(57)【要約】【課題】  電極として安価なＣｕを用いた場合でも、電極膜の導電率を充分に確保しつつ電極膜と誘電体膜との間の剥離を十分に防止できる薄膜コンデンサおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】  基板１上に設けられ、一対の電極膜２，６と一対の電極膜２，６間に設けられる誘電体膜４とを有する薄膜コンデンサ１００において、一対の電極膜２，６は、Ｃｕを含むＣｕ電極膜であり、電極膜２，６と誘電体膜４との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層３，５が設けられ、誘電体膜４が酸化物誘電体膜である薄膜コンデンサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、一対の電極膜と前記一対の電極膜の間に設けられる誘電体膜とを有する薄膜コンデンサにおいて、
前記一対の電極膜の少なくとも一方は、Ｃｕを含むＣｕ電極膜であり、
前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層が設けられており、
前記誘電体膜が酸化物誘電体膜であることを特徴とする薄膜コンデンサ。
【請求項２】
前記Ｃｕ電極膜の厚みは５０ｎｍ〜１μｍであり、且つ前記密着層の厚みの平均値は前記Ｃｕ電極膜の厚みに対して０％を超えて１０％未満であることを特徴とする請求項1記載の薄膜コンデンサ。
【請求項３】
前記誘電体膜の厚みは、５．０ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜コンデンサ。
【請求項４】
前記一対の電極膜の両方が前記Ｃｕ電極膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜コンデンサ。
【請求項５】
前記一対の電極膜の間に前記誘電体膜を２層以上有し、前記誘電体膜同士の間に前記Ｃｕ電極膜を有し、且つ前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に前記密着層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜コンデンサ。
【請求項６】
基板上に設けられ、一対の電極膜と前記一対の電極膜の間に設けられる誘電体膜とを有する薄膜コンデンサ素子の製造方法において、
前記基板上に、前記一対の電極膜のうちの一方の電極膜を形成する工程と、
前記誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜上に、前記一対の電極膜のうちの他方の電極膜を形成する工程とを含み、
前記一対の電極膜の少なくとも一方は、Ｃｕを含むＣｕ電極膜であり、
前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記一対の電極膜の両方が前記Ｃｕ電極膜であることを特徴とする請求項６記載の薄膜コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成する小型電子回路などに用いられる薄膜コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の上に、受動素子としての薄膜コンデンサを形成したものが広く知られている。このような受動素子には高信頼性化及び小型化の要求があり、これらの要求を満足するために基板表面、電極膜及び誘電体膜のそれぞれが平滑であることが望まれる。
【０００３】
ところで、電極膜の電極材料としては、従来、耐酸化性や耐熱性を考慮して白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｔ）などの貴金属を用いていた。しかし、これらの貴金属は高価であり、大容量化の要求に伴って積層化を考慮すると、コスト的に合わないという問題が生じた。そこで、電極として銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の安価な金属を用いることが望まれる。ところが、電極としてＣｕ、Ｎｉ、又はＡｌを用いた場合には、白金等の貴金属と比較して酸化しやすい。このことから、誘電体の形成は、電極材料が酸化しない還元性雰囲気で行われることが望まれる。
【０００４】
