JP7317649B2 - コンデンサ - Google Patents

コンデンサ Download PDF

Info

Publication number
JP7317649B2
JP7317649B2 JP2019171151A JP2019171151A JP7317649B2 JP 7317649 B2 JP7317649 B2 JP 7317649B2 JP 2019171151 A JP2019171151 A JP 2019171151A JP 2019171151 A JP2019171151 A JP 2019171151A JP 7317649 B2 JP7317649 B2 JP 7317649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sub
regions
recesses
capacitor
layer
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
JP2019171151A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021048343A (ja
Inventor
光雄 佐野
進 小幡
和人 樋口
一生 下川
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2019171151A priority Critical patent/JP7317649B2/ja
Priority to US16/997,996 priority patent/US11322308B2/en
Priority to FR2008798A priority patent/FR3101189A1/fr
Priority to TW109129733A priority patent/TWI750789B/zh
Priority to KR1020200111046A priority patent/KR102385623B1/ko
Priority to CN202010914347.2A priority patent/CN112542314B/zh
Publication of JP2021048343A publication Critical patent/JP2021048343A/ja
Priority to FR2208638A priority patent/FR3126539A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of JP7317649B2 publication Critical patent/JP7317649B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/92Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by patterning layers, e.g. by etching conductive layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33Thin- or thick-film capacitors 
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/012Form of non-self-supporting electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/14Organic dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/224Housing; Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-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, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30Stacked capacitors
    • H01G4/306Stacked capacitors made by thin film techniques
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
    • H01G4/385Single unit multiple capacitors, e.g. dual capacitor in one coil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/40Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92Capacitors having potential barriers
    • H01L29/94Metal-insulator-semiconductors, e.g. MOS
    • H01L29/945Trench capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/01Form of self-supporting electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

