JP2006073837A - 薄膜コンデンサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 下部電極、高誘電体膜、上部電極それぞれにおける層間の密着性や他の層との間での高い密着性を有し、優れた高周波特性を有する薄膜コンデンサを実現することを目的とする。
【解決手段】 下部電極と、下部電極上に設けられた高誘電体膜と、高誘電体膜上に設けられた上部電極とを有する薄膜コンデンサにおいて、上部電極、高誘電体膜、及び下部電極の少なくとも１つに対して複数の開口部を設けるものとしているものである。特に、絶縁膜に覆われる上部電極に対して複数の開口部を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜コンデンサに関し、特に、電子回路と配設され、該電子回路とともに基板上に形成される、高周波特性に優れた薄膜コンデンサとその製造方法に関する。

近年、様々な電子機器に搭載される電子部品は、電子機器の小型化、高機能化、高周波に対する対応などに伴い、電子部品そのものも小型化と高機能化が進んでいる。特に、高機能化を実現するために、限られた面積により多くの部品を実装する必要性が高まっている。一般的には、電子部品は基板上に実装されるものである。

電子部品には集積回路（ＩＣ）と呼ばれるものがある。ＩＣは一般的には樹脂などにて全体的に封止されたパッケージ状態で配線基板上に搭載されるが、ほぼチップの状態のまま搭載されることもある。ＩＣは多数のトランジスタなどの構成要素を組み合わせてなる様々な機能を有する回路を持つ。このような回路を構成する構成要素の１つにはコンデンサがある。電子機器を小型化（特に、薄型化）、高機能化、及び優れた高周波特性を実現するのに伴い、ＩＣそのもののサイズや厚さを小さくし、高機能で高周波特性が優れたな回路を搭載する必要性が高まっている。ＩＣの小型化、高機能化、及び高周波対応のため、回路を構成する構成要素の数も増加したり多層化しつつも、各構成要素のサイズや厚さをより小さくすることが望まれている。このような要求を実現するための電子機器に用いられるコンデンサとしては、薄膜コンデンサと称されるものがある。

薄膜コンデンサは、基板上に下部電極層と、誘電体膜と、上部電極層とを積層させることで構成されている。

薄膜コンデンサにおいては、上記のような積層構造を有しているため、各層や膜のサイズが大きくなると、各層における応力などの影響により、各層間ので剥離が生じ易い。そこで、各層間での密着性を確保すべく、密着層を介在させる他に、従来の薄膜コンデンサでは、小さいサイズのコンデンサを多数形成し、それをアルミ配線で接続することで１つの大容量のコンデンサを構成することが知られている。しかしながら、アルミ配線の配線抵抗によって、多数のコンデンサを接続して構成される１つのコンデンサとしては高抵抗を有することとなり、高周波特性を劣化してしまうこととなる。
さらに、薄膜コンデンサとしては以下の文献に開示するものがある。
特開平１０−１８９３８９号公報

上記特許文献に開示の薄膜コンデンサは、基板上に第１電極層と、第１電極層２上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された第２電極層とで構成されている。つまり、誘電体層が第１電極層と第２電極層とに挟まれた構成となっている。さらに、上記特許文献に開示の薄膜コンデンサは、インダクタンスを低減するために、第１電極層と第２電極層とにそれぞれ、所望の相対角度で交差するようなスリットが形成されている。上記特許文献に開示の薄膜コンデンサは、第１の電極層にスリットを設けることで、第１の電極層上に形成される絶縁層や下層に位置する誘電体膜との密着性を多少向上することも期待できる。

しかしながら、上記特許文献に開示の薄膜コンデンサでは、第１の電極層に形成された複数のスリットは全て一方の側（矩形の電極層の、直角を形成するある２つの辺側）から他方の側（上述のある２つの辺とは対向する残りの辺側）に向かって形成されている。このため、第１の電極層において、スリットに挟まれた領域における電流の流れが悪くなることから、第１の電極層における抵抗が高くなってしまい、高周波特性を劣化してしまうことになる。第２の電極層においても同様の問題が生じることから、上記特許文献に開示の薄膜コンデンサの構成では、より優れた高周波特性を実現するのには限界がある。

