CN209418326U - 电容器 - Google Patents

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CN209418326U CN201890000271.9U CN201890000271U CN209418326U CN 209418326 U CN209418326 U CN 209418326U CN 201890000271 U CN201890000271 U CN 201890000271U CN 209418326 U CN209418326 U CN 209418326U
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Abstract

电容器(101)具备:下部电极(40)、第一上部电极(41)、第二上部电极(42)、第一连接电极(51)、第二连接电极(52)、内侧辅助电极部(5)和侧方辅助电极部(4A、4B)。在俯视时,侧方辅助电极部(4A、4B)位于第一连接电极(51)和第二连接电极(52)的排列中的第一连接电极(51)和第二连接电极(52)的侧方,在俯视时,内侧辅助电极部(5)位于第一连接电极(51)与第二连接电极(52)之间。下部电极用层间连接导体(71A、71B、71C、71D、72A、72B、72C、72D)在多个位置将侧方辅助电极部(4A、4B)与下部电极(40)连接。下部电极用层间连接导体(73A、73B)在多个位置将内侧辅助电极部(5)与下部电极(40)连接。

Description

电容器
技术领域
本实用新型涉及组装于电子设备的电容器,特别是涉及适合于低ESR的电容器。
背景技术
以薄膜工艺形成了电介质层和夹着电介质层的电极的薄膜电容器,通常发挥小型且ESL(等效串联电感)低的特性,用于高频电路的滤波器、匹配电路。
例如专利文献1所示那样,以往的薄膜电容器具备由上部电极与下部电极夹着高介电常数的(BaxSr1-x)TiO3膜(以下,称为“BST膜”)的构造。
在氧化环境气中,BST膜例如在800℃以上且1000℃以下左右的高温下烧制。因此,下部电极使用耐氧化性优秀的Pt(铂)薄膜。W(钨)虽也适合于上述烧制条件,但由于导电率低,所以从低ESR性的观点考虑不合适。
专利文献1:国际公开第2016/136564号
薄膜电容器单位体积所得到的电容大,因此能够作为小型高电容的贴片电容器使用。但是,有时例如滤波电路的Q值、插入损失的特性成为上述薄膜电容器的ESR(等效串联电阻)较大的因素。如上述那样,薄膜电容器在上部电极和下部电极中使用Pt薄膜,因此由于这些电极的低导电率而得不到低ESR性。
此处,图15示出在下部电极流动的电流取向的例子。图15中,在基板10形成有下部电极40。在该下部电极40的上部配置有第一上部电极和第二上部电极。第一区域Z1是第一上部电极所对置的区域,第二区域Z2是第二上部电极所对置的区域。图15中的箭头线表示从第一区域Z1向第二区域Z2流动的电流的路径的例子。电流在第一区域Z1和第二区域Z2在平面内对置的位置集中。另外,在第一区域和第二区域Z2的外侧也分布有电流路径,特别是在下部电极40的长边方向的两侧的缘端部也出现电流集中。
妨碍薄膜电容器的低ESR化的一个重要因素是下部电极40的薄膜电阻。如上述那样,若在下部电极存在电流的集中位置,则下部因电极40的薄膜电阻高产生的影响显著显现,难以低ESR化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于对导体部的形状和配置进行研究,而提供有效地减少ESR的电容器。
(1)本实用新型的电容器的特征在于,具备:
下部电极;
第一上部电极,其与上述下部电极对置配置;
第二上部电极,其与上述下部电极对置配置;
电介质层,其配置于上述下部电极与上述第一上部电极之间;
第一连接电极,其与外部的电路连接,并相对于上述第一上部电极而位于与上述下部电极相反一侧的位置;
第二连接电极,其与外部的电路连接,并相对于上述第一上部电极而位于与上述下部电极相反一侧的位置;
辅助电极,其相对于上述第一上部电极和上述第二上部电极而位于与上述下部电极相反一侧的位置;
配置于上述第一上部电极与上述第一连接电极之间和上述第二上部电极与上述第二连接电极之间的绝缘体层;
配置于上述第一上部电极与上述辅助电极之间和上述第二上部电极与上述辅助电极之间的绝缘体层;
第一上部电极用层间连接导体,其将上述第一上部电极与上述第一连接电极连接;
第二上部电极用层间连接导体,其将上述第二上部电极与上述第二连接电极连接;以及
下部电极用层间连接导体,其将上述下部电极与上述辅助电极连接,
上述辅助电极由侧方辅助电极部和内侧辅助电极部构成,
在俯视时,在与上述第一连接电极和上述第二连接电极排列配置的方向正交的方向上,上述侧方辅助电极部配置为与从上述第一连接电极和上述第二连接电极分离,
在俯视时,上述内侧辅助电极部位于上述第一连接电极与上述第二连接电极之间,
上述下部电极用层间连接导体具有:在多个位置将上述侧方辅助电极部与上述下部电极连接的层间连接导体;和在多个位置将上述内侧辅助电极部与上述下部电极连接的层间连接导体部。
根据上述结构,辅助电极相对于下部电极并列连接,因此由下部电极和辅助电极产生的有效的薄膜电阻降低。特别是,侧方辅助电极部使俯视时在第一连接电极和第二连接电极的排列中的于第一连接电极和第二连接电极的侧方集中的电流分散,内侧辅助电极部使俯视时在第一连接电极与第二连接电极之间集中的电流分散。由此有效地减少ESR。
(2)在上述(1)中,优选为,上述侧方辅助电极部包括第一侧方辅助电极部和第二侧方辅助电极部,电容器还具备:将上述第一侧方辅助电极部、上述第二侧方辅助电极部和上述内侧辅助电极部连接的辅助电极部连接电极。由此,第一侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部和内侧辅助电极部的电位变稳定(缓和电位的不均),由辅助电极形成的电流分散效果提高。
(3)在上述(1)中,优选为,上述侧方辅助电极部由第一侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部、将上述第一侧方辅助电极部的一端与上述第二侧方辅助电极部的一端连接的第三侧方辅助电极部、以及将上述第一侧方辅助电极部的另一端与上述第二侧方辅助电极部的另一端连接的第四侧方辅助电极部构成。由此,第一侧方辅助电极部、第三侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部和第四侧方辅助电极部形成为环形(环状),形成缩短了的多个电流路径。另外,辅助电极的总面积变大。根据上述内容,由辅助电极形成的电流旁通效果提高。
(4)优选为,上述第一上部电极用层间连接导体和上述第二上部电极用层间连接导体中的至少一者的数量为多个。由此,在第一上部电极或者第二上部电极流动的电流有效地分散,因此减少由第一上部电极和第二上部电极引起的ESR。
(5)优选上述下部电极用层间连接导体的数量为多个。由此,在下部电极流动的电流经由第一侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部和内侧辅助电极部,更有效地分散,因此可减少由下部电极引起的ESR。
(6)优选为,上述下部电极用层间连接导体的数量为多个,上述第一上部电极用层间连接导体和上述第二上部电极用层间连接导体中的至少一者的数量为多个,对于上述下部电极用层间连接导体与上述第一上部电极用层间连接导体间的配置关系、或者上述下部电极用层间连接导体与上述第二上部电极用层间连接导体间的配置关系而言,成为在俯视时相互接近的部件彼此交替配置的关系。由此,分别沿面方向在第一上部电极和第二上部电极流动的电流的路径缩短。另外,在下部电极流动的电流更有效地分散流动。根据上述内容,可有效地减少由下部电极、第一上部电极和第二上部电极引起的ESR。
