(57)【要約】      （修正有）【課題】歩留まりの向上を図ることが可能なトレンチキャパシタ及びトレンチキャパシタの製造方法を提供する。【解決手段】トレンチキャパシタ１は、上面１０ａと、上面１０ａとは反対側の下面１０ｂと、上面１０ａ及び下面１０ｂを接続する側面１０ｃとを有し、上下方向に沿って上面１０ａから延びるトレンチが設けられた基材１０と、下部電極層と、上部電極層と、下部電極層と上部電極層とに挟まれた誘電体層とを有し、上面１０ａ及びトレンチを画定する壁面に沿って設けられたＭＩＭ構造体と、を備え、基材１０の側面１０ｃの上端から下端まで複数の側面スキャロップＳが形成されている【選択図】図４ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記上面及び前記下面を接続する側面とを有し、上下方向に沿って前記上面から延びるトレンチが設けられた基材と、
第１導電層と、第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層とに挟まれた誘電体層とを有し、前記上面及び前記トレンチを画定する壁面に沿って設けられたＭＩＭ構造体と、を備え、
前記基材の前記側面の上端から下端まで複数の側面スキャロップが形成されている、トレンチキャパシタ。
【請求項２】
前記トレンチを画定する壁面のうち上下方向に沿って延びる側壁の上端から下端まで複数の側壁スキャロップが形成されており、
前記複数の側壁スキャロップのうち上側からｎ番目の側壁スキャロップの形状と、前記複数の側面スキャロップのうち上側からｎ番目の側面スキャロップの形状とは相似している、請求項１に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項３】
前記上下方向から見て、前記基材はＬ字状、Ｔ字状、十字状、又は円形状である、請求項１又は２に記載のトレンチキャパシタ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のトレンチキャパシタを備える回路基板。
【請求項５】
請求項４に記載の回路基板を備える電子機器。
【請求項６】
上面と、前記上面とは反対側の下面とを有するウェハを個片化して複数のトレンチキャパシタを製造する方法であって、
前記ウェハの前記上面に、前記トレンチキャパシタが形成される複数のキャパシタ領域と、前記複数のキャパシタ領域のうち前記上面に沿った第１方向において隣り合う前記キャパシタ領域同士の間に位置する境界領域と、前記キャパシタ領域内に設けられ、トレンチが形成されるトレンチ領域とを有するマスクを形成する第１工程と、
前記ウェハをエッチングし、前記トレンチ領域に上下方向に沿って前記上面から延びる前記トレンチを形成すると共に、前記境界領域に前記トレンチより深い境界溝を形成する第２工程と、
第１導電層と、第２導体層と、前記第１導電層と前記第２導体層とに挟まれた誘電体層とを有するＭＩＭ構造体を、前記トレンチを画定する壁面及び前記上面に沿って設ける第３工程と、
前記下面側から前記ウェハを薄化することにより前記ウェハを個片化する第４工程とを含む、トレンチキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において、ボッシュプロセスを用いて前記ウェハをエッチングし、
マイクロローディング効果を利用して前記トレンチ及び前記境界溝を形成する、請求項６に記載のトレンチキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記第４工程において、エッチング及び研削を行うことにより前記ウェハを個片化する、請求項６又は７に記載のトレンチキャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記第４工程において、研削を行うことにより前記ウェハを個片化する、請求項６又は７に記載のトレンチキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレンチキャパシタ及びトレンチキャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタの一種として、薄膜プロセスにより形成されたＭＩＭ構造体を備え、このＭＩＭ構造体により容量を発生させる薄膜キャパシタが知られている。薄膜キャパシタにおいては、小型化又は高容量化のために、単位面積あたりの発生容量を向上させることが求められている。
【０００３】
単位面積あたりの発生容量を向上させることが可能な薄膜キャパシタとして、トレンチキャパシタが知られている。トレンチキャパシタは、トレンチと呼ばれる凹凸構造が多数形成された基材と、その一部がトレンチに沿って延伸するように設けられたＭＩＭ構造体と、を備えている。トレンチキャパシタにおいては、基材の厚さ方向に延びるトレンチ内にもＭＩＭ構造体が設けられるため、単位面積当たりの容量を向上させることができる。従来のトレンチキャパシタは、例えば、特許文献１及び２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５１７２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２５１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の製造工程においては、一枚の基板上に複数のトレンチキャパシタを形成し、その後、ダイシングによって当該基板を切削することで、個片化されたトレンチキャパシタが得られる。しかしながら、ダイシングによって個片化を行う場合、ダイシングブレードによる切削に起因して、トレンチキャパシタが破損する可能性がある。
