電容器和電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供耐電壓特性優(yōu)異的多孔電容器及其制造方法。本發(fā)明的電容器具備電介質(zhì)層、第一外部電極層、第二外部電極層、第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極。電介質(zhì)層由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成，具備第一面、與第一面相反側(cè)的第二面、和連通第一面與第二面的多個貫通孔。第一外部電極層配置于第一面。第二外部電極層配置于第二面。第一內(nèi)部電極形成在多個貫通孔中，與第一外部電極層連接。第二內(nèi)部電極形成在多個貫通孔中，與第二外部電極層連接。
【專利說明】電容器和電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多孔電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為新型的電容器開發(fā)出多孔電容器。多孔電容器是利用形成在鋁等金屬表面的金屬氧化物形成多孔(細(xì)孔的貫通孔)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)而在多孔內(nèi)形成內(nèi)部電極，將金屬氧化物作為電介質(zhì)形成的電容器。
[0003]在電介質(zhì)的正面和背面分別層疊外部導(dǎo)電體，在多孔內(nèi)形成的內(nèi)部電極與正面的外部導(dǎo)電體和背面的外部導(dǎo)電體的任意一方連接。與和內(nèi)部電極不連接的一側(cè)的外部導(dǎo)電體之間，利用空隙或絕緣性材料絕緣。由此，內(nèi)部電極作為隔著電介質(zhì)相對的相對電極(正極或負(fù)極)發(fā)揮功能。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2中公開了具有這樣結(jié)構(gòu)的多孔電容器。在任一個專利文獻(xiàn)中，內(nèi)部電極均形成在多孔內(nèi)，內(nèi)部電極的一端與一方的導(dǎo)電體連接，另一端與另一方的導(dǎo)電體絕緣。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利4493686號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009 - 76850號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]如上所述，多孔電容器為形成在多孔內(nèi)的內(nèi)部電極隔著電介質(zhì)相對的結(jié)構(gòu)，電介質(zhì)由金屬氧化物構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)不致密。因此，存在位于內(nèi)部電極之間的電介質(zhì)的耐電壓特性產(chǎn)生不均的問題。
[0011]鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供耐電壓特性優(yōu)異的多孔電容器及其制造方法。
[0012]用于解決課題的方法
[0013]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個方式的電容器包括電介質(zhì)層、第一外部電極層、第二外部電極層、第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極。
[0014]上述電介質(zhì)層由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成，包括第一面、與上述第一面相反側(cè)的第二面、和連通上述第一面與上述第二面的多個貫通孔。
[0015]上述第一外部電極層配置于上述第一面。
[0016]上述第二外部電極層配置于上述第二面。
[0017]上述第一內(nèi)部電極形成在上述多個貫通孔中且與上述第一外部電極層連接。
[0018]上述第二內(nèi)部電極形成在上述多個貫通孔中且與上述第二外部電極層連接?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的實施方式的電容器的立體圖。
[0020]圖2是該電容器的剖面圖。
[0021]圖3是該電容器的電介質(zhì)層的立體圖。
[0022]圖4是該電容器的電介質(zhì)層的剖面圖。
[0023]圖5是形成該電容器的電介質(zhì)層的金屬氧化物的XRD測定結(jié)果。
