JP5111745B2 - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

コンデンサ及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5111745B2
JP5111745B2 JP2005243180A JP2005243180A JP5111745B2 JP 5111745 B2 JP5111745 B2 JP 5111745B2 JP 2005243180 A JP2005243180 A JP 2005243180A JP 2005243180 A JP2005243180 A JP 2005243180A JP 5111745 B2 JP5111745 B2 JP 5111745B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
dielectric layer
opening
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005243180A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007059624A (ja
Inventor
良樹 山西
宗生 原田
高広 北野
達三 川口
良浩 廣田
欣司 山田
智隆 篠田
勝弥 奥村
秀一 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2005243180A priority Critical patent/JP5111745B2/ja
Priority to US11/508,141 priority patent/US8247289B2/en
Priority to TW095131127A priority patent/TW200733302A/zh
Priority to CNA2006101099255A priority patent/CN1959964A/zh
Priority to EP06017631A priority patent/EP1758151A3/en
Publication of JP2007059624A publication Critical patent/JP2007059624A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5111745B2 publication Critical patent/JP5111745B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/228Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33Thin- or thick-film capacitors 
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/162Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818Bonding techniques
    • H01L2224/81801Soldering or alloying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01029Copper [Cu]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01056Barium [Ba]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01072Hafnium [Hf]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01074Tungsten [W]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/014Solder alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30105Capacitance
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09509Blind vias, i.e. vias having one side closed
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/096Vertically aligned vias, holes or stacked vias
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10378Interposers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/002Etching of the substrate by chemical or physical means by liquid chemical etching

Description

本発明は、コンデンサとその製造方法に関する。
従来、ノイズ等を抑制し、半導体集積回路装置等を安定して動作させる目的で、コンデンサを半導体集積回路素子の電極端子と接地端子との間に接続することが行われている。また、このようなコンデンサを半導体チップと配線基板の間又は半導体チップの層間の接続配線を形成する中継用基板として利用されるインターポーザ内に形成する技術も開発されている(例えば、特許文献1)。
特開2005−123250号公報
