キャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法
【課題】キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を調整することのできるキャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法を提供すること
【解決手段】本発明の第１の態様にかかるキャパシタ１は、基板１０１上に形成された下部電極１０２と、下部電極１０２上に形成された第１絶縁膜１０３と、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２と対向配置され、下部電極１０２上に電極開口部１０６を有する上部電極１０４と、電極開口部１０６内に設けられた第２絶縁膜１０５と、を備え、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４は、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きいものである。
【解決手段】本発明の第１の態様にかかるキャパシタ１は、基板１０１上に形成された下部電極１０２と、下部電極１０２上に形成された第１絶縁膜１０３と、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２と対向配置され、下部電極１０２上に電極開口部１０６を有する上部電極１０４と、電極開口部１０６内に設けられた第２絶縁膜１０５と、を備え、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４は、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きいものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化や高機能化を図るため、受動部品の高密度実装に対する市場の要求が高まっている。このような要求に応えるために様々な技術開発が進められている。
【０００３】
高周波回路やアナログ回路に利用される多層配線基板では、数ｐＦ程度の小容量で高精度なキャパシタが用いられている。従来、ＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシックＩＣ）などの回路では、回路と接続される複数のキャパシタを回路外部に設けることで、キャパシタの容量値、ならびに回路の調整が行われてきた。この従来の回路は、キャパシタが回路外部に形成されるので、回路の占有面積が大きくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、近年では、回路を構成する他の薄膜キャパシタや薄膜抵抗の層間絶縁膜、あるいは多層配線基板を構成する層間絶縁膜を、容量絶縁体（誘電体）としてキャパシタを形成することが行われている。この方法によれば、多層配線基板における多層配線化と同じ製造工程でキャパシタを設けることができ、また、回路の小型化が可能である。
【０００５】
このようなキャパシタでは、電極の面積ばらつき及び容量絶縁体の膜厚ばらつきが、キャパシタの容量値ばらつきの支配的な要因となる。高精度のキャパシタを得るために、例えば特許文献１〜４にはキャパシタの容量値を調整することを可能にした技術が開示されている。
【０００６】
特許文献１には、基板上に設けた第１のキャパシタと、第１のキャパシタより容量が小さく、基板の一部を容量絶縁体とした第２のキャパシタとを形成し、これらの組み合わせによりキャパシタ全体の容量値を調整する方法が開示されている。特許文献１では、第２のキャパシタの表面電極の縁部をレーザービームでトリミングすることにより、キャパシタ全体の容量値をさらに微調整することができる。
【０００７】
特許文献２には、レーザートリミングによりキャパシタ上部電極の面積を減少させて、キャパシタ容量値を調整する方法が開示されている。特許文献２では、必要とされる容量値よりも大きな容量となるように予めキャパシタ全体を大きく形成しておき、その後、容量値をモニターしながらキャパシタ上部電極にレーザーを照射、走査する。これにより、上部電極が加工除去され、キャパシタ容量値を調整できる。
【０００８】
特許文献３には、キャパシタ上部電極を予め面積が決定された所定の形状に１回または複数回トリミング加工することにより、下部電極との間の対向面積を減少させて容量値を調整する方法が開示されている。トリミング加工の回数に応じて上部電極の面積を減少することができ、加工中に容量値の測定を行うことなくキャパシタの容量値を調整できる。
【０００９】
特許文献４には、キャパシタ製造工程中に下部電極と抵抗体層との間の容量値を測定し、その測定結果に応じて上部電極の位置をずらして形成し、キャパシタ容量値を調整する方法が開示されている。上部電極の位置を調整して形成することで、下部電極と対向する対向面積を増減させることができる。
【特許文献１】特開平１０−０９８２４５号公報
【特許文献２】特開平０８−１６２３６９号公報
【特許文献３】特開２０００−３４０４５４号公報
【特許文献４】特開２００４−３０３７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３では、上部電極をレーザー照射によりトリミング加工することで、下部電極との対向面積を減少させて容量の調整を行っているため、容量値を減少させる方向にしか調整することができない。また、あらかじめ容量を所望とする値よりも大きく形成しておく必要があるため、キャパシタ面積が増大してしまう。さらに、レーザー照射では微細なトリミング加工ができないので、上部電極の膜厚がばらついて薄くなっている箇所では容量絶縁体にダメージを与えてしまうことがある。
【００１１】
一方、特許文献４は、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。しかしながら、特許文献４では、上部電極の位置をずらして配置して下部電極との対向面積を増減させている。そのため、下部電極と対向しない不要な上部電極を形成することとなり、キャパシタ面積が増大してしまうという問題がある。また、キャパシタを製造した後、仮に検査工程において容量値が所望とする値となっていなかったことが判明したとしても、この時点では調整することができない。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を調整することのできるキャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法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】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかるキャパシタは、基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極と、前記電極開口部内に設けられた第２の絶縁膜と、を備え、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極は、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極よりも面積が大きいものである。
【００１４】
本発明の第２の態様にかかるキャパシタの製造方法は、基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極を、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極が、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極より面積が大きくなるように形成し、前記電極開口部内に第２の絶縁膜を形成してキャパシタ容量値を調整するものである。
【００１５】
本発明の第３の態様にかかるキャパシタの製造方法は、基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に、表面に島状の凸部を有する絶縁膜を形成し、前記凸部の外側の領域に、前記凸部の高さより薄い第２の電極を形成して、前記絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、電極開口部を有する第２の電極を形成し、前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を調整することのできるキャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。
【００１８】
実施の形態１．
初めに、実施の形態１に係るキャパシタ１について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るキャパシタ１の上面図である。図２は、図１のII−II断面図である。図２では、実施の形態１に係るキャパシタ１の断面構造を部分的に示している。
【００１９】
図１及び図２において、基板１０１上に下部電極１０２が形成されている。基板１０１は、ガラス、セラミックス、プリント基板等の絶縁性基板からなる。また、基板１０１は、無機絶縁体や樹脂絶縁体等の絶縁膜が基板１０１と下部電極１０２との間に形成されていれば、シリコン基板、Ｃｕ基板、ステンレス基板（ＳＵＳ基板）等の導電性基板であってもよい。ここでは、例えば、０．５ｍｍ厚のシリコン基板からなる基板１０１の上に、図示しない膜厚０．２μｍのシリコン酸化膜を介して、下部電極１０２が形成されている。
【００２０】
下部電極１０２は、導電性膜からなり、例えばＣｕ、Ａｇなどを含む導電性膜によって形成されている。下部電極１０２の膜厚は、後述する第１絶縁膜１０３と同程度の膜厚とし、具体的には数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。このように下部電極１０２を厚膜とすることで、下部電極１０２を多層配線基板の配線層として利用することができ、このときの配線抵抗値を低減することができる。図示していないが、ここでは、下部電極１０２として、例えば膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜、及び膜厚１０μｍのＣｕめっき層がこの順で積層された積層膜が形成されている。このＴｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために設けられた密着層である。そのため、Ｔｉ膜の代わりに、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜が形成されていてもよい。
【００２１】
下部電極１０２の上には、第１絶縁膜１０３が形成されている。第１絶縁膜１０３は、数μｍから２０μｍ程度の膜厚を有し、図２では下部電極１０２を覆うように設けられている。第１絶縁膜１０３は、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれであってもよいが、キャパシタ１の容量絶縁体とするには、膜厚を厚く形成できる樹脂絶縁体であるが好ましい。ここでは、第１絶縁膜１０３として、例えば膜厚約１０μｍのポリイミド樹脂が形成されている。
【００２２】
第１絶縁膜１０３の上には、上部電極１０４が形成されている。上部電極１０４は、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２と対向配置されている。そして、下部電極１０２と重複する領域の上部電極１０４には、上部電極１０４を貫通する電極開口部１０６が設けられている。電極開口部１０６には、上部電極１０４が形成されていない。すなわち、上部電極１０４は、下部電極１０２上に電極開口部１０６を有している。
【００２３】
上部電極１０４は、導電性膜からなり、例えばＣｕ、Ａｇなどを含む導電性膜によって形成されている。上部電極１０４の膜厚は、第１絶縁膜１０３と同程度の膜厚とし、具体的には数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。このように上部電極１０４を厚膜とすることで、上部電極１０４を多層配線基板の配線層として利用することができ、このときの配線抵抗値を低減することができる。図示していないが、ここでは、上部電極１０４として、例えば膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜、及び膜厚１０μｍのＣｕめっき層がこの順で積層された積層膜が形成されている。このＴｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために設けられた密着層である。そのため、Ｔｉ膜の代わりに、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜が形成されていてもよい。
【００２４】
さらに、第２絶縁膜１０５がこの電極開口部１０６内に設けられている。第２絶縁膜１０５は、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれの絶縁膜であってもよい。また、第２絶縁膜１０５は、高誘電率材料の無機酸化物を含有する樹脂であってもよい。第２絶縁膜は、第１絶縁膜１０３より大きい比誘電率を有する絶縁膜であることが好ましいが、同等以下の比誘電率を有する絶縁膜でもよい。すなわち、第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜であってもよく、また、第１絶縁膜１０３と異なる比誘電率を有する別の絶縁膜でもよい。ここでは、例えば、第２絶縁膜１０５として、第１絶縁膜１０３で用いたポリイミド樹脂より比誘電率の高いエポキシ樹脂が、電極開口部１０６を覆うように形成されている。この第２絶縁膜１０５の詳細については、後述する。
【００２５】
なお、上部電極１０４に形成される電極開口部１０６の個数は、１つであってもよいが、図１及び図２に示すように複数であってもよい。この場合、第２絶縁膜１０５は、複数の電極開口部１０６のうち、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６に設けられている。
【００２６】
ここで、本実施の形態に係るキャパシタ１の容量について以下に説明する。このような構成のキャパシタ１に電圧が印加されると、上部電極１０４と下部電極１０２との間で、電荷が発生する。
【００２７】
具体的には、例えば上部電極１０４がキャパシタの＋側、下部電極１０２が−側の場合、電極開口部１０６を除く領域では、図２の電気力線１１１に示すように、上部電極１０４の下面から下部電極１０２の上面へと向かう電場が作られる。よって、電極開口部１０６を除く領域では、上部電極１０４の下側の面（下面）と、下部電極１０２の上側の面（上面）との間で、電荷が発生する。ここでは、上部電極１０４の下面と下部電極１０２の上面との間に設けられている第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。
【００２８】
一方、電極開口部１０６の設けられた領域では、図２の電気力線１１２に示すように、上部電極１０４の側面から電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面へと向かう電場が作られる。よって、電極開口部１０６設けられた領域では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間で、電荷が発生する。ここでは、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている絶縁体が容量絶縁体となる。
【００２９】
すなわち、第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、空気（大気）１１３及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。一方、第２絶縁膜１０５が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第２絶縁膜１０５及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、単位面積当たりの容量は、第２絶縁膜１０５が空気より比誘電率が高い場合、第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６より大きい値となる。なお、空気１１３の比誘電率は、約１．０である。
【００３０】
このように、キャパシタ１には、電極開口部１０６を除く領域により発生する電荷と、電極開口部１０６の設けられた領域により発生する電荷とを合計した電荷が蓄積されることとなる。また、キャパシタ１全体の容量は、電極開口部１０６を除く領域における容量絶縁体の容量と、電極開口部１０６の設けられた領域における容量絶縁体の容量とを合計した値となる。
【００３１】
ここで、本実施の形態では、電極開口部１０６は、側面積が底面積よりも大きくなるように形成されている。換言すると、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように形成されている。すなわち、電極開口部１０６の設けられた領域において、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面は、それ以上の面積を有する上部電極１０４の側面との間で、電荷を蓄積することとなる。従って、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２を効果的に用いて、電荷を発生させることができる。すなわち、キャパシタ面積を増大させることを効果的に抑止できる。
【００３２】
上記のような条件を満たすために、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４の高さを十分高くしておく必要がある。すなわち、本実施の形態では、電極開口部１０６の側面となる部分が上部電極１０４の端面によって構成されているので、上部電極１０４を十分厚い膜厚にしておく必要がある。具体的には、上部電極１０４の膜厚は、前述したように、第１絶縁膜と同程度の膜厚である数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。あるいは、換言するならば、上部電極１０４の膜厚に対して、上記条件を満たすために十分小さい電極開口部１０６を設ける必要がある。
