JP6520085B2

JP6520085B2 - 薄膜キャパシタ

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Publication number: JP6520085B2
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Inventors: 達男浪川; 淳司青谷; 克行倉知; 祐基油川; 田中　成明; 成明田中
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Description

本発明は、薄膜キャパシタに関するものである。

薄膜キャパシタは、下部電極層、誘電体層および上部電極層を順次積層したキャパシタ素子を、保護層により被覆した構造を有する。保護層には、下部電極層あるいは上部電極層を端子電極と接続するための露出部が設けられる（特許文献１および２参照）。

特開２００３−１０９８４４号公報特開２００３−３４７１５７号公報

保護層の機能の一つに、キャパシタ素子と外部回路とを接続する端子電極を保持する機能がある。ここで、キャパシタ素子には誘電体層の電歪効果に基づく変形が生じる。保護層は、このようなキャパシタ素子の変形を端子電極に波及させないものであることが望ましい。薄膜キャパシタは、積層セラミックキャパシタと比較してキャパシタ素体が薄い。そのため、薄膜キャパシタは端子電極の形成および端子電極の接触維持が困難である。薄膜キャパシタにおいて、保護層がキャパシタ素子の変形を端子電極に波及させない機能を有することは重要である。

しかし、本発明者らの検討によれば、従来公知の保護層では、キャパシタ素子の変形が端子電極に及ぼす影響が解消されない場合が多い。例えば、特許文献１および２に記載の薄膜キャパシタを試作したところ、継時的に端子電極の接続強度が低下する傾向が認められた。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、端子電極の接続強度を維持し、外部回路との接続をより安定化しうる薄膜キャパシタの提供を目的とする。

上記課題は、本発明に係る薄膜キャパシタによって解決される。本発明に係る薄膜キャパシタは、下地電極上に誘電体層および上部電極層を順次積層した積層体と、少なくとも下地電極の一部、誘電体層および上部電極層を被覆するとともに、下地電極に達する第一の貫通孔と、上部電極層に達する第二の貫通孔とを、それぞれ備えた保護層と、下地電極上の保護層にある第一の貫通孔を通して下地電極と電気的に接続する第一の引出電極と、上部電極層上の保護層にある第二の貫通孔を通して上部電極層と電気的に接続する第二の引出電極と、第一の引出電極を介して下地電極を外部回路と接続する第一の端子電極と、第二の引出電極を介して上部電極層を外部回路と接続する第二の端子電極と、を備える。このとき、保護層の縦弾性係数（一般に「ヤング率」と称する。以下、単に「ヤング率」という。）を０．１ＧＰａ以上、２．０ＧＰａ以下とする。この構成によって、端子電極の機械的強度が維持され、もって薄膜キャパシタの外部回路との接続を安定化させることができる。ヤング率が２．０ＧＰａよりも大きくなると、キャパシタの使用を通じて発生する誘電体層の電歪効果に基づく変形が保護層によって吸収されにくくなり、端子電極へ波及することによって、端子電極と外部回路との接続維持が困難となってしまう。また、ヤング率が０．１ＧＰａよりも小さい場合は、端子電極の固定が不安定になってしまう。

本発明に係る薄膜キャパシタの保護層は、下地電極上に誘電体層および上部電極層を順次積層した積層体の上端からの厚みが３．０μｍ以上７．０μｍ以下とすることができる。この構成によって、端子電極を構成する金属層を誘電体層から離間させることができ、キャパシタの使用を通じて発生する誘電体層の電歪効果に基づく変形をより効率的に吸収できる。その結果、薄膜キャパシタの外部回路との接続をより安定化させることができる。この厚みが３．０μｍよりも薄い場合、キャパシタの使用を通じて発生する誘電体層の電歪効果に基づく変形が端子電極に波及してしまう場合がある。また、７．０μｍよりも厚い場合は、端子電極の固定が不安定になってしまう傾向がある。

