JP2009010114A - Dielectric thin-film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャパシタに関し、詳しくは、誘電体として、薄膜誘電体層を用いた薄膜キャパシタに関する。 The present invention relates to a capacitor, and more particularly to a thin film capacitor using a thin film dielectric layer as a dielectric.
電子機器に広く使用される電子部品の一つにキャパシタがあり、電子機器の小型化にともなって、キャパシタに対しても小型化、薄型化が要求されている。そして、近年では、電子機器のさらなる小型化を図るため、誘電体として薄膜誘電体層を用いた厚みの極めて薄い薄膜キャパシタが提案されている。 One of electronic parts widely used in electronic devices is a capacitor. As electronic devices become smaller, capacitors are required to be smaller and thinner. In recent years, an extremely thin thin film capacitor using a thin film dielectric layer as a dielectric has been proposed in order to further reduce the size of electronic devices.
これらの薄膜キャパシタの一つに、例えば、図１０に示すように、基板５１に下部電極５２と高誘電率酸化物膜５３と上部電極５４とを順次積層した積層体５５と、積層体５５の主要部を覆い、かつ下部電極５２および上部電極５４をそれぞれ独立に配線するためのコンタクト孔５６，５７を備えた絶縁保護膜５８と、コンタクト孔５６，５７の底部に配設された導電性のチタン化合物（あるいはチタン金属）５９を介して、下部電極５２、上部電極５４と導通する配線膜６０とを備えたキャパシタがある（特許文献１参照）。
In one of these thin film capacitors, for example, as shown in FIG. 10, a laminated
しかしながら、この薄膜キャパシタの場合、上述のチタン化合物５９は、酸素と反応しやすく、容易にチタン酸化物（ＴｉＯx）を形成してしまう活性な材料であるため、これらの物質が、下層側の電極を介して高誘電率酸化物膜５３から酸素を奪ってチタン酸化物を形成する。
However, in the case of this thin film capacitor, the above-described
そして、高誘電率酸化物膜５３から酸素が奪われると、高誘電率酸化物膜５３中に酸素欠陥が生成し、リーク電流が増加するという問題が生じる。特に酸素は温度が高くなるほど動きやすくなるため、配線膜６０の形成後の、加熱処理を伴う工程においてリーク電流が顕著に増加するという問題点がある。
When oxygen is deprived from the high dielectric
また、その他にも、下部電極バリアメタルへの酸素の拡散を防止するために、誘電体の上下両面側に配設された上部電極または下部電極の少なくとも一方を酸化物導電体で形成した薄膜キャパシタが知られている（特許文献２参照）。 In addition, in order to prevent diffusion of oxygen into the lower electrode barrier metal, a thin film capacitor in which at least one of the upper electrode and the lower electrode disposed on the upper and lower surfaces of the dielectric is formed of an oxide conductor. Is known (see Patent Document 2).
しかしながら、この特許文献２の薄膜キャパシタの場合も、以下に述べるような理由から、リーク電流の増加を招くという問題点がある。
すなわち、電極と誘電体の界面で電極から電子が誘電体側に飛び出すエネルギーの大きさは電極材料の仕事関数によって決まる。そのため、仕事関数の大きな電極材料を用いることによってリーク電流を低減することができる。薄膜キャパシタの電極として一般的に用いられているＰｔは仕事関数が大きい材料であるが、特許文献２で用いられている導電性酸化物は、Ｐｔに比べると仕事関数が小さく、電極としてＰｔ電極を用いた薄膜キャパシタと比較してリーク電流の値が大きくなるという問題点がある。
That is, the magnitude of energy at which electrons jump out of the electrode toward the dielectric at the interface between the electrode and the dielectric is determined by the work function of the electrode material. Therefore, the leakage current can be reduced by using an electrode material having a large work function. Pt generally used as an electrode of a thin film capacitor is a material having a large work function. However, the conductive oxide used in
本発明は、薄膜キャパシタを構成する薄膜誘電体層の膜厚が数百ｎｍ程度と非常に薄く、リーク電流を抑制することが、その実用化の課題の一つとなっていることに鑑みてなされたものであり、熱処理を行った場合にも、薄膜誘電体層から酸素が抜け出すことを防止して、リーク電流の増加を抑制することが可能な薄膜キャパシタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the fact that the thin film dielectric layer constituting the thin film capacitor has a very thin film thickness of about several hundred nanometers, and suppressing leakage current is one of the problems in practical use. Therefore, it is an object of the present invention to provide a thin film capacitor that can prevent oxygen from escaping from the thin film dielectric layer and suppress increase in leakage current even when heat treatment is performed.