(7)在上述(6)中,优选为,对于上述下部电极用层间连接导体与上述第一上部电极用层间连接导体间的配置关系、或者上述下部电极用层间连接导体与上述第二上部电极用层间连接导体间的配置关系而言,成为配置为在俯视时一者内插另一者间的关系。根据该构造,经由下部电极用层间连接导体和第一上部电极用层间连接导体出入在第一上部电极和下部电极的多个电流的路径分别缩短。另外,经由下部电极用层间连接导体和第二上部电极用层间连接导体而出入第二上部电极和下部电极的多个电流的路径分别缩短。根据上述内容,可有效地减少由下部电极、第一上部电极和第二上部电极引起的ESR。
(8)优选为,在俯视时,上述第一连接电极和上述第二连接电极中的至少一者具有凹陷部(コ字形),上述内侧辅助电极部的一端与上述凹陷部对置。由此,同经由电介质层而与第一上部电极对置的下部电极相邻的下部层间连接导体,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此交替配置的关系。同样,同经由电介质层而与第二上部电极对置的下部电极相邻的下部层间连接导体,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此交替配置的关系。
(9)优选为,在成为四个以上的电容器部串联连接的结构的情况下,电介质层由多个电介质层构成,在上述多个电介质层之间配置有电容器电极。由此,由于在电介质层与电介质层之间夹着的电容器电极,电流不是沿面方向流动,而是基本上都沿厚度方向流动,因此由该电极的薄膜电阻引起的ESR减少。
(10)优选构成为,上述辅助电极的主要部分设置于与设置有上述第一连接电极和上述第二连接电极的层相同的层。由此,能够不特别设置辅助电极形成层,就构成电容器,不会大型化、高成本化。
(11)优选上述辅助电极的薄膜电阻比上述下部电极低。由此,即使辅助电极比较小,也有效地降低由下部电极和辅助电极产生的并列连接电路的电阻值,因此可避免元件的大型化。
(12)优选为,具备基板,上述基板对上述下部电极、上述第一上部电极、上述第二上部电极、上述第一连接电极、上述第二连接电极、上述辅助电极、上述电介质层进行支承,
上述下部电极、上述第一上部电极、上述第二上部电极、上述第一连接电极、上述第二连接电极和上述辅助电极是金属薄膜,上述电介质层是电介质薄膜。据此,得到小型且大电容的电容器。
(13)上述电介质层例如是烧结体。据此,能够容易构成小型且高电容的电容器。
(14)优选为,上述下部电极是以Pt作为主成分的金属,上述第一连接电极、上述第二连接电极和上述辅助电极是以Cu或者Al作为主成分的金属。由此,对于夹着电介质层的电极亦即第一、第二下部电极和第一、第二上部电极而言,能够使用适于它们的电极材料并且低ESR化。
(15)优选为,上述电介质层是铁电层,根据施加于上述下部电极与上述第一上部电极之间的电压,使上述下部电极与上述第一上部电极之间的电容变化,根据施加于上述下部电极与上述第二上部电极之间的电压,使上述下部电极与上述第二上部电极之间的电容变化。由此,构成作为低ESR的可变电容元件的电容器。
(16)优选为具备控制电压施加电路,上述控制电压施加电路包含具有不同电阻值的多个电阻元件,并施加使对上述下部电极与上述第一上部电极之间施加的电压和对上述下部电极与上述第二上部电极之间施加的电压以多种方式不同的控制电压。由此,构成通过从外部施加的控制电压来控制电容值的作为可变电容元件的电容器。
根据本实用新型,辅助电极与较多的电流向面内方向流动的下部电极并列连接,从而电流路径上的电阻成分减少,因此得到低ESR的电容器。
附图说明
图1是第一实施方式的电容器101的立体图。
图2是电容器101的概略分解立体图。
图3是电容器101的俯视图。
图4的(A)是图3的A-A部分的剖视图,图4的(B)是图3的B-B部分的剖视图,图4的(C)是图3的C-C部分的剖视图。
图5是第二实施方式的电容器102的概略分解立体图。
图6是针对第二实施方式的电容器102的特别是多个层间连接导体的配置而示出的图。
图7的(A)是第三实施方式的电容器103的形成有第一连接电极51、第二连接电极52、第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的层的俯视图。
图7的(B)是特别针对多个层间连接导体的配置而示出的图。
图8的(A)是第四实施方式的电容器104的形成有第一连接电极51、第二连接电极52、第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的层的俯视图。图8的(B)是特别针对多个层间连接导体的配置而示出的图。
图9是第五实施方式的电容器105的俯视图。
图10的(A)是图9的A-A部分的剖视图,图10的(B)是图9的B-B部分的剖视图。
图11的(A)是作为可变电容元件的电容器106的主要部分的剖视图。
图11的(B)是电容器106的内部的部分俯视图。
图12是表示本实施方式的电容器106的各电极的结构的概略立体图。
图13是电容器106的内部的电路图。
图14是表示第七实施方式的电容器107的各电极的结构的概略立体图。
图15是表示以往的电容器的向下部电极流动的电流取向的例子的图。
具体实施方式
以下,参照附图列举几个具体的例子,示出用于实施本实用新型的多个形式。在各图中,对相同位置标注相同附图标记。在第二实施方式以下,省略针对与第一实施方式共有的项目的叙述,对不同点进行说明。特别是针对由相同的结构得到的相同的作用效果,不按每个实施方式依次提及。
《第一实施方式》
图1是第一实施方式的电容器101的立体图。图2是电容器101的概略分解立体图。图3是电容器101的俯视图。图4的(A)是图3的A-A部分的剖视图,图4的(B)是图3的B-B部分的剖视图,图4的(C)是图3的C-C部分的剖视图。在上述图1~图3、图4的(A)、图4的(B)、图4的(C)中,如从图中明确的那样,定义X轴方向,Y轴方向,Z轴方向。此处,电容器101的俯视如图3所记载的那样是X-Y平面的俯视。电容器101的高度方向如图2记载的那样,与Z轴方向一致。
对于电容器101而言,图1的上表面是安装面,用于向电路基板进行表面安装。
电容器101具备以下列举的要素。
(a)下部电极40,其具有第一区域Z1和第二区域Z2;
(b)第一上部电极41,其与第一区域Z1对置配置;
(c)第一电介质层21,其配置于第一区域Z1与第一上部电极41之间;
(d)第二上部电极42,其设置于与第一上部电极41相同的层,并与第二区域Z2对置配置;
(e)第二电介质层22,其配置于第二区域Z2与第二上部电极42之间;
(f)第一连接电极51,其与第一上部电极41连接;
(g)第二连接电极52,其设置于与第一连接电极51相同的层,并与第二上部电极42连接;
(h)第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B,它们设置于与设置有下部电极40的层不同的层,且将下部电极40的第一区域Z1与下部电极40的第二区域Z2连接;以及
(i)内侧辅助电极部5,其形成于与第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B相同的层,且在俯视时位于第一连接电极51与第二连接电极52之间。
上述第一区域Z1是下部电极40和第一上部电极41对置的区域,第二区域Z2是下部电极40和第二上部电极42对置的区域。
通过下部电极40的第一区域Z1、第一上部电极41和第一电介质层21构成第一电容器部。同样,通过下部电极40的第二区域Z2、第二上部电极42和第二电介质层22构成第二电容器部。图2中由电容元件C1表示第一电容器部,由电容元件C2表示第二电容器部。
第一上部电极41经由第一上部电极用层间连接导体81而与第一连接电极51连接。同样,第二上部电极42经由第二上部电极用层间连接导体82而与第二连接电极52连接。而且,构成为,在第一连接电极51与第二连接电极52之间,连接有上述第一电容器部(电容元件C1)与上述第二电容器部(电容元件C2)的串联电路。第一连接电极51和第二连接电极52借助焊锡等导电性接合材料而分别连接于例如在电路基板的表面形成的安装电极。
