oder WSix) in dem Graben 12 abgeschieden. 1A shows a substrate 10 with a ditch 12 formed in the substrate. This ditch 12 For example, it can be used to produce capacitances with high surface capacitances in the substrate 10 (which includes, for example, silicon) etched. The depth of the trench can be up to more than 20 microns. To produce a bottom electrode, a dopant (for example phosphorus) is preferably introduced into the substrate by means of a doped oxide 10 driven in the area of a trench wall. For this purpose, the doped oxide is preferably applied to a surface 13 of the substrate 10 and the ditch wall of the ditch ( 12 ) applied. By thus driving in dopant, at least on the trench wall, a partial area can be achieved 14 of the substrate 10 generate a higher conductivity than the substrate 10 and thus at the trench wall a conductive layer (first conductive layer 14 ). Subsequently, the doped oxide, which is the dopant for driving into the substrate 10 has provided, for example wet-chemically, again from the surface 13 of the substrate 10 and the trench wall removed. For a construction according to the invention of the capacitor component, two dielectric layers (for example an oxide, a silicon nitride, a nitride or a combination of oxide and nitride ONO) and conductive layers (for example consisting of a heavily doped polysilicon, silicide or WSi x ) are subsequently alternately formed the ditch 12 deposited.

Die dargestellten leitfähigen und dielektrischen Schichten werden im Anschluss vorzugsweise mittels Phototechnik und Ätztechnik strukturiert, so dass sich die nachstehend näher erläuterte und in 1B dargestellte Struktur ergibt. Im Anschluss an das Strukturieren erfolgt beispielsweise ein Abscheiden einer Abdeckschicht 22 (z. B. eines Interlayeroxids) auf die erste dielektrische Schicht 16, die zweite leitfähige Schicht 18, die zweite dielektrische Schicht 19 sowie die dritte leitfähige Schicht 20. Hieran anschließend werden in die Abdeckschicht 22 Öffnungen 30 geätzt, so dass durch jeweils eine Öffnung 30 ein Teilbereich der ersten leitfähigen Schicht 14, der zweiten leitfähigen Schicht 18 sowie der dritten leitfähigen Schicht 20 freiliegt. Im Anschluss hieran werden die Öffnungen 30 vorzugsweise mit Metall (beispielsweise Wolfram) gefüllt, so dass die erste leitfähige Schicht 14, die zweite leitfähige Schicht 18 sowie die dritte leitfähige Schicht 20 von einer Oberfläche 32 der Abdeckschicht 22 aus kontaktierbar sind. Im Anschluss hieran werden an denjenigen Stellen der Oberfläche 32 der Abdeckschicht 22, an denen die erste leitfähige Schicht 14, die zweite leitfähige Schicht 18 sowie die dritte leitfähige Schicht 20 elektrisch kontaktierbar sind, Kontaktpunkte 341, 342, 343 ausgebildet. Die Kontaktpunkte 341, 342, 343 werden beispielsweise mit einer leitenden Metallschicht, die mittels Fototechnik strukturiert wird, gebildet. Durch die Kontaktpunkte 341, 342, 343 sind die dritte leitfähige Schicht 20 durch einen ersten externen Anschluss 1, die zweite leitfähige Schicht 18 durch einen zweiten externen Anschluss 2 und die erste leitfähige Schicht 14 durch einen ersten externen Anschluss 3 elektrisch kontaktierbar.The illustrated conductive and dielectric layers are subsequently patterned by means of phototechnology and etching technology, so that the details explained below and in FIG 1B structure shown results. After structuring, for example, a covering layer is deposited 22 (eg, an interlayer oxide) on the first dielectric layer 16 , the second conductive layer 18 , the second dielectric layer 19 and the third conductive layer 20 , Following this are in the cover layer 22 openings 30 etched, so through each one opening 30 a portion of the first conductive layer 14 , the second conductive layer 18 and the third conductive layer 20 exposed. Following this are the openings 30 preferably filled with metal (for example tungsten), so that the first conductive layer 14 , the second conductive layer 18 and the third conductive layer 20 from a surface 32 the cover layer 22 are contactable. Following this are at those points of the surface 32 the cover layer 22 to which the first conductive layer 14 , the second conductive layer 18 and the third conductive layer 20 are electrically contactable, contact points 341 . 342 . 343 educated. The contact points 341 . 342 . 343 are formed, for example, with a conductive metal layer, which is patterned by means of photographic technology. Through the contact points 341 . 342 . 343 are the third conductive layer 20 through a first external connection 1 , the second conductive layer 18 through a second external connection 2 and the first conductive layer 14 through a first external connection 3 electrically contactable.