電極膜は金属材料からなり、一方誘電体膜は酸化物誘電体からなるとすれば、電極膜と誘電体膜を平滑化すると、薄膜の凹凸の減少により実質的な接合面積が減少し、膜の接合面での係合性も減少する。このため、誘電体膜と電極膜とは、主として電極材料と誘電体膜材料との親和性によって密着しているだけとなり、相互の密着性が弱い状態になる。したがって、薄膜コンデンサが高温状態におかれると、電極材料と誘電体膜材料との熱膨張係数が異なることにより、電極膜と誘電体膜との間で剥離が生じ、その結果、コンデンサの容量低下が生じやすく、形成された薄膜コンデンサの信頼性が確保し難い。
【０００５】
このように、電極材料と誘電体膜材料との熱膨張係数が異なることで発生する応力により、電極と誘電体膜との間で剥離が生じやすいが、これに対する解決法として、例えばＡｕ電極と誘電体（例えばＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３）との間に、両者の中間の熱膨張率を有し且つＴａ又はＮｂからなる金属層を設ける方法（例えば下記特許文献１参照）、銅からなる第１電極、及び銅と酸化第一銅との複合材料からなる第２電極の２層構造の電極層を形成し、電極層の熱膨張係数及びヤング率を調整する方法（例えば下記特許文献２参照）、例えばＰｔ電極と誘電体（例えばＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３）との間に、酸素と、誘電体を構成する金属元素とを含む中間層を設ける方法（例えば下記特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２４３０３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５４４３号公報
【特許文献３】特開平７−４５４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１は、密着層である金属層中の金属元素が、電極膜中の金属元素とも、誘電体膜を構成する金属元素とも異なるため、熱膨張係数が異なることで発生する応力の緩和はもちろん、電極材料と誘電体膜材料との密着力を高めるものではない。また特許文献２は、熱膨張係数の調整を優先すると、第２電極において、銅と酸化第一銅との複合材料中の酸化第一銅の割合が増大して（酸化第一銅の割合の最適は５５％若しくはそれ以上）導電率が低下してしまう。一方、導電率を向上させるためには銅と酸化第一銅との複合材料中の銅の割合を高める必要があり、結局、誘電体膜と電極との間で剥離が生じやすくなる。さらに特許文献３は、誘電体を構成する金属元素が中間層中の金属元素となっているため、誘電体と中間層との密着性は良好であるものの、中間層中の金属元素が電極中の金属元素とは異なるため、中間層と電極との密着性は良好ではなく、中間層と電極との間で剥離が生じやすいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、電極として安価なＣｕを用いた場合でも、電極膜の導電率を充分に確保しながら、電極膜と誘電体膜との間で十分な密着性を有する薄膜コンデンサ、および薄膜コンデンサの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、薄膜コンデンサのＣｕ電極膜と誘電体膜との間に少なくともＣｕ２Ｏを含む密着層を設けることで、電極膜の導電率と、電極膜と誘電体膜との強固な密着性とを両立させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、基板上に設けられ、一対の電極膜と前記一対の電極膜の間に設けられる誘電体膜とを有する薄膜コンデンサにおいて、一対の電極膜の少なくとも一方はＣｕを含むＣｕ電極膜であり、前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層が設けられており、前記誘電体膜が酸化物誘電体膜であることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記Ｃｕ電極膜の厚みは５０ｎｍ〜１μｍであり、且つ前記密着層の厚みの平均値は前記Ｃｕ電極膜に対して０％を超えて１０％未満であることが好ましい。Ｃｕ２Ｏは導電性を有するがＣｕよりも電気抵抗が高いため、前記密着層の厚みの平均値は前記Ｃｕ電極膜に対して１０％未満であれば、１０％以上の場合に比べて、電極間の抵抗の増加をより十分に防止できる。
