(57)【要約】【課題】  高速デバイスの半導体チップの近傍にコンデンサを実装された電子部品において、小型化と経済性に優れる構造を提供する。【解決手段】  Ａ．１０〜１００μｍの金属層、Ｂ．０．０５〜２μｍの金属酸化物層、Ｃ．１０〜１００μｍの金属層からなり、電気的にコンデンサ機能を有する素子とそのコンデンサ素子よりも面積が大なる半導体チップを備えた電子部品であり、コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続されることにより、デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの機能を有することを特徴とする薄膜複合材料を用いた電子部品。【選択図】    図２2006253188.tif 000005
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．１０〜１００μｍの金属層、Ｂ．０．０５〜２μｍの金属酸化物層、Ｃ．１０〜１００μｍの金属層からなり、電気的にコンデンサ機能を有する素子とそのコンデンサ素子よりも面積が大なる半導体チップを備えた電子部品であり、コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続されることにより、デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの機能を有することを特徴とする薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項２】
ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とがはんだによって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項３】
ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項４】
ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項５】
ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ｃの投射図が電極Ａの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項６】
ＡとＣ１およびＣ２とを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ｃ１およびＣ２の投射図が電極Ａの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電気的には電極Ａと電極Ｃ１からなるコンデンサと電極Ａと電極Ｃ２からなるコンデンサが直列接続された機能を有し、電極Ｃ１および電極Ｃ２と半導体チップ上の２個の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項７】
コンデンサ素子が１ｎF／ｍｍ２以上の容量密度を有することを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項８】
コンデンサ素子の金属層Ａおよび／または金属層Ｃにおいて、金属酸化物層Ｂに接する面にＣｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、およびこれらの合金からなる群から選択される１種類以上の金属を含む金属薄膜層を有し、他の金属層がＣｕまたはその合金であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項９】
コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項１０】
コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項１１】
コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第一の複合金属酸化物薄膜層を有し、その反対面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第二の複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項１２】
コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む結晶性微粒子を含み、かつその平均粒径が１０〜２００ｎｍからなることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【請求項１３】
コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続される経路が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜複合材料を用いたコンデンサを備えた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品のノイズ対策として、デカップリングコンデンサやバイパスコンデンサが用いられている。従来は半導体パッケージの外にコンデンサチップ部品を実装していたが、半導体動作の高速化が進んだため、ノイズ低減効果が劣ってきている。そのために、高速デバイスの半導体チップの近傍にコンデンサを実装する必要性が出てきた。
チップ近傍にコンデンサを実装する技術として、パッケージ基板と半導体チップの間に、コンデンサ機能を内蔵したチップキャリアや中継基板と呼ばれる中間基板を挿入した構造が公知となっている（例えば、特許文献１、特許文献２）。特許文献１ではセラミック基板、特許文献２ではポリイミド樹脂やBCB樹脂を用いた基板が開示されている。これらの電子部品では、半導体チップに直に接する部分にコンデンサを配置出来るために、高いノイズ低減効果を発現出来る。しかし、基板の設計・製造が増えるため、経済性に劣る。