Ferner sind die erste leitfähige Schicht 14, die erste dielektrische Schicht 16, die zweite leitfähige Schicht 18, die zweite dielektrische Schicht 19 sowie die dritte dielektrische Schicht 20 in einer Stufenform auf der Substratoberfläche 13 angeordnet. Hierdurch bildet sich eine Struktur aus, in der ein Teilbereich der ersten dielektrischen Schicht 16 durch die zweite leitfähige Schicht 18 abgedeckt ist und ein Teilbereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 durch die dritte leitfähige Schicht 20 abgedeckt ist, so wie es in der 1A dargestellt ist. Die sich ergebende Struktur weist somit Teilbereiche der zweiten dielektrischen Schicht 19 und der darunter angeordneten zweiten leitfähigen Schicht 18 auf, die seitlich über die dritte leitfähige Schicht 20 hinausstehen und somit eine gute Kontaktierungsmöglichkeit der zweiten leitfähigen Schicht 18 von der Oberfläche 32 der Abdeckschicht 22 bieten. Weiterhin weist die Struktur gemäß 1A Teilbereiche der ersten dielektrischen Schicht 16 sowie der ersten leitfähigen Schicht 14 auf, die seitlich über die zweite leitfähige Schicht 18 hinausragen und somit wiederum eine gute Kontaktierungsmöglichkeit der ersten leitfähigen Schicht 14 von der Oberfläche 32 der Abdeckschicht 22 bietet. Bis auf den in 1B näher beschriebenen Kontaktbereich der zweiten leitfähigen Schicht 18 weist der über die dritte leitfähige Schicht 20 hinausstehende Bereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 eine konstante Stufenbreite, d. h. eine konstante Breite der über die dritte leitfähige Schicht 20 hinausstehenden Bereichs der zweiten dielektrischen Schicht 19 auf.Further, the first conductive layer 14 , the first dielectric layer 16 , the second conductive layer 18 , the second dielectric layer 19 and the third dielectric layer 20 in a step shape on the substrate surface 13 arranged. As a result, a structure forms in which a partial region of the first dielectric layer 16 through the second conductive layer 18 is covered and a portion of the second dielectric layer 19 through the third conductive layer 20 is covered, as it is in the 1A is shown. The resulting structure thus has portions of the second dielectric layer 19 and the second conductive layer disposed thereunder 18 on the side over the third conductive layer 20 stand out and thus a good possibility of contacting the second conductive layer 18 from the surface 32 the cover layer 22 Offer. Furthermore, the structure according to 1A Portions of the first dielectric layer 16 and the first conductive layer 14 on the side over the second conductive layer 18 protrude and thus again a good possibility of contacting the first conductive layer 14 from the surface 32 the cover layer 22 offers. Except for the in 1B closer described contact region of the second conductive layer 18 the one over the third conductive layer 20 protruding portion of the second dielectric layer 19 a constant step width, ie a constant width of the third conductive layer 20 protruding portion of the second dielectric layer 19 on.

Hieraus ergibt sich der in 1A dargestellte Schichtaufbau bestehend aus dem Substrat 10 mit dem Graben 12, der ersten leitfähigen Schicht 14, der ersten dielektrischen Schicht 16, der zweiten leitfähigen Schicht 18, der zweiten dielektrischen Schicht 19 sowie der dritten leitfähigen Schicht 20, der Abdeckschicht 22, den vorzugsweise mit Metall verfüllten Öffnungen 30, den Kontaktpunkten 341, 342, 343 und den externen Anschlüssen 1, 2 und 3.This results in the in 1A shown layer structure consisting of the substrate 10 with the ditch 12 , the first conductive layer 14 , the first dielectric layer 16 , the second conductive layer 18 , the second dielectric layer 19 and the third conductive layer 20 , the cover layer 22 , preferably filled with metal openings 30 , the contact points 341 . 342 . 343 and the external connections 1 . 2 and 3 ,

Für das Aufbringen der in 1A dargestellten leitfähigen und dielektrischen Schichten kommen dabei vorzugsweise CVD-Abscheideverfahren (CVD = Chemical-Vapor-Deposition = Gasphasenabscheidung) zum Einsatz, die eine konforme und homogene Abscheidung gewährleisten.For applying the in 1A shown conductive and dielectric layers are preferably used CVD deposition process (CVD = Chemical Vapor Deposition = gas phase deposition), which ensure a conformal and homogeneous deposition.

Es ist anzumerken, dass die Darstellungen in dieser Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich zur Erläuterung des Wirkungsprinzips dienen; eine maßstabsgetreue Anordnung von einzelnen Komponenten der vorliegenden Erfindung lässt sich aus den Figuren nicht ableiten.It It should be noted that the illustrations in this description of the present invention only for explaining the principle of action serve; a true to scale Arrangement of individual components of the present invention can be made out not derive the figures.

