(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、
上記導電性基板に設けられた絶縁性層と、
上記絶縁性層内に設けられた複数のアパーチャと、
上記絶縁性層の上に設けられ、上記アパーチャの内の少なくとも１つのアパーチャを通して上記導電性基板に電気的に接続され、上記導電性基板と同じ電位を有する第１の導電性電極層と、
上記第１の導電性電極層の上に設けられた誘電性層と、
上記誘電性層の上に設けられた第２の導電性電極層とを含む基板コンデンサ。
【請求項２】
上記導電性基板は、金属基板により構成される請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項３】
上記導電性基板は、基板の上に形成された導電性層により構成される請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項４】
上記絶縁性層は上記誘電性層の厚さよりも大きい厚さを有するポリイミドの層を含む請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項５】
上記絶縁性層はスピンコーティングによって形成された材料の層を含む請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項６】
上記絶縁性層は少なくとも１μｍの厚さを有する請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項７】
上記誘電性層は陽極酸化処理可能な金属の酸化物を含む請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項８】
少なくとも一つの絶縁性材料のパッチを更に有し、
上記パッチは、上記第１の導電性電極層又は上記誘電性層に形成され、上記アパーチャ上の少なくとも一部に重なる領域に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項９】
上記各パッチは上記誘電性層の厚さよりも大きい厚さを有する請求項８記載の基板コンデンサ。
【請求項１０】
少なくとも１つの上記パッチは上記第１の導電性電極層の上に設けられる請求項８記載の基板コンデンサ。
【請求項１１】
上記パッチは少なくとも１μｍの厚さを有する請求項８記載の基板コンデンサ。
【請求項１２】
上記導電性基板は、その表面の上方に突起する１以上の導電性本体部を有し、
上記導電性本体部は、上記導電性基板の上記表面に電気的に接続されている、請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項１３】
少なくとも一つの絶縁性材料のパッチを更に有し、
上記各パッチは、上記第１の導電性電極層又は上記誘電性層に形成され、上記突起する導電性本体部上の少なくとも一部に重なる領域に配置される、請求項１２記載の基板コンデンサ。
【請求項１４】
上記各パッチは上記誘電性層の厚さよりも大きい厚さを有する請求項１３記載の基板コンデンサ。
【請求項１５】
上記導電性基板の上記表面は、上記少なくとも１つのアパーチャの下側にある少なくとも１つの領域に金属層を含み、
上記第１の導電性電極層は金属層を含む、請求項１記載の基板コンデンサ。
【請求項１６】
導電性の上面を有し、該導電性の上面の上方に突起し上記導電性の上面に電気的に接続された１以上の導電性本体部を有する導電性基板と、
絶縁性層を介して上記導電性基板に設けられた第１の導電性電極層に設けられた誘電性層と、
上記第１の導電性電極層又は上記誘電性層に設けられ、上記突起した導電性本体部上の少なくとも一部に重なる領域に配置される少なくとも１つの絶縁性材料のパッチと、
上記誘電性層の上に設けられた第２の導電性電極層とを含む基板コンデンサ。
【請求項１７】
上記導電性基板は、金属基板を含む請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項１８】
上記導電性基板は、基板の上に形成された導電性層を含む請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項１９】
上記誘電性層は陽極酸化処理可能な金属の酸化物を含む請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項２０】
上記各パッチは上記誘電性層の厚さよりも大きい厚さを有する請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項２１】
上記各パッチは少なくとも１μｍの厚さを有する請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項２２】
上記突起した導電性本体部は、平らな上面と、該平らな上面及び導電性基板の上面の間に形成された１以上の傾斜面とを有し、
絶縁性材料の少なくとも１つの上記パッチは、突起した導電性本体部の少なくとも１つの傾斜面に重なる、請求項１６記載の基板コンデンサ。
【請求項２３】
（ａ）導電性の上面を有し、該導電性上面の上方に突起し上記導電性の上面に電気的に接続された１以上の導電性本体部を有する導電性基板を形成し、
（ｂ）上記導電性基板に絶縁性層を形成し、
（ｃ）上記絶縁性層内に複数のアパーチャを形成し、
（ｄ）上記アパーチャの内の一つを通り上記導電性基板に電気的に接続されるように、第１の導電性電極層を上記第１の絶縁性層に形成し、
（ｅ）上記第１の導電性電極層に誘電性層を形成し、
（ｆ）上記誘電性層に第２の導電性電極層を形成し、
（ｇ）上記突起した導電性本体部の部分を露出させるため上記突起した導電性本体部の上方にある層の部分が除去されるように上記の工程（ａ）乃至（ｆ）により得られた構造体を研磨する工程を含む、基板コンデンサを製造する方法。
【請求項２４】
上記の工程（ａ）は、上記突起した導電性本体部の接点を形成するため上記導電性基板の表面をエッチングする工程を含む請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
上記の工程（ｂ）は、重合材料をスピンコーティングする工程を含む請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
（ａ）導電性の上面を有し、該導電性の上面の上方に突起し上記導電性の上面に電気的に接続された１以上の導電性本体部を有する導電性基板を形成し、
（ｂ）上記導電性基板に絶縁性層を介して設けられた第１の導電性電極層に誘電性層を形成し、
（ｃ）上記第１の導電性電極層と上記誘電性層の一方の上に、上記突起する導電性本体部上の少なくとも一部に重なる領域に配置される少なくとも１つの絶縁性材料のパッチを形成し、
（ｄ）上記誘電性層の上に第２の導電性電極層を形成し、
（ｅ）上記突起した導電性本体部の部分を露出させるため上記突起した導電性本体部の上方にある層の部分が除去されるように上記の工程（ａ）乃至（ｄ）により得られた構造体を研磨する工程を含む、基板コンデンサを製造する方法。
【請求項２７】
上記の工程（ａ）は、上記突起した導電性本体部の接点を形成するため上記導電性基板の表面をエッチングする工程を含む請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