【００３３】
なお、図１では、円形の形状を有する電極開口部１０６と、直線と曲線を組み合わせたトラック形状の電極開口部１０６とが上部電極１０４に形成されているが、これに限定されるものではない。電極開口部１０６の形状及び寸法は、電極開口部１０６の側面積が底面積よりも大きくなるように形成される範囲内であれば、適宜設定することができる。例えば、矩形、スリット状、楕円形、その他様々な形状でもよい。また、上部電極１０４に電極開口部１０６を複数設ける場合、電極開口部１０６の寸法や形状は１つの種類に限らず、２つ以上の種類であってもよい。
【００３４】
次に、本実施の形態におけるキャパシタ１の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係るキャパシタ１の製造工程を示した断面図である。図３は、図２と同様、図１のII−II断面に相当する断面図を示している。
【００３５】
まず初めに、図３（ａ）に示す基板１０１の上に、下部電極１０２を形成する。基板１０１として、ガラス、セラミックス、プリント基板等の絶縁性基板を用いることができる。また、基板１０１の上面に無機絶縁体や樹脂絶縁体等の図示しない絶縁膜を形成して、下部電極１０２との絶縁を確保すれば、基板１０１にシリコン基板、Ｃｕ基板、ステンレス基板（ＳＵＳ基板）等の導電性基板を用いることが可能である。ここでは、例えば、表面に図示しない膜厚０．２μｍのシリコン酸化膜が形成された、０．５ｍｍ厚のシリコン基板を基板１０１として用いる。下部電極１０２は、めっき法、印刷法などを用いて形成することができるが、以下ではめっき法を用いる場合について例示的に説明をする。
【００３６】
この基板１０１をＤＣスパッタ装置内に導入し、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる図示しないめっきシード層が基板１０１全面に形成される。なお、Ｔｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために形成している。そのため、Ｔｉ膜に代えて、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜を形成してもよい。
【００３７】
次に、このめっきシード層の上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。具体的には、めっきシード層上にフォトレジストを略全面に塗布した後、露光、現像を行って、所望の形状のレジストパターンを形成する。これにより、下部電極１０２を形成しない領域を覆うレジストパターンが形成される。下部電極１０２を形成する領域のめっきシード層は、このレジストパターンに覆われず露出する。
【００３８】
続いて、めっきシード層を給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層の上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層を形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層を形成する。これにより、下部電極１０２を形成する領域のめっきシード層の上に、図示しないＣｕめっき層が積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層から露出しためっきシード層を化学エッチング法等により除去すると、図３（ｂ）に示すような下部電極１０２が形成される。
【００３９】
この下部電極１０２上に、第１絶縁膜１０３を形成する。第１絶縁膜１０３として、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれを用いてもよいが、キャパシタ１の容量絶縁体とするには、膜厚数μｍから２０μｍ程度の厚膜に形成できる樹脂絶縁体を用いる方が好ましい。例えば、第１絶縁膜１０３として、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第１絶縁膜１０３をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、所望のパターンの第１絶縁膜１０３を、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図３（ｃ）では、第１絶縁膜１０３を基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００４０】
次に、第１絶縁膜１０３の上に上部電極１０４を形成する。以下にめっき法を用いて上部電極１０４を形成する場合について例示的に説明する。酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、下部電極１０２の形成と同様にＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる図示しないめっきシード層が基板１０１全面に形成される。なお、Ｔｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために形成している。そのため、Ｔｉ膜に限ることなく、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜を形成して密着性を高めてもよい。
【００４１】
次に、このめっきシード層の上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。ここでは、上部電極１０４を形成しない領域を覆うレジストパターンを形成する。すなわち、上部電極１０４となる領域の外側、及び電極開口部１０６となる領域にレジストパターンを形成する。このとき、電極開口部１０６となる領域に形成するレジストパターンの大きさは、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４の面積より小さくなるような、寸法及び形状にしておく。上部電極１０４を形成する領域のめっきシード層は、このレジストパターンに覆われず露出する。
【００４２】
続いて、めっきシード層を給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層の上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層を形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層を形成する。これにより、上部電極１０４を形成する領域のめっきシード層の上に、図示しないＣｕめっき層が積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層から露出しためっきシード層を化学エッチング法等により除去すると、図３（ｄ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００４３】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置されたキャパシタが形成される。なお、図３（ｄ）に示すように、この時点では、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５は形成されていない。
【００４４】
次に、検査工程において、図３（ｄ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。例えば、第２絶縁膜１０５としてエポキシ樹脂を電極開口部１０６内に形成した後、窒素雰囲気中で加熱保持して、第２絶縁膜１０５を硬化させる。空気より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域では、前述したように、第２絶縁膜１０５を形成する前よりも容量値が増加する。従って、キャパシタ１全体の容量値が増加する。すなわち、本実施の形態は、製造したキャパシタが所望する値より小さい容量値を有している場合にキャパシタ容量値を調整する方法として好適である。
【００４５】
例えば、検査工程においてキャパシタ容量を測定したところ、設計容量値の４．７ｐＦに対して小さい容量の４．０ｐＦが得られたとする。そこで、実施の形態１の方法を採用し、第２絶縁膜１０５として第１絶縁膜１０３に用いたポリイミド樹脂の比誘電率３．２より大きい比誘電率３．７を有するエポキシ樹脂を選択する。そして、図１及び図２のように複数の電極開口部１０６のうちの１つに第２絶縁膜１０５を充填するように形成する。再度容量値を測定したところ、設計容量値通りの容量が得られたことが確認された。
【００４６】
第２絶縁膜１０５には、無機絶縁体や樹脂絶縁体の絶縁膜を用いることができる。あるいは高誘電率材料の無機酸化物を含有する樹脂などを第２絶縁膜１０５として用いてもよい。特に、第２絶縁膜１０５として、第１絶縁膜１０３より比誘電率の大きい絶縁膜を用いると、容量値の増加量が大きくなるので、より効果的にキャパシタ容量値の調整が可能となる。但し、第２絶縁膜１０５の比誘電率が、第１絶縁膜１０３の比誘電率と同等以下の場合でも、空気の比誘電率より大きければ、キャパシタ容量値を増加の方向に調整できる。
【００４７】
そして、キャパシタ容量値を所望とする値にマッチングさせる方法として様々な方法が考えられるが、例えば、所望する容量値と測定結果との差分に基づいて、異なる値の比誘電率を有する複数種の材料から、第２絶縁膜１０５に用いる材料を適宜選択してもよい。また、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６を形成した場合には、例えば、この差分に基づいて、第２絶縁膜１０５を設ける電極開口部１０６の個数を決定できる。従って、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６を形成しておくことが好ましい。このように、本実施の形態では、適宜、調整を可能とする範囲に幅を持たせることができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ１が完成する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、電極開口部１０６の側面となる前記上部電極１０４の表面と、上部電極１０４側の下部電極１０２の表面との成す角が９０°以下となるように、電極開口部１０６を形成する。特に、これらの成す角が９０°未満、かつ電極開口部１０６として機能する角度以上であることが好ましい。従って、図２の断面図において、電極開口部１０６が、その底面から頂面（上側の面）に向けて徐々に幅が小さくなる台形形状であることが好ましい。すなわち、電極開口部１０６における上部電極１０４の端面が逆テーパー形状となるように形成されることが好ましい。この場合、上部電極１０４の形成工程において、めっきシード層の上に設けるレジストパターンの端面をテーパー形状に形成しておくと、上部電極１０４の端面を逆テーパー形状にできる。これにより、電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間で発生する電荷が増加する。従って、容量値の増加量が大きくなるので、より効果的にキャパシタ容量値の調整できる。
【００４９】
また、本実施の形態では、図３（ｅ）及び図２に示すように、電極開口部１０６内を充填し、さらに電極開口部１０６を覆い被せるように第２絶縁膜１０５を形成する場合について例示的に説明をしたが、これに限定されるものではない。但し、電極開口部１０６内のスペースを効果的に利用する観点から、第２絶縁膜１０５が電極開口部１０６の高さのうち３割以上を充填していることが好ましい。これにより、電極開口部１０６内のスペースを効果的に容量値の増加に利用できるので、より効果的にキャパシタ容量値を調整できる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とを第１絶縁膜１０３を介して対向配置させる。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４を形成する。そして、キャパシタ容量値の測定結果が所望とする値より小さい場合には、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加方向に調整することができる。
【００５１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るキャパシタ２について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係るキャパシタ２の上面図である。図５は、図４のV−V断面図である。図５では、実施の形態２に係るキャパシタ２の断面構造を部分的に示している。実施の形態２では、第２絶縁膜１０５の形成場所が実施の形態１と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
図４及び図５において、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３に、第１絶縁膜１０３を貫通する絶縁膜開口部１１４が形成されている。絶縁膜開口部１０４には、第１絶縁膜１０３が形成されていない。そして、第２絶縁膜１０５は、上部電極１０４の電極開口部１０６内と、第１絶縁膜１０３の絶縁膜開口部１１４内とに、設けられている。なお、絶縁膜開口部１１４は、第２絶縁膜１０５が設けられる電極開口部１０６の下のみに形成されている。すなわち、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６が設けられている場合、第２絶縁膜１０５が設けられない電極開口部１０６の下には絶縁膜開口部１１４は形成されていない。
【００５３】
このような構成のキャパシタ２は、実施の形態１の図３（ｄ）に示すキャパシタの容量を測定した後、電極開口部１０６に露出した第１絶縁膜１０３を除去して絶縁膜開口部１１４を形成する。ここでは、例えば、酸素プラズマ等を用いて第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３の除去された絶縁膜開口部１１４と、上部電極１０４の電極開口部１０６内とに、第２絶縁膜１０５を形成すると、図５に示す構成となる。それ以外の工程については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
このとき、第１絶縁膜１０３より比誘電率の小さい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が減少する。従って、キャパシタ１全体の容量値を減少方向に調整できる。
【００５５】
例えば、検査工程においてキャパシタ容量を測定したところ、設計容量値の４．７ｐＦに対して大きい容量の５．０ｐＦが得られたとする。そこで、実施の形態２の方法を採用し、第２絶縁膜１０５として第１絶縁膜１０３に用いたポリイミド樹脂より小さい比誘電率を有するベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂を選択する。そして、図４及び図５のように複数の電極開口部１０６のうちの１つに第２絶縁膜１０５を形成する。再度容量値を測定したところ、設計容量値通りの容量が得られたことが確認された。
【００５６】
一方、第１絶縁膜より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が増加する。従って、キャパシタ１全体の容量値を増加方向に調整できる。すなわち、キャパシタ容量値の測定結果に応じて第２絶縁膜１０５を選択することにより、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ２が完成する。
【００５７】
上記の実施の形態２では、第１絶縁膜１０３を貫通する絶縁膜開口部１１４を形成する場合について例示的に説明をしたが、それに限定されるものではない。上部電極１０４の下に設けられた第１絶縁膜１０３より薄い膜厚を有する薄膜部を形成してもよい。従って、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３を除去して薄膜部又は絶縁膜開口部１１４を形成し、その除去部に第２絶縁膜１０５を形成すればよい。なお、第２絶縁膜１０５として、空気１１３を選択することも可能である。この場合、第１絶縁膜１０３を除去するのみで第２絶縁膜１０５が形成されることとなる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、キャパシタ容量値の測定結果に基づいて調整が必要な際には、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３を除去する。そして、この除去部と電極開口部１０６とに測定結果に基づいて選択された第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００５９】
実施の形態３．
実施の形態３に係るキャパシタ３について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、実施の形態３に係るキャパシタ３の上面図である。図７は、図６のVII−VII断面図である。図７では、実施の形態３に係るキャパシタ３の断面構造を部分的に示している。実施の形態３では、実施の形態１における第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６に、第１絶縁膜１０３が設けられている点で異なっていて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
図６及び図７に示すように、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３が、第２絶縁膜１０５の設けられていない電極開口部１０６にも設けられている。具体的には、第１絶縁膜１０３は、下層第１絶縁膜１０３ａの上に、上層第１絶縁膜１０３ｂが積層された積層構造となっている。下層第１絶縁膜１０３ａは、下部電極１０２の上全面に形成されている。この下層第１絶縁膜１０３ａの上に、電極開口部１０６を有する上部電極１０４が、下部電極１０２と対向配置されるように形成される。そして、上層第１絶縁膜１０３ｂは、第２絶縁膜１０５の設けられていない電極開口部１０６内に形成されている。すなわち、本実施の形態では、表面に島状の凸部（上層第１絶縁膜１０３ｂ）を有する第１絶縁膜１０３が形成されている。そして、上部電極１０４の電極開口部１０６内にこの凸部が設けられている。
