JP4634665B2 - キャパシタ内蔵回路基板及びその製造方法 - Google Patents

キャパシタ内蔵回路基板及びその製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャパシタ内蔵回路基板及びその製造方法に関し、特に実装基板とLSIチップとの間に配置され、両者を電気的に接続するのに適したキャパシタ内蔵回路基板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、大規模集積回路素子(LSI)の高密度化が進むとともに、動作速度が年々上昇している。LSIの動作速度が上昇すると、電子回路のスイッチングに起因して、電源バスラインの電圧ノイズや電圧変動が発生しやすくなる。電圧ノイズや電圧変動を抑制するために、電源バスラインと接地バスラインとの間にデカップリングキャパシタを配置することが有効である。このデカップリングキャパシタを、LSIチップと実装基板(マザーボード)との間に配置される中間基板(インターポーザ)に内蔵する技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
デカップリングキャパシタの静電容量を大きくするために、誘電体材料としてバリウムストロンチウムタイタネート((Ba,Sr)TiO3)等の高誘電率材料が使用される。ところが、中間基板には、信号用のビアも配置されている。中間基板の材料として高誘電率材料を使用すると、信号用ビアと電源バスラインとの間の寄生容量、及び信号用ビアと接地バスラインとの間の寄生容量が大きくなってしまう。この寄生容量の増大は、信号伝搬遅延をもたらす。
【0004】
本発明の目的は、デカップリングキャパシタの静電容量を大きくし、かつ信号伝搬遅延の増大を抑制することが可能なキャパシタ内蔵回路基板及びその製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、
上面と底面とが画定され、誘電体材料で形成された誘電体層と、
各々が、前記誘電体層の上面から、該誘電体層内を経由し、該誘電体層の底面まで至り、導電性材料で形成された第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材と、
前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、前記第1の接続部材に接続された第1の電極と、
前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、該誘電体層の少なくとも一部を挟み、前記第1の電極とともにキャパシタを構成し、前記第2の接続部材に接続された第2の電極と
を有し、
前記誘電体層のうち、前記第3の接続部材に接する部分の誘電率が、他の部分の誘電率よりも低い低誘電率領域とされており、
前記低誘電率領域と、その他の領域との境界部分の誘電率が、前記第3の接続部材に近づくに従って徐々に低くなっているキャパシタ内蔵回路基板が提供される。
【0006】
第1の接続部材と第2の接続部材とが、キャパシタにより結合される。一方を電源バスラインに接続し、他方を接地バスラインに接続すると、スイッチングに起因する電圧変動を抑制することができる。また、第3の接続部材の周囲の誘電率が低くされているため、第3の接続部材とその他の導電部材との間の寄生容量を少なくすることができる。第3の接続部材に印加される電気信号の伝搬遅延を抑制することができる。
【0007】
本発明の他の観点によると、(a)厚さ方向に貫通する第1の導電性ビア、第2の導電性ビア、及び第3の導電性ビアが形成されたベース基板を準備する工程と、(b)前記ベース基板の表面上に、前記第1の導電性ビアに接続され、前記第2及び第3の導電性ビアには重ならない第1の電極を形成する工程と、(c)前記第1の電極を覆うように、誘電体材料からなる誘電体膜を形成する工程と、(d)前記誘電体膜のうち、前記第3の導電性ビアの周囲の領域に、イオン注入を行うことにより、イオン注入された領域の誘電率を、他の領域の誘電率よりも低下させる工程と、(e)前記誘電体膜の上に、該誘電体膜を挟んで前記第1の電極に対向し、かつ前記第2の導電性ビアに接続された第2の電極を形成する工程と、(f)前記誘電体膜及び前記第2の電極の上に、絶縁性の保護膜を形成する工程と、(g)前記保護膜を、その厚さ方向に貫通し、それぞれ前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記第3の導電性ビアに電気的に接続された第4の導電性ビア、第5の導電性ビア、及び第6の導電性ビアを形成する工程とを有するキャパシタ内蔵回路基板の製造方法が提供される。