特許文献1に開示された技術では、誘電体層をパターニングした後に、誘電体層の上面に上部電極を形成し、コンデンサ(キャパシタ)を形成する。従って、誘電体層をパターニングする際、誘電体層上にフォトレジストパターンを形成するため、フォトレジストに含まれる不純物が誘電体層中に拡散してしまい、誘電体層の品質が劣化する問題がある。また、フォトレジストを除去する際に、誘電体層全体がエッチング液に曝され、誘電体層の表面が荒れる等の問題がある。
このような原因により、特許文献1に開示された技術では、誘電体層の品質が劣化し、漏れ電流の発生、誘電損失の増加、静電容量の低下、経年劣化が早くなる等、製造されるコンデンサの品質が低下する問題がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、高品質なコンデンサとその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るコンデンサは、
基板と、
前記基板の一方の主面に形成された下部電極と、
前記基板の一方の主面に、前記下部電極から絶縁されて形成された引き出し電極層と、
少なくとも前記下部電極を覆うように形成され、前記下部電極を覆う領域とは異なる領域であって前記引き出し電極層の上に形成された開口部を備える誘電体層と、
少なくとも一部が前記誘電体層を介して前記下部電極と対向するように前記誘電体層上に形成された上部電極と、
前記基板の前記引き出し電極層に対応する位置に形成され、前記基板の一方の主面から他方の主面まで接続するコンタクトホールと、を備え、
前記上部電極は、前記誘電体層上に形成され、前記誘電体層の前記開口部と平面視して重なるように形成された開口部を備える第1の層と、該第1の層上及び前記誘電体層の前記開口部の内壁及び該第1の層の該開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部を介して露出する前記引き出し電極層とを覆うように形成された第2の層と、を備え、
前記第1の層と前記第2の層とは異なる材料から形成され、
前記上部電極の前記第2の層の上に絶縁層が形成されることを特徴とする。
前記上部電極の前記第2の層は、前記誘電体層の前記開口部の内壁全面を覆うように形成されてもよい。
前記基板の他方の主面に前記上部電極に接続される電極パッドが形成され、
前記誘電体層の前記開口部は、該電極パッドが形成された領域に平面視して重なるように形成されてもよい。
前記電極パッドが形成される領域に平面視して重なるように、前記上部電極の第2の層上に前記上部電極の接続電極が形成されてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点にかかるコンデンサの製造方法は、
基板の一方の主面上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記基板の一方の主面上に引き出し電極層を形成する引き出し電極層形成工程と、
少なくとも前記下部電極を覆うように誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
少なくとも一部が前記誘電体層を介して前記下部電極と対向するように前記誘電体層上に上部電極の第1の層を形成する第1の層形成工程と、
前記第1の層のうち前記誘電体層を介して前記下部電極と対向しない領域であって前記引き出し電極層に対向する領域に開口部を形成する開口部形成工程と、
前記第1の層をマスクとして用いて、前記第1の層の開口部を介して前記引き出し電極層の上の前記誘電体層に開口部を形成する誘電体層開口部形成工程と、
前記上部電極の第1の層上、前記第1の層の開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部の底面を覆うように、前記上部電極の第2の層を形成する第2の層形成工程と、
前記上部電極の前記第2の層の上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記基板の前記引き出し電極層に対応する位置に、前記基板の一方の主面から他方の主面まで接続するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
を備えることを特徴とする。
前記第2の層形成工程では、前記誘電体層の前記開口部の内壁全面を覆うように前記第2の層を形成してもよい。
前記開口部形成工程では、前記上部電極の前記第1の層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第1の層をエッチングし、前記第1の層の前記開口部を形成し、
前記上部電極の前記第1の層を、前記誘電体層内に該レジストパターンに含まれる不純物が拡散することを防ぐバリアとして機能させてもよい。
前記誘電体層開口部形成工程で、前記誘電体層上に形成された前記上部電極の前記第1の層をマスクとして、第1の層により前記誘電体層を保護しつつ前記誘電体層の前記開口部をエッチング液を用いて形成してもよい。
前記絶縁層形成工程では、前記第2の層により前記誘電体層を有機溶剤又は現像液から保護してもよい
本発明によれば、上部電極を2層構造とすることによって、高品質なコンデンサ及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態に係るコンデンサ及びその製造方法について図面を参照して説明する。本実施の形態では、特にコンデンサがインターポーザ内に形成される場合を例に挙げて説明する。
本発明の実施の形態に係るコンデンサ10は、例えば図1に示すようにインターポーザ30内に形成される。インターポーザ30は、図2に模式的に示すように、半導体パッケージ(チップ)50と回路基板70との間に配置され、半導体パッケージ50の電源端子Tv、接地端子Tg、複数の信号端子Tsを、それぞれ、接続導体Iv、Ig、Isにより、回路基板70の電源ラインLv、接地ラインLg、複数の信号ラインLsに接続すると共に半導体パッケージ50の電源端子Tvと接地端子Tgの間に電源ノイズ低減用のコンデンサC(コンデンサ10)を接続する装置である。
