JP6784132B2

JP6784132B2 - 薄膜キャパシタを製造する方法

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Publication number: JP6784132B2
Application number: JP2016200169A
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Inventors: 孝一近藤; 吉田　健一; 健一吉田; 吉川　和弘; 吉川　　和弘
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Publication date: 2020-11-11
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Description

本発明は、薄膜キャパシタ及び薄膜キャパシタを製造する方法に関する。

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部を有する。当該積層部には、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、各開口部に各電極層に電圧を印加するための引き出し電極が形成されている。これにより、積層部内には、複数のキャパシタが形成される。

国際公開第２００９／０７８２２５号

薄膜キャパシタの大容量化を図るためには、積層部において、一対の電極層に挟まれている誘電体層を薄層化する必要がある。しかし、誘電体層を薄層化すると、当該誘電体層の上下の電極層間の距離が近づく。すると、積層体の開口部に隣接する当該誘電体層の側面に導電材料が付着するなどの理由により、当該上下の電極層間がショートする可能性が高くなってしまう。これにより、従来の薄膜キャパシタでは、特性不良を防ぎつつ大容量化を図ることが難しかった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、一対の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及び薄膜キャパシタを製造する方法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、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の積層体開口部を有する積層体を備え、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部は、略円形の外形を有し、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部のうち第２電極層によって規定される開口要素の側面は、第１の積層体開口部のうち第１誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間しており、かつ、第１の積層体開口部のうち第２誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間している。

本発明に係る薄膜キャパシタによれば、上記積層体の積層方向から見て、第２電極層によって規定される開口要素の側面は、第１誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間しており、かつ、第２誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間しているため、そのように離間していない場合と比較して、第１電極層及び第２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。そのため、第２電極層によって規定される開口要素の側面の全周に亘って、第１電極層及び第２電極層間か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では、上記積層体は、当該積層体の最上面から第２電極層に至る深さの第２の積層体開口部をさらに有することができる。

さらに、本発明に係る薄膜キャパシタでは、上記積層体の積層方向から見て、第２電極層によって規定される開口要素の側面と、第２誘電体層によって規定される開口要素の側面との離間距離の、その全周における平均値からのばらつきは、±３μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１電極層及び第２電極層間をショートさせる際に導通させるべき距離が十分に長くなるため、第１電極層及び第２電極層間がショートすることをより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、がこの順に積層された積層体を形成する工程と、（ｂ）第２誘電体層の直上に開口を有する第１マスクを形成する工程であって、上記積層体の積層方向から見て当該開口は略円形の外形を有する工程と、（ｃ）第１マスクを用いて第２誘電体層をエッチングすることにより、第１マスクの開口の下に第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、（ｄ）第１マスクと第２誘電体層の双方をマスクとして用いたウェットエッチング法によって第２電極層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誘電体層に至る深さまで深くすると共に、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部のうち第２電極層によって規定される開口要素の側面を、第１の積層体開口部のうち第２誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に離間させる、工程と、（ｅ）第１誘電体層上に第２マスクを形成する工程であって、第２マスクの一部は第１の積層体開口部内の第１誘電体層の直上に設けられて開口を規定し、上記積層体の積層方向から見て当該開口は略円形の外形を有し、第２マスクの他の一部は第２電極層及び第２誘電体層を覆う、工程と、（ｆ）第２マスクを用いて第１誘電体層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、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部のうち前記第１誘電体層によって規定される開口要素の側面を、第１の積層体開口部のうち第２電極層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向内側に離間させる、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によれば、第１マスクと第２誘電体層の双方をマスクとして用いた第２電極層のエッチングは、ウェットエッチング法によって行われる。そのため、当該エッチングによって、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部のうち第２電極層によって規定される開口要素の側面を、第１の積層体開口部のうち第２誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間させることができる。さらに、第２マスクを用いた第１誘電体層のエッチングは、上記積層体の積層方向から見て、第１の積層体開口部のうち第１誘電体層によって規定される開口要素の側面が、第１の積層体開口部のうち第２電極層によって規定される開口要素の側面よりも、第１の積層体開口部の半径方向内側に離間するように行われる。

