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KR100948575B1 - Metal-Insulator-Metal Capacitor Using Silicon Wet Etch and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

Metal-Insulator-Metal Capacitor Using Silicon Wet Etch and Method of Manufacturing the Same Download PDF

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KR100948575B1
KR100948575B1 KR1020080014683A KR20080014683A KR100948575B1 KR 100948575 B1 KR100948575 B1 KR 100948575B1 KR 1020080014683 A KR1020080014683 A KR 1020080014683A KR 20080014683 A KR20080014683 A KR 20080014683A KR 100948575 B1 KR100948575 B1 KR 100948575B1
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capacitor
insulator
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metal layer
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서광석
맹지민
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재단법인서울대학교산학협력재단
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Abstract

본 발명은 멀티칩 모듈(MCM-D) 기판에 구현하는 새로운 구조의 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터로서, <100> 실리콘 기판상에 금속-절연체-금속 캐패시터를 위한 마스크 패턴을 형성하는 마스크 패턴 단계, 상기 기판을 습식 식각하는 식각 단계, 상기 마스크 패턴을 제어하는 단계 및 상기 식각된 영역에 금속층, 절연막 그리고 금속층을 차례대로 형성하는 박막 형성 단계에 의해 제조된다.The present invention is a metal-insulator-metal (MIM) capacitor of a novel structure implemented on a multi-chip module (MCM-D) substrate, a mask for forming a mask pattern for a metal-insulator-metal capacitor on a silicon substrate And a thin film forming step of wet etching the substrate, controlling the mask pattern, and sequentially forming a metal layer, an insulating film, and a metal layer in the etched region.

MIM 캐패시터, 습식 식각, 실리콘 단결정, 역피라미드형 홈 MIM Capacitor, Wet Etch, Silicon Single Crystal, Inverted Pyramid Groove

Description

실리콘 습식 식각을 이용한 금속-절연체-금속 캐패시터 및 그 제조 방법{MIM Capacitor Assisted by Silicon Wet Etching and manufacturing method thereof}MIM Capacitor Assisted by Silicon Wet Etching and manufacturing method

본 발명은 멀티칩 모듈(MCM-D) 기판에 구현하는 새로운 구조의 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터로서 실리콘 기반의 시스템 온 패키지(System-on-Package, SOP) 기술에서 디커플링 (decoupling) 캐패시터로 사용될 수 있다. The present invention is a novel metal-insulator-metal (MIM) capacitor implemented on a multi-chip module (MCM-D) substrate, which is a decoupling capacitor in silicon-based System-on-Package (SOP) technology. Can be used as

최근 전자 시스템의 동향은 공급 전원의 감소, 전류의 증가, 클락 속도의 증가로 요약할 수 있으며, 이로 인해 시스템 전체에 무잡음의 전력을 분배하기가 점점 어려워지고 있다. 이를 해결하는 것이 디커플링 캐패시터인데, 표면 실장(surface mount) 캐패시터의 경우 기생 인덕턴스 때문에 디커플링에 효율적이지 못한 반면 임베디드(embedded) 캐패시터는 기생 인덕턴스가 훨씬 작아 고전력 칩의 디커플링에 유용하게 사용될 수 있다.Recent trends in electronic systems can be summarized as a decrease in power supply, an increase in current, and an increase in clock speed, making it increasingly difficult to distribute noise-free power throughout the system. Decoupling capacitors solve this problem, whereas surface mount capacitors are not efficient for decoupling due to parasitic inductance, while embedded capacitors have much lower parasitic inductance, which can be useful for decoupling high power chips.

