薄膜電子部品
【課題】引出電極と薄膜電極層の接続部及びその近傍への応力の集中を抑制することが可能で、信頼性の高い薄膜電子部品を提供する。
【解決手段】薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）と、薄膜電極層上に配設された、所定の位置に貫通孔１６ａ（１６ｂ）が配設された絶縁層４と、導電性を有する材料からなり、貫通孔の底部となる薄膜電極層の露出部に配設された緩衝層であって、外周面５ｘが傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層５（５ａ，５ｂ）と、絶縁層の上面から、貫通孔の内周面を経て緩衝層にまで達し、緩衝層を介して薄膜電極層と電気的に接続する引出電極６（６ａ，６ｂ）とを備えた構成とし、引出電極を裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層を介して薄膜電極層に接続することによって、引出電極と絶縁層の境界部にかかる応力を抑制する。
緩衝層５（５ａ，５ｂ）の外周面の傾斜角度を３０°以下、より好ましくは、１５°以下とする。
【解決手段】薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）と、薄膜電極層上に配設された、所定の位置に貫通孔１６ａ（１６ｂ）が配設された絶縁層４と、導電性を有する材料からなり、貫通孔の底部となる薄膜電極層の露出部に配設された緩衝層であって、外周面５ｘが傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層５（５ａ，５ｂ）と、絶縁層の上面から、貫通孔の内周面を経て緩衝層にまで達し、緩衝層を介して薄膜電極層と電気的に接続する引出電極６（６ａ，６ｂ）とを備えた構成とし、引出電極を裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層を介して薄膜電極層に接続することによって、引出電極と絶縁層の境界部にかかる応力を抑制する。
緩衝層５（５ａ，５ｂ）の外周面の傾斜角度を３０°以下、より好ましくは、１５°以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品に関し、詳しくは、薄膜電極層と、それを被覆する絶縁層と、絶縁層を経て薄膜電極層と導通する引出電極とを備えた構造を有する薄膜電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば、図１２に示すような構成を有する薄膜キャパシタが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この薄膜キャパシタ６０は、例えばシリコン基板などの基板５１上に、キャパシタ構造体６１を設けたものであり、キャパシタ構造体６１は、基板５１の側から順に、例えばＰｔ電極などの下部薄膜電極層５２、例えば（ＢａＳｒＹ）ＴｉＯ３層などの誘電体層５３、Ｐｔ電極などの上部薄膜電極層５４を備えている。
【０００４】
そして、キャパシタ構造体６１の上面は、例えばエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂から形成された絶縁層５５で保護されている。さらに、絶縁層５５にはコンタクトホール５６及び６６が開口されており、それぞれのコンタクトホール５６，６６には導体金属、例えば銅（Ｃｕ）が充填されている。そして、コンタクトホール５６及び６６の最上面には、それぞれ、引出電極として機能する電極パッド５６ａ及び６６ａが配設されている。
【０００５】
ところで、このような構造を採用した場合、薄型の薄膜キャパシタを得ることが可能になるが、下部薄膜電極層５２，誘電体層５３、上部薄膜電極層５４、絶縁層５５、電極パッド５６ａ、６６ａの各層の熱膨張係数などの差によって発生する応力が、下部薄膜電極層５２及び上部薄膜電極層５４の特定の部分、具体的には電極パッド５６ａ，６６ａと下部薄膜電極層５２及び上部薄膜電極層５４の接合部の外周部（すなわち電極パッド５６ａ，６６ａの外周下端部）と絶縁層５５の境界部Ａおよびその近傍に集中して発生する。そして、この応力集中により、下部薄膜電極層５２、上部薄膜電極層５４、下部薄膜電極層５２と上部薄膜電極層５４の間に位置する誘電体層５３などが損傷する場合が生じるとともに、耐湿性や耐熱衝撃性の低下が生じるという問題点がある。
【０００６】
この応力集中に対する耐性を高めるためには薄膜電極層の厚さを厚くすることが有効であるが、例えば、上記のような薄膜キャパシタの場合、薄膜誘電体層を成膜するときの高温酸化雰囲気に耐えられるように電極材料として、通常は、Ｐｔなどの貴金属が用いられるため、薄膜電極層の厚さを厚くすると材料コストが増大するという問題点がある。
【０００７】
また、引出電極との接続部だけ下部薄膜電極層及び上部薄膜電極層の厚さを厚くすることも考えられるが、その場合には厚さを厚くした部分、すなわち構造変化のある部分に応力集中が生じ、根本的な問題の解決にはならないという問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２８１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、引出電極と薄膜電極層の接続部及びその近傍への応力の集中を抑制することが可能で、薄膜電極層などがダメージを受けるおそれが少なく信頼性の高い薄膜電子部品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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の薄膜電子部品は、薄膜電極層と、前記薄膜電極層上に配設され、所定の位置に前記薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、導電性を有する材料からなり、前記貫通孔の底部となる前記薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層と、前記絶縁層の上面から、前記貫通孔の内周面を経て前記緩衝層にまで達し、前記緩衝層を介して前記薄膜電極層と電気的に接続する引出電極とを具備することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の薄膜電子部品は、下部薄膜電極層と、前記下部薄膜電極層上に形成された薄膜誘電体層と、前記薄膜誘電層上に形成された上部薄膜電極層と、前記下部薄膜電極層及び前記上部薄膜電極層を覆うように配設され、所定の位置に前記下部薄膜電極層にまで達する第１の貫通孔、及び前記上部部薄膜電極層にまで達する第２の貫通孔とが配設された絶縁層と、導電性を有する材料からなり、前記第１の貫通孔の底部となる前記下部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第１の緩衝層と、導電性を有する材料からなり、前記第２の貫通孔の底部となる前記上部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第２の緩衝層と、前記絶縁層の上面から、前記第１の貫通孔の内周面を経て前記第１の緩衝層にまで達し、前記第１の緩衝層を介して前記下部薄膜電極層と電気的に接続する第１の引出電極、及び前記第２の貫通孔の内周面を経て前記第２の緩衝層にまで達し、前記第２の緩衝層を介して前記上部薄膜電極層と電気的に接続する第２の引出電極とを具備することを特徴としている。
【００１１】
また、前記薄膜電極層は貴金属からなり、前記緩衝層は卑金属からなるものであることが望ましい。
【００１２】
また、前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が３０°以下であることが望ましく、さらには１５°以下であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の薄膜電子部品は、薄膜キャパシタとして構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄膜電子部品は、薄膜電極層と、その上に配設された、所定の位置に薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、貫通孔の底部となる薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する、導電性材料からなる緩衝層と、絶縁層の上面から、貫通孔の内周面を経て緩衝層にまで達し、緩衝層を介して薄膜電極層と電気的に接続する薄膜引出電極とを備えた構成とされていることから、引出電極と薄膜電極層の接合部及びその近傍（例えば、引出電極と薄膜電極層の接合面の外周部の、引出電極と絶縁層の境界部など）への応力の集中を防止するとともに、応力の集中に起因して薄膜電極層や絶縁層が損傷することを防止して、信頼性の高い薄膜電子部品を提供することが可能になる。