これらにより、製造された薄膜キャパシタにおいて、上述のような離間が存在しない場合と比較して、第１電極層及び第２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。そのため、第２電極層によって規定される開口要素の側面の全周に亘って、第１電極層及び第２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は、（ｇ）上記工程（ａ）の後に、第２誘電体層をエッチングすることにより、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、（ｈ）上記工程（ｆ）の後に、第１電極層と接するように第１の積層体開口部内に第１引き出し電極を形成する工程と、（ｉ）上記工程（ｇ）の後に、第２電極層と接するように第２の積層体開口部内に第２引き出し電極を形成する工程と、をさらに有することができる。

本発明によれば、一対の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及び薄膜キャパシタを製造する方法が提供される。

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。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った積層体の断面図である。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。

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１２、図１４〜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、金属箔である電極層１の主面上に、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、及び誘電体層８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。当該工程に代えて、基板上に、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、及び誘電体層８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を形成してもよい。

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ている。

なお、図１〜図１２、図１４〜図１５は、電極層１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、電極層１の主面と略直交する方向である。

電極層１、３、５、７は、それぞれ、導電材料で構成され、例えば主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する材料が好適に用いられ、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の主成分がＮｉである場合、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一種（以下、「添加元素」と記す。）を更に含有してもよい。電極層１、３、５、７が添加元素を含有することによって、特に電極層３、５、７の途切れが防止される。なお、電極層１、３、５、７は複数種の添加元素を含有してもよい。電極層１として金属箔を用いることができ、電極層１の積層方向の厚さは、例えば１０ｎｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。電極層３、５、７の積層方向の厚さは、それぞれ例えば１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ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（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）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、１０００ｎｍ以下とすることができる。

続いて、「第１の積層体開口部を形成すべき領域の最上層にある誘電体層上にマスクを設け、当該マスクを用いて当該マスクの下の２つの層をエッチングする」工程（以下、「２層エッチング工程」という場合がある）を行う。

即ち、まず、図２に示すように、誘電体層８の直上に、開口２１Ｓを有するマスク２１を形成する。開口２１Ｓは、マスク２１を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で（即ち、積層体１０の積層方向から見て）略円形状の外形を有する。このようなマスク２１は、例えば、積層体１０上の全面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法によって開口を形成することにより、得ることができる。（後述のマスク２３、２５、２７についても同様の方法で形成することができる。）

次に、図３に示すように、マスク２１を用いて、誘電体層８をエッチングする。このエッチングは、例えばフッ化アンモニウム等をエッチング液として用いたウェットエッチングやＣＨＦ_３等をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法によって行うことができる。（後述の誘電体層６、誘電体層４、誘電体層２のエッチングについても同様の方法でエッチングすることができる）これにより、積層体１０に、積層体１０の最上面（本実施形態では誘電体層８の上面）から電極層７に至る深さを有する第１の積層体開口部１０Ｐ１を形成する。誘電体層８の開口要素８Ｐ１の側面８Ｓは、露出し、第１の積層体開口部１０Ｐ１を規定する。この段階では、誘電体層８の開口要素８Ｐ１は、第１の積層体開口部１０Ｐ１と等しい。

続いて、図４に示すように、マスク２１と誘電体層８の双方をマスクとして用いて、塩化第二鉄、硝酸過水等をエッチング液として用いたウェットエッチング法によって、電極層７をエッチングする。これにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１は、誘電体層６に至る深さまで深くなる。また、このウェットエッチングの際、電極層７の第１の積層体開口部１０Ｐ１に面する側面７Ｓがサイドエッチングされるように、エッチングの条件が選択される。ウェットエッチングの特性により、このサイドエッチングは、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち電極層７で規定される開口要素７Ｐ１の全周に亘って略均等に行われる。そのため、平面視で、電極層７の開口要素７Ｐ１の側面７Ｓは、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層８によって規定される開口要素８Ｐ１の側面８Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間する。

その後、マスク２１を除去することにより、２層エッチング工程が完了する。以下の工程では、第１の積層体開口部１０Ｐ１の深さを深くするために、２層エッチング工程をさらに２回繰り返す。

