JP2020088260A - Thin film capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a thin film capacitor in which a lower layer dielectric layer is less likely to be damaged via voids, while preventing exfoliation of an electrode layer and the dielectric layer.SOLUTION: A thin film capacitor 1 is formed by laminating electrode layers 12, 14 and dielectric layers 11, 13 alternately. The electrode layer 12 has a first region 12a having double sides covered with the dielectric layers 11, 13, and a second region 12b having one surface exposed from the dielectric layer 13, and the other surface covered with the dielectric layer 11. Formation density of voids V contained in the second region 12b is lower than the formation density of voids V contained in the first region 12a. With such an arrangement, adhesion of the electrode layer and the dielectric layer is increased, because stress is released in the first region 12a, and the lower layer dielectric layer is less likely to be damaged via the voids in the second region 12b. With such an arrangement, reliability of the thin film capacitor can be increased.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は薄膜コンデンサ及びその製造方法に関し、特に、回路基板に埋め込んで使用することが可能な薄膜コンデンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film capacitor and a method of manufacturing the same, and more particularly to a thin film capacitor that can be embedded in a circuit board for use and a method of manufacturing the same.

ICが搭載される回路基板には、通常、ICに供給する電源の電位を安定させるためにデカップリングコンデンサが搭載される。デカップリングコンデンサとしては、一般的に積層セラミックチップコンデンサが用いられ、多数の積層セラミックチップコンデンサを回路基板の表面に搭載することにより必要なデカップリング容量を確保している。 On a circuit board on which an IC is mounted, a decoupling capacitor is usually mounted in order to stabilize the potential of the power supply supplied to the IC. As the decoupling capacitor, a monolithic ceramic chip capacitor is generally used, and a large number of monolithic ceramic chip capacitors are mounted on the surface of a circuit board to secure a necessary decoupling capacitance.

しかしながら、近年においては、多数の積層セラミックチップコンデンサを搭載するための回路基板上のスペースが不足することがある。このため、積層セラミックチップコンデンサの代わりに、回路基板に埋め込み可能な薄膜コンデンサが用いられることがある(特許文献1及び2参照)。 However, in recent years, the space on the circuit board for mounting a large number of multilayer ceramic chip capacitors may become insufficient. Therefore, a thin film capacitor that can be embedded in a circuit board may be used instead of the multilayer ceramic chip capacitor (see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、スパッタリング法などを用いて複数の電極層と複数の誘電体層を交互に成膜し、電極層の一部を露出させる開口部を誘電体層に形成した後、焼成することによって薄膜コンデンサを作製する方法が記載されている。また、特許文献2には、電極層の材料として白金(Pt)を用いることが記載されている。 In Patent Document 1, a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers are alternately formed by using a sputtering method or the like, an opening for exposing a part of the electrode layers is formed in the dielectric layer, and then firing is performed. A method of making a thin film capacitor is described. Further, Patent Document 2 describes that platinum (Pt) is used as a material of the electrode layer.

特開2018−63989号公報JP, 2018-63989, A 国際公開第2017/057422号パンフレットInternational Publication No. 2017/057422 Pamphlet

特許文献1に記載されているように、誘電体層の焼成を行うと、電極層を構成する金属材料が凝集し、電極層にボイドが発生することがある。電極層に発生するボイドは、2枚の誘電体層に挟まれている領域においては製品の信頼性に悪影響を与えず、むしろ、応力が解放されることから電極層と誘電体層の密着性を高める効果をもたらす。しかしながら、ボイドが開口部に形成されると、パッシベーション膜をパターニングする際に、ボイドを介して下層の誘電体層がダメージを受けるおそれがあった。 As described in Patent Document 1, when the dielectric layer is fired, the metal material forming the electrode layer may be aggregated and a void may be generated in the electrode layer. The voids generated in the electrode layer do not adversely affect the reliability of the product in the area sandwiched between the two dielectric layers, but rather the stress is released, so that the adhesion between the electrode layer and the dielectric layer is improved. Bring about the effect of increasing. However, if a void is formed in the opening, the underlying dielectric layer may be damaged through the void when the passivation film is patterned.

一方、特許文献2に記載された例のように、電極層の材料として白金(Pt)を用いると、焼成を行っても電極層にはボイドがほとんど発生しない。この場合、電極層の内部応力が十分に解放されないため、電極層が誘電体層から剥離するおそれがあった。 On the other hand, when platinum (Pt) is used as the material of the electrode layer as in the example described in Patent Document 2, almost no void is generated in the electrode layer even if firing is performed. In this case, since the internal stress of the electrode layer is not sufficiently released, the electrode layer may be peeled off from the dielectric layer.

したがって、本発明は、電極層と誘電体層の剥離を防止しつつ、ボイドを介して下層の誘電体層がダメージを受けにくい薄膜コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film capacitor which prevents the dielectric layer below from being damaged by a void while preventing the electrode layer and the dielectric layer from being separated from each other, and a manufacturing method thereof.

本発明による薄膜コンデンサは、少なくとも第1の電極層を含む複数の電極層と、少なくとも第1及び第2の誘電体層を含む複数の誘電体層が交互に積層されてなる薄膜コンデンサであって、第1の電極層は、一方の表面が第1の誘電体層で覆われ、他方の表面が第2の誘電体層で覆われた第1の領域と、一方の表面が第1の誘電体層から露出し、他方の表面が第2の誘電体層で覆われた第2の領域を有し、第2の領域に含まれるボイドの形成密度は、第1の領域に含まれるボイドの形成密度よりも低いことを特徴とする。 A thin film capacitor according to the present invention is a thin film capacitor in which a plurality of electrode layers including at least a first electrode layer and a plurality of dielectric layers including at least first and second dielectric layers are alternately laminated. , The first electrode layer has one surface covered with the first dielectric layer and the other surface covered with the second dielectric layer, and one surface having the first dielectric layer. The second region is exposed from the body layer and the other surface is covered with the second dielectric layer, and the formation density of the voids included in the second region is smaller than that of the voids included in the first region. It is characterized by being lower than the formation density.