[0024]圖6是該電容器的絕緣耐壓試驗的結(jié)果。
[0025]圖7是表不該電容器的制造工序的不意圖。
[0026]圖8是表不該電容器的制造工序的不意圖。
[0027]圖9是表不該電容器的制造工序的不意圖。
[0028]圖10是表不該電容器的制造工序的不意圖。
[0029]圖11是表示該電容器的制造工序的示意圖。
[0030]圖12是表示該電容器的制造工序的示意圖。
[0031]圖13是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0032]圖14是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0033]圖15是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0034]圖16是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0035]圖17是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0036]圖18是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
[0037]圖19是表示該電容器的電介質(zhì)層中的貫通孔的排列的剖面圖。
【具體實施方式】
[0038]本發(fā)明的一個實施方式的電容器包括:電介質(zhì)層、第一外部電極層、第二外部電極層、第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極。
[0039]上述電介質(zhì)層由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成，上述電介質(zhì)層包括第一面、與上述第一面相反側(cè)的第二面、和連通上述第一面與上述第二面的多個貫通孔。
[0040]上述第一外部電極層配置于上述第一面。
[0041 ] 上述第二外部電極層配置于上述第二面。
[0042]上述第一內(nèi)部電極形成在上述多個貫通孔中且與上述第一外部電極層連接。
[0043]上述第二內(nèi)部電極形成在上述多個貫通孔中且與上述第二外部電極層連接。
[0044]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極隔著由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成的電介質(zhì)層相對。具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物比不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)(即，無定形結(jié)構(gòu)的)金屬氧化物更致密，因此在第一內(nèi)部電極與第二內(nèi)部電極之間不會產(chǎn)生耐電壓特性的不均，能夠提高電容器的耐電壓特性。其中，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物包括僅由結(jié)晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金屬氧化物和在無定形(非晶質(zhì))結(jié)構(gòu)中存在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物。
[0045]上述電介質(zhì)層可以包括通過陽極氧化作用產(chǎn)生貫通孔的材料。
[0046]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過陽極氧化工序形成具有貫通孔的電介質(zhì)層，能夠制造上述結(jié)構(gòu)的電容器。
[0047]上述電介質(zhì)層可以包括氧化鋁。[0048]對鋁進(jìn)行陽極氧化生成的氧化鋁，在氧化的過程中通過自組裝作用產(chǎn)生貫通孔。即，通過對鋁進(jìn)行陽極氧化，能夠形成具有貫通孔的電介質(zhì)層。
[0049]上述電介質(zhì)層可以包括具有α相、Θ相、δ相和Υ相中的任意結(jié)晶相的氧化招。
[0050]氧化鋁根據(jù)結(jié)晶化的條件能夠形成α相、Θ相、δ相和Υ相的結(jié)晶相。S卩，作為具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，可以利用具有α相、Θ相、δ相和Υ相中任意結(jié)晶相的氧化招。
[0051]本發(fā)明的一個實施方式的電容器的制造方法通過使金屬氧化，形成具有多個貫通孔的金屬氧化物。
