JPS5897818A

JPS5897818A - 薄膜コンデンサ

Info

Publication number: JPS5897818A
Application number: JP56195639A
Authority: JP
Inventors: 洋一福島; 清孝和佐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1983-06-10

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】本発明は、薄膜コンデンサに関するものであり、特に大
容量、低損失の薄膜コンデンサの構成とその材料を与え
るものである。

電子機器の小型化にともない、コンデンサの小型化への
要望はますます高まる一方だが、セラミックコンデンサ
、紙コンデンサ、油コンデンサ。

電解コンデンサなど従来の技術ではその小型化には限界
があった。そこで、誘電体薄層の適用が考えられたが、
この誘電体薄層、特に大容量の誘電体薄層の形成には高
温（５００℃以上）を必要とし、形成中に基板層、電極
層、誘電体薄層の三層間における熱膨張係数の差によっ
てはく離が起こったり、基板層と電極層あるいは電極層
と誘電体薄層の間に固相反応が起こったり、あるいは拡
散が起こり、特性のすぐれた薄膜コンデンサを作ること
はほとんど不可能であった（第４図体）参照）。

わづかに実験室レベルで高価な白金板上に誘電体薄層を
形成して、その電気的特性が取シ出されているにすぎな
かった。もちろん、基板に白金板を用いたのではデ六イ
スとして実用に供しうるはずがない。

本発明の目的は、大容量の薄膜コンデンサの構成とその
材料を与えるものである。本発明の他の目的は、低損失
の高周波用薄膜コンデンサの構成とその材料を与えるも
のである。

本発明によれば、大容量、低損失のすぐれた特性の薄膜
コンデンサが得られる。以下、本発明を具体的に説明す
る。

第１図において、本発明にかかる薄膜コンデンサの要部
Ｕは、誘電体薄層１２の表面１２０および裏面１２１の
それぞれに対向電極１３および基底電極１１を設けた構
造からなり、かつ上記誘電体薄層１２が少なくともペロ
プスカイト系化合物で構成され、上記基底電極１１は導
電性の窒化物、炭化物あるいは珪化物の耐熱薄層で構成
され、かつ上記基底電極１１の端部に表面算出部１１１
を設け、上記表面露出部１１１を耐酸化性表面保護層１
４で被覆したことを特徴とする。

本発明者らは第１図１０の薄膜コンデンサにおいて、誘
電体薄層としてペロブスカイト系化合物がすの実現に有
効であることを見出した。

本発明者らは上記の薄膜コンデンサにおいて、ＰＬＺＴ
系薄膜がとりわけ大容量、例えば０．１μＦ以上の形成
に有効であることを確認した。さらにＢＺＮＴ系は、低
損失で高周波用、例えば−δ〈０５％、ＵＨＦ帯に有効
であることを見出した。第１表に具体的な測定例を示す
０第　　　１　　　　表この種の誘電体薄層は、通常５００℃以上の高温プロセ
ス１例えば５００℃でのスパッタリング蒸着等が必要で
あるため、この種の薄膜コンデンサを実現するためには
耐熱性の基底電極が必要である。本発明者らは第１図の
基底電極１１として導電性の窒化物、炭化物あるいは珪
化物が有効であることを、とりわけＴｉＮが安定である
ことを見出した。

さらに、この基底電極の表面が高温中で誘電体薄層の形
成中に酸化されるため（第４図（ｂ）参照。

５００℃、　　ｌ　Ｈｒ、　ａｉｒ中で酸化）、これを
保護するためにＰｔ、　Ｉｒ、　Ｒｈ、　Ａｕのうち一
種あるいはこれらの合金の薄層を、耐酸化性表面保護層
１４として用いることが有効であることを見出した。

この場合の耐酸化性の表面保護層１４は、しばしばはく
離する（第４図（ｃ）参照）。この耐酸化性表面保護層
１４の接着性を改良するためには、上記耐酸化性表面保
護層１４と上記基底電極１１０間に、Ｃｒ、　Ｔｉ　、
　Ｎｆあるいはこれらの合金を接着層１５として設ける
ことが有効であることを見出した。とりわけ上記耐酸化
性表面保護層１４としてＡｕを用い、上記接着層１５と
してＣｒを用いた場合に良好であることを確認した（第
４図（ｄ）参照）０本発明者らはこの種の構成の薄膜コ
ンデンサにおいて、電極層の構成をさらに変えることに
よりより均質な誘電体の薄膜が形成され、再現性よく薄
膜コンデンサが実現されることを確認した。第２図２０
に本発明者らの発明による薄膜コンデンサの他の構成例
を示す。同図において、耐酸化性表面保護層２４の先端
部２４１は、基底電極２１と誘電体薄層２２との界面に
侵入させることを特徴としている。