이에 최근 금속-절연막-금속(MIM) 형태의 임베디드 디커플링 캐패시터를 만드려는 연구가 활발하게 이루어져 왔으며, 디커플링에 필요한 고용량의 캐패시턴스 (약 1-100 nF )를 구현하기 위해 임베디드 캐패시터의 단위면적 당 캐패시턴스를 높이려는 노력을 통해 수-수십 nF/mm2 의 고밀도 캐패시턴스를 성공적으로 구현한 사례가 발표되고 있다. 하지만, 이러한 종래의 기술들은 다층의 금속-절연층-금속 스택(MIM stack) 또는 실리콘 딥 에칭(deep etching)을 통한 3차원 구조로 구현된 바, 소자 제작에 있어 공정이 복잡하고 제작비용이 많이 든다는 단점을 가지고 있다.Recently, researches on making embedded decoupling capacitors in the form of metal-insulating film-metal (MIM) have been actively conducted. In order to realize high capacitance (about 1-100 nF) required for decoupling, the capacitance per unit area of the embedded capacitor is increased. Efforts to increase have been successful in delivering high-density capacitances of tens to tens of nF / mm2. However, these conventional techniques have been implemented in a three-dimensional structure through a multi-layer metal-insulating layer-metal stack (MIM stack) or silicon deep etching, which is complicated and expensive to manufacture devices. It has a disadvantage.

도 1은 NXP Semiconductors 사에서 개발한 3차원 MIM 캐패시터의 단면도이다. 보쉬 건식 식각(Bosch dry etching)이라는 공정을 통해 실리콘 기판을 딥 에칭(deep etching)하고, 그 표면에 MIM 캐패시터를 형성하여 단위 면적 당 유효 캐패시턴스를 크게 증가시켜 약 25 nF/mm2의 고용량 캐패시턴스를 구현하였다.1 is a cross-sectional view of a three-dimensional MIM capacitor developed by NXP Semiconductors. Deep etching the silicon substrate through a process called Bosch dry etching and forming MIM capacitors on the surface, which greatly increases the effective capacitance per unit area, resulting in a high capacity capacitance of about 25 nF / mm2. It was.

하지만, 이와 같이 높은 종횡비(aspect ratio)로 딥 에칭(deep etching)을 수행하는 공정은 식각율이 매우 느리며 단일 웨이퍼 공정이기 때문에 공정 처리량이 매우 떨어지는 값비싼 공정에 속한다. However, the process of performing deep etching at such a high aspect ratio is an expensive process having a very low etching rate and a very low throughput because of a single wafer process.

본 발명의 목적은 간단하고 저렴한 공정으로 제조되며, 적은 용량에서 고용량을 확보할 수 있는 금속-절연체-금속 캐패시터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal-insulator-metal capacitor which can be manufactured in a simple and inexpensive process and can secure a high capacity at a small capacity.

본 발명의 다른 목적은 빠른 공정으로 증착형 멀티칩 모듈(MCM-D, multichip module-deposited)에 구현되는 임베디드 디커플링 금속-절연체-금속 캐패시터의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an embedded decoupling metal-insulator-metal capacitor, which is implemented in a multichip module-deposited (MCM-D) method in a fast process.

본 발명의 또 다른 목적은 다른 소자 또는 구조의 형성시 동시에 수행되어 공정을 별도로 추가시키지 않는 금속-절연체-금속 캐패시터 제조 방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for fabricating a metal-insulator-metal capacitor which is carried out simultaneously in the formation of other elements or structures so that the process is not added separately.

본 발명의 상기 목적은 <100> 실리콘 기판상에 금속-절연체-금속 캐패시터를 위한 마스크 패턴을 형성하는 마스크 패턴 단계, 상기 기판을 습식 식각하는 식각 단계, 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 식각된 영역에 금속층, 절연막 그리고 금속층을 차례대로 형성하는 박막 형성 단계를 포함하는 금속-절연체-금속 캐패시터 제조 방법에 의해 달성된다. 마스크 패턴은 복수의 사각형 윈도우가 정렬된 그물 형상인 것이 바람직하며, 식각 단계는 상기 마스크 패턴의 각 사각형 윈도우에 역피라미드 형상의 홈 영역이 형성될 때까지 상기 실리콘 기판을 식각하는 것이 바람직하다. 또한 마스크는 질화막 또는 산화막인 것이 바람직하다.The object of the present invention is a mask pattern step of forming a mask pattern for a metal-insulator-metal capacitor on a <100> silicon substrate, an etching step of wet etching the substrate, removing the mask pattern and the etched A metal-insulator-metal capacitor manufacturing method comprising a thin film forming step of sequentially forming a metal layer, an insulating film, and a metal layer in a region. Preferably, the mask pattern has a net shape in which a plurality of rectangular windows are aligned, and in the etching step, the silicon substrate is etched until an inverted pyramid-shaped groove region is formed in each rectangular window of the mask pattern. In addition, the mask is preferably a nitride film or an oxide film.