即ち、次に、図５に示すように、誘電体層６上にマスク２３を形成する。マスク２３の一部は、第１の積層体開口部１０Ｐ１の内部において、誘電体層６の直上に設けられており、当該一部は、開口２３Ｓを規定する。開口２３Ｓは、マスク２３を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状の外形を有する。当該一部と連続するマスク２３の残りの部分は、電極層７及び誘電体層８を覆う。

続いて、図６に示すように、マスク２３を用いて誘電体層６をエッチングすることにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１を電極層５に至る深さまで深くする。また、マスク２３が上述のように形成されているため、当該エッチングにより、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層６によって規定される開口要素６Ｐ１の側面６Ｓは、電極層７の開口要素７Ｐ１の側面７Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向内側に離間する。

続いて、図７に示すように、マスク２３と誘電体層６の双方をマスクとして用いて、塩化第二鉄、硝酸過水等をエッチング液として用いたウェットエッチング法によって、電極層５をエッチングする。これにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１は、誘電体層４に至る深さまで深くなる。また、上述のマスク２１を用いて電極層７をウェットエッチング法によってエッチングした際と同様の理由に基づき（図４参照）、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち電極層５によって規定される開口要素５Ｐ１の側面５Ｓは、誘電体層６の開口要素６Ｐ１の側面６Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間する。

次に、図８に示すように、誘電体層４上にマスク２５を形成する。マスク２５の一部は、第１の積層体開口部１０Ｐ１の内部において、誘電体層４の直上に設けられており、当該一部は、開口２５Ｓを規定する。開口２５Ｓは、マスク２５を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状の外形を有する。当該一部と連続するマスク２５の残りの部分は、電極層５、誘電体層６、電極層７及び誘電体層８を覆う。

続いて、図９に示すように、マスク２５を用いて誘電体層４をエッチングすることにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１を電極層３に至る深さまで深くする。また、マスク２５が上述のように形成されているため、当該エッチングにより、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層４によって規定される開口要素４Ｐ１の側面４Ｓは、電極層５の開口要素５Ｐ１の側面５Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向内側に離間する。

続いて、図１０に示すように、マスク２５と誘電体層４の双方をマスクとして用いて、塩化第二鉄、硝酸過水等をエッチング液として用いたウェットエッチング法によって、電極層３をエッチングする。これにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１は、誘電体層２に至る深さまで深くなる。また、上述のマスク２１を用いて電極層７をウェットエッチング法によってエッチングした際と同様の理由に基づき（図４参照）、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち電極層３によって規定される開口要素３Ｐ１の側面３Ｓは、誘電体層４の開口要素４Ｐ１の側面４Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間する。

その後、マスク２５を除去することにより、２層エッチング工程を２回繰り返す工程が終了する。

次に、図１１に示すように、誘電体層２上にマスク２７を形成する。マスク２７の一部は、第１の積層体開口部１０Ｐ１の内部において、誘電体層２の直上に設けられており、当該一部は、開口２７Ｓを規定する。開口２７Ｓは、マスク２７を積層体１０の積層方向に貫通しており、平面視で略円形状の外形を有する。当該一部と連続するマスク２７の残りの部分は、電極層３、誘電体層４、電極層５、誘電体層６、電極層７及び誘電体層８を覆う。

次に、図１２に示すように、マスク２７を用いて誘電体層２をエッチングすることにより、第１の積層体開口部１０Ｐ１を電極層１に至る深さまで深くする。また、マスク２７が上述のように形成されているため、当該エッチングにより、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層２によって規定される開口要素２Ｐ１の側面２Ｓは、電極層３の開口要素３Ｐ１の側面３Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向内側に離間する。このようにして、当該積層体１０の最上面から電極層１に至る深さの第１の積層体開口部１０Ｐ１が積層体１０に形成される。

