JP2020072267A - Thin film capacitor, manufacturing method thereof, and electronic component built-in substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型で放熱性も良好な薄膜キャパシタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜キャパシタ1は、多数の金属粒子を含む金属箔からなる下部電極11と、下部電極11の上面11aに形成された誘電体薄膜12と、誘電体薄膜12の上面12aに形成された上部電極13とを備える。下部電極11の下面11bは金属粒子の断面が表れたエッチング面であり、エッチング面において隣り合う金属粒子の断面の高低差は1μm以上8μm以下である。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film capacitor having good heat dissipation and a manufacturing method thereof.
A thin film capacitor (1) is formed on a lower electrode (11) made of a metal foil containing a large number of metal particles, a dielectric thin film (12) formed on an upper surface (11a) of the lower electrode, and an upper surface (12a) of the dielectric thin film (12). And an upper electrode 13. The lower surface 11b of the lower electrode 11 is an etching surface showing the cross section of the metal particles, and the height difference between the cross sections of the metal particles adjacent to each other on the etching surface is 1 μm or more and 8 μm or less.
[Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、薄膜キャパシタ及びその製造方法に関し、薄化された電極を用いて構成された薄膜キャパシタ及びその製造方法に関するものである。また本発明は、薄膜キャパシタを内蔵する電子部品内蔵基板に関するものである。 The present invention relates to a thin film capacitor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a thin film capacitor configured by using a thinned electrode and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a substrate with a built-in electronic component that contains a thin film capacitor.
電子部品の薄型化が急速に進んでおり、例えばキャパシタにおいては、金属箔からなる下部電極上に誘電体薄膜及び上部電極を順に形成した薄膜キャパシタに対するニーズが高まっている。 Electronic components are rapidly becoming thinner, and for example, in capacitors, there is an increasing need for a thin film capacitor in which a dielectric thin film and an upper electrode are sequentially formed on a lower electrode made of a metal foil.
薄膜キャパシタに関し、例えば特許文献1には、第1電極層と、第2電極層と、第1及び第2電極層間に設けられた誘電体層とを備え、第1電極層の誘電体層と反対側の面の表面積の第1電極層の厚さ方向の投影面積に対する比(S/S0)が1.01〜5.00である薄膜キャパシタが記載されている。この薄膜キャパシタによれば、半導体素子からの発熱を効率的に放熱することが可能である。 Regarding the thin-film capacitor, for example, Patent Document 1 includes a first electrode layer, a second electrode layer, and a dielectric layer provided between the first and second electrode layers, and a dielectric layer of the first electrode layer. A thin film capacitor is described in which the ratio (S / S0) of the surface area of the opposite surface to the projected area of the first electrode layer in the thickness direction is 1.01 to 5.00. According to this thin film capacitor, it is possible to efficiently dissipate heat generated from the semiconductor element.
また特許文献2には、金属箔を800℃以上の温度で焼鈍する工程と、焼鈍された金属箔の結晶粒径の誘電体薄膜の膜厚に対する比が104〜560となるように金属箔上に誘電体薄膜を形成する工程と、金属箔及び誘電体薄膜を加熱して誘電体薄膜を焼結させる工程と、焼結された誘電体薄膜上に上部電極を形成する工程とを備えた薄膜コンデンサの製造方法が記載されている。 Further, in Patent Document 2, a step of annealing a metal foil at a temperature of 800 ° C. or higher and a step of annealing the metal foil on the metal foil so that the ratio of the crystal grain size of the annealed metal foil to the thickness of the dielectric thin film is 104 to 560 A thin film comprising a step of forming a dielectric thin film on the substrate, a step of heating the metal foil and the dielectric thin film to sinter the dielectric thin film, and a step of forming an upper electrode on the sintered dielectric thin film. A method of manufacturing a capacitor is described.
近年、薄膜キャパシタのさらなる薄型化が求められており、特に下部電極をさらに薄くすることが求められている。しかし、下部電極を周知のエッチング方法で薄化すると下部電極中の金属粒子よりも粒界成分のエッチングが過度に進み、エッチング面の凹凸が非常に大きくなり、下部電極を効率よく薄化することができないという問題がある。また、この場合、金属粒子の表面や粒界成分の露出が多くなり、金属粒子の断面が露出しないので、凹凸が大きくなっても放熱性が向上しないという問題もある。 In recent years, there has been a demand for further thinning of thin film capacitors, and in particular for the lower electrode. However, if the lower electrode is thinned by a well-known etching method, the etching of grain boundary components proceeds excessively than the metal particles in the lower electrode, and the unevenness of the etching surface becomes very large, so that the lower electrode can be thinned efficiently. There is a problem that you can not. Further, in this case, since the surface of the metal particles and the grain boundary component are exposed more and the cross section of the metal particles is not exposed, there is also a problem that the heat dissipation is not improved even if the unevenness is large.
したがって、本発明の目的は、薄型で放熱性も良好な薄膜キャパシタ及びその製造方法を提供することにある。また本発明の目的は、そのような薄膜キャパシタを内蔵する電子部品内蔵基板を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film capacitor having good heat dissipation and a manufacturing method thereof. Another object of the present invention is to provide an electronic component-embedded substrate incorporating such a thin film capacitor.
上記課題を解決するため、本発明による薄膜キャパシタは、多数の金属粒子を含む金属箔からなる下部電極と、前記下部電極の上面に形成された誘電体薄膜と、前記誘電体薄膜の上面に形成された上部電極とを備え、前記下部電極の下面は前記金属粒子の断面が表れたエッチング面であり、前記エッチング面において隣り合う前記金属粒子の断面の高低差は1μm以上8μm以下であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a thin film capacitor according to the present invention includes a lower electrode made of a metal foil containing a large number of metal particles, a dielectric thin film formed on an upper surface of the lower electrode, and an upper surface of the dielectric thin film. And a lower surface of the lower electrode is an etching surface showing a cross section of the metal particles, and a height difference between cross sections of the metal particles adjacent to each other on the etching surface is 1 μm or more and 8 μm or less. Characterize.
本発明によれば、エッチングにより薄化された下部電極を用いて薄膜キャパシタを構成することができ、薄膜キャパシタの薄型化を図ることができる。また下部電極の下面に適度な凹凸が形成されており、金属粒子の劈開断面が露出しているので、薄膜キャパシタの放熱性を高めることができる。また下部電極の下面に適度な凹凸が形成されているので、下部電極の下面を樹脂層で覆う場合に下部電極と樹脂層との密着性を高めることができる。 According to the present invention, a thin film capacitor can be formed by using a lower electrode thinned by etching, and the thin film capacitor can be thinned. Further, since the lower surface of the lower electrode has appropriate irregularities and the cleaved cross section of the metal particles is exposed, the heat dissipation of the thin film capacitor can be improved. Further, since the lower surface of the lower electrode is formed with appropriate unevenness, the adhesion between the lower electrode and the resin layer can be enhanced when the lower surface of the lower electrode is covered with the resin layer.
本発明による薄膜キャパシタは、前記エッチング面に表れている断面の結晶方位が(111)面±20°である金属粒子の数をN111、前記エッチング面に表れている断面の結晶方位が(100)面±20°である金属粒子の数をN100、前記エッチング面に表れている断面の結晶方位が(110)面±20°である金属粒子の数をN110とするとき、N111>N100>N110の関係を有することが好ましい。金属結晶の(111)面は原子密度が高いので、酸素との結びつきが強い。そのため、エッチング面から金属粒の(111)面が優先的に表れることで、金属粒の(111)面が樹脂中の酸素と結合し、樹脂との密着性を向上させることができる。 In the thin film capacitor according to the present invention, the crystal orientation of the cross section appearing on the etching surface is (111) plane ± 20 °, the number of metal particles is N 111 , and the crystal orientation of the cross section appearing on the etching surface is (100). ) When the number of metal particles having a surface of ± 20 ° is N 100 , and the number of metal particles having a crystal orientation of a cross section appearing on the etching surface is a (110) surface of ± 20 ° is N 110 , N 111 > It is preferred to have the relationship N 100 > N 110 . Since the (111) plane of the metal crystal has a high atomic density, it has a strong bond with oxygen. Therefore, the (111) surface of the metal particles preferentially appears from the etching surface, whereby the (111) surface of the metal particles is bonded to oxygen in the resin, and the adhesion with the resin can be improved.
本発明において、前記金属粒子の平均粒径は10μm以上25μm以下であることが好ましい。下部電極を構成する金属箔を予め焼鈍処理した場合には、金属箔を構成する金属粒子の粒成長が進み、結晶粒径が大きくなる。その後、金属粒子は誘電体薄膜の前駆体層の焼結するための熱処理によっても粒成長し、金属粒子の平均粒径は上記のように10〜25μmとなる。このように金属箔が比較的大きな結晶粒で構成されている場合、エッチング面から金属粒子の断面を露出させると共に金属粒子の断面の高低差を8μm以下とすることにより、薄膜キャパシタの放熱性を高めることができる。また薄膜キャパシタを基板中に埋め込む場合に下部電極と樹脂との密着性を高めることができる。 In the present invention, the average particle size of the metal particles is preferably 10 μm or more and 25 μm or less. When the metal foil forming the lower electrode is annealed in advance, the grain growth of the metal particles forming the metal foil proceeds and the crystal grain size increases. After that, the metal particles also grow by heat treatment for sintering the precursor layer of the dielectric thin film, and the average particle diameter of the metal particles becomes 10 to 25 μm as described above. When the metal foil is composed of relatively large crystal grains as described above, the heat dissipation of the thin film capacitor is improved by exposing the cross section of the metal particle from the etching surface and setting the height difference of the cross section of the metal particle to 8 μm or less. Can be increased. Also, when the thin film capacitor is embedded in the substrate, the adhesion between the lower electrode and the resin can be improved.
