JPS6127890B2 - - 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
金で形成される薄膜は、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
パツ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いるも
のである。グレーズ１２上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、誘電体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
ンサの容量は、誘電体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）
と誘電体の容量密度（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１６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１２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100μｍ
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、250V
陽極化成電圧で誘電体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）で大むね発生しており、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１
６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190V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でき、例え
ば上部電極１６がＡ―Ａ方向へ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た。
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
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下部電極に切
欠部又は凹部を設けたことを特徴とする薄膜コン
デンサが得られる。とくに発明によれば下部電
極、誘電体及び上部電極が基板上のグレーズ領域
上順次積層して形成された薄膜コンデンサにおい
て、上部電極はグレーズ領域の端部から内側へ所
定距離隔てた範囲内に位置する周辺の一部に上記
範囲外へ向う突出部を有し、下部電極はその周辺
の一部が上部電極の突出部に接しないようにこの
突出部に隣接する両辺を横切つて内側に向う凹部
を形成してこの凹部で囲まれた領域と上記突出部
とで上部電極の引出し部を構成し、上部電極の残
部が下部電極の周辺の内側に位置することを特徴
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１２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内を誘電体１４及び下部電極１３
の欠切部の端面が上部電極１６の引き出し方へ伸
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
“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。第４図のＡ―Ａ断面図
も第２図で表わされる。

上記第一の実施例においては、下部電極１５の
切欠部と上部電極１６の凹部２０とをそれぞれ１
ケ所設けたが、凹部２０と切欠部とを複数個設け
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
２０と切欠部を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１
６に半円形状の凹部２１を設けても良いことは勿
論である。

更にまた、凹形状の電極は上部電極１６のみに
形成されるべきものではなく、第７図に平面図と
して示す如く、下部電極１３に凹部２０を形成さ
せ、凹部２０の部分から上部電極１６の端面を誘
電体外部へ引き出してもよ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７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、１２……グレーズ、
１３……下部電極、１４……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、前記上部電極は前記グレーズ領
   域の端部から内側へ所定距離隔てた範囲内に位置
   する周辺の一部に前記範囲外へ向う突出部を有
   し、前記下部電極はその周辺の一部が前記上部電
   極の突出部に接しないように前記突出部に隣接す
   る両辺を横切つて内側に向う凹部を形成してこの
   凹部で囲まれた領域と前記突出部とで上部電極の
   引出し部を構成し、前記上部電極の残部が前記下
   部電極の周辺の内側に位置することを特徴とする
   薄膜コンデンサ。