JP7035722B2

JP7035722B2 - キャパシタ及びキャパシタの製造方法

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Publication number: JP7035722B2
Application number: JP2018067256A
Authority: JP
Inventors: 聖啓平岡; 仁齊田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019179804A

Description

本発明は、薄膜キャパシタ及びその製造方法に関する。

従来より、電極層、誘電体層、及び、電極層をこの順に備える薄膜キャパシタが知られている。

特開２００９－２６７３７６号公報

上述のような薄膜コンデンサの大量生産に当たっては、電極層、誘電体層、及び、電極層をこの順に備える大型のキャパシタシートを生産し、その後、このシートを所望の形状に切断する個片化処理を行って、多数のキャパシタを生産することが考えられる。

しかしながら、発明者らが検討したところ、キャパシタシートを個片化する際に、電極層の主面の縁にバリが生じることを見いだした。

基板への実装工程において電極層の主面にバリが残っていると、バリにより電極層の厚みが増えた部分に応力が集中し、誘電体に割れなどのダメージが与えられる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、実装時の誘電体へのダメージを抑制できる、薄膜キャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るキャパシタは、第１電極層と、前記第１電極層の上面に設けられた誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられた第２電極層とを備えるキャパシタである。前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方は、側面と、前記誘電体層とは反対側の主面と、を接続する曲面部を有する。前記誘電体層に垂直な断面において前記曲面部の曲率半径は１０～１００μｍである。

ここで、前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方は、Ｎｉを主成分として含むことができる。

また、前記第１電極層及び前記第２電極層の両方が、それぞれ前記曲率半径を有する前記曲面部を有することができる。

本発明に係るキャパシタの製造方法は、第１電極シートと、前記第１電極シートの上面に設けられた誘電体シートと、前記誘電体シートの上面に設けられた第２電極シートとを備えるキャパシタシートを所望の平面形状となるように厚み方向に切断して、第１電極層、誘電体層、及び、第２電極層をこの順に備えるキャパシタを得る工程であって、得られたキャパシタの前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方の電極層は、前記誘電体層とは反対側の主面の外周部にバリを有する、工程と、
前記キャパシタを、前記少なくとも一方の電極層を溶解可能な液に接触させて、前記バリを除去し、さらに、前記少なくとも一方の電極層における前記誘電体層とは反対側の主面と、前記少なくとも一方の電極層における側面と、の間に曲面部を形成する工程と、を備え、
前記誘電体層に垂直な断面において前記曲面部の曲率半径は１０～１００μｍである、る。

本発明によれば、実装時の誘電体へのダメージを抑制できる、薄膜キャパシタ及びその製造方法が提供される。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる薄膜キャパシタの概略断面図である。図２は、本発明の第２実施形態にかかる薄膜キャパシタの概略断面図である。図３は、本発明の第３実施形態にかかる薄膜キャパシタの概略断面図である。図４の（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態にかかる薄膜キャパシタの製造方法を順に示す概略断面図である。

［第一実施形態］
（薄膜キャパシタ）
第一実施形態の薄膜キャパシタ１００は、図１に示すように、第１電極層１０、第２電極層３０及び、第１電極層１０及び第２電極層３０の間に設けられた誘電体層２０と、を備える。

第１電極層１０の厚みは０．０１～１００μｍとすることができる。第２電極層３０の厚みは０．０１～１００μｍとすることができる。

第１電極層１０及び第２電極層３０は、金属層であることができる。本明細書において、金属とは合金を含む。金属層の主成分となる金属の例は、Ｎｉ，Ｃｕ、Ｐｔ等である。主成分とは、５０ａｔ％以上の構成比率を占める金属成分である。主成分となる金属は、８０質量％以上であることができ、９０質量％以上であることができ、９５質量％いじょうであることができる。

第１電極層１０及び第２電極層３０は２層以上の金属層が積層された構造であってよい。第１電極層１０及び第２電極層３０は、金属ではなく、例えば、ＩｒＯ_２、ＲｕＯ_２、ＳｒＲｕＯ_３、およびＬａＮｉＯ_３などの導電性酸化物層であってもよい。第１電極層１０及び第２電極層３０の構造及び組成は互いに同一でも異なっていてもよい。

典型的には、第１電極層１０がＮｉを主成分とする場合、第２電極層３０はＣｕを主成分とすることができる。

第１電極層１０は、側面１０ａと、誘電体層２０とは反対側の主面１０ｃと、を接続する曲面部１０ｄを有する。図１に示すように、誘電体層２０に垂直な断面において曲面部１０ｄの曲率半径Ｒは１０～１００μｍである。

