Ein Kondensator der genannten Art ist aus Integrated Ferroelectrics, 1999, Vol. 25, Seiten 1-11 bekannt. Der Kondensator ist ein Dünnfilmkondensator, der auf einer Glasschicht (Isolationsschicht, Schichtdicke etwa 500 nm) eines Trägerkörpers (Substrat) aufgebracht ist. Der Trägerkörper ist ein Silizium-Wafer. Das ferroelektrische Material der ferroelektrischen Schicht (Schichtdicke etwa 900 nm) ist beispielsweise das pyroelektrisch sensitive Material Bleizirkonattitanat (Pb (Zr, Ti) 03, PZT). Eine untere Elektrodenschicht (Schichtdicke etwa 80 nm) des Kondensators, die mit der Glasschicht in Kontakt steht, ist aus Platin und besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Teilbereichen.

Zur elektrischen Isolierung der Teilbereiche befindet sich zwischen den Teilbereichen ein Graben, der mit elektrischem Isolationsmaterial gefüllt ist. Das elektrische Isolationsmaterial befindet sich aber nicht nur in dem Graben zwischen den nebeneinander angeordneten Teilbereichen, sondern auch an einer seitlichen Oberfläche der ferroelektrischen Schicht. Ausgehend von einer oberen Elektrodenschicht des Kondensators, die beispielsweise auch aus Platin besteht, ist auf dem Isolationsmaterial entlang

der seitlichen Oberfläche der ferroelektrischen Schicht bis hin zu einem der Teilbereiche der unteren Elektrodenschicht eine Metallisierung angebracht. Über die Metallisierung kann ein elektrisches Potential bestimmt werden, das an der oberen Elektrodenschicht anliegt. Der beschriebene Kondensator wird als Detektorelement eines Pyrodetektors zur Detektion von Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) benutzt. Die Infrarotstrahlung wird dabei durch die Elektrodenschichten absorbiert. Eine dabei aufgenommene Energiemenge wird an das pyroelektrisch sensitive Material weitergeleitet. Eine dadurch hervorgerufene Erwärmung des pyroelektrisch sensitiven Materials führt zu einer messbaren Potentialdifferenz zwischen den Elektrodenschichten. Zu einer ortsaufgelösten Detektion der Infrarotstrahlung ist der Pyrodetektor als Detektorarray ausgebildet. Dabei sind die Detektorelemente zeilenförmig auf dem Silizium-Wafer angeordnet.

Aus US 5 939 722 geht ein ähnlicher Kondensator hervor, der ebenfalls als Detektorelement eines Pyrodetektors in Form eines Detektorarrays verwendet wird. Der Kondensator ist über eine untere Elektrodenschicht aus Platin auf einer elektrischen Isolationsschicht aus Bor-Phosphor-Silikat-Glas (BPSG) angeordnet. Die Isolationsschicht befindet sich auf einem Silizium-Wafer. Die untere Elektrodenschicht ist im Gegensatz zum vorangegangenen Beispiel einteilig. Eine obere Elektrodenschicht besteht aus einer Chrom-Nickel-Legierung und ist beispielsweise 20 nm dick. Zwischen den Elektrodenschichten befindet sich beispielsweise eine ferroelektrische Schicht aus Bleizirkonattitanat. Die ferroelektrische Schicht verfügt über eine Grundfläche von etwa 50 x 50 um2. Etwa 100 x 100 Detektorelemente bilden zusammen den Pyrodetektor. Zur elektrischen Isolierung der Elektrodenschichten befindet sich elektrisches Isolationsmaterial an einer seitlichen Oberfläche der ferroelektrischen Schicht. Zur elektrischen Kontaktierung der oberen Elektrodenschicht ist auf dem elektrischen

Isolationsmaterial eine 450 nm dicke Metallisierung aufgebracht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Vergleich zu den bekannten ferroelektrischen Kondensatoren einfachere und sichere elektrische Isolierung der Elektrodenschichten eines ferroelektrischen Kondensators bereitzustellen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kondensator angegeben, aufweisend einen Schichtaufbau mit mindestens zwei Elektrodenschichten und einer zwischen den Elektrodenschichten angeordneten ferroelektrischen Schicht mit ferroelektrischem Material, wobei mindestens eine der Elektrodenschichten an zumindest einer Isolationsschicht mit einem vom ferroelektrischen Material verschiedenem elektrischen Isolationsmaterial angeordnet ist. Der Kondensator ist dadurch gekennzeichnet, dass die an der Isolationsschicht angeordnete Elektrodenschicht in einer Vertiefung der Isolationsschicht angeordnet ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensators angegeben. Das Herstellen erfolgt durch Bereitstellen einer Isolationsschicht mit elektrischem Isolationsmaterial, Herstellen einer Vertiefung in der Isolationsschicht mit einem lateralen Vertiefungsdurchmesser, der im Wesentlichen einem Elektrodendurchmesser der in der Isolationsschicht anzuordnenden Elektrodenschicht entspricht und Befüllen der Vertiefung mit Elektrodenmaterial.