1B zeigt eine Draufsichtdarstellung des in 1A dargestellten Kondensatorbauelements. Hierbei ist ersichtlich, dass die zweite leitfähige Schicht beispielsweise mittels Phototechnik und Ätztechnik derart strukturiert wird, dass sich ein seitlicher Kontaktbereich 50 ergibt, der wie in 1B dargestellt ist, am rechten Rand des Kondensatorbauelements über den durch die dritte leitfähige Schicht 20 abgedeckten Bereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 heraussteht und damit die ansonsten kreissymmetrische Anordnung des erfindungsgemäßen Kondensatorbauelements durchbricht. Alternativ kann das erfindungsgemäße Kondensatorbauelement auch eine andere als die kreissymmetrische Anordnung aufweisen, wie beispielsweise eine quadratische, rechteckige, ovale An ordnung oder eine Anordnung bestehend aus umlaufenden Gräben. Durch die in 1B dargestellte Anordnung des Kontaktbereichs 50 ist es somit möglich, auf eine flächensparende Weise die zweite leitfähige Schicht 18 kontaktieren zu können und somit auf einen ringförmig um die dritte leitfähige Schicht umlaufenden Kontaktbereich zum Kontaktieren der zweiten leitfähigen Schicht verzichten zu können. Ferner zeigt 1B die in der Grabenwand gebildete erste leitfähige Schicht 14, die unter der ersten dielektrischen Schicht 16 angeordnet ist und daher durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Weiterhin ist aus 1B die Anordnung der dritten leitfähigen Schicht 20 in der Mitte des dargestellten Kondensatorbauelements zu erkennen sowie der über die dritte leitfähige Schicht 20 hinausstehende Bereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 mit der bis auf den Kontaktbereich 50 konstanten Stufenbreite. Ferner zeigt 1B die Anordnung des ersten Kontaktpunkts 341 zum Kontaktieren der dritten leitfähigen Schicht 20, des zweiten Kontaktpunkts 342 zum Kontaktieren der zweiten leitfähigen Schicht 18 und des dritten Kontaktpunkts 343 zum Kontaktieren der ersten leitfähigen Schicht 14, durch die eine flächensparende Kontaktierungsmöglichkeit des Kondensatorbauelements ermöglicht wird. 1B shows a plan view of the in 1A shown capacitor component. It can be seen here that the second conductive layer is patterned, for example by means of phototechnology and etching technology, in such a way that a lateral contact area is formed 50 results, like in 1B is shown on the right edge of the capacitor device through the third conductive layer 20 covered area of the second dielectric layer 19 protrudes and thus breaks the otherwise circularly symmetrical arrangement of the capacitor device according to the invention. Alternatively, the capacitor device according to the invention may also have other than the circularly symmetrical arrangement, such as a square, rectangular, oval to order or an arrangement consisting of circumferential trenches. By the in 1B illustrated arrangement of the contact area 50 It is thus possible, in a space-saving manner, the second conductive layer 18 be able to contact and thus to be able to dispense with an annular area around the third conductive layer surrounding contact area for contacting the second conductive layer. Further shows 1B the first conductive layer formed in the trench wall 14 underlying the first dielectric layer 16 is arranged and therefore indicated by a dashed line. Furthermore, it is off 1B the arrangement of the third conductive layer 20 in the middle of the illustrated capacitor component as well as the third conductive layer 20 protruding portion of the second dielectric layer 19 with the exception of the contact area 50 constant step width. Further shows 1B the arrangement of the first contact point 341 for contacting the third conductive layer 20 , the second contact point 342 for contacting the second conductive layer 18 and the third contact point 343 for contacting the first conductive layer 14 , by which a surface-saving contacting possibility of the capacitor component is made possible.

1C zeigt das elektrische Schaltbild des Kondensatorbauelements aus 1A. Wie in 1C dargestellt ist, lässt sich das elektrische Schaltbild durch eine Serienschaltung von einem ersten Kondensator 60 und einem zweiten Kondensator 62 wiedergeben, wobei die dritte leitfähige Schicht in Verbindung mit der zweiten dielektrischen Schicht und der zweiten leitfähigen Schicht den ersten Kondensator 60 und die zweite leitfähige Schicht in Verbindung mit der ersten dielektrischen Schicht 16 und der ersten leitfähigen Schicht 14 den zweiten Kondensator 62 bilden. Hieraus ergibt sich die in 1C dargestellte Verschaltung des ersten Kondensators 60 mit dem zweiten Kondensator 62, wobei der erste Kondensator 60 zwischen den ersten externen Anschluss 1 und den zweiten externen Anschluss 2 geschaltet ist und der zweite Kondensa tor 62 zwischen den zweiten externen Anschluss 2 und den dritten externen Anschluss 3 geschaltet ist. Vorzugsweise können die einzelnen leitenden Schichten (d. h. die Elektroden) des ersten Kondensators 60 sowie des zweiten Kondensators 62 mittels dem ersten externen Anschluss 1, dem zweiten externen Anschluss 2 sowie dem dritten externen Anschluss 3 (d. h. den Anschlußkontakten) elektrisch parallel geschaltet werden. Insbesondere das elektrisch leitfähige Verbinden des ersten externen Anschluss 1 mit dem dritten externen Anschluss 3 führt zu einer Parallelschaltung des ersten Kondensators 60 mit dem zweiten Kondensator 62. Durch eine layouttechnische Aneinanderreihung durch eine derartige Schichtenfolge aus leitfähigen und dielektrischen Schichten lassen sich Kapazitäten (Trench-Kapazitäten) mit sehr großen Kapazitätswerten flächensparend verwirklichen und somit eine Erhöhung der Flächenkapazität um ein Vielfaches realisieren. Hiermit eröffnen sich für Anwendungen mit sehr hohen Kapazitätswerten eine sinnvolle Integration in Siliziumsubstrate auf der Basis von ICs. 1C shows the electrical diagram of the capacitor device 1A , As in 1C is shown, the electrical circuit diagram by a series circuit of a first capacitor 60 and a second capacitor 62 wherein the third conductive layer in communication with the second dielectric layer and the second conductive layer is the first capacitor 60 and the second conductive layer in communication with the first dielectric layer 16 and the first conductive layer 14 the second capacitor 62 form. This results in the in 1C shown interconnection of the first capacitor 60 with the second capacitor 62 , wherein the first capacitor 60 between the first external connection 1 and the second external connection 2 is switched and the second capaci tor 62 between the second external connection 2 and the third external connection 3 is switched. Preferably, the individual conductive layers (ie, the electrodes) of the first capacitor 60 and the second capacitor 62 by means of the first external connection 1 , the second external connection 2 as well as the third external connection 3 (ie, the terminal contacts) are electrically connected in parallel. In particular, the electrically conductive connection of the first external terminal 1 with the third external connection 3 leads to a parallel connection of the first capacitor 60 with the second capacitor 62 , By a layout-technical stringing together by such a layer sequence of conductive and dielectric layers, capacities (trench capacitances) with very large capacitance values can be realized in a space-saving manner thus realize an increase in the area capacity many times over. This opens up a meaningful integration into silicon substrates based on ICs for applications with very high capacitance values.

