JP6784131B2

JP6784131B2 - 薄膜キャパシタを製造する方法

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Publication number: JP6784131B2
Application number: JP2016200168A
Authority: JP
Inventors: 孝一近藤; 吉田　健一; 健一吉田; 吉川　和弘; 吉川　　和弘
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2036-10-11
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Description

本発明は、薄膜キャパシタを製造する方法及び薄膜キャパシタに関する。

薄膜キャパシタは、電極層と誘電体層とが交互に複数回積層された積層体を有する。当該積層体には、上面から内部の各電極層に至る複数の開口部が形成されており、各電極層に電圧を印加するための引き出し電極が各開口部に形成されている。

国際公開第２００９／０７８２２５号

上述のような薄膜キャパシタの製造においては、一般に、電極層と誘電体層とを交互に積層して積層体を形成する工程、及び、複数の電極層のそれぞれに至る複数の積層体開口部を形成するように、当該積層体をエッチングする工程が行われる。そして、積層体をエッチングする工程においては、一般に、積層体の１つの層へのエッチングによる開口要素の形成毎に、レジスト層の形成、フォトリソグラフィーによるレジスト層への開口の形成、当該１つの層へのエッチングによる開口要素の形成、及び、レジスト層の除去、からなる工程群が行われる。このような工程群を、積層体の最上層から、下方の層まで順に行うことにより、所定の深さを有する積層体開口部が形成される。

しかしながら、このような従来の製造方法の積層体のエッチング工程では、１つの積層体開口部を形成するために行われる、ある層への開口要素の形成と、その下方の層への開口要素の形成は、別個のレジスト層を用いて行われることになる。その際、これらの別個のレジスト層を、それらに形成された開口が互いに完全に位置合わせされるように形成することは困難であるため、ある層に形成された開口要素と、その下方の層に形成された開口要素との間には、位置ずれ（積層体開口部が平面視で円形の外形を有する場合には芯ずれ）が生じてしまう。そして、積層体に形成した積層体開口部において、当該積層体開口部を規定する複数の層に形成された各開口要素間に上述のような位置ずれが存在すると、当該積層体開口部の側面領域において、誘電体層を積層方向に挟む一対の電極層間でショートが生じ易くなってしまうという問題点があった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、電極層間がショートすることを抑制することが可能な薄膜キャパシタを製造する方法及び薄膜キャパシタを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る薄膜キャパシタを製造する方法は、（ａ）少なくとも第１電極層と、第１誘電体層と、第２電極層と、第２誘電体層と、第３電極層と、がこの順に積層された積層体を形成する工程と、（ｂ）上記積層体上にマスクを形成する工程と、（ｃ）上記マスクに第１の開口を形成する工程と、（ｄ）上記マスクを用いて上記積層体をエッチングすることにより、第１の開口の下に第２電極層に至る深さの第１の積層体開口部を形成する工程と、（ｅ）第１の開口と離間するように上記マスクに第２の開口を形成する工程と、（ｆ）上記マスクを用いて上記積層体をエッチングすることにより、第１の積層体開口部を第１電極層に至る深さまで深くすると共に、第２の開口の下に第２電極層に至る深さの第２の積層体開口部を形成する工程と、を有する。

本発明に係る薄膜キャパシタを製造する方法では、第１の積層体開口部を形成するための積層体の複数の層のエッチングにおいて、マスクとして用いられるのは、第１の開口が形成された１つのマスクのみである。そのため、第１の積層体開口部を規定する当該複数の層がそれぞれ規定する開口要素間に位置ずれが生じることを、抑制することができる。同様に、第２の積層体開口部を形成するための積層体の複数の層のエッチングにおいて、マスクとして用いられるのは、第２の開口が形成された１つのマスクのみである。そのため、第２の積層体開口部を規定する当該複数の層がそれぞれ規定する開口要素間に位置ずれが生じることを、抑制することができる。その結果、当該位置ずれに起因して誘電体層の上下の一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

さらに、本発明に係る薄膜キャパシタを製造する方法において、上記マスクは、ポジ型レジストで形成され、工程（ｃ）及び工程（ｅ）では、フォトリソグラフィー法によって上記マスクに第１の開口及び第２の開口がそれぞれ形成されることが好ましい。これにより、上記マスクへの第１の開口及び第２の開口の形成が、いずれのフォトリソグラフィー法によって行われるため、製造工程が簡略化され、生産性の向上と製造コストの削減が可能となる。

