JP2019186285A - Thin film capacitor manufacturing method and thin film capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜コンデンサの製造方法及び薄膜コンデンサに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin film capacitor and a thin film capacitor.
従来、複数の電極層及び誘電体層が交互に積層されたキャパシタ部を備える薄膜コンデンサが知られている。このように薄膜コンデンサの製造方法として、例えば特許文献1には、電極層及び誘電体層を交互に積層してキャパシタ部を形成する工程と、エッチングによりキャパシタ部に貫通孔を形成し、外部電極と電気的に接続される電極層を露出させる工程と、を含む薄膜コンデンサの製造方法が記載されている。
Conventionally, a thin film capacitor having a capacitor portion in which a plurality of electrode layers and dielectric layers are alternately stacked is known. Thus, as a method for manufacturing a thin film capacitor, for example,
しかしながら、複数の電極層を有する容量部(キャパシタ部)に対してエッチングを行い、外部電極と電気的に接続される電極層を露出させる場合、どの層をエッチングしているか判別しにくい。そのため、目標の電極層が露出したタイミングでエッチングを止めることが難しく、電極層が過度にエッチングされる可能性がある。 However, when etching is performed on a capacitor portion (capacitor portion) having a plurality of electrode layers to expose an electrode layer electrically connected to an external electrode, it is difficult to determine which layer is being etched. Therefore, it is difficult to stop etching at the timing when the target electrode layer is exposed, and the electrode layer may be excessively etched.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電極層が過度にエッチングされることを抑制可能な薄膜コンデンサの製造方法及び薄膜コンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a thin film capacitor and a thin film capacitor capable of suppressing an electrode layer from being excessively etched.
本発明の一形態に係る薄膜コンデンサの製造方法は、複数の電極層及び複数の誘電体層を有し、電極層と誘電体層とが交互に積層された容量部を備える薄膜コンデンサの製造方法であって、容量部の積層方向において隣り合う電極層の成分は互いに異なり、複数の電極層と、誘電体層となる誘電体膜とを交互に積層して容量部となる積層体を形成する積層工程と、プラズマエッチング装置を用いて、積層体に対してエッチングを行い積層方向に延びる開口を形成するエッチング工程と、エッチング工程の最中に、プラズマに含まれる成分を分析する分析工程と、分析工程での分析において検出された成分が目標となる電極層の成分と一致した場合に、エッチングを停止する停止工程と、を含む。 A method of manufacturing a thin film capacitor according to an aspect of the present invention includes a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers, and a method of manufacturing a thin film capacitor including a capacitor portion in which electrode layers and dielectric layers are alternately stacked. The components of the electrode layers adjacent to each other in the stacking direction of the capacitor portion are different from each other, and a plurality of electrode layers and a dielectric film to be a dielectric layer are alternately stacked to form a stack to be a capacitor portion. A stacking step, an etching step of etching the stack using a plasma etching apparatus to form an opening extending in the stacking direction, an analysis step of analyzing components contained in the plasma during the etching step, And a stopping step of stopping etching when the component detected in the analysis in the analysis step matches the component of the target electrode layer.
この薄膜コンデンサの製造方法は、エッチング工程の最中に、プラズマに含まれる成分を分析する分析工程と、分析工程の結果検出された成分が目標となる電極層の成分と一致した場合に、エッチング工程を停止する停止工程と、を含む。このように、エッチング中にプラズマに含まれる成分を分析することにより、どの電極層がエッチングされているか判別することができる。したがって、目標となる電極層の成分が検出された場合にエッチングを停止することにより、電極層が過度にエッチングされることを抑制できる。 This thin film capacitor manufacturing method is an etching process in which, during the etching process, an analysis process for analyzing the components contained in the plasma and the components detected as a result of the analysis process match the target electrode layer components. And a stopping step of stopping the process. Thus, by analyzing the components contained in the plasma during etching, it is possible to determine which electrode layer is being etched. Therefore, it is possible to prevent the electrode layer from being etched excessively by stopping the etching when the target electrode layer component is detected.