本発明に係る薄膜キャパシタは、保護層に加えて絶縁層を有した構造とすることができる。この絶縁層は、端子電極直下の保護層を被覆するものである。具体的には、保護層と第一の端子電極との間、および保護層と第二の端子電極との間に開口部を備えた絶縁層を設けることができる。この絶縁層の成膜領域が、第一の端子電極および第二の端子電極の面積よりも広い面積を有した構造としてもよい。その際、端子電極直下およびその周辺の保護層のみを被覆するものであってもよいし、保護層全域を被覆するものであってもよい。絶縁層のヤング率は３．０ＧＰａ以上とすることができる。この構成によって、端子電極の固定を、さらに安定化させることができる。絶縁層のヤング率の上限値は、絶縁層の後工程の有無や種類によって規定の必要が生じる場合がある。しかし、端子電極の固定をより安定化させる効果という観点では、必ずしも上限値を設ける必要はない。

本発明の薄膜キャパシタの下地電極は、Ｎｉ箔とすることができる。Ｎｉ箔は耐酸化性と低電気抵抗を有する材料であり、他の代表的な導電材料（ＣｕやＡｌなどの金属）に比して高い硬度とヤング率とを有する。そのため、下地電極が保護層の形状維持に寄与し、本発明の効果である端子電極をさらに安定して固定させることができる。

本発明に係る薄膜キャパシタによれば、外部回路との接続をより安定化させた薄膜キャパシタを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る薄膜キャパシタの構造を示す概略断面図である。本発明の別の実施形態に係る薄膜キャパシタの構造を示す概略断面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る薄膜キャパシタの構造を示す概略断面図である。本発明の一実施形態に係る薄膜キャパシタの製造方法を示す概略断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る薄膜キャパシタの構造を示す概略断面図である。薄膜キャパシタ１０は、下地電極１１と、この下地電極１１の上に積層された誘電体層１２と、誘電体層１２の上に積層された上部電極層１３と、誘電体層１２および上部電極層１３を被覆するとともに下地電極１１上に第一の貫通孔（図中の符号表示なし）を、上部電極層１３上に第二の貫通孔（図中の符号表示なし）を、それぞれ備えた保護層１４と、保護層１４内の第一の貫通孔を通して下地電極１１と電気的に接続する第一の引出電極３１と、保護層１４内の第二の貫通孔を通して上部電極層１３と電気的に接続する第二の引出電極３３と、第一の引出電極３１を介して下地電極１１を外部回路と接続する第一の端子電極４１と、第二の引出電極３３を介して上部電極層１３を外部回路と接続する第二の端子電極４３と、第一の端子電極４１および第二の端子電極４３直下の保護層１４を被覆する絶縁層１５と、を備えて構成されている。

下地電極１１は、導電性を有する材料であれば特に制限されない。金属、酸化物、有機導電材料等を適宜選択することができる。高い電気伝導性を有する材料として、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＩｒＯ_２、ＲｕＯ_２、ＳｒＲｕＯ_３、およびＬａＮｉＯ_３の少なくともいずれか１つを含むように構成してもよい。下地電極１１の膜厚は、電気伝導度と機械的強度との観点から、５０〜２０００ｎｍであることが好ましい。５０ｎｍを下回る場合、下地電極１１の電気抵抗が大きくなり薄膜キャパシタの電気特性を低下させる場合がある。２０００ｎｍを超える場合、下地電極１１の内部応力が誘電体層１２に及ぼす圧力が顕著となる傾向がある。下地電極１１は、Ｓｉやアルミナなどの基板（図示せず）の上に設けられていてもよいが、下地電極１１が基板の機能を兼ねていてもよい。この場合、下地電極１１と基板とは同一の材料となる。例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ等の卑金属またはこれらの合金を主成分とした箔や板、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）等の板や箔を好適に用いることができる。特にＮｉ箔は、高い伝導性を有するとともに高い硬度とヤング率とを有し、保護層１４と絶縁層１５との形状維持に寄与するため好ましい。下地電極１１と基板を同一材料とした場合の下地電極１１の厚さは５μｍ〜５００μｍであることが好ましい。下地電極１１の厚さが５μｍを下回る場合は、下地電極１１の機械的強度が保護層１４と絶縁層１５との形状を維持できる大きさを下回る場合がある。逆に下地電極１１の厚さが５００μｍを超える場合は、薄膜キャパシタ製造工程に不可避な熱履歴に起因する歪の蓄積量が大きくなり、保護層１４と絶縁層１５との形状維持に悪影響を及ぼす場合がある。本実施形態では、下地電極１１にＮｉ箔を用いた態様を示す。Ｎｉ箔である下地電極１１は、誘電体層１２や上部電極層１３等を保持する保持部材としての機能と、下部電極層としての機能と、を兼ね備えている。なお、基板／電極膜構造を用いる形態の場合は、基板／電極膜を組合せた構造体を本実施形態の下地電極１１に対応させて、本発明の実施形態とすることができる。