Dies bedeutet, dass die Elektrodenschicht formschlüssig in die Vertiefung der Isolationschicht eingebettet wird.

Die Vertiefung ist insbesondere flächig. Ein lateraler Durchmesser (flächige Ausdehnung) der Vertiefung beträgt beispielsweise 40 um. Eine Tiefe der Vertiefung beträgt beispielsweise 100 nm. Die Isolationsschicht besteht beispielsweise aus einem Oxid wie Aluminiumoxid (Al203).

In einer besonderen Ausgestaltung weisen die Isolationsschicht und die in der Vertiefung der Isolationsschicht angeordnete (untere) Elektrodenschicht eine im wesentlichen plane, gemeinsame Oberfläche auf.

Isolationsschicht und Elektrodenschicht schließen bündig ab.

Auf der gemeinsamen Oberfläche ist die ferroelektrische Schicht aufgetragen.

Insbesondere ist ein lateraler Elektrodendurchmesser der Elektrodenschicht, die in der Vertiefung der Isolationsschicht angeordnet ist, kleiner als ein lateraler Durchmesser der ferroelektrischen Schicht. In einer besonderen Ausgestaltung sind zwischen der Elektrodenschicht, die in der Isolationsschicht angeordnet ist, und der ferroelektrischen Schicht eine Elektrodengrenzfläche und zwischen der ferroelektrischen Schicht und der Isolationsschicht eine Isolationsgrenzfläche vorhanden. Dabei umgibt die Isolationsgrenzfläche die Elektrodengrenzfläche.

Die Elektrodenschicht befindet sich gänzlich unter der ferroelektrischen Schicht. Auf diese Weise wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die beiden Elektrodenschichten des Kondensators elektrisch voneinander isoliert sind. Eine elektrische Kontaktierung mit der oberen Elektrodenschicht kann weitgehend ausgeschlossen werden.

Das ferroelektrische Material ist ein pyroelektrisch sensitives Material. Der ferroelektrische Kondensator kann damit als Detektorelement eines Pyrodetektors verwendet werden zur Detektion von Infrarotstrahlung. Das ferroelektrische Material weist insbesondere ein Bleizirkonattitanat auf. Denkbar ist auch ein anderer auf Bleioxid (PbO) basierender Perovskit wie Bleititanat (PbTi03) oder Bleilanthanzirkonattitanat ( (Pb, La) (Zr, Ti) 03, PLZT).

In einer besonderen Ausgestaltung weist zumindest die Elektrodenschicht, die in der Vertiefung der

Isolationsschicht angeordnet ist, Platin auf. Denkbar ist auch eine Platin-Legierung. Die obere Elektrode besteht beispielsweise aus einer Chrom-Nickel-Legierung. In dieser Kombination ist der Kondensator besonders zur Detektion von Wärmestrahlung geeignet. In einer anderen möglichen Verwendung bestehen beide Elektrodenschichten aus Platin.

Insbesondere weist das elektrische Isolationsmaterial der Isolationsschicht mindestens ein Oxid auf. Insbesondere weist das Oxid mindestens ein aus der Gruppe Aluminium und/oder Bor und/oder Phosphor und/oder Silizium und/oder Tantal und/oder Titan und/oder Zirkonium ausgewähltes Element auf. Ein derartiges Oxid ist beispielsweise Aluminiumoxid (Al203), Tantaloxid (Ta2Os) Titanoxid (Ti02), Siliziumoxid (Si02) oder Zirkoniumoxid (Zr02). Denkbar ist auch einaus Tetraethylorthosilan (TEOS) hergestelltes Siliziumoxid oder ein Glas wie Bor-Phosphor-Silikat-Glas.