2A zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensatorbauelements. Im Unterschied zu dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel sind hier weiterhin eine dritte dielektrische Schicht 80 derart in dem Graben 12 angeordnet, dass sie an die dritte leitfähige Schicht 20 angrenzt und ferner ist eine vierte leitfähige Schicht 82 derart in dem Graben 12 angeordnet, dass sie an die dritte dielektrische Schicht 80 angrenzt. Ferner ist die vierte leitfähige Schicht 82 wiederum über eine Öffnung 30 in der Abdeckschicht 22 kontaktierbar, wobei die Öffnung 30 zum Kontaktieren der vierten leitfähigen Schicht 82 wiederum mit Metall (beispielsweise Wolfram) verfüllt sein kann und wobei auf der Oberfläche 24 der Abdeckschicht 22 an einer Stelle, an der die vierte leitfähige Schicht 82 über die verfüllte Öffnung 30 kontaktierbar ist, ein viertes Kontaktpunkt 344 aufgedruckt ist, der mit einem externen Anschluss 4 zum Kontaktieren der vierten leitfähigen Schicht 82 verbunden ist. 2A shows a second preferred embodiment of the capacitor device according to the invention. Unlike the in 1A Embodiment shown here are still a third dielectric layer 80 like that in the ditch 12 arranged it to the third conductive layer 20 adjacent and further is a fourth conductive layer 82 like that in the ditch 12 arranged to contact the third dielectric layer 80 borders. Further, the fourth conductive layer 82 again via an opening 30 in the cover layer 22 contactable, the opening 30 for contacting the fourth conductive layer 82 in turn may be filled with metal (eg tungsten) and being on the surface 24 the cover layer 22 at a location where the fourth conductive layer 82 over the filled opening 30 is contactable, a fourth contact point 344 imprinted with an external connector 4 for contacting the fourth conductive layer 82 connected is.

2A zeigt wiederum eine stufenförmige Struktur wobei im Unterschied zu der Darstellung in 1A nunmehr die dritte dielektrische Schicht 80 auf der dritten leitfähigen Schicht 20 angeordnet ist, wobei ein Teilbereich der dritten dielektrischen Schicht 80 durch die vierte leitfähige Schicht 82 abgedeckt ist. Hierdurch ergibt sich analog zu der Darstellung in 1A wieder eine stufenförmige Struktur, in der durch die vierte leitfähige Schicht 82 ein Teilbereich der dritten dielektrischen Schicht 80 abgedeckt ist, durch die dritte leitfähige Schicht 20 ein Teilbereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 abgedeckt ist und durch die zweite leitfähige Schicht 18 ein Teilbereich der ersten dielektrischen Schicht 16 abgedeckt ist, wie in 2A dargestellt ist. 2A again shows a step-shaped structure wherein, in contrast to the illustration in 1A now the third dielectric layer 80 on the third conductive layer 20 is arranged, wherein a portion of the third dielectric layer 80 through the fourth conductive layer 82 is covered. This results analogously to the representation in FIG 1A again a stepped structure in which through the fourth conductive layer 82 a portion of the third dielectric layer 80 is covered by the third conductive layer 20 a portion of the second dielectric layer 19 is covered and through the second conductive layer 18 a portion of the first dielectric layer 16 is covered, as in 2A is shown.

2B zeigt eine Draufsichtdarstellung des Kondensatorbauelements aus 2A. Analog zu den Ausführungen im Bezug auf 1B steht im zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wiederum ein Kontaktbereich 50 zum Kontaktieren der in 2A dargestellten zweiten leitfähigen Schicht 18 hervor. Außerdem ist in 2B wiederum die unter der ersten dielektrischen Schicht 16 angeordnete erste leitfähige Schicht 14 durch die gestrichelte Linie dargestellt. 2 B shows a plan view of the capacitor device 2A , Analogous to the comments in relation to 1B is in the second preferred embodiment, in turn, a contact area 50 for contacting the in 2A illustrated second conductive layer 18 out. It is also in 2 B again below the first dielectric layer 16 arranged first conductive layer 14 represented by the dashed line.

