JPH1083934A - コンデンサを具える構成部品 - Google Patents

コンデンサを具える構成部品

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JPH1083934A
JPH1083934A JP9204686A JP20468697A JPH1083934A JP H1083934 A JPH1083934 A JP H1083934A JP 9204686 A JP9204686 A JP 9204686A JP 20468697 A JP20468697 A JP 20468697A JP H1083934 A JPH1083934 A JP H1083934A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きい表面キャパシタンス、薄い厚さおよび
小さい公差を有し、費用効率が良く、表面実装が可能で
あるコンデンサを提供する。 【解決手段】 少なくとも1個のガラスまたはAl2
3 の基板層(1)、少なくとも1個の抗反応層(2)ま
たはレベリング層(2)、少なくとも2個の電極層
(3,5)および少なくとも1個の誘電層(4)を有す
るコンデンサを具える構成物品、特に集積化構造素子ま
たは個別構造素子ならびにこのようなコンデンサにおい
て、ガラス基板(1)の上に抗反応層(2)を、あるい
はAl2 3 基板(1)の上にレベリング層(2)を、
少なくとも1種の特定の物質から設ける。上述の物質の
内の1種またはいくつか種類の物質の組み合わせからな
る抗反応層(2)またはレベリング層(2)は、誘電層
(4)に高キャパシタンス値を与えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも1個の
ガラスまたはAl2 3 の基板層、少なくとも1個の抗
反応層またはレベリング層、少なくとも2個の電極層お
よび少なくとも1個の誘電層を有するコンデンサを具え
る構成部品、特に集積化構造素子または個別構造素子な
らびにこのようなコンデンサに関するものである。ま
た、本発明は、ガラス基板および抗反応層を有するか、
あるいはAl2 3基板およびレベリング層を有するコ
ンデンサを具える上述の構成部品の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】セラミック多層コンデンサは粉末技術に
よって製造するのが普通である。このために、混合酸化
物方法、あるいは水溶液からの沈殿生成のような湿式化
学的方法によって、粉末を製造する。所望の組成を有す
る粉末に結合剤を添加し、処理して例えば箔を形成す
る。形成した箔を電極ペーストで印刷し、次いでこれら
の箔を積み重ねる。結合剤を低温で燃えつくし、材料系
および組成に応じて約1250℃〜1300℃の範囲の
温度でコンデンサを焼結して緻密な製品にする。従来方
法によって製造したセラミックコンデンサは、厚さ約1
0〜15μm の誘電層を有する。粉末技術の進歩によっ
て、厚さ約3〜5μm の誘電層を有するコンデンサを製
造することができるようになった。
【0003】使用される箔およびスクリーン印刷技術の
ため、また箔の積み重ねが70〜100層に及ぶことが
あるため、それぞれ1×0.5mm2 および0.5×0.
25mm2 に相当するコンデンサ寸法0402および02
01の場合には、外部寸法を小型にするために技術的に
極めて多くの費用がかかる。従来方法によっては製造し
たコンデンサは、代表的な例においては、約150〜2
50μm の漏洩路を示す。従って0402または020
1の横方向寸法を有するコンデンサは、狭い活性コンデ
ンサ表面を有しているにずきない。
【0004】ドイツ国特許(DE)第3414808号
(A1)「比較的安価で品質の良い薄膜コンデンサを製
造する方法およびこの方法によって製造したコンデンサ
(Verfahren zur Herstellung eines Preiswerten Dunn
filmkondensators und danach hergestellter Kondensa
tors) 」には、基板、好ましくはガラス板に、約3%の
リンを含有するリン富化二酸化ケイ素基材層を設けるこ
とが開示されている。前記リン富化二酸化ケイ素層に電
極を形成するように構成(structure)される導電材料、
好ましくはアルミニウムまたはニッケルの層を設ける。
次いで、このような処理を行なった基板を、誘電率K=
3.97、厚さ1.155μm の二酸化ケイ素層で被覆
する。ドイツ国特許(DE)第3414808号(A
1)には、次いで、表面キャパシタンスの極めて小さい
薄膜コンデンサについて記載されている。基板にはガラ
スを使用し、電極材料にはアルミニウムを使用してい
る。これらの条件下に、誘電層として上述のSiO2
のような簡単な酸化物層を使用することができる。これ
らの層は極めて小さい誘電率Kを有し、従って極めて小
さい表面キャパシタンスを生じる。これらの誘電層を使
用した場合には、100〜500pFを有するコンデン
サを製造することができるにすぎない。大きいキャパシ
タンスを得るには、K>50の誘電材料を薄い層として
基板の上に堆積させる必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高い表面キャパシタンス、薄い厚さおよび小さい公
差を有し、費用効率が良く、表面実装が可能であるコン
デンサを製造することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ガラ
ス基板を有するコンデンサを具える構成部品において、
抗反応層に用いる材料が、TiO2 ,ZrO2 ,HfO
2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,BaTiO3 ,Ba
Zrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1),PbZr
x Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1),Ta2 5
Nb2 5 ,MgO,BeO,Al2 3 ,MgAl2
4 ,ZrTiO4 ,BaF2 ,TiB 2 ,MgF2
2 3 ,Sc2 3 ,La2 3 およびPr2 3
ようなLn2 3 (ただし、Lnはランタニドを示す)
からなる群から選択した少なくとも1種の物質であるこ
とを特徴とすることにより、上述の目的を達成する。特
に、費用を低減するために、ガラス基板を石英ガラス
(SiO2 )の代りにケイ酸塩ガラスから作ることがで
きる。小さい寸法で大きいキャパシタンスを得るには、