【００１５】
すなわち、緩衝層がテーパ形状を有している場合、緩衝層の剛性が緩やかに減少していくため、引出電極と薄膜電極層との接合部及びその近傍に、応力が集中することを抑制して、応力集中に起因する薄膜電極層や絶縁層の損傷を防止することが可能になり、信頼性の高い薄膜電子部品を得ることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の薄膜電子部品は、薄膜誘電層を挟むように下部薄膜電極層と上部薄膜電極層が配設され、かつ、引出電極が裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層を介して下部薄膜電極層及び上部薄膜電極層に接続された構造を有しているので、引出電極と、下側薄膜電極層及び上側薄膜電極層との接合部及びその近傍に応力が集中することを抑制しつつ、下側薄膜電極層及び上側薄膜電極層に引出電極を確実に接続することが可能になり、応力集中に起因する薄膜電極層や絶縁層の損傷を防止して、信頼性の高い薄膜電子部品を得ることが可能になる。
【００１７】
また、本発明においては、薄膜電極層として貴金属からなるものを用いることにより、高温酸化雰囲気での熱処理に耐えられる信頼性の高い薄膜電極層を形成することが可能になり、また、緩衝層として卑金属からなるものを用いることにより、コストの低減を図ることが可能になる。
なお、緩衝層として卑金属を用いることができるのは、薄膜誘電体層の形成後に緩衝層を形成するため、緩衝層が高温酸化雰囲気にさらされることがないことによる。
また、前記緩衝層としては、Ｃｕを主成分とする材料を用いることが望ましい。これは、Ｃｕを主成分とする材料が比較的安価で、かつ導電率が高いことによる。
【００１８】
また、前記緩衝層の外周面と底面のなす角度は、３０°以下であることが望ましく、また、１５°以下であることがより望ましい。
なお、緩衝層の外周面と底面のなす角度（以下、「外周面の傾斜角度」ともいう）とは、図６においてθで示される角度、すなわち、緩衝層５の外周面（母線）５ｘと底面５ｙのなす角度である。
【００１９】
緩衝層の外周面の傾斜角度を３０°以下とすることにより、緩衝層の剛性が適度に緩やかに減少していくため、応力集中をより確実に緩和することが可能になる。
さらに、緩衝層の外周面の傾斜角度を１５°以下とした場合、緩衝層の剛性がより緩やかに減少することになり、応力の集中をさらに確実に緩和することが可能になる。
なお、本発明においては、緩衝層の外周面の傾斜角度を１〜３０°の範囲とすることにより、所期の効果を得ることが可能であるが、緩衝層の外周面の傾斜角度が小さくなると、制約されたエリア（貫通孔の底部）で所定の厚さを有する領域を所定面積だけ備えた緩衝層を形成することが困難になるため、通常、緩衝層の外周面の傾斜角度は７°以上とすることが望ましい。
【００２０】
また、請求項２の要件を備えた半導体セラミック電子部品は、薄膜キャパシタとして構成することが可能であり、それにより、極めて薄くて大きな静電容量を得ることが可能なキャパシタを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の一実施例にかかる薄膜キャパシタを示す断面図である。
この薄膜キャパシタは、図１に示すように、基板１０の表面に形成された下部薄膜電極層１ａと、下部薄膜電極層１ａの上に形成された薄膜誘電体層２と、薄膜誘電体層２の上に形成された上部薄膜電極層１ｂと、上部薄膜電極層１ｂの上に配設された絶縁層４と、緩衝層５（５ａ）を介して下部薄膜電極層１ａと導通する第１の引出電極６ａと、緩衝層５（５ｂ）を介して上部薄膜電極層１ｂと導通する第２の引出電極６ｂとを備えている。
【００２３】
なお、第１の引出電極６ａは、上部薄膜電極層１ｂを内周面に露出させずに、絶縁層４、上部薄膜電極層１ｂ、及び薄膜誘電体層２とを貫通して下側薄膜電極層１ａにまで達する貫通孔１６ａを経て第１の緩衝層５ａに接続されており、また、第２の引出電極６ｂは、絶縁層４を貫通して、上側薄膜電極層１ｂにまで達する貫通孔１６ｂを経て第２の緩衝層５ｂに接続されている。
【００２４】
上述のような構成を有する薄膜キャパシタにおいては、薄膜誘電体層２を挟むように配設された下部薄膜電極層１ａと上部薄膜電極１ｂとの間に静電容量が発生するように構成されている。
【００２５】
ここで、基板１０としてはＳｉ基板が好適に用いられ、表面に熱酸化膜を有するものが好ましい。
【００２６】
また、下部薄膜電極層１ａおよび上部薄膜電極層１ｂの構成材料としては、薄膜誘電体層２を形成する際の高温酸化雰囲気に耐えうるように、貴金属や導電性酸化物を用いることが好ましく、例えばＰｔを用いることが好ましい。
【００２７】
絶縁層４は、薄膜電極層と外部との短絡の防止、外部からの機械的な衝撃に対する保護、耐湿性の向上などを目的として設けられているものである。この絶縁層４の好ましい構成材料としては、例えば、ポリイミド樹脂を挙げることができる。
【００２８】
引出電極６ａ，６ｂは、下部薄膜電極層１ａおよび上部薄膜電極層１ｂに対して外部からの電気的接続を可能ならしめる機能を果たすものであり、その構成材料としては、貴金属、卑金属いずれをも用いることが可能であるが、コストを抑制する見地からは、例えばＣｕを主たる成分とする卑金属材料を用いることが好ましい。なお、引出電極は薄膜誘電体層の成膜時の高温酸化雰囲気にさらされないことから卑金属を用いることができる。
【００２９】
薄膜誘電体層２としては、例えば、チタン酸バリウム系の誘電体セラミックや、チタン酸ストロンチウム系の誘電体セラミック、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉを含む複合酸化物などの種々のセラミック誘電体材料を用いることが可能である。
薄膜誘電体層２はスパッタ法、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）や、ＣＳＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）などの公知の種々の薄膜形成方法により成膜することが可能であるが、製造コストの観点からＣＳＤ法を用いて成膜することが好ましい。
【００３０】
次に、図２を参照しつつ本発明に係る薄膜誘電体層キャパシタの製造方法について説明する。
【００３１】
(１)まず、例えば、Ｓｉからなり表面に表面酸化膜としてＳｉＯ2膜が形成された基板（Ｓｉ基板）１０を用意する。そして、図２(ａ)に示すように、基板１０の表面に、下部薄膜電極層１ａ、薄膜誘電体層２および上部薄膜電極層１ｂの順で各層を形成する。
なお、このとき、基板１０の表面に、下部薄膜電極層１ａとの密着性を向上させるための密着層を設けることも可能である。密着層としては、例えばＴｉなどを用いることができる。
【００３２】
下部薄膜電極層１ａは、例えばＲＦマグネトロンスパッタ法によって成膜する。この実施例１では、下部薄膜電極層１ａとして、Ｐｔからなり、膜厚が２００ｎｍの薄膜電極層を形成する。
【００３３】
また、薄膜誘電体層２は次のようにして形成する。まず、例えば、Ｂａ，Ｓｒ，Ｔｉの有機化合物をエステル系の有機溶媒に溶解させた前駆体溶液を下部薄膜電極層１ａ上にスピンコートし、３５０℃のホットプレート上で乾燥させ、このスピンコートと乾燥を複数回繰り返すことによって、厚さ１７０ｎｍの前駆体膜を形成する。そして、この前駆体膜を６５０℃で３０分間熱処理して結晶化させることにより薄膜誘電体層２を形成する。
【００３４】
さらに、例えばＲＦマグネトロンスパッタ法により、Ｐｔからなり、膜厚が２００ｎｍの上部薄膜電極層１ｂを形成する。
【００３５】
(２)次に、フォトリソグラフィーによって、図２(ｂ)に示すように上部薄膜電極層１ｂおよび薄膜誘電体層２をパターニングする。
この実施例１では、レジストマスクの形成とＡｒイオンミリングを繰り返して上部薄膜電極層１ｂ、薄膜誘電体層２及び下部薄膜電極層１ａを順次パターニングし、図２(ｂ)に示すような構造を得た。それから、８００℃で３０分間の熱処理を行って薄膜誘電体層２の結晶性を高めることにより、薄膜誘電体層２の誘電特性を向上させた。