さらに、本発明に係る薄膜キャパシタを製造する方法において、工程（ｄ）及び工程（ｆ）は、第２電極層、及び、第３電極層に対するエッチングレートが、第１誘電体層及び第２誘電体層に対するエッチングレートよりも大きいエッチング液を用いたウェットエッチング法によって前記積層体をエッチングする工程を含むことが好ましい。これにより、第１の積層体開口部及び第２の積層体開口部の側面において、第２電極層及び第３電極層の側面は、第１誘電体層及び第２誘電体層の側面に対して窪む。これにより、誘電体層を積層方向に挟む一対の電極層間をショートさせる際に導通させるべき距離が長くなるため、当該一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

また、上述の課題を解決するため、本発明に係る薄膜キャパシタは、少なくとも第１電極層と、第１誘電体層と、第２電極層と、第２誘電体層と、第３電極層と、がこの順に積層された積層体であって、当該積層体の最上面から第１電極層に至る深さの第１の積層体開口部と、当該積層体の最上面から第２電極層に至る深さの第２の積層体開口部と、を有する積層体と、第１電極層と接するように第１の積層体開口部内に設けられた第１引き出し電極と、第２電極層と接するように第２の積層体開口部内に設けられた第２引き出し電極と、を備え、積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部及び第２の積層体開口部は、略円形の外形を有し、第１の積層体開口部のうち、第１誘電体層で規定される部分の中心軸、第２電極層で規定される部分の中心軸、第２誘電体層で規定される部分の中心軸、及び、第３電極層で規定される部分の中心軸の、積層体の積層面方向における位置ずれは、１μｍ以下である。

本発明に係る薄膜キャパシタによれば、上述の各中心軸の、積層体の積層面方向における位置ずれは１μｍ以下であるため、当該位置ずれに起因して誘電体層を積層方向に挟む一対の電極層間がショートし易くなることが抑制される。そのため、当該一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

さらに、本発明に係る薄膜キャパシタにおいて、第１の積層体開口部、及び、第２の積層体開口部は、積層体の最上面から第１電極層に向かってテーパー形状を有することが好ましい。これにより、第１の積層体開口部及び第２の積層体開口部の側面において、積層体の各層と、第１引き出し電極及び第２引き出し電極との間を絶縁するために、積層体の当該各層の側面に絶縁材料を漏れなく設け易くなる。そのため、これらの要素間の絶縁をより安定して実現することができる。

本発明によれば、電極層間がショートすることを抑制することが可能な薄膜キャパシタを製造する方法及び薄膜キャパシタが提供される。

本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図の一つである。図１０に示す断面図の積層体開口部近傍の拡大模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。

本発明の実施形態に係る薄膜キャパシタを製造する方法及び薄膜キャパシタについて説明する。図１〜図１５は、本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法を説明するための一連の断面図である。

本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法では、まず、図１に示すように、基板Ｓの主面上に、電極層１、誘電体層２、電極層３、誘電体層４、電極層５、誘電体層６、電極層７、誘電体層８、電極層９をこの順に、例えばスパッタ法によって積層して、積層体１０を形成する。誘電体層２は、電極層１、３によって積層方向に挟まれてキャパシタを構成している。同様に、誘電体層４は、電極層３、５によって積層方向に挟まれてキャパシタを構成し、誘電体層６は、電極層５、７によって積層方向に挟まれてキャパシタを構成し、誘電体層８は、電極層７、９によって積層方向に挟まれてキャパシタを構成している。

基板Ｓは、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などの金属、シリコン（Ｓｉ）などの半導体、またはガラス、セラミックなどの絶縁体で構成される板状又は薄板状の部材であり、略平坦な主面を有する。なお、図１〜図１５は、基板Ｓの主面と直交する断面を示している。積層体１０の積層方向は、基板Ｓの主面と略直交する方向である。