一形態では、分析工程において、プラズマの光の波長に基づいてプラズマに含まれる成分を分析してもよい。この構成によれば、他の分析方法に比べ、容易にプラズマに含まれる成分を分析することができる。 In one form, you may analyze the component contained in plasma based on the wavelength of the light of a plasma in an analysis process. According to this configuration, it is possible to easily analyze components contained in plasma as compared with other analysis methods.
一形態では、全ての電極層の成分が互いに異なっていてもよい。この構成によれば、互いの成分が同一である電極層がないので、どの電極層がエッチングされているかをより容易に判別することができる。 In one form, the components of all electrode layers may be different from one another. According to this configuration, since there are no electrode layers having the same components, it is possible to more easily determine which electrode layer is etched.
本発明の一形態に係る薄膜コンデンサは、複数の電極層及び複数の誘電体層を有し、電極層と誘電体層とが交互に積層された容量部を備え、容量部の積層方向において隣り合う電極層の成分は互いに異なる。 A thin film capacitor according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers, and includes a capacitor portion in which electrode layers and dielectric layers are alternately stacked, and is adjacent in the stacking direction of the capacitor portions. The components of the matching electrode layers are different from each other.
この薄膜コンデンサでは、容量部の積層方向において隣り合う電極層の成分は互いに異なる。これにより、この薄膜コンデンサの製造過程で容量部となる積層体に対してエッチングを行う際に、プラズマに含まれる成分を分析することによってどの電極層がエッチングされているか判別することができる。したがって、目標の電極層が露出したタイミングでエッチングを停止することができ、電極層の過度なエッチングが抑制された薄膜コンデンサを得ることができる。 In this thin film capacitor, the components of the electrode layers adjacent to each other in the stacking direction of the capacitor portion are different from each other. As a result, when etching is performed on the laminated body serving as the capacitor in the manufacturing process of the thin film capacitor, it is possible to determine which electrode layer is etched by analyzing the components contained in the plasma. Therefore, the etching can be stopped at the timing when the target electrode layer is exposed, and a thin film capacitor in which excessive etching of the electrode layer is suppressed can be obtained.
本発明によれば、電極層が過度にエッチングされることを抑制可能な薄膜コンデンサの製造方法及び薄膜コンデンサが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and thin film capacitor of a thin film capacitor which can suppress that an electrode layer is etched excessively are provided.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図である。図1に示されるように、薄膜コンデンサ1は、その内部にコンデンサ構造として、複数の電極層及び複数の誘電体層を有し、電極層と誘電体層とが交互に積層された容量部10を有している。容量部10からは、電極端子として電極端子20(20A,20B,20C)が引き出されている。容量部10と電極端子20との間には、容量部10と電極端子20とを電気的に接続する配線部40が設けられている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
