JPH0216708A - Structure of capacitor - Google Patents

Structure of capacitor

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JPH0216708A
JPH0216708A JP63165925A JP16592588A JPH0216708A JP H0216708 A JPH0216708 A JP H0216708A JP 63165925 A JP63165925 A JP 63165925A JP 16592588 A JP16592588 A JP 16592588A JP H0216708 A JPH0216708 A JP H0216708A
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JP
Japan
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silicon
capacitor
electrode
layer
substrate
Prior art date
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Application number
JP63165925A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanaga Kikuzawa
菊澤 将長
Kanichi Tachibana
寛一 立花
Takao Inukai
犬飼 崇雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd filed Critical Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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Publication of JPH0216708A publication Critical patent/JPH0216708A/en
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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a capacitor array at a low cost by a method wherein a silicon oxide layer or a silicon oxinitride layer formed by subjecting a silicon substrate directly to an oxidization treatment or a nitrization treatment is used as a dielectric layer and a metal thin film applied to the surface of the dielectric layer is used as one of the electrodes and the silicon substrate is used as the other electrode. CONSTITUTION:The surface of a silicon substrate 5 having a specific resistivity of 15OMEGA<-cm> is polished to have a mirror surface and a precise and defect-free silicon oxide layer 8 with a thickness of 2.0mum is formed on the mirror surface. An electrode layer 9 is formed on the layer 8 on the mirror surface of the substrate 5. The rear of the substrate 5 is also polished to remove silicon oxide and, after that, an electrode layer 7 is formed on the rear by evaporation of gold. If the silicon substrate is cut into chips with proper sizes to form capacitor elements, the proper number of the capacitors having little variation of capacitances can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子部品のコンデンサ構造に関する。更に、
詳しくは、シリコン基板を用いたチップ型単層コンデン
サ構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a capacitor structure for an electronic component. Furthermore,
Specifically, the present invention relates to a chip-type single-layer capacitor structure using a silicon substrate.

[従来の技#l] 最近、電子機器の小型化に伴い、コンデンサの小型化が
進んでいるために、多くの技法により集積回路用コンデ
ンサが作製きれている。
[Conventional Technique #l] Recently, capacitors have become smaller as electronic devices have become smaller, so capacitors for integrated circuits have been manufactured using many techniques.

従来のチップ型電子部品用の基板は、はとんどアルミナ
焼結体が使用されており、また、その表面の平滑度が特
に要求される場合は、アルミナ基板の上に施釉をしたグ
レーズドアルミナ基板が使用される。更に、特に平滑度
不足やボア性等の表面欠陥を避けなければならない場合
には、アルミナ屯結晶(サファイヤ)をスライスして鏡
面研摩を施した基板が使用される。
Conventional substrates for chip-type electronic components usually use alumina sintered bodies, and if a particularly smooth surface is required, glazed alumina is used, which is a glazed alumina substrate. A substrate is used. Further, especially when surface defects such as insufficient smoothness and boreness must be avoided, a substrate made by slicing alumina crystal (sapphire) and mirror-polishing is used.

導′屯性があり、かつ、表面に欠陥のないものとしては
、アルミニウム、鉄、銅等の金属基板があるが、これら
の金属は耐熱性の点で問題があり、電子部品の空気中で
の熱処理が不可能であった。
Metal substrates such as aluminum, iron, and copper have good conductivity and have no defects on their surfaces, but these metals have problems with heat resistance and cannot be used in electronic parts in the air. heat treatment was not possible.

更に、極めて薄い誘電体膜を利用して単層型コンデンサ
を作ろうとする場合、厚さ方向に電極を取ろうとすると
、素子厚さが薄いので、アルミナ基板側に外部電極をと
り出すことが極めて困難であった。また、単層型コンデ
ンサ素子厚が極めて薄い場合、アルミナ基板の表面のボ
ア、凹凸、粗さが誘電体、抵抗体の割れや、不均質にな
る原因となり、従来のアルミナ焼結体基板では品質管理
」二の問題があった。
Furthermore, when trying to make a single-layer capacitor using an extremely thin dielectric film, if you try to take out the electrodes in the thickness direction, it is extremely difficult to take out the external electrodes on the alumina substrate side because the element thickness is thin. It was difficult. In addition, when the thickness of a single-layer capacitor element is extremely thin, the bores, irregularities, and roughness on the surface of the alumina substrate can cause cracks and non-uniformity in the dielectric and resistor. There was a second problem with management.

