JP2000340744A - キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路基板上に積層された状態で形成されるキャ
パシタとその製造方法において、とくにキャパシタの電
極間の短絡を防止するとともに、メカストレスを緩和す
ることを目的とする。 【解決手段】絶縁基板１５上に絶縁体層２２を形成し、
この絶縁体層２２上に剥離層２３を形成し、しかも所定
の部位に開口２７を形成し、キャパシタを構成する下側
電極層２８、誘電体層２９、および上側電極層３０を形
成する。そして剥離層２３とともに不要な部位の下側電
極層２８、誘電体層２９、および上側電極層３０を除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はキャパシタおよびそ
の製造方法に係り、とくに絶縁基板上に誘電体層を介し
て一対の電極を配して形成されるキャパシタ、およびこ
のようなキャパシタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路を形成する場合には、回路基板
上に各種の回路素子をマウントし、このような回路素子
を回路基板の表面に形成されている配線パターンによっ
て互いに接続することによって、所定の電子回路を形成
するようにしている。回路素子を回路基板上にマウント
する代りに、印刷抵抗のように回路基板上に回路素子を
直接形成するようにした混成集積回路が提案されてい
る。

【０００３】印刷抵抗と同様に回路基板上にキャパシタ
を直接形成する場合には、図４および図５に示すよう
に、回路基板１上に配線用導体２を形成し、必要に応じ
て絶縁基板１を貫通するようにスルーホール３を形成す
る。そしてこのような絶縁基板１の上記配線用導体２の
上にまず下側電極４を形成し、その上に誘導体層５を積
層し、その上にさらに上側電極６を形成することによっ
て、回路基板１上にキャパシタを直接形成することが可
能になる。

【０００４】また特開平９−１６２３６３号公報に開示
されているように、回路基板上に強誘電体層を介して互
いに異なる材料から成る底部電極と頂部電極とを積層し
たキャパシタが提案されている。このキャパシタは、互
いに対向する電極の材料を異ならしめることによって、
例えば疲労特性に優れた材料によって一方の電極を形成
するとともに、漏れ電流をブロッキングする特性に優れ
た材料によって他の電極を形成することにより、記憶の
ための電荷蓄積用キャパシタとして有用なものになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体内に形成される
キャパシタは、半導体の製造方法上、シリコン基板の上
に順次積上げていく方法が採用され、各層の絶縁層とし
てのＳｉＯ₂ 等にコンタクトホールをあけて配線処理を
行なっていけばよいことから、電極間でのショートや、
多層基板内に配置するための積層時の接続による機械的
ストレスの心配が少ない。これに対して回路基板上に形
成する場合には、電極間でのショートや機械的ストレス
に対する対応を採る必要がある。また回路基板に内蔵さ
れるキャパシタにおいては、高集積を行なう必要がない
反面、１層のコストを極力抑える必要がある。

【０００６】従ってキャパシタを構成する各層毎にマス
クを用意して露光、エッチング、洗浄等の工程を繰返す
ことは適当ではなく、また使用する材料についても、電
極材料を始めとして、誘電体についても従来の方法では
容易にエッチングし難い問題が存在する。また半導体の
製造の場合にはドライエッチング装置が使用されるが、
このような装置は高価であるために、回路基板上にキャ
パシタを形成するのに用いることは不適当である。

【０００７】半導体製造技術を回路基板上へのキャパシ
タの形成に応用する場合には、図４および図５に示すよ
うな構造を採用し、下側の電極４および上側の電極６を
他の層と回路接続を行なうことになる。ところが通常使
用される回路基板は、セラミック材あるいはポリイミド
等の樹脂系材料であって、その表面状態が劣るのが通常
であって、しかも層間を接続するためには、絶縁基板１
を貫通するスルーホール３等を形成して機械的あるいは
電気的な接続を行なうことが必要になる。ここで用意で
きる基板材料の板厚は、１００〜３００μｍ程度と考え
られ、このような板厚の基板を貫通して表裏を接続する
方法は、いわゆる厚膜系の材料および方法を採用するこ
とになる。このために層間の接続に苦慮することになる
が、多層基板としての機能を果すためには、積層時の熱
と機械的ストレスをもさらに考慮しなければならない。
とくにキャパシタに使用される材料および構造は、機械
的損傷を比較的受け易く、外気や接続時の溶剤等の影響
も無視できないものである。

【０００８】図５に示すキャパシタにおいて、誘電体５
の大きさを図４に示すように下側電極４および上側電極
６よりも大きくすることによって、上下の電極６、４間
のショートを防止することができる。この場合に誘電体
５の厚みが一定であれば、上側電極６の大きさを下側電
極４と同じ大きさにして厚さ方向に整合させた場合に最
大の静電容量が得られることになる。

