薄膜电容器及其制造方法

文档序号:1439878 发布日期:2020-02-14 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 薄膜电容器及其制造方法 (Thin film capacitor and method for manufacturing the same ) 是由 香川武史 泉谷淳子 原田真臣 松原弘 石田宣博 于 2018-07-20 设计创作,主要内容包括:薄膜电容器(100)具备:下部电极(120);介电膜(130);上部电极(140);第1保护膜(151),其分别形成有使上部电极(140)开口的第1贯通孔(CH11)和使下部电极(120)开口的第2贯通孔(CH12)且具有第1上表面(150A);第2保护膜(152),其具有处于比第1保护膜151的第1上表面150A高的位置的第2上表面(150B);第1端子电极(161),其通过第1贯通孔(CH11)而与上部电极(140)电连接,至少延伸至第2保护膜(152)的第2上表面(150B)地设置;以及第2端子电极(162),其通过第2贯通孔(CH12)而与下部电极(120)电连接,至少延伸至第2保护膜(152)的第2上表面(150B)地设置。(A film capacitor (100) is provided with: a lower electrode (120); a dielectric film (130); an upper electrode (140); a 1 st protective film (151) having a 1 st upper surface (150A) and formed with a 1 st through hole (CH11) for opening the upper electrode (140) and a 2 nd through hole (CH12) for opening the lower electrode (120), respectively; a 2 nd protective film (152) having a 2 nd upper surface (150B) at a position higher than the 1 st upper surface 150A of the 1 st protective film 151; a 1 st terminal electrode (161) electrically connected to the upper electrode (140) through the 1 st through hole (CH11) and provided so as to extend at least to the 2 nd upper surface (150B) of the 2 nd protective film (152); and a 2 nd terminal electrode (162) electrically connected to the lower electrode (120) through the 2 nd through hole (CH12) and provided so as to extend at least to the 2 nd upper surface (150B) of the 2 nd protective film (152).)

薄膜电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜电容器及其制造方法。

背景技术

薄膜电容器例如通过将下部电极、电介质层和上部电极依次层叠在基板上的MIM(Metal-Insulator-Metal)构造形成。为了抑制薄膜电容器因氢退化、焊料安装不良等引起的可靠性的降低,正在研究各种结构。

例如,专利文献1公开一种薄膜电容器,其通过至少使上部电极成为层叠了氮化物和金属的层叠电极,从而与使用Pt的电极相比,能够抑制IV特性的降低并且抑制氢退化。此时,上部电极的上表面由保护膜和感光性树脂覆盖,在保护膜和感光性树脂设置有埋入导体。下部电极和上部电极分别通过埋入导体而与在感光性树脂的上表面设置的外部电极连接。

专利文献1:日本特开2011-228462号公报

然而,若如专利文献1所公开的那样,使端子电极设置在保护膜和绝缘层之上的薄膜电容器小型化,则恐怕由于端子电极的面积的减少而无法得到稳定的安装所需要的焊料固定力。另外,产生焊料没有以焊脚状形成、薄膜电容器的安装姿势不稳定这样的问题。这样的焊料安装不良恐怕成为受到冲击时的薄膜电容器的脱落、与其他部件干涉等之类的可靠性劣化的原因。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而完成的,目的在于提供能够实现可靠性的提高的薄膜电容器。

本发明的一方式所涉及的薄膜电容器具备:下部电极;介电膜,其设置在下部电极之上;上部电极,其隔着介电膜而与下部电极对置;第1保护膜,其设置在介电膜和上部电极之上,分别形成有使上部电极开口的第1贯通孔和使下部电极开口的第2贯通孔,并且具有对第1贯通孔和第2贯通孔各自的高度进行规定的第1上表面;第2保护膜,其在俯视第1保护膜的第1上表面时看到的区域的局部设置,并具有处于比第1保护膜的第1上表面高的位置的第2上表面;第1端子电极,其通过第1贯通孔而与上部电极电连接,并至少延伸至第2保护膜的第2上表面地设置;以及第2端子电极,其通过第2贯通孔而与下部电极电连接,并至少延伸至第2保护膜的第2上表面地设置。

本发明的其他一方式所涉及的薄膜电容器的制造方法包括:设置下部电极的工序;覆盖下部电极而设置介电膜的工序;与下部电极对置地在介电膜之上设置上部电极的工序;设置第1保护膜的工序,上述第1保护膜在介电膜和上部电极之上设置,分别形成有使上部电极开口的第1贯通孔和使下部电极开口的第2贯通孔,并且具有对第1贯通孔和第2贯通孔各自的高度进行规定的第1上表面;设置第2保护膜的工序,上述第2保护膜在俯视第1保护膜的第1上表面时看到的区域的局部设置,并具有处于比第1保护膜的第1上表面高的位置的第2上表面;以及设置第1端子电极和第2端子电极的工序,上述第1端子电极和第2端子电极分别通过第1贯通孔和第2贯通孔而与下部电极和上部电极分别电连接,并至少延伸至第2保护膜的第2上表面。

