JP2018074069A

JP2018074069A - 薄膜コンデンサ

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Publication number: JP2018074069A
Application number: JP2016214637A
Authority: JP
Inventors: 英子若田; Hideko Wakata; 上島　聡史; Satoshi Uejima; 聡史上島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】ＥＳＬを劇的に低下させることが可能な薄膜コンデンサを提供する。【解決手段】薄膜コンデンサは、複数の電極層１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃと、複数の電極層１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃ間に配置された複数の誘電体層２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、電極層１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃから厚み方向に沿って延びた貫通電極とを備えている。下から延びてきた貫通電極の数Ｎｖは、全部でＮｖ＝１６本であり、全てがコンタクト電極７０（Ａ）、７０（Ｂ）に電気的に接続され、コンデンサを構成する誘電体層を挟む電極層の数Ｎｃ＝４個である。薄膜コンデンサが所望の条件を満たすと、ＥＳＬが劇的に低下する。【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜コンデンサに関する。

電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられる電子部品に対しても小型化及び高機能化が求められている。例えば、特許文献１には、膜電極及び膜誘電体材料が交互に積層された構造を有する多層膜コンデンサが記載されている。薄膜コンデンサにおいては、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を低下することが望まれている。

特許５０９３３２７号

しかしながら、従来の薄膜コンデンサは、ＥＳＬが高いため、更なる改良が期待されている。例えば、特許文献１は改良の手がかりとして、薄膜キャパシタにおいては接続部を数多く設けるほどＥＳＬが低下する現象を開示している。しかし、現実には薄膜キャパシタのＥＳＬは、接続部の数が一定に達すると、ＥＳＬは飽和してそれ以上の低下が望めない傾向がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ＥＳＬを劇的に低下させることが可能な薄膜コンデンサを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、第１態様に係る薄膜コンデンサは、複数の電極層と、複数の前記電極層間に配置された複数の誘電体層と、前記電極層から厚み方向に沿って延びた貫通電極と、を備え、前記薄膜コンデンサの平面視における実効領域の最大面積Ｓ、前記貫通電極の数Ｎｖ、前記電極層の数Ｎｃ、パラメータＡ＝Ｓ×Ｎｃ／Ｎｖ、とした場合に、以下の関係式：０．１≦Ａ≦０．２５を満たすことを特徴とする。

上記薄膜コンデンサによれば、非常にコンデンササイズが小さい領域（０．０２ｍｍ^２≦Ｓ≦２５ｍｍ^２）において、小型化のスケーリングに伴う特殊な挙動が発生し、ＥＳＬが増加するようになる。このような条件下において、Ａ≦０．２５の領域において、ＥＳＬを劇的に低下させることができることが確認された。また、０．１≦Ａであれば、コンデンサの容量も十分に確保することができることが確認された。

第２態様に係る薄膜コンデンサは、前記貫通電極に垂直な面内で延びており、同極の電位が与えられる複数の前記貫通電極を電気的に接続する配線部と、前記配線部に電気的に接続され外部との入出力を行うコンタクト電極と、を備え、平面視において前記配線部の下方に接続された前記貫通電極の重心位置から、これに電気的に接続された前記コンタクト電極の重心位置までの距離Ｆは、以下の関係式：０μｍ≦Ｆ≦１００μｍを満たすことを特徴とする。

上記薄膜コンデンサによれば、さらにＥＳＬを低下させることができることが確認された。

第３態様に係る薄膜コンデンサは、平面視において、前記配線部に対して離間して隣接し、グランド電位が与えられるグランド電位配線部を更に備え、前記配線部の長手方向に垂直な幅Ｃ、この配線部と前記グランド電位配線部との間の離間距離Ｄ、とした場合に、以下の関係式：Ｄ＜Ｃを満たすことを特徴とする。