上記の構造を有する薄膜コンデンサは、複数の電極層と複数の誘電体層を交互に成膜する第1の工程と、複数の誘電体層の少なくとも一つに開口部を設けることによって、複数の電極層に含まれる所定の電極層の一部を露出させる第2の工程と、第2の工程を行った後、複数の誘電体層を焼成する第3の工程とを備える薄膜コンデンサの製造方法において、第1の工程を300℃以上、900℃以下に維持した状態で複数の電極層及び複数の誘電体層の成膜を行うことにより作製することができる。 The thin-film capacitor having the above structure has a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers that are alternately formed into a first step, and an opening is provided in at least one of the plurality of dielectric layers to form a plurality of dielectric layers. A method of manufacturing a thin film capacitor, comprising a second step of exposing a part of a predetermined electrode layer included in an electrode layer, and a third step of firing a plurality of dielectric layers after performing the second step. In the above, it can be manufactured by forming a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers while maintaining the first step at 300° C. or higher and 900° C. or lower.

本発明によれば、第1の電極層のうち、両面が誘電体層で覆われた第1の領域においてはボイドの形成密度が相対的に高く、一方の表面が露出する第2の領域においてはボイドの形成密度が相対的に低いことから、第1の領域においては応力が解放されるために電極層と誘電体層の密着性が高められ、第2の領域においてはボイドを介して下層の誘電体層がダメージを受けにくくなる。これにより、薄膜コンデンサの信頼性を高めることが可能となる。 According to the present invention, in the first region of the first electrode layer where both surfaces are covered with the dielectric layer, the void formation density is relatively high, and in the second region where one surface is exposed. Since the void formation density is relatively low, the stress is released in the first region, so that the adhesion between the electrode layer and the dielectric layer is enhanced, and in the second region, the lower layer is formed through the voids. The dielectric layer is less susceptible to damage. This makes it possible to increase the reliability of the thin film capacitor.

本発明において、第2の領域には、第1の電極層を貫通するボイドが含まれていないことが好ましい。これによれば、ボイドを介して下層の誘電体層がダメージを受けることがなくなるため、より信頼性を高めることが可能となる。 In the present invention, it is preferable that the second region does not include a void penetrating the first electrode layer. According to this, since the lower dielectric layer is not damaged through the void, it is possible to further improve the reliability.

本発明において、複数の電極層は、ニッケル(Ni)を主成分とし、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、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た少なくとも一種類の元素が添加されていても構わない。これによれば、第2の領域におけるボイドの発生を抑制しつつ、第1の領域におけるボイドの発生を促進することが可能となる。この場合、複数の電極層は、ニッケル(Ni)を主成分とし、10at%以上、25at%以下の白金(Pt)が添加されていても構わない。これによれば、第2の領域における第1の電極層を貫通するボイドの発生を防止することが可能となる。 In the present invention, the plurality of electrode layers contain nickel (Ni) as a main component, and platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhenium (Re), palladium (Pd), iridium (Ir), tungsten (W), chromium. At least one element selected from the group consisting of (Cr), tantalum (Ta) and silver (Ag) may be added. According to this, it becomes possible to promote the generation of voids in the first region while suppressing the generation of voids in the second region. In this case, the plurality of electrode layers may contain nickel (Ni) as a main component, and 10 at% or more and 25 at% or less of platinum (Pt) may be added. According to this, it becomes possible to prevent the generation of voids penetrating the first electrode layer in the second region.

このように、本発明によれば、電極層と誘電体層の剥離を防止しつつ、ボイドを介して下層の誘電体層がダメージを受けにくい薄膜コンデンサ及びその製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin film capacitor and a method for manufacturing the same in which the lower dielectric layer is less likely to be damaged by a void while preventing peeling of the electrode layer and the dielectric layer. Become.

図1は、本発明の好ましい実施形態による薄膜コンデンサ1の構成を示す略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a thin film capacitor 1 according to a preferred embodiment of the present invention. 図2は、電極層12の一部を拡大して示す平面図及び断面図である。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view showing an enlarged part of the electrode layer 12. 図3は、ボイドVの定義について説明するための模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the definition of the void V. 図4は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 4 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図5は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図6は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 6 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図7は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 7 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図8は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 8 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図9は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 9 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図10は、薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。FIG. 10 is a process chart showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1. 図11は、第1の領域12aにボイドVが形成される条件および第2の領域12bにボイドVが形成されない条件を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing conditions under which the void V is formed in the first region 12a and conditions under which the void V is not formed in the second region 12b.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態による薄膜コンデンサ1の構成を示す略断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a thin film capacitor 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態による薄膜コンデンサ1は、導電性基板10とその表面にこの順に積層された誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14からなる容量構造体2と、容量構造体2を覆う再配線構造体3と、再配線構造体3の表面に設けられた端子51〜53とを備えている。 As shown in FIG. 1, the thin film capacitor 1 according to the present embodiment has a capacitive structure including a conductive substrate 10 and a dielectric layer 11, an electrode layer 12, a dielectric layer 13 and an electrode layer 14 which are stacked on the surface of the conductive substrate 10 in this order. It includes a body 2, a rewiring structure 3 covering the capacitive structure 2, and terminals 51 to 53 provided on the surface of the rewiring structure 3.

導電性基板10は、ニッケル(Ni)などの高融点金属からなり、本実施形態による薄膜コンデンサ1の機械的強度を確保するための支持体として機能するとともに、コンデンサの電極層の一部としても機能する。 The conductive substrate 10 is made of a refractory metal such as nickel (Ni) and functions as a support for ensuring the mechanical strength of the thin film capacitor 1 according to the present embodiment, and also as a part of the electrode layer of the capacitor. Function.