본 발명의 다른 목적은 실리콘 기판에 형성된 적어도 하나 이상의 역피라미드형 홈, 상기 홈 상에 형성된 금속층, 상기 금속층 상의 절연막 및 상기 절연막 상의 금속층으로 구성되는 금속-절연체-금속 캐패시터에 의해 달성된다. 여기서 역피라미드형 홈은 각 면이 52°~ 58°의 경사를 가지는 것이 바람직하다.Another object of the present invention is achieved by a metal-insulator-metal capacitor composed of at least one inverted pyramidal groove formed in a silicon substrate, a metal layer formed on the groove, an insulating film on the metal layer and a metal layer on the insulating film. Here, it is preferable that the reverse pyramid-shaped grooves each have a slope of 52 ° to 58 °.

본 발명에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터는 적은 용량에서 고용량을 확보할 수 있으면서도 간단하고 저렴한 공정으로 제조되는 이점이 있다.The metal-insulator-metal capacitor according to the present invention has the advantage of being manufactured in a simple and inexpensive process while ensuring a high capacity at a small capacity.

또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터는 빠르면서도 간단한 공정으로 멀티칩 모듈(MCM-D, multichip module-deposited)에 임베디드될 수 있는 이점이 있다.In addition, the metal-insulator-metal capacitor according to the present invention has the advantage that it can be embedded in a multichip module (MCM-D, multichip module-deposited) in a fast and simple process.

또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터 제조 방법은 다른 소자 또는 구조의 형성시 동시에 수행되어 공정을 별도로 추가시키지 않아 효율성이 높은 이점이 있다.In addition, the metal-insulator-metal capacitor manufacturing method according to the present invention is performed at the same time when forming the other device or structure has the advantage of high efficiency by not adding a separate process.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터의 제조방법을 나타내기 위한 개념도이다.2A and 2B are conceptual views illustrating a method of manufacturing a metal-insulator-metal (MIM) capacitor according to an embodiment of the present invention.

<100>면의 실리콘 단결정 기판상의 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터가 형성될 영역에 도 2a와 같은 식각 마스크 패턴(201)을 형성한다. 식각 마스크 패턴(201)은 실리콘의 습식 식각 마스크로 사용될 수 있는 산화막이나 질화막 등을 사용할 수 있다. 식각용 패턴은 하나 또는 다수의 역피라미드형 홈을 형성하기 위해 사각형의 윈도우(202)가 배열된 형태이며, 각 윈도우(202)는 정사각형인 것이 바람직하다.An etching mask pattern 201 as shown in FIG. 2A is formed in a region where a metal-insulator-metal (MIM) capacitor is to be formed on a silicon single crystal substrate having a <100> plane. The etching mask pattern 201 may use an oxide film, a nitride film, or the like, which may be used as a wet etching mask of silicon. The etching pattern is a form in which rectangular windows 202 are arranged to form one or a plurality of inverted pyramidal grooves, and each window 202 is preferably square.