Weiterhin ist aus 2B ersichtlich, dass zum Kontaktieren der dritten leitfähigen Schicht 20 ein weiterer Kontaktbereich 90 ausgebildet ist, der ebenfalls analog zum Kontaktbereich 50 über die ansonsten kreissymmetrische Form des Kondensatorbauelements hervorsteht. Dadurch, dass der weitere Kontaktbereich 90 in Bezug zu einer mit dem Kontaktbereich 50 gemeinsamen Drehachse 92 um einen vorbestimmten Winkel 94 gedreht angeordnet ist, lässt sich eine flächensparende Kontaktierungsmöglichkeit der zweiten und dritten leitfähigen Schicht des Kondensatorbauelements realisieren. Vorzugsweise weisen der Kontaktbereich 50 und der weitere Kontaktbereich 90 im wesentlichen die gleichen Abmessungen auf. Ferner ist aus 2B wiederum die Anordnung des ersten Kontaktpunkts 341 zum Kontaktieren der dritten leitfähigen Schicht 20, des zweiten Kontaktpunkts 342 zum Kontaktieren der zweiten leitfähigen Schicht 18, des dritten Kontaktpunkts 343 zum Kontaktieren der ersten leitfähigen Schicht 14 und des vierten Kontaktpunkts 344 zum Kontaktieren der vierten leitfähigen Schicht 82 erkennbar, die wiederum eine flächensparende Kontaktierungsmöglichkeit des Kondensatorbauelements bieten. Außerdem kann der 2B entnommen werden, dass, analog zu der in 1B dargestellten Struktur, ein Teilbereich der dritten dielektrischen Schicht 80 über die vierte leitfähige Schicht 82 (mit Ausnahme des weiteren Kontaktbereichs 90) mit einem konstanten Abstand von der vierten leitfähigen Schicht 82 über dieselbe hinaussteht d. h. eine konstante Stufentiefe einer Stufe von der dritten dielektrischen Schicht 80 zur vierten leitfähigen Schicht 82 realisiert ist. Außerdem steht ein Teilbereich der zweiten dielektrischen Schicht 19 über die vierte leitfähige Schicht 82 hinaus um den Kontaktbereich 50 zu bilden.Furthermore, it is off 2 B it can be seen that for contacting the third conductive layer 20 another contact area 90 is formed, which is also analogous to the contact area 50 protrudes beyond the otherwise circularly symmetrical shape of the capacitor component. Because of that, the wider contact area 90 in relation to one with the contact area 50 common axis of rotation 92 at a predetermined angle 94 is arranged rotated, a space-saving contacting possibility of the second and third conductive layer of the capacitor device can be realized. Preferably, the contact area 50 and the further contact area 90 essentially the same dimensions. Furthermore, it is off 2 B again the arrangement of the first contact point 341 for contacting the third conductive layer 20 , the second contact point 342 for contacting the second conductive layer 18 , the third contact point 343 for contacting the first conductive layer 14 and the fourth contact point 344 for contacting the fourth conductive layer 82 recognizable, which in turn offer a space-saving possibility of contacting the capacitor device. In addition, the 2 B be taken that, analogous to the in 1B shown structure, a portion of the third dielectric layer 80 over the fourth conductive layer 82 (with the exception of the further contact area 90 ) at a constant distance from the fourth conductive layer 82 beyond that, ie, a constant step depth of one step from the third dielectric layer 80 to the fourth conductive layer 82 is realized. In addition, a portion of the second dielectric layer is 19 over the fourth conductive layer 82 beyond the contact area 50 to build.

2C zeigt das elektrische Schaltbild des Kondensatorbauelements aus 2A. Gegenüber dem in 1C dargestellten elektrischen Schaltbild ist nunmehr ein dritter Kondensator 96 zu erkennen, der zwischen den ersten externen Anschluss 1 sowie den vierten externen Anschluss 4 geschaltet ist. Der dritte Kondensator 96 wird durch die vierte leitfähige Schicht in Verbindung mit der dritten dielektrischen Schicht sowie der dritten leitfähigen Schicht gebildet. Werden nunmehr wiederum der erste externe Anschluss 1 mit dem dritten externen Anschluss 3 sowie der vierte externe Anschluss 4 mit dem zweiten externen Anschluss 2 elektrisch leitend verbunden, resultiert eine Parallelschaltung des ersten Kondensators 60, zweiten Kondensator 62 und dritten Kondensators 96, wodurch sich eine weitere Erhöhung der resultierenden Kapazität gegenüber einer Kapazität ergibt, wie sie aus einem elektrisch leitfähigen Verbinden der externen Anschlüsse 1 und 3 der in 1C dargestellten Kapazität resultiert. 2C shows the electrical diagram of the capacitor device 2A , Opposite the in 1C shown electrical circuit diagram is now a third capacitor 96 to recognize that between the first external connection 1 as well as the fourth external connection 4 is switched. The third capacitor 96 is formed by the fourth conductive layer in conjunction with the third dielectric layer and the third conductive layer. Now turn the first external connection 1 with the third external connection 3 as well as the fourth external connection 4 with the second external connection 2 electrically connected, resulting in a parallel connection of the first capacitor 60 , second capacitor 62 and third capacitor 96 , which results in a further increase in the resulting capacitance over a capacitance, such as from an electrically conductive connection of the external terminals 1 and 3 the in 1C shown capacity results.

Die Flächenkapazität (d. h. die Kapazität pro Chip-Fläche) lässt sich durch weitere Stapelung von dielektrischen Schichten und leitenden Schichten weiter erhöhen. Dies erfordert eine Wiederholung der Abscheideprozesse sowie eine Anpassung der Strukturierung des multiplen Schichtaufbaus.The Area capacity (i.e. the capacity per chip area) let yourself by further stacking of dielectric layers and conductive Increase layers further. This requires a repetition of the deposition processes as well as a Adaptation of the structuring of the multiple layer structure.