本発明者らは、この先端部２４１が侵入した構成により
誘電体薄層２２の表面の荒れが減少しく第４図（ｅ）　
、　（ｆ）を参照）、低損失の薄膜コンデンサがより再
現性よく形成されることを確認した。

第３図３０は、この種の電極構成から成る本発明にかか
る薄膜コンデンサの具体例を示す。図から本発明にかか
る薄膜コンデンサ３０は特許請求の範囲第（８）項記載
の構成で、かつ上記基底電極３１をアルミナ、ホルステ
ライト、ジルコン、スピネル。

ステアタイト、石英のうちの一種から成る基板３６上に
形成することを特徴としている。

〈実施例〉以下、本発明をより一層深く理解されるために実施例に
より説明する。本発明にかかる薄膜コンデンサの一実施
例の構造は、第３図３０に示すごとく、表面研磨アルミ
ナ基板３６上にスパッタ蒸着によってＴｉＮからなる基
底電極３１を設け、上記基底電極３１の端部３１１の表
面を蒸着によって、Ｃｒからなる接着層３５とＡｕから
なる耐酸化性表面保護層３４で順次被覆し、上記耐酸化
性保護層３４の端部３４１が上記基底電極３１と、誘電
体薄層３２の界面に侵入した構成となるように、ＰＬＺ
Ｔ　（１１／６５／３５　）から成る誘電体薄層３２を
ス・母ツタ蒸着によって上記基底電極３１上に形成し、
さらに上記誘電体薄層３２上に対向電極３３として、蒸
着によってＡｕ層を設けた構造である。

このような構造にすることによって、高温下でもはく離
や拡散を起こすことなく、すぐれた特性の薄膜コンデン
サを製作することが可能となり、その容量は０．３μＦ
で誘電体損失は６チであった。

以上のように、基底電極として耐熱性を有するＴｉＮな
どを用い、そのリード線取出口をＣｒなどの接着層とＡ
ｕなどの耐酸化性保護層で順次被覆することによって、
高温下でしか形成されない強誘電体薄層を電極に直接作
りつけることができるようになり、大容量で低損失の薄
膜コンデンサが喫現した。