【００６１】
第１絶縁膜１０３が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、第１絶縁膜１０３の設けられた領域における容量は、電極開口部１０６を除く領域と単位面積当たりでほぼ同程度となる。すなわち、単位面積当たりの容量は、電極開口部１０６と、電極開口部１０６の設けられていない部分とで略同じになる。一方、第２絶縁膜１０５が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第２絶縁膜１０５及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、単位面積当たりの容量は、第２絶縁膜１０５が第１絶縁膜１０３より比誘電率が高い場合、第１絶縁膜１０３が設けられている電極開口部１０６より大きい値となる。逆に、第２絶縁膜１０５が第１絶縁膜１０３より比誘電率が低い場合は、小さい値となる。
【００６２】
次に、本実施の形態におけるキャパシタ３の製造方法について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態３に係るキャパシタ３の製造工程を示した断面図である。図８は、図７と同様、図６のVII−VII断面に相当する断面図を示している。実施の形態３では、第１絶縁膜１０３の形成以降の工程が実施の形態１と異なっており、それより前の工程については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）において、実施の形態１と同様、基板１０１上に下部電極１０２を形成する。次に、本実施の形態では、表面に島状の凸部を有する第１絶縁膜１０３を、この下部電極１０２上に形成する。ここでは、第１絶縁膜１０３を下層第１絶縁膜１０３ａと上層第１絶縁膜１０３ｂとの２回に分けて形成する場合について例示的に説明する。
【００６４】
まず、下部電極１０２の上に、下層第１絶縁膜１０３ａを形成する。下層第１絶縁膜１０３ａとして、例えば、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、下層第１絶縁膜１０３ａをパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図８（ｃ）に示すように、所望のパターンの下層第１絶縁膜１０３ａを、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図８（ｃ）では、下層第１絶縁膜１０３ａを基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００６５】
続いて、下層第１絶縁膜１０３ａの上に、上層第１絶縁膜１０３ｂを形成する。例えば、下層第１絶縁膜１０３ａと同様、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、上層第１絶縁膜１０３ｂをパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図８（ｄ）に示すように、島状パターンの上層第１絶縁膜１０３ｂを、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような、上層第１絶縁膜１０３ｂのパターンが形成される。
【００６６】
次に、電極開口部１０６を有する上部電極１０４を形成する。すなわち、上層第１絶縁膜１０３ｂによる凸部の外側の領域に上部電極１０４を設けることにより、電極開口部１０６を形成する。ここでは、めっき法を用いて形成する場合について説明する。まず、実施の形態１と同様、酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、ＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図８（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなるめっきシード層１０４ａが第１絶縁膜１０３を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００６７】
続いて、このめっきシード層１０４ａの上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部上、すなわち、上層第１絶縁膜１０３ｂの上にレジストパターンを形成する。よって、凸部を除く領域のめっきシード層１０４ａは、レジストパターンに覆われず露出する。
【００６８】
そして、実施の形態１と同様に、めっきシード層１０４ａを給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層１０４ａの上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層１０４ｂを形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、第１絶縁膜１０３の凸部を除く領域のめっきシード層１０４ａの上に、Ｃｕめっき層１０４ｂが積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層１０４ｂから露出しためっきシード層１０４ａを化学エッチング法等により除去すると、図８（ｆ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００６９】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置されたキャパシタが形成される。なお、図８（ｆ）に示すように、この時点では、電極開口部１０６内には第１絶縁膜１０３が形成されており、第２絶縁膜１０５は形成されていない。
【００７０】
次に、検査工程において、図８（ｆ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。このとき、本実施の形態では、電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去してから、第２絶縁膜１０５を形成する。ここでは、例えば、酸素プラズマ、化学エッチング等を用いて、図８（ｇ）のように第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３の除去された電極開口部１０６に、第２絶縁膜１０５を実施の形態１と同様の方法を用いて形成すると、図８（ｈ）の構成となる。
【００７１】
このとき、第１絶縁膜１０３より比誘電率の小さい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が減少する。従って、キャパシタ３全体の容量値を減少方向に調整できる。
【００７２】
一方、第１絶縁膜より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が増加する。従って、キャパシタ３全体の容量値を増加方向に調整できる。すなわち、キャパシタ容量値の測定結果に応じて第２絶縁膜１０５を選択することにより、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ３が完成する。
【００７３】
なお、本実施の形態では、前述したように、第１絶縁膜１０３の設けられた電極開口部１０６と、電極開口部１０６の設けられていない部分とでは、単位面積当たりの容量が略同程度の値である。そのため、上部電極１０４の形成工程において、電極開口部１０６の開口面積が設計値よりばらついたとしても、キャパシタ全体の容量値が大きく変動することがない。例えば、電極開口部１０６の開口面積が設計値より大きく形成された場合、電極開口部１０６の設けられていない部分の面積、すなわち下部電極１０２の下面面積が小さくなる。よって、キャパシタ全体における電極開口部１０６の容量は増加し、電極開口部１０６を除く部分の容量は減少する。同様に、電極開口部１０６の開口面積が設計値より小さく形成された場合は、電極開口部１０６の容量が減少し、電極開口部１０６を除く部分の容量が増加する。電極開口部１０６と、電極開口部１０６を除く部分とでは、単位面積当たりの容量が略同程度であることから、互いに容量値を補償し合うこととなる。従って、電極開口部１０６の開口ばらつきに起因したキャパシタ容量値のばらつきを抑制することができる。すなわち、第２絶縁膜１０５を形成してキャパシタ容量値を調整する前の段階において、キャパシタ容量値が設計値からばらつく範囲が小さくなり、より高精度なキャパシタを提供することができる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態では、上部電極１０４の電極開口部１０６内にあらかじめ第１絶縁膜１０３が設けられた構成のキャパシタを形成し、キャパシタ容量値の測定をする。容量値の調整が必要な場合には、電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３を除去した電極開口部１０６内に、測定結果に基づいて選択された第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３を下層第１絶縁膜１０３ａと上層第１絶縁膜１０３ｂとの２回に分けて形成する場合について例示的に説明したが、ハーフトーン露光技術等を用いて１回で形成してもよい。これにより、フォトリソグラフィープロセスが削減できる。
【００７６】
また、図９は、本実施の形態に係るキャパシタ３の別の製造工程を示した断面図である。図９では、上部電極１０４の形成の方法が図８と異なっており、それ以外の工程については図８と同様であるため説明を省略する。すなわち、図８では、第１絶縁膜の凸部を除く領域に上部電極１０４を形成したが、図９では全面に形成した後に第１絶縁膜１０３の凸部が露出するまで上部電極１０４を除去する点に特徴がある。以下ではめっき法を用いる場合について例示的に説明をする。
【００７７】
図９（ａ）〜（ｅ）において、前述した図８（ａ）〜（ｅ）と同様の方法を用いて、基板１０１上に下部電極１０２、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３、めっきシード層１０４ａを形成する。その後、本実施の形態では、例えばビアフィリングめっき用のＣｕめっき液を用いて、めっきシード層１０４ａ上全面にＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、図９（ｆ）のように、第１絶縁膜１０３の凸部上にもＣｕめっき層１０４ｂが形成される。
【００７８】
次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）等を用いて、第１絶縁膜１０３の凸部が露出するまで研磨して、Ｃｕめっき層１０４ｂ及びめっきシード層１０４ａを除去する。なお、第１絶縁膜１０３の凸部が露出する手前において、Ｃｕめっき層１０４ｂの表面が平坦になった時点でＣＭＰを終了させてもよい。この場合は、ＣＭＰの後、別途、化学的エッチング等によって、第１絶縁膜１０３の凸部上のＣｕめっき層１０４ｂ及びめっきシード層１０４ａを除去する。これにより、図９（ｇ）に示すように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。
【００７９】
以降の工程については図８と同様である。すなわち、図９（ｈ）では、図８（ｇ）と同様に電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。図９（ｉ）では、図８（ｈ）と同様にして、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。このように、図９に示す方法により図８に示す方法と同様の上部電極１０４を形成することができる。
【００８０】
実施の形態４．
実施の形態４に係るキャパシタ４について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、実施の形態４に係るキャパシタ４の上面図である。図１１は、図１０のXI−XI断面図である。図1１では、実施の形態４に係るキャパシタ４の断面構造を部分的に示している。実施の形態４では、上部電極１０４の形状が実施の形態３と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。
【００８１】
図１０及び図１１において、実施の形態４の上部電極１０４は、電極開口部１０６の高さより薄い膜厚を有している。そして、上部電極１０４は、下層第１絶縁膜１０３ａを介して下部電極１０２と対向するように配置された部分から、電極開口部１０６の側面となる部分へと延在して形成されている。すなわち、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、この凸部の側面とを連続して覆うように形成されている。従って、この第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６を構成する。実施の形態１〜３では、上部電極１０４のパターン端面が電極開口部１０６の側面となっていたが、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の側面となる。
【００８２】
このとき、本実施の形態においても、実施の形態１〜３と同様に、電極開口部１０６は、側面積が底面積よりも大きくなるように形成されている。従って、第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４は形成されている。
【００８３】
このような構成のキャパシタ４は、上部電極１０４の膜厚を実施の形態３より薄くして形成すればよい。図１２は、実施の形態４に係るキャパシタ４の製造工程を示した断面図である。図１２（ａ）〜（ｄ）において、実施の形態３の図８（ａ）〜（ｄ）と同様の方法を用いて、基板１０１上に下部電極１０２、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３を形成する。その後、本実施の形態では、実施の形態３より薄膜の上部電極１０４を形成する。例えば、酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、ＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図１２（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる上部電極１０４が第１絶縁膜１０３を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００８４】
続いて、この上部電極１０４上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部（上層第１絶縁膜１０３ｂ）と重複する領域の上部電極１０４が露出するように、レジストパターンを形成する。すなわち、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、凸部の側面とに設けられた部分の上部電極１０４をレジストパターンによって保護する。
【００８５】
次に、このレジストパターンから露出した上部電極１０４を化学エッチング法等により除去する。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理等を行ってレジストパターンを除去すると、図１２（ｆ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、本実施の形態においても、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００８６】
以降の工程については実施の形態３と同様である。すなわち、図１２（ｇ）では、図８（ｇ）と同様に電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。図１２（ｉ）では、図８（ｈ）と同様、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成することにより、キャパシタ容量値を調整する。従って、本実施の形態においても、実施の形態３と同様の効果を奏し、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ４が完成する。
【００８７】
このように、本実施の形態では、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３を形成して、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、この凸部の側面とを連続して覆う上部電極１０４を薄い膜厚で形成する。これにより、上部電極１０４の膜厚が電極開口部１０６の高さより薄い膜厚でも、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たす電極開口部１０６を形成できる。すなわち、上記条件を満たすために必ずしも上部電極１０４を十分厚い膜厚にする必要がなく、上部電極１０４として幅広い膜厚設定が可能である。そして、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００８８】
実施の形態５．
実施の形態５に係るキャパシタ５について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、実施の形態５に係るキャパシタ５の上面図である。図１４は、図１３のXIV−XIV断面図である。図１４では、実施の形態５に係るキャパシタ５の断面構造を部分的に示している。実施の形態５では、上部電極１０４の全ての電極開口部１０６に、第２絶縁膜１０５が設けられる点で実施の形態３と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。
【００８９】
図１３及び図１４に示すように、本実施の形態では、全ての電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５が設けられている。なお、本実施の形態では、第２絶縁膜１０５は、第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜でもよく、また第１絶縁膜１０３と異なる別の絶縁膜でもよい。
【００９０】