【００３６】
(３)それから、下部薄膜電極層１ａ、薄膜誘電体層２及び上部薄膜電極層１ｂ上からＲＦマグネトロンスパッタ法によって、図２(ｃ)に示すように、所定の膜厚のＣｕ膜７を成膜する。
【００３７】
(４)次いで、図２(ｄ)及び図３に示すように、Ｃｕ膜７上に、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する、断面形状が台形状のレジストパターン８を形成する。
このようなテーパ形状のレジストパターンは、例えば、開口率が徐々に変化するフォトマスクを使用して露光した後、現像する方法などの方法により形成することができる。すなわち、開口率が徐々に変化するフォトマスクを使用して、感光の割合を制御することにより、外周面の傾斜角度を制御することが可能である。
【００３８】
(５)上述のようにしてテーパ形状のレジストパターン８を形成した後、ドライエッチングによってＣｕ膜のパターニングを行うことにより、図２(ｅ)に示すように、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層（Ｃｕ膜）５（５ａ，５ｂ）を形成する。
【００３９】
なお、このとき、レジストパターン８の外周面の傾斜角度が同じであっても、エッチングレートを変えることによって緩衝層５（５ａ，５ｂ）の外周面の傾斜角度を変えることができる。すなわち、レジストパターン８のエッチングレートをｒ１、Ｃｕ膜７のエッチングレートをｒ２とした場合に、ｒ１／ｒ２の値が大きいほど、Ｃｕ膜７の端面の傾斜が緩やかになる。したがって、レジストパターン８の外周面の傾斜角度とエッチングレートの比ｒ１／ｒ２を適宜調整することにより、緩衝層５（５ａ，５ｂ）の端面の傾斜を所望の角度にすることができる。
【００４０】
(６)続いて感光性樹脂などを用いて絶縁層４を形成した後、露光及び現像を行い、第１の貫通孔１６ａ、第２の貫通孔１６ｂを形成する（図２(ｆ)参照）。
なお、第１の貫通孔１６ａは、上部薄膜電極層１ｂを内周面に露出させることなく、絶縁層４、上部薄膜電極層１ｂ、及び薄膜誘電体層２を貫通して、下側薄膜電極層１ａ上に形成された第１の緩衝層５ａにまで達するように形成されている。
また、第２の貫通孔１６ｂは、絶縁層４を貫通して、上部薄膜電極層１ｂ上に形成された第２の緩衝層５ｂにまで達するように形成されている。
【００４１】
それから、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を成膜した後、レジストマスクの形成及びＡｒイオンミリングを行ってＣｕ膜をパターニングして、図２(ｆ)に示すように、絶縁層４上から、第１の貫通孔１６ａの内周面を経て緩衝層５ａにまで達し、緩衝層５ａを介して下部薄膜電極層１ａと電気的に接続する第１の引出電極６ａと、絶縁層４上から、第２の貫通孔１６ｂの内周面を経て緩衝層５ｂにまで達し、緩衝層５ｂを介して上部薄膜電極層１ｂと電気的に接続する第２の引出電極６ｂを形成する。
これにより、図１に示すような構造を有する薄膜キャパシタが得られる。
【００４２】
［評価］
本発明の効果を確認するため、下記の複数種類の試料を作成し、以下に説明するような特性の評価を行った。なお、評価を行うにあたっては、温度が２００℃上昇したときの応力を、有限要素法を用い、円筒座標系で２次元の熱応力解析を行い、その結果から評価を行った。
以下、評価結果について説明する。なお、ここでの回折結果の応力は、ミーゼスの相当応力である。
【００４３】
(評価１)
図３に示すように、緩衝層を備えていない従来の構造の薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
ただし、薄膜電極層１（下部薄膜電極層１ａ及び上部薄膜電極層１ｂ）の厚さは、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、及び７００ｎｍの範囲で変化させた。その結果を図４に示す。
【００４４】
図４に示すように、緩衝層を備えていない薄膜キャパシタの場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０ｍｍ付近）には大きな応力が加わること、薄膜電極層の厚さが厚くなると応力が小さくなることが確認された。
この結果から、緩衝層がなくても薄膜電極層の厚さを大きくすればある程度応力を抑制できることがわかる。しかしながら、貴金属材料からなる薄膜電極層を厚くすることはコストの増大を招くため好ましくなく、このことは従来技術の問題点として述べたところである。
【００４５】
(評価２)
また、以下の(ａ)，(ｂ)，(ｃ)の薄膜キャパシタを作製して、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
【００４６】
(ａ)図３に示すような緩衝層を備えていない薄膜キャパシタ。
ただし、薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）の厚さは２００ｎｍ。
(ｂ)緩衝層５を備えているが、緩衝層５の外周面の傾斜角度θが９０°の薄膜キャパシタ（図５参照）。
ただし、緩衝層５の厚さは３００ｎｍ、薄膜電極層１の厚さは２００ｎｍ。
(ｃ)緩衝層５の外周面の傾斜角度θが７°でテーパ形状を有する緩衝層５（５ａ，５ｂ）を備えた薄膜キャパシタ（図６参照）。ただし、緩衝層５の厚さが３００ｎｍで薄膜電極層１の厚さが２００ｎｍのものと、緩衝層５の厚さが６００ｎｍで薄膜電極層１の厚さが２００ｎｍのものを作製した。
【００４７】
上記(ａ)，(ｂ)，(ｃ)の各試料について測定したＸ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を図７に示す。
図７に示すように、上記(ａ)の緩衝層を備えていない試料の場合は、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０ｍｍ付近）に大きな応力がかかることが確認された。
また、緩衝層を備えていても、上記(ｂ)のように、緩衝層の外周面の傾斜角度θが９０°の試料の場合、境界部Ａの近傍の、緩衝層の端部Ｂに対応する位置（Ｘ座標の０．０１１ｍｍ付近）に大きな応力がかかることが確認された。
これに対し、上記(ｃ)の傾斜角度θが７°でテーパ形状を有する緩衝層５を備えた試料の場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０〜０．０１５ｍｍ付近）にかかる応力が大幅に減少することが確認された。
【００４８】
(評価３)
傾斜角度θが７°、１５°、３０°、４５゜、９０°の緩衝層５（５ａ，５ｂ）を備えた薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
その結果を図８に示す。ただし、緩衝層の厚さは３００ｎｍ一定、薄膜電極層の厚さは２００ｎｍ一定とした。
図８に示すように、傾斜角度が３０°以下になると、傾斜角度が９０°のときに比べて、応力を１５％以上低減できることが確認された。ただし、傾斜があまり緩やかになると、必要な厚さを有する領域を確保しようとすると省スペース化が妨げられるため、通常は、７°以上とすることが望ましい。
【００４９】
(評価４)
傾斜角度が７°で、厚さが、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍの緩衝層を備えた薄膜キャパシタと、傾斜角度が３０°で、厚さが、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍの緩衝層を備えた薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
傾斜角度が７°の試料についての評価結果を図９に示し、傾斜角度が３０°の試料についての評価結果を図１０に示す。
【００５０】
図９に示すように、緩衝層の外周面の傾斜角度が同じ７°であっても、厚さが異なる緩衝層を備えた薄膜キャパシタの場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．００９〜０．０１１ｍｍ付近）に加わる応力は、緩衝層の厚さが厚いものの方が小さくなることが確認された。ただし、厚さ２００ｎｍと３００ｎｍの場合、最大応力に顕著な差がないのに対して、１００ｎｍと５０ｎｍではその差が大きくなっていることがわかる。しかし、緩衝層の厚さが５０ｎｍの場合にも、図７に示す、緩衝層を備えていない従来構造の試料の場合に比べると、応力が小さくなっており、一応の効果が得られることがわかる。