なお、本明細書中において「積層方向」とは、容量部10、配線部40、電極端子20というように、容量部10から電極端子20に向けて各層が順次重なる方向である。また、以下の説明では、積層方向に沿って電極端子20側を「上」、積層方向に沿って容量部10側を「下」として説明する場合がある。
In the present specification, the “stacking direction” refers to a direction in which the layers sequentially overlap from the
容量部10は、積層方向に沿って設けられた複数の内部電極層(電極層)11と、内部電極層11に挟まれた誘電体層12と、複数の内部電極層及び誘電体層12が積層された下地電極層(電極層)13と、を有している。内部電極層11と誘電体層12とは、下地電極層13に対して交互に積層されている。本実施形態において、容量部10は3層の内部電極層11(11A,11B,11C)と、3層の誘電体層12(12A,12B,13A)と、1層の下地電極層13とを有する多層構造である。容量部10の各層は、積層方向の下側から、下地電極層13、誘電体層12A、内部電極層11A、誘電体層12B、内部電極層11B、誘電体層12C、内部電極層11Cの順に積層されている。なお、以下の説明では、内部電極層11と下地電極層13とをまとめて「電極層」として説明する場合がある。
The
容量部10は、それぞれの内部電極層11及び誘電体層12が部分的に除去された領域を複数有している。これにより、容量部10には、内部電極層11及び誘電体層12が積層された積層方向に延びる開口14が形成されている。開口14は、少なくとも1つの内部電極層11及び1つの誘電体層12を貫通している。開口14内では、複数の内部電極層11又は下地電極層13のうち一の電極層が開口14の底面において露出している。図1では、2つの開口14(開口14A,14B)が示されており、一方の開口14A内では内部電極層11Aが露出し、他方の開口14B内では内部電極層11Bが露出している。内部電極層11A,11Bは、開口14A,14Bの底面において露出する露出部15を有しており、それぞれの露出部15は、後述の第1配線層43Aと接続されている。このような構造により、容量部10において、多層コンデンサ構造が形成されている。なお、図1では省略されているが、下地電極層13も内部電極層11と同様に、開口14の底面において露出すると共に第1配線層43Aと接続される露出部を有している。
The
内部電極層11は、導電性を有する材料によって形成される。具体的には、主成分(最も含有量が多い成分)としてニッケル(Ni)や白金(Pt)を含有する材料が内部電極層11として好適に用いられ、Niが特に好適に用いられる。内部電極層11に主成分としてNiを含有する材料を用いる場合、その含有量は、内部電極層11全体に対して50質量%以上であることが好ましい。また、内部電極層11の主成分がNiである場合、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)、タングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、及び銀(Ag)からなる群より選ばれる少なくとも一種(以下、「添加元素」と記す。)を更に含有する。内部電極層11が添加元素を含有することにより、内部電極層11の途切れを抑制することができる。なお、内部電極層11は複数の添加元素を含有してもよい。内部電極層11の厚さは、例えば10nm〜1000nm程度である。また、下地電極層13は、内部電極層11と同様の導電性材料によって形成され得る。下地電極層13の厚さは、例えば5μm以上50μm以下とすることができる。
The
容量部10の積層方向において隣り合う電極層(内部電極層11A,11B,11C及び下地電極層13)の成分は互いに異なっている。本実施形態では、各電極層の主成分を同一の材料とし、各電極層に含まれる添加元素の種類を変えることによって、電極層の成分が互いに異なる状態としている。また、本実施形態では、全ての電極層の成分が互いに異なっている。一例として、各電極層はニッケル(Ni)を主成分とし、下地電極層13は添加元素を含有せず、内部電極層11Aは添加元素としてチタン(Ti)を含有し、内部電極層11Bは添加元素としてパラジウム(Pd)を含有し、内部電極層11Cは添加元素として白金(Pt)を含有する構成とすることができる。
The components of the electrode layers (
誘電体層12は、ペロブスカイト系の誘電体材料によって構成される。本実施形態におけるペロブスカイト系の誘電体材料としては、BaTiO3(チタン酸バリウム)、(Ba1−XSrX)TiO3(チタン酸バリウムストロンチウム)、(Ba1−XCaX)TiO3、PbTiO3、Pb(ZrXTi1−X)O3等のペロブスカイト構造を持った(強)誘電体材料や、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3等に代表される複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料や、Bi4Ti3O12、SrBi2Ta2O9等に代表されるビスマス層状化合物、(Sr1−XBaX)Nb2O6、PbNb2O6等に代表されるタングステンブロンズ型強誘電体材料等から構成される。ここで、ペロブスカイト構造、ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ型強誘電体材料において、AサイトとBサイト比は、通常整数比であるが、特性向上のため、意図的に整数比からずらしてもよい。なお、誘電体層12の特性制御のため、誘電体層12に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。なお、誘電体層12の特性制御のため、誘電体層12に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。誘電体層12が焼成されており、その比誘電率(εr)は、例えば100以上である。なお、誘電体層12の比誘電率は大きいほど好ましく、その上限値は特に限定されない。誘電体層12の厚さは、例えば10nm〜1000nmである。