根据本发明,能够提供可实现可靠性的提高的薄膜电容器。

附图说明

图1是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。

图2是示意性地示出图1所示的薄膜电容器的沿着II-II线的截面的结构的剖视图。

图3是以图2所示的薄膜电容器的第1端子电极为中心的放大剖视图。

图4是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器向外部基板安装的安装方式的剖视图。

图5是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器的制造方法的流程图。

图6是示意性地示出在基板之上设置下部电极的工序的剖视图。

图7是示意性地示出在介电膜之上设置上部电极的工序的剖视图。

图8是示意性地示出设置第1保护膜和第2保护膜的工序的剖视图。

图9是示意性地示出设置第1端子电极和第2端子电极的工序的剖视图。

图10是示意性地示出第2实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图11是示意性地示出第3实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图12是示意性地示出第4实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。

图13是示意性地示出第4实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图14是示意性地示出第5实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图15是示意性地示出第6实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。

图16是示意性地示出第6实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图17是示意性地示出第7实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图18是示意性地示出第8实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。

图19是示意性地示出第8实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

图20是示意性地示出第9实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中,在第2实施方式以下的各实施方式中,适当地省略针对与第1实施方式相同或者类似的构成要素的说明。另外,适当地省略针对第2实施方式以下的各实施方式中得到的效果中的与第1实施方式相同的效果的说明。各实施方式的附图是例示的,各部的尺寸、形状是示意性的,不应该理解为本申请发明的技术范围限定于该实施方式。

在各个附图中,为了明确各个附图彼此的关系,帮助理解各构件的位置关系,有时为了方便而标注由X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系(XYZ坐标系)。将与X轴平行的方向称为“X轴方向”。针对与其他轴平行的方向也相同。在以下的说明中,将Z轴正方向侧称为上(上方)。此外,X轴方向不限定于箭头的正方向,也包括与箭头相反的负方向。另外,将与由X轴和Y轴确定的面平行的面称为“XY面”。针对与由其他轴确定的面平行的面也相同。

<第1实施方式>

首先,参照图1~图2,对本发明的第1实施方式所涉及的薄膜电容器100的结构进行说明。图1是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。图2是示意性地示出图1所示的薄膜电容器的沿着II-II线的截面的结构的剖视图。

薄膜电容器100具备基板110、下部电极120、介电膜130、上部电极140、台阶状保护膜150、第1端子电极161和第2端子电极162。

基板110具有与XY面平行的第1主面110A和第2主面110B。第1主面110A是Z轴正方向侧的主面,第2主面110B是Z轴负方向侧的主面。当从第1主面110A的法线方向观察时,基板110为矩形状。其中,基板110的形状不限定于上述形状,也可以是多边形状、圆形状、椭圆状、或者将它们组合的形状。

基板110具有由第2主面110B侧的半导体基板111和第1主面110A侧的绝缘层112构成的双层构造。例如,半导体基板111是低电阻的硅基板,绝缘层112是硅氧化物(SiO2)膜。通过在半导体基板111上形成薄膜电容器100,从而在同一个基板上形成其他半导体元件,从而能够形成包含薄膜电容器100的集成电路。绝缘层112抑制寄生电容的产生、漏电电流的产生。此外,半导体基板111不限定于硅基板,也可以是由砷化镓基板等化合物半导体构成的基板。另外,若绝缘性比半导体基板111高,则绝缘层112不限定于SiO2膜,也可以是硅氮化物(SiN)膜、硅酸氮化物(SiON)膜、氧化铝(Al2O3)膜等。基板110也可以是单层的绝缘性基板,也可以是具有3层以上的多层构造的基板。

下部电极120设置在基板110的第1主面110A之上。下部电极120以岛状形成,当从基板110的第1主面110A的法线方向观察时,上述下部电极120位于基板110的内侧。下部电极120例如由Cu(铜)、Ag(银)、Au(金)、Al(铝)、Mo(钼)、W(钨)、Pt(铂)、Ti(钛)、Ni(镍)、Cr(铬)等金属或者它们的合金形成。另外,下部电极120的构成材料不限定于上述,只要具有导电性,也可以是RuO2、SrRuO3、LaNiO3等金属氧化物,也可以是导电性树脂等有机材料。此外,下部电极120也可以是多层构造。

介电膜130覆盖下部电极120。即,介电膜130设置在下部电极120之上,与下部电极120的端面邻接。介电膜130具有绝缘性,例如由硅化合物或者金属氧化物构成。作为硅化合物,例如可举出SiO2、SiN、SiNO等。作为金属氧化物,例如可举出,Al2O3、氧化铪(HfO2)、氧化钽(Ta2O5)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶钡((BaSr)TiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、锆酸钙(CaZrO3)等。从使薄膜电容器100高电容化的观点考虑,介电膜130优选通过介电常数高的材料设置,例如优选通过比SiO2介电常数高的钙钛矿型氧化物设置。此外,介电膜130也可以是多层构造。

上部电极140设置在介电膜130之上。上部电极140在Z轴方向上隔着介电膜130与下部电极120对置。上部电极140例如由从作为下部电极120的构成材料而举出的金属、金属氧化物和有机材料中适当地选择出的导电性材料形成。

