JP5344197B2 - 誘電体薄膜素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体薄膜素子及びその製造方法に関する。
近年、薄膜コンデンサやアンチヒューズ素子等の誘電体薄膜素子の研究が盛んになってきている。誘電体薄膜素子は、誘電体層と、誘電体層に対向する上下の電極層とを有する容量部を備えており、小型化、薄型化することが可能である。しかし、誘電体薄膜素子の容量部は水分の浸入により特性が劣化するおそれがある。そのため、耐湿性を向上させるために、様々な構造の誘電体薄膜素子が提案されている。
例えば特許文献１では、図８のように、基板１０１上に形成されており、誘電体層１０２と、下部電極層１０３と、上部電極層１０４と、を有する容量部を備えた誘電体薄膜素子が開示されている。そして、容量部の端部は、無機物又は樹脂からなる絶縁保護層１０５で被覆されている。また、絶縁保護層１０５は金属薄膜１０６で被覆されている。この絶縁保護層１０５と金属薄膜１０６の積層構造により、外部からの水分の浸入を遮断することができるとしている。
しかし、特許文献１の構成では、絶縁保護層１０５と基板１０１の密着性が低いという問題があった。そのため、外部応力により絶縁保護層１０５が剥離する場合や、絶縁保護層１０５と基板１０１との間に空隙等の欠陥が生じる場合があった。そのため、誘電体薄膜素子の初期特性が劣化するおそれがあった。また、初期特性は満足したとしても、欠陥から水分が浸入して、信頼性試験後に特性が劣化するおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、耐湿性が高く特性劣化の小さい誘電体薄膜素子を提供することを目的とする。
本発明に係る誘電体薄膜素子は、基板と、前記基板の一方の主面の上に形成されている密着層と、前記密着層上に形成されている下部電極層と、前記下部電極層上に形成されている誘電体層と、前記誘電体層上に形成されている上部電極層と、を有する容量部と、前記容量部を被覆するように形成されている保護層と、を備える誘電体薄膜素子において、前記密着層の端部が前記保護層から露出し、前記保護層は複数層の構造からなる無機保護層を有し、前記無機保護層の少なくとも１層はＳｉＮ X 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ 2 を含み、前記保護層の端部の少なくとも一部に形成されている金属膜をさらに備え、前記密着層は前記金属膜と接触していることを特徴としている。
かかる場合には、保護層と基板との間に密着層が介在することとなる。したがって、保護層と基板との剥離や、保護層と基板との間の欠陥の発生を防ぐことができる。
また、金属膜の存在により、保護層と基板との間の欠陥への水分の浸入を防止することができる。
また、無機保護層が複数層の構造を有するので、リーク電流が小さくなる効果を有する。
また、金属膜の存在により、保護層と基板との間の欠陥への水分の浸入を防止することができる。
また、無機保護層が複数層の構造を有するので、リーク電流が小さくなる効果を有する。
また、本発明に係る誘電体薄膜素子では、前記保護層は無機保護層と有機保護層とを有し、前記金属膜は前記無機保護層と前記有機保護層との界面の外周部を被覆するように形成されていることが好ましい。
かかる場合には、無機保護層と有機保護層との界面の外周部からの水分の浸入を防ぐことができる。
また、本発明は、以下のように構成した誘電体薄膜素子の製造方法を提供する。
本発明に係る誘電体薄膜素子の製造方法は、基板と、前記基板の一方の主面の上に形成されている密着層と、前記密着層上に形成されている下部電極層と、前記下部電極層上に形成されている誘電体層と、前記誘電体層上に形成されている上部電極層と、を有する容量部と、前記容量部を被覆するように形成されている保護層と、前記保護層の端部の少なくとも一部に、前記保護層から露出した前記密着層と接触するように形成された金属膜と、を備える誘電体薄膜素子の製造方法であって、基板の一方の主面の上に密着層を形成する工程と、前記密着層上に、下部電極層と誘電体層と上部電極層とを有する容量部を形成する工程と、前記容量部を被覆するように、複数層の構造からなる無機保護層を有し、前記無機保護層の少なくとも１層がＳｉＮ X 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ 2 を含む保護層を形成する工程と、前記保護層と前記誘電体層を貫通する開口部を形成すると同時に、前記密着層の端部が前記保護層から露出するように、前記密着層の一部を除去する工程と、前記金属膜と、前記上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方と接続される引出電極とを同時に形成する工程と、を備えることを特徴としている。
