(57)【要約】【課題】  絶縁耐圧と機械的強度を共に高めた薄膜キャパシタを提供する。【解決手段】  基板１２上に、下から順に、下部電極１４、ＴａまたはＮｂの導体層１６、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層２８、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層１８、上部電極２０が積層した構造を有する。ＴａまたはＮｂの導体層１６の上にＴａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層２６を備え、その上にＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層２８が位置してもよい。【選択図】      図１
2006140312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下から順に、下部電極、ＴａまたはＮｂの導体層、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層、上部電極が積層した構造を有することを特徴とする薄膜キャパシタ。
【請求項２】
請求項１において、上記ＴａまたはＮｂの導体層の上にＴａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層を備え、その上に上記Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層が位置することを特徴とする薄膜キャパシタ。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜キャパシタの製造方法であって、
基板上に、該下部電極用の導体薄膜、ＴａまたはＮｂの下部薄膜、ＡｌまたはＳｉの中間薄膜、ＴａまたはＮｂの上部薄膜を順次形成する工程、
該上部薄膜の上面から該中間膜の下面までを陽極酸化することにより、
該下部電極、
ＴａまたはＮｂの導体層、
Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層
が下からこの順に積層した積層構造を形成する工程、
該誘電体層の上に該上部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の薄膜キャパシタの製造方法であって、
請求項３記載の方法において、陽極酸化を該上部薄膜の上面から該下部薄膜の内部まで行なうことにより、
基板上に、
該下部電極、
ＴａまたはＮｂの導体層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層、
Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層
が下からこの順に積層した積層構造を形成する工程、
該誘電体層の上に該上部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。
【請求項５】
請求項１または２において、上記導体薄膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａから成る群から選択したいずれか１種の金属から成ることを特徴とする薄膜キャパシタ。
【請求項６】
請求項３または４において、上記導体薄膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａから成る群から選択したいずれか１種の金属から成ることを特徴とする薄膜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、半導体パッケージや電子部品の実装基板に用いられる回路基板に内蔵または直接作り込まれる薄膜キャパシタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージや実装基板の回路基板内にキャパシタを内蔵または直接作り込むことが知られている（特許文献１、２）。このように回路基板に作り込まれるキャパシタは、上下一対の電極を構成する導体薄膜の間に誘電体薄膜を挟み込んだ薄膜積層体構造を持ち、薄膜キャパシタと呼ばれる。
【０００３】
図２（Ａ）に、従来の薄膜キャパシタの構造の一例を示す。図示した従来の薄膜キャパシタ１０Ａは、絶縁基板１２上に下部電極１４、導電膜１６、誘電体層１８、上部電極２０の各薄膜を積層して構成される。図示のように右半分にエッチングにより段差部を設け、この段差部に下部電極１４への配線の接続端子（図示せず。電極１４と同様の材料）を形成する。
【０００４】