上記の目的を達成するために、発明者は、薄膜キャパシタを熱処理した場合におけるリーク電流の増加の原因が、熱処理によって薄膜誘電体層の酸素が抜け出して薄膜誘電体層の絶縁性が低下することにあると推定し、薄膜誘電体層からの酸素の抜け出しを防ぐことが可能な材料からなる保護膜でキャパシタを取り囲むことにより、酸素の抜け出しを防止できるのではないかと考え、種々の検討を行った。そして、保護膜の配設されていない引き出し導体からの酸素の抜け出しを防ぐために、引き出し導体に導電性酸化物層を導入することにより、薄膜誘電体層からの酸素の抜け出しを抑制、防止できることを知り、さらに実験、検討を行って本発明を完成した。 In order to achieve the above object, the inventors have found that the cause of the increase in the leakage current when the thin film capacitor is heat-treated is that oxygen of the thin film dielectric layer is released by the heat treatment and the insulating property of the thin film dielectric layer is lowered. As a result, it is thought that oxygen escape can be prevented by surrounding the capacitor with a protective film made of a material that can prevent escape of oxygen from the thin film dielectric layer. It was. And, in order to prevent the escape of oxygen from the lead conductor without the protective film, it is possible to suppress and prevent the escape of oxygen from the thin film dielectric layer by introducing a conductive oxide layer into the lead conductor. Knowing, further experimenting and studying, the present invention was completed.
すなわち、本発明の薄膜キャパシタは、
基板上に形成された下部電極、前記下部電極上に形成された薄膜誘電体層、および前記薄膜誘電体層上に形成された上部電極を有する積層部と、該積層部を覆う絶縁保護層とを備え、
前記絶縁保護層は、前記下部電極を底面とする第１のコンタクトホールと、前記上部電極を底面とする第２のコンタクトホールとを有し、
前記第１のコンタクトホールの内部には、前記下部電極と電気的に接続する第１の引き出し導体が形成され、
前記第２のコンタクトホールの内部には、前記上部電極と電気的に接続する第２の引き出し導体が形成されているとともに、
前記第１および／または第２の引き出し導体は導電性酸化物層を備えていること
を特徴としている。
That is, the thin film capacitor of the present invention is
A laminated portion having a lower electrode formed on the substrate, a thin film dielectric layer formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film dielectric layer; and an insulating protective layer covering the laminated portion; With
The insulating protective layer has a first contact hole whose bottom surface is the lower electrode, and a second contact hole whose bottom surface is the upper electrode,
A first lead conductor that is electrically connected to the lower electrode is formed inside the first contact hole,
A second lead conductor electrically connected to the upper electrode is formed inside the second contact hole,
The first and / or second lead conductor includes a conductive oxide layer.
本発明の薄膜キャパシタにおいては、前記第１の引き出し導体が前記導電性酸化物層と金属層とを備え、かつ、前記導電性酸化物層が、前記下部電極の、第１の引き出し導体との接合面を覆うように配設されていることが望ましい。 In the thin film capacitor of the present invention, the first lead conductor includes the conductive oxide layer and the metal layer, and the conductive oxide layer is connected to the first lead conductor of the lower electrode. It is desirable that it be disposed so as to cover the joint surface.
また、本発明の薄膜キャパシタにおいては、前記第２の引き出し導体が前記導電性酸化物層と金属層とを備え、かつ、前記導電性酸化物層が、前記上部電極の、第２の引き出し導体との接合面を覆うように配設されていることが望ましい。 In the thin film capacitor of the present invention, the second lead conductor includes the conductive oxide layer and the metal layer, and the conductive oxide layer is the second lead conductor of the upper electrode. It is desirable to be disposed so as to cover the joint surface.
また、本発明の薄膜キャパシタにおいては、前記基板と前記積層部との間に、金属酸化物からなる密着層が設けられていることが望ましい。 In the thin film capacitor of the present invention, it is desirable that an adhesion layer made of a metal oxide is provided between the substrate and the stacked portion.
また、本発明の薄膜キャパシタにおいては、前記上部電極および前記下部電極が貴金属からなるものであることが望ましい。 In the thin film capacitor of the present invention, it is desirable that the upper electrode and the lower electrode are made of a noble metal.
