JP4044878B2 - Multilayer thin film capacitors - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速動作する電気回路に配され、高周波ノイズのバイパス用や電源電圧の変動防止用に用いられる積層型薄膜コンデンサに関し、特に等価直列抵抗(ESR)特性を有する積層型薄膜コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSIの集積度が高まり、チップ内の素子数増大につれ、消費電力を抑えるため、電源電圧を低く抑える傾向にある。このようなIC回路の高速化,高密度化,低電圧化を達成するため、コンデンサなどの受動部品には、低インピーダンス対応,低インダクタンス対応,小型化,薄型化などの高機能を付与することが求められる。
【0003】
このような高機能を有するコンデンサを作製するには、薄膜コンデンサが適している。誘電体層の厚みを1μm以下に薄膜化したものが既に開示されている(例えば、特許文献1を参照)。また、小型・大容量を得る目的で複数の電極層と複数の薄膜誘電体層とを積層させた積層型の薄膜コンデンサもいくつか開示されている(例えば、特許文献2,3を参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭60−94716号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平7−169648号公報
【0006】
【特許文献3】
特開平11−214245号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
高周波ノイズのバイパス用や電源電圧の変動防止用に用いるコンデンサは、その特性として大きな容量および小さなインダクタンスを有していることは必須であるが、等価直列抵抗(ESR)特性も重要な特性である。一般にESRは低いほど良いとされているが、コンデンサの回路への実装位置やコンデンサに求める機能によっては、ESRが低すぎると有効に働かないばかりか悪影響を及ぼす場合があり、ESRを適当な値にコントロールすることが重要となる。
【0008】
そこで本発明の目的は、ESRを適当な値にコントロールし、容易に所望の特性を得ることのできる積層薄膜コンデンサを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型薄膜コンデンサは、1)支持基板上に電極層と厚みを1μm以下に薄膜化した誘電体層とを交互に多層に積層して2つの電極層の間に誘電体層を介在させて成る容量発生領域を複数備えた積層型薄膜コンデンサであって、前記電極層のうち最上に位置する電極層のみが、他の電極層より体積抵抗率が小さいことを特徴とする。
【0010】
また、2)1)において、前記最上に位置する電極層の100℃における体積抵抗率が3.0×10−8Ω・m以下であり、かつ前記他の電極層の100℃における体積抵抗率が10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下であることを特徴とする。
【0011】
また、3)1)〜2)において、前記最上に位置する電極層を構成する材料が、Au,Cu,Agから選択した1種以上の元素から成ることを特徴とする。
【0012】
また、4)1)〜3)において、前記最上に位置する電極層以外の電極層を構成する材料がPtであることを特徴とする。
【0013】
また、5)1)〜4)において、同一極性の電極層どうしを接続して外部端子とし、この外部端子が高さ0.1mm以下のはんだバンプとするとよい。
【0014】
さらに、6)1)〜5)において、各誘電体層の厚みが最上層以外の電極層のうちの最大厚みの3倍以上あることを特徴とする。また、本発明の積層型薄膜コンデンサの製造方法は、支持基板上に電極層と厚みを1μm以下に薄膜化した誘電体層とを交互に積層して、2つの電極層の間に誘電体層を介在させて成る容量発生領域を複数備えた積層型薄膜コンデンサにおいて、前記電極層のうち最上に位置する電極層のみが、他の電極層より体積抵抗率が小さい材料を用い、膜厚を調整することで所望のESR特性にコントロールすることを特徴とする。
【0015】
上記1)および2)によれば、各電極層の膜厚を制御することにより、所望のESR特性を有することができる。積層型薄膜コンデンサは積層数によりESR特性は変動するが、積層部に対応する最上層以外の電極層の体積抵抗率を大きくすることにより、積層数による変動幅を小さく抑えることができる。最上層の電極層だけ体積抵抗率を小さくすることにより、最上層の電極層のESR特性に対する影響が大きくなるので、この層の膜厚を制御するだけで容易にESR特性をコントロールすることができる。
【0016】
また、最上層に位置する電極層を構成する材料が、Au,Cu,Agから選択された元素から成るようにすることにより、純度の高い材料を容易に得ることができる。また、最上層以外の電極層を構成する材料をPtとすることにより、誘電体層の形成時における酸化のおそれがなく安定した電気特性を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層型薄膜コンデンサの実施形態について図面に基づき詳説する。
【0018】