図3に平面図で模式的に示すように、半導体パッケージ50の各接続端子、インターポーザ30の上下の各接続端子、及び回路基板70の各配線の接続パッドは、相対的に同一の位置に配置されており、水平方向の位置合わせを行って重ねて載置することにより、半導体パッケージ50の各接続端子と回路基板70の対応する接続パッドとがインターポーザ30を介して接続される。なお、回路基板70とインターポーザ30の間の空隙、及びインターポーザ30と半導体パッケージ50の間の空隙には、適宜、樹脂などの充填材が充填される。
次に、コンデンサ10及びこれを備えるインターポーザ30の構造を説明する。
図1は、インターポーザ30の断面構成を示すもので、図3に示す平面図のI−I線での断面に相当する。図示するように、インターポーザ30は、コンデンサ10と、引出用電極層13bと、配線16v、16gと、絶縁膜17と、電極パッド18g、18vと、金属層19g、19vと、バンプ20g、20vと、絶縁層21と、金属層22g、22vと、電極パッド23g、23vと、を備える。コンデンサ10は、基板11と、酸化膜12と、下部(下層)電極13aと、誘電体層14と、上部電極15a〜15dと、から構成される。
基板11は、例えばシリコン単結晶から構成される。基板11は、例えば50μm程度の厚みを備え、このインターポーザ10全体を支持する。
酸化膜12は、基板11の上主面全面に形成され、基板11と下部電極13a、引出用電極層13bとの間を絶縁する。絶縁膜12は、例えば、基板11の上主面全体に形成された厚さ100nm〜300nm程度のシリコン酸化膜(SiO)から構成される。なお、酸化膜12はシリコン酸化膜に限らず、絶縁体であればいずれを用いることも可能である。
下部電極13aは、金属等の導電体から形成され、具体的に例えば白金(Pt)等から形成される。また、下部電極13aは、酸化膜12上のコンデンサCの形成領域及び接地接続用導体Ig形成領域に形成され、該コンデンサCの下部電極として機能し、接地用の電極パッド23gに電気的に接続される。
引出用電極層13bは、金属等の導電体から形成され、具体的に例えば白金(Pt)等から形成される。また、引出用電極層13bは、酸化膜12上の電源接続用導体Iv形成領域に、下部電極13aから絶縁して形成される。引出用電極層13bは、上部電極15aの開口部61v及び誘電体層14の開口部62vを介して、上部電極15bに接続され、コンデンサCの上部電極を電源電圧用の電極パッド23vに接続する機能を有する。
誘電体層14は、常温で高い比誘電率を備える誘電体、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)から構成され、コンデンサの容量を大きくするための誘電体層として機能する。誘電体層14は、形成するコンデンサに所望の容量を確保し、且つ、必要な耐圧を確保できる厚み、例えば250nmの厚みに形成される。また、誘電体層14は、接続用導体Iv、Igに対応する領域に開口部61gと61vとをそれぞれ備える。
上部電極15a〜15dは、誘電体層14との密着性が良好な導電体等から形成され、例えばニッケル(Ni)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等から形成される。また上部電極15a〜15dは、それぞれ例えば100nmの厚みに形成される。
上部電極15aは、誘電体層14上のコンデンサの形成領域に下部電極13aと対向して形成され、貫通電極形成領域に開口部62vを備える。上部電極15bは、上部電極15a上を覆い、上部電極15aの開口部62v及び誘電体層14の開口部61vの内壁全体を覆うように形成される。また、上部電極15bは、引出用電極層13bに接続されるように形成される。上部電極15a及び15bは、電源電極に電気的に接続されており、接地電極に接続された下部電極13aと、下部電極13aとの間に形成された誘電体層14と、コンデンサを構成する。
上部電極15cは、誘電体層14上の電源用の接続導体Ig形成領域に形成されており、誘電体層14の貫通孔61vに連通する開口部62gを備える。上部電極15dは、上部電極15cを覆い、上部電極15cの開口部62g及び誘電体層14の開口部61gの内壁全体を覆うように形成される。また、上部電極15dは、下部電極13bに接続されるように形成される。
後述するように、上部電極15a及び15cは誘電体層14を形成する際のバリア及びマスクとして機能するため、高品質な誘電体層14を形成することができる。また、上部電極15b及び15dは、それぞれ開口部61v、62v、61g、62gの内壁全体を覆うように形成されており、詳細に後述するように絶縁層17を形成する際、誘電体層14が有機溶剤、フォトレジスト工程によって荒れることを防ぐことができる。
金属膜16v、16gは、導電体、例えばニッケル(Ni)から形成される。
金属膜16vは、誘電体層14の開口部61v及び上部電極15aの開口部62vを覆うように形成された上部電極15bと、絶縁膜17の開口部63vと、開口部63v近傍の絶縁膜17上面と、を覆うように形成される。金属膜16gも同様に上部電極15dと、開口部63gと、開口部63g近傍の絶縁膜17上面と、を覆うように形成される。
絶縁膜17は、感光型絶縁膜から構成され、上部電極15b、15d上に形成される。また、絶縁膜17は、開口部61v、61g及び開口部62v、62gに対応する領域にそれぞれ開口部63v、63gを備え、開口部の内壁にそれぞれ金属膜16v、16gが形成される。