パッケージ基板上に半導体チップと併せてコンデンサチップ部品を搭載した構造も公知となっている（例えば、特許文献３、特許文献４）。特許文献３では一般的なチップ部品、特許文献４ではバイパスコンデンサのチップ部品の実装が開示されている。これらの構造でも半導体パッケージ内にコンデンサが配置出来るために、ノイズ低減効果を有する。しかし、半導体チップと併せてパッケージ基板に実装するために、基板面積が増加して小型化がしにくいという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４８５９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２６２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１７７０１５号公報
【特許文献４】特開２００１−１６８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高速デバイスの半導体チップの近傍にコンデンサを実装された電子部品において、小型化と経済性に優れる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの機能を発現するコンデンサ素子の実装構造において、コンデンサ素子がＡ．１０〜１００μｍの金属層、Ｂ．０．０５〜２μｍの金属酸化物層、Ｃ．１０〜１００μｍの金属層からなり、かつそのコンデンサ素子よりも面積が大なる半導体チップ上に形成された電極と経済的に優れた手段により電気的に接続されることで課題を解決した。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の発明に関する。
<１>  Ａ．１０〜１００μｍの金属層、Ｂ．０．０５〜２μｍの金属酸化物層、Ｃ．１０〜１００μｍの金属層からなり、電気的にコンデンサ機能を有する素子とそのコンデンサ素子よりも面積が大なる半導体チップを備えた電子部品であり、コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続されることにより、デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの機能を有することを特徴とする薄膜複合材料を用いた電子部品。
<２>  ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とがはんだによって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする前記<１>の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<３>  ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする前記<１>に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<４>  ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする前記<１>に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<５>  ＡとＣとを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ｃの投射図が電極Ａの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電極Ｃと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする前記<１>に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<６>  ＡとＣ１およびＣ２とを電極としてＢを誘電体とするコンデンサ素子であり、電極Ｃ１およびＣ２の投射図が電極Ａの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電気的には電極Ａと電極Ｃ１からなるコンデンサと電極Ａと電極Ｃ２からなるコンデンサが直列接続された機能を有し、電極Ｃ１および電極Ｃ２と半導体チップ上の２個の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続されたことを特徴とする前記<１>に記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<７>  コンデンサ素子が１ｎF／ｍｍ２以上の容量密度を有することを特徴とする前記<１>〜<６>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<８>  コンデンサ素子の金属層Ａおよび／または金属層Ｃにおいて、金属酸化物層Ｂに接する面にＣｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、およびこれらの合金からなる群から選択される１種類以上の金属を含む金属薄膜層を有し、他の金属層がＣｕまたはその合金であることを特徴とする前記<１>〜<７>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<９>  コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする前記<１>〜<８>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<１０>  コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする前記<１>〜<８>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<１１>  コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第一の複合金属酸化物薄膜層を有し、その反対面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第二の複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする前記<１>〜<８>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<１２>  コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む結晶性微粒子を含み、かつその平均粒径が１０〜２００ｎｍからなることを特徴とする前記<１>〜<８>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
<１３>  コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続される経路が１００μｍ以下であることを特徴とする前記<１>〜<１２>のうちいずれかに記載の薄膜複合材料を用いた電子部品。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、小型化と経済性に優れた高速デバイス実装が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の電子部品構造は、Ａ．電極Aとなる１０〜１００μｍの金属層、Ｂ．誘電体Bとなる０．０５〜２μｍの金属酸化物層、Ｃ．電極Cとなる１０〜１００μｍの金属層からなり、電気的にコンデンサ機能を有する素子とそのコンデンサ素子よりも面積が大なる半導体チップを備えており、そのコンデンサ素子がデカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサの機能を発現する。図1（ａ）がコンデンサ素子の電極A面からの投射図、図１（ｂ）がコンデンサ素子の断面図である。電極Ａの投射図が電極Ｃの投射図に内在する形状を有する。
【０００９】
金属層は、電気的に損失の小さな元素を主成分としておれば良く、その元素としては金、銀、銅、白金、アルミニウムなどを用いることができる。また、複数層で構成されても良く、その場合には既述の金属層を主となる層となっておれば、従となる層としてはニッケル、クロム、チタン、鉄、タングステンなどの電気的損失が大きな金属を用いることができる。金属層の厚みは、部品の強度を保つために１０μｍ以上が必要となり、薄型化を図るためには１００μｍ以下が好ましい。さらに経済的に作製するための厚みは、好ましくは１５〜７０μｍである。
【００１０】
金属酸化物層は、コンデンサ機能を発現するものであれば良く、比誘電率が１０〜２０００であることが好ましい。例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマス、二酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸マグネシウム酸鉛-チタン酸鉛のいずれか、あるいはこれらのいずれか２種以上を含む固溶体、あるいはこれらのいずれか２種以上を含む積層体からなる膜などを用いることができる。金属酸化物層の厚みは、絶縁性を保つためには０．０５μｍ以上が必要となり、十分なコンデンサ特性を発現させるためには２μｍ以下が好ましい。さらに経済的に作製するための厚みは、好ましくは０．２〜１μｍである。金属酸化物薄膜層の形成方法には、例えばゾル−ゲル法、スパッタ法、化学的気相堆積法（ＣＶＤ）が好適に用いられる。複合金属酸化物を所望の組成に調整しやすい点でゾル−ゲル法がより好ましい。複合金属酸化物薄膜層の形成時における銅箔の酸化を抑制するために、形成温度は４００℃以下が好ましく、３５０℃以下がより好ましい。特に上記金属薄膜層に接する複合金属酸化物薄膜層を形成する際には、４００℃以下で熱処理することが好ましい。
【００１１】
コンデンサ素子の大きさは、半導体チップよりも小さいことが好ましい。そのことにより、複数のコンデンサを半導体チップに実装することができる。また、コンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続されることが必要である。このことにより、電子部品の小型化が可能となる。また、コンデンサ素子のもう一つの電極は半導体チップ上の別の電極と接続されても良く、あるいはパッケージ基板上の電極と接続されても良い。
【００１２】
本発明は、図２に示すようにコンデンサ素子の電極Ｃと半導体チップ上の電極とがはんだによって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする電子部品である。図２（a）と図2（b）は、コンデンサ素子と半導体チップを接続した電子部品の断面図である。図２（a）は電極Ａと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものであり、図２（ｂ）は電極Ａと半導体チップを搭載した基材の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものである。はんだとしては、一般的なＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ（Ｓｎ６３％−Ｐｂ３７％）の他に、鉛分を含まないＳｎ−Ａｇ系はんだ（例えばＭ３０、千住金属工業株式会社、商品名）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ（例えばＭ３１、千住金属工業株式会社、商品名）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ（例えばＭ４１、千住金属工業株式会社、商品名）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系はんだ（例えばＭ５１、千住金属工業株式会社、商品名）、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ（例えばＬ１１、千住金属工業株式会社、商品名）などを用いることができる。
