(57)【要約】【課題】メッキ液に浮かず、内部電極を適切にメッキすることが可能なポーラスコンデンサを提供する。【解決手段】本発明に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、ライニング膜と、第１の内部電極と、第２の内部電極とを具備する。上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面の反対側の第２の面と、上記第１の面と上記第２の面に連通する複数の貫通孔とを備え、第１の誘電性材料からなる。上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配設される。上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配設される。上記ライニング膜は、上記第１の誘電性材料よりも比重の高い第２の誘電性材料からなり、上記複数の貫通孔の内周面上に配設される。上記第１の内部電極は、上記複数の貫通孔の一部に形成され、上記第１の外部電極層に接続される。上記第２の内部電極は、上記複数の貫通孔の他の一部に形成され、上記第２の外部電極層に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面の反対側の第２の面と、前記第１の面と前記第２の面に連通する複数の貫通孔とを備え、第１の誘電性材料からなる誘電体層と、
前記第１の面に配設された第１の外部電極層と、
前記第２の面に配設された第２の外部電極層と、
前記第１の誘電性材料よりも比重の高い第２の誘電性材料からなり、前記複数の貫通孔の内周面上に配設されたライニング膜と、
前記複数の貫通孔の一部に形成され、前記第１の外部電極層に接続された第１の内部電極と、
前記複数の貫通孔の他の一部に形成され、前記第２の外部電極層に接続された第２の内部電極と
を具備するコンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサであって、
前記第２の誘電性材料は、前記第１の誘電性材料よりも誘電率が高い
コンデンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンデンサであって、
前記第２の誘電性材料は、誘電率と絶縁破壊電界強度との積の値が前記第１の誘電性材料よりも大きい
コンデンサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のコンデンサであって、
前記ライニング膜は、原子層成長法によって形成されている
コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポーラスコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新しいタイプのコンデンサとしてポーラスコンデンサが開発されている。ポーラスコンデンサは、アルミニウム等の金属表面に形成される金属酸化物がポーラス（細孔の貫通孔）構造を形成する性質を利用してポーラス内に内部電極を形成し、金属酸化物を誘電体としてコンデンサとしたものである。
【０００３】
誘電体の表面及び裏面にはそれぞれ外部導電体が積層され、ポーラス内に形成される内部電極は表面の外部導電体と裏面の外部導電体のいずれか一方に接続される。内部電極と接続されない側の外部導電体との間は、空隙又は絶縁性材料によって絶縁される。これにより内部電極は、誘電体を介して対向する対向電極（正極又は負極）として機能する。
【０００４】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、このような構造を有するポーラスコンデンサが開示されている。いずれの特許文献においても、電解メッキ等によってポーラス内に内部電極が形成され、内部電極の一端は一方の導電体に接続され、他端は他方の導電体と絶縁されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４４９３６８６号公報
【特許文献２】特開２００９−７６８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アルミニウムの酸化物であるＡｌ２Ｏ３は、ポーラス構造を容易に形成することができる反面、比重が比較的低い。したがって、内部電極を形成するためのメッキ液に浸漬した際、当該メッキ液に浮いてしまい、内部電極を適切にメッキすることが難しかった。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、メッキ液に浮かず、内部電極を適切にメッキすることが可能なポーラスコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、ライニング膜と、第１の内部電極と、第２の内部電極とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面の反対側の第２の面と、上記第１の面と上記第２の面に連通する複数の貫通孔とを備え、第１の誘電性材料からなる。
上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配設される。
上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配設される。
