(57)【要約】【課題】誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能な薄膜コンデンサを提供する。【解決手段】薄膜コンデンサ１は、三層以上積層された複数の電極層１０と、複数の電極層１０の間に積層された複数の誘電体層２０と、積層方向に沿って上方から複数の電極層１０の少なくとも一部及び複数の誘電体層２０の少なくとも一部を貫通する側面３０ａと、複数の電極層１０のうち一の電極層１０が露出する底面３０ｂと、を有する開口部３０と、開口部３０内において開口部３０の側面３０ａから離間して設けられ、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０に対して電気的に接続された配線部５０と、を備え、開口部３０内において、複数の誘電体層２０のうち開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０の直上に積層された誘電体層２０は、開口部３０の側面３０ａから配線部５０側へ延伸する延伸部２１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層方向に三層以上積層された複数の電極層と、
前記複数の電極層の間に積層された複数の誘電体層と、
前記積層方向に沿って上方から前記複数の電極層の少なくとも一部及び前記複数の誘電体層の少なくとも一部を貫通する側面と、前記複数の電極層のうちの一の電極層が露出する底面と、を有する開口部と、
前記開口部内において前記開口部の側面から離間して設けられ、前記開口部の前記底面において露出する前記電極層に対して電気的に接続された配線部と、
を備え、
前記開口部内において、前記複数の誘電体層のうち、前記開口部の前記底面において露出する前記電極層の直上に積層された前記誘電体層は、前記開口部の前記側面から前記配線部側へ延伸する延伸部を有する、薄膜コンデンサ。
【請求項２】
前記延伸部の厚みは、前記開口部の前記底面において露出する前記電極層の直上に積層された前記誘電体層の厚みより小さい、請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
【請求項３】
前記延伸部の端面は、前記配線部側へ向かうにつれて前記延伸部の厚みが小さくなるように傾斜している、請求項１又は２に記載の薄膜コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられる電子部品に対しても小型化及び高機能化が求められている。例えば、特許文献１には、膜電極及び膜誘電体材料が交互に積層された構造を有する多層膜コンデンサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０００―５１４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような薄膜コンデンサでは、誘電体層に印加電圧が直接かかるので、誘電体層の内部で絶縁破壊が起こる場合がある。このような絶縁破壊は、特に誘電体層の端部において可能性がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能な薄膜コンデンサ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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る薄膜コンデンサは、積層方向に三層以上積層された複数の電極層と、複数の電極層の間に積層された複数の誘電体層と、積層方向に沿って上方から複数の電極層の少なくとも一部及び複数の誘電体層の少なくとも一部を貫通する側面と、複数の電極層のうち一の電極層が露出する底面と、を有する開口部と、開口部内において開口部の側面から離間して設けられ、開口部の底面において露出する電極層に対して電気的に接続された配線部と、を備え、開口部内において、複数の誘電体層のうち開口部の底面において露出する電極層の直上に積層された誘電体層は、開口部の側面から配線部側へ延伸する延伸部を有する。
【０００７】
この薄膜コンデンサでは、配線部と電気的に接続された電極層の直上に積層された誘電体層は、開口部の側面から配線部側へ延伸する延伸部を有している。この延伸部の上には電極層が積層されていないので、延伸部には積層方向に平行な方向の電界が形成されない。そのため、延伸部には積層方向に交差する方向に分極する分極ドメインが形成される。この積層方向に交差する方向の分極ドメインは、印加電圧により誘電体層内に形成される積層方向の分極ドメインを緩和する方向に働く。したがって、誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能である。
【０００８】