【００１３】
本発明は、図３に示すようにコンデンサ素子の電極Ｃと半導体チップ上の電極とが導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする電子部品である。図３（ａ）と図３（ｂ）は、コンデンサ素子と半導体チップを接続した電子部品の断面図である。図３（ａ）は電極Ａと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものであり、図３（ｂ）は電極Ａと半導体チップを搭載した基材の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものである。導電性接着剤とは、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤中に銅粉や銀粉などの金属粉を分散させたものである。硬化収縮により金属粉が接触し、導通を発現するものである。導電性接着剤としては、ＤＤペーストＳＡＰ５１０（タツタ システム・エレクトロニクス株式会社、商品名）などを用いることができる。
【００１４】
本発明は、図４に示すようにコンデンサ素子の電極Ｃと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Ａと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする電子部品である。図４（ａ）と図４（ｂ）は、コンデンサ素子と半導体チップを接続した電子部品の断面図である。図４（ａ）は電極Ａと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものであり、図４（ｂ）は電極Ａと半導体チップを搭載した基材の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものである。異方導電性接着剤とは、接着剤となる樹脂に金属粉を少量添加した接続材料であり、水平面には絶縁性が保たれ、垂直方向のみに導通を取ることができるものである。異方導電性接着剤としては、ペースト状の接着剤やフィルム上の接着剤を用いることが出来る。ペースト状の接着剤としては、ＴｈｒｅｅＢｏｎｄ２２０６（株式会社スリーボンド、商品名）などを用いることができる。また、フィルム状の接着剤としては、ＡＣ−８１３０（日立化成工業株式会社、商品名）などを用いることができる。
【００１５】
本発明は、図５に示すようにコンデンサ素子の電極Aと半導体チップ上の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続され、電極Cと半導体チップ上の他の電極または半導体チップを搭載した基材の電極とがワイヤボンディングによって電気的に接続されたことを特徴とする電子部品である。図５（ａ）と図５（ｂ）は、コンデンサ素子と半導体チップを接続した電子部品の断面図である。図５（ａ）は電極Ａと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものであり、図５（ｂ）は電極Ａと半導体チップを搭載した基材の電極とをワイヤボンディングによって接続されたものである。異方導電性接着剤を用いているため、加圧時に圧力の掛かる半導体チップ上の電極とコンデンサ電極Cの間のみが導通される。
【００１６】
本発明は、図６（a）および図６（ｂ）に示すようなＡ１およびA２とＣとを電極としてＢを誘電体とし、電極A１およびA２の投射図が電極Cの投射図に内在する形状を有する構造を有し、電気的には電極Ａ１と電極Ｃからなるコンデンサと電極Ａ２と電極Ｃからなるコンデンサが直列接続された機能を有るるコンデンサ素子を用いて、電極A１および電極A２と半導体チップ上の２個の電極とが異方導電性接着剤によって電気的に接続されたことを特徴とする電子部品である。図６（ｃ）は電極Ａ１と電極Ａ２とが異方導電性接着剤により半導体チップ上の電極に接続されたものである。異方導電性接着剤を用いているため、加圧時に圧力の掛かる半導体チップ上の電極とコンデンサ電極A１，A2の間のみが導通される。異方導電性接着剤のみで実装できるために経済性に優れている。
【００１７】
本発明は、コンデンサ素子が１ｎF／ｍｍ２以上の容量密度を有することを特徴とする電子部品である。これまで述べてきたような材料を用いる際に、同じコンデンサの容量を得るための面積が小さい方が高密度実装に適することは明白である。高速デバイス実装に際して、効果的なデカップリングコンデンサやバイパスコンデンサを得るためには、１ｎF以上の容量が必要である。
また、実装面積の制約から１ｍｍ２以下であることが好ましく、１ｎF／ｍｍ２以上の容量密度を有するコンデンサ素子は特性，実装性に優れている。また、より好ましくは１〜１０ｎF／ｍｍ２である。容量密度が大きい場合に実装面積の削減が可能であるが、電極形成における寸法ばらつきから容量のばらつきが大きくなるためである。
【００１８】
