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公開番号2025005631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023105878
出願日2023-06-28
発明の名称薄膜キャパシタ、基板および電子機器
出願人TDK株式会社
代理人前田・鈴木国際特許弁理士法人
主分類H01G 4/33 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】誘電体層と電極層との密着強度が高い薄膜キャパシタを提供すること。
【解決手段】第1電極層10と、第2電極層50と、第1電極層10および第2電極層50の間に設けられた誘電体層20と、を有する薄膜キャパシタである。誘電体層20と第2電極層50との間に中間層40を有し、中間層40は、第1中間層41と、第1中間層41に接触して積層される第2中間層42とから成る少なくとも1つの積層単位を有し、誘電体層20に最も近い少なくとも1つの積層単位の第1中間層41が、誘電体層20に接触して積層してあり、第1中間層41が、第1金属(M1)を主成分として含み、第2中間層42が、第1金属とは異なる第2金属(M2)を主成分として含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層および前記第２電極層の間に設けられた誘電体層と、を有する薄膜キャパシタであって、
前記誘電体層と前記第２電極層との間に中間層を有し、
前記中間層は、第１中間層と、前記第１中間層に接触して積層される第２中間層とから成る少なくとも１つの積層単位を有し、
前記誘電体層に最も近い前記少なくとも１つの積層単位の前記第１中間層が、前記誘電体層に接触して積層してあり、
前記第１中間層が、第１金属（Ｍ１）を主成分として含み、
前記第２中間層が、前記第１金属とは異なる第２金属（Ｍ２）を主成分として含む薄膜キャパシタ。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１中間層の厚みが８～８０ｎｍの範囲内であり、前記第２中間層の厚みが８～８０ｎｍの範囲内である請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項３】
前記第１金属（Ｍ１）が、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｍｏ、ＴｉおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、
前記第２金属（Ｍ２）が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つである請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項４】
前記中間層では、前記積層単位が、２～１０の範囲で繰り返されて積層してある請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項５】
前記第１中間層の厚み（ｔ１）に対する前記第２中間層の厚み（ｔ２）の比率（ｔ２／ｔ１）が、０．２～１．０である請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項６】
第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層および前記第２電極層の間に設けられた誘電体層と、を有する薄膜キャパシタであって、
前記誘電体層と前記第２電極層との間に中間層を有し、
前記中間層は、第１中間層と、前記第１中間層に接触して積層される第２中間層とから成る少なくとも１つの積層単位を有し、
前記誘電体層に最も近い前記少なくとも１つの積層単位の前記第１中間層が、前記誘電体層に接触して積層してあり、
前記第１中間層が、第２金属（Ｍ２）を主成分として含み、
前記第２中間層が、前記第２金属とは異なる第１金属（Ｍ１）を主成分として含み、
前記第１中間層の厚みがそれぞれ８～８０ｎｍの範囲内であり、前記第２中間層の厚みがそれぞれ８～８０ｎｍの範囲内である薄膜キャパシタ。
【請求項７】
前記中間層では、前記積層単位が、４～１０の範囲で繰り返されて積層してある請求項６に記載の薄膜キャパシタ。
【請求項８】
請求項１～７のいずれかに記載の薄膜キャパシタを有する基板。
【請求項９】
請求項１～７のいずれかに記載の薄膜キャパシタを有する電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜キャパシタ、基板および電子機器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
薄膜キャパシタは、スパッタリングなどの薄膜法により製造することが可能であり、しかも基板の内部に埋め込むことが容易であることから、種々の研究および開発が進められている。たとえば特許文献１では、熱が与えられてもＥＳＲが増大しにくい薄膜キャパシタが開発されている。
【０００３】
しかしながら、従来の薄膜キャパシタでは、誘電体層の表面に形成される電極層の一部で、誘電体層の表面に接触する金属層としては、誘電体層を保護するなどの観点から、５００ｎｍ程度の厚みを持つ金属膜（たとえばＮｉ膜）を形成することが一般的であった。しかしながら、従来の薄膜キャパシタでは、誘電体層と電極層との間のピール強度に課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１６９６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、誘電体層と電極層との密着強度が高い薄膜キャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る薄膜キャパシタは、
第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層および前記第２電極層の間に設けられた誘電体層と、を有する薄膜キャパシタであって、
前記誘電体層と前記第２電極層との間に中間層を有し、
前記中間層は、第１中間層と、前記第１中間層に接触して積層される第２中間層とから成る少なくとも１つの積層単位を有し、
前記誘電体層に最も近い前記少なくとも１つの積層単位の前記第１中間層が、前記誘電体層に接触して積層してあり、
前記第１中間層が、第１金属（Ｍ１）を主成分として含み、
前記第２中間層が、前記第１金属とは異なる第２金属（Ｍ２）を主成分として含む。
【０００７】
第１の観点に係るキャパシタによれば、誘電体層に接触する第１中間層の厚みをたとえば１００ｎｍ未満に設定すると共に、第２中間層の厚みをたとえば１００ｎｍ未満に設定することが可能になり、しかも、誘電体層と電極層との間の密着強度が向上することが本発明者等により確認された。また、このキャパシタによれば、高温負荷寿命などの信頼性が、従来に比較して向上することが、本発明者等により見出された。
【０００８】
好ましくは、前記第１中間層の厚みが８～８０ｎｍの範囲内、さらに好ましくは８～５０ｎｍの範囲内であり、前記第２中間層の厚みが８～８０ｎｍの範囲内、さらに好ましくは８～５０ｎｍの範囲内である。このように比較的に薄い第１中間層と第２中間層とを、第１中間層が誘電体層に接触するように形成することで、誘電体層と第２電極との間の密着強度が向上すると共に、信頼性（高温負荷寿命）が同時に向上することは、本発明者等により初めて見出された。
【０００９】
その理由としては、たとえば以下のように考えられる。第１中間層の主成分である第１金属は、第２電極層のアニール処理時などに誘電体層に含まれる酸素との反応が生じて誘電体層との結合が強固になるのではないかと考えられる。また、その熱処理時に、第１中間層の主成分である第１金属と第２中間層の主成分である第２金属とが合金化し、過度に第１金属が誘電体層と反応することを抑制し、誘電体の特性劣化を防止することから、高温負荷寿命などの信頼性も向上するのではないかと考えられる。また、第１中間層および第２中間層の厚みが所定範囲内で薄いことも、過度に第１金属が誘電体層と反応することを抑制し、誘電体の特性劣化を防止しているのではないかと考えられる。
【００１０】
好ましくは、前記第１金属（Ｍ１）が、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＴｉおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、
前記第２金属（Ｍ２）が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、ＲｈおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つである。第１金属は、第２電極層のアニール時などの熱処理時に、第２金属よりも誘電体層と反応が進む金属であることが好ましい。第２金属は、第２電極層のアニール時などの熱処理時に、第１金属と合金を形成し、第１金属が誘電体層に向けて移動することを抑制する金属であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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