下部電極、薄膜誘電体層、および上部電極を備えた積層部（キャパシタ部）を、絶縁保護層で覆うとともに、下部電極を底面とする第１のコンタクトホールと、上部電極を底面とする第２のコンタクトホールを設け、第１および第２のコンタクトホールの内部に、下部電極および上部電極と電気的に接続する第１および第２の引き出し導体を形成するとともに、第１および／または第２の引き出し導体を、導電性酸化物層を備えた構成としているので、導電性酸化物層に、酸素の抜け出しを阻止する機能を果たさせることが可能になる。その結果、製造工程で熱処理を行った場合や、製品の実装工程でリフローなどの加熱工程に供した場合などにおける、薄膜誘電体層からの酸素の抜け出し（引き出し導体を経て誘電体層から酸素が抜け出すこと）を抑制、防止して、リーク電流の増加を抑制することが可能になり、高い特性を備えた信頼性の高い薄膜キャパシタを提供することが可能になる。 A laminated portion (capacitor portion) including a lower electrode, a thin film dielectric layer, and an upper electrode is covered with an insulating protective layer, and a first contact hole having a lower electrode as a bottom surface and a second contact having an upper electrode as a bottom surface. The first and second lead conductors electrically connected to the lower electrode and the upper electrode are formed inside the first and second contact holes, and the first and / or second contact holes are formed. Since the lead conductor is configured to include the conductive oxide layer, the conductive oxide layer can be allowed to perform a function of preventing escape of oxygen. As a result, oxygen escapes from the thin film dielectric layer when heat treatment is performed in the manufacturing process or when it is subjected to a heating process such as reflow in the product mounting process (oxygen is released from the dielectric layer through the lead conductor). It is possible to suppress and prevent the leakage), and to suppress an increase in leakage current, and it is possible to provide a highly reliable thin film capacitor having high characteristics.
なお、本発明において、導電性酸化物層としては、例えば、ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3をドープしたＡｌ−ＺｎＯ層などが例示されるが、本発明において、導電性酸化物層の種類に特別の制約はなく、ＩｒＯ2、ＲｕＯ2、ＳｒＲｕＯ3、ＬａＮｉＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3（０≦ｘ≦１）など、種々の組成の導電性酸化物を適用することが可能である。 In the present invention, examples of the conductive oxide layer include, for example, an Al—ZnO layer in which ZnO is doped with Al 2 O 3. In the present invention, a special type of the conductive oxide layer is used. There is no limitation, and conductive oxides having various compositions such as IrO 2 , RuO 2 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , La 1-x Sr x MnO 3 (0 ≦ x ≦ 1) can be applied.
また、第１の引き出し導体が導電性酸化物層と金属層とを備え、かつ、導電性酸化物層が、下部電極の、第１の引き出し導体との直接に接合面を覆うように配設された構成とすることにより、薄膜誘電体層から第１の引き出し導体を経て酸素が抜け出すことをさらに確実に防止することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。 The first lead conductor includes a conductive oxide layer and a metal layer, and the conductive oxide layer is disposed so as to directly cover the joint surface of the lower electrode with the first lead conductor. With such a configuration, it is possible to more reliably prevent oxygen from escaping from the thin film dielectric layer through the first lead conductor, and the present invention can be more effectively realized.
また、第２の引き出し導体が導電性酸化物層と金属層とを備え、かつ、導電性酸化物層が、上部電極の、第２の引き出し導体との接合面を覆うように配設された構成とすることにより、薄膜誘電体層から第２の引き出し導体を経て酸素が抜け出すことをさらに確実に防止することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。 The second lead conductor includes a conductive oxide layer and a metal layer, and the conductive oxide layer is disposed so as to cover the joint surface of the upper electrode with the second lead conductor. With this configuration, it is possible to more reliably prevent oxygen from escaping from the thin film dielectric layer through the second lead conductor, and the present invention can be more effectively realized.
また、基板と積層部との間に、金属酸化物からなる密着層を設けることにより、積層部が基板から剥離することを抑制、防止して、信頼性の高い薄膜キャパシタを提供することが可能になる。 In addition, by providing an adhesion layer made of a metal oxide between the substrate and the multilayer portion, it is possible to suppress and prevent the multilayer portion from peeling from the substrate and to provide a highly reliable thin film capacitor. become.
また、上部電極および下部電極の構成材料として貴金属を用いた場合、貴金属は、電極と薄膜誘電体層の界面で電極から電子が薄膜誘電体層側に飛び出すエネルギーの大きさを支配する仕事関数が大きいため、リーク電流を低減することが可能になり、より高特性で信頼性の高い薄膜キャパシタを提供することが可能になる。 In addition, when noble metal is used as the constituent material of the upper electrode and the lower electrode, the noble metal has a work function that governs the magnitude of energy at which electrons jump from the electrode to the thin film dielectric layer at the interface between the electrode and the thin film dielectric layer. Therefore, the leakage current can be reduced, and a thin film capacitor with higher characteristics and higher reliability can be provided.