Zum Bereitstellen der Isolationsschicht mit dem Isolationsmaterial wird insbesondere ein Auftragen des Isolationsmaterials auf einem Trägerkörper durchgeführt. Der Trägerkörper ist beispielsweise ein Silizium-Wafer. Das Isolationsmaterial ist beispielsweise Aluminiumoxid. Die Isolationsschicht wird beispielsweise mit einer Dicke von 200 nm ganzflächig auf dem Silizium-Wafer aufgetragen.

Zum Befüllen der Vertiefung mit Elektrodenmaterial und/oder zum Auftragen des Isolationsmaterials auf den Trägerkörper wird insbesondere ein Dampfabscheideverfahren (Chemical Vapour Depos. iton, CVD) durchgeführt. Ein physikalisches Dampfabscheideverfahren (PVD), beispielsweise ein Sputterverfahren, kann ebenfalls eingesetzt werden. Denkbar ist aber auch ein nass-chemisches Verfahren zum Abscheiden der Schichten, beispielsweise ein Sol-Gel-Verfahren.

Zum Herstellen der Vertiefung wird insbesondere eine Fototechnik durchgeführt. Die Fototechnik umfasst dabei ein

strukturiertes Abtragen des Isolationsmaterials. Dabei wird beispielsweise mit Hilfe eines Fotolacks eine entsprechende Ätzmaske erzeugt. Das Isolationsmaterial wird an der Stelle frei gelegt, an der die Vertiefung der Isolationsschicht entstehen soll. Nachfolgend findet ein Ätzen des Isolationsmaterials statt. Das Ätzen erfolgt vorzugsweise nass-chemisch mit Hilfe einer Ätzlösung. Eine Verwendung eines Ätzgases zum trocken-chemischen Ätzen ist ebenfalls denkbar.

Insbesondere wird nach dem Befüllen der Vertiefung mit Elektrodenmaterial ein Glätten einer gemeinsamen Oberfläche durchgeführt, die von der Isolationsschicht und der in der Vertiefung der Isolationsschicht angeordneten Elektrodenschicht gemeinsam gebildet wird und die dem Trägerkörper abgewandt ist. Die Elektrodenschicht und die Isolationsschicht schließen damit bündig ab.

Insbesondere wird zum Glätten der Oberfläche ein Polieren durchgeführt. Es entsteht eine plane gemeinsame Oberfläche.

Das Polieren kann rein mechanisch erfolgen. Insbesondere kann das mechanische Polieren chemisch unterstützt sein (chemisch mechanisches Polieren, CMP).

Im weiteren wird ebenfalls mit Hilfe eines Dampfabscheideverfahrens die ferroelektrische Schicht auf die Elektrodenschicht und die Isolationsschicht aufgetragen. Zum Auftragen einer ferroelektrischen Schicht aus Bleizirkonattitanat ist es z. B. nötig, eine gleichmäßige bestimmte Temperatur des Trägerkörpers zu gewährleisten. Das Gewährleisten dieser Temperatur gelingt beispielsweise durch Wärmeleitung oder Wärmekonvektion. Denkbar ist auch, dass die Temperatur mit Hilfe von Infrarotstrahlung eingestellt wird.

Dazu ist allerdings notwendig, dass der Trägerkörper die Infrarotstrahlung absorbieren kann. Dabei weist der Trägerkörper beispielsweise eine Absorberschicht für die Infrarotstrahlung auf. Die Absorberschicht ist großflächig

über den Trägerkörper hinweg angeordnet. Die Absorberschicht besteht beispielsweise aus Platin. Nach dem Abscheiden der ferroelektrischen Schicht wird die obere Elektrodenschicht aufgetragen. Weitere Maßnahmen enthalten u. a. die elektrische Kontaktierung der oberen Elektrodenschicht mit Hilfe einer Metallisierung.

Mit Hilfe der Erfindung, in der ein unter der ferroelektrischen Schicht vergrabene Elektrodenschicht eines Kondensators angegeben wird, ist eine elektrische Isolierung der Elektrodenschichten des Kondensators einfach und sicher möglich. Diese Art der Isolierung der Elektrodenschichten ist insbesondere im Hinblick auf die elektrische Kontaktierung der oberen Elektrodenschicht durch die Metallisierung von großem Vorteil. Es besteht nicht die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den Elektrodenschichten des Kondensators.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im folgenden beschrieben. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.

Figur 1 zeigt einen ferroelektrischen Kondensator im Querschnitt von der Seite.

Figur 2 zeigt ein Detektorarray aus ferroelektrischen Kondensatoren von der Seite.