さらに、上記特許文献に開示の薄膜コンデンサは、スリットの一方の端部（第１の電極層の周辺に位置する端部とは反対側の、第１の電極層の中央側に位置する端部）が極めて鋭い角度を有するものとなっている。このため、スリットの一方の端部においては、気体が残り易くなり、製造上での加熱処理などによる気体の膨張などの影響により、第１の電極層からの絶縁層の剥がれや第１の電極層からの誘電体膜の剥がれを発生し易くなってしまう。このことは、第２の電極層に形成されたスリットによる、第２の電極層と誘電体膜との剥がれについても同様な問題が生じることが考えられる。このため、上記特許文献に開示の薄膜コンデンサの構成では、高い密着性を実現することはできない。

本発明は、下部電極と、下部電極上に設けられた高誘電体膜と、高誘電体膜上に設けられた上部電極とを有する薄膜コンデンサにおいて、上部電極、高誘電体膜、及び下部電極の少なくとも１つに対して複数の開口部を設けるものとしているものである。特に、絶縁膜に覆われる上部電極に対して複数の開口部を設けるものとしている。
さらに、本発明では、複数の開口部をスリット状とすることや、そのスリットの配置や形状、製造方法においても工夫している。

本発明の薄膜コンデンサによれば、下部電極、高誘電体膜、上部電極それぞれにおける層間の密着性や他の層との間での高い密着性を有し、優れた高周波特性を有する薄膜コンデンサを実現することができる。

以下、図面を用いて、本発明の薄膜コンデンサについて説明する。

図１〜図８を用いて、本発明の実施例１の薄膜コンデンサを説明する。図１は、本発明の実施例１の薄膜コンデンサにおける平面概略図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３〜８は、本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。

まず、図１及び図２を用いて本発明の薄膜コンデンサの構造を説明する。本発明の特徴部分を理解し易くするため、図１においては、図２に示される層間絶縁層４１やバリア層５７は記載を省略している。また、図１においては、上部電極より外側の部分についても記載を省略している。

図１及び図２において、本発明の薄膜コンデンサは、下部電極２１，高誘電体膜３１，及び上部電極１１にて構成されている。下部電極２１は、シリコンからなる基板１上に、絶縁膜３と密着層５を介して配置されている。高誘電体膜３１は下部電極２１上に配置されている。上部電極１１は高誘電体膜３１上に配置されている。上部電極１１は層間絶縁層４１によって覆われている。層間絶縁層４１にはコンタクト孔が設けられている。図２における２つのコンタクト孔のうちの１つはバリア層５７と上部配線となる配線１５の配線材料である導電体とで満たされている。この配線１５が上部電極１１と電気的に接続されている。図２における２つのコンタクト孔のうちの他の１つはバリア層５７と上部配線となる配線１７の配線材料である導電体とで満たされている。この配線１７が下部電極２１と電気的に接続されている。

本発明の実施例１の薄膜コンデンサでは、上部電極１１に対して複数の開口部１３を設けている。図１に示されるように、第１の実施例における開口部１３はスリット状である。この開口部１３は、スリット状の開口部１３が設けられていない状態の上部電極１１を矩形状であるとして見ると、上部電極１１の４つの辺のうちの一辺（図１における上辺）から対向する他辺（図１における下辺）に向かって延在するスリット状の開口部と、他辺から一辺に向かって延在するスリット状の開口部とが互い違いに設けられている。つまり、スリット状の開口部１３が設けられた上部電極１１はつづら折りされた形状になっている。上部電極１１において、開口部１３は、配線１５と上部電極１１との電気的な接続を確保すべく、配線１５と上部電極１１との電気的な接続をされるための領域には設けられていない。各開口部１３の、上部電極１１内で終端する端部は円弧状になっている。また、配線１７と下部電極２１との電気的な接続のために設けられた接続用の開口部分は、実質的には両端が上部電極１１内で終端されたスリットを設けていることとなる。

このように、図１及び図２に示す本発明の実施例１の薄膜コンデンサは、上部電極１１にスリット状の開口部１３を設ける構成としているため、開口部１３内に層間絶縁層４１が入り込むことにより、上部電極１１と層間絶縁層４１との密着性をより高めることができる。さらに、本発明の実施例１の薄膜コンデンサでは、スリット状の開口部１３を、図１に示すような上部電極１１がつづら折りされた形状となるように設けているため、上部電極１１における、スリット状の開口部１３に挟まれた部分においても電流の流れがスムーズになるため、抵抗が高くなることがなく、高周波特性を劣化することがない。よって、実施例１の薄膜コンデンサのように構成することで、本発明の目的を達成することができる。

