JP2985344B2 - 薄膜コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機薄膜誘電体を用いた
積層型薄膜コンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化の発展
に伴い、面実装技術を用いた電子部品の高密度実装化が
進み、電子部品に対するチップ化、小型化の要望が強く
なっている。

【０００３】その中で、コンデンサにおいても種々の取
り組みがなされており、その一つに誘電体の薄膜化を図
ることにより小型化した積層型の薄膜コンデンサがあ
る。

【０００４】以下に従来の薄膜コンデンサとその製造方
法を図面を参照しながら説明する。図３に従来の薄膜コ
ンデンサの構成を示す。図３に示すように、絶縁基板１
の上に内部電極２ａと２bを備えた有機薄膜誘電体３を
重ね、無機絶縁膜４で包まれ、外部電極６に内部電極２
ａ、２ｂが接続している。

【０００５】以上のように構成された従来の薄膜コンデ
ンサは、図４（Ａ）〜（Ｉ）に示す製造工程により作製
されていた。まず、図４（Ａ）の工程では絶縁基板１の
上に内部電極２ａが形成され、図４（Ｂ）の工程で内部
電極２ａと基板１に跨るように有機薄膜誘電体３が形成
され、図４（Ｃ）の工程で誘電体３の上に図４（Ａ）の
工程で形成された内部電極２ａとは極性の異なる内部電
極２ｂが形成され、図４（Ｄ）の工程でさらに内部電極
２ｂの上に誘電体３が形成される。このような積層構造
を図４（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）の各工程でそれ
ぞれ繰り返し、所定の積層を終了すると図５（Ａ）に示
すようなパタ−ンになるよう、それぞれのコンデンサ７
が図４（Ｈ）のように形成される。図５（Ｂ），（Ｃ）
は図５（Ａ）のＤ部分のコンデンサを拡大して示した図
である。その後、図４（Ｉ）および図５（Ｃ）に示すよ
うに、図５（Ｂ）に示すコンデンサ７の上にパタ−ン形
成マスクを用いて無機絶縁膜４を封止膜として形成す
る。その後、各々のパタ−ンを基板分割して個片とし、
内部電極積層部の端部を含む絶縁基板両端部に外部電極
６を形成して薄膜コンデンサを作製していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の従来の薄膜コンデンサでは、部品実装時な
どに発生する衝撃によって無機絶縁膜４にひび割れが発
生し、コンデンサの信頼性が低下するという問題を有し
ていた。

【０００７】また、上記従来の工程で製造すると、無機
絶縁膜４をパタ−ン形成マスクを用いて形成するために
コストアップするという問題がある。また、パタ−ン形
成マスクとコンデンサ形成絶縁基板１の位置合わせ精度
が確保できないため、基板分割するときに分割線がずれ
て、無機絶縁膜４にクラックが発生しコンデンサの信頼
性が低下するという問題がある。そして図５（Ｃ）では
非無機絶縁膜成膜部がスペースとしては確保されている
が、実際にはコンデンサ形成絶縁基板１とパタ−ン形成
マスクとの隙間から無機絶縁膜の漏れが発生し、無機絶
縁膜パタ−ンの寸法精度が劣化することによって非無機
絶縁膜成膜部のスペース確保ができなくなる。そのた
め、基板分割を行なうときに無機絶縁膜４にひび割れが
発生し、コンデンサの信頼性が低下する。さらに内部電
極２a,２bと外部電極６の電気的接合が不安定になる、
もしくは電気的接合ができないという問題を有してい
た。

【０００８】また、無機絶縁膜４形成後の工程である基
板分割や外部電極６形成などの後半工程の衝撃により、
絶縁基板上に形成したコンデンサ部７が基板からはがれ
る、あるいは無機絶縁膜４のひび割れ発生によるコンデ
ンサの信頼性低下という問題を有していた。