上記の工程（ｃ）は、重合材料の層を形成するため重合材料をスピンコーティングし、上記パッチを画成するため上記層をパターニングする工程を含む請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１個以上のコンデンサ構造体が中に形成されている電力伝達基板と、かかる電力伝達基板の製造方法とに関する。特に、本発明は、基板が大きい面積に亘って拡がるマルチチップモジュール用のようなコンデンサの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチチップモジュール（ＭＣＭ）内のクロックレート及びＩＣの密集度が増加すると共に、電源ノイズは非常に重大な問題になる。デカップリングコンデンサをチップの近くに配置し、接近した配置に伴うインダクタンスの減少によって能動デバイスをスイッチングトランジスタからより効果的に隔離することが望ましくなる。これを実現するため、薄膜コンデンサ構造体を一体的なコンデンサとしてマルチチップモジュールに組み込むか、或いは、例えば、介挿基板上のようなチップとマルチチップモジュールとの間にデカップリングコンデンサを配置する。
【０００３】
介挿基板上に配置されたデカップリングコンデンサを使用する一つの欠点は、チップ組立体の大きさが２倍になることである。別の欠点は、半田バンプの異状発生の可能性が２倍になり得ることである。マルチチップモジュールの本体に集積化される薄膜コンデンサはこれらの欠点が無いので推奨される。しかし、信頼性のある集積化薄膜コンデンサを経済的に製造するためには、幾つかの技術的課題を解決する必要がある。
【０００４】
その中の一つの技術的課題は、一体的なコンデンサはマルチチップモジュールに使用される誘電性層及び金属層、並びに、これらの層を形成するため使用される処理段階と適合しなければならない点である。したがって、集積化コンデンサを製造するため使用される処理条件及び温度は誘電性層及び金属層を劣化させてることが許されず、逆に、集積化コンデンサは、電気的特性が誘電性層及び金属層の形成によって劣化されないように十分な熱的安定性を有する必要がある。例えば、通常の銅−ポリイミドマルチチップモジュールは、各ポリイミド層が、その厚さ及び化学的組成に応じて、３００°Ｃ乃至４５０°Ｃの高温で３０分乃至２時間に亘って硬化されることを必要とし、このため、集積化コンデンサ構造体は数回の長い期間に亘り高温に晒される。これらの課題は、本願と同一出願人に譲受され、参考のためここに引用される本出願人の同時係属中の米国特許出願第08/826,980号、発明の名称“SPUTTERED AND ANODIZED CAPACITORS CAPABLE OF WITHSTANDING EXPOSURE TO HIGH TEMPERATURES ”で指摘されている。
【０００５】
さらに指摘すべき別の技術的課題として、集積化コンデンサが大きい面積に亘り形成されているので、薄膜集積化コンデンサの欠陥密度は、重要な特性であり、信頼性及び製造上の歩留まりを増加させるため欠陥密度を減少させる必要がある。また、コンデンサは最も効果的になるようにできるだけ大きい容量を有するべきであり、そのため、高誘電率材料及び／又は非常に薄い誘電性層を使用する必要がある。しかし、薄い誘電性層を使用すると欠陥密度が著しく増加する。本出願人による上記の米国特許出願第08/826,980号は、陽極酸化処理された誘電体を用いる基板コンデンサが容易かつ低価格で製造され得るような形でこれらの課題を取り扱っている。コンデンサの誘電性層を形成するため陽極酸化材料を使用することは、他の形成技術よりも著しい利点を提供する。陽極酸化材料のような材料は、コンデンサ材料として利用可能な最大の誘電率を発生し、陽極酸化処理は（全部ではないが）多数のタイプの欠陥を解消し、誘電性層を制御された一様な形で形成させることができる。
【０００６】
基板コンデンサの構築に関する更なる考察として、集積化コンデンサの電極の直列抵抗は、過渡電流スパイク中にコンデンサの両極間の電圧降下を防止し、過渡応答時間を改良するため低く保たれるべきである。この考察により、上記の非常に重大な課題の解決は利用可能な選択肢が制限されることによって複雑化し、さらに別の問題が生ずる場合がある。このような別の問題の一例として、良好な伝導率のためのアルミニウム（Ａｌ）電極と、高誘電率のための五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）誘電性層とを備えたコンデンサの構成を試みる多数の研究が行われている。しかし、これらの研究によれば、アルミニウムは、コンデンサが３００°Ｃまで加熱されたとき、五酸化タンタルと化学反応し、コンデンサのリーク電流を著しく増大させることが判った。この課題は、本出願人による上記の同時係属中の米国特許出願第08/826,980号において取り扱われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の問題点に鑑み、本願発明は、基板コンデンサの信頼性を高めること、及び、コンデンサ構造体の歩留まりに実質的に悪影響を与えることなく、コンデンサの下部電極への低インピーダンス接続がコンデンサ構造体に組み込めるようにすることを目的とする。
【０００８】
したがって、本願発明の多数の新規な特徴は、基板コンデンサの信頼性をさらに高める別の構造及び手順に関するものである。
【０００９】
また、本願発明の別の一つの新規な特徴は、コンデンサ構造体の歩留まりに実質的に悪影響を与えることなく、コンデンサの下部電極への低インピーダンス接続がコンデンサ構造体に組み込めるようにすることによって、上記の同時係属中の米国特許出願を補完する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するため、本願の第１の発明は、ベース導電性層と、上記ベース導電性層を覆う絶縁性層と、上記絶縁性層を通り上記ベース導電性層に達する複数のアパーチャと、上記絶縁性層及び上記ベース導電性層の上に形成された多層コンデンサ構造体とを含み、上記多層コンデンサ構造体は、多層コンデンサ構造体の下部電極が上記絶縁性層の上記アパーチャを介して上記ベース導電性層に電気的に接触するように形成されている、基板コンデンサを実現する。ベース導線性層は、金属基板のような導電性基板、或いは、上部導電性層で覆われている任意の材料（例えば、誘電体、半導体、金属など）からなる基板を含む。ベース導電性層は基板キャパシタのため低インピーダンス分布面を与える。絶縁性層は任意の誘電性材料を含み、好ましい一実施例の場合、ポリイミド層を形成するため硬化されたスピン−オン・ポリアミック酸を含む。多層コンデンサは、好ましくは、陽極酸化処理により形成され、及び／又は陽極酸化処理により硬化された主部誘電性層と、主部誘電性層と適合性がある上部及び下部電極層とにより構成される。好ましい構成方法の場合、主部誘電性層は陽極酸化処理によって形成され、或いは、陽極酸化処理によって硬化され、又は、少なくとも部分的に陽極酸化処理により形成され、次いで、陽極酸化処理によって硬化される。
【００１１】
絶縁性層は本発明によれば多数の有利な点がある。第１に、絶縁性層は多層コンデンサ構造体をベース導電性層から物理的に隔離し、主部誘電性層の形成（特に、陽極酸化処理）の間に欠陥が発生する可能性を除く。絶縁性層は、ベース導電性層上の凹凸及び欠陥粒子を被覆し、封止し、主部誘電性層の形成のため非常に滑らかな表面を形成すべく表面上の空隙を充填する傾向がある。このような滑らかな平面によって、非常に薄い誘電性層を高い信頼性で作成することが可能になる。好ましい一実施例で使用される主部誘電性層用の陽極酸化処理可能な誘電体は高誘電率の利点があり、これにより、高い容量値を得ることが可能になる。
【００１２】