[0052]將上述金屬氧化物加熱，使上述金屬氧化物結(jié)晶化。
[0053]在上述多個貫通孔中形成第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極。
[0054]將與上述第一內(nèi)部電極連接的第一外部電極層和與上述第二內(nèi)部電極連接的第二外部電極層配置在上述金屬氧化物上。
[0055]根據(jù)該制造方法，能夠制造具備由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成的電介質(zhì)層的電容器。其中，在使金屬氧化物結(jié)晶化的工序中，既可以使金屬氧化物全部結(jié)晶化，也可以使金屬氧化物部分結(jié)晶化。
[0056]上述金屬氧化物為氧化鋁，在使上述金屬氧化物結(jié)晶化的工序中，也可以將上述氧化鋁加熱到800°C以上。
[0057]當(dāng)氧化鋁加熱到800°C以上時，就會產(chǎn)生結(jié)晶相。即，根據(jù)該制造方法，能夠制造具備由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鋁構(gòu)成的電介質(zhì)層的電容器。
[0058]以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
[0059][電容器的構(gòu)成]
[0060]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的電容器100的立體圖，圖2是電容器100的剖面圖。如這些圖所示，電容器100包括電介質(zhì)層101、第一外部電極層102、第二外部電極層103、第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105。
[0061]第一外部電極層102、電介質(zhì)層101和第二外部電極層103依次層疊，即電介質(zhì)層101被第一外部電極層102和第二外部電極層103夾著。如圖2所不,第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105形成于在電介質(zhì)層101中所形成的貫通孔IOla的內(nèi)部。此外，電容器100中也可以設(shè)置除了這里所示的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)，例如可以設(shè)置分別與第一外部電極層102和第二外部電極層103連接的配線等。
[0062]電介質(zhì)層101是作為電容器100的電介質(zhì)發(fā)揮功能的層。電介質(zhì)層101由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成?！熬哂薪Y(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物”包括僅由結(jié)晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金屬氧化物、和在無定形結(jié)構(gòu)中存在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物。金屬氧化物中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的有無能夠通過后述的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析確認(rèn)。
[0063]另外，構(gòu)成電介質(zhì)層101的金屬氧化物為后述的能夠形成貫通孔(多孔)的材料，特別優(yōu)選一旦被陽極氧化就通過自組裝作用而產(chǎn)生多孔的材料。作為這樣的材料，可以舉出氧化鋁(Al2O3)15另外，除此以外，電介質(zhì)層101也可以由閥金屬(Al、Ta、Nb、T1、Zr、Hf、Zn、W、Sb)的氧化物構(gòu)成。
[0064]氧化鋁的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中具有Y相、δ相、Θ相和α相。即，“具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物”更具體而言，可以是具有Y相、5相、Θ相和α相中的任意結(jié)晶相的氧化鋁。即使在電介質(zhì)層101由其他金屬氧化物構(gòu)成的情況下，電介質(zhì)層101可以由具有該金屬氧化物能夠形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成。