次に、実施の形態５に係るキャパシタ５の製造方法について、図１５を用いて説明する。図１５は、実施の形態５に係るキャパシタ５の製造工程を示した断面図である。図１５は、図１４と同様、図１３のXIV−XIV断面に相当する断面図を示している。
【００９１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、実施の形態３と同様、基板１０１上に下部電極１０２を形成する。次に、下部電極１０２の上に、第１絶縁膜１０３を形成する。第１絶縁膜１０３として、例えば、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第１絶縁膜１０３をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図１５（ｃ）に示すように、所望のパターンの第１絶縁膜１０３を、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図１５（ｃ）では、第１絶縁膜１０３を基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００９２】
続いて、第１絶縁膜１０３の上に、第２絶縁膜１０５を形成する。例えば、第２絶縁膜１０５として、エポキシ樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第２絶縁膜１０５をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図１５（ｄ）に示すように、島状パターンの第２絶縁膜１０５を形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような、第２絶縁膜１０５のパターンが形成される。またこのとき、後に形成する上部電極１０４より厚い膜厚で第２絶縁膜１０５を形成しておくことが好ましい。
【００９３】
次に、この基板１０１をＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図１５（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなるめっきシード層１０４ａが第１絶縁膜１０３及び第２絶縁膜１０５を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００９４】
その後、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、サンドブラスト等を用いて、第１絶縁膜１０３表面のめっきシード層１０４ａのみが残存するように、それ以外の領域のめっきシード層１０４ａを除去する。例えば、この基板１０１をイオンビームエッチング装置内に導入する。所望の真空度に達した後、第１絶縁膜１０３表面に設けられためっきシード層１０４ａが、第２絶縁膜１０５によりマスクされるような入射角度でアルゴンイオンビームを照射する。そして、アルゴンイオンビームによって、第２絶縁膜１０５の表面上のめっきシード層１０４ａだけを除去する。これにより、第１絶縁膜１０３表面のめっきシード層１０４ａのみが残存する。
【００９５】
次に、無電解めっき法等を用いて、残存しためっきシード層１０４ａ上のみにＣｕめっきを析出させて、第２絶縁膜１０５を除く領域にＣｕめっき層１０４ｂを形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、図１５（ｇ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００９６】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置され、全ての電極開口部１０６内に第２絶縁膜が設けられたキャパシタが形成される。なお、図１５（ｇ）に示すように、この時点では、第２絶縁膜１０５より薄い膜厚の上部電極１０４が形成されていることが好ましい。
【００９７】
次に、検査工程において、図１５（ｇ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させる。具体的には、測定結果が設計容量値より大きくなった場合は、上部電極１０４の一部を除去して、上部電極１０４の膜厚を薄くする。例えば、イオンビームエッチング、ウェットエッチング等を用いて上部電極１０４の膜厚を薄くすることができる。これにより、上部電極１０４の側面の面積を低減できるので、キャパシタ全体の容量値を減少方向に調整することができる。一方、測定結果が設計容量値よりも小さくなった場合、無電解めっき法等を用いて、再度Ｃｕめっきを析出させて、上部電極１０４の膜厚を厚くする。これにより、上部電極１０４の側面の面積を増加できるので、キャパシタ全体の容量値を増加方向に調整することができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ５が完成する。
【００９８】
このように、本実施の形態では、上部電極１０４の電極開口部１０６内に、上部電極１０４より膜厚の厚い第２絶縁膜１０５をあらかじめ設けた構成のキャパシタを形成し、キャパシタ容量値の測定をする。そして、容量値の調整が必要な場合には、測定結果に基づいて、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させる。これにより、実施の形態３と同様の効果を奏し、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００９９】
なお、第２絶縁膜１０５は第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜であっても同様の効果を奏する。その場合、ハーフトーン露光技術等を用いると、第１絶縁膜１０３と第２絶縁膜１０５とを１回のフォトリソグラフィーで形成でき、フォトリソグラフィープロセスを削減できる。
【０１００】
実施の形態６．
実施の形態６に係るキャパシタ６について、図１６用いて説明する。図１６は、実施の形態６に係るキャパシタ内蔵配線基板１０の断面図である。実施の形態６は、実施の形態１のキャパシタ１をキャパシタ内蔵配線基板１０に適用した例を示している。
【０１０１】
図１６において、例えばシリコン基板からなる基板１０１上に、薄膜キャパシタ２０１ａや薄膜抵抗２０１ｂ等の薄膜受動素子２０１が設けられている。これら薄膜受動素子２０１の上には、受動素子層間絶縁膜２０２が形成されている。そして、この受動素子層間絶縁膜２０２上に、実施の形態１のキャパシタ１が形成されている。具体的には、受動素子層間絶縁膜２０２の上に下部電極１０２が形成されており、この下部電極１０２を覆うように第１絶縁膜１０３が設けられている。そして、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２の対面には、電極開口部１０６を有する上部電極１０４が配設される。なお、図１６では、３つの電極開口部１０６が上部電極１０４に設けられ、そのうちの２つに第２絶縁膜１０５が形成された例が示されている。
【０１０２】
また、基板１０１上には、キャパシタ１の下部電極１０２や上部電極１０４と同じ層の導電膜を利用して、例えばインダクタ２０３等の薄膜受動素子が形成されていてもよい。上部電極１０４の上には、上部電極１０４と他の受動素子とを絶縁するため、第３絶縁膜２０５が設けられている。また、図１６には図示していないが、基板１０１を貫通する電極が設けられていてもよい。このように、キャパシタ内蔵配線基板１０には、キャパシタ１を含む複数の受動素子によって構成される回路が形成されている。
【０１０３】
なお、このキャパシタ内蔵配線基板１０の電極開口部１０６に第２絶縁膜１０５を形成して、キャパシタ容量値を調整するタイミングは、ウェハプロセスの検査工程で行うことができる。例えば、この検査工程で、設計値からインピーダンスがずれている場合、実施の形態１と同様な調整方法によって図１６のように電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、回路のインピーダンスを調整し、設計値に合わせてもよい。また、キャパシタ容量値を調整するタイミングは、ウェハプロセスの検査工程に限られるものではない。キャパシタ内蔵配線基板を個片化し、モジュール基板に実装あるいはインターポーザ基板とした後の工程において、キャパシタ容量値を調整してもよい。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態では、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とを第１絶縁膜１０３を介して対向配置させたキャパシタを内蔵する配線基板を形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加方向に調整することができるキャパシタ内蔵配線基板を提供できる。
【０１０５】
なお、実施の形態１〜６では、上部電極１０４及び下部電極１０２をスパッタ法あるいはめっき法で形成する場合について例示的に説明をしたが、これに限定されるものではない。例えば、スクリーン印刷法で形成してもよい。この場合、上部電極１０４及び下部電極１０２は、例えばＡｇ等の金属を含む樹脂からなる導電性ペーストによって形成される。上記の説明では、酸素プラズマ処理によって第１絶縁膜１０３を除去したが、その他の方法を用いて行ってもよい。例えば、レジストパターンを形成後、化学的エッチング法を用いて露出した第１絶縁膜１０３を除去してもよい。さらに、電極開口部１０６の側面となる前記上部電極１０４の表面と、上部電極１０４側の下部電極１０２の表面との成す角が９０°の場合について例示的に説明をしたが、これらの成す角が９０°未満、かつ電極開口部１０６として機能する角度以上であることが好ましい。
【０１０６】
また、実施の形態１〜６は適宜組み合わせて用いることが可能である。例えば、実施の形態５と実施の形態３とを組み合わせると、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整した後に、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６内の第２絶縁膜１０５を除去して別の絶縁膜を形成することでキャパシタ容量値をさらに調整できる。実施の形態３に実施の形態２を組み合わせると、電極開口部１０６内の上層第１絶縁膜１０３ｂを除去する際に、電極開口部１０６下の下層第１絶縁膜１０３ａを同時に除去し、これら除去部に第２絶縁膜１０５を形成してキャパシタ容量値を調整できる。
【０１０７】
以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施の形態１に係るキャパシタ１の上面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】実施の形態１に係るキャパシタ１の製造工程を示した断面図である。
【図４】実施の形態２に係るキャパシタ２の上面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】実施の形態３に係るキャパシタ３の上面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】実施の形態３に係るキャパシタ３の製造工程を示した断面図である。
【図９】実施の形態３に係るキャパシタ３の別の製造工程を示した断面図である。
【図１０】実施の形態４に係るキャパシタ４の上面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】実施の形態４に係るキャパシタ４の製造工程を示した断面図である。
【図１３】実施の形態５に係るキャパシタ５の上面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV断面図である。
【図１５】実施の形態５に係るキャパシタ５の製造工程を示した断面図である。
【図１６】実施の形態６に係るキャパシタ内蔵配線基板１０の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２、３、４、５ キャパシタ、１０ キャパシタ内蔵配線基板、
１０１ 基板、１０２ 下部電極、
１０３ 第１絶縁膜、１０３ａ 下層第１絶縁膜、１０３ｂ 上層第１絶縁膜、
１０４ 上部電極、１０４ａ めっきシード層、１０４ｂ めっき層
１０５ 第２絶縁膜、１０６ 電極開口部、
１１１、１１２ 電気力線、１１３ 空気、１１４ 絶縁膜開口部、
２０１ 薄膜受動素子、２０１ａ 薄膜キャパシタ、２０１ｂ 薄膜抵抗、
２０２ 受動素子層間絶縁膜、２０３ インダクタ、２０５ 第３絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化や高機能化を図るため、受動部品の高密度実装に対する市場の要求が高まっている。このような要求に応えるために様々な技術開発が進められている。
【０００３】
高周波回路やアナログ回路に利用される多層配線基板では、数ｐＦ程度の小容量で高精度なキャパシタが用いられている。従来、ＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシックＩＣ）などの回路では、回路と接続される複数のキャパシタを回路外部に設けることで、キャパシタの容量値、ならびに回路の調整が行われてきた。この従来の回路は、キャパシタが回路外部に形成されるので、回路の占有面積が大きくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、近年では、回路を構成する他の薄膜キャパシタや薄膜抵抗の層間絶縁膜、あるいは多層配線基板を構成する層間絶縁膜を、容量絶縁体（誘電体）としてキャパシタを形成することが行われている。この方法によれば、多層配線基板における多層配線化と同じ製造工程でキャパシタを設けることができ、また、回路の小型化が可能である。
【０００５】
このようなキャパシタでは、電極の面積ばらつき及び容量絶縁体の膜厚ばらつきが、キャパシタの容量値ばらつきの支配的な要因となる。高精度のキャパシタを得るために、例えば特許文献１〜４にはキャパシタの容量値を調整することを可能にした技術が開示されている。
【０００６】
特許文献１には、基板上に設けた第１のキャパシタと、第１のキャパシタより容量が小さく、基板の一部を容量絶縁体とした第２のキャパシタとを形成し、これらの組み合わせによりキャパシタ全体の容量値を調整する方法が開示されている。特許文献１では、第２のキャパシタの表面電極の縁部をレーザービームでトリミングすることにより、キャパシタ全体の容量値をさらに微調整することができる。
【０００７】
特許文献２には、レーザートリミングによりキャパシタ上部電極の面積を減少させて、キャパシタ容量値を調整する方法が開示されている。特許文献２では、必要とされる容量値よりも大きな容量となるように予めキャパシタ全体を大きく形成しておき、その後、容量値をモニターしながらキャパシタ上部電極にレーザーを照射、走査する。これにより、上部電極が加工除去され、キャパシタ容量値を調整できる。
【０００８】
特許文献３には、キャパシタ上部電極を予め面積が決定された所定の形状に１回または複数回トリミング加工することにより、下部電極との間の対向面積を減少させて容量値を調整する方法が開示されている。トリミング加工の回数に応じて上部電極の面積を減少することができ、加工中に容量値の測定を行うことなくキャパシタの容量値を調整できる。
【０００９】
特許文献４には、キャパシタ製造工程中に下部電極と抵抗体層との間の容量値を測定し、その測定結果に応じて上部電極の位置をずらして形成し、キャパシタ容量値を調整する方法が開示されている。上部電極の位置を調整して形成することで、下部電極と対向する対向面積を増減させることができる。
【特許文献１】特開平１０−０９８２４５号公報
【特許文献２】特開平０８−１６２３６９号公報
【特許文献３】特開２０００−３４０４５４号公報
【特許文献４】特開２００４−３０３７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３では、上部電極をレーザー照射によりトリミング加工することで、下部電極との対向面積を減少させて容量の調整を行っているため、容量値を減少させる方向にしか調整することができない。また、あらかじめ容量を所望とする値よりも大きく形成しておく必要があるため、キャパシタ面積が増大してしまう。さらに、レーザー照射では微細なトリミング加工ができないので、上部電極の膜厚がばらついて薄くなっている箇所では容量絶縁体にダメージを与えてしまうことがある。
【００１１】
一方、特許文献４は、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。しかしながら、特許文献４では、上部電極の位置をずらして配置して下部電極との対向面積を増減させている。そのため、下部電極と対向しない不要な上部電極を形成することとなり、キャパシタ面積が増大してしまうという問題がある。また、キャパシタを製造した後、仮に検査工程において容量値が所望とする値となっていなかったことが判明したとしても、この時点では調整することができない。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を調整することのできるキャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法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】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかるキャパシタは、基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極と、前記電極開口部内に設けられた第２の絶縁膜と、を備え、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極は、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極よりも面積が大きいものである。
【００１４】
本発明の第２の態様にかかるキャパシタの製造方法は、基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極を、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極が、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極より面積が大きくなるように形成し、前記電極開口部内に第２の絶縁膜を形成してキャパシタ容量値を調整するものである。