下部电极40形成于基板10的第一主面。上述第一电容器部和第二电容器部的四周被绝缘层3密封。在绝缘层3的上表面形成有使第一连接电极51和第二连接电极52暴露并覆盖其他区域的由阻焊剂等形成的保护层33。
与其他绝缘体层相比,上述第一电介质层21和第二电介质层22的相对介电常数更高。换言之,第一电介质层21、第二电介质层22以外的绝缘体层介电常数比第一电介质层21和第二电介质层22的介电常数低。
第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B设置得比设置有下部电极40的层靠上层侧,本例中,设置于与设置有第一连接电极51和第二连接电极52的层相同的层。
内侧辅助电极部5形成于与第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B相同的层,且在俯视时形成于第一连接电极51与第二连接电极52之间。而且,在俯视时,内侧辅助电极部5的最大长度(在本实施方式中,与X轴方向的长度一致)形成为比第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B的最大长度(在本实施方式中与X轴方向的长度一致)短。
如图2、图3所示的那样,在俯视时,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B位于第一连接电极51和第二连接电极52的排列中的第一连接电极51和第二连接电极52的侧方。即,在俯视时,配置得比第一连接电极51和第二连接电极52的形成区域靠外侧(在俯视时更接近电容器101的缘端的一侧)。第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B是沿着第一上部电极41、第二上部电极42的排列方向(在本实施方式中X轴方向)延伸的长条状图案。换言之,是沿着后述的电流路径延伸的带状图案。其长度尺寸与下部电极40的长度尺寸(在本实施方式中X轴方向的长度尺寸)几乎相等。另外,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B关于连结第一上部电极41的中心与第二上部电极42的中心的假想线(在本实施方式中沿着X轴方向延伸的假想线)对称地配置。
另外,如图2、图4的(B)所表示的那样,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B穿过在第一上部电极41和第二上部电极42设置的开口而与下部电极40连接。第一侧方辅助电极部4A经由多个下部电极用层间连接导体71A、71B、72A、72B而与下部电极40连接。另外,第二侧方辅助电极部4B经由多个下部电极用层间连接导体71C、71D、72C、72D而与下部电极40连接。
对于内侧辅助电极部5而言,其两端或者两端的附近分别经由下部电极用层间连接导体73A、73B而与下部电极40连接。
基板10是在表面形成有绝缘膜的Si基板。下部电极40、第一上部电极41和第二上部电极42分别是Pt薄膜。第一电介质层21和第二电介质层22是BST薄膜。第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B、内侧辅助电极部5、层间连接导体71A、71B、71C、71D、72A、72B、72C、72D、73A、73B、第一连接电极51和第二连接电极52均为Cu薄膜。它们也可以是Al薄膜。
在电容器101,电流从第一连接电极51和第二连接电极52出入。此处,若没有第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5,则例如在电流从第一连接电极51流入并从第二连接电极52流出的情况下,电流在第一连接电极51→层间连接导体81→第一上部电极41→第一电介质层21→下部电极40→第二电介质层22→第二上部电极42→层间连接导体82→第二连接电极52的电流路径流过。
在本实施方式的电容器101中,具备第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B、内侧辅助电极部5和层间连接导体71A、71B、71C、71D、72A、72B、72C、72D、73A、73B,因此如下所示,针对三个电流路径形成有旁通路径。
[第一电流路径]
在图2中,针对在下部电极40的缘端部流动的电流路径PE1,第一侧方辅助电极部4A作为旁通电流路径发挥作用。
[第二电流路径]
在图2中,针对在下部电极40的缘端部流动的电流路径PE2,第二侧方辅助电极部4B作为旁通电流路径发挥作用。
[第三电流路径]
在图2中,针对在下部电极40的中央部(第一区域Z1与第二区域Z2之间)流动的电流路径PM,内侧辅助电极部5作为旁通电流路径发挥作用。
下部电极40为Pt薄膜,相对于此,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5是Cu薄膜。因此,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5,薄膜电阻(面电阻率)比下部电极40低。也可以是,为了使第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的电阻值更加变小,使它们的厚度大于下部电极40的厚度。另外,层间连接导体71A、71B、71C、71D、72A、72B、72C、72D、73A、73B的电流路径向上的电阻值低于第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的电流路径向上的电阻值,或者与其相等。
此外,也可以是,如图4的(A)所示的那样,第一电介质层21与第二电介质层22分离,但也可以是,它们连续的一个电介质层。
本实施方式的电容器在某个频率(例如250MHz)下,阻抗最低。该频率下的阻抗相当于ESR。
另外,Q值通过(阻抗的虚部)/(阻抗实部)来计算,在比自共振频率低的低频率侧,Q值≈1/(ωC·(ESR+电介质的介电损失))。本实施方式的电容器101随着其ESR的降低而Q值变大。
本实用新型的电容器(本实施方式中电容器101)例如作为可通过控制电压来决定电容的可变电容元件而使用。另外,该可变电容元件用于对通信电路的天线部的共振频率进行调整。
根据本实施方式,具备以下那样的特征。
(a)第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5,薄膜电阻比下部电极40低,因此即使上述辅助电极部比较小,由该辅助电流部和下部电极40构成的并列连接电路的电阻值也能够有效地降低。因此,可避免元件(电容器)的大型化。
(b)第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的主要部分设置于与设置有第一连接电极51和第二连接电极52的层相同的层,因此不特别设置多个辅助电极形成用的层,也能够构成电容器,从而不会导致大型化、高成本化。
(c)第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5分别在多个位置经由下部电极用层间连接导体而连接于下部电极40的第一区域Z1和第二区域Z2,因此电流从下部电极40向第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5流动的旁通路径多,ESR减少效果高。
(d)第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5穿过在第一上部电极41和第二上部电极42设置的开口而与下部电极40连接,因此能够缩短从下部电极40至各辅助电极的主要的电流路这段路径长度,ESR减少效果高。
