(57)【要約】【課題】特性劣化を抑制可能な薄膜キャパシタを提供する。【解決手段】  この薄膜キャパシタにおいては、下部電極４の凸部４ｂの先端部は、曲率中心Ｃ１ａ，Ｃ１ｂが、この凸部４ｂの内部に位置する曲率半径Ｒ１の角部を有している。ここで、曲率半径Ｒ１、及び、誘電体薄膜５の厚みｔｄは、以下の関係式：０．４×ｔｄ≦Ｒ１≦２０×ｔｄを満たしている。曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜５の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜５に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜５の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主表面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された下部電極と、
前記下部電極を被覆する誘電体薄膜と、
前記誘電体薄膜上に形成された上部電極と、
を備え、
前記下部電極は、前記基板の厚み方向に沿った縦断面が、凹凸構造を有し、
前記上部電極は、前記基板の厚み方向に沿った縦断面が、凹凸構造を有し、
前記下部電極の凸部間の隙間に、前記上部電極の前記下部電極側へ突出した凸部が位置し、
ＸＹＺ三次元直交座標系を設定し、
前記主表面をＸＹ平面とし、
前記下部電極の複数の凸部が並ぶ方向をＸ軸方向とした場合、
ＸＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の先端部は、曲率中心が、この凸部の内部に位置する曲率半径Ｒ１の角部を有し、
曲率半径Ｒ１、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：
０．４×ｔｄ≦Ｒ１≦２０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする薄膜キャパシタ。
【請求項２】
ＸＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の基端部は、曲率中心が、この凸部の外部に位置する曲率半径Ｒ２の角部を有し、
曲率半径Ｒ２、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：
０．４×ｔｄ≦Ｒ２≦２０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項３】
ＹＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の先端部は、曲率中心が、この凸部の内部に位置する曲率半径Ｒ３の角部を有し、
曲率半径Ｒ３、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：
０．４×ｔｄ≦Ｒ３≦２０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項４】
ＹＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の基端部は、曲率中心が、この凸部の外部に位置する曲率半径Ｒ４の角部を有し、
曲率半径Ｒ４、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：
０．４×ｔｄ≦Ｒ４≦２０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項５】
以下の関係式：
０．５×ｔｄ≦Ｒ１≦１０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項６】
以下の関係式：
０．５×ｔｄ≦Ｒ２≦１０×ｔｄ
を満たしていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項７】
前記絶縁層は、応力調整層であり、
この応力調整層のヤング率は、前記基板のヤング率よりも高く、且つ、前記下部電極のヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦断面が凹凸構造を有する薄膜キャパシタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品としての薄膜キャパシタは、例えば特許文献１に記載されている。また、トレンチキャパシタは、半導体集積化技術において、単位面積当たりの表面積が増加するように、立体的な構造を有しており、メモリを構成するキャパシタの高容量化を達成する構造として考案された（特許文献２参照）。また、このような立体的な構造を、メモリ以外の電子部品に応用しようとする試みもある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６２６６号公報
【特許文献２】米国特許６，７４０，９２２号明細書
【特許文献３】特開平６−３２５９７０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、電子部品として凹凸構造を有することで小型化した薄膜キャパシタにおいては、薄膜キャパシタの特性が容易に劣化することがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、特性劣化を抑制可能な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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、第１の薄膜キャパシタは、基板と、前記基板の主表面上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された下部電極と、前記下部電極を被覆する誘電体薄膜と、前記誘電体薄膜上に形成された上部電極と、を備え、前記下部電極は、前記基板の厚み方向に沿った縦断面が、凹凸構造を有し、前記上部電極は、前記基板の厚み方向に沿った縦断面が、凹凸構造を有し、前記下部電極の凸部間の隙間に、前記上部電極の前記下部電極側へ突出した凸部が位置し、ＸＹＺ三次元直交座標系を設定し、前記主表面をＸＹ平面とし、前記下部電極の複数の凸部が並ぶ方向をＸ軸方向とした場合、ＸＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の先端部は、曲率中心が、この凸部の内部に位置する曲率半径Ｒ１の角部を有し、曲率半径Ｒ１、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：０．４×ｔｄ≦Ｒ１≦２０×ｔｄを満たしていることを特徴とする。