本発明において、前記金属箔はNi箔であり、前記金属粒子はNi粒子であることが好ましい。Ni箔は安価で加工も容易であり、薄膜キャパシタの下部電極材料として好適である。またNi箔では焼鈍工程や誘電体薄膜の前駆体層の焼結工程を経た後の結晶粒の粗大化が顕著であるため、本発明の効果も顕著である。 In the present invention, it is preferable that the metal foil is a Ni foil and the metal particles are Ni particles. Ni foil is inexpensive and easy to process, and is suitable as a lower electrode material for a thin film capacitor. Further, in the Ni foil, the coarsening of the crystal grains after the annealing step or the sintering step of the precursor layer of the dielectric thin film is remarkable, so that the effect of the present invention is also remarkable.
本発明において、前記下部電極の側面は、前記下面と共に前記金属粒子の断面が表れた前記エッチング面である好ましい。これによれば、薄膜キャパシタの放熱性及び樹脂との密着性をさらに高めることができる。 In the present invention, the side surface of the lower electrode is preferably the etching surface in which the cross section of the metal particles appears together with the lower surface. According to this, the heat dissipation of the thin film capacitor and the adhesion to the resin can be further enhanced.
また、本発明による薄膜キャパシタの製造方法は、下部電極の上面に誘電体薄膜を形成する工程と、前記誘電体薄膜の上面に上部電極を形成する工程と、前記下部電極を薄化する工程とを備え、前記下部電極を薄化する工程は、Na2SO8・H2SO4を主成分とするエッチング液を用いて前記下部電極の下面をエッチングする工程を含むことを特徴とする。 Further, the method of manufacturing a thin film capacitor according to the present invention comprises the steps of forming a dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode, forming an upper electrode on the upper surface of the dielectric thin film, and thinning the lower electrode. And the step of thinning the lower electrode includes a step of etching the lower surface of the lower electrode using an etching solution containing Na 2 SO 8 .H 2 SO 4 as a main component.
本発明によれば、下部電極を構成する金属粒子の粒界成分のみならず金属粒子も一様にエッチングすることができる。これにより、エッチング面から金属粒子の断面を露出させることができ、薄膜キャパシタの放熱性及び樹脂との密着性を高めることができる。 According to the present invention, not only the grain boundary component of the metal particles forming the lower electrode but also the metal particles can be uniformly etched. Thereby, the cross section of the metal particles can be exposed from the etching surface, and the heat dissipation of the thin film capacitor and the adhesion with the resin can be improved.
本発明において、前記エッチング液は、電解めっき工程においてレベリング剤として使用される添加剤を含むことが好ましい。これによれば、金属粒子及び粒界成分の溶解速度の差をさらに小さくすることができ、エッチング面の平坦性をさらに高めることができる。 In the present invention, the etching solution preferably contains an additive used as a leveling agent in the electrolytic plating process. According to this, the difference in dissolution rate between the metal particles and the grain boundary component can be further reduced, and the flatness of the etching surface can be further enhanced.
本発明において、前記下部電極の前記上面に前記誘電体薄膜を形成する工程は、前記下部電極を300℃以上の温度で予め焼鈍する工程と、前記下部電極の前記上面に前記誘電体薄膜の前駆体層を形成する工程と、前記前駆体層を焼結する工程とを含むことが好ましい。下部電極を構成する金属箔を予め焼鈍処理した場合には、金属箔を構成する金属粒子の粒成長が進み、結晶粒径が大きくなる。その後、金属粒子は誘電体薄膜の前駆体層の焼結するための熱処理によっても粒成長し、金属粒子の平均粒径は非常に大きくなる。しかし上記エッチング液を用いて下部電極をエッチングした場合には、金属箔が大きな結晶粒で構成されている場合であっても、エッチング面から金属粒子の断面を露出させることができ、薄膜キャパシタの放熱性を高めることができる。また薄膜キャパシタを基板中に埋め込む場合に下部電極と樹脂との密着性を高めることができる。 In the present invention, the step of forming the dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode includes a step of pre-annealing the lower electrode at a temperature of 300 ° C. or higher, and a precursor of the dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode. It is preferable to include a step of forming a body layer and a step of sintering the precursor layer. When the metal foil forming the lower electrode is annealed in advance, the grain growth of the metal particles forming the metal foil proceeds and the crystal grain size increases. After that, the metal particles also grow by heat treatment for sintering the precursor layer of the dielectric thin film, and the average particle size of the metal particles becomes very large. However, when the lower electrode is etched using the above etching solution, the cross section of the metal particle can be exposed from the etching surface even if the metal foil is composed of large crystal grains, and The heat dissipation can be improved. Also, when the thin film capacitor is embedded in the substrate, the adhesion between the lower electrode and the resin can be improved.
本発明による薄膜キャパシタの製造方法は、前記下部電極を薄化する工程の前に、前記誘電体薄膜及び前記上部電極が順に形成された前記下部電極の前記上面を上部樹脂層で覆う工程をさらに含むことが好ましい。これによれば、下部電極をエッチングする際に誘電体薄膜及び上部電極を保護することができる。 In the method for manufacturing a thin film capacitor according to the present invention, before the step of thinning the lower electrode, a step of covering the upper surface of the lower electrode on which the dielectric thin film and the upper electrode are sequentially formed with an upper resin layer is further included. It is preferable to include. According to this, the dielectric thin film and the upper electrode can be protected when the lower electrode is etched.
本発明による薄膜キャパシタの製造方法は、前記下部電極を薄化する工程の後に、前記下部電極の前記下面を下部樹脂層で覆う工程をさらに含むことが好ましい。これによれば、下部電極、誘電体薄膜及び上部電極からなるキャパシタ素子の上下面が樹脂層に覆われた薄膜キャパシタを製造することができる。このような薄膜キャパシタによれば、基板内への埋め込み時に発生する水素ラジカルやH2Oなどの影響によって薄膜キャパシタの絶縁抵抗が劣化することを防止することができる。 The method of manufacturing a thin film capacitor according to the present invention preferably further includes a step of covering the lower surface of the lower electrode with a lower resin layer after the step of thinning the lower electrode. According to this, it is possible to manufacture a thin film capacitor in which upper and lower surfaces of a capacitor element including a lower electrode, a dielectric thin film and an upper electrode are covered with a resin layer. According to such a thin film capacitor, it is possible to prevent the insulation resistance of the thin film capacitor from deteriorating due to the influence of hydrogen radicals, H 2 O, etc. generated when the thin film capacitor is embedded in the substrate.
本発明による薄膜キャパシタの製造方法は、前記下部電極を薄化する工程の後であって、前記下部電極の前記下面を前記下部樹脂層で覆う工程の前に、前記下部電極の側面をエッチングにより形成する工程をさらに含み、前記下部電極の側面をエッチングにより形成する工程は、Na2SO8・H2SO4を主成分とするエッチング液を用いて前記下部電極をエッチングし、前記下部電極の前記下面を前記下部樹脂層で覆う工程は、前記下部電極の前記側面を前記下部樹脂層で覆うことが好ましい。これによれば、下部電極の側面において粒界成分のみならず金属粒子も一様にエッチングすることができる。これにより、下部電極の下面のみならず側面からも金属粒子の断面を露出させることができ、薄膜キャパシタの放熱性及び樹脂との密着性をさらに高めることができる。 A method of manufacturing a thin film capacitor according to the present invention comprises etching a side surface of the lower electrode after the step of thinning the lower electrode and before the step of covering the lower surface of the lower electrode with the lower resin layer. The step of forming the side surface of the lower electrode by etching further includes a step of forming the side surface of the lower electrode by etching the lower electrode with an etching solution containing Na 2 SO 8 .H 2 SO 4 as a main component. The step of covering the lower surface with the lower resin layer preferably covers the side surface of the lower electrode with the lower resin layer. According to this, not only the grain boundary component but also the metal particles can be etched uniformly on the side surface of the lower electrode. Thereby, the cross section of the metal particles can be exposed not only from the lower surface of the lower electrode but also from the side surface thereof, and the heat dissipation of the thin film capacitor and the adhesion with the resin can be further enhanced.
また、本発明による電子部品内蔵基板は、多層基板と、前記多層基板の内部に埋め込まれ、上述特徴を有する本発明による薄膜キャパシタと、前記薄膜キャパシタの前記下部電極と電気的に接続されるように前記多層基板内に形成された第1ビアホール電極と、前記薄膜キャパシタの前記上部電極に電気的に接続されるように前記多層基板内に形成された第2ビアホール電極とを備えることを特徴とする。この場合において、前記多層基板は、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上面に形成された第2絶縁層とを有し、前記薄膜キャパシタは前記第1絶縁層の上面に設けられており、前記第2絶縁層は前記薄膜キャパシタを埋め込むように前記第1絶縁層の上面に形成されており、前記第1ビアホール電極は、前記下部電極が露出するように前記第2絶縁層に形成された第1コンタクトホール内に設けられており、前記第2ビアホール電極は、前記上部電極が露出するように前記第2絶縁層に形成された第2コンタクトホール内に設けられていることが好ましい。本発明によれば、電子部品内蔵基板の薄型化を図ることができる。 Also, the electronic component-embedded substrate according to the present invention is embedded in the multilayer substrate, and is electrically connected to the thin film capacitor according to the present invention having the above characteristics and the lower electrode of the thin film capacitor. A first via hole electrode formed in the multilayer substrate, and a second via hole electrode formed in the multilayer substrate so as to be electrically connected to the upper electrode of the thin film capacitor. To do. In this case, the multilayer substrate includes a first insulating layer and a second insulating layer formed on the upper surface of the first insulating layer, and the thin film capacitor is provided on the upper surface of the first insulating layer. And the second insulating layer is formed on the upper surface of the first insulating layer so as to fill the thin film capacitor, and the first via hole electrode is formed on the second insulating layer so that the lower electrode is exposed. It is preferable that the second via hole electrode is provided in a second contact hole formed in the second insulating layer so that the upper electrode is exposed. .. According to the present invention, it is possible to reduce the thickness of the electronic component built-in substrate.