誘電体層１２は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３、以下「ＢＴ」という。）、チタン酸バリウムストロンチウム（（ＢａＳｒ）ＴｉＯ_３、以下「ＢＳＴ」という。）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３、以下「ＳＴ」という。）、ジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ_３、（ＢａＳｒ）（ＴｉＺｒ）Ｏ_３、以下「ＣＺ」という。）、ＢａＴｉＺｒＯ_３などのペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。誘電体層１２は、これらの酸化物のうち一つ以上を含む複合材料であってもよいし、複数の誘電体層の積層体であってもよい。誘電体層１２の膜厚は、誘電体素子の機能と機械的強度保持の観点から１００〜１０００ｎｍ程度とすることができる。誘電体層１２の形成方法は特に制限されず、公知の誘電体薄膜作成方法を適宜選択して用いることができる。例えば、スパッタリング法や蒸着法等の物理的気相成長法を用いてもよいし、プラズマＣＶＤ法等の化学的気相成長法を用いてもよい。あるいは、出発原料を含む溶液を塗布して焼成する溶液法を用いてもよい。

上部電極層１３は、導電性を有する材料であれば特に制限されない。金属、酸化物、有機導電材料等を適宜選択することができる。高い電気伝導性を有する材料として、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＩｒＯ_２、ＲｕＯ_２、ＳｒＲｕＯ_３、およびＬａＮｉＯ_３の少なくともいずれか１つを含むように構成してもよい。特に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇを主成分として構成される導電性材料が好ましく、中でもＮｉを主成分として構成される導電性材料が電気的特性と機械的強度との観点から好ましい。上部電極層１３はＮｉを単体で用いる必要はなく、たとえばＮｉ／Ｃｕのような積層構造としてもよい。この場合、上部電極層１３のＮｉ層側を誘電体層１２側にコンタクトさせ、Ｃｕ側を外部とすることができる。さらに、ＣｕはＮｉに比して導電性が高いため、Ｃｕの厚みをＮｉに比して増すことにより上部電極層１３の導電性を高めることができる。

保護層１４は、ヤング率が０．１ＧＰａ以上２．０ＧＰａ以下の材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁樹脂を好適に用いることができる。特に、ポリイミド系樹脂は吸湿率および吸水率が小さいという点で好ましい。これら材料のヤング率は、高分子材料の機械的特性を調整する公知の手段を適宜用いて調整することができる。例えば、（１）側鎖もしくは分子鎖へのアルキル基の導入、（２）分子鎖へのイオウの導入（加硫）、（３）架橋点の削減（分子鎖の酸素基を水素終端に変える、など）、（４）反応途中での重合禁止剤の投入による重合反応の制限、のような手段を用いることができる。