誘電体層11,13は、例えばペロブスカイト系の誘電体材料によって構成される。ペロブスカイト系の誘電体材料としては、BaTiO(チタン酸バリウム)、(Ba1−XSr)TiO(チタン酸バリウムストロンチウム)、(Ba1−XCa)TiO、PbTiO、Pb(ZrTi1−X)O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)O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、BiTi12、SrBiTa等に代表されるビスマス層状化合物、(Sr1−XBa)Nb、PbNb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が挙げられる。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11,13の特性制御のため、誘電体層11,13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11,13は焼成されており、その比誘電率(ε)は、例えば100以上である。なお、誘電体層11,13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11,13の1枚当たりの厚さは、例えば10nm〜1000nm程度である。 The dielectric layers 11 and 13 are made of, for example, a perovskite-based dielectric material. Perovskite-based dielectric materials include BaTiO 3 (barium titanate), (Ba 1-X Sr X )TiO 3 (barium strontium titanate), (Ba 1-X Ca X )TiO 3 , PbTiO 3 , Pb( (Ferroelectric) dielectric material having a perovskite structure such as Zr X Ti 1-X )O 3 or a composite perovskite relaxor type ferroelectric material typified by Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3. and, Bi 4 Ti 3 O 12, SrBi 2 Ta 2 O bismuth layer compound typified by 9, (Sr 1-X Ba X) Nb 2 O 6, PbNb tungsten bronze type ferroelectric typified like 2 O 6 Examples include dielectric materials. Here, in the perovskite structure, the perovskite relaxor type ferroelectric material, the bismuth layered compound, and the tungsten bronze type ferroelectric material, the A site and B site ratio are usually integer ratios. You may deviate from the integer ratio. In order to control the characteristics of the dielectric layers 11 and 13, the dielectric layers 11 and 13 may appropriately contain an additive substance as a subcomponent. The dielectric layers 11 and 13 have been fired, and their relative permittivity (ε r ) is, for example, 100 or more. The higher the relative permittivity of the dielectric layers 11 and 13, the better, and the upper limit thereof is not particularly limited. The thickness of each of the dielectric layers 11 and 13 is, for example, about 10 nm to 1000 nm.

電極層12,14は、ニッケル(Ni)を主成分とし、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、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た少なくとも一種類の元素が添加された金属材料からなる。詳細については後述するが、主成分であるニッケル(Ni)に白金(Pt)などの元素を添加しているのは、電極層12のうち、両面が誘電体層11,13で挟まれた第1の領域においてボイドの形成を促進し、上面側が誘電体層13で覆われることなく露出する第2の領域においてボイドの形成を抑制するためである。ここで、ニッケル(Ni)に添加する元素として白金(Pt)を選択する場合、白金(Pt)の添加量を全体の10at%以上、25at%以下とすることにより、上記第1の領域におけるボイドの形成を効果的に促進しつつ、上記第2の領域におけるボイドの形成を効果的に抑制することが可能となる。電極層12,14のそれぞれの厚さは、例えば10nm〜1000nm程度である。 The electrode layers 12 and 14 have nickel (Ni) as a main component, and platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhenium (Re), palladium (Pd), iridium (Ir), tungsten (W), chromium (Cr). , A tantalum (Ta), and a silver (Ag) metal material to which at least one element selected from the group consisting of is added. Although the details will be described later, the addition of an element such as platinum (Pt) to nickel (Ni), which is the main component, is due to the fact that both sides of the electrode layer 12 are sandwiched between the dielectric layers 11 and 13. This is to promote the formation of voids in the first region and suppress the formation of voids in the second region where the upper surface side is exposed without being covered with the dielectric layer 13. Here, when platinum (Pt) is selected as an element to be added to nickel (Ni), the voids in the first region are set by adjusting the amount of platinum (Pt) added to 10 at% or more and 25 at% or less of the whole. It is possible to effectively suppress the formation of voids in the second region while effectively promoting the formation of the voids. The thickness of each of the electrode layers 12 and 14 is, for example, about 10 nm to 1000 nm.

図1に示すように、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14には、導電性基板10の表面を露出する開口部A1が設けられている。また、誘電体層13および電極層14には、電極層12の表面を露出する開口部A2が設けられている。 As shown in FIG. 1, the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 are provided with openings A1 that expose the surface of the conductive substrate 10. Further, the dielectric layer 13 and the electrode layer 14 are provided with an opening A2 that exposes the surface of the electrode layer 12.

再配線構造体3は、パッシベーション層20、第1絶縁層21、第2絶縁層22、第1配線層31〜33および第2配線層41〜43を含む。パッシベーション層20は、例えば酸化シリコン(SiO)などの無機絶縁材料からなり、開口部B1〜B3を除く容量構造体2の全面に形成されている。第1絶縁層21及び第2絶縁層22は、樹脂などの有機絶縁材料からなる。第1絶縁層21の表面には第1配線層31〜33が形成され、第2絶縁層22の表面には第2配線層41〜43が形成される。 The rewiring structure 3 includes a passivation layer 20, a first insulating layer 21, a second insulating layer 22, first wiring layers 31 to 33, and second wiring layers 41 to 43. The passivation layer 20 is made of, for example, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ), and is formed on the entire surface of the capacitive structure 2 except the openings B1 to B3. The first insulating layer 21 and the second insulating layer 22 are made of an organic insulating material such as resin. First wiring layers 31 to 33 are formed on the surface of the first insulating layer 21, and second wiring layers 41 to 43 are formed on the surface of the second insulating layer 22.

ここで、第1配線層31〜33は、開口部B1〜B3を介してそれぞれ導電性基板10、電極層12および電極層14に接続されている。また、第2配線層41〜43は、開口部C1〜C3を介してそれぞれ第1配線層31〜33に接続されている。そして、第2配線層41〜43は、それぞれ端子51〜53に接続される。これにより、端子51は導電性基板10に接続され、端子52は電極層12に接続され、端子53は電極層14に接続されることになる。したがって、本実施形態による薄膜コンデンサ1は、端子51,53を一方の電極とし、端子52を他方の電極として使用することができる。 Here, the first wiring layers 31 to 33 are connected to the conductive substrate 10, the electrode layer 12, and the electrode layer 14 via the openings B1 to B3, respectively. The second wiring layers 41 to 43 are connected to the first wiring layers 31 to 33 via the openings C1 to C3, respectively. Then, the second wiring layers 41 to 43 are connected to the terminals 51 to 53, respectively. As a result, the terminal 51 is connected to the conductive substrate 10, the terminal 52 is connected to the electrode layer 12, and the terminal 53 is connected to the electrode layer 14. Therefore, the thin film capacitor 1 according to the present embodiment can use the terminals 51 and 53 as one electrode and the terminal 52 as the other electrode.