誘電率K>10の誘電材料を使用する必要があり、この
誘電材料から薄膜法によって充分に大きいキャパシタン
スを有する薄い誘電層を製造することができる。
【0007】これらの材料を費用効率の良いガラス基板
の上に使用できるようにするには、誘電材料とガラス基
板との反応を防止する抗反応層を設ける必要がある。さ
らに、前記抗反応層は、ガラス基板と誘電層との熱膨脹
係数の差に起因する亀裂の生成を防止する。ガラス基板
に上述の物質の1種または数種の組み合わせからなる抗
反応層を設けた場合には、充分に大きいキャパシタンス
を達成することができる誘電層を前記抗反応層に設ける
ことかできる。適当な抗反応層堆積方法では、Ti/P
t層のような複合体層を設け、次いで反応性イオンエッ
チングによってPtを構成(structure)し、その後酸素
雰囲気中でTiを酸化してTiO2 を生成する。
【0008】本発明の好適例においては、電極層に用い
る材料は、Ti/Pt,Ta/Pt,Ti/Pd/P
t,Ir,IrOx ,IrO2 /Ir,ZrO2 /P
t,Ti/Cu,Ti/Ni,Ti/NiAl,Ti/
(Ni,Al,Cr),Ti/(Ni,Al,Fe),
Ti/(Ni,Fe,Cr),Ti/(Ni,Al,C
r,Fe),Ti/(Ni,Fe,Cr,Si),Ti
/(Co,Ni,Fe,Cr),Ptx Al1-x /P
t,Pt/IrO2 ,TiO2 /Pt、導電性酸化物、
少なくとも1種の導電性酸化物と貴金属とのハイブリッ
ド、および少なくとも1種の貴金属と卑金属とのハイブ
リッドからなる群から選択した少なくとも1種の物質で
ある。電極材料には貴金属層または卑金属層を使用し、
例えば、リソグラフィー法と湿式エッチング工程または
乾式エッチング工程とを組み合わせることにより、これ
らの層を、電極を形成するように構成(structure)す
る。導電性酸化物には、例えば、RuOx ,SrRuO
3 、または他の化合物を使用することができる。導電性
酸化物と貴金属とのハイブリッド組み合わせには、例え
ば、RuOx /Ptのような組み合わせを使用すること
ができる。特に、貴金属と卑金属とのハイブリッド電極
としては、組み合わせTi/Cu/Pt,Ti/Ni/
PtおよびTi/(Ni,Cr,Al,Fe)/Ptな
らびに同様な化合物を使用するのが適当である。
【0009】本発明の構成部品の他の有利な例において
は、誘電層として厚さ10nm〜2μm の強誘電材料層を
使用する。抗反応層は、損率の小さい薄い強誘電性誘電
層を費用効率の良い方法で基板に被着させることができ
るようにするので、薄膜技術によって容量の大きいキャ
パシタンスを有するコンデンサを製造することができ
る。このコンデンサは表面実装可能(SMD)であり、
極めて正確に製造することができる。厚さ10nm〜2μ
m の薄層には、下記の誘電材料を使用するのが好まし
い:
【0010】PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0
〜1)、過剰量の鉛を含有するもの、あるいは含有しな
いもの 被ドープPbZrx Ti1-x 3 、例えば、Nbをドー
プしたもの
【化1】 過剰量の鉛を含有するもの、あるいは含有しないもの
【化2】 過剰量の鉛を含有するもの、あるいは含有しないもの (Pb,Ca)TiO3 BaTiO3 、ドーパントを含有するもの、あるいは含
有しないもの CeをドープしたBaTiO3 Nbおよび/またはCoをドープしたBaTiO3 BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1) Ba1-x Srx TiO3 (ただし、x=0〜1) 被ドープSrTiO3 、例えば、La,Nb,Fe,M
nをドープしたもの SrZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1)、Mn
ドーパントを含有するもの、あるいは含有しないもの
【0011】CaOx ZnOy ( Nb2 5)2 (ただ
し、x=0.01〜0.05;y=0.43〜0.55;z=0.44〜0.5
2) (BaTiO3)0.18-0.27 +(Nd2 3)0.316-0.355
+(TiO2)0.276-0.35 5 +(Bi2 3)0.025-0.081
+ZnO Nb,Y,La,Pr,NiをドープしたMgO−Ti
2 −CaO−Al2 3 −SiO2 Al2 3 Ba2 Ti9 20 Nb2 5 TiO2 CaTiO3 CaTiO3 +CaTiSiO5 (Sr,Ca)(Ti,Zr)O3 (Sr,Ca,M)(Ti,Zr)O3 ,M=Mgまた
はZn (Sr,Ca,Mg,Zn)(Ti,Zr,Si)O3 (Sr,Ca,Cu,Mn,Pb)TiO3 +Bi2
3
【0012】BaO−SrO−CaO−Nd2 3 −G
2 3 −Nb2 5-TiO2 SiO2 ,MnO2 ,PbOが添加されている(Bi2
3)x (Nb2 5)1-x Nb2 5 ,CoO,MnO2 ,CeO2 ,ZnOをド
ープしたBaTiO3 MnO,MgOおよび希土類酸化物が添加されている
(BaTiO3 +CaZrO3 ) (Ba,Ca)TiO3 +Nb2 5 ,Co2 3 ,M
nO2 Zr(Ti,Sn)O4 BaO−PbO−Nd2 3 −Pr2 3 −Bi2 3
−TiO2 Ba(Zn,Ta)O3 Ta2 5 CaZrO3 (Ba,Nd)(Ti,Zr)O3 +Ceドーパント (Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr)O3 +Li2 O,
SiO2'2 3
【0013】PbO−Nb2 3 −ZrO2 −SnO2
−TiO2 〔Pb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 x −〔PbTi
3 1-x (ただし、x=0〜1)、過剰量の鉛を含有
するもの、および含有しないもの、ドーパントを含有す
るもの、および含有しないもの (Pb,Ba,Sr)(Mg1/3 Nb2/3)x Tiy (Z
1/3 Nb2/3)1-x-y 3 i)Pb(Mg1/2 1/2)O3 ii) Pb(Fe1/2 Nb1/2)O3 iii)Pb(Fe2/3 1/3)O3 iv) Pb(Ni1/3 Nb2/3)O3 v)Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3 化合物i)〜v)とPbTiO3 およびPb(Mg1/3
Nb2/3)O3 との組み合わせ Pb(Sc1/2 Ta1/2)O3
【0014】あるいは、数個の個別の前記化合物層から
なる層構造、例えば、チタン含有量の大きいPZT層の
