JPH1197289A - Thin-film chip capacitor and its manufacture - Google Patents

Thin-film chip capacitor and its manufacture

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JPH1197289A
JPH1197289A JP9253676A JP25367697A JPH1197289A JP H1197289 A JPH1197289 A JP H1197289A JP 9253676 A JP9253676 A JP 9253676A JP 25367697 A JP25367697 A JP 25367697A JP H1197289 A JPH1197289 A JP H1197289A
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JP
Japan
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thin film
dielectric
film layer
forming
dielectric crystal
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JP9253676A
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Kuramochi
俊幸 倉持
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
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    • H01G4/002Details
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film chip capacitor in which the occurrence of leakage currents is suppressed, and a method for manufacturing the capacitor. SOLUTION: A thin-film chip capacitor has a lower electrode thin-film layer 3, a dielectric thin-film layer 4, an upper electrode thin-film layer 5, and a protective thin-film layer 6 which are successively formed in this order on a substrate 2 and bumps 7 for connection. The dielectric thin-film layer 4 is composed at least of two dielectric crystalline thin films 4a and 4b. This capacitor is manufactured by using a method for forming the dielectric thin-film layer 4 by repeating the forming process of the dielectric crystalline thin film 4 by applying a solution, containing the starting material of dielectric crystals to the layer 3 or thin film 4a from which the dielectric crystalline thin film is to be formed and forming a dried gel by drying the solution by the sol-gel method, and then, forming the dielectric crystals by heating the dried gel.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜チップコンデ
ンサーに関する。より詳しく言えば、本発明は、誘電体
薄膜をゾル−ゲル法(有機金属分解(MOD)法)によ
り形成した薄膜チップコンデンサーに関する。
[0001] The present invention relates to a thin film chip capacitor. More specifically, the present invention relates to a thin film chip capacitor in which a dielectric thin film is formed by a sol-gel method (organic metal decomposition (MOD) method).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置は、高速化、高周波数
化、低雑音化への対応が要求されている。一般に、同時
スイッチングノイズ等の雑音を低減するためには、電源
回路にバイパスコンデンサーを備えつけることが行われ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices are required to cope with higher speed, higher frequency, and lower noise. Generally, in order to reduce noise such as simultaneous switching noise, a power supply circuit is provided with a bypass capacitor.

【0003】同時スイッチングノイズ等の、半導体装置
の電源電圧変動を伴う雑音の低減には、電源回路のイン
ピーダンスを下げることが効果的であることが古くから
知られている。よく知られているように、電源回路のイ
ンピーダンスZは次式で与えられる。
It has long been known that lowering the impedance of a power supply circuit is effective in reducing noise accompanying power supply voltage fluctuation of a semiconductor device, such as simultaneous switching noise. As is well known, the impedance Z of the power supply circuit is given by the following equation.

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】この式によれば、インピーダンスZを最小
にする周波数fc が存在し、fc =(2π(L
C)1/2 -1 となる。電源回路の導線抵抗Rを小さく
すれば、確かにインピーダンスZはfc 近傍で小さくで
きるが、実際には、ある周波数帯域においてインピーダ
ンスをある一定値以下に制御することが必要とされる。
上記の式(1)で表される周波数とインピーダンスとの
関係から、静電容量が大きくなるとある一定値以下のイ
ンピーダンスを与える周波数帯域が広くなること、イン
ダクタンスが小さくなるとfc が高周波数側へ移動する
こと、そして導線抵抗が小さくなるとインピーダンス全
体が低くなることが分かる。導線インダクタンスと使用
されるLSI等の半導体装置の持つ容量とを考慮する
と、電源回路のバイパスコンデンサーは広帯域雑音除去
フィルターとして機能することが望ましく、一般にはf
c =3〜5fcl(fclはシステムのクロック周波数を表
す)程度となり、そしてインピーダンスZは0.05〜
0.10Ω程度となるように制御することを要求される
ことが多い。
[0005] According to this equation, there is a frequency f c for the impedance Z to the minimum, f c = (2π (L
C) 1/2 ) -1 . By reducing the wire resistance R of the power supply circuit, but certainly impedance Z can be reduced in the vicinity f c, in practice, it is required to control below a certain value the impedance at a certain frequency band.
From the relationship between the frequency and the impedance represented by the above formula (1), the frequency band that gives a constant value or less of the impedance in the electrostatic capacity increases that becomes wider, the inductance becomes smaller f c is the high frequency side It can be seen that moving and, as the wire resistance decreases, the overall impedance decreases. In consideration of the conductor inductance and the capacity of a semiconductor device such as an LSI used, it is desirable that the bypass capacitor of the power supply circuit functions as a broadband noise elimination filter.
c = 3 to 5f cl (where f cl represents the clock frequency of the system), and the impedance Z is 0.05 to
It is often required to control to be about 0.10Ω.

【0006】電源回路におけるバイパスコンデンサーと
しては、セラミックコンデンサーが使用されている。セ
ラミックコンデンサーは、誘電体としてセラミックを使
用するものであり、誘電体材料の粉末のグリーンシート
(これらのグリーンシートの一部のものには電極材料の
導体が印刷されている)の積層体を一緒に焼成して製造
される。セラミックコンデンサーにおいては、静電容量
の要件を満足することはできても、外部への接続のため
に半田づけあるいは導電性樹脂での接合が利用されるの
で端子寸法を小さくできないことから、端子のインダク
タンス成分を十分小さくするのが困難である。そのた
め、セラミックコンデンサーを使用する場合、特に高周
波領域において、インピーダンスが大きくなってしま
う。
A ceramic capacitor is used as a bypass capacitor in a power supply circuit. Ceramic capacitors use ceramics as a dielectric, and are formed by laminating green sheets of powdered dielectric material (some of these green sheets have conductors of the electrode material printed on them). It is manufactured by firing. Although ceramic capacitors can satisfy the requirements for capacitance, they cannot be reduced in terminal size because soldering or bonding with conductive resin is used for connection to the outside. It is difficult to make the inductance component small enough. Therefore, when a ceramic capacitor is used, the impedance increases particularly in a high-frequency region.

【0007】固体電解質コンデンサーをバイパスコンデ
ンサーとして使用することも可能である。大部分の固体
電解質コンデンサーは、電解質としてTCNQ錯塩、二
酸化マンガン、ポリピロール等を使用し、電極材料とし
てアルミニウム又はタンタルを使用している。固体電解
質コンデンサーの特徴は、静電容量を大きくできる一方
で、形状が大きくなりやすく、温度特性と耐熱性の点で
セラミックコンデンサーに劣ることである。
[0007] It is also possible to use a solid electrolyte capacitor as a bypass capacitor. Most solid electrolyte capacitors use TCNQ complex salts, manganese dioxide, polypyrrole, etc. as the electrolyte and aluminum or tantalum as the electrode material. The characteristics of the solid electrolyte capacitor are that while the capacitance can be increased, the shape tends to be large, and it is inferior to the ceramic capacitor in terms of temperature characteristics and heat resistance.