【0008】
イオン注入によって、誘電率の低い領域が形成される。従って、低誘電率の別部材を配置する場合に比べて、製造工程の簡易化を図ることが可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に、LSIチップを、中間基板を介して実装基板に実装した電子回路装置の概略側面図を示す。実装基板1の主表面上に複数のパッド2が形成されている。中間基板(インターポーザ)3の底面上に複数のパッド4が形成されている。中間基板3のパッド4は、バンプ5により、実装基板1の対応するパッド2に接続されている。
【0010】
中間基板3の上面にも、複数のパッド6が形成されている。複数のパッド6の各々は、中間基板3の内部を貫通するビアにより、底面上に形成された対応するパッド4に接続されている。LSIチップ7の表面上に複数のパッド8が形成されている。パッド8は、バンプ9を介して、中間基板3の対応するパッド6に接続されている。
【0011】
図2に、本発明の実施例によるキャパシタ内蔵回路基板の断面図を示す。シリコンからなる基板10Aの表面上に熱酸化による酸化シリコン膜10Bが形成されており、基板10Aと酸化シリコン膜10Bとが、ベース基板10を構成している。ベース基板10に、基板を厚さ方向に貫通する複数の導電性のビアが形成されている。図2には、複数のビアのうち、電源用ビア11V、接地用ビア11G、及び信号用ビア11Sが表されている。
【0012】
ベース基板10の底面上に、パッド4V、4G、及び4Sが形成されている。
パッド4V、4G、及び4Sは、それぞれ電源用ビア11V、接地用ビア11G、及び信号用ビア11Sに接続されている。これらのパッド4V、4G、及び4Sは、図1に示したバンプ5を介して実装基板1にフリップチップボンディングされる。
【0013】
ベース基板10の上面の一部を下側電極20が覆う。下側電極20は、厚さ25〜30nmのTiO2膜20Aと、厚さ100〜150nmのPt膜20Bとの2層構造を有する。また、下側電極20は、電源用ビア11Vに接続されており、信号用ビア11Sの脇を通過し、接地用ビア11Sの近傍まで連続している。すなわち、下側電極20は、信号用ビア11S及び接地用ビア11Gのいずれにも重ならない。下側電極20は、その縁から信号用ビア11Sまでの最短距離が、接地用ビア11Gまでの最短距離よりも長くなるような平面形状を有する。
【0014】
下側電極20を覆うように、厚さ100〜150nmの第1層目の高誘電率材料からなる誘電体膜22が形成されている。誘電体膜22は、例えばバリウムストロンチウムタイタネート((Ba,Sr)TiO3)(以下、BSTと記す。)で形成される。誘電体膜22に、ビアホール22V、22G、及び22Sが形成されている。ビアホール22V、22G、22Sは、それぞれベース基板10の電源用ビア11V、接地用ビア11G、及び信号用ビア11Sに対応する位置に配置されている。誘電体膜22のうちビアホール22Sの周囲の領域が、他の領域よりも誘電率の低い低誘電率領域23とされている。低誘電率領域23は、後述するようにBSTにチタン(Ti)と酸素(O)とをイオン注入することにより形成される。
【0015】
第1層目の誘電体膜22の表面上に、Ptからなる中間電極30が形成されている。中間電極30は、第1層目の誘電体膜22に形成されたビアホール22G内を経由して接地用ビア11Gに接続されている。また、中間電極30は、低誘電率領域23の脇を通過して、ビアホール22Vの近傍まで連続している。中間電極30は、その縁からビアホール22Sの内周面までの最短距離が、ビアホール22Vの内周面までの最短距離よりも長くなるような平面形状とされている。
【0016】
