JPH06302463A

JPH06302463A - チップ形シリコンコンデンサ

Info

Publication number: JPH06302463A
Application number: JP5112152A
Authority: JP
Inventors: Kanichi Tachibana; 寛一立花; Takao Inukai; 崇雄犬飼; Yoshio Murakami; 義男村上; Hidenobu Abe; 秀延阿部
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】スパークを防止して絶縁耐圧を高めるとも
に、安価に製造することのできるチップ形シリコンコン
デンサを提供する。【構成】チップ形シリコンコンデンサは、角形のポリ
シリコンチップ２１と、このポリシリコンチップ２１の
表面に積層したＳｉＯ₂層１２と、このＳｉＯ₂層１２上
に積層したＳｉ₃Ｎ₄層１３と、このＳｉ₃Ｎ₄層１３上に
積層したポリシリコン電極層１４と、ポリシリコンチッ
プ２１の裏面に被着したポリシリコン電極層１５とを有
する。そして、このポリシリコンチップ２１の側面２１
Ａ、誘電体であるＳｉＯ₂層１２およびＳｉ₃Ｎ₄層１３
の側面に、ＳｉＯ₂膜２２を被着する。このＳｉＯ₂膜２
２によりポリシリコン電極１４とポリシリコンチップ２
１との間の放電を完全に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば角形のポリシリ
コンチップ表面にシリコン酸化膜等からなる誘電体膜を
介して電極を積層したコンデンサ構造において、このポ
リシリコンチップの側面を全周にわたってシリコン酸化
膜で被覆することにより、その絶縁耐圧を高めたチップ
形シリコンコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のチップ形シリコンコンデ
ンサとしては、特開平２−１６７０８号公報に示すもの
がある。このシリコンコンデンサは、シリコンチップの
表面を酸化してシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）を形成し、
このシリコン酸化膜上に電極用金属膜（Ａｕ等）を被着
している。このシリコン酸化膜を誘電体層とし、これを
挟むシリコンチップおよび金属膜を一対の電極として構
成したものである。

【０００３】このチップ形シリコンコンデンサは、誘電
体層を構成するＳｉＯ₂（二酸化シリコン）が均質で欠
陥のない極めて安定な物質であって、その温度特性、周
波数特性はきわめて優れている。また、この誘電体層の
厚さを２μｍと薄く形成することが容易であり、これに
より大きな静電容量を確保することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなチップ形シリコンコンデンサは、ＳｉＯ₂からなる
誘電体層の厚さが１０００〜２００００オングストロー
ムと極めて薄いため、対向する金属膜電極の端縁部とシ
リコンチップ電極との間で放電が生じ易く、例えばこれ
らの電極材がスパッタリング等で誘電体層端面に蒸着さ
れて短絡路が形成される等により絶縁破壊が起こり易い
という課題が生じていた。

【０００５】また、このチップ形シリコンコンデンサに
ついては、電極として用いるシリコンチップについては
単結晶（高価格）のものを使用せざるを得ず、コンデン
サ自体が高価格化していたという課題も有していた。

【０００６】

【発明の目的】そこで、本発明は、絶縁耐圧を大幅に改
善し、かつ、低価格のチップ形シリコンコンデンサを得
ることをその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリシリコン
製の薄板状のチップと、このチップの表面または裏面に
積層された誘電体膜と、この誘電体膜上に積層された電
極と、を有するチップ形シリコンコンデンサであって、
上記誘電体膜をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを複
数層積層することにより形成するとともに、上記チップ
の側面をシリコン酸化膜により被覆したチップ形シリコ
ンコンデンサである。

【０００８】

【作用】本発明に係るチップ形シリコンコンデンサにお
いては、シリコン酸化膜がポリシリコン製のチップの側
面を被覆するため、電極とチップとの間でのスパークの
発生を完全に防止することができる。よってスパークの
発生に起因する絶縁耐圧の低下を防止することができ
る。また、ポリシリコンを熱酸化することにより形成し
たシリコン酸化膜は、シリコンを熱酸化した場合のそれ
に比べて緻密なものではなく疎であるが、このシリコン
酸化膜にシリコン窒化膜を積層してあるため、該誘電体
層での電流のリークは完全に防止されている。また、チ
ップとしてはポリシリコンウェーハを加工して使用して
いるため、シリコンウェーハを使用した場合に比較して
その製造コストを大幅に低減化することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。図
１、図２は本発明の一実施例に係るチップ形シリコンコ
ンデンサの製造工程を説明するための断面図である。