台阶状保护膜150具有台阶形状,具备第1保护膜151和第2保护膜152。第1保护膜151相当于台阶状保护膜150的下层,第2保护膜152相当于台阶状保护膜150的上层。换言之,第2保护膜152形成台阶状保护膜150的台阶。第1保护膜151和第2保护膜152独立地形成。即,第1保护膜151和第2保护膜152通过不同的工序依次形成。此时,在第1保护膜151和第2保护膜152之间形成有例如边界面。其中,也可以是,第1保护膜151和第2保护膜152一体形成。即,也可以是,第1保护膜151和第2保护膜152通过相同的工序一起形成。

第1保护膜151设置在介电膜130和上部电极140之上,并在与介电膜130侧相反侧具有第1上表面150A。在第1保护膜151形成有在第1上表面150A具有开口端部并沿着Z轴方向贯通第1保护膜151的第1贯通孔CH11和第2贯通孔CH12。第1贯通孔CH11使上部电极140开口,第2贯通孔CH12使下部电极120开口。第1贯通孔CH11和第2贯通孔CH12在X轴方向上排列,第1贯通孔CH11位于第2贯通孔CH12的X轴负方向侧。此外,第2贯通孔CH12不仅贯通第1保护膜151,还贯通介电膜130。例如,第2贯通孔CH12具有:一体地贯通第1保护膜151和介电膜130的在Z轴方向上延伸的内侧面。或者,也可以是,第2贯通孔CH12不需要一体地贯通第1保护膜151和介电膜130,而在介电膜130与第1保护膜151之间的边界具有台阶,直径不连续地变化。

第2保护膜152设置在第1保护膜151的第1上表面150A之上。另外,第2保护膜152包括第1贯通孔CH11与第2贯通孔CH12之间的区域并在Y轴方向上延伸。第2保护膜152的厚度大于第1保护膜151的厚度。第2保护膜152在与介电膜130侧相反侧具有第2上表面150B。另外,第2保护膜152具有侧面150C、150D。侧面150C、150D相当于将第1上表面150A与第2上表面150B连接的端面中的沿Y轴方向延伸的端面。侧面150C、150D相互在X轴方向上对置。而且,侧面150C位于第1贯通孔CH11侧,侧面150D位于第2贯通孔CH12侧。

第1保护膜151和第2保护膜152分别通过绝缘性材料设置。这样的绝缘性材料没有特别限定,但从吸收冲击并抑制薄膜电容器100的损伤的观点出发,优选为聚酰亚胺系树脂、环氧类树脂、酚醛系树脂、苯并环丁烯系树脂、聚酰胺系树脂、氟类树脂等树脂材料。另外,从抑制下部电极120、介电膜130和上部电极140的劣化的观点出发,优选绝缘性材料针对氢气(H2)、水蒸气(H2O)等具有较高的阻气性,例如适于使用聚酰亚胺系树脂。第1保护膜151和第2保护膜152例如通过相同的材料设置。其中,也可以是,第1保护膜151和第2保护膜152分别通过不同材料设置。此外,也可以是,第1保护膜151和第2保护膜152分别为多层构造。例如,也可以是,第1保护膜151在介电膜130和上部电极140侧具有SiN等耐湿性高的层。

第1端子电极161是将上部电极140与外部的电源电连接并用于对上部电极140施加电压的电极。第1端子电极161通过第1贯通孔CH11而与上部电极140电连接。第1端子电极161在第1上表面150A、侧面150C和第2上表面150B之上延伸。同样,第2端子电极162是用于对下部电极120施加电压的电极,并通过第2贯通孔CH12而与下部电极120电连接。第2端子电极162在第1上表面150A、侧面150D和第2上表面150B之上延伸。构成第1端子电极161和第2端子电极162的材料只要是导电性材料则没有特别限定,但优选通过Cu、Ag、Au、Al等导电性良好的金属材料设置。另外,第1端子电极161和第2端子电极162也可以是多层构造。成为多层构造的第1端子电极161和第2端子电极162优选具备耐蚀性、耐氧化性之类的化学稳定性良好的表层,特别优选表面具有包含Au的金属层。

接下来,参照图3,对台阶状保护膜150、第1端子电极161和第2端子电极162的尺寸进行说明。图3是以图2所示的薄膜电容器的第1端子电极为中心的放大剖视图。此外,基于图3着眼于第1端子电极161的尺寸进行说明,但针对第2端子电极162的尺寸,由于与第1端子电极161的尺寸相同,所以省略说明。

侧面150C的沿着Z轴方向的高度H2大于第1贯通孔CH11的沿着Z轴方向的高度H1(H1<H2)。优选高度H2为高度H1的2倍以上且20倍以下(2≤H2/H1≤20)。据此,能够扩大第1端子电极161的表面积并且抑制薄膜电容器100的高大化。具体而言,若高度H2小于高度H1的2倍,则无法充分扩大第1端子电极161的表面积,薄膜电容器100的安装性提高这一效果变小。若高度H2大于高度H1的20倍,则薄膜电容器100的高度变得过高,薄膜电容器100在构造上不稳定。作为一个例子,使高度H1为3μm以上且5μm以下并使高度H2为10μm以上且100μm以下地,形成台阶状保护膜150。此外,高度H1相当于第1保护膜151的厚度,高度H2相当于第2保护膜152的厚度。另外,高度H2相当于第1端子电极161的沿着侧面150C的部分的高度。