保護層１４のヤング率は、ナノインデンテーション法により求めることができる。ナノインデンテーション法に用いられるナノインデンターは、圧子の押し込みによって薄膜の機械的特性を評価する手法として知られているところ、薄膜自体の機械的強度評価には下地の影響を受けない程度の最大押し込み深さで荷重−変位曲線を得る必要がある。上述した保護層１４のヤング率は、下地の影響を考慮して最大押し込み深さを保護層１４の膜厚の１／５から１／３程度として得られた荷重−変位曲線から算出された結果であることが望ましい。具体的には、荷重２０ｍＮから１００ｍＮ程度の低荷重で予備測定を行っておくことが望ましい。

絶縁層１５を設ける場合は、ヤング率が３．０ＧＰａ以上の材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁樹脂などを好適に用いることができる。絶縁層１５の材料のヤング率も、保護層１４の場合と同様に、高分子材料の機械的特性を調整する公知の手段を適宜用いて調整することができる。改めて例示するならば、（１）側鎖もしくは分子鎖へのアルキル基の導入、（２）分子鎖へのイオウの導入（加硫）、（３）架橋点の削減（分子鎖の酸素基を水素終端に変える、など）、（４）反応途中での重合禁止剤の投入による重合反応の制限、のような手段である。絶縁層１５のヤング率も、保護層１４と同様にナノインデンテーション法を用いて求めることができる。

絶縁層１５の形成は、いくつかの態様によって行うことができる。絶縁層１５は、図１に示すように、後述する第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の直下およびその周辺の保護層１４のみを被覆するものであってもよい。また、図２に示す本発明の別の実施形態のように、必ずしもに絶縁層１５の形成を必須としなくてもよい。反対に、図３に示す本発明のさらに別の実施形態のように、絶縁層１５により保護層１４全域を被覆する態様であってもよい。

第一の引出電極３１ならびに第二の引出電極３３は、導電性の高い材料を適宜選択して用いることができる。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕなどを用いることができる。機械的特性と電気伝導性の両立という観点から、Ｃｕを主成分として構成されるのが好ましい。

第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３は、導電性の高い材料を適宜選択して用いることができる。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕなどを用いることができる。機械的特性と電気伝導性の両立という観点から、Ｃｕを主成分として構成されるのが好ましい。第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の外層には、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｄなどの層を設けてもよい。

次に、図４を参照して、薄膜キャパシタ１０の製造方法を説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、下地電極１１上に誘電体層１２の成膜及び上部電極層１３の成膜を行い、積層体を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、上部電極層１３の一部に対して下地電極１１方向にウェットエッチングを施し、開口部２１を形成する。上部電極層１３をエッチングするときは、フォトリソグラフィによるパターニングを実施した後、塩化第二鉄等のエッチング液（エッチャント）を用いる。

次に、図４（ｃ）に示すように、開口部２１にて露出した誘電体層１２の一部を、積層体における下地電極１１の反対側に位置する表面から下地電極１１方向にウェットエッチングを施し、開口部２２を形成する。誘電体層１２をエッチングするときは、誘電体材料はエッチングするが電極層の材料はエッチングしないエッチング液（エッチャント）を用いる。具体的には、例えば誘電体層１２がＢＴ、ＢＳＴ、ＳＴの場合、好ましいエッチャントは塩酸＋フッ化アンモニウム水溶液である。また、誘電体層１２がＣＺの場合、好ましいエッチャントは硫酸＋フッ化アンモニウム水溶液である。

次に、図４（ｄ）に示すように、保護層１４を形成する。この際、開口部２２の内部に保護層の開口部２３を、ならびに開口部２１以外の領域に存在する上部電極層１３上に保護層の開口部２４を設ける。

次に、図４（ｅ）に示すように、絶縁層１５を形成する。この際、保護層の開口部２３の直上に絶縁層の開口部２５ａを、ならびに保護層の開口部２４の直上に絶縁層の開口部２５ｂを設ける。これら図４（ｄ）および（ｅ）の工程によって、第一の貫通孔（２３〜２５ａ）および第二の貫通孔（２４〜２５ｂ）が形成される。絶縁層１５を設けない場合は、第一の貫通孔は保護層の開口部２３のみで構成され、第二の貫通孔は保護層の開口部２４のみで形成される。