【０００６】
本発明は、切削による破損が抑制されたトレンチキャパシタ及びトレンチキャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るトレンチキャパシタは、上面と、上面とは反対側の下面と、上面及び下面を接続する側面とを有し、上下方向に沿って上面から延びるトレンチが設けられた基材と、第１導電層と、第２導電層と、第１導電層と第２導電層とに挟まれた誘電体層とを有し、上面及びトレンチを画定する壁面に沿って設けられたＭＩＭ構造体と、を備え、基材の側面の上端から下端まで複数の側面スキャロップが形成されている。
【０００８】
このトレンチキャパシタの基材の側面の少なくとも一部に、複数のスキャロップが当該側面の上端から下端まで並んで形成されている。このように、ボッシュプロセスを用いたエッチングによって形成される側面スキャロップが基材の側面に形成されているので、当該トレンチキャパシタはエッチングによって個片化されている。したがって、ダイシングブレードによる切削に起因するトレンチキャパシタの破損を抑制できる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、トレンチを画定する壁面のうち上下方向に沿って延びる側壁の上端から下端まで複数の側壁スキャロップが形成されており、複数の側壁スキャロップのうち上側からｎ番目の側壁スキャロップの形状と、前記複数の側面スキャロップのうち上側からｎ番目の側面スキャロップの形状とは相似していてもよい。この場合、ボッシュプロセスを用いた同一のエッチング工程によってトレンチの側壁及びトレンチキャパシタの側面が形成されているので、トレンチキャパシタの製造工程を簡略化することができる。したがって、トレンチキャパシタを容易に製造することが可能である。
【００１０】
本発明の一実施形態において、上下方向から見て、基材はＬ字状、Ｔ字状、十字状、又は円形状であってもよい。ダイシングによってトレンチキャパシタを個片化する場合、矩形状以外の形状にトレンチキャパシタを個片化することは困難である。これに対し、本発明の一実施形態に係るトレンチキャパシタはエッチングによって個片化されるので、矩形状以外の形状にトレンチキャパシタを個片化することが可能である。したがって、当該トレンチキャパシタを用いることにより、回路基板等における設計の自由度の向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の一実施形態は、上記の何れかのトレンチキャパシタを備える回路基板に関する。
【００１２】
本発明の一実施形態は、上記の回路基板を備える電子機器に関する。
【００１３】
本発明の一実施形態に係るトレンチキャパシタの製造方法は、上面と、上面とは反対側の下面とを有するウェハを個片化して複数のトレンチキャパシタを製造する方法であって、ウェハの上面に、トレンチキャパシタが形成される複数のキャパシタ領域と、複数のキャパシタ領域のうち上面に沿った第１方向において隣り合うキャパシタ領域同士の間に位置する境界領域と、キャパシタ領域内に設けられ、トレンチが形成されるトレンチ領域とを有するマスクを形成する第１工程と、ウェハをエッチングしてトレンチ領域に上下方向に沿って上面から延びるトレンチを形成すると共に、境界領域にトレンチより深い境界溝を形成する第２工程と、第１導電層と、第２導体層と、第１導電層と第２導体層とに挟まれた誘電体層とを有するＭＩＭ構造体を、トレンチを画定する壁面及び上面に沿って設ける第３工程と、ウェハを下面側から薄化することによりウェハを個片化する第４工程とを含む。
【００１４】
このトレンチキャパシタの製造方法では、ダイシングを用いずにトレンチキャパシタが個片化されるので、ダイシングブレードによる切削に起因するトレンチキャパシタの破損を抑制できる。また、このトレンチキャパシタの製造方法では、複数のトレンチキャパシタを分離するための境界溝及びトレンチを同一のエッチング工程によって形成するので、トレンチキャパシタの製造工程を簡略化することができる。したがって、トレンチキャパシタを容易に製造することが可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態では、第２工程において、ボッシュプロセスを用いてウェハをエッチングし、マイクロローディング効果を利用して前記トレンチ及び前記境界溝を形成してもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態では、第４工程において、エッチング及び研削を行うことによりウェハを個片化してもよい。この構成によれば、研削のみによってウェハを個片化する場合に比べ、トレンチキャパシタの基材の下面をより平滑にすることができる。また、研削のみによってウェハを個片化する場合に比べ、除去されるウェハの厚さを高精度に制御できる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、第４工程において、研削を行うことによりウェハを個片化してもよい。この構成によれば、エッチングによってウェハを個片化する場合に比べ、第４工程の処理時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、歩留まりの向上を図ることが可能なトレンチキャパシタ及びトレンチキャパシタの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係るトレンチキャパシタの模式的な平面図である。