次に、本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法について説明する。図３〜８は、本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。

まず、図３に示すように、ウェハマーキングが施されたシリコン基板（ウェハ）１上に絶縁膜３としてプロテクト酸化膜を形成する。プロテクト酸化膜からなる絶縁膜３の形成は、９５０℃のウエット酸化により形成する。酸化膜３の膜厚はおよそ１００ｎｍである。

次に、図４に示すように、絶縁膜３上に密着層５，下部電極２１，高誘電体膜３１，及び上部電極１１を順次形成する。図４においては、下部電極２１，高誘電体膜３１，及び上部電極１１はパターニングされる前の状態（つまり、下部電極２１，高誘電体膜３１，及び上部電極１１それぞれを形成するための各膜を堆積した状態）であるが、対応関係を明確にするため、下部電極２１，高誘電体膜３１，及び上部電極１１の符号をそのまま用いている。

密着層５としては、酸化タンタル膜（ＴａＯｘ膜）を反応性スパッタリング法により形成する。密着層５の膜厚はおよそ５０ｎｍである。下部電極２１形成のための膜としては、白金膜（Ｐｔ膜）で、スパッタリング法により形成する。下部電極２１形成のための膜の膜厚はおよそ１５０ｎｍである。下部電極２１は白金からなっており、反応性が低いことから、電極２１の下にこの例に示されような絶縁膜３が配置されていると、以降の工程で剥離してしまう可能性ある。密着層５は下部電極２１の剥離を防止するために設けられている。

高誘電体膜３１は、スピンコート法により形成する。高誘電体膜３１の膜厚はおよそ１００ｎｍである。上部電極１１形成のための膜としては、白金膜（Ｐｔ膜）で、スパッタリング法により形成する。上部電極１１形成のための膜の膜厚はおよそ２００ｎｍである。

ここで、本発明で用いられる高誘電体膜３１の形成方法についての一例を詳しく説明する。
まず、塗布液は次のようにして形成した。プロピレングリコールモノメチルエーテルにて予め０．５mol／kgの濃度に希釈されたバリウムイソプロポキシドの溶液と、同じくプロピレングリコールモノメチルエーテルにて予め０．５mol／kgの濃度に希釈されたチタンイソプロポキシドの溶液とを、それぞれ１mol相当量ずつ混合し、均一になるように攪拌した。

次に、純水をプロピレングリコールモノメチルエーテルにて重量比２０倍に希釈した溶液を、上記の混合溶液に攪拌下で滴下し、１時間攪拌した。滴下量はバリウムとチタンとの合計のmol数の３．５倍molのＨ₂Ｏ相当である。最初に入れるプロピレングリコールモノメチルエーテルの量を調整することで、ＢａＴｉＯ₃換算濃度が０．１５mol／Kgとなるようにした。この結果、まず、ＢａＴｉＯ₃溶液（以下、ＢＴＯ液と称する）を得た。

次に、上記０．５mol／kgの濃度のバリウムイソプロポキシドの溶液の代わりに０．５mol／kgの濃度のストロンチウムイソプロポキシドの溶液を用いた以外は、上記ＢＴＯ液と同様な方法でＳｒＴｉＯ₃換算濃度が０．１５mol／Kgとなるようにした。この結果、まず、ＳｒＴｉＯ₃溶液（以下、ＳＴＯ液と称する）を得た。

次に、ＢＴＯ液とＳＴＯ液とを重量比が６：４の割合で混合し、１時間攪拌した。この結果、酸化物固形分３．２ｗｔ％のＢａ_xＳｒ_1-xＴｉＯ₃（ｘ＝０．６）形成用ゾルーゲル塗布液を得た。

上記のようにして調製した塗布液を、スピンコータを用いて下部電極２１形成のための膜上に５００ｒｐｍで１秒間、次いで２０００ｒｐｍで３０秒間回転塗布し、６００℃で３０分間の仮焼成を行った。この塗布から仮焼成までの工程を３回繰り返して行った後、被膜の結晶性を上げるために、酸素雰囲気中で７００℃の熱処理を１時間行った。この結果、上記高誘電体膜３１が形成される。