【００１０】
また本発明に係る薄膜コンデンサでは、前記誘電体膜の厚みは、５０ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。
【００１１】
さらに本発明に係る薄膜コンデンサでは、前記一対の電極膜の両方が前記Ｃｕ電極膜であることが好ましい。この場合、基板上に電極膜、密着層、誘電体膜、さらに密着層、電極膜が順次設けられることとなり、誘電体膜と２つの電極膜との間の剥離が密着層により十分に防止されるため、薄膜コンデンサの信頼性をより高めることができる。
【００１２】
なお、本発明に係る薄膜コンデンサでは、一対の電極膜の間に前記誘電体膜を２層以上有し、前記誘電体膜同士の間に前記Ｃｕ電極膜を有し、且つ前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に前記密着層を有していてもよい。
【００１３】
また、本発明は、基板上に設けられ、一対の電極膜と前記一対の電極膜の間に設けられる誘電体膜とを有する薄膜コンデンサ素子の製造方法において、前記基板上に、前記一対の電極膜のうちの一方の電極膜を形成する工程と、前記誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に、前記一対の電極膜のうちの他方の電極膜を形成する工程とを含み、前記一対の電極膜の少なくとも一方は、Ｃｕを含むＣｕ電極膜であり、前記Ｃｕ電極膜と前記誘電体膜との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記製造方法においては、前記一対の電極膜の両方が前記Ｃｕ電極膜であることが好ましい。この場合、電極膜の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜と２つのＣｕ電極膜との間の剥離が十分に防止されるため、薄膜コンデンサの信頼性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の薄膜コンデンサは、電極として安価なＣｕを用いた場合でも、電極膜の導電率を充分に確保しながら、電極膜と誘電体膜との間の剥離を十分に防止でき、薄膜コンデンサの高信頼性化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一部材には同一符号を付すこととする。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態に係る薄膜コンデンサを示す概略断面図である。図１に示すように、本実施形態の薄膜コンデンサ１００は、基板１上に設けられるものであり、下部電極膜２と、上部電極膜６と、下部電極膜２および上部電極膜６の間に設けられる誘電体膜４とを備えている。ここで、下部電極膜２は、基板1上に設けられており、上部電極膜６は、誘電体膜４に対し下部電極膜２と反対側に配置されている。下部電極膜２，上部電極膜６はいずれもＣｕを主成分とするＣｕ電極膜であり、下部電極膜２と誘電体膜４との間、及び上部電極膜６と誘電体膜４との間にはそれぞれ、Ｃｕ２Ｏからなる密着層３，５が設けられている。密着層３は、下部電極膜２と誘電体膜４のそれぞれに直接接触しており、密着層５は、上部電極膜６および誘電体膜４のそれぞれに直接接触している。そして、誘電体膜は、酸化物を含む酸化物誘電体膜となっている。
【００１８】
即ち、薄膜コンデンサ１００においては、密着層３中に酸素原子が含まれ、誘電体膜４中にも酸素原子が含まれているため、密着層３と誘電体膜４との間の密着性が強固となる。また、密着層３中に含まれる金属元素は、Ｃｕであり、下部電極膜２を構成する金属元素であるＣｕと同一となっている。このため、密着層３と下部電極膜２との間の密着性も強固となる。よって、密着層３により、誘電体膜４と下部電極膜２との間の剥離が十分に防止されることとなる。
【００１９】
一方、密着層５中にも酸素原子が含まれ、誘電体膜４中にも酸素原子が含まれているため、密着層５と誘電体膜４との間の密着性が強固となる。また、密着層５中に含まれる金属元素はＣｕであり、上部電極膜６を構成する金属元素であるＣｕと同一となっている。このため、密着層５と上部電極膜６との間の密着性も強固となる。よって、密着層５により、誘電体膜４と上部電極膜６との間の剥離が十分に防止されることとなる。