そして、シード成膜およびめっき処理を行って、第一の貫通孔（２３〜２５ａ）を通して下地電極１１と接続するように第一の引出電極３１および第一の端子電極４１を、ならびに第二の貫通孔（２４〜２５ｂ）を通して上部電極層１３と接続するように第二の引出電極３３および第二の端子電極４３を形成する（図４（ｆ））。

このように、本実施形態に係る薄膜キャパシタ１０によれば、保護層１４のヤング率が２．０ＧＰａ以下であることにより、キャパシタの使用を通じて発生する誘電体層１２の電歪効果に基づく変形を保護層１４によって吸収させることができ、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３と外部回路との接触を安定して維持できる。また、保護層１４のヤング率が０．１ＧＰａ以上であることにより、保護層１４上に第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３を安定して固定できる。さらに、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３直下の保護層１４を被覆する位置に、ヤング率が３．０ＧＰａ以上である絶縁層１５を設けることによって、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の固定をより安定化させることができる。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１から図３のいずれかに示す断面形状を有する薄膜キャパシタ１０を、実施例１〜３３、および比較例１〜３として作製し評価した。

（実施例１〜９）
下地電極１１として厚み１００μｍのＮｉ箔を用意し、その片面に誘電体層１２であるＢＴ層を誘電率１０００、膜厚９００ｎｍとなるようにスパッタリング法で形成した。誘電体層１２上には、上部電極層１３（下層、誘電体層１２側）であるＮｉ層をスパッタリング法で形成し、Ｎｉ層上に上部電極層１３（上層）であるＣｕ層をスパッタリング法で形成した。その際、容量が約８０００ｐＦ（８ｎＦ）となるように、上部電極層１３の面積及びパターン形状と、誘電体層１２の厚みと、を設定した（図４（ａ）参照）。

誘電体層１２及び上部電極層１３の形成後、熱処理を行った。熱処理後の上部電極層１３に対して、下地電極１１との接続を行う位置に開口部２１を有するレジスト層を形成した。開口部２１の形状はマスクパターン上で正方形とし、サイズはマスクパターン上で１５０μｍ×１５０μｍとした。その後、開口部２１の上部電極層１３を塩化第二鉄溶液によりエッチング除去した。その後レジスト層を剥離した（図４（ｂ）参照）。

開口部２１の位置に露出した誘電体層１２に対して、さらに開口部２２を有するレジスト層を形成した。開口部２２の形状はマスクパターン上で正方形とし、サイズはマスクパターン上で１００×１００μｍとした。その後、開口部２２の誘電体層１２を塩酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液を用いてエッチングを行なった。その後レジスト層を剥離した後、熱処理を行った（図４（ｃ）参照）。

感光性を有するポリイミド樹脂を用いて保護層１４を形成した。ポリイミド樹脂の材料には、（１）通常のポリイミドモノマーと、（２）アルキル基を結合させたポリイミドモノマーと、を混合させた材料を用いた。これらモノマー（１）とモノマー（２）との混合比を変えて予備試験片を作成し、ヤング率を求めた。予備試験の結果を基に、実施例に係る保護層１４のヤング率が三水準で得られるよう形成を試みた。得られた保護層１４のヤング率を、ナノインデンテーションシステム（Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製）を用いて求めた。測定は、最大荷重２０ｍＮの条件で荷重−変位曲線を一試料あたり１００回求め、ヤング率を算出して平均値を求めた。なお、最大変位量は保護層１４の膜厚に対して表面から約１／４以下であり、下地電極１１の影響は認められなかった。測定の結果、保護層１４のヤング率は、０．１ＧＰａ、１．０ＧＰａ、２．０GPａの三水準となっていることを確認した。三水準のヤング率を有する保護層１４について、それぞれ膜厚を３．０μｍ、５．０μｍ、７．０μｍとして、それらの組み合わせにより計九水準の保護層１４を形成した。形成された保護層１４に対し、フォトリソグラフィによって開口部２２の内部にさらに保護層の開口部２３を、および上部電極層１３上の開口部２１の無い部位に保護層の開口部２４を設けた。保護層の開口部２３および保護層の開口部２４の形状はマスクパターン上で正方形とし、サイズはマスクパターン上で５０×５０μｍとした。（図４（ｄ）参照）。

