JPH0324708A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電気容量が大きく、かつ耐電圧性に優れたコ
ンデンサ、特に薄膜コンデンサに関する。

発明の技術的背景 コンデンサの一つとして誘電体の薄膜からなる薄膜コン
デンサがある。これは基板上に下部電極、誘電体膜、上
部電極を、この順に積層してある。

このような薄膜コンデンサでは、電気容量は誘電体膜の
誘電率に比例し、誘電体膜の厚さに反比例するため、容
量を大きくするためには、誘電率の大きな材料を用いる
か、誘電体膜を薄くすればよい。一般に誘電率の大きな
材料は誘電率の温度変化が大きいことから、このような
材料を誘電体膜として用いた薄膜コンデンサでは、コン
デンサ容量が温度変化によって大きく変動することにな
る。

そこで、温度係数の小さな材料を誘電体薄膜として用い
、その容量を向上させるために、誘電体の膜厚を薄くす
ることが考えられる。しかしながら、このような場合に
は、誘電体の厚さを十分に薄くしないと、満足な電気容
量が得られない。しかもこのように誘電体膜が薄いと下
地の凹凸や異物などによって、耐電圧が小さくなるとい
う問題がある。

さらに従来の薄膜コンデンサでは、基板上に下部電極と
誘電体膜とをこの順で積層してあるため、誘電体膜を焼
成する際に下部電極も高温にさらされることから、耐熱
性に優れたｐｔ等の電極を用いる必要があった。しかも
、このような耐熱性電極を用いた場合には、基板との間
に密着層が必要となり、電極作製工程が複雑でコストも
かかる。

なお、Ｓｉ基板の表面を熱酸化して得られるケイ素酸化
物層をコンデンサとして利用することは集積回路では知
られているが、個別コンデンサとして、電気容量を向上
させるためにケイ素酸化物層の膜厚を薄くすると、耐電
圧性が低下するという問題点を有していた。

発明の目的 本発明は、このような実情に鑑みてなされ、電気容量が
大きく、かつ耐電圧性に優れたコンデンサを提供するこ
とを目的とする。

発明の概要 このような目的を達成するために、本発明に係るコンデ
ンサは、複数のＳＬ基板と、各Ｓｉ基板の表裏面に形成
されたケイ素酸化物からなる誘電体膜と、各Ｓｉ基板の
表裏面をそれぞれ覆うように誘電体膜の表面に形成され
た電極部分とを有し、前記誘電体膜と電極部分とが形成
されたＳｉ基板が膜厚方向に積層してあり、前記電極部
分相互を電気的に接続して第１電極とし、前記Ｓｉ基板
相互を電気的に接続して第２電極とすることを特徴とし
ている。

本発明では、前記Ｓｉ基板の比抵抗が０．１Ω・印以下
であることが好ましい。

本発明では、複数のＳｉ基仮相互を電気的に接続して第
２電極とする電極構造を有しているため、従来のように
基板上に下部電極と誘電体膜とをこの順で積層する必要
がなく、誘電体膜を焼成する際に生じる虞のある下部電
極の劣化の心配がなくなる。また本発明では、Ｓｉ基板
の表裏面に形成されたケイ素酸化物を誘電体膜として用
いていることから、誘電体膜とＳｉ基板との密着性が向
上すると共に、誘電体膜のクラック等を防止することが
可能である。しかも、Ｓｉ基板を熱酸化して得られるケ
イ素酸化物膜は、比誘電率が４以下と小さいが、膜が緻
密で耐電圧も高いことから、誘電体膜の耐電圧性も向上
する。さらに本発明では、Ｓｉ基板の片側表面のみでな
く、裏側表面にもケイ素酸化物膜層を設けており、これ
を誘電体膜として利用しており、しかもこのようにケイ
素酸化物層が形成されたＳｉ基板を第１電極となる電極
部分を介して重ね合わされているので、Ｓｉ基板の片面
だけに誘電体膜を形或する場合に比較して、電気容量が
２ＸＳ　ｉ基板の枚数倍になる。

発明の具体的説明 以下、本発明に係るコンデンサについて具体的に説明す
る。

第１図は本発明に係るコンデンサの一例を示す断面図、
第２図は同実施例に係るコンデンサの製造方法を示す正
面図である。

第１図に示すように、本発明に係るコンデンサ２は、複
数のＳｉ基板４と、各Ｓｉ基板４の表裏面及び側端面に
形成された誘電体膜６とを有する。

この誘電体膜６の表面には、各Ｓｉ基板の表裏面をそれ
ぞれ覆うように電極部分８ａが積層して設けられている
。本発明では、このような誘電体膜６と電極部分８ａと
が形成されたＳｉ基板４か膜厚方向に積層して設けられ
ている。