かかる場合には、誘電体層と密着層とを同時に加工することにより、低コストで加工することが可能になる。
また、金属膜と引出電極とを同時に形成するため、誘電体薄膜素子を低コストで作製することができる。
また、金属膜と引出電極とを同時に形成するため、誘電体薄膜素子を低コストで作製することができる。
また、本発明に係る誘電体薄膜素子の製造方法では、前記誘電体層と前記密着層は同一の組成系の材料又は同一の材料で構成されていることが好ましい。
かかる場合には、誘電体層と密着層の同時加工が容易になる。
また、本発明に係る誘電体薄膜素子の製造方法では、前記密着層を形成する工程は、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液を塗布した後に加熱処理する工程を含むことが好ましい。
かかる場合には、誘電体薄膜素子を低コストで作製することができる。
また、本発明に係る誘電体薄膜素子の製造方法では、前記無機絶縁層を形成する工程は、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液を塗布した後に加熱処理する工程を含むことが好ましい。
かかる場合には、誘電体薄膜素子を低コストで作製することができる。
本発明に係る誘電体薄膜素子では、保護層と基板との間に密着層が介在することとなる。したがって、保護層と基板との剥離や、保護層と基板との間の欠陥の発生を防ぐことができる。したがって、耐湿性が高く特性劣化の小さい誘電体薄膜素子を提供することが可能となる。
[図１]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の参考形態を示す平面図である。（参考例
）
[図２]図１のＡ−Ａ断面図である。（参考例）
[図３]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図４]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図５]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図６]本発明に係る誘電体薄膜素子の一実施の形態を示す断面図である。（実験例）
[図７]従来の誘電体薄膜素子を示す断面図である。（比較例）
[図８]従来の誘電体薄膜素子を示す断面図である。
）
[図２]図１のＡ−Ａ断面図である。（参考例）
[図３]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図４]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図５]本発明の前提となる誘電体薄膜素子の製造方法の参考形態を示す断面図である。
[図６]本発明に係る誘電体薄膜素子の一実施の形態を示す断面図である。（実験例）
[図７]従来の誘電体薄膜素子を示す断面図である。（比較例）
[図８]従来の誘電体薄膜素子を示す断面図である。
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の前提となる参考例に係る誘電体薄膜素子１０の平面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
誘電体薄膜素子１０は、基板１１と、密着層１３と、容量部２０と、保護層３０と、を備えている。
基板１１の材質としては、例えばＳｉ単結晶基板（以下「Ｓｉ基板」）が挙げられる。基板１１の表面には酸化物層１２が形成されていることが好ましい。酸化物層１２は基板１１と密着層１３の相互拡散を防ぐ目的で設けられている。酸化物層１２は、例えば基板１１を熱処理することによって形成される。