【図２】図１のトレンチキャパシタをＩ−Ｉ線で切断した断面を模式的に示す断面図である。
【図３】図１のトレンチキャパシタのトレンチ部分を拡大して示す断面図である。
【図４ａ】基材の側面の形状を概略的に示す断面図である。
【図４ｂ】トレンチを画定する側壁の形状を概略的に示す断面図である。
【図５】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ａ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｂ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｃ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｄ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｅ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｆ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｇ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｈ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図６ｉ】図１のトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付される。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。特に、後述する電極層や誘電体層は、実際には非常に薄い膜であるが、各図面においては、説明の便宜のために視認できる程度の厚さを有するように記載されている。
【００２１】
図１〜図３を参照して、一実施形態によるトレンチキャパシタ１について説明する。これらの図に示されているトレンチキャパシタ１は、薄膜プロセスにより作製されたＭＩＭ構造体を有する薄膜キャパシタである。図１は、トレンチキャパシタ１の模式的な平面図であり、図２は、トレンチキャパシタ１をＩ−Ｉ線で切断した断面を模式的に示す断面図である。図３は、トレンチキャパシタのトレンチ部分を拡大して示す断面図である。
【００２２】
図示のように、一実施形態によるトレンチキャパシタ１は、基材１０と、基材１０に設けられたＭＩＭ構造体２０と、ＭＩＭ構造体２０を覆うように設けられた保護層４０と、を備える。保護層４０の外側には、外部電極２及び外部電極３が設けられる。外部電極２及び外部電極３は、詳しくは後述するように、ＭＩＭ構造体２０を構成する電極層と電気的に接続される。
【００２３】
トレンチキャパシタ１は、外部電極２及び外部電極３を回路基板に設けられたランドに接合することにより、当該回路基板に実装される。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。トレンチキャパシタ１が実装された回路基板を備える電子機器には、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲームコンソール、及びこれら以外のトレンチキャパシタ１が実装された回路基板を備えることができる任意の電子機器が含まれる。
【００２４】
図１及び図２においては、互い直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が示されている。本明細書においては、これらの図に示されているＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を基準としてトレンチキャパシタ１の構成部材の向きや配置を説明することがある。具体的には、文脈上別に解される場合を除き、薄膜キャパシタ１の「幅」方向、「長さ」方向、及び「厚さ」方向はそれぞれ、図１のＸ軸に沿う方向、Ｙ軸に沿う方向、及びＺ軸に沿う方向とする。本明細書においてトレンチキャパシタ１及びその構成部材の上下方向に言及する際には、文脈上別に解される場合を除き、Ｚ軸の正方向がトレンチキャパシタ１の上方向とされ、Ｚ軸の負方向がトレンチキャパシタ１の下方向とされる。
【００２５】
一実施形態において、基材１０は、Ｓｉ等の絶縁材料から成る。一実施形態において、基材１０は、概ね直方体の形状に形成されており、その幅方向（Ｘ軸方向）の寸法は例えば５０μｍ〜５０００μｍとされ、その長さ方向（Ｙ軸方向）の寸法は例えば５０μｍ〜５０００μｍとされ、その厚さ方向（Ｚ軸方向）の寸法は例えば５μｍ〜５００μｍとされる。本明細書において具体的に示される基材１０の寸法は例示に過ぎず、基材１０は任意の寸法をとることができる。
【００２６】