図1は3つの容量領域を積層した積層型薄膜コンデンサを示し、図1(a)はその平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図である。図1に示すように、本発明の積層型薄膜コンデンサは、支持基板1上に電極層と誘電体層とを交互に多層に積層して2つの電極層の間に誘電体層を介在させて成る容量発生領域を複数備えたものであり、前記電極層のうち最上に位置する電極層が他の電極層より体積抵抗率が小さい。特に、前記最上に位置する電極層の100℃における体積抵抗率が3.0×10−8Ω・m以下であり、かつ前記他の電極層の100℃における体積抵抗率が10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下であることを特徴とする。具体的には、支持基板1上に、第1の一方極性の電極層2a、第1の誘電体層3a、第1の他方極性の電極層4a、第2の誘電体層3b、第2の一方極性の電極層2b、第3の誘電体層3c、および第2の他方極性の電極層4bを順に積層した構成を備えた積層型薄膜コンデンサであり、一方極性の電極層2(総じて2という)と、他方極性の電極層4(総じて4という)とによって、3つの誘電体層3(総じて3という)が挟持されて、3つの容量領域が積層されている。
【0019】
また、一方極性の電極層2の端部は、誘電体層3よりも図の右側に延出して、延出端部上には外部端子5が端子電極層8を介して設けられている。また、他方極性の電極層4の端部は、誘電体層3よりも図の左側に延出して、延出端部上には外部端子6が端子電極層8を介して設けられている。
【0020】
さらに、保護層7は外部端子5,6を露出するような開口部を有し、電極層2,4、誘電体層3、端子電極層8を被覆するように形成されている。
【0021】
また、図1においては、最上層に位置する電極層は第2の他方極性の電極層4bであり、この電極層が100℃における体積抵抗率が3.0×10−8Ω・m以下である材料により構成されている。また、最上層以外の電極層は第1,第2の一方極性の電極層2a,2bおよび第1の他方極性の電極層4aであり、これら電極層が100℃における体積抵抗率が10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下である材料により構成されている。電極層をこのような材料構成にすることにより、コンデンサの持つESR特性のコントロールが容易になる。
【0022】
ESR特性は、積層数による電極層の並列効果、電極層の厚み効果、材料固有の体積抵抗率に影響を受ける。積層数は所望の容量を効率良く得るために決定される。また、電極層の厚みも誘電体層の厚みと比較して厚すぎると絶縁劣化を引き起こす原因となり、薄すぎると膜を形成できないので、制御する範囲に限りがある。したがって、ESRをコントロールするためには、電極層の材料を変更することが効果的である。
【0023】
しかしながら、所望のESRをコントロールするために電極層の材料を変更することは、製品の安定性および経済性の観点から好ましくない。
【0024】
そこで、比較的体積抵抗率の高い材料を最上層以外の電極層に用い、積層数による電極層の並列効果を利用して、ある程度のESRを確保する。あわせて膜厚設計の自由度が高い最上層の電極層を体積抵抗率の低い材料を用いることにより、所望のESRにコントロールすることができる。
【0025】
最上層以外の電極層の100℃における体積抵抗率を10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下としたのは、この範囲より大きくした場合、電極層の積層寄与によるESRが大きくなり、最上層の電極層の体積抵抗率を小さくしても所望のESRが得られなくなるからである。一方、この範囲より小さくした場合、電極層の積層寄与によるESRが小さくなり、最上層の電極層の体積抵抗率を大きくしても、所望のESRが得られないからである。また、100℃における体積抵抗率を採用したのは、本発明の技術分野のようなIC回路に搭載される受動部品の動作環境は100℃程度の高温領域と考えられるので、実動作環境を考慮した設計にするためである。このような材料としてはいくつかあるが、誘電体形成時の酸化の恐れがなく安定した電気特性が得られるPtが最も望ましい。
【0026】
最上層の電極層の100℃における体積抵抗率を3.0×10−8Ω・m以下としたのは、これ以上では、所望のESRにコントロールすることが困難となるからである。このような材料としては、純度の高い材料を容易に得ることができるAu,Cu,Agが望ましい。
【0027】
外部端子5,6は、形状としては特に限定されるものではない。低いインダクタンスを求められる場合は、図示したバンプ形状が望ましく、その高さも0.1mm以下が望ましい。また、外部端子5,6が合計4個の例を示したが、個数に限定されるものではなく、より低いインダクタンスを求める場合は個数を増加させた方が良い。
【0028】
本発明のようにESR特性のコントロールを要求される分野として、高周波ノイズのバイパス用や電源電圧の変動防止用に用いる場合があるが、このような分野では、低いインダクタンス特性が求められるので、本発明をより効果的にするためには、20pH以下のインダクタンスを有していることが望ましい。
【0029】
なお、本発明の積層型薄膜コンデンサの構造において、4層の電極層2,4、3層の誘電体層3の例を示したが、積層数に制限されるものではない。また、保護膜7は、コンデンサの信頼性確保のためには、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)など透湿係数の低い無機系の膜が望ましく、ベンゾシクロブテン(BCB樹脂)やポリイミド樹脂などの有機系の膜でもよい。また、より信頼性を確保するために、複数を組み合わせても良い。このように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