中間電極30を覆うように、厚さ100〜150nmの第2層目の誘電体膜32が形成されている。第2層目の誘電体膜32に、ビアホール32V、32G、及び32Sが形成されている。ビアホール32V、32G、及び32Sは、それぞれ、第1層目の誘電体膜22に形成されたビアホール22V、22G、及び22Sと同じ位置に配置されている。誘電体膜32のうちビアホール32Sの周囲の領域が、第1層目の誘電体膜22と同様に低誘電率領域33とされている。
【0017】
第2層目の誘電体膜32の表面上に、Ptからなる厚さ100〜150nmの上側電極40が形成されている。上側電極40は、ビアホール22V及び32V内を経由して下側電極20に接続されており、下側電極20とほぼ同一の平面形状を有する。
【0018】
上側電極40を覆うように、ポリイミドからなる厚さ5〜10μmの保護膜50が形成されている。保護膜50に、ビアホール50V、50G、及び50Sが形成されている。ビアホール50V、50G、及び50Sは、それぞれ第2層目の誘電体膜32に形成されたビアホール32V、32G、及び32Sと同じ位置に配置されている。
【0019】
保護膜50の表面上にPtからなるパッド6V、6G、及び6Sが形成されている。パッド6Vは、ビアホール50V内を埋め込むチップ側電源用ビア51Vを介して、上側電極40に接続されている。パッド6Gは、ビアホール50G及び32G内を埋め込むチップ側接地用ビア51Gを介して中間電極30に接続されている。パッド6Sは、ビアホール50S、32S、及び22S内を埋め込むチップ側信号用ビア51Sを介して信号用ビア11Sに接続されている。
【0020】
電源用ビア11V、下側電極20、上側電極40、チップ側電源用ビア51V、及びパッド6Vを通して、図1に示した実装基板1からLSIチップ7に電源電圧が供給される。また、LSIチップ7の接地バスラインが、パッド6G、チップ側接地用ビア51G、中間電極30、及び接地用ビア11Gを通して、実装基板1の接地線に接続される。信号用ビア11S、チップ側信号用ビア51S、及びパッド6Sを通して、実装基板1とLSIチップ7との間で電気信号の送受信が行われる。
【0021】
第1層目の誘電体膜22を挟んで対向する下側電極20と中間電極30、及び第2層目の誘電体膜32を挟んで対向する中間電極30と上側電極40が、デカップリングキャパシタを構成する。このため、LSIチップ7内のスイッチングに起因する電圧ノイズや電圧変動を抑制することができる。誘電体膜22及び32のうち、電気信号が伝達される信号用ビア11S及びチップ側信号用ビア51Sの周囲が低誘電率領域23及び33とされている。このため、信号用ビア11S及びチップ側信号用ビア51Sと、他の配線との間の寄生容量を低減することができる。これにより、信号の伝搬遅延を防止することができる。
【0022】
次に、図3及び図4を参照して、図1に示したキャパシタ内蔵回路基板の製造方法について説明する。
【0023】
図3(A)に示すベース基板10を作製する。ベース基板10は、例えば、下記の方法で作製することができる。
【0024】
まず、シリコン基板の一方の面(図3(A)において上側の面)上に、厚さ50nmのCr膜と厚さ1500nmのCu膜とを順番に成膜する。この2層は、例えばスパッタリングにより形成される。シリコン基板の他方の面(図3(A)において下側の面)上に、ビア11V、11S及び11Gに対応する開口を有するレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとし、反応性ガスを用いた誘導結合プラズマエッチングによりシリコン基板をエッチングする。
ビアホールが形成され、その底面にCr膜とCu膜との積層構造が残る。
【0025】
化学気相成長により、ビアホールの内面上に酸化シリコン膜を形成する。ビアホールの底面に残っているCr膜とCu膜との積層構造上に堆積した酸化シリコン膜を、ドライエッチングにより除去する。Cr膜とCu膜との積層構造をシード層として用い、めっき法によりビアホール内をPt、Au、Cu等の金属で埋め込む。パッド4V、4S、及び4Gを形成し、上側の表面上に形成されているCr膜とCu膜との2層をウェットエッチングにより除去する。ここまでの工程で、ベース基板10が作製される。
【0026】