基材１０は、上面１０ａと、当該上面１０ａとは反対側の下面１０ｂと、上面１０ａと下面１０ｂとを接続する側面１０ｃとを有する。図１の実施形態において基材１０は略直方体状であり、本明細書中では、当該基材１０の上面１０ａと下面１０ｂとを接続する４つの面をまとめて側面１０ｃという。基材１０には、その上面１０ａからＺ軸方向に沿って延伸する複数のトレンチ１１が形成されている。複数のトレンチ１１の各々は、Ｚ軸方向に所定の深さを有するように形成される。本明細書においては、Ｚ軸方向をトレンチ１１の深さ方向と呼ぶことがある。図１に示されているように、複数のトレンチ１１の各々は、その平面視の形状が、Ｘ軸方向に沿って延びる辺とＹ軸方向に沿って延びる辺とで画定されるほぼ長方形となるように形成されている。図示の実施形態において、複数のトレンチ１１の各々は、平面視において、Ｘ軸方向に沿って延びる辺がＹ軸方向に沿って延びる辺よりも短くなるように形成されている。
【００２７】
一実施形態において、複数のトレンチ１１の各々は、単位面積あたりの高容量化を実現するために、高アスペクト比を有するように形成される。つまり、複数のトレンチ１１の各々は、その幅（例えば、Ｘ軸方向の辺の長さ）に対する深さ（Ｚ軸方向の寸法）の比が大きくなるように形成される。複数のトレンチ１１の各々の幅（Ｘ軸方向における寸法）は例えば０．１μｍ〜５μｍとされ、その深さ（Ｚ軸方向における寸法）は例えば１μｍ〜１００μｍとされる。本明細書において具体的に示されるトレンチ１１の寸法は例示に過ぎず、トレンチ１１は任意の寸法をとることができる。また、トレンチ１１の平面視における形状は長方形形状に限られず、トレンチ１１は任意の形状をとることができる。一実施形態において、トレンチ１１は、その深さ（Ｚ軸方向における寸法）が４０μｍであり、その幅（Ｘ軸方向における寸法）が１．０μｍとなるように構成される。
【００２８】
トレンチ１１は、例えばＳｉ基板の表面にトレンチ１１のパターンに対応する開口が形成されたマスクを形成した後、エッチングにより当該Ｓｉ基板をエッチングすることで形成され得る。トレンチ１１のエッチング加工は、ボッシュプロセスを用いた深掘りＲＩＥ（深掘り反応性エッチング）等の反応性イオンエッチング法により行われ得る。
【００２９】
複数のトレンチ１１のうち隣接するトレンチ１１同士は側壁１２によって隔てられている。言い換えると、側壁１２は、基材１０の一部であり、隣接するトレンチ１１を互いから離隔させるように構成される。
【００３０】
続いて、ＭＩＭ構造体２０について説明する。前述のように、基材１０には、ＭＩＭ構造体２０が設けられる。図示のように、その一部がトレンチ１１の各々に埋め込まれるように、基材１０に設けられている。
【００３１】
ＭＩＭ構造体２０は、基材１０の上面１０ａ及びトレンチ１１に追従する形状を有するように構成される。ＭＩＭ構造体２０は、第１導電層と、第２導電層と、第１導電層と第２導電層とに挟まれた誘電体層とを有する。すなわち、ＭＩＭ構造体２０は、導電層と導体層とが交互に積層された積層体である。一実施形態におけるＭＩＭ構造体２０は、下部電極層２２（第１導電層）と、当該下部電極層２２の上に設けられた誘電体層２１と、当該誘電体層２１の上に設けられた上部電極層２３（第２導電層）と、を有する。本明細書においてＭＩＭ構造体２０における上下方向に言及する場合には、下部電極及び上部電極という慣用されている名称と整合性をとるために、Ｚ軸方向に沿う上下方向ではなく、基材１０により近い側を「下」とし、基材１０からより遠い側を「上」として説明がなされることがある。ＭＩＭ構造体２０は、２層以上のＭＩＭ層を含んでもよい。例えば、ＭＩＭ構造体２０が２層のＭＩＭ層を有する場合には、下部電極層２２、誘電体層２１、及び上部電極層２３から構成される第１層目のＭＩＭ層の上に第２層目のＭＩＭ層が形成される。例えば、第２層目のＭＩＭ層は、上部電極層２３の上に設けられた誘電体層と、この誘電体層の上に設けられた電極層と、を備えることができる。この場合、上部電極層２３は、第１層目のＭＩＭ層の上側の電極層としての機能と、第２層目のＭＩＭ層の下側の電極層としての機能を兼ねる。
【００３２】
誘電体層２１の材料として、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＢＴＯ（チタン酸バリウム）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、及びこれら以外の誘電体材料を用いることができる。誘電体層２１の材料は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【００３３】
誘電体層２１は、例えば、ＡＬＤ（原子層堆積）法、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、めっき法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。誘電体層２１は、その膜厚が例えば１ｎｍ〜５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、誘電体層２１の膜厚は、３０ｎｍとされる。
【００３４】
下部電極２２及び上部電極２３の材料として、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、導電性シリコン、もしくはこれら以外の金属材料、これらの金属元素の一又は複数を含む合金材料、及び前記金属元素の化合物を用いることができる。一実施形態においては、下部電極層２２及び上部電極層２３の材料として、窒化チタン（ＴｉＮ）が用いられる。下部電極層２２及び上部電極層２３の材料は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【００３５】