以下、本発明の実施例を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be shown and the features thereof will be described in more detail.
図１は本発明の実施例にかかる薄膜キャパシタの構成を示す断面図である。
この薄膜キャパシタ１０は、表面にＳｉＯ2膜が形成されたＳｉ基板１上に形成されたＢａ0.7Ｓｒ0.3ＴｉＯ3薄膜（以下、「ＢＳＴ薄膜」ともいう）からなる密着層２の上に設けられた、Ｐｔからなる下部電極３と、この下部電極３上に形成された、Ｂａ0.7Ｓｒ0.3ＴｉＯ3薄膜からなる薄膜誘電体層４と、薄膜誘電体層４上に形成された、Ｐｔからなる上部電極５とを有する積層部（キャパシタ部）６と、該積層部６を覆う、ＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention.
The
さらに、絶縁保護層１１上には、有機保護層１２として、ポリイミド樹脂からなる第１の有機保護層１２ａおよびその上に形成された同じくポリイミド樹脂からなる第２の有機保護層１２ｂが形成されている。
Furthermore, a first organic
そして、この薄膜キャパシタ１０は、有機保護層１２、絶縁保護層１１を貫通して、下部電極３にまで達する（すなわち、下部電極３を底面とする）第１のコンタクトホール１３と、同じく、有機保護層１２、絶縁保護層１１を貫通して、上部電極５にまで達する（すなわち、上部電極５を底面とする）第２のコンタクトホール１４を有している。そして、第１のコンタクトホール１３の内部には、下部電極３と電気的に接続する第１の引き出し導体１５が配設され、第２のコンタクトホール１４の内部には、上部電極５と電気的に接続する第２の引き出し導体１６が配設されている。
This
そして、第１の引き出し導体１５および第２の引き出し導体１６は、それぞれ、その下端面側に、第１の導電性酸化物層１７および第２の導電性酸化物層１８を備えており、第１および第２の引き出し導体１５，１６は、それぞれ、第１および第２の導電性酸化物層１７，１８を介して、下部電極３および上部電極５に接続されている。
The
次に、この実施例１の薄膜キャパシタ１０の製造方法について、図２〜６を参照しつつ説明する。なお、以下の各製造工程において列挙する数値などはあくまで一例であって、これに限定されるものではない。
Next, a method for manufacturing the
(１)まず、表面にＳｉＯ2膜が形成されたＳｉ基板１を用意し、図２に示すように、Ｓｉ基板１上に、化学溶液堆積法によりＢａ0.7Ｓｒ0.3ＴｉＯ3（ＢＳＴ）からなる薄膜を密着層２として形成した。
具体的には、Ｂａ0.7Ｓｒ0.3ＴｉＯ3の原料溶液をＳｉ基板１上に塗布し、３５０℃のホットプレート上で乾燥させ、６５０℃、３０ｍｉｎの熱処理により結晶化させて密着層２としてのＢＳＴ薄膜を得た。
(1) First, a
Specifically, a raw material solution of Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 is applied on the
(２)続いて、密着層であるＢＳＴ薄膜上にＲＦマグネトロンスパッタ法により、下部電極３となる、膜厚２００ｎｍのＰｔ膜を成膜した（図２）。
(2) Subsequently, a Pt film having a film thickness of 200 nm to be the
(３)それから、上記下部電極層３上に化学溶液堆積法により、薄膜誘電体層４として機能するＢＳＴ薄膜を形成した（図２）。
具体的には、ＢＳＴ原料溶液を下部電極３上に塗布し、３５０℃のホットプレート上で乾燥させ、６５０℃、３０ｍｉｎの熱処理を行うことにより結晶化させて薄膜誘電体層４としてのＢＳＴ薄膜を得た（図２）。なお、このＢＳＴ膜の膜厚は、１００ｎｍとした。
(3) Then, a BST thin film functioning as the thin
Specifically, a BST raw material solution is applied on the
(４)続いて、薄膜誘電体層４としてのＢＳＴ薄膜上にＲＦマグネトロンスパッタ法により、上部電極５となる、膜厚２００ｎｍのＰｔ膜を成膜した（図２）。
(4) Subsequently, a 200 nm-thick Pt film was formed on the BST thin film as the thin
(５)次に、上部電極５とその下の薄膜誘電体層４および下部電極３のパターニングを行うとともに、薄膜誘電体層４に、下部電極３の引き出し用の貫通孔２３を形成した（図３）。
具体的にはフォトリソグラフィ法によってレジストマスクを形成した後、Ａｒイオンミリング法により上部電極５とその下の薄膜誘電体層４、下部電極３を順次ドライエッチングし、さらに、薄膜誘電体層４に、下部電極３の引き出し用の貫通孔２３（図３）を形成した。
(5) Next, the
Specifically, after forming a resist mask by photolithography, the
(６)続いて、上述のようにして形成した、下部電極３、薄膜誘電体層４、上部電極５を備えた積層部（キャパシタ構造体）６の、薄膜誘電体層４の誘電特性を向上させるため、全体を８００℃、３０ｍｉｎで熱処理した。