電極部分８ａは、重ね合わされたＳｉ基板４の土下端お
よび各Ｓｉ基板４間に誘電体膜６間に位置し、後述する
第２取出用電極１ｏには接続しないようになっている。

このような電極部分８ａは、Ｓｉ基板４の側端面に形或
された誘電体膜６を覆うように形成された第１取出用電
極８ｂによって電気的に接続され、第１電極を構成する
ようになっている。

第１図に示す実施例では、各Ｓｉ基仮４の一側端面４ａ
には、誘電体膜６が形成されず、各Ｓｉ基板４の一側端
面４ａを電気的に接続するように、第２取出用電極１０
が形威してある。Ｓｉ基板４は、低抵抗であり、これら
Ｓｉ基板４を第２取・出用電極１０により電気的に接続
することで、コンデンサ２における第２電極として機能
する。

誘電体膜６は、ケイ素酸化物からなり、好ましくはＳｉ
基板４を熱酸化する事により得られる。

ただし、蒸着やスパッタリングなどの他の方法によって
誘電体膜６を形成するようにしてもよい。

このような誘電体膜６の膜厚は、好ましくは５０λ〜１
０μｍ１さらに好ましくは１００λ〜５μｍである。な
お、ケイ素酸化物は主としてＳｉＯ２から成るが、Ｓｉ
Ｏ等を含んでも良い。

電極部分８ａおよび第１，第２取出用電極８ｂ，１０と
しては、Ａｇ，ＣｕＳＡｕ，Ａｐ，Ｐｔ，Ｐｄ等の電極
が用いられ得る。これら電極部分８ａおよび第１　第２
取出用電極８ｂ，１０を誘電体膜６の表面およびＳｉ基
板４の一側端面４ａに形或するための手段としては、ス
バッタ法、蒸着法、ペースト塗布等が用いられる。これ
ら電極８の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍであることが
好ましい。

Ｓｉ基板４は、比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以下であること
が好ましい。Ｓｉ基板それ自体で比抵抗が小さいと、Ｓ
ｉ基板４も電極として機能するからである。ＳＬ基板４
としては、具体的には、シリコンウエーハ等が用いられ
る。シリコンウエーノ＼としては、ノンドープ型、Ｐ型
もしくはＮ型等あらゆるタイプの市販品をそのまま使う
ことが可能である。基板４の厚さは、特に限定されない
が、電極として抵抗値が大きくならないように決定され
ることが好ましいと共に、コンデンサ全体に適度な剛性
を付与するに十分な厚さを有することか好ましく、一般
的には、０．１μｍ以上の厚みを有することが好ましい
。基板４は、必ずしも平板形状に限定されない。基板が
平板形状以外である場合には、その上に形成される誘電
体膜および電極部分も、基板形状に沿った形状となる。

次に本発明に係るコンデンサ２の製造方法について説明
する。

まず、第２図に示すように、所定の大きさのＳｉ基板４
を準備し、このＳｉ基板４を酸化囲気下で加熱する。加
熱温度は、好ましくは３００〜１３００℃、さらに好ま
しくは７００〜１１００℃である。加熱時間は、特に限
定されないが、好ましくは３分間〜３００分間、さらに
好ましくは１０分間〜１８０分間である。このような加
熱処理によって、Ｓｉ基板４の表裏面に所定膜厚のケイ
素酸化物膜からなる誘電体膜６が形成される。

その後、この基板４の表裏面に、第１電極となるペース
ト状の電極部分８ａを、たとえば第２図に示すようなマ
ス目状に、塗布形成する。次に、このように表裏面にペ
ースト状の電極部分８ａが形或されたＳｉ基板４を複数
枚重ね合わせ、Ｓｉ基板４相互間で重ね合わされたペー
スト状の電極部分８ａを一体化させる。その後、個々の
ペースト状の電極部分８ａの少なくとも一端に切断線１
２がかからないように、基板４をマス目状に切断する。

その後、これらを上述したような加熱条件で加熱処理す
れば、切断面である側端面にもケイ素酸化物からなる誘
電体膜６が形成される。

次に、ペースト状電極８ａの一側端面にかからないよう
に切断した切断面に形成されたケイ素酸化物膜を研磨し
て除去して、Ｓｉ基仮面を露出させ、ここにリード線取
り出し用の第２取出用電極１０を設けて第２電極を完成
させる。その前後もしくはそれと同時に、第１図に示す
ように、電極部分８ａを連絡するように、基板４の側端
面に形成された誘電体膜６の表面にペースト状の第１取
出用電極８ｂを塗布形成し、第１電極を完或させる。Ｓ
ｉ基板４は低抵抗であるため、第２電極として機能し、
第１電極と第２電極との間でコンデンサが構成される。