【0030】
【実施例】
以下に、本発明をさらに具体化した実施例について説明する。
【0031】
図1,2に示す積層型薄膜コンデンサを作製したが、電極層2,4の形成はDCスパッタ装置を用い、誘電体層3の形成はRFスパッタ装置を用いた。
【0032】
先ず、厚さ約0.25mmのサファイア基板上に、チタン酸化物からなる密着層を形成し、その上に厚さ約60nmのPt電極層を形成した。フォトリソグラフィの技術を用いて、第1の一方極性の電極層2aをパターンに加工した。
【0033】
加工された電極層2aの上に、厚さ約250nmのBa0.5Sr0.5TiOからなる誘電体層を形成した。電極層同様、フォトリソグラフィの技術を用いて、誘電体層3aをパターンに加工した。
【0034】
さらに第1の他方極性の電極層4a、第2の誘電体層3b、第2の一方極性の電極層2b、第3の誘電体層3cを順次、形成,パターン加工を繰り返した。最上層の電極層となる第2の他方極性の電極層4bは、300nmのAu電極層を形成した。他の電極層同様、フォトリソグラフィの技術を用いて、第2の他方極性の電極層4bをパターンに加工し、誘電体層3層、電極層4層の薄膜コンデンサを形成した。
【0035】
次に、端子電極層8を厚さ約1.0μmのNi層と、厚さ約0.1μmのAu層とで形成し、フォトリソグラフィの技術を用いてパターンに加工した。この後、光感光性BCBを塗布し、露光,現像を行い、外部端子5,6を形成するため端子電極層8の一部が露出するように開口部を有する保護膜7を形成した。さらに、スクリーン印刷技術を用いて、保護膜の開口部に市販のはんだペーストを転写,リフローを行い、外部端子5,6として、はんだバンプを形成し、本発明の積層型の薄膜コンデンサを得た。これを本発明の試料とした。
【0036】
同様の手法を用いて、Pt電極層厚み,最上層の電極層であるAu厚みおよび誘電体積層数の異なる薄膜コンデンサを得た。
【0037】
各試料例に対して、インピーダンスの周波数特性をヒューレットパッカード社製(HP4291A)の測定装置を用いて評価し、ESRを測定した。結果を表1にまとめた。
【0038】
【表1】

Figure 0004044878
【0039】
表1の結果からも、電極層の材料をPtおよびAuとし、電極層の膜厚を微妙に変化させることにより、ESRを0.07Ω〜0.32Ωの広い範囲でコントロールできることが判明した。
【0040】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項1および請求項2の積層型薄膜コンデンサによれば、支持基板上に電極層と誘電体層とを交互に積層して2つの電極層の間に誘電体層を介在して成る容量発生領域を複数備え、前記電極層のうち最上に位置する電極層が他の電極層より体積抵抗率が小さいことを特徴とする。また、特に、前記最上に位置する電極層の100℃における体積抵抗率が3.0×10−8Ω・m以下であり、かつ前記他の電極層の100℃における体積抵抗率が10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下であることとする。これにより、ESRを適当な値にコントロールし、容易に所望の特性を得ることのできる優れた積層薄膜コンデンサを提供することができる。
【0041】
また、請求項3の積層型薄膜コンデンサによれば、最上層に位置する電極層を構成する材料が、Au,Cu,Agから選択された元素から成るので、純度の高い材料を容易に得ることができる。また、最上層以外の電極層を構成する材料をPtとすることにより、誘電体層の形成時における酸化のおそれがなく安定した電気特性を得ることができる。
【0042】
また、特に同一極性の電極層どうしを接続して外部端子とし、この外部端子が高さ0.1mm以下のはんだバンプであるとすると、はんだバンプに起因するインダクタンスを低くすることができる。
【0043】
また、特に各誘電体層の厚みが最上層以外の電極層のうちの最大厚みの3倍以上あると、誘電体層の電極層端部への被覆性が良好となり、絶縁劣化などのおそれがなくなり、製品信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明に係る積層型薄膜コンデンサの一例を説明する平面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図である。
【図2】(a)〜(e)は、それぞれ図1の積層型薄膜コンデンサの形状を説明する平面図であり、(a),(c)は電極層のパターンを、(b)は誘電体層のパターンを、(d)は端子電極のパターンを、(e)は保護層のパターンをそれぞれ示す。
【符号の説明】
2,2a,2b・・・一方極性の電極層
4,4a,4b・・・他方極性の電極層
