薄膜电容器的制造方法

薄膜电容器的制造方法
【专利摘要】本发明所涉及的薄膜电容器具有特征：下部电极(4)能够具有凹凸结构，上部电极(6)也能够具有凹凸结构，上部电极(6)的向下部电极侧突出的凸部位于下部电极(4)的凸部之间的间隙，下部电极(4)含有作为主成分的Cu，基板(1)和应力调整层(2)以及下部电极(4)的杨氏模量具有特定的关系，另外，位于凸部(4b)内部的曲率半径R1的角部具有特定的关系。
【专利说明】
薄膜电容器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及纵截面具有凹凸结构的薄膜电容器(thin film capacitor)。
【背景技术】
[0002] 作为电子部件的薄膜电容器，例如，在专利文献1(日本特开2002-26266号公报）中 有记载。另外，沟道式电容器(trench capacitor)在半导体集成化技术中是以每单位面积 的表面积增加的形式具有立体结构，并且作为达到构成存储器的电容器的高容量化的结构 来进行设计的（专利文献2:美国专利6,740,922号说明书）。另外，也有打算将像这样的立体 结构应用于存储器以外的电子部件的尝试(专利文献3:日本特开平6-325970号公报）

【发明内容】

[0003] 然而，关于作为电子部件的通过具有凹凸结构来实现小型化的薄膜电容器，其薄 膜电容器的特性容易发生劣化。本发明就是鉴于像这样的技术问题，目的在于提供一种可 抑制特性劣化的薄膜电容器。
[0004] 在第1类型的薄膜电容器中，下部电极其沿着基板厚度方向（Z)的纵截面具有凹凸 结构，上部电极其沿着基板厚度方向的纵截面具有凹凸结构，上部电极的向下部电极侧突 出的凸部位于下部电极的凸部之间的间隙，下部电极含有作为主成分的Cu，基板1的杨氏模 量(Young's modulus)Ess、应力调整层的杨氏模量Esc以及下部电极的杨氏模量Ele满足以下 的关系式:Ele<Esc，且 Ess<Esc。
[0005] 在第2类型的薄膜电容器中，下部电极的凸部的前端部具有曲率中心Cla，Clb位于 该凸部内部的曲率半径R1的角部。在此，曲率半径R1以及电介质薄膜的厚度td满足以下所 述关系式:0.4 X td<RK20 X td。如果曲率半径R1低于电介质薄膜的厚度td的0.4倍，贝1J天 线效应变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中产生电介质薄膜的内部缺陷。 曲率半径R1如果高于电介质薄膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生在角部上 发生起因于电极结晶晶界的电场集中的不良状况。
[0006] 在第3类型的薄膜电容器中，在使电介质薄膜介于下部电极与上部电极之间的薄 膜电容器中，具备被设置于下部电极的第1端子和被设置于上部电极的第2端子，下部电极 具有凹凸结构。该凹凸结构的凹部棱线沿着从第1端子朝着第2端子的方向（X轴方向）延伸。 在此情况下，X轴方向的等效串联电阻(ESR:Equivalent Series Resistance)变小，因此， 薄膜电容器的损耗变小并且稳定性变高。
【附图说明】
[0007] 图1是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0008] 图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H、图21是为了说明薄膜电容器的制 造工序的不意图。
[0009] 图3A、图3B、图3C是各种各样下部电极以及虚设电极(dummy electrode)的平面 图。
[0010] 图4A、图4B、图4C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0011] 图5是薄膜电容器的分解斜视图。
[0012] 图6是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0013]图7是表示物质的参数的图表。
[0014] 图8是表示各个实验例(实施例以及比较例）中的杨氏模量的实验条件的图表。
[0015] 图9是表示各个实验例(实施例以及比较例）中的线膨胀系数的关系的图表。
[0016] 图10是表示各个实验例(实施例以及比较例）中的热传导率的关系的图表。
[0017] 图11是表示对以上所述的各个实验例（实施例以及比较例）的试样进行了环境试 验之后的正常品个数的图表。
[0018] 图12是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构(XZ平面)的示意图。
[0019] 图13A、图13B、图13C、图13D、图13E、图13F、图13G、图13H、图131是为了说明薄膜电 容器制造工序的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0020] 图14A、图14B、图14C是各种各样下部电极以及虚设电极的平面图。
[0021] 图15A、图15B、图15C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0022]图16是薄膜电容器的分解斜视图。
[0023] 图17是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0024] 图18A、图18B、图18C是表示为了说明将下部电极的凸部的前端部的角部弄圆的工 序的薄膜电容器截面结构(XZ平面)的示意图。
[0025] 图19是表示下部电极的凸部的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0026]图20A、图20B、图20C是表示为了说明将下部电极的凸部的前端部以及基端部的角 部弄圆的工序的薄膜电容器截面结构(XZ平面)的示意图。
[0027] 图21是表示下部电极的凸部的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0028] 图22是表示下部电极的凸部的截面结构(YZ平面)的示意图。
[0029] 图23是表示实施例以及比较例中的角部形状与评价结果的关系的图表。
[0030] 图24是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构(XZ平面)的示意图。
[0031] 图25A、图25B、图25C、图25D、图25E、图25F、图25G、图25H、图251是为了说明薄膜电 容器制造工序的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0032]图26A、图26B、图26C是各种各样下部电极以及虚设电极的平面图。
[0033]图27A、图27B、图27C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0034]图28是薄膜电容器的分解斜视图。
[0035] 图29是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0036] 图30是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构(YZ平面)的示意图。
[0037] 图31A是比较例中的下部电极以及虚设电极的平面图，图31B是上部电极以及下部 接触电极的平面图。
[0038] 图32是表示将下部电极的凸部的YZ平面上的纵截面结构（与上部电极的结构相 同）加工成锥形状的例子的示意图。
【具体实施方式】
[0039] 首先，就第1类型的发明概要作如下说明。
[0040] 关于第1类型的发明，第1形态的薄膜电容器的特征在于:具备:基板，被形成于所 述基板主表面上的应力调整层，被形成于所述应力调整层上的下部电极，覆盖所述下部电 极的电介质薄膜，以及被形成于所述电介质薄膜上的上部电极，所述下部电极其沿着所述 基板厚度方向的纵截面具有凹凸结构，所述上部电极其沿着所述基板厚度方向的纵截面具 有凹凸结构，所述上部电极的向所述下部电极侧突出的凸部位于所述下部电极的凸部之间 的间隙，所述下部电极含有作为主成分的Cu，所述基板的杨氏模量Ess、所述应力调整层的杨 氏模量Esc以及所述下部电极的杨氏模量Ele满足以下所述关系式:Ele < Esc; Ess <Esc。
[0041] 根据该薄膜电容器，因为在这3个要素中，应力调整层比下部电极更硬(杨氏模量 更高），并且比用于支撑下部电极的基板更硬(杨氏模量更高），所以下部电极的变形被抑 制，并且能够抑制邻接于其的电介质薄膜的伴随于该变形的损坏以及伴随于此的特性劣 化。
[0042]关于第2形态的薄膜电容器，其特征在于:所述基板的线膨胀系数aSS、所述应力调 整层的线膨胀系数aSC以及所述下部电极的线膨胀系数_满足以下关系式:asC<c^;a SC< ass〇
[0043] 在此情况下，即使热膨胀发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的线膨胀 系数小所以基板或者下部电极的热膨胀被抑制，由于这样的理由，由温度变化引起的下部 电极的变形减少，并且能够抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0044] 关于第3形态的薄膜电容器，其特征在于:所述基板的热传导率ASS、所述应力调整 层的热传导率Xsc以及所述下部电极的热传导率λ^Ε满足以下关系式:Xsc<A ss;Asc<Ale。
[0045] 在此情况下，即使温度变化发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的热传 导率小所以基板和下部电极的热传导被抑制并且线膨胀的发生被抑制，由于这样的理由， 由温度变化引起的下部电极的变形减少，并且能够抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏以及 伴随于此的特性劣化。特别是，存在着一个倾向：从相对容积大的基板上的温度变化的影响 不会传递到下部电极的观点出发的效果大。
[0046] 关于第4形态的薄膜电容器，其特征在于:所述下部电极具备：与所述基板主表面 相平行地延伸的共通电极部分，以及从所述共通电极部分开始在与所述基板相分开的方向 上突出而延伸的多个所述凸部;该薄膜电容器具备:覆盖所述上部电极的保护膜，被形成于 所述应力调整层上的虚设电极，以及在所述下部电极的所述共通电极部分上形成的下部接 触电极;所述电介质薄膜和所述上部电极以及第1连接电极位于所述虚设电极上，接触于所 述共通电极部分的所述下部接触电极以及第2连接电极通过被设置于所述电介质薄膜的开 口而位于所述下部电极的所述共通电极部分上，所述虚设电极其厚度与所述下部电极的所 述共通电极部分的厚度相同，所述第1连接电极位于被设置于所述保护膜的第1接触孔内， 所述第2连接电极位于被设置于所述保护膜的第2接触孔内。
[0047] 在此结构的情况下，虚设电极因为其厚度与下部电极的所述共通电极部分的厚度 相同，所以可以使第1连接电极和第2连接电极的厚度方向的高度大致相等，并且能够形成 平板结构的薄膜电容器。
[0048] 根据这些形态的薄膜电容器，通过具备规定条件的应力调整层，从而可以抑制特 性劣化。
[0049] 以下就第1类型的发明相关的实施方式所涉及的薄膜电容器作如下说明。还有，将 相同符号标注于相同要素并且省略重复的说明。另外，设定XYZ三维正交坐标系，将基板的 厚度方向设定为Z轴方向。
[0050] 图1是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。还有，图5是薄 膜电容器的分解斜视图，但是为了清楚地说明结构，省略基底层和保护层等图1中的一部分 的记载。在以下的说明过程中，适当参照图1以及图5。
[0051] 该薄膜电容器具备基板1、被形成于基板1的主表面(XY平面)上的应力调整层2、通 过基底层3而被形成于应力调整层2上的下部电极4、覆盖下部电极4的电介质薄膜5、以及被 形成于电介质薄膜5上的上部电极6。
[0052]薄膜电容器的主要部分是由下部电极4、上部电极6、以及位于这两个电极之间的 电介质薄膜5构成。
[0053]下部电极4具备：与基板1的主表面相平行地延伸的共通电极部分4a，以及从共通 电极部分4a开始向离开基板1的方向突出而延伸的多个凸部4b。同样，上部电极6具备:与基 板1的主表面相平行地延伸的共通电极部分6a，以及从共通电极部分6a开始向接近于基板1 的方向突出地延伸的多个凸部6b。另外，上部电极6具有为了与外部端子这样的连接电极相 接触的接触部6c。
[0054] 下部电极4其沿着基板1的厚度方向的纵截面(XZ面)具有凹凸结构，并且具有梳齿 形状。同样，上部电极6其沿着基板1的厚度方向的纵截面(XZ面)具有凹凸结构，并且具有梳 齿形状。上部电极6的向下部电极侧突出的凸部6b位于下部电极4的凸部4b之间的间隙，成 为如梳齿相对而咬合那样的结构的这个结构在纵截面上是一个沟道结构，会使每单位面积 的容量增加。
[0055] 该薄膜电容器具备:覆盖上部电极6的保护膜7、被形成于应力调整层2上的虚设电 极4D、被形成于下部电极4的共通电极部分4a上并且接触其的下部接触电极6D。虚设电极4D 与下部电极的共通电极部分4a同时被形成，下部接触电极6D与上部电极6同时被形成。
[0056] 在薄膜电容器的图面左侧的部分，电介质薄膜5、上部电极6的接触部6c以及第1连 接电极8a位于虚设电极4D上。另一方面，在薄膜电容器的图面右侧部分，接触于共通电极部 分4a的下部接触电极6D以及第2连接电极8b通过被设置于电介质薄膜5的开口而位于下部 电极4的共通电极部分4a上。虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的厚度相 同。