上記ライニング膜は、上記第１の誘電性材料よりも比重の高い第２の誘電性材料からなり、上記複数の貫通孔の内周面上に配設される。
上記第１の内部電極は、上記複数の貫通孔の一部に形成され、上記第１の外部電極層に接続される。
上記第２の内部電極は、上記複数の貫通孔の他の一部に形成され、上記第２の外部電極層に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンデンサの斜視図である。
【図２】同コンデンサの断面図である。
【図３】同コンデンサが備える誘電体層の斜視図である。
【図４】同コンデンサが備える誘電体層の断面図である。
【図５】同コンデンサが備えるライニング膜、第１内部電極及び第２内部電極を示す図２の拡大図である。
【図６】同コンデンサの備える誘電体層の層面方向と垂直な方向から見た同コンデンサの拡大断面図である。
【図７】同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。
【図８】同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。
【図９】同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。
【図１０】同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。
【図１１】同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。
【図１２】上記製造プロセスの電解メッキ工程を説明するための模試的な図である。
【図１３】各誘電性材料の誘電率と絶縁破壊電界強度との関係を示す表であり、横軸が誘電率、縦軸が絶縁破壊電界強度を示す。（出典：P. Jain, E. J. Rymaszewski, "Embedded thin film capacitors-theoretical limits", IEEE Transactions on Advanced Packaging, 2002年8月、第25巻, pp.454）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、ライニング膜と、第１の内部電極と、第２の内部電極とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面の反対側の第２の面と、上記第１の面と上記第２の面に連通する複数の貫通孔とを備え、第１の誘電性材料からなる。
上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配設される。
上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配設される。
上記ライニング膜は、上記第１の誘電性材料よりも比重の高い第２の誘電性材料からなり、上記複数の貫通孔の内周面上に配設される。
上記第１の内部電極は、上記複数の貫通孔の一部に形成され、上記第１の外部電極層に接続される。
上記第２の内部電極は、上記複数の貫通孔の他の一部に形成され、上記第２の外部電極層に接続される。
【００１１】
この構成によれば、貫通孔内に、第１の誘電性材料よりも比重の高い第２の誘電性材料からなるライニング膜が配設される。これにより、第１の内部電極及び第２の内部電極を電解メッキにより形成する際に、メッキ液に浮かなくなり、メッキ不良を防止することができる。したがって、ポーラスコンデンサをより安定的に製造することが可能となる。
【００１２】
上記第２の誘電性材料は、上記第１の誘電性材料よりも誘電率が高くてもよい。
【００１３】
この構成によれば、第１の内部電極及び第２の内部電極の間に挟まれた、第１の誘電性材料からなる誘電体層及び第２の誘電性材料からなるライニング膜の２種類の誘電体により、単位容量が発生する。これらが第１の外部電極及び第２の外部電極を介して並列接続されることで、コンデンサの素子容量が既定される。即ち、上記第２の誘電性材料を用いることで、単位容量を高め、コンデンサの素子容量を高めることが可能となる。
【００１４】
上記第２の誘電性材料は、誘電率と絶縁破壊電界強度との積の値が上記第１の誘電性材料よりも大きくてもよい。
【００１５】
この構成によれば、第１の内部電極及び第２の内部電極間に挟まれた誘電体層及びライニング膜の厚みを小さくした場合であっても、絶縁耐圧を維持することが可能となる。したがって、コンデンサの素子サイズが小型化した場合であっても、不具合を防止しつつ、素子容量を大きくすることが可能となる。
【００１６】
上記ライニング膜は、原子層成長法によって形成されていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、貫通孔の内周面に凹凸があっても、薄く、かつ均質なライニング膜を形成することができる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
［コンデンサの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るコンデンサ１００の斜視図であり、図２はコンデンサ１００の断面図である。これらの図に示すように、コンデンサ１００は、誘電体層１０１、第１外部電極層１０２、第２外部電極層１０３、ライニング膜１０４、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６を有する。