本発明の実施形態は、コンデンサに関する。
通信機器の小型化及び高機能化に伴い、それらに搭載されるコンデンサには、小型化及び薄型化が求められている。容量密度を維持しつつ、小型化及び薄型化を実現する構造として、基板にトレンチを形成して表面積を増大させたトレンチコンデンサがある(特許文献1)。
特開2009-135310号公報
本発明が解決しようとする課題は、大きな電気容量を達成可能であり、反りを生じ難いコンデンサを提供することである。
一側面によれば、第1主面と第2主面とを有し、前記第1主面は複数の第1サブ領域を含み、前記複数の第1サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第1凹部又は第1凸部が設けられ、前記複数の第1サブ領域の1以上と、前記複数の第1サブ領域の他の1以上とは、前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が異なる導電基板と、前記複数の第1凹部の側壁及び底面又は前記複数の第1凸部の側壁及び上面を覆った導電層と、前記導電基板と前記導電層との間に介在した誘電体層とを備え、前記複数の第1サブ領域のうち、前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が異なり且つ互いに隣り合った2つは、それらの境界に対して前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が傾いており、一方に設けられた前記第1凹部又は第1凸部の一端と、他方に設けられた前記第1凹部又は第1凸部の一端とが繋がっているコンデンサが提供される。
第1実施形態に係るコンデンサの上面図。 図1に示すコンデンサのII-II線に沿った断面図。 図1及び図2に示すコンデンサが含んでいる導電基板の上面図。 図1及び図2に示すコンデンサの製造における一工程を示す断面図。 図1及び図2に示すコンデンサの製造における他の工程を示す断面図。 図4及び図5の工程によって得られる構造を示す断面図。 第1変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図。 第2変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図。 第3変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図。 サブ領域の配列とトレンチの配列との関係の一例を示す上面図。 サブ領域の配列とトレンチの配列との関係の他の例を示す上面図。 第2実施形態に係るコンデンサの断面図。 図12に示すコンデンサが含んでいる導電基板の上面図。
以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
<第1実施形態>
図1及び図2に、第1実施形態に係るコンデンサを示す。
図1及び図2に示すコンデンサ1は、図2に示すように、導電基板CSと、導電層20bと、誘電体層30とを含んでいる。
なお、各図において、X方向は導電基板CSの主面に平行な方向であり、Y方向は導電基板CSの主面に平行であり且つX方向に垂直な方向である。また、Z方向は、導電基板CSの厚さ方向、即ち、X方向及びY方向に垂直な方向である。
導電基板CSは、少なくとも導電層20bと向き合った表面が導電性を有している基板である。導電基板CSは、コンデンサの下部電極としての役割を果たす。
導電基板CSは、第1主面S1と、第2主面S2と、第1主面S1の縁から第2主面S2の縁まで延びた端面とを有している。ここでは、導電基板CSは、扁平な略直方体形状を有している。導電基板CSは、他の形状を有していてもよい。
第1主面S1、ここでは導電基板CSの上面は、複数の第1サブ領域を含んでいる。第1サブ領域の各々は、それらの配列方向における寸法が、5乃至1000μmの範囲内にあることが好ましく、10乃至100μmの範囲内にあることがより好ましい。或いは、第1サブ領域の各々は、それらの配列方向における寸法と、この配列方向における導電基板CSの寸法との比が、1/500乃至1/2の範囲内にあることが好ましく、1/200乃至1/20の範囲内にあることがより好ましい。
第1サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第1凹部が設けられている。第1サブ領域の1以上と、第1サブ領域の他の1以上とは、第1凹部の長さ方向が異なっている。
ここでは、第1主面S1は、図2及び図3に示す複数の第1サブ領域A1a及びA1bを含んでいる。第1サブ領域A1a及びA1bは、X方向へ交互に配列している。また、各第1サブ領域A1aは、図3に示すように、第1サブ領域A1bの1つとY方向に隣り合っている。具体的には、第1サブ領域A1a及びA1bは、第1主面S1の中央部で、2行3列の配列を形成している。
そして、第1サブ領域A1aの各々には、複数の第1凹部TR1aが設けられている。各第1サブ領域A1aにおいて、第1凹部TR1aは、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列している。即ち、各第1サブ領域A1aには、複数の第1凹部TR1aとして、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列した複数のトレンチが設けられている。
また、第1サブ領域A1bの各々には、複数の第1凹部TR1bが設けられている。各第1サブ領域A1bにおいて、第1凹部TR1bは、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列している。即ち、各第1サブ領域A1bには、複数の第1凹部TR1bとして、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列した複数のトレンチが設けられている。
ここでは、第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向は直交しているが、それら長さ方向は斜めに交差していてもよい。また、ここでは、第1サブ領域は、第1凹部の長さ方向が異なる2種の第1サブ領域A1a及びA1bを含んでいるが、第1サブ領域は、第1サブ領域A1a及びA1bとは第1凹部の長さ方向が異なる1種以上の第1サブ領域を更に含んでいてもよい。更に、ここでは、第1主面S1が含んでいる第1サブ領域の数は6であるが、第1サブ領域の数は2以上であればよい。
第1凹部TR1aは、互いから離間している。また、第1凹部TR1bは、互いから離間している。そして、第1凹部TR1bの各々は、第1凹部TR1aから離間している。
導電基板CSのうち、隣り合った第1凹部TR1aの一方と他方とに挟まれた部分は、第1凸部W1aである。第1凸部W1aは、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列している。即ち、各第1サブ領域A1aには、第1凸部W1aとして、Y方向及びZ方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列した複数の壁部が設けられている。
また、導電基板CSのうち、隣り合った第1凹部TR1bの一方と他方とに挟まれた部分は、第1凸部W1bである。第1凸部W1bは、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列している。即ち、各第1サブ領域A1bには、第1凸部W1bとして、X方向及びZ方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列した複数の壁部が設けられている。
そして、導電基板CSのうち、第1サブ領域A1aと第1サブ領域A1bとの境界の位置で、第1凹部TR1aと第1凹部TR1bとに挟まれた部分は、第1補助壁部W1である。第1補助壁部W1は、隣り合った第1凸部W1aを一体化するとともに、隣り合った第1凸部W1bを一体化しており、それらの倒壊を抑制する役割を果たす。第1凹部TR1a及びTR1bは、第1補助壁部W1を生じないように配置してもよい。
なお、第1凹部又は第1凸部の「長さ方向」は、導電基板の厚さ方向に垂直な平面への第1凹部又は第1凸部の正射影の長さ方向である。同様に、後述する第2凹部又は第2凸部の「長さ方向」は、導電基板の厚さ方向に垂直な平面への第2凹部又は第2凸部の正射影の長さ方向である。
第1凹部の開口部の長さは、一例によれば、10乃至500μmの範囲内にあり、他の例によれば、50乃至100μmの範囲内にある。
第1凹部の開口部の幅、即ち、幅方向に隣り合った第1凸部間の距離は、0.3μm以上であることが好ましい。この幅又は距離を小さくすると、より大きな電気容量を達成できる。但し、この幅又は距離を小さくすると、第1凹部内に、誘電体層30と導電層20bとを含んだ積層構造を形成することが難しくなる。
第1凹部の深さ又は第1凸部の高さは、一例によれば、10乃至300μmの範囲内にあり、他の例によれば、50乃至100μmの範囲内にある。
幅方向に隣り合った第1凹部間の距離、即ち、第1凸部の厚さは、0.1μm以上であることが好ましい。この距離又は厚さを小さくすると、より大きな電気容量を達成できる。但し、この距離又は厚さを小さくすると、第1凸部の破損を生じ易くなる。
なお、ここでは、第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向に垂直な断面は矩形状である。これら断面は矩形状でなくてもよい。例えば、これら断面は、先細りした形状を有していてもよい。
導電基板CSは、図2に示すように、基板10と導電層20aとを含んでいる。
基板10は、導電基板CSと同様の形状を有している。基板10は、例えば、絶縁性基板、半導体基板、又は導電性基板である。基板10は、半導体基板であることが好ましい。また、基板10は、シリコン基板などのシリコンを含んだ基板であることが好ましい。そのような基板は、半導体プロセスを利用した加工が可能である。