【０００９】本発明はこのような課題を解決するもの
で、製造工程中の衝撃による無機絶縁膜のひび割れの発
生を防止し、無機絶縁膜のパタ−ン形成工程時と、有機
薄膜誘電体の製造時に発生する衝撃によるクラック発生
を同時に防止することができ、低コストで、高信頼性
の、量産性の高い薄膜コンデンサの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、絶縁基板上の全面に、所定のパタ−ンで複
数のコンデンサを形成する製造方法にあって、各々のパ
タ−ンが有機薄膜誘電体と一層ごとに絶縁基板の両端方
向に位置ずれさせた内部電極とを交互に積層してコンデ
ンサ部を形成する工程と、前記コンデンサ部全面を覆っ
て無機絶縁膜を形成する工程と、無機絶縁膜の上から隣
接するコンデンサ部との間を残して樹脂層を形成する工
程と、樹脂層を形成していない部分の無機絶縁膜をエッ
チング処理で除去する工程と、各々のパタ−ンを個片と
する基板分割工程と、エッチング処理で無機絶縁膜を除
去した各々の個片の有機薄膜誘電体の一端部をはみ出た
内部電極積層部の端部を含む絶縁基板両端部に外部電極
を形成する工程を主体として薄膜コンデンサを製造する
ようにしたものである。

【００１２】なお、樹脂層はスクリ−ン印刷法により形
成されることが好ましい。

【００１３】

【作用】上記のように、コンデンサ部を被覆して形成し
た無機絶縁膜全面に樹脂層を形成した構成にすることに
より、部品実装時などの工程で発生する衝撃により、無
機絶縁膜がひび割れすることを防止するようコンデンサ
を保護することができ、コンデンサの信頼性を向上させ
ることができる。

【００１４】また、絶縁基板の全面に所定のパタ−ンで
コンデンサ部を形成した後、その全面に無機絶縁膜を形
成する工程と、その上から隣接する各々のパタ−ンとの
間を残して樹脂層を形成する工程と、エッチング処理を
行うという工程を導入することにより、無機絶縁膜エッ
チング用のパタ−ン形成マスクが不要となる。その結
果、無機絶縁膜パタ−ンとコンデンサ形成絶縁基板との
位置合わせが不要となり、エッチング後の無機絶縁膜パ
タ−ンの寸法精度が良くなるため、無機絶縁膜の位置ず
れが原因で発生する基板分割の際の無機絶縁膜のひび割
れが発生しなくなる。このため、コンデンサの信頼性が
向上し、内部電極と外部電極との電気的接合が安定す
る。また、樹脂層を設けることにより、基板分割、外部
電極形成などの後工程時の衝撃による無機絶縁膜のクラ
ック発生を防止することができ、低コストで、高信頼性
の、量産性の高い製造方法を確立することができる。

【００１５】また、樹脂層の形成にスクリ−ン印刷法を
用いることにより、量産性の高い製造方法となり、また
無機絶縁膜として、成膜速度の速いプラズマＣＶＤ法を
用いてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン
酸化窒化膜を形成することにより、高い生産性で薄膜コ
ンデンサを生産することができることとなる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の一実施例の薄膜コンデンサを
図面を参照しながら説明する。図１に本発明の一実施例
の薄膜コンデンサの構成を示す。図１に示すように絶縁
基板１の上に内部電極２ａと２bを備えた有機薄膜誘電
体３を重ね、無機絶縁膜４と樹脂層５で覆い、外部電極
６に内部電極２ａ、２ｂが接続している。なお、従来例
の構成部品と同一のものは同じ符号を付して説明を省略
する。