第1贯通孔CH11的沿着X轴方向的宽度W1小于第1端子电极161的沿着X轴方向的宽度W2(W1<W2)。宽度W1大于高度H1(H1<W1)。据此,能够扩大第1端子电极161与上部电极140间的接触面积,并且能够抑制由于第2保护膜152的宽度减少而引起的端子电极之间的短路、漏电电流的产生。高度H2优选为宽度W2的0.2倍以上且2倍以下(0.2≤H2/W2≤2)。据此,能够扩大第1端子电极161的表面积并且抑制薄膜电容器100的高大化。具体而言,若高度H2小于宽度W2的0.2倍,则无法充分扩大第1端子电极161的表面积,薄膜电容器100的安装性提高这一效果变小。若高度H2大于宽度W2的2倍,则薄膜电容器100的高度变得过高,薄膜电容器100在构造上不稳定。

接下来,参照图4对薄膜电容器100的安装方式进行说明。图4是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器向外部基板安装的安装方式的剖视图。

薄膜电容器100通过焊料11和焊料12而搭载于外部基板10。焊料11将第1端子电极161与外部基板10电连接,焊料12将第2端子电极162与外部基板10电连接。第1端子电极161沿着侧面150C延伸,从而第1端子电极161的表面积扩大,因此第1端子电极161与焊料11之间的紧贴力提高。另外,第1端子电极161在侧面150C延伸,从而焊料11能够形成焊脚形状。第2端子电极162也同样能够使与焊料12之间的紧贴力提高,能够使焊料12以焊脚状形成。焊料11和焊料12之间的紧贴力提高,由此改善薄膜电容器100的安装性。另外,焊料11和焊料12以焊脚状形成,从而抑制薄膜电容器100的姿势的紊乱,进而能够抑制与其他元件、布线之间的接触。

接下来参照图5~图9对薄膜电容器100的制造方法进行说明。图5是示意性地示出第1实施方式所涉及的薄膜电容器的制造方法的流程图。图6是示意性地示出在基板之上设置下部电极的工序的剖视图。图7是示意性地示出在介电膜之上设置上部电极的工序的剖视图。图8是示意性地示出设置第1保护膜和第2保护膜的工序的剖视图。图9是示意性地示出设置第1端子电极和第2端子电极的工序的剖视图。

首先,准备基板1010(S11)。此时,首先准备平板状的半导体基板1011。通过对硅单晶锭进行切片而得到硅晶片并利用研磨使硅晶片的表面平滑化,从而形成半导体基板1011。接下来,对半导体基板1011的第1主面1010A侧进行热氧化,形成由SiO2膜构成的绝缘层1012,作为表面氧化膜。

接下来,设置下部电极1020(S12)。如图6所示,在基板1010的第1主面1010A侧即绝缘层1012侧设置下部电极1020。对于下部电极1020的刻画图案而言,实施利用了光刻法的蚀刻。即,首先,在基板1010的第1主面1010A侧的整个面形成金属层。接下来,通过光刻法在金属层之上设置形成了刻画图案之后的树脂层。接下来,在将树脂层作为掩模对金属层进行了蚀刻之后,除去树脂层并进行清洗。此外,下部电极1020的刻画图案不限定于蚀刻,也可以是从形成了刻画图案之后的树脂层之上设置金属层并与树脂层一起将金属层的一部分除去的所谓的剥离法。另外,也可以是,将形成了刻画图案之后的导电层作为基底层,通过镀敷法设置下部电极1020。

接下来,设置介电膜1030(S13)。如图7所示,介电膜1030被覆盖下部电极1020地设置在基板1010和下部电极1020之上。通过利用CVD(Chemical Vapor Deposition)法、PVD(Physical Vapor Deposition)法堆积电介质来设置介电膜1030。据此,形成致密的介电膜1030,能够抑制由下部电极1020与上部电极1040间的短路、针对缺陷的电场集中等引起的薄膜电容器100的动作不良。此外,介电膜1030的成膜方法不限定于上述,也可以通过旋涂法、凹版印刷等各种印刷法等湿法工艺来设置。

接下来,设置上部电极1040(S14)。上部电极1040能够通过与下部电极1020相同的方法进行刻画图案。如图7所示,在上部电极1040刻画图案之后,将介电膜1030的局部除去而使下部电极1020的局部暴露。该介电膜1030的被除去的部分与用于后述的第2端子电极1062与下部电极1020接触的第2贯通孔CH102的局部相当。

接下来,设置第1保护膜1051(S15)。如图8所示,第1保护膜1051在介电膜1030和上部电极1040之上使感光性聚酰亚胺等感光性树脂成膜,通过光刻法刻画图案。换句话说,作为通过显影液将曝光后的感光性树脂的感光部分或者未感光部分溶解并除去,结果是,残留的部分成为第1保护膜1051。此时,通过刻画图案,与形成第1保护膜1051的外形一起,还形成第1贯通孔CH101和第2贯通孔CH102。第1保护膜1051的刻画图案不限定于上述方式,例如也可以是,将通过利用光刻法进行了刻画图案之后的光致抗蚀剂作为掩模,并利用蚀刻局部除去成为第1保护膜1051的树脂层,从而进行刻画图案。