【００２０】
他方、Ｃｕ２Ｏからなる密着層３は、下部電極膜２とは別に設けられているため、電極膜２の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜４と下部電極膜２との密着性を向上させることができる。同様に、Ｃｕ２Ｏからなる密着層５は、上部電極膜６とは別に設けられているため、電極膜６の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜４と上部電極膜６との密着性を向上させることができる。
【００２１】
このように薄膜コンデンサ１００によれば、電極膜にＣｕを使用した場合であっても、電極膜の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜４と下部電極膜２，上部電極膜６との間の剥離が十分に防止される。このため、高信頼化を実現することができる。
【００２２】
なお、基板１と下部電極膜２との間に基板密着膜１１を設けても良い。
【００２３】
以下、本実施形態の薄膜コンデンサ１００の各構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
基板１としては、シリコン単結晶基板、或いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ベリリア（Ｂｅ○）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、蜜化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ）マグネシア等のセラミック多結晶基板、或いは１０００℃以下で焼成して得たアルミナ（結晶相）と酸化ケイ素（ガラス相）等からなるガラスセラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）、或いは石英ガラス等のガラス基板、或いはサファイア、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３等の単結晶基板、或いはＡｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属基板が例示される。基板１は、化学的、熱的に安定で応力発生が少なく、表面の平滑性を保つことができれば、何れのものでも良い。目的とする比誘電率や焼成温度に基づいて適宜選択すればよい。前記基板の中でも、基板表面の平滑性が良好なシリコン単結晶基板を用いることが好ましい。シリコン単結晶基板を用いる場合は、絶縁性を確保するためにその表面に熱酸化膜（Ｓｉ○２膜）を形成することが好ましい。熱酸化膜は、シリコン基板を高温にして、酸化性雰囲気中でシリコン単結晶基板の表面を酸化させて形成すればよい。基板１の厚みは、特に限定されず、たとえば１００〜１０００μｍである。
【００２５】
なお、基板の表面を基板研削（ラッピング）、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の鏡面化（ポリツシング）処理を行なって、平滑化しても良い。また、基板１には、必要に応じて、ビア電極を形成しても良い。
【００２６】
誘電体膜４は、酸化物を含む酸化物誘電体で構成されており、このような酸化物誘電体としては、例えば、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ）（Ｃａ１−Ｘ）ＴｉＯ３、（ＢａＸＳｒ１−Ｘ）ＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（ＺｒＸＴｉ１−Ｘ）３等のペロブスカイト構造を持った（強）誘電体材料や、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｉ２／３）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、（ＳｒＸＢａ１−Ｘ）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が用いられる。この中でも、ＢＳＴ、ＢａＴｉＯ３やＰＺＴ等のペロブスカイト構造を持った強誘電体材料が、誘電率が高く比較的低温での合成が容易であるため好ましい。誘電体膜４の膜厚は特に限定されないが５０ｎｍ以上１μｍ以下に設定することが好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満であると充分な比誘電率が得られない場合があり、リーク電流が許容範囲を超えるおそれがある。一方、膜厚が１μｍを超えると充分な静電容量値が得られない。なお、誘電体の特性制御のため、適宜、副成分として添加物質を加えても良い。