本発明によれば、薄型で放熱性も良好な薄膜キャパシタ及びその製造方法を提供することができる。また本発明によれば、そのような薄膜キャパシタを内蔵する電子部品内蔵基板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thin film capacitor having good heat dissipation and a manufacturing method thereof. Further, according to the present invention, it is possible to provide an electronic component-embedded substrate incorporating such a thin film capacitor.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による薄膜キャパシタの構造を示す略断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a thin film capacitor according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、薄膜キャパシタ1は、下部電極11と、下部電極11の上面11aに形成された誘電体薄膜12と、誘電体薄膜12の上面12aに形成された上部電極13とを備えており、誘電体薄膜12は下部電極11と上部電極13との間に設けられている。 As shown in FIG. 1, the thin film capacitor 1 includes a lower electrode 11, a dielectric thin film 12 formed on an upper surface 11 a of the lower electrode 11, and an upper electrode 13 formed on an upper surface 12 a of the dielectric thin film 12. The dielectric thin film 12 is provided between the lower electrode 11 and the upper electrode 13.
下部電極11は、Ni、Cu、Al、およびPt等の貴金属又はこれらの合金を主成分とする金属箔が好ましく、Ni箔が特に好ましい。金属箔は下部電極としての機能と、誘電体薄膜が形成される下地面としての機能と、誘電体薄膜を支持する機能とを兼ね備えている。金属箔の厚さは5〜50μmであり、10〜30μmが好ましく、10〜15μmが特に好ましい。このように下部電極11を薄くすることで薄膜キャパシタ1を薄型化することができる。 The lower electrode 11 is preferably a metal foil containing a noble metal such as Ni, Cu, Al, and Pt or an alloy thereof as a main component, and a Ni foil is particularly preferable. The metal foil has a function as a lower electrode, a function as a base surface on which a dielectric thin film is formed, and a function of supporting the dielectric thin film. The thickness of the metal foil is 5 to 50 μm, preferably 10 to 30 μm, particularly preferably 10 to 15 μm. By thus thinning the lower electrode 11, the thin film capacitor 1 can be thinned.
誘電体薄膜12は、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム((BaSr)TiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウムジルコニウムストロンチウム((BaSr)(TiZr)O3)、チタン酸バリウムジルコニウム(BaTiZrO3)などのペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。誘電体薄膜12は、これらの酸化物のうち一つ以上を含んでいてもよい。誘電体薄膜12の膜厚は、30nm〜5μm程度が好ましく、下部電極11を構成する金属箔の結晶粒径に基づいて好適な範囲を適宜調整することが好ましい。 The dielectric thin film 12 includes barium titanate (BaTiO 3 ), barium strontium titanate ((BaSr) TiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), barium zirconium strontium titanate ((BaSr) (TiZr) O 3 ), Perovskite type oxides such as barium zirconium titanate (BaTiZrO 3 ) are preferably used. The dielectric thin film 12 may include one or more of these oxides. The film thickness of the dielectric thin film 12 is preferably about 30 nm to 5 μm, and it is preferable to appropriately adjust a suitable range based on the crystal grain size of the metal foil forming the lower electrode 11.
誘電体薄膜12の平面サイズは下部電極11よりも小さいことが好ましい。下部電極11を構成する金属箔と一緒に誘電体薄膜12を切断加工すると誘電体薄膜12にクラックが発生するおそれがあるからである。 The planar size of the dielectric thin film 12 is preferably smaller than that of the lower electrode 11. This is because if the dielectric thin film 12 is cut together with the metal foil forming the lower electrode 11, cracks may occur in the dielectric thin film 12.
上部電極13は、低コスト化のため、安価な卑金属材料を主成分として構成されるのが好ましく、特にCuを主成分として構成されるのが好ましい。なお、上部電極13は、例えば、Ni、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Re、Os、Au、Ag、Cu、IrO2、RuO2、SrRuO3、およびLaNiO3の少なくともいずれか1つを含むように構成してもよい。 The upper electrode 13 is preferably made of an inexpensive base metal material as a main component for cost reduction, and particularly preferably made of Cu as a main component. The upper electrode 13 is made of, for example, at least one of Ni, Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Re, Os, Au, Ag, Cu, IrO 2 , RuO 2 , SrRuO 3 , and LaNiO 3. It may be configured to include.
本実施形態において、下部電極11はその下面11bがエッチングされることにより薄化され、これにより金属粒子の断面がより多く表れており、金属粒子ごとに断面の高さが僅かに異なっている。隣り合う金属粒子の断面の高低差の平均は1μm以上8μm以下であることが好ましい。このような金属粒子の断面の高低差は、結晶方位に対するエッチングレートの差によって発生するものと考えられる。 In the present embodiment, the lower surface 11b of the lower electrode 11 is thinned by etching, whereby more metal particles have more cross sections, and the height of the cross section is slightly different for each metal particle. It is preferable that the average height difference between the cross sections of adjacent metal particles is 1 μm or more and 8 μm or less. It is considered that such a difference in height of the cross section of the metal particles is caused by a difference in etching rate with respect to the crystal orientation.
下部電極11の表面に粒界が多く表れている場合、放熱性は低下する。粒界成分は金属箔中の不純物が析出した純度の低い成分であり、熱伝導率が低いからである。しかし、下部電極11の表面に金属粒子の断面が表れている場合には、放熱性を高めることができる。下部電極11のエッチング面全体に対する金属粒子の断面の露出比率は60%以上であることが好ましく、80%以上であることが特に好ましい。 When a large number of grain boundaries appear on the surface of the lower electrode 11, the heat dissipation property decreases. This is because the grain boundary component is a low-purity component in which impurities in the metal foil are precipitated and has low thermal conductivity. However, when the cross section of the metal particles appears on the surface of the lower electrode 11, heat dissipation can be improved. The exposure ratio of the cross section of the metal particles to the entire etching surface of the lower electrode 11 is preferably 60% or more, and particularly preferably 80% or more.
下部電極11は、その下面11bのみならず側面11cがエッチングされていてもよい。この場合、下部電極11の下面11bと側面11cの両方から金属粒子の断面が表れた状態となるので、放熱性をさらに高めることができる。 In the lower electrode 11, not only the lower surface 11b but also the side surface 11c may be etched. In this case, since the cross section of the metal particles is exposed from both the lower surface 11b and the side surface 11c of the lower electrode 11, heat dissipation can be further enhanced.
下部電極11を構成する金属粒子の平均粒径は10μm以上25μm以下であることが好ましい。詳細は後述するが、下部電極11上に誘電体薄膜12を形成するためには、下部電極11の上面11aに形成した誘電体材料を焼結させる必要があり、さらに誘電体薄膜12にクラックが発生しないように誘電体薄膜12を形成する前に金属箔を焼鈍することが望ましい。金属箔に対してこのような熱処理を行った場合、金属箔を構成する金属粒子が大きく成長し、その平均粒径の範囲は上記のようになる。 The average particle size of the metal particles forming the lower electrode 11 is preferably 10 μm or more and 25 μm or less. Although details will be described later, in order to form the dielectric thin film 12 on the lower electrode 11, it is necessary to sinter the dielectric material formed on the upper surface 11a of the lower electrode 11, and further, the dielectric thin film 12 is cracked. It is desirable to anneal the metal foil before forming the dielectric thin film 12 so that it does not occur. When such a heat treatment is performed on the metal foil, the metal particles forming the metal foil grow large, and the range of the average particle size is as described above.
下部電極11の下面11bにおいて、(111)面±20°の断面が表れている金属粒子の数N111は、(100)面±20°の断面が表れている金属粒子の数N100よりも多く、(100)面±20°の断面が表れている金属粒子の数N100は、(110)面±20°の断面が表れている金属粒子の数N110よりも多いことが好ましい。すなわち、N111>N100>N110の関係を有することが好ましい。 On the lower surface 11b of the lower electrode 11, the number N 111 of metal particles showing a cross section of (111) plane ± 20 ° is more than the number N 100 of metal particles showing a cross section of (100) plane ± 20 °. It is preferable that the number N 100 of metal particles having a (100) plane ± 20 ° cross section is larger than the number N 110 of metal particles having a (110) plane ± 20 ° cross section. That is, it is preferable to have a relationship of N 111 > N 100 > N 110 .
樹脂にはある程度の酸素が含まれており、金属は樹脂中の酸素と結合することで樹脂に密着する。したがって、下部電極11の表面に原子数密度が高い(111)面が優先的に表れている場合には、薄膜キャパシタ1の放熱性を高めることができるだけでなく、薄膜キャパシタ1を樹脂内に埋め込んだときに下部電極11と樹脂との密着性を高めることができる。 The resin contains a certain amount of oxygen, and the metal adheres to the resin by combining with the oxygen in the resin. Therefore, when the (111) plane having a high atomic number density appears preferentially on the surface of the lower electrode 11, not only the heat dissipation of the thin film capacitor 1 can be improved but also the thin film capacitor 1 is embedded in the resin. At that time, the adhesion between the lower electrode 11 and the resin can be enhanced.
下部電極11の表面に露出する結晶粒の面方位は、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction:後方散乱電子回折)により評価することができる。EBSDは、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)によるサブミクロン領域の結晶解析手法の一つである。約60〜70°傾斜した試料に電子線を照射すると、試料の表面から約50nmまでの浅い領域の各結晶面で電子線が散乱するが、結晶性試料の場合、電子線は回折し、結晶方位に応じたパターン(EBSDパターン)が現れる。このEBSDパターンをEBSD検出器(CCDカメラ)で撮影して解析することで試料の結晶方位に関する情報を得ることができ、結晶粒の方位マッピング、集合組織や結晶相分布を解析することができる。EBSDでは電子線を分析したい結晶粒上に止めるだけでよいので、電子光学系に特別の装置を付加する必要がなく、SEMにEBSD検出器を付加するだけの簡単な構成で実現することができる。 The plane orientation of the crystal grains exposed on the surface of the lower electrode 11 can be evaluated by EBSD (Electron Back Scatter Diffraction). EBSD is one of crystal analysis methods in the submicron region by SEM (Scanning Electron Microscope). When a sample tilted by about 60 to 70 ° is irradiated with an electron beam, the electron beam scatters on each crystal plane in a shallow region up to about 50 nm from the surface of the sample. A pattern (EBSD pattern) corresponding to the azimuth appears. By photographing and analyzing this EBSD pattern with an EBSD detector (CCD camera), information on the crystal orientation of the sample can be obtained, and orientation mapping of crystal grains, texture and crystalline phase distribution can be analyzed. In EBSD, it is only necessary to stop the electron beam on the crystal grain to be analyzed, so it is not necessary to add a special device to the electron optical system, and it can be realized with a simple configuration by adding an EBSD detector to the SEM. ..