(e)在俯视时,第一侧方辅助电极部4A和第二侧方辅助电极部4B配置得比第一连接电极51和第二连接电极52的形成区域靠外侧,因此通过缘端效果,使欲在下部电极40的缘端部(图2所示的电流路径PE1、PE2)集中流动的电流有效地向第一侧方辅助电极部4A和第二侧方辅助电极部4B旁通。因此,即使为小面积的第一侧方辅助电极部4A和第二侧方辅助电极部4B,也可提高ESR减少效果。
(f)内侧辅助电极部5在下部电极的中央从第一区域Z1到第二区域Z2地配置,因此欲集中流动的电流有效地向内侧辅助电极部5旁通。因此,即使为小面积的内侧辅助电极部5,也可提高ESR减少效果。
(g)下部电极40是以Pt作为主成分的金属,第一连接电极51、第二连接电极52和辅助电极部4A、4B、5是以Cu或者Al作为主成分的金属,因此夹着电介质层21、22的电极亦即下部电极和第一、第二上部电极能够使用适于上述情况的电极材料并且低ESR化。
(h)下部电极40、第一上部电极41、第二上部电极42、第一连接电极51、第二连接电极52、第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5是通过薄膜工艺形成的金属薄膜,第一电介质层21和第二电介质层22是通过薄膜工艺形成的电介质薄膜,因此获得小型且大电容的电容器。
(i)第一上部电极41与第二上部电极42形成于相同层,因此它们由相同工艺、相同材料、相同厚度构成。因此,能够容易使第一电容器部、第二电容器部的特性相等。
(j)在俯视电容器101的情况下,成为沿着Y轴方向而隔着连接电极(第一连接电极51或者第二连接电极52)配置辅助电极(第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B),沿着X轴方向而隔着辅助电极(内侧辅助电极部5)配置连接电极(第一连接电极51或者第二连接电极52)的关系。即,在X轴方向和Y轴(与X轴正交的轴)方向上,辅助电极与连接电极间的配置关系相反。因此,在俯视时,下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D与第一上部电极用层间连接导体81间的配置容易成为相互接近的部件彼此交替配置的关系。因此,经由下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D和第一上部电极用层间连接导体81而在第一上部电极41和下部电极40出入的多个电流的路径分别可有效地缩短。同样,在俯视时,下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D和第二上部电极用层间连接导体82间的配置容易成为相互接近的部件彼此交替配置的关系。因此,经由下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D和第二上部电极用层间连接导体82而在第二上部电极42和下部电极40出入的多个电流的路径分别有效地缩短。因此,能够容易构成低ESR的电容器。
此外,对于在俯视时下部电极用层间连接导体与上部电极用层间连接导体间的配置成为相互接近的部件彼此交替配置这样的关系而言,也能够成为在俯视时,在下部电极与上部电极之间流动的电流的路径(在Z轴方向上流动的电流的方向处于相互相反的关系的层间连接导体)以犬牙状配置的关系。
(k)第一电介质层21、第二电介质层22以外的绝缘体层的介电常数比第一电介质层21和第二电介质层22的介电常数低,从而所需要的电容构成于电介质层部分,其他绝缘体层所产生的寄生电容较小。因此,不易受到外部的电路、外部的部件的影响。
此外,也可以在第一连接电极51、第二连接电极52的表面实施镀Cu膜、或者进一步实施镀Ni/Au膜。
在本实施方式中,示出第一连接电极51经由第一上部电极用层间连接导体81而直接连接于第一上部电极41的例子,但也可以是第一连接电极51经由电容器元件等其他元件而连接(即间接连接)于第一上部电极41。针对第二上部电极42与第二连接电极52间的关系也相同,也可以是,第二连接电极52间接连接于第二上部电极42。这样,对于上部电极与连接电极也可以经由某个元件而间接连接而言,在以下所示的各实施方式中也相同。
《第二实施方式》
在第二实施方式中,针对侧方辅助电极部的结构与第一实施方式所示的例子不同的电容器进行示出。
图5是第二实施方式的电容器102的概略分解立体图。X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的采取方式与第一实施方式中图2所示的相同。本实施方式的电容器102与第一实施方式中图2所示的电容器101,侧方辅助电极部的结构不同。另外,上部电极用层间连接导体的结构不同。
如图5所示那样,在与第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B相同的层形成有第三侧方辅助电极部4C和第四侧方辅助电极部4D。第三侧方辅助电极部4C将第一侧方辅助电极部4A的一端与第二侧方辅助电极部4B的一端连接。第四侧方辅助电极部4D将第一侧方辅助电极部4A的另一端与第二侧方辅助电极部4B的另一端连接。
另外,如图5所示那样,第三侧方辅助电极部4C经由下部电极用层间连接导体71E而连接于下部电极40。同样,第四侧方辅助电极部4D经由下部电极用层间连接导体72E而连接于下部电极40。
另外,第一连接电极51与第一上部电极41经由两个第一上部电极用层间连接导体81A、81B而连接。同样,第二连接电极52与第二上部电极42经由两个第二上部电极用层间连接导体82A、82B而连接。
根据本实施方式,第一侧方辅助电极部4A、第三侧方辅助电极部4C、第二侧方辅助电极部4B和第四侧方辅助电极部4D形成为环形(环状),因此电邻接的下部电极用层间连接导体间的电流路径长度缩短。作为一个例子,第三侧方辅助电极部4C作为电流从下部电极用层间连接导体71A向下部电极用层间连接导体71D流动的电流路径而发挥作用。
另外,根据本实施方式,通过辅助电极的总面积变大,也能够提高由辅助电极形成的电流旁通效果。
图6是特别针对多个层间连接导体的配置而示出的图。图6中,由负号表示与下部电极40相连的层间连接导体,由正号表示与第一上部电极41和第二上部电极42相连的层间连接导体。与第一上部电极41相连的第一上部电极用层间连接导体81A、81B和下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、71E、73A成为犬牙状配置。同样,与第二上部电极42相连的第二上部电极用层间连接导体82A、82B和下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、72E、73B成为犬牙状配置。
本说明书中“犬牙状配置”,是在俯视多个层间连接导体的状态下,形成两列的层间连接导体的关系成为在层间连接导体间间距之间的位置(中途位置)交替排列层间连接导体的配置。在图6所示的例子中,处于下部电极用层间连接导体71A、71E、71C形成沿Y轴方向延伸的第一列,下部电极用层间连接导体71B、73A、71D形成沿Y轴方向延伸的第二列,在这两列之间通过由第一上部电极用层间连接导体81A、81B形成的列的关系。而且,下部电极用层间连接导体71A、71E、71C和第一上部电极用层间连接导体81A、81B成为犬牙状配置。另外,下部电极用层间连接导体71B、73A、71D和第一上部电极用层间连接导体81A、81B成为犬牙状配置。
上述的关系针对下部电极40和第二上部电极42对置的区域也相同。
根据本实施方式,将在第一上部电极41和第二上部电极42分别沿面方向流动的电流路径缩短。另外,在下部电极40流动的电流更有效地分散流动。根据上述内容,可减少由下部电极40、第一上部电极41和第二上部电极42引起的ESR。
其他结构如第一实施方式所示那样。此外,即使没有内侧辅助电极部5和下部电极用层间连接导体73A、73B,也可作为电容器发挥作用。