【０００７】
この薄膜キャパシタによれば、曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、前記凸部の角部が必要以上になだらかになり、角部の面内方向において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなることから、誘電体薄膜の結晶粒界などにクラックが導入されやすくなるという不具合が生じる。また、前記角部における電極の結晶粒界密度が、電界が集中しやすい程度に粗くなるため、前記下部電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じやすくなる傾向もある。
【０００８】
第２の薄膜キャパシタは、ＸＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の基端部は、曲率中心が、この凸部の外部に位置する曲率半径Ｒ２の角部を有し、曲率半径Ｒ２、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：０．４×ｔｄ≦Ｒ２≦２０×ｔｄを満たしていることを特徴とする。
【０００９】
下部電極の基端部間の凹部は、上部電極の下向きの凸部の先端部と対向している。したがって、下部電極と上部電極に挟まれた誘電体薄膜に対する電界の影響は、下部電極における凸部の先端部においても、基端部においても同様に生じる。
【００１０】
すなわち、基端部側においても、曲率半径Ｒ２が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ２が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【００１１】
上述の曲率半径の満たす条件は、ＸＺ平面内においてのみ成立するわけではなく、角部への形状による電界集中という観点からすれば、ＹＺ平面内における角部の周辺においても、同様に生じる。
【００１２】
そこで、第３の薄膜キャパシタは、ＹＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の先端部は、曲率中心が、この凸部の内部に位置する曲率半径Ｒ３の角部を有し、曲率半径Ｒ３、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：０．４×ｔｄ≦Ｒ３≦２０×ｔｄを満たしていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、上記の通り、ＹＺ平面内においても、曲率半径Ｒ３が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ３が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【００１４】
同様に、ＹＺ平面内においては、凸部の基端部においても、ＸＺ平面の場合と同様の構造を有することで、同様の作用効果が生じる。
【００１５】
すなわち、第４の薄膜キャパシタは、ＹＺ平面内において、前記下部電極の前記凸部の基端部は、曲率中心が、この凸部の外部に位置する曲率半径Ｒ４の角部を有し、曲率半径Ｒ４、及び、前記誘電体薄膜の厚みｔｄは、以下の関係式：０．４×ｔｄ≦Ｒ４≦２０×ｔｄを満たしていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、上記の通り、ＹＺ平面内においても、曲率半径Ｒ４が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ４が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【００１７】
なお、第５の薄膜キャパシタにおいては、上述のＲ１の値に関しては、以下の関係式：０．５×ｔｄ≦Ｒ１≦１０×ｔｄを満たしていることが更に好ましい。この場合、上記のＲ１の範囲よりの場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【００１８】
第６の薄膜キャパシタは、以下の関係式：０．５×ｔｄ≦Ｒ２≦１０×ｔｄを満たしていることを特徴とする。この場合、上記のＲ１の範囲よりの場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【００１９】
第７の薄膜キャパシタにおいては、前記絶縁層は、応力調整層であり、この応力調整層のヤング率は、前記基板のヤング率よりも高く、且つ、前記下部電極のヤング率よりも高いことを特徴とする。応力調整層のヤング率が他よりも相対的に高い場合には、下部電極の機械的な歪が抑制され、したがって、誘電体薄膜の機械的破壊が抑制される。内部欠陥が僅かに生じた状態であっても、誘電体薄膜に、機械的な応力がかかると、これが劣化し、不良品になる確率が高くなるが、応力調整層のヤング率が高い場合には、下部電極を介した誘電体薄膜への応力伝達は抑制され、薄膜キャパシタの特性劣化を抑制することができる。
【００２０】
なお、上述のいずれの薄膜キャパシタの条件も、組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の薄膜キャパシタによれば、特性劣化を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る薄膜キャパシタの縦断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図２】薄膜キャパシタの製造工程を説明するための断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図３】様々な下部電極及びダミー電極の平面図である。