感光性を有するポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成した。絶縁層１５の膜厚は２μｍとした。保護層１４の場合と同じ要領でモノマーの混合比を変え、ヤング率が３．０ＧＰａである絶縁層１５を得た。フォトリソグラフィによって保護層の開口部２３の直上に絶縁層の開口部２５ａを、保護層の開口部２４の直上に絶縁層の開口部２５ｂをそれぞれ設け、第一の貫通孔（２３〜２５ａ）および第二の貫通孔（２４〜２５ｂ）とした。絶縁層の開口部２５ａおよび絶縁層の開口部２５ｂの形状はマスクパターン上で正方形とし、サイズはマスクパターン上で７５×７５μｍとした。また、後述する第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の直下およびその周辺のみ絶縁層１５が残留するようパターンを形成した。（図４（ｅ）参照）。

以上の手順で、九水準（実施例１〜９に対応。各水準は表１を参照。）に保護層１４のヤング率および膜厚を変化させた計２７０個（一水準あたり３０個）の薄膜キャパシタ素体を得た。薄膜キャパシタ素体に対し、Ｃｕシード成膜およびＣｕめっき処理にて第一の引出電極３１および第一の端子電極４１、ならびに第二の引出電極３３および第二の端子電極４３を形成した。その際、第一の引出電極３１および第一の端子電極４１は第一の貫通孔（２３〜２５ａ）を通じて下地電極１１と接続させ、第二の引出電極３３および第二の端子電極４３は第二の貫通孔（２４〜２５ｂ）を通じて上部電極層１３と接続させた。さらに、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３は、絶縁層１５よりも狭い領域に存在する形状で作製した（図４（ｆ）参照）。

ダイシングによって幅０．８ｍｍ、長さ１．６ｍｍの形状に薄膜キャパシタ素体を個片化して、２７０個の薄膜キャパシタ１０を得た。得られた薄膜キャパシタ１０について、JIS C ６００６８−２−２１：２００９に基づいた、厚さ０．８ｍｍの耐基板曲げ性試験用プリント配線基板上に実装したうえで１Ｖｒｍｓ、１ｋＨｚ、室温条件下で静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０５ｎＦ，標準偏差は０．２ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

薄膜キャパシタ１０に対して耐基板曲げ性試験をおこなった。薄膜キャパシタ１０を実装したプリント配線基板に対して、JIS C ６００６８−２−２１：２００９に基づき、１．０ｍｍ／ｓの加圧速度で４．０ｍｍまで曲げ、２０秒間保持した。その後曲げ力を緩めてから、１Ｖｒｍｓ、１ｋＨｚ、室温条件下で静電容量を測定し、耐基板曲げ性試験を実施する前の静電容量値に対して１／１０００以下となった薄膜キャパシタ１０をＮＧと判断し、ＮＧ個数をカウントして評価結果とした。

薄膜キャパシタ１０に対して耐湿動作試験をおこなった。耐湿動作試験では、プリント配線基板上に実装した薄膜キャパシタ１０を６０℃、９０％ＲＨに調節した恒温槽内に入れ、交流電圧４Ｖｒｍｓ、１ｋＨｚを１０００時間印加した。１０００時間経過後の薄膜キャパシタ１０に対して再度静電容量および絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗値が恒温槽に入れる前の絶縁抵抗値に対して１／１００以下となった薄膜キャパシタ１０をＮＧと判断し、ＮＧ個数をカウントして評価結果とした。