【００２０】
第１外部電極層１０２、誘電体層１０１及び第２外部電極層１０３はこの順で積層され、即ち誘電体層１０１は、第１外部電極層１０２及び第２外部電極層１０３によって挟まれている。第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６は、図２に示すように誘電体層１０１に形成された貫通孔１０１ａの内部に形成されている。なお、コンデンサ１００には、ここに示す以外の構成、例えば、第１外部電極層１０２及び第２外部電極層１０３にそれぞれ接続された配線等が設けられていてもよい。
【００２１】
誘電体層１０１は、コンデンサ１００の誘電体として機能する層であり、第１誘電性材料からなる。第１誘電性材料としては、後述する貫通孔（ポーラス）を形成することが可能な材料からなるものとすることができ、特に陽極酸化されると自己組織化作用によってポーラスを生じる材料が好適である。このような材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を挙げることができる。また、この他に第１誘電性材料は、弁金属（Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂ）の酸化物からなるものとすることが可能である。誘電体層１０１の図１における垂直方向の厚みは特に限定されないが、例えば数μｍ〜数百μｍとすることができる。
【００２２】
図３は誘電体層１０１の斜視図であり、図４は誘電体層１０１の断面図である。これらの図に示すように、誘電体層１０１には、複数の貫通孔１０１ａが形成されている。誘電体層１０１の層面方向に平行な表面を第１の面１０１ｂとし、その反対側の面を第２の面１０１ｃとすると、貫通孔１０１ａは第１の面１０１ｂ及び第２の面１０１ｃに垂直な方向（誘電体層１０１の厚み方向）に沿って形成され、第１の面１０１ｂ及び第２の面１０１ｃに連通するように形成されている。なお、図３等に示す貫通孔１０１ａの数や大きさ、形状は便宜的なものであり、実際のものはより小さく、多数であり、形状も多様である。
【００２３】
第１外部電極層１０２は、図２に示すように、誘電体層１０１の第１の面１０１ｂ上に配設されている。第１外部電極層１０２は導電性材料、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ等の純金属やこれらの合金（ハンダ、鉛フリーハンダを含む）であるものとすることができる。第１外部電極層１０２の厚さは例えば数十ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。また、第１外部電極層１０２は、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることも可能である。
【００２４】
第２外部電極層１０３は、図２に示すように、誘電体層１０１の第２の面１０１ｃ上に配設されている。第２外部電極層１０３は、第１外部電極層１０２と同様の導電性材料からなるものとすることができ、その厚さは例えば数ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。第２外部電極層１０３の構成材料は第１外部電極層１０２の構成材料と同一でもよく異なっていてもよい。また、第２外部電極層１０３も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。
【００２５】
図５は、ライニング膜１０４、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６を示す図２の拡大図であり、図６は、コンデンサ１００を、誘電体層１０１の層面方向と垂直な方向から見た拡大断面図である。なお、図６のｔ１は、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６間の誘電体層の厚みを示し、ｔ２は、ライニング膜の厚みを示す。
【００２６】
ライニング膜１０４は、複数の貫通孔１０１ａの内周面に配設されており、例えば、複数の貫通孔１０１ａの内周面を被覆する筒状に形成されている。ライニング膜１０４の厚みｔ２は、誘電体層１０１の厚みｔ１等を鑑みて適宜設定することができ、例えば数ｎｍ〜数十ｎｍとすることができる。ライニング膜１０４は、第１誘電性材料よりも比重の高い誘電性材料、例えば、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）、ＢＳＴ（（Ｂａｘ，Ｓｒ（１−Ｘ）ＴｉＯ３）等で形成される。このようなライニング膜１０４は、例えばＡＬＤ（原子層成長法）で成膜されたものとすることができる。以下、ライニング膜１０４の構成材料を第２誘電性材料とする。第２誘電性材料の詳細については後述する。
【００２７】
第１内部電極１０５は、コンデンサ１００の一方の対向電極として機能する。図５及び図６等に示すように、第１内部電極１０５は、ライニング膜１０４が配設された複数の貫通孔１０１ａ内に形成される。第１内部電極１０５は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ等の純金属やこれらの合金（Ｃｕ、ハンダ、鉛フリーハンダを含む）であるものとすることができる。また第１内部電極１０５は、複数の導電性材料が厚み方向（貫通孔１０１ａの深さ方向）に積層されたものとすることも可能である。