薄膜キャパシタ１０Ａの電極１４、２０を構成する材料としては、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが用いられ、特に銅（Ｃｕ）の電極を用いたキャパシタは低抵抗キャパシタとして知られている。誘電体１８としては、高誘電率材料であるＴａ2Ｏ5が一般に用いられる。銅（Ｃｕ）電極と酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）誘電体から構成されるキャパシタ１０Ａは、下部電極１４となるＣｕ膜の上に設けたＴａ膜１６を陽極酸化処理してＴａ2Ｏ5誘電体膜１８を形成し、更にこのＴａ2Ｏ5誘電体膜１８上に上部電極２０となるＣｕ膜を形成することにより作製される。
【０００５】
上記陽極酸化の際には、Ｔａ膜１６の厚さ全体を陽極酸化すると、Ｔａ膜１６に面した下部電極１４用Ｃｕ膜が溶出してしまうため、Ｔａ膜１６を僅かに残した状態で陽極酸化を終了させる。したがって、得られるキャパシタは、下部電極Ｃｕ１４／残留Ｔａ膜１６／誘電体Ｔａ2Ｏ5膜１８／上部電極Ｃｕ膜２０（すなわちＣｕ／Ｔａ／Ｔａ2Ｏ5／Ｃｕ）という層構成の薄膜積層体となる。以下、この薄膜積層構造を「従来タイプＡ」と呼ぶ。
【０００６】
しかし、上記のように誘電体層１８をＴａ2Ｏ5で構成した薄膜キャパシタ１０Ａは、Ｔａ2Ｏ5の絶縁性が低いため、キャパシタとしての絶縁耐圧が小さく（５Ｖ程度）、漏れ電流が大きいという欠点があった。
【０００７】
これに対して本発明者は、特願２００３−３２３１４６において、上記欠点を解消した薄膜キャパシタを提案した。
【０００８】
図２（Ｂ）に、上記提案の薄膜キャパシタの構造を示す。
【０００９】
上記提案の薄膜キャパシタ１０Ｂは、電極１４、２０をＣｕで形成した場合、下部電極１４用のＣｕ薄膜上にＡｌ膜２２とその上のＴａ膜とを順次形成した後、Ａｌ膜２２とＴａ膜とを一緒に陽極酸化してＡｌ2Ｏ3膜２４とＴａ2Ｏ5膜１８とを形成し、更にＴａ2Ｏ5膜１８上に上部電極用のＣｕ薄膜２０を形成することにより作製する。その後、図中の右半分にエッチングにより段差部を設け、この段差部に下部電極１４への配線の接続端子（図示せず。電極１４と同様の材料）を形成する。この場合にも、前述した理由でＡｌ膜２２を僅かに残して陽極酸化を終了させる。したがって、得られるキャパシタは、下部電極Ｃｕ１４／残留Ａｌ膜２２／絶縁体Ａｌ2Ｏ3膜２４／誘電体Ｔａ2Ｏ5膜１８／上部電極Ｃｕ２０（すなわちＣｕ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3／Ｔａ2Ｏ5／Ｃｕ）という層構成の薄膜積層体となる。以下、この薄膜積層構造を「従来タイプＢ」と呼ぶ。
【００１０】
タイプＢの構造のキャパシタ１０Ｂは、Ｔａ2Ｏ5膜１８の下に設けたＡｌ2Ｏ3膜２４はＴａ2Ｏ5１８よりも絶縁性が高いため、キャパシタ１０Ｂの絶縁耐圧を向上させ、漏れ電流を減少させることができる。
【００１１】
しかし、従来タイプＢのキャパシタ１０Ｂには、従来タイプＡのキャパシタ１０Ａに比べて機械的な強度が低いという欠点があった。これは、タイプＡで下部電極１４上に残留させたＴａ膜１６に比べて、タイプＢで下部電極１４上に残留させたＡｌ膜２２が軟質材料であり機械強度が低いことによる。外力が負荷された場合にタイプＢはタイプＡよりも容易に亀裂が発生し、タイプＡよりも小さな外力の負荷でキャパシタが導通状態になって絶縁耐圧が実質的にゼロになってしまう。
【００１２】
このように、従来の薄膜キャパシタは、タイプＡでは機械的強度は高いが絶縁耐圧が低く、逆にタイプＢでは絶縁耐圧は高いが機械的強度が低く、いずれも絶縁耐圧と機械的強度が両立できないという欠点があった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１１０６７５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明は、絶縁耐圧と機械的強度を共に高めた薄膜キャパシタ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】
【００１５】
上記の目的は、本発明によれば下記（１）〜（４）のいずれかによって達成される。
【００１６】
（１）  基板上に、下から順に、下部電極、ＴａまたはＮｂの導体層、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層、上部電極が積層した構造を有することを特徴とする薄膜キャパシタ。
【００１７】
（２）  上記（１）において、上記ＴａまたはＮｂの導体層の上にＴａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層を備え、その上に上記Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層が位置することを特徴とする薄膜キャパシタ。
