JPH0324705A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電気容量が大きく、かつ耐電圧性に優れたコ
ンデンサ、特に薄膜コンデンサに関する。

発明の技術的背景 コンデンサの一つとして誘電体の薄膜からなる薄膜コン
デンサがある。これは基板上に下部電極、誘電体膜、上
部電極を、この順に積層してある。

このような薄膜コンデンサでは、電気容量は誘電体膜の
誘電率に比例し、誘電体膜の厚さに反比例するため、容
量を大きくするためには、誘電率の大きな材料を用いる
か、誘電体膜を薄くすればよい。一般に誘電率の大きな
材料は誘電率の温度変化が大きいことから、このような
材料を誘電体膜として用いた薄膜コンデンサでは、コン
デンサ容量が温度変化によって大きく変動することにな
る。

そこで、温度係数の小さな材料を誘電体薄膜として用い
、その容量を向上させるために、誘電体の膜厚を薄くす
ることが考えられる。しかしながら、このような場合に
は、誘電体の厚さを十分に薄くしないと、満足な電気容
量が得られない。しかもこのように誘電体膜が薄いと下
地の凹凸や異物などによって、耐電圧が小さくなるとい
う問題がある。

さらに従来の薄膜コンデンサでは、基板上に下部電極と
誘電体膜とをこの順で積層してあるため、誘電体膜を焼
成する際に下部電極も高温にさらされることから、耐熱
性に優れたｐｔ等の電極を用いる必要があった。しかも
、このような耐熱性電極を用いた場合には、基板との間
に密着層が必要となり、電極作製工程が複雑でコストも
かかる。

なお、Ｓｉ基板の表面を熱酸化して得られるケイ素酸化
物層をコンデンサとして利用することは集積回路では知
られているが゛、個別コンデンサとして、電気容量を向
上させるためにケイ素酸化物層の膜厚を薄くすると、耐
電圧性が低下するという問題点を有していた。

発明の目的 本発明は、このような実情に鑑みてなされ、電気容量が
大きく、かつ耐電圧性に優れたコンデンサを提供するこ
とを目的とする。

発明の概要 このような目的を達或するために、本発明に係るコンデ
ンサは、少なくとも一つの面に溝が形成されたＳｉ基板
と、その溝が形成された面の表面に形成されたケイ素酸
化物からなる誘電体膜と、前記誘電体膜の表面に形成さ
れた第１電極とを有し、前記Ｓｉ基板を第２電極とする
ことを特徴としている。

本発明では、前記Ｓｉ基板の比抵抗が０．１Ω・印以下
であることが好ましい。

本発明では、Ｓｉ基板を第２１！極とする電極構造を有
しているため、従来のように基板上に下部電極と誘電体
膜とをこの順で積層する必要がなく、誘電体膜を焼成す
る際に生じる虞のある下部電極の劣化の心配がなくなる
。また本発明では、Ｓｉ基板の表面に形成されたケイ素
酸化物を誘電体膜として用いていることから、誘電体膜
とＳｉ基板との密着性が向上すると共に、誘電体膜のク
ラック等を防止することが可能である。しかも、Ｓｉ基
板を熱酸化して得られるケイ素酸化物膜は、比誘電率が
４以下と小さいが、膜が緻密で耐電圧も高いことから、
誘電体膜の耐電圧性も向上する。

さらに本発明では、Ｓｉ基板の少なくとも一つの面上に
溝を設け、この溝を含むＳｉ基板の表面にケイ素酸化物
膜を設けており、これを誘電体膜として利用しているの
で、溝のない表面に誘電体膜を形成する場合に比較して
、誘電体膜の表面積が増大し、電気容量が増大する。

発明の具体的説明 以下、本発明に係るコンデンサについて具体的に説明す
る。

第１図は本発明に係るコンデンサの一例を示す断面図、
第２図は同実施例に係・るコンデンサの製造方法を示す
正面図である。

第１図に示すように、本発明に係るコンデンサ２は、少
なくとも一つの面に溝３が形成されたＳｉ基板４と、こ
の？ｆ４３が形成されたＳｉ基板４の表面に形成された
誘電体膜６とを有する。この誘電体膜６の表面には、溝
３に入り込むように第１電極８が設けられている。