【０００９】このようなキャパシタにおいて、下側電極
４と誘電体５と上側電極６の構造として図５に示すよう
な構造を採用するとしても、実際の成膜においては、図
６に示すような膜厚分布になってしまい、とくに上側電
極６および誘電体層５が下側電極４の角の部分で薄くな
ってしまう。これを防ぐために誘電体層５の厚さを厚く
することが考察されるが、キャパシタの容量は、下側電
極４とこの誘電体５を挟んで形成される上側電極６との
間の間隔に大きく依存し、誘電体層５の厚さが厚くなる
と容量が小さくなるために、誘電体層５の厚さを厚くす
ることは得策ではない。

【００１０】とくに誘電体層５をゾルゲル液を用いてス
ピンコート法で形成するようにした場合には、誘電体層
５は下側の電極４が形成された部分は薄くなるものの、
下側電極４がない部分ではそれに比較して厚く膜が形成
され、下側電極４の角の部分では極めて薄く成膜される
ことになる。このために上側電極６と下側電極４とが下
側電極４の角の部分でショートする危険性が生ずる。

【００１１】このようなショートの発生がないようにす
るために、図７に示すような構造を採用することが考察
される。すなわち下側電極４についてはスルーホール３
を介して回路接続を行なうとともに、上側電極６につい
ては上部接続部７によって回路接続を行なうものであ
る。また図７に示す構造において、全体をさらに絶縁体
で覆い、その部分に絶縁用のコンタクトホールをあけて
導体を形成し、下地基板側と接続する方法も考えられ
る。

【００１２】ところがこのような構造のキャパシタにす
ると、上側電極６との接続が上部電極６の上側の領域に
おいて行なわれることから、回路接続に制限を生ずる。
また全体を絶縁体で覆い、コンタクトホールを設けて下
側電極４側あるいは上側電極６側と接続する場合には、
電極４、６および誘電体層５のパターニングにおいてそ
れぞれマスクを用意して形成するか、エッチングを行な
って上記の構造の積層型のキャパシタとする必要があ
り、工程が煩雑になるとともにコストアップの要因にな
る。図７に示す通常の回路基板を形成する場合には、各
層等の接続構造において機械的圧力で積層されることか
ら、キャパシタへのダメージを受ける可能性が大きい。

【００１３】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、電極間のショートが防止され、機械的
ストレスを受け難く、しかも回路接続が容易なキャパシ
タおよびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の主要な発明は、絶
縁基板上に誘電体層を介して一対の電極を配して形成さ
れるキャパシタにおいて、前記絶縁基板またはその上に
形成される絶縁体層に前記絶縁基板の厚み方向に所定の
深さを有する開口を形成し、前記開口内に前記誘電体層
を介して一対の電極を積層して形成したことを特徴とす
るキャパシタに関するものである。

【００１５】ここで開口の底部に酸化防止または拡散防
止のための導体層を形成するとともに、該導体層によっ
て一方の電極を兼用するようにしてよい。また開口のエ
ッジの部分と他方の電極の外表面とがほぼ同じ高さにな
っており、外表面が前記絶縁基板または前記絶縁体層の
外表面とほぼ連続する平坦面になっていてよい。また他
方の電極の表面から絶縁基板または絶縁体層の表面にか
けて導体層を形成し、該導体層によって前記他方の電極
が電気的に接続されてよい。また誘電体層と一対の電極
とがほぼ同一の形状になっており、前記絶縁基板の厚さ
方向に互いにほぼ整合した状態で前記開口内において積
層されていてよい。

【００１６】また製造方法に関する主要な発明は、絶縁
基板上に誘電体層を介して一対の電極を積層して形成す
るようにしたキャパシタの製造方法において、前記絶縁
基板またはその上に形成される絶縁体層の上に剥離層を
形成し、該剥離層を貫通するように前記絶縁基板または
前記絶縁体層に前記絶縁基板の厚さ方向に所定の深さの
開口を形成し、前記開口が形成された前記絶縁基板また
は前記絶縁体層の上に下側電極、誘導体層、上側電極を
順次形成し、残存する剥離層の上に形成されている下側
電極層、誘電体層、上側電極層を剥離層とともに除去す
る、ことを特徴とするキャパシタの製造方法に関するも
のである。

【００１７】ここで剥離層の上の下側電極層、誘導体
層、上側電極層を剥離層とともに除去した後に、前記絶
縁基板または前記誘導体層の表面に上側電極と接続され
た配線層を形成するようにしてよい。また下側電極の形
成に先立って下側電極用導体層を形成するようにしてよ
い。

【００１８】

【作用】上記の主要な発明によれば、絶縁基板またはそ
の上に形成される絶縁体層に形成される開口内に積層さ
れる誘電体層と一対の電極とによってキャパシタが構成
され、所定の容量を発現することになる。

【００１９】このようなキャパシタは、製造方法に関す
る主要な発明において、とくに絶縁基板またはその上に
形成される絶縁体層の上に剥離層を形成した後に絶縁基
板または絶縁体層に所定の深さの開口を形成し、このよ
うな開口が形成された絶縁基板または絶縁体層の上に下
側電極、誘電体層、上側電極を順次形成するとともに、
残存する剥離層の上に形成されている下側電極層、誘電
体層、上側電極層を剥離層とともに剥離することによっ
て形成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様は、絶縁基
板上に形成された絶縁体層の上にさらに導体層を形成
し、酸化または拡散防止を目的とした導体層をその上に
重ね、誘電体層、上側電極を形成した構造のキャパシタ
を形成した層を有する多層基板構造において、絶縁体に
開口を形成し、この開口内にキャパシタ構造体を収納す
るようにし、これによって積層時の機械的ストレスを緩
和するようにしたキャパシタ構造に関するものである。