図2は、薄膜キャパシタの製造方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 2 is a flow chart for explaining the method of manufacturing the thin film capacitor.
図2に示すように、薄膜キャパシタ1の製造では、まず下部電極11を構成する金属箔を用意する(S1:金属箔準備工程)。上記のように金属箔としてはNi箔が好ましく、その厚さは5〜50μmであることが好ましい。金属箔の製造方法としては、電解法(めっき法、スパッタ法、蒸着法、CVD法など)及び圧延法などがあるが、製造工程において加工歪みが含まれない電解法によって作成した金属箔がより好適であり、特にめっき法によって作成した金属箔は、不純物の混入が少なく高純度であるため特に好適である。 As shown in FIG. 2, in the manufacture of the thin film capacitor 1, first, a metal foil forming the lower electrode 11 is prepared (S1: metal foil preparation step). As described above, the metal foil is preferably Ni foil, and the thickness thereof is preferably 5 to 50 μm. There are electrolytic methods (plating method, sputtering method, vapor deposition method, CVD method, etc.) and rolling methods as a method for manufacturing a metal foil, but a metal foil made by an electrolytic method that does not include processing strain in the manufacturing process is more preferable. The metal foil produced by the plating method is particularly preferable because it contains a small amount of impurities and has a high purity.
次に、金属箔の箔内歪を緩和するための、還元雰囲気又は真空雰囲気で金属箔の焼鈍処理を実施する(S2:焼鈍工程)。焼鈍温度は、金属箔内の結晶の粒成長が生じる程度に高温であり、300℃以上であればよく、300℃〜1300℃がより好ましく、300℃〜1000℃がさらに好ましい。また、焼鈍時間は1分〜4時間が好ましい。昇温速度は5℃/min以上であればよく、500℃/min以上であることが好ましい。金属箔の箔内歪は、焼鈍温度と焼鈍時間によって制御することができ、高温焼鈍ほど短時間で結晶内の歪を緩和することができる。金属箔の箔内歪を緩和した状態とは、具体的には金属箔のビッカース硬度が100HV程度より小さいことが好ましい。焼鈍温度と焼鈍時間との関係は、焼鈍温度が高温になるほど、焼鈍時間は短時間とすることができる。 Next, the metal foil is annealed in a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere in order to reduce strain in the metal foil (S2: annealing step). The annealing temperature is high enough to cause grain growth of crystals in the metal foil, and may be 300 ° C or higher, more preferably 300 ° C to 1300 ° C, and further preferably 300 ° C to 1000 ° C. The annealing time is preferably 1 minute to 4 hours. The rate of temperature increase may be 5 ° C./min or more, preferably 500 ° C./min or more. The strain in the foil of the metal foil can be controlled by the annealing temperature and the annealing time, and the strain in the crystal can be relaxed in a shorter time as the high temperature annealing is performed. The state in which the strain in the metal foil is relaxed is specifically preferably that the Vickers hardness of the metal foil is smaller than about 100 HV. Regarding the relationship between the annealing temperature and the annealing time, the higher the annealing temperature is, the shorter the annealing time can be.
本実施形態における「真空雰囲気」とは、圧力が1×103Pa以下となる減圧雰囲気のことであり、一般的には、1×10−5〜1×102Paであることが好ましく、1×10−3〜10Paであることがより好ましい。特に金属箔が主としてNiからなる場合には、上記圧力が2×10−3〜8×10−1Paであることが好ましい。また、「還元雰囲気」とは、窒素と水素および水蒸気の混合ガスからなる雰囲気であったり、アンモニアから形成された水素含有雰囲気であったり、COおよびCO2含有のガスで雰囲気中の酸素分圧濃度が1vol%以下に制御された雰囲気のことある。このような条件化で熱処理することにより、Ni箔などの金属箔の酸化が抑制される。 The “vacuum atmosphere” in the present embodiment is a reduced pressure atmosphere in which the pressure is 1 × 10 3 Pa or less, and is generally preferably 1 × 10 −5 to 1 × 10 2 Pa, More preferably, it is 1 × 10 −3 to 10 Pa. Especially when the metal foil is mainly made of Ni, the pressure is preferably 2 × 10 −3 to 8 × 10 −1 Pa. Further, the “reducing atmosphere” is an atmosphere composed of a mixed gas of nitrogen, hydrogen and water vapor, a hydrogen-containing atmosphere formed from ammonia, or a CO and CO 2 -containing gas and oxygen partial pressure in the atmosphere. It is an atmosphere in which the concentration is controlled to 1 vol% or less. By heat-treating under such conditions, oxidation of metal foil such as Ni foil is suppressed.
ここで、図3(a)及び(b)を参照しながら「粒成長」について説明する。本実施形態では、「粒成長」とは、当初は微細な多結晶構造をしている金属箔を熱処理することにより、各微細結晶の粒界が移動し、隣接する結晶粒を侵食しながら大きくなる過程をいう。 Here, "grain growth" will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). In the present embodiment, “grain growth” means that the grain boundary of each fine crystal is moved by initially heat-treating the metal foil having a fine polycrystalline structure, and the grain size of the crystal grain is increased while eroding adjacent crystal grains. The process of becoming.
例えば、図3(a)に示すように、金属箔11Fは、当初、概ね20nm〜60nm程度の粒径をもつ、様々な大きさの微細な結晶粒子11Gを含む構造となっている。そして粒成長が進むと、図3(b)に示すように個々の結晶粒子11Gが大きくなる。粒成長がさらに進み、結晶粒径がある程度まで大きくなると、粒成長が飽和して粒径がそれ以上大きくならなくなる場合もある。このときの粒径を「飽和粒径」という。なお、「結晶粒径」とは、結晶粒の大きさを示すものであり、具体的には「コード法」により算出される平均粒子径である。コード法では、対象物の表面を光学顕微鏡で観察し、観察面に任意に直線Lを引き、直線Lと粒界との交点Nの数を勘定する。次に、LをNで割って粒界と粒界との間の平均長l=L/Nを求め、さらに平均長lにある統計学的な数値k(例えばK=1.776)を乗ずることにより、平均粒子径D=k×(L/N)を求める(参考文献:「セラミックスのキャラクタリゼーション技術」社団法人 日本セラミックス協会 p7)。結晶粒径の大きさは、金属箔内部の不純物、焼鈍温度、焼鈍時間によって制御することができる。 For example, as shown in FIG. 3A, the metal foil 11F initially has a structure including fine crystal particles 11G of various sizes having a particle size of approximately 20 nm to 60 nm. Then, as the grain growth progresses, the individual crystal grains 11G become larger as shown in FIG. When the grain growth further progresses and the crystal grain size becomes large to some extent, the grain growth may be saturated and the grain size may not be further increased. The particle size at this time is called "saturated particle size". The "crystal grain size" indicates the size of the crystal grain, specifically, the average grain size calculated by the "code method". In the code method, the surface of an object is observed with an optical microscope, a straight line L is arbitrarily drawn on the observation surface, and the number of intersection points N between the straight line L and grain boundaries is counted. Next, L is divided by N to obtain the average length l = L / N between the grain boundaries, and the average length l is multiplied by a statistical value k (for example, K = 1.7776). Then, the average particle diameter D = k × (L / N) is obtained (reference: “Ceramics characterization technology”, Ceramic Society of Japan, p7). The crystal grain size can be controlled by the impurities inside the metal foil, the annealing temperature, and the annealing time.
次に、焼鈍処理が施された金属箔上にチタン酸バリウムなどの誘電体薄膜の前駆体層を形成する(S3:誘電体薄膜の前駆体層形成工程)。前駆体層の形成には、例えばスパッタ法、CSD法(化学溶液法)、CVD法、などが用いられる。この前駆体層は、十分に結晶化に至っていない場合が多い。結晶化を進める場合には、後述する焼結工程が必要になる。 Next, a dielectric thin film precursor layer of barium titanate or the like is formed on the annealed metal foil (S3: dielectric thin film precursor layer forming step). For forming the precursor layer, for example, a sputtering method, a CSD method (chemical solution method), a CVD method, or the like is used. This precursor layer is often not fully crystallized. When proceeding with crystallization, a sintering step described later is required.
次に、金属箔上に形成された前駆体層を真空雰囲気又は還元雰囲気の下で加熱して焼結させる(S4:焼結工程)。この焼結工程により十分に結晶化に至っていない誘電体が結晶化し、高い誘電率を有する誘電体薄膜12が得られる。焼結処理のための加熱温度は300〜1000℃程度が好ましい。また加熱時間は10〜90分が好ましい。この焼結処理により高誘電率の誘電体が得られる。前駆体層の焼結工程S4でも金属箔中の金属粒が再成長するため、結晶粒径はさらに大きくなる。 Next, the precursor layer formed on the metal foil is heated and sintered in a vacuum atmosphere or a reducing atmosphere (S4: sintering step). By this sintering step, the dielectric material that has not been sufficiently crystallized is crystallized, and the dielectric thin film 12 having a high dielectric constant is obtained. The heating temperature for the sintering process is preferably about 300 to 1000 ° C. The heating time is preferably 10 to 90 minutes. A high dielectric constant dielectric material is obtained by this sintering process. Even in the sintering step S4 of the precursor layer, the metal particles in the metal foil are regrown, so that the crystal grain size is further increased.
次に、誘電体薄膜12上に上部電極13を形成する(S5:上部電極形成工程)。上部電極13の材料は、例えばCuであり、スパッタ法により形成することができる。あるいは、電解めっきや、無電解めっき、蒸着等で形成することができる。 Next, the upper electrode 13 is formed on the dielectric thin film 12 (S5: upper electrode forming step). The material of the upper electrode 13 is Cu, for example, and can be formed by a sputtering method. Alternatively, it can be formed by electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, or the like.
