專利名稱：電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器及其制造方法，更具體而言，本發(fā)明涉及一種電容密度提高、制造過程簡化、ESL (等效串聯(lián)電感)降低的電 容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為目前廣泛使用的電容器，已知有Al電解電容器或?qū)雍咸沾呻?容器。Al電解電容器中使用電解液，故存在漏液等問題。另外，層合陶 瓷電容器中必須進(jìn)行燒成，存在電極和電介質(zhì)間的熱收縮等問題。作為 實(shí)現(xiàn)小型且大電容的電容器的技術(shù)，例如有下述專利文獻(xiàn)1所述的層合 電子部件的制造方法、或?qū)＠墨I(xiàn)2所示的電容器及其制造方法。上述專利文獻(xiàn)l中公開了一種層合電子部件的制造方法，所述層合 電子部件具有配置多個(gè)內(nèi)部電極使其通過陶瓷層相互對置的結(jié)構(gòu)。具體 而言，所述制造方法具有以下工序在基體上形成金屬膜的工序；通過 光刻法修整上述金屬膜形成作為內(nèi)部電極的規(guī)定電極圖案的工序；和采 用干式電鍍法在上述電極圖案的空隙部形成作為功能元件部的陶瓷的 工序。另外，上述專利文獻(xiàn)2中公開了下述電容器。具體而言，所述電 容器包括以下部分在半導(dǎo)體基板上形成的第1電極，所述第1電極包 含第1通孔(via)和與該第1通孔連接的金屬層，與上述半導(dǎo)體基板的 第1區(qū)域電連接；在上述半導(dǎo)體基板上形成的第2電極，所述第2電極 包含第2通孔和與該第2通孔連接的金屬層，與上述半導(dǎo)體基板的第2 區(qū)域電連接；在上述第1電極和第2電極間配置的高介電常數(shù)電介質(zhì)。[專利文獻(xiàn)l]特開平9-45577號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特表2006- 512787公報(bào)然而，上述背景技術(shù)存在以下課題。首先，上述專利文獻(xiàn)l所述的 技術(shù)，通過蝕刻基體上形成的金屬膜形成電極。因此，難于使Z方向(厚 度方向)的縱橫比增加。另外，上述專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)也通過蝕刻 形成電極，因此也難于使Z方向的縱橫比增加。如上所述，在通過蝕刻 形成電極的技術(shù)中，存在難于使電極部的Z方向的縱橫比增加、難以使 規(guī)定電容的面積增大的課題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明著眼于以上問題，其目的在于提供一種小型、且可提高電容 密度的電容器及其制造方法。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種可簡本發(fā)明的第1技術(shù)手段涉及一種電容器，所述電容器具有由金屬的陽極氧化物形成的具有規(guī)定厚度的電介質(zhì)；在該電介質(zhì)的同一主面上形 成的、多個(gè)梳齒狀部的一端側(cè)與基部連接的大致成梳型的一對表面電 極；和一端與該一對表面電極的各梳齒狀部連接、另一端沿著上述電介 質(zhì)的厚度方向延長的大致成柱狀的多個(gè)內(nèi)部電極。并且在上述電介質(zhì)表 面設(shè)置上述一對表面電極，使各梳齒狀部通過上述電介質(zhì)交替地平行排 列。作為主要方案之一的電容器中，上述內(nèi)部電極的另一端在與上述表 面電極形成面對置的電介質(zhì)主面上露出，同時(shí)在該電介質(zhì)主面上設(shè)置絕 緣層。由此可以實(shí)現(xiàn)上述目的。