薄膜キャパシタ１０に対して、再び同条件で耐基板曲げ性試験をおこなった。曲げ力を緩めてから、１Ｖｒｍｓ、１ｋＨｚ、室温条件下で静電容量を測定し、耐基板曲げ性試験を実施する前の静電容量値に対して１／１０００以下となった薄膜キャパシタ１０をＮＧと判断し、ＮＧ個数をカウントして評価結果とした。

（実施例１０〜１２）
保護層１４のヤング率を０．１ＧＰａ、１．０ＧＰａ、２．０ＧＰａの三水準、保護層１４の膜厚を５．０μｍの一水準として、絶縁層１５を保護層１４の全域被覆としたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０５ｎＦ，標準偏差は０．１７ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例１３〜１８）
保護層１４のヤング率を０．１ＧＰａ、１．０ＧＰａ、２．０ＧＰａの三水準、保護層１４の膜厚を５．０μｍの一水準として、絶縁層１５のヤング率を１．０ＧＰａ、２．８ＧＰａの二水準としたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０５ｎＦ，標準偏差は０．１８ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例１９〜２１）
保護層１４のヤング率を０．１ＧＰａ、１．０ＧＰａ、２．０ＧＰａの三水準、保護層１４の膜厚を５．０μｍの一水準として、絶縁層１５を設けなかったこと、および、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３を保護層１４上に設けたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０１ｎＦ，標準偏差は０．２１ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例２２〜２４）
下地電極１１を、５００μｍ厚みのアルミナ基板上に厚み６００ｎｍのＮｉ薄膜を形成したものとしたこと、保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａ、膜厚を５．０μｍの一水準に固定したこと、絶縁層１５については、それぞれ第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の周辺のみとしてヤング率を３．０ＧＰａとした（実施例２２）、保護層１４の全域被覆としてヤング率を３．０ＧＰａとした（実施例２３）、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３の周辺のみとしてヤング率を２．８ＧＰａとした（実施例２４）、こと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、耐基板曲げ性試験の曲げ量を２．０ｍｍとしたこと以外は、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０６ｎＦ，標準偏差は０．１４ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例２５）
下地電極１１を、５００μｍ厚みのアルミナ基板上に厚み６００ｎｍのＮｉ薄膜を形成したものとしたこと、保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａ、膜厚を５．０μｍの一水準に固定したこと、絶縁層１５を設けなかったこと、および、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３を保護層１４上に設けたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、耐基板曲げ性試験の曲げ量を２．０ｍｍとしたこと以外は、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０２ｎＦ，標準偏差は０．１４ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例２６〜２７）
保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａの一水準に固定したこと、保護層１４の膜厚を２．５μｍ（実施例２６）、７．５μｍ（実施例２７）の二水準としたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０４ｎＦ，標準偏差は０．２３ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例２８〜２９）
保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａの一水準に固定したこと、保護層１４の膜厚を２．５μｍ（実施例２６）、７．５μｍ（実施例２７）の二水準としたこと、絶縁層１５のヤング率を２．８ＧＰａの一水準に固定したこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０４ｎＦ，標準偏差は０．２２ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例３０〜３１）
保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａの一水準に固定したこと、保護層１４の膜厚を２．５μｍ（実施例２６）、７．５μｍ（実施例２７）の二水準としたこと、絶縁層１５を設けなかったこと、および、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３を保護層１４上に設けたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．０１ｎＦ，標準偏差は０．２２ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（実施例３２〜３３）
下地電極１１を、５００μｍ厚みのアルミナ基板上に厚み６００ｎｍのＮｉ薄膜を形成したものとしたこと、保護層１４のヤング率を１．０ＧＰａの一水準に固定したこと、保護層１４の膜厚を２．５μｍ（実施例２６）、７．５μｍ（実施例２７）の二水準としたこと、絶縁層１５を設けなかったこと、および、第一の端子電極４１ならびに第二の端子電極４３を保護層１４上に設けたこと以外は、実施例１〜９と同様の手順で薄膜キャパシタ１０を作製し、耐基板曲げ性試験の曲げ量を２．０ｍｍとしたこと以外は、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は７．９９ｎＦ，標準偏差は０．２１ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