上にPLZT層が設けられている層構造を使用すること
ができ、これにより特に層の電気特性が改善される。
【0015】また、本発明においては、Al2 3 基板
層を有するコンデンサを具える構成部品において、レベ
リング層の材料として、TiO2 ,ZrO2 ,HfO
2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,CaZrO3 ,Ba
TiO3 ,BaZrx Ti1-x3 (ただし、x=0〜
1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
1),Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,BeO,Al
2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF2 ,M
gF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3 およびPr
2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnはランタニド
を示す)からなる群から選択した少なくとも1種の物質
が添加されているかあるいは添加されていない非結晶性
ガラスが使用されていることを特徴とすることによっ
て、本発明の目的を達成する。ガラス基板および抗反応
層を有する本発明のコンデンサと同様に、この場合に
も、誘電率K>10の誘電材料を使用して小さい寸法で
大きいキャパシタンスを得ることができる。これらの材
料を費用効率の良いAl2 3 基板の上に使用するに
は、レベリング層を設ける必要があり、これは、誘電層
とAl23 との反応のほか大きな表面粗さに起因する
コンデンサの短絡を防止する必要があるからである。さ
らに、膨脹係数の差に起因する誘電層における亀裂の発
生が回避される。
【0016】Al2 3 基板に上述の物質の1種または
数種の組み合わせからなるレベリング層を設ける場合に
は、充分に大きいキャパシタンスを達成することができ
る誘電層を前記レベリング層に設けることができる。表
面粗さの著しく大きい基板、例えば、厚膜状Al2 3
基板の場合には、設けられたレベリング層は数ミクロン
の厚さを有する。このレベリング層は、例えば、鉛ケイ
酸塩ガラス層とすることができ、あるいは温度安定性を
増大するためにTiO2 ,ZrO2 またはPbTiO3
あるいは上述の添加物質のいずれかを富化したガラス層
とすることができる。厚さ数ミクロンの層を堆積させる
方法として、例えば、スクリーン印刷法のような厚膜法
を使用することができる。
【0017】Al2 3 基板を有する本発明のコンデン
サの好適例においては、電極層の材料は、Ti/Pt,
Ta/Pt,Ti/Pd/Pt,Ir,IrOx ,Ir
2/Ir,ZrO2 /Pt,Ti/Cu,Ti/N
i,Ti/NiAl,Ti/(Ni,Al,Cr),T
i/(Ni,Al,Fe),Ti/(Ni,Fe,C
r),Ti/(Ni,Al,Cr,Fe),Ti/(N
i,Fe,Cr,Si),Ti/(Co,Ni,Fe,
Cr),Ptx Al1-x /Pt,Pt/IrO2 ,Ti
2 /Pt,導電性酸化物、少なくとも1種の導電性酸
化物と貴金属とのハイブリッド、および少なくとも1種
の貴金属と卑金属とのハイブリッドからなる群から選択
した少なくとも1種の物質である。導電性酸化物には、
例えば、化合物RuOx ,SrRuO3 または他の化合
物を使用することができる。導電性酸化物と貴金属との
ハイブリッド組み合わせには、例えば、RuOx /Pt
のような組み合わせを使用することができる。特に、貴
金属と卑金属とのハイブリッド電極としては、組み合わ
せTi/Cu/Pt,Ti/Ni/PtおよびTi/
(Ni,Cr,Al,Fe)/Ptならびに類似の化合
物を使用することができる。
【0018】本発明のコンデンサの他の有利な例におい
ては、誘電層は厚さ10nm〜2μmの1個の強誘電材料
層である。この場合にも、レベリング層を使用して損率
の小さい薄い強誘電性誘電層を費用効率の良い基板に被
着させることができ、この誘電層は、薄膜技術によって
容量の大きいキャパシタンスを有するコンデンサの製造
を可能にし、このコンデンサは表面実装可能(SMD)
であり、高い精度で製造することができる。誘電材料に
は、上述の物質を使用するのが好ましく、上述の物質を
ガラス基板に10nm〜2μm の層厚で被着させる。
【0019】しかし、厚膜技術によって製造される本発
明のコンデンサの他の例においては、電極層の材料は、
Agx Pt1-x (ただし、x=0〜1),Agx Pd
1-x (ただし、x=0〜1),Ag,Cu,Niおよび
これらの金属の粉末に少量の接着性ガラスが添加されて
いるものからなる群から選択したペースト形態の少なく
とも1種の金属粉末である。
【0020】Al2 3 基板上における薄膜技術につい
ての例のほか、また、厚さ2μm 〜20μm の強誘電材
料層を誘電層として使用するのが有利である。約2μm
〜20μm の層厚とするには、誘電材料として、粉末状
の下記の成分を含有するペーストを使用するのが好まし
い。
【0021】PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0
〜1)、過剰量の鉛(例えば、PbWO3 )を含有する
もの、あるいは含有しないもの 被ドープPbZrx Ti1-x 3 ,液相
【化3】
【化4】 (Pb,Ca)TiO3 BaTiO3 , CeをドープしたBaTiO3 BaTiO3 ,Nbおよび/またはCoドーパントを含
有するもの、あるいは含有しないもの BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1) Ba1-x Srx TiO3 (ただし、x=0〜1) 被ドープSrTiO3 、例えば、La,Nb,Fe,M
nをドープしたもの SrZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜1)、Mn
ドーパントを含有するもの、あるいは含有しないもの
【0022】CaOx ZnOy (Nb2 5)2 (ただ
し、x=0.01〜0.05;y=0.43〜0.55;z=0.44〜0.5
2) (BaTiO3)0.18-0.27 +(Nd2 3)0.316-0.355
+(TiO2)0.276-0. 355 +(Bi2 3 )0.025-0.081
+ZnO CaTiO3 +CaTiSiO5 (Sr,Ca)(Ti,Zr)O3 (Sr,Ca,M)(Ti,Zr)O3 ,M=Mgまた