また、現在、LSIのMO3型DRAMの開発において
、シリコンウェハ上にMO3型ゲートと:1ンデンサが
1つのメモリとして形成され、これを高集積化し、メガ
ビット級のメモリが開発されている。この:1ンデンサ
はシリコンウェハ上直接酸化又は窒化して生成した酸化
シリコン、醜窒化シリコン、窒化シリコンを誘電体とし
て用いたものであるが、数μm3のオーグーの面積で数
十「F(フェムトファラッド)の微小春情のコンデンサ
であり、十数IIで1OnF(ナノファラッド)程度の
大面積、大容量のものとは規模が異なり、用途も全く異
なる。
Furthermore, in the current development of MO3 type DRAM for LSI, an MO3 type gate and a :1 capacitor are formed as one memory on a silicon wafer, and this is highly integrated to develop a megabit class memory. This :1 capacitor uses silicon oxide, unsightly silicon nitride, and silicon nitride, which are produced by direct oxidation or nitridation on a silicon wafer, as a dielectric material. ) is a microscopic capacitor, and its scale is different from that of the large-area, large-capacity capacitor of about 1 OnF (nanofarad), and its purpose is also completely different.

また、従来、金属を酸化して表面に生成した酸化膜を誘
電体として利用したコンデンサにアルミ電解コンデンサ
及びタンタル電解コンデンサがある。更に、従来の1ン
デンサ構造では、コンデンサの電極面積を容易に変える
ことは出来ないために、精密なコンデンサを作成するこ
とは困難である。
Furthermore, conventional capacitors that utilize an oxide film formed on the surface of metal as a dielectric include aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors. Furthermore, in the conventional single capacitor structure, the electrode area of the capacitor cannot be easily changed, making it difficult to manufacture a precision capacitor.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、導電性を有するシリコン基板を用いて、コン
デンサ構造を作製できることを示すものである。従って
、本発明は、導電性を有し、それ自体が一方に電極とな
るシリコン基板を有し、高い信頼性を有し、温度特性、
周波数特性に優れた精密なコンデンサの構造を提供する
ことを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention shows that a capacitor structure can be manufactured using a conductive silicon substrate. Therefore, the present invention has a silicon substrate that is conductive and serves as an electrode on one side, has high reliability, and has temperature characteristics.
The purpose is to provide a precision capacitor structure with excellent frequency characteristics.

また、本発明は、極めて薄く、かつ品質の安定した誘電
体層で、コンデンサのアレー化によって安価にできる高
性能のコンデンサ構造を提供することを目的にする。
Another object of the present invention is to provide a high-performance capacitor structure that can be made inexpensive by forming an array of capacitors using an extremely thin dielectric layer with stable quality.

[発明の構成] [問題点を解決するための手段] 本発明の要旨とするものは、20Ω−cm以下の固有電
気抵抗を有するシリコン薄板の表面を酸化又は窒化処理
して、2.0μm以下の厚さのシリコンの酸化膜、酸窒
化膜又は窒化膜を該シリコン基板の表面に形成し、それ
を誘電体層とし、該シフコン薄板を一方の電極とし、ま
た該誘電体表面に金属膜を蒸着或いはメッキ処理で形成
し、他の電極とすることよりなるコンデンサ構造である
[Structure of the Invention] [Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to oxidize or nitride the surface of a silicon thin plate having a specific electrical resistance of 20 Ω-cm or less to reduce the resistance to 2.0 μm or less. A silicon oxide film, oxynitride film, or nitride film with a thickness of This is a capacitor structure that is formed by vapor deposition or plating and is made of other electrodes.

そのシリコン薄板が表面を粗面化し、表面積を増加させ
たシリ:1ン薄板を用いることことにより誘電体表面積
を増加させ、大容量化が可能となる。
By using a silicon thin plate whose surface is roughened and whose surface area is increased, the dielectric surface area can be increased and a larger capacity can be achieved.

そして、その金属膜によるMsAは、独立した複数個の
電極に分割することにより並列のコンデンサアレーとす
ることが好適である。また、誘電体表面の金属電極膜を
トリミング等で、その面積を微量調整することにより、
静電容量を調aすることが出来、コンデンサの静電容量
のバラツキが少ない精密コンデンサが製造できる。
It is preferable that the MsA made of the metal film is divided into a plurality of independent electrodes to form a parallel capacitor array. In addition, by trimming the metal electrode film on the dielectric surface and slightly adjusting its area,
Capacitance can be adjusted, and precision capacitors with less variation in capacitance can be manufactured.