端子51〜53を構成する材料としては、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)またはこれらの金属を含有する合金を主成分とする金属材料を用いることが好ましく、特に、銅(Cu)を用いることが好ましい。端子51〜53の材料として銅(Cu)を用いる場合、その純度は高いほど好ましく、99.99質量%以上の純度であることが好ましい。端子51〜53の材料として銅(Cu)を用いる場合、不純物として、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)等が含まれていても構わない。 As a material forming the terminals 51 to 53, it is preferable to use a metal material containing nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) or an alloy containing these metals as a main component. In particular, it is preferable to use copper (Cu). When copper (Cu) is used as the material of the terminals 51 to 53, the higher the purity, the more preferable, and the purity of 99.99% by mass or more is preferable. When copper (Cu) is used as the material of the terminals 51 to 53, as impurities, iron (Fe), titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al), magnesium (Mg), manganese (Mn), silicon ( Si) or chromium (Cr), vanadium (V), zinc (Zn), niobium (Nb), tantalum (Ta) yttrium (Y), lanthanum (La), cesium (Ce) and other transition metal elements or rare earth elements, etc. , Chlorine (Cl), sulfur (S), phosphorus (P), etc. may be contained.

図2は、電極層12の一部を拡大して示す平面図及び断面図である。 FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view showing an enlarged part of the electrode layer 12.

図2に示すように、電極層12は、両面が誘電体層11,13で覆われた第1の領域12aと、上面が誘電体層11で覆われることなく下面が誘電体層13で覆われた第2の領域12bを含んでいる。第2の領域12bは、開口部A2によって誘電体層13から露出する領域である。そして、本実施形態においては、第2の領域12bに含まれるボイドVの形成密度が第1の領域12aに含まれるボイドVの形成密度よりも低いという特徴を有している。ボイドVとは、電極層12の表面が窪むことによって誘電体層11,13から離れ、その結果として形成される空間を指す。典型的なボイドVは、電極層12を貫通している。 As shown in FIG. 2, the electrode layer 12 has a first region 12a whose both surfaces are covered with the dielectric layers 11 and 13, and an upper surface which is not covered with the dielectric layer 11 and whose lower surface is covered with the dielectric layer 13. The exposed second region 12b is included. The second region 12b is a region exposed from the dielectric layer 13 through the opening A2. The present embodiment is characterized in that the formation density of voids V included in the second region 12b is lower than the formation density of voids V included in the first region 12a. The void V refers to a space formed as a result of being separated from the dielectric layers 11 and 13 when the surface of the electrode layer 12 is recessed. A typical void V penetrates the electrode layer 12.

但し、電極層12の表面の窪みが全てボイドVに該当するのではなく、僅かな窪みについては本発明が定義するボイドVには該当しない。具体的には、図3(a)に示すように電極層12を貫通するボイドV1は、本発明が定義するボイドVに該当する。また、図3(b)に示すように、電極層12を貫通しないものの、深さD1が電極層12の厚さTの30%以上であるボイドV2も、本発明が定義するボイドVに該当する。これに対し、図3(c)に示すように、深さD2が電極層12の厚さTの30%未満である僅かな窪みV3については、本発明が定義するボイドVには該当しない。 However, all the depressions on the surface of the electrode layer 12 do not correspond to the void V, and a slight depression does not correspond to the void V defined by the present invention. Specifically, as shown in FIG. 3A, the void V1 penetrating the electrode layer 12 corresponds to the void V defined in the present invention. As shown in FIG. 3B, a void V2 that does not penetrate the electrode layer 12 but has a depth D1 of 30% or more of the thickness T of the electrode layer 12 also corresponds to the void V defined by the present invention. To do. On the other hand, as shown in FIG. 3C, the slight depression V3 having the depth D2 of less than 30% of the thickness T of the electrode layer 12 does not correspond to the void V defined by the present invention.

本実施形態においては、このように定義されるボイドV(V1又はV2)の形成密度が第1の領域12aよりも第2の領域12bの方が低いという特徴を有している。特に、第2の領域12bには、電極層12を貫通するボイドV1が含まれていないことが好ましい。これにより、誘電体層11,13に挟まれた第1の領域12aにおいては、ボイドVによって応力が解放されることから、電極層12と誘電体層11,13の密着性が高められ、その結果、電極層12と誘電体層11,13の剥離が生じにくくなる。一方、誘電体層13から露出する第2の領域12bにおいては、ボイドVの形成密度が低く、好ましくは電極層12を貫通するボイドV1が含まれていないことから、パッシベーション層20や第1絶縁層21をパターニングする際に、ボイドVを介して下層の誘電体層11にダメージが加わりにくくなる。これらにより、本実施形態による薄膜コンデンサ1は、高い信頼性を確保することが可能となる。 The present embodiment is characterized in that the formation density of the void V (V1 or V2) thus defined is lower in the second region 12b than in the first region 12a. In particular, it is preferable that the second region 12b does not include the void V1 penetrating the electrode layer 12. Thereby, in the first region 12a sandwiched between the dielectric layers 11 and 13, the stress is released by the void V, so that the adhesion between the electrode layer 12 and the dielectric layers 11 and 13 is enhanced, As a result, peeling between the electrode layer 12 and the dielectric layers 11 and 13 is less likely to occur. On the other hand, in the second region 12b exposed from the dielectric layer 13, the formation density of the voids V is low, and preferably the voids V1 penetrating the electrode layer 12 are not included. Therefore, the passivation layer 20 and the first insulating layer When the layer 21 is patterned, the lower dielectric layer 11 is less likely to be damaged via the void V. As a result, the thin film capacitor 1 according to the present embodiment can ensure high reliability.

次に、本実施形態による薄膜コンデンサ1の製造方法について説明する。 Next, the method of manufacturing the thin film capacitor 1 according to the present embodiment will be explained.

図4〜図10は、本実施形態による薄膜コンデンサ1の製造方法を示す工程図である。 4 to 10 are process diagrams showing the method of manufacturing the thin film capacitor 1 according to the present embodiment.

まず、図4に示すように、ニッケル(Ni)などからなる導電性基板10の表面に、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14をこの順に成膜する。誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14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。この場合、ペロブスカイト系の誘電体材料をターゲットとする第1のスパッタリングチャンバーと、ニッケル(Ni)を主成分とする金属材料をターゲットとする第2のスパッタリングチャンバーを用意し、第1及び第2のスパッタリングチャンバーを交互に用いることによって、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14をこの順に成膜することができる。その際、導電性基板10の温度を300℃以上、900℃以下に維持した状態で、第1及び第2のスパッタリングチャンバーを交互に用い、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14を成膜することが好ましい。 First, as shown in FIG. 4, a dielectric layer 11, an electrode layer 12, a dielectric layer 13 and an electrode layer 14 are formed in this order on the surface of a conductive substrate 10 made of nickel (Ni) or the like. Examples of the method for forming the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 include DC sputtering. In this case, a first sputtering chamber targeting a perovskite-type dielectric material and a second sputtering chamber targeting a metal material containing nickel (Ni) as a main component are prepared, and the first and second sputtering chambers are prepared. By alternately using the sputtering chambers, the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 can be formed in this order. At that time, the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13 and the dielectric layer 11, the electrode layer 12, and the second sputtering chamber are alternately used while maintaining the temperature of the conductive substrate 10 at 300° C. or higher and 900° C. or lower. It is preferable to form the electrode layer 14.