The
電極端子20は、薄膜コンデンサ1と外部の電子部品又は配線基板等(不図示)とを電気的に接続するための端子である。電極端子20は、後述の配線部40に対して積層されている。本実施形態においては、薄膜コンデンサ1は、複数の電極端子20を備えている。なお、図1においては、3つの電極端子20A,20B,20Cのみを示している。
The
電極端子20を構成する材料としては、主成分がニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)、これらの金属を含有する合金が好ましく、特に、主成分としてCuを含有する合金が好適に用いられる。電極端子20を構成するCuの純度は高いほど好ましく、99.99重量%以上であることが好ましい。なお、電極端子20に微量の不純物が含まれていてもよい。主成分としてCuを含有する合金からなる電極端子20に含まれ得る不純物としては、例えば、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)又はクロム(Cr)、バナジウム(V)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)イットリウム(Y)、ランタン(La)、セシウム(Ce)等の遷移金属元素あるいは希土類元素等、塩素(Cl)、硫黄(S)、リン(P)等が挙げられる。
As a material constituting the
配線部40は、容量部10が形成された領域を覆うように設けられており、パッシベーション層41、第1絶縁層42A、第2絶縁層42B、第1配線層43A、及び第2配線層43Bを含んでいる。第1絶縁層42A及び第2絶縁層42Bは、容量部10上の絶縁層として機能する。第1配線層43A及び第2配線層43Bは、配線部40内の配線層である。
The
パッシベーション層41は、容量部10を直接覆っており、例えばシリコンオキサイド(SiO)等の無機絶縁材料によって構成されている。パッシベーション層41は、単一の無機絶縁材料の層であってもよく、複数の無機絶縁材料の積層構造体であってもよい。ただし、パッシベーション層41は設けられなくてもよい。パッシベーション層41の厚さは、例えば、0.5μm以上5μm以下程度とすることができる。
The
第1絶縁層42Aは、容量部10においてコンデンサが構成されているそれぞれの領域において、容量部10を覆っている。第2絶縁層42Bは、第1絶縁層42Aが形成されていない領域を覆うと共に、第1絶縁層42Aの周縁を部分的に覆っている。すなわち、第1絶縁層42Aと第2絶縁層42Bとの2段構造によって容量部10が覆われている。
The first insulating layer 42 </ b> A covers the
第1絶縁層42A及び第2絶縁層42Bは、絶縁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリイミド等の非導電性樹脂、シリコンオキサイド(SiO)、アルミナ(Al2O3)、シリコンナイトライド(SiN)等の無機材料、あるいはこれらを混合又は積層させた絶縁材料等を用いることができる。第1絶縁層42Aの厚さは、例えば0.5μm以上10μm以下であり、第2絶縁層42Bの厚さは、例えば0.5μm以上10μm以下である。なお、ここで「第1絶縁層42Aの厚さ」とは、パッシベーション層41の上面と第1絶縁層42Aの上面との間の距離である。また、「第2絶縁層42Bの厚さ」とは、第1絶縁層42Aの上面と第2絶縁層42Bの上面との間の距離である。
The first insulating
第1絶縁層42Aと第2絶縁層42Bとの間には、第1絶縁層42の上面に沿って第1配線層43Aが形成されている。第1配線層43Aは、第1絶縁層42Aの上面に沿って上下方向に延びると共に、その下端に内部電極層11の露出部15と接する接触部44Aを有している。また、第2絶縁層42B上には、第2絶縁層42Bの上面に沿って第2配線層43Bが形成されている。第2配線層43Bは、第2絶縁層42Bに沿って上下方向に延びると共に、その下端に第1配線層43Aと接する接触部44Bを有する。第2配線層43B上には、電極端子20A,20B,20Cが形成されている。
A
電極端子20Aが形成された第2配線層43Bの接触部44Bは、3つの内部電極層11のうち最も下地電極層13側に位置する内部電極層11Aに接する接触部44Aを有する第1配線層43Aに接している。電極端子20Bが形成された第2配線層43Bの接触部44Bは、3つの内部電極層11のうち中央に位置する内部電極層11Bに接する接触部44Aを有する第1配線層43Aに接している。電極端子20Cが形成された第2配線層43Bの接触部44Bは、3つの内部電極層11のうち最も電極端子20側に位置する内部電極層11Cに接する接触部44Aを有する第1配線層43Aに接している。このように、電極端子20A,20B,20Cのそれぞれは、第2配線層43B及び第1配線層43Aを介して、それぞれ、内部電極層11A,11B,11Cと電気的に接続されている。