従来のアルミ電解コンデンナでは、アルミニウム箔の表
面を酸化して、酸化アルミニウムを表面に形成するが、
酸化アルミニウムが多孔質なために、表面積は大きくな
り、大容量化には適するが、電極として液体の電解質溶
液を用いるため、チップ化、小型化への対応に問題があ
るため、他、酸化アルミニウム皮膜に整流性があるため
、極性を有している。また、液体の電解質液を用いる構
造のため、チップ化した際に、独立のコンデンサを同一
基板上に作ることは出来ず、個々のアルミニウム電解コ
ンデンサは集積する方法以外にない、タンタル電解コン
デンサはタンタル金属を粉末焼結させた多孔質タンタル
金属の表面を、酸化して生成した酸化タンタルを誘電体
として、液体の個体電解質を電極として使用されている
が、多孔質金属焼結体を用いるため、アレー化は困難で
あり、また高価である。
In conventional aluminum electrolytic condensers, the surface of aluminum foil is oxidized to form aluminum oxide on the surface.
Because aluminum oxide is porous, it has a large surface area and is suitable for increasing capacity, but since a liquid electrolyte solution is used as an electrode, there are problems with chipping and miniaturization. Because the film has rectifying properties, it has polarity. In addition, since the structure uses liquid electrolyte, it is not possible to create independent capacitors on the same substrate when chipped, and the only way to create individual aluminum electrolytic capacitors is to integrate them. Tantalum oxide produced by oxidizing the surface of porous tantalum metal, which is powder-sintered metal, is used as a dielectric and a liquid solid electrolyte is used as an electrode, but since a porous metal sintered body is used, Arraying is difficult and expensive.

従来のコンデンサの型を鑑みると、次のようである。The types of conventional capacitors are as follows.

即ち、以上のように、LSIメモリ用には超微小サイズ
、超微小容量のコンデンサであり、LSIメモリ以外に
は使用できないものである。
That is, as described above, it is a capacitor of ultra-small size and ultra-small capacity for LSI memory, and cannot be used for anything other than LSI memory.

また、アルミ電解コンデンサは極性を有し、液体を使用
しているため小型化耐環境性に問題があり、また、アレ
ー化は不可能である。
Furthermore, since aluminum electrolytic capacitors have polarity and use liquid, there are problems with miniaturization and environmental resistance, and it is impossible to form them into an array.

そして、タンタル電解コンデンサは、小型で大容量で高
い信頼性を有するコンデンサであるが、アレー化は不可
能である。また、誘電体と使用される酸化タンタルは、
本発明の酸化シリコンと比較し、誘電率は大きいものの
、温度特性、周波数特性の点で劣るものである。
Although tantalum electrolytic capacitors are small, large-capacitance, and highly reliable capacitors, they cannot be formed into an array. In addition, tantalum oxide, which is used as a dielectric,
Although it has a higher dielectric constant than the silicon oxide of the present invention, it is inferior in temperature characteristics and frequency characteristics.

本発明はシリコン基板を直接酸化又は窒化処理して、シ
リコン基板表面に生成した酸化シリコン、酸窒化シリコ
ン或いは窒化シリコンを誘電体層とし、シリコン基板を
一方の電極に、また、該誘電体層表面にAu、Ag%A
I、81等の金属薄膜を蒸着、メッキ等でコーティング
したものを他方の電極とした:Jコンデンサ構造ある。
The present invention directly oxidizes or nitrides a silicon substrate, and uses silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride generated on the surface of the silicon substrate as a dielectric layer, and uses the silicon substrate as one electrode, and the surface of the dielectric layer. Au, Ag%A
The other electrode was coated with a metal thin film such as I, 81, etc. by vapor deposition, plating, etc.: There is a J capacitor structure.

シリコン基板は、現在IC及び太陽型・池等の原原料と
して大量に生産されており、本発明のコンデンサ構造を
製造するためには、温度特性及び周波数特性の上からシ
リコン薄板の固有抵抗値が、20Ω−e1m以rのもの
に限定される以外は、これらの大量に生産きれるIC及
び太陽電池用シリコン基板が、そのままで使用できる。
Silicon substrates are currently being produced in large quantities as raw materials for ICs, solar cells, ponds, etc., and in order to manufacture the capacitor structure of the present invention, the specific resistance value of the silicon thin plate must be determined from the viewpoint of temperature and frequency characteristics. , 20Ω-e1m or less, these silicon substrates for ICs and solar cells that can be produced in large quantities can be used as they are.

従って、シリコン薄板は、単結晶或いは多結晶体を使用
できる。
Therefore, the silicon thin plate can be made of single crystal or polycrystal.

シリコン基板を酸化又は窒化処理することにより、シリ
コン基板表面に2μm以下の厚さの欠陥のない均質な酸
化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンの膜を形成
することは、LSI製造で開発されたクリーンルーツ、
及び酸化炉及び窒化炉によって、数1−人程度の厚さま
で均質な欠陥のない模の形成を行なうことができる。
Forming a defect-free homogeneous silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride film with a thickness of 2 μm or less on the silicon substrate surface by oxidizing or nitriding the silicon substrate is a clean method developed for LSI manufacturing. roots,
Also, by using an oxidation furnace and a nitriding furnace, it is possible to form a uniform defect-free pattern up to a thickness of several tens of layers.