根据本实施方式,由第一侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部、第三侧方辅助电极部和第四侧方辅助电极部构成的辅助电极的面积变大,由辅助电极形成的电流分散效果提高。
《第三实施方式》
第三实施方式中,针对第一连接电极和第二连接电极的形状有特征的电容器进行示出。另外,针对下部电极用层间连接导体、第一上部电极用层间连接导体和第二上部电极用层间连接导体的配置有特征的电容器进行示出。
图7的(A)是第三实施方式的电容器103的形成有第一连接电极51、第二连接电极52、第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的层的俯视图。与第一实施方式中图3所示的电容器101相比,在第一连接电极51、第二连接电极52和内侧辅助电极部5的结构不同。其他结构如第一实施方式所示那样。
在俯视时,第一连接电极51、第二连接电极52具有凹陷部(コ字形),内侧辅助电极部5的第一端与第一连接电极51的凹陷部对置,内侧辅助电极部5的第二端与第二连接电极52的凹陷部对置。
图7的(B)是特别针对多个层间连接导体的配置而示出的图。在图7的(B)中,用负号表示与下部电极40相连的层间连接导体,用正号表示与第一上部电极41和第二上部电极42相连的层间连接导体。与第一上部电极41相连的第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C成为犬牙状配置。同样,与第二上部电极42相连的第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C成为犬牙状配置。
在图7的(B)所示的例子中,处于第一上部电极用层间连接导体81B、81C形成沿Y轴方向延伸的第一列(上述犬牙状配置的第一列),在与该第一列平行的第二列(上述犬牙状配置的第二列)通过有第一上部电极用层间连接导体81A的关系。
根据上述构造,第一上部电极41经由多个第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C而与连接电极51连接,因此在第一上部电极流动的电流有效地分散,可减少由第一上部电极引起的ESR。这关于第二上部电极42也相同。
另外,第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C以犬牙状配置,由此在第一上部电极41沿面方向流动的电流有效地分散,将旁通的多个电流路径分别缩短。由此,由第一上部电极41引起的ESR有效地减少。这关于第二上部电极42也相同。
另外,针对下部电极40上的第一上部电极41所对置的区域(图5所示的第一区域Z1相当区域),与下部电极40相连的下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、73A成为犬牙状配置。同样,针对下部电极40上的第二上部电极42所对置的区域(图5所示的第二区域Z2相当区域),与下部电极40相连的下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、73B成为犬牙状配置。
图7的(B)所示的例子中,处于下部电极用层间连接导体71A、71C形成沿Y轴方向延伸的第一列,下部电极用层间连接导体71B、71D形成与第一列平行的第二列,下部电极用层间连接导体73A在第一列与第二列之间的列通过的关系。另外,在发现上述“犬牙状配置”时,也能够将X轴方向视为上述“列”。例如,处于下部电极用层间连接导体71A、71B形成沿X轴方向延伸的第一列,下部电极用层间连接导体71C、71D形成与第一列平行的第二列,下部电极用层间连接导体73A在第一列与第二列之间的列通过的关系。
根据上述构造,下部电极40经由多个下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、73A而与第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5连接,因此在下部电极40流动的电流有效地分散,由下部电极40引起的ESR减少。这针对连接有下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、73B的位置也相同。
另外,下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、73A以犬牙状配置,由此在第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5流动的电流有效地分散,将旁通的多个电流路径分别缩短。由此,由下部电极40引起的ESR有效地减少。这针对下部电极40上的第二上部电极42所对置的区域(连接有下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、73B的区域)也相同。
并且,如图7的(B)所示的那样,下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、73A与第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C内插彼此之间的空隙而交替以犬牙状配置。同样,下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、73B与第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C内插彼此之间的空隙而交替以犬牙状配置。
根据上述构造,针对某一个下部电极用层间连接导体和与其接近的上部电极用层间连接导体间的多个组合,有效地缩短各自的距离(图7的(B)的正号的层间连接导体与负号的层间连接导体的间隔)。因此,在下部电极流动的电流更有效地分散流动。另外,将在第一上部电极41和第二上部电极42分别沿面方向流动的电流路径缩短。另外,根据上述内容,可减少由下部电极、第一上部电极41和第二上部电极42引起的ESR。
上述“犬牙状配置”,也能够指多个上部电极用层间连接导体包围某一个下部电极用层间连接导体并与其接近地配置,并且多个下部电极用层间连接导体包围某一个上部电极用层间连接导体并与其接近地配置的状态。
另外,上述“犬牙状配置”也能够指多个上部电极用层间连接导体包围一个下部电极用层间连接导体而与其接近地配置的状态,或者多个上部电极用层间连接导体与一个下部电极用层间连接导体接近地配置的状态。
根据本实施方式,内侧辅助电极部5的第一端与第一连接电极51的凹陷部对置,内侧辅助电极部5的第二端与第二连接电极52的凹陷部对置,因此同经由电介质层而与第一上部电极41对置的下部电极相连的第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此以犬牙状配置的关系。同样,同经由电介质层而与第二上部电极42对置的下部电极相连的第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此以犬牙状配置的关系。并且,下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、73A、第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此以犬牙状配置的关系。同样,下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、73B、第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C,容易成为在俯视时相互接近的部件彼此以犬牙状配置的关系。
《第四实施方式》
第四实施方式中,针对侧方辅助电极部、内侧辅助电极部的结构与第一实施方式所示的例子不同的电容器进行示出。