The
次に、図2〜図5を参照して薄膜コンデンサ1の製造方法について説明する。図2及び図3は、図1に示される薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。図4は、本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの製造方法に用いられるプラズマエッチング装置の一例を概略的に示す図である。図5は、本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの製造方法を示すフロー図である。なお、図2及び図3は製造の途中段階における薄膜コンデンサ1の一部を拡大して示している。実際には、複数の薄膜コンデンサ1を一度に形成した後、それぞれの薄膜コンデンサ1に個片化する。なお、以下の実施形態では、焼成により誘電体層12を形成する場合について説明するが、焼成を行わずに誘電体層12を形成してもよい。
Next, a method for manufacturing the
まず、図2(a)に示されるように、下地電極層13を準備し、下地電極層13上に内部電極層11(11A,11B,11C)と、誘電体層12(12A,12B,12C)となる誘電体膜12’(誘電体膜12A’,12B’,12C’)を交互に積層し、積層体Wを形成する(積層工程)。この工程により、積層体Wでは、積層方向の下側から、下地電極層13、誘電体膜12A’、内部電極層11A、誘電体膜12B’、内部電極層11B、誘電体膜12C’、内部電極層11Cの順に各層が積層された状態となり、容量部10となる部分が形成される。内部電極層11の形成方法としては、例えばDCスパッタリング等が挙げられる。また、誘電体膜12’の形成方法としては、溶液法、スパッタリング等の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、スパッタリング法がより好ましい方法である。
First, as shown in FIG. 2A, the
次に、図2(b)に示されるように、積層体Wに対してエッチングを行い、開口14(開口14A,14B)を形成する。本実施形態では、まず開口14Aを形成し、その後同様の工程を繰り返して開口14Bを形成する。なお、開口14A,14Bを形成する順番は特に限定されず、例えば先に開口14Bを形成し、後に開口14Aを形成してもよい。この工程の詳細については、後述する。
Next, as shown in FIG. 2B, the stacked body W is etched to form openings 14 (
その後、積層体Wを焼成する。この工程により、誘電体膜12’が焼結して誘電体層12が形成され、容量部10(図2(c)参照)が形成される。焼成時の温度は、誘電体膜12’が焼結(結晶化)する温度とすることが好ましく、具体的には800℃〜1000℃程度であることが好ましい。また、焼成時間は5分〜2時間程度とすることができる。焼成時の雰囲気は特に限定されず、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、中性雰囲気のいずれでもよいが、少なくとも、内部電極層11が酸化しない程度の酸素分圧下で焼成することが好ましい。なお、焼成のタイミングは限定されず、例えば、開口14を形成する前に焼成を行ってもよい。
Thereafter, the stacked body W is fired. By this step, the dielectric film 12 'is sintered to form the
次に、図2(c)に示されるように、パッシベーション層41を形成する。これにより、積層体Wの上面と開口14の底面及び側面とがパッシベーション層41によって覆われた状態となる。パッシベーション層41は、例えばスパッタリング等のPVD法によって形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次に、図3(a)に示されるように、パッシベーション層41を覆うように第1絶縁層42Aを形成した後、開口14の底面に形成されたパッシベーション層41を除去する。そして、第1絶縁層42A上に第1配線層43Aを形成する。第1絶縁層42Aは、例えば、未硬化の状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、加熱等によって硬化させ、パターニングすることによって形成されてもよい。また、スパッタリング等の他の方法を用いて第1絶縁層42Aを形成してもよい。第1配線層43Aは、例えば銅(Cu)等の導電性材料をスパッタ又は蒸着した後、エッチングによるパターニングを行うことによって形成される。この工程により、電気的に互いに独立した複数の第1配線層43Aが形成され、それぞれの第1配線層43Aが各内部電極層11A,11B,11Cと電気的に接続された状態となる。
Next, as shown in FIG. 3A, after the first insulating layer 42 </ b> A is formed so as to cover the