(6) Subsequently, the dielectric properties of the thin
(７)続いて、積層部６の上面および側面を覆うように、酸素を透過しない無機の絶縁保護層１１（図４）を形成した。具体的には、スパッタリング法により窒化シリコン（ＳｉＮx）膜を膜厚３００ｎｍとなるように成膜して絶縁保護層１１とした。
(7) Subsequently, an inorganic insulating protective layer 11 (FIG. 4) that does not transmit oxygen was formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the stacked
(８)引き続いて、第１の有機保護層（ポリイミド樹脂層）１２ａ（図４）を、絶縁保護層１１であるＳｉＮx膜上に形成した。
具体的には感光性樹脂原料をスピンコートで塗布し、１２５℃で５分間加熱し、露光、現像工程を経て３５０℃で１時間加熱を行い、膜厚２μｍのポリイミド樹脂層（第１の有機保護層１２ａ）（図４）を形成した。
(8) Subsequently, a first organic protective layer (polyimide resin layer) 12 a (FIG. 4) was formed on the SiN x film as the insulating
Specifically, a photosensitive resin raw material is applied by spin coating, heated at 125 ° C. for 5 minutes, exposed to light, developed at 350 ° C. for 1 hour, and a polyimide resin layer (first organic film having a thickness of 2 μm). A
(９)それから、上記第１の有機保護層（ポリイミド樹脂層）１２ａをマスクとして、ＣＨＦ3ガスを用いてＳｉＮxをドライエッチングし、図５に示すように、第１および第２のコンタクトホール１３および１４を形成し、この第１および第２のコンタクトホール１３，１４の底部に下部電極３および上部電極５の一部を露出させた。
(9) Then, using the first organic protective layer (polyimide resin layer) 12a as a mask, SiN x is dry-etched using CHF 3 gas, and the first and second contact holes are formed as shown in FIG. 13 and 14 are formed, and the
(10)次に、図６に示すように、下部電極３と導通する第１の引き出し導体１５および上部電極５と導通する第２の引き出し導体１６を形成した。
(10) Next, as shown in FIG. 6, the
具体的には、まず、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、導電性酸化物である、Ａｌ2Ｏ3を２ｗｔ％ドープしたＡｌ−ＺｎＯ（厚み：５０ｎｍ）を成膜し、導電性酸化物層１７，１８を形成した。
それから、導電性酸化物層１７，１８の上に、同じくＲＦマグネトロンスパッタ法によりＴｉ（厚み：２０ｎｍ）、Ｃｕ（厚み：５００ｎｍ）を順次成膜した。
そして、下から上に、Ａｌ−ＺｎＯ膜／Ｔｉ膜／Ｃｕ膜が順次成膜された膜構造体上に、フォトリソグラフィ法によってレジストマスクを形成し、電解めっきによりＮｉ（２０００ｎｍ）膜、Ａｕ（２００ｎｍ）を順に成膜した後、レジストを除去した。
さらにフォトリソグラフィ法によってレジストマスクを形成し、表面に露出した部分をＡｒイオンミリング法により除去し、レジストマスクを除去して、上層側から順に、Ａｕ層／Ｎｉ層／Ｃｕ層／Ｔｉ層／Ａｌ−ＺｎＯ層を備えた多層構造を有する第１および第２の引き出し導体１５および１６を形成した（図６）。なお、図６の第１および第２引き出し導体１５および１６においては、最下層の導電性酸化物層（Ａｌ−ＺｎＯ層）１７，１８は図示しているが、その上に形成されたＡｕ層／Ｎｉ層／Ｃｕ層／Ｔｉ層の各層は区別せずに一体として示している。なお、第１の引き出し導体１５は下部電極３と導通し、第２の引き出し導体１６は上部電極５と導通している。
Specifically, first, Al—ZnO (thickness: 50 nm) doped with 2 wt% of Al 2 O 3 , which is a conductive oxide, is formed by RF magnetron sputtering, and the conductive oxide layers 17 and 18 are formed. Formed.
Then, Ti (thickness: 20 nm) and Cu (thickness: 500 nm) were sequentially formed on the conductive oxide layers 17 and 18 by the same RF magnetron sputtering method.