電極層１、３、５、７、９は、それぞれ、導電材料で構成される。ここで用いられる導電材料は、例えばＮｉ、白金（Ｐｔ）、Ｃｕ、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、又はこれらの２つ以上の合金等の金属材料を用いることができる。特に、主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する材料が電極層１、３、５、７、９として好適に用いられ、Ｎｉが特に好適に用いられる。電極層１、３、５、７、９に主成分としてＮｉを含有する材料を用いる場合、その含有量は、電極層１、３、５、７、９全体に対して、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、電極層１、３、５、７、９の主成分がＮｉである場合、Ｐｔ、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、Ｗ、Ｃｒ、タンタル（Ｔａ）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一種（以下、「添加元素」と記す。）を更に含有することができる。電極層１、３、５、７、９が添加元素を含有することによって、電極層１、３、５、７、９の途切れが防止される。なお、電極層１、３、５、７、９は複数種の添加元素を含有してもよい。電極層１、３、５、７、９の積層体１０の積層方向の厚さは、それぞれ、例えば１０ｎｍ以上、１００００ｎｍ以下とすることができる。

誘電体層２、４、６、８は、それぞれ、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）、（Ｂａ_１−ＸＳｒ_Ｘ）ＴｉＯ_３（チタン酸バリウムストロンチウム）、（Ｂａ_１−ＸＣａ_Ｘ）ＴｉＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ_ＸＴｉ_１−Ｘ）Ｏ_３等のペロブスカイト構造を持った（強）誘電体材料や、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３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、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２、ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９等に代表されるビスマス層状化合物、（Ｓｒ_１−ＸＢａ_Ｘ）Ｎｂ_２Ｏ_６、ＰｂＮｂ_２Ｏ_６等に代表されるタングステンブロンズ型強誘電体材料等から構成される。ここで、ペロブスカイト構造、ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ型強誘電体材料において、ＡサイトとＢサイト比は、通常整数比であるが、特性向上のため、意図的に整数比からずらしても良い。なお、誘電体層２、４、６、８の特性制御のため、誘電体層２、４、６、８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２、４、６、８の積層体１０の積層方向の厚さは、それぞれ、例えば１０ｎｍ以上、１００００ｎｍ以下とすることができる。

続いて、図２に示すように、積層体１０上に、開口１１Ｐ１を有するマスク１１を形成する。開口１１Ｐ１は、マスク１１を積層体１０の積層方向に貫通しており、本実施形態では平面視で（積層体１０の積層方向から見て）略円形状である。本実施形態では、マスク１１はポジ型レジストで形成され、開口１１Ｐ１は、フォトリソグラフィー法によって形成される。即ち、積層体１０の表面全体にポジ型レジストを塗布し、必要に応じてプリベークを行った後に、開口１１Ｐ１となるべき領域を露光し、現像することにより、開口１１Ｐ１が形成される。

次に、図３に示すように、マスク１１を用いて電極層９、誘電体層８をエッチングすることにより、開口１１Ｐ１の下に電極層７に至る深さの積層体開口部１０Ｐ１を形成する。電極層９、誘電体層８のエッチングは、例えばウェットエッチング法によって行うことができる。その際、電極層９のエッチング液として例えば塩化鉄水溶液を用いることができ（後述の電極層７、５、３をウェットエッチングする場合も同様である）、誘電体層８のエッチング液として例えばフッ化アンモニウムと塩酸の混合水溶液を用いることができる。（後述の誘電体層６、４、２をウェットエッチングする場合も同様である。）

また、本実施形態では、誘電体層８をエッチングする際、電極層９に対するエッチングレートが誘電体層８に対するエッチングレートよりも大きいエッチング液を用いるため、積層体開口部１０Ｐ１の側面において、電極層９の側面は、誘電体層８の側面よりも窪んでいる。

続いて、図４に示すように、フォトリソグラフィー法によってマスク１１に開口１１Ｐ２を形成する。開口１１Ｐ１と同様に、開口１１Ｐ２は、マスク１１を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状である。開口１１Ｐ２は、開口１１Ｐ１と、積層体１０の積層面方向に離間している。

次に、図５に示すように、例えばウェットエッチング法によって、マスク１１を用いて開口１１Ｐ１の下の電極層７、誘電体層６をエッチングすると共に、開口１１Ｐ２の下の電極層９、誘電体層８をエッチングする。これにより、積層体開口部１０Ｐ１を電極層５に至る深さまで深くすると共に、開口１１Ｐ２の下に電極層７に至る深さの積層体開口部１０Ｐ２を形成する。上述と同様の理由により、積層体開口部１０Ｐ１の側面において、電極層７の側面は、誘電体層６の側面よりも窪んでおり、積層体開口部１０Ｐ２の側面において、電極層９の側面は、誘電体層８の側面よりも窪んでいる。

