JP7225721B2 - Thin film capacitor, manufacturing method thereof, and circuit board incorporating thin film capacitor - Google Patents
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Description
本発明は薄膜キャパシタ及びその製造方法、並びに、薄膜キャパシタを内蔵する回路基板に関し、特に、回路基板に埋め込んで使用することが可能な薄膜キャパシタ及びその製造方法、並びに、このような薄膜キャパシタを内蔵する回路基板に関する。
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film capacitor, a method of manufacturing the same, and a circuit board containing the thin film capacitor. It relates to a circuit board that
Regarding.
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。 A circuit board on which an IC is mounted usually has a decoupling capacitor mounted thereon in order to stabilize the potential of the power supply supplied to the IC. Laminated ceramic chip capacitors are generally used as decoupling capacitors, and required decoupling capacity is ensured by mounting a large number of laminated ceramic chip capacitors on the surface of a circuit board.
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回路基板上のスペースが不足することが多い。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キャパシタが用いられることがある(特許文献1参照)。 In recent years, however, there is often a shortage of space on circuit boards on which a large number of multilayer ceramic chip capacitors are mounted. For this reason, thin film capacitors that can be embedded in circuit boards are sometimes used instead of multilayer ceramic chip capacitors (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された薄膜キャパシタは、端子電極が一方の表面側にのみ設けられていることから、薄膜キャパシタの裏面側から端子電極にアクセスすることが困難であった。
However, since the thin film capacitor described in
したがって、本発明は、両面から端子電極にアクセス可能な薄膜キャパシタ及びその製造方法、並びに、このような薄膜キャパシタを内蔵する回路基板を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thin film capacitor whose terminal electrodes can be accessed from both sides, a manufacturing method thereof, and a circuit board incorporating such a thin film capacitor.
本発明による薄膜キャパシタは、1又は2以上の第1内部電極膜と1又は2以上の第2内部電極膜が容量絶縁膜を介して交互に積層された容量層と、容量層の一方の表面に設けられた非容量層と、容量層の他方の表面に設けられ、第1内部電極膜に接続された第1配線及び第2内部電極膜に接続された第2配線を含む再配線層と、容量層及び非容量層を貫通して設けられた第1及び第2貫通孔と、再配線層上に設けられ、第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2表面端子と、非容量層上に設けられ、第1及び第2貫通孔を介して第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2裏面端子とを備える。 A thin film capacitor according to the present invention comprises a capacitive layer in which one or more first internal electrode films and one or more second internal electrode films are alternately laminated via a capacitive insulating film; and one surface of the capacitive layer. and a rewiring layer provided on the other surface of the capacitive layer and including a first wiring connected to the first internal electrode film and a second wiring connected to the second internal electrode film , first and second through holes provided through the capacitive layer and the non-capacitive layer, and first and second surface terminals provided on the rewiring layer and connected to the first and second wirings, respectively. , and first and second rear terminals provided on the non-capacitive layer and connected to the first and second wirings through the first and second through holes, respectively.
本発明によれば、薄膜キャパシタの表裏に端子電極が設けられていることから、両面から端子電極にアクセスすることが可能となる。しかも、容量層と非容量層が積層された構成を有していることから、容量層が非常に薄い場合であっても非容量層によって十分な強度を確保することが可能となる。特に、非容量層の材料として容量層の熱膨張係数に近い材料を選択すれば、反りの発生を防止することもできる。 According to the present invention, since the terminal electrodes are provided on the front and back sides of the thin film capacitor, it is possible to access the terminal electrodes from both sides. Moreover, since the capacitive layer and the non-capacitive layer are laminated, even if the capacitive layer is very thin, the non-capacitative layer can ensure sufficient strength. In particular, if a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the capacitive layer is selected as the material for the non-capacitive layer, it is possible to prevent the occurrence of warping.
本発明において、非容量層は、容量絶縁膜と同じ材料からなる2以上の第1材料層と、第1及び第2内部電極膜と同じ材料からなり、2以上の第1材料層に挟まれた第2材料層とを含むものであっても構わない。これによれば、容量層と非容量層の熱膨張係数がほぼ一致することから、反りの発生をより効果的に防止することが可能となる。 In the present invention, the non-capacitive layer is made of two or more first material layers made of the same material as the capacitive insulating film and made of the same material as the first and second internal electrode films, and is sandwiched between the two or more first material layers. and a second material layer. According to this, since the thermal expansion coefficients of the capacitive layer and the non-capacitive layer are substantially the same, it is possible to more effectively prevent the occurrence of warpage.