誘電体膜６は、ケイ素酸化物からなり、好まし《はｔｌ
３が形成されたＳｉ基板４を熱酸化する事により得られ
る。ただし、蒸着やスパッタリングなどの他の方法によ
って誘電体膜６を形成するようにしてもよい。このよう
な誘電体膜６の膜厚は、好ましくは５０人〜１０μｍ、
さらに好ましくは１００Ａ〜５μｍである。なお、ケイ
素酸化物は主とし゜てＳ　Ｌ　０　２から戊るが、Ｓｉ
Ｏ等を含んでも良い。

第１電極８としては、ＡｇＳＣｕ，Ａｕ，Ａｐ　ｓＰｔ
，Ｐｄ等の電極が用いられ得る。この第１電極８を誘電
体膜６表面に形成するための手段としては、スパッタ法
、蒸着法、ペースト塗布等が用いられる。これら電極８
の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍであることが好ましい
。

Ｓｉ基板４は、比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以下であること
が好ましい。Ｓｉ基板それ自体で比抵抗が小さいと、Ｓ
ｉ基板４も電極として機能するからである。Ｓｉ基板４
としては、具体的には、シリコンウェーハ等が用いられ
る。シリコンウエー八としては、ノンドープ型、Ｐ型も
しくはＮ型等あらゆるタイプの市販品をそのまま使うこ
とが可能である。基板４の厚さは、特に限定されないが
、十分な電極面積を得るために溝３を形成することがで
きるように決定されることが好ましいと共に、コンデン
サ全体に適度な剛性を付与するに十分な厚さを有するこ
とが好ましく、一般的には、０．５ｍｍ以上の厚みを有
することが好ましい。基板４は、必ずしも平板形状に限
定されない。基板が平板形状以外である場合には、その
上に形成される誘電体膜および電極も、基板形状に沿っ
た形状となる。また、Ｓｉ基板４の表面に形成される溝
３の数や形状は特に限定されず、直方体形状の溝であっ
ても良いし、円柱状の溝であっても良い。

なお図示する実施例では、Ｓｉ基板４自体を第２電極と
するために、Ｓｉ基板の裏而４ａには誘電体膜６を設け
ないで、ここにリード線等を接続可能にしてある。この
裏面には、直接リード線を接続することなく、取出し電
極を設けたり、あるいは他の電極を補助的に設けてもよ
い。このようなリード線取山部は、必ずしもＳｉ基板４
の裏面４ａである必要はなく、他の側面等であっても良
い。

次に本発明に係るコンデンサ２の製造方法について説明
する。

まず、所定の大きさのＳｉ基板４を準備し、このＳｉ基
板４の表面にたとえば線状の満３を所定間隔で形成する
。次に、このＳｉ基板４を酸化雰囲気下で加熱する。加
熱温度は、好ましくは３００〜１３００℃、さらに好ま
しくは７００〜１１００℃である。加熱時間は、特に限
定されないが、好ましくは３分間〜３００分間、さらに
好ましくは１０分間〜１８０分間である。このような加
熱処理によって、Ｓｉ基板４の溝３が形威された表面お
よびその他の面に所定膜厚のケイ素酸化物膜からなる誘
電体膜６が形成される。

その後、この溝３が形成された基板４の表面に、第１電
極８となるペースト状電極８ａを、たとえば第２図に示
すようなマス目状に、塗布形成する。

その際に、ペースト状電極８ａは、溝３内に入り込むよ
うに形成する。その後、個々のペースト状電極８ａを分
割するように、たとえば切断線１０に沿って、基板４を
マス目状に切断する。