【００１５】
本発明の第３の態様にかかるキャパシタの製造方法は、基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に、表面に島状の凸部を有する絶縁膜を形成し、前記凸部の外側の領域に、前記凸部の高さより薄い第２の電極を形成して、前記絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、電極開口部を有する第２の電極を形成し、前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を調整することのできるキャパシタ、キャパシタ内蔵配線基板、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。
【００１８】
実施の形態１．
初めに、実施の形態１に係るキャパシタ１について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るキャパシタ１の上面図である。図２は、図１のII−II断面図である。図２では、実施の形態１に係るキャパシタ１の断面構造を部分的に示している。
【００１９】
図１及び図２において、基板１０１上に下部電極１０２が形成されている。基板１０１は、ガラス、セラミックス、プリント基板等の絶縁性基板からなる。また、基板１０１は、無機絶縁体や樹脂絶縁体等の絶縁膜が基板１０１と下部電極１０２との間に形成されていれば、シリコン基板、Ｃｕ基板、ステンレス基板（ＳＵＳ基板）等の導電性基板であってもよい。ここでは、例えば、０．５ｍｍ厚のシリコン基板からなる基板１０１の上に、図示しない膜厚０．２μｍのシリコン酸化膜を介して、下部電極１０２が形成されている。
【００２０】
下部電極１０２は、導電性膜からなり、例えばＣｕ、Ａｇなどを含む導電性膜によって形成されている。下部電極１０２の膜厚は、後述する第１絶縁膜１０３と同程度の膜厚とし、具体的には数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。このように下部電極１０２を厚膜とすることで、下部電極１０２を多層配線基板の配線層として利用することができ、このときの配線抵抗値を低減することができる。図示していないが、ここでは、下部電極１０２として、例えば膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜、及び膜厚１０μｍのＣｕめっき層がこの順で積層された積層膜が形成されている。このＴｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために設けられた密着層である。そのため、Ｔｉ膜の代わりに、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜が形成されていてもよい。
【００２１】
下部電極１０２の上には、第１絶縁膜１０３が形成されている。第１絶縁膜１０３は、数μｍから２０μｍ程度の膜厚を有し、図２では下部電極１０２を覆うように設けられている。第１絶縁膜１０３は、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれであってもよいが、キャパシタ１の容量絶縁体とするには、膜厚を厚く形成できる樹脂絶縁体であるが好ましい。ここでは、第１絶縁膜１０３として、例えば膜厚約１０μｍのポリイミド樹脂が形成されている。
【００２２】
第１絶縁膜１０３の上には、上部電極１０４が形成されている。上部電極１０４は、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２と対向配置されている。そして、下部電極１０２と重複する領域の上部電極１０４には、上部電極１０４を貫通する電極開口部１０６が設けられている。電極開口部１０６には、上部電極１０４が形成されていない。すなわち、上部電極１０４は、下部電極１０２上に電極開口部１０６を有している。
【００２３】
上部電極１０４は、導電性膜からなり、例えばＣｕ、Ａｇなどを含む導電性膜によって形成されている。上部電極１０４の膜厚は、第１絶縁膜１０３と同程度の膜厚とし、具体的には数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。このように上部電極１０４を厚膜とすることで、上部電極１０４を多層配線基板の配線層として利用することができ、このときの配線抵抗値を低減することができる。図示していないが、ここでは、上部電極１０４として、例えば膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜、及び膜厚１０μｍのＣｕめっき層がこの順で積層された積層膜が形成されている。このＴｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために設けられた密着層である。そのため、Ｔｉ膜の代わりに、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜が形成されていてもよい。
【００２４】
さらに、第２絶縁膜１０５がこの電極開口部１０６内に設けられている。第２絶縁膜１０５は、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれの絶縁膜であってもよい。また、第２絶縁膜１０５は、高誘電率材料の無機酸化物を含有する樹脂であってもよい。第２絶縁膜は、第１絶縁膜１０３より大きい比誘電率を有する絶縁膜であることが好ましいが、同等以下の比誘電率を有する絶縁膜でもよい。すなわち、第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜であってもよく、また、第１絶縁膜１０３と異なる比誘電率を有する別の絶縁膜でもよい。ここでは、例えば、第２絶縁膜１０５として、第１絶縁膜１０３で用いたポリイミド樹脂より比誘電率の高いエポキシ樹脂が、電極開口部１０６を覆うように形成されている。この第２絶縁膜１０５の詳細については、後述する。
【００２５】
なお、上部電極１０４に形成される電極開口部１０６の個数は、１つであってもよいが、図１及び図２に示すように複数であってもよい。この場合、第２絶縁膜１０５は、複数の電極開口部１０６のうち、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６に設けられている。
【００２６】
ここで、本実施の形態に係るキャパシタ１の容量について以下に説明する。このような構成のキャパシタ１に電圧が印加されると、上部電極１０４と下部電極１０２との間で、電荷が発生する。
【００２７】
具体的には、例えば上部電極１０４がキャパシタの＋側、下部電極１０２が−側の場合、電極開口部１０６を除く領域では、図２の電気力線１１１に示すように、上部電極１０４の下面から下部電極１０２の上面へと向かう電場が作られる。よって、電極開口部１０６を除く領域では、上部電極１０４の下側の面（下面）と、下部電極１０２の上側の面（上面）との間で、電荷が発生する。ここでは、上部電極１０４の下面と下部電極１０２の上面との間に設けられている第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。
【００２８】
一方、電極開口部１０６の設けられた領域では、図２の電気力線１１２に示すように、上部電極１０４の側面から電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面へと向かう電場が作られる。よって、電極開口部１０６設けられた領域では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間で、電荷が発生する。ここでは、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている絶縁体が容量絶縁体となる。
【００２９】
すなわち、第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、空気（大気）１１３及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。一方、第２絶縁膜１０５が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第２絶縁膜１０５及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、単位面積当たりの容量は、第２絶縁膜１０５が空気より比誘電率が高い場合、第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６より大きい値となる。なお、空気１１３の比誘電率は、約１．０である。
【００３０】
このように、キャパシタ１には、電極開口部１０６を除く領域により発生する電荷と、電極開口部１０６の設けられた領域により発生する電荷とを合計した電荷が蓄積されることとなる。また、キャパシタ１全体の容量は、電極開口部１０６を除く領域における容量絶縁体の容量と、電極開口部１０６の設けられた領域における容量絶縁体の容量とを合計した値となる。
【００３１】
ここで、本実施の形態では、電極開口部１０６は、側面積が底面積よりも大きくなるように形成されている。換言すると、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように形成されている。すなわち、電極開口部１０６の設けられた領域において、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面は、それ以上の面積を有する上部電極１０４の側面との間で、電荷を蓄積することとなる。従って、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２を効果的に用いて、電荷を発生させることができる。すなわち、キャパシタ面積を増大させることを効果的に抑止できる。
【００３２】
上記のような条件を満たすために、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４の高さを十分高くしておく必要がある。すなわち、本実施の形態では、電極開口部１０６の側面となる部分が上部電極１０４の端面によって構成されているので、上部電極１０４を十分厚い膜厚にしておく必要がある。具体的には、上部電極１０４の膜厚は、前述したように、第１絶縁膜と同程度の膜厚である数μｍから２０μｍ程度の厚膜とすることが好ましい。あるいは、換言するならば、上部電極１０４の膜厚に対して、上記条件を満たすために十分小さい電極開口部１０６を設ける必要がある。
【００３３】
なお、図１では、円形の形状を有する電極開口部１０６と、直線と曲線を組み合わせたトラック形状の電極開口部１０６とが上部電極１０４に形成されているが、これに限定されるものではない。電極開口部１０６の形状及び寸法は、電極開口部１０６の側面積が底面積よりも大きくなるように形成される範囲内であれば、適宜設定することができる。例えば、矩形、スリット状、楕円形、その他様々な形状でもよい。また、上部電極１０４に電極開口部１０６を複数設ける場合、電極開口部１０６の寸法や形状は１つの種類に限らず、２つ以上の種類であってもよい。
【００３４】
次に、本実施の形態におけるキャパシタ１の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係るキャパシタ１の製造工程を示した断面図である。図３は、図２と同様、図１のII−II断面に相当する断面図を示している。
【００３５】
まず初めに、図３（ａ）に示す基板１０１の上に、下部電極１０２を形成する。基板１０１として、ガラス、セラミックス、プリント基板等の絶縁性基板を用いることができる。また、基板１０１の上面に無機絶縁体や樹脂絶縁体等の図示しない絶縁膜を形成して、下部電極１０２との絶縁を確保すれば、基板１０１にシリコン基板、Ｃｕ基板、ステンレス基板（ＳＵＳ基板）等の導電性基板を用いることが可能である。ここでは、例えば、表面に図示しない膜厚０．２μｍのシリコン酸化膜が形成された、０．５ｍｍ厚のシリコン基板を基板１０１として用いる。下部電極１０２は、めっき法、印刷法などを用いて形成することができるが、以下ではめっき法を用いる場合について例示的に説明をする。
【００３６】
この基板１０１をＤＣスパッタ装置内に導入し、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる図示しないめっきシード層が基板１０１全面に形成される。なお、Ｔｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために形成している。そのため、Ｔｉ膜に代えて、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜を形成してもよい。
【００３７】
次に、このめっきシード層の上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。具体的には、めっきシード層上にフォトレジストを略全面に塗布した後、露光、現像を行って、所望の形状のレジストパターンを形成する。これにより、下部電極１０２を形成しない領域を覆うレジストパターンが形成される。下部電極１０２を形成する領域のめっきシード層は、このレジストパターンに覆われず露出する。
【００３８】
続いて、めっきシード層を給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層の上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層を形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層を形成する。これにより、下部電極１０２を形成する領域のめっきシード層の上に、図示しないＣｕめっき層が積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層から露出しためっきシード層を化学エッチング法等により除去すると、図３（ｂ）に示すような下部電極１０２が形成される。
【００３９】
この下部電極１０２上に、第１絶縁膜１０３を形成する。第１絶縁膜１０３として、無機絶縁体、及び樹脂絶縁体のいずれを用いてもよいが、キャパシタ１の容量絶縁体とするには、膜厚数μｍから２０μｍ程度の厚膜に形成できる樹脂絶縁体を用いる方が好ましい。例えば、第１絶縁膜１０３として、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第１絶縁膜１０３をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、所望のパターンの第１絶縁膜１０３を、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図３（ｃ）では、第１絶縁膜１０３を基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００４０】
次に、第１絶縁膜１０３の上に上部電極１０４を形成する。以下にめっき法を用いて上部電極１０４を形成する場合について例示的に説明する。酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、下部電極１０２の形成と同様にＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる図示しないめっきシード層が基板１０１全面に形成される。なお、Ｔｉ膜は、電解めっきでの給電層となるＣｕ膜と基板１０１との密着性を高めるために形成している。そのため、Ｔｉ膜に限ることなく、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらを含む化合物の膜を形成して密着性を高めてもよい。
【００４１】
次に、このめっきシード層の上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。ここでは、上部電極１０４を形成しない領域を覆うレジストパターンを形成する。すなわち、上部電極１０４となる領域の外側、及び電極開口部１０６となる領域にレジストパターンを形成する。このとき、電極開口部１０６となる領域に形成するレジストパターンの大きさは、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４の面積より小さくなるような、寸法及び形状にしておく。上部電極１０４を形成する領域のめっきシード層は、このレジストパターンに覆われず露出する。
【００４２】
続いて、めっきシード層を給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層の上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層を形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層を形成する。これにより、上部電極１０４を形成する領域のめっきシード層の上に、図示しないＣｕめっき層が積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層から露出しためっきシード層を化学エッチング法等により除去すると、図３（ｄ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００４３】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置されたキャパシタが形成される。なお、図３（ｄ）に示すように、この時点では、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５は形成されていない。
【００４４】
次に、検査工程において、図３（ｄ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。例えば、第２絶縁膜１０５としてエポキシ樹脂を電極開口部１０６内に形成した後、窒素雰囲気中で加熱保持して、第２絶縁膜１０５を硬化させる。空気より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域では、前述したように、第２絶縁膜１０５を形成する前よりも容量値が増加する。従って、キャパシタ１全体の容量値が増加する。すなわち、本実施の形態は、製造したキャパシタが所望する値より小さい容量値を有している場合にキャパシタ容量値を調整する方法として好適である。