【図４】様々な上部電極及び下部コンタクト電極の平面図である。
【図５】薄膜キャパシタの分解斜視図である。
【図６】変形した実施形態に係る薄膜キャパシタの縦断面構成を示す図である。
【図７】物質のパラメータを示す図表である。
【図８】下部電極の凸部の先端部の角部を丸くする工程を説明するための薄膜キャパシタの断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図９】下部電極の凸部の断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図１０】下部電極の凸部の先端部及び基端部の角部を丸くする工程を説明するための薄膜キャパシタの断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図１１】下部電極の凸部の断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【図１２】下部電極の凸部の断面構成（ＹＺ平面）を示す図である。
【図１３】実施例及び比較例における角部の形状と評価結果の関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態に係る薄膜キャパシタについて説明する。なお、同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、ＸＹＺ三次元直交座標系を設定し、基板の厚み方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
図１は、実施形態に係る薄膜キャパシタの縦断面構成を示す図である。なお、図５は、薄膜キャパシタの分解斜視図であるが、構造を明瞭に説明するため、下地層や保護膜などの図１における一部の記載を省略している。以下の説明においては、図１及び図５を適宜参照する。
【００２５】
この薄膜キャパシタは、基板１と、基板１の主表面（ＸＹ平面）上に形成された絶縁層２（応力調整層２）と、応力調整層２上に下地層３を介して形成された下部電極４と、下部電極４を被覆する誘電体薄膜５と、誘電体薄膜５上に形成された上部電極６とを備えている。
【００２６】
薄膜キャパシタの主要部は、下部電極４と、上部電極６と、これらの間に位置する誘電体薄膜５によって構成されている。
【００２７】
下部電極４は、基板１の主表面と平行に延びた共通電極部分４ａと、共通電極部分４ａから、基板１から離れる方向に突出して延びた複数の凸部４ｂとを備えている。同様に、上部電極６は、基板１の主表面と平行に延びた共通電極部分６ａと、共通電極部分６ａから、基板１に近づく方向に突出して延びた複数の凸部６ｂとを備えている。また、上部電極６は、外部端子との接続電極が接触するためのコンタクト部６ｃを有している。
【００２８】
下部電極４は、基板１の厚み方向に沿った縦断面（ＸＺ面）が、凹凸構造を有しており、櫛歯形状を有している。同様に、上部電極６は、基板１の厚み方向に沿った縦断面（ＸＺ面）が、凹凸構造を有し、櫛歯形状を有している。下部電極４の凸部４ｂ間の隙間に、上部電極６の下部電極側へ突出した凸部６ｂが位置し、櫛歯が対向して噛み合うような構造になっているこの構造は、縦断面においては、トレンチ構造であり、単位面積当たりの容量を増加させている。
【００２９】
この薄膜キャパシタは、上部電極６を被覆する保護膜７と、応力調整層２上に形成されたダミー電極４Ｄと、下部電極４の共通電極部分４ａ上に形成され、これに接触した下部コンタクト電極６Ｄとを備えている。ダミー電極４Ｄは、下部電極の共通電極部分４ａと同時に形成され、下部コンタクト電極６Ｄは、上部電極６と同時に形成される。
【００３０】
薄膜キャパシタの図面左側の部分において、ダミー電極４Ｄ上には、誘電体薄膜５、上部電極６のコンタクト部６ｃ、及び、第１接続電極８ａが位置している。一方、薄膜キャパシタの図面右側部分において、下部電極４の共通電極部分４ａ上には、誘電体薄膜５に設けられた開口を介して、共通電極部分４ａに接触した下部コンタクト電極６Ｄ、及び、第２接続電極８ｂが位置している。ダミー電極４Ｄは、下部電極４の共通電極部分４ａと同じ厚みである。
【００３１】
また、保護膜７に設けられた第１コンタクトホールＨａ内に、第１接続電極８ａは位置しており、保護膜７に設けられた第２コンタクトホールＨｂ、第２接続電極８ｂは位置している。
【００３２】
この構造の場合、ダミー電極４Ｄは、下部電極４の共通電極部分４ａと同じ厚みであるため、第１接続電極８ａと第２接続電極８ｂの厚み方向の高さを概ね等しくすることが可能であり、フラットな構造の薄膜キャパシタを形成することができる。
【００３３】
第１接続電極８ａ上には、コンタクト電極及び／又はアンダーバンプメタル９ａが接触して位置しており、第２接続電極８ｂ上には、コンタクト電極及び／又はアンダーバンプメタル９ｂが接触して位置している。これえええらのアンダーバンプメタル９ａ，９ｂ上にはバンプ１０ａ，１０ｂがそれぞれ配置される。
【００３４】
図２は、薄膜キャパシタの製造工程を説明するための図である。
【００３５】
まず、図２（Ａ）のように、基板１を用意する。基板材料としては、絶縁体や半導体を用いることができるが、本例では、加工と処理の容易性に鑑みて、基板材料としてＳｉを用いる。
【００３６】
次に、図２（Ｂ）のように、基板１上に応力調整層２を形成する。形成法には、材料に応じて、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法などがある。本例では、応力調整層２として、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）（ｘは適当な自然数であり、主としてＳｉ３Ｎ４など）を用いるので、形成法としてはシリコン窒化物をターゲットとするスパッタ法を用いる。
【００３７】
しかる後、図２（Ｃ）のように、応力調整層２上に下地層３を形成し、続いて、応力調整層２上に、下部電極の初期の共通電極部分４ａを形成する。これらの形成法には、スパッタ法、蒸着法やメッキ法などがある。下地層３及び初期の共通電極部分４ａ（下部電極）は、共に、銅（Ｃｕ）を主成分（原子百分率が５０％以上）として含有しており、必要に応じて、下地層３にはＣｒなどの接着強度を高める材料を混入することができる。