【0008】バイパスコンデンサーとして、薄膜チップ
コンデンサーを使用することも可能である。薄膜チップ
コンデンサーは、二つの電極層(金属薄膜層)の間に金
属酸化物の誘電体薄膜層を挿入した積層構造体を基板上
に形成したものであり、上部電極層の上に設けた表面保
護層の上に外部回路へ接続するための半田バンプが形成
されている。このような薄膜チップコンデンサーは、半
導体装置の製造で利用される薄膜形成技術を使って製作
するため、形状を小さくすることができ、半導体装置の
実装で多用される表面実装技術に応用しやすいのが特徴
である。更に、薄膜チップコンデンサーでは、外部回路
への接続用の半田バンプを小さく形成できるためそのイ
ンダクタンス成分を小さくでき、また誘電体として金属
酸化物を使用することで固体電解質コンデンサーを凌ぐ
耐熱性を実現できる。
[0008] It is also possible to use a thin-film chip capacitor as a bypass capacitor. A thin film chip capacitor has a laminated structure in which a dielectric thin film layer of metal oxide is inserted between two electrode layers (metal thin film layers) on a substrate, and a surface provided on an upper electrode layer. A solder bump for connecting to an external circuit is formed on the protective layer. Since such a thin film chip capacitor is manufactured using the thin film forming technology used in the manufacture of semiconductor devices, the shape can be reduced, and it is easy to apply to the surface mounting technology often used in semiconductor device mounting. Is the feature. Furthermore, in a thin film chip capacitor, the solder bump for connection to an external circuit can be formed small, so that its inductance component can be reduced, and the use of metal oxide as a dielectric material can realize heat resistance superior to that of a solid electrolyte capacitor. .

【0009】薄膜チップコンデンサーの製造において
は、誘電体薄膜層の形成のためにゾル−ゲル法(MOD
法)が用いられている。具体的には、基板上に形成した
下部電極層の上に、金属酸化物の誘電体薄膜材料の出発
物質である金属アルコラートの溶液(加水分解用の水を
含む)を塗布し、加熱により加水分解及び重合反応を起
こさせて溶液を有機金属酸化物のゾルの状態を通してゲ
ルの状態(乾燥ゲル)に変化させ、この乾燥ゲルを更に
加熱して、コンデンサーにおける誘電体として使用可能
な結晶性無機材料(金属酸化物)に変化させる。
In the production of a thin film chip capacitor, a sol-gel method (MOD) is used to form a dielectric thin film layer.
Method) is used. Specifically, a solution (including water for hydrolysis) of a metal alcoholate, which is a starting material of a dielectric thin film material of a metal oxide, is applied on the lower electrode layer formed on the substrate, and the solution is heated to be heated. The decomposition and polymerization reactions are caused to change the solution into a gel state (dry gel) through the sol state of the organometallic oxide, and the dried gel is further heated to form a crystalline inorganic material usable as a dielectric in a capacitor. Change to material (metal oxide).

【0010】ゾル−ゲル法での誘電体薄膜の形成におい
て仮焼成で多孔質ゲル薄膜形成後にその薄膜上に加水分
解したゾルを塗布し、再度仮焼成することでクラックの
ない厚い誘電体薄膜を得る技術が、特開平6−1125
50号公報に記載されている。この公報記載の技術は、
圧電体としての誘電体薄膜に関するものであり、そして
ゾルを再塗布する多孔質ゲル薄膜は完全に焼成して結晶
化されておらず、結晶粒界が存在しない点で、本発明と
本質的に異なる。
In the formation of a dielectric thin film by the sol-gel method, after forming a porous gel thin film by calcination, a hydrolyzed sol is applied on the thin film, and calcination is performed again to form a thick dielectric thin film without cracks. The technology obtained is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-1125.
No. 50 publication. The technology described in this publication is
The present invention relates to a dielectric thin film as a piezoelectric material, and a porous gel thin film for re-coating a sol is not completely crystallized by being completely fired, and has essentially no crystal grain boundary. different.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述のように誘電体薄
膜層をゾル−ゲル法により形成したこれまでの薄膜チッ
プコンデンサーには、表面実装技術に応用しやすく、外
部回路への接続用の半田バンプのインダクタンス成分を
小さくでき、固体電解質コンデンサーを凌ぐ耐熱性を有
するという利点がある一方で、漏洩電流が比較的大き
く、コンデンサーとしての電気的特性の面での改善が強
く要望されていた。
As described above, conventional thin film chip capacitors in which a dielectric thin film layer is formed by a sol-gel method are easy to apply to surface mounting technology, and have a solder for connection to an external circuit. While there is an advantage that the inductance component of the bump can be reduced and the heat resistance is superior to that of the solid electrolyte capacitor, the leakage current is relatively large, and there has been a strong demand for improvement in the electrical characteristics of the capacitor.

【0012】そこで、本発明は、漏洩電流の発生を抑制
した、電気的特性の優れた薄膜チップコンデンサーの提
供を目的とする。また、このような薄膜チップコンデン
サーを製造する方法を提供することも、本発明の目的で
ある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin-film chip capacitor which suppresses generation of leakage current and has excellent electrical characteristics. It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing such a thin film chip capacitor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜チップコン
デンサーは、基板上に、下部電極薄膜層、誘電体薄膜
層、上部電極薄膜層、及び保護薄膜層を順次形成した積
層構造体を有し、保護薄膜層の表面に外部回路への接続
用のバンプが位置している薄膜チップコンデンサーであ
って、誘電体薄膜層が、少なくとも二つの誘電体結晶薄
膜から構成されていることを特徴とする。
The thin film chip capacitor of the present invention has a laminated structure in which a lower electrode thin film layer, a dielectric thin film layer, an upper electrode thin film layer, and a protective thin film layer are sequentially formed on a substrate. A thin film chip capacitor in which a bump for connection to an external circuit is located on a surface of a protective thin film layer, wherein the dielectric thin film layer is composed of at least two dielectric crystal thin films. .