導電層20aは、基板10上に設けられている。導電層20aは、例えば、導電性を高めるために不純物がドーピングされたポリシリコン、又は、モリブデン、アルミニウム、金、タングステン、白金、ニッケル及び銅などの金属若しくは合金からなる。導電層20aは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
導電層20aの厚さは、0.05μm乃至1μmの範囲内にあることが好ましく、0.1μm乃至0.3μmの範囲内にあることがより好ましい。導電層20aが薄いと、導電層20aに不連続部を生じるか、又は、導電層20aのシート抵抗が過剰に大きくなる可能性がある。導電層20aを厚くすると、製造コストが増加する。
ここでは、基板10はシリコン基板などの半導体基板であり、導電層20aは、半導体基板の表面領域に不純物を高濃度にドーピングした高濃度ドーピング層である。この場合、第1凸部は、十分に薄ければ、それらの全体が不純物で高濃度にドーピングされ得る。
また、基板10の導電率が高い場合には、導電層20aを省略し、基板10を導電基板CSとして用いてもよい。例えば、基板10が、P型又はN型の不純物がドープされた半導体からなる半導体基板又は金属基板である場合、導電層20aは省略することができる。この場合、基板10の少なくとも表面領域、例えば、基板10の全体が導電層20aの役割を果たす。
導電層20bは、コンデンサの上部電極としての役割を果たす。導電層20bは、第1サブ領域A1a及びA1b上に設けられており、第1凹部TR1a及びTR1bの側壁及び底面を覆っている。
導電層20bは、例えば、導電性を高めるために不純物がドーピングされたポリシリコン、又は、モリブデン、アルミニウム、金、タングステン、白金、ニッケル及び銅などの金属若しくは合金からなる。導電層20bは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
導電層20bの厚さは、0.05μm乃至1μmの範囲内にあることが好ましく、0.1μm乃至0.3μmの範囲内にあることがより好ましい。導電層20bが薄いと、導電層20bに不連続部を生じるか、又は、導電層20bのシート抵抗が過剰に大きくなる可能性がある。導電層20bが厚いと、導電層20a及び誘電体層30を十分な厚さに形成することが難しい場合がある。
なお、図2では、導電層20bは、第1凹部TR1a及びTR1bが、導電層20bと誘電体層30とによって完全に埋め込まれるように設けられている。導電層20bは、導電基板CSの表面に対してコンフォーマルな層であってもよい。即ち、導電層20bは、略均一な厚さを有する層であってもよい。この場合、第1凹部TR1a及びTR1bは、導電層20bと誘電体層30とによって完全には埋め込まれない。
誘電体層30は、導電基板CSと導電層20bとの間に介在している。誘電体層30は、導電基板CSの表面に対してコンフォーマルな層である。誘電体層30は、導電基板CSと導電層20bとを互いから電気的に絶縁している。
誘電体層30は、例えば、有機誘電体又は無機誘電体からなる。有機誘電体としては、例えば、ポリイミドを使用することができる。無機誘電体としては、強誘電体も用いることができるが、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、チタン酸化物、及びタンタル酸化物などの常誘電体が好ましい。これらの常誘電体は、温度による誘電率の変化が小さい。そのため、常誘電体を誘電体層30に使用すると、コンデンサ1の耐熱性を高めることができる。
誘電体層30の厚さは、0.005μm乃至0.5μmの範囲内にあることが好ましく、0.01μm乃至0.1μmの範囲内にあることがより好ましい。誘電体層30が薄いと、誘電体層30に不連続部を生じ、導電基板CSと導電層20bとが短絡する可能性がある。また、誘電体層30を薄くすると、例え短絡していなくても耐圧が低くなり、電圧を印加した際に短絡する可能性が高まる。誘電体層30を厚くすると、耐圧は高くなるが電気容量が小さくなる。
誘電体層30は、第1主面S1のうち、第1サブ領域A1a及びA1bの配列を取り囲んだ周辺領域の位置で開口している。即ち、誘電体層30は、この位置で、導電層20aを露出させている。ここでは、誘電体層30のうち、第1主面S1上に設けられた部分は、枠形状に開口している。
このコンデンサ1は、絶縁層60と、第1内部電極70aと、第2内部電極70bと、第1外部電極70cと、第2外部電極70dとを更に含んでいる。
第1内部電極70aは、第1サブ領域A1a及びA1b上に設けられている。第1内部電極70aは、導電層20bと電気的に接続されている。ここでは、第1内部電極70aは、第1主面S1の中央に位置した矩形状の電極である。
第2内部電極70bは、第1主面S1のうち、第1サブ領域A1a及びA1bの配列を取り囲んだ周辺領域上に設けられている。第2内部電極70bは、誘電体層30に設けられた開口の位置で、導電基板CSと接触している。これにより、第2内部電極70bは、導電基板CSへ電気的に接続されている。ここでは、第2内部電極70bは、第1内部電極70aを取り囲むように配置された枠形状の電極である。
第1内部電極70a及び第2内部電極70bは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。第1内部電極70a及び第2内部電極70bを構成している各層は、例えば、モリブデン、アルミニウム、金、タングステン、白金、銅、ニッケル、及びそれらの1以上を含んだ合金などの金属からなる。
絶縁層60は、導電層20b及び誘電体層30のうち第1主面S1上に位置した部分と、第1内部電極70aと、第2内部電極70bとを覆っている。絶縁層60は、第1内部電極70aの一部の位置と、第2内部電極70bの一部の位置とで、部分的に開口している。
絶縁層60は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。絶縁層60を構成している各層は、例えば、シリコン窒化物及びシリコン酸化物などの無機絶縁体、又は、ポリイミド及びノボラック樹脂などの有機絶縁体からなる。
第1外部電極70cは、絶縁層60上に設けられている。第1外部電極70cは、絶縁層60に設けられた1以上の開口の位置で、第1内部電極70aと接触している。これにより、第1外部電極70cは、第1内部電極70aに電気的に接続されている。なお、図1において、領域70R1は、第1外部電極70cと第1内部電極70aとが接触している領域である。
第2外部電極70dは、絶縁層60上に設けられている。第2外部電極70dは、絶縁層60に設けられた残りの開口の位置で、第2内部電極70bと接触している。これにより、第2外部電極70dは、第2内部電極70bに電気的に接続されている。なお、図1において、領域70R2は、第2外部電極70dと第2内部電極70bとが接触している領域である。
第1外部電極70cは、第1金属層70c1と第2金属層70c2とを含んだ積層構造を有している。第2外部電極70dは、第1金属層70d1と第2金属層70d2とを含んだ積層構造を有している。
第1金属層70c1及び70d1は、例えば、銅からなる。第2金属層70c2及び70d2は、それぞれ、第1金属層70c1及び70d1の上面及び端面を被覆している。第2金属層70c2及び70d2は、例えば、ニッケル又はニッケル合金層と金層との積層膜からなる。第2金属層70c2及び70d2は省略することができる。
第1外部電極70c又は第1内部電極70aは、それらの間の界面に隣接する位置に、バリア層を更に含んでいてもよい。また、第2外部電極70d又は第2内部電極70bも、それらの間の界面に隣接する位置に、バリア層を更に含んでいてもよい。バリア層の材料としては、例えば、チタンを使用することができる。
このコンデンサ1は、例えば、以下の方法により製造する。以下、図4乃至図6を参照しながら、コンデンサ1の製造方法の一例を説明する。
この方法では、先ず、図4に示す基板10を準備する。ここでは、一例として、基板10は単結晶シリコンウェハであるとする。単結晶シリコンウェハの面方位は特に問わないが、本例では、一主面が(100)面であるシリコンウェハを用いる。基板10としては、一主面が(110)面であるシリコンウェハを用いることもできる。
次に、MacEtch(Metal-Assisted Chemical Etching)により、基板10に凹部を形成する。
即ち、先ず、図4に示すように、基板10上に、貴金属を各々が含んだ触媒層80を形成する。触媒層80は、それぞれ、基板10の一方の主面(以下、第1面という)を部分的に覆うように形成する。
具体的には、先ず、基板10の第1面上に、マスク層90を形成する。
マスク層90は、第1凹部TR1a及びTR1bに対応した位置で開口している。マスク層90は、第1面のうちマスク層90によって覆われた部分が、後述する貴金属と接触するのを防止する。
マスク層90の材料としては、例えば、ポリイミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、及びノボラック樹脂などの有機材料や、酸化シリコン及び窒化シリコンなどの無機材料が挙げられる。
マスク層90は、例えば、既存の半導体プロセスによって形成することができる。有機材料からなるマスク層90は、例えば、フォトリソグラフィによって形成することができる。無機材料からなるマスク層90は、例えば、気相堆積法による無機材料層の成膜と、フォトリソグラフィによるマスクの形成と、エッチングによる無機材料層のパターニングとによって成形することができる。或いは、無機材料からなるマスク層90は、基板10の表面領域の酸化又は窒化と、フォトリソグラフィによるマスク形成と、エッチングによる酸化物又は窒化物層のパターニングとによって形成することができる。マスク層90は、省略可能である。
次に、第1面のうちマスク層90によって覆われていない領域上に、触媒層80を形成する。触媒層80は、例えば、貴金属を含んだ不連続層である。ここでは、一例として、触媒層80は、貴金属を含んだ触媒粒子81からなる粒状層であるとする。
貴金属は、例えば、金、銀、白金、ロジウム、パラジウム、及びルテニウムの1以上である。触媒層80及び触媒粒子81は、チタンなどの貴金属以外の金属を更に含んでいてもよい。