本発明において、第1材料層の厚みは容量絶縁膜の厚みよりも厚く、第2材料層の厚みは第1及び第2内部電極膜の厚みよりも厚くても構わない。これによれば、薄膜キャパシタの全体の強度を十分に確保することが可能となる。 In the present invention, the first material layer may be thicker than the capacitive insulating film, and the second material layer may be thicker than the first and second internal electrode films. According to this, it is possible to sufficiently ensure the strength of the entire thin film capacitor.
本発明による回路基板は、第1及び第2配線層と、第1配線層と第2配線層の間に位置する絶縁樹脂層と、絶縁樹脂層に埋め込まれた上記の薄膜キャパシタとを備え、第1表面電極は、第1配線層に設けられた第1電源配線に接続され、第2表面電極は、第1配線層に設けられた第1グランド配線に接続され、第1裏面電極は、第2配線層に設けられた第2電源配線に接続され、第2裏面電極は、第2配線層に設けられた第2グランド配線に接続される。 A circuit board according to the present invention comprises first and second wiring layers, an insulating resin layer positioned between the first wiring layer and the second wiring layer, and the thin film capacitor embedded in the insulating resin layer, The first surface electrode is connected to the first power supply wiring provided on the first wiring layer, the second surface electrode is connected to the first ground wiring provided on the first wiring layer, and the first back electrode is connected to the first ground wiring provided on the first wiring layer. It is connected to the second power supply wiring provided on the second wiring layer, and the second back surface electrode is connected to the second ground wiring provided on the second wiring layer.
本発明によれば、電源配線及びグランド配線と薄膜キャパシタの配線距離が短縮されることから、等価直列インダクタンス(ESL)を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the equivalent series inductance (ESL) because the wiring distance between the power wiring and the ground wiring and the thin film capacitor is shortened.
本発明による薄膜キャパシタの製造方法は、支持体の表面に、1又は2以上の第1内部電極膜と1又は2以上の第2内部電極膜が容量絶縁膜を介して交互に積層された容量層を形成し、容量層の一方の表面に非容量層を形成し、非容量層に容量層に達する第1及び第2トレンチを形成し、支持体を削除した後、支持体で覆われていた容量層の他方の表面側から、それぞれ第1及び第2トレンチに達する第3及び第4トレンチを形成することにより、第1及び第3トレンチからなる第1貫通孔と、第2及び第4トレンチからなる第2貫通孔を形成し、容量層の他方の表面に、第1内部電極膜に接続された第1配線及び第2内部電極膜に接続された第2配線を含む再配線層を形成し、再配線層上に、第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2表面端子を形成し、非容量層上に、第1及び第2貫通孔を介して第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2裏面端子を形成することを特徴とする。 A method for manufacturing a thin film capacitor according to the present invention is a capacitor in which one or more first internal electrode films and one or more second internal electrode films are alternately laminated on a surface of a support via capacitive insulating films. forming a non-capacitive layer on one surface of the capacitive layer; forming first and second trenches in the non-capacitive layer reaching the capacitive layer; removing the support; By forming third and fourth trenches reaching the first and second trenches, respectively, from the other surface side of the capacitive layer, the first through-hole formed by the first and third trenches and the second and fourth through-holes are formed. A rewiring layer including a first wiring connected to the first internal electrode film and a second wiring connected to the second internal electrode film is formed on the other surface of the capacitor layer by forming a second through hole composed of a trench. forming, on the rewiring layer, first and second surface terminals respectively connected to the first and second wirings, and on the non-capacitive layer, the first and second through holes through the first and second through holes; It is characterized by forming first and second rear terminals respectively connected to the second wiring.
本発明によれば、両面に端子電極を有し、且つ、非容量層によって強度が確保された薄膜キャパシタを容易に作製することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily fabricate a thin film capacitor that has terminal electrodes on both sides and whose strength is ensured by the non-capacitive layer.
このように、本発明によれば、両面から端子電極にアクセス可能な薄膜キャパシタ及びその製造方法、並びに、このような薄膜キャパシタを内蔵する回路基板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 whose terminal electrodes are accessible from both sides, a manufacturing method thereof, and a circuit board incorporating such a thin film capacitor.
