JPH0324711A - コンデンサおよびその製造方法 - 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、特に積層型の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。

また、第３図に示すように、電気容量を大きくするため
に、誘電材料から成る複数のセラミックシ一ト２２を、
左右交互に配置された内部電極２４を介して積層し、一
層おき毎の内部電極２４を別々の外部電極２６．２６で
接続するようにしたセラミック積層コンデンサ２０も知
られている。

このような実情から、本発明者等は、表面に誘電体膜が
形成されたＳｉ基板を積層して電気容量の増大を図るこ
とができるコンデンサを開発中であるが、誘電体膜とな
るセラミックシ一ト２２を積層する場合に比較して、誘
電体膜が形成されたＳｉ基板を積層する場合には、Ｓｉ
基板も内部電極として機能することから、第３図に示す
ような積層構造でコンデンサを構戊することはできなか
った。

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およびその製
造方法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或するために、本発明に係るコンデ
ンサは、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を有し、前記誘
電体膜が形成されたＳｉ基板が内部電極を介して膜厚方
向に積層してあり、各内部電極の一側端部には絶縁溝が
形成してあり、この絶縁溝内には絶縁部材が充填してあ
り、各内部電極における絶縁溝が形成されている側の各
Ｓｉ基板の一側端面には、第１外部電極が接続してあり
、絶縁溝が形成されていない側の各内部電極の一側端面
には、第２外部電極が接続してあ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・ｃｍ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電
極の一部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ＳｉＭ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基板を内部電極を介して
積層しているので、Ｓｉ基板の片面だけに誘電体膜を形
成する場合に比較して、電気容量が複数倍になる。

また、本発明に係るコンデンサの製造方法は、複数のＳ
ｉ基板の表裏面にケイ素酸化物から成る誘電体膜を形成
し、これら誘電体膜が形成されたＳｉ基板相互を、間に
内部電極が介在されるように積層し、各内部電極の一側
端面に絶縁溝を形成し、この絶縁溝内に絶縁部材を充填
し、その前後に、絶縁溝が形成されていない側の各Ｓｉ
基板の側端面にケイ素酸化物から或る誘電体膜を形成し
、絶縁溝が形成されている側の各Ｓｉ基板の一側端面に
、これらを接続する第１外部電極を形成すると共に、絶
縁溝が形成されていない側の各内部電極の一側端面に、
これらを接続する第２外部電極を形成することを特徴と
している。

このような本発明に係るコンデンサの製造方法によれば
、内部電極の一側端部に絶縁溝を設け、この絶縁溝内に
絶縁部材を充填するようにしてあるため、各Ｓｉ基板を
共通の第１外部電極で接続する工程が容易となる。

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断
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の表裏面に形成された
誘電体膜６とを有する。本発明では、このような誘電体
膜６が形成されたＳｉ基板４が内部電極８を介して膜厚
方向に積層して設けられている。

内部電極８は、重ね合わされたＳｉ基板４の誘電体膜６
間に介在されていると共に、積層体の上下端にも位置す
るようになっている。

誘電体膜６間に介在された各内部電極８における一側端
部８には、絶縁溝９が形成してある。各絶縁溝９には絶
縁部材１０が充填してある。絶縁部材１０としては、エ
ポキシ樹脂、マイカ、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂
等が用いられる。絶縁部材１０を絶縁溝９内に充填する
には、流動状の絶縁部材１０を塗布することにより、溝
内に流し込み、乾燥させれば良い。あるいは他の手段に
より絶縁部材１０を溝９内に充填しても良い。

第１図に示す実施例では、絶縁溝９が形成されていない
側のＳｉ基板４の側端面４ａにもケイ素酸化物から成る
誘電体膜６ａが形成してある。この部分の誘電体膜６ａ
は、Ｓｉ基板４と後述する第２取出用電極１６との絶縁
層となる。

絶縁溝９が形成してある側の各Ｓｉ基板４の一側端面４
ｂには、第１外部電極１４が、各Ｓｉ基仮４を電気的に
接続するように、絶縁部材１０の上から形成してある。

また、誘電体膜６ａで被覆してあるＳｉ基板４の側端面
４ａ側の各内部電極８の一側端面８ｂには、第２外部電
極１６が、各内部電極８を電気的に接続するように、誘
電体膜６ａの上から形成してある。本発明では、Ｓｉ基
板４も内部電極として機能する。

誘電体膜６，６ａ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
６，６ａ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〜１０μｍ１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　ｉＯ　２から成るが、ＳｉＯ等を含ん
でも良い。

内部電極８および第１，第２外部電極１４１６としては
、Ａ　ｇ　−，　Ｃ　ｕ　％　Ａ　ｕ　ＳＡ　ＩＩ　％
　Ｐ　ｊ　％Ｐｄ等の電極が用いられ得る。これら内部
電極８および第１．第２外部電極１４．１６を誘電体膜
６の表面および積層体の側面に形成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。電極８の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍであること
が好ましい。また、外部電極１４．１６の厚さは、０．
１μｍ以上であることが好ましい。なお、第２外部電極
１６は、必ずしも積層体の側面全面に設ける必要はなく
、リード線あるいはワイヤーボンディング等により、各
内部電極８の一側端面を直接接続するようにしても良い
。この場合には、絶縁膜となる誘電体膜６ａは必ずしも
必要でない。

８１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も内部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。シリコンウェーハとしては、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、０．１ｍｍ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の製造方法にっいて説明
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、これら基板４における誘電体膜６の表面に、内
部電極８となるペースト状の電極材料を塗布し、これら
を複数枚重ね合わせ、加熱して、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を一体化させる。そ
の後、適当な大きさに切断して第２図に示すような積層
状のブロック１９を準備する。