[0065]電介質(zhì)層101的厚度沒有特別限定，例如可以設(shè)為數(shù)μπι?數(shù)百μπι。圖3是電介質(zhì)層101的立體圖，圖4是電介質(zhì)層101的剖面圖。如這些圖所示，在電介質(zhì)層101形成有多個貫通孔101a。將電介質(zhì)層101的與層面方向平行的表面設(shè)為第一面101b，將其相反側(cè)的面設(shè)為第二面IOlc時，貫通孔IOla沿著與第一面IOlb和第二面IOlc垂直的方向(電介質(zhì)層101的厚度方向)形成，以與第一面IOlb和第二面IOlc連通的方式形成。此外，圖3等所示的貫通孔IOla的數(shù)量和大小是為了方便表示，實際的情況要更小且更多。
[0066]如圖2所示，第一外部電極層102配置在電介質(zhì)層101的第一面IOlb上。第一外部電極層102能夠采用導(dǎo)電性材料，例如、Cu、N1、Cr、Ag、Pd、Fe、Sn、Pb、Pt、Ir、Rh、Ru、AUTi等純金屬或這些金屬的合金。第一外部電極層102的厚度例如能夠設(shè)為數(shù)十nm?數(shù)μπι。另外，第一外部電極層102能夠采用以層疊多層導(dǎo)電性材料的方式配置而成的層。
[0067]如圖2所示，第二外部電極層103配置在電介質(zhì)層101的第二面IOlc上。第二外部電極層103能夠采用由與第一外部電極層102同樣的導(dǎo)電性材料構(gòu)成的層，其厚度例如能夠設(shè)為數(shù)nm?數(shù)μπι。第二外部電極層103的構(gòu)成材料可以與第一外部電極層102的構(gòu)成材料相同也可以不同。另外，第二外部電極層103能夠采用以層疊多層導(dǎo)電性材料的方式配置而成的層。
[0068]第一內(nèi)部電極104作為電容器100的一方的相對電極發(fā)揮功能。第一內(nèi)部電極104能夠采用導(dǎo)電性材料，例如、In、Sn、Pb、Cd、B1、Al、Cu、N1、Au、Ag、Pt、Pd、Co、Cr、Fe、Zn 等純金屬或這些金屬的合金。如圖2所示，第一內(nèi)部電極104形成在貫通孔IOla內(nèi)，與第一外部電極層102連接。另外，第一內(nèi)部電極104與第二外部電極層103離開地形成，與第二外部電極層103絕緣。第一內(nèi)部電極104與第二外部電極層103之間的間隙中可以填充有絕緣體(未圖示)。
[0069]第二內(nèi)部電極105作為電容器100的另一方的相對電極發(fā)揮功能。第二內(nèi)部電極105能夠形成為由與第一內(nèi)部電極104相同的導(dǎo)電性材料構(gòu)成的電極。第二內(nèi)部電極105的材料可以是與第一內(nèi)部電極104相同的材料，也可以是不同的材料。如圖2所示，第二內(nèi)部電極105形成在貫通孔IOla內(nèi)，與第二外部電極層103連接。另外，第二內(nèi)部電極105與第一外部電極層102離開地形成，與第一外部電極層102絕緣。第二內(nèi)部電極105與第一外部電極層102之間的間隙中可以填充有絕緣體(未圖示)。
[0070]此外，圖2等中所示的第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105為每隔一個地交替地繪制，這是為方便表示，實際上也可以不是交替地存在。
[0071]電容器100具有如上所述的構(gòu)成。第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105隔著電介質(zhì)層101相對,形成電容器。S卩，第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105作為電容器的相對電極(正極或負(fù)極)發(fā)揮功能。此外，第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105中的任意一方可以為正極。第一內(nèi)部電極104經(jīng)由第一外部電極層102與向外部的配線或端子等連接，第二內(nèi)部電極105經(jīng)由第二外部電極層103與向外部的配線或端子等連接。
[0072][關(guān)于金屬氧化物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)]
[0073]如上所述，電容器100的電介質(zhì)層101包含具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物。金屬氧化物是否具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，可以通過XRD (X-ray diffraction:X射線衍射)等的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析確認(rèn)。