下部電極層２２及び上部電極層２３は、例えば、ＡＬＤ（原子層堆積）法、スパッタ法、蒸着法、めっき法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。一実施形態において、下部電極層２２は、その膜厚が例えば１ｎｍ〜５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、上部電極２３は、その膜厚が例えば１ｎｍ〜５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、下部電極層２２及び上部電極層２３の膜厚はそれぞれ３０ｎｍとされる。下部電極層２２及び上部電極層２３の膜厚はそれぞれ３０ｎｍとされる。下部電極層２２及び上部電極層２３の膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものに限定されない。
【００３６】
続いて、保護層４０について説明する。保護層４０は、外部環境からＭＩＭ構造体２０を保護するために、ＭＩＭ構造体２０及び基材１０を覆うように設けられる。保護層４０は、例えば、外部から受ける衝撃等の機械的ダメージからＭＩＭ構造体２０を保護するように設けられる。保護層４０の材料として、ポリイミド等の樹脂材料、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、及びこれら以外の絶縁材料を用いることができる。保護層４０は、例えば、スピンコート法により感光性ポリイミドを塗布し、この塗布されたポリイミドを露光、現像、及びキュアすることにより形成される。保護層４０は、その膜厚が例えば２００ｎｍ〜５０００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、保護層４０の膜厚は３０００ｎｍとされる。保護層４０の材料及び膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【００３７】
保護層４０とＭＩＭ構造体２０（又は基材１０）との間には、不図示のバリア層が設けられていてもよい。バリア層は、トレンチキャパシタ１の耐候性を向上させるために、主にＭＩＭ構造体２０の上に設けられる。一実施形態において、バリア層は、保護層４０から放出される水分や大気中の水分がＭＩＭ構造体２０に到達しないように、ＭＩＭ構造体２０と保護層４０との間に設けられる。バリア層は、水素ガスバリア性に優れた薄膜であってもよい。バリア層の材料として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、及びこれら以外の絶縁材料を用いることができる。バリア層は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。バリア層は、その膜厚が例えば５ｎｍ〜５００ｎｍとなるように形成される。一実施形態において、バリア層の膜厚は５０ｎｍとされる。バリア層の材料及び膜厚は、本明細書で明示的に説明されたものには限定されない。
【００３８】
続いて、外部電極２及び外部電極３について説明する。外部電極２及び外部電極３は、保護層４０の上側に、Ｙ軸方向において互いから離間するように設けられる。外部電極２及び外部電極３は、保護層４０の外側に金属材料を含む導体ペーストを塗布することにより形成される。外部電極２及び外部電極３の材料として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、もしくはこれら以外の金属材料、又は、これらの金属元素の一又は複数を含む合金材料を用いることができる。外部電極２及び外部電極３には、必要に応じて、半田バリア層及び半田漏れ層の少なくとも一方が形成されてもよい。
【００３９】
保護層４０のＹ軸負方向の端の近くには溝４１が設けられており、Ｙ軸正方向の端の近くには溝４２が設けられている。溝４１及び溝４２はいずれも、Ｘ軸方向に沿って延伸するとともに保護層４０をＺ軸方向に貫通する用に設けられている。溝４１には引出電極２ａが設けられ、溝４２には引出電極３ａが設けられている。
【００４０】
引出電極２ａの上端は外部電極２に接続され、引出電極２ａの下端はＭＩＭ構造体２０の下部電極層２２に接続される。引出電極３ａの上端は外部電極３に接続され、引出電極３ａの下端はＭＩＭ構造体２０の上部電極２３に接続される。
【００４１】
引出電極２ａ、３ａの材料として、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、もしくはこれら以外の金属材料、又は、これらの金属元素の一又は複数を含む合金材料を用いることができる。引出電極２ａ、３ａは、蒸着法、スパッタ法、メッキ法、又はこれら以外の公知の方法により形成される。
【００４２】
次に図４ａ及び図４ｂを参照して、基材１０の側面１０ｃ及び側壁１２の形状について詳細に説明する。図４ａは、基材１０の側面１０ｃの形状を概略的に示す断面図である。
【００４３】