一形態に係る薄膜コンデンサにおいて、延伸部の厚みは、開口部の底面において露出する電極層の直上に積層された誘電体層の厚みより小さくてもよい。このように、厚みを小さくした場合であっても、延伸部には積層方向に交差する方向に分極ドメインが形成されるため、誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能である。また、この構成によれば、厚みが小さくされた延伸部の上部にスペースを確保することができるので、誘電体層における絶縁破壊を抑制しながら、薄膜コンデンサの高集積化を図ることができることが可能である。
【０００９】
一形態に係る薄膜コンデンサにおいて、延伸部の端面は、配線部側へ向かうにつれて延伸部の厚みが小さくなるように傾斜していてもよい。このように、延伸部の端面が傾斜するような構造とした場合でも、延伸部には積層方向に交差する方向に分極ドメインが形成されるため、誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能である。また、この構成によれば、厚みが小さくされた延伸部の上部にスペースを確保することができるので、誘電体層における絶縁破壊を抑制しながら、薄膜コンデンサの高集積化を図ることができることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、誘電体層における絶縁破壊を抑制することが可能な薄膜コンデンサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は図１に示す薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１に示す薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示す薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は図１に示す薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。
【図６】（ａ）は比較例に係る薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は図１に示す薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は延伸部の変形例を概略的に示す断面図である。
【図８】変形例に係る薄膜コンデンサを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る薄膜コンデンサ１は、三層以上積層された複数の電極層１０と、複数の電極層１０の間に積層された複数の誘電体層２０と、積層方向に沿って上方から複数の電極層１０の少なくとも一部及び複数の誘電体層２０の少なくとも一部を貫通する側面３０ａと、複数の電極層１０のうち一の電極層１０が露出する底面３０ｂとを有する開口部３０（３１，３２）と、開口部３０内において開口部３０の側面３０ａから離間して設けられ、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０に対して電気的に接続された配線部５０と、を備えている。また、薄膜コンデンサ１は、開口部３０を埋めるように電極層１０及び誘電体層２０に対して積層された第１絶縁層４０と、第１絶縁層４０及び配線部５０上に積層された第２絶縁層６０と、第２絶縁層６０を貫通し、配線部５０と電気的に接続された外部端子７０と、を備えている。
【００１４】
電極層１０は、下地電極層１１と内部電極層１２とを含んでいる。また、内部電極層１２及び誘電体層２０は、下地電極層１１上に交互に積層されている。本実施形態においては、薄膜コンデンサ１は３つの内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び３つの誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。すなわち、本実施形態では、薄膜コンデンサ１には、４層の電極層と、３層の誘電体層と、が含まれる。内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ、内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃの順に下地電極層１１上に積層されている。
【００１５】
また、薄膜コンデンサ１は２つの開口部３１，３２を有している。開口部３１では、側面３０ａにおいては誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃが露出し、底面３０ｂにおいては内部電極層１２ａが露出している。開口部３１の側面３０ａは、連続した平面状となっている。すなわち、側面３０ａを構成する誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃの端面は、積層方向に連続していて、各層の膜厚程度の凹凸しか有しない。このため、側面３０ａには、ほぼ段差等が形成されていない。また、開口部３２では、側面３０ａにおいては内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃが露出し、底面３０ｂにおいては下地電極層１１が露出している。開口部３２の側面３０ａについても、連続した平面状となっている。配線部５０は、第１配線部５０ａ及び第２配線部５０ｂを含んでおり、第１配線部５０ａは開口部３１内で底面の内部電極層１２ａと電気的に接続されており、第２配線部５０ｂは開口部３２内で底面の下地電極層１１と電気的に接続されている。これにより、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、及び下地電極層１１は１つのコンデンサを構成している。