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。 Preferred embodiments of the present invention will now 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キャパシタ1の構成を示す略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a
図1に示すように、本実施形態による薄膜キャパシタ1は、容量層10と、容量層10の一方の表面(図1においては下面)に設けられた非容量層20と、容量層10の他方の表面(図1においては上面)に設けられた再配線層30とを有する。再配線層30の表面には、第1及び第2表面端子E1,E2が設けられ、非容量層20の表面には第1及び第2裏面端子E3,E4が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
容量層10は、容量絶縁膜19を介して積層された複数の内部電極膜11~17を有している。これら内部電極膜11~17のうち、再配線層30から見て奇数番目の内部電極膜11,13,15,17は第1内部電極膜M1を構成し、再配線層30から見て偶数番目の内部電極膜12,14,16は第2内部電極膜M2を構成する。つまり、容量層10は、4層の第1内部電極膜M1と3層の第2内部電極膜M2が容量絶縁膜19を介して交互に積層された構造を有している。
The
内部電極膜11~17は、例えばニッケル(Ni)又は白金(Pt)を含有する導電材料からなり、特に、ニッケル(Ni)を主成分とする導電材料が好適に用いられる。「主成分」とは、全体の50質量%以上を占める成分をいう。また、内部電極膜11~17の主成分がニッケル(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)または銀(Ag)が添加されていても構わない。これらの元素を添加することにより内部電極膜11~17が破れにくくなり、膜の連続性を高めることが可能となる。なお、内部電極膜11~17は複数の添加元素を含有しても構わない。内部電極膜11~17のそれぞれの厚さは、例えば10nm~1000nm程度である。
The
容量絶縁膜19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、BaTiO3(チタン酸バリウム)、(Ba1-XSrX)TiO3(チタン酸バリウムストロンチウム)、(Ba1-XCaX)TiO3、PbTiO3、Pb(ZrXTi1-X)O3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)O3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、Bi4Ti3O12、SrBi2Ta2O9等に代表されるビスマス層状化合物、(Sr1-XBaX)Nb2O6、PbNb2O6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、容量絶縁膜19の特性制御のため、容量絶縁膜19に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。容量絶縁膜19は焼成されており、その比誘電率(εr)は、例えば100以上である。なお、容量絶縁膜19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。容量絶縁膜19の1枚当たりの厚さは、例えば10nm~1000nmである。
The capacitive insulating
非容量層20は、容量絶縁膜19と同じ材料からなる第1材料層21,23と、内部電極膜11~17と同じ材料からなる第2材料層22を有しており、第2材料層22が第1材料層21,23の間に挟み込まれた構造を有している。第1材料層21,23のそれぞれの厚みは、容量絶縁膜19のそれぞれの厚みよりも厚く、例えば1μm~5μm程度である。同様に、第2材料層22の厚みは、内部電極膜11~17のそれぞれの厚みよりも厚く、例えば1μm~5μm程度である。
The
非容量層20は、薄膜キャパシタ1の機械的強度を確保するとともに、ハンドリングを容易とするために設けられている。一般的な薄膜キャパシタにおいては、シリコン(Si)などの支持体上に容量層が形成されているが、シリコン(Si)などからなる支持体は、熱膨張係数が容量層と大きく異なるため、反りの発生を防止するためには、支持体の厚みをある程度厚みを厚くする必要がある。その結果、薄膜キャパシタの全体の厚みが増大するという問題が生じるが、本実施形態においては、非容量層20が容量層10と同じ材料からなることから、両者の熱膨張係数がほぼ一致し、非容量層20の厚さに関わらず反りはほとんど発生しない。
The
図1に示す例では、絶縁材料からなる2つの第1材料層21と、導電材料からなる1つの第2材料層22によって非容量層20が構成されているが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、3つの第1材料層21と2つの第2材料層22を交互に積層した5層構造の非容量層20を用いても構わないし、4つの第1材料層21と3つの第2材料層22を交互に積層した7層構造の非容量層20を用いても構わない。また、非容量層20の層数が奇数である点は必須でなく、偶数であっても構わない。
In the example shown in FIG. 1, the
再配線層30は、第1内部電極膜M1に接続された第1配線31と、第2内部電極膜M2に接続された第2配線32を有している。第1及び第2配線31,32と容量層10の間には絶縁樹脂層33が設けられている。また、第1及び第2配線31,32は、絶縁樹脂層34で覆われ、絶縁樹脂層34の表面に第1及び第2表面端子E1,E2が設けられている。
The
端子E1~E4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E1~E4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E1~E4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 for forming the terminals E1 to E4, it is preferable to use a metal material whose main component is nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), or an alloy containing these metals. In particular, it is preferable to use copper (Cu). When copper (Cu) is used as the material for the terminals E1 to E4, its purity is preferably as high as possible, preferably 99.99% by mass or more. When copper (Cu) is used as the material for the terminals E1 to E4, impurities include iron (Fe), titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al), magnesium (Mg), manganese (Mn), silicon ( Si) or transition metal elements such as chromium (Cr), vanadium (V), zinc (Zn), niobium (Nb), tantalum (Ta), yttrium (Y), lanthanum (La), cesium (Ce), or rare earth elements, etc. , chlorine (Cl), sulfur (S), phosphorus (P) and the like may be contained.