他の好ましい実施例において、更なる特徴として、誘電性材料の少なくとも一つの断片、すなわち、パッチは、下側コンデンサ電極の上に形成され、或いは、主部誘電性層の上に形成され、各パッチは絶縁性層内のアパーチャの少なくとも一部分の上に重なる領域に存在する。絶縁性層内に形成されたアパーチャの上方にある多層コンデンサ構造体内の上記領域は、絶縁性層の上に形成された領域よりも高い欠陥密度を有すると考えられる。誘電性材料の各パッチは、上記欠陥がコンデンサの主部誘電性層に短絡欠陥を生じさせることを防止する。１個以上のパッチは、多層コンデンサ構造体の下側電極の上又は主部誘電性層の上に誘電性材料の層を形成し、パッチを残すように層を除去することにより形成される。パッチが下側コンデンサ電極の上に形成されるとき、このパッチによって、陽極酸化段階中に陽極酸化槽と陽極酸化処理できないベース層との間の短絡回路を阻止する利点が得られる。
【００１３】
本願の第２の発明は、表面と上記表面の上方に突起し上記表面に塩基接続された１個以上の導電性本体部（例えば、メサ）とを有するベース導電性層を含む基板コンデンサを実現する。多層コンデンサ構造体はベース導電性層の上に配置され、多層コンデンサ構造体の下部電極が接点アパーチャを介してベース導電性層に電気接触するようにされる。コンデンサ構造体は、下部電極層と、（好ましい実施例の場合に、陽極酸化処理可能な材料からなる）主部誘電性層と、上部電極層とを有する。絶縁性材料のパッチは、下部電極層又は主部誘電性層の上で、少なくとも一つの突起状導電性本体部の領域に形成される。得られた構造体は、ベース導電性層の少なくとも一つの突起状導電性本体部の一部を露出させるように、例えば、機械的研磨又は化学・機械的研磨によってプレーナ処理される。したがって、基板コンデンサの下部及び上部の両方の電極への接続は、基板の上面に設けられる（下部電極はベース層の露出された突起状本体部を介して連結される）。突起状本体部は、低インピーダンス導電性パスをコンデンサの下部電極まで繋ぐことができ、このコンデンサの下部電極は、基板コンデンサの上方に形成される電気的トレースに容易にアクセス可能である。絶縁性材料のパッチは、プレーナ化が行われる領域内のコンデンサの電極間の距離を増加させることにより、プレーナ化処理がコンデンサ構造体の電極層の間に導電性ブリッジを形成することを防止する。上記第１の発明による基板コンデンサの絶縁性層及び絶縁性層に形成されたアパーチャは、第２の発明による基板コンデンサに組み込まれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による基板コンデンサ１０の平面図である。基板コンデンサ１０は、マルチチップモジュール基板又はマルチチップ担体などの初期ベースとして使用される。基板コンデンサ１０は下部電極、主部誘電性層、及び、上部電極を有する。図１には下部電極への接点２０と上部電極４０とが示されている。また、主部誘電性層は図１において一般的に参照番号３０で示されている。以下に詳述するように、主部誘電性層を示す参照番号３０は、コンデンサ構造体の主部誘電性層と関連した他の材料層を一般的に表すために使用される。好ましい実施例において、下部電極接点２０及び上部電極４０は、基板コンデンサ１０の表面で実質的に同じ高さである。下部電極接点２０は、図１に示されるように円形状でもよく、或いは、図２に示されるように矩形状でも構わない。
【００１５】
図３は、図１及び２に示されたライン３−３による基板コンデンサ１０の断面図である。図３に示されるように、基板コンデンサ１０は、ベース導電性基板１２と複数の接点２０とを有し、複数の接点２０は、基板１２の表面から突起する導電性本体部の形（例えば、メサ）を有し、基板１２に電気接続される。導電性陽極酸化処理可能な材料の層１４は、ベース導電性基板１２と突起状本体部接点２０との間に設けられる。導電性基板１２は金属若しくはその金属の合金を含有し、又は、任意のタイプの材料（例えば、誘電体、半導体、金属など）の基板の上に形成された金属（若しくは合金）層を含有する。シリコンチップＭＣＭ（マルチ・チップ・モジュール）アプリケーションの好ましい実施例において、基板１２はモリブデン基板により構成され、これにより、シリコンＩＣチップに匹敵する優れた熱膨張係数（ＣＴＥ）が得られる。ベース基板１２及び突起状本体部接点２０は一体としてベース導電性層により構成され、このベース導電性層の表面積は、基板１２と接点２０の突起状導電性本体部の露出した表面積の合計に一致する。
接点２０は、導電性層１８を層１４の上に形成し、次に、接点２０の突起状本体部が形成されるように導電性層１８をエッチングすることにより形成される。得られた突起状本体部接点２０は、平坦な上面と、上面と基板１２の面との間に設けられた（上面が円形状又は矩形状のいずれであるかに依存して）一つ以上の傾斜面を有する。導電性層１８は銅により構成してもよく、最初に、（スパッタリング又は蒸着を利用して）銅のシード層１６を堆積し、次いで、導電性層１８の残りの部分を形成するため銅を電気メッキすることにより形成される。接点２０の突起状本体部は、典型的に３０μｍ乃至４０μｍの高さを有する。本発明による方法の好ましい実施例の場合、導電性層１８は接点２０の突起状本体部の所望の高さよりも大きい厚さで形成される。導電性層１８は、パターニング処理された後、接点２０の突起状本体部を所望の高さにするため研磨処理を用いてプレーナ化処理される。プレーナ化処理は以下に詳述される。
【００１６】
基板コンデンサ１０は、主部誘電性層３４と、上記主部誘電性層と適合する多数の周辺導電性層とを含む多層コンデンサ基板３０を更に有する。１層以上の薄い導電性層３２、３３が層３４の下側に形成され、コンデンサ構造体３０の下部電極として作用する。層１４及び層３２、３３、並びに、基板１２は、一体的に、基板コンデンサ１０の下部電極を構成し、接点２０は上面から下部電極に電気的接触を設ける。導電性層３５は主部誘電性層３４の上に形成され、コンデンサ構造体３０の上部電極として作用する。層３５及び４０は、一体的に基板コンデンサ１０の上部電極を構成する。
【００１７】
層３２〜３５からなる構造体及び構成物は、以下に概略的に説明される同一出願人による上記米国特許出願から導出される。コンデンサ構造体３０の好ましい実施例において、主部誘電性層３４は、陽極酸化処理可能な材料を陽極酸化処理することにより形成される材料を含み、これにより、高誘電率を有する材料からなる非常に薄い層をかなり高い信頼性で形成することができる。層３２及び３３は陽極酸化処理可能な材料を含む。陽極酸化処理可能な材料には、所定の金属（例えば、アルミニウム、ニオブ、ハフニウム、アンチモン、ビスマス、イッテルビウム及びジルコニウム）、金属の酸化物、及び、ある種の金属の窒化物（例えば、タンタル窒化物）が含まれるが、これらに限定されるものではない。層３５は、層３４と層４０の間の化学拡散隔壁として作用する。組成に依存して、層３５は、層３５の上に形成された層のための粘着層として作用する場合がある。層３５が粘着層として作用しない場合、粘着層は層３５の上に選択的に形成される。
【００１８】