Ein Vergleich von Simulationswerten von einfachen und mehrfachen Dielektrikumsschichten in einem Kondensatorbauelement bestätigt, dass die Kapazität für z. B. drei abgeschiedene dielektrische Schichten um eine Faktor 3 erhöht werden kann. Hierzu kann 3A die schematische Struktur eines einfachen Stack-Aufbaus mit zwei leitfähigen Schichten und einer dielektrischen Schicht entnommen werden. Wie aus der schematischen Struktur in 3A zu erkennen ist, ist eine erste leitfähige Schicht PO1 durch eine dielektrische Schicht OX1 von einer zweiten leitfähigen Schicht PO2 getrennt. Demgegenüber zeigt die in 3B dargestellte schematische Struktur einen Multistack-Aufbau mit vier leitfähigen Schichten und drei dielektrischen Schichten. In diesem Multistack-Aufbau ist die erste leitfähige Schicht PO1 durch die erste dielektrische Schicht OX1 von der zweiten leitfähigen Schicht PO2 getrennt, die wiederum durch eine zweite dielektrische Schicht OX2 von einer dritten leitfähigen Schicht PO3 getrennt ist. Die dritte leitfähige Schicht PO3 ist durch eine dritte dielektrische Schicht OX3 von einer vierten leitfähigen Schicht PO4 getrennt.A comparison of simulation values of single and multiple dielectric layers in a capacitor device confirms that the capacitance for z. B. three deposited dielectric layers by a factor 3 can be increased. For this purpose can 3A the schematic structure of a simple stack structure with two conductive layers and a dielectric layer are removed. As from the schematic structure in 3A 1, a first conductive layer PO1 is separated from a second conductive layer PO2 by a dielectric layer OX1. In contrast, the in 3B illustrated schematic structure of a multi-stack structure with four conductive layers and three dielectric layers. In this multi-stack structure, the first conductive layer PO1 is separated from the second conductive layer PO2 by the first dielectric layer OX1, which in turn is separated from a third conductive layer PO3 by a second dielectric layer OX2. The third conductive layer PO3 is separated from a fourth conductive layer PO4 by a third dielectric layer OX3.

3C zeigt ein Diagramm eines Simulationsergebnis einer 2D-Simulation der in 3A und 3B dargestellten Strukturen von Kondensatorbauelementen. Hierbei ist auf der Abszisse die Frequenz in Hertz (Hz) aufgetragen, während auf der Ordinate die Kapazität C in der Einheit Femto-Farad pro μm aufgetragen [fF/μm] ist. Das in 3C dargestellte Simulationsergebnis zeigt, dass ein einfacher Stack-Aufbau, wie er in 3A dargestellt ist, eine beispielhafte spezifische Kapazität Cspez = 17,3 fF/μm für eine Dielektrikumsdicke d von 20 nm, einem ε von 3,9 und einer Trenchtiefe von 10 μm in einem Frequenzbereich von einem Kilohertz bis einem Gigahertz ergibt. Als Hinweis ist an dieser Stelle anzumerken, dass die Weite des Kondensatorbauelements die dritte Dimension darstellt. Bei einer Berücksichtigung der Weite L ist von einer spezifischen Kapazität C' auszugehen, die der Gleichung C' = ε0 × μ L/d genügt. Das Simulationsergebnis für den einfachen Stack-Aufbau ist durch eine gestrichelte Linie 100 in dem Diagramm in 3C dargestellt. Demgegenüber ergibt ein Multistack-Aufbau mit drei dielektrischen Schichten, so wie er in 3B dargestellt ist, eine spezifische Kapazität Cspez = 52 fF/μm über den genannten Frequenzbereich, was in dem Diagramm in 3C zu einem Simulationsergebnis führt, das durch eine durchgezogene Linie 102 dargestellt ist. Hierbei zeigt sich, dass die spezifische Kapazität Cspez für drei abgeschiedene dielektrische Schichten um etwa einen Faktor 3 erhöhbar ist. Die Darstellungen in 3A und 3B geben jedoch lediglich den schematischen Aufbau der Bauelemente wieder, eine maßstabsgetreue Wiedergabe der Realität ist aus den Darstellungen ebenfalls nicht entnehmbar. 3C shows a diagram of a simulation result of a 2D simulation of the in 3A and 3B illustrated structures of capacitor devices. In this case, the abscissa represents the frequency in hertz (Hz), while the ordinate represents the capacitance C in the unit femto-farad per μm [fF / μm]. This in 3C shown simulation result shows that a simple stack construction, as in 3A an exemplary specific capacitance C spec = 17.3 fF / μm for a dielectric thickness d of 20 nm, an ε of 3.9 and a trench depth of 10 μm in a frequency range from one kilohertz to one gigahertz. As an indication, it should be noted that the width of the capacitor component represents the third dimension. Taking into account the width L, one must start from a specific capacitance C 'which satisfies the equation C' = ε 0 × μ L / d. The simulation result for the simple stack construction is indicated by a dashed line 100 in the diagram in 3C shown. In contrast, a multistack construction with three dielectric layers, as it is known in US Pat 3B is shown, a specific capacity C spec = 52 fF / μm over said frequency range, which in the diagram in 3C leads to a simulation result by a solid line 102 is shown. It can be seen here that the specific capacitance C spec for three deposited dielectric layers is approximately one factor 3 can be increased. The illustrations in 3A and 3B However, only give the schematic structure of the components again, a true to scale reproduction of reality is also not apparent from the representations.