【００１６】
なお、本明細書中において「積層方向」とは、下地電極層１１、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ａ、というように下地電極層１１から第２絶縁層６０に向けて各層が順次重なる方向である。また、積層方向に沿って上方とは第２絶縁層６０側をいい、積層方向に沿って下方とは下地電極層１１側をいう。
【００１７】
薄膜コンデンサ１において、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０の直上に積層された誘電体層２０は、開口部３０を形成する側面３０ａに対して配線部５０側へ延伸する延伸部を有している。具体的には、開口部３１では、底面３０ｂにおいて露出し、第１配線部５０ａと電気的に接続された内部電極層１２ａの直上に積層された誘電体層２０ｂが延伸部２１を有する。また、開口部３２では、底面３０ｂにおいて露出し、第２配線部５０ｂと電気的に接続された下地電極層１１の直上に積層された誘電体層２０ａが延伸部２２を有している。誘電体層２０ｂの延伸部２１は第１配線部５０ａまで到達しておらず、誘電体層２０ｂの延伸部２１と第１配線部５０ａとの間には第１絶縁層４０が設けられている。誘電体層２０ａの延伸部２２は第２配線部５０ｂと接する位置まで到達している。
【００１８】
下地電極層１１は導電性を有する材料から形成されている。具体的には、下地電極層１１を形成する導電性材料としては、主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する合金が好ましく、特に、主成分としてＮｉを含有する合金が好適に用いられる。下地電極層１１を構成するＮｉの純度は高いほど好ましく、９９．９９重量％以上であることが好ましい。なお、下地電極層１１に微量の不純物が含まれていてもよい。主成分としてＮｉを含有する合金からなる下地電極層１１に含まれ得る不純物としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）またはクロム（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）等が挙げられる。
【００１９】
下地電極層１１の厚さは、１０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜７０μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜３０μｍ程度であることが更に好ましい。下地電極層１１の厚さが薄過ぎる場合、薄膜コンデンサ１の製造時に下地電極層１１をハンドリンクし難くなる傾向があり、下地電極層１１の厚さが厚過ぎる場合、リーク電流を抑制する効果が小さくなる傾向がある。なお、下地電極層１１の面積は、例えば、１×０．５ｍｍ２程度である。また、上述の下地電極層１１は金属箔からなることが好ましく、基板と電極とを兼用している。このように、本実施形態に係る下地電極層１１は基板としても兼用する構成であることが好ましいが、Ｓｉやアルミナなどからなる基板上に下地電極層１１を設けた基板／電極膜構造を採用してもよい。
【００２０】
内部電極層１２（内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）は導電性を有する材料から形成されている。具体的には、主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する材料が内部電極層１２として好適に用いられ、Ｎｉが特に好適に用いられる。内部電極層１２に主成分としてＮｉを含有する材料を用いる場合、その含有量は、内部電極層１２全体に対して、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、内部電極層１２の主成分が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）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一種（以下、「添加元素」と記す。）を更に含有する。内部電極層１２が添加元素を含有することによって、内部電極層１２の途切れが防止される。なお、内部電極層１２は複数種の添加元素を含有してもよい。内部電極層１２の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００２１】