【0014】本発明の薄膜チップコンデンサーの製造方
法は、基板上に、下部電極薄膜層、誘電体薄膜層、上部
電極薄膜層、及び保護薄膜層を順次形成し、保護薄膜層
の表面に外部回路への接続用のバンプを形成することに
より薄膜チップコンデンサーを製造する方法であって、
誘電体薄膜層を少なくとも二つの誘電体結晶薄膜の積層
構造体として形成し、この積層構造体の形成を、誘電体
結晶薄膜を形成しようとする層又は薄膜上に誘電体結晶
の出発物質を含む溶液を塗布してゾル−ゲル法により乾
燥ゲルを作り、次いでこの乾燥ゲルを加熱して誘電体結
晶を生成させることにより誘電体結晶薄膜を形成する工
程を繰り返すことで行うことを特徴とする。
According to the method of manufacturing a thin film chip capacitor of the present invention, a lower electrode thin film layer, a dielectric thin film layer, an upper electrode thin film layer, and a protective thin film layer are sequentially formed on a substrate, and an external circuit is formed on the surface of the protective thin film layer. A method of manufacturing a thin film chip capacitor by forming a bump for connection to a,
The dielectric thin film layer is formed as a laminated structure of at least two dielectric crystal thin films, and the formation of the laminated structure includes the starting material of the dielectric crystal on the layer or the thin film on which the dielectric crystal thin film is to be formed. The method is characterized in that a step of applying a solution to form a dry gel by a sol-gel method and then heating the dry gel to form a dielectric crystal to form a dielectric crystal thin film is repeated.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の薄膜チ
ップコンデンサーを説明する。本発明の薄膜チップコン
デンサー1は、基板2の上に形成した下部電極薄膜層
3、誘電体薄膜層4、上部電極薄膜層5、及び保護薄膜
層6の積層体を含み、保護薄膜層6の表面にバンプ7を
備えている。この図に示された四つのバンプ7のうちの
二つは上部電極薄膜層5に通じており、残りの二つは下
部電極薄膜層3に通じている。また、この図には四つの
バンプ7が示されているが、薄膜チップコンデンサー1
はこれ以外の任意の数のバンプを備えることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a thin film chip capacitor according to the present invention will be described. The thin film chip capacitor 1 of the present invention includes a laminate of a lower electrode thin film layer 3, a dielectric thin film layer 4, an upper electrode thin film layer 5, and a protective thin film layer 6 formed on a substrate 2. A bump 7 is provided on the surface. Two of the four bumps 7 shown in this figure communicate with the upper electrode thin film layer 5, and the other two communicate with the lower electrode thin film layer 3. In this figure, four bumps 7 are shown.
Can have any other number of bumps.

【0016】図1のII−II線断面図である図2に示
したように、本発明の薄膜チップコンデンサー1の誘電
体薄膜層4は、第一の誘電体結晶薄膜4aと第二の誘電
体結晶薄膜4bの積層体から構成されている。この図に
示された二つのバンプ7のうちの一方は保護薄膜層6に
形成したコンタクトホールを介して上部電極薄膜層5に
通じ、もう一方は保護薄膜層6、上部電極薄膜層5及び
誘電体薄膜層4に形成したコンタクトホールを介して下
部電極薄膜層3に通じている。
As shown in FIG. 2 which is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, the dielectric thin film layer 4 of the thin film chip capacitor 1 of the present invention comprises a first dielectric crystal thin film 4a and a second dielectric crystal thin film 4a. It is composed of a laminate of the body crystal thin film 4b. One of the two bumps 7 shown in this figure communicates with the upper electrode thin film layer 5 through the contact hole formed in the protective thin film layer 6, and the other bump has the protective thin film layer 6, the upper electrode thin film layer 5, and the dielectric. It communicates with the lower electrode thin film layer 3 through a contact hole formed in the body thin film layer 4.

【0017】本発明の薄膜チップコンデンサー1で使用
する基板2としては、半導体装置の製造で用いられるよ
うな薄膜形成技術を利用して薄膜を形成することができ
る任意の基板を使用することができる。代表例はシリコ
ン基板である。基板として使用するシリコンの結晶面方
位と不純物濃度は、どのようなものであってもよい。
As the substrate 2 used in the thin-film chip capacitor 1 of the present invention, any substrate on which a thin film can be formed by using a thin-film forming technique used in the manufacture of a semiconductor device can be used. . A typical example is a silicon substrate. The crystal plane orientation and impurity concentration of silicon used as the substrate may be any.

【0018】下部及び上部の電極薄膜層3、5は、適当
な金属材料から、例えばスパッタ法等の方法により、形
成することができる。下部電極薄膜層3として好適な材
料は、Pt(厚み約0.3μm)、Ir(厚み約0.3
μm)、Ru(厚み約0.3μm)、Ti(厚み約0.
1μm)とPt(厚み約0.3μm)との積層体、Ta
(厚み約0.1μm)とPt(厚み約0.3μm)との
積層体、Ru(厚み約0.3μm)とRuO2 (厚み約
0.2μm)との積層体等である。上部電極薄膜層5と
して適当な材料は、CrW(厚み約0.1μm)とCu
(厚み約1.0μm)とCrW(厚み約0.1μm)と
の積層体、Cr(厚み約0.1μm)とCu(厚み約
1.0μm)とCr(厚み約0.1μm)との積層体、
TiN(厚み約0.1〜0.2μm)とCu(厚み約
1.0μm)とCr(厚み約0.1μm)との積層体、
TiN(厚み約0.1〜0.2μm)とCu(厚み約
1.0μm)とCrW(厚み約0.1μm)との積層体
(TiN薄膜を含む後者二つの積層体においてTiN薄
膜は誘電体薄膜層に接触する側に配置される)等であ
る。
The lower and upper electrode thin film layers 3, 5 can be formed from an appropriate metal material by, for example, a method such as sputtering. Suitable materials for the lower electrode thin film layer 3 are Pt (about 0.3 μm in thickness) and Ir (about 0.3 μm in thickness).
μm), Ru (about 0.3 μm in thickness), Ti (about 0.3 μm in thickness).
1 μm) and Pt (thickness: about 0.3 μm), Ta
(Thickness of about 0.1 μm) and Pt (thickness of about 0.3 μm); Ru (thickness of about 0.3 μm) and RuO 2 (thickness of about 0.2 μm); Suitable materials for the upper electrode thin film layer 5 are CrW (about 0.1 μm thick) and Cu
(Thickness of about 1.0 μm) and a laminate of CrW (about 0.1 μm), and a laminate of Cr (about 0.1 μm), Cu (about 1.0 μm), and Cr (about 0.1 μm) body,
A laminate of TiN (about 0.1 to 0.2 μm in thickness), Cu (about 1.0 μm in thickness), and Cr (about 0.1 μm in thickness);
A laminate of TiN (about 0.1 to 0.2 μm in thickness), Cu (about 1.0 μm in thickness), and CrW (about 0.1 μm in thickness) (in the latter two laminates including the TiN thin film, the TiN thin film is a dielectric Disposed on the side in contact with the thin film layer).

【0019】誘電体薄膜層4は、第一の誘電体結晶薄膜
4aと第二の誘電体結晶薄膜4bの積層体から構成され
る。誘電体薄膜層4を構成する誘電体結晶薄膜は、二つ
に限定されず、本発明の薄膜チップコンデンサーの誘電
体薄膜層4は三つ以上の誘電体結晶薄膜から構成しても
よい。誘電体結晶薄膜は、例えば、下記の誘電性金属酸
化物から選ばれた材料で形成することができる。
The dielectric thin film layer 4 comprises a laminate of a first dielectric crystal thin film 4a and a second dielectric crystal thin film 4b. The number of the dielectric crystal thin films constituting the dielectric thin film layer 4 is not limited to two, and the dielectric thin film layer 4 of the thin film chip capacitor of the present invention may be composed of three or more dielectric crystal thin films. The dielectric crystal thin film can be formed, for example, of a material selected from the following dielectric metal oxides.