続いて、図６に示すように、フォトリソグラフィー法によってマスク１１に開口１１Ｐ３を形成する。開口１１Ｐ１、１１Ｐ２と同様に、開口１１Ｐ３は、マスク１１を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状である。開口１１Ｐ３は、開口１１Ｐ１及び開口１１Ｐ２と、積層体１０の積層面方向に離間している。

次に、図７に示すように、例えばウェットエッチング法によって、マスク１１を用いて開口１１Ｐ１の下の電極層５、誘電体層４をエッチングし、開口１１Ｐ２の下の電極層７、誘電体層６をエッチングすると共に、開口１１Ｐ３の下の電極層９、誘電体層８をエッチングする。これにより、積層体開口部１０Ｐ１を電極層３に至る深さまで深くし、開口１１Ｐ２を電極層５に至る深さまで深くすると共に、開口１１Ｐ３の下に電極層７に至る深さの積層体開口部１０Ｐ３を形成する。上述と同様の理由により、積層体開口部１０Ｐ１の側面において、電極層５の側面は、誘電体層４の側面よりも窪んでおり、積層体開口部１０Ｐ２の側面において、電極層７の側面は、誘電体層６の側面よりも窪んでおり、開口１１Ｐ３の側面において、電極層９の側面は、誘電体層８の側面よりも窪んでいる。

続いて、図８に示すように、フォトリソグラフィー法によってマスク１１に開口１１Ｐ４を形成する。開口１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３と同様に、開口１１Ｐ４は、マスク１１を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状である。開口１１Ｐ４は、開口１１Ｐ１、開口１１Ｐ２及び開口１１Ｐ３と、積層体１０の積層面方向に離間している。

次に、図９に示すように、例えばウェットエッチング法によって、マスク１１を用いて開口１１Ｐ１の下の電極層３、誘電体層２をエッチングし、開口１１Ｐ２の下の電極層５、誘電体層４をエッチングし、開口１１Ｐ３の下の電極層７、誘電体層６をエッチングすると共に、開口１１Ｐ４の下の電極層９、誘電体層８をエッチングする。これにより、積層体開口部１０Ｐ１を電極層１に至る深さまで深くし、開口１１Ｐ２を電極層３に至る深さまで深くし、開口１１Ｐ３を電極層５に至る深さまで深くすると共に、開口１１Ｐ４の下に電極層７に至る深さの積層体開口部１０Ｐ４を形成する。上述と同様の理由により、積層体開口部１０Ｐ１の側面において、電極層３の側面は、誘電体層２の側面よりも窪んでおり、積層体開口部１０Ｐ２の側面において、電極層５の側面は、誘電体層４の側面よりも窪んでおり、開口１１Ｐ３の側面において、電極層７の側面は、誘電体層６の側面よりも窪んでおり、開口１１Ｐ４の側面において、電極層９の側面は、誘電体層８の側面よりも窪んでいる。

続いて、図１０に示すように、マスク１１を除去する。そして、必要に応じて、積層体１０を構成する各層を結晶化させるための焼成処理をおこなう。これにより、４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を有する積層体１０が完成する。４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４は、本実施形態では平面視で略円形状である。

また、上述のように４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４は、積層体１０の複数の層をウェットエッチングすることによって形成されているため、ウェットエッチングのサイドエッチ効果に起因して、積層体１０の最上面（電極層９の表面）から電極層１に向かう方向に向かって（上述の各電極層の側面の窪みを無視すれば）略テーパー形状を有する。即ち、４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の積層体１０の積層面に沿った断面積は、積層体１０の最上面から電極層１に向かう方向に向かって減少する。

次に、図１１に示すように、４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を埋め込むように積層体１０上全体に絶縁材料２１を形成した後に、絶縁材料２１に、例えば平面視で略円形状の４つの貫通孔２１Ｐ１、２１Ｐ２、２１Ｐ３、２１Ｐ４を形成する。４つの貫通孔２１Ｐ１、２１Ｐ２、２１Ｐ３、２１Ｐ４は、積層体１０の４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４内にそれぞれ形成されており、絶縁材料２１の表面から、４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の底面まで貫通している。絶縁材料２１は、積層体１０の上面、及び、積層体１０の４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４に面する側面を覆い、保護する。

このような絶縁材料２１は、例えば、４つの積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を埋め込むように積層体１０上全体に、感光性ポリイミド等の感光性絶縁材料を塗布し、フォトリソグラフィー法によって４つの貫通孔２１Ｐ１、２１Ｐ２、２１Ｐ３、２１Ｐ４を形成するように絶縁材料２１をパターニングすることによって得られる。