【００３８】
次に、図２（Ｄ）のように、初期の共通電極部分４ａ及び下地層３をフォトリソグラフィ―により、パターニングし、一部分を本体部分から分離して、これをダミー電極４Ｄとする。すなわち、エッチングをして除去する部分が開口したマスクを初期の共通電極部分４ａ上に形成し、マスクを介してエッチングをした後、当該マスクを除去する。このエッチングには、ウエットエッチングの他、Ａｒミリング法、又は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法などのドライエッチング法を用いることができる。銅のウエットエッチングには、過酸化水素水などを用いることができる。
【００３９】
次に、図２（Ｅ）のように、複数の凸部４ｂからなる櫛歯の部分を共通電極部分４ａ上に形成する。複数の凸部４ｂはフォトリソグラフィ―によりパターニングする。すなわち、凸部４ｂとなるメッキ層を成長させる部分が開口したマスクを共通電極部分４ａ上に形成し、このマスクの開口内に凸部４ｂを成長させた後、当該マスクを除去する。或いは、凸部４ｂとなるメッキ層を共通電極部分４ａ上に形成し、共通電極部分４ａ上にマスクを形成し、マスクの開口をエッチングすることで、凸部４ｂを残留させ、しかる後、当該マスクを除去する。なお、凸部４ｂは、後述のように、角部が丸くなるように処理を行う。
【００４０】
次に、図２（Ｆ）のように、下部電極４上及びダミー電極４Ｄ上に誘電体薄膜５を形成する。本例の誘電体薄膜５は、Ａｌ２Ｏ３であるが、ＭｇＯやＳｉＯ２などの他の誘電体を用いてもよい。誘電体薄膜５の形成法には、スパッタ法や、ＣＶＤ法、或いはＡＬＤ（原子層堆積）法が挙げられる。例えば、アルミナをターゲットとするスパッタ法を用いることができるが、本例では、Ａｌ原料であるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）と、Ｏ原料であるＨ２Ｏを交互に基板表面上に供給するＡＬＤ法を用いる。
【００４１】
次に、図２（Ｇ）のように、誘電体薄膜５の一部分に、フォトリソグラフィ―技術を用いて、コンタクトホールＨを形成する。形成には、ドライエッチング又ウエットエッチンンを用いることが可能である。ドライエッチングとしてＡｒミリングを用いることも可能である。
【００４２】
しかる後、図２（Ｈ）のように、フォトグラフィー技術を用いて、誘電体薄膜上にマスクを形成し、このマスクの開口を介して、上部電極６及び下部コンタクト電極６Ｄを誘電体薄膜５上に同時に形成する。誘電体薄膜５の一部分はコンタクトホールによって開口しているので、下部電極４の一部は、下部コンタクト電極６Ｄに接続され、上部電極６の残余の部分は、下部電極及び誘電体薄膜と共に、キャパシタの本体部分を形成する。形成においては、スパッタ法、蒸着法又はメッキ法を用いることができる。上部電極６は、銅（Ｃｕ）を主成分（原子百分率が５０％以上）として含有している。
【００４３】
次に、図２（Ｉ）のように、全体を保護膜７で被覆し、フォトグラフィー技術を用いて、保護膜７上にマスクを形成し、マスクに２か所の開口を作製し、これらの開口内をエッチングすることで、コンタクトホールＨａ及びＨｂを形成する。保護膜７は絶縁材料であればよいが、本例では樹脂材料（ポリイミド）を採用する。形成にはスピンコータ等による塗布法を用いることができる。次に、これらのコンタクトホール内に、第１接続電極８ａ及び第２接続電極８ｂを埋め込む。第１接続電極８ａ及び第２接続電極８ｂの材料が銅（Ｃｕ）を主成分とする場合、これらの形成法には、蒸着法、スパッタ法又はメッキ法などを用いることができる。
【００４４】
第１接続電極８ａ及び第２接続電極８ｂ上に、導電性のパッドとなるアンダーバンプメタル９ａ及びアンダーバンプメタル９ｂを設ける。これらはコンタクト電極として機能させることもできるし、異なる材料を用いて、コンタクト電極上に更にアンダーバンプメタルを設けることができる。アンダーバンプメタル９ａ，９ｂ上には、バンプ１０ａ，１０ｂがそれぞれ配置される。アンダーバンプメタル又はコンタクト電極の材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕを用いることができる。これらは各材料毎に、積層したり、混合して用いることができる。好適には、Ｃｕ上にＮｉ及びＡｕのメッキを施すことができる。
【００４５】
なお、下部電極４の構造としては、縦断面が凹凸構造を有するものであれば、様々なものが考えられる。また、上述の薄膜キャパシタは、単一のウェハ上に複数形成することができ、個別又は所望のグループごとにダイシングして分離して使用できる。
【００４６】
図３は、様々な下部電極４及びダミー電極４Ｄの平面図である。なお、図１におけるキャパシタの出力取り出し電極（バンプ１０ａ，１０ｂ）は、Ｘ軸方向の離間している。
【００４７】
図３（Ａ）の構造の場合、下部電極４は、＋Ｚ軸方向に向かって突出し、Ｙ軸方向に沿って延びた複数の凸部４ｂを有している。凸部４ｂの間は凹溝が形成される。ベースとなる共通電極部分４ａは、おおむね長方形である。また、ダミー電極４Ｄは、共通電極部分４ａからは離間している。
【００４８】
図３（Ｂ）の構造の場合、下部電極４は、＋Ｚ軸方向に向かって突出し、ＸＹ平面内においてドット状に二次元的に配置された複数の凸部４ｂを有している。凸部４ｂの間は凹部の空間が形成される。ベースとなる共通電極部分４ａは、おおむね長方形である。また、ダミー電極４Ｄは、共通電極部分４ａからは離間している。
【００４９】
図３（Ｃ）の構造の場合、下部電極４は、＋Ｚ軸方向に向かって突出し、Ｘ軸方向に沿って延びた複数の凸部４ｂを有している。凸部４ｂの間は凹溝が形成される。ベースとなる共通電極部分４ａは、おおむね長方形である。また、ダミー電極４Ｄは、共通電極部分４ａからは離間している。
【００５０】
図４は、様々な上部電極及び下部コンタクト電極の平面図である。
【００５１】