電極パッド18vは、導電体から形成され、例えばニッケルから形成される。電極パッド18vは、金属膜16vを介して開口部61v、62v、63vとを充填し、且つ絶縁膜17の上面に形成された金属膜16vを覆うように形成される。また、電極パッド18vは、電源電極側の電極パッドとして機能する。電極パッド18v上には、例えば金(Au)からなる金属層19vが形成される。金属層19vは、電極パッド18vを腐食から保護するため形成される。なお、金属層19v上には、半田層からなるバンプ20vが形成される。
電極パッド18gも電極パッド18vと同様に、導電体から形成され、例えばニッケルから形成される。電極パッド18gは、金属膜16gを介して開口部61g、62g、63gとを充填し、且つ絶縁膜17の上面に形成された金属膜16gを覆うように形成される。電極パッド18gは、接地電極側の電極パッドとして機能する。また、電極パッド18g上には、例えば金(Au)からなる金属層19gが形成される。なお、金属層19g上には、半田層からなるバンプ20gが形成される。
前述の基板11の接続用導体形成領域には、コンタクトホールとして機能する開口67v、67gがそれぞれ形成されている。
絶縁層21は、金属層22v、22gと、基板11とを絶縁するためのものであり、基板11の下主面及び開口部67v、67gの内壁に形成される。絶縁層21は、絶縁体、例えばポリイミドから構成される。
金属層22v、22gは、導電体、例えばニッケル(Ni)から形成される。金属層22vは、基板11の開口部67v上に形成された絶縁層21を覆うように形成され、金属層22gは、開口部67g上に形成された絶縁層21を覆うように形成される。
電極パッド23v、23gは、抵抗値の低い金属、例えば銅等から構成され、それぞれ、開口部67v、67gを充填するように形成される。電極パッド23v及び23gは、それぞれ半導体パッケージ50に形成された電源端子Tv、接地端子Tgに接続される。
このように、本実施の形態のコンデンサ10は、詳細に後述するように2層から構成される上部電極15a〜15dを備えることによって、誘電体層14内にレジストパターンに含まれる不純物が拡散する、フォトリソグラフィ工程の現像液、有機溶剤等により誘電体層14表面が荒れる等を防ぐことができ、高品質の誘電体層14を備える。従って、高品質なコンデンサ10を提供することができる。
次に、上記構成を有するコンデンサ10の製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下に記載する製造方法は一例であって、同様の結果物が得られるのであればこれに限られない。
まず、基板11を用意する。基板11は、例えば50μmの厚みを備えるシリコン単結晶の基板を用いる。次に、基板11の表面に付着した埃等の汚れを洗浄して除去した後、熱酸化法により基板11の表面を酸化させ、図4(a)に示す、例えば100nm〜300nmの厚みを有する酸化膜12を形成する。
次に、フォトリソグラフィ等により、図4(b)に示すように酸化膜12上の下部電極13a及び引出用電極層13bを形成しない領域に、レジストパターン81を形成する。次に、レジストパターン81及び酸化膜12の上面に、スパッタによって白金(Pt)を比較的薄く、例えば30nm程度に堆積させ、白金層71を形成する。
次に、レジストパターン81をエッチング液で除去する。これによって、図4(c)に示すように、レジストパターン81上の白金層71も除去される。即ち、リフトオフ法により、下部電極13a及び引出用電極層13bを酸化膜12上に形成する。
次に、酸化膜12、下部電極13a及び引出用電極層13b上に、チタン酸バリウム液をスピンコート法等によって塗布し、続いて例えば250℃で仮焼成する。更に、例えば750℃で60分焼成し、厚さ250μm程度のチタン酸バリウム層72を形成する。
次に、誘電体層14上にスパッタによって、例えばニッケルを厚さ100nm程度に堆積し、第1ニッケル層74を形成する。続いて、図4(d)に示すように、電源用接続導体Ivと接地用接続導体Ig形成領域に開口を有するレジストパターン82をフォトリソグラフィ等により第1ニッケル層74上に形成する。
次に、図5(e)に示すようにレジストパターン82をマスクとして、第1ニッケル層74の電極パッド18v及び18gに対応する領域をエッチング液によりエッチングして除去する。このエッチング液は、第1ニッケル層74のみをエッチングし、チタン酸バリウム層72はエッチングしないものが好ましく、例えば塩化第二鉄(FeCl)液を用いる。これにより、開口部62v及び62gが形成される。
次に、レジストパターン82を除去する。続いて、第1ニッケル層74をマスクとして、開口部を介して露出するチタン酸バリウム層72を、例えば希フッ酸(HF)を用いてエッチングして除去する。これにより、図5(f)に示すように誘電体層14の開口部61v及び61gが、開口部62v、62gに対して自己整合的に形成される。なお、第1ニッケル層74をマスクとして利用することによって、チタン酸バリウム層72上に更にレジストパターンを形成する必要がなく工程を増加させることがなく、且つチタン酸バリウム層72にレジストパターンに含まれる不純物が拡散する、現像液等で表面が荒れる等、誘電体層14に生じる不良を防ぐことができる。なお、この工程においてレジストパターン82を除去するのは、チタン酸バリウム層72をエッチングした後でも構わない。
続いて、スパッタによって第1ニッケル層74上及びコンタクトホール(開口部61v、61g、62v、62g)の内壁全体を覆うように、例えば厚さ100nm程度にニッケルを堆積させ、図5(g)に示すように第2ニッケル層75を形成する。