【００２７】
下部電極膜２及び上部電極膜６の電極材料は、Ｃｕを主成分とする材料とし、Ｃｕ基合金を含む。ここで、主成分とは、電極材料中に５０体積％以上含有されている成分を言うものとする。また、Ｃｕを主成分とした理由は、Ｎｉ、Ａｌを主成分とする場合に比べて、電気抵抗が低くなるという利点があるからである。なお、電極材料はＣｕのみで構成されることが、安価で且つ導電性が高いことから最も好ましい。下部電極膜２及び上部電極膜６の膜厚は特に限定されないが、薄い場合はピンホール等の欠陥が生じやすく、厚い場合には内部応力に伴う剥離が生じやすいという理由から、５０ｎｍ以上１μｍ以下に設定することが好ましい。各電極膜の膜厚は、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００２８】
密着層３，５は、Ｃｕ２Ｏからなる。密着層３，５を形成することにより特許文献２記載の技術とは異なって、誘電体膜４との親和性が全面にわたって増すこととなるので、密着性を高めることができる。密着層３，５の厚みの平均値はＣｕ電極膜である下部電極膜２及び上部電極膜６のそれぞれの厚さに対して０％を超えて１０％未満とすることが好ましい。すなわち下部電極膜２，上部電極膜６の厚さが例えば５０ｎｍであれば、密着層３，５の厚さを５ｎｍ未満とし、下部電極膜２，上部電極膜６の厚さが１μｍであれば、密着層３，５の厚さを１００ｎｍ未満とすることが好ましい。ここで、密着層の厚みの平均値は、薄膜コンデンサをＦＩＢ（集束イオンビーム）装置内で切断し、断面を露出した薄層サンプルを得、これをＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察した画像データから算出された値を言う。Ｃｕ電極膜である下部電極膜２及び上部電極膜６のそれぞれの厚さに対する密着層３，５の厚みの平均値の割合は、より好ましくは、１％以上１０％未満、さらに好ましくは、２．５％以上５％以下とする。Ｃｕ２Ｏは導電性を有するがＣｕよりも電気抵抗が高いため、密着層３，５の厚みの平均値はＣｕ電極膜である下部電極膜２及び上部電極膜６の厚さに対して１０％未満であれば、１０％以上の場合に比べて、電極膜２，６間の抵抗の増加をより十分に防止でき、また、ｔａｎδ及びリーグ特性の性能が低下することを抑制することができる。
【００２９】
基板密着層１１としては、ＴｉＯＸ、ＴｉＯＸ／ＳｉＯ２、ＴａＮ等を例示できる。なお、ＴｉＯＸ／ＳｉＯ２はＴｉＯＸ層及びＳｉＯ２層の積層体を意味する。この場合、ＳｉＯ２層が基板側に設けられる。なお、上部電極膜１０の上に電極保護の目的でＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料等の保護層を設けても良い。
【００３０】
次に、薄膜コンデンサ１００の製造方法について図２を参照しながら説明する。薄膜コンデンサ１００の製造方法では、基板１としてシリコン単結晶基板の表面を熱酸化してＳｉＯ２層を形成した基板を使用する薄膜コンデンサを例として説明する。
【００３１】
＜基板密着層の形成＞
図２（ａ）に示すように、まず基板１上に、基板１と下部電極膜１２との密着性を高めることを目的として基板密着層１１を形成する。基板密着層１１の形成は、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて蒸着することにより行うことができる。これらの蒸着方法の選択は、蒸着物質によって適宜選択すればよい。例えばＴｉＯ２をターゲットとしてスパッタリング法によりＴｉＯ２層を形成すればよい。なお、基板密着層１１の形成は、基板１と下部電極膜２との組み合わせを考慮して必要により行なえば良い。
【００３２】
＜下部電極膜の形成＞