3,3a,3b,3c・・・誘電体層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer thin film capacitor that is disposed in an electric circuit that operates at high speed and is used for bypassing high frequency noise and preventing fluctuations in power supply voltage, and more particularly to a multilayer thin film capacitor having an equivalent series resistance (ESR) characteristic. It is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the degree of integration of LSIs increases and the number of elements in a chip increases, the power supply voltage tends to be kept low in order to reduce power consumption. In order to achieve high speed, high density, and low voltage of such IC circuits, passive components such as capacitors should be provided with high functions such as low impedance, low inductance, miniaturization, and thinning. Is required.
[0003]
A thin film capacitor is suitable for manufacturing a capacitor having such a high function. A dielectric layer having a thickness of 1 μm or less has already been disclosed (see, for example, Patent Document 1). Some multilayer thin film capacitors in which a plurality of electrode layers and a plurality of thin film dielectric layers are laminated for the purpose of obtaining a small size and a large capacity are also disclosed (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-94716
[Patent Document 2]
JP-A-7-169648 [0006]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-214245
[Problems to be solved by the invention]
Capacitors used for bypassing high-frequency noise and preventing fluctuations in power supply voltage must have large capacitance and small inductance as characteristics, but equivalent series resistance (ESR) characteristics are also important characteristics. . In general, the lower the ESR, the better. However, depending on the mounting position of the capacitor in the circuit and the function required for the capacitor, if the ESR is too low, the ESR may not work effectively but may have an adverse effect. It is important to control.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a multilayer thin film capacitor which can easily obtain desired characteristics by controlling ESR to an appropriate value.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The multilayer thin film capacitor of the present invention is as follows: 1) An electrode layer and a dielectric layer thinned to a thickness of 1 μm or less are alternately laminated in a multilayer on a support substrate , and a dielectric layer is interposed between two electrode layers. In the multilayer thin film capacitor having a plurality of capacitance generation regions, only the uppermost electrode layer among the electrode layers has a smaller volume resistivity than the other electrode layers.