Obwohl oben bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert wurden, ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung auch Anwendung auf Kondensatorbauelemente, die eine unterschiedliche Anordnung von Kontaktbereichen sowie mehr als vier leitfähigen Schichten und drei dielektrischen Schichten aufweisen.Even though above preferred embodiments closer to the present invention have been explained, It is obvious that the present invention is not limited to these embodiments limited is. In particular, the present invention also applies on capacitor components that have a different arrangement of contact areas as well as more than four conductive layers and three dielectric layers Have layers.

11
Erster externer Anschlussfirst external connection
22
Zweiter externer Anschlusssecond external connection
33
Dritter externer Anschlussthird external connection
44
Vierter externer Anschlussfourth external connection
1010
Substratsubstratum
1212
Grabendig
1313
Oberfläche des Substrats 10 Surface of the substrate 10
1414
Erste leitfähige SchichtFirst conductive layer
1616
Erste dielektrische SchichtFirst dielectric layer
1818
Zweite leitfähige SchichtSecond conductive layer
1919
Zweite dielektrische SchichtSecond dielectric layer
2020
Dritte leitfähige Schichtthird conductive layer
2222
Abdeckschichtcovering
3030
Öffnungen der Abdeckschicht 22 Openings of the cover layer 22
3232
Oberfläche der AbdeckschichtSurface of the covering
341341
erster Kontaktpunktfirst contact point
342342
zweiter Kontaktpunktsecond contact point
343343
dritter Kontaktpunktthird contact point
344344
vierter Kontaktpunktfourth contact point
5050
Kontaktbereichcontact area
6060
Erster Kondensatorfirst capacitor
6262
Zweiter Kondensatorsecond capacitor
8080
Dritte dielektrische Schichtthird dielectric layer
8282
Vierte leitfähige SchichtFourth conductive layer
9090
Weiterer KontaktbereichAnother contact area
9292
Gemeinsame Drehachse des Kontaktbereichs 50 mit demCommon axis of rotation of the contact area 50 with the
weiteren Kontaktbereich 90 further contact area 90
9494
Vordefinierter Winkelpredefined angle
9696
Dritter Kondensatorthird capacitor
PO1PO1
Erste leitfähige SchichtFirst conductive layer
OX1OX1
Erste dielektrische SchichtFirst dielectric layer
PO2PO2
Zweite leitfähige SchichtSecond conductive layer
OX2OX2
Zweite dielektrische SchichtSecond dielectric layer
PO3PO3
Dritte leitfähige Schichtthird conductive layer
OX3OX3
Dritte dielektrische Schichtthird dielectric layer
PO4PO4
Vierte leitfähige SchichtFourth conductive layer
100100
Gestrichelte Linie des Simulationsergebnis für einen einfachen Stack-Aufbau des Kondensatorbauelementsdashed Line of the simulation result for a simple stack structure of the capacitor device
102102
Durchgezogene Linie des Simulationsergebnis für einen Multistack-Aufbau des Kondensatorbauelementssolid Line of the simulation result for a multistack structure of the capacitor device

Claims (11)

