JPS6044814B2 - 薄膜コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、混成集積回路用受動素子として好適な、特
に製造歩留りが高く大容量を再現性良く提供する薄膜コ
ンデンサに関する。

タンタル、チタン、ハフニウム、あるいはこれらの金
属と要素、シリコン、アルミニウム等の合金だ形成され
る薄膜は、陽極化成によつて酸化物を形成することが可
能であり、これらの酸化物を利用してコンデンサや抵抗
等の電子回路素子を同一金属で形成できる利点を有し、
混成集積回路に広く応用されている。

又、真空蒸着法や高周波ス パッタリング法で形成され
る酸化物も混成集積回路に利用されている。 従来、こ
の種の薄膜コンデンサは、例えば第１図および第２図に
平面図及びそのＡ−Ａ断面図としてそれぞれ示すような
形状を有しているものであつた。

即ちアルミナやベリリア等の基板１１上に、二酸化シリ
コン等のグレーズ材１２が部分的又は全面的に形成され
た基板を薄膜コンデンサの基板として用いており、グレ
ーズ１２は基板１１の表面の急峻な凹凸を平滑にし、コ
ンデンサに短絡等の不良が生じるのを防止する機能を果
しているものである。グレーズ１２には陽極化成可能な
金属薄膜１３が、下部電極として通常は矩形状に形成さ
れ、更に金属薄膜の陽極化成膜１４が誘電体として下部
電極１３上に形成される。誘電体の形成されない金属薄
膜１３上には、外部との良好な電気的接続を得るために
金等の良導電体薄膜１５が付着形成され、誘導体１４上
には上部電極として金等の良導電体薄膜１６が形成され
る。コン゛デンサ容量は、誘導体１４上の良導電体薄膜
１６の面積（以下、上部電極の実効的面積と称する）と
誘導体の容量密度（単位面積当りの容量）との積によつ
て定まり、従つて、大容量のコンデンサは、上部電極１
６の実効的面積を大きくすること、によつて実現するこ
とができる。しかしながら、基板１１上に形成されたグ
レーズ１２は、その端部において傾斜しており、而も表
面が粗く、突起や窪みを有しているために、グレーズ１
２による基板の平滑化効果はグレーズ１２端部において
著しく損なわれているのが通常である。従つて、コンデ
ンサの製造の際は、第１図に示す如く、グレーズ１２の
端部から一定の距離（図中“゜ａ゛で示す）離れたグレ
ーズ１２上に実効的上部電極１６を形成させ、コンデン
サに短絡等の不良が生じるのを防止しているものであり
、上部電極１６の実効的面積はグレーズ１２の面積によ
つて制限されるものであり、コンデンサの大容量化も当
然制限されるものである。しかしながら、かくの如く形
成されたコンデンサは容量の再現性が悪く、例えば、第
１図に示すコンデンサの上部電極１６を写真蝕刻法によ
つて製造する際、Ａ−Ａ方向へ上部電極が僅か１００μ
ｍ程度ずれただけで数パーセントもの容量変化が生じる
のが常である。

また、これらのコンデンサの絶縁破壊電圧は低いもので
あり、例えば、２５０陽極化成電圧て誘電体１４を形成
させた場合、絶縁破壊電圧は１５０Ｖ程度以下と低いも
のであつた。絶縁破壊は、上部電極１６が誘電体１４を
離れてグレーズ１２へ移行する部分（図中゜゜ｂ゛で示
す）で大むね発生しでおり、従つて絶縁破壊電圧の高い
コンデンサを得るためには、゜゜ｂ゛で示す部分の距離
を出来るだけ短かくすることが肝要であることが明らか
となつた。事実、上部電極１６を誘電体１４上に完全に
島状に形成させて“゜ｂ゛の距離を“゜雰゛とした場合
、絶縁破壊電圧が１９０以上に改善されることが実験の
結果明らかとなつた。第１図の形状のコンデンサの欠点
である容量の劣悪な再現性と低い絶縁破壊電圧は、第３
図に平面図として示す如く、゜“ｂ゛で示す部分の距離
を短かくすることによつて改善することができ、例えば
上部電極１６がＡ−Ａ方向１００μｍ程度ずれ！た場合
の容量変化は１％程度にすることができ、絶縁破壊電圧
も１９０Ｖ以上とすることができる。

しかしながら、第３図に示すコンデンサの容量は、第１
図に示すコンデンサの容量よりも極めて小さく、例えば
同一寸法のグレーズ１２上に形成４された第１図と第３
図のコンデンサの容量を比較した場合、第３図に示すコ
ンデンサの容量は第１図に示すコンデンサの容量よりも
３５％以上も小さいものであつた。尚、第３図のＡ−Ａ
線に沿つた断面は第２図で示す断面と同一である。従つ
て本発明の目的は、絶縁破壊電圧が高いために製造歩留
りが高く、大容量を再現性良く提供することができる薄
膜コンデンサを提供することにある。