本発明の第１の新規な特徴として、絶縁性層２２は、ベース基板１２と、コンデンサ構造体３０の容量性層３２〜３３との間に形成される。複数のアパーチャ２３がコンデンサ構造体３０の層３２〜３３とベース導電性層１２との間に電気的接触を生成するため絶縁性層２２に形成される。このように接触させられた後、層３２〜３３はベース導電性層１２と同じ電位を有する。金属が使用される好ましい実施例の場合、接触は金属層１４を通じて行われる。絶縁性層２２は、好ましくは、スピンコーティングプロセスを用いて基板１２（及び接点２０）の上に形成されたポリイミドにより構成される。スピンコーティングプロセスの場合、誘電性材料は基板の表面上に液体の形で与えられ、基板は、液体材料を拡散させ、微視的レベルで表面を均一に被覆させるため回転される。誘電性層、特に、ポリイミド層を形成する場合に一般的に行われるように、ポリイミド層が形成される前に、先ず薄い粘着層が沈積される。図３に示される粘着層２１は、典型的に、約４００オングストロームのクロム金属を含む。勿論、他の粘着材料を使用しても構わない。陽極酸化処理された主部誘電性層３４が利用される実施例の場合、粘着層２１は、好ましくは、アパーチャ２３の下側の領域で除去され、層３２及び３３は陽極酸化処理可能な材料を含む。この領域で層２１を除去することにより、金属層１４が取り残され、コンデンサ構造体３０の陽極酸化処理可能層３２及び３３に直接的に接触する。したがって、アパーチャ領域において層３２又は３３に欠陥が形成される場合、金属層１４は、基板１２と、基板コンデンサ１０の上部電極（層３５及び４０）との間に誘電性絶縁体を設けるため陽極酸化処理に利用される。
【００１９】
基板コンデンサの領域のような広い領域の上で、一般的にコンデンサ層を形成するため使用されるスパッタ層にピンホールが必ず形成される。酸化層及びコンデンサの下部電極の下側に、陽極酸化処理できない層が存在する場合、陽極酸化槽からピンホールを介して陽極酸化処理できない基板材料まで１本以上の短絡電流パスが形成されるので、酸化層を制御しながら陽極酸化処理することは難しいという問題がある。絶縁性層２２は、基板材料の比較的僅かな部分を除く全ての部分をコンデンサの下部電極及びコンデンサの誘電性層から隔離することによって、この問題を解決するために役立つ。下部コンデンサ層から基板への電気的接触はアパーチャ２３を通じて形成される。別の利点として、層２２は、基板１２及び／又は層１４の表面上にある凹凸及び粒子を滑らかにし、封止する。このような凹凸及び粒子は、通常、容量性構造体３０の薄い層によって被覆され、封止されることはない。凹凸及び粒子は、層２２が存在しない場合に、主部誘電性層３４の中を通る短絡を生じさせる。封止は、下側の表面に在ることが予測若しくは推定される汚染粒子の平均径及び平均凹凸高よりも層２２を厚くすることによって容易に行うことができる。層２２に対する典型的な厚さは１μｍ乃至１０μｍであり、誘電性層３４の典型的な厚さを上回る。一般的に、層２２のための滑らかな表面は、層２２が層２２の材料をスピンコーティング処理すること、例えば、ポリイミド前駆物質材料をスピンコーティングすることにより形成されるときに得ることが可能である。
【００２０】
本発明の第２の新規な特徴として、誘電性パッチ２４又はキャップ層２４は、図３に示されるように各突起状本体部接点２０の傾斜した面に形成される。各パッチ２４は、典型的に、主部誘電性層３４と上部コンデンサ電極層３５との間に形成されるが、下部電極層３２、３３の上に形成してもよい。各パッチは、基板１２及び突起状本体部接点２０とにより設けられるベース導電性層の表面積よりも小さい表面積を有する。パッチ２４は、コンデンサ構造体３０の層に欠陥を生成することなく、基板コンデンサ１０の表面を研磨できるようにする。容量性構造体にかかる薄い主部誘電性層３４を設けた場合、電極層３３と３５との間には非常に短い間隔しか存在せず、研磨プロセスは、誘電性層３４に亘って導電性材料を削ることにより電極層の間に電気的短絡を生成させる可能性がある。パッチ２４は、プレーナ化が行われる領域においてコンデンサの電極間の距離を増加させる。本発明の好ましい実施例の場合、パッチ２４は、形成が容易であるためポリイミドの層により構成される。典型的な構成例の場合、主部誘電性層３４は、陽極酸化処理可能なタンタル（Ｔａ）層にタンタル五酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ）をスパッタリングし、次に、タンタル層を陽極酸化処理し、（スパッタリングされた層内で化学量的な欠陥を直すため）スパッタリングされた酸化物層を陽極酸化処理することにより形成される。パッチ２４は、主部誘電性層３４が堆積される前、若しくは、後に堆積させられる。また、パッチ２４は陽極酸化段階の前、若しくは、後に形成される。
【００２１】
図４は、プレーナ化段階の前に基板コンデンサ１０の断面図である。上記の層は全て図４に示されている。図４において、パッチ２４によって被覆された領域の全域が明瞭に示されている。
【００２２】
上記アパーチャ２３の上方にある容量性構造体３０内の領域は、より高い欠陥密度（例えば、表面凹凸、空隙、及び、汚染粒子）を有すると考えられる。本発明の更なる特徴として、誘電性材料のパッチ２６は、図５（断面図）に第２の基板コンデンサ１００として示されているように少なくともアパーチャ２３の一部分の上に重なる領域で、下部容量性電極層３２及び３３の上に形成されるか、或いは、主部誘電性層３４の上に形成される。好ましい実施例において、絶縁性材料のパッチ２６は、各アパーチャ２３に対し形成され、アパーチャの実質的に全面積を被覆する。各パッチ２６の表面積は、基板１２及び突起状本体部接点２０によって与えられるベース導電性層により設けられる表面積よりも小さい。各パッチ２６は、基板１２又は金属層１４に存在する欠陥がコンデンサの主部誘電性層３４に短絡性欠陥を生じさせることを防止する。パッチ２６がコンデンサの下部電極上に形成される場合、陽極酸化段階中に、陽極酸化槽と陽極酸化処理できないベース導電性層（例えば、陽極酸化処理不能基板１２）との間で短絡回路を回避する更なる利点が得られる。これにより、陽極酸化段階の歩留まり及び再生産性が増加する。
【００２３】
パッチ２６は、多層コンデンサ構造体の下部電極３３若しくは主部誘電性層３４の上に誘電性材料の層を形成し、次に、パッチを残すため選択的に層を除去することにより作成される。この段階は、絶縁性パッチ２４を形成するための段階の一部として行われるので、処理段階が節約される。パッチ２６の厚さは、好ましくは、主部誘電性層３４の厚さを上回り、下側の表面で検出されることが期待若しくは予測される汚染粒子の平均径を上回り、表面上で検出されることが期待若しくは予測される表面凹凸の平均高を上回る。典型的なパッチ２６の厚さは１μｍ乃至１０μｍである。一般的に、より滑らかなパッチ２６の表面は、パッチ２６を形成するため使用される層がその層の材料をスピンコーティングすること、例えば、ポリイミド前駆物質材料をスピンコーティングすることにより形成されるときに得られる。
【００２４】
図３乃至５の各図面において、層の垂直方向の大きさは、種々の層を視覚的に分かり易くするために拡大されている。また、突起状本体部接点２０の水平方向の大きさが拡大されている。接点２０間の距離は、一般に図面に記載されている距離よりも長く、コンデンサ構造体３０のために広い空間が与えられ、容量が大きくなる。
【００２５】
一般に、本発明の絶縁性層２２の新規な特徴及び絶縁性パッチ２４の新規な特徴を同一構造体に組み込むことは好ましいが、上記の各特徴には固有の利点の組があり、各特徴は他の特徴の有無とは無関係であることが認められる。したがって、絶縁性層２２及びパッチ２４は、別々に使用してもよく、或いは、一体的に使用してもよい。パッチ２４を別個に使用する一例として、ベース導電性層１２（又は層１８）は突起状本体部接点２０を形成するためエッチング処理され、誘電性材料は、ベース導電性層１２（又は１８）の上に直ぐに堆積若しくは形成され、次に、パッチ２４及び上部電極（例えば、層３５及び／又は４０）が形成される。得られた構造体は、絶縁性層２２又は下部電極層３２及び３３を具備する必要はなく、プレーナ化される。絶縁性層２２を別個に使用する場合の一例として、上記構造体を形成するパッチ２４の実装は省かれ、突起状本体部接点２０の形成は選択的である。接点２０の突起部が省かれた場合、接点は、コンデンサ構造体が誘電性層を介してベース基板１２まで電気的ビアを形成することにより作成された後に形成される。