次に、金属箔の下面をエッチングして下部電極11を薄化する(S6:下部電極薄化工程)。下部電極11の薄化工程S6では、Na2SO8・H2SO4を主成分とするエッチング液を用いて下部電極11の下面をハーフエッチングする。この場合、エッチング液は、電解めっき工程でレベリング剤として使用される添加剤を含むことが好ましい。こうした添加材を含むエッチング液を用いた場合には、エッチング面の平坦性を高めることができる。こうして、下部電極11は例えば10μm程度の厚さまで薄化される。以上により、本実施形態による薄膜キャパシタの基本構造が完成する。 Next, the lower surface of the metal foil is etched to thin the lower electrode 11 (S6: lower electrode thinning step). In the thinning step S6 of the lower electrode 11, the lower surface of the lower electrode 11 is half-etched using an etching solution containing Na 2 SO 8 · H 2 SO 4 as a main component. In this case, the etching solution preferably contains an additive used as a leveling agent in the electrolytic plating process. When an etching solution containing such an additive is used, the flatness of the etching surface can be improved. Thus, the lower electrode 11 is thinned to a thickness of, for example, about 10 μm. As described above, the basic structure of the thin film capacitor according to the present embodiment is completed.
上記のようにハーフエッチングされた下部電極11の下面11bには、結晶粒の劈開された断面が表れており、金属粒子ごとに断面の高さが僅かに異なっている。エッチング面内の隣り合う金属粒子の断面の高低差の平均は1μm以上8μm以下であることが好ましい。このような高低差は、下部電極11の下面11bのみならず側面11cもハーフエッチングした場合には、下部電極11の下面11bと同様に側面11cにも結晶粒の断面が表れている。 On the lower surface 11b of the lower electrode 11 half-etched as described above, the cleaved cross section of the crystal grain appears, and the height of the cross section is slightly different for each metal particle. It is preferable that the average height difference between the cross sections of the adjacent metal particles in the etching surface is 1 μm or more and 8 μm or less. When such a difference in height is obtained by half-etching not only the lower surface 11b of the lower electrode 11 but also the side surface 11c, a cross section of crystal grains appears on the side surface 11c as well as the lower surface 11b of the lower electrode 11.
図4(a)〜(c)は、下部電極の構造を説明するための略断面図であって、(a)はエッチング前の状態、(b)は従来のエッチング方法でエッチングした後の状態、(c)は本発明のエッチング方法でエッチングした後の状態をそれぞれ示している。 4A to 4C are schematic cross-sectional views for explaining the structure of the lower electrode, where FIG. 4A is a state before etching and FIG. 4B is a state after etching by a conventional etching method. , (C) respectively show the states after etching by the etching method of the present invention.
図4(a)に示すように、下部電極11を構成する金属箔は多数の金属粒子を含み、個々の金属粒子は金属箔の焼鈍工程及び誘電体薄膜12の前駆体層の焼結工程での熱処理によって粒成長し、熱処理前と比べて非常に大きな結晶粒径を有している。また金属粒子が再成長することにより粒界がはっきりと表れた構造となっている。 As shown in FIG. 4A, the metal foil forming the lower electrode 11 contains a large number of metal particles, and each metal particle is subjected to an annealing step of the metal foil and a sintering step of the precursor layer of the dielectric thin film 12. The grain growth is caused by the heat treatment, and the crystal grain size is much larger than that before the heat treatment. Also, due to the re-growth of the metal particles, the grain boundaries are clearly shown.
このような金属箔をハーフエッチングするため、例えばNi箔に対して塩化鉄(FeCl3)や過酸化水素系の硝酸(HNO3・H2O2)等の周知のエッチング液を用いた場合には、図4(b)に示すように結晶粒内のエッチングが進まない一方で、粒界のエッチングが過度に進行することにより、金属粒子が残留して凹凸の大きなエッチング面となる。 In order to half-etch such a metal foil, for example, when a well-known etching solution such as iron chloride (FeCl 3 ) or hydrogen peroxide-based nitric acid (HNO 3 · H 2 O 2 ) is used for Ni foil. As shown in FIG. 4B, while the etching inside the crystal grains does not proceed, the etching at the grain boundaries proceeds excessively, so that the metal particles remain and become an etched surface with large irregularities.
一方、図4(c)に示すように、硫酸ナトリウム系(Na2SO8・H2SO4)のエッチング液を用いた場合には、粒界のみならず結晶粒内のエッチングも進むため、エッチング面の平坦性を高めることができる。また、結晶粒内の純度は不純物が析出している粒界の純度よりも高く、熱伝導率が高いので、金属箔の表面に結晶粒の劈開面を露出させることで放熱性を高めることができる。したがって、例えば薄膜キャパシタ1がLSI実装基板内に埋め込まれてデカップリングコンデンサとして使用される場合には、LSIから発生する熱を放熱させることができる。さらに、エッチング面は適度な表面粗さを有するので、実装基板に埋め込む場合に樹脂との密着性を高めることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 4C, when a sodium sulfate-based (Na 2 SO 8 · H 2 SO 4 ) etching solution is used, not only the grain boundaries but also the crystal grains are etched, The flatness of the etching surface can be improved. In addition, the purity within the crystal grains is higher than the purity of the grain boundaries where impurities are deposited, and the thermal conductivity is high, so it is possible to enhance the heat dissipation by exposing the cleavage planes of the crystal grains to the surface of the metal foil. it can. Therefore, for example, when the thin film capacitor 1 is embedded in an LSI mounting substrate and used as a decoupling capacitor, heat generated from the LSI can be radiated. Further, since the etching surface has an appropriate surface roughness, it is possible to enhance the adhesiveness with the resin when embedding it in the mounting board.
次に、薄膜キャパシタの実用的な構造について詳細に説明する。 Next, a practical structure of the thin film capacitor will be described in detail.
図5は、本発明の第2の実施の形態による薄膜キャパシタの構造を示す図であって、(a)は略側面断面図、(b)は略上面図である。また図6は、図5の薄膜キャパシタの平面断面図であって、特に(a)は上部電極13、(b)は誘電体薄膜12、(c)は下部電極11をそれぞれ示している。 5A and 5B are views showing a structure of a thin film capacitor according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a schematic side sectional view and FIG. 5B is a schematic top view. 6 is a plan sectional view of the thin film capacitor of FIG. 5, in which (a) shows the upper electrode 13, (b) shows the dielectric thin film 12, and (c) shows the lower electrode 11, respectively.
図5及び図6に示すように、本実施形態による薄膜キャパシタ2は、下部電極11、誘電体薄膜12及び上部電極13の積層体からなるキャパシタ素子が樹脂層14内に埋め込まれた構造を有している。樹脂層14は、誘電体薄膜12及び上部電極13が積層された下部電極11の上面側を覆う上部樹脂層14aと、下部電極11の下面側を覆う下部樹脂層14bとで構成されている。下部樹脂層14bは下部電極11の下面のみならず側面も覆っている。また樹脂層14の下面にはDAF(Die Attach Film)15が貼り付けられている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the thin film capacitor 2 according to the present embodiment has a structure in which a capacitor element including a laminated body of a lower electrode 11, a dielectric thin film 12 and an upper electrode 13 is embedded in a resin layer 14. is doing. The resin layer 14 is composed of an upper resin layer 14a that covers the upper surface side of the lower electrode 11 on which the dielectric thin film 12 and the upper electrode 13 are laminated, and a lower resin layer 14b that covers the lower surface side of the lower electrode 11. The lower resin layer 14b covers not only the lower surface of the lower electrode 11 but also the side surface thereof. A DAF (Die Attach Film) 15 is attached to the lower surface of the resin layer 14.
上部樹脂層14aの上面には、下部電極11に接続されたコンタクトプラグ16の上面を露出させるコンタクトホール14h1と、上部電極13の上面を露出させるコンタクトホール14h2が形成されている。下部電極11との電気的な接続は、コンタクトホール14h1から露出するコンタクトプラグ16を介して行うことができる。また、上部電極13との電気的な接続は、コンタクトホール14h2から行うことができる。なおコンタクトホール14h1と14h2は、キャパシタの検査時にも使用される穴である。 A contact hole 14h 1 exposing the upper surface of the contact plug 16 connected to the lower electrode 11 and a contact hole 14h 2 exposing the upper surface of the upper electrode 13 are formed on the upper surface of the upper resin layer 14a. The electrical connection with the lower electrode 11 can be made via the contact plug 16 exposed from the contact hole 14h 1 . The electrical connection with the upper electrode 13 can be made through the contact hole 14h 2 . The contact holes 14h 1 and 14h 2 are holes that are also used when inspecting the capacitor.
図6(a)〜(c)は、図5に示した下部電極11、誘電体薄膜12、上部電極13の各層のパターンを示している。図6(c)に示す下部電極11の上面には図6(b)に示す誘電体薄膜12が形成されており、誘電体薄膜12の上面には図6(a)に示す上部電極13が形成されている。誘電体薄膜12には下部電極11の上面を露出させる開口12hが設けられており、上部電極13には環状の分離溝13hが設けられている。分離溝13hは上部電極13から絶縁分離されたコンタクトプラグ16を形成するために設けられており、コンタクトプラグ16の一部は誘電体薄膜12に設けられた開口12h内に埋め込まれて下部電極11の上面に接続されている。 FIGS. 6A to 6C show patterns of each layer of the lower electrode 11, the dielectric thin film 12, and the upper electrode 13 shown in FIG. The dielectric thin film 12 shown in FIG. 6B is formed on the upper surface of the lower electrode 11 shown in FIG. 6C, and the upper electrode 13 shown in FIG. 6A is formed on the upper surface of the dielectric thin film 12. Has been formed. The dielectric thin film 12 is provided with an opening 12h exposing the upper surface of the lower electrode 11, and the upper electrode 13 is provided with an annular separation groove 13h. The separation groove 13h is provided to form a contact plug 16 that is insulated and separated from the upper electrode 13, and a part of the contact plug 16 is embedded in an opening 12h provided in the dielectric thin film 12 to form the lower electrode 11. Is connected to the upper surface of.