【００１７】以上のように構成された薄膜コンデンサは
図２（Ａ）〜（Ｋ）に示す工程により作製される。図２
（Ａ）の工程において絶縁基板１の上に内部電極２ａが
形成され、図２（Ｂ）の工程で内部電極２ａと基板１に
跨るように有機薄膜誘電体３が形成され、図２（Ｃ）の
工程において誘電体３の上に図２（Ａ）の工程で形成さ
れた内部電極２ａとは極性の異なる内部電極２ｂが形成
され、図２（Ｄ）の工程でさらに内部電極２ｂの上に誘
電体３が形成される。このような積層体の形成を図２
（Ｅ）〜（Ｈ）の工程で繰返えす。そして所定の積層を
終えると、図５（Ａ）に示すようなパタ−ンで複数のコ
ンデンサが図５（Ｂ）のように形成され、その後図２
（Ｉ）において無機絶縁膜４を封止膜として全面に形成
し、図２（Ｊ）において無機絶縁膜４の上から隣接する
各々のパタ−ンとの間を残して樹脂層５を形成し、図２
（Ｊ）の工程において樹脂層５を形成していない部分の
無機絶縁膜４をエッチング処理で除去する。その後それ
ぞれのパタ−ンを基板分割して個片とし、内部電極積層
部の端部を含む絶縁基板両端部に外部電極６を形成して
図１に示す薄膜コンデンサが完成する。

【００１８】以下に４種類の実施例と４種類の比較例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００１９】（実施例１）図１に示すような構成の薄膜
コンデンサを、図２に示す製造工程で製作する。内部電
極２ａ，２ｂはアルミニウムを電子ビームにより蒸発源
を加熱する蒸着法（ＥＢ蒸着）により１０００Åの厚さ
に形成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法
により２０００Å厚に形成し、無機絶縁膜４はスパッタ
法により硫化亜鉛膜（ＺｎＳ膜）を２μｍ厚に形成し、
樹脂層５は東京応化工業（株）製ポジ型レジストＯＦＰ
Ｒ−２を用いてフォトリソグラフ法で形成し、そしてス
パッタエッチング法を用いて樹脂層５を形成していない
部分のＺｎＳ膜を除去した。その後基板分割を行い外部
電極６を形成して薄膜コンデンサを完成した。

【００２０】（実施例２）図１のように構成された薄膜
コンデンサを図２に示す製造工程で、内部電極２ａ，２
ｂはアルミニウムを厚さ１０００ÅにＥＢ蒸着にて形成
し、有機薄膜誘電体３はポリユリアで厚さ２０００Åに
蒸着重合法で形成し、無機絶縁膜４はスパッタ法により
硫化亜鉛膜（ＺｎＳ膜）を厚さ２μｍに形成し、樹脂層
５は（株）セイコ−アドバンス製スクリ−ン印刷用樹脂
１３００番１２０ホワイトをスクリ−ン印刷法を用いて
樹脂層５を形成し１５０℃３０分間熱処理して硬化させ
る。その後、スパッタエッチング法を用いて樹脂層５を
形成していない部分のＺｎＳ膜を除去した。最後に、基
板分割を行い外部電極６を形成して薄膜コンデンサを完
成した。

【００２１】（実施例３）図１に示す構成の薄膜コンデ
ンサを、図２に示す製造工程で製作した。内部電極２
ａ，２ｂはアルミニウムをＥＢ蒸着により１０００Å厚
に形成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法
で厚さ２０００Åに形成し、無機絶縁膜４はプラズマＣ
ＶＤ法によるシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ膜）厚さ２
μｍに形成し、樹脂層５は（株）セイコ−アドバンス製
スクリ−ン印刷用樹脂１３００番１２０ホワイトをスク
リ−ン印刷法を用いて形成し１５０℃３０分間熱処理し
て硬化させる。その後、ドライエッチング法を用いて樹
脂層５を形成していない部分のＳｉＯＮ膜を除去した。
その後基板分割を行い側面に外部電極６を形成して薄膜
コンデンサを完成した。

【００２２】（実施例４）図１示す構成の薄膜コンデン
サを図２に示す製造工程で作製した。内部電極２ａ，２
ｂはアルミニウムをＥＢ蒸着により厚さ１０００Åに形
成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法で厚
み２０００Åに形成し、無機絶縁膜４はプラズマＣＶＤ
法によりＳｉＯＮ膜を厚さ２μｍに形成し、樹脂層５は
（株）セイコ−アドバンス製スクリ−ン印刷用樹脂１３
００番１２０ホワイトをスクリ−ン印刷法を用いて形成
し、１５０℃３０分間熱処理して硬化させ、その後、フ
ッ酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を５：
１の比率で混合したエッチング液に浸漬し、樹脂層５を
形成していない部分のＳｉＯＮ膜を除去した。その後基
板分割を行い外部電極６を形成して薄膜コンデンサを完
成した。