本発明によれば薄膜コンデンサの上部電極又は下部電極
の少くとも一方に凹部を設たことを特徴とする薄膜コン
デンサが得られる。

とくに本発明によれば下部電極、誘電体及び上フ部電極
が基板上のグレーズ領域上に順次積層して形成された薄
膜コンデンサにおいて、下部電極はその周辺の一部に内
側に向う角部を形成するような切欠部を有し、上部電極
の一部は上記切欠部の一辺から他辺に接しないように引
き出されて上部・電極の引き出し領域を形成しており、
上記上部電極の残部は下部電極周辺の内側で、かつグレ
ーズ領域の端部から内側へ所定距離隔てた領域より内側
に位置しており、上記上部電極の引出し領域の上記角部
に近い側の辺の延長に連なるような内辺扉を有する凹部
を、上記角部をほぼ中心として上記一辺から上記引出し
方向に延びるように、上部電極の残部に形成したことを
特徴とする薄膜コンデンサが得られる。

以下に、第４図〜第７図を参照して本発明の実施例を詳
述する。

本発明による薄膜コンデンサは、第４図に平面図として
示す如く、上部電極１６が誘電体１４上からグレーズ１
２上へ引き出される“゜ｂ゛部分近傍の誘電体上におい
て、上部電極１６に凹部２０を設け凹部２０内に誘電体
１４及び下部電極１３の端面が上部電極１６の引き出し
方向へ伸び、従つて誘電体１４及び実効的上部電極の面
積が上部電極１６の引き出し方向へ広げられていること
を特徴とするものである。

従つて、本発明によるコンデンサは、凹部２０を除いた
実効的上部電極１６をグレーズ１２の端面から一定の距
離４゜ａ゛まで広げることができるために、第３図に示
すコンデンサの場合よりも容量が３０％以上も大きくな
るものであり、第１図に示すコンデンサの容量よりも僅
かに数パーセント小さいだけの容量を提供することが可
能である。しかも、本発明によるコンデンサは、第３図
に示すコンデンサの特徴をも兼ね備えたものであり、“
゜ｂ゛部分の距離が短かいためにコンデンサの絶縁破壊
電圧が高く、また上部電極１６のＡ−Ａ方向へのずれに
対しても容量変化は小さい。なお、第４図のＡ−Ａ断面
図も第２図て表わされる。上記第一の実施例においては
、上部電極１６の凹部２０を１ケ所設けたが、凹部２０
を複数個設けても本発明の効果は何ら損なわれるもので
はなく、例えば第５図に平面図として示すように凹部２
０を２ケ所に設けたコンデンサの場合、Ａ−Ａ方向及び
Ａ−Ａ方向と直角な方向へずれて上部電極１６が形成さ
れても容量が全く変化しないものであり、規定の容量を
精度良く而も再現性良く提供することができる利点をも
兼ね備えるものである。

以上の２つの本発明の実施例においては、上部電極１６
の凹部２０を矩形状に形成させたが、凹部２０の形状は
特に限定されるものではなく、例えば第６図に平面図と
して示す如く、上部電極１６に半円形状の凹部２１を設
けても良いことは勿論である。

以上の実施例で示した如く、本発明は、コンデンサの上
部電極又は下部電極に凹部を設け、この凹部内から他方
の電極の端面を引き出すことにより、絶縁破壊電圧が高
く、而も再現性の良い大容量を高歩留りで製造すること
ができる薄膜コンデンサを提供するものである。

従つて、本発明においては使用される材料は特に限定さ
れるべきものではないことは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の薄膜コンデンサの平面図及び
そのＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。 第３図は従来の他の薄膜コンデンサを示す平面図。第４
図〜第６図は本発明の実施例による薄膜コンデンサをそ
れぞれ示す平面図。第２図は第３図及び第４図のＡ−Ａ
断面図をも示す。１１・・・・・・セラミツク基板、１
２・・・・・・グレーズ、１３・・・・・下部電極、１
４・・・・・誘電体、１５・・・・・・良導電体薄膜、
１６・・・・・上部電極、２０，２１・凹部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下部電極、誘電体及び上部電極が基板上のグレーズ
   領域上に順次積層して形成された薄膜コンデンサにおい
   て、前記下部電極はその周辺の一部に内側に向う角部を
   形成するような切欠部を有し、前記上部電極の一部は前
   記切欠部の一辺から他辺に接しないように引き出されて
   上部電極の引き出し領域を形成しており、前記上部電極
   の残部は前記下部電極周辺の内側で、かつ前記グレーズ
   領域の端部から内側へ所定距離隔てた領域より内側に位
   置しており、前記上部電極の引出し領域の前記角部に近
   い側の辺の延長に連なるような内辺を有する凹部を、前
   記角部をほぼ中心として前記一辺から前記引出し方向に
   延びるように、前記上部電極の残部に形成したことを特
   徴とする薄膜コンデンサ。