【0020】STO(SrTiO3 ) BST((Ba,Sr)TiO3 ) PZT(Pb(Zr,Ti)O3 ) PLZT((Pb,La)(Zr,Ti)O3 ) BTO(BaTiO3 ) PMN(Pb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 ) Ta2 5 STO (SrTiO 3 ) BST ((Ba, Sr) TiO 3 ) PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) BTO (BaTiO 3 ) PMN (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ) Ta 2 O 5

【0021】誘電体薄膜4を構成する個々の誘電体結晶
薄膜は、同一の材料から形成してもよく、異なる材料か
ら形成してもよい。
The individual dielectric crystal thin films constituting the dielectric thin film 4 may be formed from the same material or different materials.

【0022】それぞれの誘電体結晶薄膜は、それらの材
料の金属酸化物又は金属複合酸化物の出発物質である金
属アルコラートと加水分解用の水とを含む溶液(この溶
液は一般に溶媒や重合触媒も含有する)を、誘電体結晶
薄膜を形成すべき層(下部電極薄膜層)又は薄膜(既に
形成した誘電体結晶薄膜)の表面に塗布し、ゾル−ゲル
法により金属酸化物の乾燥ゲルを作り、次いでこの乾燥
ゲルを加熱して結晶化させて形成される。溶液を塗布す
る方法としては、スピンコート法やディップコート法を
使用することができる。金属アルコラート出発物質から
金属酸化物を作るゾル─ゲル法は広く知られた方法であ
り、ここで詳細に説明するには及ばない。下記の実施例
には、ゾル−ゲル法で本発明の誘電体薄膜層を形成する
方法が一例として詳しく記載されている。
Each dielectric crystal thin film is formed from a solution containing a metal alcoholate, which is a starting material of a metal oxide or a metal composite oxide of the material, and water for hydrolysis (this solution generally contains a solvent and a polymerization catalyst). Is applied to the surface of the layer on which the dielectric crystal thin film is to be formed (the lower electrode thin film layer) or the thin film (the already formed dielectric crystal thin film), and a dry gel of metal oxide is formed by a sol-gel method. The dried gel is then heated and crystallized to form. As a method for applying the solution, a spin coating method or a dip coating method can be used. The sol-gel method of making metal oxides from metal alcoholate starting materials is a widely known method and need not be described in detail here. In the following examples, a method for forming the dielectric thin film layer of the present invention by a sol-gel method is described in detail as an example.

【0023】誘電体結晶薄膜の出発物質である金属アル
コラートとしては、所定の金属を含む任意のアルコラー
トを使用することができる。一例として、BST((B
a,Sr)TiO3 )の誘電体結晶薄膜を形成しようと
する場合には、Ba(OCH 3 2 、Sr(OCH3
2 及びTi(OC3 7 4 等のアルコラートを使用す
ることができる。アルコラートを含む溶液は、個々のア
ルコラートを混合して調製してもよく、あるいは必要成
分(アルコラート、水、溶媒、触媒等)を含む溶液とし
て市販されているものを使用してもよい。そのような市
販されている溶液の例として、株式会社高純度化学研究
所製のST−06(STO誘電体薄膜形成用)、シンメ
トリック社製のSYM−SR05、SYN−BA05、
SYN−TI05等を挙げることができ、このほかにも
三菱マテリアル社から販売されている製品等を利用でき
る。
A metal alloy which is a starting material of a dielectric crystal thin film
As the colate, any alcohol containing a predetermined metal can be used.
Can be used. As an example, BST ((B
a, Sr) TiOThree) To form a dielectric crystal thin film
If it does, Ba (OCH Three)Two, Sr (OCHThree)
TwoAnd Ti (OCThreeH7)FourUse an alcoholate such as
Can be Solutions containing alcoholate are
It may be prepared by mixing
Solution (alcoholate, water, solvent, catalyst, etc.)
You may use what is marketed. Such a city
As an example of a commercially available solution, High Purity Chemical Research Co., Ltd.
ST-06 (for forming STO dielectric thin film), Symme
Trick's SYM-SR05, SYN-BA05,
SYN-TI05 and the like.
Products sold by Mitsubishi Materials can be used.
You.

【0024】ゾル−ゲル法で形成した金属複合酸化物の
乾燥ゲルから所期の誘電体結晶薄膜を得るための加熱
は、酸素雰囲気又は大気中において600〜800℃の
温度で行うことができる。
The heating for obtaining the desired dielectric crystal thin film from the dried gel of the metal composite oxide formed by the sol-gel method can be performed at a temperature of 600 to 800 ° C. in an oxygen atmosphere or air.

【0025】本発明における誘電体薄膜層の形成のため
には、下部電極薄膜層上に形成した第一の誘電体結晶薄
膜の上に、更に第二の誘電体結晶薄膜を形成する。第二
の誘電体結晶薄膜は、第一の誘電体結晶薄膜と同じ出発
物質を使い、同じ処理工程で形成することができる。第
一及び第二の誘電体結晶薄膜の厚みは、両方の薄膜の合
計の厚みが本発明の薄膜チップコンデンサーの所定の電
気的特性を得るのに必要な厚みになるように選ぶことが
できる。誘電体結晶薄膜は三つ以上形成してもよいが、
コンデンサーの漏洩電流を抑制するという本発明の目的
のためには、誘電体薄膜層は二つの誘電体結晶薄膜から
構成されることで十分である。好ましくは、第一の薄膜
をコンデンサーの誘電体薄膜層の所定の厚さに近い厚さ
となるように形成し、第二の薄膜を、それに応じて薄く
形成する。第二の薄膜を薄く形成するために、必要なら
出発物質の金属アルコラート溶液の濃度を変えてもよ
い。例えば、市販の金属アルコラート溶液(その多くは
一般に固形成分(ゲル化して薄膜をもたらす成分)の濃
度が6〜8重量%程度である)を第一の薄膜の形成のた
めにそのまま使用し、そして第二の薄膜の形成のために
はこの溶液を例えば0.1〜1.0重量%程度に希釈し
た溶液を使用することができる。一般に、0.1重量%
より低濃度の溶液ではゾル−ゲル法で良好な乾燥ゲル膜
を得るのが困難になり、1重量%を超える固形成分濃度
の溶液では第二の薄膜の厚みを所望のように薄くするの
に不利になる。
To form the dielectric thin film layer in the present invention, a second dielectric crystal thin film is further formed on the first dielectric crystal thin film formed on the lower electrode thin film layer. The second dielectric crystal thin film can be formed using the same starting material and the same processing step as the first dielectric crystal thin film. The thicknesses of the first and second dielectric crystal thin films can be selected so that the total thickness of both thin films is a thickness necessary for obtaining the predetermined electrical characteristics of the thin film chip capacitor of the present invention. Although three or more dielectric crystal thin films may be formed,
For the purpose of the present invention of suppressing the leakage current of the capacitor, it is sufficient that the dielectric thin film layer is composed of two dielectric crystal thin films. Preferably, the first thin film is formed so as to have a thickness close to a predetermined thickness of the dielectric thin film layer of the capacitor, and the second thin film is formed correspondingly thin. In order to form a thin second film, the concentration of the starting metal alcoholate solution may be changed if necessary. For example, a commercially available metal alcoholate solution (many of which generally has a concentration of a solid component (a component that gels to give a thin film) of about 6 to 8% by weight) is used as it is for forming the first thin film, and For forming the second thin film, a solution obtained by diluting this solution to, for example, about 0.1 to 1.0% by weight can be used. Generally 0.1% by weight
With a solution having a lower concentration, it is difficult to obtain a good dry gel film by the sol-gel method. With a solution having a solid component concentration exceeding 1% by weight, it is difficult to reduce the thickness of the second thin film as desired. Be disadvantaged.