図４ｂは、トレンチ１１を画定する側壁１２の形状を概略的に示す断面図である。図４ａに示されるように、基材１０の側面１０ｃには、複数の側面スキャロップＳが当該側面１０ｃの上端から下端まで形成されている。複数の側面スキャロップＳは、ボッシュプロセスを用いたエッチングによって形成されている。ボッシュプロセスでは、基材のエッチングを行う工程と、基材の表面に保護膜を形成する工程とを含むサイクルを連続して複数回繰り返す。このようなサイクルを１回行うことにより、１つのスキャロップが形成される。このため、側面１０ｃに形成される側面スキャロップＳの数は、ボッシュプロセスを用いたエッチングのサイクル数に対応する。また、ボッシュプロセスのサイクルが連続して繰り返されることにより、Ｚ軸方向において隣り合う側面スキャロップＳは互いに連続する。それぞれの側面スキャロップＳは、基材１０の厚さ方向（すなわちＺ軸方向）に交差する平面（すなわちＸ軸及びＹ軸に沿った平面）に沿って延びるＵ字溝である。すなわち、側面１０ｃは、Ｚ軸方向に沿って並んだ複数の湾曲した凹面によって構成されている。図４ａの実施形態では、側面スキャロップＳは、側面１０ｃの全面（すなわち、基材１０の上面１０ａと下面１０ｂとを接続する４つの面）において、上端から下端まで複数の側面スキャロップＳが形成されている。図４ａでは、説明の便宜上、側面１０ｃに７つの側面スキャロップＳが形成されている実施形態を示しているが、実際には、更に多数の側面スキャロップＳが側面１０ｃに形成されていてもよい。側面１０ｃに形成されるスキャロップＳの数は特に限定されない。また、側面スキャロップＳは、側面１０ｃの一部のみにおいて、上端から下端まで並んで形成されていてもよい。図４ａの実施形態では、複数のスキャロップＳのぞれぞれは、互いに略同一の形状を有している。Ｚ軸方向におけるスキャロップＳの寸法Ｌ１は、例えば１ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。Ｚ軸方向に交差する方向におけるスキャロップＳの寸法Ｌ２は、例えば０．５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることができる。
【００４４】
図４ｂに示されるように、トレンチ１１を画定する側壁１２には、複数の側壁スキャロップＳ’が形成されている。ここで、側壁１２とは、トレンチ１１を画定する壁面のうち、Ｚ軸方向に沿って延びる壁面である。複数の側壁スキャロップＳ’は、側壁１２の上端から下端まで並んで形成されている。それぞれの側壁スキャロップＳ’は、側面スキャロップＳと同様に、基材１０の厚さ方向（すなわちＺ軸方向）に交差する方向（すなわちＸ軸方向又はＹ軸方向）に沿って延びるＵ字溝である。すなわち、側壁１２は、軸方向に沿って並んだ複数の湾曲した凹面によって構成されている。図４ｂでは、説明の便宜上、側壁１２に７つの側壁スキャロップＳ’が形成されている実施形態を示している。図４ｂの実施形態では、複数の側壁スキャロップＳ’のそれぞれは、略同一の形状を有している。Ｚ軸方向における側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ１’は、例えば１ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。Ｚ軸方向に交差する方向における側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ２’は、例えば０．５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることができる。本明細書においては、基材１０の側面１０ｃに設けられるスキャロップを「側面スキャロップＳ」ということがある。
【００４５】
後述するように、基材１０の側面１０ｃに形成された側面スキャロップＳと、側壁１２に形成された側壁スキャロップＳ’とは、同一のエッチング工程によって形成されている。スキャロップの数は、ボッシュプロセスにおけるサイクル数によって決まるので、側面１０ｃに形成された側面スキャロップＳの数と、側壁１２に形成された側壁スキャロップＳ’の数とは同一である。また、トレンチキャパシタ１の製造過程においてトレンチ１２となる領域（後述のトレンチ領域）の面積と、側面１０ｃが形成される際にエッチングされる領域（後述の境界領域）の面積との違いから、マイクロローディング効果により側面スキャロップＳと側壁スキャロップＳ’とは相似した形状となっている。本明細書において、側面スキャロップＳと側壁スキャロップＳ’とが相似しているとは、一方のスキャロップの形状を均等に拡大又は縮小すると、他方のスキャロップの形状と同一となることをいう。図４ａ及び図４ｂに示される例においては、側面スキャロップＳの寸法Ｌ１に対する側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ１’の比率、及び、側面スキャロップＳの寸法Ｌ２に対する側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ２’の比率は、例えば１０％以上３００％以下である。
【００４６】
本明細書において「相似」という用語を使用するときには数学的に厳密な意味で使用するものではなく、製造誤差及び／又は計測誤差等に起因する形状のずれは許容されるものとする。「相似」の判断は、例えば、下記の方法によってなされ得る。まず、ＳＥＭ等を用いて図４ａに相当する側面１０ｃの断面形状、及び図４ｂに相当する側壁１２の断面形状の画像を取得する。次に、側壁１２のＺ軸方向の寸法（すなわち、側壁１２の上端から下端までの寸法）が側面１０ｃのＺ軸方向の寸法と同一となるように側壁１２の断面形状を均等に拡大し、側面１０ｃの上端及び下端が、それぞれ、側壁１２の上端及び下端と重なるように配置する。このとき、側面スキャロップＳの寸法Ｌ１と側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ１’とのずれが寸法Ｌ１の１％〜３０％程度、且つ、側面スキャロップＳの寸法Ｌ２と側壁スキャロップＳ’の寸法Ｌ２’とのずれが寸法Ｌ２の１％〜３０％程度であれば、「相似」であるとする。