次に、Ｓｉ基板４の裏面４ａに形威されたケイ素酸化物
膜を研磨して除去して、Ｓｉ基板面を露出させ、ここに
リード線取り出し部分を設ける。

このようなリード線取り出し部分は、Ｓｉ基板４の側端
面４ｂでも良い。側端面４ｂは切断面であることから、
ケイ素酸化物膜除去のための研磨が不要となる。Ｓｉ基
板４は低抵抗であるため、第２電極として機能し、第１
電極８と第２電極としてのＳｉ基板４との間でコンデン
サが構成される。

このようなコンデンサ２ては、゛基板４の少なくとも一
面に形成された溝の表面にケイ素酸化物膜か形成され、
これを誘電体膜６として利用しているので、コンデンサ
容量が向上するとともに、耐電圧特性も向上する。

なお、本発明では、コンデンサ２を製造するための手段
は、上述した実施例に限定されず、種々に改変すること
が可能である。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明では、Ｓｉ基板を第２
電極とする電極構造を有しているため、従来のように基
板上に下部電極と誘電体膜とをこの順で積層する必要が
なく、誘電体膜を焼成する際に生じる虞のある下部電極
の劣化の心配がなくなる。また本発明では、Ｓｉ基板の
表面に形成されたケイ素酸化物を誘電体膜として用いて
いることから、誘電体膜とＳｉ基板との密着性が向上す
ると共に、誘電体膜のクラック等を防止することが可能
である。しかも、Ｓｉ基板を熱酸化して得られるケイ素
酸化物膜は、比誘電率が４以下と小さいが、膜が緻密で
耐電圧も高いことから、誘電体膜の耐電圧性も向上する
。さらに本発明では、Ｓｉ基板の少なくとも一つの面上
に満を設け、この溝を含むＳｉ基板の表面にケイ素酸化
物膜を設けており、これを誘電体膜として利用している
ので、満のない表面に誘電体膜を形威する場合に比較し
て、誘電体膜の表面積が増大し、電気容量が増大する。

［実施例］ 以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明する
が、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１ ｓｂをドーブして比抵抗が０，０１Ω・ｃｍである厚さ
１．０開のＳｉ基板にカッティングソーで３０μｍ幅、
深さ６００μｍの溝を６０μｍピッチで形威した。これ
を１０００℃酸素雰囲気中で２０分間熱処理した。この
溝を形成したＳｉ基板表面にスクリーン印刷でＡｇペー
ストを第２図に示すようなパターンに塗布した。Ａｇペ
ーストから或る個々の電極の大きさは１．・３Ｘ０．８
＋ｕｅであった。その後、個々のペースト状電極を分割
するように、基板４をカッティングソーでマス目状に切
断した。得られたチップの大きさは１．５×１．０關で
あった。つぎに、Ｓｉ基板４における溝が形成されてい
ない面をダイヤモンド砥粒でラッピングし、Ｓｉ酸化物
膜を研磨して除去し、ケイ素基板面を露出させ、ここに
Ａｇペーストを塗布し、リード線取り出し用としての取
出電極を設け、第２電極としてのＳｉ基板と、第１電極
としての溝側に設けられた電極との間にコンデンサを構
威した。

このようにして得られたコンデンサにおける誘電体膜の
表面積は、溝を形成しない場合に比較して２１倍であっ
た。また、このコンデンサの特性をＬＣＲメータを用い
て測定した結果を次に示す。

測定周波数Ｉ　Ｍ　Ｈ　ｚで容量が２．３ｎＦ、容量の
でＩＯＣΩ以上であった。容量のばらつきは３％以下で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜コンデンサの一例を示す断面
図、第２図は同実施例に係るコンデンサの製造方法を示
す正面図である。 ２・・・コンデンサ　　　　３・・満 ４・・・Ｓｉ基板　　　　　６・・・誘電体膜８・・・
第１電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも一つの面に溝が形成されたＳｉ基板と、
   その溝が形成された面の表面に形成されたケイ素酸化物
   からなる誘電体膜と、前記誘電体膜の表面に形成された
   第１電極とを有し、前記Ｓｉ基板を第２電極とすること
   を特徴とするコンデンサ。 ２）前記Ｓｉ基板の比抵抗が０．１Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とするコンデンサ。