密着層１３は基板１１の一方の主面の上に形成されている。密着層１３は、基板１１の酸化物層１２と下部電極層２１との密着性を確保するために形成されている。この時、密着層１３は誘電体層２２と同一の組成系の材料で構成されていることが好ましい。同一の組成系の材料とは、主たる構成要素の比率が異なる材料や、異なる微量元素を含有する材料を意味する。また、密着層１３は誘電体層２２と同一の材料で構成されていることがより好ましい。密着層１３が誘電体層２２と同一の組成系の材料や同一の材料で構成されている場合には、密着層１３と誘電体層２２とを同時に加工しやすい利点を有する。
容量部２０は下部電極層２１、誘電体層２２、上部電極層２３を有する。下部電極層２１は密着層１３上に形成されている。また、誘電体層２２は下部電極層２１上に形成されている。また、上部電極層２３は誘電体層２２上に形成されている。
下部電極層２１及び上部電極層２３には、導電性を有する金属材料が用いられる。具体的には、導電性が良好で耐酸化性に優れた高融点の貴金属が好ましい。貴金属の例としては、例えば、ＡｕやＰｔが挙げられる。
誘電体層２２には、誘電体材料が用いられる。誘電体材料の例としては、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3（以下「ＢＳＴ」という。）、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3や、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3，ＳｒＢｉ4Ｔｉ4Ｏ15等のビスマス層状化合物が挙げられる。
また、上部電極層２３の上には、無機絶縁層２４が設けられている。無機絶縁層２４は、例えば上部電極層２３と保護層３０との密着性を向上させるために設けられている。この時、無機絶縁層２４は密着層１３と同一の組成系の材料で構成されていることが好ましい。また、無機絶縁層２４は密着層１３と同一の材料で構成されていることがより好ましい。無機絶縁層２４が密着層１３と同一の組成系の材料や同一の材料で構成されている場合には、無機絶縁層２４と密着層１３を同時に加工しやすい利点を有する。
保護層３０は、容量部２０と無機絶縁層２４を被覆するように形成されている。保護層３０は、例えば容量部２０への水分の浸入を防ぐために形成されている。保護層３０は、無機保護層３１と有機保護層３３とを有する。無機保護層３１の材質の例としては、ＳｉＮx、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2が挙げられる。また、有機保護層３３の材質の例としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
本参考形態では、密着層１３の端部が保護層３０から露出している。したがって、無機保護層３１と基板１１との間に密着層１３が介在しているため、無機保護層３１と基板１１との剥離を防ぐことができる。剥離は無機保護層３１と基板１１との間の欠陥の原因ともなる。欠陥に水分が溜まると、容量部２０への水分の浸入の原因となり、特性が劣化するおそれが生じる。
外部電極４３は、引出電極４１を介して下部電極層２１と電気的に接続されている。引出電極４１は、誘電体層２２、無機保護層３１及び有機保護層３３を貫通して形成されている。そして、引出電極４１は有機保護層３３の上部に延伸されている。また、外部電極４４は、引出電極４２を介して上部電極層２３と電気的に接続されている。引出電極４２は、無機絶縁層２４、無機保護層３１及び有機保護層３３を貫通して形成されている。そして、引出電極４２は有機保護層３３の上部に延伸されている。
外部電極４３、４４は、例えば二層構造で構成されている。二層構造の材質の組合せとしては、例えばＮｉとＡｕが挙げられる。また、引出電極４１、４２は、例えば二層構造で構成されている。二層構造の材質の組合せとしては、例えばＴｉとＣｕが挙げられる。
本参考形態では、金属膜４５が保護層３０の端部の少なくとも一部に形成されている。そして、金属膜４５は密着層１３と接触していることが好ましい。すなわち、密着層１３は金属膜４５と接触する位置まで延伸している。かかる場合には、金属膜４５の存在により、保護層３０と基板１１との間の欠陥への水分の浸入を防止することができる。
また、金属膜４５は、無機保護層３１と有機保護層３３との界面の外周部を被覆するように形成されていることが好ましい。かかる場合には、無機保護層３１と有機保護層３３との界面の外周部からの水分の浸入を防ぐことができるためである。
金属膜４５は、例えば二層構造で構成されている。二層構造の材質の組合せとしては、例えばＴｉとＣｕが挙げられる。