【0026】本発明においては、誘電体薄膜層をこのよ
うに少なくとも二つの誘電体結晶薄膜から構成すること
により、薄膜チップコンデンサーの漏洩電流を抑制する
ことができる。このメカニズムは十分解明されてはいな
いが、漏洩電流の経路と考えられる誘電体結晶の結晶粒
界の間隙がその結晶薄膜の上に別の結晶薄膜を形成する
際に埋め込まれることによるものと考えられる。図3に
示したように、ゾル−ゲル法で得られた乾燥ゲルを加熱
し結晶化させて形成した誘電体薄膜4’には、結晶粒界
が存在して、それらの結晶粒界の間隙11がコンデンサ
ーの漏洩電流の原因になっているものと理解される。本
発明により、図4に見られるように誘電体薄膜層4を二
つの誘電体結晶薄膜4a及び4bで形成すると、下方の
薄膜4a上に別の薄膜4bを形成する際にこの薄膜4b
の材料の一部が薄膜4aの結晶粒界の間隙11を少なく
とも部分的に埋め込み(この埋め込みの様子は図には示
されていない)、それにより漏洩電流の経路を塞ぐもの
と考えられる。また、薄膜4aの結晶粒界の位置と薄膜
と4bの結晶粒界(図示せず)との位置がずれることも
考えられ、これによっても漏洩電流の経路が遮断される
のではないかと考えられる。
In the present invention, by forming the dielectric thin film layer from at least two dielectric crystal thin films in this way, the leakage current of the thin film chip capacitor can be suppressed. Although this mechanism has not been fully elucidated, it is thought that the gap between the grain boundaries of the dielectric crystal, which is considered to be a path of leakage current, is buried when another crystal thin film is formed on the crystal thin film. Can be As shown in FIG. 3, the dielectric thin film 4 ′ formed by heating and crystallizing the dried gel obtained by the sol-gel method has crystal grain boundaries, and the gaps between the crystal grain boundaries are present. It is understood that 11 is responsible for the leakage current of the capacitor. According to the present invention, when the dielectric thin film layer 4 is formed of two dielectric crystal thin films 4a and 4b as shown in FIG. 4, when another thin film 4b is formed on the lower thin film 4a, this thin film 4b is formed.
It is considered that a part of the material described above at least partially fills the gaps 11 at the crystal grain boundaries of the thin film 4a (this filling is not shown in the drawing), thereby blocking the path of the leakage current. It is also conceivable that the position of the crystal grain boundary of the thin film 4a and the position of the crystal grain boundary (not shown) of the thin film 4b deviate from each other, so that the path of the leakage current may be cut off. .

【0027】更に、誘電体薄膜層を二つの結晶薄膜から
構成すれば、結晶粒界より大きい異物(例えば有機物)
の欠落による欠陥や、ピンホール等を被覆する効果も期
待でき、そのため薄膜チップコンデンサーの電気的特性
の向上に貢献することもできる。従って、特にディップ
コート法を使用する場合には、二番目以降の誘電体結晶
薄膜のうちの少なくとも一つのものの形成のための金属
アルコラート溶液の塗布は大気圧以上の加圧下で、例え
ば1013〜5066hPaの圧力下で、行うのが有利
である。
Furthermore, if the dielectric thin film layer is composed of two crystal thin films, foreign matter (eg, organic matter) larger than the crystal grain boundary
It can also be expected to have an effect of covering defects such as defects and pinholes, thereby contributing to improvement of the electrical characteristics of the thin film chip capacitor. Therefore, particularly when the dip coating method is used, the application of the metal alcoholate solution for forming at least one of the second and subsequent dielectric crystal thin films is performed under a pressure of at least atmospheric pressure, for example, 1013 to 5066 hPa. It is advantageous to work under a pressure of

【0028】上部電極薄膜層5の上の保護薄膜層6(図
1、2)は、バンプ電極形成時の耐熱性、薄膜チップコ
ンデンサー実装時の耐熱性等の条件を考慮して、例えば
感光性ポリイミド樹脂、非感光性ポリイミド樹脂、エポ
キシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の各種樹脂
材料から形成することができる。
The protective thin film layer 6 (FIGS. 1 and 2) on the upper electrode thin film layer 5 is made of, for example, a photosensitive material in consideration of conditions such as heat resistance when forming a bump electrode and heat resistance when mounting a thin film chip capacitor. It can be formed from various resin materials such as polyimide resin, non-photosensitive polyimide resin, epoxy resin, and bismaleimide triazine resin.

【0029】外部回路への接続用のバンプ7(図1、
2)は、任意の半田から形成することができる。適当な
半田の例として、Pb−Sn半田、In半田、In−S
n半田、In−Pb半田等を挙げることができる。ある
いは、金をバンプ材料として使用してもよい。バンプ7
は、適当な大きさの半田ボールを所定の位置に載置後、
熱処理してリフローさせることで形成することができ
る。あるいは、メッキ、転写、蒸着等の手法により半田
材料を被着後、リフローさせて形成してもよい。
A bump 7 for connection to an external circuit (FIG. 1,
2) can be formed from any solder. Examples of suitable solder include Pb-Sn solder, In solder, In-S
n solder, In-Pb solder, and the like. Alternatively, gold may be used as the bump material. Bump 7
After placing solder balls of appropriate size in place,
It can be formed by heat treatment and reflow. Alternatively, it may be formed by applying a solder material by a method such as plating, transfer, or vapor deposition and then reflowing.