次に、図２（ｂ）に示すように、基板密着層１１の上にＣｕを主成分とした材料からなる下部電極膜２を形成する。下部電極膜２は通常の薄膜形成法で作製されるが、例えばＰＶＤ法やパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）等の物理的蒸着法を用いることができる。ＰＶＤ法としては、抵抗加熱蒸着又は電子ビーム加熱蒸着等の真空蒸着法、ＤＣスパッタリング、高周波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、ＥＣＲスパッタリング又はイオンビームスパッタリング等の各種スパッタリング法、高周波イオンプレーティング、活性化蒸着又はアークイオンプレーティング等の各種イオンプレーティング法、分子線エビタキシ一法、レーザアブレーション法、イオン化クラスタビーム蒸着法、並びにイオンビーム蒸着法などが例示される。より具体的には、例えば室温でＣｕメタルターゲットを使用してＤＣスパッタリングによりＣｕ下部電極を形成する。
【００３３】
＜Ｃｕ２Ｏからなる密着層の形成＞
次に、図２（ｃ）に示すように、Ｃｕを主成分とした材料で形成された下部電極膜２の上に、Ｃｕ２Ｏからなる密着層３を形成する。Ｃｕ２Ｏからなる密着層３は、酸素分圧を調整して通常の薄膜形成法を適用して成膜することも可能であるが、Ｃｕを主成分とした材料で形成された下部電極膜２の最表層を熱酸化することにより形成するほうが簡易である。例えば、酸素雰囲気中で、２００℃５分間の熱酸化条件とすることで下部電極膜２の表面にＣｕ２Ｏからなる密着層３が形成される。なお、加熱時間を長くすることで密着層３の厚さを制御することができる。
【００３４】
＜誘電体膜の形成＞
次に、図２（ｄ）に示すように、密着層３の上に誘電体膜（例えばＢＳＴ）４を形成する。誘電体膜４は、ゾルゲル法やＭＯＤ法（有機金属化合物堆積法）等の溶液塗布焼成法、スパッタリング法等のＰＶＤ法又はＣＶＤ法等の成膜技術を用いて形成する。これらの成膜方法によれば、ＢａＴｉＯ３やＰＺＴ等のペロブスカイト強誘電体を例にとると、通常のセラミックス粉体焼結法では９００〜１０００℃以上の高温プロセスが必要であるが、４００〜８５０℃程度の低温で形成可能である。なお、下部電極膜２の酸化を抑止するために成膜は、Ｃｕが酸化しない程度の還元性雰囲気中で行なわれる。
【００３５】
＜Ｃｕ２Ｏからなる密着層の形成＞
次に図２（ｅ）に示すように、誘電体膜４の上にＣｕ２Ｏからなる密着層５を形成する。密着層５の形成は、例えばＣｕメタルターゲットを使用し、酸素−アルゴン雰囲気中、基板温度２００℃として、ＤＣスパッタリングにより成膜することにより行うことができる。これによりＣｕが酸化されてＣｕ２Ｏからなる密着層５が形成される。密着層５の膜厚は、スパッタリングによる成膜時間を長くすることで大きくすることができる。
【００３６】
＜上部電極膜の形成＞
次に図２（ｆ）に示すように、密着層５の上にＣｕを主成分とした材料からなる上部電極膜６を形成する。上部電極膜６は、下部電極膜２と同様の薄膜形成法で作製される。即ち、例えばアルゴン雰囲気、基板温度２００℃とし、Ｃｕメタルターゲットを使用してＤＣスパッタリングにより上部電極膜１６を形成することができる。
【００３７】
上部電極膜６を形成した後に、アニール処理を施しても良い。アニール処理は、ｐＯ２＝２０〜１００％、４００〜１０００℃の温度で行なえばよい。また、必要に応じてパッシベーション層（不図示）を形成する。なお、上記各層を形成する際にその都度フォトリソグラフィ技術を用いて所定のパターンニングを行っても良い。上記工程を経ることで薄膜コンデンサ１００が得られる。
【００３８】
図２に示す製法で薄膜コンデンサ１００を製造することにより、電極膜の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜４と２つの電極膜２，６との間の剥離が十分に防止された薄膜コンデンサ１００、即ち信頼性の高い薄膜コンデンサ１００を製造することができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の薄膜コンデンサの第２実施形態について説明する。図３は、本実施形態の薄膜コンデンサを示す概略断面図である。図３に示すように、本実施形態の薄膜コンデンサ４００は、上部電極膜６と下部電極膜２との間に、２つの誘電体膜４ａ，４ｂを設け、誘電体膜４ａ，４ｂの間に、Ｃｕを含む電極膜１０を設け、電極膜１０と誘電体膜４ａ，４ｂとの間にそれぞれＣｕ２Ｏからなる密着層７，９を設けると共に、基板密着層１１を省略した点で第１実施形態の薄膜コンデンサ１００と異なる。