根據(jù)本發(fā)明，在由金屬的陽極氧化物構(gòu)成的具有規(guī)定厚度的電介質(zhì) 的表面，形成一對大致成梳型的表面電極，使各梳齒狀部以規(guī)定的間隔 交替地平行排列，同時(shí)設(shè)置一端與上述梳齒狀部連接、另一端向上述電 介質(zhì)厚度方向延長的大致成柱狀的多個(gè)內(nèi)部電極。因此，能夠增加決定 電容的面積，實(shí)現(xiàn)高電容化。另外，本發(fā)明具有以下效果，即，與不同表面電極連接的各內(nèi)部電 極由于電流方向相反，所以磁場抵消的效果增大，可以降低ESL。本發(fā)明的第2技術(shù)手段涉及一種電容器的制造方法，包含如下工序 工序1:在具有規(guī)定厚度的金屬基材的主面形成多個(gè)梳齒狀部的一端側(cè)與基部連接的大致成梳型的的 一對凹狀圖案，使各梳齒狀部通過上述金屬基材交替地平行排列；工序2:將上述金屬基材陽極氧化，形成具有 從上述凹狀圖案的梳齒狀部向上述金屬基材的厚度方向延長的多個(gè)孔 的電介質(zhì)。還包含工序3:使上述電介質(zhì)中形成的孔的端部開口在上述 電介質(zhì)主面，同時(shí)在上述電介質(zhì)主面形成覆蓋該開口的種子層(Seed Layer);工序4:利用上述種子層，在上述孔的內(nèi)側(cè)埋入導(dǎo)電體，形成 大致成柱狀的內(nèi)部電極。還包含工序5:除去上述種子層的同時(shí)，在上 述一對凹狀圖案內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電體，形成大致成梳型的一對表面電極，使沿 著各凹狀圖案的梳齒狀部排列的多個(gè)內(nèi)部電極導(dǎo)通。由此可以實(shí)現(xiàn)上述 目的。根據(jù)本發(fā)明，在電介質(zhì)中形成孔后填充電極材料，故制造過程簡化。 作為主要方案之一的電容器的制造方法還包含工序6:用絕緣體被 覆在上述工序5中除去種子層后露出的電介質(zhì)的主面。通過以下的詳細(xì) 說明及附圖可以明確本發(fā)明的上述及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。


[圖1]表示本發(fā)明的實(shí)施例1, (A)為表示電容器元件的電極結(jié)構(gòu)的 斜視圖，(B)為電容器的外觀斜^L圖。[圖2]表示上述實(shí)施例1的制造工序的一例。[圖3]表示上述實(shí)施例1的制造工序的一例。 [符號i兌明]10:電容器12:電容器元件14:電介質(zhì)14A:表面14B:背面16, 20:表面電才及16A, 20A:梳齒狀部16B, 20B:基部18, 22:內(nèi)部電才及 24:絕緣體層 26A, 26B:導(dǎo)體圖案 28A， 28B:導(dǎo)線 30:基材 30A:表面 32， 34:凹狀圖案 32A, 34A:梳齒狀部 32B， 34B:基部 36:孑L (hole) 36A, 36B:端部 38:種子層具體實(shí)施方式
以下，基于實(shí)施例詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方案。 [實(shí)施例1]首先，參考圖1~圖3說明本發(fā)明的實(shí)施例1。圖l(A)為表示本實(shí) 施例的電容器元件的電極結(jié)構(gòu)的斜視圖，圖l(B)為本實(shí)施例的電容器的 外觀斜視圖。圖2及圖3表示本實(shí)施例的制造工序的一例。如圖1所示， 本實(shí)施例的電容器IO以長方體狀電容器元件12為中心構(gòu)成。上述電容 器元件12由以下部分構(gòu)成，即，具有規(guī)定厚度的電介質(zhì)14;在該電介 質(zhì)14的表面14A上形成的一對大致成梳型(交叉指型)的表面電極16、 20;從上述表面電極16、 20向上述電介質(zhì)14的背面14B延長的多個(gè)大 致成柱狀的內(nèi)部電極18、 22?？