[0074]圖5是氧化鋁的XRD測定結(jié)果。圖5所示的測定結(jié)果是將在750°C、800°C、90(rC、1000°C、1100°C、1250°C的任意溫度中保持了 4小時的氧化鋁(塊體)作為測定試樣測定得到的結(jié)果。測定試樣能夠以使測定對象的試樣的面成為同一面的方式排列在試樣臺上。另外，可以將測定試樣用研缽等粉碎，形成粉末狀后，整理測定面設(shè)置于試樣臺。測定中使用的測定裝置為X’pert MRD (PANalytical公司制)，測定條件為測定范圍(2 Θ ):10°?90。、管電壓:45kV、管電流:40mV、對陰極:Cu、使用單色器、掃描步長:0.01°。
[0075]在圖5中表示被鑒定為α相、Θ相、δ相或Υ相的峰和米勒指數(shù)。對于加熱到750°的試樣，與非加熱(RT)的試樣同樣沒有觀察到顯著的峰，可知氧化鋁具有無定形結(jié)構(gòu)。對于加熱到800°C以上的試樣，能夠確認(rèn)來自Y相的峰。并且隨著加熱溫度升高,觀察到來自S相、Θ相的峰，對于加熱到1250°C的試樣，僅觀察到來自α相的峰。
[0076]這樣，氧化鋁通過加熱到800°C以上而產(chǎn)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)，能夠通過XRD確認(rèn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的有無。另外，其他金屬氧化物也同樣通過加熱到規(guī)定溫度以上而產(chǎn)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)。金屬氧化物中結(jié)晶結(jié)構(gòu)的有無，除了 XRD以外，也可以通過EELS (Electron Energy-LossSpectroscopy:電子能量損失譜)或其他分析方法，宏觀地或局部地確認(rèn)。
[0077][電容器的效果]
[0078]具有如上所述構(gòu)成的電容器100具有如下效果。如圖2所示，第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105隔著電介質(zhì)層101相對。因此,如果在第一內(nèi)部電極104與第二內(nèi)部電極105之間施加電壓，則位于它們之間的電介質(zhì)層101的耐電壓特性就會產(chǎn)生問題。
[0079]假設(shè)電介質(zhì)層101為不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的(S卩，無定形結(jié)構(gòu)的)金屬氧化物的情況下，由于在其結(jié)構(gòu)中存在不致密的部分，所以耐電壓特性產(chǎn)生不均。但是，如上所述，在電介質(zhì)層101由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成的情況下，由于致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而不會產(chǎn)生耐電壓特性的不均。即，電容器100能夠具有高的耐電壓特性。
[0080]圖6是表不電容器的絕緣耐壓試驗的結(jié)果的表。在該試驗中，將按表中記載的各溫度加熱的金屬氧化物(氧化鋁)作為電介質(zhì)層，除此以外，具有上述構(gòu)成(參照圖2)的電容器每個制作1000個，測定產(chǎn)生絕緣破壞的施加電壓。此外，電容器能夠根據(jù)后述的制造方法制作。
[0081]使施加電壓每次上升0.5V，將10秒鐘沒有發(fā)生絕緣破壞的電容器，判斷為在該施加電壓不發(fā)生絕緣破壞。如圖6所示，在不加熱的情況(RT)或加熱溫度低的情況下，在低于IOV的施加電壓時發(fā)生電容器的絕緣破壞。相對于此，在加熱溫度高的情況下，在低于IOV的施加電壓時沒有觀察到發(fā)生絕緣破壞的電容器。
[0082]從該結(jié)果可知，通過加熱金屬氧化物而使金屬氧化物結(jié)晶化，電容器的耐電壓特性提高。另外，在金屬氧化物為氧化鋁時，加熱溫度優(yōu)選為800°C以上，更優(yōu)選為900°C以上。
[0083][電容器的制造方法]
[0084]對于本實施方式的電容器100的制造方法進(jìn)行說明。并且，下面所示的制造方法為一個例子，電容器100也可以通過與下面所示的制造方法不同的制造方法制造。圖7到圖12是表不電容器100的制造工序的不意圖。[0085]圖7 (a)表不作為電介質(zhì)層101的基礎(chǔ)的第一基材301。第一基材301是成為電介質(zhì)層101的金屬氧化物的氧化前的金屬，金屬氧化物為氧化鋁時，第一基材301為鋁。