このようなコンデンサ２では、基仮４の表裏面に形成さ
れたケイ素酸化物膜を誘電体膜６として利用し、しかも
Ｓｉ基仮４を重ね合わせるようにしているので、コンデ
ンサ容量が向上するとともに、耐電圧特性も向上する。

なお、本発明では、コンデンサ２を製造するための手段
は、上述した実施例に限定されず、種々に改変すること
が可能である。

また、本発明では、第１，第２取出用電極８ｂ，１０は
、必ずしも必要ではなく、たとえばリード線あるいはワ
イヤーボンディング等の他の手段により電極部分８ａ相
互またはＳｉ基板４相互を電気的に接続するようにして
も良い。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明では、複数のＳｉ基板
相互を電気的に接続して第２電極とする電極構造を有し
ているため、従来のように基板上に下部電極と誘電体膜
とをこの順で積層する必要がなく、誘電体膜を焼成する
際に生じる虞のある下部電極の劣化の心配がなくなる。

また本発明では、ケイ素基板の表裏面に形成されたケイ
素酸化物を誘電体膜として用いていることから、誘電体
膜とケイ素基板との密着性が向上すると共に、誘電体膜
のクラック等を防止することが可能である、。

しかも、ケイ素基板を熱酸化して得られるケイ素酸化物
膜は、比誘電率が４以下と小さいが、膜が緻密で耐電圧
も高いことから、誘電体膜の耐電圧性も向上する。さら
に本発明では、Ｓｉ基板の片側表面のみでなく、裏側表
面にもケイ素酸化物膜層を設けており、これを誘電体膜
として利用しており、しかもこのようにケイ素酸化物層
が形成されたＳｉ基板を第１電極となる電極部分を介し
て重ね合わされているので、ＳＬ基板の片面だけに誘電
体膜を形成する場合に比較して、電気容量が２ＸＳ　ｉ
基板の枚数倍になる。

［実施例コ 以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明する
が、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１ ｓｂをドープして比抵抗が０．０１Ω・印である厚さ０
．１＋＋＋＋ｓのＳｉ基板を１００・０℃酸素雰囲気中
で２０分間熱処理した。この両面にスクリーン印刷でＡ
ｇペーストを第２図に示すようなパターンに塗布した。

次に、このようにＡｇペーストを塗布した熱処理後のＳ
ｉ基板を５枚重ね合せた。その後、個々のペースト状電
極の少なくとも一端に切断線がかからないように、基板
４をマス目状に切断した。その後これらを酸素雰囲気中
で８００℃の温度で２０分間熱処理した。つぎに、ペー
スト状電極の一側端面にかからないように切断した切断
面をダイヤモンド砥粒でラッピングし、ケイ素酸化物膜
を研磨して除去し、Ｓｉ基板而を露出させ、ここにリー
ド線取り出し用としての第２取出用電極を設けた。同時
に、第１図に示すように、電極部分を連絡するように、
基板側端面に形成された誘電体膜の表面にＡｇペースト
から成る第１取出用電極を塗布形成し、第１電極を完成
させ、第２電極としてのＳｉ基板との間に、コンデンサ
を構戊した。

このようにして得られた薄膜コンデンサの特性をＬＣＲ
メータを用いて測定した結果を次に示す。

測定周波数ＩＭＨｚで電極面積が３×４ｗｒ！ｉの時、
電気容量が１０．５ｎＦ，容量の温度係数が８０℃〜−
２０℃で１５ｐｐｍ／’Ｃであった。また定電圧で抵抗
値を測定したら２０ＶでＩＯＣΩ以上であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜コンデンサの一例を示す断面
図、第２図は同実施例に係るコンデンサの製造方法を示
す正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数のＳｉ基板と、各Ｓｉ基板の表裏面に形成され
   たケイ素酸化物からなる誘電体膜と、各Ｓｉ基板の表裏
   面をそれぞれ覆うように誘電体膜の表面に形成された電
   極部分とを有し、前記誘電体膜と電極部分とが形成され
   たＳｉ基板が膜厚方向に積層してあり、前記電極部分相
   互を電気的に接続して第１電極とし、前記Ｓｉ基板相互
   を電気的に接続して第２電極とすることを特徴とするコ
   ンデンサ。 ２）前記Ｓｉ基板の比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とするコンデンサ。