本発明は、図７示すようなコンデンサ素子を実装したことを特徴とする電子部品である。すなわち、コンデンサ素子の金属層Ａおよび／または金属層Ｃにおいて、金属酸化物層Ｂに接する面にＣｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、およびこれらの合金からなる群から選択される１種類以上の金属を含む金属薄膜層を有し、他の金属層がＣｕまたはその合金であることを特徴とする。金属薄膜層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、およびこれらの合金からなる群から選択される１種以上の金属を含み、コストの点からＣｒおよび／またはＮｉがより好ましく、環境汚染性の観点からＮｉがさらに好ましい。ＣｒとＮｉはそれら自身が安定な酸化皮膜を形成するために、また、ＡｕとＡｇはそれら自身が酸化されにくいために、複合金属酸化物薄膜層の形成時における銅箔の酸化を抑制し、キャパシタの絶縁性の確保に寄与する。これ以外の金属、例えばＳｉＯ２基板において酸化の抑制に多く使われているＰｔ、Ｔｉ、Ｐｄは、本発明のように銅箔上に形成した場合、複合金属酸化物薄膜層に割れが生じやすく、信頼性の高いキャパシタを得ることが難しい。合金としては、Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｕまたはＡｇから選ばれる少なくともひとつまたは複数の成分を合金中に８０重量％以上含むものが好ましい。このような合金には、例えばＮｉ−Ｐ合金、Ｎｉ−Ｂ合金、Ｎｉ−Ｐ−Ｂ合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、Ａｇ−Ｎｄ合金がある。Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｕまたはＡｇから選ばれる少なくともひとつまたは複数の成分の含有率が８０重量％未満の場合は、キャパシタの絶縁性を確保する効果が低くなるおそれがある。コストの点と形成の容易さの点からＮｉ−Ｐ合金がより好ましい。金属薄膜層の厚さは、５０ｎｍ〜１μｍの範囲が好ましく、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲がより好ましい。厚さが５０ｎｍ未満では、絶縁性が低下し好ましくない。なお、厚さを１μｍを超えてさらに厚くすることは、コストの面で一般に不利である。金属薄膜層の厚さは薄膜層を集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ）で掘削し、得られた断面を走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察して測長することで計測できる。銅箔上への金属薄膜層の形成方法には、特に限定されないが、例えば、めっき法、蒸着法、スパッタ法などを好適に用いることができる。
【００１９】
本発明は、図８示すようなコンデンサ素子を実装したことを特徴とする電子部品である。すなわち、コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする。複合金属酸化物薄膜層によりコンデンサの絶縁性を上げることができる。構成元素としてＢａおよび／またはＳｒと、Ｔｉとを含む複合金属酸化物は、セラミックスの中でも特に高誘電率（例えばＢａＴｉＯ３で１５００程度、ＳｒＴｉＯ３で２００程度）であり、コンデンサの材料として好適に用いることができる。もちろんその他の元素や金属酸化物を添加した複合金属酸化物、例えばＢａＴｉＯ３にＬａを添加してさらに高誘電率化を図った複合金属酸化物や、ＢａＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を添加して特性を調整した複合金属酸化物も好適に用いることができる。アモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層の厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましく、２０〜１５０ｎｍの範囲であることがより好ましい。これにより絶縁性が確保できる。絶縁性を高めるには、複合金属酸化物のアモルファス領域が必要であるが、アモルファス領域は結晶領域よりも比誘電率が低く、また、デバイスの誘電特性は複合金属酸化物薄膜層の膜厚に反比例するため必要以上に膜が厚くなるのはデバイス特性の低下を招き好ましくない。したがって、上限は２００ｎｍを超えないことが望ましい。また、１０ｎｍ未満ではピンホールが発生して絶縁性が得られない。
【００２０】
本発明は、図９に示すようなコンデンサ素子を実装したことを特徴とする電子部品である。すなわち、コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする。このような複合金属酸化物薄膜層は金属との密着性に優れている。構成元素としてＴｉを含むアモルファス金属酸化物薄膜層としては、例えば、ＴｉＯやＴｉＯ２などを好適に用いることができる。これらは極性基を多分に有することにより、シランカップリング剤をより均一に付着させる事ができるなど、電極となる金属層を形成する際に密着性確保に優位となる。また、Ｔｉを含むアモルファス金属酸化物薄膜層は結晶領域を含んでも構わない。結晶領域を優位にすれば薬液による侵食をより低減することができ、アモルファス領域を優位にすれば金属膜との密着性をより向上することができる。また、構成元素としてＴｉを含むアモルファス金属酸化物薄膜層の厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましく、２０〜１５０ｎｍの範囲であることがより好ましい。これによりシランカップリング剤などの付着性向上と電極形成時の薬液侵食の防止が可能である。ただし、必要以上に膜が厚くなるのはデバイス特性の低下を招き好ましくない。したがって、上限は２００ｎｍを超えないことが望ましい。また、１０ｎｍ未満ではピンホールが発生して均一な表面が得られず、品質がばらつく。
【００２１】
本発明は、図１０に示すようなコンデンサ素子を実装したことを特徴とする電子部品である。すなわち、コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、金属層Ａまたは金属層Ｃに接する面に構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第一の複合金属酸化物薄膜層を有し、その反対面に構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第二の複合金属酸化物薄膜層を有することを特徴とする。構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物、および構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物に関しては、既述のものを用いることができる。