【００２１】ここで上記の絶縁体に形成される開口の上
にキャパシタを構成する一対の電極の内のどちらか一方
を配線可能にする目的で導体層を形成し、しかも第１の
絶縁体を貫通して第２の絶縁体に形成された導電部に接
続することが好ましい。またキャパシタが形成された状
態において、下側電極と誘電体層と上側電極とが互いに
ほぼ同一の形状をなすとともに、互いにほぼ整合する状
態で積層された構造とすることがより好ましい。また上
記のようなキャパシタ成形体を形成した絶縁基板を積層
して多層基板としてよい。

【００２２】上記のようなキャパシタおよび積層基板
は、キャパシタの絶縁体として高純度アルミナ、ガラス
セラミック、窒化アルミ、窒化ケイ素等を含むセラミッ
ク基板材料、ガラス材料、マイカ材料、ポリイミド系材
料を含む有機材料の内の何れかであってよい。また第２
の絶縁材料は、感光性あるいは非感光性樹脂、またはガ
ラス材料で成形してキャパシタを形成する部位を開口し
た材料であってよい。

【００２３】上記のようなキャパシタを形成する場合に
は、絶縁基板上に剥離層を形成し、キャパシタを形成す
る部位を開口した状態で下側電極、誘電体層、上側電極
をこれらの順で形成し、この後に残存する剥離層を境に
堆積している不要な形成膜材料を除去し、さらに上部電
極と回路基板の接続部とを電気的に接続するための配線
層を形成することによって、回路接続されたキャパシタ
が回路基板上に形成される。

【００２４】とくにキャパシタの構造に上下の電極の特
性、すなわち直列インピーダンス特性を改善する目的
で、拡散酸化防止膜を形成し、この酸化防止膜を下側電
極と兼用するか、あるいはまた別に下側電極をその上に
形成し、さらにその上に誘電体層、上側電極を順次形成
し、さらにその上に上側電極と電気的な接続を行なうた
めの導体層を配置した構造としてよい。

【００２５】上記のような態様のキャパシタあるいはそ
の製造方法によると、形成されたキャパシタが多層基板
化工程において積層時の機械的ストレスを直接受けるこ
とがなく、このためにキャパシタの信頼性が向上する。
これはキャパシタが絶縁層の開口された部分に形成され
るとともに、その部分のみが突出することがなくなるこ
とから、積層時のストレスを絶縁層全体で受けることに
なり、キャパシタの上部電極面で局部的にストレスを受
ける構造と比較すれば、ストレスが大幅に緩和されるこ
とによる。

【００２６】また上下の電極とは別に、上側電極の上側
あるいは下側電極の下側に配線導体を形成することによ
って、配線抵抗を大幅に小さくすることが可能になる。
配線導体を電極膜に比較してその何倍も厚くし、あるい
はまた導電率のよい材料から構成することによって上記
のような効果が得られる。また配線導体層の採用によっ
て従来困難とされていた厚膜と薄膜の接続あるいは層間
接続が可能になる。

【００２７】またこのようなキャパシタの製造工程にお
いて剥離層を利用することにより、マスクを用いること
なくしかも剥離層の上に不要に堆積したキャパシタ形成
材料を剥離層とともに１回で除去することが可能にな
る。従って各工程においてマスクの位置合わせや各層を
形成するためのレジストの塗布、露光、エッチング等を
必要としなくなり、工程が大幅に短縮されることにな
る。

【００２８】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るキャパシタの
構造を示すものであって、ここでキャパシタは絶縁基板
１５上に形成されている。なお絶縁基板１５には適宜ス
ルーホール１７が形成され、このようなスルーホール１
７による層間接続あるいは絶縁基板１５の上面導体層と
下面の導体層間の接続が行なわれるようになっている。

【００２９】上記絶縁基板１５上にはその上面に導体層
２１が形成される。この導体層２１は下側電極との回路
接続を行なうための配線を構成するものである。そして
このような導体層２０の上であって絶縁基板１５の上面
には例えば樹脂から成る絶縁体層２２が形成される。そ
してこのような絶縁体層２２の開口２７内にキャパシタ
が形成される。キャパシタは下側電極２８と、誘電体層
２９と、上側電極３０とから構成されている。そして上
側電極３０は、例えば絶縁体層２２に形成されているコ
ンタクトホール３３と絶縁体層２２の上側の導体層３４
を介して回路接続されるようになっている。