触媒層80は、例えば、電解めっき、還元めっき、又は置換めっきによって形成することができる。触媒層80は、貴金属粒子を含む分散液の塗布、又は、蒸着及びスパッタリング等の気相堆積法を用いて形成してもよい。これら手法の中でも、置換めっきは、第1面のうちマスク層90によって覆われていない領域に、貴金属を直接的且つ一様に析出させることができるため特に好ましい。
次に、貴金属の触媒としての作用のもとで基板10をエッチングして、第1面に凹部を形成する。
具体的には、図5に示すように、基板10をエッチング剤100でエッチングする。例えば、基板10を液状のエッチング剤100に浸漬させて、エッチング剤100を基板10と接触させる。
エッチング剤100は、酸化剤と弗化水素とを含んでいる。
エッチング剤100における弗化水素の濃度は、1mol/L乃至20mol/Lの範囲内にあることが好ましく、5mol/L乃至10mol/Lの範囲内にあることがより好ましく、3mol/L乃至7mol/Lの範囲内にあることが更に好ましい。弗化水素濃度が低い場合、高いエッチングレートを達成することが難しい。弗化水素濃度が高い場合、過剰なサイドエッチングを生じる可能性がある。
酸化剤は、例えば、過酸化水素、硝酸、AgNO、KAuCl、HAuCl、KPtCl、HPtCl、Fe(NO、Ni(NO、Mg(NO、Na、K、KMnO及びKCrから選択することができる。有害な副生成物が発生せず、半導体素子の汚染も生じないことから、酸化剤としては過酸化水素が好ましい。
エッチング剤100における酸化剤の濃度は、0.2mol/L乃至8mol/Lの範囲内にあることが好ましく、2mol/L乃至4mol/Lの範囲内にあることがより好ましく、3mol/L乃至4mol/Lの範囲内にあることが更に好ましい。
エッチング剤100は、緩衝剤を更に含んでいてもよい。緩衝剤は、例えば、弗化アンモニウム及びアンモニアの少なくとも一方を含んでいる。一例によれば、緩衝剤は、弗化アンモニウムである。他の例によれば、緩衝剤は、弗化アンモニウムとアンモニアとの混合物である。
エッチング剤100は、水などの他の成分を更に含んでいてもよい。
このようなエッチング剤100を使用した場合、基板10のうち触媒粒子81と近接している領域においてのみ、基板10の材料、ここではシリコンが酸化される。そして、これによって生じた酸化物は、弗化水素酸により溶解除去される。そのため、触媒粒子81と近接している部分のみが選択的にエッチングされる。
触媒粒子81は、エッチングの進行とともに、基板10の他方の主面(以下、第2面という)へ向けて移動し、そこで上記と同様のエッチングが行われる。その結果、図5に示すように、触媒層80の位置では、第1面から第2面へ向けて、第1面に対して垂直な方向にエッチングが進む。
このようにして、第1凹部TR1a及びTR1bとして、図6に示す第1凹部TR1を第1面に形成する。
その後、マスク層90及び触媒層80を基板10から除去する。
次に、基板10上に、図2に示す導電層20aを形成して、導電基板CSを得る。導電層20aは、例えば、基板10の表面領域へ不純物を高濃度にドーピングすることにより形成することができる。ポリシリコンからなる導電層20aは、例えば、LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)によって形成することができる。金属からなる導電層20aは、例えば、電解めっき、還元めっき、又は置換めっきによって形成することができる。
めっき液は、被めっき金属の塩を含んだ液体である。めっき液としては、硫酸銅五水和物と硫酸とを含んだ硫酸銅めっき液、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとを含んだピロリン酸銅めっき液、及び、スルファミン酸ニッケルと硼素とを含んだスルファミン酸ニッケルめっき液などの一般的なめっき液を使用することができる。
導電層20aは、被めっき金属の塩と界面活性剤と超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素とを含んだめっき液を用いためっき法により形成することが好ましい。このめっき法では、界面活性剤は、超臨界二酸化炭素からなる粒子と、被めっき金属の塩を含んだ溶液からなる連続相との間に介在させる。即ち、めっき液中で、界面活性剤にミセルを形成させ、超臨界二酸化炭素はこれらミセルに取り込ませる。
通常のめっき法では、凹部の底部近傍への被めっき金属の供給が不十分となることがある。これは、凹部の深さDと幅又は径Wとの比D/Wが大きい場合に、特に顕著である。
超臨界二酸化炭素を取り込んだミセルは、狭い隙間にも容易に入り込むことができる。そして、これらミセルの移動に伴い、被めっき金属の塩を含んだ溶液も移動する。それ故、被めっき金属の塩と界面活性剤と超臨界又は亜臨界状態の二酸化炭素とを含んだめっき液を用いためっき法によれば、厚さが均一な導電層20aを容易に形成することができる。
次に、導電層20a上に、誘電体層30を形成する。誘電体層30は、例えば、CVD(chemical vapor deposition)によって形成することができる。或いは、誘電体層30は、導電層20aの表面を、酸化、窒化、又は酸窒化することにより形成することができる。
次いで、誘電体層30上に、導電層20bを形成する。導電層20bとしては、例えば、ポリシリコン又は金属からなる導電層を形成する。そのような導電層20bは、例えば、導電層20aについて上述したのと同様の方法により形成することができる。
次に、誘電体層30に、開口部を形成する。開口部は、第1主面S1のうち、第1サブ領域A1a及びA1bの配列を取り囲んだ周辺領域の位置に形成する。ここでは、誘電体層30のうち第1主面S1上に位置した部分を、枠形状に開口させる。この開口部は、例えば、フォトリソグラフィによるマスクの形成と、エッチングによるパターニングとによって形成することができる。
次いで、金属層を成膜し、これをパターニングして、第1内部電極70a及び第2内部電極70bを得る。第1内部電極70a及び第2内部電極70bは、例えば、スパッタリングやめっきによる成膜と、フォトリソグラフィとの組み合わせにより形成することができる。
その後、絶縁層60を形成する。絶縁層60は、第1内部電極70aの一部及び第2内部電極70bの一部に対応した位置で開口させる。絶縁層60は、例えば、CVDによる成膜と、フォトリソグラフィとの組み合わせにより形成することができる。
次に、絶縁層60上に、第1外部電極70c及び第2外部電極70dを形成する。具体的には、先ず、第1金属層70c1及び70d1を形成する。次に、第2金属層70c2及び70d2を形成する。第1金属層70c1及び70d1並びに第2金属層70c2及び70d2は、例えば、スパッタリングやめっきによる成膜と、フォトリソグラフィとの組み合わせにより形成することができる。
その後、このようにして得られた構造をダイシングする。以上のようにして、図1及び図2に示すコンデンサ1を得る。
上述した方法では、MacEtchによって第1凹部TR1a及びTR1bを形成しているが、第1凹部TR1a及びTR1bの少なくとも一方は、他の方法で形成してもよい。例えば、深さが小さな凹部を形成する場合や、幅又は径が大きな凹部を互いから十分な距離を隔てて形成する場合は、反応性イオンエッチング(RIE)などのMacEtch以外のエッチング法を利用してもよい。
このコンデンサ1では、第1主面S1に第1凹部TR1a及びTR1bを設け、誘電体層30と導電層20bとを含んだ積層構造は、第1主面S1だけでなく、これら第1凹部TR1a及びTR1b内にも設けている。それ故、このコンデンサ1は、大きな電気容量を達成し得る。
また、第1主面S1に設ける第1凹部の長さ方向が全て等しい場合、導電基板CSは、第1凹部の幅方向に反り易い。これに対し、このコンデンサ1では、第1主面S1に複数の第1サブ領域A1a及びA1bを配置し、第1サブ領域A1a及びA1bにそれぞれ設ける第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向を異ならしめている。即ち、導電基板CSは、第1サブ領域A1aに対応した部分と第1サブ領域A1bに対応した部分とで、反り易い方向が異なっている。それ故、このコンデンサ1は反りを生じ難く、その製造過程での導電基板CSの反りも生じ難い。
即ち、このコンデンサ1は、大きな電気容量を達成可能であり、反りを生じ難い。
このコンデンサ1には、様々な変形が可能である。
(第1変形例)
図7は、第1変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図である。
第1変形例に係るコンデンサは、導電基板CSに以下の構造を採用すること以外は、第1実施形態に係るコンデンサ1と同様である。
即ち、第1変形例に係るコンデンサでは、各第1サブ領域A1aの第1凹部TR1aは、Y方向へ各々が伸びたトレンチである。これら第1凹部TR1aは、Y方向に配列した2以上の第1凹部TR1aから各々がなり、X方向に配列した複数の列を形成している。
導電基板CSのうち、これら列に挟まれた部分は、第1凸部W1aである。また、導電基板CSのうち、Y方向に配列した第1凹部TR1aに挟まれた部分は、隣り合った第1凸部W1aを一体化する第1補助壁部W1aである。
このように、第1変形例に係るコンデンサでは、第1凹部TR1aをX方向に配列させるだけでなく、Y方向にも配列させることにより、第1補助壁部の数を増やしている。従って、このコンデンサでは、第1凸部W1aの倒壊をより生じ難い。
また、第1変形例に係るコンデンサは、第1実施形態に係るコンデンサ1とほぼ同様の電気容量を達成でき、反りも生じ難い。
更に、第1変形例に係るコンデンサでは、第1凹部TR1aが形成している列の隣り合った各2つは、第1補助壁部W1aの位置が異なっている。なお、ここで、「第1補助壁部の位置」は、Y方向における位置である。この構成を採用すると、以下に説明するように、第1凹部TR1aの深さに大きなばらつきが生じるのを抑制できる。
上記の方法では、触媒層80は、例えば、めっきによって形成する。この場合、触媒層80の材料は、めっき液から供給される。