この場合、グランド電位配線部が、配線部を流れる信号のノイズを抑制し、ＥＳＬを更に大きく低下させることができることが確認された。

上記薄膜コンデンサによれば、ＥＳＬを劇的に低下させることができる。

薄膜コンデンサの構造を説明する図である。薄膜コンデンサの斜視図である。薄膜コンデンサの断面構成を示す図である。薄膜コンデンサの貫通電極部分の変形構成を示す図である。同極の貫通電極を接続する電極層の構成を示す平面図である。実験結果を示す図表である。薄膜コンデンサのコンタクト電極の部分を変形した例を示す図である。薄膜コンデンサのコンタクト電極の位置を変形した例を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、薄膜コンデンサの構造を説明する図である。

図１に示すように、第１電極層１１、第２電極層１２ａ、第３電極層１２ｂ、第４電極層１２ｃ、共通接続用の配線部５０（配線パターン）、外部端子７０（コンタクト電極）が順次積層されており、これらの間には、絶縁層が介在している。第１電極層１１、第２電極層１２ａ、第３電極層１２ｂ及び第４電極層１２ｃからなる電極層群間に介在する絶縁層は、強誘電体材料などからなる誘電体層２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）であり、第４電極層１２ｃと配線部５０との間に介在する第１絶縁層４０や、配線部５０と外部端子７０との間に介在する第２絶縁層６０は、ポリイミド（誘電率３．２〜３．４）などの低誘電率の材料からなる。

なお、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）、図１（ｆ）は、中央に記載された断面構成図（図１（ｇ））における各電極層の平面図を示しており、また、中央に記載された断面構成図（図１（ｇ））は、上記平面図における点線上の断面構成を示している。

第１電極層１１の平面形状は四角形であり、対角線上に４つの貫通電極５０ｂ（ｔ）が延びている（図１（ａ））。

第２電極層１２ａの平面形状は四角形であり、下から延びてきた対角線上に４つの貫通電極５０ｂ（ｔ）を通す４つの貫通孔を備え、これに並列して並ぶ３つの貫通電極５０ａ（ｔ）が上方に延びている（図１（ｂ））。また、１つの角部からも貫通電極５０ａ（ｔ）が延びている。

第３電極層１２ｂの平面形状は四角形であり、下から延びてきた前述の全ての８つの貫通電極５０ｂ（ｔ）を通す８つの貫通孔を備え、これに並列して並ぶ２つの貫通電極５０ｂ（ｔ）が上方に延びている（図１（ｃ））。また、１つの角部の近傍からも２つの貫通電極５０ａ（ｔ）が延びている。

第４電極層１２ｃの平面形状は四角形であり、下から延びてきた前述の全ての１２個の貫通電極を通す１２個の貫通孔を備え、残余の領域から貫通電極５０ａ（ｔ）が上方に延びている（図１（ｄ））。また、１つの角部の近傍からも２つの貫通電極５０ａ（ｔ）が延びている。

配線部５０は、下から延びてきた一方の極性（グランド電位）の貫通電極５０ｂ（ｔ）を共通して接続する第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）と、他方の極性の貫通電極５０ａ（ｔ）を幾つかまとめて（本例では２つずつ）接続する、複数の第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）を備えている。

配線部５０からは、下から延びてきた貫通電極と同一のパターンの貫通電極が上方に延び、それぞれ外部端子７０に接続される。外部端子７０は、一方の極性の第１コンタクト電極７０（Ｂ）と、他方の極性の第２コンタクト電極７０（Ａ）とからなる。

図２は、薄膜コンデンサの斜視図である。

一方の極性の第１コンタクト電極７０（Ｂ）と、他方の極性の第２コンタクト電極７０（Ａ）は、Ｘ軸方向に沿って交互に配置されると共に、Ｙ軸方向に沿って交互に配置されている。

この薄膜コンデンサは、複数の電極層（１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃ）と、複数の電極層（１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃ）間に配置された複数の誘電体層（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、電極層（１１、１２ａ，１２ｂ、１２ｃ）から厚み方向に沿って延びた上記貫通電極とを備えており、貫通電極は電極層に電気的に接続されている。