【0030】半田バンプ7を形成する際には、半田バン
プ7が接続する上部又は下部電極薄膜層に通じるコンタ
クトホールを形成後、半田バンプ7と接する部分にバリ
ヤメタル薄膜層(図1、2には示されていない)を形成
するのが一般的である。バリヤメタル薄膜層は、電解メ
ッキあるいは無電解メッキにより形成することができ
る。バリヤメタル材料は、使用するバンプ材料に応じて
選ぶのが好ましい。例えば、バンプ材料がPb−Sn半
田である場合には、バリヤメタル薄膜層はNi(厚み約
2.0μm)とAu(厚み約0.1μm)から形成する
ことができる。また、バンプ材料がIn半田、In−S
n半田、In−Pb半田の場合にはバリヤメタル材料と
してPtを使用することができ、バンプ材料がAuの場
合にはバリヤメタル材料としてPdとPtを使用するこ
とができる。
When the solder bump 7 is formed, after forming a contact hole leading to the upper or lower electrode thin film layer to which the solder bump 7 is connected, a barrier metal thin film layer (see FIGS. (Not shown). The barrier metal thin film layer can be formed by electrolytic plating or electroless plating. Preferably, the barrier metal material is selected according to the bump material used. For example, when the bump material is Pb-Sn solder, the barrier metal thin film layer can be formed from Ni (about 2.0 μm in thickness) and Au (about 0.1 μm in thickness). The bump material is In solder, In-S
In the case of n solder or In-Pb solder, Pt can be used as a barrier metal material, and when the bump material is Au, Pd and Pt can be used as barrier metal materials.

【0031】上述の説明から理解されるように、本発明
の薄膜チップコンデンサーは、誘電体薄膜層をゾル−ゲ
ル法を繰り返して形成することを除いて、通常の半導体
装置の生産で利用されている薄膜形成手法及びバンプ形
成手法を使って製造される。ゾル−ゲル法がよく知られ
ているのと同様に、そのような薄膜形成手法もバンプ形
成手法も広く知られており、ここで詳細に説明するには
及ばない。下記の実施例には、それらの手法の一例が具
体的に記載されている。
As will be understood from the above description, the thin film chip capacitor of the present invention is used in ordinary semiconductor device production except that the dielectric thin film layer is formed by repeating the sol-gel method. It is manufactured using a thin film forming technique and a bump forming technique. Just as the sol-gel method is well known, such thin film forming techniques and bump forming techniques are widely known and need not be described in detail here. The following examples specifically describe one example of these techniques.

【0032】[0032]

【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
本発明がこれらの実施例によりいささかも限定されない
ことは言うまでもない。
Next, the present invention will be further described with reference to examples.
It goes without saying that the invention is in no way limited by these examples.

【0033】〔実施例1〕この例は、誘電体材料として
STO(SrTiO3 )の結晶を使用した薄膜チップコ
ンデンサーを説明する。
Example 1 This example describes a thin-film chip capacitor using STO (SrTiO 3 ) crystals as a dielectric material.

【0034】図5(a)に示したように、厚さ650μ
mのシリコン基板21を湿潤条件下に1000℃で熱酸
化して、基板表面に厚さ0.3μmの酸化膜(図示せ
ず)を形成後、この酸化膜の上にスパッタ法で厚さ0.
3μmのPt薄膜を堆積し、そしてこのPt薄膜をパタ
ーン化して下部電極薄膜層22を形成した。
As shown in FIG. 5A, the thickness is 650 μm.
m silicon substrate 21 is thermally oxidized at 1000 ° C. under wet conditions to form an oxide film (not shown) having a thickness of 0.3 μm on the surface of the substrate. .
A 3 μm Pt thin film was deposited, and the Pt thin film was patterned to form a lower electrode thin film layer 22.

【0035】次に、下部電極薄膜層22の上にSTOの
出発物質の金属アルコラートを含む溶液(株式会社高純
度化学研究所のST−06)をスピンコートし、0.1
μmの塗膜を形成後、200℃で30分間乾燥させ(こ
の乾燥はデジケータを使って行ってもよい)、続いて酸
素雰囲気中において500℃で60分間熱処理してST
Oの乾燥ゲルを形成した。金属アルコラート溶液の塗布
から乾燥ゲルの形成に至る一連の作業を更に2回繰り返
した。最後の(すなわち3回目の)乾燥ゲルの形成後、
引き続き酸素雰囲気下に650℃で結晶化熱処理を60
分間行って、第一の結晶薄膜23aを形成した(図5
(b))。
Next, on the lower electrode thin film layer 22, a solution containing a metal alcoholate as a starting material of STO (ST-06 of Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) is spin-coated,
After forming a coating film having a thickness of μm, the film is dried at 200 ° C. for 30 minutes (this drying may be performed using a digitizer), and then heat-treated at 500 ° C. for 60 minutes in an oxygen atmosphere to form a ST film.
A dry gel of O was formed. A series of operations from application of the metal alcoholate solution to formation of the dried gel was further repeated twice. After the formation of the last (ie, third) dried gel,
Subsequently, a crystallization heat treatment is performed at 650 ° C. in an oxygen atmosphere for 60 minutes.
5 minutes to form a first crystalline thin film 23a (FIG. 5).
(B)).

【0036】この第一の結晶薄膜23aの上に、STO
誘電体薄膜形成用ST−06を希釈して固形分濃度を
0.6重量%に低下させた溶液をスピンコートして0.
03μmの塗膜を形成し、200℃で30分間乾燥さ
せ、酸素雰囲気中で500℃で60分間加熱後、得られ
たゲルを引き続き650℃で60分間加熱して結晶化さ
せ、第二の結晶薄膜23bを形成して、誘電体薄膜層2
3を作製した(図5(b))。
On this first crystalline thin film 23a, an STO
The solution obtained by diluting the ST-06 for forming a dielectric thin film to reduce the solid content concentration to 0.6% by weight was spin-coated to form a solution.
After forming a coating film of 03 μm, drying at 200 ° C. for 30 minutes, and heating at 500 ° C. for 60 minutes in an oxygen atmosphere, the obtained gel is subsequently heated at 650 ° C. for 60 minutes to crystallize, thereby obtaining a second crystal. The thin film 23b is formed and the dielectric thin film layer 2 is formed.
No. 3 was produced (FIG. 5B).

【0037】次に、図5(c)に示すように、形成した
誘電体結晶薄膜23をエッチングして下部電極接続用の
コンタクトホール24を形成した。エッチング液には
2.5%HFあるいは2.5%BHF(緩衝剤入りH
F)を使用した。続いて、上部電極薄膜層を構成するC
rW、Cu、CrW薄膜をスパッタ法によりそれぞれ
0.1μm、1.0μm、0.1μmの厚みで形成し、
エッチングによりパターニングして上部電極薄膜層25
を形成した。図5(c)には、簡単にするため、上部電
極薄膜層25を構成する上記三つの薄膜は示していな
い。また、この図及び以下で参照する図5(d)、図6
(a)及び図6(b)においては、誘電体結晶薄膜層2
3を構成する二つの結晶薄膜23aと23bは、やはり
簡単にするため示さないことにする。
Next, as shown in FIG. 5C, the formed dielectric crystal thin film 23 was etched to form a contact hole 24 for connecting a lower electrode. 2.5% HF or 2.5% BHF (H with buffer)
F) was used. Subsequently, C constituting the upper electrode thin film layer
rW, Cu, and CrW thin films are formed by sputtering at thicknesses of 0.1 μm, 1.0 μm, and 0.1 μm, respectively.
Patterned by etching, upper electrode thin film layer 25
Was formed. FIG. 5C does not show the three thin films constituting the upper electrode thin film layer 25 for simplicity. In addition, FIG. 5D and FIG.
6A and FIG. 6B, the dielectric crystal thin film layer 2
3, two crystalline thin films 23a and 23b are not shown for the sake of simplicity.