マスク層90に占める開口部の割合が小さい領域では、マスク層90に占める開口部の割合が大きい領域と比較して、開口部の位置で露出した第1面に供給される上記材料の量が多くなる。それ故、マスク層90に占める開口部の割合が小さい領域では、マスク層90に占める開口部の割合が大きい領域と比較して、触媒層80の単位面積当たりの触媒粒子81の量が多くなる。
触媒粒子の量は、エッチングレートに影響を及ぼす。即ち、触媒粒子の量が多いほど、エッチングレートは高くなる。
第1凹部TR1aが形成する列の隣り合った各2つの間で第1補助壁部W1aの位置が等しい構造を採用した場合、第1補助壁部W1aに対応した位置の近傍の領域と他の領域との間における、マスク層90に占める開口部の割合の差が大きい。それ故、この場合、第1補助壁部W1aの近傍の領域と他の領域との間で、第1凹部TR1aの深さに大きな差を生じ得る。
図7に示す配置では、第1凹部TR1aが形成する列の隣り合った各2つの間で第1補助壁部W1aの位置が異なっている。それ故、第1凹部TR1aが形成する列の隣り合った各2つの間で第1補助壁部W1aの位置を等しくした場合と比較して、第1補助壁部W1aに対応した位置の近傍の領域と他の領域との間における、マスク層90に占める開口部の割合の差が小さい。従って、図7に示す配置を採用すると、第1凹部TR1aの深さのばらつきを小さくすることができる。
また、図7に示す配置を採用した場合、第1凹部TR1aを形成した後に行う成膜においても、例えば、堆積材料をより均一に供給することができる。従って、高い膜厚均一性を達成できる。
なお、第1凹部TR1aが形成する列の隣り合った各2つの間で、第1補助壁部W1aの位置は等しくてもよい。この場合、図7の配置を採用した場合ほど、第1凹部TR1aの深さのばらつきを小さくすることはできない。但し、第1凸部W1aの倒壊をより生じ難くすることは可能である。
また、第1サブ領域A1bにおいても、図7を参照しながら説明したのと類似の配置を採用することもできる。
即ち、各第1サブ領域A1bの第1凹部TR1bを、X方向へ各々が伸びたトレンチとする。これら第1凹部TR1bは、X方向に配列した2以上の第1凹部TR1bから各々がなり、Y方向に配列した複数の列を形成するように配置する。そして、導電基板CSのうち、X方向に配列した第1凹部TR1bに挟まれた部分の位置を、第1凹部TR1bが形成している列の隣り合った各2つの間で異ならしめる。
このような配置を採用した場合、第1サブ領域A1bにおいても、第1凸部の倒壊をより生じ難くすること、第1凹部TR1bの深さのばらつきを小さくすること、及び高い膜厚均一性を達成することができる。なお、第1サブ領域A1bにおいても、第1凹部TR1bが形成する列の隣り合った各2つの間で、第1補助壁部の位置は等しくてもよい。
(第2変形例)
図8は、第2変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図である。
第2変形例に係るコンデンサは、導電基板CSに以下の構造を採用すること以外は、第1実施形態に係るコンデンサ1と同様である。
即ち、第2変形例に係るコンデンサでは、各第1サブ領域A1aに、X方向に隣り合った第1凹部TR1aを繋ぐ凹部G1aが更に設けられている。これにより、各第1サブ領域A1aでは、第1凸部W1aは、Y方向に配列した2以上の第1凸部W1aから各々がなり、X方向に配列した複数の列を形成する。
第2変形例に係るコンデンサは、第1実施形態に係るコンデンサ1とほぼ同様の電気容量を達成でき、反りも生じ難い。
また、第2変形例に係るコンデンサでは、第1凸部W1aは、凹部G1aによって複数の部分へ分断されている。それ故、このコンデンサでは、第1実施形態に係るコンデンサ1と比較して、反りなどの変形に伴う第1凸部W1aの破壊を生じ難い。
なお、第1サブ領域A1bにおいても、図8を参照しながら説明したのと類似の配置を採用することもできる。
即ち、各第1サブ領域A1bに、Y方向に隣り合った第1凹部TR1bを繋ぐ凹部を更に設ける。これにより、各第1サブ領域A1aにおいて、第1凸部に、X方向に配列した2以上の第1凸部から各々がなり、Y方向に配列した複数の列を形成させる。
このような配置を採用した場合、第1サブ領域A1bにおいても、反りなどの変形に伴う第1凸部の破壊を生じ難くすることができる。
(第3変形例)
図9は、第3変形例に係るコンデンサが含んでいる導電基板の斜視図である。
第3変形例に係るコンデンサは、導電基板CSに以下の構造を採用すること以外は、第2変形例に係るコンデンサと同様である。即ち、第3変形例に係るコンデンサでは、各第1サブ領域A1aに、X方向に隣り合った第1凸部W1aを一体化する第1補助壁部W1aが更に設けられている。
第3変形例に係るコンデンサは、第2変形例に係るコンデンサとほぼ同様の電気容量を達成でき、反りも生じ難い。
また、第3変形例に係るコンデンサでは、第1凸部W1aは、凹部G1aによって複数の部分へ分断されているのに加え、第1補助壁部W1aが更に設けられている。それ故、このコンデンサでは、反りなどの変形に伴う第1凸部W1aの破壊を生じ難い。
なお、第1サブ領域A1bにおいても、図9を参照しながら説明したのと類似の配置を採用することもできる。
即ち、各第1サブ領域A1bに、Y方向に隣り合った第1凹部TR1bを繋ぐ凹部を更に設ける。これにより、各第1サブ領域A1aにおいて、第1凸部に、X方向に配列した2以上の第1凸部から各々がなり、Y方向に配列した複数の列を形成させる。そして、各第1サブ領域A1bに、Y方向に隣り合った第1凸部を一体化する第1補助壁部を更に設ける。
このような配置を採用した場合、第1サブ領域A1bにおいても、反りなどの変形に伴う第1凸部の破壊を生じ難くすることができる。
(第4変形例)
図10は、サブ領域の配列とトレンチの配列との関係の一例を示す上面図である。図11は、サブ領域の配列とトレンチの配列との関係の他の例を示す上面図である。
図10の構造は、図3に示す構造とほぼ等しい。図10では、第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向は、第1サブ領域A1a及びA1b間の境界に対して平行又は垂直である。
これに対し、図11では、第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向は、第1サブ領域A1a及びA1b間の境界に対して傾いている。そして、第1サブ領域A1aに設けられた第1凹部TR1aの一端と、それと隣り合った第1サブ領域A1bに設けられた第1凹部TR1bの一端とは繋がっている。即ち、第1サブ領域A1aに設けられた第1凸部W1aの一端と、それと隣り合った第1サブ領域A1bに設けられた第1凸部W1bの一端とは繋がっている。第4変形例では、このような配置を採用する。
端同士が繋がった第1凸部W1a及びW1bの一方は、他方の倒壊を抑制する役割を果たす。また、図11の配置を採用すると、図10の配置を採用した場合と比較して、より大きな電気容量を達成できる可能性がある。
従って、第4変形例に係るコンデンサは、第1実施形態に係るコンデンサ1と同様に、反りや第1凸部の破壊を生じ難い。そして、第4変形例に係るコンデンサは、第1実施形態に係るコンデンサ1と比較して、より大きな電気容量を達成できる可能性がある。
<第2実施形態>
図12に、第2実施形態に係るコンデンサを示す。
図12に示すコンデンサ1は、以下の構成を採用したこと以外は、第1実施形態に係るコンデンサ1と同様である。
即ち、第2主面S2は、複数の第2サブ領域を含んでいる。第2サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第2凹部が設けられている。第2サブ領域の1以上と、第2サブ領域の他の1以上とは、第2凹部の長さ方向が異なっている。
ここでは、第2主面S2は、図12及び図13に示す複数の第2サブ領域A2a及びA2bを含んでいる。第2サブ領域A2a及びA2bは、X方向へ交互に配列している。また、各第2サブ領域A2aは、図13に示すように、第2サブ領域A2bの1つとY方向に隣り合っている。具体的には、第2サブ領域A2a及びA2bは、第2主面S2の中央部で、2行3列の配列を形成している。
また、ここでは、第2サブ領域A2a及びA2bは、それぞれ、第1サブ領域A1a及びA1bに対応した位置に配置されている。即ち、Z方向に平行な平面への第2サブ領域A2a及びA2bの正射影は、それぞれ、先の平面への第1サブ領域A1a及びA1bと位置が等しい。
そして、第2サブ領域A2aの各々には、複数の第2凹部TR2aが設けられている。各第2サブ領域A2aにおいて、第2凹部TR2aは、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列している。即ち、各第2サブ領域A2aには、複数の第2凹部TR2aとして、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列した複数のトレンチが設けられている。
また、第2サブ領域A2bの各々には、複数の第2凹部TR2bが設けられている。各第2サブ領域A2bにおいて、第2凹部TR2bは、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列している。即ち、各第2サブ領域A2bには、複数の第2凹部TR2bとして、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列した複数のトレンチが設けられている。
ここでは、第2凹部TR2a及びTR2bの長さ方向は直交しているが、それら長さ方向は斜めに交差していてもよい。また、ここでは、第2サブ領域は、第2凹部の長さ方向が異なる2種の第2サブ領域A2a及びA2bを含んでいるが、第2サブ領域は、第2サブ領域A2a及びA2bとは第2凹部の長さ方向が異なる1種以上の第2サブ領域を更に含んでいてもよい。更に、ここでは、第2主面S2が含んでいる第2サブ領域の数は6であるが、第2サブ領域の数は2以上であればよい。
また、ここでは、第1凹部TR1aの長さ方向と第2凹部TR2aの長さ方向とは直交しているが、それらは斜めに交差していてもよい。同様に、ここでは、第1凹部TR1bの長さ方向と第2凹部TR2bの長さ方向とは直交しているが、それらは斜めに交差していてもよい。