このようにして形成された第１の積層体開口部１０Ｐ１の構成について、さらに説明する。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った積層体１０の断面図である。図１２に示すように、第１の積層体開口部１０Ｐ１は、誘電体層８から誘電体層２までの各層によって規定される開口要素からなる。即ち、第１の積層体開口部１０Ｐ１は、誘電体層８で規定される開口要素８Ｐ１、電極層７で規定される開口要素７Ｐ１、誘電体層６で規定される開口要素６Ｐ１、電極層５で規定される開口要素５Ｐ１、誘電体層４で規定される開口要素４Ｐ１、電極層３で規定される開口要素３Ｐ１、及び誘電体層２で規定される開口要素２Ｐ１で構成される。これらの開口要素を形成するために用いられたマスク２１、２３、２５、２７は、いずれも平面視で略円形状の外形を有するため（図２、５、８、１１参照）、これらの開口要素も平面視で略円形状の外形を有する。ゆえに、第１の積層体開口部１０Ｐ１も平面視で略円形状の外形を有する。

そして、上述のように電極層３、５、７のエッチングは、ウェットエッチング法によって当該電極層の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓがサイドエッチングされるように行われるため（図４、７、１０参照）、平面視で電極層３、５、７の開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１は、それぞれ誘電体層４、６、８の開口要素４Ｐ１、６Ｐ１、８Ｐ１よりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、それぞれ離間距離３Ｄ、５Ｄ、７Ｄだけ離間する。離間距離３Ｄ、５Ｄ、７Ｄの値は、例えばそれぞれ１μｍ以上、５μｍ以下とすることができる。

ここで、特に電極層３の開口要素３Ｐ１及び誘電体層４の開口要素４Ｐ１によって規定される離間距離３Ｄに着目して説明すると、図１３に示すように、平面視で電極層３の開口要素３Ｐ１の側面３Ｓは、誘電体層４の開口要素４Ｐ１の側面４Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、開口要素３Ｐ１の側面３Ｓの全周に亘って離間距離３Ｄだけ離間する。ただし、この離間距離３Ｄは、開口要素３Ｐ１の円周方向の位置によって、値がばらつく可能性がある。

しかし、上述のようにウェットエッチング法によって電極層３の側面３Ｓをサイドエッチングするため（図４参照）、ウェットエッチングの特性により、このサイドエッチングは、平面視で、電極層３の開口要素３Ｐ１の側面３Ｓの全周に亘って略均等に行われる。そのため、開口要素３Ｐ１の円周方向の位置における離間距離３Ｄのばらつきを非常に小さくすることができる。ゆえに、平面視で、電極層３の開口要素３Ｐ１の側面３Ｓは、誘電体層８の開口要素８Ｐ１の側面８Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間する。

本実施形態では、平均値からの離間距離３Ｄのばらつきは、±３μｍ以下であり、好ましくは±１μｍ以下であり、より好ましくは±０．５μｍ以下である。ここで、「平均値からの離間距離３Ｄのばらつきが±Ｘμｍ以下」とは、開口要素３Ｐ１の側面３Ｓの全周における離間距離３Ｄの算術平均をＡμｍとしたとき、開口要素３Ｐ１の側面３Ｓの全周における離間距離３Ｄの最大値が（Ａ＋Ｘ）μｍ以下であり、開口要素３Ｐ１の側面３Ｓの全周における離間距離３Ｄの最小値が（Ａ−Ｘ）μｍ以上であることを意味する。

図１３を参照して電極層３の開口要素３Ｐ１及び誘電体層４の開口要素４Ｐ１によって規定される離間距離３Ｄについて説明した事項は、電極層５の開口要素５Ｐ１及び誘電体層６の開口要素６Ｐ１によって規定される離間距離５Ｄ、及び、電極層７の開口要素７Ｐ１及び誘電体層８の開口要素８Ｐ１によって規定される離間距離７Ｄについても、同様に当てはまる。

続いて、図１２に示す工程の後に行われる残りの工程について説明する。図１２に示す工程の後、図１４に示すように、積層体１０に第２の積層体開口部１０Ｐ２及び第３の積層体開口部１０Ｐ３を形成する。その後、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。第１〜第３の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３は、互いに積層体１０の積層面方向に離間している。第２の積層体開口部１０Ｐ２は、積層体１０の最上層から電極層３に至る深さを有する開口である。第３の積層体開口部１０Ｐ３は、積層体１０の最上層から電極層５に至る深さを有する開口である。