【００４５】
例えば、検査工程においてキャパシタ容量を測定したところ、設計容量値の４．７ｐＦに対して小さい容量の４．０ｐＦが得られたとする。そこで、実施の形態１の方法を採用し、第２絶縁膜１０５として第１絶縁膜１０３に用いたポリイミド樹脂の比誘電率３．２より大きい比誘電率３．７を有するエポキシ樹脂を選択する。そして、図１及び図２のように複数の電極開口部１０６のうちの１つに第２絶縁膜１０５を充填するように形成する。再度容量値を測定したところ、設計容量値通りの容量が得られたことが確認された。
【００４６】
第２絶縁膜１０５には、無機絶縁体や樹脂絶縁体の絶縁膜を用いることができる。あるいは高誘電率材料の無機酸化物を含有する樹脂などを第２絶縁膜１０５として用いてもよい。特に、第２絶縁膜１０５として、第１絶縁膜１０３より比誘電率の大きい絶縁膜を用いると、容量値の増加量が大きくなるので、より効果的にキャパシタ容量値の調整が可能となる。但し、第２絶縁膜１０５の比誘電率が、第１絶縁膜１０３の比誘電率と同等以下の場合でも、空気の比誘電率より大きければ、キャパシタ容量値を増加の方向に調整できる。
【００４７】
そして、キャパシタ容量値を所望とする値にマッチングさせる方法として様々な方法が考えられるが、例えば、所望する容量値と測定結果との差分に基づいて、異なる値の比誘電率を有する複数種の材料から、第２絶縁膜１０５に用いる材料を適宜選択してもよい。また、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６を形成した場合には、例えば、この差分に基づいて、第２絶縁膜１０５を設ける電極開口部１０６の個数を決定できる。従って、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６を形成しておくことが好ましい。このように、本実施の形態では、適宜、調整を可能とする範囲に幅を持たせることができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ１が完成する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、電極開口部１０６の側面となる前記上部電極１０４の表面と、上部電極１０４側の下部電極１０２の表面との成す角が９０°以下となるように、電極開口部１０６を形成する。特に、これらの成す角が９０°未満、かつ電極開口部１０６として機能する角度以上であることが好ましい。従って、図２の断面図において、電極開口部１０６が、その底面から頂面（上側の面）に向けて徐々に幅が小さくなる台形形状であることが好ましい。すなわち、電極開口部１０６における上部電極１０４の端面が逆テーパー形状となるように形成されることが好ましい。この場合、上部電極１０４の形成工程において、めっきシード層の上に設けるレジストパターンの端面をテーパー形状に形成しておくと、上部電極１０４の端面を逆テーパー形状にできる。これにより、電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と、電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間で発生する電荷が増加する。従って、容量値の増加量が大きくなるので、より効果的にキャパシタ容量値の調整できる。
【００４９】
また、本実施の形態では、図３（ｅ）及び図２に示すように、電極開口部１０６内を充填し、さらに電極開口部１０６を覆い被せるように第２絶縁膜１０５を形成する場合について例示的に説明をしたが、これに限定されるものではない。但し、電極開口部１０６内のスペースを効果的に利用する観点から、第２絶縁膜１０５が電極開口部１０６の高さのうち３割以上を充填していることが好ましい。これにより、電極開口部１０６内のスペースを効果的に容量値の増加に利用できるので、より効果的にキャパシタ容量値を調整できる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とを第１絶縁膜１０３を介して対向配置させる。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４を形成する。そして、キャパシタ容量値の測定結果が所望とする値より小さい場合には、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加方向に調整することができる。
【００５１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るキャパシタ２について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係るキャパシタ２の上面図である。図５は、図４のV−V断面図である。図５では、実施の形態２に係るキャパシタ２の断面構造を部分的に示している。実施の形態２では、第２絶縁膜１０５の形成場所が実施の形態１と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
図４及び図５において、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３に、第１絶縁膜１０３を貫通する絶縁膜開口部１１４が形成されている。絶縁膜開口部１０４には、第１絶縁膜１０３が形成されていない。そして、第２絶縁膜１０５は、上部電極１０４の電極開口部１０６内と、第１絶縁膜１０３の絶縁膜開口部１１４内とに、設けられている。なお、絶縁膜開口部１１４は、第２絶縁膜１０５が設けられる電極開口部１０６の下のみに形成されている。すなわち、上部電極１０４に複数の電極開口部１０６が設けられている場合、第２絶縁膜１０５が設けられない電極開口部１０６の下には絶縁膜開口部１１４は形成されていない。
【００５３】
このような構成のキャパシタ２は、実施の形態１の図３（ｄ）に示すキャパシタの容量を測定した後、電極開口部１０６に露出した第１絶縁膜１０３を除去して絶縁膜開口部１１４を形成する。ここでは、例えば、酸素プラズマ等を用いて第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３の除去された絶縁膜開口部１１４と、上部電極１０４の電極開口部１０６内とに、第２絶縁膜１０５を形成すると、図５に示す構成となる。それ以外の工程については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
このとき、第１絶縁膜１０３より比誘電率の小さい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が減少する。従って、キャパシタ１全体の容量値を減少方向に調整できる。
【００５５】
例えば、検査工程においてキャパシタ容量を測定したところ、設計容量値の４．７ｐＦに対して大きい容量の５．０ｐＦが得られたとする。そこで、実施の形態２の方法を採用し、第２絶縁膜１０５として第１絶縁膜１０３に用いたポリイミド樹脂より小さい比誘電率を有するベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂を選択する。そして、図４及び図５のように複数の電極開口部１０６のうちの１つに第２絶縁膜１０５を形成する。再度容量値を測定したところ、設計容量値通りの容量が得られたことが確認された。
【００５６】
一方、第１絶縁膜より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が増加する。従って、キャパシタ１全体の容量値を増加方向に調整できる。すなわち、キャパシタ容量値の測定結果に応じて第２絶縁膜１０５を選択することにより、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ２が完成する。
【００５７】
上記の実施の形態２では、第１絶縁膜１０３を貫通する絶縁膜開口部１１４を形成する場合について例示的に説明をしたが、それに限定されるものではない。上部電極１０４の下に設けられた第１絶縁膜１０３より薄い膜厚を有する薄膜部を形成してもよい。従って、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３を除去して薄膜部又は絶縁膜開口部１１４を形成し、その除去部に第２絶縁膜１０５を形成すればよい。なお、第２絶縁膜１０５として、空気１１３を選択することも可能である。この場合、第１絶縁膜１０３を除去するのみで第２絶縁膜１０５が形成されることとなる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、キャパシタ容量値の測定結果に基づいて調整が必要な際には、電極開口部１０６の下の第１絶縁膜１０３を除去する。そして、この除去部と電極開口部１０６とに測定結果に基づいて選択された第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００５９】
実施の形態３．
実施の形態３に係るキャパシタ３について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、実施の形態３に係るキャパシタ３の上面図である。図７は、図６のVII−VII断面図である。図７では、実施の形態３に係るキャパシタ３の断面構造を部分的に示している。実施の形態３では、実施の形態１における第２絶縁膜１０５が設けられていない電極開口部１０６に、第１絶縁膜１０３が設けられている点で異なっていて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
図６及び図７に示すように、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３が、第２絶縁膜１０５の設けられていない電極開口部１０６にも設けられている。具体的には、第１絶縁膜１０３は、下層第１絶縁膜１０３ａの上に、上層第１絶縁膜１０３ｂが積層された積層構造となっている。下層第１絶縁膜１０３ａは、下部電極１０２の上全面に形成されている。この下層第１絶縁膜１０３ａの上に、電極開口部１０６を有する上部電極１０４が、下部電極１０２と対向配置されるように形成される。そして、上層第１絶縁膜１０３ｂは、第２絶縁膜１０５の設けられていない電極開口部１０６内に形成されている。すなわち、本実施の形態では、表面に島状の凸部（上層第１絶縁膜１０３ｂ）を有する第１絶縁膜１０３が形成されている。そして、上部電極１０４の電極開口部１０６内にこの凸部が設けられている。
【００６１】
第１絶縁膜１０３が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、第１絶縁膜１０３の設けられた領域における容量は、電極開口部１０６を除く領域と単位面積当たりでほぼ同程度となる。すなわち、単位面積当たりの容量は、電極開口部１０６と、電極開口部１０６の設けられていない部分とで略同じになる。一方、第２絶縁膜１０５が設けられている電極開口部１０６では、上部電極１０４の側面と電極開口部１０６の底面と重複する下部電極１０２の上面との間に設けられている、第２絶縁膜１０５及び第１絶縁膜１０３が容量絶縁体となる。このとき、単位面積当たりの容量は、第２絶縁膜１０５が第１絶縁膜１０３より比誘電率が高い場合、第１絶縁膜１０３が設けられている電極開口部１０６より大きい値となる。逆に、第２絶縁膜１０５が第１絶縁膜１０３より比誘電率が低い場合は、小さい値となる。
【００６２】
次に、本実施の形態におけるキャパシタ３の製造方法について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態３に係るキャパシタ３の製造工程を示した断面図である。図８は、図７と同様、図６のVII−VII断面に相当する断面図を示している。実施の形態３では、第１絶縁膜１０３の形成以降の工程が実施の形態１と異なっており、それより前の工程については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）において、実施の形態１と同様、基板１０１上に下部電極１０２を形成する。次に、本実施の形態では、表面に島状の凸部を有する第１絶縁膜１０３を、この下部電極１０２上に形成する。ここでは、第１絶縁膜１０３を下層第１絶縁膜１０３ａと上層第１絶縁膜１０３ｂとの２回に分けて形成する場合について例示的に説明する。
【００６４】
まず、下部電極１０２の上に、下層第１絶縁膜１０３ａを形成する。下層第１絶縁膜１０３ａとして、例えば、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、下層第１絶縁膜１０３ａをパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図８（ｃ）に示すように、所望のパターンの下層第１絶縁膜１０３ａを、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図８（ｃ）では、下層第１絶縁膜１０３ａを基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００６５】
続いて、下層第１絶縁膜１０３ａの上に、上層第１絶縁膜１０３ｂを形成する。例えば、下層第１絶縁膜１０３ａと同様、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、上層第１絶縁膜１０３ｂをパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図８（ｄ）に示すように、島状パターンの上層第１絶縁膜１０３ｂを、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような、上層第１絶縁膜１０３ｂのパターンが形成される。
【００６６】
次に、電極開口部１０６を有する上部電極１０４を形成する。すなわち、上層第１絶縁膜１０３ｂによる凸部の外側の領域に上部電極１０４を設けることにより、電極開口部１０６を形成する。ここでは、めっき法を用いて形成する場合について説明する。まず、実施の形態１と同様、酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、ＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図８（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなるめっきシード層１０４ａが第１絶縁膜１０３を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００６７】
続いて、このめっきシード層１０４ａの上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部上、すなわち、上層第１絶縁膜１０３ｂの上にレジストパターンを形成する。よって、凸部を除く領域のめっきシード層１０４ａは、レジストパターンに覆われず露出する。
【００６８】
そして、実施の形態１と同様に、めっきシード層１０４ａを給電層として電解めっきを行う。レジストパターンから露出しためっきシード層１０４ａの上にＣｕめっきを析出させて、膜厚数μｍから２０μｍ程度のＣｕめっき層１０４ｂを形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、第１絶縁膜１０３の凸部を除く領域のめっきシード層１０４ａの上に、Ｃｕめっき層１０４ｂが積層される。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理を行ってレジストパターンを除去する。そして、Ｃｕめっき層１０４ｂから露出しためっきシード層１０４ａを化学エッチング法等により除去すると、図８（ｆ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００６９】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置されたキャパシタが形成される。なお、図８（ｆ）に示すように、この時点では、電極開口部１０６内には第１絶縁膜１０３が形成されており、第２絶縁膜１０５は形成されていない。
【００７０】
次に、検査工程において、図８（ｆ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。このとき、本実施の形態では、電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去してから、第２絶縁膜１０５を形成する。ここでは、例えば、酸素プラズマ、化学エッチング等を用いて、図８（ｇ）のように第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３の除去された電極開口部１０６に、第２絶縁膜１０５を実施の形態１と同様の方法を用いて形成すると、図８（ｈ）の構成となる。
【００７１】
このとき、第１絶縁膜１０３より比誘電率の小さい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が減少する。従って、キャパシタ３全体の容量値を減少方向に調整できる。
【００７２】
一方、第１絶縁膜より比誘電率の大きい第２絶縁膜１０５を形成すると、電極開口部１０６の設けられた領域における容量値が増加する。従って、キャパシタ３全体の容量値を増加方向に調整できる。すなわち、キャパシタ容量値の測定結果に応じて第２絶縁膜１０５を選択することにより、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整できる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ３が完成する。
【００７３】