次に、図５に示すように、上部電極１１形成のための膜のうち、残存させる部分上にレジスト５０を設けて、フォトリソ、エッチングにより、上部電極１１形成のための膜をパターニングする。レジスト５０にて覆われた、上部電極１１形成のための膜の残存した部分が上部電極３１として用いられる。なお、レジスト５０は、複数の開口部１３に相当する部分及び下部電極と上層配線との接続用開口部分にも設けられないため、上部電極３１のパターニングとともに、複数の開口部１３及び下部電極と上層配線との接続用開口部分も同時に形成されることとなる。

次に、図６に示すように、レジスト５０をアッシングにより除去した後、下部電極２１形成のための膜及び高誘電体膜３１をパターニングするためのレジスト（図示せず）を設け、ＵＶキュアした後に、フォトリソ、エッチングにより、下部電極２１形成のための膜及び高誘電体膜３１を一括してパターニングする。その後、下部電極２１形成のための膜及び高誘電体膜３１のパターニングのために設けられていたレジストをアッシングにより除去する。一連のエッチングが終了した後、エッチングによって受けた各膜（層）のダメージを回復するために、酸素雰囲気中で５５０〜７００℃で熱処理を３０分行う。

ここで、図６から分かるように、パターニングが施された後に形成された上部電極１１と下部電極２１とをみてみると、上部電極１１の方が下部電極２１よりサイズが小さくなっており、薄膜コンデンサとしてみれば雛壇型の形状となっている。これは、高誘電体膜３１のエッチング面はダメージを受けていることから、ダメージを受けているエッチング面をキャパシタとして使用しないようにするために、上部電極１１を下部電極２１より小さくしているのである。このように構成することで、薄膜コンデンサとしての信頼性を高めるようにしている。

次に、図７に示すように、下部電極２１，高誘電体膜３１，上部電極１１で構成される薄膜コンデンサを覆うように層間絶縁層４１を形成する。層間絶縁層４１はプラズマＴＥＯＳ酸化膜で、ＣＶＤ法を用いて形成される。層間絶縁層４１に対して、レジスト（図示せず）を塗布し、フォトリソ、エッチングによりコンタクト孔５４，５６を形成する。この後、エッチングによって受けた各膜（層）のダメージを回復するために、酸素雰囲気中で５５０〜７００℃で熱処理を３０分行う。

なお、下部電極２１と絶縁膜３との関係と同様に、実施例１における層間絶縁層４１は酸化膜であり、白金からなる上部電極との密着性が懸念される。しかしながら、上部電極１１にはスリット状の複数の開口部１３が設けられ、この開口部１３内に層間絶縁層４１の一部が入り込むことにより、上部電極１１が剥離することが防がれるため、実質的に密着性を高めることができる。

次に、層間絶縁層４１に形成されたコンタクト孔５４，５６内及び層間絶縁層４１上にバリア層５７形成のための膜及び配線１５，１７形成のための膜を形成し、フォトリソ、エッチングによりバリア層５７形成のための膜及び配線１５，１７形成のための膜をパターニングする。この結果、図２に示すようなパターニングされたバリア層５７及び配線１５，１７を有する構成が得られることとなる。バリア層５７はチタンナイトライド膜（ＴｉＮ膜）からなり、スパッタリング法で２層形成する。バリア層５７の１層分の膜厚は７５ｎｍである。配線１５，１７はアルミニウム膜（Ａｌ膜）からなりスパッタリング法でアルミニウムを堆積することで形成される。配線１５，１７の膜厚は５００ｎｍである。バリア層５７は、以降の工程における熱処理にて電極を形成する白金との反応を抑制するために設けられている。つまり、配線１５はバリア層５７を介して上部電極１１と電気的に接続され、配線１７はバリア層５７を介して下部電極２１と電気的に接続されている。なお、バリア層５７は、配線１５下のものと配線１７下のものとで同じ符号を用いているが、本実施例においては、配線１５下のバリア層５７と配線１７下のバリア層５７とは電気的に接続されているものではないことを付記しておく。

次に、図８に示すように、層間絶縁層４１上に密着層５８を形成し、密着層５８を形成し、この密着層５８上にパッシベーション膜６０を形成する。配線１５，１７上のパッシベーション膜６０及び密着層５８を除去することで、配線１５，１７の一部が露出され、端子部となる。

密着層５８はタンタル酸化膜（ＴａＯｘ膜）であり、反応性スパッタリング法により形成する。パッシベーション膜６０はシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）であり、ＣＶＤ法により形成する。パッシベーション膜６０の膜厚は８５０ｎｍである。