図1に示すように、容量層10にはトレンチT1~T7が設けられており、トレンチT1~T7の底部においてそれぞれ内部電極膜11~17が露出している。そして、トレンチT1,T3,T5,T7の底部に露出する内部電極膜11,13,15,17が第1配線31に接続され、トレンチT2,T4,T6の底部に露出する内部電極膜12,14,16が第2配線32に接続される。さらに、容量層10には、容量層10を貫通するトレンチT8,T9がさらに設けられており、非容量層20には、非容量層20を貫通するトレンチT10,T11が設けられている。トレンチT8,T10は平面視で互いに重なる位置に設けられており、これにより、容量層10及び非容量層20を貫通する第1貫通孔TH1が形成される。同様に、トレンチT9,T11は平面視で互いに重なる位置に設けられており、これにより、容量層10及び非容量層20を貫通する第2貫通孔TH2が形成される。
As shown in FIG. 1, trenches T1 to T7 are provided in the
非容量層20に設けられたトレンチT10,T11には、それぞれ第1及び第2裏面電極E3,E4を構成する導電材料が埋め込まれている。そして、第1裏面電極E3は、第1貫通孔TH1を介して再配線層30の第1配線31に接続され、第2裏面電極E4は、第2貫通孔TH2を介して再配線層30の第2配線32に接続される。このため、第1表面電極E1と第1裏面電極E3は互いに同電位となり、第2表面電極E2と第2裏面電極E4は互いに同電位となる。
The trenches T10 and T11 provided in the
図2は、第1配線31と第1裏面電極E3の接続部分(第2配線32と第2裏面電極E4の接続部分)の模式的な拡大図である。
FIG. 2 is a schematic enlarged view of a connection portion between the
図2に示すように、第1裏面電極E3(第2裏面電極E4)の先端部における径をφ1とし、第1配線31(第2配線32)の先端部における径をφ2とした場合、φ1/φ2の値は1.5~10の範囲であることが好ましい。具体的には、φ1=100~200μm程度であり、φ2=20~60μm程度である。これは、φ1/φ2の値が1.5未満である場合は容量値のロスが大きいからであり、φ1/φ2の値が10を超える場合は第1配線31と第1裏面電極E3の密着性(第2配線32と第2裏面電極E4の密着性)が不十分となるからである。また、第1裏面電極E3及び第2裏面電極E4の先端に形成される凹部の深さDについては、1~3μm程度とすればよい。
As shown in FIG. 2, when the diameter at the tip of the first back electrode E3 (second back electrode E4) is φ1 and the diameter at the tip of the first wiring 31 (second wiring 32) is φ2, then φ1 The value of /φ2 is preferably in the range of 1.5-10. Specifically, φ1 is about 100 to 200 μm, and φ2 is about 20 to 60 μm. This is because when the value of φ1/φ2 is less than 1.5, the loss of the capacitance value is large, and when the value of φ1/φ2 exceeds 10, the adhesion between the
図3は、薄膜キャパシタ1を内蔵する回路基板100の構成を示す略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a
図3に示す回路基板100は、配線層L1~L4と、配線層L1と配線層L2の間に設けられた絶縁樹脂層110と、配線層L2と配線層L3の間に設けられた絶縁樹脂層120と、配線層L3と配線層L4の間に設けられた絶縁樹脂層130とを有し、絶縁樹脂層120に本実施形態による薄膜キャパシタ1が埋め込まれた構成を有している。配線層L1と配線層L2は、絶縁樹脂層110を貫通するビア導体141を介して接続され、配線層L2と配線層L3は、絶縁樹脂層120を貫通するビア導体142を介して接続され、配線層L3と配線層L4は、絶縁樹脂層130を貫通するビア導体143を介して接続される。
The
薄膜キャパシタ1に設けられた第1表面電極E1は、ビア導体151を介して、配線層L3に設けられた電源配線V3に接続され、薄膜キャパシタ1に設けられた第1裏面電極E3は、ビア導体153を介して、配線層L2に設けられた電源配線V2に接続される。電源配線V2は、対応するビア導体141を介して配線層L1に設けられた電源パターンV1に接続され、電源配線V3は、対応するビア導体143を介して配線層L4に設けられた電源パターンV4に接続される。電源配線V2と電源配線V3は、ビア導体142を介して短絡されていても構わない。
The first surface electrode E1 provided on the
薄膜キャパシタ1に設けられた第2表面電極E2は、ビア導体152を介して、配線層L3に設けられたグランド配線G3に接続され、薄膜キャパシタ1に設けられた第2裏面電極E4は、ビア導体154を介して、配線層L2に設けられたグランド配線G2に接続される。グランド配線G2は、対応するビア導体141を介して配線層L1に設けられたグランドパターンG1に接続され、グランド配線G3は、対応するビア導体143を介して配線層L4に設けられたグランドパターンG4に接続される。グランド配線G2とグランド配線G3は、ビア導体142を介して短絡されていても構わない。
The second surface electrode E2 provided on the