一般的に、ペロブスカイト系の誘電体材料をスパッタリングする際に必要な成膜温度は400℃程度であるのに対し、ニッケル(Ni)を主成分とする金属材料をスパッタリングする際の成膜温度は常温〜百数十℃程度で足りる。このため、一般的な製造方法によれば、誘電体層11,13を成膜する際には導電性基板10の温度が400℃程度に加熱され、電極層12,14を成膜する際には導電性基板10の温度が常温〜百数十℃程度に冷却されるのであるが、本実施形態においては、導電性基板10を300℃以上、900℃以下、典型的には400℃程度に維持した状態で誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14の成膜を順次行う。このような温度条件で成膜を行うことにより、後述する焼成工程において、第1の領域12aにおけるボイドの形成が促進されるとともに、第2の領域12bにおけるボイドの形成が抑制される。 Generally, the film-forming temperature required for sputtering a perovskite-based dielectric material is about 400° C., whereas the film-forming temperature for sputtering a metal material containing nickel (Ni) as a main component is From room temperature to a hundred and several tens of degrees Celsius is sufficient. Therefore, according to a general manufacturing method, when the dielectric layers 11 and 13 are formed, the temperature of the conductive substrate 10 is heated to about 400° C., and the electrode layers 12 and 14 are formed. The temperature of the conductive substrate 10 is cooled to room temperature to about a hundred and several tens of degrees Celsius, but in the present embodiment, the temperature of the conductive substrate 10 is set to 300° C. or higher and 900° C. or lower, typically about 400° C. The dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 are sequentially formed in the state of being maintained. By forming the film under such a temperature condition, the formation of voids in the first region 12a is promoted and the formation of voids in the second region 12b is suppressed in the firing step described later.

次に、図5に示すように、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14をパターニングすることによって、開口部A1,A2を形成する。このうち、開口部A1は、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14が除去された部分であり、開口部A1においては導電性基板10の表面が露出する。一方、開口部A2は、誘電体層13および電極層14が除去された部分であり、開口部A2においては電極層12の表面、つまり、第2の領域12bが露出する。 Next, as shown in FIG. 5, the openings A1 and A2 are formed by patterning the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14. Of these, the opening A1 is a portion where the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 are removed, and the surface of the conductive substrate 10 is exposed in the opening A1. On the other hand, the opening A2 is a portion where the dielectric layer 13 and the electrode layer 14 are removed, and the surface of the electrode layer 12, that is, the second region 12b is exposed in the opening A2.

開口部A1,A2を形成した後、焼成を行うことにより誘電体層11,13を焼結させる。焼成時の温度は、誘電体層11,13を構成する誘電体材料が焼結(結晶化)する温度とすることが好ましく、ペロブスカイト系の誘電体材料を用いる場合、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、電極層12,14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。 After forming the openings A1 and A2, firing is performed to sinter the dielectric layers 11 and 13. The firing temperature is preferably a temperature at which the dielectric material forming the dielectric layers 11 and 13 is sintered (crystallized), and is about 800 to 1000° C. when a perovskite-based dielectric material is used. Preferably. Further, the firing time can be about 5 minutes to 2 hours. The atmosphere at the time of firing is not particularly limited and may be any of an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere and a neutral atmosphere, but it is preferable to fire at least under an oxygen partial pressure at which the electrode layers 12 and 14 are not oxidized.

かかる焼成工程においては、電極層12,14を構成する金属材料が凝集する。その結果、電極層12のうち、両面が誘電体層11,13で覆われた第1の領域12aにおいては多数のボイドVが発生し、これによって第1の領域12aの内部応力が解放される。これに対し、電極層12のうち開口部A2から露出する第2の領域12bにおいては、ほとんどボイドVが発生しない。一方、最上層に位置する電極層14については、その上面が全て露出しているため、第2の領域12bと同様、ほとんどボイドVが発生しない。 In the firing step, the metal material forming the electrode layers 12 and 14 is aggregated. As a result, a large number of voids V are generated in the first region 12a of the electrode layer 12, both surfaces of which are covered with the dielectric layers 11 and 13, thereby releasing the internal stress in the first region 12a. .. On the other hand, in the second region 12b of the electrode layer 12 exposed from the opening A2, almost no void V is generated. On the other hand, with respect to the uppermost electrode layer 14, since the entire upper surface thereof is exposed, almost no void V is generated as in the second region 12b.

このようなボイドVの選択的な形成は、上述の通り、電極層12,14の材料としてニッケル(Ni)を主成分とし、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、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た少なくとも一種類の元素を添加するとともに、導電性基板10を300℃以上、900℃以下、典型的には400℃程度に維持した状態で誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14の成膜を行うことによって実現される。 As described above, the selective formation of such a void V is mainly composed of nickel (Ni) as a material of the electrode layers 12 and 14, and platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhenium (Re), palladium ( Pd), iridium (Ir), tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), and at least one element selected from the group consisting of silver (Ag) are added, and the conductive substrate 10 is added to 300 It is realized by forming the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13 and the electrode layer 14 in a state of being maintained at not lower than 900° C. and not higher than 900° C., typically about 400° C.

以上の工程により、容量構造体2が完成する。 Through the above steps, the capacitive structure 2 is completed.

次に、図6に示すように、容量構造体2の表面全体にパッシベーション層20を形成する。パッシベーション層20の材料として酸化シリコン(SiO)を用いる場合、スパッタリング法によって形成することが可能である。 Next, as shown in FIG. 6, a passivation layer 20 is formed on the entire surface of the capacitive structure 2. When silicon oxide (SiO 2 ) is used as the material of the passivation layer 20, it can be formed by a sputtering method.