梢愿鶕?jù)需要在電介質(zhì)背面14B上設(shè)置絕 緣體層24。上述電介質(zhì)14通過金屬基材的陽極氧化處理形成，上述內(nèi)部電極 18、 22通過在沿上述電介質(zhì)14的厚度方向形成的孔36 (參見圖2(C)) 中填充電極材料而形成。上述內(nèi)部電極18、 22縱橫比大(即，z方向具 有高縱橫比)，能夠增加決定電容的面積。另外，上述表面電極16中大致平行地排列的多個(gè)為線狀的梳齒狀部16A的一端側(cè)與和該梳齒狀部 16A大致垂直的基部16B連接。另一表面電極20也相同地使多個(gè)梳齒 狀部20A的一端側(cè)與基部20B連接。上述表面電極16、 20形成在上述 電介質(zhì)表面14A上，使橫L齒狀部16A、 20A二者通過電介質(zhì)14以身見定 的間隔交替排列。如圖l(B)所示，上述結(jié)構(gòu)的電容器元件12通過與上 述表面電極16、 20的基部16B、 20B連接的導(dǎo)體圖案26A、 26B,與導(dǎo) 線28A、 28B等連接，引出到外部。需要說明的是，為了便于引出，上 述基部16B、 20B實(shí)際如圖l(B)所示大范圍地形成。作為上述電介質(zhì)14,可以4吏用閥金屬(例如，Al、 Ta、 Nb、 Ti、 Zr、 Hf、 Zn、 W、 Sb等)的氧化物，作為表面電極16及20，可以使用 各種金屬(例如，Cu、 Ni、 Cr、 Ag、 Au、 Pd、 Fe、 Sn、 Pb、 Pt、 Ir、 Rh、 Ru、 Al等)。另外，作為內(nèi)部電極18及22,可以使用上述的各種金屬， 特別是可以使用可電鍍的金屬(Cu、 Ni、 Co、 Cr、 Ag、 Au、 Pd、 Fe、 Sn、 Pb、 Pt等)及它們的合金等。另外，作為上述絕緣體層24，可以使 用上述閥金屬的氧化物、或Si02、 SiN、樹脂、金屬氧化物等。作為上 述導(dǎo)體圖案26A、 26B,與上述表面電極16、 20相同，可以使用各種金 屬。另夕卜，上述表面電極16、 20的梳齒狀部16A、 20A，例如可以設(shè)定 成寬度為數(shù)10nm 數(shù)100nm、厚度為數(shù)10nm 數(shù)100nm、間隔為數(shù) 10nm-數(shù)100nm。上述內(nèi)部電極18及22，例如可以設(shè)定成直徑為數(shù) 10nm 數(shù)100nm、長度為數(shù)jam 數(shù)100lim、間隔為數(shù)10nm 數(shù)100nm。 另夕卜，上述電介質(zhì)14的厚度可以設(shè)定為數(shù)(im 數(shù)100[im,絕緣體層24 的厚度可以設(shè)定為數(shù)10nm ~數(shù)10pm。接下來，參照圖2及圖3說明本實(shí)施例的制造方法。首先，準(zhǔn)備由 Al、 Ta、 Nb、 Ti、 Zr、 Hf、 Zn、 Hf、 Zn、 W、 Sb等閥金屬構(gòu)成的基材 30,如圖2(A)所示，在該基材30的表面30A上形成一對大致成梳型的 凹狀圖案32、 34。該凹狀圖案32、 34具有基部32B、 34B和多個(gè)梳齒 狀部32A、 34A,所述基部32B、 34B大致平行地排列在上述基材表面 30A的對置的一對邊緣部附近，所述多個(gè)梳齒狀部32A、 34A的一端與該基部32B、 34B連接。上述梳齒狀部32A、 34A相對于上述基部32B、 34B大致垂直，進(jìn)而，上述梳齒狀部32A、 34A以規(guī)定的間隔交替地排 列形成。通過例如光刻法或使用刻印機(jī)的蝕刻法，將上述凹狀圖案32、 34形成數(shù)10nm ~數(shù)100nm的深度。在適當(dāng)?shù)臈l件下對形成上述凹狀圖案32、 34的基材30進(jìn)行陽極氧 化處理時(shí)，如圖2(B)所示，得到電介質(zhì)14，所述電介質(zhì)14沿著大致成 梳型的梳齒狀部32A及34A形成多個(gè)高縱橫比的孔36。