第2凹部TR2aは、互いから離間している。また、第2凹部TR2bは、互いから離間している。そして、第2凹部TR2bの各々は、第2凹部TR2aから離間している。
導電基板CSのうち、隣り合った第2凹部TR2aの一方と他方とに挟まれた部分は、第2凸部W2aである。第2凸部W2aは、X方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列している。即ち、各第2サブ領域A2aには、第2凸部W2aとして、X方向及びZ方向に伸びた形状を各々が有し、Y方向に配列した複数の壁が設けられている。
また、導電基板CSのうち、隣り合った第2凹部TR2bの一方と他方とに挟まれた部分は、第2凸部W2bである。第2凸部W2bは、Y方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列している。即ち、各第2サブ領域A2bには、第2凸部W2bとして、Y方向及びZ方向に伸びた形状を各々が有し、X方向に配列した複数の壁部が設けられている。
そして、導電基板CSのうち、第2サブ領域A2aと第2サブ領域A2bとの境界の位置で、第2凹部TR2aと第2凹部TR2bとに挟まれた部分は、第2補助壁部W2である。第2補助壁部W2は、隣り合った第2凸部W2aを一体化するとともに、隣り合った第2凸部W2bを一体化しており、それらの倒壊を抑制する役割を果たす。第2凹部TR2a及びTR2bは、第2補助壁部W2を生じないように配置してもよい。
第2凹部及び第2凸部に関する寸法は、それぞれ、第1凹部及び第1凸部に関して上述した範囲内にあることが好ましい。
第1凹部の深さd1と第2凹部の深さd2との和d1+d2は、導電基板CSの厚さT以上である。この構成を採用すると、第1凹部と第2凹部とは、それらが交差した位置で互いに繋がり、貫通孔を形成する。ここでは、第1凹部TR1aと第2凹部TR2aとは、それらが交差した位置で互いに繋がり、貫通孔THを形成する。また、第1凹部TR1bと第2凹部TR2bとは、それらが交差した位置で互いに繋がり、貫通孔THを形成する。
和d1+d2と厚さTとの比(d1+d2)/Tは、1乃至1.4の範囲内にあることが好ましく、1.1乃至1.3の範囲内にあることがより好ましい。電気容量を大きくする観点では、比(d1+d2)/Tは大きいことが好ましい。また、導電層20bのうち、第1凹部の側壁及び底面上に位置した部分と第2凹部の側壁及び底面上に位置した部分との電気的接続を良好にする観点でも、比(d1+d2)/Tは大きいことが好ましい。但し、深さd1及びd2を大きくすると、コンデンサ1の機械的強度が低下する。
なお、比(d1+d2)/Tは1未満であってもよい。この場合、第1凹部と第2凹部とは、それらが交差した位置で、貫通孔を形成することはない。従って、この場合、第1凹部及び第2凹部を設けるのに加え、基板10の何れかの位置に貫通孔を設ける。
また、深さd1と深さd2とは、等しくてもよく、異なっていてもよい。
導電層20aの表面は、第1主面S1と、第2主面S2と、第1凹部TR1a及びTR1bの側壁及び底面と、第2凹部TR2a及びTR2bの側壁及び底面とを構成している。導電層20bは、第1主面S1と、第2主面S2と、第1凹部TR1a及びTR1bの側壁及び底面と、第2凹部TR2a及びTR2bの側壁及び底面とを覆っている。
このコンデンサ1は、絶縁層50を更に含んでいる。絶縁層50は、導電層20bのうち、第2主面S2側に位置した部分を被覆している。絶縁層50は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。絶縁層50を構成している各層は、例えば、シリコン窒化物及びシリコン酸化物などの無機絶縁体、又は、ポリイミド及びノボラック樹脂などの有機絶縁体からなる。
このコンデンサ1では、誘電体層30と導電層20bとを含んだ積層構造は、第1主面S1上並びに第1凹部TR1a及びTR1b内だけでなく、第2主面S2上並びに第2凹部TR2a及びTR2b内にも設けられている。それ故、このコンデンサ1は、より大きな電気容量を達成し得る。
また、このコンデンサ1では、第1主面S1に複数の第1サブ領域A1a及びA1bを配置し、第1サブ領域A1a及びA1bにそれぞれ設ける第1凹部TR1a及びTR1bの長さ方向を異ならしめている。このような配置は、導電基板CSの反りを抑制する。加えて、このコンデンサ1では、第2主面S2に複数の第2サブ領域A2a及びA2bを配置し、第2サブ領域A2a及びA2bにそれぞれ設ける第2凹部TR2a及びTR2bの長さ方向を異ならしめている。このような配置も、導電基板CSの反りを抑制する。そして、このコンデンサ1では、第1主面S1及び第2主面S2の双方に凹部を設けているため、表面形状の相違に起因した反りを生じ難い。
即ち、このコンデンサ1は、大きな電気容量を達成可能であり、反りを生じ難い。
また、このコンデンサ1は、以下に説明するように、製造が容易である。
このコンデンサ1では、各第1サブ領域A1aに設けられた第1凹部TR1aと、その第1サブ領域A1aに対応した第2サブ領域A2aに設けられた第2凹部TR2aとは、長さ方向が互いに交差しており、それらの深さの和は導電基板CSの厚さ以上である。また、このコンデンサ1では、各第1サブ領域A1bに設けられた第1凹部TR1bと、その第1サブ領域A1bに対応した第2サブ領域A2bに設けられた第2凹部TR2bとは、長さ方向が互いに交差しており、それらの深さの和は導電基板CSの厚さ以上である。それ故、第1凹部TR1a及びTR1b並びに第2凹部TR2a及びTR2bを形成すると、それらが交差している位置に、図13に示す貫通孔THが生じる。従って、第1凹部TR1a及びTR1b並びに第2凹部TR2a及びTR2bを形成する工程の他に、貫通孔を別途形成する工程を行う必要がない。
そして、このコンデンサ1では、上記積層構造のうち、第1主面S1上に位置した部分と第2主面S2上に位置した部分との電気的接続を、貫通孔THを利用して行っている。それ故、第1内部電極70a及び第2内部電極70bの双方を、コンデンサ1の片側に配置することができる。そのような構成を採用したコンデンサ1は、比較的少ない工程数で製造することが可能である。
更に、このコンデンサ1では、第1内部電極70a及び第2内部電極70bの双方を、コンデンサ1の片側に配置している。それ故、第1外部電極70c及び第2外部電極70dも、コンデンサ1の片側に配置することができる。このような構成を採用したコンデンサ1は、配線基板などへの実装が容易である。
このコンデンサ1にも、様々な変形が可能である。例えば、このコンデンサ1では、第1主面S1及び第2主面S2の少なくとも一方に、第1乃至第4変形例において説明した構造の何れかを採用することができる。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]
第1主面と第2主面とを有し、前記第1主面は複数の第1サブ領域を含み、前記複数の第1サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第1凹部又は第1凸部が設けられ、前記複数の第1サブ領域の1以上と、前記複数の第1サブ領域の他の1以上とは、前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が異なる導電基板と、
前記複数の第1凹部の側壁及び底面又は前記複数の第1凸部の側壁及び上面を覆った導電層と、
前記導電基板と前記導電層との間に介在した誘電体層と
を備えたコンデンサ。
[2]
前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凹部として複数のトレンチが設けられた項1に記載のコンデンサ。
[3]
前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凸部として複数の壁部が設けられた項1又は2に記載のコンデンサ。
[4]
前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凹部として複数のトレンチが設けられ、前記複数のトレンチが設けられた1以上の前記第1サブ領域の各々において、前記複数のトレンチは、長さ方向に配列した2以上のトレンチから各々がなり、幅方向に配列した複数の列を形成しているか、又は、前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凸部として複数の壁部が設けられ、前記複数の壁部が設けられた1以上の前記第1サブ領域の各々において、前記複数の壁部は、幅方向に隣り合ったもの同士が繋がっている項1に記載のコンデンサ。
[5]
前記第2主面は複数の第2サブ領域を含み、前記複数の第2サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第2凹部又は第2凸部が設けられ、前記複数の第2サブ領域の1以上と、前記複数の第2サブ領域の他の1以上とは、前記複数の第2凹部又は第2凸部の長さ方向が異なり、前記導電層は、前記複数の第2凹部の側壁及び底面又は前記複数の第2凸部の側壁及び上面を更に覆っている項1乃至4の何れか1項に記載のコンデンサ。
1…コンデンサ、10…基板、20a…導電層、20b…導電層、30…誘電体層、50…絶縁層、60…絶縁層、70a…第1内部電極、70b…第2内部電極、70c…第1外部電極、70c1…第1金属層、70c2…第2金属層、70d…第2外部電極、70d1…第1金属層、70d2…第2金属層、70R1…領域、70R2…領域、80…触媒層、81…触媒粒子、90…マスク層、100…エッチング剤、A1a…第1サブ領域、A1b…第1サブ領域、A2a…第2サブ領域、A2b…第2サブ領域、CS…導電基板、G1a…凹部、S1…第1主面、S2…第2主面、TH…貫通孔、TR1…第1凹部、TR1a…第1凹部、TR1b…第1凹部、TR2a…第2凹部、TR2b…第2凹部、W1a…第1凸部、W1b…第1凸部、W2a…第2凸部、W2b…第2凸部、W1…第1補助壁部、W1a…第1補助壁部、W2…第2補助壁部。