はZn (Sr,Ca,Mg,Zn)(Ti,Zr,Si)O3 (Sr,Ca,Cu,Mn,Pb)TiO3 +Bi2
3
【0023】BaO−SrO−CaO−Nd2 3 −G
2 3 −Nb2 5 −TiO2 SiO2 ,MnO2 ,PbOが添加されている(Bi2
3 ) x (Nb2 5) 1-x Nb2 5 ,CoO,MnO2 ,CeO2 ,ZnOをド
ープしたBaTiO3 MnO,MgOおよび希土類酸化物が添加されているB
aTiO3 +CaZrO3 (Ba,Ca)TiO3 +Nb2 5 ,Co2 3 ,M
2 Nb,Y,La,Pr,NiをドープしたMgO−Ti
2 −CaO−Al23 −SiO2 Ba2 Ti9 20 Zr(Ti,Sn)O4 BaO−PbO−Nd2 3 −Pr2 3 −Bi2 3
−TiO2 Ba(Zn,Ta)O3 CaZrO3 (Ba,Nd)(Ti,Zr)O3 +Ceドーパント (Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr)O3 +Li2 O,
SiO2 ,B2 3
【0024】PbO−Nb2 3 −ZrO2 −SnO2
−TiO2 [Pb(Mg1/3 Nb2/3 3 x −[PbTiO3
1-x (ただし、x=0〜1)、液相 (Pb,Ba,Sr)(Mg1/3 Nb2/3 x Ti
y (Zn1/3 Nb2/3 1- x-y 3 i)Pb(Mg1/2 1/2 )O3 ii) Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 iii) Pb(Fe2/3 1/3 )O3 iv) Pb(Ni1/3 Nb2/3 )O3 v)Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 化合物i)〜v)とPbTiO3 およびPb(Mg1/3
Nb2/3 )O3 との組み合わせ、液相、 Pb(Sc1/2 Ta1/2 )O3 PbWO3 を含有する[Pb(Mg1/3 Nb2/3
3 x −[PbTiO31-x (ただし、x=0〜
1)、液相
【0025】さらに、特に適当なペーストは、粉末状の
上述の成分を含有するもの、および処理温度を低下する
ためにゲル状のガラスまたは無機結合剤を混合したもの
である。
【0026】本発明の構成部品の実施形態においては、
少なくとも1種の有機物質または無機物質の保護層を設
けるのが有利である。保護層、例えば、機械的応力に対
する保護を提供する特に適当な保護層は、重合体の保護
層または無機物質の保護層またはこれらの組み合わせ、
例えば、SiO2 +ポリアミドである。あるいは、コン
デンサを具える構成部品を、無機物質または重合体の保
護層に他の基板、例えば、ガラス基板が接着されている
ように、構成することができる。
【0027】さらに、少なくとも2個の端部接点を設け
るのが好ましい。端部接点の位置で、本発明の構成部品
を外部の構成部品に電気的に接続することができる。用
途に応じて、構成の異なる端部接点を使用するのが有利
であることがある。従って、5個の面が接触する従来の
端部接点のほかに、特定の用途または特定の構成部品実
装方法に一層適した他の例も使用することができる。例
えば、次の端部接点を使用することができる: a)5個より少ない接触面を有するSMD端部接点、 b)U字形接点を形成する3個の面からなる端部接点、 c)L字形接点を形成する2個の面から成る端部接点、 d)5個以下の接触面を有し、上側および下側の両電極
層と上方から接触しているSMD端部接点。
【0028】さらに、本発明においては、 − 少なくとも1個のガラス基板層を使用できるように
する工程、 − 前記基板層に少なくとも1個の抗反応層を被着させ
る工程、 − 前記抗反応層に少なくとも1個の第1電極層を被着
させる工程、 −前記第1電極層を、少なくとも1個の第1電極を形成
するように構成する工程、 − 前記第1電極の上に少なくとも1個の誘電層を設け
る工程、 − 前記誘電層の上に少なくとも1個の第2電極層を設
ける工程、および − 前記第2電極層を、少なくとも1個の第2電極を形
成するように構成する工程 を有する、コンデンサを具える構成部品を製造する方法
において、前記抗反応層に用いる材料が、TiO2 ,Z
rO2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3,Ba
TiO3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
1)、PbZrxTi1-x 3 (ただし、x=0〜
1)、Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,BeO,Al
2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF2 ,T
iB2 ,MgF 2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
およびPr2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnは
ランタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも
1種の物質であることを特徴とすることによって、本発
明の目的を達成する。
【0029】誘電層を製造するには、特に次の堆積方法
を使用するのが適当である:スパッタリング法、電子ビ
ーム蒸着法、レーザアブレーション(ablation) 法、化
学的気相堆積法または湿式化学的方法、例えば、ゾル−
ゲル法。抗反応層を製造するには、次の堆積方法を使用
するのが有利である:湿式化学的方法、例えば、遠心
法、浸漬被覆法、吹付け法あるいはスパッタリング法、
化学的気相堆積法またはレーザーアブレーション法。
【0030】本発明においては、 − 少なくとも1個のAl2 3 基板層を使用できるよ
うにする工程、 − 前記基板層に少なくとも1個のレベリング層を被着
させる工程、 − 前記レベリング層に少なくとも1個の第1電極層を
被着させる工程、 − 前記第1電極層を、少なくとも1個の第1電極を形
成するように構成する工程、 − 前記第1電極の上に少なくとも1個の誘電層を設け
る工程、 − 前記誘電層の上に少なくとも1個の第2電極層を設
ける工程、 − 前記第2電極層を、少なくとも1個の第2電極を形
成するように構成する工程 を有する、コンデンサを具える構成部品を製造する方法
において、前記レベリング層の材料としてTiO2 ,Z
rO2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3,Ba