次に、フォトリソグラフィ等によって第2ニッケル層75上にレジストパターンを形成した後、レジストパターンをマスクとして塩化第二鉄液等を用いて図6(h)に示すようにエッチングを行い、開口部69及び開口部70を形成する。これにより、上部配線15aと15b、上部配線15cと15dが形成される。
次に、レジストパターンをアッシング等で除去し、続いて、上部配線15b、15d上及び、開口部69、開口部70を充填するように感光型の絶縁膜17を形成する。この際、誘電体層14の側面(開口部61v、61g)は上部電極15b及び15dにそれぞれ覆われているため、絶縁膜17を形成する際の有機溶剤、フォトリソグラフィ工程の現像液等によって誘電体層14の側面が荒れることを防ぐことができる。
次に、絶縁膜17の開口部63v、開口部63vを介して露出する上部電極15b、絶縁膜17の開口部63g、開口部63gを介して露出する上部電極15d、絶縁膜17上にニッケルをスパッタによって堆積させ、パターニングすることによって図6(h)に示すように金属膜16v、16gを形成する。
続いて、メッキによって電極パッド18v及び18gを形成する。なお、電極パッド18vは、開口部63vを充填するように形成され、電極パッド18gは、開口部63gを充填するように形成される。続いて、メッキ等により電極パッド18v及び18g上に、それぞれ金(Au)からなる金属層19v及び19gを形成する。次に、金属層19v及び19g上に、それぞれ半田層を形成し、バンプ20v及び20gを形成する。
続いて、基板11の下面の電極パッド23v及び23gが形成される領域に対応してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、等方性エッチングにより例えば略円錐状に開口部67v、67gを形成する。
次に、それぞれの開口部67v、67gの表面と、基板11の下面を覆うように、ポリイミドからなる絶縁層21を形成する。次に、開口部67v及び67g上に形成された絶縁層21上に、スパッタ等によりニッケルからなる金属層22v及び22gを形成する。続いて、メッキ等により、金属層22v及び22g上に銅からなる電極パッド23v及び23gを形成する。
以上の工程から図6(i)に示すようにコンデンサ10を備えるインターポーザ30が製造される。
本実施の形態のコンデンサ10の製造方法では、チタン酸バリウム層72上に第1ニッケル層74を形成し、第1ニッケル層74上にレジストパターン82を形成する。続いて第1ニッケル層74に開口部61v、61gを形成した上で、レジストパターン82を除去し、第1ニッケル層74をマスクとして、チタン酸バリウム層72をエッチングし、誘電体層14を形成する。従って、第1ニッケル層74(上部電極15a、15c)によって、レジストパターン82に含まれる不純物が誘電体層14内に拡散することを防ぐことができる。また、第1ニッケル層74をマスクとしてエッチングすることができるため、誘電体層14を形成するために、チタン酸バリウム層72上にレジストパターンを形成する必要がないため、製造工程数が増加せず、更に誘電体層14がフォトリソグラフィ工程の現像液等によって荒れることを防ぐことができる。
更に、マスクとして用いた第1ニッケル層74を上部電極15a、15cとして利用することによって、マスクを剥離する工程が不要となり工程数の減少を図ることができる。また、マスクの剥離等の工程が不要なため、上部電極15a及び15cと、誘電体層14との界面を良好に保つことができ、コンデンサ10の品質が更に向上する。
更に、本実施の形態のコンデンサ10の製造方法では、誘電体層14の開口部内に第2ニッケル層(上部電極15b、15d)を形成することによって、絶縁層17を形成する際の有機溶剤、フォトリソグラフィ工程の現像液等から誘電体層14の側面(開口部61v、61g)を保護することができる。
このように本実施の形態によれば、高品質なコンデンサ10が製造される。
本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な修正及び応用が可能である。
本実施の形態では、コンデンサ10がインターポーザ30内に形成される場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。
また、上述した実施の形態では上部電極15a〜15dを、2層から構成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られず3層以上から構成することも可能である。また、上部電極はそれぞれ同一の材料によって形成される必要はなく、異種材料を組み合わせても良い。
本発明の実施の形態に係るコンデンサを備えるインターポーザの構成例を示す断面図である。 図1に示すインターポーザの機能を説明するための図である。 図1に示すインターポーザと回路基板と半導体パッケージの各電極の位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係るコンデンサの製造方法を示す図である。 本発明の実施の形態に係るコンデンサの製造方法を示す図である。 本発明の実施の形態に係るコンデンサの製造方法を示す図である。
符号の説明
10 コンデンサ
11 半導体基板
12 酸化膜
13a 下部電極
13b 引出用電極層
14 誘電体層
15a〜15d 上部電極
16v、16g 金属膜
17 絶縁膜
18g、18v、23g、23v 電極パッド
19g、19v 金属層
20g、20v バンプ
21 絶縁層
22g、22v 金属層
30 インターポーザ
50 半導体パッケージ
70 回路基板

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板の一方の主面に形成された下部電極と、
    前記基板の一方の主面に、前記下部電極から絶縁されて形成された引き出し電極層と、