[0057]另外，第1连接电极8a位于被设置于保护膜7的第1接触孔Ha内，第2连接电极8b位 于被设置于保护膜7的第2接触孔Hb内。
[0058]在此结构的情况下，因为虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的厚 度相同，所以可以使第1连接电极8a和第2连接电极8b的厚度方向的高度大致相等，并且能 够形成平板结构的薄膜电容器。
[0059] 接触电极以及/或者凸点下金属(under bump metal)9a接触并位于第1连接电极 8a上，接触电极以及/或者凸点下金属9b接触并位于第2连接电极8b上。凸点（bump) 10a，10b 分别被配置于这些凸点下金属9a，9b上。
[0060] 图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H、图21是为了说明薄膜电容器的制 造工序的不意图。
[0061] 首先，如图2A所示准备基板1。作为基板材料，可以使用绝缘体或半导体。但是在本 例中鉴于加工和处理的容易性，作为基板材料是使用Si。
[0062] 接着，如图2B所示在基板1上形成应力调整层2。关于形成方法根据材料，有溅射 法、蒸镀法、CVD(化学气相生长)法等。在本例中，作为应力调整层2使用硅氮化物(SiN x)(x 是适当的自然数，主要是Si3N4等），所以作为形成方法是使用将硅氮化物作为靶材的溅射 法。
[0063]之后，如图2C所示在应力调整层2上形成基底层3,接着，在应力调整层2上形成下 部电极的初期的共通电极部分4a。关于这些的形成方法，有溅射法、蒸镀法以及镀层法等。 基底层3以及初期的共通电极部分4a(下部电极)都含有作为主成分(原子百分率为50%以 上)的铜(Cu)，根据需要可以将提高Cr等的粘结强度的材料混入到基底层3。
[0064]接着，如图2D所示，由光刻法来对初期的共通电极部分4a以及基底层3实施图案形 成(patterning)，从主体部分分离一部分从而将这一部分作为虚设电极4D。即，将通过蚀刻 除去的部分进行了开口的掩模形成于初期的共通电极部分4a上，在通过掩模进行了蚀刻之 后，除去该掩模。对于该蚀刻来说，除了湿式蚀刻之外，还可以使用Ar研磨或者RIE(反应性 离子蚀刻)法等干式蚀刻法。对于铜的湿式蚀刻来说，可以使用过氧化氢溶液等。
[0065]接着，如图2E所示，将由多个凸部4b构成的梳齿部分形成于共通电极部分4a上。多 个凸部4b是由光刻法来进行图案形成的。即，将使成为凸部4b的镀层生长的部分进行开口 了的掩模形成于共通电极部分4a上，在使凸部4b生长于该掩模的开口内之后，除去该掩模。 或者，将成为凸部4b的镀层形成于共通电极部分4a上，将掩模形成于共通电极部分4a上，通 过对掩模的开口进行蚀刻从而使凸部4b残留下来，之后除去该掩模。
[0066]接着，如图2F所示将电介质薄膜5形成于下部电极4上以及虚设电极4D上。本例的 电介质薄膜5是AI2O3,但是也可以使用MgO和Si〇2等其他电介质。对于电介质薄膜5的形成方 法来说，可以列举溅射法、CVD法或者ALD(原子层生长)法。例如可以使用将氧化铝作为靶材 的溅射法，但是在本例中是使用将A1原料TMA(三甲基铝)和0原料H 20交替地提供给基板表 面上的ALD法。
[0067] 接着，如图2G所示使用光刻技术将接触孔Η形成于电介质薄膜5的一部分。形成中 可以使用干式蚀刻或者湿式蚀刻。作为干式蚀刻，也可以使用Ar研磨。
[0068] 之后，如图2H所示使用光刻技术将掩模形成于电介质薄膜上，通过这个掩模的开 口同时将上部电极6以及下部接触电极6D形成于电介质薄膜5上。电介质薄膜5的一部分由 于接触孔而开口，所以下部电极4的一部分被连接于下部接触电极6D，上部电极6的剩余部 分与下部电极以及电介质薄膜一起形成电容器的主体部分。形成中，可以使用溅射法、蒸镀 法或者电镀法。上部电极6含有作为主成分(原子百分率为50%以上）的铜(Cu)。
[0069] 接着，如图21所示用保护膜7覆盖整体，用光刻技术将掩模形成于保护膜7上，并在 掩模上制作出2个地方的开口，通过对这2个地方的开口内进行蚀刻从而形成接触孔Ha以及 Hb。保护膜7只要是绝缘材料即可，而在本例中是采用树脂材料(聚酰亚胺）。形成中可以使 用利用旋转涂布等的涂布法。接着，将第1连接电极8a以及第2连接电极8b埋入到这些接触 孔内。在第1连接电极8a以及第2连接电极8b的材料是将铜(Cu)作为主成分的情况下，对于 它们的形成方法来说可以使用蒸镀法、溅射法或者镀层法等。
[0070] 将成为导电性焊垫的凸点下金属9a以及凸点下金属9b设置于第1连接电极8a以及 第2连接电极8b上。这些也可以发挥作为接触电极的功能，并且可以使用不同的材料来进一 步将凸点下金属设置于接触电极上。将凸点l〇a，10b分别配置于凸点下金属9a，9b上。作为 凸点下金属或者接触电极的材料，可以使用&!、附^1!。这些既可以按照每个材料进行层叠 也可以混合使用。优选地，可以在Cu上实施Ni以及Au的镀层。
[0071]还有，作为下部电极4的结构，只要是纵截面具有凹凸结构，则各种各样的下部电 极都可以被考虑。另外，以上所述的薄膜电容器可以在单晶圆上形成多个，并且可以按照个 别或者所希望的每个群组来切割分离进行使用。
[0072]图3A、图3B、图3C是各种各样下部电极4以及虚设电极4D的平面图。还有，图1中的 电容器的输出取出电极(凸点l〇a，10b)在X轴方向上分开。
[0073]在图3A的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并沿着Y轴方向延伸的 多个凸部4b。凸部4b之间形成凹槽。成为基部的共通电极部分4a基本上是长方形。另外，虚 设电极4D|^开共通电极部分4a。
[0074] 在图3B的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并在XY平面内以点状 被二维配置的多个凸部4b。凸部4b之间形成凹部的空间。成为基部的共通电极部分4a基本 上是长方形。另外，虚设电极4D离开共通电极部分4a。
[0075] 在图3C的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并沿着X轴方向延伸的 多个凸部4b。凸部4b之间形成凹槽。成为基部的共通电极部分4a基本上是长方形。另外，虚 设电极4D|^开共通电极部分4a。
[0076] 图4A、图4B、图4C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0077] 在图4A的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并沿着Y轴方向延伸的 多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。凸部6b之间在+Z轴方向上形成洼下去的凹槽，并 容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部分 6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0078] 在图4B的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并埋没多个凸部4b的 周围的凸部6b。凸部6b之间形成为了容纳凸部4b的在+Z轴方向上洼下去的凹部的空间。成 为基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部分6a的一端向-X轴 方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0079] 在图4C的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并沿着X轴方向延伸的 多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。凸部6b之间在+Z轴方向上形成洼下去的凹槽，并 容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部分 6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0080] 图6是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0081] 图6所表示的结构与图1所表示的结构相比较，其结构为:上部电极6的厚度变厚， 通过兼用第1连接电极从而在被形成于保护膜7内的上部电极6上直接形成接触电极以及/ 或者凸点下金属9a。其他结构与图1所表示的相同。
[0082] 接着，就以上所述的各个要素的材料作如下说明。
[0083] 下部电极4含有作为主成分的Cu。还有，下部电极4其所含有的铜被设定为100 (atm%)。上部电极6也含有作为主成分的Cu。这些电极可以由同一种材料构成，并且也可以 由不同的材料构成。在本例中是同一种材料，并且具有同一种物性。基板1是由Si构成，应力 调整层2是由硅氮化物构成。
[0084] 在此情况下，基板1的杨氏模量Ess和应力调整层2的杨氏模量Esc以及下部电极4的 杨氏模量Ele满足以下所述关系式。
[0085] 关系式：
[0086] Ele<Esc
[0087] Ess < Esc。
[0088] 根据该薄膜电容器，则应力调整层2在这3个要素中比最软的下部电极4更硬，并且 比为了支撑下部电极4的基板1更硬(杨氏模量高），所以下部电极4的变形被抑制，并且可以 抑制邻接于其的电介质薄膜5的伴随于该变形的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0089] 电介质薄膜5是由Al2〇3构成，但是也可以使用其他电介质材料（绝缘体材料）。 Al2〇3的杨氏模量为370。如果按杨氏模量低的顺序进行排列，则这个顺序为Cu、Si、SiNx、 Al2〇3,在电介质薄膜的杨氏模量高的情况下，对于抑制其破损的情况来说本发明更为有效。 各个要素的特性数据如同图7的图表所示。
[0090] 另外，作为电极材料是使用Cu，但是其中例如也可以混入图7所表示的金属材料。 艮P，也可以将选自六11、48、41、附、0、11、13构成的金属群中的任意1种或者多种混合于(：11中。 下部电极和上部电极的材料如果是同一种，则制造可以简略化;但是它们也可以不同。
[0091 ]另外，作为构成基板的材料，如图7所示，除了 Si之外还可以使用GaAs、SiC、Ge或者 Ga 〇
[0092] 作为电介质薄膜的材料，如图7所示，也可以使用SiNx、AlN、Si02、Zr02、玻璃、聚乙 烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(ΡΕΤ)、或者环氧树脂。还有，这些电介质也 可以作为保护膜的材料来进行使用。
[0093] 另外，基板1的线膨胀系数ass和应力调整层2的线膨胀系数asc以及下部电极4的线 膨胀系数€^优选满足以下所述关系。
[0094]关系式：
[0095] asc<aLE
[0096] asc<ass。
[0097] 在此情况下，即使热膨胀发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的线膨胀 系数小，所以基板或者下部电极的热膨胀被抑制，基于该理由，由温度变化引起的下部电极 的变形减少，并且可以抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0098] 在第3薄膜电容器中，所述基板的热传导率ASS、所述应力调整层的热传导率ASC以 及所述下部电极的热传导率优选满足以下所述关系。
[0099]关系式：
[0100] Asc<Ass
[0101] Asc<Ale〇
[0102] 在此情况下，即使温度变化发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的热传 导率小，所以基板和下部电极的热传导被抑制，并且线膨胀的发生被抑制，基于这样的理 由，由温度变化引起的下部电极的变形减少，并且可以抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏 以及伴随于此的特性劣化。特别是，存在着一个倾向：基于相对容积大的基板上的温度变化 的影响不会传递到下部电极这样的观点的效果大。
[0103] (实验例）
[0104] 不仅仅是从以上所述那样的理论性的观点而且还通过实验来确认由以上的关系 式得到的效果。
[0105] 将图1所表示的多个电容器形成于单一的芯片内，并就各个电容器的耐受性进行 测定。制造好的各个薄膜电容器的Y轴方向长(宽度)为〇· 1mm ;X轴方向长(长度)为〇.4mm。在 同一个Si单晶圆上形成各例试样，每一例各为1000个。晶圆（基板)的厚度为2mm，应力调整 层的厚度为Ιμπι，在上部电极与下部电极之间被夹住的电介质薄膜的材料是由ALD法制作的 Α12〇3，厚度为丨400/\。上部电极和下部电极的材料为同一种材料，这2个电极的共通电极部 分的厚度相同（2μηι)，凹凸结构的间距为4μηι，各个凹凸结构中的凸部的高度为8μηι，覆盖上 部电极的保护膜的材料为聚酰亚胺，在保护膜内通过的连接电极、位于连接电极终端的接 触电极或者凸点下金属是通过在Cu上实施Ni以及Au的镀层来形成的。各个电极是使用镀层 法来制作的。
[0106] 图8是表示第1类型的发明中各个实验例（实施例以及比较例）中的杨氏模量的实 验条件的图表。以下就第1类型的发明中的实验例进行说明。