（比較例１〜３）
保護層１４のヤング率を０．０５ＧＰａ（比較例１）、２．５ＧＰａ（比較例２）、３．０ＧＰａ（比較例３）とし、保護層１４の膜厚を５．０μｍの一水準に固定したこと以外は、実施例１〜９と同様に薄膜キャパシタ１０を作製し、実施例１〜９と同様の評価を行った。得られた薄膜キャパシタ１０の静電容量を測定し、その平均値及び標準偏差を算出したところ、平均値は８．００ｎＦ，標準偏差は０．１５ｎＦとなった。また、絶縁抵抗値を測定したところ、１．０〜２．０×１０^１１Ωの範囲内であった。

以上の実施例１〜３３及び比較例１〜３について、耐湿信頼性試験と、その前後に実施した耐基板曲げ性試験の結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の実施により得られる薄膜キャパシタは、端子電極の接続強度が維持され、外部回路との接続がより安定化されていることが確認された。

１０・・・薄膜キャパシタ、１１・・・下地電極、１２・・・誘電体層、１３・・・上部電極層、１４・・・保護層、１５・・・絶縁層、２１・・・上部電極層の開口部、２２・・・誘電体層の開口部、２３・・・下地電極までの保護層の開口部（１５を設けた場合は２５ａと共に第一の貫通孔を構成する）、２４・・・上部電極層までの保護層の開口部（１５を設けた場合は２５ｂと共に第二の貫通孔を構成する）、２５ａ・・・下地電極までの絶縁層の開口部（２３と共に第一の貫通孔を構成する）、２５ｂ・・・上部電極層までの絶縁層の開口部（２４と共に第二の貫通孔を構成する）、３１・・・下地電極からの引出電極（第一の引出電極）、３３・・・上部電極層からの引出電極（第二の引出電極）、４１・・・下地電極と接続する端子電極（第一の端子電極）、４３・・・上部電極層と接続する端子電極（第二の端子電極）

Claims

下地電極上に誘電体層および上部電極層を順次積層した積層体と、
少なくとも前記下地電極の一部、前記誘電体層および前記上部電極層を被覆するとともに、前記下地電極に達する第一の貫通孔と、前記上部電極層に達する第二の貫通孔とを、それぞれ備えた保護層と、
前記下地電極上の前記保護層にある前記第一の貫通孔を通して前記下地電極と電気的に接続する第一の引出電極と、
前記上部電極層上の前記保護層にある前記第二の貫通孔を通して前記上部電極層と電気的に接続する第二の引出電極と、
前記第一の引出電極を介して前記下地電極を外部回路と接続する第一の端子電極と、
前記第二の引出電極を介して前記上部電極層を外部回路と接続する第二の端子電極と、
を備え、
前記保護層と前記第一の端子電極との間、および前記保護層と前記第二の端子電極との間に、それぞれ開口部を備えた絶縁層を有し、
前記第一の端子電極は前記第一の引出電極と、前記第二の端子電極は前記第二の引出電極と、それぞれの前記絶縁層に設けられた前記開口部を通じて接続されており、
前記絶縁層の成膜領域が、前記第一の端子電極および前記第二の端子電極の面積よりも広く、
前記保護層の縦弾性係数（ヤング率）が、０．１ＧＰａ以上２．０ＧＰａ以下であることを特徴とする薄膜キャパシタ。
前記保護層は、前記上部電極層上端からの膜厚が３．０μｍ以上７．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜キャパシタ。
前記絶縁層の縦弾性係数（ヤング率）が、３．０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜キャパシタ。
前記下地電極は、Ｎｉ箔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の薄膜キャパシタ。