【００３０】ここで図１に示す絶縁基板１５およびキャ
パシタの各構成部分の材料について説明する。絶縁基板
１５の材料としては、有機材料と無機材料の双方が利用
可能であるが、下側電極２８、誘電体層２９、および上
側電極３０の形成において熱処理を行なう必要性から、
耐熱性が要求される。具体的な材料としては、アルミ
ナ、ガラスセラミック、窒化ケイ素、窒化アルミ、ジル
コニア等の単体、またはセラミック系の材料、またはマ
イカ、ガラス系材料、エポキシ、ポリイミド等の有機系
材料、あるいはシリコンウエハ等が挙げられる。上述の
如く電極２８、３０や誘電体層２９の形成あるいは結晶
化のプロセスで絶縁基板１５を加熱するために、採用さ
れる形成方法やプロセスに応じて上記の材料の中から適
宜選択されてよい。

【００３１】なお上述の各種の絶縁材料の耐熱性は次の
通りである。

【００３２】 高純度アルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素 耐熱温度１０００〜１３００℃ ガラスセラミック 耐熱温度８００〜９５０℃ マイカ材 耐熱温度約６００℃ ガラス系材料（結晶化ガラス） 耐熱温度６５０〜１０００℃ エポキシ系材料 耐熱温度１５０〜２００℃ ポリイミド系材料 耐熱温度２８０〜４５０℃ なお上下の電極２８、３０の形成は、材料およびプロセ
スによるが、メッキ法では２００℃以下、スパッタある
いはＣＶＤ法の場合には常温〜４００℃程度、また焼成
タイプの導体材料は、室温〜１３００℃程度の温度にな
る。

【００３３】次に必要に応じて下側電極２８と兼用され
る酸化防止あるいは拡散防止膜、すなわちバリアメタル
層は、誘電体を酸素雰囲気中で焼成する際における配線
材の酸化防止あるいは配線材と誘電体との相互拡散防
止、または腐蝕等を防止するために設けられる導電性の
膜であって、とくに誘電体を高温、すなわち３００〜８
００℃で焼成する際には、耐熱性が要求されると同時
に、酸化防止等の要求もなされる。

【００３４】バリアメタル層の材料として一般に使用さ
れる材料は、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｎｉ等
が挙げられる。このような層は先の材料を単層または複
層に形成してその機能をもたせるようにしてよい。バリ
アメタル層の成膜は、その厚みが０．０１〜１μｍ程度
を通常の厚みとし、場合によっては１μｍ以上の厚さに
形成することがある。

【００３５】またこのようなバリアメタル層の形成方法
は、蒸着法、スパッタ、ＣＶＤ法等を用いることが多い
が、必要に応じて誘電体層２９と同様のゾルゲル法によ
って製作した溶液をスピンコート、ディップ法、スプレ
ーコート法等の処理によって形成してもよい。またこの
ような方法で形成された酸化拡散防止膜は、一般に薬液
によるウエットエッチングに適していないために、プラ
ズマエッチングを主とするドライエッチング法でパター
ンニングされるのが通常である。

【００３６】なお図１においては図示を省略している
が、バリアメタル層とともに密着層を形成してもよい。
バリアメタル層に密着層をさらに付加することによって
バリアメタル層の密着性を高めるとともに、絶縁基板１
５の表面に対する密着性あるいは導体層２１に対する密
着性を上げることが可能になる。このような密着層とし
ては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ等が挙げられ、下地との相性の
よい材料を適宜選択して密着性を向上し、信頼性を高め
るのに用いてよい。なおこのような密着層は先のバリア
メタル層２８に比べて比較的薄い厚さに形成されるのが
通常である。

【００３７】次に開口２７内に形成されるキャパシタの
誘電体層２９を構成する誘電体材料について説明する。
一般的に使用される誘電体材料としては、次のようなも
のが存在する。

【００３８】 タンタルオキサイド比誘電率約２０〜２７ ＢａＴｉＯ₃ 比誘電率約２０００ ＳｒＴｉＯ₃ （ＳＴＯ）比誘電率約１５０〜２００ ＢａＳｒＴｉＯ₃ 比誘電率約２００〜４５０ ＰｂＬａＺｒＴｉＯ₃ 比誘電率７５０〜４０００ ＰｂＴｉＯ₃ 比誘電率約１００〜２００ このような各種の材料の内の適当な材料が選択される。
そして誘電体層２９の形成としては、スパッタ、ＣＶＤ
等の半導体製造プロセスで使用される方法や、ゾルゲル
法による誘導体溶液材料を用いてスピンコート法、スプ
レーコート法、ディップ法、転写法等を用いて行なわれ
る。また形成温度は、先の材料の結晶化温度や成膜方法
により異なるが、１００〜８００℃程度の高温領域また
はそれ以上の温度の熱処理が必要となる。なお高温を避
けて結晶化する必要がある場合には、赤外線やレーザ等
を照射することになる。なお誘電体層２９の膜厚は１０
０ｎｍ程度〜１μｍ程度の膜厚である。