TiO3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
1)、PbZrxTi1-x 3 (ただし、x=0〜
1)、Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,BeO,Al
2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF2 ,T
iB2 ,MgF 2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
およびPr2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnは
ランタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも
1種の物質が添加されているかあるいは添加されていな
い非結晶性ガラスを使用することを特徴とすることによ
って、本発明の目的を達成する。
【0031】この場合に、誘電層を製造するのに用いる
堆積方法としては、印刷法、例えば、スクリーン印刷
法、フレキソ印刷法、遠心法、浸漬被覆法、ドクターブ
レード被覆法またはカーテン被覆法が好ましい。レベリ
ング層は、印刷法、例えば、スクリーン印刷法、フレキ
ソ印刷法、遠心法、浸漬被覆法、ドクターブレード被覆
法またはカーテン被覆法のような方法により堆積させる
のが好ましい。
【0032】これらの生成物は消費者に使用される多量
生産製品であるので、費用効率の極めて良い制御方法を
使用する必要がある。キャパシタンスの値K>10であ
る薄い誘電層を堆積させる費用効率の極めて良い方法の
一例は、湿式化学的薄膜法、例えば、ゾル−ゲル法であ
る。この方法は、例えば、400〜700℃の温度にお
いてPbZrx Ti1-x 3 層をセラミック層の形態で
生成することができる。
【0033】これらの処理温度は、緻密なセラミックP
bZrx Ti1-x 3 焼結体の製造に用いられる対応す
る温度より500〜600℃低い。これらの方法、例え
ば湿式化学的方法を使用することにより、低温において
10nm以下の厚さの層を堆積させることができる。こ
のような低い温度はガラス基板またはAl2 3 基板の
ような費用効率の良い基板の上に極めて薄い層を生成す
るのに必要である。極めて薄いコンデンサを製造するに
は、厚さ約200〜500μmの薄い基板を使用する。
【0034】
【発明の実施の形態】本発明の上述の面及び他の面は以
下に説明する具体例から明らかであり、本発明のこれら
の面を具体例について説明する。以下に、本発明を図面
を参照して例について説明する。しかし当業者にとって
本発明の範囲内において多くの変更が可能である。図1
に示す構成部品において、符号1は基板層、例えば、ガ
ラスまたはAl23 の基板層を示し、符号2は抗反応
層またはレベリング層を示し、符号3は第1電極を示
し、符号4は誘電層を示し、符号5は第2電極を示し、
符号6は保護層を示し、符号7は2個の端部接点を示
し、これらの接点はそれぞれ構成部品の両端に設けられ
ている。構成部品の5個の面と接触する従来の端部接点
のほかに、他の例も可能である。
【0035】
【実施例】
実施例1 ガラス基板1(コーニング7059、商品名)の上にス
パッタリングによって薄いTi層2を設け、その後この
層を酸化した。次いで、Ti/Pt層3をスパッタリン
グによって設けた。この電極層は機械的マスクを介して
スパッタリングすることにより構成した。この基板の上
にPbZr0.35Ti0.653 層4を設けた。このPbZ
0.35Ti0.653 層4は、酢酸鉛三水和物を60gの
エチルグリコールモノメチルエーテルに溶解した溶液を
使用して堆積させた。この溶液には、8.62gのチタ
ン−テトラ−n−ブチレートおよび7.51gのジルコ
ニウム−テトラ−n−ブチレートを添加した。この溶液
を、0.2μmの細孔の大きさを有する酢酸セルロース
フィルタに通した。
【0036】PZT層4を堆積させるために、上述のよ
うにして構成したPt電極3を有するガラス基板1を使
用した。この基板に約1m1のPb−Ti−Zr溶液を
被着させ、この溶液を2500rpmの遠心処理によっ
て被膜にした。この被膜を酸素雰囲気中で100℃/秒
の速度で550℃に加熱し、次いでこの温度で焼結し
た。この処理を数回繰り返して、厚さ約0.3〜1μm
の層を形成した。第2Pt電極5を、機械的マスクを介
してスパッタリングによってこのPZT層4の上に設け
た。厚さ0.5μmのSiO2 層および有機保護層6を
堆積させた後に、基板を細条に分割し、次いで端部接点
7を設けた。
【0037】実施例2 ガラス基板1(スコットAF45、商品名)の上にスパ
ッタリングによって薄いTi層2を設け、その後この層
を熱酸化した。次いで、Ti/Pt層をスパッタリング
によって設けた。この電極は反応性イオンエッチングに
よって構成した。この基板の上にPbZr0.35Ti0.65
3 層4を設けた。このPbZr0.35Ti0.653 層4
は、酢酸鉛三水和物を60gのエチレングリコールモノ
メチルエーテルに溶解した溶液を使用して堆積させた。
この溶液には、8.62gのチタン−テトラ−n−ブチ
レートおよび7.51gのジルコニウム−テトラ−n−
ブチレートを添加した。この溶液を、0.2μmの細孔
の大きさを有する酢酸セルロースフィルタに通した。
【0038】PZT層4を堆積させるために、上述のよ
うにして構成したPt電極3を有するガラス基板1を使
用した。この基板に約1m1のPb−Ti−Zr溶液を
被着させ、この溶液を2500rpmの遠心処理によっ
て被膜にした。この被膜を酸素雰囲気中で100℃/秒
の速度で550℃に加熱し、次いでこの温度で焼結し
た。この処理を数回繰り返して、厚さ約0.2〜1μm
の層を形成した。このPZT層4の上に第2Pt電極5
をスパッタリングによって設け、次いで反応性イオンエ
ッチングによって構成した。実施例1に記載したと同様
にして、コンデンサ構成部品を形成するのに必要な以後
の処理工程を行った。
【0039】実施例3 実施例2に記載した同様にして、ガラス基板1(コーニ
ング1737、商品名)の上にスパッタリングによって
薄いTi層2およびTi/Pt層3を設け、次いで構成
(structure)した。この基板の上に、酢酸鉛三水和物を
60gのエチレングリコールモノメチルエーテルに溶解
した溶液を使用して、PbZr0.35Ti 0.653 層4を
堆積させた。この溶液には、8.62gのチタン−テト
ラ−n−ブチレートおよび7.51gのジルコニウム−
テトラ−n−ブチレートを添加した。この溶液を、0.