次に、ブロック１つにおける一方の側面１９ａに、誘電
体！Ｉ６間の内部電極８に沿って絶縁満９を形成する。

絶縁溝９はカッティングソ一等で形成する。絶縁溝９の
幅は、隣接するＳｉ基板４を過度に削らない程度の幅が
好ましい。また、溝９の深さは、絶縁部材１０による絶
縁効果が保持されるように決定される。なお、第２図に
示す例では、内部電極８が誘電体膜６，６間の全面に形
成されていないが、全面に形成するようにしても良い。

次に、このような絶縁溝９内に絶縁部材１０を充填する
。絶縁部材１０を溝９内に充填するための手段としては
、塗布法等が用いられる。

その前後に、ブロック１９を酸化雰囲気で加熱し、各Ｓ
ｉ基板４の側端面４ａにもケイ素酸化物から或る誘電体
膜６ａを形成する。次に、絶縁溝９が形成された側のブ
ロック１つの側端面を研磨してＳｉ基板の側端面表面に
形成された酸化膜を除去し、この側面に金属ペーストを
塗布すること等により第１取出用電極１４を設けると共
に、他の側面に金属ペーストを塗布すること等により第
２取出用電極１６を設ける。

絶縁溝９が形成されていない側のブロック１９の側面に
おける各Ｓｉ基板４の側端面に絶縁膜としての誘電体膜
６ａが形成されていない場合には、第２取出用電極１６
は、金属ペースト等により塗布形成することなく、リー
ド線やワイヤボンディング等により各内部電極８の側端
面８ｂを直接接続することにより形成される。

このようにして第１，第２取出用電極１４，１６をブロ
ック１つの２側面に設けることで、各取出用電極１４．
１６によりそれぞれ各Ｓｉ基仮４および各内部電極８が
共通に接続され、コンデンサ２が完或する。

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、しかも
Ｓｉ基板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。

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電極の一部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基板を内部電極を介して積層しているので、Ｓ
ｉ基板の片面だけに誘電体膜を形成する場合に比較して
、電気容量が複数数倍になる。

また本発明に係るコンデンサの製造方法にヨレば、内部
電極の一側端部に絶縁満を設け、この絶縁溝内に絶縁部
材を充填するようにしてあるため、各Ｓｉ基板を共通の
第１外部電極で接続する工程が容易となる。

また本発明に係るコンデンサの製造方法では、絶縁溝内
に絶縁部材が充填してあり、コンデンサ内に空隙が存在
しないことから、Ｓｉ基板の側端面を研磨する際に、Ｓ
ｉ基板の側端面にチッピング（割れなど）が生じないこ
とになり、生産性が向上する。

［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、厚さ０．５
＋ａｍのＳｉ基板を１０００℃、０２雰囲気中で１８０
分間熱処理して、１０００大のケイ素酸化物から成る誘
電体膜を形成した。次に全面にＡｇペーストを塗布し、
これを４枚重ねて１００℃、３０分で加熱乾燥し、内部
電極を焼き付けて、積層状のブロックを形成した。これ
を、カッティングソーで３關幅に切断した。そして長手
方向の側面における誘電体膜間の貼合わせ面に沿ってカ
ッティングソーで深さ０．３ｍｍの絶縁溝を形成した。

その後、このブロックを１０００℃、０２雰囲気中で２
０分熱処理して両側端面にもケイ素酸化物膜を形成した
。次に、絶縁溝を形成した側面にエボキシ樹脂からなる
絶縁部材を塗布して乾燥した。次に、この側面を、Ｓｉ
の熱酸化膜を除去するように約１μｍの深さで研磨した
。そしてこの側面とこれに対向した側面にＡｇペースト
を塗布し、乾燥させた。さらに、このブロックを長手方
向に直角に切断して、所定大きさのチップを得た。この
ようにするとＳｉの熱酸化膜を除去するための研磨の際
にもＳｉのチッピングは生じず、研磨による不良率はほ
ぼ０になった。

また、このようにして得られたコンデンサの特性をＬＣ
Ｒメータを用いで測定した結果を次に示す。測定周波数
Ｉ　Ｍ　Ｈ　ｚで容量が３ｎＦ，容量の温度係数が８０
℃〜−２０℃で３０ｐｐｍ／℃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断
面図、第３図は従来のセラミックコンデンサの断面図で
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を有し、前記誘電体
   膜が形成されたＳｉ基板が内部電極を介して膜厚方向に
   積層してあり、各内部電極の一側端部には絶縁溝が形成
   してあり、この絶縁溝内には絶縁部材が充填してあり、
   各内部電極における絶縁溝が形成されている側の各Ｓｉ
   基板の一側端面には、第１外部電極が接続してあり、絶
   縁溝が形成されていない側の各内部電極の一側端面には
   、第２外部電極が接続してあるコンデンサ。 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。 ３）複数のＳｉ基板の表裏面にケイ素酸化物から成る誘
   電体膜を形成し、これら誘電体膜が形成されたＳｉ基板
   相互を、間に内部電極が介在されるように積層し、各内
   部電極の一側端面に絶縁溝を形成し、この絶縁溝内に絶
   縁部材を充填し、その前後に、絶縁溝が形成されていな
   い側の各Ｓｉ基板の側端面にケイ素酸化物から成る誘電
   体膜を形成し、絶縁溝が形成されている側の各Ｓｉ基板
   の一側端面に、これらを接続する第１外部電極を形成す
   ると共に、絶縁溝が形成されていない側の各内部電極の
   一側端面に、これらを接続する第２外部電極を形成する
   ことを特徴とするコンデンサの製造方法。