식각 마스크 패턴(201)을 통해 실리콘 기판을 습식 식각한다. 습식 식각에는 실리콘 단결정 기판을 식각할 수 있는 수산화칼륨(KOH)과 같은 식각 용액이 사용되며, 실리콘 기판은 <100>면을 가지므로 식각이 진행됨에 따라 실리콘 결정의 <111>면을 따라 식각이 이루어진다. 식각 공정이 종료되면 각 윈도우에 해당되는 영역에는 도 2b와 같은 역피라미드형 홈이 형성된다. 습식 식각은 통상 실리콘 단결정 기판의 식각에 사용되는 건식 식각에 비해 식각 속도가 빠르므로 기존의 트렌치형 캐 패시터 보다 공정 속도가 빠르게 된다.The silicon substrate is wet etched through the etching mask pattern 201. For wet etching, an etching solution such as potassium hydroxide (KOH), which can etch a silicon single crystal substrate, is used. Since the silicon substrate has a <100> plane, the etching is performed along the <111> plane of the silicon crystal as the etching proceeds. Is done. When the etching process is completed, inverse pyramid-shaped grooves as shown in FIG. 2B are formed in regions corresponding to the respective windows. The wet etching process is faster than the conventional trench capacitor because the etching rate is faster than the dry etching process used for etching silicon single crystal substrate.

위 식각 공정은 기존 공정에서 추가적인 마스크나 식각 공정을 통하여 이루어지는 것이 아니며, 기존의 MCM-D기판 공정에 사용되는 마스크와 식각 공정을 그대로 이용한 것이다. 즉, 기존의 MCM-D 기판 공정에서도 용이한 그라운드 연결을 위해 도 3에 나타낸 그라운드 범프 구조를 실리콘 습식 식각을 통해 형성하는데, 이때 동일한 마스크에 본 발명의 캐패시터 패턴을 하여 동일한 공정에서 홈 구조를 동시에 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제안한 실리콘 습식 식각을 이용한 캐패시터의 제작은 추가적인 제작비용이나 시간이 들지 않는 효율적인 방법이라 할 수 있다.The etching process is not performed through an additional mask or etching process in the existing process, it is using the mask and the etching process used in the existing MCM-D substrate process as it is. That is, in the conventional MCM-D substrate process, the ground bump structure shown in FIG. 3 is formed through silicon wet etching for easy ground connection. In this case, the capacitor structure of the present invention is formed on the same mask to simultaneously form the groove structure in the same process. Can be formed. Therefore, the manufacture of the capacitor using the silicon wet etching proposed in the present invention can be said to be an efficient method without additional manufacturing cost or time.

위 식각 마스크(201)를 제거하고 식각된 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터가 형성될 영역에 캐패시터의 하부전극을 이루게 될 금속층(303, 도 3참조)을 형성한다. 그 금속층(303, 도 3참조)상에 캐패시터의 유전층인 절연막(302, 도 3참조)을 형성하고, 그 절연막 상에 캐패시터의 상부전극을 이루게 될 금속층(301, 도 3참조)을 형성한다. 위 하부 금속층(303, 도 3참조), 절연막(302, 도 3참조) 및 상부 금속층(301, 도 3참조)은 서로 별도의 마스크를 필요로 한다. 위 금속층들은 알루미늄이나 구리 등의 금속 또는 불순물이 고농도 도핑된 폴리실리콘으로 형성될 수 있고, 특히 하부 금속층은 기판 자체의 표면에 불순물을 고농도로 도핑하여 형성될 수 있다. 절연막(302, 도 3참조)에는 실리콘 산화막, 질화막 또는 이들의 복합층이나 다른 고유전체 물질이 이용될 수 있다. 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터가 형성된 후에는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)층을 형성하고, 평탄화한 다음 전기적 접촉을 위한 비아홀 등을 형성하여 캐패시터의 각 금속층을 신호 라인과 연결하게 된다(도 3참조).The above etching mask 201 is removed to form a metal layer 303 (see FIG. 3) that will form the lower electrode of the capacitor in the region where the etched metal-insulator-metal (MIM) capacitor will be formed. An insulating film 302 (see FIG. 3), which is a dielectric layer of the capacitor, is formed on the metal layer 303 (see FIG. 3), and a metal layer 301 (see FIG. 3), which will form the upper electrode of the capacitor, is formed on the insulating film. The upper lower metal layer 303 (see FIG. 3), the insulating layer 302 (see FIG. 3), and the upper metal layer 301 (see FIG. 3) require separate masks. The upper metal layers may be formed of a metal such as aluminum or copper, or polysilicon doped with a high concentration of impurities, and in particular, the lower metal layer may be formed by doping a high concentration of impurities on the surface of the substrate itself. As the insulating film 302 (see FIG. 3), a silicon oxide film, a nitride film, a composite layer thereof, or another high dielectric material may be used. After the metal-insulator-metal (MIM) capacitor is formed, a benzocyclobutene (BCB) layer is formed, planarized, and a via hole for electrical contact is formed to connect each metal layer of the capacitor with the signal line ( 3).