[0010]
2) In 1), the volume resistivity at 100 ° C. of the uppermost electrode layer is 3.0 × 10 −8 Ω · m or less, and the volume resistivity at 100 ° C. of the other electrode layer is 10.0. X10 −8 Ω · m or more and 20.0 × 10 −8 Ω · m or less.
[0011]
3) In 1) to 2), the material constituting the uppermost electrode layer is composed of one or more elements selected from Au, Cu, and Ag.
[0012]
4) In 1) to 3), the material constituting the electrode layer other than the uppermost electrode layer is Pt.
[0013]
5) In 1) to 4), electrode layers having the same polarity may be connected to form an external terminal, and the external terminal may be a solder bump having a height of 0.1 mm or less.
[0014]
Furthermore, in 6) 1) to 5), the thickness of each dielectric layer is at least three times the maximum thickness of the electrode layers other than the uppermost layer. In the method for manufacturing a multilayer thin film capacitor of the present invention, an electrode layer and a dielectric layer thinned to a thickness of 1 μm or less are alternately laminated on a support substrate, and a dielectric layer is provided between the two electrode layers. In a multilayer thin film capacitor having a plurality of capacitance generation regions with intervening layers, only the uppermost electrode layer among the electrode layers is made of a material having a smaller volume resistivity than the other electrode layers, and the film thickness is adjusted. Thus, the desired ESR characteristic is controlled.
[0015]
According to the above 1) and 2), desired ESR characteristics can be obtained by controlling the film thickness of each electrode layer. Although the ESR characteristic of a multilayer thin film capacitor varies depending on the number of layers, the variation width due to the number of layers can be suppressed small by increasing the volume resistivity of the electrode layer other than the uppermost layer corresponding to the multilayer part. By reducing the volume resistivity of only the uppermost electrode layer, the influence on the ESR characteristic of the uppermost electrode layer is increased. Therefore, the ESR characteristic can be easily controlled only by controlling the film thickness of this layer. .
[0016]
In addition, a material having a high purity can be easily obtained by making the material constituting the electrode layer located in the uppermost layer of an element selected from Au, Cu, and Ag. Further, by using Pt as the material constituting the electrode layer other than the uppermost layer, there is no fear of oxidation during formation of the dielectric layer, and stable electrical characteristics can be obtained.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the multilayer thin film capacitor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a multilayer thin film capacitor in which three capacitance regions are laminated, FIG. 1 (a) is a plan view thereof, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 (a). . As shown in FIG. 1, the multilayer thin film capacitor of the present invention has electrode layers and dielectric layers alternately stacked on a support substrate 1 in a multilayer manner, and a dielectric layer is interposed between two electrode layers. A plurality of capacitance generation regions are provided, and the electrode layer located at the uppermost of the electrode layers has a smaller volume resistivity than the other electrode layers. In particular, the volume resistivity at 100 ° C. of the uppermost electrode layer is 3.0 × 10 −8 Ω · m or less, and the volume resistivity at 100 ° C. of the other electrode layer is 10.0 × 10 −8 Ω · m. m or more and 20.0 × 10 −8 Ω · m or less. Specifically, on the support substrate 1, the first one-polar electrode layer 2a, the first dielectric layer 3a, the first other-polar electrode layer 4a, the second dielectric layer 3b, the second This is a multilayer thin film capacitor having a structure in which one polar electrode layer 2b, a third dielectric layer 3c, and a second other polar electrode layer 4b are laminated in order, and one polar electrode layer 2 (generally 2) ) And the other polar electrode layer 4 (generally referred to as 4), three dielectric layers 3 (generally referred to as 3) are sandwiched, and three capacitance regions are laminated.