【００１８】
（３）  上記（１）の薄膜キャパシタの製造方法であって、
基板上に、該下部電極用の導体薄膜、ＴａまたはＮｂの下部薄膜、ＡｌまたはＳｉの中間薄膜、ＴａまたはＮｂの上部薄膜を順次形成する工程、
該上部薄膜の上面から該中間膜の下面までを陽極酸化することにより、
該下部電極、
ＴａまたはＮｂの導体層、
Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層
が下からこの順に積層した積層構造を形成する工程、
該誘電体層の上に該上部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。
【００１９】
（４）  上記（２）の薄膜キャパシタの製造方法であって、
上記（３）の方法において、陽極酸化を該上部薄膜の上面から該下部薄膜の内部まで行なうことにより、
基板上に、
該下部電極、
ＴａまたはＮｂの導体層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層、
Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層、
Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層
が下からこの順に積層した積層構造を形成する工程、
該誘電体層の上に該上部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。
【００２０】
上記電極形成用の導体薄膜は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａから成る群から選択したいずれか１種の金属により形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、下記構成（X）（Y）を特徴とする。
【００２２】
構成（X）下部電極とＴａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層との間にＴａまたはＮｂの導体層を設けた。
【００２３】
構成（Y）下部電極とＴａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5誘電体層との間にＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層を介在させた。
【００２４】
構成（X）（Y）により、それぞれ下記の効果（EX）（EY）を奏する。
【００２５】
効果（EX）Ｔａ、Ｎｂが従来タイプＢで用いたＡｌに比べて高強度なので、キャパシタ全体としての機械的強度が向上する。
【００２６】
効果（EY）Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2がＴａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5よりも絶縁性が高いので、キャパシタ全体として絶縁耐圧が向上する。
【００２７】
これらの効果（EX）（EY）が複合して、絶縁耐圧と機械的強度を同時に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照して、本発明の薄膜キャパシタの一実施形態を説明する。
【００２９】
図示した本発明の薄膜キャパシタ１００は、基板１２上に、下から順に、下部電極１４、ＴａまたはＮｂの導体層１６、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の下部誘電体層２６、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層２８、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5の誘電体層１８、上部電極２０が積層した構造を有する。
【００３０】
ただし、下部誘電体層２６は必ずしも必要ではなく、陽極酸化処理の許容誤差を吸収するためのマージンである。
【００３１】
本発明の構造の本質的な特徴は、機械的強度の高いＴａまたはＮｂの導体層１６を設けたことによりキャパシタ１００の機械的強度を従来タイプＢより高め、同時に、絶縁性の高いＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2の絶縁層２８を設けたことによりキャパシタ１００の絶縁耐圧性を従来タイプＡより高めた点である。
【実施例】
【００３２】
図３を参照して、本発明の薄膜キャパシタの具体例を説明する。