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터의 구조도이다. 앞서 설명한 바와 같이 신호 라인과 접촉하는 부분에는 플립칩 본딩용 에스아이 범프(305)가 캐패시터 홈(304)과 함께 형성되었다. 실리콘 기판(300)과 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene, BCB), 그리고 다층의 금속(301, 303)과 절연막(302)으로 이루어진 전형적인 박막 멀티칩 모듈(thin-film multichip module-deposited, MCM-D) 기술을 통해 MIM 형태의 임베디드 캐패시터를 구현하고 있다. 본 실시예에 따른 금속-절연체-금속(MIM) 캐패시터가 도 1에 소개한 종래의 기술과 다른 점은, 캐패시터의 단위면적당 캐패시턴스를 증가시키기 위한 3차원(3D) 구조를 형성함에 있어, 건식 식각(dry etching) 대신 습식 식각(wet etching)을 사용했다는 점이다. 즉, 실리콘 기판을 수산화칼륨(KOH) 용액으로 습식 식각하여 역피라미드형 홈들이 배열된 구조를 형성한 후 그 표면에 MIM 캐패시터를 구현한다.3 is a structural diagram of a metal-insulator-metal (MIM) capacitor according to an embodiment of the present invention. As described above, the flip chip bonding S-I bump 305 is formed together with the capacitor groove 304 in the contact portion with the signal line. Typical thin-film multichip module-deposited (MCM-D) technology consisting of silicon substrate 300, benzocyclobutene (BCB), multilayered metals 301 and 303, and insulating film 302 The implementation of the embedded capacitor in the form of MIM. The metal-insulator-metal (MIM) capacitor according to the present embodiment is different from the conventional technique introduced in FIG. 1 in that, in forming a three-dimensional (3D) structure for increasing the capacitance per unit area of the capacitor, dry etching Wet etching was used instead of dry etching. That is, the silicon substrate is wet-etched with potassium hydroxide (KOH) solution to form a structure in which the reverse pyramid-type grooves are arranged, and then a MIM capacitor is implemented on the surface thereof.

도 4은 본 발명에 사용된 <100> 실리콘 기판을 수산화칼륨(KOH) 용액으로 식각했을 때 형성된 역피라미드형 홈 구조를 찍은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 단면 사진이다. 이와 같이 형성된 홈 구조의 경사면을 따라 금속과 절연막을 증착하여 MIM 캐패시터를 제작하게 된다.Figure 4 is a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscopy, SEM) cross-sectional photograph taken a reverse pyramid type groove structure formed when the <100> silicon substrate used in the present invention is etched with a potassium hydroxide (KOH) solution. A metal and an insulating film are deposited along the inclined surface of the groove structure formed as described above to manufacture the MIM capacitor.

도 5는 본 발명에서 도 4의 실리콘 습식 식각 공정 이후 금속 및 절연막 증착, 그리고 via 공정 등의 후속 공정을 통해 도 3과 같은 구조의 소자를 제작 완료한 3D MIM 캐패시터의 사진이다.FIG. 5 is a photograph of a 3D MIM capacitor fabricating a device having a structure as shown in FIG. 3 through a subsequent process such as deposition of a metal, an insulating film, and a via after the silicon wet etching process of FIG. 4.

본 발명에 따른 MIM 캐패시터의 캐패시턴스는 다음과 같은 식에 의해 계산된다.The capacitance of the MIM capacitor according to the present invention is calculated by the following equation.