薄膜キャパシタ2がLSI実装基板内に埋め込まれてデカップリングコンデンサとして使用される場合、基板内への埋め込み時に発生する水素ラジカルやH2Oなどの影響によって薄膜キャパシタの絶縁抵抗が劣化することがある。LSI実装基板内で発生したガスは基板の外側に抜けにくく、基板内に溜まり込んだガスは薄膜キャパシタの品質を徐々に劣化させる。しかし、キャパシタ素子が予め硬化樹脂で覆われた状態であればそのような基板内の残留ガスの影響を受けないので、絶縁抵抗の劣化を防止することができる。本実施形態のようにキャパシタ素子を樹脂層14中に埋め込む場合、樹脂が硬化するときにガスが発生する場合がある。しかし、薄膜キャパシタ単体を樹脂で覆う程度の単純な構造であれば、ガスは外方に拡散することができ、樹脂層14内に溜まり込まないので、コンデンサの絶縁抵抗が劣化することはない。 When the thin film capacitor 2 is embedded in an LSI mounting substrate and used as a decoupling capacitor, the insulation resistance of the thin film capacitor may be deteriorated due to the influence of hydrogen radicals, H 2 O, etc. generated during the embedding in the substrate. .. The gas generated in the LSI mounting substrate is difficult to escape to the outside of the substrate, and the gas accumulated in the substrate gradually deteriorates the quality of the thin film capacitor. However, if the capacitor element is previously covered with the cured resin, it is not affected by such residual gas in the substrate, so that the deterioration of the insulation resistance can be prevented. When the capacitor element is embedded in the resin layer 14 as in the present embodiment, gas may be generated when the resin is cured. However, with a simple structure in which the thin film capacitor alone is covered with resin, the gas can diffuse outward and does not accumulate in the resin layer 14, so the insulation resistance of the capacitor does not deteriorate.
本実施形態による薄膜キャパシタ2は、第1の実施の形態と同様に、下部電極11の下面11bがエッチングされて下部電極11が薄化されているので、非常に薄型の薄膜キャパシタを提供することができる。また下部電極11の下面11b及び側面11cがエッチングされて金属粒子の断面が表れているので、適度な表面粗さを確保しながらエッチング面の平坦性を高めることができ、また放熱性を高めることができる。また、下部電極11のエッチング面が適度な表面粗さを有し、下部電極11の露出面全体が樹脂でおおわれているので、下部電極11と樹脂との密着性を高めることができ、薄膜キャパシタ2の全体を保護することができる。 The thin film capacitor 2 according to the present embodiment provides a very thin thin film capacitor because the lower surface 11b of the lower electrode 11 is etched and the lower electrode 11 is thinned, as in the first embodiment. You can Further, since the lower surface 11b and the side surface 11c of the lower electrode 11 are etched to show the cross section of the metal particles, it is possible to improve the flatness of the etching surface while ensuring an appropriate surface roughness, and also to improve the heat dissipation. You can Further, since the etching surface of the lower electrode 11 has an appropriate surface roughness and the entire exposed surface of the lower electrode 11 is covered with the resin, the adhesion between the lower electrode 11 and the resin can be enhanced, and the thin film capacitor The entire 2 can be protected.
図7及び図8は、第2の実施の形態による薄膜キャパシタの製造方法を説明するための工程図である。 7 and 8 are process diagrams for explaining the method of manufacturing the thin film capacitor according to the second embodiment.
図7及び図8に示すように、薄膜キャパシタ2の製造では、まず下部電極11を構成する金属箔11Fを用意し、金属箔11Fを予め焼鈍処理した後、金属箔11F上に誘電体薄膜12を形成する(図7(a))。金属箔11Fの焼鈍工程及び誘電体薄膜12の前駆体の焼結工程により金属箔11F中の金属粒子が粒成長し、結晶粒径は10〜25μm程度となる。 As shown in FIGS. 7 and 8, in the manufacture of the thin film capacitor 2, first, the metal foil 11F that constitutes the lower electrode 11 is prepared, the metal foil 11F is annealed in advance, and then the dielectric thin film 12 is formed on the metal foil 11F. Are formed (FIG. 7A). Through the annealing process of the metal foil 11F and the sintering process of the precursor of the dielectric thin film 12, the metal particles in the metal foil 11F grow to have a crystal grain size of about 10 to 25 μm.
次に、誘電体薄膜12をパターニングする(図7(b))。これにより、誘電体薄膜12は個々のキャパシタ素子に対応した形状に加工される。 Next, the dielectric thin film 12 is patterned (FIG. 7B). As a result, the dielectric thin film 12 is processed into a shape corresponding to each capacitor element.
次に、誘電体薄膜12が形成された金属箔11Fの上面全体に電解銅めっき用のシード層13aを例えばスパッタ法により形成した後、銅めっき層13bを電解めっきにより成長させて上部電極層13Lを形成する(図7(c))。 Next, a seed layer 13a for electrolytic copper plating is formed on the entire upper surface of the metal foil 11F on which the dielectric thin film 12 is formed by, for example, a sputtering method, and then a copper plating layer 13b is grown by electrolytic plating to form an upper electrode layer 13L. Are formed (FIG. 7C).
次に、上部電極層13Lをパターニングする(図7(d))。これにより、上部電極層13Lは個々のキャパシタ素子に対応した電極形状に加工され、上部電極13及びコンタクトプラグ16が形成される。 Next, the upper electrode layer 13L is patterned (FIG. 7D). As a result, the upper electrode layer 13L is processed into an electrode shape corresponding to each capacitor element, and the upper electrode 13 and the contact plug 16 are formed.
次に、金属箔11Fの上面を覆う上部樹脂層14aを形成した後、上部電極13及びコンタクトプラグ16の上面を露出させるコンタクトホール14h1,14h2を形成する(図8(a))。上部樹脂層14aは、樹脂フィルムをラミネートすることにより形成することができる。 Next, after forming the upper resin layer 14a that covers the upper surface of the metal foil 11F, contact holes 14h 1 and 14h 2 that expose the upper surfaces of the upper electrode 13 and the contact plug 16 are formed (FIG. 8A). The upper resin layer 14a can be formed by laminating a resin film.
次に、金属箔11Fの下面をハーフエッチングして金属箔11Fを薄化すると共に、個々のキャパシタ素子に対応した平面形状となるようにパターニングする(図8(b))。このとき、金属箔11Fの上面側が上部樹脂層14aで覆われているので、誘電体薄膜12や上部電極13が金属箔11Fのエッチング工程中にダメージを受けることはない。また、金属箔11Fのパターニングを薄化工程と同様にエッチングで行った場合、金属箔11Fの下面のみならず側面にも金属粒子の断面が表れるので、放熱性や樹脂との密着性をさらに高めることできる。 Next, the lower surface of the metal foil 11F is half-etched to thin the metal foil 11F, and is patterned so as to have a planar shape corresponding to each capacitor element (FIG. 8B). At this time, since the upper surface side of the metal foil 11F is covered with the upper resin layer 14a, the dielectric thin film 12 and the upper electrode 13 are not damaged during the etching process of the metal foil 11F. Further, when the patterning of the metal foil 11F is performed by etching similarly to the thinning step, the cross section of the metal particles appears not only on the lower surface of the metal foil 11F but also on the side surfaces thereof, so that the heat dissipation and the adhesion to the resin are further enhanced. You can do it.
次に、金属箔11Fの下面を覆う下部樹脂層14bを形成し、下部樹脂層14bの下面を覆うDAF15をさらに形成する(図8(c))。下部樹脂層14bも樹脂フィルムのラミネートにより形成することができる。DAF15もラミネートにより形成することができる。以上により、金属箔11Fはその下面のみならず側面も樹脂に覆われた状態となる。以上により、薄膜キャパシタ2の集合体が完成する。 Next, the lower resin layer 14b that covers the lower surface of the metal foil 11F is formed, and the DAF 15 that covers the lower surface of the lower resin layer 14b is further formed (FIG. 8C). The lower resin layer 14b can also be formed by laminating a resin film. The DAF 15 can also be formed by laminating. As described above, the metal foil 11F is in a state in which not only the lower surface but also the side surface is covered with the resin. As described above, the assembly of the thin film capacitors 2 is completed.
最後に、薄膜キャパシタ2の集合体をダイシングして個片化する(図8(d))。このときダイシングライン上には樹脂のみが存在しており、上部電極13、誘電体薄膜12及び金属箔11Fは存在しない。誘電体薄膜12をダイシングした場合には誘電体薄膜12にクラックが発生するおそれがあり、また上部電極13や下部電極11を構成する金属箔11Fをダイシングした場合には金属の切断面にダレが生じるおそれがある。しかし、ダイシングライン上から誘電体や金属を予め排除した場合には上記問題が生じることがなく、多数のキャパシタ素子を容易に分割することができる。以上により、本実施形態による薄膜キャパシタ2が完成する。 Finally, the assembly of the thin film capacitors 2 is diced into individual pieces (FIG. 8D). At this time, only the resin exists on the dicing line, and the upper electrode 13, the dielectric thin film 12 and the metal foil 11F do not exist. When the dielectric thin film 12 is diced, cracks may occur in the dielectric thin film 12, and when the metal foil 11F forming the upper electrode 13 and the lower electrode 11 is diced, the cut surface of the metal is sagged. May occur. However, when the dielectric or metal is removed from the dicing line in advance, the above problem does not occur, and a large number of capacitor elements can be easily divided. As described above, the thin film capacitor 2 according to the present embodiment is completed.
以上説明したように、本実施形態による薄膜キャパシタ2は、第1の実施の形態と同様に、下部電極11の下面11bがエッチングされて下部電極11が薄化されているので、非常に薄型の薄膜キャパシタを提供することができる。また、下部電極11のエッチング面の平坦性が高く、金属粒の断面が適度な高低差を有しているので、放熱性と密着性を高めることができる。さらに、下部電極11、誘電体薄膜12及び上部電極13からなるキャパシタ素子の露出面全体が樹脂に覆われているので、薄膜キャパシタの基板内への埋め込み時に発生する水素ラジカルやH2Oなどの影響による絶縁抵抗等の電気的特性の劣化を防止することができる。 As described above, the thin film capacitor 2 according to the present embodiment is very thin because the lower surface 11b of the lower electrode 11 is etched and the lower electrode 11 is thinned, as in the first embodiment. A thin film capacitor can be provided. Further, the flatness of the etching surface of the lower electrode 11 is high, and the cross section of the metal particles has an appropriate height difference, so that the heat dissipation and the adhesion can be improved. Furthermore, since the entire exposed surface of the capacitor element including the lower electrode 11, the dielectric thin film 12 and the upper electrode 13 is covered with resin, hydrogen radicals and H 2 O generated when the thin film capacitor is embedded in the substrate are prevented. It is possible to prevent deterioration of electrical characteristics such as insulation resistance due to influence.