【００３３】
図示した本発明の薄膜キャパシタ１０２は、基本構造は図１に示した薄膜キャパシタ１００と同様である。ただし、図示のように右半分にエッチングにより段差部を設け、この段差部に下部電極１４への配線の接続端子３０を形成してある。すなわち、接続端子３０＋導体層１６＋下部電極１４が一体として電極作用をする。
【００３４】
図３に示した本発明の薄膜キャパシタ１０２は、（ｉ）別体に作製してから回路基板に内蔵させる場合と、（ii）回路基板に直接作り込む場合とがある。
【００３５】
（ｉ）別体作製の場合
図４に示すように、シリコンウェハ等の基板１２上に複数の薄膜キャパシタ１０２を形成した後、基板１２を切断して個々の薄膜キャパシタ１０２を得る。
次いで、薄膜キャパシタ１０２を回路基板４０の絶縁層４２上に搭載し、上層の絶縁層４４で埋め込み、上層の絶縁層４４に、キャパシタ１０２に接続する配線４６を形成する。
【００３６】
（ii）直接作り込む場合
図５に示すように、回路基板の絶縁層である基板１２上に薄膜キャパシタ１０２を形成した後、上層の絶縁層４８に、キャパシタ１０２に接続する配線５０を形成する。この場合、下部電極１４は回路基板の配線パターンの一部で構成する。また、下部電極用接続端子３０が無くても下部電極１４の電気的接続が行なえるため、Ｔａ２Ｏ５誘電体薄膜１８、Ａｌ２Ｏ３薄膜２８、下部Ｔａ２Ｏ５誘電体薄膜２６のエッチングや、下部電極用接続端子３０の形成が不要である。
【００３７】
図３に示した本発明の薄膜キャパシタ１０２を実際に作製する基本的な手順の一例を以下に説明する。
【００３８】
〔工程１：基板上に薄膜形成〕
図６（１）に示すように、表面にＳｉＯ2パッシベーション膜（厚さ３００ｎｍ）を備えたＳｉ基板１２を用意する。
【００３９】
Ｓｉ基板１２上に、いずれもスパッタリングにより、下部電極としてのＣｕ薄膜１４（厚さ２μｍ）、Ｔａ2Ｏ5下部誘電体層２６（図３）を形成するための下部Ｔａ薄膜１６Ｐ（厚さ５００ｎｍ）、Ａｌ2Ｏ3絶縁層２８（図３）を形成するための中間Ａｌ薄膜２８Ｐ（厚さ１５ｎｍ）、Ｔａ2Ｏ5誘電体層１８（図３）を形成するための上部Ｔａ薄膜１８Ｐ（厚さ１００ｎｍ）を順次形成する。
【００４０】
基板１２は、上記のＳｉ基板の他、プリント基板、ポリイミド基板、エポキシ基板等の絶縁基板を用いることができる。
【００４１】
下部電極としての薄膜１４は、上記のＣｕ薄膜の他、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｔａの薄膜を用いることができる。いずれの場合も下部電極の厚さは１〜１０μｍ程度である。
【００４２】
下部誘電体層２６として上記のＴａ2Ｏ5に代えてＮｂ2Ｏ5を用いる場合には、下部薄膜１６Ｐとして上記のＴａ薄膜に代えてＮｂ薄膜を形成する。いずれの場合も下部薄膜１６Ｐの厚さは０．１〜１μｍ程度である。
【００４３】
絶縁層２８として上記のＡｌ2Ｏ3に代えてＳｉＯ2を用いる場合には、中間薄膜２８Ｐとして上記のＡｌ薄膜に代えてＳｉ薄膜を形成する。いずれの場合も中間薄膜２８Ｐの厚さは０．００１〜０．０５μｍ程度である。
【００４４】
誘電体層１８として上記のＴａ2Ｏ5に代えてＮｂ2Ｏ5を用いる場合には、上部薄膜１８Ｐとして上記のＴａ薄膜に代えてＮｂ薄膜を形成する。いずれの場合も上部薄膜１８Ｐの厚さは０．０１〜０．３μｍ程度である。
【００４５】
工程１により形成された図６（１）の層構成をまとめると下記のとおりである。右辺の数値は、各層の厚さ（括弧内は一般的な厚さの範囲）である。
【００４６】
上部薄膜１８Ｐ（ＴａまたはＮｂ）   ：１００ｎｍ（０．０１〜０．３μｍ）
中間薄膜２８Ｐ（ＡｌまたはＳｉ）   ：１５ｎｍ（０．００１〜０．０５μｍ）
下部薄膜１６Ｐ（ＴａまたはＮｂ）   ：５００ｎｍ（０．１〜１μｍ）
下部電極１４（Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａ）：２μｍ（１〜１０μｍ）
基板１２（絶縁基板（Ｓｉ基板、プリント基板、ポリイミド基板、エポキシ基板等））
〔工程２：陽極酸化〕
次に、図６（１）の層構造に上面側からの陽極酸化を行い、図６（２）に示す層構造に変換させる。すなわち、この陽極酸化により、上部Ｔａ薄膜１８Ｐは全厚を陽極酸化してＴａ2Ｏ5誘電体膜１８に変換し、中間Ａｌ薄膜２８Ｐも全厚を陽極酸化してＡｌ2Ｏ3絶縁層２８に変換する。
【００４７】