[0019]
Further, the end portion of the one-polar electrode layer 2 extends to the right side of the drawing from the dielectric layer 3, and the external terminal 5 is provided on the extended end portion via the terminal electrode layer 8. Further, the end portion of the other polarity electrode layer 4 extends to the left side of the figure from the dielectric layer 3, and the external terminal 6 is provided on the extended end portion via the terminal electrode layer 8.
[0020]
Further, the protective layer 7 has an opening that exposes the external terminals 5 and 6, and is formed so as to cover the electrode layers 2 and 4, the dielectric layer 3, and the terminal electrode layer 8.
[0021]
Moreover, in FIG. 1, the electrode layer located in the uppermost layer is the second other polarity electrode layer 4b, and the electrode layer has a volume resistivity of 3.0 × 10 −8 Ω · m or less at 100 ° C. It is comprised by. The electrode layers other than the uppermost layer are the first and second one-polar electrode layers 2a and 2b and the first other-polar electrode layer 4a. These electrode layers have a volume resistivity of 10.0 × 10 at 100 ° C. It is made of a material that is −8 Ω · m to 20.0 × 10 −8 Ω · m. When the electrode layer has such a material structure, it is easy to control the ESR characteristics of the capacitor.
[0022]
The ESR characteristic is affected by the parallel effect of the electrode layers depending on the number of stacked layers, the thickness effect of the electrode layers, and the volume resistivity specific to the material. The number of layers is determined in order to efficiently obtain a desired capacity. Further, if the thickness of the electrode layer is too large compared to the thickness of the dielectric layer, it causes deterioration of insulation, and if it is too thin, a film cannot be formed, so the range to be controlled is limited. Therefore, it is effective to change the material of the electrode layer in order to control ESR.
[0023]
However, changing the material of the electrode layer to control the desired ESR is not preferable from the viewpoint of product stability and economy.
[0024]
Therefore, a material having a relatively high volume resistivity is used for the electrode layers other than the uppermost layer, and a certain amount of ESR is secured by utilizing the parallel effect of the electrode layers depending on the number of stacked layers. In addition, the uppermost electrode layer having a high degree of freedom in film thickness design can be controlled to a desired ESR by using a material having a low volume resistivity.
[0025]
The volume resistivity at 100 ° C. of the electrode layer other than the top layer is set to 10.0 × 10 −8 Ω · m or more and 20.0 × 10 −8 Ω · m or less due to the contribution of stacking of electrode layers when it is larger than this range. This is because the ESR increases and the desired ESR cannot be obtained even if the volume resistivity of the uppermost electrode layer is reduced. On the other hand, if it is smaller than this range, the ESR due to the stacking contribution of the electrode layer becomes small, and the desired ESR cannot be obtained even if the volume resistivity of the uppermost electrode layer is increased. The volume resistivity at 100 ° C was adopted because the operating environment of passive components mounted on IC circuits as in the technical field of the present invention is considered to be a high temperature range of about 100 ° C. This is because of the design. Although there are several such materials, Pt is most desirable because it can provide stable electric characteristics without fear of oxidation during the formation of the dielectric.
[0026]
The reason why the volume resistivity at 100 ° C. of the uppermost electrode layer is set to 3.0 × 10 −8 Ω · m or less is that it is difficult to control the volume resistivity to a desired ESR. As such a material, Au, Cu, and Ag that can easily obtain a high-purity material are desirable.
[0027]
The external terminals 5 and 6 are not particularly limited in shape. When a low inductance is required, the illustrated bump shape is desirable, and the height is desirably 0.1 mm or less. Moreover, although the example with a total of four external terminals 5 and 6 has been shown, the number is not limited to the number, and it is better to increase the number in order to obtain a lower inductance.
[0028]
As a field requiring control of ESR characteristics as in the present invention, it may be used for bypassing high-frequency noise or preventing fluctuations in power supply voltage. In such fields, low inductance characteristics are required. In order to make the invention more effective, it is desirable to have an inductance of 20 pH or less.