誘電体層２０（誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）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から構成される。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、誘電体層２０の特性制御のため、誘電体層２０に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。誘電体層２０の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【００２２】
第１絶縁層４０及び第２絶縁層６０は、絶縁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリイミドなどの非導電性樹脂、ＳｉＯ２、アルミナ、ＳｉＮ（シリコンナイトライド）等の無機材料、あるいはこれらを混合、又は積層させた絶縁材料等を用いることができる。第１絶縁層４０の厚さ（内部電極層１２ｃの上面と第１絶縁層４０の上面との距離）は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍであり、第２絶縁層６０の厚さ（第１絶縁層４０の上面と第２絶縁層６０の上面との距離）は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍである。
【００２３】
配線部５０は、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性を有する材料から構成されている。また、配線部５０と電気的に接続される外部端子７０も、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性を有する材料から構成されている。
【００２４】
第１絶縁層４０が導入される開口部３１，３２の径（側面３０ａにより囲われる領域の径）は特に限定されないが、配線部５０と開口部３１，３２の側面３０ａとが離間するように（すなわち、配線部５０と側面３０ａとの間に第１絶縁層４０が設けられるように）、且つ、上述の延伸部２１，２２を形成することができるように設定される。延伸部２１，２２の長さ（開口部３１，３２の側面３０ａから突出している部分の最大長さ）は、延伸部２１，２２が設けられる誘電体層２０の厚みに対して２倍以上であることが好ましい。
【００２５】
次に、図２〜図５を参照して薄膜コンデンサ１の製造方法について説明する。図２〜図５は、図１に示す薄膜コンデンサの製造方法を説明するための図である。なお、図２〜図４は、製造の途中段階における薄膜コンデンサ１の一部を拡大して示しているものである。実際には、複数の薄膜コンデンサ１を一度に形成した後、それぞれの薄膜コンデンサ１に個片化する。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、下地電極層１１となる金属箔を準備し、下地電極層１１上に誘電体層２０ａ、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ｂ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｃ、内部電極層１２ｃを順に形成する。下地電極層１１となる金属箔は、必要に応じてその表面が所定の算術平均粗さＲａとなるように研磨される。この研磨は、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）、電解研磨、バフ研磨等の方法により行うことができる。誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃの形成方法としては、溶液法、スパッタリング法等の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。また、内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形成方法としては、ＤＣスパッタリング等があげられる。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示すように、内部電極層１２及び誘電体層２０を貫通する開口部３０（３１，３２）となる開口３３，３４を形成する。開口３３，３４の形成は、例えば、パターニングされたレジストをマスクとしたドライエッチングによって行われる。この工程により、内部電極層１２及び誘電体層２０に２つの開口３３，３４が形成される。開口３３では、底面に誘電体層２０ｂが露出すると共に、内部電極層１２ｂ，１２ｃ及び誘電体層２０ｃによる連続した側面３３ａが形成される。また、開口３４では底面に誘電体層２０ａが露出すると共に、内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び誘電体層２０ｂ，２０ｃによる連続した側面３４ａが形成される。内部電極層１２及び誘電体層２０を貫通する側面３０ａが形成される。
【００２８】