【0038】続いて、上部電極薄膜層25の上に感光性
ポリイミド(旭化成社製PIMELG7613N)を塗
布し、紫外線で重合させてその後熱硬化させることで厚
さ5.0μmの薄膜を形成した。この薄膜をエッチング
でパターニングして、下部電極薄膜層22に通じるコン
タクトホール24’と上部電極薄膜層25に通じるコン
タクトホール27を備えた保護薄膜層26を形成した
(図5(d))。
Subsequently, a photosensitive polyimide (PIMELG7613N manufactured by Asahi Kasei Corporation) was applied on the upper electrode thin film layer 25, polymerized by ultraviolet rays, and then thermally cured to form a thin film having a thickness of 5.0 μm. This thin film was patterned by etching to form a protective thin film layer 26 provided with a contact hole 24 'communicating with the lower electrode thin film layer 22 and a contact hole 27 communicating with the upper electrode thin film layer 25 (FIG. 5D).

【0039】保護薄膜層26の上に厚さ2.0μmのN
i膜と厚さ0.1μmのAu膜を順次メッキ法で形成
し、パターニングして、バンプの下地層となるバリヤメ
タル薄膜層28を形成した(図6(a))。この図にお
いて、バリヤメタル薄膜層28を構成するNi膜とAu
膜は、簡単にするため示されていない。
On the protective thin film layer 26, a 2.0 μm thick N
An i film and an Au film having a thickness of 0.1 μm were sequentially formed by a plating method, and were patterned to form a barrier metal thin film layer 28 serving as a bump underlayer (FIG. 6A). In this figure, the Ni film constituting the barrier metal thin film layer 28 and Au
The membrane is not shown for simplicity.

【0040】次いで、コンタクトホール28の位置に直
径100μmの半田(Pb/Sn=40/60wt%)
のボールを配置し、200℃で60秒間熱処理してリフ
ローさせ、半田バンプ29を形成した(図6(b))。
Next, a 100 μm diameter solder (Pb / Sn = 40/60 wt%) is placed at the position of the contact hole 28.
The ball was placed and heat-treated at 200 ° C. for 60 seconds to cause reflow to form a solder bump 29 (FIG. 6B).

【0041】こうして作製した薄膜チップコンデンサー
の特性を測定した。得られた結果を、第二の誘電体結晶
薄膜23bを形成しなかったことを除いて同様に作製し
た薄膜チップコンデンサーについて得られた結果と比較
して、図7に示す。実線が本発明の実施例のコンデンサ
ーについての結果であり、破線が比較用のコンデンサー
についての結果である。本発明のコンデンサーでは比較
のコンデンサーに比べて漏洩電流がおよそ1/3に低下
していることが分かる。
The characteristics of the thin film chip capacitor thus manufactured were measured. The results obtained are shown in FIG. 7 in comparison with the results obtained for a thin-film chip capacitor similarly prepared except that the second dielectric crystal thin film 23b was not formed. The solid line is the result for the capacitor of the example of the present invention, and the broken line is the result for the capacitor for comparison. It can be seen that the leakage current of the capacitor of the present invention is reduced to about 1/3 as compared with the comparative capacitor.

【0042】〔実施例2〕誘電体薄膜層として二つのS
TO膜の代わりに二つのBST((Ba,Sr)TiO
3 )膜を用いたことを除いて、実施例1と同様にして薄
膜チップコンデンサーを作製した。BST膜の形成に
は、株式会社高純度化学研究所製のアルコラート溶液
(BST−06)を実施例1と同様の条件で使用した。
[Embodiment 2] Two S layers as a dielectric thin film layer
Instead of a TO film, two BST ((Ba, Sr) TiO
3 ) A thin-film chip capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that a film was used. For the formation of the BST film, an alcoholate solution (BST-06) manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd. was used under the same conditions as in Example 1.

【0043】作製した薄膜チップコンデンサーの特性を
測定した。得られた結果を、第二の誘電体結晶薄膜を形
成しなかったことを除いて同様に作製した薄膜チップコ
ンデンサーについて得られた結果と比較して、図8に示
す。この図でも、実線が本発明の実施例のコンデンサー
についての結果であり、破線が比較用のコンデンサーに
ついての結果である。この場合にも、本発明のコンデン
サーでは比較のコンデンサーに比べて漏洩電流がおよそ
1/3に低下していた。
The characteristics of the manufactured thin film chip capacitor were measured. The results obtained are shown in FIG. 8 in comparison with the results obtained for a similarly fabricated thin film chip capacitor except that the second dielectric crystal thin film was not formed. Also in this figure, the solid line is the result for the capacitor of the example of the present invention, and the broken line is the result for the capacitor for comparison. Also in this case, the leakage current of the capacitor of the present invention was reduced to about 1/3 as compared with the comparative capacitor.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電体層の結晶粒界を経路とする漏洩電流を大きく抑制
した、電気的特性の優れた薄膜チップコンデンサーを提
供することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a thin-film chip capacitor excellent in electric characteristics, in which a leakage current flowing through a crystal grain boundary of a dielectric layer is largely suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の薄膜チップコンデンサーを説明する斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a thin film chip capacitor of the present invention.

【図2】図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】ゾル−ゲル法で形成した誘電体結晶薄膜を説明
する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a dielectric crystal thin film formed by a sol-gel method.

【図4】本発明の薄膜チップコンデンサーにおける誘電
体薄膜層を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a dielectric thin film layer in the thin film chip capacitor of the present invention.

【図5】実施例1の薄膜チップコンデンサーの製造工程
の前半を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the first half of the manufacturing process of the thin-film chip capacitor of Example 1.

【図6】実施例1の薄膜チップコンデンサーの製造工程
の後半を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the latter half of the manufacturing process of the thin-film chip capacitor of Example 1.

【図7】実施例1の薄膜チップコンデンサーについて得
られた特性を説明するグラフである。
FIG. 7 is a graph illustrating characteristics obtained for the thin-film chip capacitor of Example 1.