[0107] 在实验例1中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用SiNx，作为下部电极是 使用Cu。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0108] 在实验例2中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用SiNx，作为下部电极是 使用A1。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0109] 在实验例3中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用SiNx，作为下部电极是 使用Ni。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0110] 在实验例4中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Al2〇3,作为下部电极是 使用Cu。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0111] 在实验例5中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Al2〇3,作为下部电极是 使用A1。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0112] 在实验例6中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Zr02,作为下部电极是 使用Cu。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0113] 在实验例7中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Si02,作为下部电极是 使用A1。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0114] 在实验例8中，作为基板是使用Zr02,作为应力调整层是使用A1N，作为下部电极是 使用Cu。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0115] 在实验例9中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用A1N，作为下部电极是使 用Ni。在此情况下，关于杨氏模量E的关系式(ELE<Esc，Ess<Esc)成立。
[0116] 在比较例1中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Zr02,作为下部电极是 使用Ni。
[0117] 在比较例2中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用Si02,作为下部电极是 使用Cu。
[0118] 在比较例3中，作为基板是使用Al2〇3,作为应力调整层是使用Si02,作为下部电极 是使用Cu。
[0119] 在比较例4中，作为基板是使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯），作为应力调整层是 使用Si〇2,作为下部电极是使用Cu。
[0120] 在比较例5中，作为基板是使用Si，作为应力调整层是使用聚酰亚胺，作为下部电 极是使用Cu。
[0121] 与实施例1~实施例9不同，在比较例1~比较例6中关于杨氏模量E的关系式(Ele< Esc，Ess <Esc)不成立。
[0122] 每个实验例各制作1000个这样的样品，湿度为85%。在温度为85°C的环境条件下 连续性地将30V电压施加于上下电极之间。在环境试验24小时之后，绝缘电阻为10 ηΩ以上 的为正常品，绝缘电阻小于1011 Ω的为不良品。
[0123] 图11是表示对以上所述的各个实验例（实施例以及比较例）的样品进行了环境试 验之后的正常品个数的图表。
[0124] 在实施例1中，在1000个样品中有983个为正常品。在实施例2中，在1000个样品中 有956个为正常品。在实施例3中，在1000个样品中有970个为正常品。在实施例4中，在1000 个样品中有898个为正常品。在实施例5中，在1000个样品中有908个为正常品。在实施例6 中，在1000个样品中有913个为正常品。在实施例7中，在1000个样品中有943个为正常品。在 实施例8中，在1000个样品中有622个为正常品。在实施例9中，在1000个样品中有570个为正 常品。在比较例1中，在1000个样品中有201个为正常品。在比较例2中，在1000个样品中有 128个为正常品。在比较例3中，在1000个样品中有108个为正常品。在比较例4中，在1000个 样品中有89个为正常品。在比较例5中，在1000个样品中有63个为正常品。
[0125] 如以上所述，如实施例1~9的数据所示，可知与不满足这些关系式的比较例1~比 较例5相比较，满足关于杨氏模量的关系式(E le<Esc，Ess<Esc)的情况的环境耐受性有显著 提尚。
[0126] 图9是表示各个实验例(实施例以及比较例）中的线膨胀系数的关系的图表。
[0127] 在实施例1~实施例8中，关于线膨胀系数α的关系式(asc<aLE，asc<a ss)成立，在实 施例9中这个关系式不成立。另外，在比较例1~4中，关于线膨胀系数a的关系式(asc<a LE， asc<aSs)成立，在比较例5中这个关系式不成立。
[0128] 将如实施例1~实施例8那样在满足了上述杨氏模量的关系式的基础上线膨胀系 数满足以上的关系式(asc<aLE，a sc<ass)的情况，与如实施例9那样线膨胀系数不满足该关 系式的情况相比较，则如图11所示，满足线膨胀系数的关系式的很明显其环境耐受性提高。 即，实施例9的正常品个数(570个)小于实施例1~8的正常品个数(622个~983个），可知如 果满足线膨胀系数的关系式，则环境耐受性会进一步提高。
[0129] 图10是表示各个实验例(实施例以及比较例）中的热传导率的关系的图表。
[0130] 在实施例1~实施例7中关于热传导率λ的关系式(\5(；<\55，\ 5(；<\[^)成立，在实施 例8以及实施例9中这个关系式不成立。另外，在比较例1~3以及比较例5中关于热传导率λ 的关系式(^<^5，人5(；<\[^)成立，在比较例4中这个关系式不成立。
[0131] 将如实施例1~实施例7那样在满足了上述杨氏模量的关系式的基础上热传导率 满足以上的关系式(Xsc<Xss，Asc<A Le)的情况，与如实施例8以及实施例9那样热传导率不满 足该关系式的情况相比较，则如图11所示，满足热传导率的关系式的很明显其环境耐受性 提高。即，实施例8以及实施例9的正常品个数(622个、570个)小于实施例1~7的正常品个数 (898个~983个），可知如果满足热传导率的关系式，则环境耐受性会有进一步提高。
[0132] 如以上所说明的那样，在具有凹凸结构的薄膜电容器中，是增大了单位体积中的 电极相对面积的结构，所以可以使容量增加。另外，电极被细分所以强度降低，由于安装时 的温度上升或实际使用时的环境而产生的机械力会传递到电介质层，有可能受到破坏。在 本实施方式中可以抑制该破坏。作为下部电极的凹凸结构，可以使用纵截面的形状为梳齿 或者狭缝状的下部电极、或者由销针或孔构成的形状的下部电极，下部电极和上部电极的 结构也可以互相置换。
[0133] 如以上所述，通过满足以上所述的规定条件，从而抑制向电介质薄膜的应力蓄积， 并且可以抑制特性劣化。
[0134] 接着，就第2类型的发明的概要作如下说明。
[0135] 在第2类型的发明中，第1形态的薄膜电容器的特征在于:具备基板、被形成于所述 基板主表面上的绝缘层、被形成于所述绝缘层上的下部电极、覆盖所述下部电极的电介质 薄膜、以及被形成于所述电介质薄膜上的上部电极，所述下部电极其沿着所述基板的厚度 方向的纵截面具有凹凸结构，所述上部电极其沿着所述基板的厚度方向的纵截面具有凹凸 结构，所述上部电极的向所述下部电极侧突出的凸部位于所述下部电极的凸部之间的间隙 中，设定XYZ三维正交坐标系，将所述主表面设定为XY平面，并且将所述下部电极的多个凸 部进行排列的方向设定为X轴方向的情况下，在XZ平面内所述下部电极的所述凸部的前端 部具有曲率中心位于该凸部内部的曲率半径R1的角部，曲率半径R1以及所述电介质薄膜的 厚度td满足以下的关系式 :0.4Xtd<Rl<20Xtd。
[0136] 根据该薄膜电容器，曲率半径R1如果低于电介质薄膜的厚度td的0.4倍，则天线效 应变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中产生电介质薄膜的内部缺陷。曲率 半径R1如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是所述凸部的角部平缓到 必要程度以上，并且在角部的面内方向上加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，所以会 发生龟裂变得容易被导入到电介质薄膜的结晶晶界等的不良状况。另外，所述角部上的电 极的结晶晶界密度变粗到电场容易集中的程度，所以还倾向于容易发生起因于所述下部电 极的结晶晶界的电场的集中。
[0137] 第2形态的薄膜电容器的特征在于:在XZ平面内，所述下部电极的所述凸部的基端 部具有曲率中心位于该凸部外部的曲率半径R2的角部，曲率半径R2以及所述电介质薄膜的 厚度td满足以下的关系式:0.4Xtd<R2<20Xtd。
[0138] 下部电极的基端部之间的凹部与上部电极的朝下的凸部的前端部相对。因此，在 下部电极上的凸部的前端部、在基端部都同样会产生电场对被下部电极和上部电极夹住的 电介质膜的影响。
[0139] 即，在基端部侧也是，曲率半径R2如果低于电介质薄膜的厚度td的0.4倍，则天线 效应变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中产生电介质薄膜的内部缺陷。曲 率半径R2如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生以下的不良状 况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导入到电介质薄 膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0140] 从由形状引起的向角部的电场集中的观点出发，满足上述曲率半径的条件不仅在 XZ平面内成立，并且在YZ平面内的角部的周围也同样会产生。
[0141] 因此，第3形态的薄膜电容器的特征在于:在YZ平面内，所述下部电极的所述凸部 的前端部具有曲率中心位于该凸部内部的曲率半径R3的角部，曲率半径R3以及所述电介质 薄膜的厚度td满足以下的关系式:0.4 X td<R3<20 X td。
[0142] 由此，正如以上所述，在YZ平面内也是，曲率半径R3如果低于电介质薄膜的厚度td 的0.4倍，贝lj天线效应变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中产生电介质薄膜 的内部缺陷。曲率半径R3如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生 以下的不良状况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导 入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0143] 同样，在YZ平面内，在凸部的基端部也是，通过具有与XZ平面的情况相同的结构， 从而产生同样的作用效果。
[0144] 即，第4形态的薄膜电容器的特征在于:在YZ平面内，所述下部电极的所述凸部的 基端部具有曲率中心位于该凸部外部的曲率半径R4的角部，曲率半径R4以及所述电介质薄 膜的厚度td满足以下的关系式:0.4Xtd彡R4彡20Xtd。
[0145] 由此，正如以上所述，在YZ平面内也是，曲率半径R4如果低于电介质薄膜的厚度td 的0.4倍，贝lj天线效应变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中产生电介质薄膜 的内部缺陷。曲率半径R4如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生 以下的不良状况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导 入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0146] 还有，就第5形态的薄膜电容器而言，关于以上所述的R1的值进一步优选满足以下 的关系式:0.5 X td<Rl< 10 X td。在此情况下，比上述R1范围的情况更加可以抑制电介质 薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面内 方向的应力而使龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶 晶界的电场的集中。