【００５１】
また、図１０に示すように、傾斜角度が３０°の場合も、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．００９〜０．０１１ｍｍ付近）に加わる応力は、緩衝層の厚さが厚いものの方が小さくなることが確認された。一方、緩衝層の厚さが１００ｎｍの場合と５０ｎｍの場合に、最大応力に大きな差がないことが確認された。
【００５２】
また、図９及び図１０より、緩衝層の外周面の傾斜角度が７°の場合と３０°の場合のいずれの場合においても図８に示す、緩衝層の外周面の傾斜角度４５゜の場合の最大応力を下回っており、本発明の要件を満たす場合には、しかるべき効果が得られることがわかる。
したがって、本発明においては、緩衝層の外周面の傾斜角度にもよるが、通常は緩衝層の厚さが５０ｎｍ以上であれば、ある程度の効果が得られるものと推測される。
また、上部薄膜電極層および下部薄膜電極層の厚さは、緩衝層の厚さや緩衝層の外周面の傾斜角度などの条件にもよるが、一般的には、１００ｎｍ以上であることが望ましいものと考えられる。
【実施例２】
【００５３】
図１１は、本発明の他の実施例（実施例２）にかかる薄膜電子部品の構成を示す断面図である。
この実施例２の薄膜電子部品は、基板２０と、基板２０上に配設された一層の薄膜電極層２１と、薄膜電極層２１上に配設された、所定の位置に貫通孔２６が設けられた絶縁層２４と、導電性を有する材料からなり、貫通孔２６の底部となる薄膜電極層２１の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層２５とを備えている。
【００５４】
この実施例２の薄膜電子部品の場合にも、上記実施例１の薄膜キャパシタに準じる効果、すなわち、引出電極と薄膜電極層の接合部近傍への応力の集中を抑制、防止して、薄膜電子部品の信頼性を向上させることができるという効果が得られる。なお、この実施例２の構成は、絶縁層により絶縁被覆された回路配線を外部に引き出す場合などに好適に適用することが可能である。
【００５５】
また、この実施例２の薄膜電子部品は、上記実施例１の、図１の薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）とは、薄膜誘電体層２と上部薄膜電極層１ｂとを備えていない点で構成を異にするが、他の部分の構成は実施例１のものと同様であり、実施例１の薄膜キャパシタの製造方法に準じる方法で製造することができる。
【００５６】
なお、本発明は、引出電極により引き出される対象となる薄膜電極層の層数や配設態様に制約されるものではなく、実施例１の場合のように引出電極により引き出される対象となる薄膜電極層が２層であってもよく、実施例２の場合のように一層であってもよい。
【００５７】
また、本発明は、複数層の薄膜電極層のうちの所定の薄膜電極層（それが一層であっても複数層であっても構わない）と引出電極を導通させる場合にも適用することが可能である。
【００５８】
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、本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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上述のように、本発明によれば、引出電極と薄膜電極層の接続部及びその近傍への応力の集中を抑制することが可能で、信頼性の高い薄膜電子部品を提供することが可能になる。
したがって、本発明は、薄膜キャパシタをはじめとする薄膜電子部品の分野に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例にかかる薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）の構成を示す断面図である。
【図２】(ａ)〜(ｆ)は本発明の一実施例にかかる薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の効果を確認するために比較用に作製した、緩衝層を備えていない従来の構造の薄膜電子部品（試料）の要部構成を示す断面図である。
【図４】図３の比較用の試料について調べた、引出電極と薄膜電極層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図５】本発明の効果を確認するために比較用に作製した、緩衝層の外周面の傾斜角度が９０°の試料の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が３０℃以下の要件を満たす試料の要部構成を示す断面図である。
【図７】図５に構造を示した緩衝層の外周面の傾斜角度が９０°の比較用の試料や本発明の実施例にかかる試料などについて調べた、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図８】緩衝層の外周面の傾斜角度を変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が７°の試料について緩衝層の厚さを変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が３０°の試料について緩衝層の厚さを変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例にかかる薄膜電子部品の構成を示す断面図である。
【図１２】従来の薄膜キャパシタの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 薄膜電極層
１ａ 下部薄膜電極層
１ｂ 上部薄膜電極層
２ 薄膜誘電体層
４ 絶縁層
５ 緩衝層
５ａ 第１の緩衝層
５ｂ 第２の緩衝層
５ｘ 緩衝層の外周面（母線）
５ｙ 緩衝層の底面
６ 引出電極
６ａ 第１の引出電極
６ｂ 第２の引出電極
７ Ｃｕ膜
８ レジストパターン
１０ 基板
１６ａ 第１の貫通孔
１６ｂ 第２の貫通孔
２０ 基板
２１ 薄膜電極層
２４ 絶縁層
２５ 緩衝層
２６ 貫通孔
θ 緩衝層の外周面と底面のなす角度（傾斜角度）
Ａ 引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部
Ｂ 境界部の近傍の、緩衝層の端部に対応する位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品に関し、詳しくは、薄膜電極層と、それを被覆する絶縁層と、絶縁層を経て薄膜電極層と導通する引出電極とを備えた構造を有する薄膜電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば、図１２に示すような構成を有する薄膜キャパシタが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この薄膜キャパシタ６０は、例えばシリコン基板などの基板５１上に、キャパシタ構造体６１を設けたものであり、キャパシタ構造体６１は、基板５１の側から順に、例えばＰｔ電極などの下部薄膜電極層５２、例えば（ＢａＳｒＹ）ＴｉＯ３層などの誘電体層５３、Ｐｔ電極などの上部薄膜電極層５４を備えている。
【０００４】
そして、キャパシタ構造体６１の上面は、例えばエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂から形成された絶縁層５５で保護されている。さらに、絶縁層５５にはコンタクトホール５６及び６６が開口されており、それぞれのコンタクトホール５６，６６には導体金属、例えば銅（Ｃｕ）が充填されている。そして、コンタクトホール５６及び６６の最上面には、それぞれ、引出電極として機能する電極パッド５６ａ及び６６ａが配設されている。
【０００５】
ところで、このような構造を採用した場合、薄型の薄膜キャパシタを得ることが可能になるが、下部薄膜電極層５２，誘電体層５３、上部薄膜電極層５４、絶縁層５５、電極パッド５６ａ、６６ａの各層の熱膨張係数などの差によって発生する応力が、下部薄膜電極層５２及び上部薄膜電極層５４の特定の部分、具体的には電極パッド５６ａ，６６ａと下部薄膜電極層５２及び上部薄膜電極層５４の接合部の外周部（すなわち電極パッド５６ａ，６６ａの外周下端部）と絶縁層５５の境界部Ａおよびその近傍に集中して発生する。そして、この応力集中により、下部薄膜電極層５２、上部薄膜電極層５４、下部薄膜電極層５２と上部薄膜電極層５４の間に位置する誘電体層５３などが損傷する場合が生じるとともに、耐湿性や耐熱衝撃性の低下が生じるという問題点がある。