【００３９】厚膜プロセスによって誘電体層２９を形成
する場合には、ＢａＴｉＯ₃ 等の材料を結晶化した後に
粉砕して有機溶剤、ガラス材に混合してスクリーン印刷
法により下電極２８の表面に塗布して乾燥焼成したもの
を用いる。なお形成された膜厚は１〜数μｍ程度である
が、先のガラス材と混合するために比誘電率はあまり高
くはならない。またこの場合の焼成温度は４００〜９５
０℃前後となっており、混合するガラス材料の溶融温度
に依存する。

【００４０】次に上記誘電体層２９の上に形成される上
側電極層３０の材料としては、上記の下側電極２８を兼
ねるバリアメタル層に使用する材料、すなわちＷ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、ＲｕＯ₂ 等の材料が用いられる。また
結晶化を終えた誘電体層２９の上に上側電極３０を形成
する場合には、上記の導電材料をメッキ処理、スパッ
タ、蒸着、ＣＶＤ等の方法で形成することが可能であ
る。なおこの場合にとくに下側電極層２８と同様に、誘
電体層２９との密着性あるいは上側の配線導体層３４と
の密着性等を考慮する必要がある。

【００４１】次に上記の下側電極層２８と接続される導
体層２１あるいは上側電極層３０と接続される導体層３
４を構成する配線材料としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ等の単体、あるいはこれらを混合し
た材料を用い、例えばＡｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ等の組合
わせで使用する。材料によっては、酸素雰囲気中で焼成
すると酸化の影響で著しく接続性が低下したり導体抵抗
が上がって使用できないものがある。その代表的なもの
はＣｕであるが、このような材料は還元雰囲気、例えば
窒素雰囲気中で焼成すればよい。

【００４２】なおセラミック、ガラス材、マイカ材等は
上記の導体粉にガラス、溶剤等を混入してペースト状に
したものをスクリーン印刷等の方法によって塗布し、乾
燥焼成すればよい。またＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ等は、電解メ
ッキまたは無電解メッキの処理によって付着させること
が可能になる。その他に有機系材料については、主にＣ
ｕの圧延材または電解材を箔状にしたものを接着剤によ
って貼合わせ、それをエッチングあるいはメッキ処理す
ることによって配線層を形成することが可能になる。な
おこのような材料をＣＶＤ、スパッタ等の装置によって
基板上に形成してエッチング等の処理を行なって配線パ
ターンを形成してもよい。

【００４３】なお下側電極層２８の下側に位置する導体
層２１を形成する配線は、できるだけ抵抗値の低い材料
を選択して形成する。そして酸化防止膜または拡散防止
膜２８をその上に形成して、さらにその上に誘電体層２
９を形成することになる。

【００４４】次に絶縁基板１５に形成されるスルーホー
ル１７や絶縁体層２２に形成されるコンタクトホール３
３を構成するスルーホール材料について説明する。スル
ーホール１７を形成する方法は、絶縁材料から成る基板
１５に穴をあけて導電性ペーストを埋込み、焼成して形
成する方法と、穴の内周面にメッキ処理によって導電層
を形成する方法とがある。前者の方法は主に絶縁材がセ
ラミック、マイカ、ガラス材の場合に好適に用いられ、
後者の方法は絶縁材が有機材料である場合に好んで利用
される。また図１に示す絶縁基板１５のスルーホール１
７を形成した後に、その上面に何等かの平滑処理を施し
て導体層２１や下側電極層２８に凹凸が生じないように
することが好ましい。

【００４５】図１に示す絶縁基板１５上のキャパシタの
具体的な材料の組合わせの一例を述べると、回路基板１
５として耐熱性を有するセラミック材料または樹脂系材
料が用いられ、絶縁体層２２を耐熱性を有する樹脂材料
から構成し、導体層２１、３４をＣｕから構成し、下側
電極層２８を兼用する酸化拡散防止膜材料をＰｔから構
成し、さらに上側電極層３０をＰｔから構成する。そし
てこれらの電極２８、３０間の誘電体層２９を比誘電率
が２００〜４５０のＢａＳｒＴｉＯ₃ から構成してい
る。またここで酸化拡散防止膜２８、誘電体層２９、上
側電極層３０は何れもスパッタまたはＣＶＤ法によって
形成されている。なおここで電極２８、３０の形成温度
は約３００℃であって、誘電体層２９の結晶化温度を約
４５０℃としている。

【００４６】次に別の実施例を図２によって説明する。
この実施例は絶縁層４１〜４９の積層構造から成る絶縁
基板上に多層に回路を成形したものであって、しかもそ
の回路中にはキャパシタ５３や印刷抵抗５４が適宜内部
に内蔵された形で形成されている。そしてこれらのキャ
パシタ５３や印刷抵抗５４が内蔵された回路は、絶縁層
４１〜４９を貫通するように形成されているスルーホー
ル１７や導体層２１によって互いに接続され、これによ
って所定の回路が形成されている。また絶縁層４１の上
側と絶縁層４９の下側にはそれぞれ半導体集積回路５５
あるいは外付け部品がマウントされ、半田ボール５６に
よって導体層２１に接続されている。そしてここで注意
しなければならないのは、内蔵されているキヤパシタ５
３の構造が図１に示す構造と同様に、絶縁層に形成され
ている開口に収納された状態で形成されていることであ
る。