【００２６】
一般的に、本発明の絶縁性層２２の特徴、及び、絶縁性パッチ２６の特徴を、同一の構造体に取り入れることは好ましいが、絶縁性層２２はパッチ２６を用いない場合にも使用できることが認められる。
【００２７】
本発明の種々の新規な構成については前述の通りである。そこで、次に、図３乃至５と、図６乃至８を参照して本発明の新規な特徴を備えた基板コンデンサを作成する方法の実施例を説明する。
【００２８】
図６を参照するに、ステップ２０２において、金属薄膜１４は、例えば、０．４μｍ（４，０００オングストローム）のタンタルをスパッタリングすることにより基板１２の上に形成される。アルミニウム、チタンなどの種々の他の金属を使用してもよいと考えられる。タンタルは、次の銅の層のための粘着層として作用する利点があるので好ましい金属である。しかし、タンタルによって与えられる２重の用途は、本発明の最も広範囲の実施例を実現するために重要ではない。次に、図６のステップ２０４に示されるように、導電性材料の薄い層１６が、例えば、０．４μｍ（４，０００オングストローム）の銅のスパッタリングによって金属層１４の上に形成される。薄い導電性層１６は、層１８を構成するため使用される次の電気メッキプロセスのためのシード層として機能する。好ましくは、層１６及び１８は共通の金属により構成される。好ましい実施例の場合、優れた導電性を有し、低価格の銅がこの金属として使用される。次に、ステップ２０６に示されるように、銅若しくは他の導電性材料の厚い層１８が、例えば、メッキプロセス（好ましくは、電解電気メッキプロセス）を用いて層１６の上に形成される。次に、ステップ２０８に示されるように、突起状本体部接点２０が、層１８の一部を選択的にエッチングすることにより層１８から形成される。これは、ホトレジスト層を層１８の上に堆積させ、ホトレジスト層を光パターニング処理し、構造体の全体を銅食刻溶液に浸すことにより容易に実現される。このようなスパッタリングは当業者に公知であり、当業者が本発明を実施、使用するためにこれ以上の説明は必要ではない。銅腐食液は、突起状本体部接点２０の間の領域に露出した金属層１４を残す。任意の数の公知の銅腐食液は、タンタル金属層１４に悪影響を与えることなく使用される。ホトレジスト層への粘着を促進するため、クロムの薄い層（例えば、４００オングストローム）が、ホトレジスト層が形成される前に層１８の上にスパッタリングされる。この場合、ホトレジストがパターン露光された後、パターニングされたホトレジスト層によって露光されたクロム層の部分は銅層１８をエッチング処理する前にエッチングにより除去される。任意の数の腐食液はこの目的のため使用することができるが、銅層はクロム層よりも著しく厚いので、クロム腐食液が下側の銅層１８の一部を除去しても構わない。
【００２９】
次に、ステップ２１０に示されるように、薄い粘着層２１は接点２０及び金属層１４の露出部分の上に形成される。これは、約０．０４μｍ（４００オングストローム）のクロム金属をスパッタリングすることにより行われ、金属と重合材料との間に良好な粘着が得られる。次に、図７のステップ２１２に示されるように、重合材料の層２２が粘着層２１の上に形成される。本発明の好ましい実施例において、層２２は、ポリアミドのための幾つかの前駆物質化合物の中の一つであるポリアミック酸を含む。次に、ステップ２１４に示される如く、ポリアミック酸層２２はアパーチャ２３を形成するためパターンエッチング処理され、コンデンサ構造体３０は金属層１４に接触する。パターニングはポリアミック酸層の上にホトレジスト層を形成し、次に、ホトレジスト層をパターニング処理し、エッチング段階によってパターンをポリアミック酸層に転写することにより実現される。このようなパターニング及びエッチング段階を実施することは、プロセス技術において公知の技術であるので、当業者が本発明を実施及び使用するためにこれ以上の説明を加える必要はない。また、ホトレジスト層をパターニング処理する必要がない光映像可能な重合材料を使用してもよい。
【００３０】
次の段階として、ステップ２１６に示されるように、層２２は、誘電性材料を安定化させるために必要な場合に硬化される。好ましく構成された実施例の場合、層２２はポリアミック酸を含み、ポリイミド層２２を形成するため硬化される。本例の場合、層２２は約３００°Ｃの温度まで硬化され、好ましくは、少なくとも３５０°Ｃ乃至４００°Ｃの温度まで硬化される。
【００３１】
次に、ステップ２１８に示されるように、アパーチャ２３の下部に現れる粘着層２１の一部は、適当な化学的腐食液によって除去される。この除去によって、金属層１４の下側にある部分が露出し、アパーチャ２３の上に形成される陽極酸化処理可能な層に欠陥が存在する場合に、通常は陽極酸化処理できない粘着層が陽極酸化槽に短絡することは防止される。クロム層２１の場合、実質的にタンタルを腐食させることなくクロムを腐食させることが知られている幾つかの腐食液、例えば、塩基溶液（ｐＨが１０〜１４のＫＯＨ又はＮａＯＨ）中の過酸化マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4 ）が使用される。硬化されたポリイミド層は、典型的なクロム腐食液によるエッチングに対しかなり耐性がある。
【００３２】
かくして、ステップ２１２〜２１８によってアパーチャ２３を備えた絶縁性層２２が形成される。好ましい実施例の場合、絶縁性層２２は、約１０μｍの最終的に硬化された厚さを有する。ポリアミック酸は硬化の際に収縮するので、ステップ２１２で形成されたような層２２の厚さは、ポリアミック酸材料の収縮率の分だ１０μｍよりも厚い（典型的に、初期の硬化されていない厚さは約１５μｍ乃至２０μｍである）。重合層２２は硬化された後にパターニング処理されると考えられる。しかし、一般的に、ポリアミック酸層をパターニング処理する方がポリイミド層をパターニング処理するよりも低価格であるので、硬化前のパターニングの方が一般に好まれる。また、他の誘電性材料を使用してもよく、他の堆積方法を使用してもよい。例えば、二酸化珪素又は環流可能なガラスの形状が多数の周知の沈着方法の中の何れかの方法によって堆積させられる。他の誘電性材料は処理ステップ２１６で行われる硬化段階を必要としないと考えられる。
【００３３】
ステップ２２０において、容量性構造体３０の層が形成される。これらの層は、少なくとも下部電極層３２と、容量性構造体の主要な誘電体として作用する（すなわち、主としてコンデンサの容量を決定する）中間誘電性層３４とを含む。容量性層は選択的に上部電極層と粘着層とを含む。容量性構造体３０の形成は、本発明の中心的な問題ではない。しかし、本発明は陽極酸化処理された容量性構造体の信頼性及び再生産性を高める。好ましい容量性構造体３０と、この容量性構造体３０を形成するための関連した段階は、図６乃至８の一般的な処理段階を説明した後に詳述する。
【００３４】
次に、ステップ２２２に示されるように、粘着層３５は容量性構造体の上に形成される。容量性構造体３０の好ましく構成された実施例の場合、上部容量性電極はタングステンの層を含む。タングステンは、（以下の実施例で使用される）五酸化タンタルと銅との間、及び、五酸化タンタルとポリイミドの間（並びに、多数の他の材料の組合せの間）に優れた粘着性を提供する。このように、上部電極層及び粘着層を形成する段階は、タングステンの２重の利点に起因してタングステン層を形成する単一の段階により実行される。以下に詳述するように、タングステンは、少なくとも５５０°Ｃまで上昇された温度で五酸化タンタルと化学的に反応しない。