その後、下地電極層１１上に内部電極層１２及び誘電体層２０が積層された積層体を焼成する。焼成時の温度は、誘電体層が焼結（結晶化）する温度とすることが好ましく、具体的には５００〜１０００℃であることが好ましい。また、焼成時間は５分〜２時間程度とすればよい。また、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、中性雰囲気の何れでもよいが、少なくとも、電極層１０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。これにより、誘電体層２０が形成される。なお、焼成のタイミングはこのタイミングに限定されず、例えば開口３３，３４を形成する前に焼成を行ってもよいし、開口部３１，３２を形成した後に行ってもよい。
【００２９】
次に、図３（ａ）に示すように、開口３３の底面に露出した誘電体層２０ｂの一部を除去する。誘電体層２０ｂの除去は、例えば、パターニングされたレジストをマスクとしたドライエッチングによって行われる。このとき使用されるマスクの開口の幅は、開口３３の幅より小さく設定される。この工程により、開口３３の側面３３ａに対して開口３３の内側に延伸（突出）する延伸部２１が誘電体層２０ｂに形成され、開口部３１が形成される。開口部３１の側面３０ａは、開口３３の側面３３ａと同じである。また、内部電極層１２ａの一部が開口部３１の底面３０ｂにおいて露出した状態となる。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すように、内部電極層１２及び誘電体層２０上に第１絶縁層４０を形成する。第１絶縁層４０は、例えば、未硬化の状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、加熱して硬化させることによって形成される。また、第１絶縁層４０は、未硬化の状態の光硬化性樹脂を塗布した後、特定の波長の光を照射して硬化させることによって形成されてもよい。第１絶縁層４０を構成する絶縁性材料を硬化させた後、ドライエッチング等により配線部５０を設けるための２つの開口４１，４２を形成する。開口４１は、開口部３１内の第１絶縁層４０を貫通するように開口部３１内の中央付近に形成される。また、開口４２は、開口３４内の第１絶縁層４０を貫通するように開口３４内の中央付近に形成される。この工程により、一方の開口４１では底面に内部電極層１２ａが露出する。また、他方の開口４２では、底面に誘電体層２０ａが露出した状態となる。また、内部電極層１２ｂ，１２ｃ及び誘電体層２０ｂ，２０ｃは第１絶縁層４０によって封止された状態となる。
【００３１】
次に、図４に示すように、第１絶縁層４０の開口４２から露出した誘電体層２０ａを除去する。誘電体層２０ａの除去は、例えば、第１絶縁層４０をマスクとしたドライエッチングによって行われる。この工程により、開口部３２が形成される。開口部３２の側面３０ａは、開口３４の側面３４ａと同じである。側面３０ａに対して延伸する延伸部２１が誘電体層２０ａに形成された状態となる。また、下地電極層１１は開口４２から露出した状態となる。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、第１絶縁層４０の開口４１，４２内及び第１絶縁層上に配線部５０を形成する。配線部５０は、例えば、銅（Ｃｕ）等の導電性材料をスパッタ又は蒸着した後、エッチングによるパターニングを行うことによって形成される。この工程により、電気的に互いに独立した第１配線部５０ａ及び第２配線部５０ｂが形成される。このとき、第１配線部５０ａは内部電極層１２ａと電気的に接続され、第２配線部５０ｂは下地電極層１１と電気的に接続された状態となる。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１絶縁層４０及び配線部５０上に第２絶縁層６０を形成する。第２絶縁層６０は、第１絶縁層４０と同様に、例えば、未硬化の状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、加熱して硬化させることによって形成される。第２絶縁層６０を構成する絶縁性材料を硬化させた後、ドライエッチング等により外部端子７０を形成するための開口６０ａを２つ形成する。この工程により、一方の開口６０ａから第１配線部５０ａが露出し、他方の開口６０ａから第２配線部５０ｂが露出した状態となる。
【００３４】
最後に、薄膜コンデンサ１を外部の電子部品と電気的に接続するための外部端子７０を形成する。外部端子７０は、例えばメッキ等により銅（Ｃｕ）等の導電性材料の層を形成した後、エッチング等を行うことによって形成される。この工程により、第２絶縁層６０の開口６０ａが導電性材料によって埋められ、第１配線部５０ａ又は第２配線部５０ｂと電気的に接続された２つの外部端子７０がそれぞれ形成される。その後、ダイシング等によって個片化を行うことにより、図１に示すような薄膜コンデンサ１が得られる。
【００３５】