続いて、図１２に示すように、絶縁材料２１の表面及び４つの貫通孔２１Ｐ１、２１Ｐ２、２１Ｐ３、２１Ｐ４の側面及び底面を覆うように、導電層２３を例えばスパッタ法によって形成する。導電層２３は、例えば、Ｎｉ層とＣｕ層の積層体等の金属材料で構成される。

次に、図１３に示すように、導電層２３の絶縁材料２１の表面に形成された部分の一部を除去することにより、導電層２３のうち、４つの貫通孔２１Ｐ１、２１Ｐ２、２１Ｐ３、２１Ｐ４内に形成された部分を、互いに電気的に分離する。これにより、導電層２３のうち、貫通孔２１Ｐ１内に形成されていた部分と、それに接続する絶縁材料２１の表面に形成されていた部分とが、引き出し電極３１を構成する。同様に、導電層２３のうち、貫通孔２１Ｐ２内に形成されていた部分と、それに接続する絶縁材料２１の表面に形成されていた部分とが、引き出し電極３２を構成し、導電層２３のうち、貫通孔２１Ｐ３内に形成されていた部分と、それに接続する絶縁材料２１の表面に形成されていた部分とが、引き出し電極３３を構成し、導電層２３のうち、貫通孔２１Ｐ４内に形成されていた部分と、それに接続する絶縁材料２１の表面に形成されていた部分とが、引き出し電極３４を構成する。

引き出し電極３１は、積層体１０の積層体開口部１０Ｐ１（図１０参照）内に電極層１と接するように設けられており、電極層１の表面から絶縁材料２１の表面まで延びている。同様に、引き出し電極３２は、積層体１０の積層体開口部１０Ｐ２（図１０参照）内に電極層３と接するように設けられており、電極層３の表面から絶縁材料２１の表面まで延びており、引き出し電極３３は、積層体１０の積層体開口部１０Ｐ３（図１０参照）内に電極層５と接するように設けられており、電極層５の表面から絶縁材料２１の表面まで延びており、引き出し電極３４は、積層体１０の積層体開口部１０Ｐ４（図１０参照）内に電極層７と接するように設けられており、電極層７の表面から絶縁材料２１の表面まで延びている。

続いて、図１４に示すように、絶縁材料２１及び引き出し電極３１の露出面を覆うように、絶縁材料４０を形成した後に、当該絶縁材料４０に、引き出し電極３１に至る貫通孔４０Ｐ１、引き出し電極３２に至る貫通孔４０Ｐ２、引き出し電極３３に至る貫通孔４０Ｐ３、及び、引き出し電極３４に至る貫通孔４０Ｐ４を形成する。このような絶縁材料４０は、例えば絶縁材料２１及び引き出し電極３１の露出面を覆うようにレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によって貫通孔４０Ｐ１、４０Ｐ２、４０Ｐ３、４０Ｐ４を形成するように当該レジストをパターニングすることによって得られる。

次に、図１５に示すように、絶縁材料４０上に、互いに離間する４つの電極５１、５２、５３、５４を形成する。４つの電極５１、５２、５３、５４は、金属等の導電材料からなる。電極５１は、貫通孔４０Ｐ１を介して引き出し電極３１に接続し、電極５２は、貫通孔４０Ｐ２を介して引き出し電極３２に接続し、電極５３は、貫通孔４０Ｐ３を介して引き出し電極３３に接続し、電極５４は、貫通孔４０Ｐ４を介して引き出し電極３４に接続している。

このような４つの電極５１、５２、５３、５４は、例えば絶縁材料４０の表面並びに貫通孔４０Ｐ１、４０Ｐ２、４０Ｐ３、４０Ｐ４の側面及び底面に、Ｔｉ層とＣｕ層との積層膜等からなるシード層を例えばスパッタ法によって形成し、当該シード層上にＣｕ等の金属をめっき形成した後に、当該シード層及び当該めっきの不要部分を除去することにより、得ることができる。

上述のような工程を経ることによって、本実施形態に係る薄膜キャパシタ１００が得られる。

上述のような本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、積層体開口部１０Ｐ１を形成するための積層体１０の複数の層のエッチングにおいて、マスクとして用いられるのは、開口１１Ｐ１が形成された１つのマスク１１のみである（図２〜図１０参照）。同様に、積層体開口部１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４をそれぞれ形成するための積層体１０の複数の層のエッチングにおいて、マスクとして用いられるのは、開口１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ４が形成された１つのマスク１１のみである（図２〜図１０参照）。そのため、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を規定する当該複数の層がそれぞれ規定する開口要素間に位置ずれ（芯ずれ）が生じることを、抑制することができる。その結果、当該位置ずれに起因して誘電体層の上下の一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