有機絶縁層３４は、無機保護層３１及び有機保護層３３と、引出電極４１、４２と、金属膜４５と、を被覆するように形成されている。そして、外部電極４３、４４が誘電体薄膜素子１０の表面に露出するように形成されている。有機絶縁層３４の材質の例としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
なお、本参考形態においては、無機保護層３１は単層構造であるが、無機保護層３１が複数層の構造を有することが好ましい。無機保護層３１の層数が多いほど、容量部２０への水分の到達の可能性は低くなり、特性劣化もなくなると考えられるためである。
また、本参考形態では誘電体層２２は単層構造であるが、例えば静電容量を確保するために、複数の誘電体層２２と電極層が交互に設けられる構造であっても良い。
また、本参考形態において、無機絶縁層２４は例えば上部電極層２３と保護層３０との密着性を向上させるために設けられているが、無機絶縁層２４は必ずしも必要ではない。
次に、上記誘電体薄膜素子の製造方法の一例を図３〜図５に基づき詳述する 。
まず、図３（ａ）のように、基板１１を用意する。例えば、酸化物層１２として５００〜１０００ｎｍのＳｉＯ2層が形成されたＳｉ基板を用意する。ＳｉＯ2層は、例えばＳｉ基板を熱処理することにより形成される。
次に、図３（ｂ）のように、密着層１３、下部電極層２１、誘電体層２２、上部電極層２３、無機絶縁層２４を形成する。
まず、基板１１の上に、密着層１３を形成する。密着層１３としては、例えば厚さ１０〜１００ｎｍのＢＳＴ層を形成する。密着層１３は、例えば化学溶液堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；以下「ＣＳＤ」という。）法で形成される。具体的には、酸化物層が形成されたＳｉ基板の上面に、Ｂａ：Ｓｒ：Ｔｉ＝７０：３０：１００（モル比）となるように、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液をスピンコートにより塗布する。その後、ホットプレート上で３００〜４００℃で乾燥する。その後、６００〜７００℃の条件で１０〜６０分加熱処理する。
次に、密着層１３上に下部電極層２１と誘電体層２２と上部電極層２３とを有する容量部２０を形成する。まず、密着層１３上に、下部電極層２１を形成する。下部電極層２１としては、例えば厚さ１００〜５００ｎｍのＰｔ層を形成する。下部電極層２１は例えばスパッタリング法により形成される。そして、下部電極層２１上に誘電体層２２を形成する。誘電体層２２としては、例えば厚さ５０〜２００ｎｍのＢＳＴ層を、前述したＢＳＴ層と同様の方法で形成する。そして、誘電体層２２上に上部電極層２３を形成する。上部電極層２３としては、例えば厚さ１００〜５００ｎｍのＰｔ層を、前述したＰｔ層と同様の方法で形成する。
次に、容量部２０上に無機絶縁層２４を形成する。無機絶縁層２４としては、例えばＣＳＤ法により厚さ１０〜１００ｎｍのＢＳＴ層を形成する。
次に、図３（ｃ）のように、無機絶縁層２４、上部電極層２３、誘電体層２２、下部電極層２１のパターニングを行う。まず、無機保護層２４と上部電極層２３のパターニングを行う。例えば、無機保護層２４の上にレジストを塗布し、露光、現像によりレジストパターンを形成する。そして、Ａｒイオンミリング法により、所定形状にパターニングした後、アッシングによりレジストを除去する。同様の方法で、誘電体層２２と下部電極層２１をパターニングした後、レジストを除去する。この時、図３（ｃ）のように、無機保護層２４と上部電極層２３を一回でパターニングすることが可能である。また、誘電体層２２と下部電極層２１を一回でパターニングすることも可能である。この場合、ＢＳＴ層とＰｔ層とでエッチングパターンを変える場合に比べて低コストでパターニングが可能である。
次に、例えば７００〜９００℃で３０分間の熱処理を行っても良い。
次に、容量部２０と無機絶縁層２４を被覆するように保護層３０を形成する。
まず、図４（ｄ）のように、容量部２０と無機絶縁層２４とを被覆するように無機保護層３１を形成する。無機保護層３１の厚さは、例えば２００〜１０００ｎｍである。無機保護層３１は、例えばＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法やスパッタリング法により形成される。