次に、図６を参照して誘電体層２０に設けられる延伸部２１，２２による作用について説明する。本発明により課題解決の効果が得られた原理となる作用については、本発明者らは以下のように考察している。図６（ａ）は、比較例に係る従来の薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図であり、図６（ｂ）は、図１に示す薄膜コンデンサの一部を概略的に示す断面図である。図６（ｂ）では、開口部３１に設けられる延伸部２１を参照しながら説明する。
【００３６】
図６（ａ）に示す比較例に係る薄膜コンデンサでは、電極層１１０上に誘電体層及び電極層１３０が積層されている。図６（ａ）の比較例に係る薄膜コンデンサでは、誘電体層１２０の端部は、誘電体層１２０上に積層された電極層１３０の端部と揃っており、延伸部を有していない。この場合、積層方向の電界Ｅにより、誘電体層１２０に積層方向に延びる単一の分極ドメインＤが形成される。誘電体層１２０内に単一の分極ドメインＤが形成される状態では、誘電体層１２０内の結晶構造に歪みが内在する可能性を生じさせるため、分極ドメインＤが存在しない状態と比較して不安定な状態となる。特に、誘電体層１２０の端部では、この結晶構造の歪みの影響を受ける可能性が高くなると考えられる。特に、電極層１１０が配線部と接続している状態であると、配線部からの印加電圧が直接加わるため、分極が更に進行すると考えられる。したがって、誘電体層１２０内に積層方向に延びる単一の分極ドメインＤが形成されると、誘電体層１２０の端部において絶縁破壊が生じる可能性が高められると考えられる。
【００３７】
これに対し、薄膜コンデンサ１では、配線部５０と電気的に接続された電極層１０の直上に積層された誘電体層２０は、開口部３０（３１，３２）を形成する側面３０ａに対して、配線部５０側へ延伸する延伸部２１，２２を有していることで、積層方向の分極ドメインによる影響を軽減している。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、誘電体層２０ｂは、誘電体層２０ｂ上に積層された内部電極層１２ｂの端部、すなわち、開口部３１の側面３０ａから第１配線部５０ａ（不図示）側、すなわち、開口部３１の中心側へ延伸する延伸部２１を有している。この場合、延伸部２１上には電極層１０（内部電極層１２ｂ）が積層されていない状態となる。したがって、延伸部２１には積層方向の電界Ｅが形成されていない。この結果、誘電体層２０ｂ上に内部電極層１２ｂが積層されている領域においては積層方向に分極する分極ドメインＤ１が形成されるが、延伸部２１においては積層方向に交差する方向に分極する分極ドメインＤ２，Ｄ３が形成される。分極ドメインＤ２は、開口部３１の側面３０ａから開口部３１の中心側へ向かう分極ドメインであり、分極ドメインＤ３は、開口部３１の中心側から開口部３１の側面３０ａへ向かう分極ドメインである。このように、積層方向に沿った分極ドメインＤ１とは異なる方向、特に、分極ドメインＤ１に対して直交する分極ドメインＤ２，Ｄ３が誘電体層２０ｂの端部周辺に形成されることで、単一の分極ドメインが形成されることによる絶縁破壊のリスクを低減させることができる。したがって、誘電体層２０ｂにおける絶縁破壊を抑制することが可能である。
【００３８】
また、上記の薄膜コンデンサ１のように、開口部３０の側面３０ａ（延伸部２１，２２が設けられていない領域）は、連続した形状となっている。開口部３０の側面３０ａを形成する各層の端面は階段状の不連続な形状とすることもできる。ただし、このような形状とした場合には開口部３０が大型化し、容量が低下することが考えられる。また、容量を確保するために薄膜コンデンサ１が大型化する可能性がある。これに対して、薄膜コンデンサ１のように側面３０ａが連続した形状とした場合、絶縁破壊のリスクが最も高いと考えられる誘電体層２０において延伸部２１，２２を設けることにより、絶縁破壊のリスクを低減させながら、薄膜コンデンサ１の容量の低下を防ぐことができる。
【００３９】
なお、誘電体層２０に設けられる延伸部２１，２２は、図１又は図６（ｂ）等に示すように、誘電体層２０の直下で配線部５０と電気的に接続される電極層１０（延伸部２１に対しては内部電極層１２ａであり、延伸部２２に対しては下地電極層１１）と接した状態であることが好ましい。上述したように、開口部３１，３２には直下の電極層１０と接続する配線部５０（５０ａ，５０ｂ）が設けられる。すなわち、開口部３１，３２の周囲は、配線部５０と直下の電極層１０との電気的な接続部分に近い領域である。そのため、電極層１０の直上に設けられる誘電体層２０のうち、特に電極層１０に近い部分は、配線部５０からの印加電圧による影響が大きくなると考えられる。したがって、延伸部２１，２２が直下の電極層１０と接した状態であることで、誘電体層２０において最も影響を受けると考えられる領域における積層方向の分極ドメインを緩和することができ、誘電体層２０での絶縁破壊の発生リスクを更に低減させることができる。
【００４０】