次に、図3(b)に示されるように、第1絶縁層42A上及び第1配線層43A上に第2絶縁層42Bを形成する。そして、第2絶縁層42B上に第2配線層43Bを形成する。第2絶縁層42Bは、第1絶縁層42Aと同様に、例えば未硬化の状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、加熱等によって硬化させ、パターニングすることによって形成される。第2配線層43Bは、第1配線層43Aと同様に、例えば銅(Cu)等の導電性材料をスパッタ又は蒸着した後、エッチングによるパターニングを行うことによって形成される。この工程により、電気的に互いに独立した複数の第2配線層43Bが形成される。それぞれの第2配線層43Bは、それぞれの第1配線層43Aと電気的に接続された状態となり、配線部40が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, a second insulating
その後、それぞれの第2配線層43B上に、薄膜コンデンサ1を外部の電子部品と電気的に接続するための電極端子20A,20B,20Cを形成する。電極端子20A,20B,20Cは、例えば、めっき等により銅(Cu)等の導電性材料の層を形成した後、エッチング等を行うことによって形成される。最後に、ダイシング等によって個片化を行うことにより、図1に示される薄膜コンデンサ1が得られる。
Thereafter,
次に、図4及び図5を参照してエッチング工程について詳細に説明する。本実施形態に係る薄膜コンデンサの製造方法では、図4に示されるプラズマエッチング装置100を用いて積層体Wのエッチングを行う。プラズマエッチング装置100は、例えば、誘導結合型エッチング装置である。図4に示されるように、プラズマエッチング装置100は、チャンバ110と、チャンバ110内にプラズマを発生させるプラズマ発生部120と、チャンバ110内に設けられ、積層体Wが載置される載置台130と、チャンバ110内のプラズマの光を検出する光検出部140と、プラズマエッチング装置100全体を制御する制御部150と、を備えている。プラズマ発生部120及び載置台130には、それぞれ高周波電源(不図示)が接続されている。載置台130は、当該載置台130に接続された高周波電源によってバイアスされている。これにより、プラズマ発生部120で発生したプラズマは、積層体Wに引き込まれる。プラズマ発生部120及び載置台130に接続された高周波電源は、制御部150によって制御され得る。これにより、制御部150は積層体Wのエッチングの開始及び停止を制御することができる。
Next, the etching process will be described in detail with reference to FIGS. In the method for manufacturing a thin film capacitor according to this embodiment, the stacked body W is etched using the
光検出部140は、例えばチャンバ110に設けられた検出窓111に取り付けられている。光検出部140としては、例えばCCDカメラ等の検出先の波長を特定可能な装置が用いられ得る。光検出部140は制御部150に接続されており、検出したプラズマの光に関する情報を制御部150に送信する。
The
制御部150は、例えばプロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマエッチング装置100の各部を制御する。制御部150には、少なくとも目標となる電極層(開口14の底面において露出させたい電極層)の成分に対応した光の波長に関する情報が格納されており、光検出部140から送信された情報と、制御部150に予め格納された情報とを比較することにより、どの電極層がエッチングされているか判別することが可能である。なお、制御部150には、全ての電極層の成分に対応した光の波長に関する情報が格納されていてもよい。
The
図5に示されるように、薄膜コンデンサ1の製造方法のエッチング工程では、まず積層体Wのエッチングを開始する(エッチング工程S1)。エッチング工程の最中に、制御部150はプラズマに含まれる成分を分析する(分析工程S2)。本実施形態では、光検出部140によってチャンバ110内のプラズマの光を検出する。エッチングの最中では、積層体Wの電極層及び誘電体膜12’を構成する成分がチャンバ110内に拡散する。このため、エッチングされている層の成分(本実施形態では、電極層に含まれる添加元素)に応じて、チャンバ110内のプラズマの光の波長が変化する。このため、プラズマの光に基づいて、プラズマに含まれる成分を分析することが可能である。
As shown in FIG. 5, in the etching process of the method for manufacturing the
次に、制御部150によって、分析工程S2での分析において検出された成分が、目標となる電極層(すなわち、開口14の底面において露出させたい電極層)の成分と一致するか否かの判定を行う(停止工程S3)。判定の結果、分析工程S2で検出された成分が目標となる電極層の成分と一致しない場合(S3−NO)には、制御部150は目標となる電極層が露出していないと判断し、エッチングを継続するようにプラズマエッチング装置100を制御する。判定の結果、分析工程S2で検出された成分が目標となる電極層の成分と一致した場合(S3−YES)には、制御部150は目標となる電極層が露出したと判断し、エッチングを停止するようにプラズマエッチング装置100を制御する(停止工程S4)。
Next, the
以上説明したように、本実施形態に係る薄膜コンデンサ1の製造方法は、エッチング工程の最中に、プラズマに含まれる成分を分析する分析工程と、分析工程の結果検出された成分が目標となる電極層の成分と一致した場合に、エッチング工程を停止する停止工程と、を含んでいる。このように、エッチング中にプラズマに含まれる成分を分析することにより、どの電極層がエッチングされているか判別することができる。したがって、目標となる電極層の成分が検出された場合にエッチングを停止することにより、電極層が過度にエッチングされることを抑制できる。