このような第２の積層体開口部１０Ｐ２及び第３の積層体開口部１０Ｐ３の形成方法は、上述の第１の積層体開口部１０Ｐ１の形成方法において、２層エッチング工程を行う回数を変更したものに相当する。即ち、第１の積層体開口部１０Ｐ１の形成方法においては、２層エッチング工程を３回行っていたが、当該形成方法における２層エッチング工程を行う回数を２回に変更することにより第２の積層体開口部１０Ｐ２を形成することができ、当該形成方法における２層エッチング工程を行う回数を１回に変更することにより第３の積層体開口部１０Ｐ３を形成することができる。

続いて、図１５に示すように、積層体１０を埋め込むように絶縁材料４１を形成する。そして、絶縁材料４１の第１〜第３の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３に対応する位置に、それぞれ電極層１、３、５に至る開口を形成し、絶縁材料４１の第１〜第３の積層体開口部１０Ｐ１、１０Ｐ２、１０Ｐ３とは積層体１０の積層面方向に離間した位置に電極層７に至る開口を形成する。そして、これらの開口を介して、電極層１に接続され絶縁材料４１の表面まで延びる引き出し電極５１、電極層３に接続され絶縁材料４１の表面まで延びる引き出し電極５２、電極層５に接続され絶縁材料４１の表面まで延びる引き出し電極５３、及び、電極層７に接続され絶縁材料４１の表面まで延びる引き出し電極５４をそれぞれ形成する。これにより、本実施形態に係る薄膜キャパシタ１００が完成する。

上述のような本実施形態に係る薄膜キャパシタを製造する方法によれば、２層エッチング工程における電極層３、５、７のエッチングは、ウェットエッチング法によって行われる（図４、図７、及び図１０参照）。そのため、当該エッチングによって、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち、電極層３、５、７によって規定される開口要素３Ｐ１、開口要素５Ｐ１、開口要素７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓのそれぞれを、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層４、６、８によって規定される開口要素４Ｐ１、６Ｐ１、８Ｐ１の側面４Ｓ、６Ｓ、８Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間させることができる（図４、図７、図１０、図１２及び図１３参照）。

さらに、マスク２７、２５、２３を用いた誘電体層２、４、６のエッチングは、平面視で、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層２、４、６によって規定される開口要素２Ｐ１、４Ｐ１、６Ｐ１の側面２Ｓ、４Ｓ、６Ｓが、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち電極層３、５、７によって規定される開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向内側に離間するように行われる（図６、図９、及び図１２参照）。

これらの結果、製造された薄膜キャパシタ１００において、電極層３、５、７によって規定される開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓは、それぞれ、積層方向上下の一対の誘電体層間に形成された凹部の底面に対応することになる。そのため、上述のような離間が存在しない場合と比較して、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７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。そのため、電極層３、５、７の開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓの全周に亘って、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７間がショートすることを抑制することができる。

また、上述のような本実施形態に係る薄膜キャパシタを製造する方法によれば、２層エッチング工程おいて、マスクを誘電体層の直上に設けており、電極層の直上には設けていない（図２、図５、図８、及び図１１参照）。そのため、各電極層の材料と当該マスクの材料とが、相性の悪い組み合わせの場合（例えば、マスクの材料であるレジストが、各電極層の材料へ付着し難い場合）であっても、特に問題なく上述の工程を行うことができる。そのため、各電極層の材料とマスクの材料の選択について自由度が広がる。

また、上述のような本実施形態に係る薄膜キャパシタを製造する方法によれば、２層エッチング工程において、一つのマスクを用いて積層体１０の２つの連続する層をエッチングしている（図２〜図１２参照）。そのため、積層体１０の当該２つの層を２つの別個のマスクを用いて個別にエッチングする場合と比較して、製造工程が簡略化されるため、生産性の向上とコスト削減を図ることができる。さらに、本実施形態では、当該２つの層を一つのマスクでエッチングしているため、当該２つの層がそれぞれ規定する開口要素の中心が、積層体１０の積層面方向でずれること（芯ずれが生じること）を抑制することができる。