[0029]
In the structure of the multilayer thin film capacitor of the present invention, the example of the four electrode layers 2, 4, and 3 dielectric layers 3 is shown, but the number of layers is not limited. Further, the protective film 7 is preferably an inorganic film having a low moisture permeability coefficient such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ) in order to ensure the reliability of the capacitor, and benzocyclobutene (BCB resin). Or an organic film such as polyimide resin. Moreover, in order to ensure reliability more, you may combine multiple. As described above, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0030]
【Example】
Examples in which the present invention is further embodied will be described below.
[0031]
1 and 2 were fabricated, the electrode layers 2 and 4 were formed using a DC sputtering apparatus, and the dielectric layer 3 was formed using an RF sputtering apparatus.
[0032]
First, an adhesion layer made of titanium oxide was formed on a sapphire substrate having a thickness of about 0.25 mm, and a Pt electrode layer having a thickness of about 60 nm was formed thereon. The first one-polar electrode layer 2a was processed into a pattern using a photolithography technique.
[0033]
A dielectric layer made of Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 having a thickness of about 250 nm was formed on the processed electrode layer 2a. Similar to the electrode layer, the dielectric layer 3a was processed into a pattern using a photolithography technique.
[0034]
Further, the first other polarity electrode layer 4a, the second dielectric layer 3b, the second one polarity electrode layer 2b, and the third dielectric layer 3c were successively formed and patterned. As the second other polarity electrode layer 4b, which is the uppermost electrode layer, a 300 nm Au electrode layer was formed. As with the other electrode layers, the second other polarity electrode layer 4b was processed into a pattern using a photolithographic technique to form a thin film capacitor having three dielectric layers and four electrode layers.
[0035]
Next, the terminal electrode layer 8 was formed with a Ni layer having a thickness of about 1.0 μm and an Au layer having a thickness of about 0.1 μm, and processed into a pattern using a photolithography technique. Thereafter, a photosensitive BCB was applied, exposed and developed, and a protective film 7 having an opening was formed so that a part of the terminal electrode layer 8 was exposed in order to form the external terminals 5 and 6. Further, using a screen printing technique, a commercially available solder paste was transferred to the opening of the protective film and reflowed to form solder bumps as the external terminals 5 and 6 to obtain the multilayer thin film capacitor of the present invention. . This was used as a sample of the present invention.
[0036]
Using the same method, thin film capacitors having different Pt electrode layer thickness, Au thickness as the uppermost electrode layer, and the number of dielectric layers were obtained.
[0037]
For each sample example, the frequency characteristics of impedance were evaluated using a measuring device manufactured by Hewlett Packard (HP4291A), and ESR was measured. The results are summarized in Table 1.
[0038]
[Table 1]
Figure 0004044878
[0039]
From the results in Table 1, it was also found that the ESR can be controlled in a wide range of 0.07Ω to 0.32Ω by changing the film thickness of the electrode layer to Pt and Au as the material of the electrode layer.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the multilayer thin film capacitor of claims 1 and 2, the electrode layer and the dielectric layer are alternately laminated on the support substrate, and the dielectric layer is provided between the two electrode layers. A plurality of intervening capacitance generating regions are provided, and the electrode layer located at the top of the electrode layers has a volume resistivity smaller than that of the other electrode layers. In particular, the volume resistivity at 100 ° C. of the uppermost electrode layer is 3.0 × 10 −8 Ω · m or less, and the volume resistivity at 100 ° C. of the other electrode layer is 10.0 × 10 −8. Ω · m to 20.0 × 10 −8 Ω · m. As a result, it is possible to provide an excellent multilayer thin film capacitor in which ESR is controlled to an appropriate value and desired characteristics can be easily obtained.
[0041]
According to the multilayer thin film capacitor of claim 3, since the material constituting the uppermost electrode layer is composed of an element selected from Au, Cu, and Ag, it is possible to easily obtain a high-purity material. Can do. Further, by using Pt as the material constituting the electrode layer other than the uppermost layer, there is no fear of oxidation during formation of the dielectric layer, and stable electrical characteristics can be obtained.