As described above, in the method of manufacturing the
また、分析工程においては、プラズマの光の波長に基づいてプラズマに含まれる成分を分析する。これにより、例えば質量分析法等の他の分析方法に比べ、容易にプラズマに含まれる成分を分析することができる。 In the analysis step, components contained in the plasma are analyzed based on the wavelength of the plasma light. Thereby, compared with other analysis methods, such as mass spectrometry, the component contained in plasma can be analyzed easily, for example.
また、薄膜コンデンサ1では、容量部10に含まれる全ての電極層の成分が互いに異なっている。このように、全ての電極層の成分が互いに異なっている場合には、互いの成分が同一である電極層がないので、どの電極層がエッチングされているかをより容易に判別することができる。
Further, in the
なお、容量部10が互いの成分が同一である電極層を含む場合(例えば、内部電極層11A及び内部電極層11Cが共にNiを主成分とし、Tiを添加元素を含む場合)、目標の電極層が内部電極層11Aであるときには、Tiに対応する波長が検出された回数をカウントすることにより、どの電極層がエッチングされているかを判別することができる。この例の場合、2回目にTiに対応する波長が検出されたときが、内部電極層11Aが露出したタイミングである。
When the
また、本実施形態に係る薄膜コンデンサ1では、容量部10の積層方向において隣り合う電極層の成分は互いに異なる。これにより、この薄膜コンデンサ1の製造過程で容量部10となる積層体Wに対してエッチングを行う際に、プラズマに含まれる成分を分析することによってどの電極層がエッチングされているか判別することができる。したがって、目標の電極層が露出したタイミングでエッチングを停止することができ、電極層の過度なエッチングが抑制された薄膜コンデンサ1を得ることができる。
Further, in the
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記の実施形態では、薄膜コンデンサ1の容量部10が2つの内部電極層11と、3つの誘電体層12と、1つの下地電極層13を有する場合について説明したが、容量部10が有する内部電極層11及び誘電体層12の層数は特に限定されず、任意に変更可能である。例えば、容量部10は1つの内部電極層11と、1つの誘電体層12と、1つの下地電極層13とを有していてもよいし、更に多くの内部電極層11及び誘電体層12を有していてもよい。また、下地電極層13に代えて絶縁基材を備え、絶縁基材上に内部電極層11及び誘電体層12を交互に積層してもよい。一例として、容量部10が5つの内部電極層11A〜11Eと1つの下地電極層13とを有する場合、各電極層の成分を下記の構成とすることができる。
下地電極層13 : 主成分Ni(添加元素なし)
内部電極層11A: 主成分Ni+添加元素Ti
内部電極層11B: 主成分Ni+添加元素Pd
内部電極層11C: 主成分Ni+添加元素Pt
内部電極層11D: 主成分Ni+添加元素Si
内部電極層11E: 主成分Ni+添加元素Cr
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be made. For example, in the above embodiment, the case where the
Base electrode layer 13: Main component Ni (no additional elements)
Internal electrode layer 11D: Main component Ni + added element Si
Internal electrode layer 11E: Main component Ni + added element Cr
また、上記の実施形態では、各電極層の主成分を同一とし、添加元素を変えることで、各電極層の成分が互いに異なる構成としている例について説明したが、各電極層の主成分を変えることで各電極層の成分が互いに異なる構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the example in which the main component of each electrode layer is the same and the components of each electrode layer are different from each other by changing the additive element has been described. However, the main component of each electrode layer is changed. Thus, the components of each electrode layer may be different from each other.