シリコンの酸化物、窒化物は極めて安定な物質であり、
温度特性4周波数特性は極めて優れたものであるが、誘
電率が小さいため、チタン酸鉛、酸化タンタルのような
高誘電率の材料がコンデンサ材料として使用されていた
が、本発明では誘電率が小さいことを誘電体の厚さを薄
くすることで、数十nFの静電容量を得た。また、更に
、ジノコン基板表面を研摩やブラスト法などによって凹
凸を付けることにより表面積を増した後に、酸化又は窒
化処理することで、誘電体の表面積を増すことが出来、
大きな静電容量を有する、例えば、数百nFの静電容量
を得ることができる。
Silicon oxides and nitrides are extremely stable substances.
Temperature characteristics 4 Frequency characteristics are extremely excellent, but due to their low dielectric constant, materials with high dielectric constants such as lead titanate and tantalum oxide have been used as capacitor materials. By reducing the thickness of the dielectric material, a capacitance of several tens of nF was obtained. Furthermore, the surface area of the dielectric can be increased by increasing the surface area by making the surface of the Zinocon substrate uneven by polishing or blasting, and then subjecting it to oxidation or nitriding treatment.
Large capacitances, for example several hundred nF, can be obtained.

本発明により、コンデンサの電極を作製するために、一
方は、20Ω−e1m以下の固有抵抗値を有するシリコ
ン基板を用いれば、直接シリコン基板を電極として、使
用できる。但し、ハンダ付は等で必要な場合には、その
部分に、Au%Ag、A!等をコーディングする。
According to the present invention, in order to produce an electrode of a capacitor, if a silicon substrate having a specific resistance value of 20 Ω-e1m or less is used, the silicon substrate can be used directly as an electrode. However, if soldering is required, apply Au%Ag, A! etc. to be coded.

他の電極は、誘電体層の上にAu、Ag、Affi、S
i等の導電体を蒸着或いはメッキすることにより、コー
ティングし、電極とすることができる更に、本発明のコ
ンデンサ構造では、同一シリコン基板に、同−又は異な
る静電容量を有する並列コンデンサを複数個設けること
が、誘電体層に直接コーティングしたAu、Ag、A!
、SI等の電極層をエツチング或いは研摩によって、部
分的に、削除し、各々独立した電極を複数個設けること
により、容易に、コンデンサアレーを作製できる。更に
1本発明のコンデンサ構造では、最終製造工程でもM電
体層上の金i電極層をトリミングし、所定の静電容量に
することができ、極めて精度の良いコンデンサを作製で
きる。また1本発明の誘電体層は、酸化シリコン、酸窒
化シリコン、窒化シリコンであるため、熱膨張係数が小
きく、熱衝撃に強いので、レーザートリミングが使用で
き、精密コンデンサの生産を高くできる。
Other electrodes are made of Au, Ag, Affi, S on the dielectric layer.
Furthermore, in the capacitor structure of the present invention, a plurality of parallel capacitors having the same or different capacitances are arranged on the same silicon substrate. Providing Au, Ag, A! directly coated on the dielectric layer.
A capacitor array can be easily fabricated by partially removing the electrode layer of , SI, etc. by etching or polishing and providing a plurality of independent electrodes. Furthermore, in the capacitor structure of the present invention, even in the final manufacturing process, the gold i-electrode layer on the M electric layer can be trimmed to a predetermined capacitance, and a capacitor with extremely high precision can be manufactured. Furthermore, since the dielectric layer of the present invention is made of silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride, it has a small coefficient of thermal expansion and is resistant to thermal shock, so laser trimming can be used and the production of precision capacitors can be increased.

本発明のチップ型:1ンデンサの構造は、その基板に、
ICや太陽電池等に使用されるボア等の欠陥がなく、表
面が鏡面であり、固有電気抵抗値が、20Ω−cm以下
にあるシリコンの単結晶或いは多結晶のウェハーを利用
し、更に、その表面の、Lに極めて薄い酸化シリコン、
酸窒化シリ:1ン或いは窒化シリコンの誘電体膜を形成
できる。また、形成された酸化シリコン、酸窒化シリコ
ン或いは窒化シリコンの誘電体膜と、金属薄膜とは接合
性の良いものができる。
The structure of the chip-type:1 capacitor of the present invention is such that its substrate includes:
Utilizes silicon single crystal or polycrystalline wafers used in ICs, solar cells, etc. that have no defects such as bores, have mirror surfaces, and have a specific electrical resistance value of 20 Ω-cm or less. Extremely thin silicon oxide on the surface L,
A dielectric film of silicon oxynitride or silicon nitride can be formed. Further, the formed dielectric film of silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride can have good bonding properties with the metal thin film.

本発明のコンデンサ構造によると、厚さ2μm以下のア
レー式のコンデンサが、固有抵抗値が20Ω−C鴎以下
であるシリコン基板上に形成し、また、この基板がコン
デンサの一方の電極としても利用できるものである。
According to the capacitor structure of the present invention, an array type capacitor with a thickness of 2 μm or less is formed on a silicon substrate with a specific resistance value of 20Ω-C or less, and this substrate is also used as one electrode of the capacitor. It is possible.