【００２２】
本発明は、図１１に示すようなコンデンサ素子を実装したことを特徴とする電子部品である。すなわち、コンデンサ素子の金属酸化物層Ｂにおいて、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む結晶性微粒子を含み、かつその平均粒径が１０〜２００ｎｍからなることを特徴とする。図１０に示すように金属酸化物層Ｂは、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物の層や構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物の層を含む複数層となっていても良い。構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む結晶性微粒子はアモルファス複合金属酸化膜よりも高誘電率を示すために、コンデンサの性能を上げることに効果に用いることができる。結晶性微粒子の製造方法としては、仮焼粉砕法に代表される固相法、ゾル―ゲル法や蓚酸塩法に代表される液相法、炎中噴霧法に代表される気相法のいずれも好適に用いられる。微粒子の２次凝集を生じにくいという観点から、液相法がより好ましいが、あらかじめ２次凝集を例えば剪断型ミルやジェットミル、ビーズミル、超音波ホモジナイザーなどで破壊しておくことで、固相法や気相法で製造した微粒子もまた好ましく用いることができる。金属酸化物の結晶性微粒子の平均粒径は１０〜２００ｎｍの範囲が好ましく、１０〜１００ｎｍの範囲がより好ましい。平均粒径が１０μｍ未満の場合には、表面積増大による分散性の低下が生じる恐れがある。また平均粒径が２００ｎｍより大きい場合は、均一な厚さの薄膜が得られなかったり、欠陥が生じなる恐れがある。
【００２３】
本発明は、さらにコンデンサ素子の少なくとも一つの電極と半導体チップ上に形成された電極とが電気的に接続される経路が１００μｍ以下であることを特徴とする電子部品である。電気的に接続される経路は、高周波領域ではインダクタンスとして作用する。この寄生インダクタンスはコンデンサの容量と共振を起こす。その共振周波数は、寄生インダクタンスと容量の積の平方根の逆数を２Πで除したものである。デバイスを動作させるためには、この共振周波数が使用周波数よりも高いことが必要である。この共振周波数を高周波サイドへシフトさせるためには、寄生インダクタンスの低減と容量の低減が有効である。しかしながら、コンデンサ素子にデカップリングコンデンサやバイパスコンデンサの機能をもたせるためには、既に述べてきたように１ｎF以上の容量が必要であり容量の低減は解とはならない。したがって、寄生インダクタンスの低減が必要となる。実装構造においては、配線と呼ばれる電気的に接続される経路の短縮が必要となる。コンデンサ素子の電極と半導体チップ上に形成された電極との経路が１００μｍ以下であればその寄生インダクタンスは１０ｐH以下となり、１ｎFのコンデンサ素子を実装した場合の共振周波数は１．６ＧＨｚ以上となる。したがって、高速デバイスの実装に最適となる。
【実施例】
【００２４】
次に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
以下のようなバイパスコンデンサを用いた。（１）電極Ａと電極Ｃとを形成する金属層が、Ｃｕからなる２０μｍの層とＮｉからなる０．８μｍの層からなり、金属酸化物層Ｂに対してＮｉ層を接した電極構造を有する。（２）誘電体Ｂが、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物に、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む平均粒径３０ｎｍの結晶性微粒子を分散した構造を有し、その厚みは３００ｎｍである。（３）電極Aの形状は２ｍｍ×２ｍｍの正方形であり、電極Cの形状は２．２ｍｍ×２．２ｍｍである。（４）容量は４ｎFである。
このコンデンサの電極Cと５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ上の０．２ｍｍ×０．２ｍｍの電極とを共晶はんだで接続し、電極Aと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングで接合した。
【００２６】
（実施例２）
実施例１に用いたコンデンサの電極Cと５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ上の０．２ｍｍ×０．２ｍｍの電極とをＡｇコートＣｕ粒子を用いた導電性接着剤（タツタ システム・エレクトロニクス株式会社製ＤＤペーストＳＡＰ５１０）で接続し、電極Aと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングで接合した。
【００２７】
（実施例３）
実施例１に用いたコンデンサの電極Cと５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ上の０．２ｍｍ×０．２ｍｍの電極とを異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製フィルムＡＣ−８１３０）で接続し、電極Aと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングで接合した。
【００２８】
（実施例４）
実施例１に用いたコンデンサの電極Ａと５ｍｍ×５ｍｍの半導体チップ上の０．２ｍｍ×０．２ｍｍの電極とを異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製ＡＣ−８１３０）で接続し、電極Ｃと半導体チップ上の他の電極とをワイヤボンディングで接合した。
【００２９】
（実施例５）