また、上記の実施形態では、全ての電極層の成分が互いに異なる例について説明したが、積層方向において隣り合う電極層の成分が互いに異なっていればよい。例えば、下地電極層13及び内部電極層11BをNiのみによって構成し、内部電極層11A、11CをNi及びTiによって構成するというように、互いに成分が異なる2種類の電極層を組み合わせてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the components of all the electrode layers are different from each other has been described. However, the components of the electrode layers adjacent in the stacking direction may be different from each other. For example, two types of electrode layers having different components may be combined such that the
また、上記の実施形態では、プラズマの光の波長に基づいてプラズマに含まれる成分を分析する例について説明したが、プラズマに含まれる成分を分析する方法は特に限定されない。例えば、質量分析法等によってプラズマに含まれる成分を分析してもよい。この場合、光検出部140に代えて質量分析器をプラズマエッチング装置100に取り付けることで、プラズマに含まれる成分の分析を行うことができる。
In the above embodiment, an example of analyzing a component contained in plasma based on the wavelength of plasma light has been described. However, a method for analyzing a component contained in plasma is not particularly limited. For example, components contained in plasma may be analyzed by mass spectrometry or the like. In this case, the component contained in the plasma can be analyzed by attaching a mass analyzer to the
また、上記の実施形態では、誘電体層12の成分が全て同一である例について説明したが、積層方向において隣り合う誘電体層12の成分も互いに異なっていてもよい。この場合、誘電体層12の成分についても、プラズマに含まれているか否か判別することにより、より確実に目標となる電極層が露出するタイミングを判別することができる。誘電体層12の成分の分析は、電極層の分析方法と同様の方法で行うことができる。
In the above-described embodiment, the example in which the components of the
また、上記の実施形態では、誘電体膜12’を焼成することにより誘電体層12の比誘電率を向上させているが、誘電体層12は焼成されていなくてもよい。
In the above embodiment, the dielectric film 12 'is baked to improve the relative dielectric constant of the
1…薄膜コンデンサ、10…容量部、11…内部電極層(電極層)、12…誘電体層、12’…誘電体膜、13…下地電極層(電極層)、14…開口、100…プラズマエッチング装置、W…積層体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容量部の積層方向において隣り合う前記電極層の成分は互いに異なり、
前記複数の電極層と、前記誘電体層となる誘電体膜とを交互に積層して前記容量部となる積層体を形成する積層工程と、
プラズマエッチング装置を用いて、前記積層体に対してエッチングを行い積層方向に延びる開口を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程の最中に、プラズマに含まれる成分を分析する分析工程と、
前記分析工程での分析において検出された成分が目標となる前記電極層の成分と一致した場合に、前記エッチングを停止する停止工程と、を含む、薄膜コンデンサの製造方法。 A method of manufacturing a thin film capacitor having a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers, and comprising a capacitor portion in which the electrode layers and the dielectric layers are alternately stacked,
The components of the electrode layers adjacent in the stacking direction of the capacitor portion are different from each other
A stacking step of alternately stacking the plurality of electrode layers and a dielectric film to be the dielectric layer to form a stack to be the capacitor portion;
An etching step of forming an opening extending in the stacking direction by etching the stack using a plasma etching apparatus;
An analysis step of analyzing components contained in the plasma during the etching step;
And a stopping step of stopping the etching when a component detected in the analysis in the analysis step coincides with a target component of the electrode layer.
前記容量部の積層方向において隣り合う前記電極層の成分は互いに異なる、薄膜コンデンサ。 It has a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers, and includes a capacitor portion in which the electrode layers and the dielectric layers are alternately stacked,
A thin film capacitor in which the components of the electrode layers adjacent in the stacking direction of the capacitor portion are different from each other.
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