【０００６】
この応力集中に対する耐性を高めるためには薄膜電極層の厚さを厚くすることが有効であるが、例えば、上記のような薄膜キャパシタの場合、薄膜誘電体層を成膜するときの高温酸化雰囲気に耐えられるように電極材料として、通常は、Ｐｔなどの貴金属が用いられるため、薄膜電極層の厚さを厚くすると材料コストが増大するという問題点がある。
【０００７】
また、引出電極との接続部だけ下部薄膜電極層及び上部薄膜電極層の厚さを厚くすることも考えられるが、その場合には厚さを厚くした部分、すなわち構造変化のある部分に応力集中が生じ、根本的な問題の解決にはならないという問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２８１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、引出電極と薄膜電極層の接続部及びその近傍への応力の集中を抑制することが可能で、薄膜電極層などがダメージを受けるおそれが少なく信頼性の高い薄膜電子部品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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の薄膜電子部品は、薄膜電極層と、前記薄膜電極層上に配設され、所定の位置に前記薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、導電性を有する材料からなり、前記貫通孔の底部となる前記薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層と、前記絶縁層の上面から、前記貫通孔の内周面を経て前記緩衝層にまで達し、前記緩衝層を介して前記薄膜電極層と電気的に接続する引出電極とを具備することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の薄膜電子部品は、下部薄膜電極層と、前記下部薄膜電極層上に形成された薄膜誘電体層と、前記薄膜誘電層上に形成された上部薄膜電極層と、前記下部薄膜電極層及び前記上部薄膜電極層を覆うように配設され、所定の位置に前記下部薄膜電極層にまで達する第１の貫通孔、及び前記上部部薄膜電極層にまで達する第２の貫通孔とが配設された絶縁層と、導電性を有する材料からなり、前記第１の貫通孔の底部となる前記下部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第１の緩衝層と、導電性を有する材料からなり、前記第２の貫通孔の底部となる前記上部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第２の緩衝層と、前記絶縁層の上面から、前記第１の貫通孔の内周面を経て前記第１の緩衝層にまで達し、前記第１の緩衝層を介して前記下部薄膜電極層と電気的に接続する第１の引出電極、及び前記第２の貫通孔の内周面を経て前記第２の緩衝層にまで達し、前記第２の緩衝層を介して前記上部薄膜電極層と電気的に接続する第２の引出電極とを具備することを特徴としている。
【００１１】
また、前記薄膜電極層は貴金属からなり、前記緩衝層は卑金属からなるものであることが望ましい。
【００１２】
また、前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が３０°以下であることが望ましく、さらには１５°以下であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の薄膜電子部品は、薄膜キャパシタとして構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄膜電子部品は、薄膜電極層と、その上に配設された、所定の位置に薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、貫通孔の底部となる薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する、導電性材料からなる緩衝層と、絶縁層の上面から、貫通孔の内周面を経て緩衝層にまで達し、緩衝層を介して薄膜電極層と電気的に接続する薄膜引出電極とを備えた構成とされていることから、引出電極と薄膜電極層の接合部及びその近傍（例えば、引出電極と薄膜電極層の接合面の外周部の、引出電極と絶縁層の境界部など）への応力の集中を防止するとともに、応力の集中に起因して薄膜電極層や絶縁層が損傷することを防止して、信頼性の高い薄膜電子部品を提供することが可能になる。
【００１５】
すなわち、緩衝層がテーパ形状を有している場合、緩衝層の剛性が緩やかに減少していくため、引出電極と薄膜電極層との接合部及びその近傍に、応力が集中することを抑制して、応力集中に起因する薄膜電極層や絶縁層の損傷を防止することが可能になり、信頼性の高い薄膜電子部品を得ることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の薄膜電子部品は、薄膜誘電層を挟むように下部薄膜電極層と上部薄膜電極層が配設され、かつ、引出電極が裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層を介して下部薄膜電極層及び上部薄膜電極層に接続された構造を有しているので、引出電極と、下側薄膜電極層及び上側薄膜電極層との接合部及びその近傍に応力が集中することを抑制しつつ、下側薄膜電極層及び上側薄膜電極層に引出電極を確実に接続することが可能になり、応力集中に起因する薄膜電極層や絶縁層の損傷を防止して、信頼性の高い薄膜電子部品を得ることが可能になる。
【００１７】
また、本発明においては、薄膜電極層として貴金属からなるものを用いることにより、高温酸化雰囲気での熱処理に耐えられる信頼性の高い薄膜電極層を形成することが可能になり、また、緩衝層として卑金属からなるものを用いることにより、コストの低減を図ることが可能になる。
なお、緩衝層として卑金属を用いることができるのは、薄膜誘電体層の形成後に緩衝層を形成するため、緩衝層が高温酸化雰囲気にさらされることがないことによる。
また、前記緩衝層としては、Ｃｕを主成分とする材料を用いることが望ましい。これは、Ｃｕを主成分とする材料が比較的安価で、かつ導電率が高いことによる。
【００１８】
また、前記緩衝層の外周面と底面のなす角度は、３０°以下であることが望ましく、また、１５°以下であることがより望ましい。
なお、緩衝層の外周面と底面のなす角度（以下、「外周面の傾斜角度」ともいう）とは、図６においてθで示される角度、すなわち、緩衝層５の外周面（母線）５ｘと底面５ｙのなす角度である。
【００１９】
緩衝層の外周面の傾斜角度を３０°以下とすることにより、緩衝層の剛性が適度に緩やかに減少していくため、応力集中をより確実に緩和することが可能になる。
さらに、緩衝層の外周面の傾斜角度を１５°以下とした場合、緩衝層の剛性がより緩やかに減少することになり、応力の集中をさらに確実に緩和することが可能になる。
なお、本発明においては、緩衝層の外周面の傾斜角度を１〜３０°の範囲とすることにより、所期の効果を得ることが可能であるが、緩衝層の外周面の傾斜角度が小さくなると、制約されたエリア（貫通孔の底部）で所定の厚さを有する領域を所定面積だけ備えた緩衝層を形成することが困難になるため、通常、緩衝層の外周面の傾斜角度は７°以上とすることが望ましい。
【００２０】
また、請求項２の要件を備えた半導体セラミック電子部品は、薄膜キャパシタとして構成することが可能であり、それにより、極めて薄くて大きな静電容量を得ることが可能なキャパシタを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の一実施例にかかる薄膜キャパシタを示す断面図である。
この薄膜キャパシタは、図１に示すように、基板１０の表面に形成された下部薄膜電極層１ａと、下部薄膜電極層１ａの上に形成された薄膜誘電体層２と、薄膜誘電体層２の上に形成された上部薄膜電極層１ｂと、上部薄膜電極層１ｂの上に配設された絶縁層４と、緩衝層５（５ａ）を介して下部薄膜電極層１ａと導通する第１の引出電極６ａと、緩衝層５（５ｂ）を介して上部薄膜電極層１ｂと導通する第２の引出電極６ｂとを備えている。