【００４０】
ここで、誘電体層４ａ，４ｂは誘電体層４と同様の構成を有し、密着層７，９は、密着層３，５と同様に、Ｃｕ２Ｏを含んでいる。
【００４１】
本実施形態の薄膜コンデンサ４００によっても、誘電体膜４ａと上部電極膜６との間の剥離、誘電体膜４ｂと下部電極膜２との間の剥離が防止されることはもちろん、電極膜１０と誘電体膜４ａとの剥離、電極膜１０と誘電体膜４ｂとの間の剥離も十分に防止される。このため、薄膜コンデンサ４００によれば、電極膜にＣｕを使用した場合であっても、電極膜の導電率を充分に確保しながら、誘電体膜４ａと下部電極膜２との間の剥離、誘電体膜４ｂと上部電極膜６との間の剥離、誘電体膜４ａ，４ｂと電極膜１０との間の剥離が十分に防止される。このため、高信頼化を実現することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１実施形態では、誘電体膜４の両側に密着層３，５が設けられているが、上部電極膜６がＣｕを含まない場合には、図４（ａ）に示すように、密着層５は省略してもよい。また、下部電極膜２がＣｕを含まない場合には、図４（ｂ）に示すように、密着層３は省略してもよい。なお、図４（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、基板密着槽１１は省略してある。
【００４３】
また上記第２実施形態では、上部電極膜６と下部電極膜２との間に、２つの誘電体膜４ａ，４ｂが設けられているが、酸化物を含む誘電体膜が３つ以上設けられ、誘電体膜同士の間に、Ｃｕを含む電極膜が設けられてもよい。そして、この場合、Ｃｕを含む電極膜と誘電体膜との間に、Ｃｕ２Ｏを含む密着層が設けられてもよい。この場合でも、第２実施形態に係る薄膜コンデンサ４００と同様、高信頼化を実現することができることに加えて、大容量化を実現できる。
【実施例】
【００４４】
次に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
まず、図２で示した製法にしたがって、薄膜コンデンサを作製した。最初に、シリコン単結晶基板の表面を熱酸化してＳｉＯ２層を形成した基板に、ＴｉＯ２をターゲットとしてスパッタリング法によりＴｉＯ２層を形成した。基板温度は室温、酸素雰囲気中で成膜を行った。ＴｉＯ２層の膜厚は２０ｎｍとした。
【００４６】
次にＴｉＯ２層の上にＣｕ下部電極膜を形成した。すなわち室温でＣｕメタルターゲットを使用してＤＣスパッタリングによりＣｕ下部電極膜を形成した。Ｃｕ下部電極膜の膜厚は２００ｎｍとした。
【００４７】
次にＣｕ下部電極膜の上に、Ｃｕ２Ｏからなる密着層を形成した。すなわち、酸素雰囲気中で、２００℃５分間の熱酸化条件とすることでＣｕ下部電極膜の表面にＣｕ２Ｏからなる密着層を形成した。このとき、Ｃｕ２Ｏ密着層の膜厚は２ｎｍであった。これによってＣｕ下部電極膜の膜厚は１９８ｎｍとなった。
【００４８】
次にＣｕ２Ｏ密着層の上にＢＳＴ薄膜を形成した。ＢＳＴターゲットを使用して基板温度２００℃、アルゴン雰囲気でスパッタリングすることにより、膜厚１５０ｎｍのＢＳＴ薄膜（組成式（Ｓｒ０．６Ｂａ０．４）ＴｉＯ３）を得た。
【００４９】
このときアルゴン雰囲気でＢＳＴ薄膜を成膜したため、このＢＳＴ薄膜の成膜によってＣｕ下部電極膜は酸化されていなかった。
【００５０】
次にＢＳＴ薄膜の上にＣｕ２Ｏ密着層を形成した。このＣｕ２Ｏ密着層の形成は、Ｃｕメタルターゲットを使用し、酸素−アルゴン雰囲気中、基板温度２００℃として、ＤＣスパッタリングにより成膜した。膜厚は５ｎｍとした。次にＣｕ２Ｏ密着層の表面にＣｕ上部電極膜を形成した。すなわちアルゴン雰囲気、基板温度２００℃とし、Ｃｕメタルターゲットを使用してＤＣスパッタリングによりＣｕ上部電極膜を形成した。膜厚は、２００ｎｍとした。Ｃｕ上部電極膜は、直径１００μｍの円形電極膜とした。上記工程を経ることで、基板上に薄膜コンデンサが得られた。
【００５１】
（実施例２）