次に、図７を参照して延伸部２１の変形例について説明する。図７は、延伸部の第１の変形例を概略的に示す断面図である。図７（ａ）に示すように、第１の変形例に係る延伸部２３の厚みは、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層の直上に積層された誘電体層２０の厚みより小さい。なお、ここで「厚み」とは、積層方向における寸法のことをいう。この場合においても、延伸部２３上には電極層１０が積層されていないので、延伸部２３には積層方向の電界Ｅが形成されていない。これにより、誘電体層２０上に電極層１０が積層されている領域においては積層方向に分極する分極ドメインＤ１が形成され、延伸部２３においては積層方向に交差する方向に分極する分極ドメインＤ２，Ｄ３が形成される。このように延伸部２３を設けることにより、延伸部２３の上部にスペースを確保することができるので、薄膜コンデンサ１の高集積化を図りつつ、誘電体層２０における絶縁破壊を抑制することが可能である。なお、延伸部２３の厚みを小さくする場合、延伸部２３の厚みは、延伸部２３が設けられる誘電体層２０の厚みに対して４０％以上であることが好ましい。延伸部２３の厚みを上記の範囲とすることで、延伸部２３において分極ドメインＤ２，Ｄ３が好適に形成される。
【００４１】
図７（ｂ）に示すように、第２の変形例に係る延伸部２４の端面２４ａは、配線部５０側へ向かうにつれて延伸部２４の厚みが小さくなるように傾斜している。この場合においても、誘電体層２０上に電極層１０が積層されている領域においては積層方向に分極する分極ドメインＤ１が形成され、延伸部２４においては積層方向に交差する方向に分極する分極ドメインＤ２，Ｄ３が形成される。したがって、誘電体層２０における絶縁破壊を抑制することが可能である。このような傾斜した端面２４ａは、例えば、誘電体層２０のエッチング条件を調整することによって形成することができる。なお、延伸部２４の傾斜角（直下の電極層１０の表面を基準とした端面の角度）は特に限定されないが、１０°以上であることが好ましい。延伸部２４の傾斜角を上記の範囲とすることで、延伸部２４において分極ドメインＤ２，Ｄ３が好適に形成される。また、延伸部２４の傾斜角を３°よりも小さくすると、分極ドメインＤ２，Ｄ３を形成するための延伸部２４が大型化する可能性があり、薄膜コンデンサ全体の容量の低下又は大型化が懸念される。
【００４２】
図７（ｃ）に示すように、第３の変形例に係る延伸部２５は、配線部５０まで到達している。この延伸部２５の形状は、図１に示した薄膜コンデンサ１の延伸部２２と同様の形状である。このように、延伸部２５が配線部５０と当接するような構成としてもよい。この場合、誘電体層２０上に電極層１０が積層されている領域においては積層方向に分極する分極ドメインＤ１が形成される。一方、延伸部２５においては積層方向に交差する方向に分極する分極ドメインＤ２，Ｄ３が形成される。なお、延伸部２５の配線部５０側の領域には、分極が発生しにくいドメインＤ４が形成される。このような形状の延伸部２５を設けた場合、より確実に誘電体層２０における絶縁破壊を抑制することが可能である。また、延伸部２１〜２４を形成するための工数に比べ、延伸部２５を形成するための工数は少なくすることができるので、薄膜コンデンサ１を容易に作製することが可能である。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、誘電体層と電極層とを覆う保護層を別途設ける構成としてもよい。図８は、変形例として保護層を設けた薄膜コンデンサを概略的に示す断面図である。図８に示すように、薄膜コンデンサ２は電極層１０及び誘電体層２０を保護する保護層８０を更に有している。保護層８０は、内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｂの延伸部２１、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａの延伸部２１，２２及び開口部３１，３２の側面３０ａを覆うように設けられている。保護層８０は、例えば、ＳｉＯ２、アルミナ、ＳｉＮ（シリコンナイトライド）等の絶縁材料から形成される。このように保護層８０を設けることにより、透湿等に起因する誘電体層２０の劣化を抑制することが可能である。
【００４４】
また、薄膜コンデンサ１では、３つの内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び３つの誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃが積層されていたが、内部電極層１２及び誘電体層２０の数は限定されず、任意に変更可能である。また、配線部５０が電気的に接続される電極層１０も特に限定されない。
【００４５】
また、第２絶縁層６０上には、外部端子７０又は内部電極層１２等と電気的接続される再配線層を更に有していてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１，２…薄膜コンデンサ、１０…電極層、２０…誘電体層、２１，２２，２３，２４，２５…延伸部、２４ａ…端面、３０，３１，３２…開口部、３０ａ…側面、３０ｂ…底面、５０…配線部。
【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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