【００２３】
なお、第１の引出電極６ａは、上部薄膜電極層１ｂを内周面に露出させずに、絶縁層４、上部薄膜電極層１ｂ、及び薄膜誘電体層２とを貫通して下側薄膜電極層１ａにまで達する貫通孔１６ａを経て第１の緩衝層５ａに接続されており、また、第２の引出電極６ｂは、絶縁層４を貫通して、上側薄膜電極層１ｂにまで達する貫通孔１６ｂを経て第２の緩衝層５ｂに接続されている。
【００２４】
上述のような構成を有する薄膜キャパシタにおいては、薄膜誘電体層２を挟むように配設された下部薄膜電極層１ａと上部薄膜電極１ｂとの間に静電容量が発生するように構成されている。
【００２５】
ここで、基板１０としてはＳｉ基板が好適に用いられ、表面に熱酸化膜を有するものが好ましい。
【００２６】
また、下部薄膜電極層１ａおよび上部薄膜電極層１ｂの構成材料としては、薄膜誘電体層２を形成する際の高温酸化雰囲気に耐えうるように、貴金属や導電性酸化物を用いることが好ましく、例えばＰｔを用いることが好ましい。
【００２７】
絶縁層４は、薄膜電極層と外部との短絡の防止、外部からの機械的な衝撃に対する保護、耐湿性の向上などを目的として設けられているものである。この絶縁層４の好ましい構成材料としては、例えば、ポリイミド樹脂を挙げることができる。
【００２８】
引出電極６ａ，６ｂは、下部薄膜電極層１ａおよび上部薄膜電極層１ｂに対して外部からの電気的接続を可能ならしめる機能を果たすものであり、その構成材料としては、貴金属、卑金属いずれをも用いることが可能であるが、コストを抑制する見地からは、例えばＣｕを主たる成分とする卑金属材料を用いることが好ましい。なお、引出電極は薄膜誘電体層の成膜時の高温酸化雰囲気にさらされないことから卑金属を用いることができる。
【００２９】
薄膜誘電体層２としては、例えば、チタン酸バリウム系の誘電体セラミックや、チタン酸ストロンチウム系の誘電体セラミック、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉを含む複合酸化物などの種々のセラミック誘電体材料を用いることが可能である。
薄膜誘電体層２はスパッタ法、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）や、ＣＳＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）などの公知の種々の薄膜形成方法により成膜することが可能であるが、製造コストの観点からＣＳＤ法を用いて成膜することが好ましい。
【００３０】
次に、図２を参照しつつ本発明に係る薄膜誘電体層キャパシタの製造方法について説明する。
【００３１】
(１)まず、例えば、Ｓｉからなり表面に表面酸化膜としてＳｉＯ2膜が形成された基板（Ｓｉ基板）１０を用意する。そして、図２(ａ)に示すように、基板１０の表面に、下部薄膜電極層１ａ、薄膜誘電体層２および上部薄膜電極層１ｂの順で各層を形成する。
なお、このとき、基板１０の表面に、下部薄膜電極層１ａとの密着性を向上させるための密着層を設けることも可能である。密着層としては、例えばＴｉなどを用いることができる。
【００３２】
下部薄膜電極層１ａは、例えばＲＦマグネトロンスパッタ法によって成膜する。この実施例１では、下部薄膜電極層１ａとして、Ｐｔからなり、膜厚が２００ｎｍの薄膜電極層を形成する。
【００３３】
また、薄膜誘電体層２は次のようにして形成する。まず、例えば、Ｂａ，Ｓｒ，Ｔｉの有機化合物をエステル系の有機溶媒に溶解させた前駆体溶液を下部薄膜電極層１ａ上にスピンコートし、３５０℃のホットプレート上で乾燥させ、このスピンコートと乾燥を複数回繰り返すことによって、厚さ１７０ｎｍの前駆体膜を形成する。そして、この前駆体膜を６５０℃で３０分間熱処理して結晶化させることにより薄膜誘電体層２を形成する。
【００３４】
さらに、例えばＲＦマグネトロンスパッタ法により、Ｐｔからなり、膜厚が２００ｎｍの上部薄膜電極層１ｂを形成する。
【００３５】
(２)次に、フォトリソグラフィーによって、図２(ｂ)に示すように上部薄膜電極層１ｂおよび薄膜誘電体層２をパターニングする。
この実施例１では、レジストマスクの形成とＡｒイオンミリングを繰り返して上部薄膜電極層１ｂ、薄膜誘電体層２及び下部薄膜電極層１ａを順次パターニングし、図２(ｂ)に示すような構造を得た。それから、８００℃で３０分間の熱処理を行って薄膜誘電体層２の結晶性を高めることにより、薄膜誘電体層２の誘電特性を向上させた。
【００３６】
(３)それから、下部薄膜電極層１ａ、薄膜誘電体層２及び上部薄膜電極層１ｂ上からＲＦマグネトロンスパッタ法によって、図２(ｃ)に示すように、所定の膜厚のＣｕ膜７を成膜する。
【００３７】
(４)次いで、図２(ｄ)及び図３に示すように、Ｃｕ膜７上に、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する、断面形状が台形状のレジストパターン８を形成する。
このようなテーパ形状のレジストパターンは、例えば、開口率が徐々に変化するフォトマスクを使用して露光した後、現像する方法などの方法により形成することができる。すなわち、開口率が徐々に変化するフォトマスクを使用して、感光の割合を制御することにより、外周面の傾斜角度を制御することが可能である。
【００３８】
(５)上述のようにしてテーパ形状のレジストパターン８を形成した後、ドライエッチングによってＣｕ膜のパターニングを行うことにより、図２(ｅ)に示すように、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層（Ｃｕ膜）５（５ａ，５ｂ）を形成する。
【００３９】
なお、このとき、レジストパターン８の外周面の傾斜角度が同じであっても、エッチングレートを変えることによって緩衝層５（５ａ，５ｂ）の外周面の傾斜角度を変えることができる。すなわち、レジストパターン８のエッチングレートをｒ１、Ｃｕ膜７のエッチングレートをｒ２とした場合に、ｒ１／ｒ２の値が大きいほど、Ｃｕ膜７の端面の傾斜が緩やかになる。したがって、レジストパターン８の外周面の傾斜角度とエッチングレートの比ｒ１／ｒ２を適宜調整することにより、緩衝層５（５ａ，５ｂ）の端面の傾斜を所望の角度にすることができる。
【００４０】
(６)続いて感光性樹脂などを用いて絶縁層４を形成した後、露光及び現像を行い、第１の貫通孔１６ａ、第２の貫通孔１６ｂを形成する（図２(ｆ)参照）。
なお、第１の貫通孔１６ａは、上部薄膜電極層１ｂを内周面に露出させることなく、絶縁層４、上部薄膜電極層１ｂ、及び薄膜誘電体層２を貫通して、下側薄膜電極層１ａ上に形成された第１の緩衝層５ａにまで達するように形成されている。
また、第２の貫通孔１６ｂは、絶縁層４を貫通して、上部薄膜電極層１ｂ上に形成された第２の緩衝層５ｂにまで達するように形成されている。
【００４１】
それから、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、膜厚３００ｎｍのＣｕ膜を成膜した後、レジストマスクの形成及びＡｒイオンミリングを行ってＣｕ膜をパターニングして、図２(ｆ)に示すように、絶縁層４上から、第１の貫通孔１６ａの内周面を経て緩衝層５ａにまで達し、緩衝層５ａを介して下部薄膜電極層１ａと電気的に接続する第１の引出電極６ａと、絶縁層４上から、第２の貫通孔１６ｂの内周面を経て緩衝層５ｂにまで達し、緩衝層５ｂを介して上部薄膜電極層１ｂと電気的に接続する第２の引出電極６ｂを形成する。
これにより、図１に示すような構造を有する薄膜キャパシタが得られる。
【００４２】
［評価］
本発明の効果を確認するため、下記の複数種類の試料を作成し、以下に説明するような特性の評価を行った。なお、評価を行うにあたっては、温度が２００℃上昇したときの応力を、有限要素法を用い、円筒座標系で２次元の熱応力解析を行い、その結果から評価を行った。
以下、評価結果について説明する。なお、ここでの回折結果の応力は、ミーゼスの相当応力である。
【００４３】
(評価１)
図３に示すように、緩衝層を備えていない従来の構造の薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
ただし、薄膜電極層１（下部薄膜電極層１ａ及び上部薄膜電極層１ｂ）の厚さは、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、及び７００ｎｍの範囲で変化させた。その結果を図４に示す。
【００４４】