ここで、薄膜コンデンサの平面視（Ｚ軸方向かた見た図）における実効領域の最大面積Ｓ＝Ｘ１×Ｙ１とする。Ｘ１は、薄膜コンデンサの実効領域（コンデンサとして実際に機能する領域であり、誘電体層を介して電極層の重なった領域）のＸ軸方向の寸法、Ｙ１は、薄膜コンデンサの実効領域のＹ軸方向の寸法である。

本例では、下から延びてきた貫通電極の数Ｎｖは、全部でＮｖ＝１６本であり、全てがコンタクト電極に電気的に接続されている。また、コンデンサを構成する誘電体層を挟む電極層の数Ｎｃ＝４個である。

この場合、薄膜コンデンサは、以下の関係式を満たす。
・０．４Ｑ≦Ａ≦Ｑ、
・Ｑ≦Ｓ≦３６Ｑ、
・Ｑ＝０．２５ｍｍ^２

なお、基準面積Ｑ、上記貫通電極の数Ｎｖ、上記電極層の数Ｎｃ、パラメータＡ＝Ｓ×Ｎｃ／Ｎｖとする。

薄膜コンデンサでは、非常にコンデンササイズが小さい領域（Ｑ≦Ｓ≦３６Ｑ、Ｑ＝０．２５ｍｍ^２）において、小型化のスケーリングに伴う特殊な挙動が発生し、ＥＳＬが増加するようになるが、このような条件下において、Ａ≦Ｑの領域においては、ＥＳＬを劇的に低下させることができる。また、０．４Ｑ≦Ａであれば、コンデンサの容量も十分に確保することができる。

次に、薄膜コンデンサ―の断面構成の一例について説明する。

図３は、薄膜コンデンサの一例の断面構成を示す図である。

同図では、第１電極層１１と、第２電極層１２ａに接続された貫通電極を含む断面が示されているが、第３電極層、第４電極層にも、これらと同様の構造で、貫通電極が接続されており、５層以上の電極層を用いる場合も、同様の構造で貫通電極を接続することができる。

薄膜コンデンサ１は、三層以上積層された複数の電極層１０と、複数の電極層１０の間に積層された複数の誘電体層２０と、積層方向に沿って上方から複数の電極層１０の少なくとも一部及び複数の誘電体層２０の少なくとも一部を貫通する側面３０ａと、複数の電極層１０のうち一の電極層１０が露出する底面３０ｂとを有する開口部３０（３１，３２）と、開口部３０内において開口部３０の側面３０ａから離間して設けられ、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０に対して電気的に接続された配線部５０と、を備えている。また、薄膜コンデンサ１は、開口部３０を埋めるように電極層１０及び誘電体層２０に対して積層された第１絶縁層４０と、第１絶縁層４０及び配線部５０上に積層された第２絶縁層６０と、第２絶縁層６０を貫通し、配線部５０と電気的に接続された外部端子７０とを備えている。

電極層１０は、下地電極層１１（第１電極層）と内部電極層１２（第２〜４電極層）とを含んでいる。また、内部電極層１２及び誘電体層２０は、下地電極層１１上に交互に積層されている。本実施形態においては、薄膜コンデンサ１は３つの内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び３つの誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。すなわち、本実施形態では、薄膜コンデンサ１には、４層の電極層と、３層の誘電体層とが含まれる。内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ、内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃの順に下地電極層１１上に積層されている。

薄膜コンデンサ１は２つの開口部３１，３２を有している。開口部３１では、側面３０ａにおいては誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃが露出し、底面３０ｂにおいては内部電極層１２ａが露出している。開口部３１の側面３０ａは、連続した平面状となっている。すなわち、側面３０ａを構成する誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃの端面は、積層方向に連続していて、各層の膜厚程度の凹凸しか有しない。このため、側面３０ａには、ほぼ段差等が形成されていない。また、開口部３２では、側面３０ａにおいては内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ｂ、誘電体層２０ｂ及び内部電極層１２ｃ、誘電体層２０ｃが露出し、底面３０ｂにおいては下地電極層１１が露出している。開口部３２の側面３０ａについても、連続した平面状となっている。配線部５０は、第１配線部５０ａ及び第２配線部５０ｂを含んでおり、第１配線部５０ａは開口部３１内で底面の内部電極層１２ａと電気的に接続されており、第２配線部５０ｂは開口部３２内で底面の下地電極層１１と電気的に接続されている。これにより、内部電極層１２ａ、誘電体層２０ａ、及び下地電極層１１は１つのコンデンサを構成している。