图8的(A)是第四实施方式的电容器104的形成有第一连接电极51、第二连接电极52、第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的层的俯视图。与第三实施方式中图7的(A)所示的电容器103相比,侧方辅助电极部的结构不同。其他结构如第三实施方式所示的那样。
在本实施方式的电容器中,在与第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B相同的层形成有第三侧方辅助电极部4C和第四侧方辅助电极部4D。第三侧方辅助电极部4C将第一侧方辅助电极部4A的一端与第二侧方辅助电极部4B的一端连接。第四侧方辅助电极部4D将第一侧方辅助电极部4A的另一端与第二侧方辅助电极部4B的另一端连接。
图8的(B)是特别针对多个层间连接导体的配置进行示出的图。在图8的(B)中,由负号表示与下部电极40相连的层间连接导体,由正号表示与第一上部电极41和第二上部电极42相连的层间连接导体。与第一上部电极41相连的第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C成为犬牙状配置。同样,与第二上部电极42相连的第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C成为犬牙状配置。
另外,与下部电极40相连的下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、71E、73A成为犬牙状配置。同样,与下部电极40相连的下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、72E、73B成为犬牙状配置。
并且,下部电极用层间连接导体71A、71B、71C、71D、71E、73A和第一上部电极用层间连接导体81A、81B、81C内插彼此之间的空隙而交替以犬牙状配置。同样,下部电极用层间连接导体72A、72B、72C、72D、72E、73B和第二上部电极用层间连接导体82A、82B、82C内插彼此之间的间隙而交替以犬牙状配置。
根据上述构造,在下部电极流动的电流经由第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B、第三侧方辅助电极部4C和内侧辅助电极部5更加分散地流动。因此,电流集中更加缓和,ESR有效地减少。
另外,内侧辅助电极部5与第一侧方辅助电极部4A经由辅助电极部连接电极45A而连接。同样,内侧辅助电极部5与第二侧方辅助电极部4B经由辅助电极部连接电极45B而连接。根据该构造,第一侧方辅助电极部4A、第二侧方辅助电极部4B和内侧辅助电极部5的电位变稳定(缓和电位的不均),由辅助电极形成的电流分散效果提高。
《第五实施方式》
第五实施方式中,示出将辅助电极与下部电极在层叠方向上连接的层间连接构造与第一实施方式不同的例子。
图9是第五实施方式的电容器105的俯视图。图10的(A)是图9的A-A部分的剖视图,图10的(B)是图9的B-B部分的剖视图。
如图10的(A)所示那样,第一连接电极51经由层间连接部51V而与第一上部电极41连接。同样,第二连接电极52经由层间连接部52V而与第二上部电极42连接。另外,下部电极用层间连接导体73A、73B向下方延伸,与下部电极40连接。
另外,如图10的(B)所示那样,第一侧方辅助电极部4A经由层间连接部431A、431B、432A、432B而与下部电极40连接。同样,第二侧方辅助电极部4B经由图9所示的层间连接部431C、431D、432C、432D而与下部电极40连接。
第一电容器部和第二电容器部的结构与第一实施方式所示的电容器101相同。其中,电容器105中,第一电介质层21、第二电介质层22由一体的(连续的)电介质层构成。
以下,参照图10的(A)、图10的(B),对该电容器103的制造方法依次进行说明。
(1)基板10是半导体基板或者绝缘体基板,代表性的是在表面形成有SiO2膜和SiN绝缘膜的Si基板。在该基板10,作为紧贴层11而形成(BaxSr1-x)TiO3膜(BST膜)。
(2)在紧贴层11(BST膜)的表面,依次形成作为下部电极40的Pt电极膜、作为电介质层21、22的BST膜、作为第一上部电极41和第二上部电极42的Pt电极膜。
例如,上述BST膜通过旋涂工序和烧制工序形成,Pt电极膜通过溅射法而成膜。紧贴层11只要是用于提高电极膜对于SiO2绝缘膜的紧贴性的紧贴层而发挥作用的膜,则也可以是BST膜以外的膜。另外,不一定需要紧贴层11。另外,上述电极膜也能够使用导电性良好且耐氧化性优秀的高熔点的其他贵金属材料,例如Au。
(3)作为无机绝缘层30,通过CVD法、溅射法形成SiO2膜,在其上通过自动涂布机等涂覆PBO(聚对苯撑苯并二噁)膜,并进行烧制,从而形成作为第一有机保护层31的PBO膜。而且,例如通过电感耦合型等离子体反应性离子蚀刻(ICP-RIE),在PBO膜形成构成接触孔的开口。此外,无机绝缘层不局限于SiO2,第一有机保护层也不局限于PBO膜。
(4)通过溅射法等,在上述开口内和PBO膜的表面例如使0.1μm/1.0μm/0.1μm的Ti/Cu/Ti膜成膜。
(5)通过对上述Ti/Cu/Ti膜进行刻画图案,形成第一连接电极51、第二连接电极52、辅助电极部4A、4B、5。此外,各中间电极不限定于由溅射法形成的Ti/Cu/Ti膜,也可以利用例如由镀敷法形成的Cu膜等。
(9)涂覆形成阻焊膜来作为第二有机保护层32。
(10)在上述阻焊膜形成开口,并在该开口内镀Ni,接下来进行镀Au,从而形成表面镀Ni/Au而成的第一端子电极61和第二端子电极62。此外,镀敷膜不局限于Ni/Au,也可以Ni/Sn等的镀敷膜。
这样,本实施方式的电容器是利用了薄膜工艺的薄膜电容器。在该薄膜电容器中,若通过以Pt作为主成分的高熔点金属构成下部电极40,则能够在氧化环境气中以800℃以上且1000℃以下程度的高温烧制作为电介质层21、22的高介电常数材料的BST。
辅助电极部4A、4B、5在高温烧制工艺后形成,因此上述辅助电极部4A、4B、5使用使导电率比耐氧化性优先的金属材料。若例如,由如以Cu作为主成分的金属膜那样相对电阻较小的材料构成,而且使膜厚变厚,则相比于下部电极40(Pt),能够降低薄膜电阻。此外,除了Cu以外。辅助电极部4A、4B、5也可以是以Al作为主成分的金属。据此,对于夹着电介质层21、22的电极亦即第一上部电极41、第二上部电极42和下部电极40而言,能够使用适于它们的电极材料并且使电容器低ESR化。
在本实施方式中,在第一连接电极51和第二连接电极52形成有由在Cu或者Cu表面形成有镀Ni/Au膜的金属膜构成的第一端子电极61和第二端子电极62,因此提高端子电极的导电率,并且环境耐受性提高。
此外,也可以在辅助电极部4A、4B、5的上表面形成镀Cu膜,而且在其表面形成镀Ni/Au膜。由此,能够更加减少辅助电极部4A、4B、5的薄膜电阻。
在本实施方式中,示出作为下部电极40的基底而形成有连续的紧贴层11的例子,但也可以是,在下部电极以电容元件形成部为单位而分开的情况下,基底的紧贴层以下部电极为单位而分离。
此外,在本实施方式中,如图10的(A)所示那样,将在第一连接电极51的表面形成的第一端子电极61、和在第二连接电极52的表面形成的第二端子电极62分别作为外部连接用的电极而使用,但也可以不设置第一端子电极61、第二端子电极62,而将第一连接电极51、第二连接电极52作为外部连接用的电极而使用。
另外,外部连接用的电极也可以不从最表面层(在本实施方式中第二有机保护层32)突出,也可以成为与最表面层(第二有机保护层32)相同的面。另外,也可以是,如第一实施方式中图4的(A)、图4的(B)、图4的(C)所示那样,从最表面层(保护层33)凹陷。
《第六实施方式》
第六实施方式中,示出通过控制电压来决定电容值的可变电容元件的例子。
图11的(A)是作为可变电容元件的电容器106的主要部分的剖视图。图11的(B)是电容器106的内部的部分俯视图。其中,图11的(B)中,以除去后面所示的耐湿保护膜PC1的状态示出。