図４（Ａ）の構造の場合、上部電極６は、−Ｚ軸方向に向かって突出し、Ｙ軸方向に沿って延びた複数の凸部６ｂを有しており、これらは凸部４ｂの間に位置している。凸部６ｂの間は＋Ｚ軸方向に窪んだ凹溝が形成され、凸部４ｂを収容している。ベースとなる共通電極部分６ａは、おおむね長方形であるが、コンタクト部６ｃは共通電極部分６ａの一端から−Ｘ軸方向に延びており、下部コンタクト電極６Ｄは、共通電極部分６ａからは離間している。
【００５２】
図４（Ｂ）の構造の場合、上部電極６は、−Ｚ軸方向に向かって突出し、複数の凸部４ｂの周囲を埋める凸部４ｂを有している。凸部６ｂの間は、凸部４ｂを収容するための＋Ｚ軸方向に窪んだ凹部の空間が形成される。ベースとなる共通電極部分６ａは、おおむね長方形であるが、コンタクト部６ｃは共通電極部分６ａの一端から−Ｘ軸方向に延びており、下部コンタクト電極６Ｄは、共通電極部分６ａからは離間している。
【００５３】
図４（Ｃ）の構造の場合、上部電極６は、−Ｚ軸方向に向かって突出し、Ｘ軸方向に沿って延びた複数の凸部６ｂを有しており、これらは凸部４ｂの間に位置している。凸部６ｂの間は＋Ｚ軸方向に窪んだ凹溝が形成され、凸部４ｂを収容している。ベースとなる共通電極部分６ａは、おおむね長方形であるが、コンタクト部６ｃは共通電極部分６ａの一端から−Ｘ軸方向に延びており、下部コンタクト電極６Ｄは、共通電極部分６ａからは離間している。
【００５４】
図６は、変形した実施形態に係る薄膜キャパシタの縦断面構成を示す図である。
【００５５】
図６の示した構造は、図１に示したものと比較して、上部電極６の厚みが厚くなり、第１接続電極を兼用することで、保護膜７内に形成される上部電極６上に、直接、コンタクト電極及び／又はアンダーバンプメタル９ａを形成した構造である。その他の構造は、図１に示したものと同一である。
【００５６】
次に、上述の各要素の材料について説明する。
【００５７】
下部電極４は、主成分としてＣｕを含んでいる。なお、下部電極４は、銅が１００(atm％)であるとする。上部電極６も、主成分としてＣｕを含んでいる。これらは同一の材料から構成することもできるし、異なる材料から構成することもできる。本例では、同一の材料であり、同一の物性を有しているものとする。基板１はＳｉからなり、応力調整層２はシリコン窒化物からなる。
【００５８】
この場合、基板１のヤング率ＥＳＳ、応力調整層２のヤング率ＥＳＣ、及び、下部電極４のヤング率ＥＬＥは、以下の関係式を満たしている。
【００５９】
関係式：
ＥＬＥ＜ＥＳＣ、
ＥＳＳ＜ＥＳＣ、
【００６０】
この薄膜キャパシタによれば、応力調整層２が、これら３つの要素の中で、最も軟らかい下部電極４よりも、下部電極４を支持するための基板１よりも硬いため（ヤング率が高い）、下部電極４の変形が抑制され、これに隣接する誘電体薄膜５の当該変形に伴う損壊、及び、これに伴う特性劣化を抑制することができる。
【００６１】
誘電体薄膜５は、Ａｌ２Ｏ３からなるが、他の誘電体材料（絶縁体材料）を用いることもできる。Ａｌ２Ｏ３のヤング率は、３７０である。ヤング率の低い順番に並べると、Ｃｕ、Ｓｉ、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３は、この順番であり、誘電体薄膜のヤング率が高い場合、その破損を抑制する場合には、本発明は、より効果がある。各要素の特性データは、図７の図表に示す通りである。
【００６２】
また、電極材料として、Ｃｕを用いたが、これには、例えば、図７に示す金属材料を混入させてもよい。すなわち、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ、Ｔａからなる金属グループから選択されるいずれか１種又は複数種を、Ｃｕに混合してもよい。下部電極と上部電極の材料が同一であれば、製造は簡略化できるが、これらは異ならせてもよい。
【００６３】
また、基板を構成する材料として、図７に示すように、Ｓｉの他に、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、Ｇｅ又はＧａを用いることができる。
【００６４】
誘電体薄膜の材料として、図７に示すように、ＳｉＮｘ、ＡｉＮ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ガラス、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又は、エポキシ樹脂を用いることもできる。なお、これらの誘電体は、保護膜の材料としても用いることができる。
【００６５】
また、基板１の線膨張係数αＳＳ、応力調整層２の線膨張係数αＳＣ、及び、下部電極４の線膨張係数αＬＥは、以下の関係を満たすことが好ましい。
【００６６】
関係式：
αＳＣ＜αＬＥ、
αＳＣ＜αＳＳ、
【００６７】
この場合、基板または下部電極に熱膨張が生じても、応力調整層の線膨張係数が小さいため、基板または下部電極の熱膨張が抑制されるという理由により、温度変化による下部電極の変形が減少し、これに隣接する誘電体薄膜の損壊、及び、これに伴う特性劣化を抑制することができる。
【００６８】
第３の薄膜キャパシタにおいては、基板の熱伝導率λＳＳ、応力調整層の熱伝導率λＳＣ、及び、下部電極の熱伝導率λＬＥは、以下の関係を満たすことが好ましい。
【００６９】
関係式：
λＳＣ＜λＳＳ、
λＳＣ＜λＬＥ、
【００７０】
この場合、基板または下部電極に温度変化が生じても、応力調整層の熱伝導率が小さいため、基板と下部電極の熱伝導が抑制され線膨張の発生が抑制されるという理由により、温度変化による下部電極の変形が減少し、これに隣接する誘電体薄膜の損壊、及び、これに伴う特性劣化を抑制することができる。特に、相対的に容積の大きな基板における温度変化の影響が下部電極に伝わらない、という観点の効果が大きい傾向がある。
【００７１】
図８は、下部電極の凸部の先端部の角部を丸くする工程を説明するための薄膜キャパシタの断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【００７２】