このような効果について、積層体開口部１０Ｐ２を例として、さらに説明する。図１６は、図１０に示す断面図の積層体開口部１０Ｐ２近傍の拡大模式図である。図１６に示すように、積層体開口部１０Ｐ２は、電極層９によって規定される開口要素９Ｐ２、誘電体層８によって規定される開口要素８Ｐ２、電極層７によって規定される開口要素７Ｐ２、及び、誘電体層６によって規定される開口要素６Ｐ２からなる。

本実施形態では、積層体開口部１０Ｐ２は平面視で略円形状であるため、開口要素９Ｐ２、８Ｐ２、７Ｐ２、６Ｐ２も平面視で略円形状である。そして、開口要素９Ｐ２の中心軸９Ｘ、開口要素８Ｐ２の中心軸８Ｘ、開口要素７Ｐ２の中心軸７Ｘ、及び、開口要素６Ｐ２の中心軸６Ｘは、それぞれ積層体１０の積層方向に沿って延びるが、積層体１０の積層面方向において、互いに完全には一致せず、互いに位置ずれが生じる可能性がある。

しかし、本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、上述のような理由により積層体１０の積層面方向において開口要素９Ｐ２、８Ｐ２、７Ｐ２、６Ｐ２間の位置ずれが生じることを抑制可能なため、積層体１０の積層面方向における中心軸９Ｘ、８Ｘ、７Ｘ、６Ｘ間の位置ずれ（芯ずれ）を非常に小さくすることができる。具体的には、積層体１０の積層面方向における中心軸９Ｘ、８Ｘ、７Ｘ、６Ｘ間の最大の位置ずれ（芯ずれ）量を、１μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下とすることができる。

なお、電極層９の中心軸９Ｘについて、電極層９の厚さ方向で開口要素９Ｐ２の中心軸の位置が変わる場合、電極層９の厚さ方向の各位置についての各中心軸を算術平均した位置を中心軸９Ｘの位置とみなすことができる。誘電体層８の中心軸８Ｘ、電極層７の中心軸７Ｘ、及び、誘電体層６の中心軸６Ｘについても、同様である。

また、上述の本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、上述のように積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を規定する当該複数の層がそれぞれ規定する開口要素間に位置ずれが生じることを抑制することができるため、複数の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を互いにより近接して設けることが可能となる。その結果、薄膜キャパシタの設計の自由度が向上する。

また、上述の本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、複数の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を形成するための積層体１０のエッチングにおいて、１つのマスク１１しか使用していない（図２〜図１０参照）。そのため、マスクの形成及び除去が１回で済むため、製造工程数が削減され、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。また、深さの異なる複数の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の形成を、部分的に重複させて同時に行っているため（図２〜図１０参照）、その意味においても製造工程数が削減され、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。

さらに、上述の本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、マスク１１は、ポジ型レジストで形成され、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を形成する際、フォトリソグラフィー法によってマスク１１に開口１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ４がそれぞれ形成される（図２〜図９参照）。そのため、マスク１１への開口１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ４の形成が、いずれもフォトリソグラフィー法によって行われるため、製造工程がさらに簡略化され、さらなる生産性の向上と製造コストの削減が可能となる。

さらに、上述の本実施形態の薄膜キャパシタを製造する方法によれば、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を形成するための積層体１０のエッチングにおいて、電極層に対するエッチングレートが、誘電体層に対するエッチングレートよりも大きいエッチング液を用いたウェットエッチング法によって積層体１０をエッチングしている（図２〜図１０参照）。これにより、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の側面において、電極層３、電極層５、電極層７の側面は、各電極層の上下の誘電体層の側面に対して窪む。これにより、誘電体層を積層方向に挟む一対の電極層間をショートさせる際に導通させるべき距離が長くなるため、当該一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。ただし、そのような条件を満たさないエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を形成するための積層体１０のエッチングを行ってもよい。