なお、本明細書中において「積層方向」とは、下地電極層１１、誘電体層２０ａ、内部電極層１２ａ、というように下地電極層１１から第２絶縁層６０に向けて各層が順次重なる方向である。また、積層方向に沿って上方とは第２絶縁層６０側をいい、積層方向に沿って下方とは下地電極層１１側をいう。

薄膜コンデンサ１において、開口部３０の底面３０ｂにおいて露出する電極層１０の直上に積層された誘電体層２０は、開口部３０を形成する側面３０ａに対して配線部５０側へ延伸する延伸部を有している。具体的には、開口部３１では、底面３０ｂにおいて露出し、第１配線部５０ａと電気的に接続された内部電極層１２ａの直上に積層された誘電体層２０ｂが延伸部２１を有する。また、開口部３２では、底面３０ｂにおいて露出し、第２配線部５０ｂと電気的に接続された下地電極層１１の直上に積層された誘電体層２０ａが延伸部２２を有している。誘電体層２０ｂの延伸部２１は第１配線部５０ａまで到達しておらず、誘電体層２０ｂの延伸部２１と第１配線部５０ａとの間には第１絶縁層４０が設けられている。誘電体層２０ａの延伸部２２は第２配線部５０ｂと接する位置まで到達している。

下地電極層１１は導電性を有する材料から形成されている。具体的には、下地電極層１１を形成する導電性材料としては、主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する合金が好ましく、特に、主成分としてＮｉを含有する合金が好適に用いられる。下地電極層１１を構成するＮｉの純度は高いほど好ましく、９９．９９重量％以上であることが好ましい。なお、下地電極層１１に微量の不純物が含まれていてもよい。主成分としてＮｉを含有する合金からなる下地電極層１１に含まれ得る不純物としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）またはクロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セシウム（Ｃｅ）等の遷移金属元素あるいは希土類元素等、塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）等が挙げられる。

下地電極層１１の厚さは、１０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜７０μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜３０μｍ程度であることが更に好ましい。下地電極層１１の厚さが薄過ぎる場合、薄膜コンデンサ１の製造時に下地電極層１１をハンドリンクし難くなる傾向があり、下地電極層１１の厚さが厚過ぎる場合、リーク電流を抑制する効果が小さくなる傾向がある。なお、下地電極層１１の面積は、例えば、１×０．５ｍｍ^２程度である。また、上述の下地電極層１１は金属箔からなることが好ましく、基板と電極とを兼用している。このように、本実施形態に係る下地電極層１１は基板としても兼用する構成であることが好ましいが、Ｓｉやアルミナなどからなる基板上に下地電極層１１を設けた基板／電極膜構造を採用してもよい。

内部電極層１２（内部電極層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）は導電性を有する材料から形成されている。具体的には、主成分としてニッケル（Ｎｉ）や白金（Ｐｔ）を含有する材料が内部電極層１２として好適に用いられ、Ｎｉが特に好適に用いられる。内部電極層１２に主成分としてＮｉを含有する材料を用いる場合、その含有量は、内部電極層１２全体に対して、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、内部電極層１２の主成分がＮｉである場合、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一種（以下、「添加元素」と記す。）を更に含有する。内部電極層１２が添加元素を含有することによって、内部電極層１２の途切れが防止される。なお、内部電極層１２は複数種の添加元素を含有してもよい。内部電極層１２の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。