[0147] 第6形态的薄膜电容器的特征在于:满足以下的关系式:0.5\〖(1<1?2<10\〖(1。在 此情况下，比上述R1范围的情况更加可以抑制电介质薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不 良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力而使龟裂变得容易被导入 到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0148] 就第7形态的薄膜电容器而言，其特征在于:所述绝缘层为应力调整层，该应力调 整层的杨氏模量高于所述基板的杨氏模量，并且高于所述下部电极的杨氏模量。在应力调 整层的杨氏模量相对高于其他层的杨氏模量的情况下，下部电极的机械变形被抑制，因此， 电介质薄膜的机械性破坏被抑制。即使是内部缺陷稍有发生的状态，如果机械性的应力被 施加到电介质薄膜，则该电介质薄膜也会劣化并且成为不良品的概率变高，但是在应力调 整层的杨氏模量高的情况下，通过下部电极的朝向电介质薄膜的应力传递被抑制，并且可 以抑制薄膜电容器的特性劣化。
[0149] 还有，以上所述的任何薄膜电容器的条件都可以进行组合。根据本发明的薄膜电 容器，可以抑制特性劣化。
[0150]以下就第2类型的发明的实施方式所涉及的薄膜电容器进行说明。还有，将相同符 号标注于相同要素并省略重复的说明。另外，设定XYZ三维正交坐标系，将基板的厚度方向 设定为Z轴方向。
[0151]图12是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。还有，图16是 薄膜电容器的分解斜视图，但是为了清楚地说明结构而省略了基底层和保护层等图12中的 一部分记载。在以下的说明中适当参照图12以及图16。
[0152] 该薄膜电容器具备基板1、被形成于基板1的主表面(XY平面)上的绝缘层2(应力调 整层2)、通过基底层3被形成于应力调整层2上的下部电极4、覆盖下部电极4的电介质薄膜 5、以及被形成于电介质薄膜5上的上部电极6。
[0153] 薄膜电容器的主要部分是由下部电极4、上部电极6、以及位于这两个电极之间的 电介质薄膜5构成。
[0154] 下部电极4具备与基板1的主表面相平行地延伸的共通电极部分4a、以及从共通电 极部分4a开始在尚开基板1的方向上突出延伸的多个凸部4b。同样，上部电极6具备与基板1 的主表面相平行地延伸的共通电极部分6a、以及从共通电极部分6a开始向接近于基板1的 方向突出延伸的多个凸部6b。另外，上部电极6具有用于与外部端子这样的连接电极相接触 的接触部6c。
[0155] 下部电极4其沿着基板1厚度方向的纵截面(XZ面)具有凹凸结构，并且具有梳齿形 状。同样，上部电极6其沿着基板1厚度方向的纵截面(XZ面)具有凹凸结构，并且具有梳齿形 状。上部电极6的向下部电极侧突出的凸部6b位于下部电极4的凸部4b之间的间隙，成为如 梳齿相对咬合那样的结构的该结构在纵截面上是一个沟道结构，因而会使每单位面积的容 量增加。
[0156] 该薄膜电容器具备覆盖上部电极6的保护膜7、被形成于应力调整层2上的虚设电 极4D、以及被形成于下部电极4的共通电极部分4a上并且接触其的下部接触电极6D。虚设电 极4D与下部电极的共通电极部分4a同时被形成，下部接触电极6D与上部电极6同时被形成。
[0157] 在薄膜电容器的图面左侧的部分，电介质薄膜5、上部电极6的接触部6c以及第1连 接电极8a位于虚设电极4D上。另外，在薄膜电容器的图面右侧部分，接触于共通电极部分4a 的下部接触电极6D以及第2连接电极8b通过被设置于电介质薄膜5的开口而位于下部电极4 的共通电极部分4a上。虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的厚度相同。 [0158]另外，第1连接电极8a位于被设置于保护膜7的第1接触孔Ha内，第2连接电极8b位 于被设置于保护膜7的第2接触孔Hb内。
[0159]在此结构的情况下，虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的厚度相 同，所以可以使第1连接电极8a和第2连接电极8b的厚度方向的高度大致相等，并且可以形 成平板结构的薄膜电容器。
[0160]接触电极以及/或者凸点下金属9a接触并位于第1连接电极8a上，接触电极以及/ 或者凸点下金属9b接触并位于第2连接电极8b上。凸点10a，10b分别被配置于这些凸点下金 属9a, 9b上。
[0161] 图13A、图13B、图13C、图13D、图13E、图13F、图13G、图13H、图131是为了说明薄膜电 容器的制造工序的不意图。
[0162] 首先，如图13A所示准备基板1。作为基板材料，可以使用绝缘体或半导体。但是在 本例中鉴于加工和处理的容易性，作为基板材料是使用Si。
[0163] 接着，如图13B所示在基板1上形成应力调整层2。关于形成方法，根据材料，有溅射 法、蒸镀法、CVD(化学气相生长）法等。在本例中，作为应力调整层2是使用了硅氮化物 (SiN x)(x是适当的自然数，主要是Si3N4等），所以作为形成方法是使用将硅氮化物作为靶材 的溅射法。
[0164] 之后，如图13C所示，在应力调整层2上形成基底层3,接着，在应力调整层2上形成 下部电极的初期的共通电极部分4a。关于这些的形成方法，有溅射法、蒸镀法以及镀层法 等。基底层3以及初期的共通电极部分4a(下部电极)都含有作为主成分(原子百分率为50% 以上)的铜(Cu)，根据需要可以将提高Cr等的粘结强度的材料混入到基底层3。
[0165] 接着，如图13D所示，由光刻法来对初期的共通电极部分4a以及基底层3实施图案 形成，从主体部分分离一部分从而将这一部分作为虚设电极4D。即，将通过蚀刻除去的部分 进行了开口的掩模形成于初期的共通电极部分4a上，在通过掩模进行了蚀刻之后，除去该 掩模。对于该蚀刻，除了湿式蚀刻之外，还可以使用Ar研磨或者RIE(反应性离子蚀刻)法等 干式蚀刻法。在铜的湿式蚀刻中，可以使用过氧化氢溶液等。
[0166] 接着，如图13E所示，将由多个凸部4b构成的梳齿部分形成于共通电极部分4a上。 多个凸部4b是由光刻法来进行图案形成的。即，将使成为凸部4b的镀层生长的部分进行开 口了的掩模，形成于共通电极部分4a上，在使凸部4b生长于该掩模的开口内之后，除去该掩 模。或者，将成为凸部4b的镀层形成于共通电极部分4a上，将掩模形成于共通电极部分4a 上，通过对掩模的开口进行蚀刻从而使凸部4b残留下来，之后除去该掩模。还有，关于凸部 4b，如后面所述，以使角部变圆的方式进行处理。
[0167] 接着，如图13F所示，将电介质薄膜5形成于下部电极4上以及虚设电极4D上。本例 的电介质薄膜5是AI2O3,但是也可以使用MgO和Si〇2等其他电介质。对于电介质薄膜5的形成 方法，可以列举溅射法、CVD法或者ALD(原子层生长)法。例如可以使用将氧化铝作为靶材的 溅射法，但是在本例中是使用将A1原料TMA(三甲基铝)和0原料H 20交替地提供给基板表面 上的ALD法。
[0168] 接着，如图13G所示，使用光刻技术将接触孔Η形成于电介质薄膜5的一部分。形成 中可以使用干式蚀刻或者湿式蚀刻。作为干式蚀刻，也可以使用Ar研磨。
[0169] 之后，如图13H所示，使用光刻技术将掩模形成于电介质薄膜上，通过这个掩模的 开口同时将上部电极6以及下部接触电极6D形成于电介质薄膜5上。电介质薄膜5的一部分 由于接触孔而开口，所以下部电极4的一部分被连接于下部接触电极6D，上部电极6的剩余 部分与下部电极以及电介质薄膜一起形成电容器的主体部分。在形成中，可以使用溅射法、 蒸镀法或者镀层法。上部电极6含有作为主成分(原子百分率为50%以上)的铜(Cu)。
[0170] 接着，如图131所示，用保护膜7覆盖整体，用光刻技术将掩模形成于保护膜7上并 在掩模上制作出2个地方的开口，通过对这2个地方的开口内进行蚀刻，从而形成接触孔Ha 以及Hb。保护膜7只要是绝缘材料即可，但是在本例中是采用树脂材料(聚酰亚胺）。形成中 可以使用利用旋转涂布等的涂布法。接着，将第1连接电极8a以及第2连接电极8b埋入到这 些接触孔内。在第1连接电极8a以及第2连接电极8b的材料是将铜(Cu)作为主成分的情况 下，对于它们的形成方法可以使用蒸镀法、溅射法或者镀层法等。
[0171]将成为导电性焊垫的凸点下金属9a以及凸点下金属9b设置于第1连接电极8a以及 第2连接电极8b上。这些也可以作为接触电极来行使其功能，并且也可以使用不同的材料来 进一步将凸点下金属设置于接触电极上。将凸点l〇a，10b分别配置于凸点下金属9a，9b上。 作为凸点下金属或者接触电极的材料，可以使用以、附^1!。这些既可以按照每个材料进行 层叠，也可以混合进行使用。优选地，可以在Cu上实施Ni以及Au的镀层。
[0172] 还有，作为下部电极4的结构，只要是纵截面具有凹凸结构，则各种各样的下部电 极都可以被考虑。另外，以上所述的薄膜电容器可以在单晶圆上形成多个，并且可以按照个 别或者所希望的每个群组来进行切割分离使用。
[0173] 图14A、图14B、图14C是各种各样下部电极4以及虚设电极4D的平面图。还有，图1中 的电容器的输出取出电极(凸点l〇a，10b)在X轴方向上分离。
[0174] 在图14A的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并沿着Y轴方向延伸 的多个凸部4b。凸部4b之间形成凹槽。成为基部的共通电极部分4a基本上是长方形。另外， 虚设电极4D|^开共通电极部分4a。
[0175] 在图14B的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并在XY平面内以点状 被二维配置的多个凸部4b。凸部4b之间形成凹部的空间。成为基部的共通电极部分4a基本 上是长方形。另外，虚设电极4D离开共通电极部分4a。
[0176] 在图14C的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并沿着X轴方向延伸 的多个凸部4b。凸部4b之间形成凹槽。成为基部的共通电极部分4a基本上是长方形。另外， 虚设电极4D|^开共通电极部分4a。
[0177] 图15A、图15B、图15C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0178] 在图15A的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并沿着Y轴方向延伸 的多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。凸部6b之间在+Z轴方向上形成洼下去的凹槽， 并容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部 分6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0179] 在图15B的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并埋没多个凸部4b周 围的凸部6b。凸部6b之间形成用于容纳凸部4b的在+Z轴方向上洼下去的凹部的空间。成为 基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部分6a的一端向-X轴方 向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0180] 在图15C的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并沿着X轴方向延伸 的多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。凸部6b之间在+Z轴方向上形成洼下去的凹槽， 并容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a基本上是长方形，但是接触部6c从共通电极部 分6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0181] 图17是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0182] 图17所表示的结构与图1所表示的结构相比较，其结构是:上部电极6的厚度变厚， 通过兼用第1连接电极，从而在被形成于保护膜7内的上部电极6上直接形成接触电极以及/ 或者凸点下金属9a。其他结构与图1所表示的相同。
[0183] 接着，就以上所述的各个要素的材料作如下说明。
[0184] 下部电极4含有作为主成分的Cu。还有，下部电极4其所含有的铜被设定为100 (atm%)。上部电极6也含有作为主成分的Cu。这些电极可以由同一种材料构成，也可以由不 同的材料构成。在本例中是同一种材料，并且具有同一种物性。基板1是由Si构成，应力调整 层2是由硅氮化物构成。
[0185] 在此情况下，基板1的杨氏模量Ess和应力调整层2的杨氏模量Esc以及下部电极4的 杨氏模量Ele满足以下所述关系式。
[0186] 关系式：
[0187] Ele<Esc
[0188] Ess<Esc〇
[0189] 根据该薄膜电容器，应力调整层2在这3个要素中，比最软的下部电极4更硬，并且 比用于支撑下部电极4的基板1更硬(杨氏模量高），所以下部电极4的变形被抑制，并且可以 抑制邻接于其的电介质薄膜5的伴随于该变形的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0190] 电介质薄膜5是由Al2〇3构成，但是也可以使用其他电介质材料（绝缘体材料）。 Al2〇3的杨氏模量为370。如果按杨氏模量低的顺序进行排列，则这个顺序为Cu、Si、SiNx、 Al2〇3,在电介质薄膜的杨氏模量高的情况下，对于抑制其破损的情况，本发明更为有效。各 个要素的特性数据如同图7的图表所示。