【００１０】図２において（Ｃ）に示すように、チップ
形シリコンコンデンサは、角形に切断されたポリシリコ
ン製のチップ２１と、このポリシリコンチップ２１の表
面に積層されたＳｉＯ₂層１２と、このＳｉＯ₂層１２上
に積層されたＳｉ₃Ｎ₄層１３と、このＳｉ₃Ｎ₄層１３上
に積層されたポリシリコン電極１４と、ポリシリコンチ
ップ２１の裏面に被着されたポリシリコン電極１５と、
を有している。

【００１１】そして、本実施例においては、上記積層構
造体であるチップ形シリコンコンデンサのポリシリコン
チップ２１の側面２１Ａ、さらには、誘電体層１２、１
３、ポリシリコン電極層１４、１５の側面の全周縁部に
亘ってＳｉＯ₂膜２２が被着されている。このＳｉＯ₂膜
２２の厚さは例えば上記誘電体層１２、１３の厚さと同
じとする。このような構造のチップ形シリコンコンデン
サは、チップ２１の表裏面に形成された電極であるポリ
シリコン層１４、１５に、例えばデュメット線等の電線
を圧接し、その外周をガラス容器で封止することによ
り、個別電子部品として実装に供されるものである。な
お、このチップ形シリコンコンデンサにおける耐圧、容
量等はポリシリコンチップ２１の面積（電極面積）、誘
電体層１２、１３の厚さ等により決定されるものであ
る。

【００１２】以下、このチップ形シリコンコンデンサの
製造方法を説明する。図１に示す（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）はポリシリコンウェーハ１１についての
加工工程を、図２に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はこの
ポリシリコンウェーハ１１をダイシング後のポリシリコ
ンチップ２１での加工工程を、それぞれ示すものであ
る。

【００１３】まず、ポリシリコン製のウェーハ１１を用
意し、このポリシリコンウェーハ１１の表面（鏡面側）
を熱酸化して５０００オングストロームの厚さを有する
ＳｉＯ₂層１２を形成する。例えば９００℃程度の水蒸
気雰囲気下で鏡面研磨後のポリシリコンウェーハ１１を
所定時間だけ熱酸化する。このＳｉＯ₂層１２の厚さ
は、目標とする耐圧の値に応じて決定されるが、例えば
１０００〜２００００オングストローム、好ましくは、
５０００〜６０００オングストロームとする。このポリ
シリコンウェーハ１１の裏面（非鏡面側）に生成したＳ
ｉＯ₂層はエッチングによって除去する。図１の（Ａ）
はこの状態を示している。

【００１４】次に、このＳｉＯ₂層１２の表面にＣＶＤ
法によりＳｉ₃Ｎ₄層１３を所定の厚さ、例えば４０００
オングストロームに被着、積層する。この場合、ポリシ
リコンウェーハ１１の裏面に被着したＳｉ₃Ｎ₄層はエッ
チングにより除去している。図１の（Ｂ）はこの状態を
示している。これらのＳｉＯ₂層１２およびＳｉ₃Ｎ₄層
１３は誘電体層として機能するものである。

【００１５】次に、このポリシリコンウェーハ１１の表
裏両面にポリシリコン層１４、１５をＣＶＤ法によって
所定の厚さに被着する。これらのポリシリコン層１４、
１５は電極用であって、例えばその厚さは５０００オン
グストロームとし、また、必要とする静電容量に応じて
パターニング等してその面積を決定する。電極として
は、このポリシリコン層１４、１５に代えてＷ−Ｓｉ、
Ｍｏ−Ｓｉ等を用いてもよい。この結果、誘電体層であ
るＳｉＯ₂層１２およびＳｉ₃Ｎ₄層１３をポリシリコン
層１４とポリシリコンウェーハ１１とで挟んだコンデン
サ構造が形成される。この状態を図１の（Ｃ）に示して
いる。

【００１６】次いで、これらのポリシリコン層１４、１
５上にＳｉ₃Ｎ₄層１６、１７をＣＶＤ法にて厚さ５００
０オングストロームで成膜する。これらのＳｉ₃Ｎ₄層１
６、１７は後述する熱酸化膜を選択的に剥離するための
ものであり、そのために充分な厚さとする。この状態を
図１の（Ｄ）にて示す。