接下来,设置第2保护膜1052(S16)。如图8所示,与第1保护膜1051同样,第2保护膜1052也使感光性树脂在第1保护膜1051之上成膜,利用光刻法来刻画图案。此外,第1保护膜1051和第2保护膜1052的成膜和刻画图案的顺序不限定于上述方式。例如也可以是,在第1保护膜1051成膜之后,实施第2保护膜1052的成膜,其后,依次实施第2保护膜1052的刻画图案和第1保护膜1051的刻画图案。另外,也可以是,通过使用了半色调掩模、灰色调掩模等的多灰度曝光一并实施第1保护膜1051和第2保护膜1052的刻画图案。

接下来,设置第1端子电极1061和第2端子电极1062(S17)。如图9所示,第1端子电极1061延伸至台阶状保护膜1050的第1贯通孔CH101的内部、以及第1上表面1050A、侧面1050C和第2上表面1050B之上地刻画图案。第2端子电极1062也同样地刻画图案。第1端子电极1061和第2端子电极1062能够通过与下部电极1020、上部电极1040相同的方法进行刻画图案。

最后,沿着切割线DL切断基板1010和介电膜1030,使薄膜电容器100单片化。单片化方法没有特别限定,能够通过刀片切割、隐形切割、干式蚀刻等进行单片化。

以下,对其他实施方式进行说明。在以下的各个实施方式中,对与上述的第1实施方式共用的事项省略叙述,仅对不同点进行说明。标注有与第1实施方式相同名称的结构具有与第1实施方式的结构相同的功能和效果,省略详细的说明。

<第2实施方式>

参照图10,对第2实施方式所涉及的薄膜电容器200的结构进行说明。图10是示意性地示出第2实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器200具备:由半导体基板211和绝缘层212构成的基板210、下部电极220、介电膜230、上部电极240、由第1保护膜251和第2保护膜252构成的台阶状保护膜250、第1端子电极261、以及第2端子电极262。基板210具有第1主面210A和第2主面210B。台阶状保护膜250具有第1上表面250A、第2上表面250B和侧面250C、250D,并形成有第1贯通孔CH21和第2贯通孔CH22。

第2实施方式所涉及的薄膜电容器200在一体形成台阶状保护膜250这点上与第1实施方式所涉及的薄膜电容器100不同。台阶状保护膜250通过连续的一个构件形成第1保护膜251和第2保护膜252。在这样的结构中,能够简化制造工序,能够减少制造成本。另外,能够抑制第1保护膜251与第2保护膜252间的边界处的损伤,因此台阶状保护膜250的机械强度提高。

<第3实施方式>

参照图11,对第3实施方式所涉及的薄膜电容器300的结构进行说明。图11是示意性地示出第3实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器300具备:由半导体基板311和绝缘层312构成的基板310、下部电极320、介电膜330、上部电极340、由第1保护膜351和第2保护膜352构成的台阶状保护膜350、第1端子电极361、以及第2端子电极362。基板310具有第1主面310A和第2主面310B。台阶状保护膜350具有第1上表面350A、第2上表面350B和侧面350C、350D,并形成有第1贯通孔CH31和第2贯通孔CH32。

第3实施方式所涉及的薄膜电容器300在第2保护膜352的截面形状为倒锥形状这点上与第1实施方式所涉及的薄膜电容器100不同。换句话说,第2保护膜352具有:从第1上表面350A朝向第2上表面350B呈倒锥状的侧面350C、350D。换言之,台阶状保护膜350的第1上表面350A和侧面350C在第1端子电极361侧成为锐角。同样,第1上表面350A和侧面350D也在第2端子电极362侧成为锐角。据此,能够不使从台阶状保护膜350的第2上表面350B的法线方向观察时的第1端子电极361和第2端子电极362各自的面积扩大,就使第1端子电极361和第2端子电极362各自的表面积扩大。另外,通过锚固效应使焊料不易剥离,能够提高薄膜电容器300相对于外部基板的接合强度。

<第4实施方式>

参照图12和图13,对第4实施方式所涉及的薄膜电容器400的结构进行说明。图12是示意性地示出第4实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。图13是示意性地示出第4实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器400具备:由半导体基板411和绝缘层412构成的基板410、下部电极420、介电膜430、上部电极440、由第1保护膜451和第2保护膜452构成的台阶状保护膜450、第1端子电极461、以及第2端子电极462。基板410具有第1主面410A和第2主面410B。台阶状保护膜450具有第1上表面450A、第2上表面450B和侧面450C、450D,并形成有第1贯通孔CH41和第2贯通孔CH42。