[0191] 另外，作为电极材料是使用Cu，但是其中，例如也可以混入图7所表示的金属材料。 艮P，也可以将选自由六11、六8、六1、附、0、11、13构成的金属群组中任意1种或者多种混合于〇11。 下部电极和上部电极的材料如果是同一种，则制造可以简略化，但是这个材料也可以不同。
[0192] 另外，作为构成基板的材料，如图7所示，除了Si之外，还可以使用GaAs、SiC、Ge或 者Ga〇
[0193] 作为电介质薄膜的材料，如图7所示，也可以使用SiNx、AlN、Si0 2、Zr02、玻璃、聚乙 烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、或者环氧树脂。还有，这些电介质也 可以作为保护膜的材料来进行使用。
[0194] 另外，基板1的线膨胀系数ass和应力调整层2的线膨胀系数asc以及下部电极4的线 膨胀系数€^优选满足以下所述关系。
[0195] 关系式：
[0196] asc<aLE
[0197] asc<ass。
[0198] 在此情况下，即使热膨胀发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的线膨胀 系数小，所以基板或者下部电极的热膨胀被抑制，基于这样的理由，由温度变化引起的下部 电极的变形减少，并且可以抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0199] 关于第3薄膜电容器，基板的热传导率ASS和应力调整层的热传导率以及所述下 部电极的热传导率优选满足以下所述关系。
[0200] 关系式：
[0201] Asc<Ass
[0202] Asc<Ale〇
[0203] 在此情况下，即使温度变化发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的热传 导率小，所以基板和下部电极的热传导被抑制，并且线膨胀的发生被抑制，基于这样的理 由，由温度变化引起的下部电极的变形减少，并且可以抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏 以及伴随于此的特性劣化。特别是，存在着一个倾向：基于相对容积大的基板上的温度变化 的影响不会传递到下部电极这样的观点的效果大。
[0204] 图18A、图18B、图18C是表示用于说明使下部电极的凸部的前端部的角部变圆的工 序的薄膜电容器的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0205]在图13E中，在形成下部电极的凸部4b的情况下，进行使凸部4b的前端部变圆的处 理。在图18A中，首先，将由光刻法进行了图案形成的掩模M，形成于平坦的共通电极部分4a 上，之后，将凸部4b形成于掩模Μ的开口图形内。对于这个形成，可以使用镀层法或溅射法， 但是在这里是使用镀层法来使金属生长。凸部4b的顶面为平坦的面，但是从顶面朝着深部 进行将顶面变圆的加工。例如，可以列举使Ar等稀有气体碰撞于顶面并将顶面变圆的方法 (溅射法、研磨法）、或者、通过对顶面实施干式蚀刻或者湿式蚀刻从而将顶面变圆的方法 等。即，由于凸部顶面的外周部分比中央部分更多地被除去，从而顶面的XZ截面上的轮廓成 为在上面描绘出凸弧的那样的形状(图18B)。
[0206] 还有，金属可以由适当的酸来进行蚀刻。例如，作为铜的蚀刻液，众所周知有硫酸 或过氧化氢类蚀刻液;作为使用等离子体等的干式蚀刻，由单单用稀有气体来溅射金属原 子的方法也可以进行蚀刻，已知也有很多通过使用烃类的气体或卤素气体，或使这些气体 中含有氧，从而一边利用铜的氧化一边进行蚀刻的方法。
[0207] 上述处理之后，用有机溶剂等来除去由抗蚀剂构成的掩模Μ(图18C)，从而使凸部 4b的侧面露出。另外，也可以在使凸部4b的侧面露出之后，以构成凸部4b的金属材料发生软 化的温度进行加热，并使表面光滑化。
[0208] 图19是表示下部电极的凸部的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0209] 如以上所述，在进行蚀刻的情况下，在蚀刻时露出的顶面的部分在XZ平面内以使 位于凸部的顶面的外缘部的角部描绘出圆弧的方式变形。当然，在YZ平面内也是，顶面以使 该角部描绘出圆弧的方式进行变形。还有，在从垂直于XZ平面或者YZ平面的方向来看凸部 4b的情况下，角部的变形程度为左右对称。在图19中，是将这些角部的圆弧的曲率中心设定 为Cla，Clb来进行表示的，这些曲率中心位于凸部4b的内侧。
[0210] 在XZ平面内，具有1个凸部4b的参数条件如同以下所述。还有，在下部电极的凸部 4b上形成的电介质薄膜5(参照图13F-图131)的厚度为td。
[0211 ]首先，角部的曲率半径R1满足〇. 4 X td<Rl彡20 X td。本例的情况下，电介质薄膜5 的厚度td = 140nm，所以如果以绝对值来表现范围，则成为56nm彡R1彡2800nm〇
[0212] 根据该薄膜电容器，如果曲率半径R1低于电介质薄膜厚度td的0.4倍，则天线效应 变高并且电场集中于电介质薄膜，从而在元件使用中发生电介质薄膜的内部缺陷。曲率半 径R1如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生以下的不良状况:在 角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或 者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0213] 角部的曲率半径R1更加优选为满足0.5 X tdSRl < 10 X td。如果以绝对值来表现 该范围，则成为70nm<RKl40nm。在此情况下，可以比上述R1的范围的情况更加抑制电介 质薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面 内方向的应力而使龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结 晶晶界的电场的集中。
[0214] 还有，电介质薄膜的厚度td为一定，所以上部电极6的向下的凸部是按照下部电极 的凸部4b之间的凹部的形状，在上部电极的凸部6b之间的上面凹陷下去的凹部是按照下部 电极的凸部4b的形状(参照图12)。
[0215]接着，作为参数，可以列举:邻接于凸部4b的凹部的自底面的高度H(4b)和共通电 极部分4a的高度(厚度)H(4a)。作为一个例子，将H(4b)设定成H(4b) = 8ym，且将H(4a)设定 成H(4a) = 2ym。将凸部4b的在XZ平面内的宽度设定为W(4b)，凸部4b的在XZ平面内的高宽比 AR = H(4b)/W(4b)越大，则凸部4b越突出，并且成为伸长的手指那样的形状。高宽比AR = H (4b)/W(4b)的范围优选成为0.3彡AR彡10。这是因为，如果AR低于下限，则在凸部4b的顶部 会产生电介质薄膜的朝向面内方向的应力，且龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在 顶部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中；如果超过上限，则凸部4b自身成为天线并 在其顶部发生电场的集中，根据电介质薄膜的材料会有发生电介质薄膜被破坏的情况。
[0216] 在XZ平面内，凸部4b的基端部的角部并不光滑，而是不连续地弯曲着，但是也可以 采用使其光滑地变圆的方法。
[0217] 图20A、图20B、图20C是表示为了说明将下部电极的凸部的前端部以及基端部的角 部变圆的工序的薄膜电容器截面结构(XZ平面)的示意图。
[0218] 在图13E中，在形成下部电极的凸部4b的情况下，进行将凸部4b的前端部变圆的处 理。在图20A中，首先，将由光刻法进行图案形成的掩模M，形成于平坦的共通电极部分4a上， 之后，将凸部4b形成于掩模Μ的开口图形内。对于这个形成可以使用镀层法或溅射法，但是 在这里是使用镀层法来使金属生长。凸部4b的顶面为平坦的面。
[0219] 接着，用有机溶剂等来除去由抗蚀剂构成的掩模M，从而使凸部4b的侧面露出（图 20B)。
[0220]之后，对于凸部4b所有露出面进行使角部变圆的加工。例如，可以列举:使Ar等稀 有气体碰撞于顶面并将顶面外缘的角部以及基端部的角部变圆的方法(溅射法、研磨法）， 或者，通过对顶面实施干式蚀刻或者湿式蚀刻从而将这些角部变圆的方法等。即，由于凸部 顶面的外周部分比中央部分更多地被除去，从而顶面的XZ截面上的轮廓成为在上面描绘出 凸弧的那样的形状（图20B)。另外，由于凸部基端部的角部（空间）的附近以及侧面被慢慢地 除去，从而凸部基端部的XZ截面上的轮廓成为描绘出将下摆拉开的弧的那样的形状（图 20C)〇
[0221]还有，金属可以由适当的酸来进行蚀刻。例如，作为铜的蚀刻液众所周知有硫酸或 过氧化氢类蚀刻液;作为使用等离子体等的干式蚀刻，由单单用稀有气体来溅射金属原子 的方法也可以进行蚀刻，已知还有很多通过使用烃类的气体或卤素气体，或使这些气体中 含有氧，从而一边利用铜的氧化一边进行蚀刻的方法。
[0222]另外，也可以在图20B以及/或者图20C的工序的前工序以及/或者后工序中，以使 构成凸部4b的金属材料发生软化的温度进行加热，并使表面光滑化。
[0223] 图21是表示下部电极的凸部的截面结构(XZ平面)的示意图。
[0224] 图21的凸部与图19所表示的凸部相比较，只是在凸部的基端部的角部形状为光滑 地凹陷下去的这一点上有所不同，余下的要素均为相同。另外，参数的范围和作用效果也与 图19的情况相同。如果就基端部进行说明，则在图13E所涉及的蚀刻中，在蚀刻时露出的露 出面全体被蚀刻，凸部的位于基端部的角部以描绘出拉开下摆的圆弧的方式进行变形。当 然，在YZ平面内也是基端部以描绘出拉开下摆的圆弧的方式进行变形。还有，在从垂直于XZ 平面或者YZ平面的方向来看凸部4b的情况下，角部的变形程度为左右对称。在图21中是将 基端部的两方的角部的圆弧曲率中心设定为〇2 &，0213,02(3,02(1来进行表示的，这些曲率中 心位于凸部4b的外侧(凹部内）。
[0225] 在XZ平面内，具有1个凸部4b的基端部的参数条件正如以下所述。
[0226] 首先，凸部4b的基端部的左右的角部的曲率半径R2 (位于凸部4b的两侧的凹部的 在底部的曲率半径)满足0.4乂〖(1<1?2<20\〖(1。本例的情况下，电介质薄膜5的厚度七(1 = 140nm，所以如果以绝对值来表现范围，则成为56nm彡R2<2800nm。
[0227] 根据该薄膜电容器，如果曲率半径R2低于电介质薄膜厚度td的0.4倍，则天线效应 变高并且电场的集中于电介质薄膜，从而在元件使用中发生基端部附近的电介质薄膜的内 部缺陷。曲率半径R2如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生以下 的不良状况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导入到 电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0228] 角部的曲率半径R2更加优选为满足0.5 X td<R2<10 X td。如果以绝对值来表现 该范围，则成为70nm<R2<140nm。在此情况下，可以比上述R2的范围的情况更加抑制电介 质薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面 内方向的应力而使龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结 晶晶界的电场的集中。
[0229] 还有，电介质薄膜的厚度td为一定，所以上部电极6的向下的凸部是按照下部电极 的凸部4b之间的凹部的形状，在上部电极的凸部6b之间的上面凹陷下去的凹部是按照下部 电极的凸部4b的形状(参照图1)。
[0230] 图22是表示下部电极的凸部的截面结构(YZ平面)的示意图。
[0231] 图22的截面(YZ平面)是垂直于图21的截面(XZ截面）的截面。凸部4b的Y轴方向长 度长于图21的Y轴方向长度，但是基本的弧形状与图21所表示的相同。
[0232] 在图13E所涉及的蚀刻中，在蚀刻时露出的露出面全体被蚀刻，凸部4b的前端部的 角部以描绘出圆弧的方式进行变形，位于基端部的角部以描绘出拉开下摆的圆弧的方式进 行变形。角部的变形程度为左右对称。在图22中是将前端部的两方的角部的圆弧曲率中心 设定为C3a，C3b来进行表示的，这些曲率中心位于凸部4b的内部。另外，将基端部的两方的 角部的圆弧曲率中心设定为C4a，C4b来进行表示的，这些曲率中心位于凸部4b的外侧。
[0233] 在YZ平面内，具有1个凸部4b的基端部的参数条件正如以下所述。
[0234] 首先，凸部4b的前端部的左右的角部的曲率半径R3满足0.4Xtd彡R3彡20Xtd。本 例的情况下，电介质薄膜5的厚度td = 140nm，所以如果以绝对值来表现范围，贝lj成为56nm< R3<2800nm。
