PL185022B1

PL185022B1 - Method of making solid-state capacitors

Info

Publication number: PL185022B1
Application number: PL97323573A
Authority: PL
Inventors: Żukowski┴Paweł; Partyka┴Janusz; Węgierek┴Paweł; Szostak┴Jerzy
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2003-02-28
Also published as: PL323573A1

Abstract

Kondensator dla układu scalonego składający się z dielektryka między okładkami, z których jedną stanowi część płytki krzemowej, na której jest wykonany układ scalony, a drugąjest warstwa metalu naniesionego na dielektryk, znamienny tym, że dielektrykiem jest związek Cd]_xFexTe(0< x <0,03) lub Cd].xFexSe(0< x <0,14), charakteryzujący sięprzenikalnością dielektryczną odpowiednio 6000 i 4000.Capacitor for an integrated circuit consisting of a dielectric between the plates, one of which is part of the silicon wafer on which the integrated circuit is made, the second is a layer of metal deposited on a dielectric, characterized in that the dielectric is the compound Cd] _xFexTe (0 <x <0.03) or Cd] .xFexSe (0 <x <0.14), characterized by the permeability dielectric of 6000 and 4000 respectively.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kondensator dla układu scalonego z wykorzystaniem w charakterze dielektryka związków A₂B₆ z metalem przejściowym.The present invention relates to a capacitor for an integrated circuit using a transition metal compounds A ₂ B ₆ as a dielectric.

Dotychczas w mikroelektronice stosuje się dwie metody wykonywania kondensatorów w układach scalonych a mianowicie zastosowanie złącza p-n spolaryzowanego w kierunku zaporowym oraz zastosowanie warstwy dielektryka, którą stanowi SiO₂. W pierwszym przypadku wymagane jest zasilanie napięciem stałym polaryzującym złącze p-n w kierunku zaporowym, natomiast w drugim uzyskuje się małą pojemność jednostkową. Obydwie te metody bazują na krzemie, którego przenikalność dielektryczna wynosi 12. Znany jest ze zgłoszenia patentowego polskiego nr P-305 824 sposób wytwarzania kondensatorów półprzewodnikowych w układach scalonych polegający na tym, że słabo domieszkowaną płytkę krzemową implantuje się jonami tej samej domieszki i poddaje wygrzewaniu w temperaturze 1050°C w czasie nie przekraczającym 15 minut. Uzyskuje się dzięki temu warstwę o zwiększonej przewodności, część której stanowić będzie jedną z okładek kondensatora. Tak przygotowaną płytkę implantuje się jonami pierwiastków nieaktywnych chemicznie na przykład azotem, neonem, argonem z energiami dobranymi tak, aby zasięg jonów był mniejszy niż wytworzona wcześniej warstwa silnie domieszkowana. Następnie płytkę należy wygrzać w temperaturze około 300 - 400°C w czasie 15 minut i w ten sposób uzyskuje się warstwę dielektryczną. Nanosi się na nią warstwę metalizacji, która stanowić będzie drugą okładkę.So far, in microelectronics, two methods of making capacitors in integrated circuits have been used, namely the use of a reverse biased pn junction and the use of a dielectric layer, which is SiO ₂ . In the first case, it is required to supply DC voltage biasing the pn junction in the reverse direction, while in the second, a small unit capacity is obtained. Both of these methods are based on silicon, the dielectric permeability of which is 12. A method of producing semiconductor capacitors in integrated circuits is known from the Polish patent application no. P-305 824, whereby a weakly doped silicon wafer is implanted with ions of the same admixture and subjected to heating in temperature of 1050 ° C for not more than 15 minutes. As a result, a layer of increased conductivity is obtained, part of which will be one of the capacitor plates. The plate prepared in this way is implanted with the ions of chemically inactive elements, e.g. nitrogen, neon, argon, with energies selected so that the range of ions is smaller than the previously produced highly doped layer. Then the plate should be heated at the temperature of about 300-400 ° C for 15 minutes, and thus a dielectric layer is obtained. A layer of metallization is applied to it, which will constitute the second cover.