【００４７】このように図２に示す構成は、最外層Ｌ
１、Ｌ１０の層に半導体集積回路５６等の能動素子をベ
アチップ実装し、その他のパッケージ部品や抵抗、コン
デンサ等の受動素子を内蔵した状態で実装するようにし
たものである。すなわちＬ２層とＬ９層はベタグランド
層であって、Ｌ１層とＬ２層、Ｌ９層とＬ１０層とを利
用してマイクロストリップラインを形成している。Ｌ３
層、Ｌ８層に図１で説明したキャパシタが配置されてい
る。Ｌ４層、Ｌ７層には印刷抵抗５４が、Ｌ５層、Ｌ６
層には電源回路が形成されている。

【００４８】そして各層は絶縁層４１〜４９を厚さ方向
に貫通するスルーホール１７で接続される。なお図１の
コンタクトホール３３と対応する部分に導電性ペースト
を塗布して電気的接続を行なうとともに、他の部分には
絶縁接着層を形成して図２のＬ４層と機械的に結合する
ようにしている。図１に示すスルーホール１７の部分も
同様に導電性ペースト等の電気的接続材層と絶縁接続材
料層とを形成し、これによって図２に示すＬ２層と接続
するようにしている。同様にＬ８層に形成されたキャパ
シタ５３についてもそれぞれ同様に接続されている。な
お上述のような機械的および電気的な接続は、各層Ｌ１
〜Ｌ１０を順次積層して仮固定し、最終的に加熱および
加圧して積層基板となしたものである。

【００４９】次に図１に示すようなキャパシタを絶縁基
板１５上に積層して形成するためのキャパシタの製造方
法について図３を参照しながら工程順に説明する。

【００５０】工程１に示すように絶縁基板１５を用意す
る。絶縁基板１５は電極２８、３０の形成や誘電体２９
の形成の際における加熱に耐える耐熱性を有しているこ
とが前提となる。また基板１５は平坦性および平滑性の
ある材料が要求され、セラミック材料または誘電体の形
成温度である４５０℃の温度に耐える樹脂材料が選択さ
れる。なお樹脂材料の場合には５００℃程度の耐熱性を
有するポリイミド系材料の選択が好ましい。

【００５１】工程２において穴を絶縁基板１５に形成す
る。基板１５が樹脂材料である場合にはドリル、レー
ザ、エッチング処理等によって所定の位置に絶縁体を貫
通して穴を形成する。穴径としては５０〜３００μｍ程
度、板厚は０．１〜１μｍ程度の範囲である。セラミッ
ク材料の場合にはグリーンシートの状態でドリルまたは
型抜きによって穴あけを行ない、次の工程３でスルーホ
ール穴埋め、導体層印刷を行なってもよい。その後に焼
成工程を経ることになる。

【００５２】工程３はスルーホール１７の部分に導体を
埋込むものである。スルーホール１７の導体の形成方法
としては、導電性ペーストをスクリーン印刷法等を用い
て埋込めばよく、メッキ処理によって導通をとるように
してもよい。

【００５３】工程４は下部電極と接続される導体層２１
の形成である。導体層２１の形成は、導体ペーストを印
刷によって形成してよい。なおスルーホール１７の部分
をメッキ処理によって形成する場合には、このときに絶
縁基板１５の上面の全体をメッキした後にエッチングし
てパターンニングを行なってもよい。あるいはまた絶縁
基板１５の表面に銅箔を貼合わせて穴をあけ、メッキお
よびエッチングによって形成してもよい。この他に蒸
着、スパッタ、ＣＶＤ等によって銅膜を形成する方法等
も可能である。なおスルーホール１７の穴埋めやメッキ
処理、エッチング処理によってキャパシタを形成する部
位が荒れることがあるので、スルーホール１７の形成後
あるいは電極の形成後に必要に応じて研磨処理を行な
う。なお下側電極２８と接続されるスルーホール１７は
キャパシタの形成面の直下に配することも可能である。
この場合には下側電極層２８を形成する前に研磨を行な
い、エッチング処理をして平滑化を図ることが好まし
い。

【００５４】工程５は絶縁体層２２の形成工程である。
絶縁体層２２の材料としては例えばポリイミド系の樹脂
を選択する。なお樹脂の場合には４５０℃以上の耐熱性
の材料が好ましい。このような絶縁体層２２の材料の形
態は液状であって、可能であれば感光性の樹脂が望まし
い。また絶縁基板１５をセラミックで形成する場合に
は、絶縁体層２２の材料としてガラス系材料の選択も可
能である。ガラス系材料によって絶縁体層２２を形成す
る場合には、ペースト状または感光性の材料を使用す
る。なおこの場合にも４５０℃以上の耐熱性のあるもの
が必要になる。