なお、本実施の形態では、前述したように、第１絶縁膜１０３の設けられた電極開口部１０６と、電極開口部１０６の設けられていない部分とでは、単位面積当たりの容量が略同程度の値である。そのため、上部電極１０４の形成工程において、電極開口部１０６の開口面積が設計値よりばらついたとしても、キャパシタ全体の容量値が大きく変動することがない。例えば、電極開口部１０６の開口面積が設計値より大きく形成された場合、電極開口部１０６の設けられていない部分の面積、すなわち下部電極１０２の下面面積が小さくなる。よって、キャパシタ全体における電極開口部１０６の容量は増加し、電極開口部１０６を除く部分の容量は減少する。同様に、電極開口部１０６の開口面積が設計値より小さく形成された場合は、電極開口部１０６の容量が減少し、電極開口部１０６を除く部分の容量が増加する。電極開口部１０６と、電極開口部１０６を除く部分とでは、単位面積当たりの容量が略同程度であることから、互いに容量値を補償し合うこととなる。従って、電極開口部１０６の開口ばらつきに起因したキャパシタ容量値のばらつきを抑制することができる。すなわち、第２絶縁膜１０５を形成してキャパシタ容量値を調整する前の段階において、キャパシタ容量値が設計値からばらつく範囲が小さくなり、より高精度なキャパシタを提供することができる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態では、上部電極１０４の電極開口部１０６内にあらかじめ第１絶縁膜１０３が設けられた構成のキャパシタを形成し、キャパシタ容量値の測定をする。容量値の調整が必要な場合には、電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。そして、第１絶縁膜１０３を除去した電極開口部１０６内に、測定結果に基づいて選択された第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３を下層第１絶縁膜１０３ａと上層第１絶縁膜１０３ｂとの２回に分けて形成する場合について例示的に説明したが、ハーフトーン露光技術等を用いて１回で形成してもよい。これにより、フォトリソグラフィープロセスが削減できる。
【００７６】
また、図９は、本実施の形態に係るキャパシタ３の別の製造工程を示した断面図である。図９では、上部電極１０４の形成の方法が図８と異なっており、それ以外の工程については図８と同様であるため説明を省略する。すなわち、図８では、第１絶縁膜の凸部を除く領域に上部電極１０４を形成したが、図９では全面に形成した後に第１絶縁膜１０３の凸部が露出するまで上部電極１０４を除去する点に特徴がある。以下ではめっき法を用いる場合について例示的に説明をする。
【００７７】
図９（ａ）〜（ｅ）において、前述した図８（ａ）〜（ｅ）と同様の方法を用いて、基板１０１上に下部電極１０２、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３、めっきシード層１０４ａを形成する。その後、本実施の形態では、例えばビアフィリングめっき用のＣｕめっき液を用いて、めっきシード層１０４ａ上全面にＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、図９（ｆ）のように、第１絶縁膜１０３の凸部上にもＣｕめっき層１０４ｂが形成される。
【００７８】
次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）等を用いて、第１絶縁膜１０３の凸部が露出するまで研磨して、Ｃｕめっき層１０４ｂ及びめっきシード層１０４ａを除去する。なお、第１絶縁膜１０３の凸部が露出する手前において、Ｃｕめっき層１０４ｂの表面が平坦になった時点でＣＭＰを終了させてもよい。この場合は、ＣＭＰの後、別途、化学的エッチング等によって、第１絶縁膜１０３の凸部上のＣｕめっき層１０４ｂ及びめっきシード層１０４ａを除去する。これにより、図９（ｇ）に示すように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。
【００７９】
以降の工程については図８と同様である。すなわち、図９（ｈ）では、図８（ｇ）と同様に電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。図９（ｉ）では、図８（ｈ）と同様にして、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。このように、図９に示す方法により図８に示す方法と同様の上部電極１０４を形成することができる。
【００８０】
実施の形態４．
実施の形態４に係るキャパシタ４について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、実施の形態４に係るキャパシタ４の上面図である。図１１は、図１０のXI−XI断面図である。図1１では、実施の形態４に係るキャパシタ４の断面構造を部分的に示している。実施の形態４では、上部電極１０４の形状が実施の形態３と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。
【００８１】
図１０及び図１１において、実施の形態４の上部電極１０４は、電極開口部１０６の高さより薄い膜厚を有している。そして、上部電極１０４は、下層第１絶縁膜１０３ａを介して下部電極１０２と対向するように配置された部分から、電極開口部１０６の側面となる部分へと延在して形成されている。すなわち、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、この凸部の側面とを連続して覆うように形成されている。従って、この第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６を構成する。実施の形態１〜３では、上部電極１０４のパターン端面が電極開口部１０６の側面となっていたが、本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の側面となる。
【００８２】
このとき、本実施の形態においても、実施の形態１〜３と同様に、電極開口部１０６は、側面積が底面積よりも大きくなるように形成されている。従って、第１絶縁膜１０３の凸部の側面を覆う部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４は形成されている。
【００８３】
このような構成のキャパシタ４は、上部電極１０４の膜厚を実施の形態３より薄くして形成すればよい。図１２は、実施の形態４に係るキャパシタ４の製造工程を示した断面図である。図１２（ａ）〜（ｄ）において、実施の形態３の図８（ａ）〜（ｄ）と同様の方法を用いて、基板１０１上に下部電極１０２、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３を形成する。その後、本実施の形態では、実施の形態３より薄膜の上部電極１０４を形成する。例えば、酸素プラズマ処理により基板１０１の最表層を洗浄した後、ＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図１２（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなる上部電極１０４が第１絶縁膜１０３を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００８４】
続いて、この上部電極１０４上に、レジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する。本実施の形態では、第１絶縁膜１０３の凸部（上層第１絶縁膜１０３ｂ）と重複する領域の上部電極１０４が露出するように、レジストパターンを形成する。すなわち、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、凸部の側面とに設けられた部分の上部電極１０４をレジストパターンによって保護する。
【００８５】
次に、このレジストパターンから露出した上部電極１０４を化学エッチング法等により除去する。その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理等を行ってレジストパターンを除去すると、図１２（ｆ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、本実施の形態においても、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００８６】
以降の工程については実施の形態３と同様である。すなわち、図１２（ｇ）では、図８（ｇ）と同様に電極開口部１０６内の第１絶縁膜１０３を除去する。図１２（ｉ）では、図８（ｈ）と同様、電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成することにより、キャパシタ容量値を調整する。従って、本実施の形態においても、実施の形態３と同様の効果を奏し、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ４が完成する。
【００８７】
このように、本実施の形態では、表面に凸部を有する第１絶縁膜１０３を形成して、第１絶縁膜１０３の凸部の外側の表面と、この凸部の側面とを連続して覆う上部電極１０４を薄い膜厚で形成する。これにより、上部電極１０４の膜厚が電極開口部１０６の高さより薄い膜厚でも、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たす電極開口部１０６を形成できる。すなわち、上記条件を満たすために必ずしも上部電極１０４を十分厚い膜厚にする必要がなく、上部電極１０４として幅広い膜厚設定が可能である。そして、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００８８】
実施の形態５．
実施の形態５に係るキャパシタ５について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、実施の形態５に係るキャパシタ５の上面図である。図１４は、図１３のXIV−XIV断面図である。図１４では、実施の形態５に係るキャパシタ５の断面構造を部分的に示している。実施の形態５では、上部電極１０４の全ての電極開口部１０６に、第２絶縁膜１０５が設けられる点で実施の形態３と異なっていて、それ以外の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。
【００８９】
図１３及び図１４に示すように、本実施の形態では、全ての電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５が設けられている。なお、本実施の形態では、第２絶縁膜１０５は、第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜でもよく、また第１絶縁膜１０３と異なる別の絶縁膜でもよい。
【００９０】
次に、実施の形態５に係るキャパシタ５の製造方法について、図１５を用いて説明する。図１５は、実施の形態５に係るキャパシタ５の製造工程を示した断面図である。図１５は、図１４と同様、図１３のXIV−XIV断面に相当する断面図を示している。
【００９１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、実施の形態３と同様、基板１０１上に下部電極１０２を形成する。次に、下部電極１０２の上に、第１絶縁膜１０３を形成する。第１絶縁膜１０３として、例えば、ポリイミド樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第１絶縁膜１０３をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図１５（ｃ）に示すように、所望のパターンの第１絶縁膜１０３を、例えば約１０μｍの膜厚で形成する。なお、図１５（ｃ）では、第１絶縁膜１０３を基板１０１上全面に形成する場合について例示的に記載している。
【００９２】
続いて、第１絶縁膜１０３の上に、第２絶縁膜１０５を形成する。例えば、第２絶縁膜１０５として、エポキシ樹脂を基板１０１上の略全面に塗布して、乾燥させる。その後、露光、現像を行って、第２絶縁膜１０５をパターニングし、窒素雰囲気中での加熱により硬化させる。これにより、図１５（ｄ）に示すように、島状パターンの第２絶縁膜１０５を形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような、第２絶縁膜１０５のパターンが形成される。またこのとき、後に形成する上部電極１０４より厚い膜厚で第２絶縁膜１０５を形成しておくことが好ましい。
【００９３】
次に、この基板１０１をＤＣスパッタ装置内に導入する。そして、所望の真空度に達した後、基板１０１全面にＴｉ及びＣｕを順次成膜する。例えば、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を積層して成膜する。これにより、図１５（ｅ）に示すように、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜からなるめっきシード層１０４ａが第１絶縁膜１０３及び第２絶縁膜１０５を覆うよう基板１０１全面に形成される。
【００９４】
その後、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、サンドブラスト等を用いて、第１絶縁膜１０３表面のめっきシード層１０４ａのみが残存するように、それ以外の領域のめっきシード層１０４ａを除去する。例えば、この基板１０１をイオンビームエッチング装置内に導入する。所望の真空度に達した後、第１絶縁膜１０３表面に設けられためっきシード層１０４ａが、第２絶縁膜１０５によりマスクされるような入射角度でアルゴンイオンビームを照射する。そして、アルゴンイオンビームによって、第２絶縁膜１０５の表面上のめっきシード層１０４ａだけを除去する。これにより、第１絶縁膜１０３表面のめっきシード層１０４ａのみが残存する。
【００９５】
次に、無電解めっき法等を用いて、残存しためっきシード層１０４ａ上のみにＣｕめっきを析出させて、第２絶縁膜１０５を除く領域にＣｕめっき層１０４ｂを形成する。ここでは、例えば膜厚約１０μｍのＣｕめっき層１０４ｂを形成する。これにより、図１５（ｇ）のように、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６を有する上部電極１０４が形成される。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなる条件を満たすような上部電極１０４が形成される。
【００９６】
このようにして、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とが、第１絶縁膜１０３を介して対向配置され、全ての電極開口部１０６内に第２絶縁膜が設けられたキャパシタが形成される。なお、図１５（ｇ）に示すように、この時点では、第２絶縁膜１０５より薄い膜厚の上部電極１０４が形成されていることが好ましい。
【００９７】
次に、検査工程において、図１５（ｇ）に示すこのキャパシタの容量を測定する。そして、その測定結果に基づいて、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させる。具体的には、測定結果が設計容量値より大きくなった場合は、上部電極１０４の一部を除去して、上部電極１０４の膜厚を薄くする。例えば、イオンビームエッチング、ウェットエッチング等を用いて上部電極１０４の膜厚を薄くすることができる。これにより、上部電極１０４の側面の面積を低減できるので、キャパシタ全体の容量値を減少方向に調整することができる。一方、測定結果が設計容量値よりも小さくなった場合、無電解めっき法等を用いて、再度Ｃｕめっきを析出させて、上部電極１０４の膜厚を厚くする。これにより、上部電極１０４の側面の面積を増加できるので、キャパシタ全体の容量値を増加方向に調整することができる。以上の工程を経て、本実施の形態のキャパシタ５が完成する。
【００９８】
このように、本実施の形態では、上部電極１０４の電極開口部１０６内に、上部電極１０４より膜厚の厚い第２絶縁膜１０５をあらかじめ設けた構成のキャパシタを形成し、キャパシタ容量値の測定をする。そして、容量値の調整が必要な場合には、測定結果に基づいて、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させる。これにより、実施の形態３と同様の効果を奏し、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加、減少の両方向に調整することができる。
【００９９】
なお、第２絶縁膜１０５は第１絶縁膜１０３と同じ絶縁膜であっても同様の効果を奏する。その場合、ハーフトーン露光技術等を用いると、第１絶縁膜１０３と第２絶縁膜１０５とを１回のフォトリソグラフィーで形成でき、フォトリソグラフィープロセスを削減できる。
【０１００】
実施の形態６．
実施の形態６に係るキャパシタ６について、図１６用いて説明する。図１６は、実施の形態６に係るキャパシタ内蔵配線基板１０の断面図である。実施の形態６は、実施の形態１のキャパシタ１をキャパシタ内蔵配線基板１０に適用した例を示している。
【０１０１】
図１６において、例えばシリコン基板からなる基板１０１上に、薄膜キャパシタ２０１ａや薄膜抵抗２０１ｂ等の薄膜受動素子２０１が設けられている。これら薄膜受動素子２０１の上には、受動素子層間絶縁膜２０２が形成されている。そして、この受動素子層間絶縁膜２０２上に、実施の形態１のキャパシタ１が形成されている。具体的には、受動素子層間絶縁膜２０２の上に下部電極１０２が形成されており、この下部電極１０２を覆うように第１絶縁膜１０３が設けられている。そして、第１絶縁膜１０３を介して下部電極１０２の対面には、電極開口部１０６を有する上部電極１０４が配設される。なお、図１６では、３つの電極開口部１０６が上部電極１０４に設けられ、そのうちの２つに第２絶縁膜１０５が形成された例が示されている。
【０１０２】
また、基板１０１上には、キャパシタ１の下部電極１０２や上部電極１０４と同じ層の導電膜を利用して、例えばインダクタ２０３等の薄膜受動素子が形成されていてもよい。上部電極１０４の上には、上部電極１０４と他の受動素子とを絶縁するため、第３絶縁膜２０５が設けられている。また、図１６には図示していないが、基板１０１を貫通する電極が設けられていてもよい。このように、キャパシタ内蔵配線基板１０には、キャパシタ１を含む複数の受動素子によって構成される回路が形成されている。
【０１０３】