    少なくとも前記下部電極を覆うように形成され、前記下部電極を覆う領域とは異なる領域であって前記引き出し電極層の上に形成された開口部を備える誘電体層と、
    少なくとも一部が前記誘電体層を介して前記下部電極と対向するように前記誘電体層上に形成された上部電極と、
    前記基板の前記引き出し電極層に対応する位置に形成され、前記基板の一方の主面から他方の主面まで接続するコンタクトホールと、を備え、
    前記上部電極は、前記誘電体層上に形成され、前記誘電体層の前記開口部と平面視して重なるように形成された開口部を備える第1の層と、該第1の層上及び前記誘電体層の前記開口部の内壁及び該第1の層の該開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部を介して露出する前記引き出し電極層とを覆うように形成された第2の層と、を備え、
    前記第1の層と前記第2の層とは異なる材料から形成され、
    前記上部電極の前記第2の層の上に絶縁層が形成されることを特徴とするコンデンサ。
  2. 前記上部電極の前記第2の層は、前記誘電体層の前記開口部の内壁全面を覆うように形成されることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ。
  3. 前記基板の他方の主面に前記上部電極に接続される電極パッドが形成され、
    前記誘電体層の前記開口部は、該電極パッドが形成された領域に平面視して重なるように形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のコンデンサ。
  4. 前記電極パッドが形成される領域に平面視して重なるように、前記上部電極の第2の層上に前記上部電極の接続電極が形成されることを特徴とする請求項3に記載のコンデンサ。
  5. 基板の一方の主面上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
    前記基板の一方の主面上に引き出し電極層を形成する引き出し電極層形成工程と、
    少なくとも前記下部電極を覆うように誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
    少なくとも一部が前記誘電体層を介して前記下部電極と対向するように前記誘電体層上に上部電極の第1の層を形成する第1の層形成工程と、
    前記第1の層のうち前記誘電体層を介して前記下部電極と対向しない領域であって前記引き出し電極層に対向する領域に開口部を形成する開口部形成工程と、
    前記第1の層をマスクとして用いて、前記第1の層の開口部を介して前記引き出し電極層の上の前記誘電体層に開口部を形成する誘電体層開口部形成工程と、
    前記上部電極の第1の層上、前記第1の層の開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部の内壁及び前記誘電体層の前記開口部の底面を覆うように、前記上部電極の第2の層を形成する第2の層形成工程と、
    前記上部電極の前記第2の層の上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
    前記基板の前記引き出し電極層に対応する位置に、前記基板の一方の主面から他方の主面まで接続するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
    を備えることを特徴とするコンデンサの製造方法。
  6. 前記第2の層形成工程では、前記誘電体層の前記開口部の内壁全面を覆うように前記第2の層を形成することを特徴とする請求項に記載のコンデンサの製造方法。
  7. 前記開口部形成工程では、前記上部電極の前記第1の層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第1の層をエッチングし、前記第1の層の前記開口部を形成し、
    前記上部電極の前記第1の層は、前記誘電体層内に該レジストパターンに含まれる不純物が拡散することを防ぐバリアとして機能することを特徴とする請求項又はに記載のコンデンサの製造方法。
  8. 前記誘電体層開口部形成工程で、前記誘電体層上に形成された前記上部電極の前記第1の層をマスクとして、第1の層により前記誘電体層を保護しつつ前記誘電体層の前記開口部をエッチング液を用いて形成する、ことを特徴とする請求項乃至のいずれか1項に記載のコンデンサの製造方法。
  9. 前記絶縁層形成工程では、前記第2の層により前記誘電体層を有機溶剤又は現像液から保護することを特徴とする請求項乃至のいずれか1項に記載のコンデンサの製造方法。
JP2005243180A 2005-08-24 2005-08-24 コンデンサ及びその製造方法 Active JP5111745B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005243180A JP5111745B2 (ja) 2005-08-24 2005-08-24 コンデンサ及びその製造方法
US11/508,141 US8247289B2 (en) 2005-08-24 2006-08-23 Capacitor and manufacturing method thereof
TW095131127A TW200733302A (en) 2005-08-24 2006-08-24 Capacitor and manufacturing method thereof
CNA2006101099255A CN1959964A (zh) 2005-08-24 2006-08-24 电容器及其制造方法