在从第1上表面450A的法线方向观察时,第4实施方式所涉及的薄膜电容器400在相对于第1贯通孔CH41和第2贯通孔CH42而在相互的相反侧还设置有第2保护膜452这点与第1实施方式所涉及的薄膜电容器100不同。具体而言,在第1保护膜451之上设置有三个第2保护膜452。三个第2保护膜452分别在Y轴方向上延伸,相互隔开间隔在X轴方向上排列。第2保护膜452中的一个位于第1贯通孔CH41与第2贯通孔CH42之间的区域之上。剩余两个第2保护膜452设置于比第1贯通孔CH41与第2贯通孔CH42之间的区域靠外侧的区域。具体而言,一个位于第1贯通孔CH41的X轴负方向侧的区域之上,在第1贯通孔CH41侧具有侧面450E。一个位于第2贯通孔HC42的X轴正方向侧的区域之上,在第2贯通孔HC42侧具有侧面450F。换言之,三个第2保护膜452分别在第1贯通孔CH41与第2贯通孔CH42之间的区域、从第1贯通孔CH41观察与第2贯通孔CH42相反侧的区域、以及从第2贯通孔CH42观察与第1贯通孔CH41相反侧的区域设置。

在从第1上表面450A的法线方向观察时,在第1贯通孔CH41和第2贯通孔CH42排列的X轴方向上,第1贯通孔CH41和第2贯通孔CH42分别被第2保护膜452夹着。侧面450E位于第1贯通孔CH41的X轴负方向侧,隔着空间而与侧面450C对置。侧面450F位于第2贯通孔CH42的X轴正方向侧,隔着空间而与侧面450D对置。第1端子电极461还延伸至侧面450E之上,第2端子电极462还延伸至侧面450F之上。据此,能够进一步扩大第1端子电极461和第2端子电极462的表面积。另外,能够在安装薄膜电容器400时抑制侧面450E和侧面450F向焊料的X轴方向上的外侧的流出,因此能够使薄膜电容器400的安装姿势稳定化。

此外,在侧面450C与侧面450E之间,第1上表面450A从与第1端子电极461重叠的区域起,沿着Y轴方向延伸。在侧面450D与侧面450F之间,第1上表面450A从与第2端子电极462重叠的区域起,沿着Y轴方向延伸。换言之,第1端子电极461和第2端子电极462分别在Y轴方向上相对于第1保护膜451的第1上表面450A的外缘隔开距离设置。据此,在安装时过度量的焊料沿着Y轴方向湿润扩张至第1上表面450A之上,因此能够使薄膜电容器400的安装姿势稳定化。

<第5实施方式>

参照图14,对第5实施方式所涉及的薄膜电容器500的结构进行说明。图14是示意性地示出第5实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器500具备:由半导体基板511和绝缘层512构成的基板510、下部电极520、介电膜530、上部电极540、由第1保护膜551和第2保护膜552构成的台阶状保护膜550、第1端子电极561、以及第2端子电极562。基板510具有第1主面510A和第2主面510B。台阶状保护膜550具有第1上表面550A、第2上表面550B和侧面550C、550D、550E、550F,形成有第1贯通孔CH51和第2贯通孔CH52。

第5实施方式所涉及的薄膜电容器500在第2保护膜552为倒锥形状这点上与第4实施方式所涉及的薄膜电容器400不同。换句话说,第1上表面550A与侧面550C在第1端子电极561侧所成的角为锐角,第1上表面550A与侧面550E在第1端子电极561侧所成的角为锐角。另外,第1上表面550A与侧面550D在第2端子电极562侧所成的角为锐角,第1上表面550A与侧面550F在第2端子电极562侧所成的角为锐角。据此,能够不使从台阶状保护膜550的第2上表面550B的法线方向俯视时的第1端子电极561和第2端子电极562各自的面积扩大而使第1端子电极561和第2端子电极562各自的表面积扩大。另外,通过锚固效应使焊料不易剥离,能够提高薄膜电容器500相对于外部基板的接合强度。

<第6实施方式>

参照图15和图16,对第6实施方式所涉及的薄膜电容器600的结构进行说明。图15是示意性地示出第6实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。图16是示意性地示出第6实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器600具备:由半导体基板611和绝缘层612构成的基板610、下部电极620、介电膜630、上部电极640、保护膜650、第1端子电极661、以及第2端子电极662。基板610具有第1主面610A和第2主面610B。保护膜650具有上表面650B和侧面650C、650D。

第6实施方式所涉及的薄膜电容器600在省略第1保护膜这点上与第1实施方式所涉及的薄膜电容器100不同。保护膜650仅设置于第1端子电极661与第2端子电极662之间。保护膜650相当于第1实施方式所涉及的薄膜电容器100的第2保护膜152,高度等尺寸也以此为基准。例如,保护膜650的侧面650C的高度H62相当于在第1端子电极661的侧面650C延伸的部分的高度,优选为第1端子电极661的沿着X轴方向的宽度W62的0.2倍以上且2倍以下(0.2≤H62/W62≤2)。另外,高度H62优选为10μm以上且100μm以下。

第1端子电极661在上部电极640的上表面、以及保护膜650的侧面650C和上表面650B之上延伸。第2端子电极662在介电膜630的上表面、以及保护膜650的侧面650D和上表面650B之上延伸,通过形成于介电膜630的贯通孔而与下部电极620电接触。上部电极640由于其局部暴露,所以优选在最外表面具有在化学上稳定的Au层。