Then, a resist mask is formed by a photolithography method on the film structure in which an Al—ZnO film / Ti film / Cu film is sequentially formed from the bottom to the top, and a Ni (2000 nm) film and an Au ( 200 nm) in order, and then the resist was removed.
Further, a resist mask is formed by a photolithography method, a portion exposed on the surface is removed by an Ar ion milling method, the resist mask is removed, and Au layer / Ni layer / Cu layer / Ti layer / Al in order from the upper layer side. First and second
(11)それから、ポリイミド樹脂からなる第２の有機保護膜１２ｂを引き出し導体１５，１６が露出するように形成した。具体的には感光性樹脂原料をスピンコートで塗布し、１２５℃で５分間加熱し、露光、現像工程を経て３５０℃で１時間キュアを行い、第２の有機保護膜１２ｂとなる、膜厚２μｍのポリイミド膜を形成した。これにより、図１に示すような構成を備えた薄膜キャパシタ１０が得られる。
(11) Then, a second organic
また、比較のため、導電性酸化物層を備えていない、上層側から順に、Ａｕ層／Ｎｉ層／Ｃｕ層／Ｔｉ層からなる引き出し導体を備えた薄膜キャパシタ（比較例）を作製した。なお、比較例の薄膜キャパシタの引き出し導体は、上記実施例の薄膜キャパシタに比べて、導電性酸化物層であるＡｌ−ＺｎＯ層を備えていない点を除いた他の部分構成は実施例の薄膜キャパシタと同じである。 Further, for comparison, a thin film capacitor (comparative example) including a lead conductor composed of an Au layer / Ni layer / Cu layer / Ti layer in order from the upper layer side without the conductive oxide layer was produced. The lead conductor of the thin film capacitor of the comparative example is the thin film of the example except for the point that it does not include the Al—ZnO layer which is a conductive oxide layer compared to the thin film capacitor of the above example. Same as capacitor.
［特性の評価］
上記実施例の薄膜キャパシタと、上記比較例の薄膜キャパシタについて、第２の有機保護膜を形成する際の３５０℃でのキュアの前後におけるリーク電流特性の変化を調べた。
[Evaluation of characteristics]
With respect to the thin film capacitor of the above example and the thin film capacitor of the above comparative example, the change in leakage current characteristics before and after curing at 350 ° C. when forming the second organic protective film was examined.
その結果を図７に示す。なお、図７の線図において、１)は導電性酸化物層を含む引き出し導体を備えた本発明の実施例にかかる試料の、３５０℃のキュア実施前におけるリーク電流特性を示し、２)は３５０℃のキュア実施後におけるリーク電流特性を示す。 The result is shown in FIG. In the diagram of FIG. 7, 1) shows the leakage current characteristics of the sample according to the embodiment of the present invention having the lead conductor including the conductive oxide layer before the curing at 350 ° C., and 2) The leakage current characteristics after 350 ° C. curing are shown.
また、３)は導電性酸化物層を含まない引き出し導体を備えた比較例の試料の、３５０℃のキュア実施前におけるリーク電流特性を示し、４)は３５０℃のキュア実施後におけるリーク電流特性を示す。 3) shows the leakage current characteristics before the 350 ° C. curing of the sample of the comparative example including the lead conductor not including the conductive oxide layer, and 4) the leakage current characteristics after the 350 ° C. curing. Indicates.
図７に示すように、引き出し導体が導電性酸化物層を備えていない比較例の試料の場合、３５０℃でのキュアを実施することによりリーク電流が増加しているのに対して、引き出し導体が導電性酸化物層を備えている本発明の実施例にかかる試料の場合、３５０℃のキュア前後でリーク電流がほとんど変化していないことがわかる。 As shown in FIG. 7, in the case of the sample of the comparative example in which the lead conductor is not provided with the conductive oxide layer, the leakage current is increased by performing the curing at 350 ° C., whereas the lead conductor is In the case of the sample according to the example of the present invention having a conductive oxide layer, it can be seen that the leakage current hardly changes before and after curing at 350 ° C.
この結果より、引き出し導体が導電性酸化物層を備えた構成とすることにより、熱処理を行った場合にも、薄膜誘電体層から引き出し導体を経て酸素が抜け出すことを抑制、防止することが可能になり、特性の安定した信頼性の高い薄膜キャパシタが得られることがわかる。 From this result, it is possible to suppress and prevent oxygen from escaping from the thin film dielectric layer through the lead conductor even when heat treatment is performed by adopting a structure in which the lead conductor includes a conductive oxide layer. It can be seen that a highly reliable thin film capacitor having stable characteristics can be obtained.