Claims (5)

  1. 第1主面と第2主面とを有し、前記第1主面は複数の第1サブ領域を含み、前記複数の第1サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第1凹部又は第1凸部が設けられ、前記複数の第1サブ領域の1以上と、前記複数の第1サブ領域の他の1以上とは、前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が異なる導電基板と、
    前記複数の第1凹部の側壁及び底面又は前記複数の第1凸部の側壁及び上面を覆った導電層と、
    前記導電基板と前記導電層との間に介在した誘電体層と
    を備え
    前記複数の第1サブ領域のうち、前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が異なり且つ互いに隣り合った2つは、それらの境界に対して前記複数の第1凹部又は第1凸部の長さ方向が傾いており、一方に設けられた前記第1凹部又は第1凸部の一端と、他方に設けられた前記第1凹部又は第1凸部の一端とが繋がっているコンデンサ。
  2. 前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凹部として複数のトレンチが設けられた請求項1に記載のコンデンサ。
  3. 前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凸部として複数の壁部が設けられた請求項1又は2に記載のコンデンサ。
  4. 前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凹部として複数のトレンチが設けられ、前記複数のトレンチが設けられた1以上の前記第1サブ領域の各々において、前記複数のトレンチは、長さ方向に配列した2以上のトレンチから各々がなり、幅方向に配列した複数の列を形成しているか、又は、前記複数の第1サブ領域の1以上には、前記複数の第1凸部として複数の壁部が設けられ、前記複数の壁部が設けられた1以上の前記第1サブ領域の各々において、前記複数の壁部は、幅方向に隣り合ったもの同士が繋がっている請求項1に記載のコンデンサ。
  5. 前記第2主面は複数の第2サブ領域を含み、前記複数の第2サブ領域の各々には、一方向に伸びた形状を各々が有し、幅方向に配列した複数の第2凹部又は第2凸部が設けられ、前記複数の第2サブ領域の1以上と、前記複数の第2サブ領域の他の1以上とは、前記複数の第2凹部又は第2凸部の長さ方向が異なり、前記導電層は、前記複数の第2凹部の側壁及び底面又は前記複数の第2凸部の側壁及び上面を更に覆っている請求項1乃至4の何れか1項に記載のコンデンサ。
JP2019171151A 2019-09-20 2019-09-20 コンデンサ Active JP7317649B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019171151A JP7317649B2 (ja) 2019-09-20 2019-09-20 コンデンサ
US16/997,996 US11322308B2 (en) 2019-09-20 2020-08-20 Capacitor
FR2008798A FR3101189A1 (fr) 2019-09-20 2020-08-28 Condensateur
TW109129733A TWI750789B (zh) 2019-09-20 2020-08-31 電容器
KR1020200111046A KR102385623B1 (ko) 2019-09-20 2020-09-01 콘덴서
CN202010914347.2A CN112542314B (zh) 2019-09-20 2020-09-03 电容器
FR2208638A FR3126539A1 (fr) 2019-09-20 2022-08-29 Condensateur