図9は、第2の実施の形態による薄膜キャパシタを内蔵する電子部品内蔵基板の構造を示す略断面図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an electronic component built-in substrate that contains a thin film capacitor according to the second embodiment.
図9に示すように、この電子部品内蔵基板5は、多層基板20と、多層基板20内に埋め込まれた薄膜キャパシタ2と、複数のビアホール電極34とを有している。 As shown in FIG. 9, the electronic component built-in substrate 5 includes a multilayer substrate 20, a thin film capacitor 2 embedded in the multilayer substrate 20, and a plurality of via hole electrodes 34.
本実施形態による多層基板20は、第1樹脂層21、第1配線層31、第2樹脂層22、第3樹脂層23、第2配線層32、第4樹脂層24、第3配線層33及び第5樹脂層25がこの順で積層された構造を有している。第1樹脂層21は例えばコア基板であり、ガラスエポキシ樹脂又はBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂等の有機基板を用いることができる。またコア基板はRCC(Resin Coated Copper)構造を有していてもよい。 The multilayer substrate 20 according to the present embodiment includes a first resin layer 21, a first wiring layer 31, a second resin layer 22, a third resin layer 23, a second wiring layer 32, a fourth resin layer 24, and a third wiring layer 33. The fifth resin layer 25 and the fifth resin layer 25 are laminated in this order. The first resin layer 21 is, for example, a core substrate, and an organic substrate such as glass epoxy resin or BT (bismaleimide triazine) resin can be used. Further, the core substrate may have an RCC (Resin Coated Copper) structure.
本実施形態において、薄膜キャパシタ2は第2樹脂層22(第1絶縁層)の上面に設けられており、薄膜キャパシタ2の下部電極11の下面は第2樹脂層22の上面に接している。そして薄膜キャパシタ2は第3樹脂層23(第2絶縁層)内に埋め込まれている。第2樹脂層22、第3樹脂層23及び第4樹脂層24は上下の配線層を絶縁分離するための層間絶縁層であり、第5樹脂層25は第3配線層33を選択的に覆う保護絶縁層である。第2〜第5樹脂層22〜25の材料は特に限定されないが、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等の絶縁材料を用いることができる。樹脂層には絶縁性あるいは高電気抵抗のフィラーが含まれていてもよい。 In this embodiment, the thin film capacitor 2 is provided on the upper surface of the second resin layer 22 (first insulating layer), and the lower surface of the lower electrode 11 of the thin film capacitor 2 is in contact with the upper surface of the second resin layer 22. The thin film capacitor 2 is embedded in the third resin layer 23 (second insulating layer). The second resin layer 22, the third resin layer 23, and the fourth resin layer 24 are interlayer insulating layers for insulating and separating the upper and lower wiring layers, and the fifth resin layer 25 selectively covers the third wiring layer 33. It is a protective insulating layer. The material of the second to fifth resin layers 22 to 25 is not particularly limited, but an insulating material such as polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, or phenol resin can be used. The resin layer may contain a filler having an insulating property or a high electric resistance.
ビアホール電極34は、配線層を上下方向に引き出すために対応する樹脂層を貫通して設けられている。第3樹脂層23には、コンタクトプラグ16の上面を露出させるコンタクトホール14h1(第1コンタクトホール)と、上部電極13の上面を露出させるコンタクトホール14h2(第2コンタクトホール)がそれぞれ形成されている。コンタクトホール14h1内に形成されたビアホール電極34(第1ビアホール電極)は、コンタクトプラグ16を介して薄膜キャパシタ2の下部電極11に接続されている。またコンタクトホール14h2内に形成されたビアホール電極34(第2ビアホール電極)は、薄膜キャパシタ2の上部電極13に接続されている。 The via-hole electrode 34 is provided so as to penetrate the corresponding resin layer in order to draw out the wiring layer in the vertical direction. In the third resin layer 23, a contact hole 14h 1 (first contact hole) that exposes the upper surface of the contact plug 16 and a contact hole 14h 2 (second contact hole) that exposes the upper surface of the upper electrode 13 are formed. ing. The via hole electrode 34 (first via hole electrode) formed in the contact hole 14h 1 is connected to the lower electrode 11 of the thin film capacitor 2 via the contact plug 16. Further, the via hole electrode 34 (second via hole electrode) formed in the contact hole 14h 2 is connected to the upper electrode 13 of the thin film capacitor 2.
以上のように、本実施形態による電子部品内蔵基板5は、多層基板20内に非常に薄型の薄膜キャパシタ2が内蔵されているので、基板全体の薄型化を図ることができる。 As described above, since the electronic component-embedded substrate 5 according to the present embodiment has the very thin thin-film capacitor 2 incorporated in the multilayer substrate 20, it is possible to reduce the thickness of the entire substrate.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that it is included in the range.
例えば、上記第2の実施の形態においては、誘電体薄膜12に覆われていない下部電極11の露出面全体を樹脂で覆っているが、下部電極11の上面11a及び下面11bのみを樹脂で覆い、下部電極11の側面11cが露出した構造とすることも可能である。 For example, in the second embodiment, the entire exposed surface of the lower electrode 11 which is not covered with the dielectric thin film 12 is covered with resin, but only the upper surface 11a and the lower surface 11b of the lower electrode 11 are covered with resin. The side surface 11c of the lower electrode 11 may be exposed.
<比較例>
厚さが28μmの圧延Ni箔を予め焼鈍処理した後、Ni箔上にチタン酸バリウムをスパッタ法により成膜した。その後、800℃で60分間加熱してチタン酸バリウムを焼結させた。焼鈍処理では、焼鈍温度を900℃、焼鈍時間を2時間、昇温速度を100℃/minとした。次いで厚さ5μmのCu膜を電解めっきにより形成した。その後、Ni箔の裏面をハーフエッチングして10μmまで薄化した。ハーフエッチングではエッチング液としてHNO3・H2O2を用いた。
<Comparative example>
A rolled Ni foil having a thickness of 28 μm was previously annealed, and then barium titanate was deposited on the Ni foil by a sputtering method. Then, the barium titanate was sintered by heating at 800 ° C. for 60 minutes. In the annealing treatment, the annealing temperature was 900 ° C., the annealing time was 2 hours, and the temperature rising rate was 100 ° C./min. Then, a Cu film having a thickness of 5 μm was formed by electrolytic plating. Then, the back surface of the Ni foil was half-etched to be thinned to 10 μm. In half etching, HNO 3 .H 2 O 2 was used as an etching solution.
その後、Ni箔のエッチング面をSEMで観察し、表面粗さ(高低差)を評価した。その結果を図10に示す。 Then, the etched surface of the Ni foil was observed by SEM to evaluate the surface roughness (height difference). The result is shown in FIG.
図10(a)のSEM画像から分かるように、Ni箔のエッチング面にはNi粒子間に存在する粒界がはっきりと現れており、非常に立体感のある画像となった。また図10(b)に示すように、エッチング面内の高低差は15μm以上となり、エッチング面の表面粗さRaは2.2であり、エッチング面の平坦性は悪かった。さらにEBSD測定結果から、結晶粒の面方位のばらつきが大きいことが分かった。特に、(111)面±20°が表れている金属粒子の数:N111、(100)面±20°が表れている金属粒子の数:N100、(110)面±20°が表れている金属粒子の数:N110の関係は、N100>N110>N111であった。 As can be seen from the SEM image in FIG. 10A, the grain boundaries existing between the Ni particles were clearly shown on the etched surface of the Ni foil, and the image had a very three-dimensional effect. Further, as shown in FIG. 10B, the height difference in the etched surface was 15 μm or more, the surface roughness Ra of the etched surface was 2.2, and the flatness of the etched surface was poor. Further, it was found from the EBSD measurement results that the variation in the plane orientation of the crystal grains was large. In particular, the number of metal particles exhibiting (111) plane ± 20 °: N 111 , the number of metal particles exhibiting (100) plane ± 20 °: N 100 , (110) plane ± 20 ° The relationship of the number of metal particles present: N 110 was N 100 > N 110 > N 111 .
<実施例1>
厚さが28μmの電解Ni箔を予め焼鈍処理した後、Ni箔上にチタン酸バリウムをスパッタ法により成膜した。その後、800℃で60分間加熱してチタン酸バリウムを焼結させた。焼鈍処理では、焼鈍温度を900℃、焼鈍時間を2時間、昇温速度を100℃/minとした。次いで厚さ5μmのCu膜を電解めっきにより形成した。さらに、Ni箔の裏面をハーフエッチングして薄化する際に、エッチング液としてNa2SO8・H2SO4を用いた点以外は比較例と同じ条件下で薄膜キャパシタのサンプルを作成した後、エッチング面を評価した。その結果を図11に示す。
<Example 1>
An electrolytic Ni foil having a thickness of 28 μm was previously annealed, and then barium titanate was deposited on the Ni foil by a sputtering method. Then, the barium titanate was sintered by heating at 800 ° C. for 60 minutes. In the annealing treatment, the annealing temperature was 900 ° C., the annealing time was 2 hours, and the temperature rising rate was 100 ° C./min. Then, a Cu film having a thickness of 5 μm was formed by electrolytic plating. Further, after forming a thin film capacitor sample under the same conditions as in the comparative example except that Na 2 SO 8 · H 2 SO 4 was used as an etching solution when thinning the back surface of the Ni foil by half etching. The etched surface was evaluated. The result is shown in FIG.