そして、図４（ｅ）のように、無機保護層３１上に、有機保護層３３を形成する。有機保護層３３の厚さは、例えば２〜１０μｍである。有機保護層３３は、例えば感光性樹脂材料をスピンコートし、露光、現像、キュアすることにより形成される。
次に、図４（ｆ）のように、保護層３０と誘電体層２２を貫通する開口部２６を形成すると同時に、密着層１３の一部を除去する。具体的には、有機保護層３３をマスクパターンとして使用し、例えばＣＨＦ3ガスを用いて無機保護層３１をパターニングする。開口部２６は下部電極層２１の一部が露出するように形成される。この時、誘電体層２２と密着層１３は同一の組成系の材料又は同一の材料で構成されていることが好ましい。同一の組成系の材料や同一の材料の場合には、誘電体層２２と密着層１３を同時に加工しやすい利点を有するためである。
また、本参考形態では、密着層１３の一部の除去と同時に、保護層３０と無機絶縁層２４を貫通する開口部２７を形成する。開口部２７は上部電極層２１の一部が露出するように形成される。
次に、図５（ｇ）のように、引出電極４１、４２と金属膜４５を同時に形成する。例えば、マグネトロンスパッタを用いて、Ｔｉ層、Ｃｕ層を連続的に形成する。Ｔｉ層とＣｕ層は開口部の内周面と底面に沿うように形成される。
その後、レジスト塗布、露光、現像を順に行うことによりレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクにして、Ｃｕ層をＡｒイオンミリング法によりパターニングする。続いて、レジストパターンをそのまま用いて、Ｔｉ層をパターニングする。引出電極４１は、下部電極層２１と接続されるように形成される。また、引出電極４２は、上部電極層２３と接続されるように形成される。金属膜４５は保護層３０の少なくとも端部の一部を被覆するように形成される。
次に、図５（ｈ）のように、引出電極４１、４２の一部が露出するように有機絶縁層３４を形成する。例えばエポキシ樹脂をスピンコートし、露光、現像、キュアを順に行い、有機絶縁層３４を形成する。有機絶縁層の厚さは、例えば２〜１０μｍである。
最後に、図５（ｉ）のように、引出電極４１、４２の露出部分に外部電極４３、４４を形成する。具体的には、レジストパターンの開口部に、例えば無電解めっきでＮｉ層とＡｕ層を形成する。複数の誘電体薄膜素子を一枚の基板に同時に形成した場合には、個々の誘電体薄膜素子を基板からカットして取り出しても良い。このようにして誘電体薄膜素子を作製する。
なお、本発明は上記の内容に限定されるものではない。各層の厚さ、形成方法、形成条件は単なる例示である。誘電体薄膜素子の機能を損なわない範囲で任意に変更可能である。
〔実験例〕
以下のように誘電体薄膜素子を作製した。
以下のように誘電体薄膜素子を作製した。
［参考例］
参考例として、図２のような誘電体薄膜素子を作製した。
参考例として、図２のような誘電体薄膜素子を作製した。
まず、酸化物層として厚さ７００ｎｍのＳｉＯ2層が形成されたＳｉ基板を用意した。
次に、基板上に、密着層を形成した。具体的には５０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。まず、酸化物層が形成されたＳｉ基板の上面に、Ｂａ：Ｓｒ：Ｔｉ＝７０：３０：１００（モル比）となるように、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液をスピンコートにより塗布した。その後、ホットプレート上で３５０℃の条件で乾燥した。その後、６５０℃の条件で３０分加熱処理した。
次に、下部電極層として、密着層上に厚さ２００ｎｍのＰｔ層を形成した。Ｐｔ層はスパッタリング法で形成した。
次に、誘電体層、上部電極層を順に形成した。具体的には、Ｐｔ層上に、前述したＢＳＴ層と同様の方法で、厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。そしてＢＳＴ層上に、前述したＰｔ層と同様の方法で、厚さ２００ｎｍのＰｔ層を形成した。
次に、上部電極層上に無機絶縁層を形成した。具体的には、前述したＢＳＴ層と同様の方法で、厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。