また、本発明のコンデンサ構造では、酸化シリコン、酸
窒化シリコン或いは窒化シリコンの誘電体膜のLに、A
u、Ag、Affi、Si等の金属薄膜を蒸着或いはメ
ッキしたりして、電極層を形成し、基板のシリコン薄板
を他の電極として用いるものである。
Further, in the capacitor structure of the present invention, A is added to L of the dielectric film of silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride.
An electrode layer is formed by depositing or plating a metal thin film such as u, Ag, Affi, Si, etc., and the silicon thin plate of the substrate is used as another electrode.

本発明により用いられるシリ−1ン基板は、シリコン溶
融液から成長きせたものが適する。このようなシリコン
基板は、はとんどボアを有しなく、単結晶或いは多結晶
体に成形させたものである。
The silicon substrate used in the present invention is suitably grown from a silicon melt. Such a silicon substrate generally does not have a bore and is formed into a single crystal or polycrystalline body.

このような性質を有するシリコン基板を用いることによ
り、表面ボア原因による極めて薄い誘電体の欠陥が、貼
止でき、高品質が保証された製品の製造が可能になった
。更に、本発明により、2゜Ω−cm以下の電気固有抵
抗値を有するシリコン薄板を使用することにより、シリ
コン基板自体を電極として利用でき、極めて薄い誘電体
の形成が可能となり、また、極めて薄い誘電体層コンデ
ンサからの電極取り出しが容易なコンデンサ構造が提供
できた。
By using a silicon substrate with such properties, defects in extremely thin dielectrics caused by surface bores can be fixed, making it possible to manufacture products with guaranteed high quality. Furthermore, according to the present invention, by using a silicon thin plate having an electrical resistivity of 2 Ω-cm or less, the silicon substrate itself can be used as an electrode, making it possible to form an extremely thin dielectric material. We were able to provide a capacitor structure in which electrodes can be easily taken out from the dielectric layer capacitor.

本発明のコンデンサ構造によると、シリコン基板の表面
を利用することにより、極めて薄い誘電体膜の形成が、
その膜均質性を損なうことなく、可能となった。
According to the capacitor structure of the present invention, by utilizing the surface of the silicon substrate, formation of an extremely thin dielectric film is possible.
This has become possible without impairing the film homogeneity.

第1図は、従来の単層コンデンサの構造を示し、アルミ
ナ等の絶縁体基板4の上に、金などの電極層3を形成し
、外部電極形成のための金層3の領域Bを残して、その
上に、誘電体層2を形成し、その上に電極層1を形成し
、領域A及び領域Bには、各々外部W、極を形成するも
のである。
Figure 1 shows the structure of a conventional single-layer capacitor, in which an electrode layer 3 made of gold or the like is formed on an insulator substrate 4 made of alumina or the like, leaving a region B of the gold layer 3 for forming external electrodes. Then, a dielectric layer 2 is formed thereon, an electrode layer 1 is formed thereon, and an external W and a pole are formed in the region A and the region B, respectively.

これに対して、本発明によるコンデンサの構造は、第2
図Aに示すように、シリコン基板5の−Lに全面にわた
り、その酸化或いは窒化処理により、酸化シリコン、l
vg化シリコン或いは窒化シリコンの誘電体層8を形成
する。その上にコンデンサパターンにする金属薄膜層の
電極層9を形成する。そして、外部電極を形成すべき領
域は、電極層9の上部のAとシリコン基板の下面のB(
例えば、図示のように、電極Wj7をシリコン基板下面
に形成する)を利用できる。また、電極としてシリコン
基板の下面だけを使用するのではなく。
In contrast, the structure of the capacitor according to the present invention
As shown in FIG.
A dielectric layer 8 of silicon vg or silicon nitride is formed. An electrode layer 9 of a metal thin film layer forming a capacitor pattern is formed thereon. The areas where the external electrodes are to be formed are A on the top of the electrode layer 9 and B (on the bottom surface of the silicon substrate).
For example, as shown in the figure, an electrode Wj7 may be formed on the lower surface of a silicon substrate). Also, rather than just using the bottom surface of the silicon substrate as an electrode.

第2図Bに示すように、シリコン基板上面の酸化膜を研
摩やエツチング等で除去した部分(必要な場合1図示の
ように、電極WJ7を設ける)を電極として使用するこ
とも可能である。この電極層9によるコンデンサパター
ンは、所望に従って形成し、所望のコンデンサアレーを
形成できる。
As shown in FIG. 2B, it is also possible to use a portion where the oxide film on the upper surface of the silicon substrate is removed by polishing, etching, etc. (if necessary, an electrode WJ7 is provided as shown in FIG. 1) as an electrode. The capacitor pattern of this electrode layer 9 can be formed as desired to form a desired capacitor array.