【００４７】
ボッシュプロセスにおけるそれぞれのサイクルが全て同じ条件で行われる場合には、複数の側面スキャロップＳ（又は複数の側壁スキャロップＳ’）のそれぞれの形状は、全て略同一となる。一方、ボシュプロセスにおけるそれぞれのサイクルが互いに異なる条件で行われる場合には、側面１０ｃに形成された複数の側面スキャロップＳのそれぞれの形状は、全て略同一でなくてもよい。また、側壁１２に形成された複数の側壁スキャロップＳ’のそれぞれの形状は、全て略同一でなくてもよい。この場合、少なくとも、複数の側壁スキャロップＳ’のうち上側からｎ番目（ｎは自然数）に位置する側壁スキャロップＳ’の形状と、複数の側面スキャロップＳのうち上側からｎ番目に位置する側面スキャロップＳの形状とが相似していればよい。すなわち、ボッシュプロセスにおける同一のサイクルによって形成された側面スキャロップＳの形状と側壁スキャロップＳ’の形状のみが相似していればよい。
【００４８】
次に、図５及び図６ａ〜図６ｉを参照して、トレンチキャパシタ１の製造方法について説明する。図５及び図６ａ〜図６ｉは、一実施形態に係るトレンチキャパシタの製造工程を説明するための図である。
【００４９】
まず、上面１０ａ’及び下面１０ｂ’を有するウェハ状のウェハＷを準備する。次に、図５及び図６ａに示されるように、ウェハ状のウェハＷの上面１０ａ’に、トレンチキャパシタ１が形成される複数のキャパシタ領域Ｒ１と、上面１０ａ’に沿った第１方向において隣り合うキャパシタ領域Ｒ１同士の間に位置する境界領域Ｒ１３と、キャパシタ領域Ｒ１内に設けられ、トレンチが形成されるトレンチ領域Ｒ１１とを有するマスクＭ１を形成する（第１工程）。複数のトレンチ領域Ｒ１１のパターンは、図１に示されている複数のトレンチ１１の位置に対応している。
【００５０】
境界領域Ｒ１３は、上面１０ａ’に沿った方向においてトレンチキャパシタ１が形成される領域Ｒ１同士の間に位置する領域である。例えば、上面１０ａ’に沿った第１方向をＸ軸方向とした場合には、境界領域Ｒ１３は矩形状の領域となり、境界領域Ｒ１３の短辺の寸法はＸ軸方向において隣り合う領域Ｒ１同士の間の間隔に相当し、境界領域Ｒ１３の長辺の寸法はＹ軸方向における領域Ｒ１の寸法に相当する。上面１０ａ’に沿った方向をＹ軸方向とした場合には、境界領域Ｒ１３の短辺の寸法はＹ軸方向において隣り合う領域Ｒ１同士の間の間隔に相当し、境界領域Ｒ１３の長辺の寸法はＸ軸方向における領域Ｒ１の寸法に相当する。図５においては、上面１０ａに沿った方向をＸ軸方向とした場合の境界領域Ｒ１３が示されている。一例として、境界領域Ｒ１３の短辺の寸法は、１ｕｍ〜１００ｕｍ程度であり、境界領域Ｒ１３の長辺の寸法は、１００ｕｍ〜１０ｍｍ程度とすることができる。また、１つのトレンチ領域Ｒ１１の面積に対する境界領域Ｒ１３の面積の比率は、０．０００１％〜１０％程度とすることができる。
【００５１】
次に、図６ｂに示されるように、ウェハＷをエッチングすることにより、トレンチ領域Ｒ１１に、Ｚ軸方向に沿って上面１０ａ’から延びるトレンチ１１が形成されると共に、境界領域Ｒ１３に境界溝１３を形成する（第２工程）。ウェハＷのエッチングは、例えばボッシュプロセスを用いたドライエッチングによってなされる。境界領域Ｒ１３は、各々のトレンチ領域Ｒ１１より大きな面積を有しているので、マイクロローディング効果により、境界溝１３はトレンチ１１より深くエッチングされる。また、この工程ではボッシュプロセスを用いているので、トレンチ１１を画定する側壁１２に複数の側壁スキャロップＳ’が形成される。同様に、境界溝１３を画定する側壁（すなわち、後に側面１０ｃとなる壁面）に複数の側面スキャロップＳが形成される。
【００５２】
次に、ウェハ状のウェハＷからマスクＭ１を除去する（図６ｃ参照）。その後、図６ｄに示されるように、ウェハＷの上面１０ａ’及びトレンチ１１の内部に、複数の下部電極層２２、誘電体層２１、及び上部電極層２３を含むＭＩＭ構造体２０を形成する（第３工程）。ＭＩＭ構造体２０は、上面１０ａ’、トレンチ１１、及び境界溝１３を画定する壁面に沿って形成される。誘電体層２１は、例えばジルコニアから形成され、下部電極層２２及び上部電極層２３はＴｉＮから形成され得る。ＭＩＭ構造体２０に含まれる各層（すなわち、下部電極層２２、誘電体層２１、及び上部電極層２３）は、ＡＬＤ法によって形成され得る。誘電体層２２の材料はジルコニアには限られず、下部電極層２２及び上部電極層２３の材料はＴｉＮには限られない。下部電極層２２、誘電体層２１、及び上部電極層２３は、ＡＬＤ法以外の様々な公知の方法により形成されてもよい。
【００５３】
次に、Ｚ軸方向から見て複数のトレンチ１１を一体に覆うマスクＭ２を形成し、このマスクＭ２を用いてＭＩＭ構造体２０をエッチングする。この工程により、境界溝１３の内部に形成されたＭＩＭ構造体２０が除去される（図６ｅ及び図６ｆ参照）。
【００５４】
次に、図６ｆに示されるように、ＭＩＭ構造体２０の上に保護層４０を形成する。このとき、保護層４０のうちＭＩＭ構造体２０の上側に設けられている部分のＹ軸方向の両端の各々の近くに溝４１，４２がそれぞれ設けられる。
【００５５】