2μmの細孔の大きさを有する酢酸セルロースフィルタ
に通した。
【0040】PZT層4を堆積させるために、上述のよ
うにして構成したPt電極3を有するガラス基板1を使
用した。この基板に約1m1のPb−Ti−Zr溶液を
被着させ、この溶液を2500rpmの遠心処理によっ
て被膜にした。この被膜を酸素雰囲気中で300℃/秒
の速度で600℃に加熱し、次いでこの温度で焼結し
た。
【0041】この被膜の上に組成物:PbZr0.53Ti
0.473 の第2層を設けた。このために、酢酸鉛をメト
キシエタノールに溶解した。このメトキシエタノールに
は、4.204gのチタン−テトラ−n−ブチレートお
よび5.076gのジルコニウム−テトラ−n−ブチレ
ートを溶解した。このチタンおよびジルコニウムを含有
する溶液を酢酸鉛溶液にかきまぜながら添加した。さら
に、水と濃HNO3 とメトキシエタノールとから加水分
解用溶液を作った。この加水分解用溶液を、鉛、チタン
およびジルコニウムを含有する溶液に添加した。
【0042】上述の被覆基板に約1mlのこのPb−T
i−Zr溶液を被着させ、この溶液を2500rpmの
遠心処理によって被膜にした。この被膜を酸素雰囲気中
で300℃/秒の速度で600℃に加熱し、次いでこの
温度で焼結した。この処理を数回繰り返した。最後の被
覆処理では、650℃の加熱温度を使用した。このPZ
T層4の上に第2Pt電極5をスパッタリングによって
設け、次いで反応性イオンエッチングによって構成(st
ructure)した。実施例1に記載したと同様にして、コン
デンサ構成部品を形成するのに必要な以後の処理を行っ
た。
【0043】実施例4 ガラス基板1(実施例1,2または3に記載したガラス
基板に相当する)の上に10nmのTiおよび140n
mのPtを含有する薄いTi/Pt層2,3をスパッタ
リングによって設けた。連続するPt電極3を反応性イ
オンエッチングによって構成した。次いで、連続するT
i層を酸素流中で450℃において熱処理して前記Ti
層を緻密なTiO2 層2に転化することにより、基板1
の上にTiO2 からなる抗反応層2を形成した。この基
板の上に、PbZr0.35Ti0.653 層およびLaをド
ープしたPbZr0.53Ti0.473 層4を設けた。Pb
−La−Ti−Zr溶液の調製は実施例1,2または3
に記載した溶液の調製と同様にして行った。
【0044】上述のようにして抗反応層2で被覆したガ
ラス基板1を使用してPb−Ti−Zr層およびPb−
La−Zr−Ti層4を堆積させた。この層構造の堆積
は実施例3に記載したと同様にして行った。このPZT
層4の上にPt層をスパッタリングによって設けた。上
側電極5を反応性イオンエッチングによって構成(stric
ture) した。次いで、0.5μmのSiO2 からなる保
護層6を化学的堆積法によって被着させ、この層を構成
した。このSiO2 層にポリイミドの形態の厚さ10μ
mのポリマー層を設け、次いでこの層を構成した。この
ガラス基板を細条に分割した。NiCr端部接点7をス
パッタリングによって設け、NiPbSn端部接点7を
電気めっき浴中で成長させた。
【0045】実施例5 ガラス基板1(スコットAF45)の底面に印刷法で端
部接点を設けた。次いで、このガラス基板に、抗反応層
2として作用する薄いZrO2 層を遠心法によっで被着
させた。リフトオフ(lift-off) 法によって、この抗反
応層2の上に、10nmのTiおよび140nmのPt
を含有する構成された薄いTi/Pt層2,3を設け
た。この基板に、PbZr0.35Ti0.653 層とLaを
ドープしたPbZr0.53Ti0.473 層とからなる層構
造4を被着させた。
【0046】この被覆処理は実施例4に記載したと同様
にして行った。コンデンサを製造するために、PLZT
層4の上にPt層5を設けた。この上側電極5をリフト
オフ法によって構成した。次いで、0.5μmのSi3
4 からなる保護層6をPECVD法によって堆積させ
た。このSi3 4 層を構成した後に、厚さ約10μm
のポリイミド層を設け、この層を構成した。細条に分割
した後に、スパッタリングによってNiCr端部接点7
を設けた。個々の生成物に完全に分割した後に、NiP
bSn端部接点7を電気めっき浴中で成長させた。
【0047】実施例6 Al2 3 基板1(厚膜状)の下面に印刷法によって端
部接点を設けた。次いで、レベリング層2として作用す
るケイ酸鉛層を追加の印刷処理によって設けた。このた
めに、ケイ酸鉛粉末をイソプロパノール中に分散させ
た。粗粒を沈降法によって除去した。このようにして形
成したスラリをドクターブレード被覆法によってAl2
3 基板1に被着させた。この基板を乾燥し、次いで9
00℃において焼結した。リフトオフ法を使用して、こ
の平坦になった基板1,2の上に、10nmのTiと1
40nmのPtとからなる薄いTi/Pt層2,3をス
パッタリングによって設け、次いで構成した。
【0048】この基板の上に、LaをドープしたPbZ
0.53Ti0.473 層4を設けた。被覆処理を実施例4
に記載したと同様にして行った。コンデンサを製造する
ために、PLZT層4の上にPt層5を設けた。この上
側電極5を印刷法およびリフトオフ法によって構成し
た。次いで、低い焼結温度を有し、保護層6として作用
するガラス層を印刷法によって設けた。細条に分割した
後に、スパッタリングによってNiCr端部接点を設け
た。個々の生成物に完全に分割した後に、NiPbSn
端部接点7を電気めっき浴中で成長させた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンデンサを具える構成部品の一例の
構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基板層(ガラス基板、Al2 3 基板) 2 抗反応層またはレベリング層(Ti層、TiO
2 層) 3 第1電極(第1電極層、Ti/Pt層、Pt電極) 4 誘電層(PbZr0.35Ti0.653 層、PbZr
0.35Ti0.653 層とLaをドープしたPbZr0.53
0.473 とからなる層構造、PZT層、PLZT層、
Pb−Ti−Zr層およびPb−La−Zr−Ti層) 5 第2電極(第2電極層、Pt電極) 6 保護層 7 端部接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング ブランド ドイツ連邦共和国 52072 アーヘン シ ュロスパルクシュトラーセ 43 (72)発明者 ヴィルヘルム ヘルマン ドイツ連邦共和国 52159 レトゲン ミ ューレンシュトラーセ 1 (72)発明者 マティーウ ヨゼフ エマニュエル ウレ ネルス ベルギー国 3960 ブリー オピターキー ゼル 208 (72)発明者 ヘイスベルタス アー セー エム スピ ーリンフス オランダ国 5283 エムイェー ボックス テル デ ヴルマン 4 (72)発明者 ヘンドリクス ヤコブス ヨハネス マリ ア ファン ハレン オランダ国 5672 ヴェーセー ヌエネン バリサッカー 10