また、上述のような本実施形態の薄膜キャパシタによれば、上述の各中心軸（例えば、積層体開口部１０Ｐ２における電極層９の開口要素９Ｐ２の中心軸９Ｘ、誘電体層８の開口要素８Ｐ２の中心軸８Ｘ、電極層７の開口要素７Ｐ２の中心軸７Ｘ、及び、誘電体層６の開口要素６Ｐ２の中心軸６Ｘ）の、積層体１０の積層面方向における位置ずれは１μｍ以下である（図１６参照）。そのため、積層体１０において、当該位置ずれに起因して誘電体層を積層方向に挟む一対の電極層間がショートし易くなることが抑制される。そのため、当該一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

さらに、上述のような本実施形態の薄膜キャパシタによれば、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４は、積層体１０の最上面から電極層１に向かう方向に向かって略テーパー形状を有する（図１０参照）。これにより、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の側面において、積層体１０の各層と、引き出し電極３１、３２、３３、３４との間を絶縁するために、各積層体開口部の奥の方の領域まで積層体１０の当該各層の側面に絶縁材料２１を漏れなく設け易くなる（図１１）。そのため、これらの要素間の絶縁をより安定して実現することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。

例えば、上述の実施形態では、マスク１１はポジ型レジストで形成されており、開口１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ４をフォトリソグラフィー法によって形成しているが（図２〜図９参照）、マスク１１は、ネガ型レジスト又は感光性を有しない材料で形成されていてもよい。マスク１１がネガ型レジストで形成されている場合、マスク１１への開口１１Ｐ１の形成をフォトリソグラフィー法で行い、以降の開口１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ３の形成は、他の方法、例えばメタルマスクを用いたドライエッチング法によって行うことができる。マスク１１が感光性を有しない材料（例えば、熱硬化性樹脂）で形成されている場合、マスク１１への開口１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ３の形成は、例えばレーザー加工によって行うことができる。

また、上述の実施形態では、積層体１０に形成された積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４は、平面視で略円形状であったが（図１０参照）、このような形状に限られず、例えば、平面視で楕円状、矩形状等であってもよい。その場合であっても、上述の理由と同様の理由に基づき、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を規定する複数の層がそれぞれ規定する開口要素間に位置ずれが生じることを抑制することができるため、積層体１０において誘電体層の上下の一対の電極層間がショートすることを抑制することができる。

また、上述の実施形態では、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４を形成するための積層体１０のエッチングは、ウェットエッチング法によって行っているが（図２〜図９参照）、ドライエッチング法等の他の方法によって行ってもよい。

また、上述の実施形態では、積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４は、それぞれ積層体１０の最上面から電極層１に向かう方向に向かって略テーパー形状を有するが（図１０参照）、そのような形状に限られず、例えば積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４の側面が、積層体１０の積層方向と略平行であるような形状であってもよい。

１、３、５、７、９…電極層、２、４、６、８…誘電体層、１０…積層体、１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３、１０Ｐ４…積層体の積層体開口部、１１…マスク、１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｐ３、１１Ｐ４…マスクの開口、３１、３２、３３、３４…引き出し電極。

Claims

（ａ）少なくとも第１電極層と、第１誘電体層と、第２電極層と、第２誘電体層と、第３電極層と、がこの順に積層された積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記積層体上にマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記マスクに第１の開口を形成する工程と、
（ｄ）前記第３電極層に対するエッチングレートが、前記第２誘電体層に対するエッチングレートよりも大きいエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、前記マスクを用いて前記第２電極層が露出するように前記積層体の前記第３電極層及び前記第２誘電体層をエッチングすることにより、前記第１の開口の下に前記第２電極層に至る深さの第１の積層体開口部を形成する工程と、
（ｅ）前記第１の開口と離間するように前記マスクに第２の開口を形成する工程と、
（ｆ）前記第２電極層に対するエッチングレートが、前記第１誘電体層に対するエッチングレートよりも大きいエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、前記マスクを用いて前記第１電極層が露出するように前記積層体の前記第２電極層及び前記第１誘電体層をエッチングすることにより、前記第１の積層体開口部を前記第１電極層に至る深さまで深くすると共に、前記第２の開口の下に前記第２電極層に至る深さの第２の積層体開口部を形成する工程と、
を有する薄膜キャパシタを製造する方法。
前記マスクは、ポジ型レジストで形成され、
前記工程（ｃ）及び前記工程（ｅ）では、フォトリソグラフィー法によって前記マスクに前記第１の開口及び前記第２の開口がそれぞれ形成される、請求項１に記載の方法。