JPH1197289A

JPH1197289A - 薄膜チップコンデンサー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1197289A
Application number: JP9253676A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kuramochi; 俊幸倉持
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09
Also published as: KR19990029116A

Abstract

(57)【要約】【課題】漏洩電流の発生を抑制した薄膜チップコンデ
ンサーとその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のコンデンサーは、基板２上に順
次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を有し、接続用のバンプ７
を備えていて、誘電体薄膜層４が、少なくとも二つの誘
電体結晶薄膜４ａ、４ｂから構成される。このコンデン
サーは、誘電体結晶薄膜を形成しようとする層３又は薄
膜４ａ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誘電体薄膜層
４形成する方法で製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【０００４】

【数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ｆ_cが存在し、ｆ_c＝（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ｆ_c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ｆ_c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＝３〜５ｆ_cl（ｆ_cl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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２０】ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ₃）ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃）ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ₃）ＰＭＮ（Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃）Ｔａ₂Ｏ₅

【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。

【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。

【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（ＯＣ₃Ｈ₇）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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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））。

【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））。

【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。

【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））。

【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。

【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））。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【請求項２】前記誘電体結晶薄膜がＳＴＯ、ＢＳＴ、
ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＢＴＯ、ＰＭＮ又はＴａ₂Ｏ₅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。
【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。
【請求項４】前記誘電体結晶薄膜をＳＴＯ、ＢＳＴ、
ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＢＴＯ、ＰＭＮ又はＴａ₂Ｏ₅の結
晶で形成する、請求項３記載の方法。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。