誘電体層２０（誘電体層２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）、（Ｂａ_１−ＸＳｒ_Ｘ）ＴｉＯ_３（チタン酸バリウムストロンチウム）、（Ｂａ_１−ＸＣａ_Ｘ）ＴｉＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ_ＸＴｉ_１−Ｘ）Ｏ_３等のペロブスカイト構造を持った（強）誘電体材料や、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３等に代表される複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料や、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２、ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９等に代表されるビスマス層状化合物、（Ｓｒ_１−ＸＢａ_Ｘ）Ｎｂ_２Ｏ_６、ＰｂＮｂ_２Ｏ_６等に代表されるタングステンブロンズ型強誘電体材料等から構成される。ここで、ペロブスカイト構造、ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ型強誘電体材料において、ＡサイトとＢサイト比は、通常整数比であるが、特性向上のため、意図的に整数比からずらしてもよい。なお、誘電体層２０の特性制御のため、誘電体層２０に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。誘電体層２０の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。

第１絶縁層４０及び第２絶縁層６０は、絶縁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリイミドなどの非導電性樹脂、ＳｉＯ_２、アルミナ、ＳｉＮ（シリコンナイトライド）等の無機材料、あるいはこれらを混合、又は積層させた絶縁材料等を用いることができる。第１絶縁層４０の厚さ（内部電極層１２ｃの上面と第１絶縁層４０の上面との距離）は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍであり、第２絶縁層６０の厚さ（第１絶縁層４０の上面と第２絶縁層６０の上面との距離）は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍである。

配線部５０は、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性を有する材料から構成されている。また、配線部５０と電気的に接続される外部端子７０も、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性を有する材料から構成されている。

第１絶縁層４０が導入される開口部３１，３２の径（側面３０ａにより囲われる領域の径）は特に限定されないが、配線部５０と開口部３１，３２の側面３０ａとが離間するように（すなわち、配線部５０と側面３０ａとの間に第１絶縁層４０が設けられるように）、且つ、上述の延伸部２１，２２を形成することができるように設定される。延伸部２１，２２の長さ（開口部３１，３２の側面３０ａから突出している部分の最大長さ）は、延伸部２１，２２が設けられる誘電体層２０の厚みに対して２倍以上とすることができる。

ここで、貫通電極に垂直な面内（ＸＹ平面内）で延びており、同極の電位が与えられる複数の貫通電極を電気的に接続する配線部（第２共通プレート電極５０ａ（ｕ））と、この配線部に電気的に接続され外部との入出力を行うコンタクト電極７０（Ａ）とを備えており、平面視において配線部の下方に接続された貫通電極５０ａ（ｔ）の重心位置から、これに電気的に接続されたコンタクト電極７０（Ａ）の重心位置までの距離Ｆは、或いは、平面視における配線部の下方に接続された貫通電極５０ｂ（ｔ）の重心位置から、これに電気的に接続されたコンタクト電極７０（Ｂ）の重心位置までの距離Ｆは、以下の関係式を満たす。

０μｍ≦Ｆ≦１００μｍ

この薄膜コンデンサによれば、さらにＥＳＬを低下させることができる。

図４は、薄膜コンデンサの貫通電極部分の変形構成を示す図である。

第１絶縁層４０に設けられた開口内において貫通電極５０ａ（ｔ）、５０ｂ（ｔ）が埋め込まれるように設けられたが、これらは図４に示すように、第１絶縁層４０に設けられた開口内の側壁を覆うように設けられてもよい。この場合、第１絶縁層４０の貫通孔内には、第２絶縁層６０も埋め込まれる。

図５は、同極の貫通電極を接続する電極層の構成を示す平面図である。

第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）は、合計で８個の貫通電極５０ｂ（ｔ）に与えられる電位（グランド電位）を共通化している。第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）は、２個ずつの貫通電極５０ａ（ｔ）に与えられる電位を共通化し、それぞれの貫通電極５０ａ（ｔ）は、第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）の下部に位置する電極層１２ｃ又は電極層１２ａ（図１参照）に電気的に接続されているので、結局のところ、グランド電位ではない方の極性の全ての貫通電極５０ａ（ｔ）の電位は共通化され、同電位とされている。

同図では、４つの第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）の領域が示されているが、電極層表面に平行な平面（ＸＹ平面）内においては、これらは離間しており、また、それぞれが、第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）とも離間している。