以上のようにして本発明の実施例１の薄膜コンデンサを製造することができる。特に、複数の開口部１３の形成は、上部電極のパターニングととともに行うことができるので、複数の開口部１３を設けるための製造工程が別途追加されることはない。

図９を用いて、本発明の実施例２の薄膜コンデンサを説明する。図９は、本発明の実施例２の薄膜コンデンサにおける平面概略図である。なお、図９においては、実施例１との違いを中心に示したため、図１にて示されている、上部電極１１の周囲に見える高誘電体膜及び下部電極を示していないが、上部電極１１の周囲に見える高誘電体膜及び下部電極は、図１と同様に図９の構成においても上部電極１１の周囲に見えるように形成される。

図９においては、矩形状の上部電極１１に対して、上部電極１１の辺を斜めに横切る方向にスリット状の開口部１１３が複数設けられた構成となっている。上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、上部電極１１における、対向する角部近傍に設けられている。スリット状の開口部１１３のそれぞれは、上部電極１１内で終端する構成となっている。言い換えると、上部電極１１上の各辺はスリット状の開口部１１３にて分断されていない。各開口部１１３両端部は円弧状になっている。実施例２の薄膜コンデンサの製造方法は、実施例１の製造方法と同様であり、実施例１のスリット状の開口部１３の形成のためのレジスト５０を配置する位置、つまり、レジスト５０形成のためのマスクパターンを実施例２のようなスリット状の開口部１１３に合せたものに代えればよい。

上記のような構成とすることで、実施例２の薄膜コンデンサは実施例１と同様な効果を奏することができる。実施例２では、スリット状の開口部１１３の両端が上部電極１１内で終端していることから、上部電極１１の各辺の近傍領域における電流の流れがスムーズとなるので、抵抗が高くなることをより抑えることができるため、高周波特性をより改善することができる。さらに、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、上部電極１１における、対向する角部近傍に設けられているので、各辺の近傍における電流の流れを妨げることも低減される。さらに、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、上部電極１１における、対向する角部近傍に設けられ、かつ、スリット状の開口部１１３が上部電極１１の辺を斜めに横切る方向に延在するものとしているので、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続用開口との間を遮るようなスリット状の開口部１１３が設けられることもなく、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続部分との間の導電経路が短くなるため、抵抗を低減することができる。よって、実施例２の薄膜コンデンサとすることで、密着性を向上し、かつより優れた高周波特性を有する薄膜コンデンサを実現することができる。

図１０を用いて、本発明の実施例３の薄膜コンデンサを説明する。図１０は、本発明の実施例３の薄膜コンデンサにおける平面概略図である。図１０においては、実施例１との違いを中心に示したため、図１にて示されている、上部電極１１の周囲に見える高誘電体膜及び下部電極を示していないが、上部電極１１の周囲に見える高誘電体膜及び下部電極は、図１と同様に図１０の構成においても上部電極１１の周囲に見えるように形成される。

図１０においては、矩形状の上部電極１１に対して、上部電極１１の辺を垂直に横切る方向にスリット状の開口部２１３が複数設けられた構成となっている。上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分は、スリット状の開口部２１３の一方の端部側と、この端部の近傍であって、スリット状の開口部２１３の延在方向と交差する方向に延在する一方の辺との間に設けられている。下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、上部電極１１における、スリット状の開口部２１３の他方の端部側と、この端部近傍であって、スリット状の開口部２１３の延在方向と交差する方向に延在する他方の辺との間に設けられている。スリット状の開口部２１３のそれぞれは、上部電極１１内で終端する構成となっている。言い換えると、上部電極１１上の各辺はスリット状の開口部２１３にて分断されていない。各開口部２１３両端部は円弧状になっている。実施例３の薄膜コンデンサの製造方法は、実施例１の製造方法と同様であり、実施例１のスリット状の開口部１３の形成のためのレジスト５０を配置する位置、つまり、レジスト５０形成のためのマスクパターンを実施例３のようなスリット状の開口部２１３に合せたものに代えればよい。