次に、図7に示すように、開口部A1,A2に対応する部分のパッシベーション層20をパターニングによって除去した後、全面に第1絶縁層21を形成し、さらに第1絶縁層21に開口部B1〜B3を形成する。開口部B1,B2はそれぞれ開口部A1,A2に対応する位置に設けられ、開口部B3は電極層14を露出させる位置に設けられる。これにより、開口部B1を介して導電性基板10が露出し、開口部B2を介して電極層12が露出し、開口部B3を介して電極層14が露出する。ここで、パッシベーション層20のパターニングや第1絶縁層21のパターニングを行う際には、導電性基板10や電極層12,14がストッパとして機能するが、電極層12,14の露出部分にボイドV、特に電極層12,14を貫通するボイドV1が存在すると、パターニングの際に下層の誘電体層11,13がダメージを受けてしまう。しかしながら、本実施形態においては、電極層12,14の露出部分にボイドがほとんど存在しないことから、誘電体層11,13に加わるダメージを抑えることが可能となる。 Next, as shown in FIG. 7, after removing the passivation layer 20 in the portions corresponding to the openings A1 and A2 by patterning, a first insulating layer 21 is formed on the entire surface, and the opening portions are further formed in the first insulating layer 21. B1 to B3 are formed. The openings B1 and B2 are provided at positions corresponding to the openings A1 and A2, respectively, and the opening B3 is provided at a position where the electrode layer 14 is exposed. As a result, the conductive substrate 10 is exposed through the opening B1, the electrode layer 12 is exposed through the opening B2, and the electrode layer 14 is exposed through the opening B3. Here, when the passivation layer 20 is patterned or the first insulating layer 21 is patterned, the conductive substrate 10 and the electrode layers 12 and 14 function as stoppers, but voids V are formed in the exposed portions of the electrode layers 12 and 14. Especially, if there is a void V1 penetrating the electrode layers 12 and 14, the lower dielectric layers 11 and 13 are damaged during patterning. However, in this embodiment, since almost no voids are present in the exposed portions of the electrode layers 12 and 14, it is possible to suppress damage to the dielectric layers 11 and 13.

電極層12,14の露出部分には、ボイドVが全く存在しないことが望ましいが、少なくとも、電極層12の第1の領域12aにおけるボイドVの形成密度よりも低ければ、誘電体層11,13のダメージを低減することが可能となる。また、図3(b)に示すボイドV2は、電極層12を貫通しないことから、パターニングの初期においては誘電体層11にダメージを与えないが、オーバーエッチングによって電極層12にダメージが加わると、非貫通のボイドV2が貫通したボイドV1に進行する可能性がある。この点を考慮すれば、貫通したボイドV1だけでなく、非貫通のボイドV2についても、電極層12,14の露出部分には存在しないことが好ましい。 It is desirable that voids V do not exist at all in the exposed portions of the electrode layers 12 and 14, but at least if the formation density of the voids V in the first region 12a of the electrode layer 12 is lower than the dielectric layers 11 and 13. It is possible to reduce the damage of. Further, since the void V2 shown in FIG. 3B does not penetrate the electrode layer 12, it does not damage the dielectric layer 11 at the initial stage of patterning, but when the electrode layer 12 is damaged by overetching, The non-penetrating void V2 may progress to the penetrating void V1. Considering this point, it is preferable that not only the through void V1 but also the non-through void V2 do not exist in the exposed portions of the electrode layers 12 and 14.

次に、図8に示すように、第1配線層31〜33を形成する。具体的には、銅(Cu)などからなる金属材料を全面に形成した後、これをパターニングすることによって、3つの第1配線層31〜33に分離する。第1配線層31は開口部B1を介して導電性基板10に接続され、第1配線層32は開口部B2を介して電極層12に接続され、第1配線層33は開口部B3を介して電極層14に接続される。 Next, as shown in FIG. 8, first wiring layers 31 to 33 are formed. Specifically, a metal material made of copper (Cu) or the like is formed on the entire surface and then patterned to separate the first wiring layers 31 to 33 into three first wiring layers. The first wiring layer 31 is connected to the conductive substrate 10 via the opening B1, the first wiring layer 32 is connected to the electrode layer 12 via the opening B2, and the first wiring layer 33 is connected via the opening B3. Connected to the electrode layer 14.

次に、図9に示すように、第2絶縁層22を形成した後、第2材料層22に開口部C1〜C3を形成する。開口部C1〜C3は、それぞれ第1配線層31〜33を露出させる位置に設けられる。 Next, as shown in FIG. 9, after forming the second insulating layer 22, the openings C1 to C3 are formed in the second material layer 22. The openings C1 to C3 are provided at positions exposing the first wiring layers 31 to 33, respectively.

次に、図10に示すように、第2配線層41〜43を形成する。具体的には、銅(Cu)などからなる金属材料を全面に形成した後、これをパターニングすることによって、3つの第2配線層41〜43に分離する。第2配線層41〜43は、開口部C1〜C3を介してそれぞれ第1配線層31〜33に接続される。 Next, as shown in FIG. 10, second wiring layers 41 to 43 are formed. Specifically, a metal material made of copper (Cu) or the like is formed on the entire surface, and then the metal material is patterned to separate the two second wiring layers 41 to 43. The second wiring layers 41 to 43 are connected to the first wiring layers 31 to 33 via the openings C1 to C3, respectively.

そして、第2配線層41〜43にそれぞれ端子51〜53を形成すれば、図1に示した薄膜コンデンサ1が完成する。 Then, by forming the terminals 51 to 53 on the second wiring layers 41 to 43, respectively, the thin film capacitor 1 shown in FIG. 1 is completed.