図２（Ｅ）において、下部電極の凸部４ｂを形成する場合、凸部４ｂの先端部を丸くする処理を行う。図８（Ａ）では、まず、フォトリソグラフィ―によってパターニングされたマスクＭを平坦な共通電極部分４ａ上に形成した後、マスクＭの開口パターン内に、凸部４ｂを形成させる。この形成には、メッキ法やスパッタ法を用いることができるが、ここではメッキ法を用いて、金属を成長させるものとする。凸部４ｂの頂面は、平坦であるが、頂面から深部に向けて、頂面を丸くする加工を行う。例えば、Ａｒ等の希ガスを頂面に衝突させて、頂面を丸くする方法（スパッタ法、ミリング法）や、頂面をドライエッチング又はウエットエッチングすることで、頂面を丸くする方法などが挙げられる。すなわち、凸部頂面の外周部分が、中央部分よりも多く除去されることにより、頂面のＸＺ断面における輪郭が、上に凸の弧を描くような形状になる（図８（Ｂ））。
【００７３】
なお、金属は適当な酸によりエッチングすることができる。例えば、銅のエッチング液としては、硫酸や過酸化水素系エッチング溶液が良く知られており、プラズマなどを用いたドライエッチングとしては、単に希ガスで金属原子をスパッタすることによってもエッチングすることはできるが、炭化水素系のガスやハロゲンガスを用いたり、これに酸素を含有させることで、銅の酸化を利用しながら、エッチングを行う手法も数多く知られている。
【００７４】
この処理の後、レジストからなるマスクＭを有機溶剤などで除去し（図８（Ｃ））、凸部４ｂの側面を露出させる。また、凸部４ｂの側面を露出させた後、凸部４ｂを構成する金属材料が軟化する温度で、これを加熱し、表面を平滑化してもよい。
【００７５】
図９は、下部電極の凸部の断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【００７６】
以上のようにして、エッチングを行った場合、エッチング時に露出していた頂面の部分は、ＸＺ平面内において、凸部の頂面の外縁部に位置する角部が円弧を描くように変形する。もちろん、ＹＺ平面内においても、頂面は、当該角部が円弧を描くように変形する。なお、凸部４ｂをＸＺ平面又はＹＺ平面に垂直な方向から見た場合、角部の変形の度合いは左右対称である。図９においては、これらの角部の円弧の曲率中心をＣ１ａ、Ｃ１ｂとして示しているが、これらの曲率中心は凸部４ｂの内側に位置している。
【００７７】
ＸＺ平面内において、１つの凸部４ｂの有するパラメータの条件は、以下の通りである。なお、下部電極の凸部４ｂ上の形成される誘電体薄膜５（図２参照）の厚みをｔｄとする。
【００７８】
まず、角部の曲率半径Ｒ１は、０．４×ｔｄ≦Ｒ１≦２０×ｔｄを満たしている。本例の場合、誘電体薄膜５の厚みｔｄ＝１４０ｎｍなので、範囲を絶対値で表現すると、５６ｎｍ≦Ｒ１≦２８００ｎｍとなる。
【００７９】
この薄膜キャパシタによれば、曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ１が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【００８０】
更に好ましくは、角部の曲率半径Ｒ１は、０．５×ｔｄ≦Ｒ１≦１０×ｔｄを満たしている。この範囲を絶対値で表現すると、７０ｎｍ≦Ｒ１≦１４０ｎｍとなる。この場合、上記のＲ１の範囲の場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【００８１】
なお、誘電体薄膜の厚みｔｄは一定であるため、上部電極６の下に向けた凸部は、下部電極の凸部４ｂ間の凹部の形状に沿っており、上部電極の凸部６ｂ間の上に凹んだ凹部は、下部電極の凸部４ｂの形状に沿っている（図１参照）。
【００８２】
次に、凸部４ｂに隣接する凹部の底面からの高さＨ（４ｂ）と、共通電極部分４ａの高さ（厚み）Ｈ（４ａ）がパラメータとして挙げられる。一例としては、Ｈ（４ｂ）＝８μｍに設定し、Ｈ（４ａ）＝２μｍに設定する。凸部４ｂのＸＺ平面内における幅をＷ（４ｂ）とし、凸部４ｂのＸＺ平面内におけるアスペクト比ＡＲ＝Ｈ（４ｂ）／Ｗ（４ｂ）が高いほど、凸部４ｂは突出し、延びた指のような形状となる。アスペクト比ＡＲ＝Ｈ（４ｂ）／Ｗ（４ｂ）の好ましい範囲は、０．３≦ＡＲ≦１０となる。ＡＲが下限を下回ると、凸部４ｂの頂部において誘電体薄膜の面内方向への応力が生じ誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、頂部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするためであり、上限を超えると凸部４ｂ自体がアンテナとなってその頂部に電界の集中を生じ、誘電体薄膜の材料によっては誘電体薄膜の破壊が生じる場合があるからである。
【００８３】
ＸＺ平面内において、凸部４ｂの基端部の角部は、滑らかではなく、不連続に折れ曲がっているが、これを滑らかに丸くする方法を採用することもできる。
【００８４】
図１０は、下部電極の凸部の先端部及び基端部の角部を丸くする工程を説明するための薄膜キャパシタの断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【００８５】
図２（Ｅ）において、下部電極の凸部４ｂを形成する場合、凸部４ｂの先端部を丸くする処理を行う。図１０（Ａ）では、まず、フォトリソグラフィ―によってパターニングされたマスクＭを平坦な共通電極部分４ａ上に形成した後、マスクＭの開口パターン内に、凸部４ｂを形成させる。この形成には、メッキ法やスパッタ法を用いることができるが、ここではメッキ法を用いて、金属を成長させるものとする。凸部４ｂの頂面は、平坦である。
【００８６】
次に、レジストからなるマスクＭを有機溶剤などで除去し、凸部４ｂの側面を露出させる（図１０（Ｂ））。
【００８７】
しかる後、凸部４ｂの全ての露出面に対して、角部を丸くする加工を行う。例えば、Ａｒ等の希ガスを頂面に衝突させて、頂面の外縁の角部、及び、基端部の角部を丸くする方法（スパッタ法、ミリング法）や、これらをドライエッチング又はウエットエッチングすることで、これらの角部を丸くする方法などが挙げられる。すなわち、凸部頂面の外周部分が、中央部分よりも多く除去されることにより、頂面のＸＺ断面における輪郭が、上に凸の弧を描くような形状になる（図１０（Ｂ））。また、凸部基端部の角部（空間）の近傍及び側面が、徐々に除去されることにより、凸部基端部のＸＺ断面における輪郭が、裾野を引く弧を描くような形状になる（図１０（Ｃ））。