誘電体層２０の材料は、誘電体であればよいが、酸化物誘電体であることができる。なかでも、誘電率の大きいペロブスカイト型の酸化物誘電体であることが好ましく、チタン酸バリウム系の誘電体であることが特に好ましい。チタン酸バリウム系の誘電体は、Ｂａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属原子で置換したものであってもよく、Ｔｉサイトの一部をＺｒ、Ｓｎ、Ｈｆ等の原子で置換したものであってもよい。さらに、これらの誘電体に希土類原子、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等の原子が添加されていてもよい。

誘電体層２０の膜厚は１００ｎｍ～１０００ｎｍとすることができる。１００ｎｍよりも薄いと、薄膜キャパシタにＤＣバイアスを加えた場合に過度な電界強度が印加され、絶縁抵抗が劣化し、キャパシタとしての機能を果たさなくなる場合がある。一方、１０００ｎｍを超える場合、単位面積あたりのキャパシタの容量が減少する傾向がある。

（作用）
このような薄膜キャパシタ１００によれば、第１電極層１０が、側面１０ａと主面１０ｃとを接続する部分に、所定の曲率半径Ｒを有する曲面部１０ｄを有している。したがって、第１電極層１０に対して、バリなどによる厚みの不均一が生じにくい。したがって、薄膜キャパシタ１００を、第１電極層１０の主面１０ｃが基板に接触するように基板に実装する際に、薄膜キャパシタ１００の特に外周部に応力の集中が生じにくくなり、誘電体層２０の割れなどのダメージを抑制できる。

特に、曲面部１０ｄが、上記範囲の曲率半径を有していると、基板に搭載する際、薄膜キャパシタをピックアップしやすくなり、基板への搭載性能が大幅に向上できるという効果もある。

［第二実施形態］
（薄膜キャパシタ）
図２を参照して、第２実施形態にかかる薄膜キャパシタ１５０について説明する。本実施形態にかかる薄膜キャパシタ１５０が第一実施形態にかかる薄膜キャパシタ１００と異なる点は、第２電極層３０の形状である。具体的には、第２電極層３０は、側面３０ａと、誘電体層２０とは反対側の主面３０ｃと、を接続する曲面部３０ｄを有する。図２に示すように、誘電体層２０に垂直な断面において曲面部３０ｄの曲率半径Ｒは１０～１００μｍである。

第２電極層３０の曲面部３０ｄの曲率半径Ｒと、第１電極層１０の曲面部１０ｄの曲率半径Ｒとは、互いに同一でも異なっていてもよい。
このような薄膜キャパシタにおいては、基板に搭載する際、薄膜キャパシタをピックアップしやすくなり、基板への搭載性能が大幅に向上できる。更に、薄膜キャパシタを基板の中に内蔵したとき、薄膜キャパシタ上に積層された絶縁樹脂層の平坦性を向上できるという効果もある。

［第３実施形態］
（薄膜キャパシタ）
図３を参照して、第３実施形態にかかる薄膜キャパシタ１６０について説明する。本実施形態にかかる薄膜キャパシタ１６０が第一実施形態にかかる薄膜キャパシタ１００と異なる点は、第１電極層１０の上に、誘電体層２０及び第２電極層（内部電極）３０を繰り返し積層され、第１電極層１０、誘電体層２０及び第２電極層３０が容量部４０を形成している点と、容量部４０上に配線層５０が形成され、配線層５０上に外部電極端子６０が形成されている点である。

配線層５０は、容量部４０の第２電極層３０と個別に接続された導電層５４、及び、導電層５４同士、又は、導電層５４と他の第２電極層３０とを電気絶縁する絶縁層５２を有しており、外部電極端子６０は個別に導電層５４と接続されている。

そして、本実施形態においても、第１電極層１０は、側面１０ａと、容量部４０とは反対側の主面１０ｃと、を接続する曲面部１０ｄを有する。図４に示すように、容量部４０に垂直な断面において曲面部１０ｄの曲率半径Ｒは１０～１００μｍである。