EP06017631A EP1758151A3 (en) 2005-08-24 2006-08-24 Capacitor and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005243180A JP5111745B2 (ja) 2005-08-24 2005-08-24 コンデンサ及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007059624A JP2007059624A (ja) 2007-03-08
JP5111745B2 true JP5111745B2 (ja) 2013-01-09

Family

ID=37453051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005243180A Active JP5111745B2 (ja) 2005-08-24 2005-08-24 コンデンサ及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8247289B2 (ja)
EP (1) EP1758151A3 (ja)
JP (1) JP5111745B2 (ja)
CN (1) CN1959964A (ja)
TW (1) TW200733302A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7589394B2 (en) * 2007-04-10 2009-09-15 Ibiden Co., Ltd. Interposer
JP6266907B2 (ja) * 2013-07-03 2018-01-24 新光電気工業株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
CN105592639B (zh) * 2014-10-23 2019-01-25 碁鼎科技秦皇岛有限公司 电路板及其制作方法
TW202333202A (zh) * 2021-10-01 2023-08-16 美商沛思量子公司 金屬氧化物濕蝕刻方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648663A (en) * 1985-08-05 1997-07-15 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor structure having transistor and other elements on a common substrate and process for producing the same
US4804490A (en) * 1987-10-13 1989-02-14 Energy Conversion Devices, Inc. Method of fabricating stabilized threshold switching material
US6093615A (en) * 1994-08-15 2000-07-25 Micron Technology, Inc. Method of fabricating a contact structure having a composite barrier layer between a platinum layer and a polysilicon plug
JP2658899B2 (ja) * 1994-09-22 1997-09-30 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5530288A (en) * 1994-10-12 1996-06-25 International Business Machines Corporation Passive interposer including at least one passive electronic component
US5728603A (en) * 1994-11-28 1998-03-17 Northern Telecom Limited Method of forming a crystalline ferroelectric dielectric material for an integrated circuit
US6815762B2 (en) * 1997-05-30 2004-11-09 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same including spacers on bit lines
US5912044A (en) * 1997-01-10 1999-06-15 International Business Machines Corporation Method for forming thin film capacitors
SE520173C2 (sv) * 1997-04-29 2003-06-03 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande för tillverkning av en kondensator i en integrerad krets
US6178082B1 (en) * 1998-02-26 2001-01-23 International Business Machines Corporation High temperature, conductive thin film diffusion barrier for ceramic/metal systems
US6724611B1 (en) * 2000-03-29 2004-04-20 Intel Corporation Multi-layer chip capacitor