この陽極酸化処理の本来の目的は、Ｔａ2Ｏ5薄膜１８とＡｌ2Ｏ3薄膜２８を生成させることであり、Ａｌ薄膜２８Ｐの下面までを完全に陽極酸化すれば十分である。すなわち、Ａｌ2Ｏ3薄膜２８の下に下部Ｔａ2Ｏ5誘電体層２６を生成させることは本来不要である。しかし、現実の処理は許容誤差を含むので、Ａｌ薄膜２８Ｐの下面までで丁度停止させることは困難である。そのため一般には、Ａｌ薄膜２８Ｐを残留させずに完全にＡｌ2Ｏ3薄膜２８に変換させるために、下部Ｔａ薄膜１６Ｐの上側までを陽極酸化してＴａ2Ｏ5誘電体膜２６に変換し、下側を導体膜１６として残す形で陽極酸化を停止させる。
【００４８】
このように、本発明の薄膜キャパシタは、構造としては下部Ｔａ2Ｏ5誘電体薄膜２６を必要としないが、製造上の要請から下部Ｔａ2Ｏ5誘電体薄膜２６を有する形態が実際的である。この観点から、下部Ｔａ2Ｏ5誘電体薄膜２６の厚さの範囲は０〜０．１μｍ程度であり、導体膜１６の厚さの範囲は０．１μｍ〜１μｍ程度である。
【００４９】
陽極酸化は、例えば１wt％クエン酸溶液中にて定電圧・定電流法により行い、最大化成電圧２００Ｖ、化成電流密度１ｍＡ／ｃｍ2、化成終了電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2である。
【００５０】
〔工程３：エッチング（パターニング）〕
次に、図６（３）に示すように、図中の右寄り部分を選択的にエッチングして、Ｔａ2Ｏ5誘電体薄膜１８、Ａｌ2Ｏ3薄膜２８、下部Ｔａ2Ｏ5誘電体薄膜２６を除去して、残留Ｔａ薄膜１６を露出させ、段差部Ｓを形成する。
【００５１】
〔工程４：上部電極および下部電極用接続端子の形成〕
次に、前出の図３に示したように、左寄り部分の非エッチング部最上層であるＴａ2Ｏ5誘電体薄膜１８上に上部電極２０を形成し、同時に、右寄り部分の上記段差部Ｓに露出したＴａ導体薄膜１６上に下部電極用接続端子３０を形成する。上部電極２０と下部電極用接続端子３０は以下のように同一処理工程により同一材料で形成する。
【００５２】
すなわち、図６（３）の構造の上面全体にスパッタリングによりＣｒ（厚さ５０ｎｍ）とＣｕ（厚さ１μｍ）とから成る給電層（シード層）を形成する。この給電層を、一般的なドライフィルムレジストを用いてパターニングする。セミアディティブ法により電解Ｃｕメッキを行い、給電層の露出部分に電解Ｃｕメッキ層（厚さ９μｍ）を形成する。最後に不要な給電層を除去する。
【００５３】
上部電極２０および下部電極用接続端子３０も、前述の下部電極１４と同様に、上記のＣｕの他、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｒで形成しても良い。
【００５４】
なお、図示はしていないが、必要に応じてパッシベーション被膜を形成することもできる。
【００５５】
以上により作製した図３の薄膜キャパシタ１０２の層構造を下記にまとめて示す。
【００５６】
＜作製した本発明の薄膜キャパシタ１０２の層構造＞
Ｃｕ上部電極２０       ：Ｃｒ下地層５０ｎｍ＋Ｃｕ膜１０μｍ
（下部電極用接続端子３０も同様）
Ｔａ2Ｏ5誘電体層１８   ：１００ｎｍ
Ａｌ2Ｏ3絶縁層２８     ：１５ｎｍ
Ｔａ2Ｏ5誘電体層２６   ：５０ｎｍ（下部誘電体層）
Ｔａ導体層１６         ：３５０ｎｍ
Ｃｕ下部電極１４       ：２μｍ
キャパシタ平面サイズ   ：４ｍｍ□（上部電極３．４ｍｍ□）
容量密度               ：約６５ｎＦ／ｃｍ2
〔比較例〕
比較のために、図２に示した従来のタイプＡおよびタイプＢの薄膜キャパシタについても、サンプルを作製した。用いた手法は実施例と同様である。作製した従来タイプＡ、Ｂの薄膜キャパシタ１０Ａ、１０Ｂの層構造はそれぞれ以下のとおりであった。
【００５７】
＜従来タイプＡの層構造＞（図２（Ａ）：薄膜キャパシタ１０Ａ）
Ｃｕ上部電極２０       ：Ｃｒ下地層５０ｎｍ＋Ｃｕ膜１０μｍ
（下部電極用接続端子も同様）
Ｔａ2Ｏ5誘電体層１８   ：３００ｎｍ
Ｔａ導体層１６         ：４００ｎｍ
Ｃｕ下部電極１４       ：２μｍ
キャパシタ平面サイズ   ：４ｍｍ□（上部電極３．４ｍｍ□）
容量密度               ：約７０ｎＦ／ｃｍ2
＜従来タイプＢの層構造＞（図２（Ｂ）：薄膜キャパシタ１０Ｂ）
Ｃｕ上部電極２０       ：Ｃｒ下地層５０ｎｍ＋Ｃｕ膜１０μｍ
（下部電極用接続端子も同様）
Ｔａ2Ｏ5誘電体層１８   ：３００ｎｍ
Ａｌ2Ｏ3絶縁層２４     ：１５ｎｍ
Ａｌ導体層２２         ：１μｍ
Ｃｕ下部電極１４       ：２μｍ
キャパシタ平面サイズ   ：４ｍｍ□（上部電極３．４ｍｍ□）
容量密度               ：約６５ｎＦ／ｃｍ2
〔特性試験〕
以上で作製した各サンプルについて、絶縁特性と機械特性を試験した。
【００５８】
＜絶縁特性＞