[0235] 根据该薄膜电容器，如果曲率半径R3低于电介质薄膜厚度td的0.4倍，则天线效应 变高并且电场的集中于电介质薄膜，从而在元件使用中发生前端部附近的电介质薄膜的内 部缺陷。曲率半径R3如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生以下 的不良状况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导入到 电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0236] 角部的曲率半径R3更加优选为满足0.5 X td<R3<10 X td。如果以绝对值来表现 该范围，则成为70nm<R3<140nm。在此情况下，可以比上述R3的范围的情况更加抑制电介 质薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面 内方向的应力而使龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结 晶晶界的电场的集中。
[0237] 首先，凸部4b的基端部的左右的角部的曲率半径R4满足0.4Xtd彡R4彡20Xtd。本 例的情况下，电介质薄膜5的厚度td = 140nm，所以如果以绝对值来表现范围，贝lj成为56nm< R4^2800nm〇
[0238] 根据该薄膜电容器，如果曲率半径R4低于电介质薄膜厚度td的0.4倍，则天线效应 变高并且电场的集中于电介质薄膜，从而在元件使用中发生基端部附近的电介质薄膜的内 部缺陷。曲率半径R4如果高于电介质膜的厚度td的20倍，则天线效应变低，但是会发生以下 的不良状况:在角部加到电介质薄膜的面内方向的应力变大，并且龟裂变得容易被导入到 电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结晶晶界的电场的集中。
[0239] 角部的曲率半径R4更加优选为满足0.5 X td彡R4彡10 X td。如果以绝对值来表现 该范围，则成为70nm<R4<140nm。在此情况下，可以比上述R4的范围的情况更加抑制电介 质薄膜的内部缺陷，另外，以下所述的不良状况也会减少：由于在角部加到电介质薄膜的面 内方向的应力而使龟裂变得容易被导入到电介质薄膜，或者，在角部发生起因于电极的结 晶晶界的电场的集中。
[0240]另外，将凸部4b的在YZ平面内的Y轴方向的长度设定为L(4b)。对于凸部4b的在YZ 平面内的高长比AR' = H(4b)/L(4b)，并没有特别的限制，但是高度H(4b)越高则每单位面积 的容量越是变大，长度L(4b)越大则Y轴方向的机械强度越是变高。另外，也可以沿着Y轴方 向在点(dot)上排列多个凸部4b，在此情况下长度L(4b)变小且每单位面积的容量增加。
[0241] 图23是表示第2类型的发明所涉及的实验例(实施例以及比较例）中的角部形状与 评价结果的关系的图表。以下就第2类型的发明所涉及的实验例进行说明。
[0242] 表示有实施例1~实施例22、比较例1~比较例4。类型l(TYPEl)是表示如图19所示 将角部变圆的地方只是前端部的情况，类型2(TYPE2)是表示如图21所示将角部变圆的地方 不仅是前端部而且还涉及到基端部的情况。
[0243] 共通电极部分4a以及凸部4b是由Cu构成，并且由镀层法进行生长，对于此处的蚀 刻是使用5重量％的三氯化铁水溶液，作为电介质薄膜5是使用由ALD法来形成的氧化铝，在 这之上由溅射法来形成由Cu构成的上部电极。
[0244] 还有，H(4a) =2ym;H(4b) =8ym;W(4b) =4ym;L(4b) = 112ym;td = 140nm〇
[0245] 在单一的芯片内形成上述多个薄膜电容器，并就各个薄膜电容器的耐受性进行测 定。被制作出来的各个薄膜电容器的Y轴方向长度（宽度)为〇. lmm，X轴方向长度(长度）为 0.4mm。将各例样品形成于同一个Si晶圆上，每一例样品各有1000个薄膜电容器。晶圆（基 板)的厚度为2mm，应力调整层的厚度为Ιμπι，在上部电极与下部电极之间被夹住的电介质薄 膜的材料是以ALD法被制作出的ΑΙ2Ο3,其厚度为140nm(14〇〇A)。上部电极和下部电极的材 料为同一种材料，这2个电极的共通电极部分的厚度相同（2μπι)，凹凸结构的间距为4μπι，各 个凹凸结构上的凸部的高度Η为8μπι，覆盖上部电极的保护膜的材料为聚酰亚胺，通过保护 膜内的连接电极和位于连接电极终端的接触电极或者凸点下金属是通过在Cu上实施镀Ni 以及镀Au来形成的。这些各个电极用镀层法来制作。
[0246]每个实验例各制作1000个这样的样品，湿度为85%。在温度为85°C度的环境条件 下连续将30V电压施加于上下电极之间。在环境实验24小时之后，绝缘电阻为10ηΩ以上的 为正常品，绝缘电阻小于10 11 Ω的为不良品。
[0247]以使各例的曲率半径R1、R2、R3以及R4基本上成为相等的方式进行蚀刻。对于蚀刻 是使用5重量％的三氯化铁水溶液，蚀刻时间为45秒~100秒。基板厚度方向的蚀刻率可以 由蚀刻剂的温度、蚀刻时间的调整或者利用超声波等的加压等手段来进行控制，垂直于厚 度方向的方向上的蚀刻率可以通过蚀刻剂的水溶液浓度的调整来进行控制。在包含类型1 以及类型2的实施例1~实施例22中，至少前端部的角部的曲率半径R1，R3满足0.4Xtd彡R1 彡20 X td;0.4 X td<R3彡20 X td。在此情况下，1000个样品中有619个~978个其结果成为 正常品。比较例1~4的情况，在24小时后正常品的个数成为500个以下。因此，很明显实施例 优于比较例。
[0248] 另外，类型1的实施例是实施例1、2、5、7、9、11、13、15、20、21、22，类型2的实施例是 实施例3、4、6、8、10、12、14、16、17、18、19。比较例1~5为类型1。
[0249] 类型2(实施例3、4、6、8、10、12、14、16、17、18)的情况也就是其正常品的比例较各 自具有相同曲率半径的类型1(实施例1、2、5、7、9、11、13、15、20、21、22)的薄膜电容器有所 增加。因此，可知类型2优于类型1。
[0250]另外，实施例5~16的情况(0.5 Xtd彡曲率半径彡10 Xtd)也就是正常品的个数为 760个~945个。这个结果证实了实施例5~16的正常品的个数多于实施例1~4、实施例17~ 22的情况(0.4Xtd<曲率半径<0.45\七(1 ;12.1\七(1<曲率半径<20.6\七(1)的正常品个 数(619个~756个）。因此，更加优选曲率半径为(0.5 Xtd<曲率半径<10 Xtd)。
[0251] 正如以上所说明的那样，在具有凹凸结构的薄膜电容器中，是一种增大单位体积 中的电极相对面积的结构，所以可以增加容量。另一方面，电极被细分所以强度降低，且由 于安装时的温度上升或实际使用时的环境而产生的机械力会传递到电介质层，从而有可能 被破坏。在本实施方式中抑制该破坏。作为下部电极的凹凸结构，可以使用纵截面的形状为 梳齿或者狭缝状的下部电极、或者、由销针或孔构成的形状的下部电极，下部电极和上部电 极的结构也可以进行互相置换。
[0252] 如以上所述，通过满足以上所述的规定条件，从而可以抑制对电介质薄膜的应力 蓄积，并且可以抑制特性劣化。
[0253] 接着，就第3类型的发明的概要作如下说明。
[0254] 在第3类型的发明中，第1形态的薄膜电容器的特征在于:具备基板、被形成于所述 基板主表面上的绝缘层、被形成于所述绝缘层上的下部电极、覆盖所述下部电极的电介质 薄膜、被形成于所述电介质薄膜上的上部电极、被设置于所述下部电极的第1端子、以及被 设置于所述上部电极的第2端子，设定XYZ三维正交坐标系，将所述主表面设定为XY平面，并 且将连结所述第1端子和所述第2端子的方向设定为X轴，在此情况下，所述下部电极具有凹 凸结构，该凹凸结构的凸部的顶面的长边方向是沿着X轴方向。
[0255] 根据该薄膜电容器，因为下部电极具有凹凸结构，所以可以增加每单位面积的容 量。如果将偏压施加于第1端子与第2端子之间，则电荷被蓄积于薄膜电容器。所施加的电压 如果是交流电压，则交流电流流过这2个端子之间。在此，就薄膜电容器的等效串联电阻 (ESR:Equivalent Series Resistance)作了考虑。还有，如果使用阻抗Z和等效电抗X，则由 Z2-X2的平方根来给出ESR。
[0256] 如果电阻长变长，则ESR会增加，如果短，则ESR变小，但是如果ESR变大，则会发生 基于电阻的电力损耗，并且会有电路工作变得不稳定的情况。因此，优选降低ESR。如果ESR 变低，则薄膜电容器的Q值变高。
[0257] 在该薄膜电容器中，这个凹凸结构的凸部的顶面的长边方向是沿着X轴方向（连结 端子之间的方向）。与顶面的长边方向沿着Y轴延伸的情况相比，该结构其ESR更低。因此，根 据该薄膜电容器，则ESR变低并且可以降低损耗，因而可以使工作稳定。
[0258] 就第2薄膜电容器而言，其特征在于:所述下部电极的所述凸部按照从基端部朝着 前端部，其Y轴方向的宽度变窄。
[0259] 在此情况下，阻抗降低并且ESR也降低。这个原因并不一定明确，但是认为其原因 在于所述下部电极内的互感降低。顶面的长边方向沿着X轴延伸的结构等于并列放置多根 信号线。另外，被施加于本发明的薄膜电容器的所述下部电极的高频信号容易集中于所述 凸部的顶面边缘。因此，在所述下部电极上发生集中于各个顶面边缘的信号彼此的互感。如 果是Y轴方向的宽度随着从基端部朝着前端部变窄的结构，则一个凸部与另一个凸部的顶 面边缘间隔变宽。同时顶面边缘的角度变缓从而信号的集中被缓和。因此，在下部电极的多 个凸部之间发生的互感降低。因此，可以进一步降低损耗并使工作稳定。
[0260] 就第3薄膜电容器而言，其特征在于:在将所述下部电极的所述凸部的所述基端部 的Y轴方向宽度W1与所述下部电极的所述凸部的所述前端部的Y轴方向宽度W2之比率设定 为RW=W1/W2的情况下，比率RW满足以下所述关系式：1.2彡RW彡1.9。
[0261] 在RW小于1.2的情况下，在所述凸部的顶面边缘部分上的高频信号的集中变得过 大，并且在下部电极的凸部之间要使相互阻抗降低就变得困难了，所以阻抗变高且电极表 面的电流变得难以流动，因而对于ESR的降低有改善的余地。在RW大于1.9的情况下，虽然信 号的集中在凸部中被缓和，但是倾向于发生从一个凸部到另一个凸部的信号传播。伴随于 像这样的横方向的信号传播而产生阻抗，所以这也给ESR的降低带来了改善的余地。
[0262] 根据本发明的薄膜电容器，则可以减少损耗并且提高稳定性。
[0263] 以下就第3类型的发明的实施方式所涉及的薄膜电容器进行说明。还有，将相同符 号标注于相同要素并且省略重复的说明。另外，设定XYZ三维正交坐标系，将基板的厚度方 向设定为Z轴方向。
[0264] 图24是表示实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。还有，图28是 薄膜电容器的分解斜视图，但是为了清楚地说明结构而省略基底层和保护层等图24中的一 部分描述。在以下的说明过程中适当参照图24以及图28。
[0265] 该薄膜电容器具备基板1、被形成于基板1主表面(XY平面)上的绝缘层2(应力调整 层2)、通过基底层3被形成于应力调整层2上的下部电极4、覆盖下部电极4的电介质薄膜5、 以及被形成于电介质薄膜5上的上部电极6。
[0266] 薄膜电容器的主要部分是由下部电极4、上部电极6、以及位于这两个电极之间的 电介质薄膜5构成。
[0267] 下部电极4具备与基板1的主表面相平行地延伸的共通电极部分4a、从共通电极部 分4a在自基板1分开的方向上突出延伸的多个凸部4b。还有，这个凹部结构的凸部4b的顶面 的长边方向是沿着X轴方向，凹凸结构如图30所示是在YZ截面内被观察的。同样，上部电极6 具备与基板1的主表面相平行地延伸的共通电极部分6a、在从共通电极部分6a接近于基板1 的方向上突出延伸的多个凸部6b。关于单一的凸部的结构，上部电极6的凸部6b的结构是相 对于XY平面与下部电极4的凸部4b成镜像关系的结构，并且互相的凸部的位置是以位于互 相的凹部内的方式在Y轴方向上进行错位。因此，上部电极6的凸部6b的顶面的长边方向是 沿着X轴方向（参照图30)。另外，上部电极6具有用于接触外部端子这样的连接电极的接触 部6c〇
[0268] 如图30所示，下部电极4其沿着基板1的厚度方向的纵截面(YZ面)具有凹凸结构并 且具有梳齿形状。同样，上部电极6其沿着基板1的厚度方向的纵截面(ΥΖ面)具有凹凸结构， 并且具有梳齿形状。上部电极6的向下部电极侧突出的凸部6b位于下部电极4的凸部4b之间 的间隙，成为如梳齿相对地咬合那样的结构的这个结构在纵截面上是一个沟道结构，因而 会使每单位面积的容量增加。
[0269] 该薄膜电容器具备覆盖上部电极6的保护膜7、被形成于应力调整层2上的虚设电 极4D、以及被形成于下部电极4的共通电极部分4a上并且接触其的下部接触电极6D。虚设电 极4D与下部电极的共通电极部分4a同时被形成，下部接触电极6D与上部电极6同时被形成。
[0270] 在薄膜电容器的图面左侧的部分，电介质薄膜5、上部电极6的接触部6c以及第2端 子8a(连接电极)位于虚设电极4D上。另外，在薄膜电容器的图面右侧部分，接触于共通电极 部分4a的下部接触电极6D以及第1端子8b(连接电极)通过被设置于电介质薄膜5的开口而 位于下部电极4的共通电极部分4a上。虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的 厚度相同。
[0271]另外，第2端子8a位于被设置于保护膜7的接触孔Ha内，第1端子8b位于被设置于保 护膜7的接触孔Hb内。
[0272]在这个结构的情况下，虚设电极4D的厚度与下部电极4的共通电极部分4a的厚度 相同，所以可以使第2端子8a和第1端子8b的厚度方向的高度大致相等，并且可以形成平板 结构的薄膜电容器。
[0273]接触电极以及/或者凸点下金属9a接触并位于第2端子8a上，接触电极以及/或者 凸点下金属9b接触并位于第1端子8b上。凸点10a，10b分别被配置于这些凸点下金属9a，9b 上。
[0274] 图25A、图25B、图25C、图25D、图25E、图25F、图25G、图25H、图251是为了说明薄膜电 容器的制造工序的不意图。