【００２３】（比較例１）図３に示す構成の薄膜コンデ
ンサを図４に示す従来の製造工程で作製した。内部電極
２ａ，２ｂはアルミニウムをＥＢ蒸着で厚さ１０００Å
に形成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法
で厚み２０００Åに形成し、無機絶縁膜４はスパッタ法
により２μｍのＺｎＳをメタルマスクを用いて必要パタ
−ンに形成した。その後，基板分割を行い外部電極６を
形成して薄膜コンデンサを完成した。

【００２４】（比較例２）図３に示す構成の薄膜コンデ
ンサを図４に示す製造工程で作製した。内部電極２ａ，
２ｂはアルミニウムをＥＢ蒸着により厚み１０００Åに
形成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法で
厚み２０００Åに形成し、無機絶縁膜４はプラズマＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯＮ膜を厚み２μｍでメタルマスクを用
いて必要パタ−ンに形成した。その後、基板分割を行い
外部電極６を形成して薄膜コンデンサを完成した。

【００２５】（比較例３）図１に示す構成の薄膜コンデ
ンサを図４に示す製造工程で作製した。内部電極２ａ，
２ｂはアルミニウムをＥＢ蒸着にて厚さ１０００Åに形
成し、有機薄膜誘電体３はポリユリアを蒸着重合法で厚
さ２０００Åに形成した。無機絶縁膜４はスパッタ法に
よりＺｎＳ膜を厚さ２μｍになるようメタルマスクを用
いて必要パタ−ンに形成した。その後、ＺｎＳ膜の形成
部分に樹脂層５を（株）セイコ−アドバンス製スクリ−
ン印刷用樹脂１３００番１２０ホワイトをスクリ−ン印
刷法を用いてを形成し、１５０℃３０分間熱処理して硬
化させた。その後、基板分割を行い外部電極６を形成し
て薄膜コンデンサを完成した。

【００２６】（比較例４）図１に示す構成の薄膜コンデ
ンサを図４に示す製造工程で作製した。内部電極はアル
ミニウムをＥＢ蒸着にて厚さ１０００Åに形成し、有機
薄膜誘電体はポリユリアを蒸着重合法で厚さ２０００Å
に形成し、無機絶縁膜４はプラズマＣＶＤ法によるＳｉ
ＯＮ膜を厚さ２μｍになるようメタルマスクを用いて必
要パタ−ンに形成した。その後、ＳｉＯＮ膜の形成部分
に樹脂層５を（株）セイコ−アドバンス製スクリ−ン印
刷用樹脂１３００番１２０ホワイトをスクリ−ン印刷法
を用いて形成し１５０℃３０分間熱処理して硬化させ
た。その後基板分割を行い外部電極６を形成して薄膜コ
ンデンサを完成した。

【００２７】上記実施例１、２、３、４により作製した
薄膜コンデンサの特性と比較例１、２、３、４により作
製した薄膜コンデンサの特性を（表１）に比較して示し
ている。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例１、２については、完成素子の約８
０％がコンデンサ部剥離を生じ、また素子部の剥離の生
じない素子においても無機絶縁膜にひび割れを生じ信頼
性が確保できないという結果になった。また、比較例
３、４については、コンデンサ部剥離の発生率は低下す
るものの、無機絶縁膜がマスクから漏れて成膜されるた
め、内部電極と外部電極との電気的接合が弱く、充放電
試験によってｔａｎδ値が増大するという欠点がある。
また、基板分割を行なうとき、無機絶縁膜にひび割れが
生じる素子が発生し、信頼性が確保できない素子が存在
するという欠点を有する。また、メタルマスクを用いる
ため製造コストが増大するという結果になった。