[0086]在例如調(diào)整到15°C?20°C的草酸(0.1mol / I)溶液中將第一基材301作為陽極施加電壓時，如圖7 (b)所示，第一基材301被氧化(陽極氧化)，形成金屬氧化物302。此時，通過金屬氧化物302的自組裝作用，在金屬氧化物302中形成孔H。孔H向著氧化的進(jìn)行方向、即向著第一基材301的厚度方向生長。
[0087]此外，也可以在陽極氧化之前，預(yù)先在第一基材301形成規(guī)則的凹坑(凹部)，以該凹坑為基點使孔H生長。能夠通過該凹坑的配置控制孔H的排列。凹坑例如能夠通過對第一基材301按壓模具(模型)形成。
[0088]接著，如圖7 (C)所示，除去沒有被氧化的第一基材301。第一基材301的除去例如能夠通過濕式蝕刻進(jìn)行。以下，將金屬氧化物302的形成有孔H—側(cè)的面作為正面302a，將其相反側(cè)的面作為背面302b。
[0089]接著，如圖8 Ca)所示，將金屬氧化物302從背面302b側(cè)以規(guī)定的厚度除去。這能夠通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE:Reactive 1n Etching)進(jìn)行。此時，以孔H與背面302b連通的程度的厚度，除去金屬氧化物302。
[0090]接著，使金屬氧化物302結(jié)晶化。金屬氧化物302能夠通過在大氣中加熱而結(jié)晶化，例如可以使用電爐進(jìn)行加熱。在金屬氧化物302為氧化鋁時，如上所述，通過將加熱溫度設(shè)為800°C以上能夠使其結(jié)晶化，但當(dāng)設(shè)為900°C以上時，結(jié)晶化進(jìn)一步受到促進(jìn)，故而優(yōu)選。加熱時間例如可以設(shè)為4小時。
[0091]接著，如圖8 (b)所示，在金屬氧化物302的背面302b配置第二基材303。第二基材303例如可以通過濺射法配置。第二基材303與第一基材301同樣地能夠由形成電介質(zhì)層101的金屬氧化物的氧化前的金屬構(gòu)成，在金屬氧化物為氧化鋁時，第二基材303為鋁。
[0092]接著，將第二基材303作為陽極，在例如調(diào)整為15°C?20°C的草酸(0.1mol / I)溶液中施加電壓時，如圖8 (c)所示，第二基材303被氧化(陽極氧化)。此時，比形成孔H時增大施加電壓。通過自組裝形成的孔H的間距由施加電壓的大小確定，因此自組裝以孔H的間距擴大的方式進(jìn)行。由此，如圖8 (c)所示，一部分孔H，孔的形成繼續(xù)，與此同時，孔徑擴大。另一方面，通過孔H的間距擴大，其他孔H，孔的形成停止。以下，將孔的形成停止的孔H設(shè)為孔H1，將孔的形成繼續(xù)的(孔徑擴大的)孔H設(shè)為孔H2。
[0093]陽極氧化的條件可以適當(dāng)設(shè)定，例如，圖7 (b)所示的第I階段的陽極氧化的施加電壓為數(shù)V?數(shù)100V，處理時間能夠設(shè)定為數(shù)分?數(shù)日。圖8 (C)所示的第2階段的陽極氧化的施加電壓時，能夠?qū)㈦妷褐翟O(shè)為第I階段的數(shù)倍，處理時間能夠設(shè)定為數(shù)分?數(shù)十分鐘。
[0094]例如，通過將第I階段的施加電壓設(shè)為40V，形成孔徑為IOOnm的孔H，通過將第2階段的施加電壓設(shè)為80V，孔H2的孔徑擴大到200nm。通過將第2階段的電壓值設(shè)在上述范圍內(nèi)，能夠使孔Hl和孔H2的數(shù)量大致相等。另外，通過將第2階段的電壓施加的處理時間設(shè)在上述范圍內(nèi)，孔H2的間距變換充分結(jié)束，并且通過第2階段的電壓施加能夠使在底部形成的金屬氧化物302的厚度減小。通過第2階段的電壓施加所形成的金屬氧化物302在后續(xù)工序中被除去，因此優(yōu)選盡量薄。
[0095]接著，如圖9 Ca)所示，除去沒有被氧化的第二基材303。第二基材303的除去例如能夠通過濕式蝕刻進(jìn)行。
[0096]接著，如圖9 (b)所示，將金屬氧化物302從背面302b側(cè)以規(guī)定的厚度除去。這能夠通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE:Reactive 1n Etching)進(jìn)行。此時，以孔H2與背面302b連通，并且孔Hl不與背面302b連通的程度的厚度，除去金屬氧化物302。
[0097]接著，如圖9 (C)所示，在正面302a將包括導(dǎo)電性材料的第一導(dǎo)體層304進(jìn)行成膜。第一導(dǎo)體層304能夠通過濺射法、真空蒸鍍法等任意的方法成膜。