以上説明したように、本実施形態による薄膜コンデンサ1の製造方法においては、誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14に開口部A1,A2を形成した後、誘電体層11,13の焼成を行っていることから、電極層12については、誘電体層13で覆われた第1の領域12aと、誘電体層13から露出した第2の領域12bを互いに異なる環境下で加熱される。そして、本実施形態においては、電極層12,14の材料としてニッケル(Ni)を主成分とし、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、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た少なくとも一種類の元素を添加するとともに、導電性基板10を300℃以上、900℃以下、典型的には400℃程度に維持した状態で誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14の成膜を行っていることから、焼成工程において、第1の領域12aにおけるボイドの形成を促進することができるとともに、第2の領域12bにおけるボイドの形成を抑制することが可能となる。 As described above, in the method for manufacturing the thin-film capacitor 1 according to the present embodiment, after forming the openings A1 and A2 in the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14, the dielectric layer is formed. Since 11 and 13 are fired, the electrode layer 12 has a first region 12a covered with the dielectric layer 13 and a second region 12b exposed from the dielectric layer 13 under different environments. Is heated in. Then, in the present embodiment, nickel (Ni) is a main component as a material of the electrode layers 12 and 14, and platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhenium (Re), palladium (Pd), iridium (Ir), At least one element selected from the group consisting of tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), and silver (Ag) is added, and the conductive substrate 10 is typically 300° C. or higher and 900° C. or lower, typically Specifically, since the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 are formed while being maintained at about 400° C., voids in the first region 12a are formed in the firing step. The formation can be promoted and the formation of voids in the second region 12b can be suppressed.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that it is included in the range.

例えば、上記実施形態による薄膜コンデンサ1は、2層の誘電体層11,13と2層の電極層12,14が交互に積層された構造を有しているが、誘電体層及び電極層の層数がこれに限定されるものではない。また、基板を導電性材料によって構成することも必須ではない。 For example, the thin-film capacitor 1 according to the above embodiment has a structure in which the two dielectric layers 11 and 13 and the two electrode layers 12 and 14 are alternately laminated. The number of layers is not limited to this. Further, it is not essential that the substrate is made of a conductive material.

図4及び図5に示した工程を実際に行うことにより、電極層12に発生するボイドVの有無及び数について評価した。電極層12を構成する金属材料の組成および電極層12の膜厚については、サンプル毎に異なる組み合わせとした。誘電体層11、電極層12、誘電体層13および電極層14の成膜は、いずれのサンプルにおいても400℃程度に維持した状態でスパッタリング法によって行った。 By actually performing the steps shown in FIGS. 4 and 5, the presence and number of voids V generated in the electrode layer 12 were evaluated. The composition of the metal material forming the electrode layer 12 and the film thickness of the electrode layer 12 were set to different combinations for each sample. The film formation of the dielectric layer 11, the electrode layer 12, the dielectric layer 13, and the electrode layer 14 was performed by the sputtering method while maintaining the temperature at about 400° C. in all the samples.

結果を表1に示す。第1の領域12aについては、2個以上のボイドVが存在する場合を○、1個のボイドVが存在する場合を△、ボイドVが存在しない場合を×と評価した。一方、第2の領域12bについては、ボイドVが存在しない場合を○、1個のボイドVが存在する場合を△、2個以上のボイドVが存在する場合を×と評価した。 The results are shown in Table 1. Regarding the first region 12a, the case where two or more voids V exist is evaluated as ◯, the case where one void V exists is evaluated as Δ, and the case where no void V exists is evaluated as x. On the other hand, regarding the second region 12b, the case where the void V does not exist was evaluated as ◯, the case where one void V existed was evaluated as Δ, and the case where two or more voids V existed was evaluated as x.

Figure 2020088260
Figure 2020088260

表1に示すように、白金(Pt)の添加量が25at%以下であるサンプル1〜14においては、第1の領域12aに2個以上のボイドVが発生し、これにより応力が十分に解放されたが、白金(Pt)の添加量が30at%であるサンプル15においては、第1の領域12aに発生したボイドVの数が1個となり、白金(Pt)の添加量が35at%であるサンプル16においては、第1の領域12aにボイドVが発生しなかった。 As shown in Table 1, in Samples 1 to 14 in which the amount of platinum (Pt) added was 25 at% or less, two or more voids V were generated in the first region 12a, and the stress was sufficiently released. However, in Sample 15 in which the amount of platinum (Pt) added is 30 at %, the number of voids V generated in the first region 12 a is one, and the amount of platinum (Pt) added is 35 at %. In sample 16, no void V was generated in the first region 12a.

一方、白金(Pt)の添加量が12at%以上であるサンプル7〜16においては、第2の領域12bにボイドVが発生しなかった。また、白金(Pt)の添加量が10at%であり、且つ、膜厚が500nmであるサンプル6においても、第2の領域12bにボイドVが発生しなかった。これに対し、白金(Pt)の添加量が5at%以下であるサンプル1〜4や、白金(Pt)の添加量が10at%であり、且つ、膜厚が200nmであるサンプル5においては、第2の領域12bに1個以上のボイドVが発生した。 On the other hand, in Samples 7 to 16 in which the amount of platinum (Pt) added was 12 at% or more, no void V was generated in the second region 12b. Further, in Sample 6 in which the amount of platinum (Pt) added was 10 at% and the film thickness was 500 nm, no void V was generated in the second region 12b. On the other hand, in Samples 1 to 4 in which the amount of platinum (Pt) added is 5 at% or less, and in Sample 5 in which the amount of platinum (Pt) added is 10 at% and the film thickness is 200 nm, One or more voids V were generated in the second region 12b.

このように、第1の領域12aにボイドVを十分に発生させるためには、ニッケル(Ni)に添加する白金(Pt)の量を抑える必要がある一方、第2の領域12bにおけるボイドVの発生を防止するためには、ニッケル(Ni)に添加する白金(Pt)の量を増やす必要があることが理解できる。具体的には、白金(Pt)の添加量を10at%以上、25at%以下とすることにより、第1の領域12aにボイドVを十分に発生させつつ、第2の領域12bにおけるボイドVの発生を防止することが可能となる。 Thus, in order to sufficiently generate the void V in the first region 12a, it is necessary to suppress the amount of platinum (Pt) added to nickel (Ni), while the void V in the second region 12b is reduced. It can be understood that it is necessary to increase the amount of platinum (Pt) added to nickel (Ni) in order to prevent the generation. Specifically, by setting the addition amount of platinum (Pt) to 10 at% or more and 25 at% or less, the void V is sufficiently generated in the first region 12a, while the void V is generated in the second region 12b. Can be prevented.

ここで、白金(Pt)の添加量が10at%である場合、第2の領域12bにおけるボイドVの有無は、電極層12の膜厚に依存する。つまり、本実施例では、白金(Pt)の添加量が10at%である場合、電極層12の膜厚が500nmであれば第2の領域12bにボイドVが形成されず、電極層12の膜厚が20nmであれば第2の領域12bに1個のボイドVが形成されるという結果が得られている。 Here, when the amount of platinum (Pt) added is 10 at %, the presence or absence of the void V in the second region 12 b depends on the film thickness of the electrode layer 12. That is, in the present embodiment, when the amount of platinum (Pt) added is 10 at %, the void V is not formed in the second region 12 b when the film thickness of the electrode layer 12 is 500 nm, and the film of the electrode layer 12 is not formed. The result is that one void V is formed in the second region 12b when the thickness is 20 nm.