【００３０】それに対し、実施例１、２、３、４により
作製した薄膜コンデンサは、完成素子のコンデンサ部剥
離は全く発生せず、無機絶縁膜のクラックの発生も皆無
である。内部電極と外部電極との電気的接合も良好であ
り、その結果、信頼性と量産性を同時に満足することが
できた。

【００３１】また、樹脂層５の形成方法を実施例１で用
いたフォトリソグラフ法から、実施例２、３、４で用い
たスクリ−ン印刷法にすることで製造工程の簡素化を図
ることができる。また、無機絶縁膜を実施例１、２で用
いたＺｎＳから実施例３、４で用いたＳｉＯＮに変える
ことによって、成膜速度が約２００Å／分から５００〜
１０００Å／分に増大するため量産性が向上する。そし
て、エッチング方法を実施例３に用いているドライエッ
チング法から実施例４に用いているウエットエッチング
法にすることにより、設備の簡素化と低価格化、大量処
理が可能となり量産性が向上する。

【００３２】なお、本実施例では無機絶縁膜にＳｉＯ
Ｎ，ＺｎＳを用いたが、封止性のよい材料であれば他の
材料でもよい。また樹脂層は適応可能な他の樹脂層材料
でもよく、その形成方法も本実施例ではフォトリソグラ
フ法、スクリ−ン印刷法を用いたが、他の方法を用いて
もよいことはいうまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に、本発明の薄膜コンデンサの製造方法によれば、コン
デンサ部を被覆して形成した無機絶縁膜上全面に樹脂層
を形成することにより、部品実装時などの加わる衝撃に
よる無機絶縁膜のひび割れの発生を防止することがで
き、薄膜コンデンサの信頼性を向上することができた。

【００３４】また、絶縁基板の全面に所定のパタ−ンで
コンデンサ部を形成した後、その全面に無機絶縁膜を形
成する工程と、その上から隣接する各々のパタ−ンとの
間を残して樹脂層を形成する工程と、コンデンサ部の間
をエッチング処理する工程を導入することにより、基板
分割、外部電極形成などの工程時の衝撃による無機絶縁
膜のクラック発生を防止し、低コストで、高信頼性の、
量産性の高い薄膜コンデンサを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の薄膜コンデンサの断面図

【図２】（Ａ）〜（Ｋ）は同薄膜コンデンサの製造方法
を示す工程図

【図３】従来の薄膜コンデンサの断面図

【図４】（Ａ）〜（Ｉ）は従来の薄膜コンデンサの製造
方法を示す工程図

【図５】（Ａ）は絶縁基板面上に所定のパタ−ンで形成
されたコンデンサ部の斜視図 （Ｂ）は絶縁基板面上に所定のパタ−ンで形成されたコ
ンデンサ部Ｄの拡大平面図 （Ｃ）は絶縁基板面上に所定のパタ−ンで形成され、無
機絶縁膜を被覆したコンデンサ部Ｄの拡大平面図

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 内部電極 ３ 有機薄膜誘電体 ４ 無機絶縁膜 ５ 樹脂層 ６ 外部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−121313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−101862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上の全面に所定のパタ−ンで複数
   のコンデンサを形成する製造方法にあって、各々のパタ
   −ンが有機薄膜誘電体と一層ごとに絶縁基板の両端方向
   に位置ずれさせた内部電極とを交互に積層してコンデン
   サ部を形成する工程と、前記コンデンサ部全面を覆って
   無機絶縁膜を形成する工程と、無機絶縁膜の上から隣接
   するコンデンサ部との間を残して樹脂層を形成する工程
   と、樹脂層を形成していない部分の無機絶縁膜をエッチ
   ング処理で除去する工程と、各々のパタ−ンを個片とす
   る基板分割工程と、エッチング処理で無機絶縁膜を除去
   した各々の個片の有機薄膜誘電体の一端部をはみ出た内
   部電極積層部の端部を含む絶縁基板両端部に外部電極を
   形成する工程を有する薄膜コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】樹脂層をスクリ−ン印刷法により形成する
   請求項１記載の薄膜コンデンサの製造方法。