従って、本発明によるコンデンサ構造では、第3図Aに
示す如きコンデンサパターン9.9゛9”、9+11の
複数コンデンサを作成できる。
Therefore, with the capacitor structure according to the present invention, a plurality of capacitors with a capacitor pattern of 9.9"9" or 9+11 as shown in FIG. 3A can be created.

即ち、第2図に示す如き断面を有するコンデンサ素f−
を、第3図イのように、同一基板内に分割すると、各種
の電気容量を有する複数のコンデンサを集積したものが
作成できる。IHJも、各々のコンデンサパターンの面
積を有し、それによる各々の電気容量を有するコンデン
サCIn CI Cs、 Caが集積されて、形成でき
、それに相当する回路図は、第3図口に示されるもので
ある。
That is, a capacitor element f- having a cross section as shown in FIG.
If it is divided into the same substrate as shown in FIG. 3A, a plurality of capacitors having various capacitances can be integrated. IHJ can also be formed by integrating capacitors CIn, CI, Cs, and Ca, which have the area of each capacitor pattern and each capacitance, and the corresponding circuit diagram is shown at the beginning of Figure 3. It is.

亦、本発明に用いられる金属薄膜電極層9の材料として
は、Au%Ag 、 AI!又はSiなど導電性金属で
ある。
In addition, the materials of the metal thin film electrode layer 9 used in the present invention include Au%Ag, AI! Or it is a conductive metal such as Si.

本発明により得られるコンデンサ構造は、例えば、電子
機器等に使用される混成集積回路用、その他に使用され
得る。
The capacitor structure obtained according to the present invention can be used, for example, for hybrid integrated circuits used in electronic equipment, etc.

次に、本発明のコンデンサ構造について実施例により説
明するが、本発明は、次の実施例のものに限定されるも
のではない。
Next, the capacitor structure of the present invention will be explained with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1] IC製造用にチョクラルスキー法て製造し、鏡面研摩し
た15Ω−cmの固有抵抗値を有するシリコン基板を純
酸素中900 ”C11時間焼成して、シリコン基板5
(第2図参照)の表面に厚さ2゜0μmの緻密で欠陥の
ない酸化シリコン層8を形成した。酸化シリコン基板5
の鏡面上に、電極用に金を蒸着し、電極層9を形成し、
また、シリコン基板5の裏面にも酸化シリコンを研摩し
て除去した後に金を蒸着し、電極層7を形成した。この
シリコン基板をダイジングによって1cmX1cmの大
ききのチップに切断し、コンデンサ素子を作成した。
[Example 1] A silicon substrate manufactured using the Czochralski method for IC manufacturing and mirror-polished and having a specific resistance value of 15 Ω-cm was baked in pure oxygen at 900°C for 11 hours to form a silicon substrate 5.
A dense and defect-free silicon oxide layer 8 having a thickness of 2°0 μm was formed on the surface of the substrate (see FIG. 2). Silicon oxide substrate 5
On the mirror surface of , gold is deposited for an electrode to form an electrode layer 9,
Further, after removing silicon oxide by polishing the back surface of the silicon substrate 5, gold was deposited to form an electrode layer 7. This silicon substrate was cut into large chips of 1 cm x 1 cm by dicing to produce capacitor elements.

このコンデンサの静電容量を測定したところ、1nF(
IMHzで)でバラツキ±10%であった。コンデンサ
をレーザートリミングを用いて誘電体表面の電極面積を
調整することにより、上記のバラツキは11%以下とな
った。
When we measured the capacitance of this capacitor, we found that it was 1 nF (
(at IMHz), the variation was ±10%. By adjusting the electrode area on the dielectric surface of the capacitor using laser trimming, the above-mentioned variation was reduced to 11% or less.

また、温度係数は、350 p pm/”Cであった。Further, the temperature coefficient was 350 ppm/''C.

[実施例2] IC製造用の鏡面研摩した0、1Ω−C請の固有抵抗値
を有する厚さ0.5mのシリコン基板5を1200℃で
10分間窒素中で処理を行ない、厚さ0.1μmの窒化
シリコン膜8をシリ:1ン基板5の上に生成させた。実
施例1と同様に電極9.7を付けした1cmX1cm+
のコンデンサ素子を得た。このコンデンサの静?1te
nを測定したところ、21nF(IMHzで)で、t−
an8は、0゜5%であった。また、温度係数は、30
ppm/℃であった。
[Example 2] A mirror-polished silicon substrate 5 for IC manufacturing with a thickness of 0.5 m and a specific resistance value of 0.1 Ω-C was treated in nitrogen at 1200° C. for 10 minutes to form a silicon substrate 5 with a thickness of 0.1 Ω. A 1 μm silicon nitride film 8 was grown on the silicon substrate 5. 1cm x 1cm+ with electrode 9.7 attached as in Example 1
A capacitor element was obtained. Is this capacitor static? 1te
When n was measured, it was 21 nF (at IMHz) and t-
an8 was 0°5%. Also, the temperature coefficient is 30
ppm/°C.