【００８８】
なお、金属は適当な酸によりエッチングすることができる。例えば、銅のエッチング液としては、硫酸や過酸化水素系エッチング溶液が良く知られており、プラズマなどを用いたドライエッチングとしては、単に希ガスで金属原子をスパッタすることによってもエッチングすることはできるが、炭化水素系のガスやハロゲンガスを用いたり、これに酸素を含有させることで、銅の酸化を利用しながら、エッチングを行う手法も数多く知られている。
【００８９】
また、図１０（Ｂ）及び/又は図１０（Ｃ）の工程の前工程及び／又は後工程において、凸部４ｂを構成する金属材料が軟化する温度で、これを加熱し、表面を平滑化してもよい。
【００９０】
図１１は、下部電極の凸部の断面構成（ＸＺ平面）を示す図である。
【００９１】
図１１の凸部は、図９に示した凸部と比較して、凸部の基端部の角部の形状が滑らかに凹んでいる点のみが異なり、残りの要素は同一である。また、パラメータの範囲と作用効果も図９の場合と同一である。基端部について説明すると、図２（Ｅ）におけるエッチングにおいて、エッチング時に露出していた露出面の全体がエッチングされ、凸部の基端部に位置する角部が、裾野を引く円弧を描くように変形する。もちろん、ＹＺ平面内においても、基端部は、裾野引く円弧を描くように変形する。なお、凸部４ｂをＸＺ平面又はＹＺ平面に垂直な方向から見た場合、角部の変形の度合いは左右対称である。図１１においては、基端部の両方の角部の円弧の曲率中心をＣ２ａ、Ｃ２ｂ、Ｃ２ｃ、Ｃ２ｄとして示しているが、これらの曲率中心は凸部４ｂの外側（凹部内）に位置している。
【００９２】
ＸＺ平面内において、１つの凸部４ｂの有する基端部のパラメータの条件は、以下の通りである。
【００９３】
まず、凸部４ｂの基端部の左右の角部の曲率半径Ｒ２（凸部４ｂの両側に位置する凹部の底部における曲率半径）は、０．４×ｔｄ≦Ｒ２≦２０×ｔｄを満たしている。本例の場合、誘電体薄膜５の厚みｔｄ＝１４０ｎｍなので、範囲を絶対値で表現すると、５６ｎｍ≦Ｒ２≦２８００ｎｍとなる。
【００９４】
この薄膜キャパシタによれば、曲率半径Ｒ２が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に基端部近傍の誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ２が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【００９５】
更に好ましくは、角部の曲率半径Ｒ２は、０．５×ｔｄ≦Ｒ２≦１０×ｔｄを満たしている。この範囲を絶対値で表現すると、７０ｎｍ≦Ｒ２≦１４０ｎｍとなる。この場合、上記のＲ２の範囲の場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【００９６】
なお、誘電体薄膜の厚みｔｄは一定であるため、上部電極６の下に向けた凸部は、下部電極の凸部４ｂ間の凹部の形状に沿っており、上部電極の凸部６ｂ間の上に凹んだ凹部は、下部電極の凸部４ｂの形状に沿っている（図１参照）。
【００９７】
図１２は、下部電極の凸部の断面構成（ＹＺ平面）を示す図である。
【００９８】
図１２の断面（ＹＺ断面）は、図１１の断面（ＸＺ断面）に垂直な断面である。凸部４ｂのＹ軸方向長は、Ｙ軸方向長よりも長いが、基本的なアール形状は、図１１に示したものと同一である。
【００９９】
図２（Ｅ）におけるエッチングにおいて、エッチング時に露出していた露出面の全体がエッチングされ、凸部４ｂの先端部の角部が円弧を描くように変形し、基端部に位置する角部が、裾野を引く円弧を描くように変形する。角部の変形の度合いは左右対称である。図１２においては、先端部の両方の角部の円弧の曲率中心をＣ３ａ、Ｃ３ｂとして示しているが、これらの曲率中心は凸部４ｂの内部に位置している。また、基端部の両方の角部の円弧の曲率中心をＣ４ａ、Ｃ４ｂとして示しているが、これらの曲率中心は凸部４ｂの外側に位置している。
【０１００】
ＹＺ平面内において、１つの凸部４ｂの有する基端部のパラメータの条件は、以下の通りである。
【０１０１】
まず、凸部４ｂの先端部の左右の角部の曲率半径Ｒ３は、０．４×ｔｄ≦Ｒ３≦２０×ｔｄを満たしている。本例の場合、誘電体薄膜５の厚みｔｄ＝１４０ｎｍなので、範囲を絶対値で表現すると、５６ｎｍ≦Ｒ２≦２８００ｎｍとなる。
【０１０２】
この薄膜キャパシタによれば、曲率半径Ｒ３が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に先端部近傍の誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ３が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【０１０３】
更に好ましくは、角部の曲率半径Ｒ３は、０．５×ｔｄ≦Ｒ３≦１０×ｔｄを満たしている。この範囲を絶対値で表現すると、７０ｎｍ≦Ｒ３≦１４０ｎｍとなる。この場合、上記のＲ３の範囲の場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【０１０４】
まず、凸部４ｂの基端部の左右の角部の曲率半径Ｒ４は、０．４×ｔｄ≦Ｒ４≦２０×ｔｄを満たしている。本例の場合、誘電体薄膜５の厚みｔｄ＝１４０ｎｍなので、範囲を絶対値で表現すると、５６ｎｍ≦Ｒ４≦２８００ｎｍとなる。
【０１０５】
この薄膜キャパシタによれば、曲率半径Ｒ４が誘電体薄膜の厚みｔｄの０．４倍を下回ると、アンテナ効果が高くなり、誘電体薄膜に電界が集中して、素子使用中に基端部近傍の誘電体薄膜の内部欠陥が生じる。曲率半径Ｒ４が誘電体薄膜の厚みｔｄの２０倍を上回ると、アンテナ効果は低くなるが、角部において誘電体薄膜の面内方向に加わる応力が大きくなり誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合が生じる。
【０１０６】