这样,即便省略第2保护膜而构成为保护膜650仅设置于第1端子电极661与第2端子电极662之间,若保护膜650的高度H62足够高,则也能够得到与第1实施方式相同的效果。

<第7实施方式>

参照图17,对第7实施方式所涉及的薄膜电容器700的结构进行说明。图17是示意性地示出第7实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器700具备:由半导体基板711和绝缘层712构成的基板710、下部电极720、介电膜730、上部电极740、保护膜750、第1端子电极761、以及第2端子电极762。基板710具有第1主面710A和第2主面710B。保护膜750具有上表面750B和侧面750C、750D。

第7实施方式所涉及的薄膜电容器700在保护膜750为倒锥形状这点上与第6实施方式所涉及的薄膜电容器600不同。换句话说,设置为保护膜750的上表面750B比保护膜750的靠介电膜730侧的下表面大。据此,能够得到与第3实施方式相同的效果。

<第8实施方式>

参照图18和图19,对第8实施方式所涉及的薄膜电容器800的结构进行说明。图18是示意性地示出第8实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的俯视图。图19是示意性地示出第8实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器800具备:由半导体基板811和绝缘层812构成的基板810、下部电极820、介电膜830、上部电极840、保护膜850、第1端子电极861、以及第2端子电极862。基板810具有第1主面810A和第2主面810B。保护膜850具有上表面850B和侧面850C、850D、850E、850F。

在从上表面850B的法线方向观察时,第8实施方式所涉及的薄膜电容器800在三个保护膜850在X轴方向上隔开间隔地排列这点上与第6实施方式所涉及的薄膜电容器600不同。三个保护膜850分别在Y轴方向上延伸,另外,三个保护膜850具有:隔着空间与侧面850C对置的侧面850E和隔着空间与侧面850D对置的侧面850F。第1端子电极861还在侧面850E之上延伸,第2端子电极862还在侧面850F之上延伸。在侧面850C与侧面850E之间,上部电极840从与第1端子电极861重叠的区域起,沿着Y轴方向延伸。在侧面850D与侧面850F之间,介电膜830的上表面从与第2端子电极862重叠的区域起,沿着Y轴方向延伸。据此,能够得到与第4实施方式相同的效果。

<第9实施方式>

参照图20对第9实施方式所涉及的薄膜电容器900的结构进行说明。图20是示意性地示出第9实施方式所涉及的薄膜电容器的结构的剖视图。薄膜电容器900具备:由半导体基板911和绝缘层912构成的基板910、下部电极920、介电膜930、上部电极940、保护膜950、第1端子电极961、以及第2端子电极962。基板910具有第1主面910A和第2主面910B。保护膜950具有上表面950B和侧面950C、950D、950E、950F。

第9实施方式所涉及的薄膜电容器900在保护膜950为倒锥形状这点上与第8实施方式所涉及的薄膜电容器800不同。换句话说,上表面950B与侧面950C在第1端子电极961侧所成的角为钝角,上表面950B与侧面950E在第1端子电极961侧所成的角为钝角。另外,上表面950B与侧面950D在第2端子电极962侧所成的角为钝角,上表面950B与侧面950F在第2端子电极962侧所成的角为钝角。据此,能够得到与第5实施方式相同的效果。

如以上那样,根据本发明的一方式,提供薄膜电容器100,其具备:下部电极120;介电膜130,其设置在下部电极120之上;上部电极140,其隔着介电膜130与下部电极120对置;第1保护膜151,其设置在介电膜及130和上部电极140之上,分别形成有使上部电极140开口的第1贯通孔CH11和使下部电极120开口的第2贯通孔CH12,并且具有对第1贯通孔CH11和第2贯通孔CH12各自的高度进行规定的第1上表面150A;第2保护膜152,其在俯视第1保护膜151的第1上表面150A时看到的区域的局部设置,并具有处于比第1保护膜151的第1上表面150A高的位置的第2上表面150B;第1端子电极161,其通过第1贯通孔CH11而与上部电极140电连接,并至少延伸至第2保护膜152的第2上表面150B地设置;以及第2端子电极162,其通过第2贯通孔CH12而与下部电极120电连接,并至少延伸至第2保护膜152的第2上表面150B地设置。

根据上述方式,能够不使从第1保护膜的第1上表面的法线方向观察时的第1端子电极和第2端子电极的面积扩大,就使第1端子电极和第2端子电极的表面积扩大。因此,薄膜电容器不会大型化并能够提高与焊料之间的紧贴性。换句话说,能够改善薄膜电容器的安装性。另外,端子电极在保护膜的侧面延伸,从而焊料能够形成焊脚形状。因此,能够抑制薄膜电容器的安装姿势的紊乱,从而能够抑制与其他元件、布线之间的接触。根据以上内容,能够抑制由掉落等冲击引起的薄膜电容器的脱落、由与其他元件等干涉所引起的薄膜电容器的性能劣化。换句话说,能够实现薄膜电容器的可靠性的提高。