Kondensatorbauelement mit folgenden Merkmalen: einem Substrat (10); einem Graben (12), der in dem Substrat (10) gebildet ist; zumindest drei leitfähigen Schichten (14, 18, 20) und zumindest zwei dielektrischen Schichten (16, 19), wobei die leitfähigen Schichten (14, 18, 20) und die dielektrischen Schichten (16, 19) alternierend in dem Graben (12) angeordnet sind.Capacitor component with the following features: a substrate ( 10 ); a ditch ( 12 ) contained in the substrate ( 10 ) is formed; at least three conductive layers ( 14 . 18 . 20 ) and at least two dielectric layers ( 16 . 19 ), the conductive layers ( 14 . 18 . 20 ) and the dielectric layers ( 16 . 19 ) alternating in the trench ( 12 ) are arranged. Kondensatorbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (10) einen hoch-dotierten Teilbereich (14) an einer Wand des Grabens umfasst, wobei eine der zumindest drei leitfähigen Schichten (14, 18, 20) durch den hochdotierten Teilbereich (14) gebildet ist.Capacitor device according to Claim 1, in which the substrate ( 10 ) a highly-doped subregion ( 14 ) on a wall of the trench, wherein one of the at least three conductive layers ( 14 . 18 . 20 ) through the heavily doped subregion ( 14 ) is formed. Kondensatorbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, das einen ersten Kontaktanschluss und einen zweiten Kontaktanschluss aufweist, wobei der erste Kontaktanschluss von dem zweiten Kontaktanschluss elektrisch getrennt ist und wobei die leitfähigen Schichten (14, 18, 20) alternierend mit dem ersten Kontaktanschluss oder dem zweiten Kontaktanschluss verbunden sind.A capacitor device according to claim 1 or 2, comprising a first contact terminal and a second contact terminal, wherein the first contact terminal is electrically isolated from the second contact terminal, and wherein the conductive layers (14). 14 . 18 . 20 ) are alternately connected to the first contact terminal or the second contact terminal. Kondensatorbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich zumindest eine leitfähige Schicht (18) auf eine Oberfläche (13) des Substrats (10) erstreckt und in einem auf der Oberfläche (13) des Substrats (10) angeordneten Kontaktbereich (50) kontaktierbar ist.Capacitor component according to one of Claims 1 to 3, in which at least one conductive layer ( 18 ) on a surface ( 13 ) of the substrate ( 10 ) and in one on the surface ( 13 ) of the substrate ( 10 ) arranged contact area ( 50 ) is contactable. Kondensatorbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Graben (12) eine kreissymmetrische, quadratische, rechteckförmige oder ovale Form aufweist.Capacitor component according to one of Claims 1 to 4, in which the trench ( 12 ) has a circular symmetrical, square, rectangular or oval shape. Kondensatorbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das zumindest vier leitfähige Schichten (14, 18, 20, 82) und zumindest drei dielektrische Schichten (16, 19, 80) aufweist, wobei sich zumindest zwei leitfähige Schichten (16, 20) auf eine Oberfläche (13) des Substrats (10) erstrecken und jeweils in dem auf der Oberfläche (13) des Substrats (10) angeordneten Kontaktbereich (50, 90) kontaktierbar sind und wobei sich die Kontaktbereiche (50, 90) im wesentlichen mit der gleichen Abmessung auf der Oberfläche (13) des Substrats (10) erstrecken und versetzt zueinander angeordnet sind.Capacitor component according to one of Claims 1 to 5, comprising at least four conductive layers ( 14 . 18 . 20 . 82 ) and at least three dielectric layers ( 16 . 19 . 80 ), wherein at least two conductive layers ( 16 . 20 ) on a surface ( 13 ) of the substrate ( 10 ) and in each case on the surface ( 13 ) of the substrate ( 10 ) arranged contact area ( 50 . 90 ) are contactable and wherein the contact areas ( 50 . 90 ) of substantially the same size on the surface ( 13 ) of the substrate ( 10 ) and offset from one another. Kondensatorbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Abdeckschicht (22) auf dem Substrat und dem gefüllten Graben gebildet ist, die zumindest eine Öffnung (30) aufweist, durch welche eine der leitfähigen Schichten (82) kontaktierbar ist.Capacitor component according to one of Claims 1 to 6, in which a covering layer ( 22 ) is formed on the substrate and the filled trench, the at least one opening ( 30 ), through which one of the conductive layers ( 82 ) is contactable. Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorbauelements mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Substrats (10), wobei in dem Substrat (10) ein Graben (12) gebildet ist, b) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht (14) in dem Graben (12); c) Ausbilden einer ersten dielektrischen Schicht (16) in dem Graben (12), die an die erste leitfähige Schicht (14) angrenzt; d) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht (18) in dem Graben (12), die an die erste dielektrische Schicht (16) angrenzt und von der ersten leitfähigen Schicht (14) elektrisch getrennt ist; e) Ausbilden einer zweiten dielektrischen Schicht (19) in dem Graben (12), die an die zweite leitfähige Schicht (18) angrenzt; und f) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht (20) in dem Graben (12), die an die zweite dielektrische Schicht (19) angrenzt und von der zweiten leitfähigen Schicht (18) elektrisch getrennt ist.A method of manufacturing a capacitor device comprising the steps of: a) providing a substrate ( 10 ), wherein in the substrate ( 10 ) a ditch ( 12 b) forming a first conductive layer ( 14 ) in the trench ( 12 ); c) forming a first dielectric layer ( 16 ) in the trench ( 12 ) connected to the first conductive layer ( 14 ) adjoins; d) forming a second conductive layer ( 18 ) in the trench ( 12 ) attached to the first dielectric layer ( 16 ) and from the first conductive layer ( 14 ) is electrically isolated; e) forming a second dielectric layer ( 19 ) in the trench ( 12 ) connected to the second conductive layer ( 18 ) adjoins; and f) forming a third conductive layer ( 20 ) in the trench ( 12 ) connected to the second dielectric layer ( 19 ) and of the second conductive layer ( 18 ) is electrically isolated. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt (b) das Eindiffundieren von Dotierstoffatomen in das Substrat im Bereich einer Grabenwand umfasst.Method according to claim 8, wherein step (b) involves diffusing dopant atoms into the substrate comprises in the region of a trench wall. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, das ferner folgenden Schritt umfasst: Ausbilden eines ersten Kontaktanschlusses und eines von dem ersten Kontaktanschluss elektrisch getrennten zweiten Kontaktanschlusses, wobei die leitfähigen Schichten (14, 18, 20) alternierend mit dem ersten Kontaktanschluss oder dem zweiten Kontaktanschluss verbunden werden.The method of claim 8 or 9, further comprising the step of: forming a first contact terminal and a second contact terminal electrically isolated from the first contact terminal, the conductive layers 14 . 18 . 20 ) are alternately connected to the first contact terminal or the second contact terminal. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, das ferner folgende Schritte umfasst: Bilden einer Abdeckschicht (22) auf dem Substrat (10) und dem Graben (12); und Bilden zumindest einer Öffnung (30) in der Abdeckschicht (22), durch welche eine der leitfähigen Schichten (82) kontaktierbar ist.Method according to one of claims 8 to 10, further comprising the steps of: forming a cover layer ( 22 ) on the substrate ( 10 ) and the ditch ( 12 ); and forming at least one opening ( 30 ) in the cover layer ( 22 ) through which one of the conductive layers ( 82 ) is contactable.
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