このように、薄膜コンデンサにおいては、平面視において、第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）（配線部）に対して離間して隣接し、グランド電位が与えられる第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）（グランド電位配線部）を備えており、第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）の長手方向に垂直な幅Ｃ（線幅）、第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）と第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）との間の離間距離Ｄとした場合に、関係式：Ｄ＜Ｃを満たしている。なお、幅Ｃが、配線部の長手方向の端部において極小化する形状の場合や、製造上の揺らぎ等がある場合には、配線部の中央の値（極小化した形状の場合には、長手方向端部の幅に比較すると最大値となる）を採用することができる。

この場合、第１共通プレート電極５０ｂ（ｕ）が、第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）を流れる信号のノイズを抑制し、ＥＳＬを更に大きく低下させることができる。なお、各第２共通プレート電極５０ａ（ｕ）の形状は、長方形の角部を丸くした形状であり、角部の形状に起因して発生する高周波ノイズを抑制している。

図６は、図１及び図３に示した構造を有する薄膜コンデンサの特性を調べた実験結果（シミュレーション計算結果）を示す図表である。条件を満たす場合には丸が記載され、満たさない場合にはバツが記載されている。この実験では、３つの条件を変化させて、ＥＳＬの挙動を調べた。

第１条件Ｃ１の設定においては、パラメータＡ＝Ｓ×Ｎｃ／Ｎｖを設定し、パラメータＡを変化させ、パラメータＡが所望の条件範囲（０．４Ｑ≦Ａ≦Ｑ、Ｑ＝０．２５ｍｍ^２）内にあるかどうかを設定した。なお、薄膜コンデンサの平面視における実効領域の最大面積Ｓ＝Ｘ１×Ｙ１−ΔＳである。Ｘ１及びＹ２は薄膜コンデンサの縦横の寸法（図２参照）であり、ΔＳは、平面視における貫通電極や貫通孔など、電荷蓄積機能を奏さない領域の面積の合計である。なお、１つの貫通電極の水平断面積は１２５６μｍ^２、貫通電極が通る１つの貫通孔の水平断面積は５０２４μｍ^２である。

第２条件Ｃ２の設定においては、コンタクト電極の重心位置と第２共通プレート電極直下の貫通電極の重心位置との間の距離Ｆを変化させ、距離Ｆが、０（μｍ）≦Ｆ≦１００（μｍ）を満たすかどうかを設定した。

第３条件Ｃ３の設定においては、第２共通プレート電極の幅Ｃと、第２共通プレート電極のグランド電位からの離間距離Ｄの関係を変化させ、Ｄ＜Ｃを満たすかどうかを設定した。なお、幅Ｃは６０μｍに固定した。

比較例１〜３では、最大面積Ｓ＝１（ｍｍ^２）_。コンデンサ用の電極層数Ｎｃ＝４、貫通電極数（ビア数）Ｎｖ＝１２にしたため、第１条件Ｃ１のパラメータＡ＝１．３２（ｍｍ^２）、Ｑ＝０．３３（ｍｍ^２）となっている。比較例１〜３では、第２条件Ｃ２のパラメータである距離Ｆは、それぞれ、１１０、１１０、０であり、比較例１，２は、第２条件を満たしていない。また、第３条件Ｃ３のパラメータである離間距離Ｄは、比較例１〜３においては、それぞれ、７０（μｍ）、５（μｍ）、７０（μｍ）であり、比較例１，３において、第３条件Ｃ３は満たされていない。

これらの比較例１〜３においては、薄膜コンデンサの容量Ｃｄ（ｎＦ）は、１５４．３０（ｎＦ）であり、パラメータＡ＝Ｑ（＝０．２５ｍｍ^２）とした場合の実施例３（基準）の容量に対する割合は、１０１％である。これらの比較例１〜３においては、ＥＳＬ（ｐＨ）は、１３．１５（ｐＨ）、９．７５（ｐＨ）、６．５２（ｐＨ）であった。換言すれば、比較例１〜３においては、実施例３に対するＥＳＬの割合（変化率）は、それぞれ、５４２（％）、４０２（％）、２６９（％）であった。