配線層L1の表面101又は配線層L4の表面104には、ICチップや各種受動部品を搭載することが可能である。例えば、配線層L4の表面104にICチップを搭載する場合、ICチップの電源パッドを電源パターンV4に接続し、ICチップのグランドパッドをグランドパターンG4に接続することにより、本実施形態による薄膜キャパシタ1がデカップリングコンデンサとして機能する。
An IC chip and various passive components can be mounted on the
このように、本実施形態による薄膜キャパシタ1を回路基板100に埋め込めば、回路基板100の内部で薄膜キャパシタ1の両面側から端子電極E1~E4にアクセスすることが可能となり、等価直列インダクタンス(ESL)を低減することが可能となる。具体的には、裏面電極E3,E4を設けない場合と比べると、等価直列インダクタンス(ESL)を約20%低減することが可能となる。
In this way, if the
次に、本実施形態による薄膜キャパシタ1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図4~図17は、本実施形態による薄膜キャパシタ1の製造方法を示す工程図である。
4 to 17 are process diagrams showing the method of manufacturing the
まず、図4に示すように、ニッケル(Ni)などからなる支持体50の表面に容量層10及び非容量層20をこの順に積層する。容量層10の形成は、内部電極膜11~17と容量絶縁膜19を交互に成膜することにより行う。内部電極膜11~17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。容量絶縁膜19の形成方法としては、溶液法、スパッタリング等のPVD(Physical Vapor Deposition)法、又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の成膜技術を用いることができるが、スパッタリング法がより好ましい方法である。非容量層20についても同様であり、第1材料層21と第2材料層22を交互に成膜することにより非容量層20を形成する。
First, as shown in FIG. 4, the
その後、焼成を行い、容量絶縁膜19を焼結させる。焼成時の温度は、容量絶縁膜19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、内部電極膜11~17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。かかる焼成工程においては、非容量層20を構成する第1材料層21も同時に焼結する。
Firing is then performed to sinter the capacitive insulating
次に、図5に示すように、エッチングにより非容量層20にトレンチT10,T11を形成する。トレンチT10,T11は、非容量層20を貫通し、少なくとも容量層10に含まれる内部電極膜17に達する深さである必要がある。その後、トレンチT10,T11の内部を含む非容量層20の表面全体にパッシベーション膜40を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, trenches T10 and T11 are formed in the
次に、図6に示すように、トレンチT10,T11が埋め込まれるよう、パッシベーション膜40上に銅(Cu)などからなる導電材料60を形成した後、図7に示すように、導電材料60をパターニングすることによって第1及び第2裏面電極E3,E4を形成する。導電材料60の形成は、スパッタリング法や蒸着法によってクロム(Cr)及び銅(Cu)からなるシード層を形成した後、電解メッキによって必要な膜厚を得ることが好ましい。その後、図8に示すように、塩化鉄(FeCl3)や過酸化水素系の硝酸(HNO3・H2O2)等のエッチング液を用いて支持体50を除去する。これにより、容量層10の他方の表面が露出する。ここで、非容量層20を構成する第1材料層21に欠陥が存在する場合、支持体50を除去するために用いるエッチング液が欠陥を介して内部に滲入する恐れがあるが、本実施形態においては、第1材料層21を2層有していることから、欠陥の位置が重なる可能性は極めて低く、このため、エッチング液が容量層10に達することはほとんどない。
Next, as shown in FIG. 6, after forming a
次に、図9に示すように、内部電極膜11に達するトレンチT1,T13,T18,T15,T17,T19を形成する。これらのトレンチT1,T13,T18,T15,T17,T19は、1層の内部電極膜及び1層の容量絶縁膜をパターニングすることによって形成することができる。このうち、トレンチT13,T18,T15,T17,T19は、図1に示したトレンチT3,T8,T5,T7,T9を形成すべき平面位置に設けられる。本工程によりトレンチT1が完成し、その底面には内部電極膜11が露出する。
Next, as shown in FIG. 9, trenches T1, T13, T18, T15, T17 and T19 reaching the
次に、図10に示すように、2層の内部電極膜及び2層の容量絶縁膜をパターニングすることによって、T23,T28,T27,T26,T29,T2を形成する。このうち、トレンチT23,T28,T27,T26,T29は、図1に示したトレンチT3,T8,T7,T6,T9を形成すべき平面位置に設けられる。本工程によりトレンチT2が完成し、その底面には内部電極膜12が露出する。また、トレンチT13,T23からなるトレンチT3も完成し、その底面には内部電極膜13が露出する。