在图11的(A)、图11的(B)中,基板SI是在表面形成有SiO2膜的Si基板。在该基板SI上按铁电膜FS1、电容器电极PT1、铁电膜FS2、电容器电极PT2、铁电膜FS3的顺序依次交替形成有铁电膜和Pt膜而构成电容器部。
在上述铁电膜FS1、FS2、FS3和电容器电极PT1、PT2的层叠膜的上部覆盖有耐湿保护膜PC1。在该耐湿保护膜PC1的上部还形成有有机保护膜PC2。
在有机保护膜PC2的上部形成有布线膜TI1。另外,通过该布线膜TI1,形成连接电极51、52、53、54和辅助电极部4A、4B、5。上述连接电极51~54经由接触孔而与电容器电极PT2的规定位置连接。另外,辅助电极部4A、4B、5经由接触孔而与电容器电极PT1的规定位置连接。布线膜TI1形成为覆盖耐湿保护膜PC1和有机保护膜PC2的四周。
图11的(B)所示的第一上部电极41、第二上部电极42由上述电容器电极PT2构成。另外,下部电极40由上述电容器电极PT1构成。
在布线膜TI1的表面形成有层间绝缘膜SR1。在该层间绝缘膜SR1的表面形成有电阻膜图案RE1。该电阻膜图案RE1的表面由层间绝缘膜SR2覆盖,在该层间绝缘膜SR2的表面形成有电阻膜图案RE2。该电阻膜图案RE2的表面由层间绝缘膜SR3覆盖。
上述电阻膜图案RE1、RE2的电阻膜通过薄膜工艺(利用了光刻和蚀刻技术的工艺)或者厚膜工艺(利用了丝网印刷等印刷技术的工艺)形成。各电阻元件的电阻值通过电阻膜图案的宽度、长度和厚度来决定。
在层间绝缘膜SR3的表面形成有布线膜TI2。另外,该布线膜TI2经由在层间绝缘膜SR1、SR2、SR3形成的接触孔而与布线膜TI1连接。
在层间绝缘膜SR3的表面覆盖有阻焊膜SR4。而且,在该阻焊膜SR4的开口且布线膜TI2的表面形成有外部连接电极EE。
上述铁电膜FS1是针对基板SI和耐湿保护膜PC1的紧贴用/扩散防止用的绝缘膜。另外,铁电膜FS3是针对耐湿保护膜PC1的紧贴用的绝缘膜。作为上述电容器电极PT1、PT2所使用的导电性材料,能够使用导电性良好且耐氧化性优秀的高熔点的贵金属材料,例如Pt、Au。
另外,作为上述铁电膜FS1、FS2、FS3所使用的薄膜材料,可使用具有高介电常数的电介质材料。具体而言,能够使用(Ba,Sr)TiO3(BST)、SrTiO3、BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3等钙钛矿化合物、SrBi4Ti4O15等铋层状化合物等。
另外,布线膜TI1、TI2由Ti/Cu/Ti这三层构成,Ti层例如形成为100nm,Cu层例如形成为1000nm。
另外,外部连接电极EE由Au/Ni这两层构成,第一层的Ni层例如形成为2000nm,第二层的Au层例如形成为200nm。
上述耐湿保护膜PC1防止从有机保护膜PC2释放出的水分侵入电容器部。作为该耐湿保护膜PC1,能够使用SiNx、SiO2、Al2O3、TiO2等。另外,有机保护膜PC2吸收来自外部的机械应力。作为该有机保护膜PC2,能够使用PBO(聚对苯撑苯并二噁)树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂等。
上述电阻膜图案RE1、RE2的电阻材料例如为镍铬合金。
通过图11的(A)、图11的(B)所示的构造,构成经由连接电极51、52、53、54而串联连接的电容元件(后面所示的电容元件C11、C12、C13、C14、C15、C16)。
图12是表示本实施方式的电容器106的各电极的结构的概略立体图。通过图11的(A)、图11的(B)所示的构造,构成从端口1(Port1)至端口2(Port2)之间串联连接有六个电容元件C11、C12、C13、C14、C15、C16的电路。
图13是电容器106的内部的电路图。电阻元件R11~R17、R21~R25是由上述电阻膜图案RE1、RE2构成的电阻。电容器106具备控制电压施加电路14R和可变电容部14C。可变电容部14C根据向A点-B点间施加的施加电压来决定端口P11-P12间的电容值。在控制电压施加电路14R的端口P21~P25连接有控制电路的GPIO端口(GPIO0~GPIO4)。在上述端口P21~P25连接有电阻元件R21~R25的一端,电阻元件R21~R25的另一端通过A点共用连接。例如将电阻元件R21、R22、R23、R24、R25的电阻值的比率决定为1:2:4:8:16。因此,通过向端口P21~P25输入的“H”“L”的电位的组合,在下部电极与第一上部电极之间、和下部电极与第二上部电极之间施加32组不同的控制电压。
端口P21~P25选择性地设定为高电平(电源电压)或者低电平(接地电压)。可变电容部14C的端口Pc接地连接。因此,根据端口P21~P25的电平,电阻元件R21~R25作为电阻分压电路发挥作用,与其分压比和电源电压对应的控制电压施加于可变电容部14C的A点-B点间。
在可变电容部14C中,经由RF电阻元件R11~R17在电容元件C11、C12、C13、C14、C15、C16各自的两端施加有控制电压。电容元件C11~C16是在对置的电极间夹着铁电膜的铁电电容器。对于铁电膜而言,极化量根据施加的电场的强度而变化,表观介电常数变化,因此通过控制电压来决定电容值。
此外,在图11的(A)、图11的(B)所示的例子中,构成控制电压施加电路14R的电阻元件与电容器106内一体化,但也可以是,构成控制电压施加电路14R的电阻元件设置于电容器106的外部。即,也可以是,将图13所示的可变电容部14C作为一个部件而构成。
《第七实施方式》
第七实施方式中,示出具备中途夹着电极的多个电介质层的电容器的例子。
图14是表示第七实施方式的电容器107的各电极的结构的概略立体图。该电容器107具备第一上部电极41A、41B、41C、第二上部电极42A、42B、42C。在第一上部电极41A与第一上部电极41B之间和第二上部电极42A与第二上部电极42B之间形成有电介质层。另外,在第一上部电极41B与第一上部电极41C之间和第二上部电极42B与第二上部电极42C之间形成有电介质层。在第一上部电极41C与下部电极40之间和第二上部电极42C与下部电极40之间形成有电介质层。根据该构造,构成在从端口1至端口2之间串联连接有六个电容元件C11、C12、C13、C14、C15、C16的电路。
其他构造与第一实施方式所示的电容器相同。根据本实施方式,对于电介质层与电介质层之间夹着的电极而言,由于电流不是沿面方向流动,而是基本上都沿厚度方向流动,所以减少由该电极引起的ESR。
此处,针对图12所示的构造的电容器和图14所示的构造的电容器,ESR的不同如以下那样示出。
图12中,若由“Rc”表示连接电极51、52、53、54的电阻成分,由“Ru”表示第一上部电极41、第二上部电极42的面方向的电阻成分,由“Rb”表示下部电极40的电阻成分,则电容器106的ESR概略地通过4×Rc+6×Ru+3×Rb表示。相对于此,在图14中,若由“Rc”表示连接电极51、52的电阻成分,由“Rt”表示第一上部电极41A、41B、41C、第二上部电极42A、42B、42C的厚度方向的电阻成分,由“Rb”表示下部电极40的电阻成分,则电容器107的ESR概略地由2×Rc+6×Rt+1×Rb表示。
与面方向的电阻成分“Ru”相比,上述厚度方向的电阻成分“Rt”非常小。因此,根据本实施方式,得到将多个电容元件串联而成的低ESR的电容器。
《其他实施方式》
在以上所示的各实施方式中,将内侧辅助电极部5、第一侧方辅助电极部4A和第二侧方辅助电极部4B分别由一层构成,但它们也可以由多层构成。另外,也可以是,内侧辅助电极部5形成于与第一侧方辅助电极部4A和第二侧方辅助电极部4B不同的层。
另外,在以上所示的各实施方式中,各下部电极用层间连接导体配置成对第一上部电极41或者第二上部电极42进行贯通的位置关系。根据该构造,能够增大第一上部电极41和第二上部电极42的面积,容易以有限的尺寸确保电容。其中,本实用新型不局限于该构造,各下部电极用层间连接导体也可以配置于未对第一上部电极41和第二上部电极42进行贯通的位置。