また、上述のような本実施形態に係る薄膜キャパシタによれば、平面視で、電極層３、５、７によって規定される開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓは、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層４、６、８によって規定される開口要素４Ｐ１、６Ｐ１、８Ｐ１の側面４Ｓ、６Ｓ、８Ｓよりも、第１の積層体開口部１０Ｐ１の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間しており、かつ、第１の積層体開口部１０Ｐ１のうち誘電体層２、４、６によって規定される開口要素２Ｐ１、４Ｐ１、６Ｐ１の側面２Ｓ、４Ｓ、６Ｓよりも、第１の積層体開口部の半径方向外側に、その全周に亘って略同程度離間している（図１２及び図１３参照）。

そのため、そのように離間していない場合と比較して、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７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。そのため、電極層３、５、７の開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓの全周に亘って、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７間がショートすることを抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る薄膜キャパシタ１００では、平面視で、電極層３、５、７の開口要素３Ｐ１、５Ｐ１、７Ｐ１の側面３Ｓ、５Ｓ、７Ｓと、誘電体層４、６、８によって規定される開口要素４Ｐ１、６Ｐ１、８Ｐ１の側面４Ｓ、６Ｓ、８Ｓのそれぞれとの離間距離３Ｄ、５Ｄ、７Ｄの、その全周における平均値からのばらつきは、それぞれ±３μｍ以下である（図１３参照）。これにより、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７間をショートさせる際に導通させるべき距離が十分に長くなるため、電極層１及び電極層３間、電極層３及び電極層５間、電極層５及び電極層７間がショートすることをより抑制することができる。

１、３、５、７…電極層、２、４、６、８…誘電体層、２Ｐ１、３Ｐ１、４Ｐ１、５Ｐ１、６Ｐ１、７Ｐ１、８Ｐ１…開口要素、３Ｓ、５Ｓ、７Ｓ…電極層の側面、２Ｓ、４Ｓ、６Ｓ、８Ｓ…誘電体層の側面、１０…積層体、１０Ｐ１…第１の積層体開口部、２１、２３、２５、２７…マスク、２１Ｓ、２３Ｓ、２５Ｓ、２７Ｓ…マスクの開口、５１、５２、５３、５４…引き出し電極、１００…薄膜キャパシタ１００。

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、がこの順に積層された積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記第２誘電体層の直上に開口を有する第１マスクを形成する工程であって、前記積層体の積層方向から見て当該開口は略円形の外形を有する工程と、
（ｃ）前記第１マスクを用いて前記第２誘電体層をエッチングすることにより、前記第１マスクの前記開口の下に前記第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、
（ｄ）前記第１マスクと前記第２誘電体層の双方をマスクとして用いたウェットエッチング法によって前記第２電極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誘電体層に至る深さまで深くすると同時に、前記積層体の積層方向から見て、前記第１の積層体開口部のうち前記第２電極層によって規定される開口要素の側面を、前記第１の積層体開口部のうち前記第２誘電体層によって規定される開口要素の側面よりも、前記第１の積層体開口部の半径方向外側に離間させる、工程と、
（ｅ）前記第１誘電体層上に第２マスクを形成する工程であって、前記第２マスクの一部は前記第１の積層体開口部内の前記第１誘電体層の直上に設けられて開口を規定し、前記積層体の積層方向から見て当該開口は略円形の外形を有し、前記第２マスクの他の一部は前記第２電極層及び前記第２誘電体層を覆う、工程と、
（ｆ）前記第２マスクを用いて前記第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同時に、前記積層体の積層方向から見て、前記第１の積層体開口部のうち前記第１誘電体層によって規定される開口要素の側面を、前記第１の積層体開口部のうち前記第２電極層によって規定される開口要素の側面よりも、前記第１の積層体開口部の半径方向内側に離間させる、工程と、
を有する、薄膜キャパシタを製造する方法。
（ｇ）前記工程（ａ）の後に、前記第２誘電体層をエッチングすることにより、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、
（ｈ）前記工程（ｆ）の後に、前記第１電極層と接するように前記第１の積層体開口部内に第１引き出し電極を形成する工程と、
（ｉ）前記工程（ｇ）の後に、前記第２電極層と接するように前記第２の積層体開口部内に第２引き出し電極を形成する工程と、
をさらに有する、請求項１に記載の方法。