以下のようなバイパスコンデンサを用いた。（１）電極Ａ１と電極Ａ２および電極Ｃとを形成する金属層が、Ｃｕからなる２０μｍの層とＮｉからなる０．８μｍの層からなり、金属酸化物層Ｂに対してＮｉ層を接した電極構造を有する。（２）誘電体Ｂが、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物に、構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む平均粒径３０ｎｍの結晶性微粒子を分散した構造を有し、その厚みは３００ｎｍである。（３）電極A１と電極Ａ２の形状は２ｍｍ×２ｍｍの正方形であり、電極Cの形状は２．２ｍｍ×４．３ｍｍである。（４）電極A１〜電極Ａ２間の容量は２ｎFである。
このコンデンサの電極Ａ１およびＡ２と、半導体チップ上の２箇所の電極（サイズは０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）とを異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製ＡＣ−８１３０）で接続した。
【００３０】
（比較例１）
３．３ｎＦの容量を有する０４０２サイズのセラミック積層コンデンサ部品（株式会社村田製作所製ＧＲＭ０２）の電極と半導体チップ上の２箇所の電極（サイズは０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）とを異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製ＡＣ−８１３０）で接続した。
【００３１】
（比較例２）
以下のようなコンデンサを用いた。（１）電極Ａ１と電極Ａ２および電極Ｃとを形成する金属層が、Ｃｕからなる２０μｍの層からなる。（２）電極Ａ１と電極Ａ２の金属層と電極Ｃの金属層との間に誘電体として高誘電率樹脂（日立化成工業株式会社製ＨＤ−４５）を有し、その厚みは２０μｍのである。（３）電極A１と電極Ａ２の形状は２ｍｍ×２ｍｍの正方形であり、電極Cの形状は２．２ｍｍ×４．３ｍｍである。（４）電極A１〜電極Ａ２間の容量は４０ｐFである。
このコンデンサの電極Ａ１およびＡ２と、半導体チップ上の２箇所の電極（サイズは０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）とを異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製ＡＣ−８１３０）で接続した。
【００３２】
（コンデンサ部品実装の高さ）
実施例１〜５、比較例１およびで作製した評価デバイスにおいて、半導体チップ表面からコンデンサ部品または接続されたボンディングワイヤの最高点をレーザ顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＦ７５００）を用いて測定した。結果を表１に示す。本発明の実施例１〜５ではいずれも高さが０．５０ｍｍを超えず、薄型化に有効であることが分かる。比較例１では積層コンデンサ部品を用いたために高さが０．７０ｍｍと大きな値を示した。このように本発明によれば、電子部品の高さを低減して小型化を図ることができる。
【００３３】
【表１】
2006253188.tif 000003
【００３４】
（電源ノイズ評価）
実施例１〜５、比較例１およびで作製した評価デバイスに入力、出力、電源、接地などの必要な配線接続を行い２００MHｚで動作させた場合に発生する電源の変動幅をスペクトラムアナライザ（株式会社アドバンテスト製ＴＲ４１７２）を用いて評価した。電源電圧は３Ｖとした。結果を表２に示す。本発明の実施例１〜５ではいずれも電源ノイズ電圧が０．０３Ｖ未満であり、キャパシタがノイズ低減に有効であることが分かる。比較例２では高誘電率樹脂を用いて容量が低かったために電源ノイズ電圧が１．００Ｖと高い値を示した。このように本発明によれば、高速デバイスの動作に必要なノイズ低減を図ることができる。
【００３５】
【表２】
2006253188.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子部品の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の電子部品の一実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の電子部品の一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品の一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図および本発明の電子部品の一実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図８】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図９】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明に用いるコンデンサ素子の一例を示す断面図である
【符号の説明】
【００３７】
１．１ａ．１ｂ．電極Ａ
２．誘電体Ｂ
３．電極Ｃ
４．半導体チップ電極
５．半導体チップ
６．はんだ
７．ボンディングワイヤ
８．基板電極
９．基板
１０．ダイボンディング材
１１．導電性接着剤
１２．異方導電性接着剤
１３．金属薄膜層
１４．構成元素としてＢａおよび／またはＳｒとＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物
１５．構成元素としてＴｉとを含むアモルファス複合金属酸化物
１６．結晶性微粒子を分散したアモルファス複合金属酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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