Next, as shown in FIG. 10, T23, T28, T27, T26, T29 and T2 are formed by patterning two layers of internal electrode films and two layers of capacitive insulating films. Among them, the trenches T23, T28, T27, T26 and T29 are provided at planar positions where the trenches T3, T8, T7, T6 and T9 shown in FIG. 1 are to be formed. The trench T2 is completed by this step, and the
次に、図11に示すように、4層の内部電極膜及び4層の容量絶縁膜をパターニングすることによって、T48,T45,T47,T46,T49,T4を形成する。このうち、トレンチT48,T45,T47,T46,T49は、図1に示したトレンチT8,T5,T7,T6,T9を形成すべき平面位置に設けられる。本工程によりトレンチT4が完成し、その底面には内部電極膜14が露出する。また、トレンチT15,T45からなるトレンチT5も完成し、その底面には内部電極膜15が露出する。また、トレンチT26,T46からなるトレンチT6も完成し、その底面には内部電極膜16が露出する。また、トレンチT17,T27,T47からなるトレンチT7も完成し、その底面には内部電極膜17が露出する。さらに、トレンチT18,T28,T48からなるトレンチT8も完成し、その底面には第1裏面電極E3を構成する導電材料が露出する。同様に、トレンチT19,T29,T49からなるトレンチT9も完成し、その底面には第2裏面電極E4を構成する導電材料が露出する。
Next, as shown in FIG. 11, T48, T45, T47, T46, T49 and T4 are formed by patterning the four layers of internal electrode films and the four layers of capacitor insulating films. Among them, the trenches T48, T45, T47, T46 and T49 are provided at planar positions where the trenches T8, T5, T7, T6 and T9 shown in FIG. 1 are to be formed. This step completes the trench T4, and the
次に、図12に示すように、トレンチT1~T9を埋める絶縁樹脂層33を形成した後、図13に示すように、トレンチT1~T9の底部を開口させる開口パターンP1~P9を絶縁樹脂層33を形成する。これにより、トレンチT1~T7の底部には、それぞれ開口パターンP1~P7を介して内部電極膜11~17が露出し、トレンチT8,T9の底部には、それぞれ開口パターンP8,P9を介して第1及び第2裏面電極E3,E4を構成する導電材料が露出する。
Next, as shown in FIG. 12, after forming an insulating
次に、図14に示すように、トレンチT1~T9の内部を含む絶縁樹脂層33の全面に再配線35を形成する。これにより、トレンチT1~T7の底部において再配線35と内部電極膜11~17が接続され、トレンチT8,T9の底部において再配線35と第1及び第2裏面電極E3,E4を構成する導電材料が接続される。そして、図15に示すように、再配線35をパターニングすることによって、再配線35を第1配線31と第2配線32に分離する。これにより、第1配線31は、内部電極膜11,13,15,17及び第1裏面電極E3に共通に接続され、第2配線32は、内部電極膜12,14,16及び第2裏面電極E4に共通に接続されることになる。
Next, as shown in FIG. 14, a
次に、図16に示すように、第1配線31及び第2配線32を覆う絶縁樹脂層34を形成した後、図17に示すように、第1配線31を露出させる開口部34aと第2配線32を露出させる開口部34bを絶縁樹脂層34に形成する。その後、開口部34a,34bが埋め込まれるよう、絶縁樹脂層34上に銅(Cu)などからなる導電材料を形成した後、この導電材料をパターニングすることによって図1に示す第1及び第2表面電極E1,E2を形成すれば、本実施形態による薄膜キャパシタ1が完成する。第1及び第2表面電極E1,E2の形成においても、スパッタリング法や蒸着法によってクロム(Cr)及び銅(Cu)からなるシード層を形成した後、電解メッキによって必要な膜厚を得ることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 16, after forming an insulating
このように、本実施形態による薄膜キャパシタ1の製造方法においては、容量層10にトレンチT1~T9を形成する前に、容量層10に達する深さのトレンチT10,T11を非容量層20に形成していることから、両面電極構造を有する薄膜キャパシタ1を容易に作製することが可能となる。
As described above, in the method of manufacturing the
しかも、非容量層20を構成する第1材料層21の材料として容量絶縁膜19と同じ材料を用い、非容量層20を構成する第2材料層22の材料として内部電極膜11~17と同じ材料を用いれば、同じ装置を用いて容量層10と非容量層20を成膜することができる。また、第1材料層21の厚みを容量絶縁膜19よりも厚く成膜し、第2材料層22の厚みを内部電極膜11~17よりも厚く成膜していることから、非容量層20の成膜工程数を少なくすることが可能となる。
Moreover, the material of the
また、図7に示した導電材料60のパターニングを再配線層30の形成後に行うことも可能である。この場合、図4~図6及び図8~図17に示す工程を行うことによって図18に示す構造を得た後、図19に示すように、再配線層30の表面に銅(Cu)などからなる導電材料70を形成し、最後に、導電材料60,70をパターニングすることによって、図1に示す薄膜キャパシタ1を得ることができる。