最后,上述的实施方式的说明所有方面均为例示,且不是限制性的解释。对于本领域技术人员而言,能够适当地进行变形和变更。例如,能够进行不同实施方式所示出的结构的局部的置换或者组合。本实用新型的范围不是由上述的实施方式示出,而是由权利要求书示出。并且,本实用新型的范围包含与权利要求书内等同的范围内的根据实施方式的变更。
附图标记说明
C1、C2…电容元件;C11、C12、C13、C14、C15、C16…电容元件;EE…外部连接电极;FS1、FS2、FS3…铁电膜;GND…接地端子;P11、P21…端口;Pc…端口;PC1…耐湿保护膜;PC2…有机保护膜;PE1、PE2、PM…电流路径;PT1、PT2…电容器电极;R11~R17、RF…电阻元件;R21~R25…电阻元件;RE1、RE2…电阻膜图案;SI…基板;SR1、SR2、SR3…层间绝缘膜;SR4…阻焊膜;TI1、TI2…布线膜;Vdd…电源端子;Z1…第一区域;Z2…第二区域;3…绝缘层;4A…第一侧方辅助电极部;4B…第二侧方辅助电极部;4C…第三侧方辅助电极部;4D…第四侧方辅助电极部;5…内侧辅助电极部;10…基板;11…紧贴层;14C…可变电容部;14R…控制电压施加电路;21…第一电介质层;22…第二电介质层;30…无机绝缘层;31…第一有机保护层;32…第二有机保护层;33…保护层;40…下部电极;41、41A、41B、41C…第一上部电极;42、42A、42B、42C…第二上部电极;45A、45B…辅助电极部连接电极;51、52、53、54…连接电极;51…第一连接电极;52…第二连接电极;51V、52V…层间连接部;61…第一端子电极;62…第二端子电极;71A、71B、71C、71D、71E、72A、72B、72C、72D、72E、73A、73B…下部电极用层间连接导体;81、81A、81B、81C…第一上部电极用层间连接导体;82、82A、82B、82C…第二上部电极用层间连接导体;101~107…电容器;300…半导体集成电路;431A、431B、432A、432B…层间连接部;431C、431D、432C、432D…层间连接部。

Claims (16)

1.一种电容器,其特征在于,具备:
下部电极;
第一上部电极,其与所述下部电极对置配置;
第二上部电极,其与所述下部电极对置配置;
电介质层,其配置于所述下部电极与所述第一上部电极之间;
第一连接电极,其与外部的电路连接,并相对于所述第一上部电极而位于与所述下部电极相反一侧的位置;
第二连接电极,其与外部的电路连接,并相对于所述第一上部电极而位于与所述下部电极相反一侧的位置;
辅助电极,其相对于所述第一上部电极和所述第二上部电极而位于与所述下部电极相反一侧的位置;
配置于所述第一上部电极与所述第一连接电极之间、和所述第二上部电极与所述第二连接电极之间的绝缘体层;
配置于所述第一上部电极与所述辅助电极之间、和所述第二上部电极与所述辅助电极之间的绝缘体层;
第一上部电极用层间连接导体,其将所述第一上部电极与所述第一连接电极连接;
第二上部电极用层间连接导体,其将所述第二上部电极与所述第二连接电极连接;以及
下部电极用层间连接导体,其将所述下部电极与所述辅助电极连接,
所述辅助电极由侧方辅助电极部和内侧辅助电极部构成,
在俯视时,在与所述第一连接电极和所述第二连接电极排列配置的方向正交的方向上,所述侧方辅助电极部配置为与所述第一连接电极和所述第二连接电极分离,
在俯视时,所述内侧辅助电极部位于所述第一连接电极与所述第二连接电极之间,
所述下部电极用层间连接导体具有:在多个位置将所述侧方辅助电极部与所述下部电极连接的层间连接导体;和在多个位置将所述内侧辅助电极部与所述下部电极连接的层间连接导体部。
2.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于,
所述侧方辅助电极部包括第一侧方辅助电极部和第二侧方辅助电极部,
所述电容器还具备:将所述第一侧方辅助电极部、所述第二侧方辅助电极部和所述内侧辅助电极部连接的辅助电极部连接电极。
3.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于,
所述侧方辅助电极部由第一侧方辅助电极部、第二侧方辅助电极部、将所述第一侧方辅助电极部的一端与所述第二侧方辅助电极部的一端连接的第三侧方辅助电极部、以及将所述第一侧方辅助电极部的另一端与所述第二侧方辅助电极部的另一端连接的第四侧方辅助电极部构成。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述第一上部电极用层间连接导体和所述第二上部电极用层间连接导体中的至少一者的数量为多个。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述下部电极用层间连接导体的数量为多个。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述下部电极用层间连接导体的数量为多个,所述第一上部电极用层间连接导体和所述第二上部电极用层间连接导体中的至少一者的数量为多个,对于所述下部电极用层间连接导体与所述第一上部电极用层间连接导体间的配置关系、或者所述下部电极用层间连接导体与所述第二上部电极用层间连接导体间的配置关系而言,成为在俯视时相互接近的部件彼此交替配置的关系。
7.根据权利要求6所述的电容器,其特征在于,
对于所述下部电极用层间连接导体与所述第一上部电极用层间连接导体间的配置关系、或者所述下部电极用层间连接导体与所述第二上部电极用层间连接导体间的配置关系而言,成为配置为在俯视时一者内插另一者间的关系。
8.根据权利要求4所述的电容器,其特征在于,
在俯视时,所述第一连接电极和所述第二连接电极中的至少一者具有凹陷部,
所述内侧辅助电极部的一端与所述凹陷部对置。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
电介质层由多个电介质层构成,在所述多个电介质层之间配置有电容器电极。
10.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述辅助电极的主要部分设置于与设置有所述第一连接电极和所述第二连接电极的层相同的层。
11.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述辅助电极的薄膜电阻比所述下部电极的薄膜电阻低。
12.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
具备基板,所述基板对所述下部电极、所述第一上部电极、所述第二上部电极、所述第一连接电极、所述第二连接电极、所述辅助电极、所述电介质层进行支承,
所述下部电极、所述第一上部电极、所述第二上部电极、所述第一连接电极、所述第二连接电极和所述辅助电极是金属薄膜,所述电介质层是电介质薄膜。
13.根据权利要求12所述的电容器,其特征在于,
所述电介质层是烧结体。
14.根据权利要求11所述的电容器,其特征在于,
所述下部电极是以Pt作为主成分的金属,所述第一连接电极、所述第二连接电极和所述辅助电极是以Cu或者Al作为主成分的金属。
15.根据权利要求1~3中任一项所述的电容器,其特征在于,
所述电介质层是铁电层,根据施加于所述下部电极与所述第一上部电极之间的电压,使所述下部电极与所述第一上部电极之间的电容变化,根据施加于所述下部电极与所述第二上部电极之间的电压,使所述下部电极与所述第二上部电极之间的电容变化。
16.根据权利要求15所述的电容器,其特征在于,
具备控制电压施加电路,所述控制电压施加电路包含具有不同电阻值的多个电阻元件,并施加使对所述下部电极与所述第一上部电极之间施加的电压和对所述下部电极与所述第二上部电极之间施加的电压以多种方式不同的控制电压。
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