[0275] 首先，如图25A所示，准备基板1。作为基板材料，可以使用绝缘体或半导体。但是在 本例中鉴于加工和处理的容易性，作为基板材料是使用Si。
[0276] 接着，如图25B所示，在基板1上形成应力调整层2。关于形成方法，根据材料，有溅 射法、蒸镀法、CVD(化学气相生长)法等。在本例中，作为应力调整层2是使用了硅氮化物 (SiN x)(x是适当的自然数，主要是Si3N4等），所以作为形成方法是使用将硅氮化物作为靶材 的溅射法。
[0277] 之后，如图25C所示，在应力调整层2上形成基底层3,接着，在应力调整层2上形成 下部电极的初期的共通电极部分4a。对这些形成方法有溅射法、蒸镀法以及镀层法等。基底 层3以及初期的共通电极部分4a(下部电极)都含有作为主成分(原子百分率为50%以上）的 铜(Cu)，根据需要可以将提高Cr等的粘结强度的材料混入到基底层3。
[0278] 接着，如图25D所示，由光刻法来对初期的共通电极部分4a以及基底层3实施图案 形成，从主体部分分离一部分从而将这一部分作为虚设电极4D。即，将通过蚀刻除去的部分 进行了开口的掩模，形成于初期的共通电极部分4a上，在通过掩模来进行了蚀刻之后，除去 该掩模。对于该蚀刻，除了湿式蚀刻之外，还可以使用Ar研磨法或者RIE(反应性离子蚀刻） 法等干式蚀刻法。对于铜的湿式蚀刻，可以使用过氧化氢溶液等。
[0279]接着，如图25E所示，将由多个凸部4b构成的梳齿部分形成于共通电极部分4a上。 多个凸部4b是由光刻法来进行图案形成的。即，将使成为凸部4b的镀层生长的部分进行开 口了的掩模，形成于共通电极部分4a上，在使凸部4b生长于该掩模的开口内之后，除去该掩 模。或者，将成为凸部4b的镀层形成于共通电极部分4a上，将掩模形成于共通电极部分4a 上，通过对掩模的开口进行蚀刻，从而使凸部4b残留下来，之后除去该掩模。还有，凸部4b也 可以由蚀刻来使角部变圆，或者进行成为锥形状的处理。
[0280]接着，如图25F所示，将电介质薄膜5形成于下部电极4上以及虚设电极4D上。本例 的电介质薄膜5是AI2O3,但是也可以使用MgO和Si〇2等其他电介质。对于电介质薄膜5的形成 方法，可以列举溅射法、CVD法或者ALD(原子层生长)法。例如可以使用将氧化铝作为靶材的 溅射法，但是在本例中是使用将A1原料TMA(三甲基铝)和0原料H 20交替地提供给基板表面 上的ALD法。
[0281] 接着，如图25G所示，使用光刻技术将接触孔Η形成于电介质薄膜5的一部分。形成 中，可以使用干式蚀刻或者湿式蚀刻。作为干式蚀刻，也可以使用Ar研磨。
[0282] 之后，如图25H所示，使用光刻技术将掩模形成于电介质薄膜上，通过这个掩模的 开口同时将上部电极6以及下部接触电极6D形成于电介质薄膜5上。电介质薄膜5的一部分 由于接触孔而开口，所以下部电极4的一部分被连接于下部接触电极6D，上部电极6的剩余 部分与下部电极以及电介质薄膜一起形成电容器的主体部分。在形成中，可以使用溅射法、 蒸镀法或者镀层法。上部电极6含有作为主成分(原子百分率为50%以上)的铜(Cu)。
[0283] 接着，如图251所示，用保护膜7覆盖整体，用光刻技术将掩模形成于保护膜7上，并 在掩模上制作出2个地方的开口，通过蚀刻这2个地方的开口内，从而形成接触孔Ha以及Hb。 保护膜7只要是绝缘材料即可，但是在本例中是采用树脂材料(聚酰亚胺）。形成中，可以使 用利用旋转涂布等的涂布法。接着，将第2端子8a以及第1端子8b埋入到这些接触孔内。在第 2端子8a以及第1端子8b的材料是将铜(Cu)作为主成分的情况下，它们的形成方法可以使用 蒸镀法、溅射法或者镀层法等。
[0284] 将成为导电性焊垫的凸点下金属9a以及凸点下金属9b设置于第2端子8a以及第1 端子8b上。这些也可以作为接触电极来行使其功能，并且也可以使用不同的材料来进一步 将凸点下金属设置于接触电极上。将凸点l〇a，10b分别配置于凸点下金属9a，9b上。作为凸 点下金属或者接触电极的材料，可以使用&!、附^1!。这些既可以按照每个材料进行层叠，也 可以混合进行使用。优选地，可以在Cu上实施Ni以及Au的镀层。
[0285] 还有，作为下部电极4的结构，只要是纵截面具有凹凸结构，则各种各样的下部电 极都可以被考虑。另外，以上所述的薄膜电容器可以在单晶圆上形成多个，并且可以切割分 开成个别或者所希望的每个群组来进行使用。
[0286] 图26A、图26B、图26C是各种各样下部电极4以及虚设电极4D的平面图。还有，图24 中的电容器的输出取出电极(凸点l〇a，10b)在X轴方向上分离。
[0287] 在图26A的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并且顶面的长边方向 沿着X轴方向延伸的多个凸部4b。凸部4b之间形成凹槽。凹槽的长边方向也是X轴方向。成为 基部的共通电极部分4a大致是长方形。另外，虚设电极4D离开共通电极部分4a。
[0288] 在图26B的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并且顶面的长边方向 沿着X轴方向延伸的多个凸部4b，但是多个凸部4b是以沿着Y轴方向排列成2列的方式分离。 还有，分离是指，位于上述列之间的间隙的下部电极的表面位置降低到自共通电极部分的 凸部的高度(距离凹部底面的高度）的50%以下。在本例的情况下，凸部4b的列之间的间隙 (沿着Y轴方向的间隙）的表面位置为〇% (下部电极的凹部的底面的高度）。凸部4b之间形成 凹槽。凹槽的长边方向也是X轴方向，但是如果从γ轴方向看邻接的凸部4b，上述凸部的列之 间的间隙也形成凹部。还有，成为基部的共通电极部分4a大致是长方形。另外，虚设电极4D 离开共通电极部分4a。在该结构的情况下，即使假设在下部电极4上发生热膨胀，凸部4b的 向长边方向的膨胀收缩也不会波及到共通电极部分4a的整体。因此，有电介质薄膜5变得难 以被破坏的优点。
[0289] 在图26C的结构的情况下，下部电极4具有朝着+Z轴方向突出并且顶面的长边方向 沿着X轴方向延伸的多个凸部4b，多个凸部4b以沿着Y轴方向排列成2列的方式分离这一点 与图26B的情况相同。关于图26C的结构，顶面沿着Y轴方向延伸的多个凸部4b另外位于上述 凸部的列之间的间隙，只是这一点与图26B的结构不同。在这个结构的情况下，在同一个电 容器面内，形成阻抗乃至容量发生急剧变化的区域，所以有可以将与EBG元件相同的频率选 择性赋予电容器这样的优点。
[0290] 图27A、图27B、图27C是各种各样上部电极以及下部接触电极的平面图。
[0291] 在图27A的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并且顶面的长边方向 沿着X轴方向延伸的多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。凸部6b之间在+Z轴方向上形 成洼下去的凹槽，并容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a大致是长方形，但是接触部6c 从共通电极部分6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0292] 在图27B的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并并且顶面的长边方 向沿着X轴方向延伸的多个凸部6b，这些凸部6b位于凸部4b之间。另外，与下部电极相同，上 部电极的凸部6b构成沿着Y轴方向进行排列的列，并构成多列（2列）。凸部6b之间形成在+Z 轴方向上洼下去的凹槽并容纳凸部4b。成为基部的共通电极部分6a大致是长方形，但是接 触部6c从共通电极部分6a的一端向-X轴方向延伸，下部接触电极6D离开共通电极部分6a。
[0293] 在图27C的结构的情况下，上部电极6具有朝着-Z轴方向突出并且顶面的长边方向 沿着X轴方向延伸的多个凸部6b，多个凸部6b以沿着Y轴方向排列成2列的方式分离，这一点 与图27B的情况相同。在图27C的结构中，顶面沿着Y轴方向延伸的多个凸部6b另外位于上述 凸部的列之间的间隙中，只是这一点与图27B的结构不同。
[0294] 图29是表示变形了的实施方式所涉及的薄膜电容器的纵截面结构的示意图。
[0295] 图29所表示的结构与图24所表示的结构相比较，其结构为：上部电极6的厚度变 大，通过兼用第1连接电极，从而直接将接触电极以及/或者凸点下金属9a形成于被形成于 保护膜7内的上部电极6上。至于其他结构都与图24所表示的相同。
[0296] 接着，就以上所述的各个要素的材料作如下说明。
[0297] 下部电极4含有作为主成分的Cu。还有，下部电极4其所含有的铜被设定为100 (atm%)。上部电极6也含有作为主成分的Cu。这些电极可以由同一种材料构成，也可以由不 同的材料构成。在本例中是同一种材料，并且具有同一种物性。基板1是由Si构成，应力调整 层2是由硅氮化物构成。
[0298] 在此情况下，基板1的杨氏模量Ess和应力调整层2的杨氏模量Esc以及下部电极4的 杨氏模量Ele满足以下所述关系式。
[0299] 关系式：
[0300] Ele<Esc
[0301] Ess<Esc。
[0302] 根据该薄膜电容器，应力调整层2在这3个要素中比最软的下部电极4更硬，并且比 为了支撑下部电极4的基板1更硬(杨氏模量高），所以下部电极4的变形被抑制，并且可以抑 制邻接于其的电介质薄膜5的伴随于该变形的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0303] 电介质薄膜5是由Al2〇3构成，但是也可以使用其他电介质材料（绝缘体材料）。 Al2〇3的杨氏模量为370。如果按杨氏模量低的顺序进行排列，则这个顺序为Cu、Si、SiNx、 Al2〇3,在电介质薄膜的杨氏模量高的情况下，对于抑制其破损的情况，本发明更为有效。各 个要素的特性数据如同图7的图表所示。
[0304] 另外，作为电极材料是使用Cu，但是其中，例如也可以混入图7所表示的金属材料。 艮P，也可以将选自由六11、六8、六1、附、0、11、13构成的金属群组中任意1种或者多种混合于〇11。 下部电极和上部电极的材料如果是同一种，则制造可以简略化，但是这个材料也可以不同。
[0305] 另外，作为构成基板的材料，如图7所示，除了 Si之外还可以使用GaAs、SiC、Ge或者 Ga 〇
[0306] 作为电介质薄膜的材料，如图7所示，也可以使用SiNx、AlN、Si0 2、Zr02、玻璃、聚乙 烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(ΡΕΤ)、或者环氧树脂。还有，这些电介质也 可以作为保护膜的材料来进行使用。
[0307] 另外，基板1的线膨胀系数ass和应力调整层2的线膨胀系数asc以及下部电极4的线 膨胀系数€^优选满足以下所述关系。
[0308]关系式：
[0309] asc<aLE
[0310] asc<ass。
[0311] 在此情况下，即使热膨胀发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的线膨胀 系数小，所以基板或者下部电极的热膨胀被抑制，基于这样的理由，由温度变化引起的下部 电极的变形减少，并且可以抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏以及伴随于此的特性劣化。
[0312] 关于第3薄膜电容器，基板的热传导率Ass和应力调整层的热传导率以及下部电 极的热传导率优选满足以下所述关系。
[0313]关系式：
[0314] Asc<Ass
[0315] ASc<Aleo
[0316] 在此情况下，即使温度变化发生于基板或者下部电极，也因为应力调整层的热传 导率小，所以基板和下部电极的热传导被抑制，并且线膨胀的发生被抑制，由于这样的理 由，由温度变化引起的下部电极的变形减少，并且能够抑制邻接于其的电介质薄膜的损坏 以及伴随于此的特性劣化。特别是，存在着一个倾向：从相对容积大的基板上的温度变化的 影响不会传递到下部电极的观点出发的效果大。
[0317] 图31A是比较例中的下部电极以及虚设电极的平面图，图31B是上部电极以及下部 接触电极的平面图。
[0318] 与图26A以及图27A所表示的薄膜电容器相比较，不同点在于下部电极以及上部电 极的结构的各个凸部4b以及凸部6b的顶面的长边方向全都沿着Y轴方向，其他结构均相同。
[0319] 另外，除了比较例之外，也对改良了凸部形状的结构作了研究探讨。
[0320] 图32是表示将下部电极的凸部的YZ平面上的纵截面结构（与上部电极的结构相 同）加工成锥形状的例子的示意图。
[0321] 下部电极的凸部4b其Y轴方向的宽度按照从基端部朝着前端部的方向（+Z轴方向） 变窄。在此情况下，可以使在下部电极的多个凸部之间产生的互感降低，所以阻抗降低，并 且ESR也降低。因此，可以进一步减少损失并使工作稳定。
[0322] 另外，在将下部电极的凸部4b的基端部的Y轴方向宽度W1与下部电极的凸部4b的 前端部的Y轴方向宽度W2之比率设定为RW=W1/W2的情况下，比率RW满足以下所述关系式：
[0323] 1.2^Rff^l.9〇
[0324] 还有，凸部的角部具有曲率半径的情况下，将其圆弧的中央值作为规定宽度W1或 者W2的情况的基准位置。在RW小于1.2的情况下，在所述凸部的顶面边缘部分上的高频信号 的集中变得过大，并且使在下部电极的凸部之间的相互阻抗降低是困难的，所以阻抗变高 且电极表面的电流变得难以流动，因而对于ESR的降低有改善的余地。在RW大于1.9的情况 下，与平板型的薄膜电容器相同，倾向于在下部电极的凸部之间发生信号成分的移动。伴随 于向这样的横方向的信号传播而产生阻抗，所以这也降低了 ESR。