US6370012B1 (en) * 2000-08-30 2002-04-09 International Business Machines Corporation Capacitor laminate for use in printed circuit board and as an interconnector
JP4795521B2 (ja) * 2000-10-16 2011-10-19 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6958508B2 (en) 2000-10-17 2005-10-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ferroelectric memory having ferroelectric capacitor insulative film
JP4447881B2 (ja) * 2003-10-14 2010-04-07 富士通株式会社 インターポーザの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200733302A (en) 2007-09-01
US20070181928A1 (en) 2007-08-09
JP2007059624A (ja) 2007-03-08
US8247289B2 (en) 2012-08-21
CN1959964A (zh) 2007-05-09
EP1758151A2 (en) 2007-02-28
EP1758151A3 (en) 2008-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4695192B2 (ja) インターポーザ
US6278153B1 (en) Thin film capacitor formed in via
EP1143528B1 (en) Interconnect-embedded metal-insulator-metal capacitor and method of fabricating same.
JP5455352B2 (ja) 薄膜mimキャパシタ及びその製造方法
JP4922891B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007234843A (ja) 薄膜キャパシタ素子、インターポーザ、半導体装置、及び、薄膜キャパシタ素子或いはインターポーザの製造方法
US20230260697A1 (en) Thin film capacitor, its manufacturing method, and electronic circuit substrate having the thin film capacitor
JP5111745B2 (ja) コンデンサ及びその製造方法
US7072168B2 (en) Capacitor device and method of manufacturing the same
JP4425707B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007281278A (ja) 薄膜コンデンサ
US6583506B1 (en) Semiconductor device
JP4864313B2 (ja) 薄膜キャパシタ基板、その製造方法、及び、半導体装置
JP2003142590A (ja) 容量素子
JP5014530B2 (ja) キャパシタ部品
JPH0613468A (ja) 半導体装置の層間コンタクト構造およびその製造方法
JP2007201157A (ja) コンデンサ
KR20070023610A (ko) 콘덴서 및 그 제조 방법
JPH0888318A (ja) 薄膜コンデンサー及び薄膜コンデンサー内蔵基板
JP3645808B2 (ja) 薄膜電子部品およびその製法並びに基板
JP5119058B2 (ja) 薄膜キャパシタ
JPH10199886A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR0173178B1 (ko) 반도체 금속막 식각공정
JPH04188850A (ja) コンタクトホール及びその製造方法
JPH10154878A (ja) 薄膜コンデンサ内蔵基板及びその製造法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080818

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20081010

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20081010

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120717

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20120717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120718

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120925

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121010

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5111745

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250