JPH0324706A - 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】 本発明は、電気容量か大きく、かつ耐電圧性に優れ、し
かも製造が容易なコンデンサ、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７｛ｉｔＭ、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
或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、Ｓｔ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、しかも製造が容易なコン
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基板の表裏面を覆う
ように誘電体膜の表面に形成された電極部分と、両電極
部分を電気的に接続するように、しかもＳｔ基板に接触
しないように、両電極部分を挟持するキャップ状の第１
取出用電極と、前記電極部分で被覆されていないＳｉ基
板の表裏面に形成された両誘電体膜を挟持するように、
しかもＳｔ基板と電気的に接続するようにＳｔ基板の側
端部に取付けられるキャップ状の第２取出用電極とを有
することを特徴としている。

本発明では、前記Ｓｔ基板の比抵抗が０．１Ω・国以下
であることが好ましい。

本発明では、Ｓｔ基板を電極の一部として用いているた
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、誘電体膜を焼威する際に生じ
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、Ｓｔ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Ｓｔ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。

さらにまた、本発明では、８１基板の表裏面を熱酸化す
ることで、誘電体膜を形或するので、誘電体膜の形或が
極めて容易である。しかも、取出用電極は、キャップ状
金属をはめこむだけで容易に設置することができる。し
たがって、本発明に係るコンデンサは極めて容易に製造
することが可能になり、製造コストも軽減できる。

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Ｓｔ基板４の表裏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、誘電体
膜６の表面のほほ全域を覆うようにそれぞれ電極部分８
，８が設けられている。これら電極部分８，８を電気的
に接続するように、キャップ状の第１取出用電極１０が
両電極部分を挟持するように、設けられている。ただし
、キャップ状の第１取出用電極１０とＳｉ基板４の間に
は、隙間空間１１が設けられていることから、これらの
電気的な接続はない。キャップ状の第２取出用電極１２
は、誘電体膜６の表面のうち、電極部分８，８に覆われ
ていない部分を挟持するようになっている。しかも、第
２取出用電極１２内に予め設けられた電極部分８Ｃを介
して、第２取出用電極１２は、Ｓｔ基板４と電気的に接
続している。

誘電体膜６は、ケイ素酸化物からなり、好ましくはＳｔ
基板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
０μｍ，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Ｓ　Ｉ　Ｏ　２から戊るが
、ＳｉＯ等を含んでも良い。

電極部分８，８ｃとしては、Ａ　ｇ　−，　Ｃ　ｕ　％
　Ａ　ｕ　−，ＡｌｌＳＰｔ，Ｐｄ等の電極が用いられ
得る。電極部分８を形成するための手段としては、スバ
ッタ方、蒸着法、ペースト塗布等が用いられる。電極８
ｃは、ペースト塗布によってキャップ内に予め形或する
ことが好ましい。

Ｓｔ基板４は、比抵抗が０．１Ω・（７）以下であるこ
とが好ましい。Ｓｔ基板それ自体で比抵抗が小さいと、
Ｓｔ基板４も電極として機能するからてある。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。シリコンウエーハとしては、ノンドーブ型、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＋ｉｎ＋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
電極および誘電体膜も、基板形状に沿った形状となる。

第１取出用電極１０および第２取出用電極１２を構成す
る材質としては、Ａｇ，ＣｕＳＡｕ、Ａ，Ｑ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ等が例示される。これら取出用電極１０．１２の厚さ
は、特に限定されないが、０．１μｍ〜５０μｍの厚み
を有することが好ましい。取出用電極の形状は、必ずし
も断面「コ」の字状に限定されず、ｒＣＪの字状等であ
ってもよい。

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Ｓｔ基板４を準備し、このＳｔ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、Ｓ
ｔ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が形戊される。

その後、この基板４の表裏面に、電極８．８となる金属
ペーストを、たとえば第２図に示すようにマス目状に塗
布する。その後、個々の電極部分の少なくとも一端に切
断線１４がかからないように、基板４および基板４の表
裏面に形成された誘電体膜６を切断し、取出用電極が設
けられていないチップを得る。

次に、キャップ状の第１取出用電極１０の凹部内にチッ
プを嵌めこみ、表裏面の電極部分８，８を電気的に接続
する。ただし、第１取出用電極１０とＳｉ基板４との間
には、隙間空間１１を設け、第１取出用電極１０と、Ｓ
ｉ基板４とは接触していないようにする。それと同時ま
たはその後に、誘電体膜６の表面のうち、電極部分８，
８に覆われていない部分を、キャップ状の第２取出用電
極１２の凹部内に嵌めこむことで、両誘電体膜６，６を
挟持する。

なお、第２取出用電極１２を嵌めこむ際、第２取出用電
極１２の凹部内に電極部分８Ｃとなる金属ペーストを塗
布してあるので、第２取出用電極１２とＳｔ基板４は、
電極８Ｃを通して電気的に接続されるようになる。かく
して、コンデンサ２が完戊される。

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、種々に改変ずること
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、ケイ素基板を電
極の一部として用いているので、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。さらにまた、
本発明では、誘電体膜の形成と、取出用電極の設置が容
易であるので、コンデンサの製造工程を簡略化でき、コ
ストも軽減できる。

［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。

実施例１ ｓｂをドープして比抵抗が０．０１Ω・印である厚さ０
．１間のＳｔ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３　ｍｍ×４關のパターンに塗布
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、チップ゛体を得た。次いで、アルミニウムのキャッ
プを第１取出用電極として、チップ体の端部に被せ、上
下の電極部分を電気的に接続し゜た。一方、内部にＡｇ
ペーストを塗布した、アルミニウムのキャップを第２取
出電極として、チップ体の他方の端部に被せ、上下の誘
電体膜を挟持させ、Ｓｔ基板と接続して、コンデンサを
構成した。

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ｌ　Ｍ　Ｈ　ｚで電気容量が２．５ｎＦ，容
量の温度係数が８０℃〜−２０℃で１５ｐｐｏ＋／℃で
あった。また定電圧で抵抗値を測定したら２０ＶでＬＯ
ＧΩ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。 第　　２　　図 ２・・・コンデンサ　　　４・・・Ｓｔ基板６・・・誘
電体膜　　　　８．８０・・・電極部分１０・・・第１
取出用電極　１２・・・第２取出用電極１４・・・切断
線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｓｉ基板と、そ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、前記Ｓｉ基板の表裏面を覆うよう
   に誘電体膜の表面に形成された電極部分と、両電極部分
   を電気的に接続するように、しかもＳｉ基板に接触しな
   いように、両電極部分を挟持するキャップ状の第１取出
   用電極と、前記電極部分で被覆されていないＳｉ基板の
   表裏面に形成された両誘電体膜を挟持するように、しか
   もＳｉ基板と電気的に接続するようにＳｉ基板の側端部
   に取付けられるキャップ状の第２取出用電極とを有する
   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。