なお、このキャパシタ内蔵配線基板１０の電極開口部１０６に第２絶縁膜１０５を形成して、キャパシタ容量値を調整するタイミングは、ウェハプロセスの検査工程で行うことができる。例えば、この検査工程で、設計値からインピーダンスがずれている場合、実施の形態１と同様な調整方法によって図１６のように電極開口部１０６内に第２絶縁膜１０５を形成する。これにより、回路のインピーダンスを調整し、設計値に合わせてもよい。また、キャパシタ容量値を調整するタイミングは、ウェハプロセスの検査工程に限られるものではない。キャパシタ内蔵配線基板を個片化し、モジュール基板に実装あるいはインターポーザ基板とした後の工程において、キャパシタ容量値を調整してもよい。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態では、下部電極１０２と、電極開口部１０６を有する上部電極１０４とを第１絶縁膜１０３を介して対向配置させたキャパシタを内蔵する配線基板を形成する。このとき、電極開口部１０６の側面となる部分の上部電極１０４が、電極開口部１０６の底面と重複する部分の下部電極１０２よりも面積が大きくなるように、上部電極１０４を形成する。これにより、キャパシタ面積が増大することを効果的に抑制するとともに、キャパシタ容量値を増加方向に調整することができるキャパシタ内蔵配線基板を提供できる。
【０１０５】
なお、実施の形態１〜６では、上部電極１０４及び下部電極１０２をスパッタ法あるいはめっき法で形成する場合について例示的に説明をしたが、これに限定されるものではない。例えば、スクリーン印刷法で形成してもよい。この場合、上部電極１０４及び下部電極１０２は、例えばＡｇ等の金属を含む樹脂からなる導電性ペーストによって形成される。上記の説明では、酸素プラズマ処理によって第１絶縁膜１０３を除去したが、その他の方法を用いて行ってもよい。例えば、レジストパターンを形成後、化学的エッチング法を用いて露出した第１絶縁膜１０３を除去してもよい。さらに、電極開口部１０６の側面となる前記上部電極１０４の表面と、上部電極１０４側の下部電極１０２の表面との成す角が９０°の場合について例示的に説明をしたが、これらの成す角が９０°未満、かつ電極開口部１０６として機能する角度以上であることが好ましい。
【０１０６】
また、実施の形態１〜６は適宜組み合わせて用いることが可能である。例えば、実施の形態５と実施の形態３とを組み合わせると、上部電極１０４の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整した後に、少なくとも１つ以上の電極開口部１０６内の第２絶縁膜１０５を除去して別の絶縁膜を形成することでキャパシタ容量値をさらに調整できる。実施の形態３に実施の形態２を組み合わせると、電極開口部１０６内の上層第１絶縁膜１０３ｂを除去する際に、電極開口部１０６下の下層第１絶縁膜１０３ａを同時に除去し、これら除去部に第２絶縁膜１０５を形成してキャパシタ容量値を調整できる。
【０１０７】
以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施の形態１に係るキャパシタ１の上面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】実施の形態１に係るキャパシタ１の製造工程を示した断面図である。
【図４】実施の形態２に係るキャパシタ２の上面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】実施の形態３に係るキャパシタ３の上面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】実施の形態３に係るキャパシタ３の製造工程を示した断面図である。
【図９】実施の形態３に係るキャパシタ３の別の製造工程を示した断面図である。
【図１０】実施の形態４に係るキャパシタ４の上面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】実施の形態４に係るキャパシタ４の製造工程を示した断面図である。
【図１３】実施の形態５に係るキャパシタ５の上面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV断面図である。
【図１５】実施の形態５に係るキャパシタ５の製造工程を示した断面図である。
【図１６】実施の形態６に係るキャパシタ内蔵配線基板１０の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２、３、４、５ キャパシタ、１０ キャパシタ内蔵配線基板、
１０１ 基板、１０２ 下部電極、
１０３ 第１絶縁膜、１０３ａ 下層第１絶縁膜、１０３ｂ 上層第１絶縁膜、
１０４ 上部電極、１０４ａ めっきシード層、１０４ｂ めっき層
１０５ 第２絶縁膜、１０６ 電極開口部、
１１１、１１２ 電気力線、１１３ 空気、１１４ 絶縁膜開口部、
２０１ 薄膜受動素子、２０１ａ 薄膜キャパシタ、２０１ｂ 薄膜抵抗、
２０２ 受動素子層間絶縁膜、２０３ インダクタ、２０５ 第３絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極と、
前記電極開口部内に設けられた第２の絶縁膜と、を備え、
前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極は、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極よりも面積が大きいキャパシタ。
【請求項２】
前記第２の電極は、前記電極開口部を複数有し、
前記複数の電極開口部のうち、少なくとも１つ以上の電極開口部内に前記第２の絶縁膜が設けられている請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記複数の電極開口部のうち、前記第２の絶縁膜が設けられた電極開口部を除く電極開口部内には、前記第１の絶縁膜が設けられている請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜の下の前記第１の絶縁膜に、前記第２の電極の下に設けられた前記第１の絶縁膜より薄い膜厚を有する薄膜部、又は前記第１の絶縁膜を貫通する絶縁膜開口部が形成され、
前記第１の絶縁膜の前記薄膜部又は前記絶縁膜開口部に、前記第２の絶縁膜がさらに設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項５】
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜より高い比誘電率を有す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キャパシタ。
【請求項６】
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜より低い比誘電率を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のキャパシタ。
【請求項７】
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜と同じ絶縁膜である請求項１又は２に記載のキャパシタ。
【請求項８】
前記電極開口部の側面となる前記第２の電極の表面と、前記第１の絶縁膜側の前記第１の電極の表面との成す角が９０°以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項９】
前記第２の電極は、前記電極開口部の高さより薄い膜厚を有し、前記第１の電極と対向する部分から前記電極開口部の側面となる部分へと延在して形成されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のキャパシタを有するキャパシタ内蔵配線基板。
【請求項１１】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極を、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極が、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極より面積が大きくなるように形成し、
前記電極開口部内に第２の絶縁膜を形成してキャパシタ容量値を調整するキャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の絶縁膜の形成では、表面に島状の凸部を有する前記第１の絶縁膜を形成し、
前記第２の電極の形成では、前記凸部の外側の領域に前記第２の電極を設けることにより前記電極開口部を形成し、
前記キャパシタ容量値の調整では、前記電極開口部内の前記第１の絶縁膜を除去してから前記第２の絶縁膜を形成する請求項１１に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の電極の形成では、前記凸部の高さより薄い膜厚の前記第２の電極を形成し、
前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させて前記キャパシタ容量値をさらに調整する請求項１２に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１４】
前記第２の電極の形成では、前記凸部の高さより薄い膜厚の前記第２の電極を、前記凸部の外側の表面と前記凸部の側面とを連続して覆うように形成する請求項１２に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１５】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記電極開口部の下の前記第１の絶縁膜を除去して、前記除去部に前記第２絶縁膜をさらに形成する請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１６】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記キャパシタ容量値を測定して、前記測定結果が所望とする容量値より小さい場合に、前記第１の絶縁膜より比誘電率の高い前記第２の絶縁膜を用いる請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１７】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記キャパシタ容量値を測定して、前記測定結果が所望とする容量値より大きい場合に、前記第１の絶縁膜より比誘電率の低い前記第２の絶縁膜を用いる請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１８】
前記第２の電極の形成では、前記電極開口部を複数形成し、
前記キャパシタ容量値の調整では、前記複数の電極開口部のうち少なくとも１つ以上の電極開口部内に前記第２の絶縁膜を形成する請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１９】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に、表面に島状の凸部を有する絶縁膜を形成し、
前記凸部の外側の領域に、前記凸部の高さより薄い第２の電極を形成して、前記絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、電極開口部を有する第２の電極を形成し、
前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整するキャパシタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか一項に記載の製造方法を用いたキャパシタ内蔵配線基板の製造方法。
【請求項１】
基板上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極と、
前記電極開口部内に設けられた第２の絶縁膜と、を備え、
前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極は、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極よりも面積が大きいキャパシタ。
【請求項２】
前記第２の電極は、前記電極開口部を複数有し、
前記複数の電極開口部のうち、少なくとも１つ以上の電極開口部内に前記第２の絶縁膜が設けられている請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記複数の電極開口部のうち、前記第２の絶縁膜が設けられた電極開口部を除く電極開口部内には、前記第１の絶縁膜が設けられている請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜の下の前記第１の絶縁膜に、前記第２の電極の下に設けられた前記第１の絶縁膜より薄い膜厚を有する薄膜部、又は前記第１の絶縁膜を貫通する絶縁膜開口部が形成され、
前記第１の絶縁膜の前記薄膜部又は前記絶縁膜開口部に、前記第２の絶縁膜がさらに設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項５】
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜より高い比誘電率を有す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キャパシタ。
【請求項６】
第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜より低い比誘電率を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のキャパシタ。
【請求項７】
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜と同じ絶縁膜である請求項１又は２に記載のキャパシタ。
【請求項８】
前記電極開口部の側面となる前記第２の電極の表面と、前記第１の絶縁膜側の前記第１の電極の表面との成す角が９０°以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項９】
前記第２の電極は、前記電極開口部の高さより薄い膜厚を有し、前記第１の電極と対向する部分から前記電極開口部の側面となる部分へと延在して形成されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載のキャパシタ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のキャパシタを有するキャパシタ内蔵配線基板。
【請求項１１】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、前記第１の電極上に電極開口部を有する第２の電極を、前記電極開口部の側面となる部分の前記第２の電極が、前記電極開口部の底面と重複する部分の前記第１の電極より面積が大きくなるように形成し、
前記電極開口部内に第２の絶縁膜を形成してキャパシタ容量値を調整するキャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の絶縁膜の形成では、表面に島状の凸部を有する前記第１の絶縁膜を形成し、
前記第２の電極の形成では、前記凸部の外側の領域に前記第２の電極を設けることにより前記電極開口部を形成し、
前記キャパシタ容量値の調整では、前記電極開口部内の前記第１の絶縁膜を除去してから前記第２の絶縁膜を形成する請求項１１に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の電極の形成では、前記凸部の高さより薄い膜厚の前記第２の電極を形成し、
前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させて前記キャパシタ容量値をさらに調整する請求項１２に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１４】
前記第２の電極の形成では、前記凸部の高さより薄い膜厚の前記第２の電極を、前記凸部の外側の表面と前記凸部の側面とを連続して覆うように形成する請求項１２に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１５】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記電極開口部の下の前記第１の絶縁膜を除去して、前記除去部に前記第２絶縁膜をさらに形成する請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１６】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記キャパシタ容量値を測定して、前記測定結果が所望とする容量値より小さい場合に、前記第１の絶縁膜より比誘電率の高い前記第２の絶縁膜を用いる請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１７】
前記キャパシタ容量値の調整では、前記キャパシタ容量値を測定して、前記測定結果が所望とする容量値より大きい場合に、前記第１の絶縁膜より比誘電率の低い前記第２の絶縁膜を用いる請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１８】
前記第２の電極の形成では、前記電極開口部を複数形成し、
前記キャパシタ容量値の調整では、前記複数の電極開口部のうち少なくとも１つ以上の電極開口部内に前記第２の絶縁膜を形成する請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１９】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に、表面に島状の凸部を有する絶縁膜を形成し、
前記凸部の外側の領域に、前記凸部の高さより薄い第２の電極を形成して、前記絶縁膜を介して前記第１の電極と対向配置され、電極開口部を有する第２の電極を形成し、
前記第２の電極の膜厚を増加又は減少させてキャパシタ容量値を調整するキャパシタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか一項に記載の製造方法を用いたキャパシタ内蔵配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１７０６４６（Ｐ２００９−１７０６４６Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６８５８（Ｐ２００８−６８５８）
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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