図４に示すように、緩衝層を備えていない薄膜キャパシタの場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０ｍｍ付近）には大きな応力が加わること、薄膜電極層の厚さが厚くなると応力が小さくなることが確認された。
この結果から、緩衝層がなくても薄膜電極層の厚さを大きくすればある程度応力を抑制できることがわかる。しかしながら、貴金属材料からなる薄膜電極層を厚くすることはコストの増大を招くため好ましくなく、このことは従来技術の問題点として述べたところである。
【００４５】
(評価２)
また、以下の(ａ)，(ｂ)，(ｃ)の薄膜キャパシタを作製して、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
【００４６】
(ａ)図３に示すような緩衝層を備えていない薄膜キャパシタ。
ただし、薄膜電極層１（１ａ，１ｂ）の厚さは２００ｎｍ。
(ｂ)緩衝層５を備えているが、緩衝層５の外周面の傾斜角度θが９０°の薄膜キャパシタ（図５参照）。
ただし、緩衝層５の厚さは３００ｎｍ、薄膜電極層１の厚さは２００ｎｍ。
(ｃ)緩衝層５の外周面の傾斜角度θが７°でテーパ形状を有する緩衝層５（５ａ，５ｂ）を備えた薄膜キャパシタ（図６参照）。ただし、緩衝層５の厚さが３００ｎｍで薄膜電極層１の厚さが２００ｎｍのものと、緩衝層５の厚さが６００ｎｍで薄膜電極層１の厚さが２００ｎｍのものを作製した。
【００４７】
上記(ａ)，(ｂ)，(ｃ)の各試料について測定したＸ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を図７に示す。
図７に示すように、上記(ａ)の緩衝層を備えていない試料の場合は、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０ｍｍ付近）に大きな応力がかかることが確認された。
また、緩衝層を備えていても、上記(ｂ)のように、緩衝層の外周面の傾斜角度θが９０°の試料の場合、境界部Ａの近傍の、緩衝層の端部Ｂに対応する位置（Ｘ座標の０．０１１ｍｍ付近）に大きな応力がかかることが確認された。
これに対し、上記(ｃ)の傾斜角度θが７°でテーパ形状を有する緩衝層５を備えた試料の場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．０１０〜０．０１５ｍｍ付近）にかかる応力が大幅に減少することが確認された。
【００４８】
(評価３)
傾斜角度θが７°、１５°、３０°、４５゜、９０°の緩衝層５（５ａ，５ｂ）を備えた薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
その結果を図８に示す。ただし、緩衝層の厚さは３００ｎｍ一定、薄膜電極層の厚さは２００ｎｍ一定とした。
図８に示すように、傾斜角度が３０°以下になると、傾斜角度が９０°のときに比べて、応力を１５％以上低減できることが確認された。ただし、傾斜があまり緩やかになると、必要な厚さを有する領域を確保しようとすると省スペース化が妨げられるため、通常は、７°以上とすることが望ましい。
【００４９】
(評価４)
傾斜角度が７°で、厚さが、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍの緩衝層を備えた薄膜キャパシタと、傾斜角度が３０°で、厚さが、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍの緩衝層を備えた薄膜キャパシタを作製し、引出電極６（６ａ，６ｂ）と緩衝層５（５ａ，５ｂ）の接合領域の外周部と絶縁層４との境界部Ａの近傍の、Ｘ座標上の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を調べた。なお、この場合も境界部Ａの位置は、Ｘ座標上の０．０１ｍｍの位置となる。
傾斜角度が７°の試料についての評価結果を図９に示し、傾斜角度が３０°の試料についての評価結果を図１０に示す。
【００５０】
図９に示すように、緩衝層の外周面の傾斜角度が同じ７°であっても、厚さが異なる緩衝層を備えた薄膜キャパシタの場合、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．００９〜０．０１１ｍｍ付近）に加わる応力は、緩衝層の厚さが厚いものの方が小さくなることが確認された。ただし、厚さ２００ｎｍと３００ｎｍの場合、最大応力に顕著な差がないのに対して、１００ｎｍと５０ｎｍではその差が大きくなっていることがわかる。しかし、緩衝層の厚さが５０ｎｍの場合にも、図７に示す、緩衝層を備えていない従来構造の試料の場合に比べると、応力が小さくなっており、一応の効果が得られることがわかる。
【００５１】
また、図１０に示すように、傾斜角度が３０°の場合も、境界部Ａの近傍（Ｘ座標の０．００９〜０．０１１ｍｍ付近）に加わる応力は、緩衝層の厚さが厚いものの方が小さくなることが確認された。一方、緩衝層の厚さが１００ｎｍの場合と５０ｎｍの場合に、最大応力に大きな差がないことが確認された。
【００５２】
また、図９及び図１０より、緩衝層の外周面の傾斜角度が７°の場合と３０°の場合のいずれの場合においても図８に示す、緩衝層の外周面の傾斜角度４５゜の場合の最大応力を下回っており、本発明の要件を満たす場合には、しかるべき効果が得られることがわかる。
したがって、本発明においては、緩衝層の外周面の傾斜角度にもよるが、通常は緩衝層の厚さが５０ｎｍ以上であれば、ある程度の効果が得られるものと推測される。
また、上部薄膜電極層および下部薄膜電極層の厚さは、緩衝層の厚さや緩衝層の外周面の傾斜角度などの条件にもよるが、一般的には、１００ｎｍ以上であることが望ましいものと考えられる。
【実施例２】
【００５３】
図１１は、本発明の他の実施例（実施例２）にかかる薄膜電子部品の構成を示す断面図である。
この実施例２の薄膜電子部品は、基板２０と、基板２０上に配設された一層の薄膜電極層２１と、薄膜電極層２１上に配設された、所定の位置に貫通孔２６が設けられた絶縁層２４と、導電性を有する材料からなり、貫通孔２６の底部となる薄膜電極層２１の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層２５とを備えている。
【００５４】
この実施例２の薄膜電子部品の場合にも、上記実施例１の薄膜キャパシタに準じる効果、すなわち、引出電極と薄膜電極層の接合部近傍への応力の集中を抑制、防止して、薄膜電子部品の信頼性を向上させることができるという効果が得られる。なお、この実施例２の構成は、絶縁層により絶縁被覆された回路配線を外部に引き出す場合などに好適に適用することが可能である。
【００５５】
また、この実施例２の薄膜電子部品は、上記実施例１の、図１の薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）とは、薄膜誘電体層２と上部薄膜電極層１ｂとを備えていない点で構成を異にするが、他の部分の構成は実施例１のものと同様であり、実施例１の薄膜キャパシタの製造方法に準じる方法で製造することができる。
【００５６】
なお、本発明は、引出電極により引き出される対象となる薄膜電極層の層数や配設態様に制約されるものではなく、実施例１の場合のように引出電極により引き出される対象となる薄膜電極層が２層であってもよく、実施例２の場合のように一層であってもよい。
【００５７】
また、本発明は、複数層の薄膜電極層のうちの所定の薄膜電極層（それが一層であっても複数層であっても構わない）と引出電極を導通させる場合にも適用することが可能である。
【００５８】
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、本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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上述のように、本発明によれば、引出電極と薄膜電極層の接続部及びその近傍への応力の集中を抑制することが可能で、信頼性の高い薄膜電子部品を提供することが可能になる。
したがって、本発明は、薄膜キャパシタをはじめとする薄膜電子部品の分野に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例にかかる薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）の構成を示す断面図である。
