JP2010232445A - 薄膜デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄膜デバイス100は、金属からなる下地電極2と、第1の誘電体層4、第1の内部電極10、第2の誘電体層6、第2の内部電極12、第3の誘電体層8と、を備える。複数の誘電体層のうち下地電極2に接する最下層の第1の誘電体層4の厚さをT1とし、第1の誘電体層4を除く複数の誘電体層6,8のうち最も薄い誘電体層の厚さをTminとしたとき、T1>Tminを満たすことを特徴とする。第1の誘電体層4の厚さを他の誘電体層のうち最も薄い誘電体層よりも厚くすることにより、下地電極2の金属表面の表面粗さに由来して金属表面から突出する金属部分と最下層の誘電体層上に積層された内部電極との距離を大きくすることができるため、リーク電流を低減させることができる。
【選択図】図1
Description
図1は本発明の好適な実施形態に係る薄膜デバイスである薄膜コンデンサ100の断面図である。図1に示すように、薄膜コンデンサ100は、下地電極(下地層)2と、下地電極2上に積層された下地電極2に接する最下層の第1の誘電体層4と、第1の誘電体層4上に積層された第1の内部電極10と、内部電極10上に積層された第2の誘電体層6と、第2の誘電体層6上に積層された第2の内部電極12と、第2の内部電極12上に積層された第3の誘電体層8と、第3の誘電体層8上に積層された上部電極14と、からなる積層体200を備える。すなわち、薄膜コンデンサ100は、下地電極2と、下地電極2上に積層された3つの誘電体層4,6,8と、第1の誘電体層4と第2の誘電体層6との間、及び、第2の誘電体層6と第3の誘電体層8との間、にそれぞれ積層された内部電極10,12と、誘電体層4,6,8及び内部電極10,12を挟んで下地電極2と反対側に積層された上部電極14と、を備える。なお、第1の誘電体層4は、図1に示す薄膜コンデンサ100の断面において途切れているが、積層方向に垂直な面内において連続している。同様に、第2の誘電体層6、第3の誘電体層8、第1の内部電極10、第2の内部電極12、及び上部電極14も、それぞれ積層方向に垂直な面内において連続している。なお、以下では、下地電極2、第1の誘電体層4、第1の内部電極10、第2の誘電体層6、第2の内部電極12、第3の誘電体層8及び上部電極14が順次重なる方向を「積層方向」という。
層10は、例えばポリイミド等の絶縁材料から構成される。
本実施形態の薄膜コンデンサ100の製造方法について図5を用いて説明する。まず、図5(A)に示すように、金属箔からなる下地電極2を準備する。この金属箔は必要に応じてその表面が所定の算術平均粗さRaとなるように研磨される。この研磨はCMP(Chemical Mechanical Polishing)、電解研磨、バフ研磨等の方法により行うことができる。続いて、図5(B)に示すように、下地電極2の上面に誘電体膜4aを形成する。この誘電体膜4aの組成は、完成後の薄膜コンデンサ100が備える第1の誘電体層4と同様とすればよい。また、誘電体膜4aの形成方法としては、溶液法のほか、スパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Deposition)法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の成膜技術を用いることができるが、溶液法がより好ましい方法である。溶液法により、誘電体膜4aを形成することにより、誘電体膜4aの表面(上面)を、下地電極2の表面の凹凸に影響を受けない形状とすることができるため、より誘電体膜4aの表面(上面)を平坦にすることができるからである。なお、溶液法としては、金属アルコキシド法、共沈法、逆ミセル法、噴霧法、ゾルゲル法等が挙げられる。なお、上述の誘電体膜4aの形成方法のうちの複数種類の方法を用いて誘電体膜4aを形成することもでき、例えば、誘電体膜4aのうち下地電極2に接する下部は溶液法により形成した後、その上部をスパッタリング法により形成することもできる。
図1に示す薄膜コンデンサ100を以下の方法により作製した。まず、金属箔としてNi箔を用い、Ni箔の表面をCMPを用いて研磨し、表面粗さ(算術平均粗さ)Raを20nmとした。
第1の誘電体層4、第2の誘電体層6及び第3の誘電体層8の厚さをそれぞれ表1に示す数値に変更したほかは、実施例1の薄膜コンデンサと同様の方法により、実施例2〜14及び比較例1〜4の薄膜コンデンサを得た。
実施例1〜14及び比較例1〜4に係る薄膜コンデンサをそれぞれ20個準備し、それぞれの薄膜コンデンサに対して2Vの電圧をかけた場合のリーク電流を測定しその平均値を求めると共に、リーク電流の測定値のバラつきを求めた。この結果を表1に示す。
Claims (7)
- 金属からなる下地層と、
前記下地層上に積層された複数の誘電体層と、
前記誘電体層の間に積層された内部電極と、
を備える薄膜デバイスであって、
前記複数の誘電体層のうち前記下地層に接する最下層の誘電体層の厚さをT1とし、前記最下層の誘電体層を除く前記複数の誘電体層のうち最も薄い誘電体層の厚さをTminとしたとき、T1>Tminを満たす薄膜デバイス。 - 前記下地電極と前記最下層の誘電体層との界面の算術平均粗さをRaとしたとき、T1≧Tmin+Raを満たす請求項1記載の薄膜デバイス。
- 前記最下層の誘電体層を除く前記複数の誘電体層のうち最も厚い誘電体層の厚さをTmaxとしたとき、T1>Tmaxを満たす請求項1記載の薄膜デバイス。
- 前記下地電極と前記最下層の誘電体層との界面の算術平均粗さをRaとしたとき、T1≧Tmax+Raを満たす請求項3記載の薄膜デバイス。
- T1≦Tmaxを満たす請求項1又は2記載の薄膜デバイス。
- 前記下地電極と前記最下層の誘電体層との界面の算術平均粗さをRaとしたとき、T1≦Tmax+Raを満たす請求項1又は2記載の薄膜デバイス。
- 前記最下層の誘電体層は、溶液法により形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の薄膜デバイス。
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