上記のような構成とすることで、実施例３の薄膜コンデンサは実施例１や実施例２と同様な効果を奏することができる。実施例３では、実施例２と同様に、スリット状の開口部２１３の両端が上部電極１１内で終端していることから、上部電極１１の各辺の近傍領域における電流の流れがスムーズとなるので、抵抗が高くなることをより抑えることができるため、高周波特性をより改善することができる。さらに、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、スリット状の開口部２１３の端部と端部近傍の辺との間に設けられているので、各辺の近傍における電流の流れを妨げることも低減される。さらに、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続開口は、スリット状の開口部２１３の端部と端部近傍の辺との間に設けられ、かつ、スリット状の開口部２１３が上部電極１１のうちの、スリット状の開口部２１３の端部近傍に位置する辺を垂直に横切る方向に延在するものとしているので、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続用開口との間を遮るようなスリット状の開口部２１３が設けられることもなく、上部電極１１と配線１５との電気的な接続部分及び下部電極２１と配線１７との電気的な接続部分との間の導電経路が短くなるため、抵抗を低減することができる。よって、実施例３の薄膜コンデンサとすることで、密着性を向上し、かつより優れた高周波特性を有する薄膜コンデンサを実現することができる。

図１１を用いて、本発明の実施例４の薄膜コンデンサを説明する。図１１は、本発明の実施例４の薄膜コンデンサにおける平面概略図である。

図１１においては、基本的には実施例１と同様のスリット状の開口部１３が設けられているもので、つづら折り形状を有する上部電極３１１を有する構成である。実施例４の上部電極３１１と実施例１の上部電極１１との違いは、実施例１１の上部電極１１に設けられていた、下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続用開口が実施例４の上部電極３１１にはないことである。つまり、実施例４の上部電極３１１では、上部電極３１１に対して下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続用開口を設けるのではなく、上部電極３１１のサイズそのものを小さくすることで、下部電極２１の一部を広く露出するようにしたものである。この下部電極２１における露出された領域にて下部電極２１と配線１７との電気的な接続がなされる構成となっている。実施例４における薄膜コンデンサの製造方法は、実施例１の製造方法と同様であり、実施例１における上部電極１１のパターニングのためのレジスト５０を配置する位置、つまり、レジスト５０形成のためのマスクパターンを実施例４のような上部電極３１１のサイズとなるように合せたものに代えればよい。同様に、高誘電体膜３１に対しても実施例４のようなサイズとなるようにレジストの形成のためのマスクパターンを代えることで対応できる。ただし、上記実施例の製造方法では、高誘電体膜と下部電極とを一括でパターニングしていたが、実施例４では、高誘電体膜と下部電極とは別々の工程でパターニングする必要がある。

上記のような構成とすることで、実施例４の薄膜コンデンサは実施例１同様な効果を奏することができる。実施例４では、上部電極３１１のサイズそのものを小さくすることで、下部電極２１の一部を広く露出するので、配線１７との接続のためのコンタクト孔（図７における層間絶縁層４１に形成されるコンタクト孔５６）のサイズ変更や位置すれマージンに応じて上部電極１１に設けられていた、下部電極２１と配線１７との電気的な接続のための接続用開口のサイズ変更に伴い新たなマスクパターンを再設計して準備しければならないといったことが必要にならないため、様々なサイズのコンタクト孔５６に適用できる。

以上、各実施例について説明したが、本発明の目的を達成することができるものであれば、上記した実施例の構造や製造方法に限定されることなく、様々な変形例を適用可能である。

例えば、上記においては言及していないが、各実施例各々において、複数のスリット状の開口部各々は、各図に示すように、全体的には均一な太さを有するものとしてもよいし、部分的に異なる太さを有するものとしてもよい。

また、スリット状の開口部の端部は、各図に示すように円弧状とするなど、少なくとも鋭角にしない方が望ましい。なぜならば、鋭角とすることで、スリット状の開口部に導入されるべき上層膜（層）がスリット状の開口部の端部部分にて入り難くなってしまい、空洞部分が生じてしまい、その結果、膜の剥離といったことを生ずる可能性があるためである。

各電極や高誘電体膜も上記実施例のものに限らず、本発明と同じ課題を奏するものであれば、他の材質のものが適用されても、本発明のようにすればその課題を解決することができる。