パッケージ回路基板内に作り込まれる薄膜キャパシタは、回路基板に施す樹脂硬化処理等の加熱処理に対しても安定した特性が確保できる必要がある。この観点から耐熱性を評価するために、２００℃×１ｈｒの熱処理前・後について、印加電圧０〜１０Ｖの範囲で漏れ電流密度を測定した。繰返し測定回数（ｎ）は、従来サンプルはｎ＝１０、本発明サンプルはｎ＝３にて行なった。測定結果の平均値を図７にまとめて示す。
【００５９】
図７に示したように、３通りのサンプルのうち、従来タイプＡは漏れ電流が最も大きく印加電圧の増加に伴い漏れ電流が増加し、特に熱処理により１０倍から１００倍も漏れ電流が増大する。これに対して、従来タイプＢおよび本発明例は熱処理の前後を問わず漏れ電流が小さく、印加電圧の増加によってもほとんど増加しない。
【００６０】
これは、従来タイプＢも本発明例もＡｌ2Ｏ3絶縁膜を用いたことにより、絶縁耐圧が大幅に向上したためである。
【００６１】
＜機械特性＞
外部荷重による絶縁破壊の防止特性を調べた。上部電極に約１ｍｍ2の針先端で１０ｋｇｆまで荷重負荷し、負荷前に対して絶縁抵抗の変化の有無によって判定した。一旦絶縁破壊が生ずると、ほぼ導通状態になり抵抗値はほぼゼロに降下するので、極めて明瞭に判定できる。
【００６２】
表１に試験結果をまとめて示す。
【００６３】
【表１】
2006140312.tif 000003
【００６４】
【表２】
2006140312.tif 000004
【００６５】
表１に示したように、従来タイプＢは８個の試験サンプル全てについて、荷重により絶縁変化が認められ、全て不良と判定され、良品はゼロであった。８個のそれぞれの結果については表２に示したとおりである。
【００６６】
これに対して、従来タイプＡおよび本発明例は１２個の試験サンプル全てについて、１０ｋｇｆまでの荷重に対して、絶縁抵抗は全く変化しなかった。１２個全てが良品と判定された。
【００６７】
これは、従来タイプＡも本発明例も従来タイプＢのように低強度のＡｌ薄膜を残存させず、代わりに高強度のＴａ薄膜を残存させたことにより、キャパシタ全体としての機械的強度が大幅に向上したためである。
【００６８】
なお、誘電体層１８、２６としてＴａ2Ｏ5に代えてＮｂ2Ｏ5を用い、これに対応して上部薄膜１８Ｐ、下部薄膜１６ＰとしてＴａに代えてＮｂを用いても良い。また絶縁層２８としてＡｌ2Ｏ3に代えてＳｉＯ2を用い、これに対応して中間薄膜２８ＰとしてＡｌに代えてＳｉを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の薄膜キャパシタは、従来は両立できなかった高い絶縁耐圧と高い機械的強度とを兼備することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の薄膜キャパシタの基本構造を示す断面図である。
【図２】従来の２種類の薄膜キャパシタを示す断面図である。
【図３】本発明により実際に作製した薄膜キャパシタの構造を示す断面図である。
【図４】図３の薄膜キャパシタを別体に作製してから回路基板に内蔵させる場合の例を示す断面図である。
【図５】図３の薄膜キャパシタを回路基板に直接作り込む場合の例を示す断面図である。
【図６】図３の薄膜キャパシタを作製する手順を示す断面図である。
【図７】本発明例および従来例について熱処理前後の漏れ電流密度を印加電圧に対して示したグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１００、１０２    ：本発明の薄膜キャパシタ
１０Ａ、１０Ｂ    ：従来のタイプＡ、タイプＢの薄膜キャパシタ
１２    Ｓｉ基板（他にプリント基板、ポリイミド基板、エポキシ基板等も可）
１４    Ｃｕ下部電極（Ｃｕの他Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒも可）
１６Ｐ    Ｔａ（またはＮｂ）下部薄膜
１６    Ｔａ（またはＮｂ）導体層
１８Ｐ    Ｔａ（またはＮｂ）上部薄膜
１８    Ｔａ2Ｏ5（またはＮｂ2Ｏ5）誘電体層
２０    Ｃｕ上部電極（Ｃｕの他Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒも可）
２２    Ａｌ膜
２４    Ａｌ2Ｏ3膜
２６    下部Ｔａ2Ｏ5（またはＮｂ2Ｏ5）誘電体層
２８Ｐ    Ａｌ（またはＳｉ）中間薄膜
２８    Ａｌ2Ｏ3（またはＳｉＯ2）絶縁層
３０    下部電極用接続端子（Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ等）
【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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