也可以是,第2保护膜152的厚度H2大于第1贯通孔CH11的高度H1。据此,能够使第1端子电极和第2端子电极的表面积进一步扩大,从而能够提高焊料与端子电极之间的紧贴力。

也可以是,第2保护膜152的厚度H2为第1贯通孔CH11的高度H1的2倍以上且20倍以下。据此,通过第1端子电极和第2端子电极的表面积的扩大,能够提高薄膜电容器的安装性,并且抑制薄膜电容器的高大化。

也可以是,第2保护膜152的厚度H2为俯视第1保护膜151的第1上表面150A时的第1端子电极161或者第2端子电极162的在第1贯通孔CH11与第2贯通孔CH12排列的方向上的长度W2的0.2倍以上且2倍以下。据此,通过第1端子电极和第2端子电极的表面积的扩大,能够提高薄膜电容器的安装性,并且抑制薄膜电容器的高大化。

也可以是,第2保护膜152在第1保护膜151的第1上表面150A中的第1贯通孔CH11与第2贯通孔CH12之间的区域设置。据此,与第1端子电极接触的焊料和与第2端子电极接触的焊料因形成于第1端子电极与第2端子电极之间的第2保护膜而分离。因此,能够抑制与第1端子电极接触的焊料和与第2端子电极接触的焊料的短路。

也可以是,第2保护膜452还在第1保护膜451的第1上表面450A中的比第1贯通孔CH41与第2贯通孔CH42之间的区域靠外侧的区域设置。据此,能够使第1端子电极的表面积更加扩大,因此能够提高第1端子电极与焊料之间的紧贴性。另外,第2保护膜能够阻止焊料向薄膜电容器的外侧的湿润扩张。由此,能够抑制安装姿势的紊乱。

也可以是,第2保护膜352具有从第1上表面350A朝向第2上表面350B呈倒锥状的侧面350C、350D。据此,能够使第1端子电极和第2端子电极的表面积进一步扩大。另外,通过锚固效应能够提高薄膜电容器与焊料之间的接合强度。

也可以是,第1保护膜251和第2保护膜252一体地形成。据此,能够简化薄膜电容器的制造工序,能够减少制造成本。

也可以是,第1保护膜151和第2保护膜152独立地形成。据此,能够提高决定第1贯通孔和第2贯通孔的位置、尺寸、以及第1上表面和第2上表面的位置等的加工精度。

也可以是,在俯视第1保护膜451的第1上表面450A时,第1端子电极461和第2端子电极462分别在与第1贯通孔CH41和第2贯通孔CH42排列的方向交叉的方向上相对于第1上表面450A的外缘隔开距离而设置。据此,安装时过度量的焊料沿着第1上表面450A在与端子电极的排列方向交叉的方向上湿润扩张,因此能够使薄膜电容器的安装姿势稳定化。

根据本发明的其他一方式,提供薄膜电容器的制造方法,其包括:设置下部电极1020的工序;覆盖下部电极1020地设置介电膜1030的工序;与下部电极1020对置地在介电膜1030之上设置上部电极1040的工序;设置第1保护膜1051的工序,上述第1保护膜1051设置在介电膜1030和上部电极1040之上,分别形成有使上部电极1040开口的第1贯通孔CH101和使下部电极1020开口的第2贯通孔CH102,并且具有对第1贯通孔CH101和第2贯通孔CH102的高度进行规定的第1上表面1050A;设置第2保护膜1052的工序,上述第2保护膜1052在俯视第1保护膜1051的第1上表面1050A时看到的区域的局部设置,并具有处于比第1保护膜1051的第1上表面1050A高的位置的第2上表面1050B;以及设置第1端子电极1061和第2端子电极1062的工序,上述第1端子电极1061和第2端子电极1062分别通过第1贯通孔CH101和第2贯通孔CH102而分别与下部电极1020和上部电极1040电连接,并至少延伸至第2保护膜1052的第2上表面1050B。

根据上述方式,可制造能够得到与上述相同的效果的薄膜电容器。

如以上说明的那样,根据本发明的一方式,能够提供可实现可靠性的提高的薄膜电容器。

此外,以上说明的实施方式是用于容易理解本发明的,不是用于对本发明进行限定地解释。本发明可不脱离其主旨地变更/改进,并且本发明还包括其等效物。即,本领域技术人员对各实施方式适当地施加设计变更而成的方式只要具备本发明的特征,则也包含于本发明的范围。例如,各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限定于例示的内容,而能够适当地变更。另外,各实施方式具备的各要素只要技术上可能则能够组合,这些组合而成的方式只要包含本发明的特征则也包含于本发明的范围。

附图标记说明

100…薄膜电容器;110…基板;111…半导体基板;112…绝缘层;120…下部电极;130…介电膜;140…上部电极;150…台阶状保护膜;151…第1保护膜;152…第2保护膜;150A…第1上表面;150B…第2上表面;150C、150D…侧面;CH11…第1贯通孔;CH12…第2贯通孔;161…第1端子电极;162…第2端子电极;H1、H2…高度;W1、W2…宽度。

35页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:太赫兹元件、半导体装置

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类