It is also possible to perform the patterning of the
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-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is included within the scope.
例えば、上記実施形態においては、4層の第1内部電極膜11,13,15,17と、3層の第2内部電極膜12,14,16からなる容量層10を用いているが、容量層10を構成する第1内部電極膜の層数と第2内部電極膜の層数については特に限定されない。したがって、1又は2以上の第1内部電極膜と1又は2以上の第2内部電極膜が容量絶縁膜を介して交互に積層された構造を有していれば足りる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態においては、非容量層20を構成する第1材料層21の材料として容量絶縁膜19と同じ材料を用い、非容量層20を構成する第2材料層22の材料として内部電極膜11~17と同じ材料を用いているが、容量層10の熱膨張係数と非容量層20の熱膨張係数が近い限り、この点は必須でない。但し、本実施形態のように、非容量層20を構成する第1材料層21の材料として容量絶縁膜19と同じ材料を用い、非容量層20を構成する第2材料層22の材料として内部電極膜11~17と同じ材料を用いることにより、容量層10の熱膨張係数と非容量層20の熱膨張係数をほぼ一致させることが可能となる。
In the above embodiment, the same material as that of the capacitive insulating
1 薄膜キャパシタ
10 容量層
11~17 内部電極膜
19 容量絶縁膜
20 非容量層
30 再配線層
33,34 絶縁樹脂層
34a,34b 開口部
35 再配線
40 パッシベーション膜
50 支持体
60,70 導電材料
100 回路基板
101,104 回路基板の表面
110,120,130 絶縁樹脂層
141~143,151~154 ビア導体
E1 第1表面端子
E2 第2表面端子
E3 第1裏面端子
E4 第2裏面端子
G1,G4 グランドパターン
G2,G3 グランド配線
L1~L4 配線層
P1~P9 開口パターン
T1~T11,T13,T15,T17,T18,T19,T23,T26,T27~T29,T45~T49 トレンチ
V1,V4 電源パターン
V2,V3 電源配線
1 thin-
Claims (4)
前記容量層の一方の表面に設けられた非容量層と、
前記容量層の他方の表面に設けられ、前記第1内部電極膜に接続された第1配線及び前記第2内部電極膜に接続された第2配線を含む再配線層と、
前記容量層及び前記非容量層を貫通して設けられた第1及び第2貫通孔と、
前記再配線層上に設けられ、前記第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2表面端子と、
前記非容量層上に設けられ、前記第1及び第2貫通孔を介して前記第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2裏面端子と、を備え、
前記非容量層は、前記容量絶縁膜と同じ材料からなる2以上の第1材料層と、前記第1及び第2内部電極膜と同じ材料からなり、前記2以上の第1材料層に挟まれた第2材料層とを含む、薄膜キャパシタ。 a capacitive layer in which one or two or more first internal electrode films and one or two or more second internal electrode films are alternately laminated via capacitive insulating films;
a non-capacitive layer provided on one surface of the capacitive layer;
a rewiring layer provided on the other surface of the capacitive layer and including a first wiring connected to the first internal electrode film and a second wiring connected to the second internal electrode film;
first and second through holes provided through the capacitive layer and the non-capacitive layer;
first and second surface terminals provided on the rewiring layer and connected to the first and second wirings, respectively;
first and second rear terminals provided on the non-capacitive layer and connected to the first and second wirings through the first and second through holes, respectively ;
The non-capacitive layer is made of two or more first material layers made of the same material as the capacitive insulating film and made of the same material as the first and second internal electrode films, and is sandwiched between the two or more first material layers. and a second material layer .