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】− 少なくとも1個のガラス基板層
    (1)、 − 少なくとも1個の抗反応層(2)、 − 少なくとも2個の電極層(3,5)および − 少なくとも1個の誘電層(4)を有するコンデンサ
    を具える構成部品において、 前記抗反応層(2)に用いる材料が、TiO2 ,ZrO
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,BaTi
    3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),Ta2 5 ,Nb 2 5 ,MgO,BeO,Al
    2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF 2 ,T
    iB2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    およびPr2 3のようなLn2 3 (ただし、Lnは
    ランタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも
    1種の物質であることを特徴とするコンデンサを具える
    構成部品。
  2. 【請求項2】 前記電極層(3,5)に用いる材料が、
    Ti/Pt,Ta/Pt,Ti/Pd/Pt,Ir,I
    rOx ,IrO2 /Ir,ZrO2 /Pt,Ti/C
    u,Ti/Ni,Ti/NiAl,Ti/(Ni,A
    l,Cr),Ti/(Ni,Al,Fe),Ti/(N
    i,Fe,Cr),Ti/(Ni,Al,Cr,F
    e),Ti/(Ni,Fe,Cr,Si),Ti/(C
    o,Ni,Fe,Cr),Ptx Al1-x /Pt,Pt
    /IrO2 ,TiO2 /Pt,導電性酸化物、少なくと
    も1種の導電性酸化物と貴金属とのハイブリッド、およ
    び少なくとも1種の貴金属と卑金属とのハイブリッドか
    らなる群から選択した少なくとも1種の物質であること
    を特徴とする請求項1記載の構成部品。
  3. 【請求項3】 前記誘電層(4)として、厚さ10nm〜
    2μm の強誘電材料層を使用することを特徴とする請求
    項1または2記載の構成部品。
  4. 【請求項4】− 少なくとも1個のAl2 3 基板層
    (1)、 − 少なくとも1個のレベリング層(2)、 − 少なくとも2個の電極層(3,5)および − 少なくとも1個の誘電層(4)を有するコンデンサ
    を具える構成部品において、 前記レベリング層(2)の材料として、TiO2 ,Zr
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,CaZ
    rO3 ,BaTiO3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただ
    し、x=0〜1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、
    x=0〜1),Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,Be
    O,Al2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,Ba
    2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    よびPr 2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnはラ
    ンタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも1
    種の物質が添加されているかあるいは添加されていない
    非結晶性ガラスが使用されていることを特徴とするコン
    デンサを具える構成部品。
  5. 【請求項5】 前記電極層(3,5)に用いる材料が、
    Ti/Pt,Ta/Pt,Ti/Pd/Pt,Ir,I
    rOx ,IrO2 /Ir,ZrO2 /Pt,Ti/C
    u,Ti/Ni,Ti/NiAl,Ti/(Ni,A
    l,Cr),Ti/(Ni,Al,Fe),Ti/(N
    i,Fe,Cr),Ti/(Ni,Al,Cr,F
    e),Ti/(Ni,Fe,Cr,Si),Ti/(C
    o,Ni,Fe,Cr),Ptx Al1-x /Pt,Pt
    /IrO2 ,TiO2 /Pt、導電性酸化物、少なくと
    も1種の導電性酸化物と貴金属とのハイブリッド、およ
    び少なくとも1種の貴金属と卑金属とのハイブリッドか
    らなる群から選択した少なくとも1種の物質であること
    を特徴とする請求項4記載の構成部品。
  6. 【請求項6】 前記誘電層(4)として、厚さ10nm〜
    2μm の強誘電材料層が使用されていることを特徴とす
    る請求項4または5記載の構成部品。
  7. 【請求項7】 前記電極層(3,5)に用いる材料が、
    Agx Pt1-x (ただし、x=0〜1),Agx Pd
    1-x (ただし、x=0〜1),Ag,Cu,Niおよび
    これらの金属の粉末に少量の接着性ガラスが添加されて
    いるものからなる群から選択したペースト形態の少なく
    とも1種の金属粉末であることを特徴とする請求項4記
    載の構成部品。
  8. 【請求項8】 前記誘電層(4)として、厚さ10nm〜
    2μm の強誘電材料層が使用されていることを特徴とす
    る請求項4または7記載の構成部品。
  9. 【請求項9】 少なくとも1個の有機または無機の保護
    層(6)が設けられていることを特徴とする請求項1〜
    8のいずれか一つの項に記載の構成部品。
  10. 【請求項10】 少なくとも2個の端部接点が設けられ
    ていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つの