C = ε·A / dC = εA / d

(ε: 캐패시터를 구성하는 절연막의 유전상수 (dielectric constant)(ε: dielectric constant of the insulating film constituting the capacitor (dielectric constant)

A: 캐패시터를 구성하는 금속판의 면적 A: the area of the metal plate constituting the capacitor

d: 캐패시터를 구성하는 절연막의 두께)d: thickness of the insulating film constituting the capacitor)

도 3과 같이 실리콘 기판의 습식 식각된 표면 위에 MIM 캐패시터를 제작하는 경우, 식각을 하지 않은 평면 구조 위에 MIM 캐패시터를 제작하는 경우보다 캐패시터의 유효 면적(Effective Area), 즉 위 식에서 A에 해당하는 값이 증가하며 그 증가량만큼 캐패시턴스 C 값이 증가한다. 이 때, 캐패시터를 위에서 바라본 면적, 즉 캐패시터가 기판의 평면에서 차지하는 면적(Fitted Area)에는 변화가 없으므로, 증가한 유효 면적이 고스란히 단위면적당 캐패시턴스의 이득으로 환산된다.When the MIM capacitor is fabricated on the wet etched surface of the silicon substrate as shown in FIG. This increases and the capacitance C value increases by the increase amount. At this time, there is no change in the area where the capacitor is viewed from above, that is, the area occupied by the capacitor in the plane of the substrate, so that the increased effective area is converted into the gain of capacitance per unit area.

도 6은 실리콘 습식 식각으로 형성한 홈 구조가 MIM 캐패시터의 캐패시턴스 유효면적을 얼마나 증가시키는가를 보여주고 있다. 도 6의 예에서,6 shows how the groove structure formed by silicon wet etching increases the effective capacitance area of the MIM capacitor. In the example of FIG. 6,

Effective Area: (17x25)x4 = 1700Effective Area: (17x25) x4 = 1700

Fitted Area: (17x2)x(17x2) = 1156Fitted Area: (17x2) x (17x2) = 1156

단위면적당 캐패시턴스의 이득: 1700/1156 ≒ 1.5Capacitance gain per unit area: 1700/1156 ≒ 1.5

이다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 수산화칼륨(KOH) 용액은 <100> 실리콘 기판을 54.75°각도로 식각하므로 습식 식각을 통해 해당 부분의 실리콘 기판 면적이 1.5배 증가하게 된다. 따라서 그 경사면을 따라 금속과 절연막 증착 공정을 통해 MIM 캐패시터를 제작하는 경우, 습식 식각을 하지 않은 평면에 MIM 캐패시터를 제작하는 경우보다 단위면적당 1.5 배 높은 캐패시턴스를 얻게 된다.to be. That is, as shown in FIG. 6, the potassium hydroxide (KOH) solution etches the <100> silicon substrate at an angle of 54.75 °, thereby increasing the area of the silicon substrate by 1.5 times through wet etching. Therefore, when the MIM capacitor is manufactured through the deposition process of the metal and the insulating film along the inclined surface, the capacitance per unit area is 1.5 times higher than that when the MIM capacitor is manufactured on the plane without wet etching.

도 7은 여러 가지 크기로 제작한 본 발명에 따른 MIM 캐패시터와 통상의 2D 캐패시터의 단위면적당 캐패시턴스를 측정한 결과이다. 습식 식각을 통한 quasi-3D 구조로 제작한 캐패시터가 식각을 하지 않고 제작한 2D 구조의 캐패시터보다 모든 크기에서 약 1.5배 정도 높은 단위면적당 캐패시턴스 값을 가지며, 이는 그림 5에서 이론적으로 계산한 결과와 일치한다.7 is a result of measuring the capacitance per unit area of the MIM capacitor and the conventional 2D capacitor according to the present invention manufactured in various sizes. Capacitors fabricated with wet-etched quasi-3D structures have capacitance values per unit area about 1.5 times higher in all sizes than capacitors fabricated without etching, which is consistent with the theoretically calculated results in Figure 5. do.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various modifications and variations are possible without departing from the spirit of the present invention and equivalents of the claims to be described below.