[実施例3] IC製造用に鏡面研摩した固有抵抗10−”Ω−C霞を
有し、厚さ0.6−のシリコン基板5の鏡面を研摩剤で
モ均粗さ15μになるように粗面化し、表面槍を増加さ
せた後、階素中で1000℃で30分間酸化処理を行な
い、厚さ0.1μmの粗面を均一に被覆した酸化シリ:
1ン膜8を得た。
[Example 3] The mirror surface of a silicon substrate 5 with a specific resistance of 10"Ω-C and a thickness of 0.6" was mirror-polished for IC manufacturing with an abrasive to a uniform roughness of 15μ. After roughening the surface and increasing the surface roughness, oxidation treatment was performed at 1000°C for 30 minutes in a silicon oxide to uniformly cover the rough surface with a thickness of 0.1 μm:
A 1-inch film 8 was obtained.

更に、裏面の酸化膜を研摩して除去した後、両面に金メ
ッキを行ない、電極9と7を形成した。
Furthermore, after polishing and removing the oxide film on the back surface, both surfaces were plated with gold to form electrodes 9 and 7.

これにより、5 m x 5■のコンデンサを切り出し
、静に?vitを測定したところ、30nF(IMHz
で)の容量で、tanδは、0.3%であった。
As a result, I cut out a 5 m x 5 ■ capacitor and quietly installed it. When the vit was measured, it was 30nF (IMHz
), and tan δ was 0.3%.

また、温度係数は、50ppm/”Cであった。Further, the temperature coefficient was 50 ppm/''C.

[実施例4] 実施例3で作製した電極形成シリコン基板より5g×1
QIII@のシリコン基板を切り出し、酸化シフフン膜
8の一ヒ面の金電極9を部分的にエツチングして、5m
ax 5wa、5wX3+m、5■×1−の形状の各々
独立した電極パターン(例えば、9.9′  9”)を
形成し、同一基板上に3ケの異なる独立した静電容量を
有する並列コンデンサアレー9.9” 9″を作成した
。各々の静電容量は、各々30nF、18nF、6nF
であった。
[Example 4] 5g x 1 from the electrode-formed silicon substrate produced in Example 3
The silicon substrate of QIII@ was cut out, and the gold electrode 9 on one side of the oxidized Schiffun film 8 was partially etched.
A parallel capacitor array with three different independent capacitances formed on the same substrate by forming independent electrode patterns (for example, 9.9'9") in the shape of ax 5wa, 5w x 3+m, 5■ x 1-. 9.9"9" was created.The capacitance of each was 30nF, 18nF, and 6nF, respectively.
Met.

[発明の効果] 本発明による構造のコンデンサは、上記のような構造を
とることにより、次のような顕著な技術的な効果が得ら
れた。
[Effects of the Invention] By adopting the above-described structure of the capacitor according to the present invention, the following remarkable technical effects were obtained.

第1に、極めて薄い誘電体層を用いたチップ型コンデン
サが、信頼性よく、製造できる構造を持ったものが提供
できた。
First, we were able to provide a chip-type capacitor using an extremely thin dielectric layer with a structure that allows reliable manufacture.

第2に、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン
を誘電体として用いたコンデンサ構造を作製することに
より、静電容量のバラツキの極めて少ない高周波特性、
温度係数のすぐれた小型乎板コンデンサを提供できた。
Second, by creating a capacitor structure using silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride as dielectric materials, we have achieved high-frequency characteristics with extremely little variation in capacitance.
We were able to provide a small plate capacitor with an excellent temperature coefficient.