実施例１では、Ａ＝０．２５（ｍｍ^２）、Ｓ＝１（ｍｍ^２）、Ｎｃ＝４、Ｎｖ＝１６、Ｆ＝１１０（μｍ）、Ｄ＝７０（μｍ）に設定した。実施例１は、比較例１に対して、第１条件Ｃ１を改善したものであり、第１条件を満たしているが、その他の条件は満たしてない。この場合、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１に対して大幅に改善し、７．２９（ｐＨ）まで低下した。

実施例２では、実施例１において、更に、第２条件Ｃ２を満たす（Ｆ＝１００μｍ）設定としたものである。この場合、比較例２に対して、第１条件Ｃ１及び第２条件Ｃ２を改善したものであるが、実施例２では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１及び実施例１に対して大幅に改善し、６．８３（ｐＨ）まで低下した。

実施例Ａでは、実施例１において、更に、第２条件Ｃ２を満たす（Ｆ＝０μｍ）設定としたものである。この場合、比較例３に対して、第１条件Ｃ１を改善したものであるが、実施例Ａでは、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、上記の比較例及び実施例に対して大幅に改善し、３．６２（ｐＨ）まで低下した。

実施例３では、実施例Ａにおいて、更に、第３条件Ｃ３を満たす（Ｄ＝５μｍ）設定としたものである。この場合、比較例３に対して、第１条件Ｃ１、第３条件Ｃ３を改善したものであるが、実施例３では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１、２に対して大幅に改善し、２．４３（ｐＨ）まで低下した。

実施例Ｂでは、実施例２において、更に、第３条件Ｃ３を満たす（Ｄ＝５μｍ）設定としたものである。この場合、実施例２に対して、第３条件Ｃ３を改善したものであるが、実施例Ｂでは、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１、２に対して大幅に改善し、５．０６（ｐＨ）まで低下した。

実施例４では、実施例３において、更に、Ｎｖ＝１８、Ａ＝０．２２（ｍｍ^２）として、第１条件Ｃ１を変更したものであり、実施例４では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１〜３に対して大幅に改善し、１．９０（ｐＨ）まで低下した。

実施例５では、実施例４において、更に、Ｎｖ＝２０、Ａ＝０．２０（ｍｍ^２）として、第１条件Ｃ１を変更したものであり、実施例５では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１〜４に対して大幅に改善し、１．５３（ｐＨ）まで低下した。

実施例６では、実施例５において、更に、Ｎｖ＝２７、Ａ＝０．１５（ｍｍ^２）として、第１条件Ｃ１を変更したものであり、実施例６では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１〜５に対して大幅に改善し、０．８３（ｐＨ）まで低下した。

実施例Ｃでは、実施例６において、更に、Ｎｖ＝４０、Ａ＝０．１（ｍｍ^２）として、第１条件Ｃ１を変更したものであり、実施例Ｃでは、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３及び実施例１〜５に対して大幅に改善し、０．３７（ｐＨ）まで低下した。

実施例７では、実施例Ｃにおいて、更に、Ｆ＝１００（μｍ）として、第２条件Ｃ２を変更したものであり、実施例７では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、実施例Ｃよりは高くなるものの、その他の比較例及び実施例に対して大幅に改善し、０．７７（ｐＨ）まで低下した。

実施例８では、実施例７において、Ｆ＝１１０（μｍ）として、第２条件Ｃ２のみを満たさないようにしたものであるが、実施例８では、コンデンサ容量が大きく低下することなく、ＥＳＬは、比較例１〜３よりも大幅に改善しており、０．８３（ｐＨ）まで低下した。

なお、Ａの値が０．０５（ｍｍ^２）以下になると、第１条件Ｃ１は満たさなくなる。比較例Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、実施例Ｃ、実施例７、実施例８において、Ｎｖ＝８０、Ａ＝０．０５（ｍｍ^２）として、第１条件Ｃ１を満たさないように変更したものであり、この場合には、１５０±１０（ｃＦ）程度あった容量が、この範囲を超えて低下し、コンデンサとしての機能が大きく劣化することが判明した。