【００５５】液状の絶縁材料を導体層２１を覆うように
して絶縁体層２２を形成してもよい。形成方法としては
スピンコート法、スプレーコート法が用いられてよく、
乾燥あるいはキュアを行なう。樹脂材料であれば４５０
℃以上の温度でキュアを行なう。ガラス材料である場合
には、ガラスの流動点温度まで焼成する。またここで形
成する絶縁体層２２の膜厚は、酸化拡散防止膜２８、誘
電体層２９、上側電極層３０の膜厚の和よりも大きな値
とする。なおこのときの厚さ方向の寸法の比較は、下側
導体層２１の表面を基準にする。いま電極層２８、３０
および誘電体層２９がともに０．２μｍであるならば、
絶縁体層２２の厚さは０．６μｍ以上必要になる。

【００５６】工程６においては先の工程５で形成した絶
縁体層２２の上に剥離層２３を設ける。この剥離層２３
は後の工程で、絶縁体層２２に形成された開口２７の部
分に下側電極層２８、誘電体層２９、上側電極層３０を
積層した後にこの層２３を含めて不要な部分を剥離して
工程を簡略化するためのものである。

【００５７】このような剥離層２３の材料としては、工
程５で形成された絶縁体層２２と密着することがなく、
電極層２８、３０および誘電体層２９の形成温度に耐え
る材料が選択される。また密着して剥離困難な場合に備
えて、エッチングが容易な材料が選択されることが好ま
しい。ここで材料としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の金属材料や、ＳｉＯ₂ 等が用いられてよい。またこの
ような剥離層２３の形成は、スパッタ法による全面被覆
である。

【００５８】密着性を上げるためにポリイミドの表面に
Ａｌ、Ｃｕ等の膜を形成する際には、十分にキュアを行
なった後に、逆スパッタを行なったり、イオン注入を行
なってエッチングし、表面を荒して成膜することが行な
われている。従ってこのような点に鑑みて上記とは逆の
操作を行なうことにより、密着性の悪い剥離層２３が形
成される。上記のような操作を行なった後に、スパッタ
で成膜するエネルギを落して行なうか、基板温度を室温
で行なうようにする。

【００５９】工程７においては、上記絶縁体層２２に開
口２７を形成する。すなわち先の工程５と工程６とでそ
れぞれ形成された絶縁体層２２と剥離層２３の所定の部
位をエッチング、レーザ照射、パウダービーム法（サン
ドブラスト法）等によって樹脂層あるいはガラス層から
成る絶縁体層２２と剥離層２３とを局部的または部分的
に除去する。なおこのときの開口の深さは、下側の導体
層２１の表面までとし、その後にはエッチングで残った
ゴミやサンドブラスト等で生ずるゴミ等を除去するため
の洗浄を十分に行なう。

【００６０】工程８は開口２７の底部に露出した導体層
２１の表面の酸化膜等を除去するための逆スパッタ処理
である。そしてこのような逆スパッタ処理を行なった後
に、キャパシタを構成する下側電極層２８、誘電体層２
９、上側電極層３０をこの順番で順次形成していく。な
おこのような成膜は、開口２７が形成された部分以外で
あって剥離層２３が残存する部位の上にも同様に形成さ
れる。

【００６１】工程９はリフトオフ工程、すなわち剥離工
程である。先に形成した剥離層２３であって開口２７を
除く領域に残存する剥離層２３上に形成されている下側
電極層２８、誘電体層２９、および上側電極層３０を剥
離する。剥離が不完全な場合には、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の剥離層が残存することになる。この場合にはエッチン
グ処理あるいは機械的な取除く処理を行なうことが可能
である。なお研磨装置によって完全に除去してもよい。

【００６２】このような工程を終えることによって、上
記工程５で形成した絶縁体層２２の開口２７の部分にキ
ャパシタが残ることになる。このときのキャパシタの厚
さ方向の寸法は絶縁体層２２の厚さと同じ程度の値にな
っている。そしてこのような状態で絶縁体層２２の表面
を洗浄し、あるいは逆スパッタによってクリーニングを
行なう。

【００６３】工程１０は上側電極層３０と接続されるコ
ンタクトホール３３の穴加工および導体材料の埋込み
と、上側電極層３０の回路接続を行なうための導体層３
４の形成工程である。まず絶縁体層２２の所定の部位に
レーザ加工またはポリイミドのエッチング処理によって
コンタクトホール３３を形成する。次にメッキ処理、ス
パッタ、またはスパッタとメッキ処理の組合わせによっ
て絶縁体層２２の表面に導体層３４を形成する。このと
きに先に形成されたコンタクトホール３３も絶縁基板１
５上のスルーホール１７と同様に電気的接続がとれるよ
うに導体が形成される。なおこのときの導体層３４の材
料は、下側電極層２８に用いた材料と同じ材料、例えば
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ等が採用されてよい。そして配線パタ
ーンを形成するためにこの後にエッチング処理を行な
い、積層工程またはキャパシタの特性確認工程へ進むこ
とになる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１の発明は、絶縁基板上に誘電体
層を介して一対の電極を配して形成されるキャパシタに
おいて、絶縁基板またはその上に形成される絶縁体層に
絶縁基板の厚み方向に所定の深さを有する開口を形成
し、開口内に誘電体層を介して一対の電極を積層して形
成したものである。