도 1은 종래의 MIM 캐패시터의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional MIM capacitor,

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터의 제조를 위한 마스크 패턴 배열도,Figure 2a is a mask pattern arrangement for manufacturing a metal-insulator-metal capacitor according to an embodiment of the present invention,

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터의 제조를 위한 마스크 패턴에 따라 형성된 홈 구조를 나타내는 사시도,2B is a perspective view illustrating a groove structure formed according to a mask pattern for manufacturing a metal-insulator-metal capacitor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터의 구조도,3 is a structural diagram of a metal-insulator-metal capacitor according to an embodiment of the present invention;

도 4는 도 2b 홈 구조의 주사현미경사진,4 is a scanning micrograph of the groove structure of Figure 2b,

도 5는 제작 완료한 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터의 사진,5 is a photograph of a metal-insulator-metal capacitor according to an embodiment of the present invention, which is completed;

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터의 유효면적 증가량을 나타내기 위한 개념도,6 is a conceptual diagram illustrating an effective area increase amount of a metal-insulator-metal capacitor according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 금속-절연체-금속 캐패시터와 통상의 2D 캐패시터의 단위면적당 캐패시턴스를 비교하기 위한 비교도이다.7 is a comparison diagram for comparing capacitance per unit area of a metal-insulator-metal capacitor and a conventional 2D capacitor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

201: 마스크 패턴 202: 윈도우201: mask pattern 202: window

300: 실리콘 기판 301: 상부 금속층300: silicon substrate 301: upper metal layer

302: 절연막 303: 하부 금속층302: insulating film 303: lower metal layer

304: 홈 구조 305: 그라운드 범프304: groove structure 305: ground bump

Claims (6)

<100> 실리콘 기판상에 금속-절연체-금속 캐패시터를 위한 마스크 패턴을 형성하는 마스크 패턴 단계;A mask pattern step of forming a mask pattern for the metal-insulator-metal capacitor on the <100> silicon substrate; 상기 기판을 습식 식각하는 식각 단계;An etching step of wet etching the substrate; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및Removing the mask pattern; And 상기 식각된 영역에 금속층, 절연막 그리고 금속층을 차례대로 형성하는 박막 형성 단계;를 포함하며And a thin film forming step of sequentially forming a metal layer, an insulating film, and a metal layer in the etched region. 상기 마스크 패턴은 복수의 사각형 윈도우가 정렬된 그물 형상인 것을 특징으로 하고The mask pattern is characterized in that the net shape is arranged a plurality of rectangular windows 상기 식각 단계는 상기 마스크 패턴의 각 사각형 윈도우에 역피라미드 형상의 홈 영역이 형성될 때까지 상기 실리콘 기판을 식각하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 캐패시터 제조 방법.In the etching step, the silicon substrate is etched until an inverted pyramid-shaped groove region is formed in each rectangular window of the mask pattern. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크 패턴은 질화막 또는 산화막인 것을 특징으로 하는 금속-절연체-금속 캐패시터 제조 방법.The mask pattern is a nitride film or oxide film, characterized in that the metal-insulator-metal capacitor manufacturing method. 실리콘 기판에 형성된 적어도 하나 이상의 역피라미드형 홈;At least one inverse pyramid groove formed in the silicon substrate; 상기 홈 상에 형성된 금속층;A metal layer formed on the groove; 상기 금속층 상의 절연막; 및An insulating film on the metal layer; And 상기 절연막 상의 금속층A metal layer on the insulating film 으로 구성되는 금속-절연체-금속 캐패시터.Metal-insulator-metal capacitor. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 역피라미드형 홈은 각 면이 54.75°의 경사를 가지는 금속-절연체-금속 캐패시터.The inverted pyramid groove is a metal-insulator-metal capacitor each side has a slope of 54.75 °.
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