需要說明的是， 上述孔36的形成方法眾所周知。使用鋁作為上述基材30時(shí)，上述電介 質(zhì)14為A1203。然后，使上述孔36的下方的端部36B開口在電介質(zhì)背 面14B側(cè)，同時(shí)如圖2(C)所示，通過PVD等適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谏鲜鲭娊橘|(zhì) 背面14B形成由導(dǎo)電體構(gòu)成的種子層38。作為該種子層38,可以直接 使用上述金屬的基材，也可以除去基材后用其它材料成膜。接下來，如圖3(A)所示，將上述種子層38作為種子，通過用電鍍 用金屬材料填充上述孔36,可以在上述多個(gè)孔36內(nèi)形成大致成柱狀的 內(nèi)部電極18、 22。上述內(nèi)部電極18、 22的下端與上述種子層38連接， 上端在上述凹狀的梳齒狀部32A、 34A的底面露出。接下來，如圖3(B) 所示，除去上述種子層38，根據(jù)需要在電介質(zhì)背面14B上形成絕緣體層 24。最后，在上述凹狀圖案32、 34內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料，如圖3(C)所示， 形成使多個(gè)梳齒狀部16A之間和梳齒狀部20A之間導(dǎo)通的大致成梳型的 一對表面電極16、 20。由此，與該表面電極16、 20連接的內(nèi)部電極18、 22也可以分成正極和負(fù)極。如上所述，根據(jù)實(shí)施例1，在由金屬的陽極氧化物構(gòu)成的具有規(guī)定 厚度的電介質(zhì)14的表面14A上，形成一對大致成才危型的表面電極16、 20，使梳齒狀部16A、 20A二者通過電介質(zhì)14交替地排列，同時(shí)，設(shè)置 從上述^f危齒狀部16A、20A向電介質(zhì)14的厚度方向延長的大致成柱狀的 內(nèi)部電極18、 22,由此可以產(chǎn)生如下效果。(l)由于形成高縱橫比的內(nèi)部電極18、 22,所以可增加決定電容的面 積，實(shí)現(xiàn)電容器10的高電容化。(2) 形成具有大致成柱狀的的多個(gè)孔36的電介質(zhì)14，然后向上述孔 36中填充電極材料，故制造過程變得簡便。另外，電極材料的任意性也增強(qiáng)。(3) 形成表面電極16、 20，使于同一面(基材表面14A)的最近處電 流方向相反，故^茲場抵消的效果增加，可以使ESL大幅度地降低。需要說明的是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明宗 旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種改變。例如，也包括以下情況。(1) 上述實(shí)施例中給出的形狀、尺寸只是一個(gè)例子，需要時(shí)可以適當(dāng) 改變。另外，表面電極16、 20的梳齒狀部16A、 20A的數(shù)量、或內(nèi)部電 極18、 22的數(shù)量也只是一個(gè)例子，必要時(shí)可以適當(dāng)改變。也可以在同 一主面上設(shè)置2組以上上述表面電極16、 20。(2) 在材料方面也可以使用符合本發(fā)明宗旨的各種材料。例如，上述 實(shí)施例中作為形成電介質(zhì)14的金屬基材，作為例子可以舉出鋁，但其 也只是一個(gè)例子，只要是可以陽極氧化的金屬即可，可以為任意材料， 各種金屬均適用。(3) 實(shí)施例1給出的電極引出結(jié)構(gòu)也只是一個(gè)例子，可以適當(dāng)?shù)馗淖?設(shè)計(jì)使其發(fā)揮相同的效果。(4) 上述實(shí)施例給出的制造工序也只是一個(gè)例子，可以適當(dāng)?shù)馗淖兪?其發(fā)揮相同的效果。