（製造方法）
続いて、図４を参照して、このような薄膜キャパシタ１００の製造方法について説明する。

まず、図４の（ａ）に示すように、第１電極シート１０’、第１電極シート１０’の上面に設けられた誘電体シート２０’、及び、誘電体シート２０’の上面に設けられた第２電極シート３０’を備えるキャパシタシート１００’を用意する。例えば、金属箔等の第１電極シート１０’の表面に、ＳｏｌＧｅｌ法、ＭＯＤ法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの溶液法；ＭＯＣＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング、ＰＬＤ法（ＰｕｌｓｅＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの気相法；あるいは蒸着法等により、誘電体シート２０’を形成することができる。さらに、誘電体シート２０’の上に、スパッタリング、蒸着、メッキなどの方法により、第２電極シート３０’を形成することができる。

つぎに、公知の個片化方法を用いて、図４の（ｂ）に示すように、キャパシタシート１００’を厚み方向に切断して、薄膜キャパシタ１００を得る。個片化方法としては、レーザ、刃、回転砥石ブレード等が挙げられる。切断により得られるキャパシタの平面形状に限定はなく、例えば、矩形、正方形、円形等が挙げられる。

個片化に伴い、図４の（ｂ）に示すように、第１電極層１０の誘電体層２０とは反対側の主面１０ｃの外周部にバリＢｒが生じる場合がある。バリＢｒは、キャパシタの積層方向に伸びやすい。特に、電極層がＮｉである場合にバリＢｒが生じやすい。バリは、両方の電極層に生ずる場合もある。

続いて、図４の（ｃ）に示すように、容器Ｖ内に第１電極層１０を溶解可能な液Ｌを用意し、液Ｌ中に薄膜キャパシタ１００を接触させる。特に、バリＢｒのある第１電極層１０が容器の底部と接触せずに上向きとなるように、容器Ｖ内にキャパシタを沈めることが好ましい。

例えば、バリＢｒを有する電極がＮｉを主成分とする場合には、液Ｌとして硝酸水溶液を使用することができる。

液Ｌとキャパシタとの接触により、バリＢｒがエッチングにより除去され、さらに、第１電極層１０の主面１０ｃと側面１０ａとの角が面取りされて、図１に示す曲面部１０ｄが形成される。曲面部１０ｄの曲率半径Ｒは、接触時間、接触時の液の温度、液の組成や濃度等により調節できる。

第２電極層３０が液Ｌに溶解可能な場合には、第２電極層３０の角も面取りされて、図２に示す第２実施形態の薄膜キャパシタ１５０のような曲面部３０ｄも形成される。

本実施形態によれば、上述のような薄膜キャパシタ１００、１５０、１６０等を好適に製造することができる。

１０…第１電極層、１０ａ…側面、１０ｃ…主面、１０ｄ…曲面部、１０’…第１電極シート、２０…誘電体層、２０’…誘電体シート、３０…第２電極層、３０’…第２電極シート、１００，１５０，１６０…薄膜キャパシタ、１００’…キャパシタシート、Ｂｒ…バリ。

Claims

第１電極層と、前記第１電極層の上面に設けられた誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられた第２電極層とを備えるキャパシタであって、
前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方の電極層は、側面と、前記誘電体層とは反対側の主面と、を接続する曲面部を有し、
前記誘電体層に垂直な断面において前記曲面部の曲率半径は１０～１００μｍであり、
前記誘電体層に垂直な断面において、前記誘電体層の側面と、前記誘電体層の主面のうちの前記少なくとも一方の電極層と接する主面と、の接続部は角張っていて面取りされていない、キャパシタ。
前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方は、Ｎｉを主成分として含む請求項１記載のキャパシタ。
前記第１電極層及び前記第２電極層の両方が、それぞれ前記曲率半径を有する前記曲面部を有する、請求項１又は２に記載のキャパシタ。
第１電極シートと、前記第１電極シートの上面に設けられた誘電体シートと、前記誘電体シートの上面に設けられた第２電極シートとを備えるキャパシタシートを所望の平面形状となるように厚み方向に切断して、第１電極層、誘電体層、及び、第２電極層をこの順に備えるキャパシタを得る工程であって、得られたキャパシタの前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方の電極層は、前記誘電体層とは反対側の主面の外周部にバリを有する、工程と、
前記キャパシタを、前記少なくとも一方の電極層を溶解可能な液に接触させて、前記バリを除去し、さらに、前記少なくとも一方の電極層における前記誘電体層とは反対側の主面と、前記少なくとも一方の電極層における側面と、の間に曲面部を形成する工程と、を備え、
前記誘電体層に垂直な断面において前記曲面部の曲率半径は１０～１００μｍである、キャパシタの製造方法。