図11(a)のSEM画像から分かるように、エッチング面にはNi粒子の断面が表れており、粒界は少なく、エッチング面の平坦性は高かった。また図11(b)に示すように、エッチング面内の高低差は7μm程度であり、エッチング面の表面粗さRaは1.1であり、比較例よりも平坦性が向上した。さらにEBSD測定結果から、エッチング面内の結晶粒の面方位は(111)面が最も多く、面方位のばらつきが小さいことが分かった。特に、(111)面±20°が表れている金属粒子の数:N111、(100)面±20°が表れている金属粒子の数:N100、(110)面±20°が表れている金属粒子の数:N110の関係は、N111>N100>N110であった。 As can be seen from the SEM image of FIG. 11A, the cross section of Ni particles appeared on the etched surface, the number of grain boundaries was small, and the flatness of the etched surface was high. Further, as shown in FIG. 11B, the height difference in the etched surface was about 7 μm, and the surface roughness Ra of the etched surface was 1.1, which was more flat than the comparative example. Further, from the EBSD measurement results, it was found that the crystal grain in the etching plane has the largest plane orientation of the (111) plane, and the variation of the plane orientation is small. In particular, the number of metal particles exhibiting (111) plane ± 20 °: N 111 , the number of metal particles exhibiting (100) plane ± 20 °: N 100 , (110) plane ± 20 ° The relationship of the number of existing metal particles: N 110 was N 111 > N 100 > N 110 .
<実施例2>
Na2SO8・H2SO4のエッチング液に、電解めっき工程で使用されるレベリング剤を添加した点以外は実施例1と同じ条件下で薄膜キャパシタのサンプルを作成した後、エッチング面を評価した。その結果を図12に示す。
<Example 2>
A thin film capacitor sample was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the leveling agent used in the electroplating process was added to the etching solution of Na 2 SO 8 · H 2 SO 4 , and then the etched surface was evaluated. did. The result is shown in FIG.
図12(a)のSEM画像から分かるように、エッチング面にはNi粒子の断面が表れており、粒界は少なく、エッチング面の平坦性は高かった。また図12(b)に示すように、エッチング面内の高低差は6μm程度であり、エッチング面の表面粗さRaは0.5であり、実施例1よりも平坦性がさらに向上した。さらにEBSD測定結果から、エッチング面内の結晶粒の面方位は(111)面が最も多く、面方位のばらつきが小さいことが分かった。また実施例1と同様に、(111)面±20°が表れている金属粒子の数:N111、(100)面±20°が表れている金属粒子の数:N100、(110)面±20°が表れている金属粒子の数:N110の関係は、N111>N100>N110であった。 As can be seen from the SEM image of FIG. 12A, the cross section of Ni particles appeared on the etched surface, the number of grain boundaries was small, and the flatness of the etched surface was high. Further, as shown in FIG. 12B, the height difference in the etched surface was about 6 μm, and the surface roughness Ra of the etched surface was 0.5, and the flatness was further improved as compared with Example 1. Further, from the EBSD measurement results, it was found that the crystal grain in the etching plane has the largest plane orientation of the (111) plane, and the variation of the plane orientation is small. In the same manner as in Example 1, the number of metal particles showing (111) plane ± 20 °: N 111 , the number of metal particles showing (100) plane ± 20 °: N 100 , (110) plane The relationship of the number of metal particles exhibiting ± 20 °: N 110 was N 111 > N 100 > N 110 .
1,2 薄膜キャパシタ
5 電子部品内蔵基板
11 下部電極
11a 下部電極の上面
11b 下部電極の下面
11c 下部電極の側面
11F 金属箔
11G 結晶粒子(金属粒子)
12 誘電体薄膜
12a 誘電体薄膜の上面
12h 誘電体薄膜の開口
13 上部電極
13L 上部電極層
13a シード層
13b 銅めっき層
13h 上部電極の分離溝
14 樹脂層
14a 上部樹脂層
14b 下部樹脂層
14h1 樹脂層のコンタクトホール
14h2 樹脂層のコンタクトホール
15 DAF
16 コンタクトプラグ
20 多層基板
21 第1樹脂層
22 第2樹脂層(第1絶縁層)
23 第3樹脂層(第2絶縁層)
24 第4樹脂層
25 第5樹脂層
31 第1配線層
32 第2配線層
33 第3配線層
34 ビアホール電極
1, 2 thin film capacitor 5 electronic component built-in substrate 11 lower electrode 11a lower electrode upper surface 11b lower electrode lower surface 11c lower electrode side surface 11F metal foil 11G crystal particles (metal particles)
12 Dielectric Thin Film 12a Dielectric Thin Film Upper Surface 12h Dielectric Thin Film Opening 13 Upper Electrode 13L Upper Electrode Layer 13a Seed Layer 13b Copper Plating Layer 13h Upper Electrode Separation Groove 14 Resin Layer 14a Upper Resin Layer 14b Lower Resin Layer 14h 1 Resin Layer contact hole 14h 2 Resin layer contact hole 15 DAF
16 Contact Plug 20 Multilayer Substrate 21 First Resin Layer 22 Second Resin Layer (First Insulating Layer)
23 Third resin layer (second insulating layer)
24 Fourth Resin Layer 25 Fifth Resin Layer 31 First Wiring Layer 32 Second Wiring Layer 33 Third Wiring Layer 34 Via Hole Electrode
Claims (13)
前記下部電極の下面は前記金属粒子の断面が表れたエッチング面であり、
前記エッチング面において隣り合う前記金属粒子の断面の高低差は1μm以上8μm以下であることを特徴とする薄膜キャパシタ。 A lower electrode formed of a metal foil containing a large number of metal particles, a dielectric thin film formed on the upper surface of the lower electrode, and an upper electrode formed on the upper surface of the dielectric thin film,
The lower surface of the lower electrode is an etching surface showing a cross section of the metal particles,
A thin film capacitor, wherein a height difference between cross sections of the metal particles adjacent to each other on the etching surface is 1 μm or more and 8 μm or less.
N111>N100>N110
の関係を有する、請求項1に記載の薄膜キャパシタ。 The number of metal particles whose crystal orientation of the cross section appearing on the etched surface is (111) plane ± 20 ° is N 111 , and the crystal orientation of the cross section appearing on the etched surface is (100) plane ± 20 °. When N 100 is the number of metal particles and N 110 is the number of metal particles whose crystal orientation of the cross section appearing on the etching surface is (110) plane ± 20 °,
N 111 > N 100 > N 110
The thin film capacitor according to claim 1, having the relationship of
前記誘電体薄膜の上面に上部電極を形成する工程と、
前記下部電極を薄化する工程とを備え、
前記下部電極を薄化する工程は、Na2SO8・H2SO4を主成分とするエッチング液を用いて前記下部電極の下面をエッチングする工程を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。 A step of forming a dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode,
Forming an upper electrode on the upper surface of the dielectric thin film;
A step of thinning the lower electrode,
The method of manufacturing a thin film capacitor, wherein the step of thinning the lower electrode includes a step of etching the lower surface of the lower electrode using an etchant containing Na 2 SO 8 .H 2 SO 4 as a main component. ..
前記下部電極を300℃以上の温度で予め焼鈍する工程と、
前記下部電極の前記上面に前記誘電体薄膜の前駆体層を形成する工程と、
前記前駆体層を焼結する工程とを含む、請求項6又は7に記載の薄膜キャパシタの製造方法。 The step of forming the dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode,
Pre-annealing the lower electrode at a temperature of 300 ° C. or higher;
Forming a precursor layer of the dielectric thin film on the upper surface of the lower electrode;
The manufacturing method of the thin film capacitor according to claim 6 or 7, including a step of sintering the precursor layer.
前記下部電極の側面をエッチングにより形成する工程は、Na2SO8・H2SO4を主成分とするエッチング液を用いて前記下部電極をエッチングし、
前記下部電極の前記下面を前記下部樹脂層で覆う工程は、前記下部電極の前記側面を前記下部樹脂層で覆う、請求項10に記載の薄膜キャパシタの製造方法。 After the step of thinning the lower electrode, and before the step of covering the lower surface of the lower electrode with the lower resin layer, the method further includes a step of forming a side surface of the lower electrode by etching.
In the step of forming the side surface of the lower electrode by etching, the lower electrode is etched using an etching solution containing Na 2 SO 8 .H 2 SO 4 as a main component,
The method of manufacturing a thin film capacitor according to claim 10, wherein the step of covering the lower surface of the lower electrode with the lower resin layer covers the side surface of the lower electrode with the lower resin layer.
前記多層基板の内部に埋め込まれた請求項1乃至5のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタと、
前記薄膜キャパシタの前記下部電極と電気的に接続されるように前記多層基板内に形成された第1ビアホール電極と、
前記薄膜キャパシタの前記上部電極に電気的に接続されるように前記多層基板内に形成された第2ビアホール電極とを備えることを特徴とする電子部品内蔵基板。 A multilayer substrate,
The thin film capacitor according to claim 1, wherein the thin film capacitor is embedded in the multilayer substrate.
A first via hole electrode formed in the multilayer substrate so as to be electrically connected to the lower electrode of the thin film capacitor;
And a second via hole electrode formed in the multilayer substrate so as to be electrically connected to the upper electrode of the thin film capacitor.
前記薄膜キャパシタは前記第1絶縁層の上面に設けられており、
前記第2絶縁層は前記薄膜キャパシタを埋め込むように前記第1絶縁層の上面に形成されており、
前記第1ビアホール電極は、前記下部電極が露出するように前記第2絶縁層に形成された第1コンタクトホール内に設けられており、
前記第2ビアホール電極は、前記上部電極が露出するように前記第2絶縁層に形成された第2コンタクトホール内に設けられている、請求項12に記載の電子部品内蔵基板。 The multilayer substrate has a first insulating layer and a second insulating layer formed on the upper surface of the first insulating layer,
The thin film capacitor is provided on the upper surface of the first insulating layer,
The second insulating layer is formed on the upper surface of the first insulating layer so as to fill the thin film capacitor,
The first via hole electrode is provided in a first contact hole formed in the second insulating layer so that the lower electrode is exposed,
The electronic component built-in substrate according to claim 12, wherein the second via hole electrode is provided in a second contact hole formed in the second insulating layer so that the upper electrode is exposed.
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