【図8】実施例2の薄膜チップコンデンサーについて得
られた特性を説明するグラフである。
FIG. 8 is a graph illustrating characteristics obtained for the thin film chip capacitor of Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…薄膜チップコンデンサー 2…基板 3…下部電極薄膜層 4…誘電体薄膜層 4a、4b…誘電体結晶薄膜 5…上部電極薄膜層 6…保護薄膜層 7…バンプ 11…結晶粒界の間隙 21…シリコン基板 22…下部電極薄膜層 23…誘電体薄膜層 24、24’、27…コンタクトホール 25…上部電極薄膜層 26…保護薄膜層 28…バリヤメタル薄膜層 29…半田バンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film chip capacitor 2 ... Substrate 3 ... Lower electrode thin film layer 4 ... Dielectric thin film layer 4a, 4b ... Dielectric crystal thin film 5 ... Upper electrode thin film layer 6 ... Protective thin film layer 7 ... Bump 11 ... Gap between crystal grain boundaries 21 ... Silicon substrate 22 ... Lower electrode thin film layer 23 ... Dielectric thin film layer 24, 24 ', 27 ... Contact hole 25 ... Upper electrode thin film layer 26 ... Protective thin film layer 28 ... Barrier metal thin film layer 29 ... Solder bump

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、下部電極薄膜層、誘電体薄膜
層、上部電極薄膜層、及び保護薄膜層を順次形成した積
層構造体を有し、保護薄膜層の表面に外部回路への接続
用のバンプが位置している薄膜チップコンデンサーであ
って、上記誘電体薄膜層が少なくとも二つの誘電体結晶
薄膜から構成されていることを特徴とする薄膜チップコ
ンデンサー。
1. A laminated structure in which a lower electrode thin film layer, a dielectric thin film layer, an upper electrode thin film layer, and a protective thin film layer are sequentially formed on a substrate, and a surface of the protective thin film layer is connected to an external circuit. A thin film chip capacitor on which bumps are located, wherein the dielectric thin film layer is composed of at least two dielectric crystal thin films.
【請求項2】 前記誘電体結晶薄膜がSTO、BST、
PZT、PLZT、BTO、PMN又はTa2 5 の結
晶で形成されている、請求項1記載の薄膜チップコンデ
ンサー。
2. The method according to claim 1, wherein the dielectric crystal thin film is STO, BST,
PZT, PLZT, BTO, are formed in the crystals of PMN or Ta 2 O 5, thin film chip capacitor of claim 1, wherein.
【請求項3】 基板上に、下部電極薄膜層、誘電体薄膜
層、上部電極薄膜層、及び保護薄膜層を順次形成し、保
護薄膜層の表面に外部回路への接続用のバンプを形成す
ることにより薄膜チップコンデンサーを製造する方法で
あって、上記誘電体薄膜層を少なくとも二つの誘電体結
晶薄膜の積層構造体として形成し、この積層構造体の形
成を、当該誘電体結晶薄膜を形成しようとする層又は薄
膜上に誘電体結晶の出発物質を含む溶液を塗布してゾル
−ゲル法により乾燥ゲルを作り、次いでこの乾燥ゲルを
加熱して誘電体結晶を生成させることにより誘電体結晶
薄膜を形成する工程を繰り返すことで行うことを特徴と
する薄膜チップコンデンサーの製造方法。
3. A lower electrode thin film layer, a dielectric thin film layer, an upper electrode thin film layer, and a protective thin film layer are sequentially formed on a substrate, and bumps for connection to an external circuit are formed on the surface of the protective thin film layer. A method of manufacturing a thin film chip capacitor by forming the dielectric thin film layer as a laminated structure of at least two dielectric crystal thin films, and forming the laminated structure by forming the dielectric crystal thin film. A solution containing a starting material of a dielectric crystal is applied on a layer or a thin film to be formed to form a dry gel by a sol-gel method, and then the dried gel is heated to form a dielectric crystal, thereby forming a dielectric crystal thin film. A method for producing a thin film chip capacitor, characterized by performing the step of forming a thin film chip capacitor.
【請求項4】 前記誘電体結晶薄膜をSTO、BST、
PZT、PLZT、BTO、PMN又はTa2 5 の結
晶で形成する、請求項3記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the dielectric crystal thin film is formed of STO, BST,
PZT, PLZT, BTO, formed in the crystal of PMN or Ta 2 O 5, The method of claim 3.
【請求項5】 前記誘電体結晶の出発物質として金属ア
ルコラートの溶液を使用する、請求項3又は4記載の方
法。
5. The method according to claim 3, wherein a solution of a metal alcoholate is used as a starting material for the dielectric crystals.
【請求項6】 前記金属アルコラートの溶液の塗布をス
ピンコート又はディップコートにより行う、請求項5記
載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the application of the solution of the metal alcoholate is performed by spin coating or dip coating.
【請求項7】 前記下部電極薄膜層の上に第一の誘電体
結晶薄膜を形成後、この第一の誘電体結晶薄膜の形成に
使用した金属アルコラート溶液を希釈した溶液を当該第
一の誘電体結晶薄膜上に塗布して、第二の誘電体結晶薄
膜を形成する、請求項6記載の方法。
7. After forming a first dielectric crystal thin film on the lower electrode thin film layer, dilute the metal alcoholate solution used for forming the first dielectric crystal thin film with the first dielectric crystal thin film. 7. The method of claim 6, wherein the method is applied on a body crystal thin film to form a second dielectric crystal thin film.
【請求項8】 前記第二の誘電体結晶薄膜の形成に使用
する金属アルコラート溶液の固形成分濃度が0.1〜
1.0重量%となるように、前記第一の誘電体結晶薄膜
の形成に使用した溶液を希釈する、請求項7記載の方
法。
8. The metal alcoholate solution used for forming said second dielectric crystal thin film has a solid component concentration of 0.1 to 0.1.
8. The method according to claim 7, wherein the solution used for forming the first dielectric crystal thin film is diluted to 1.0% by weight.
【請求項9】 前記第二の誘電体結晶薄膜の上に、当該
第二の誘電体結晶薄膜の形成に使用したのと同じ溶液を
使って更に一つ以上の誘電体結晶薄膜を形成する、請求
項7又は8記載の方法。
9. Forming one or more dielectric crystal thin films on the second dielectric crystal thin film using the same solution used for forming the second dielectric crystal thin film, 9. A method according to claim 7 or claim 8.
【請求項10】 前記第二の誘電体結晶薄膜の形成を加
圧下のディップコートで行う、請求項8記載の方法。
10. The method according to claim 8, wherein the second dielectric crystal thin film is formed by dip coating under pressure.
【請求項11】 前記第二の誘電体結晶薄膜と更にその
上に形成する誘電体結晶薄膜のうちの少なくとも一つの
形成を加圧下のディップコートで行う、請求項8記載の
方法。
11. The method according to claim 8, wherein at least one of the second dielectric crystal thin film and the dielectric crystal thin film formed thereon is formed by dip coating under pressure.
【請求項12】 前記ディップコートを1013〜50
66hPaの圧力下で行う、請求項10又は11記載の
方法。
12. The dip coat according to claim 10, wherein
The method according to claim 10, wherein the method is performed under a pressure of 66 hPa.
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