第3に、品質の安定した異なる容量を有するフンデンサ
アレーを提供できるので、HICなどの小型化が可能に
なる。
Thirdly, since it is possible to provide a fundensor array with stable quality and different capacities, it is possible to downsize HICs and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の単層型コンデンサの構造を示す斜視図
である。 第2図A、Bは、本発明による単層型コンデンサの構造
を示す斜視図である。 第3IyJは、本発明のコンデンサ構造を用いた集積し
た複数のコンデンサの構造を示し、そのAは、そのコン
デンサのパターンの1例で、そのBは、それを回路図で
示したものである。 [主要部分の符号の説明] 5、、、、シリコン基板 7、、、、電極層 8、、、、醸化シリコン、fIII窒化シリフン或いは
窒化シリコンの誘電体層 9.9°、9”、9′”611.金属薄膜電極層特許出
願人 三菱鉱業セメント株式会社(外1名)代理人 弁
理士  倉 持  裕(外1名)第3図へ 第3図B 手続補正書 昭和63年12月2λ日 特許庁址官 吉 11’1  文 毅 殿1、・11件
の表示 昭和63年特、yF願第165925号2、発明の名称 ′−1ンデンサ構造 3、補+E +:iる者 ・11件との関係 出願人 住所 東京都f・代田区丸の内−丁目5番1号名称 三
菱鉱業セメント株式会社 (外1名)代表者藤村正哉 4、代理人 住所〒101東京都千代田区神11.1須田町1丁目2
番地[1邦・四国ビル3F 5、補正命令の11付 自  発 6、補11:、の対象 (1)願書の[発明者]の欄 7、補正の内容 (1)願書の発明者の欄を添付した願書の通りに訂正す
る。(発明者の内=”j豹こ変更はない、)(2)明細
書の第9頁第5行目の[研磨やブラスト法などによって
]ム[研磨法、プラスト法及びエツチング法などによっ
て]に訂正する。 (3)同一ヒ第10頁第14行目の[生産]を[生産性
]に訂正する。 (4)同一ヒ第14貞第1行目の[第3図イ]を[第3
図A]に訂正する。 (5)同上第14頁第7行目の[第3図口]を[第3図
B]に訂正する。 (6)第3図Aを別紙の通り訂正する。 8、添付書類の目録 (1)訂正した願書 (2)訂正した第3図A
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a conventional single-layer capacitor. FIGS. 2A and 2B are perspective views showing the structure of a single-layer capacitor according to the present invention. 3rd IyJ shows the structure of a plurality of integrated capacitors using the capacitor structure of the present invention, A is an example of the capacitor pattern, and B is a circuit diagram thereof. [Explanation of symbols of main parts] 5, Silicon substrate 7, Electrode layer 8, Dielectric layer of silicon nitride, fIII silicon nitride, or silicon nitride 9.9°, 9'', 9 '611. Metal thin film electrode layer patent applicant Mitsubishi Mining and Cement Co., Ltd. (one other person) Representative Patent attorney Hiroshi Kuramochi (one other person) Go to Figure 3 Figure 3B Procedural amendment December 2, 1988 Patent Office site Kan Yoshi 11'1 Takeshi Bun 1, Indication of 11 cases 1988 Special Patent, YF Application No. 165925 2, Title of invention'-1 Denser structure 3, Supplementary + E +: Relationship with i person, 11 cases Applicant Address: 5-1 Marunouchi-chome, Daida-ku, F, Tokyo Name: Mitsubishi Mining Cement Co., Ltd. (1 other person) Representative: Masaya Fujimura 4, Agent address: 1-chome, Suda-cho, Kami 11.1, Chiyoda-ku, Tokyo 101 2
Address [1 Koku-Shikoku Building 3F 5, Amendment Order No. 11, Attendance 6, Supplement 11:, Target (1) [Inventor] column 7 of the application, Contents of the amendment (1) Inventor column of the application Please correct it as per the attached application form. (Inventors = "J) There is no change." (2) On page 9, line 5 of the specification, [by polishing, blasting, etc.] [by polishing, blasting, etching, etc.] (3) Correct [Production] in the 14th line of page 10 of the same h to [productivity]. (4) Correct [Figure 3 A] of the 1st line of the 14th page of the same h to [ Third
Figure A] is corrected. (5) Correct [Figure 3 opening] on page 14, line 7 to [Figure 3 B]. (6) Correct Figure 3A as shown in the attached sheet. 8. List of attached documents (1) Corrected application form (2) Corrected Figure 3A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)20Ω−cm以下の固有電気抵抗を有するシリコ
ン薄板の表面を酸化又は窒化処理して、2.0μm以下
の厚さのシリコンの酸化膜、酸窒化膜又は窒化膜を該シ
リコン基板の表面に形成し、それを誘電体層とし、該シ
リコン薄板を一方の電極とし、また該誘電体表面に金属
膜を蒸着或いはメッキ処理で形成し、他の電極とするこ
とよりなるコンデンサ構造。
(1) The surface of a silicon thin plate having a specific electrical resistance of 20 Ω-cm or less is oxidized or nitrided to form a silicon oxide film, oxynitride film, or nitride film with a thickness of 2.0 μm or less on the surface of the silicon substrate. A capacitor structure comprising a dielectric layer formed on the dielectric layer, the silicon thin plate used as one electrode, and a metal film formed on the dielectric surface by vapor deposition or plating to serve as the other electrode.
(2)該シリコン薄板が表面を粗面化し、表面積を増加
させたシリコン薄板を用いる請求項第1項の記載のコン
デンサ構造。
(2) The capacitor structure according to claim 1, wherein the silicon thin plate has a roughened surface to increase the surface area.
(3)該金属膜による電極は、独立した複数個の電極に
分割することにより並列のコンデンサアレーとなる請求
項第1項記載のコンデンサ構造。
(3) The capacitor structure according to claim 1, wherein the metal film electrode is divided into a plurality of independent electrodes to form a parallel capacitor array.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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