【図２】(ａ)〜(ｆ)は本発明の一実施例にかかる薄膜電子部品（薄膜キャパシタ）の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の効果を確認するために比較用に作製した、緩衝層を備えていない従来の構造の薄膜電子部品（試料）の要部構成を示す断面図である。
【図４】図３の比較用の試料について調べた、引出電極と薄膜電極層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図５】本発明の効果を確認するために比較用に作製した、緩衝層の外周面の傾斜角度が９０°の試料の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が３０℃以下の要件を満たす試料の要部構成を示す断面図である。
【図７】図５に構造を示した緩衝層の外周面の傾斜角度が９０°の比較用の試料や本発明の実施例にかかる試料などについて調べた、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図８】緩衝層の外周面の傾斜角度を変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が７°の試料について緩衝層の厚さを変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施例にかかる、緩衝層の外周面の傾斜角度が３０°の試料について緩衝層の厚さを変えた場合の、引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部近傍の位置と、そこにかかる応力の大きさの関係を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例にかかる薄膜電子部品の構成を示す断面図である。
【図１２】従来の薄膜キャパシタの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 薄膜電極層
１ａ 下部薄膜電極層
１ｂ 上部薄膜電極層
２ 薄膜誘電体層
４ 絶縁層
５ 緩衝層
５ａ 第１の緩衝層
５ｂ 第２の緩衝層
５ｘ 緩衝層の外周面（母線）
５ｙ 緩衝層の底面
６ 引出電極
６ａ 第１の引出電極
６ｂ 第２の引出電極
７ Ｃｕ膜
８ レジストパターン
１０ 基板
１６ａ 第１の貫通孔
１６ｂ 第２の貫通孔
２０ 基板
２１ 薄膜電極層
２４ 絶縁層
２５ 緩衝層
２６ 貫通孔
θ 緩衝層の外周面と底面のなす角度（傾斜角度）
Ａ 引出電極と緩衝層の接合領域の外周部と絶縁層との境界部
Ｂ 境界部の近傍の、緩衝層の端部に対応する位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜電極層と、
前記薄膜電極層上に配設され、所定の位置に前記薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、
導電性を有する材料からなり、前記貫通孔の底部となる前記薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層と、
前記絶縁層の上面から、前記貫通孔の内周面を経て前記緩衝層にまで達し、前記緩衝層を介して前記薄膜電極層と電気的に接続する引出電極と
を具備することを特徴とする薄膜電子部品。
【請求項２】
下部薄膜電極層と、
前記下部薄膜電極層上に形成された薄膜誘電体層と、
前記薄膜誘電層上に形成された上部薄膜電極層と、
前記下部薄膜電極層及び前記上部薄膜電極層を覆うように配設され、所定の位置に前記下部薄膜電極層にまで達する第１の貫通孔、及び前記上部部薄膜電極層にまで達する第２の貫通孔とが配設された絶縁層と、
導電性を有する材料からなり、前記第１の貫通孔の底部となる前記下部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第１の緩衝層と、
導電性を有する材料からなり、前記第２の貫通孔の底部となる前記上部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第２の緩衝層と、
前記絶縁層の上面から、前記第１の貫通孔の内周面を経て前記第１の緩衝層にまで達し、前記第１の緩衝層を介して前記下部薄膜電極層と電気的に接続する第１の引出電極、及び前記第２の貫通孔の内周面を経て前記第２の緩衝層にまで達し、前記第２の緩衝層を介して前記上部薄膜電極層と電気的に接続する第２の引出電極と
を具備することを特徴とする薄膜電子部品。
【請求項３】
前記薄膜電極層は貴金属からなり、前記緩衝層は卑金属からなることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜電子部品。
【請求項４】
前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が３０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜電子部品。
【請求項５】
前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が１５°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜電子部品。
【請求項６】
薄膜キャパシタであることを特徴とする請求項２記載の薄膜電子部品。
【請求項１】
薄膜電極層と、
前記薄膜電極層上に配設され、所定の位置に前記薄膜電極層にまで達する貫通孔を備えた絶縁層と、
導電性を有する材料からなり、前記貫通孔の底部となる前記薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する緩衝層と、
前記絶縁層の上面から、前記貫通孔の内周面を経て前記緩衝層にまで達し、前記緩衝層を介して前記薄膜電極層と電気的に接続する引出電極と
を具備することを特徴とする薄膜電子部品。
【請求項２】
下部薄膜電極層と、
前記下部薄膜電極層上に形成された薄膜誘電体層と、
前記薄膜誘電層上に形成された上部薄膜電極層と、
前記下部薄膜電極層及び前記上部薄膜電極層を覆うように配設され、所定の位置に前記下部薄膜電極層にまで達する第１の貫通孔、及び前記上部部薄膜電極層にまで達する第２の貫通孔とが配設された絶縁層と、
導電性を有する材料からなり、前記第１の貫通孔の底部となる前記下部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第１の緩衝層と、
導電性を有する材料からなり、前記第２の貫通孔の底部となる前記上部薄膜電極層の露出部に配設され、外周面が傾斜して裾広がりのテーパ形状を有する第２の緩衝層と、
前記絶縁層の上面から、前記第１の貫通孔の内周面を経て前記第１の緩衝層にまで達し、前記第１の緩衝層を介して前記下部薄膜電極層と電気的に接続する第１の引出電極、及び前記第２の貫通孔の内周面を経て前記第２の緩衝層にまで達し、前記第２の緩衝層を介して前記上部薄膜電極層と電気的に接続する第２の引出電極と
を具備することを特徴とする薄膜電子部品。
【請求項３】
前記薄膜電極層は貴金属からなり、前記緩衝層は卑金属からなることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜電子部品。
【請求項４】
前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が３０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜電子部品。
【請求項５】
前記緩衝層の外周面と底面のなす角度が１５°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜電子部品。
【請求項６】
薄膜キャパシタであることを特徴とする請求項２記載の薄膜電子部品。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２７７５２０（Ｐ２００８−２７７５２０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８９４７（Ｐ２００７−１１８９４７）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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