JPH0324704A - 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清くしないと、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、ＳＬ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、Ｓｉ基板と、その表裏面及び側端面に形成され
たケイ素酸化物からなる誘電体膜と、前記Ｓｉ基板の表
裏面及び側端面を覆うように誘電体膜の表面に形成され
た第１電極とを有し、前記Ｓｉ基板を第２電極とするこ
とを特徴とじている。

本発明では、前記Ｓｉ基板の比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以
下であることが好ましい。

本発明では、Ｓｉ基板を第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
際に生し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基板の表裏面及び側端面に形成さ
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
して利用しているので、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、Ｓ
ｉ基板４と、この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、前記Ｓｉ基板の表裏面及び側端面を覆うように第１
電極８が積層して設けられている。

誘電体膜６は、ケイ素酸化物からなり、好ましくはＳｉ
基阪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（こ好ましくは１００人〜５μｍである。

なお、ケイ素酸化物は主としてＳｉＯ２から成るが、Ｓ
ｉＯ等を含んでも良い。

第１電極８としては、Ａ　ｇ　％　Ｃ　Ｌｌ　％　Ａ　
ｕ　ＳＡ　１　％Ｐｔ，Ｐｄ等の電極が用いられ得る。

この第１電極８を誘電体膜６表面に形或するための手段
としては、スパッタ法、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基仮４は、比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以下であること
が好ましい。Ｓｉ基阪それ自体で比＋４抗が小さいと、
Ｓｉ基板４も電極として機能するからである。Ｓｉ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が好ましく、一
般的には、０．１間以上の厚みを有することが好ましい
。基１１ｉ２４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
る電極および誘電体膜も、基板形状に沿った形状となる
。

なお図示する実施例では、Ｓｉ基板４自体を第２電極と
するために、Ｓｉ基板の一側端面４ａにのみ誘電体膜６
を設けないで、ここにリード線等を接続可能にしてある
。この一側端面には、直接リード線をもうけることなく
、取出し電極を設けたり、あるいは他の電極を補助的に
設けてもよい。

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、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７００〜１１０
０℃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の表裏面および側端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８となるペー
スト状電極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。その後、個々のペースト状電極８
ａの少なくとも一端に切断線１０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か形成される。

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
り出し部分を設ける。その後、第１図に示すように、上
下のペースト電極８ａを連絡するように、基板４の側端
面に形威された誘電体膜６の表面にペースト電極８ｂを
塗布形成し、第１電極８を完成させる。Ｓｉ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８と
第２１１！極４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、基板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。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明では、ケイ素基板を第
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、誘電体膜を焼或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
仮の表裏面及び側端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てなく、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いるので、片面たけに誘電体膜を形
成する場合に比較して、電気容量が倍になる。

［実施例］ 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。

実施ダリ１ ｓｂをドーブして比抵抗か０．０１Ω・ｃｍである厚さ
０．１問のＳｉ基板を１０００℃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Ａｇペース
トを第２図に示すようなパターンに塗布した。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１　０００℃の温度で４０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、Ｓｉ酸化物膜を研磨して除去し、ケイ素基板面
を露出させ、ここにリード線取り出し部分を設けた。そ
の後、第１図に示すように、上下のペースト電極を連絡
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３１基板との間に、コンデンサを構或
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Ｉ　Ｍ　Ｈ　ｚで電極面積３×４−の時、電
気容量が４０００ｐＦ，容量の温度係数が８０℃〜−２
０℃で２０ｐｐｍ／’Ｃであった。また定電圧で抵抗値
を測定したら２０Ｖで１０６Ω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。 ６・・・誘電体膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｓｉ基板と、その表裏面及び側端面に形成されたケ
   イ素酸化物からなる誘電体膜と、前記Ｓｉ基板の表裏面
   及び側端面を覆うように誘電体膜の表面に形成された第
   １電極とを有し、前記Ｓｉ基板を第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。