次に、無機絶縁層、上部電極層のエッチングを行った。その後誘電体層、下部電極層のエッチングを行った。まず、無機絶縁層であるＢＳＴ層の上にレジストを塗布し、露光、現像によりレジストパターンを形成した。そして、Ａｒイオンミリング法により、所定形状にパターニングした。その後同様の方法で、誘電体層と下部電極層のエッチングを行った。
次に、上記の積層構造に８５０℃、３０分の熱処理を行った。
次に、無機保護層を形成した。具体的には、ＰＥＣＶＤ法により厚さ４００ｎｍのＳｉＯ2層を形成した。
そして、無機保護層上に、有機保護層を形成した。具体的には、感光性ポリイミドをスピンコートし、露光、現像、キュアすることで厚さ２μｍのポリイミド樹脂の有機保護層を形成した。
次に、有機保護層をマスクパターンとして使用し、ＣＨＦ3ガスを用いて無機保護層をパターニングした。この時、上部電極層の一部と下部電極層の一部を露出させるように開口部を形成した。それとともに、密着層の一部も同時に除去した。
次に、引出電極と金属膜を同時に形成した。具体的には、マグネトロンスパッタを用いて、Ｔｉ層（層厚１００ｎｍ）、Ｃｕ層（層厚１０００ｎｍ）を連続的に形成した。その後、レジスト塗布、露光、現像を順に行うことによりレジストパターンを形成した。そして、レジストパターンをマスクにして、Ｃｕ層をＡｒイオンミリング法によりパターニングした。続いて、レジストパターンをそのまま用いて、Ｔｉ層をパターニングした。
次に、引出電極の一部が露出するように有機絶縁層を形成した。具体的には、感光性エポキシ樹脂をスピンコートし、露光、現像、キュアを順に行うことにより、厚さ２μｍのエポキシ層を形成した。
次に、引出電極の露出部分に外部電極を形成した。レジストパターンの開口部に、無電解めっきで厚さ１μｍのＮｉ層を形成した。その上に厚さ０．０５μｍのＡｕ層を形成した。
最後に、基板をカットして、誘電体薄膜素子を取り出した。
［実験例］
実験例として、図６のような誘電体薄膜素子を作製した。図６の誘電体薄膜素子は、無機保護層が第１の無機保護層３１と第２の無機保護層３２の２層構造となっている。第１の無機保護層３１は、厚さ５０ｎｍのＳｉＮx層をスパッタリング法で形成した。また、第２の無機保護層は、厚さ４００ｎｍのＳｉＯ2層をＰＥＣＶＤ法で形成した。それ以外は参考例と同様の構成であり、参考例と同様のプロセスで作製した。
実験例として、図６のような誘電体薄膜素子を作製した。図６の誘電体薄膜素子は、無機保護層が第１の無機保護層３１と第２の無機保護層３２の２層構造となっている。第１の無機保護層３１は、厚さ５０ｎｍのＳｉＮx層をスパッタリング法で形成した。また、第２の無機保護層は、厚さ４００ｎｍのＳｉＯ2層をＰＥＣＶＤ法で形成した。それ以外は参考例と同様の構成であり、参考例と同様のプロセスで作製した。
［比較例］
比較例として、図７のような誘電体薄膜素子を作製した。図７の誘電体薄膜素子は、金属膜がなく、密着層１３の端部が無機保護層３１で被覆されている。そのため、密着層１３の一部の除去を誘電体層２２と下部電極層２１のパターニング時に行った。それ以外は参考例と同じ構成であり、参考例と同様のプロセスで作製した。
比較例として、図７のような誘電体薄膜素子を作製した。図７の誘電体薄膜素子は、金属膜がなく、密着層１３の端部が無機保護層３１で被覆されている。そのため、密着層１３の一部の除去を誘電体層２２と下部電極層２１のパターニング時に行った。それ以外は参考例と同じ構成であり、参考例と同様のプロセスで作製した。
得られた参考例、実験例及び比較例の誘電体薄膜素子について、以下の評価を行った。
まず、耐湿負荷試験（１２１℃、８５％ＲＨ、＋４Ｖ、４８ｈｒ）を実施した。そして、試験前後の比誘電率とリーク電流密度をそれぞれ比較した。表１に試験前後の比誘電率の測定結果を示す。また、表２に、試験前後のリーク電流密度の測定結果を示す。なお、耐湿負荷試験は１０個の試料で行い、表には平均値を記載した。
また、表２より、参考例は比較例と同程度のリーク電流特性であることが分かった。一方、実験例は、参考例や比較例に比べてリーク電流密度が低減できていることが分かった。
また、更なるコストダウンを図るため、参考例と比較例の条件で、図５（ｇ）のパターニングをＡｒイオンミリング法からウエットエッチングに変更した。その結果、参考例の構造ではＡｒイオンミリング法で作製した構造と同等の特性が得られた。しかし、比較例の構造では、Ｔｉのエッチング液であるフッ酸水溶液に試料端部が暴露され、有機保護層が剥離し、所望の特性が得られない試料が発生した。