例如，上述實(shí)施例中，除去種子層38后形成表面 電極16、 20,其也只是一個(gè)例子，也可以在形成表面電才及16、 20后除 去種子層38。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，在由金屬的陽極氧化物構(gòu)成的具有規(guī)定厚度的電介質(zhì) 的表面設(shè)置一對大致成梳型的表面電極，使各梳齒狀部通過電介質(zhì)交替 地排列，同時(shí)設(shè)置從上述梳齒狀部向電介質(zhì)厚度方向延長的大致成柱狀 的多個(gè)內(nèi)部電極，能夠適于電容器的用途。
權(quán)利要求
1、一種電容器，其特征在于，所述電容器具有以下部分，由金屬的陽極氧化物形成的具有規(guī)定厚度的電介質(zhì)；在該電介質(zhì)的同一主面上形成的、多個(gè)梳齒狀部的一端側(cè)與基部連接的大致成梳型的一對表面電極；和一端與該一對表面電極的各梳齒狀部連接、另一端向所述電介質(zhì)厚度方向延長的大致成柱狀的多個(gè)內(nèi)部電極；在所述電介質(zhì)表面設(shè)置所述一對表面電極，所述一對表面電極的各梳齒狀部通過所述電介質(zhì)交替地平行排列。
2、 如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于，所述內(nèi)部電極的另 一端在與形成所述表面電才及的面相對的電介質(zhì)主面上露出，同時(shí)在該電 介質(zhì)主面設(shè)置絕緣層。
3、 一種電容器的制造方法，其特征在于，包含以下工序，工序1:在具有規(guī)定厚度的金屬基材的主面，形成多個(gè)梳齒狀部的 一端側(cè)與基部連接的大致成梳型的一對凹狀圖案，使各梳齒狀部通過所 述金屬基材交替地平行排列；工序2:將所述金屬基材進(jìn)行陽極氧化，形成具有從所述凹狀圖案 的梳齒狀部向所述金屬基材厚度方向延長的多個(gè)孔的電介質(zhì)；口，同時(shí)在所述電介質(zhì)主面上形成覆蓋該開口的種子層；工序4:利用所述種子層在所述孔的內(nèi)側(cè)埋入導(dǎo)電體，形成大致成柱狀的內(nèi)部電極；工序5:除去所述種子層的同時(shí)在所述一對凹狀圖案內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電體，形成大致成梳型的一對表面電極，使沿著各凹狀圖案的梳齒狀部排列的多個(gè)內(nèi)部電極導(dǎo)通。
4、 如權(quán)利要求3所述的電容器的制造方法，其特征在于，所述電 容器的制造方法包含用絕緣體被覆所述工序5中除去種子層后露出的電 介質(zhì)的主面的工序6。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型、且可實(shí)現(xiàn)電容密度提高、制造過程簡化、ESL降低的電容器及其制造方法。電容器元件12由具有規(guī)定厚度的電介質(zhì)14、其表面14A上形成的一對大致成梳型的表面電極16、20、和多個(gè)大致成柱狀的內(nèi)部電極18、22構(gòu)成，所述內(nèi)部電極18、22一端與上述表面電極16、20連接，另一端向電介質(zhì)14厚度方向延長。由于在電介質(zhì)14中形成孔后向該孔中填充電極材料，所以制造過程簡化。另外，由于內(nèi)部電極18、22縱橫比高，所以使決定電容的面積增加，可以實(shí)現(xiàn)電容器10的高電容化。進(jìn)而，由于交替配置上述梳齒狀部16A、20A，所以在同一面的最近處電流方向相反，磁場抵消的效果大，ESL大幅度降低。
文檔編號H01G9/07GK101325127SQ200810098649
公開日2008年12月17日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者增田秀俊, 河野健二 申請人:太陽誘電株式會(huì)社