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019171151A JP7317649B2 (ja) 2019-09-20 2019-09-20 コンデンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021048343A JP2021048343A (ja) 2021-03-25
JP7317649B2 true JP7317649B2 (ja) 2023-07-31

Family

ID=74205925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019171151A Active JP7317649B2 (ja) 2019-09-20 2019-09-20 コンデンサ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11322308B2 (ja)
JP (1) JP7317649B2 (ja)
KR (1) KR102385623B1 (ja)
CN (1) CN112542314B (ja)
FR (2) FR3101189A1 (ja)
TW (1) TWI750789B (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251972A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Tdk Corp 薄膜コンデンサ
JP2010519747A (ja) 2007-02-20 2010-06-03 フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ トレンチコンデンサを備えた半導体装置とその製造方法
US20130161792A1 (en) 2011-12-27 2013-06-27 Maxim Integrated Products, Inc. Semiconductor device having trench capacitor structure integrated therein
WO2019171750A1 (ja) 2018-03-06 2019-09-12 株式会社 東芝 コンデンサ及びその製造方法
JP2021022692A (ja) 2019-07-30 2021-02-18 太陽誘電株式会社 トレンチキャパシタ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3257864B2 (ja) 1993-05-10 2002-02-18 株式会社村田製作所 コンデンサの製造方法
JP4952937B2 (ja) 2007-11-30 2012-06-13 Tdk株式会社 薄膜コンデンサ及びその製造方法
JP2009246180A (ja) 2008-03-31 2009-10-22 Tdk Corp 薄膜コンデンサ
JP2010171043A (ja) 2009-01-20 2010-08-05 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法
JP6688489B2 (ja) 2016-06-17 2020-04-28 株式会社村田製作所 電子装置及びその製造方法
JP6347313B2 (ja) * 2016-06-22 2018-06-27 株式会社村田製作所 キャパシタ
WO2018174191A1 (ja) 2017-03-24 2018-09-27 株式会社村田製作所 キャパシタ
KR101963286B1 (ko) * 2017-06-01 2019-07-31 삼성전기주식회사 커패시터
WO2018225268A1 (ja) 2017-06-09 2018-12-13 オリンパス株式会社 対物光学系及びそれを用いた硬性鏡用光学系、硬性鏡
KR102402798B1 (ko) 2017-07-13 2022-05-27 삼성전기주식회사 커패시터 및 이를 포함하는 실장기판
US10276651B2 (en) * 2017-09-01 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Low warpage high density trench capacitor
WO2019107130A1 (ja) 2017-11-30 2019-06-06 株式会社村田製作所 キャパシタ
KR102212747B1 (ko) * 2017-12-11 2021-02-04 주식회사 키 파운드리 보이드를 포함하는 깊은 트렌치 커패시터 및 이의 제조 방법
JP7179634B2 (ja) * 2019-02-07 2022-11-29 株式会社東芝 コンデンサ及びコンデンサモジュール
JP7314001B2 (ja) * 2019-09-20 2023-07-25 株式会社東芝 コンデンサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010519747A (ja) 2007-02-20 2010-06-03 フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ トレンチコンデンサを備えた半導体装置とその製造方法
JP2008251972A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Tdk Corp 薄膜コンデンサ
US20130161792A1 (en) 2011-12-27 2013-06-27 Maxim Integrated Products, Inc. Semiconductor device having trench capacitor structure integrated therein
WO2019171750A1 (ja) 2018-03-06 2019-09-12 株式会社 東芝 コンデンサ及びその製造方法
JP2021022692A (ja) 2019-07-30 2021-02-18 太陽誘電株式会社 トレンチキャパシタ

Also Published As

Publication number Publication date
FR3101189A1 (fr) 2021-03-26
JP2021048343A (ja) 2021-03-25
CN112542314A (zh) 2021-03-23
FR3126539A1 (fr) 2023-03-03
US11322308B2 (en) 2022-05-03
KR20210034493A (ko) 2021-03-30
CN112542314B (zh) 2022-08-23
TW202114235A (zh) 2021-04-01
KR102385623B1 (ko) 2022-04-12
TWI750789B (zh) 2021-12-21
US20210090814A1 (en) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11508525B2 (en) Capacitor having trenches on both surfaces
US11551864B2 (en) Capacitor and capacitor module
JP2023153775A (ja) エッチング方法
JP7391741B2 (ja) 構造体
JP7317649B2 (ja) コンデンサ
US11862667B2 (en) Capacitor
US11901185B2 (en) Etching method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220411

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230404

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230601

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: 20230620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230719

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7317649

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151