なお、ベース基板として、特開平11−274408号公報(米国出願09/031236)に開示された多層セラミック基板を用いてもよい。
【0027】
ベース基板10の上面(酸化シリコン膜10Bが形成されている方の面)の上に、スパッタリングにより厚さ10nmのTi膜を形成する。空気または酸素等の酸化性雰囲気中で、650〜700℃で30分間の熱処理を行い、Ti膜を酸化する。これにより、厚さ25〜30nmのTiO2膜20Aが形成される。このTiO2膜20Aの上に、スパッタリングにより厚さ100nmのPt膜20Bを形成する。TiO2膜20Aは、Pt膜20Bの密着性を高める作用を有する。
【0028】
TiO2膜20AとPt膜20Bとの2層をパターニングし、この2層で構成された下側電極20を残す。この2層のパターニングは、例えば、残すべき下側電極20の表面をレジストパターンでマスクし、Arイオンを用いてミリングすることにより行われる。
【0029】
図3(B)に示す状態までの工程について説明する。下側電極20を覆うように、ベース基板10の上にバリウムストロンチウムタイタネート(BST)からなる誘電体膜22を形成する。BSTからなる誘電体膜22は、例えば、RFマグネトロンスパッタリング、ゾルゲル法、有機金属化学気相成長(MO−CVD)等によって形成することができる。RFマグネトロンスパッタリングにより誘電体膜22を形成する場合の成膜条件の一例を以下に示す。
【0030】
ターゲットとして、Ba:Sr:Ti=7:3:10の原子数比を有するBST焼結体を用いる。成膜温度は600℃とする。Arガス及びO2ガスの流量を、それぞれ80sccm及び10sccmとする。雰囲気圧力は、4Pa(30mTorr)とする。投入するRF電力は300Wとする。この条件で成膜されたBST膜のBaとSrとの組成比は約65:35であった。
【0031】
Arイオンを用いてミリングすることにより、誘電体膜22に、ビアホール22V、22S、及び22Gを形成する。
【0032】
図3(C)に示すように、誘電体膜22の表面をレジストマスク60で覆う。レジストマスク60には、基板法線に平行な視線で見た時、ビアホール22Sを内包する開口60Aが設けられている。
【0033】
レジストマスク60をマスクとして、誘電体膜22にTiイオンとOイオンとを注入する。Tiイオンの注入条件は、例えば、加速エネルギ100keV、ドーズ量1×1017cm-2であり、Oイオンの注入条件は、例えば、加速エネルギ35keV、ドーズ量2×1017cm-2である。イオン注入後、レジストマスク60を除去し、1気圧の酸素雰囲気中で、650℃で15分間の熱処理を行う。BST微結晶の界面(グレインバウンダリ)にTiOxが形成されることによって、イオン注入された部分の誘電率が低下する。また、高エネルギのイオンが、誘電体膜22内の原子に衝突してロングレンジの結晶性が崩されることによっても、誘電率が低下する。
【0034】
なお、好適なイオン注入条件は、誘電体膜22の厚さによって変動する。注入されたイオンの深さ方向の濃度分布のピークが、誘電体膜22のほぼ中央に位置するような加速エネルギとすることが好ましい。例えば、加速エネルギは、10〜500keVの範囲から選択することができるであろう。また、ドーズ量の好適な範囲は、1×1013〜1×1018cm-2である。
【0035】
図4(D)に示すように、イオン注された部分に、低誘電率領域23が形成される。図4(D)では、低誘電率領域23とその他の高誘電率の領域との境界を明確に表しているが、実際には、以下に示す理由により、境界近傍において誘電率が徐々に変化する。図3(C)に示した開口60Aの底面に露出した誘電体膜22にイオンが入射することにより、この部分の結晶性が崩される。入射したイオンは、誘電体膜22の構成原子との衝突を繰り返し、横方向にも進行する。従って、レジストマスク60に覆われている領域であっても、開口60Aの近傍の領域の結晶性が崩される。結晶性の崩れの程度は、開口60Aから遠ざかるに従って小さくなる。また、過剰なTi及びOの濃度も、開口60Aから遠ざかるに従って低くなる。このため、開口60Aの外周の近傍に、誘電率が徐々に変化する領域が形成される。
【0036】