更に好ましくは、角部の曲率半径Ｒ４は、０．５×ｔｄ≦Ｒ４≦１０×ｔｄを満たしている。この範囲を絶対値で表現すると、７０ｎｍ≦Ｒ４≦１４０ｎｍとなる。この場合、上記のＲ４の範囲よりの場合よりも、更に、誘電体薄膜の内部欠陥が抑制され、また、角部における誘電体薄膜の面内方向への応力により誘電体薄膜にクラックが導入されやすくなったり、角部において電極の結晶粒界に起因する電界の集中が生じたりするという不具合も減少する。
【０１０７】
また、凸部４ｂのＹＺ平面内におけるＹ軸方向の長さをＬ（４ｂ）とする。凸部４ｂのＹＺ平面内におけるアスペクト比ＡＲ’＝Ｈ（４ｂ）／Ｌ（４ｂ）には、特に、制限はないが、高さＨ（４ｂ）が高ければ、単位面積当たりの容量が大きくなり、長さＬ（４ｂ）が大きいほど、Ｙ軸方向の機械的強度が高くなる。また、凸部４ｂをＹ軸方向に沿って、ドット上に複数並べることも可能であり、この場合、長さＬ（４ｂ）は小さくなり、単位面積当たりの容量は増加する。
【０１０８】
図１３は、実施例及び比較例における角部の形状と評価結果の関係を示す図表である。
【０１０９】
実施例１〜実施例２２と、比較例１〜比較例４が示されている。ＴＹＰＥ１は、図９に示すように、角部を丸くする箇所が先端部のみの場合、ＴＹＰＥ２は、図１１に示すように、角部を丸くする箇所が先端部のみならず、基端部にも及ぶ場合を示している。
【０１１０】
共通電極部分４ａ及び凸部４ｂはＣｕからなり、メッキ法で成長させ、これのエッチングには、塩化第二鉄の５重量％水溶液を用い、誘電体薄膜５としてはＡＬＤ法によって形成されたアルミナを用い、この上にＣｕからなる上部電極をスパッタ法で形成した。
【０１１１】
なお、Ｈ（４ａ）＝２μｍ、Ｈ（４ｂ）＝８μｍ、Ｗ（４ｂ）＝４μｍ、Ｌ（４ｂ）＝１１２μｍ、ｔｄ＝１４０ｎｍである。
【０１１２】
単一のチップ内に、上述の複数の薄膜キャパシタを形成し、各薄膜キャパシタの耐性について、測定した。製造したそれぞれの薄膜キャパシタのＹ軸方向長（幅）は０．１ｍｍ、Ｘ軸方向長（長さ）は０．４ｍｍである。同一のＳｉウェハ上に、各例のサンプルを１０００個ずつ形成した。ウエハ（基板）の厚みは２ｍｍ、応力調整層の厚みは１μｍ、上部電極と下部電極との間に挟まれる誘電体薄膜の材料はＡＬＤ法で作製されるＡｌ２Ｏ３、厚さは１４０ｎｍ（１４００Å）である。上部電極と下部電極の材料は同一の材料とし、これらの共通電極部分の厚み同一（２μｍ）であり、凹凸構造のピッチは４μｍ、それぞれの凹凸構造における凸部の高さＨは（８μｍ）、上部電極を被覆する保護膜の材料はポリイミドであり、保護膜内を通る接続電極、接続電極の終端に位置するコンタクト電極又はアンダーバンプメタルはＣｕ上にＮｉ及びＡｕのメッキを施してなる。これらの各電極は、めっき法を用いて作成した。
【０１１３】
これらのサンプルを、各実験例毎に、１０００個ずつ作製し、湿度８５％。温度８５℃の環境下で、電圧３０Ｖを連続的に上下の電極間に印加した。環境試験２４時間後に、絶縁抵抗が１０１１Ω以上のものを正常品とし、絶縁抵抗が１０１１Ω未満のものを不良品とした。
【０１１４】
各例の曲率半径Ｒ１、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４は、ほぼ等しくなるように、エッチングを行った。エッチングには塩化第二鉄の５重量％水溶液を用い、エッチング時間は、４５秒〜１００秒とした。基板厚み方向のエッチングレートは、エッチング剤の温度、エッチング時間の調整、あるいは、超音波等による加圧、等の手段により、厚み方向に垂直な方向のエッチングレートはエッチング剤の水溶液濃度の調整により、制御することができる。ＴＹＰＥ１及びＴＹＰＥ２を含む実施例１〜実施例２２においては、少なくとも、先端部の角部の曲率半径Ｒ１、Ｒ３が、０．４×ｔｄ≦Ｒ１≦２０×ｔｄ、０．４×ｔｄ≦Ｒ３≦２０×ｔｄを満たしている。この場合、１０００個のサンプル中６１９個〜９７８個が、正常品となる結果となった。比較例１〜４の場合、２４時間後には、正常品の個数が５００個以下となった。したがって、実施例は、比較例よりも優れていることが分かる。
【０１１５】
また、ＴＹＰＥ１は、実施例１、２、５、７、９、１１、１３、１５、２０、２１、２２であり、ＴＹＰＥ２は、実施例３，４、６、８、１０、１２、１４、１６、１７、１８、１９である。比較例１〜５は、ＴＹＰＥ１した。
【０１１６】
ＴＹＰＥ２（実施例３，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１７，１８）の場合、それぞれ同一の曲率半径を有するＴＹＰＥ１（実施例１、２、５、７、９、１１、１３、１５、２１、２１、２２）の薄膜キャパシタよりも、正常品の割合が増加している。したがって、ＴＹＰＥ２は、ＴＹＰＥ１と比較して、優れていることが分かる。
【０１１７】
また、実施例５〜１６の場合（０．５×ｔｄ≦曲率半径≦１０×ｔｄ）、正常品の個数が、７６０個〜９４５個である。これは、実施例１〜４、実施例１７〜２２の場合（０．４×ｔｄ≦曲率半径≦０，４５×ｔｄ、１２．１×ｔｄ≦曲率半径≦２０．６×ｔｄ）の正常品の個数（６１９個〜７５６個）場合よりも、正常品の個数が多い。したがって、曲率半径は、（０．５×ｔｄ≦曲率半径≦１０×ｔｄ）であることが、更に好ましい。
【０１１８】
以上、説明したように、凹凸構造を有する薄膜キャパシタにおいては、単位体積中の電極対向面積を大きくする構造であるため、容量を増加させることができる。一方、電極が細分化されるため強度が低下し、実装時の温度上昇や、実使用時の環境によって発生する機械的な力が誘電体層に伝わり、破壊される虞がある。本実施形態では、この破壊を抑制している。下部電極の凹凸構造としては、縦断面の形状が、櫛歯或いはスリット状の下部電極、又は、ピン又は穴からなる形状の下部電極を用いることができ、下部電極と上部電極の構造は互いに置換させることも可能である。
【０１１９】
以上のように、上述の所定の条件を満たすことにより、誘電体薄膜への応力蓄積を抑制し、特性劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…基板、４…下部電極、５…誘電体薄膜、６…上部電極。
【図１】
2016195164.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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