[0098]接著,如圖10 (a)所不,在孔H2內(nèi)埋入第一鍍導(dǎo)體305。第一鍍導(dǎo)體305由導(dǎo)電性材料形成，能夠?qū)⒌谝粚?dǎo)體層304作為種子層對金屬氧化物302實施電解電鍍而埋入。為了鍍液不侵入孔Hl中，在孔Hl內(nèi)不形成第一鍍導(dǎo)體305。
[0099]接著，如圖10 (b)所示，將金屬氧化物302從背面302b以規(guī)定的厚度再次除去。這可以通過反應(yīng)性離子蝕刻進(jìn)行。此時，以孔Hl與背面302b連通的程度的厚度除去金屬氧化物302。
[0100]接著，如圖10 (C)所示，在孔Hl內(nèi)埋入第二鍍導(dǎo)體306，在孔H2內(nèi)埋入第三鍍導(dǎo)體307。第二鍍導(dǎo)體306和第三鍍導(dǎo)體307由導(dǎo)電性材料形成，能夠?qū)⒌谝粚?dǎo)體層304作為種子層對金屬氧化物302實施電解電鍍而嵌入。此外，根據(jù)該制造工序，第二鍍導(dǎo)體306和第三鍍導(dǎo)體307為相同的材料，但也可以利用其它制造工序使它們由不同的材料形成。
[0101]在此，由于在孔H2中通過之前的工序形成有第一鍍導(dǎo)體305，所以第三鍍導(dǎo)體307的前端比第二鍍導(dǎo)體306的前端突出。下面，將第一鍍導(dǎo)體305和第三鍍導(dǎo)體307 —起作為第四鍍導(dǎo)體308。
[0102]接著，如圖11 Ca)所示，將金屬氧化物302從背面302b以規(guī)定的厚度再次除去。這可以通過CMP (chemical mechanical polishing:化學(xué)機械拋光)等進(jìn)行。此時，以第四鍍導(dǎo)體308在背面302b露出、第二鍍導(dǎo)體306不在背面302b露出的程度的厚度，除去金屬氧化物302。
[0103]接著，如圖11 (b)所示，在背面302b進(jìn)行由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的第二導(dǎo)體層309的成膜。第二導(dǎo)體層309能夠通過濺射法、真空蒸鍍法等任意的方法成膜。
[0104]接著，如圖11 (C)所示，除去第一導(dǎo)體層304。第一導(dǎo)體層304的除去能夠通過濕式蝕刻法、干式蝕刻法、尚子統(tǒng)削法、CMP法等進(jìn)行。
[0105]接著，如圖12 (a)所示，將第二導(dǎo)體層309作為種子層，對第四鍍導(dǎo)體308進(jìn)行電解蝕刻。第四鍍導(dǎo)體308與第二導(dǎo)體層309導(dǎo)通，因此通過電解蝕刻被蝕刻。另一方面，第二鍍導(dǎo)體306不與第二導(dǎo)體層309導(dǎo)通，因此不能通過電解蝕刻被蝕刻。
[0106]接著，如圖12 (b)所示，在表面302a進(jìn)行包括導(dǎo)電性材料的第三導(dǎo)體層310的成膜。第三導(dǎo)體層310能夠通過濺射法、真空蒸鍍法等任意的方法成膜。
[0107]按照如上所述內(nèi)容能夠制造電容器100。此外，金屬氧化物302對應(yīng)于電介質(zhì)層101，第三導(dǎo)體層310對應(yīng)于第一外部電極層102，第二導(dǎo)體層309對應(yīng)于第二外部電極層103。另外,第二鍍導(dǎo)體306對應(yīng)于第一內(nèi)部電極104,第四鍍導(dǎo)體308對應(yīng)于第二內(nèi)部電極105。
[0108]此外，金屬氧化物302的結(jié)晶化(加熱)工序接著將孔H開口的工序(圖8 (a))實施，但不限于此，也可以在其他工序中實施。但是，在已經(jīng)形成有上述鍍導(dǎo)體、導(dǎo)體層的情況下，需要注意不要使它們?nèi)廴?。[0109][關(guān)于貫通孔的排列]
[0110]在以上的說明中，在電介質(zhì)層101形成的貫通孔IOla (參照圖4)作為沿著電介質(zhì)層101的厚度方向形成、規(guī)則地排列的貫通孔進(jìn)行了說明。但是，貫通孔IOla也可以如下所述不是規(guī)則地排列。圖13至圖19是電容器100的示意性的剖面圖。
[0111]圖13表示貫通孔IOla規(guī)則地排列的電容器100。由于貫通孔IOla規(guī)則地排列，所以在貫通孔IOla的內(nèi)部形成的第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105也規(guī)則地排列。在該情況下，如圖13中虛線所示，容易在貫通孔IOla的延伸方向(電介質(zhì)層101的厚度方向)上開裂，電容器100在該方向上的機械強度不充分。