また、実施例１において、図１では、上部電極１１に設けられた、下部電極２１と配線１７との接続用開口のサイズと開口部１３のサイズとを異なるサイズとしているが、同じサイズとしてもよい。図１のように、異なるサイズとすれば、配線１７が充填される層間絶縁層４１のコンタクト孔のサイズに関係なく、開口部１３のサイズを細くしたり、太くしたりすることができ、開口部１３の数も調整することができるので、密着性と高周波特性を考慮して開口部１３のサイズを自由に設定することができる。さらに、開口部１３のサイズに関係なく、配線１７が充填される層間絶縁層４１のコンタクト孔のサイズに合せて、下部電極２１と配線１７との接続用開口のサイズを、上部電極１１と配線１７とが無用な短絡を生ずることのない大きさにすることができる。また、同じサイズとすれば、開口部１３のいずれかを下部電極２１と配線１７との接続用開口として用いることができ、下部電極２１と配線１７との接続させる位置設定の自由度が向上する。下部電極２１と配線１７との接続用開口のサイズと開口部１３のサイズとの関係を上述のようにすること及びその効果については、図９の実施例２や図１０の実施例３に対しても適用可能であるが、図１のように、下部電極２１と配線１７との接続用開口と開口部１３とが並行して配置されている方が、開口部１３のいずれかを下部電極２１と配線１７との接続用開口として用いる場合には、一次元方向に接続用開口をずらすものとして考慮でき、コンタクト孔の位置設定も容易にできるであろう。

また、各実施例においては、上部電極に複数の開口部１３，１１３，２１３を設けることを例として説明したが、上部電極に限らず、下部電極や誘電体膜に複数の開口部を設けるものとしてもよい。

例えば、下部電極に各実施例のような複数の開口部ものとすれば、下部電極と高誘電体膜との密着性を向上することができる。高誘電体膜に各実施例のような複数の開口部ものとすれば、高誘電体膜と上部電極との密着性を向上することができる。さらに、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか２つ以上に対して複数の開口部を設けるものとすれば、上述のような層間での密着性をより向上させることができるものとなる。下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか２つ以上に対して複数の開口部を設ける場合、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか１つに設けられる複数の開口部と下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちの他の１つに設けられる複数の開口部とが同じ方向に延在するもので、かつ重なるように配置されているものとすれば、上部電極上により大きな段差を形成することができるため、上部電極を覆う層間絶縁層の一部が段差部分に入り込むことで、より密着性が向上する。一方、上部電極上の段差をなるべく抑えて平坦性を維持したい場合には、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか１つに設けられる複数の開口部と下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちの他の１つに設けられる複数の開口部とが重ならないように配置すればよい。下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか１つに設けられる複数の開口部と下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちの他の１つに設けられる複数の開口部とが直交する方向に延在するものであるとすれば、密着性を向上し、平坦性も大きく損なうことのない構成となる。

さらに、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極の全てに複数の開口部を設けるものとしてもよい。下部電極，高誘電体膜，及び上部電極の全てに複数の開口部を設ける場合において、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極それぞれに設けられる複数の開口部のうち、３つ全てが重ならないようにすれば、上記した下部電極，高誘電体膜，及び上部電極のうちいずれか２つに複数の開口部を設けた場合と同様な効果を奏することができる。また、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極の全てに複数の開口部を設ける場合において、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極それぞれに設けられる複数の開口部の全てが重なるように配置された場合には、上部電極を覆う層間絶縁層と下部電極下の密着層とが高い密着性を有するとすれば、上部電極を覆う層間絶縁層が各開口部を介して下部電極下の密着層と接することとなるため、より密着性を向上させることが望めるであろう。特に、本発明の実施例においては、密着層５下には絶縁膜３と層間絶縁層４１とを同じ材質の膜（酸化膜）としていることから、密着層５の設ける工程をなくして、密着層５を設けることなく、複数の開口部を介して層間絶縁層４１と絶縁膜３とが接する構成とすれば、製造工程を減らした上で、高い密着性を確保することができる。

なお、下部電極や誘電体膜に複数の開口部を設ける場合や、下部電極，高誘電体膜，及び上部電極の少なくとも２つに複数の開口部を設ける場合の製造方法としては、基本的には図３〜図８に示す製造方法と同様で、複数の開口部が設けられる対象のパターニングの際に、複数の開口部に対するパターニングを行うようにすればよく、製造工程が大きく増加されることはない。

各実施例ではスリット状の開口部１３を設けるものとしているが、直線のスリット状に限らず、円形状やジグザグのスリット状としてもよい。ただし、直線のスリット状とする方が電流の流れなどを調整し易いことからより好適である。

さらに、上記変形例における開口部の各々は、その両端が開口部が形成される電極あるいは高誘電体膜内で終端するように構成するのが望ましい。この理由は実施例２や実施例３において説明した理由と同様に、電流の流れをスムーズにすることができるためである。