図８は、本願発明の他の実施例（実施例２）にかかる薄膜キャパシタの構成を示す断面図である。
この実施例２の薄膜キャパシタ１０ａは、図１に示す上記実施例１の薄膜キャパシタ１０の引き出し導体１５および１６の上端面に、第１のはんだバンプ１９および第２のはんだバンプ２０を備えた、チップ型の薄膜キャパシタである。
この実施例２の薄膜キャパシタ１０ａは、例えば、図１に示す上記実施例１の薄膜キャパシタ１０の引き出し導体１５および１６の上端面上に、印刷法により、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のハンダペーストを付与し、２４０℃でリフロー処理を行い、図８に示すように、第１の引き出し導体１５上に第１のはんだバンプ１９を形成するとともに、第２の引き出し導体１６の上端面側に、第２のはんだバンプ２０を形成することにより製造することができる。
FIG. 8: is sectional drawing which shows the structure of the thin film capacitor concerning other Example (Example 2) of this invention.
The
In the
それから、図９に示すように、この薄膜キャパシタ１０ａを、その第１および第２のはんだバンプ１９，２０が、実装基板３１上の第１のランド電極３２，第２のランド電極３３と接するように実装基板３１上に載置し、２４０℃のリフロー処理を行うことにより、薄膜キャパシタ１０ａを実装基板３１上に実装した。
Then, as shown in FIG. 9, the first and second solder bumps 19 and 20 of the
そして、実装工程における２４０℃のリフロー処理の前後における薄膜キャパシタ１０ａの印加電圧４Ｖにおけるリーク電流特性を調べた。
その結果を表１に示す。
And the leakage current characteristic in the applied voltage 4V of the
The results are shown in Table 1.
リフロー前のリーク電流 （電圧４Ｖ） （Ａ）リフロー前のリーク電流 （電圧４Ｖ） （Ａ） リフロー後のリーク電流 （電圧４Ｖ） （Ａ）リフロー後のリーク電流 （電圧４Ｖ） （Ａ）
２．７３Ｅ−０７２．７３Ｅ−０７ ２．６２Ｅ−０７２．６２Ｅ−０７
Leakage current before reflow (Voltage 4V) (A) Leakage current before reflow (Voltage 4V) (A) Leakage current after reflow (Voltage 4V) (A) Leakage current after reflow (Voltage 4V) (A)
2.73E-072.73E-07 2.62E-072.62E-07
表１に示すように、２４０℃のリフロー処理の前後でリーク電流がほとんど変化せず、引き出し導体が導電性酸化物層を備えた構成とすることにより、リフロー処理を行った場合にも、それによるリーク電流の増加を抑制できることが確認された。 As shown in Table 1, the leakage current hardly changes before and after the reflow treatment at 240 ° C., and the lead conductor has a conductive oxide layer. It was confirmed that an increase in leakage current due to the above could be suppressed.
なお、上記実施例では、一つの薄膜キャパシタを製造する場合を例にとって説明したが、マザー基板上に多数個の素子を形成しておき、所定の位置で切断して、個々の薄膜キャパシタに分割することにより、多数個の薄膜キャパシタを同時に製造することも可能である。 In the above embodiment, the case where one thin film capacitor is manufactured has been described as an example. However, a large number of elements are formed on a mother substrate, cut at predetermined positions, and divided into individual thin film capacitors. By doing so, it is possible to simultaneously manufacture a large number of thin film capacitors.
また、上記実施例では、第１および第２の引き出し導体を、Ａｕ層／Ｎｉ層／Ｃｕ層／Ｔｉ層／Ａｌ−ＺｎＯ層を備えた多層構造の電極としているが、引き出し導体は、少なくとも導電性酸化物層を備えていればよく、その他の点において具体的な構成に特別の制約はない。 In the above embodiment, the first and second lead conductors are electrodes having a multilayer structure including Au layer / Ni layer / Cu layer / Ti layer / Al—ZnO layer, but the lead conductor is at least conductive. There is no particular restriction on the specific configuration in other respects as long as the conductive oxide layer is provided.
また、上記実施例では、導電性酸化物層がＡｌ−ＺｎＯ層である場合を例にとって説明したが、導電性酸化物層を構成する酸化物の種類はＡｌ−ＺｎＯ層に限られるものではなく、ＩｒＯ2、ＲｕＯ2、ＳｒＲｕＯ3、ＬａＮｉＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3（０≦ｘ≦１）など、他の導電性を有する酸化物を用いて本発明における導電性酸化物層を構成することが可能である。 In the above embodiment, the case where the conductive oxide layer is an Al—ZnO layer has been described as an example. However, the type of oxide constituting the conductive oxide layer is not limited to the Al—ZnO layer. , IrO 2 , RuO 2 , SrRuO 3 , LaNiO 3 , La 1-x Sr x MnO 3 (0 ≦ x ≦ 1) and other conductive oxides are used to form the conductive oxide layer in the present invention. It is possible to configure.