【００６５】従ってキャパシタが絶縁基板または絶縁体
層に形成された開口の内部に形成されることになり、外
部から加わる機械的なストレスが絶縁基板の全体で受け
られるようになり、このためにキャパスタの断線やショ
ート等のトラブルの発生が防止され、信頼性が向上する
ようになる。

【００６６】請求項６に係る発明は、絶縁基板上に誘電
体層を介して一対の電極を積層して形成するようにした
キャパシタの製造方法において、絶縁基板またはその上
に形成される絶縁体層の上に剥離層を形成し、該剥離層
を貫通するように絶縁基板または絶縁体層に絶縁基板の
厚さ方向に所定の深さの開口を形成し、開口が形成され
た絶縁基板または絶縁体層の上に下側電極層、誘導体
層、上側電極層を順次形成し、残存する剥離層の上に形
成されている下側電極層、誘電体層、上側電極層を剥離
層とともに除去するようにしたものである。

【００６７】従ってこのような製造方法によれば、残存
する剥離層の上に形成されている不要な下側電極層や誘
電体層、上側電極層が剥離層とともに剥離されることに
なり、マスクを用意することなく不要な材料を１回で除
去できるようになる。また電極や誘電体の形成工程にお
いてマスクの位置合わせやレジスト塗布、露光、エッチ
ング等を行なう必要がなくなることから、工程が大幅に
短縮されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るキャパシタの構造を示
す要部縦断面図である。

【図２】キャパシタを含む多層構造基板の縦断面図であ
る。

【図３】キャパシタの製造方法を順を追って説明する縦
断面図である。

【図４】従来のキャパシタの平面図である。

【図５】同要部縦断面図である。

【図６】電極と誘電体層との形成を示す拡大縦断面図で
ある。

【図７】回路接続のための構成を示すキャパシタの要部
拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１‥‥絶縁基板、２‥‥配線用導体、３‥‥スルーホー
ル、４‥‥バリアメタル（下側電極）、５‥‥誘電体
層、６‥‥上側電極、７‥‥上部接続部、１５‥‥絶縁
基板、１６‥‥貫通穴、１７‥‥スルーホール、２１‥
‥導体層、２２‥‥絶縁体層、２３‥‥剥離層、２７‥
‥開口、２８‥‥下側電極層、２９‥‥誘電体層、３０
‥‥上側電極層、３３‥‥コンタクトホール、３４‥‥
導体層、４１〜４９‥‥絶縁層、５３‥‥キャパシタ、
５４‥‥印刷抵抗、５５‥‥半導体集積回路、５６‥‥
半田ボール

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に誘電体層を介して一対の電極
   を配して形成されるキャパシタにおいて、 前記絶縁基板またはその上に形成される絶縁体層に前記
   絶縁基板の厚み方向に所定の深さを有する開口を形成
   し、 前記開口内に前記誘電体層を介して一対の電極を積層し
   て形成したことを特徴とするキャパシタ。
2. 【請求項２】開口の底部に酸化防止または拡散防止のた
   めの導体層を形成するとともに、該導体層によって一方
   の電極を兼用することを特徴とする請求項１に記載のキ
   ャパシタ。
3. 【請求項３】開口のエッジの部分と他方の電極の外表面
   とがほぼ同じ高さになっており、外表面が前記絶縁基板
   または前記絶縁体層の外表面とほぼ連続する平坦面にな
   っていることを特徴とする請求項２に記載のキャパシ
   タ。
4. 【請求項４】他方の電極の表面から絶縁基板または絶縁
   体層の表面にかけて導体層を形成し、該導体層によって
   前記他方の電極が電気的に接続されることを特徴とする
   請求項３に記載のキャパシタ。
5. 【請求項５】誘電体層と一対の電極とがほぼ同一の形状
   になっており、前記絶縁基板の厚さ方向に互いにほぼ整
   合した状態で前記開口内において積層されていることを
   特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
6. 【請求項６】絶縁基板上に誘電体層を介して一対の電極
   を積層して形成するようにしたキャパシタの製造方法に
   おいて、 前記絶縁基板またはその上に形成される絶縁体層の上に
   剥離層を形成し、 該剥離層を貫通するように前記絶縁基板または前記絶縁
   体層に前記絶縁基板の厚さ方向に所定の深さの開口を形
   成し、 前記開口が形成された前記絶縁基板または前記絶縁体層
   の上に下側電極、誘導体層、上側電極を順次形成し、 残存する剥離層の上に形成されている下側電極層、誘電
   体層、上側電極層を剥離層とともに除去する、 ことを特徴とするキャパシタの製造方法。
7. 【請求項７】剥離層の上の下側電極層、誘導体層、上側
   電極層を剥離層とともに除去した後に、前記絶縁基板ま
   たは前記誘導体層の表面に上側電極と接続された配線層
   を形成することを特徴とする請求項６に記載のキャパシ
   タの製造方法。
8. 【請求項８】下側電極の形成に先立って下側電極用導体
   層を形成することを特徴とする請求項６に記載のキャパ
   シタの製造方法。