【００３５】
次に、ステップ２２４において、パッチ２４及び２６を形成するための重合材料の層は、粘着層３５の上に形成される。本発明の好ましい実施例において、重合材料の層は、ポリアミドの前駆物質化合物であるポリアミック酸を含む。次に、図８のステップ２２６に示されるように、ポリアミック酸層は、パッチ２４及び２６と、アパーチャ２５とを形成するためパターンエッチング処理される。上部層４０はアパーチャ２５を介して層３５と接触する。パターニングは、ポリアミック酸層の上にホトレジスト層を形成し、ホトレジスト層をパターニングし、次に、エッチング段階によってパターンをポリアミック酸層に転写することにより実現される。このようなパターニング段階及びエッチング段階を実行することは、処理技術の当業者には周知の技術であり、当業者が本発明を実施、使用するためにこれ以上の説明を行う必要はない。また、ホトレジスト層をパターニングする必要がない光映像可能な重合材料を使用してもよい。これらのパターニング処理は図５に示された基板コンデンサ１００を形成すると考えられる。基板コンデンサ１０又は１０’が望ましい場合、パターニング処理はパッチ２６の形成を省略するように容易に変更することができる。パッチ２６の省略は、誘電性層３４が上部及び下部電極層と接触しない面積を増加させることにより容量性構造体３０の容量を増加させるが、構造体の歩留まりを減少させる。
【００３６】
ステップ２２８では、次の段階として、誘電性材料を安定化させる必要がある場合、パッチ２４及び２６が硬化される。好ましく構成された実施例の場合、パッチ２４及び２６はポリアミック酸を含み、ポリイミドを形成するため硬化される。本例の場合、パッチは約３００°Ｃの温度、好ましくは、３５０°Ｃ乃至４００°Ｃの温度まで硬化される。かくして、ステップ２２４〜２２８は、パッチ２４及び２６を形成する。好ましい実施例において、パッチ２４及び２６は、約１０μｍの最終的な硬化された厚さを有する。ポリアミック酸は硬化の際に収縮するので、ステップ２２４における初期ポリアミック酸層の厚さは、ポリアミック酸材料の適切な収縮率によって１０μｍよりも厚い（典型的に、初期の硬化されていない厚さは約１５μｍ〜２０μｍである）。重合層は硬化された後にパターニング処理しても構わないと考えられる。しかし、一般的に、ポリアミック酸層をパターニング処理する方が、ポリイミド層をパターニング処理するよりも低価格であるため、硬化前のパターニング処理の方が一般的に好まれる。また、他の誘電性材料をパッチ２４及び２６のため使用してもよく、他の沈着方法を使用しても構わないと考えられる。例えば、二酸化珪素又は環流可能なガラスの形状は、任意の数の公知の沈着方法を用いて堆積される。
【００３７】
次に、図８のステップ２３０に示される如く、薄い粘着層はパッチ２４及び２６の上に形成される。これは、約０．０４μｍ（４００オングストローム）のタングステン金属をスパッタリングすることにより行われ、金属と重合材料との間に良好な粘着性が得られる。これは、約０．４μｍ（４，０００オングストローム）の銅をスパッタリングし、次に、数ミクロン、典型的に約４０μｍ乃至６０μｍの銅材料をメッキすることにより行われる。初期のスパッタ処理された雄は、初期シード層を提供し、そのシード層の上でメッキ動作が始まり、その厚さは、表面上の段差被覆性及び均一な導電性のために十分である。スパッタリング方法及びメッキ方法は、この技術分野でよく知られており、これ以上の説明を行わなくても、当業者は本発明を実施、使用することができる。
【００３８】
最終的な主要な処理段階として、得られた構造体は接点２０を露出させ、好ましくは、構造体の上面を平坦にするため研磨される。研磨は多数の方法で実行される。本出願人と同一出願人によって譲受され、参考のため引用した同時係属中の米国特許出願第０８／７１７，２６６号、発明の名称“METHODS OF PLANARIZING STRUCTURES ON WAFERS AND SUBSTRATES BY POLISHING ”に記載されている新規の研磨方法を使用することが好ましい。この研磨方法において、タングステン研磨停止層は、図４に参照番号５０で示されるように、研磨されるべき表面上に形成され、得られた表面は、リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）が添加された研磨用スラリー内で研磨される。リン酸は、タングステン研磨停止層のすり減らし的な研磨作用に対する耐性を強くさせるが、銅又は重合材料の研磨に対する耐性を実質的に増大又は減少させない。
【００３９】
リン酸は、スラリーのｐＨを７を上回る初期値から少なくとも０．６の値まで、より好ましくは、４未満の値まで減少させるため、標準的な市販研磨用スラリーに添加される。典型的なシリカスラリーに対し、リン酸は、典型的に、少なくともスラリーの０．００１重量パーセントの濃度を有し、好ましくは、スラリーの０．０１重量パーセントの濃度を有する。典型的なスラリー溶液の場合、これらの重量パーセントは少なくとも０．００１１のモル濃度に対応し、好ましくは、少なくとも０．００１１のモル濃度に対応する。一実施例において、リン酸の１４．８モル溶液は、リン酸溶液が調製されたスラリー溶液の０．０２体積パーセントを含むように、調製されたスラリー溶液を生成するためシリカスラリーに添加される。最初のスラリー溶液は、おおよそ９７．５％の水と、２．５％の蒸発アモルファスシリカと、僅少の水酸化物とを含む。調製されたスラリー溶液はのｐＨは約３．５である。他の実施例の場合、１４．８モルのリン酸が最初のシリカスラリーに添加され、リン酸溶液は調製されたスラリー溶液の３．５重量パーセントを含むようにされる。調製されたスラリー溶液のｐＨは約２である。
【００４０】
研磨段階の終了後、基板コンデンサ１０、１００は、要求に応じて使用される。典型的に、マルチチップモジュールアプリケーションの場合、導電性トレースと誘電性層とからなる交互の層（例えば、銅層とポリイミド層）は、集積化されたコンデンサを内部に含むマルチチップモジュール（ＭＣＭ）を形成するように基板コンデンサ上に形成される。
【００４１】
次に、容量性構造体３０の好ましい一実施例について説明する。容量性構造体３０の好ましい一実施例において導電性層３２はアルミニウムを含み、導電性層３３は窒化タンタル（ＴａＮ）を含み、誘電性層３４は五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）を含む。アルミニウムの層３２は、１μｍ乃至３μｍの厚さで絶縁性層２２及びアパーチャ２３の上に形成される。直流（Ｄ．Ｃ．）マグネトロンスパッタリングのような従来技術において公知である標準的な沈着プロセスが使用される。
【００４２】
次に、５０００オングストローム（０．５μｍ）の窒化タンタル（ＴａＮ）が窒化タンタル導電性層３３を形成するためアルミニウム伝導性層３２の上にスパッタ処理される。利用される一つの処理方法として、タンタル標的を備えた直流マグネトロンシステムが、１．５５ｋＷのパワーレベルで使用される。室圧は、１０ミリトール（ｍＴ）に設定され、７５ｓｃｃｍアルゴン（Ａｒ）及び１０ｓｃｃｍ窒素（Ｎ2 ）がスパッタリング室に流入する。ここで、１ｓｃｃｍは、１分当たりの１標準立方センチメートルのガスを表し、１標準立方センチメートルのガスは２５°Ｃ、１標準雰囲気で測定される。これらの条件下で、タンタルは窒素ガスを含む窒化タンタルを形成するため標的からスパッタリングされ（反応スパッタリング）、窒化タンタル膜は、毎秒約１．３３オングストロームの速度で成長する。窒素の流速は上記条件下で５ｓｃｃｍ乃至１５ｓｃｃｍの範囲で変化する。