図11は、第1の領域12aにボイドVが形成される条件および第2の領域12bにボイドVが形成されない条件を示すグラフであり、横軸はニッケル(Ni)に添加する白金(Pt)の量を示し、縦軸は電極層12の膜厚を示している。■印で示すプロット点は、第1の領域12aにボイドVが形成される上限値を示し、◆印で示すプロット点は、第2の領域12bにボイドVが形成されない下限値を示している。そして、曲線Hは■印で示すプロット点の近似曲線であり、曲線Lは◆印で示すプロット点の近似曲線である。このため、曲線Hを超える条件では第1の領域12aにボイドVが形成されなくなる一方、曲線Lを下回る条件では第2の領域12bにボイドVが発生する。したがって、第1の領域12aにボイドVが形成され、且つ、第2の領域12bにボイドVが形成されないようにするためには、ニッケル(Ni)に添加する白金(Pt)の量と電極層12の膜厚を図11に示す条件Mの範囲に設定する必要があることが分かる。 FIG. 11 is a graph showing a condition that the void V is formed in the first region 12a and a condition that the void V is not formed in the second region 12b, and the horizontal axis represents platinum (Pt) added to nickel (Ni). And the vertical axis represents the film thickness of the electrode layer 12. The plot points indicated by (3) indicate the upper limit value at which the void V is formed in the first area 12a, and the plot points indicated by (♦) indicate the lower limit value at which the void V is not formed in the second area 12b. .. The curve H is an approximate curve of the plot points indicated by ▪, and the curve L is an approximate curve of the plot points indicated by ◆. Therefore, the void V is not formed in the first region 12a under the condition of exceeding the curve H, while the void V is generated in the second region 12b under the condition of exceeding the curve L. Therefore, in order to prevent the formation of the void V in the first region 12a and the formation of the void V in the second region 12b, the amount of platinum (Pt) added to nickel (Ni) and the electrode layer It is understood that it is necessary to set the film thickness of 12 within the range of the condition M shown in FIG.

1 薄膜コンデンサ
2 容量構造体
3 再配線構造体
10 導電性基板
11,13 誘電体層
12,14 電極層
12a 第1の領域
12b 第2の領域
20 パッシベーション層
21 第1絶縁層
22 第2絶縁層
31〜33 第1配線層
41〜43 第2配線層
51〜53 端子
A1,A2,B1〜B3,C1〜C3 開口部
V,V1,V2 ボイド
V3 窪み
1 Thin Film Capacitor 2 Capacitance Structure 3 Rewiring Structure 10 Conductive Substrates 11, 13 Dielectric Layers 12, 14 Electrode Layer 12a First Region 12b Second Region 20 Passivation Layer 21 First Insulating Layer 22 Second Insulating Layer 31-33 1st wiring layers 41-43 2nd wiring layers 51-53 Terminals A1, A2, B1-B3, C1-C3 Openings V, V1, V2 Void V3 Recess

Claims (5)

少なくとも第1の電極層を含む複数の電極層と、少なくとも第1及び第2の誘電体層を含む複数の誘電体層が交互に積層されてなる薄膜コンデンサであって、
前記第1の電極層は、一方の表面が前記第1の誘電体層で覆われ、他方の表面が前記第2の誘電体層で覆われた第1の領域と、一方の表面が前記第1の誘電体層から露出し、他方の表面が前記第2の誘電体層で覆われた第2の領域を有し、
前記第2の領域に含まれるボイドの形成密度は、前記第1の領域に含まれるボイドの形成密度よりも低いことを特徴とする薄膜コンデンサ。
A thin film capacitor comprising a plurality of electrode layers including at least a first electrode layer and a plurality of dielectric layers including at least first and second dielectric layers,
The first electrode layer has a first region in which one surface is covered with the first dielectric layer and the other surface is covered with the second dielectric layer, and one surface is the first region. A second region exposed from one dielectric layer and the other surface covered with the second dielectric layer;
The thin film capacitor, wherein the void formation density included in the second region is lower than the void formation density included in the first region.
前記第2の領域には、前記第1の電極層を貫通するボイドが含まれていないことを特徴とする請求項1に記載の薄膜コンデンサ。 The thin film capacitor according to claim 1, wherein the second region does not include a void penetrating the first electrode layer. 前記複数の電極層は、ニッケル(Ni)を主成分とし、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、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た少なくとも一種類の元素が添加されていることを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜コンデンサ。 The plurality of electrode layers contain nickel (Ni) as a main component, and platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhenium (Re), palladium (Pd), iridium (Ir), tungsten (W), chromium (Cr). 3. The thin film capacitor according to claim 1, wherein at least one element selected from the group consisting of, tantalum (Ta), and silver (Ag) is added. 前記複数の電極層は、ニッケル(Ni)を主成分とし、10at%以上、25at%以下の白金(Pt)が添加さ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。 4. The thin film capacitor according to claim 3, wherein the plurality of electrode layers contain nickel (Ni) as a main component, and platinum (Pt) of 10 at% or more and 25 at% or less is added. 複数の電極層と複数の誘電体層を交互に成膜する第1の工程と、
前記複数の誘電体層の少なくとも一つに開口部を設けることによって、前記複数の電極層に含まれる所定の電極層の一部を露出させる第2の工程と、
前記第2の工程を行った後、前記複数の誘電体層を焼成する第3の工程と、を備え、
前記第1の工程は、300℃以上、900℃以下に維持した状態で前記複数の電極層及び前記複数の誘電体層の成膜を行うことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
A first step of alternately depositing a plurality of electrode layers and a plurality of dielectric layers;
A second step of exposing a part of a predetermined electrode layer included in the plurality of electrode layers by providing an opening in at least one of the plurality of dielectric layers;
A third step of firing the plurality of dielectric layers after performing the second step,
The first step is a method of manufacturing a thin film capacitor, wherein the plurality of electrode layers and the plurality of dielectric layers are formed while being maintained at 300° C. or higher and 900° C. or lower.
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