    項に記載の構成部品。
  11. 【請求項11】− 少なくとも1個のガラス基板層
    (1)、 − 少なくとも1個の抗反応層(2)、 − 少なくとも2個の電極層(3,5)および − 少なくとも1個の誘電層(4)を有するコンデンサ
    において、 前記抗反応層(2)に用いる材料が、TiO2 ,ZrO
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,BaTi
    3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),Ta2 5 ,Nb 2 5 ,MgO,BeO,Al
    2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF 2 ,T
    iB2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    およびPr2 3のようなLn2 3 (ただし、Lnは
    ランタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも
    1種の物質であることを特徴とするコンデンサを具える
    構成部品。
  12. 【請求項12】− 少なくとも1個のAl2 3 基板層
    (1)、 − 少なくとも1個のレベリング層(2)、 − 少なくとも2個の電極層(3,5)および − 少なくとも1個の誘電層(4)を有するコンデンサ
    において、 前記レベリング層(2)の材料として、TiO2 ,Zr
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,CaZ
    rO3 ,BaTiO3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただ
    し、x=0〜1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、
    x=0〜1),Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,Be
    O,Al2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,Ba
    2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    よびPr 2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnはラ
    ンタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも1
    種の物質が添加されているかあるいは添加されていない
    非結晶性ガラスが使用されていることを特徴とするコン
    デンサを具える構成部品。
  13. 【請求項13】− 少なくとも1個のガラス基板層
    (1)を使用できるようにする工程、 − 前記基板層(1)に少なくとも1個の抗反応層
    (2)を被着させる工程、 − 前記抗反応層(2)に少なくとも1個の第1電極層
    (3)を被着させる工程、 − 前記第1電極層(3)を、少なくとも1個の第1電
    極(3)を形成するように構成する工程、 − 前記第1電極(3)の上に少なくとも1個の誘電層
    (4)を設ける工程、 − 前記誘電層(4)の上に少なくとも1個の第2電極
    層(5)を設ける工程、および − 前記第2電極層(5)を、少なくとも1個の第2電
    極(5)を形成するように構成する工程を有する、コン
    デンサを具える構成部品を製造する方法において、 前記抗反応層(2)に用いる材料が、TiO2 ,ZrO
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,BaTi
    3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、x=0〜
    1),Ta2 5 ,Nb 2 5 ,MgO,BeO,Al
    2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,BaF 2 ,T
    iB2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    およびPr2 3のようなLn2 3 (ただし、Lnは
    ランタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも
    1種の物質であることを特徴とするコンデンサを具える
    構成部品の製造方法。
  14. 【請求項14】− 少なくとも1個のAl2 3 基板層
    (1)を使用できるようにする工程、 − 前記基板層(1)に少なくとも1個のレベリング層
    (2)を被着させる工程、 − 前記レベリング層(2)に少なくとも1個の第1電
    極層(3)を被着させる工程、 − 前記第1電極層(3)を、少なくとも1個の第1電
    極(3)を形成するように構成する工程、 − 前記第1電極(3)の上に少なくとも1個の誘電層
    (4)を設ける工程、 − 前記誘電層(4)の上に少なくとも1個の第2電極
    層(5)を設ける工程、および − 前記第2電極層(5)を、少なくとも1個の第2電
    極(5)を形成するように構成する工程を有する、コン
    デンサを具える構成部品を製造する方法において、 前記レベリング層(2)の材料として、TiO2 ,Zr
    2 ,HfO2 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,CaZ
    rO3 ,BaTiO3 ,BaZrx Ti1-x 3 (ただ
    し、x=0〜1),PbZrx Ti1-x 3 (ただし、
    x=0〜1),Ta2 5 ,Nb2 5 ,MgO,Be
    O,Al2 3 ,MgAl2 4 ,ZrTiO4 ,Ba
    2 ,MgF2 ,Y2 3 ,Sc2 3 ,La2 3
    よびPr 2 3 のようなLn2 3 (ただし、Lnはラ
    ンタニドを示す)からなる群から選択した少なくとも1
    種の物質が添加されてるかあるいは添加されていない非
    結晶性ガラスを使用することを特徴とするコンデンサを
    具える構成部品の製造方法。
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