【００４３】
次に、約６００オングストロームのタンタル（Ｔ）は、本例の場合に陽極酸化処理で形成された誘電性層３４のためのタンタル前駆物質層を形成するため窒化タンタル層３４上でスパッタリングされる。この段階は、同じスパッタリング室内で吸引を停止することなく、窒化タンタル層３３のスパッタリングの直後に行われる。好ましくは、タンタルはスパッタリングされ、これにより堆積された層はベータ形状をなし、β−タンタルのように称される。この形状のタンタルは、アルファ形状（α−タンタル）とは対照的に、良好な陽極酸化処理層を生ずることが分かり、タンタルをアルゴン雰囲気内でスパッタリングすることにより形成される。利用される一つの処理方法として、タンタル標的を備えた直流マグネトロンシステムが１．０ｋＷのパワーレベルで使用される。基板バイアスは適用されない。室圧は１０ミリトール（ｍＴ）に設定され、７５ｓｃｃｍのアルゴンがスパッタリング室に流入する。これらの条件下で、β−タンタル膜は毎秒約１．０オングストロームの速度で成長する。
【００４４】
次に、約５００オングストロームの五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）が誘電性層３４の形成の一部として、タンタル前駆物質層の上にスパッタリングされる。本例の場合、誘電性層３４は、（１）陽極酸化処理されたタンタル前駆物質の副層と、（２）スパッタリングされた五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の副層の二つの副層から形成される。利用される処理方法の一例として、タンタル標的を備えたＲＦマグネトロンシステムが使用され、システムは１．５５ｋＷのパワーレベルに設定される。この段階は、同じスパッタリング室内で吸引を停止することなく、窒化タンタル層３３のスパッタリングの直後に行われる。室圧は１０ミリトール（ｍＴ）に設定され、７５ｓｃｃｍのアルゴン（Ａｒ）及び２５ｓｃｃｍの酸素（Ｏ2 ）がスパッタリング室に流入する。これらの条件下で、膜は毎秒約０．２オングストロームの速度で成長する。
【００４５】
得られた構造体は、次に、スパッタリングされた五酸化タンタルの副層の化学量を修正し、下側にある基本のβ−タンタル副層を完全に陽極酸化処理するため、陽極酸化処理され、これにより、誘電性層３４が形成される。約２，０００オングストロームの五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）が陽極酸化処理から生成され、その中の約１５００オングストロームはタンタル前駆物質副層の陽極酸化処理によって得られる。タンタル前駆物質層を陽極酸化処理するため必要な電流、時間及び電圧は、陽極酸化処理技術の教示を用いて容易に計算することができる。五酸化タンタルの場合、陽極酸化プロセスのクーロン効率は略１００％に匹敵する。したがって、所定量のタンタルを化学的に酸化するため必要とされる電荷量は容易に決定することができ、この量は陽極酸化処理中に陽極酸化処理電流を時間積分することによって容易に測定される。一般的な陽極酸化技術は、一定の陽極酸化電流を使用し、その電荷量に達する設定時間間隔後に停止する。別の陽極酸化制御方法は、陽極酸化電圧を測定し、電位が増加する毎に酸化物の厚さが約１６．５オングストロームずつ増加することを示す経験則に依拠する。
【００４６】
容量性構造体３０の好ましい実施例において、タンタル前駆物質副層の陽極酸化は、窒化タンタル（ＴａＮ）層３３の一部分が、２００〜４００オングストロームのオーダーの厚さを有する薄いタンタル酸窒化物（ＴａＯx Ｎy ）を形成するため陽極酸化処理される。これは、上記の計算された時間を所定量だけ超える時間に亘って陽極酸化プロセスを続けることにより行われる。タンタル酸窒化物は、１００オングストローム毎に１平方センチメートル当たり約１７．５ミリクーロン（ｍＣ）を必要とする。したがって、２００〜４００オングストロームのタンタル酸窒化物の成長は、陽極酸化電流及び１７．５ｍＣ／ｃｍ2 の数値によって決まる量だけ陽極酸化時間を延長することによって容易に実現され得る。１００オングストローム毎に要する時間は０．０１７５／ＩA であり、ここで、ＩA は１平方センチメートル当たりの陽極酸化電流である。
【００４７】
好ましくは、陽極酸化電流は、陽極酸化プロセスの最初に、１分以上に亘って０アンペアから動作時値まで徐々に増加し、次にその動作時値に維持される。電流の緩やかな傾斜は、全電流が印加される前に、スパッタリングされた五酸化タンタル副層を通る酸素核種の規則的な拡散を可能にさせる。利用される処理の一実施例として、０．０１％のクエン酸水溶液を含む陽極酸化槽は７０°Ｃで使用される。０．２７ｍＡ／ｃｍ2 の陽極酸化電流が使用され、電流は、１．５分間に亘って０アンペアから上記値まで実質的に直線的に上昇される。陽極酸化電流は約１８分間に亘ってそのレベルに保たれ、その後、１．５分間で０アンペアまで実質的に直線的に降下される。
【００４８】
陽極酸化処理後、上部電極層３５は、Ｔａ2 Ｏ5 の誘電性層３４の上に形成される。好ましい実施例において、上部電極層３５は、少なくとも３５０°Ｃ、好ましくは、少なくとも４５０°Ｃの温度までＴａ2 Ｏ5 の誘電性層３４のタンタルを化学的に減少させない材料を含む。モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）は、少なくとも５５０°Ｃの温度までＴａ2 Ｏ5 の誘電性層３４のタンタルを化学的に減少させず、層３５として選択するのに適していることが分かった。層３５は、下部副層として化学的に減少する材料を含まない材料の化合物でも構わないことが認められる。ここで使用される実施例の場合に、層３５はタングステン（Ｗ）を含み、このタングステンによって上記の利点が得られ、また、五酸化タンタルと（層４０のために使用されるような）銅との間、並びに、五酸化タンタルと（パッチ２４及び２６のために使用されるような）多数の重合誘電性材料との間に良好な粘着性が得られる。
【００４９】
上記の層の並び方及び組成には、多数の利点がある。第１に、誘電性層３４のためのスパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 副層と、構造体内におけるその位置は、誘電性層３４に、微視的レベルでかなり低いリーク電流を生じさせ、このリーク電流は基本のタンタル層を陽極酸化処理することにより得られるリーク電流よりも非常に小さい。しかし、スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 層は、１平方センチメートル当たり２〜５個のオーダーの非常に多数のピンホール欠陥を含む。スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 層が単独で誘電性層として使用される場合、スパッタリングされた層のピンホール欠陥は、大きく許容できないリーク電流を発生させ、スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 層は０．２５平方センチメートルよりも大きいコンデンサとして使用できなくなる。これは、スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 が小さい「微視的な」（小さい面積では非常に小さい）リーク電流を有するが、大きい「微視的な」（大きい面積では非常に大きい）リーク電流を有するということによって表現される。