[0112]因此，如圖14所示，在電介質(zhì)層101的表層部中，能夠使貫通孔IOla不規(guī)則地排列。在該情況下，第一內(nèi)部電極104和第二內(nèi)部電極105也沿著貫通孔IOla不規(guī)則地排列。通過該貫通孔IOla的不規(guī)則的排列，如圖14中的虛線所示，在電介質(zhì)層101的厚度方向上易于開裂的方向、位置不同，電容器100在厚度方向上的機械強度增大。此外，圖14中，貫通孔IOla的第一外部電極層102側(cè)為不規(guī)則的排列，但也可以是第二外部電極層103側(cè)為不規(guī)則的排列。
[0113]同樣，可以如圖15所不,使貫通孔IOla在電介質(zhì)層101的正背兩側(cè)的表層部不規(guī)則地排列，也可以如圖16所示，使貫通孔IOla在電介質(zhì)層101的層中央部不規(guī)則地排列。另外，還可以如圖17至圖19所示，貫通孔IOla在厚度方向上分支成多個，或者形成為多個貫通孔IOla合一的排列。在任一種情況下，通過貫通孔IOla的不規(guī)則的排列，在電介質(zhì)層101的厚度方向上易于開裂的方向、位置不同，可以增大電容器100在該方向上的機械強度。
[0114]為了使貫通孔IOla不規(guī)則地排列，在上述陽極氧化處理中，調(diào)節(jié)陽極氧化的條件(施加電壓、溶液)即可。例如希望僅在電介質(zhì)層101的表層部形成貫通孔IOla的不規(guī)則排列的情況(圖14)下，從陽極氧化處理開始時到規(guī)定時間為止，通過在不規(guī)則排列條件下的處理形成不規(guī)則排列，剩余的區(qū)域變更為規(guī)則排列條件即可。
[0115]希望在電介質(zhì)層101的正背兩側(cè)的表層部(圖15)或者層中央部(圖16)形成貫通孔IOla的不規(guī)則排列的情況也同樣，能夠通過在陽極氧化處理中的規(guī)定的時間改變處理條件來實現(xiàn)。
[0116]本技術(shù)不僅僅限定于上述實施方式，在不脫離本技術(shù)的主旨的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更。
[0117]符號說明
[0118]100…電容器
[0119]101…電介質(zhì)層
[0120]IOla…貫通孔
[0121]102…第一外部電極層
[0122]103…第二外部電極層
[0123]104…第一內(nèi)部電極[0124]105…第二內(nèi)部電極。
【權(quán)利要求】
1.一種電容器,其特征在于,包括: 由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物構(gòu)成的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層包括:第一面；與所述第一面相反側(cè)的第二面；和將所述第一面與所述第二面連通的多個貫通孔； 配置于所述第一面的第一外部電極層； 配置于所述第二面的第二外部電極層； 形成于所述多個貫通孔中且與所述第一外部電極層連接的第一內(nèi)部電極；和 形成于所述多個貫通孔中且與所述第二外部電極層連接的第二內(nèi)部電極。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于: 所述電介質(zhì)層包括通過陽極氧化作用產(chǎn)生貫通孔的材料。
3.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于: 所述電介質(zhì)層包括氧化鋁。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于: 所述電介質(zhì)層包括具有α相、Θ相、δ相和Υ相中的任意結(jié)晶相的氧化鋁。
5.一種電容器的制造方法，其特征在于: 通過使金屬氧化形成包括多個貫通孔的金屬氧化物， 加熱所述金屬氧化物，使所述金屬氧化物結(jié)晶化， 在所述多個貫通孔中形成第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極， 將與所述第一內(nèi)部電極連接的第一外部電極層和與所述第二內(nèi)部電極連接的第二外部電極層配置在所述金屬氧化物上。
6.如權(quán)利要求5所述的電容器的制造方法，其特征在于: 所述金屬氧化物為氧化鋁， 在使所述金屬氧化物結(jié)晶化的工序中，將所述氧化鋁加熱到800°C以上。
【文檔編號】H01G4/30GK103985541SQ201410045488
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】武宜成, 增田秀俊 申請人:太陽誘電株式會社