【００１７】そして、このようにして表裏両面に複数層
が積層されたポリシリコンウェーハ１１を周知のダイシ
ング工程により所望の大きさに切断し、例えば２ｍｍ口
のポリシリコンチップ２１を形成する。この場合、この
ポリシリコンチップ２１の表裏両面には上記積層構造
が、その側面２１Ａには例えば自然酸化によるシリコン
酸化膜が形成されている。図２の（Ａ）はこの状態を示
している。ポリシリコンチップ２１上のＳｉＯ₂層１２
およびＳｉ₃Ｎ₄層１３が誘電体層を、ポリシリコン層１
４、１５が電極を、それぞれ構成するものである。

【００１８】そして、このようなポリシリコンチップ２
１についてその側面２１ＡにＳｉＯ₂膜２２を被着す
る。ＳｉＯ₂膜２２の被着方法は、９００℃程度の水蒸
気雰囲気下での熱酸化法によって行う。このＳｉＯ₂膜
２２の厚みは例えば５０００オングストロームとする。
ＳｉＯ₂膜２２の厚みは大きいほうが耐圧の向上効果が
大きいが、生産性との関係で決定する。この場合、Ｓｉ
Ｏ₂膜２２はポリシリコンチップ２１の側面２１Ａだけ
でなく窒化シリコン層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）１６、１７の表面
にも形成される。この状態を図２の（Ｂ）に示すものと
する。

【００１９】次いで、この積層体を熱リン酸に所定時間
だけ浸漬してＳｉ₃Ｎ₄層１６、１７を除去する。この結
果、Ｓｉ₃Ｎ₄層１６、１７とともにポリシリコン電極１
５、１６を覆う不必要なＳｉＯ₂膜２２も除去される。
このようにして図２中（Ｃ）に示すようなチップ形シリ
コンコンデンサが完成する。この結果、ポリシリコンチ
ップ２１の側面２１Ａを覆うＳｉＯ₂膜２２は、従来の
コンデンサ構造に存在したスパーク発生源を消滅させる
ため、スパークの発生を完全に抑止することができる。

【００２０】なお、上記ポリシリコン電極１５、１６
は、基層と、表面層との２層で構成してもよい。基層
は、オーミックコンタクトの向上のため、ポリシリコ
ン、Ｍｏ−Ｓｉ、あるいは、Ｗ−Ｓｉ等から形成する。
表面層は、ハンダ付け性向上のために、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等から形成するものとする。この
ように２層構造とすることにより、十分な付着強度をも
確保することができる。

【００２１】このようにして作製された本発明のチップ
形シリコンコンデンサは、電極１５に近接対向するシリ
コンチップ側端面がＳｉＯ₂絶縁膜２２により完全に被
覆されているので、スパークによる絶縁破壊が起こらな
い。また、誘電体層としてはＳｉＯ₂層１２のみならず
これにＳｉ₃Ｎ₄層１３を積層した構造としたため、該誘
電体層での電流リークは生じないものである。

【００２２】また、上記実施例にあっては、誘電体層を
ＳｉＯ₂層１２とＳｉ₃Ｎ₄層１３との２層構造とした
が、この発明にあっては、誘電体層をＳｉＯ₂層、Ｓｉ₃
Ｎ₄層、ＳｉＯ₂層を積層した３層構造またはそれ以上の
積層構造としてもよいことはもちろんである。さらに、
シリコン酸化層、シリコン窒化層としては、上記ＳｉＯ
₂層、Ｓｉ₃Ｎ₄層に限られることはない。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、誘電損失等の電気的特
性に優れ、しかも、絶縁破壊電圧の著しく高いチップ形
シリコンコンデンサを得ることができる。また、安価な
ポリシリコンウェーハを使用することにより、全体とし
て低価格なチップ形シリコンコンデンサを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るチップ形シリコンコン
デンサの各製造工程を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係るチップ形シリコンコン
デンサの各製造工程における断面図である。

【符号の説明】

１２ＳｉＯ₂層（シリコン酸化膜）１３Ｓｉ₃Ｎ₄層（シリコン窒化膜）１４ポリシリコン電極２１ポリシリコンチップ２１Ａポリシリコンチップの側面２２ＳｉＯ₂膜（シリコン酸化膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上義男埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者阿部秀延東京都千代田区岩本町３丁目８番16号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリシリコン製の薄板状のチップと、このチップの表面または裏面に積層された誘電体膜と、この誘電体膜上に積層された電極と、を有するチップ形
シリコンコンデンサであって、上記誘電体膜をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを複
数層積層することにより形成するとともに、上記チップの側面をシリコン酸化膜により被覆したこと
を特徴とするチップ形シリコンコンデンサ。