図4(D)に戻って説明を続ける。誘電体膜22の上に、スパッタリングにより厚さ100nmのPt膜を形成する。このPt膜をパターニングすることにより、中間電極30を残す。中間電極30を覆うように、BSTからなる厚さ100nmの第2層目の誘電体膜32を形成する。第2層目の誘電体膜32に、ビアホール32V、32S、及び32Gを形成する。
【0037】
図4(E)に示すように、第2層目の誘電体膜32の上に、レジストマスク65を形成する。レジストマスク65に、ビアホール32Sを内包する開口65Aが形成されており、レジストマスク65は、図3(C)に示したレジストマスク60と同一の平面形状を有する。
【0038】
レジストマスク65をマスクとして、第2層目の誘電体膜32にTiイオン及びOイオンを注入する。イオン注入条件は、図3(C)で説明した第1層目の誘電体膜22へのイオン注入条件と同一である。イオン注入後、レジストマスク60を除去し、熱処理を行う。この熱処理条件も、第1層目の誘電体膜22へのイオン注入後の熱処理条件と同一である。
【0039】
図4(F)に示すように、ビアホール32Sの周囲に、低誘電率領域33が形成される。低誘電率領域33と、その周囲の高誘電率の領域との境界にも、第1層目の低誘電率領域23の場合と同様に、誘電率が徐々に変化する領域が形成される。
【0040】
第2層目の誘電体膜32の上に、厚さ100nmのPt膜を形成する。このPt膜をパターニングすることにより、上側電極40を残す。上側電極40を覆うように、ポリイミドからなる厚さ5〜10μmの保護膜50を形成する。保護膜50に、ビアホール50V、50S、及び50Gを形成する。保護膜50、ビアホール50V、50S、及び50Gは、例えば、感光性ポリイミド原料のスピンコート、露光、現像、ベーキングを行うことにより形成される。
【0041】
図2に示したように、ビアホール内を埋め込む導電性ビア51V、51S、51G、及びこれらのビアに連続するパッド6V、6S、6Gを形成する。これらの導電性ビア及びパッドは、Ptで形成される。導電性ビア51V、51S、51Gの埋め込みと、パッド6V、6S、6Gを形成するPt膜の堆積とは、別工程で行ってもよいし、同一工程で行ってもよい。
【0042】
図2に示した信号用ビア11S及び51Sの周囲に、誘電体膜22及び32の材料とは別の低誘電率の材料からなる部材を配置する方法では、製造工程が複雑になり、歩留まり低下が懸念される。上述の製造方法では、図3(C)及び図4(E)に示したイオン注入により、誘電体膜22及び32の一部に低誘電率領域23及び33が形成される。このため、比較的容易に低誘電率領域23及び33を形成することができる。
【0043】
上記実施例では、BSTからなる誘電体膜22及び32に、TiイオンとOイオンとを注入して、グレインバウンダリにTiOxを成長させたが、その他の酸化物を形成する元素を注入してもよい。例えば、SiとOとを注入してもよい。このとき、例えば、Siイオンの加速エネルギを60keV、ドーズ量を1×1017cm-2とし、Oイオンの加速エネルギを35keV、ドーズ量を2×1017cm-2とすればよい。また、イオン注入後の熱処理は、例えば、1気圧の酸素雰囲気中で、650℃で30分間行えばよい。この熱処理により、BSTのグレインバウンダリにSiO2が成長し、イオン注入された部分の誘電率が低下する。
【0044】
また、誘電体膜22及び32に、Mnをイオン注入してもよい。Mnの注入後、熱処理を行うと、注入されたMnがTiと置換され、アクセプタとして作用する。これにより、Mnの注入された領域の誘電率が低下する。Mnイオンは、例えば、10keV、50keV、100keV、150keV、及び200keVの複数の加速エネルギで注入することが好ましい。また、ドーズ量が、例えば、全体で1×1017cm-2となるように、各加速エネルギにおけるイオン注入条件が設定される。
【0045】
上記実施例では、ベース基板10の母体として、シリコン基板10Aを用いたが、シリコン以外の半導体基板を用いてもよい。例えば、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)を用いてもよいし、III/V族化合物半導体を用いてもよい。III/V族化合物半導体の例として、GaAs、InAs、InP等が挙げられる。
【0046】
上記実施例では、図2に示した下側電極20の密着層としてTiO2膜20Aを用いたが、Pt膜の密着性を高める他の材料からなる膜を用いてもよい。密着層の材料として、例えば、貴金属、貴金属同士の合金、貴金属と他の金属との合金、導電性の貴金属酸化物、導電性金属酸化物、導電性金属窒化物等を用いることができる。また、絶縁性金属酸化物や絶縁性金属窒化物を用いることも可能である。絶縁性材料を用いる場合には、図2に示したPt膜20Bと電源用ビア11Vとが接触するように、密着層の、電源用ビア11Vに対応する領域に開口を形成しておく必要がある。さらに、これらの材料からなる層を積層して密着層としてもよい。これらの材料として、TiO2以外に、Ir、Zr、Ti、IrOx、PtOx、ZrOx、TiN、TiAlN、TaN、TaSiN等が挙げられる。
【0047】
上記実施例では、図2に示した下側電極20の一部、中間電極30、及び上側電極40にPtを用いたが、他の導電性材料を用いてもよい。例えば、遷移金属、貴金属、貴金属同士の合金、貴金属とその他の金属との合金、導電性貴金属酸化物等を用いることができる。さらに、これらの材料からなる層を積層した構造としてもよい。これらの材料の例として、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Re、Os、PtOx、IrOx、RuOx、Au、Ag、Cu等が挙げられる。
【0048】
上記実施例では、図2に示した誘電体膜22及び32の材料として、BSTを用いたが、その他の一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造の高誘電率材料を用いてもよい。ここで、Aは、1価乃至3価の陽イオンとなる元素である。また、Bは、酸性酸化物を構成する金属元素であり、例としてTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Cu、Ag、Au等が挙げられる。一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造の高誘電率材料の例として、BST以外にPbTiO3、Pb(Zr,Ti)O3、Pb(Mg,Nb)O3等が挙げられる。
【0049】
上記実施例では、BSTに過剰なTiとOとをイオン注入して低誘電率領域23及び33を形成したが、不純物を注入して誘電率を低下させることも可能である。例えば、ABO3構造のサイトAの原子を置き換えてドナーとなるNa、K、Rb、Csを注入してもよい。また、不純物としてYを注入してもよい。Yは、サイトAの原子半径がサイトBの原子半径よりも小さいとき、サイトAの原子を置き換えてドナーとなり、サイトAの原子半径がサイトBの原子半径よりも大きいとき、サイトBの原子を置き換えてアクセプタとなる。その外に、サイトAの原子を置き換えてドナーとなるLa、サイトBの原子を置き換えてドナーとなるNb、サイトBの原子を置き換えてアクセプタとなるMn、Fe、Al、Gaを注入してもよい。また、複数種の不純物を注入してもよい。
【0050】
その他の高誘電率材料として、一般式A22x(xは6または7)で表されるパイロクロア構造の化合物を用いることもできる。このような化合物の例として、Pb2(Zr,Ti)27、Pb2(Mg,Nb)27等が挙げられる。
【0051】
さらに、その他の高誘電率材料として、銅ベースの酸化物材料(例えばBa0.9Nd0.1CuO2)、タングステンブロンズ構造の酸化物材料(例えばSr0.6Ba0.4Nb26)、層状構造を持つビスマスタンタレート(例えばSrBi2Ta29)、層状構造を持つビスマスナイオベート(例えばSr0.76Bi0.24Nb29)、層状構造を持つビスマスタイタネート(例えばBi4Ti312)等を用いてもよい。
【0052】
これらの高誘電率材料に、構成元素のイオンを注入してロングレンジオーダの結晶性を崩すことによって、誘電率を低下させることができる。
【0053】
上記実施例では、BSTからなる誘電体膜22及び32にイオン注入した後に、熱処理を行って、微結晶粒の界面(グレインバウンダリ)にTiOxを成長させたが、主として結晶性を崩すことによって誘電率を低下させる場合には、この熱処理は不要である。また、BSTの微結晶粒の界面にTiOxを成長させる場合には、誘電率低下の十分な効果を得るために、熱処理温度を700〜800℃とすることが好ましい。
【0054】
また、上記実施例では、図2に示したように、電源用ビア11Vに接続されたデカップリングキャパシタの電極として、下側電極20と上側電極40との2層としたが、いずれか一方のみの1層構造としてもよい。また、接地用ビア11Gに接続されたデカップリングキャパシタの電極を複数層とし、電源用ビア11Vに接続された電極を3層以上としてもよい。
【0055】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高誘電率の誘電体膜の一部にイオンを注入することにより、イオンの注入された部分の誘電率を低下させる。キャパシタインターポーザの信号用ビアの周囲の誘電率を低下させると、寄生容量に起因する信号伝搬遅延を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるキャパシタ内蔵回路基板を用いた電子回路装置の側面図である。
【図2】本発明の実施例によるキャパシタ内蔵回路基板の断面図である。
【図3】本発明の実施例によるキャパシタ内蔵回路基板の製造方法を説明するための基板の断面図(その1)である。
【図4】本発明の実施例によるキャパシタ内蔵回路基板の製造方法を説明するための基板の断面図(その2)である。
【符号の説明】
1 実装基板
2、4、6、8 パッド
3 中間基板
5、9 バンプ
7 LSIチップ
10 ベース基板
11V、51V 電源用ビア
11G、51G 接地用ビア
11S、51S 信号用ビア
20 下側電極
22 第1層目の誘電体膜
22V、22S、22G ビア
30 中間電極
32 第2層目の誘電体膜
32V、32S、32G ビア
40 上側電極
50 保護膜
60、65 レジストマスク

Claims (9)

  1. 上面と底面とが画定され、誘電体材料で形成された誘電体層と、
    各々が、前記誘電体層の上面から、該誘電体層内を経由し、該誘電体層の底面まで至り、導電性材料で形成された第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、前記第1の接続部材に接続された第1の電極と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、該誘電体層の少なくとも一部を挟み、前記第1の電極とともにキャパシタを構成し、前記第2の接続部材に接続された第2の電極と
    を有し、
    前記誘電体層のうち、前記第3の接続部材に接する部分の誘電率が、他の部分の誘電率よりも低い低誘電率領域とされており、
    前記低誘電率領域と、その他の領域との境界部分の誘電率が、前記第3の接続部材に近づくに従って徐々に低くなっているキャパシタ内蔵回路基板。
  2. さらに、前記誘電体層の底面に接するベース基板と、
    前記ベース基板内を、その厚さ方向に貫通し、前記第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材にそれぞれ接続された複数の導電性ビアと
    を有する請求項に記載のキャパシタ内蔵回路基板。
  3. 上面と底面とが画定され、誘電体材料で形成された誘電体層と、
    各々が、前記誘電体層の上面から、該誘電体層内を経由し、該誘電体層の底面まで至り、導電性材料で形成された第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、前記第1の接続部材に接続された第1の電極と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、該誘電体層の少なくとも一部を挟み、前記第1の電極とともにキャパシタを構成し、前記第2の接続部材に接続された第2の電極と
    を有し、
    前記誘電体層のうち、前記第3の接続部材に接する部分の誘電率が、他の部分の誘電率よりも低い低誘電率領域とされており、
    前記低誘電率領域が、前記誘電体層の結晶性を崩すことによって得られた領域であるキャパシタ内蔵回路基板。
  4. 上面と底面とが画定され、誘電体材料で形成された誘電体層と、
    各々が、前記誘電体層の上面から、該誘電体層内を経由し、該誘電体層の底面まで至り、導電性材料で形成された第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、前記第1の接続部材に接続された第1の電極と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、該誘電体層の少なくとも一部を挟み、前記第1の電極とともにキャパシタを構成し、前記第2の接続部材に接続された第2の電極と
    を有し、
    前記誘電体層のうち、前記第3の接続部材に接する部分の誘電率が、他の部分の誘電率よりも低い低誘電率領域とされており、
    前記誘電体層が、誘電体材料からなる多数の微結晶粒を含み、前記低誘電率領域においては、微結晶粒の界面に酸化物が成長しているキャパシタ内蔵回路基板。
  5. 上面と底面とが画定され、誘電体材料で形成された誘電体層と、
    各々が、前記誘電体層の上面から、該誘電体層内を経由し、該誘電体層の底面まで至り、導電性材料で形成された第1の接続部材、第2の接続部材、及び第3の接続部材と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、前記第1の接続部材に接続された第1の電極と、
    前記誘電体層の上面、底面、及び内部のいずれかに配置され、該誘電体層の少なくとも一部を挟み、前記第1の電極とともにキャパシタを構成し、前記第2の接続部材に接続された第2の電極と
    を有し、
    前記誘電体層のうち、前記第3の接続部材に接する部分の誘電率が、他の部分の誘電率よりも低い低誘電率領域とされており、
    前記誘電体層が、一般式ABO で表されるペロブスカイト構造の酸化物であり、前記低誘電率領域においては、サイトAまたはサイトBの一部の原子が、不純物原子によって置換されているキャパシタ内蔵回路基板。
  6. (a)厚さ方向に貫通する第1の導電性ビア、第2の導電性ビア、及び第3の導電性ビアが形成されたベース基板を準備する工程と、
    (b)前記ベース基板の表面上に、前記第1の導電性ビアに接続され、前記第2及び第3の導電性ビアには重ならない第1の電極を形成する工程と、
    (c)前記第1の電極を覆うように、誘電体材料からなる誘電体膜を形成する工程と、
    (d)前記誘電体膜のうち、前記第3の導電性ビアの周囲の領域に、イオン注入を行うことにより、イオン注入された領域の誘電率を、他の領域の誘電率よりも低下させる工程と、
    (e)前記誘電体膜の上に、該誘電体膜を挟んで前記第1の電極に対向し、かつ前記第2の導電性ビアに接続された第2の電極を形成する工程と、
    (f)前記誘電体膜及び前記第2の電極の上に、絶縁性の保護膜を形成する工程と、
    (g)前記保護膜を、その厚さ方向に貫通し、それぞれ前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記第3の導電性ビアに電気的に接続された第4の導電性ビア、第5の導電性ビア、及び第6の導電性ビアを形成する工程と
    を有するキャパシタ内蔵回路基板の製造方法。
  7. 前記工程(d)において、前記誘電体膜にイオン注入し、該誘電体膜の結晶性を崩すことによって、イオン注入された領域の誘電率を低下させる請求項に記載のキャパシタ内蔵回路基板の製造方法。
  8. 前記工程(d)において、前記誘電体膜に、酸素と反応して酸化物を形成する元素及び酸素をイオン注入し、イオン注入後、熱処理を行って、該誘電体膜を構成する微結晶粒の界面に、イオン注入された元素の酸化物を成長させる請求項に記載のキャパシタ内蔵回路基板の製造方法。
  9. 前記誘電体層が、一般式ABOで表されるペロブスカイト構造の酸化物であり、前記工程(d)において、サイトAまたはサイトBの一部の原子を置換する不純物元素イオンを注入し、イオン注入後、熱処理を行って、サイトAまたはサイトBの一部の原子を、イオン注入された原子で置換する請求項に記載のキャパシタ内蔵回路基板の製造方法。
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