Figur 3 zeigt ein Verfahren zum Herstellen des ferroelektrischen Kondensators.

Der ferroelektrische Kondensator 1 besteht aus zwei Elektrodenschichten 3 und 4. Zwischen den Elektrodenschichten 3 und 4 ist eine ferroelektrische Schicht 2 mit ferroelektrischem Material 14 angeordnet. Die Elektrodenschicht 4 ist in der Vertiefung 6 der

Isolationsschicht 5 angeordnet. Der laterale Durchmesser 10 der Vertiefung der Isolationsschicht 5 und der laterale Durchmesser 8 der Elektrodenschicht 4 sind im wesentlichen gleich. Die Dicke 12 der Isolationsschicht 5 beträgt etwa 200 nm. Die Tiefe 13 der Vertiefung 6 in der Isolationsschicht 5 beträgt etwa 100 nm. Die Dicke 11 der Elektrodenschicht 4 in der Isolationsschicht 5 beträgt ebenfalls etwa 100 nm. Die Elektrodenschicht 4 in der Isolationsschicht 5 und die Isolationsschicht 5 bilden eine gemeinsame Oberfläche 7, die im wesentlichen plan ist und auf der die ferroelektrische Schicht 2 aufgetragen ist. Die ferroelektrische Schicht 2 und die Isolationsschicht bilden eine Isolationsgrenzfläche 15, die die von der ferroelektrischen Schicht 2 und der Elektrodenschicht 4 gebildete Elektrodengrenzfläche 14 umschließt.

Der ferroelektrische Kondensator 1 wird als Detektorelement 30 eines Detektorarrays (Pyrodetektor) 31 zur Detektion von Infrarotstrahlung 32 verwendet. Mit Hilfe des Detektorarrays 31 kann die Infrarotstrahlung 32 ortsaufgelöst detektiert werden (Figur 2).

Zum Herstellen des Kondensators auf einem Trägerkörper aus Silizium werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt (Figur 3). Auf eine Siliziumoxidschicht 20 des Silizium- Wafers 16 wird eine dünne Schicht 21 aus Aluminiumoxid aufgetragen. Diese Aluminiumoxidschicht 21 ist wenige nm dick. Auf der Aluminiumoxidschicht 21 wird eine dünne Schicht 22 aus Platin aufgetragen. Über der Platinschicht 22 wird die Isolationsschicht 5 aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von etwa 200 nm aufgetragen. Die dünne Platinschicht 22 fungiert als Wärmestrahlungsabsorber, um eine Temperatur des Substrats während des späteren Abscheidens von Bleizirkonattitanat zum Herstellen der ferroelektrischen Schicht im Vakuum zu gewährleisten. Die Aluminiumoxidschicht 21 zwischen der Platinschicht 22 und der Siliziumoxidschicht 20 dient einer verbesserten Haftung der Platinschicht 21 auf dem Silizium-

Wafer 16. Mit den beschriebenen Verfahrensschritten wird somit die Isolationsschicht mit elektrisch isolierendem Isolationsmaterial aus Aluminiumoxid bereitgestellt (Arbeitsschritt 100).

Im nächsten Schritt 101 erfolgt das Herstellen der Vertiefung in der Isolationsschicht. Dazu wird Isolationsmaterial in Form der herzustellenden Elektrodenschicht abgetragen. Das Abtragen erfolgt mit Hilfe einer Fototechnik. Dabei wird durch Ätzen Aluminiumoxid abgetragen. Eine Ätztiefe beträgt etwa 100 nm.

Im Weiteren (Verfahrensschritt 102) wird die Vertiefung mit Elektrodenmaterial 19 befüllt. Das Befüllen erfolgt in einem Sputterverfahren.

Um eine plane gemeinsame Oberfläche 7 der Elektrodenschicht 4 und der Isolationsschicht 5 herzustellen, erfolgt im Arbeitsschritt 104 ein Glätten der Oberfläche 7 durch chemisch unterstütztes Polieren.

Danach erfolgt das Auftragen der ferroelektrischen Schicht 2 aus Bleizirkonattitanat und das Auftragen einer Chromnickel- Elektrodenschicht mit einer Schichtdicke von ca. 20 nm. In weiteren Schritten erfolgt ein Strukturieren und ein Aufbringen der Metallisierung 23 zur elektrischen Kontaktierung der oberen Elektrode und das Herstellen von Leiterbahnanschlussstellen für die Kontaktierung des ferroelektrischen Kondensators.