この薄膜コンデンサは、誘電体薄層の組成を変化させる
ことによって〜１μＦまでのあらゆる容量が出せるので
、従来のほとんどのタイプのコンデンサをこの薄膜コン
デンサで置き換えることができ、エレクトロニクス機器
の小型化への多大な寄与が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図１０及び第２図２０は、本発明にかかる２つのタ
イプの薄膜コンデンサの構造の縦断面図、第３図３０は
、本発明にかかる薄膜コンデンサの具体例の構造縦断面
図、第４図は、高温中で薄膜コンデンサを形成した場合
のさまざまな構造下での表面状態の顕微鏡写真、第４図
（、）は、基底電極としてＡｔを用いた場合の基底電極
端部表面の顕微鏡写真、第４図（’ｂ）は、基底電極と
してＴｉＮを用いた場合の基底電極端部表面の顕微鏡写
真、第４図（ｃ）は、基底電極としてＴｉＮ表面保護層
としてｐｔを用いた場合の表面保護層表面の顕微鏡写真
、務＋替俺紘第４図（ｄ）は、基底電極としてＴｉＮ、
表面保護層としてＡｕ、接着層としてＣｒを用いた場合
の表面保護層表面の顕微鏡写真、第４図（、）は、基底
電極としてＴｉＮを用いた場合（表面保護層および接着
層はなし）の誘電体薄層表面の顕微鏡Ｔ真、第４図（ｆ
）は、基底電極としてＴｉＮ、表面保護層としてＡｕ。接着層としてＣｒを用いた場合の誘電体薄層表面の顕微
鏡写真である（顕微鏡の倍率は、第４図中のカッコ中に
示したように（ａ）〜（ｄ）ｉでか５倍で、（ｅ）。（ｆ）は１００倍である）０１１．２１．３１・・・基底電極、１２，２２゜３２・
・・誘電体薄層、１３，２３．３３・・・対向電極、１
４．２４．３４・・・表面保護層、１５．ｊ５゜３５・
・・接着層、３６・・・基板、１１１，１２１゜３１１
・・・基底電極端部、１２０・・誘電体薄層の表面、１
２１・・・誘電体薄層の裏面、２４１，３４１・・・表
面保護層端部。第１図３第２図３＼銭第３図＼３０手続補正書（方式）収入印紙金額円昭和５７年４月１４日特許庁長官　島　１）春　樹　殿ｌ・事件の表示　　　特願昭５６−１９５６３９号事件
との関係　　出願人（１所　　　大阪府門真市大字門真１００６番地２、　
Ｍ：　　　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　
　　　　　山　　下　　俊　　彦５　手続補正指令書の
日付昭和５７年３月　５日（発送日昭和５７年　３月３０日
）６、補正により増加する発明の数　　０７　　補正の
対象　　　明細書の図面の簡単な説明の欄８　補正の内
容明細書第１１頁９行〜１１行「第１図・・・・・・・・
・３図３０は、」を「第１図及び第２図は、本発明にか
かる２つのタイプの薄膜コンデンサの構造の縦断面図、
第３図は、」に訂正する。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】（１）少なくとも誘電体薄層の表面および裏面のそれぞ
れに対向電極および基底電極を設けた薄膜コンデンサに
おいて、上記誘電体薄層を少なくとも被ログスカイト系
化合物で構成し、上記基底電極を導伝性の窒化物、炭化
物あるいは珪化物の耐熱薄層で構成し、かつ上記基底電
極の端部に表面露出部を設け、上記表面露出部を耐酸化
性表面保護層で被覆したことを特徴とする薄膜コンデン
サ。（２）前記１［コンデンサにおいて、前記ペロブスカイ
ト系化合物が少なくともチタン酸鉛、チタ〜ン酸ジルコ
ン酸鉛、チタン酸？ンタン酸鉛、　ＰＬＺＴ。チタン酸バリウム、　　ＢＺＮＴ　（Ｂａ、　Ｚｎ、　
Ｎｂ、　Ｔａの四種を構成要素とするペロブスカイト系
化合物）のうちの一種からなることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の薄膜コンデンサ。（３）前記薄膜コンデンサにおいて、前記ペロブスカイ
ト系化合物をＰＬＺＴ　（１１／６５／３５）で構成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の薄
膜コンデンサ。（４）前記薄膜コンデンサにおいて、前記被ロブスカイ
ト系化合物をＢＺＮＴ系化合物で構成することを特徴と
する特許請求の範囲第（２）項記載の薄膜コンデンサ。（５）前記薄膜コンデンサにおいて、前記基底電極を構
成する耐熱薄層を、少なくともＴｊ　、　Ｔａ　。Ｎｂ　＋Ｈｆ　、　Ｚｒの窒化物、炭化物、珪化物のう
ちの一種またはこれらの複合物で構成することを特徴と
する特許請求゛の範囲第（１）項記載の薄膜コンデンサ
０（６）前記薄膜コンデンサにおいて、前記基底電極を構
成する耐熱薄層を、ＴｉＮ薄層で構成することを特徴と
する特許請求の範囲第（５）項記載の薄膜コンデンサ。（７）前記薄膜コンデンサにおいて、前記耐酸化性表面
保護層の表面が少々くともＰｔ　＋　Ｉｒ　ｌ　Ｒｈ　
ＩＡｕのうちの一種あるいはこれらの合金からなること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜コン
デンサ。（８）前記薄膜コンデンサにおいて、上記Ｐｔ。ｉｒ　＋　Ｒｈ　ｒ　Ａｕなどの耐酸化性表面保護層と
上記基定電極の間にさらにＣｒ　、　Ｔｉ　、　Ｎｉあ
るいはこれらの合金層を接着層として設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第（７）項記載の薄膜コンデンサ
。（９）　　前記薄膜コンデンサにおいて、前記耐酸化性
表面保護層をＡｕで構成し、かつ上記接着層をＣ「で構
成することを特徴とする特許請求の範囲第（８）項記載
の薄膜コンデンサ。００　　前記薄膜コンデンサにおいて、上記耐酸化性表
面保護層の先端部を、さらに上記誘電体薄層と上記基底
電極との界面に侵入させたことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の薄膜コンデンサ。０■　　前記薄膜コンデンサにおいて、前記基底電極を
アルミナ、ホルステライト、ジルコン、スピネル、ステ
アタイトおよび石英などの少なくとも表面が平滑な耐熱
性基板上に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の薄膜コンデンサ。（６）前記薄膜コンデンサにおいて、上記耐熱性基板を
表面研摩アルミナ基板で構成することを特徴とする特許
請求の範囲第＜１１）項記載３の薄膜コンデンサ。