以上のように、実施例においては、Ｓ＝４Ｑ＝１ｍｍ^２の場合の薄膜コンデンサにおいて、第１条件Ｃ１（０．４Ｑ≦Ａ≦Ｑ）を満たすことで、コンデンサ容量を低下させることなく、ＥＳＬを著しく改善することができた。また、０．４Ｑ≦Ａであれば、コンデンサの容量も十分に確保することができた。

また、少なくとも、Ｑ≦Ｓ≦３６Ｑの場合には、このようなＥＳＬ改善効果が認めることができた。

なお、上述の実施形態の構造は、幾つかの変形をすることができる。

図７は、薄膜コンデンサのコンタクト電極の部分を変形した例を示す図である。

図３においては、コンタクト電極７０（Ａ）、７０（Ｂ）は、第２絶縁層６０を貫通していたが、図７では、それぞれ、上部接続電極層５０ａ（ｔｕ）、上部接続電極層５０ｂ（ｔｕ）を介して、第２絶縁層６０上に配置されている。

上部接続電極層５０ａ（ｔｕ）、上部接続電極層５０ｂ（ｔｕ）は、第２絶縁層６０に設けられた貫通孔の内壁を通り、この貫通孔の直下に設けられた配線部５０ａ（ｕ）、配線部５０ｂ（ｕ）に接触し、貫通電極５０ａ（ｔ）、５０ｂ（ｔ）に電気的に接続されている。

その他の構造は、図３に示したものと同一である。

この構造の場合において、上述の第１条件Ｃ１を満たすことで、ＥＳＬの大幅な低下効果を奏することができる。また、第２条件Ｃ２、第３条件Ｃ３を満たす場合の効果についても、同様である。また、図７においても、図４の構造を適用することができ、各条件に対しては同様の効果を奏する。

図８は、薄膜コンデンサのコンタクト電極の位置を変形した例を示す図である。

この構造は、図３の構造において、Ｆ＝０としたものである。この構造の場合において、上述の第１条件Ｃ１を満たすことで、ＥＳＬの大幅な低下効果を奏することができる。また、第３条件Ｃ３を満たす場合の効果についても、同様である。また、図７においても、図４の構造を適用することができ、各条件に対しては同様の効果を奏する。すなわち、０μｍ≦Ｆ≦１００μｍの場合においては、ＥＳＬを低下させることができる。

１１…第１電極層、１２ａ…第２電極層、１２ｂ…第３電極層、１２ｃ…第４電極層、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…誘電体層、４０…第１絶縁層、５０…配線部、６０…第２絶縁層、７０…外部端子。

Claims

複数の電極層と、
複数の前記電極層間に配置された複数の誘電体層と、
前記電極層から厚み方向に沿って延びた貫通電極と、
を備え、
薄膜コンデンサの平面視における実効領域の最大面積Ｓ、
前記貫通電極の数Ｎｖ、
前記電極層の数Ｎｃ、
パラメータＡ＝Ｓ×Ｎｃ／Ｎｖ、
とした場合に、
以下の関係式：
０．１≦Ａ≦０．２５
を満たすことを特徴とする薄膜コンデンサ。
前記貫通電極に垂直な面内で延びており、同極の電位が与えられる複数の前記貫通電極を電気的に接続する配線部と、
前記配線部に電気的に接続され外部との入出力を行うコンタクト電極と、
を備え、
平面視において前記配線部の下方に接続された前記貫通電極の重心位置から、これに電気的に接続された前記コンタクト電極の重心位置までの距離Ｆは、以下の関係式：
０μｍ≦Ｆ≦１００μｍ
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
平面視において、前記配線部に対して離間して隣接し、グランド電位が与えられるグランド電位配線部を更に備え、
前記配線部の長手方向に垂直な幅Ｃ、
この配線部と前記グランド電位配線部との間の離間距離Ｄ、
とした場合に、
以下の関係式：
Ｄ＜Ｃ
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜コンデンサ。