JP4770628B2 - キャパシタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明において使用される基板10として、その基板の表面が平滑で、誘電体焼成温度以上の耐熱性、耐酸化性を有する基板が予め準備される。具体的には、600〜1000℃の焼成工程においても、その表面性が変化することのない基板である。
図1(A)に示されるように、準備された基板10の片面に貴金属層20を形成するための貴金属層形成工程が行なわれる。
次いで、図1(B)に示されるように、貴金属層20の上に誘電体層30を形成するための誘電体層形成工程が行なわれる。
本発明の誘電体層は形成された直後、すなわち、狭義の誘電体層形成工程直後は、ペロブスカイト型セラミックスのような高い誘電率、具体的には容量密度、1μF/cm2以上、を有してはいない。これは結晶化が不十分であったり、有機物を含有する前駆体状態だからである。本願発明における誘電体層形成工程とは、狭義の誘電体層形成工程に加えて、その後、600〜1000℃での焼成を行い高誘電率材料とする焼成工程を含む高誘電率層形成工程の全体を示す。すなわち、ペロブスカイト型セラミックス誘電体とは、形成後、600〜1000℃で焼成された高誘電率材料を示す。焼成雰囲気は、大気中や純酸素中等の酸素中雰囲気が好ましいが、焼成前段階で十分に酸素を含有する誘電体層の場合には、真空中、窒素中であっても差し支えない。
次いで、図1(C)に示されるように、誘電体層30の上に金属箔40を形成するための金属箔形成工程が行なわれる。
次いで、図1(D)に示されるように、貴金属層20と誘電体層30との界面20a,30aで分離するための分離工程が行なわれる。この分離工程によって、(基板10/貴金属層20)の一体化物と、その上に形成されていた一体化構造体(誘電体層30/金属箔40の積層体)が2つに分離される。
次いで、図1(E)に示されるように、分離工程によって分離された一体化構造体(誘電体層30/金属箔40の積層体)の誘電体層30の上に電極層50を形成するための電極層形成工程が行なわれる。すなわち、誘電体層30の金属箔40が形成された第一の面とは反対側の第二の面に、電極層50が形成される。
また、本願発明において、金属箔40および電極層50の全てまたは主たる部分を共にCuから構成することによって、双方のパターニングを誘電体層にダメージを与えることなく同時にすることができる。すなわち、双方それぞれに所望のパターニングでマスク処理を施し過硫酸アンモニウム溶液でエッチングすることで、金属箔40および電極層50の両面が同時にパターニングされる。過硫酸アンモニウム溶液は、ニッケルや鉄のエッチャント(例えば、硫酸、塩化鉄溶液)等と異なり、誘電体層30にダメージを与えることも無い。このように、同時に金属箔40および電極層50の両面処理可能なことから、安価にパターニングすることができる。なお、同時両面エッチングの場合には、金属箔40および電極層50は、ほぼ同じ厚さが好ましい。
熱酸化膜付きシリコンウエハ(6インチ径)を基板10として用いた。
最初に、スパッタ法により、5nmのTiOx(酸化チタン)を密着層として形成し、大気中で900℃、1時間のプレアニール処理を行った。この上に、50nmのPt(白金)を、貴金属層20として形成した。さらに大気中で900℃、1時間の再プレアニール処理を行った。
製造に要するコストは、誘電体層30の成膜、銅スパッタ(銅金属箔40の一部、および電極層50の一部)、銅めっき(銅金属箔40の一部、および電極層50の一部)、およびパターニングに要する費用のみであり、安価であった。
上記実施例1における、5nmのTiOx(酸化チタン)密着層を用いなかった。この密着層を用いない代わりに、Pt貴金属層20をスパッタ成膜する前に密着性を高めるための処理を行なった。すなわち、Pt貴金属層20をスパッタ成膜する前に、同一真空室内でアルゴン雰囲気下、400Wの出力にて5分間の逆スパッタを行ない基板の表面処理を行なった。この後、直ちに、出力400WにてPt貴金属層20を成膜した。
実施例1とほぼ同様であるが、誘電体層30の上にスパッタにて1μmのNi層を形成後、このスパッタNi層を陰極として電気めっき法により、電気めっき法により、26μmの金属銅箔を形成した。また、分離後、「BT/Cu金属箔」のBT側に、スパッタにて1μmのNi層を形成後、このスパッタNi層を陰極として電気めっき法により、7μmの銅電極を形成した。
20…貴金属層
30…誘電体層
40…金属箔
50…電極層
Claims (10)
- 基板の片面に貴金属層を形成する貴金属層形成工程と、
前記貴金属層上に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層上に10μm以上の厚さの金属箔を形成する金属箔形成工程と、
前記貴金属層と誘電体層の界面で分離する分離工程と、
前記分離工程によって分離された前記誘電体層の前記金属箔が形成された第一の面とは反対側の第二の面に、電極層を形成する電極層形成工程と、
を含み、
前記分離工程は、金属箔形成工程により形成された金属箔の外周部を除去して行なわれることを特徴とするキャパシタの製造方法。 - 前記分離工程においては、前記金属箔と前記誘電体層との一体化物が、前記基板の上に形成された前記貴金属層から分離される請求項1に記載のキャパシタの製造方法。
- 前記基板が熱酸化膜付きシリコンウエハであり、前記貴金属層がPtであり、
前記分離工程における分離界面が、前記Ptからなる貴金属層と誘電体層の界面である請求項1または請求項2に記載のキャパシタの製造方法。 - 前記基板と前記貴金属層の間に密着層としての酸化チタンまたは酸化タンタルが介在される請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 製造対象となるキャパシタが、前記電極層、前記誘電体層、および前記金属箔の積層体構造を有する請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 前記誘電体層がペロブスカイト型セラミックスである請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 前記電極層および前記金属箔が、Cuである請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 前記誘電体層形成工程において、誘電体層の焼成が行なわれ、しかる後、前記金属箔形成工程、前記分離工程、前記電極層形成工程が順次行なわれる請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 前記誘電体層形成工程における誘電体層の形成がゾルゲル法またはMOD法で行なわれる請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
- 前記貴金属層形成工程における貴金属層の形成はスパッタ法にて行なわれ、当該スパッタ法の前に逆スパッタが行われる請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
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