前記第1配線層と前記第2配線層の間に位置する絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層に埋め込まれた請求項1又は2に記載の薄膜キャパシタと、を備え、
前記第1表面電極は、前記第1配線層に設けられた第1電源配線に接続され、
前記第2表面電極は、前記第1配線層に設けられた第1グランド配線に接続され、
前記第1裏面電極は、前記第2配線層に設けられた第2電源配線に接続され、
前記第2裏面電極は、前記第2配線層に設けられた第2グランド配線に接続される、回路基板。 first and second wiring layers;
an insulating resin layer positioned between the first wiring layer and the second wiring layer;
and the thin film capacitor according to claim 1 or 2 embedded in the insulating resin layer,
The first surface electrode is connected to a first power supply wiring provided on the first wiring layer,
The second surface electrode is connected to a first ground wiring provided on the first wiring layer,
The first back electrode is connected to a second power supply wiring provided on the second wiring layer,
The circuit board, wherein the second back electrode is connected to a second ground wiring provided on the second wiring layer.
前記容量層の一方の表面に非容量層を形成し、
前記非容量層に前記容量層に達する第1及び第2トレンチを形成し、
前記支持体を削除した後、前記支持体で覆われていた前記容量層の他方の表面側から、それぞれ前記第1及び第2トレンチに達する第3及び第4トレンチを形成することにより、前記第1及び第3トレンチからなる第1貫通孔と、前記第2及び第4トレンチからなる第2貫通孔を形成し、
前記容量層の他方の表面に、前記第1内部電極膜に接続された第1配線及び前記第2内部電極膜に接続された第2配線を含む再配線層を形成し、
前記再配線層上に、前記第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2表面端子を形成し、
前記非容量層上に、前記第1及び第2貫通孔を介して前記第1及び第2配線にそれぞれ接続された第1及び第2裏面端子を形成する、薄膜キャパシタの製造方法。 forming a capacitive layer in which one or two or more first internal electrode films and one or two or more second internal electrode films are alternately laminated via a capacitive insulating film on the surface of a support;
forming a non-capacitive layer on one surface of the capacitive layer;
forming first and second trenches reaching the capacitive layer in the non-capacitive layer;
After removing the support, the third and fourth trenches are formed from the other surface side of the capacitive layer covered with the support to reach the first and second trenches, respectively. forming a first through-hole consisting of first and third trenches and a second through-hole consisting of said second and fourth trenches;
forming a rewiring layer including a first wiring connected to the first internal electrode film and a second wiring connected to the second internal electrode film on the other surface of the capacitive layer;
forming first and second surface terminals respectively connected to the first and second wirings on the rewiring layer;
A method of manufacturing a thin film capacitor, comprising forming, on the non-capacitance layer, first and second rear terminals connected to the first and second wirings through the first and second through holes, respectively.
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