以上より、本発明に係る誘電体薄膜素子は従来の構造に比べて耐湿性が高く、より低コストで作製できることが明らかになった。
１０：誘電体薄膜素子
１１：基板
１２：酸化物層
１３：密着層
２０：容量部
２１：下部電極層
２２：誘電体層
２３：上部電極層
２４：無機絶縁層
２６、２７：開口部
３０：保護層
３１：無機保護層（第１の無機保護層）
３２：第２の無機保護層
３３：有機保護層
３４：有機絶縁層
４１、４２：引出電極
４３、４４：外部電極
４５：金属膜
１０１：基板
１０２：誘電体層
１０３：下部電極層
１０４：上部電極層
１０５：絶縁保護層
１０６：金属薄膜
１１：基板
１２：酸化物層
１３：密着層
２０：容量部
２１：下部電極層
２２：誘電体層
２３：上部電極層
２４：無機絶縁層
２６、２７：開口部
３０：保護層
３１：無機保護層（第１の無機保護層）
３２：第２の無機保護層
３３：有機保護層
３４：有機絶縁層
４１、４２：引出電極
４３、４４：外部電極
４５：金属膜
１０１：基板
１０２：誘電体層
１０３：下部電極層
１０４：上部電極層
１０５：絶縁保護層
１０６：金属薄膜
Claims (6)
- 基板と、
前記基板の一方の主面の上に形成されている密着層と、
前記密着層上に形成されている下部電極層と、前記下部電極層上に形成されている誘電体層と、前記誘電体層上に形成されている上部電極層と、を有する容量部と、
前記容量部を被覆するように形成されている保護層と、
を備える誘電体薄膜素子において、
前記密着層の端部が前記保護層から露出し、
前記保護層は複数層の構造からなる無機保護層を有し、前記無機保護層の少なくとも１層はＳｉＮ X 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ 2 を含み、
前記保護層の端部の少なくとも一部に形成されている金属膜をさらに備え、前記密着層は前記金属膜と接触している、誘電体薄膜素子。 - 前記保護層は、前記無機保護層に加え、さらに有機保護層を有し、前記金属膜は前記無機保護層と前記有機保護層との界面の外周部を被覆するように形成されている、請求項１に記載の誘電体薄膜素子。
- 基板と、前記基板の一方の主面の上に形成されている密着層と、前記密着層上に形成されている下部電極層と、前記下部電極層上に形成されている誘電体層と、前記誘電体層上に形成されている上部電極層と、を有する容量部と、前記容量部を被覆するように形成されている保護層と、前記保護層の端部の少なくとも一部に、前記保護層から露出した前記密着層と接触するように形成された金属膜と、を備える誘電体薄膜素子の製造方法であって、
基板の一方の主面の上に密着層を形成する工程と、
前記密着層上に、下部電極層と誘電体層と上部電極層とを有する容量部を形成する工程と、
前記容量部を被覆するように、複数層の構造からなる無機保護層を有し、前記無機保護層の少なくとも１層がＳｉＮ X 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ 2 を含む保護層を形成する工程と、
前記保護層と前記誘電体層を貫通する開口部を形成すると同時に、前記密着層の端部が前記保護層から露出するように、前記密着層の一部を除去する工程と、
前記金属膜と、前記上部電極層及び下部電極層の少なくとも一方と接続される引出電極とを同時に形成する工程と、
を備える、誘電体薄膜素子の製造方法。 - 前記誘電体層と前記密着層は同一の組成系の材料又は同一の材料で構成されている、請求項３に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
- 前記密着層を形成する工程は、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液を塗布した後に加熱処理する工程を含む、請求項３又は４に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
- 前記容量部を形成する工程と前記保護層を形成する工程との間に、前記上部電極層の上に無機絶縁層を形成する工程をさらに備え、
前記無機絶縁層を形成する工程は、有機金属化合物を含む誘電体原料溶液を塗布した後に加熱処理する工程を含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
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