また、上記実施例では、引き出し導体を構成する導電性酸化物層が下部電極および上部電極と直接に接している場合を例にとって説明したが、導電性酸化物層を下部電極および上部電極と直接接しない位置に配設することも可能であり、その場合も、導電性酸化物層による、薄膜誘電体層からの酸素の抜け出しを防止する効果を得ることができる。 In the above embodiment, the case where the conductive oxide layer constituting the lead conductor is in direct contact with the lower electrode and the upper electrode has been described as an example. However, the conductive oxide layer is directly connected to the lower electrode and the upper electrode. It is also possible to dispose it at a position where it does not come into contact, and in that case as well, the effect of preventing the escape of oxygen from the thin film dielectric layer by the conductive oxide layer can be obtained.
また、上記実施例では、基板と積層部との間に密着層を備えている場合を例にとって説明したが、基板と積層部との間に密着層を備えていない構成とすることも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the adhesion layer is provided between the substrate and the stacked portion has been described as an example. However, a configuration in which the adhesion layer is not provided between the substrate and the stacked portion may be employed. is there.
本発明は、さらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、下部電極、上部電極、薄膜誘電体層の構成材料やその組成、形成方法、第１および第２のコンタクトホールの配設態様、引き出し導体の構成や形成方法などに関し、発明の範囲内において種々の変形や応用を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment in other points as well, and the constituent material and composition of the lower electrode, the upper electrode, and the thin film dielectric layer, the forming method, and the first and second contact holes Various modifications and applications can be made within the scope of the invention with respect to the arrangement mode, the configuration and formation method of the lead conductor, and the like.
上述のように、本発明によれば、熱処理行った場合にも、薄膜誘電体層から酸素が抜け出すことを防止してリーク電流の増加を抑制することが可能で、良好な特性を備えた実用性の高い薄膜キャパシタを実現することができる。
したがって、本発明は、製造工程、実装工程、あるいはその後の実使用工程などで、熱が加わることが想定されるような薄膜キャパシタに広く適用することが可能である。
As described above, according to the present invention, even when heat treatment is performed, oxygen can be prevented from escaping from the thin film dielectric layer, and an increase in leakage current can be suppressed and practical characteristics with good characteristics can be achieved. A highly efficient thin film capacitor can be realized.
Therefore, the present invention can be widely applied to a thin film capacitor that is assumed to be heated in a manufacturing process, a mounting process, or a subsequent actual use process.
１ Ｓｉ基板（基板）
２ 密着層
３ 下部電極
４ 薄膜誘電体層
５ 上部電極
６ 積層部
１０，１０ａ 薄膜キャパシタ
１１ 絶縁保護層
１２ 有機保護層
１２ａ 第１の有機保護層
１２ｂ 第２の有機保護層
１３ 第１のコンタクトホール
１４ 第２のコンタクトホール
１５ 第１の引き出し導体
１６ 第２の引き出し導体
１７ 第１の導電性酸化物層
１８ 第２の導電性酸化物層
１９ 第１のはんだバンプ
２０ 第２のはんだバンプ
２３ 引き出し用の貫通孔
３１ 実装基板
３２ 第１のランド電極
３３ 第２のランド電極
1 Si substrate (substrate)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記絶縁保護層は、前記下部電極を底面とする第１のコンタクトホールと、前記上部電極を底面とする第２のコンタクトホールとを有し、
前記第１のコンタクトホールの内部には、前記下部電極と電気的に接続する第１の引き出し導体が形成され、
前記第２のコンタクトホールの内部には、前記上部電極と電気的に接続する第２の引き出し導体が形成されているとともに、
前記第１および／または第２の引き出し導体は導電性酸化物層を備えていること
を特徴とする薄膜キャパシタ。 A laminated portion having a lower electrode formed on the substrate, a thin film dielectric layer formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film dielectric layer; and an insulating protective layer covering the laminated portion; With
The insulating protective layer has a first contact hole whose bottom surface is the lower electrode, and a second contact hole whose bottom surface is the upper electrode,
A first lead conductor that is electrically connected to the lower electrode is formed inside the first contact hole,
A second lead conductor electrically connected to the upper electrode is formed inside the second contact hole,
The thin film capacitor, wherein the first and / or second lead conductor includes a conductive oxide layer.
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