２つのＣｕ２Ｏ密着層を、酸素雰囲気中で、２００℃１０分間の熱酸化条件で形成することにより２つのＣｕ２Ｏ密着層の膜厚を１０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、基板上に薄膜コンデンサを得た。
【００５２】
（比較例１）
下部電極膜と誘電体膜との間、及び誘電体膜と上部電極膜との間にＣｕ２Ｏ密着層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして、基板上に薄膜コンデンサを得た。
【００５３】
（実施例３）
２つのＣｕ２Ｏ密着層を、酸素雰囲気中で、２００℃２０分間の熱酸化条件で形成することにより２つのＣｕ２Ｏ密着層の膜厚を２０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、基板上に薄膜コンデンサを得た。
【００５４】
（比較例２）
下部電極膜と誘電体層との間にＴｉＯ２密着層を設けたこと以外は実施例１と同様にして、基板上に薄膜コンデンサを得た。ＴｉＯ２密着層は、ＴｉＯ２ターゲットを用いたスパッタリング法によって形成した。ＴｉＯ２密着層の厚みは１０ｎｍとした。
【００５５】
（評価）
実施例１、２及び比較例１、２について、比誘電率ｋ（１００ｋＨｚ）、ｔａｎδ（％）、リーク特性（１００ｋＶ／ｃｍの電圧印加）及び剥離強度（Ｎ／ｃｍ２）の測定を行った。なお、薄膜コンデンサの比誘電率は、インピーダンスアナライザー（ヒューレットパッカード社製、型式：ＨＰ４１９４Ａ）を用い、室温・周波数１００ｋＨｚ（交流１Ｖ）での条件で測定した静電容量と、薄膜コンデンサの電極寸法、及び、薄膜コンデンサの電極間距離から算出した。また、リーク特性は、半導体パラメータアナライザー（アジレントテクノロジー社製、型式：４１５６Ｃ）を用い、室温で且つ電解強度１００ｋＶ／ｃｍの条件で測定した。また剥離強度は、図５に示すように試料台２０の上にサンプルＳをテープで接着し、さらにサンプルＳの上面を角柱形状の金属治具２１の底面とテープ２２で接着した。これを、ロードセル２３を用いた引っ張り試験機（アイコーエンジニアリング製）で試験を行うことで剥離強度を測定した。結果を表１に示す。なお、サンプルＳとは、基板上に薄膜コンデンサを設けたものであり、サンプルＳの上面は、上部電極膜の表面である。
【表１】
2007329189.tif 000003
【００５６】
表１に示す結果より、実施例１〜２は、比較例１〜２に比べて、剥離強度が１．９倍以上となっており、電極膜と誘電体膜とが強固に密着していることが分かった。また実施例１〜２はいずれも電極膜がＣｕとなっており、Ｃｕ２Ｏからなる密着層が別に設けられているので、電極膜の導電率は十分に確保できていると考えられる。
【００５７】
以上より、本発明によれば、電極として安価なＣｕを用いた場合でも、電極膜の導電率を充分に確保しながら、電極膜と誘電体膜との間の剥離を十分に防止でき、薄膜コンデンサの高信頼性化を実現できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る薄膜コンデンサの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の薄膜コンデンサの一連の製造工程を示す図である。
【図３】本発明に係る薄膜コンデンサの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る薄膜コンデンサのさらに別の実施形態を示す図であり、（ａ）は下部電極膜と誘電体膜との間のみにＣｕ２Ｏ密着層を設けた形態、（ｂ）は上部電極膜と誘電体膜との間のみにＣｕ２Ｏ密着層を設けた形態をそれぞれ示す。
【図５】ロードセルを用いた剥離強度測定試験の方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  基板
２  下部電極膜
３，５，７，９  密着層
４，４ａ，４ｂ  誘電体膜
６  上部電極膜
１０  電極膜
１１  基板密着層
１００，２００  薄膜コンデンサ
【図１】
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【図２】
2007329189.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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