[0042]
In particular, when the electrode layers having the same polarity are connected to form an external terminal, and the external terminal is a solder bump having a height of 0.1 mm or less, the inductance caused by the solder bump can be reduced.
[0043]
In particular, when the thickness of each dielectric layer is more than three times the maximum thickness of the electrode layers other than the uppermost layer, the coverage of the dielectric layer to the end of the electrode layer is improved, and there is a risk of insulation deterioration. The product reliability can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view for explaining an example of a multilayer thin film capacitor according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA in FIG.
2 (a) to (e) are plan views for explaining the shape of the multilayer thin film capacitor of FIG. 1, respectively, (a) and (c) are electrode layer patterns, and (b) is dielectric. The body layer pattern, (d) the terminal electrode pattern, and (e) the protective layer pattern, respectively.
[Explanation of symbols]
2, 2a, 2b ... one polarity electrode layer 4, 4a, 4b ... the other polarity electrode layer 3, 3a, 3b, 3c ... dielectric layer

Claims (4)

支持基板上に電極層と厚みを1μm以下に薄膜化した誘電体層とを交互に積層して、2つの電極層の間に誘電体層を介在させて成る容量発生領域を複数備えた積層型薄膜コンデンサであって、前記電極層のうち最上に位置する電極層のみが、他の電極層より体積抵抗率が小さいことを特徴とする積層型薄膜コンデンサ。A laminated type comprising a plurality of capacitance generating regions in which electrode layers and dielectric layers whose thickness is reduced to 1 μm or less are alternately laminated on a support substrate , and a dielectric layer is interposed between two electrode layers. A multilayer thin film capacitor, wherein only the uppermost electrode layer of the electrode layers has a volume resistivity smaller than that of the other electrode layers. 前記最上に位置する電極層の100℃における体積抵抗率が3.0×10−8Ω・m以下であり、かつ前記他の電極層の100℃における体積抵抗率が10.0×10−8Ω・m以上20.0×10−8Ω・m以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層型薄膜コンデンサ。The volume resistivity at 100 ° C. of the uppermost electrode layer is 3.0 × 10 −8 Ω · m or less, and the volume resistivity at 100 ° C. of the other electrode layer is 10.0 × 10 −8. The multilayer thin film capacitor according to claim 1, wherein the thickness is Ω · m or more and 20.0 × 10 −8 Ω · m or less. 前記最上に位置する電極層を構成する材料が、Au,Cu,Agから選択した1種以上の元素から成り、前記最上に位置する電極層以外の電極層を構成する材料がPtであることを特徴とする請求項1または2に記載の積層型薄膜コンデンサ。The material constituting the uppermost electrode layer is composed of one or more elements selected from Au, Cu, and Ag, and the material constituting the electrode layer other than the uppermost electrode layer is Pt. The multilayer thin film capacitor according to claim 1, wherein the multilayer thin film capacitor is characterized. 支持基板上に電極層と厚みを1μm以下に薄膜化した誘電体層とを交互に積層して、2つの電極層の間に誘電体層を介在させて成る容量発生領域を複数備えた積層型薄膜コンデンサにおいて、前記電極層のうち最上に位置する電極層のみが、他の電極層より体積抵抗率が小さい材料を用い、膜厚を調整することで所望のESR特性にコントロールすることを特徴とする積層型薄膜コンデンサの製造方法。A laminated type comprising a plurality of capacitance generating regions in which electrode layers and dielectric layers whose thickness is reduced to 1 μm or less are alternately laminated on a support substrate, and a dielectric layer is interposed between two electrode layers. In the thin film capacitor, only the uppermost electrode layer among the electrode layers is controlled to a desired ESR characteristic by adjusting the film thickness by using a material having a smaller volume resistivity than the other electrode layers. A method for manufacturing a laminated thin film capacitor.
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