次に、めっき法等により、溝４１，４２の内部に引出電極２ａ，３ａがそれぞれ形成され、保護層４０の表面に外部電極２及び外部電極３が形成される（図６ｇ参照）。最後に、ウェハ状のウェハＷの下面１０ｂ’側から薄化することにより、ウェハＷを各々の基材１０に個片化する（第４工程）。ウェハＷの薄化は、例えばエッチング、研削、又はエッチングと研削とを併用した方法により、ウェハＷの下面１０ｂ’側の一部を除去することによって行われ得る。エッチングと研削とを併用した方法によりウェハＷを個片化する場合には、研削のみによってウェハＷを個片化する場合に比べ、トレンチキャパシタ１の基材１０の下面１０ｂをより平滑にすることができる。また、研削のみによってウェハＷを個片化する場合に比べ、除去されるウェハＷの厚さを高精度に制御できる。研削のみによってウェハＷを個片化する場合には、エッチングによってウェハＷを個片化する場合に比べ、処理時間の短縮を図ることができる。以上の工程により、複数のトレンチキャパシタ１が得られる。
【００５６】
ウェハＷを各々の基材１０に個片化する工程では、上下方向におけるエッチング面の位置が境界溝１３の底面と一致したタイミング（すなわち、境界溝１３の底面が除去されたタイミング）でエッチングを停止させる。この場合、図４ａ及び図４ｂに示される実施形態のように、側面１０ｃに形成された側面スキャロップＳの数と、側壁１２に形成された側壁スキャロップＳ’の数とは同一となる。ウェハＷを各々の基材１０に個片化する工程では、上下方向におけるエッチング面の位置が境界溝１３の底面を超えたタイミングでエッチングを停止させてもよい。この場合、側面１０ｃに形成されたスキャロップＳの数と、側壁１２に形成されたスキャロップＳ’の数とは同一でなくてもよい。
【００５７】
以上説明したように、トレンチキャパシタ１の基材１０の側面１０ｃの少なくとも一部に、複数の側面スキャロップＳが当該側面１０ｃの上端から下端まで並んで形成されている。このように、ボッシュプロセスを用いたエッチングによって形成される側面スキャロップＳが基材の側面１０ｃに形成されているので、当該トレンチキャパシタ１はエッチングによって個片化されている。したがって、ダイシングブレードによる切削に起因するトレンチキャパシタ１の破損を抑制でき、歩留まりの向上を図ることができる。
【００５８】
また、トレンチキャパシタ１では、トレンチ１１を画定する壁面のうち上下方向に沿って延びる側壁１２の上端から下端まで複数の側壁スキャロップＳが並んで形成されており、複数の側壁スキャロップＳ’のうち上側からｎ番目の側壁スキャロップＳ’の形状と、複数の側面スキャロップＳのうち上側からｎ番目の側面スキャロップＳの形状とは相似している。この場合、ボッシュプロセスを用いた同一のエッチング工程によってトレンチ１１の側壁１２及びトレンチキャパシタ１の側面１０ｃが形成されているので、トレンチキャパシタ１の製造工程を簡略化することができる。したがって、トレンチキャパシタ１を容易に製造することが可能である。
【００５９】
また、本実施形態に係るトレンチキャパシタの製造方法では、エッチングによってトレンチキャパシタ１が個片化されるので、ダイシングブレードによる切削に起因するトレンチキャパシタ１の破損を抑制できる。また、このトレンチキャパシタ１の製造方法では、ボッシュプロセスを用いて基材をエッチングし、マイクロローディング効果を利用してトレンチを形成すると共に、トレンチより深い境界溝を形成する。このように複数のトレンチキャパシタ１を分離するための境界溝１３及びトレンチ１１を同一のエッチング工程によって形成することができるので、トレンチキャパシタ１の製造工程を簡略化することができる。したがって、トレンチキャパシタ１を容易に製造することが可能である。
【００６０】
一実施形態において、Ｚ軸方向（すなわち上下方向）から見て、基材１０の形状は矩形状に限定されず、適宜変更可能である。例えば、Ｚ軸方向から見て、基材１０はＬ字状、Ｔ字状、十字状、又は円形状であってもよい。ダイシングによってトレンチキャパシタを個片化する場合、矩形状以外の形状にトレンチキャパシタを個片化することは困難である。これに対し、トレンチキャパシタ１はエッチングによって個片化されるので、矩形状以外の形状に当該トレンチキャパシタ１を個片化することが可能である。したがって、当該トレンチキャパシタ１を用いることにより、回路基板等における設計の自由度の向上を図ることができる。
【００６１】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
【００６２】
本明細書において、一の物体が他の物体の「上」、「上面」、「下」、又は「下面」に設けられると説明される場合には、当該一の物体は当該他の物体と直接接していても良く、別の層や膜を介して間接的に接していても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１…トレンチキャパシタ、１０…基材、１０ａ…上面、１０ｃ…側面、１１…トレンチ、１２…側壁、１３…境界溝、２０…ＭＩＭ構造体、Ｒ１１…トレンチ領域、Ｒ１３…境界領域、Ｓ…側面スキャロップ、Ｓ’…側壁スキャロップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図６ｈ】
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【図６ｉ】
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