Istotą kondensatora dla układu scalonego składającego się z dielektryka między okładkami, z którychjednąstanowi część płytki krzemowej, na której jest wykonany układ scalony, a drugąjest warstwa metalu naniesionego na dielektryk jest to, że dielektrykiem jest związek Cdj._xFexTe(0 <x <0,03) lub Cd,__xFe_xSe(0 <x <0,14) charakteryzujący się przenikalnością dielektryczną odpowiednio 6000 i 4000.The essence of a capacitor for an integrated circuit consisting of a dielectric between the plates, one of which is part of the silicon wafer on which the integrated circuit is made, and the other is a layer of metal deposited on the dielectric, is that the dielectric is the compound Cdj. _x FexTe (0 <x <0.03) or Cd, _ _x Fe _x Se (0 <x <0.14) characterized by dielectric permittivity of 6000 and 4000, respectively.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala on na zwiększenie pojemności jednostkowej kondensatora i wytwarzanie układów scalonych zawierających duże pojemności, bez konieczności zwiększenia powierzchni całego układu scalonego.The advantageous effect of the invention is that it allows the unit capacity of a capacitor to be increased and the production of integrated circuits containing large capacities without the need to increase the surface area of the entire integrated circuit.

Wynalazek został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat kondensatora wykorzystującego związek A₂B₆ z metalem przejściowym w charakterze dialektryka, a fig. 2 i 3 - zależności przenikalności dielektrycznej ε od temperatury przy różnych częstotliwościach pomiarowych.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of a capacitor using the compound A ₂ B ₆ with a transition metal as a dialectric, and Figs. 2 and 3 - the dependence of dielectric permittivity ε on temperature at different measuring frequencies.

Kondensator według wynalazku posiada płytkę krzemową 1, część której pełni rolę okładki wewnętrznej, warstwę związku A₂B6 z żelazem 2 stanowiącą dielektryk oraz metaliczną okładkę 3. W charakterze dielektryka zastosowano związek Cd_0i996₅Fe00035Te, dla którego uzyskano maksymalnąprzenikalność dielektryczną 6000. Przy grubości dielektryka wynoszącej 5 pm, wykonany kondensator półprzewodnikowy posiada pojemność jednostkową 10,6 nF/mm2, czyli około 9 razy więcej niż w kondensatorach produkowanych w znany dotychczas sposób - dla złącza p-n spolaryzowanego zaporowo pojemność jednostkowa wynosi 1,2 nF/mm2.The capacitor according to the invention has a silicon wafer 1, part of which acts as an inner cover, a layer of compound A ₂ B6 with iron 2 as a dielectric, and a metal plate 3. The dielectric used is the compound Cd _0i 996 ₅ Fe00035Te, for which the maximum dielectric permeability of 6000 was obtained. dielectric value of 5 pm, the made semiconductor capacitor has a unit capacity of 10.6 nF / mm2, which is about 9 times more than in capacitors produced in the known way - for a reverse biased pn junction, the unit capacity is 1.2 nF / mm2.

185 022185 022

Fig.3Fig.3

103103

102102

185 022185 022

101 Lu 2101 Feb 2

I I I I Ι..Ι_I Ł. I I l,U Ι.ί.ί 1 1 I 1.1 J I l-U IX.lllllllllt.ltI I I I Ι..Ι_I Ł. I I l, U Ι.ί.ί 1 1 I 1.1 J I l-U IX.lllllllllt.lt

6 8 106 8 10

1000/T [K^_1j1000 / T [K ^_1 j

Fig.2Fig.2

185 022185 022

Fig.1Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Capacitor for an integrated circuit consisting of a dielectric between the plates, one of which is part of the silicon wafer on which the integrated circuit is made, and the other is a metal layer applied to the dielectric, characterized in that the dielectric is the compound Cd1_ _x Fe _x Te (0 <x <0.03) or Cd, _ _x Fe _x Se (0 <x <0.14), characterized by transfer ^^^ l ^ ot ^ t ^ and dielectric 6000 and 4000 respectively.