[0325] 在形成锥形的情况下，在图25E中是加工下部电极的凸部4b。凸部4b的前端部稍变 圆。在该处理中，在将由蚀刻来进行图案形成的掩模形成于共通电极部分4a上之后，将凸部 4b形成于掩模的开口图形内。对于该形成，可以使用镀层法或溅射法，但是在这里是使用镀 层法来使金属生长。
[0326] 接着，用有机溶剂等来除去由抗蚀剂构成的掩模，从而使凸部4b的侧面露出。
[0327] 之后，对于凸部4b的所有露出面进行蚀刻。例如，可以列举使Ar等稀有气体碰撞于 顶面并将顶面外缘的角部以及基端部的角部变圆的方法(溅射法、研磨法）、或通过对顶面 实施干式蚀刻或者湿式蚀刻从而形成锥形状的方法。
[0328] 还有，金属可以由适当的酸来进行蚀刻。例如，作为铜的蚀刻液，众所周知有硫酸 或过氧化氢类蚀刻液;作为使用等离子体等的干式蚀刻，由单单用稀有气体来溅射金属原 子的方法也可以进行蚀刻，已知也有很多通过使用烃类的气体或卤素气体，或使这些气体 中含有氧，从而一边利用铜的氧化一边进行蚀刻的方法。
[0329] (实验例）
[0330] 以下就第3类型的发明所涉及的实验例(实施例、比较例)进行说明。进行以下所述 的实验。
[0331](实验条件）
[0332] 共通电极部分4a以及凸部4b是由Cu构成，并且由镀层法进行生长，对于此处的蚀 刻是使用5重量％的三氯化铁水溶液，作为厚度为140nm电介质薄膜5是使用由ALD法来形成 的氧化铝，在这之上由溅射法来形成由Cu构成的上部电极。还有，共通电极部分4a的厚度为 2μπι，凸部4b的高度为8μπι。凹凸结构的Y轴方向的间距为4μηι，覆盖上部电极的保护膜的材料 为聚酰亚胺，通过保护膜内的连接电极和位于连接电极终端的接触电极或者凸点下金属是 通过在Cu上实施镀Ni以及镀Au来形成的。这些电极可以用镀层法来制作。制造好的薄膜电 容器的Y轴方向长（宽度)为0. lmm，X轴方向长(长度)为0.4mm。另外，凸部4b以及凸部6b的整 体X轴方向的整体两端之间的长度不管有无分离都是210μπι。
[0333] 另外，关于凸部4b的锥形加工，是使用在Ar离子蚀刻后浸渍到0.5重量％的三氯化 铁水溶液的复合加工方法来进行的。
[0334] (实施例1)
[0335] 制造具有图26B以及图27B所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部不进行图32的锥形加工，因而锥形的比率RW=1。凸部列之间的 X轴方向的间隙为凸部的X轴方向长的45%~55%之间，这之间的区域的下部电极是平坦 的。还有，Wl = 1.7ym，W2 = 1.7ym。
[0336] (实施例2)
[0337] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部不进行图32的锥形加工，因而锥形的比率RW=1。
[0338] (实施例3)
[0339] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部实施图32的锥形加工。还有，锥形的比率RW= 1.5。还有，Wl = 1.7um?W2 = l. lum〇
[0340] (实施例4)
[0341] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部实施图32的锥形加工。还有，锥形的比率RW= 1.2。还有，Wl = 1 · = 1 · 4μπι。
[0342] (实施例5)
[0343] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部实施图32的锥形加工。还有，锥形的比率RW= 1.9。还有，Wl = 1 · 7ym，W2 = 0 · 9μηι。
[0344] (实施例6)
[0345] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部实施图32的锥形加工。还有，锥形的比率RW= 1.05。还有，Wl = 1 · = 1 · 6μηι。
[0346] (实施例7)
[0347] 制造具有图26A以及图27A所表示的电极结构的图24所表示的薄膜电容器，但是下 部电极以及上部电极的凸部实施图32的锥形加工。还有，锥形的比率RW=2.2。还有，Wl = 1 · 7ym，W2 = 0 · &im。
[0348] (实验结果:第3类型的发明）
[0349] 实施例1:Q值1050(凸部中央分开型:RW=1)
[0350] 实施例2: Q值1220(凸部连续型：RW= 1)
[0351] 实施例3:Q值1450(凸部锥形状:RW=1.5)
[0352] 实施例4:Q值1370(凸部锥形状:RW=1.2)
[0353] 实施例5:Q值1320(凸部锥形状:RW=1.9)
[0354] 实施例6: Q值1255(凸部锥形状:RW= 1.05)
[0355] 实施例7: Q值1230(凸部锥形状:RW=2.2)
[0356] 比较例1:Q值164(图31的类型RW=1，其他与实施例2相同）
[0357] 还有，Q值的测定是在100MHz条件下进行的。ESR越小则Q值越是变高，从损耗和稳 定性的观点出发是优异的。
[0358] 实施例1~7其Q值比比较例1更高，另外，具有连续的凸部的实施例2其Q值高于具 有分开的凹部的实施例1。再有，具有锥形的实施例3~7其Q值高于实施例1以及实施例2,再 有，锥形的比率RW为1.2以上1.9以下的情况的实施例3~5其Q值高于该范围外的实施例6、 7〇
[0359] 如以上所说明的那样，上述薄膜电容器具备基板1、被形成于基板1的主表面上的 应力调整层2(绝缘层）、被形成于应力调整层2上的下部电极4、覆盖下部电极4的电介质薄 膜5、被形成于电介质薄膜5上的上部电极6、被设置于下部电极4的第1端子8b、以及被设置 于上部电极6的第2端子8a，设定XYZ三维正交坐标系，将基板主表面设定为XY平面并且将连 结第1端子8b和第2端子8a的方向设定为X轴的情况下，下部电极4具有凹凸结构，该凹凸结 构的凸部4b的顶面的长边方向是沿着X轴方向。
[0360] 根据该薄膜电容器，则下部电极具有凹凸结构，所以可以增加每单位面积的容量。 如果在第1端子8b与第2端子8a之间施加偏压，则电荷被蓄积于薄膜电容器。如果施加电压 为交流电压，则交流电流在这些端子之间流动。如果ESR变大，则会发生基于电阻的电力损 耗，并且会有电路工作变得不稳定的情况。因此，优选降低ESR。如果ESR变低，则薄膜电容器 的Q值变高。
[0361] 在该薄膜电容器中，这个凹凸结构的凸部的顶面的长边方向是沿着X轴方向（连结 端子之间的方向）。与顶面的长边方向沿着Y轴延伸的情况相比，该结构其ESR更低。因此，根 据该薄膜电容器，则ESR变低并且可以降低损耗，因而可以使工作稳定。
[0362] 另外，下部电极的凸部在其Y轴方向的宽度按照从基端部朝着前端部变窄的情况 下，被观察到Q值提高(ESR降低）。特别是在锥形比率满足1.2<RW<1.9的情况下，其改善效 果显著。
[0363] 另外，在具有凹凸结构的薄膜电容器中，是增大了单位体积中的电极相对面积的 结构，所以可以使容量增加。另一方面，电极被细分所以强度降低，由安装时的温度上升或 实际使用时的环境而发生的机械力会传递到电介质层，有可能被破坏。在本实施方式中可 以抑制该破坏。作为下部电极的凹凸结构，可以使用纵截面的形状为梳齿或者狭缝状的下 部电极、或者、由销针或孔构成的形状的下部电极，下部电极和上部电极的结构也可以进行 互相置换。
[0364] 如以上所述，通过满足以上所述的规定条件，从而可以抑制对电介质薄膜的应力 蓄积，并且可以抑制特性劣化。另外，可以提供一种损耗少且稳定性高的薄膜电容器。
[0365] 如以所说明的那样，下部电极4可以具有各种各样类型的凹凸结构。上部电极6也 可以具有各种各样类型的凹凸结构。上部电极6的向下部电极侧突出的凸部可以位于下部 电极4的凸部之间的间隙。下部电极4含有作为主成分的Cu。基板1和应力调整层2以及下部 电极4的杨氏模量具有特定的关系。另外，位于凸部4b内部的曲率半径R1的角部具有特定的 关系。以上所述的任意一个要素可以进行组合运用，可以抑制机械强度降低、损耗的发生、 以及/或者不稳定化。
【主权项】
1. 一种薄膜电容器，其特征在于： 具备： 基板， 被形成于所述基板主表面上的应力调整层， 被形成于所述应力调整层上的下部电极， 覆盖所述下部电极的电介质薄膜，以及 被形成于所述电介质薄膜上的上部电极； 所述下部电极的沿着所述基板厚度方向的纵截面具有凹凸结构， 所述上部电极的沿着所述基板厚度方向的纵截面具有凹凸结构， 所述上部电极的向所述下部电极侧突出的凸部位于所述下部电极的凸部之间的间隙， 所述下部电极含有作为主成分的Cu， 所述基板的杨氏模量Ess、所述应力调整层的杨氏模量Esc以及所述下部电极的杨氏模量 Ele满足以下关系式： Ele<Esc； Ess<Esc〇2. 如权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于： 所述基板的线膨胀系数ass、所述应力调整层的线膨胀系数aSC以及所述下部电极的线膨 胀系数€^满足以下关系式： asc<ciLE； asc<ass〇3. 如权利要求1或2所述的薄膜电容器，其特征在于： 所述基板的热传导率Xss、所述应力调整层的热传导率Asc以及所述下部电极的热传导率 满足以下关系式： ^sc<^ss; ^SC<^LE〇4. 如权利要求1或者2所述的薄膜电容器，其特征在于： 所述下部电极具备： 与所述基板主表面相平行地延伸的共通电极部分，以及 从所述共通电极部分开始以在与所述基板相分开的方向上进行突出的方式延伸的多 个所述凸部； 该薄膜电容器具备： 覆盖所述上部电极的保护膜， 被形成于所述应力调整层上的虚设电极，以及 在所述下部电极的所述共通电极部分上形成的下部接触电极； 所述电介质薄膜、所述上部电极以及第1连接电极位于所述虚设电极上， 接触于所述共通电极部分的所述下部接触电极以及第2连接电极通过被设置于所述电 介质薄膜的开口而位于所述下部电极的所述共通电极部分上， 所述虚设电极与所述下部电极的所述共通电极部分的厚度相同， 所述第1连接电极位于被设置于所述保护膜的第1接触孔内， 所述第2连接电极位于被设置于所述保护膜的第2接触孔内。5. -种薄膜电容器，其特征在于： 具备： 基板， 被形成于所述基板主表面上的绝缘层， 被形成于所述绝缘层上的下部电极， 覆盖所述下部电极的电介质薄膜，以及 被形成于所述电介质薄膜上的上部电极； 所述下部电极的沿着所述基板的厚度方向的纵截面具有凹凸结构， 所述上部电极的沿着所述基板的厚度方向的纵截面具有凹凸结构， 所述上部电极的向所述下部电极侧突出的凸部位于所述下部电极的凸部之间的间隙 中， 在设定XYZ三维正交坐标系，将所述主表面设定为XY平面，并且将所述下部电极的多个 凸部进行排列的方向设定为X轴方向的情况下， 在XZ平面内，所述下部电极的所述凸部的前端部具有曲率中心位于该凸部内部的曲率 半径为R1的角部， 曲率半径R1以及所述电介质薄膜的厚度td满足以下的关系式： Ο ·4 X tcKRK20 X td。6. 如权利要求5所述的薄膜电容器，其特征在于： 在XZ平面内，所述下部电极的所述凸部的基端部具有曲率中心位于该凸部外部的曲率 半径为R2的角部， 曲率半径R2以及所述电介质薄膜的厚度td满足以下的关系式： 0.4Xtd<R2<20Xtd。7. 如权利要求5或者6所述的薄膜电容器，其特征在于： 在YZ平面内，所述下部电极的所述凸部的前端部具有曲率中心位于该凸部内部的曲率 半径为R3的角部， 曲率半径R3以及所述电介质薄膜的厚度td满足以下的关系式： Ο ·4 X tcKR3^i20 X td〇8. 如权利要求5或者6所述的薄膜电容器，其特征在于： 在YZ平面内，所述下部电极的所述凸部的基端部具有曲率中心位于该凸部外部的曲率 半径为R4的角部， 曲率半径R4以及所述电介质薄膜的厚度td满足以下的关系式： 0 ·4 X tcKR4^i20 X td。9. 如权利要求5或者6所述的薄膜电容器，其特征在于： 满足以下的关系式： 0 · 5 X tcKRK 10 X td〇10. 如权利要求5或者6所述的薄膜电容器，其特征在于： 满足以下的关系式： 0 · 5 X tcKR2^i 10 X td〇11. 如权利要求5或者6所述的薄膜电容器，其特征在于： 所述绝缘层为应力调整层， 该应力调整层的杨氏模量高于所述基板的杨氏模量，并且高于所述下部电极的杨氏模 量。12. -种薄膜电容器，其特征在于： 具备： 基板， 被形成于所述基板主表面上的绝缘层， 被形成于所述绝缘层上的下部电极， 覆盖所述下部电极的电介质薄膜， 被形成于所述电介质薄膜上的上部电极， 被设置于所述下部电极的第1端子，以及 被设置于所述上部电极的第2端子； 当设定XYZ三维正交坐标系，将所述主表面设定为XY平面，并且将连结所述第1端子和 所述第2端子的方向设定为X轴的情况下， 所述下部电极具有凹凸结构， 该凹凸结构的凸部的顶面的长边方向沿着X轴方向。13. 如权利要求12所述的薄膜电容器，其特征在于： 所述下部电极的所述凸部的Y轴方向的宽度按照从基端部朝着前端部的方式变窄。14. 如权利要求13所述的薄膜电容器，其特征在于： 在将所述下部电极的所述凸部的所述基端部的Y轴方向宽度W1与所述下部电极的所述 凸部的所述前端部的Y轴方向宽度W2的比率设定为RW=W1/W2的情况下， 比率RW满足以下关系式： 1.2^Rff^l.9〇
【文档编号】H01G4/33GK106024387SQ201610192511
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】江原慎司, 小野寺郁人, 若田英子, 小山内胜则, 谷口真理
【申请人】Tdk株式会社