【００５０】
一方、タンタル前駆物質層の陽極酸化処理は非常にピンホール欠陥の少ない誘電性層を作成し、小さい微視的なリーク電流を生じさせるが、かなり大きい微視的なリーク電流を伴うことが分かった。基本のタンタルは、誘電性層が生成されると共に陽極酸化処理中に誘電性層を移動し、微視的レベルで誘電性層を通る導電性パスを生成すると考えられる。しかし、スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 副層は、タンタル前駆物質副層の陽極酸化処理によって生成された副層と直列しているため、全体的な酸化誘電性層３４は両方の副層の利点を有し、小さい微視的なリーク電流がスパッタリングされた副層によって与えられ、少ないピンホール欠陥と小さい微視的なリーク電流が陽極酸化処理された前駆物質副層によって与えられる。この容量性構造体３０の実施例は、１平方センチメートル当たりに０．０２個の欠陥よりも少ないピンヒール欠陥を有し、一方、スパッタリングされたＴａ2 Ｏ5 層は１平方センチメートル当たり５以上のオーダーの欠陥を有する。これは、ピンホール欠陥が２５０倍以上で削減されていることを意味する。
【００５１】
窒化タンタル層３３及び容量性構造体３０内での窒化タンタル層の位置は、多数の利点を生ずる。第１に、窒化タンタルは、アルミニウム（Ａｌ）と五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）との間で良好な高温拡散隔壁として作用し、層３２内のアルミニウムが次の高温処理段階中にＴａ2 Ｏ5 誘電性層３４に拡散することを防止することが分かった。この目的のため、窒化タンタル層３３の厚さは、好ましくは、少なくとも２，０００オングストロームであり、より好ましくは、少なくとも４，０００オングストロームである。第２に、窒化タンタルは、上方のタンタル前駆物質層内のピンホール欠陥を埋めるため陽極酸化し、これにより、容量性構造体３０内の欠陥密度を減少させ、製造上の歩留まりを増加させる。
【００５２】
第３に、窒化タンタル層３３は、タンタル前駆物質層の陽極酸化中にＴａ2 Ｏ5 誘電性層３４に拡散した基本のタンタルを酸化するため、タンタル前駆物質層の完全な陽極酸化と共に作用する。従来技術の形成方法の場合、タンタル層は一部分だけで陽極酸化処理されるので、下部はコンデンサの下部電極として機能し得る。通常の陽極酸化処理中に、基本のタンタルは、金属層から継続的に解離され、酸化物層を通って開放した表面に向かって拡散する。同時に、酸素核種は、開放した表面から酸化物層に基板に向かって逆方向に拡散する。部分的な陽極酸化処理後、基本のタンタルは酸化物層内に分布したまま残り、酸化物層内に微視的な導電パスを形成する。容量性構造体３０の実施例において、窒化タンタル層３３はコンデンサの下部電極として作用するので、タンタル前駆物質層は完全に陽極酸化されても構わない。窒化タンタル層３３の陽極酸化中に、基本のタンタルは、基本のタンタル層の陽極酸化処理中よりも非常に遅い速度で窒化タンタル層から解離される。したがって、タンタル前駆物質の完全な陽極酸化処理後、基本のタンタルの酸化物誘電性層３４への解離は、窒化タンタルが陽極酸化されている間に実質的に低減され、移動中の酸素核種が層３４に拡散した酸化タンタルから離れ得るようになり、基本のタンタルによって生じた微視的な導電性パスが減少する。これにより、リーク電流が低減される。
【００５３】
タンタル酸窒化物層には多数の利点があると考えられる。第１に、前述の通り、酸窒化物層の形成は、タンタル前駆物質層からのタンタルの全てが完全に陽極酸化処理され、リーク電流を減少させることを保証する。第２に、窒化タンタルの比誘電率は充分に高く、１３〜１８の範囲内に含まれ、窒化タンタルの形成は、約２５である五酸化タンタルの誘電率によって主として決められるコンデンサの容量値を著しく低下させることがない。好ましい実施例において、タンタル酸窒化物層の厚さは少なくとも７５オングストロームであり、より好ましくは、少なくとも１５０オングストロームである。しかし、タンタル酸窒化物の誘電率は五酸化タンタルの誘電率よりも小さいので、窒化タンタルの厚さは最終的な五酸化タンタル層の厚さの半分（例えば、２，０００オングストローム／２＝１，０００オングストローム）を超えない方が好ましく、より好ましくは、最終的な五酸化タンタルの厚さの４分の１（例えば、２，０００オングストローム／４＝５００オングストローム）を超えない方がよい。
【００５４】
実際的な集積化バイパスコンデンサを得るため、リーク電流は、１０ボルトの電圧が印加された１平方センチメートルのコンデンサ表面（陰極及び陽極）について１マイクロアンペア以下であることが望ましい。このような容量性構造体３０の構成は、容量性構造体が数時間に亘って３５０°Ｃを超える温度に晒された後、陰極及び陽極の両方の分極化の条件下で１平方センチメートル当たり０．１マイクロアンペア未満のリーク電流の実現を可能にする。
【００５５】
上記の容量性構造体３０の構成は好ましい構成例であり、他の容量性構造体を本発明の新規の特徴と共に使用できることが認められる。
【００５６】
上記の通り、本発明は例示された実施例に関して説明されているが、種々の代替、変形及び適応が本発明の開示に基づいて行われ、本発明の範囲を逸脱しないことが意図されている。本発明は、目下、最も実際的であり、かつ、好ましいと考えられる実施例と共に説明されているが、本発明は、開示された実施例に限定されることはなく、むしろ、請求の範囲の欄に記載された事項の範囲内に含まれる種々の変形及び等価な配置を包含することが意図されている。
【００５７】
【発明の効果】
上記の通り、本発明の新規な特徴によれば、絶縁性層及びパッチがコンデンサの主部誘電性層の選択された領域の周りに選択的に配置される。これらの絶縁性層及び欠陥は、ある種の製造処理工程で主部誘電性層にピンホール欠陥が生成されることを防止する。これにより、基板コンデンサの製造時の歩留まりを向上させることができる。本発明の新規な特徴は、あらゆるタイプの主部誘電性層に適用可能であり、特に、陽極酸化処理された誘電性層に適する。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板コンデンサの一実施例の平面図である。
【図２】本発明による基板コンデンサの一実施例の平面図である。
【図３】本発明による基板コンデンサの一実施例の断面図である。
【図４】最終研磨段階前の本発明による基板コンデンサの一実施例の断面図である。
【図５】本発明による基板コンデンサの他の実施例の断面図である。
【図６】図３乃至５に示された本発明による基板コンデンサの実施例を構成するため使用される方法のフローチャートである。
【図７】本発明による基板コンデンサの実施例を構成するため使用される方法の図６に続くフローチャートである。
【図８】本発明による基板コンデンサの実施例を構成するため使用される方法の図６及び７に続くフローチャートである。
【符号の説明】
１０    基板コンデンサ
２０    下部電極接点
３０    主部誘電性層
４０    上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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