このように、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記各実施例の構成及び製造方法に限定されることなく変形可能である。

本発明の実施例１の薄膜コンデンサを説明する平面概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例２の薄膜コンデンサを説明する平面概略図である。 本発明の実施例３の薄膜コンデンサを説明する平面概略図である。 本発明の実施例１の薄膜コンデンサを説明する平面概略図である。

符号の説明

１ 基板
３ 絶縁膜
５ 密着層
１１，３１１ 上部電極
１３，１１３，２１３ 開口部（スリット）
１５，１７ 配線層（上部配線）
２１ 下部電極
３１ 高誘電体膜
４１ 層間絶縁層
５０ レジスト
５２ 開口（下部電極との接続用）
５４ コンタクト孔（上部電極との接続用）
５６ コンタクト孔（下部電極との接続用）
５７ バリア層
５８ 密着層
６０ パッシベーション膜

Claims (15)

1. 下部電極と、下部電極上に設けられた高誘電体膜と、該高誘電体膜上に設けられた上部電極とを有する薄膜コンデンサにおいて、
   絶縁膜に覆われる前記上部電極に対して複数の開口部を設けていることを特徴とする薄膜コンデンサ。
2. 前記上部電極には前記下部電極と上層配線との接続用開口が設けられ、前記複数の開口部は該接続用開口とは大きさが異なることを特徴とする請求項１記載の薄膜コンデンサ。
3. 前記開口部の各々はスリット状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の薄膜コンデンサ。
4. 前記上部電極は、前記複数のスリットが設けられたことによってつづら折りされた形状であることを特徴とする請求項３記載の薄膜コンデンサ。
5. 前記上部電極は矩形状であり、前記スリットの各々は、該上部電極の辺を斜めに横切る方向に延在するように設けられていることを特徴とする請求項３記載の薄膜コンデンサ。
6. 前記上部電極は矩形状であり、前記スリットの各々は、該上部電極の辺を垂直に横切る方向に延在するように設けられていることを特徴とする請求項３記載の薄膜コンデンサ。
7. 前記上部電極における、上層配線との接続及び前記下部電極と上層配線との接続用開口はそれぞれ対向する角部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項５記載の薄膜コンデンサ。
8. 前記上部電極における、上層配線との接続及び前記下部電極と上層配線との接続用開口はそれぞれ対向する辺の近傍に設けられていることを特徴とする請求項６記載の薄膜コンデンサ。
9. 前記スリットの各々の両端は、前記上部電極内で終端していることを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１つに記載の薄膜コンデンサ。
10. 請求項１〜９記載の薄膜コンデンサの製造方法において、
    前記上部電極を形成するための電極材料を設けた後、該電極材料のパターニングとともに前記開口部のパターニングを行なうことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
11. 下部電極と、下部電極上に設けられた高誘電体膜と、該高誘電体膜上に設けられた上部電極とを有する薄膜コンデンサにおいて、
    前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極の少なくとも１つに対して複数の開口部を設けていることを特徴とする薄膜コンデンサ。
12. 前記開口部は前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうちの少なくとも２つに対して設けられており、前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうちの前記開口部が設けられる１つには該開口部として複数の第１の開口部を設け、該上部電極、該高誘電体膜、及び該下部電極のうちの他の１つには該開口部として複数の第２の開口部を設け、該第１の開口部と該第２の開口部とは重ならないように設けられていることを特徴とする請求項１１記載の薄膜コンデンサ。
13. 前記開口部は前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうちの少なくとも２つに対して設けられており、前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうちの１つには該開口部として複数の第１の開口部を設け、該上部電極、該高誘電体膜、及び該下部電極のうちの他の１つには該開口部として複数の第２の開口部を設け、該第１の開口部と該第２の開口部とが重なるように設けられていることを特徴とする請求項１１記載の薄膜コンデンサ。
14. 前記第１の開口部は、前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうち該第１の開口部が設けられるものものの中で終端された両端を持つスリット状であり、前記第２の開口部は、前記前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうち該第２の開口部が設けられるものものの中で終端された両端を持つスリット状であることを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の薄膜コンデンサ。
15. 請求項１１〜１４記載の薄膜コンデンサの製造方法において、
    前記上部電極、前記高誘電体膜、及び前記下部電極のうち前記開口部が設けられるものを形成するための材料を設けた後、該材料のパターニングとともに前記開口部のパターニングを行なうことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。

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