【００２８】
また、第１内部電極１０５は、図５に示すように、第１外部電極層１０２に接続されている。その一方で第１内部電極１０５は、第２外部電極層１０３とは離間して形成され、第２外部電極層１０３と絶縁されている。また、第１内部電極１０５と第２外部電極層１０３の間の間隙には、絶縁体（図示せず）が充填されていてもよい。なお、図２等に示す第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６は１つおきに交互に描かれているが、これらは便宜的なものであり、実際には交互に存在しなくてもよい。
【００２９】
第２内部電極１０６は、コンデンサ１００の他方の対向電極として機能する。図５及び図６等に示すように、第２内部電極１０６は、ライニング膜１０４が配設された貫通孔１０１ａ内に形成される。第２内部電極１０６の構成材料は、第１内部電極１０５の構成材料と同一でもよく異なっていてもよい。また、第２内部電極１０６も、複数の導電性材料が厚み方向（貫通孔１０１ａの深さ方向）に積層されたものとすることが可能である。
【００３０】
また、第２内部電極１０６は、図５に示すように、第２外部電極層１０３に接続されている。その一方で第２内部電極１０６は、第１外部電極層１０２とは離間して形成され、第１外部電極層１０２と絶縁されている。また、第２内部電極１０６と第１外部電極層１０２の間の間隙には、絶縁体（図示せず）が充填されていてもよい。
【００３１】
以上のような構成を有するコンデンサ１００は、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６の間に、第１誘電性材料からなる誘電体層１０１と、第２誘電性材料からなるライニング膜１０４の２種類の誘電体が挟まれて、１つのコンデンサ単位ユニットが構成される。対向電極（正極又は負極）として機能する第１内部電極１０５と第２内部電極１０６は、どちらが正極であってもよい。さらに、コンデンサ１００に含まれる複数の単位ユニットは、第１外部電極層１０２及び第２外部電極層１０３を介して並列に接続される。第１内部電極１０５は第１外部電極層１０２を介して、第２内部電極１０６は第２外部電極層１０３を介して、それぞれ外部への配線や端子等と接続される。
【００３２】
［コンデンサの製造方法］
本実施形態に係るコンデンサ１００の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、コンデンサ１００は、以下に示す製造方法とは異なる製造方法によって製造することも可能である。図７乃至図１１は、コンデンサ１００の製造プロセスを示す模式図である。
【００３３】
図７（ａ）は、誘電体層１０１の元となる基材３０１を示す。誘電体層１０１を金属酸化物（例えば酸化アルミニウム）からなるものとする場合、基材３０１はその酸化前の金属（例えばアルミニウム）である。
【００３４】
例えば１５℃〜２０℃に調整されたシュウ酸（０．１ｍｏｌ／ｌ）溶液中で基材３０１を陽極として電圧を印加すると、図７（ｂ）に示すように基材３０１が酸化（陽極酸化）され、基材酸化物３０２が形成される。この際、基材酸化物３０２の自己組織化作用によって、基材酸化物３０２に孔Ｈが形成される。孔Ｈは酸化の進行方向、即ち基材３０１の厚み方向に向かって成長する。
【００３５】
なお、陽極酸化の前に基材３０１に規則的なピット（凹部）を形成しておき、このピットを基点として孔Ｈを成長させてもよい。このピットの配置により孔Ｈの配列を制御することが可能となる。ピットは、例えば基材３０１にモールド（型）を押圧することによって形成することが可能である。
【００３６】
陽極酸化の開始から所定時間経過後、基材３０１に印加されている電圧を増加させる。自己組織化によって形成される孔Ｈのピッチは、印加電圧の大きさによって決定されるため、孔Ｈのピッチが拡大するように自己組織化が進行する。これにより、図７（ｃ）に示すように一部の孔Ｈについて孔の形成が継続すると共に、孔径が拡大する。一方で、孔Ｈのピッチが拡大したことによって、他の孔Ｈについては孔の形成が停止する。以下、孔の形成が停止した孔Ｈを孔Ｈ１とし、孔の形成が継続した（拡大した）孔Ｈを孔Ｈ２とする。
【００３７】
陽極酸化の条件は適宜設定可能であり、例えば、図７（ｂ）に示す１段階目の陽極酸化の印加電圧は数Ｖ〜数１００Ｖ、処理時間は数分〜数日に設定することができる。図７（ｃ）に示す２段階目の陽極酸化の印加電圧では、電圧値を１段階目の数倍とし、処理時間は数分〜数十分に設定することができる。
【００３８】
例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより孔のピッチが１００ｎｍの孔Ｈが形成され、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより孔Ｈ２のピッチが１５０ｎｍに拡大される。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、孔Ｈ１と孔Ｈ２の数を概ね同等とすることが可能である。また、２段階目の電圧印加の処理時間を上述の範囲内とすることにより、孔Ｈ２のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目の電圧印加によって底部に形成される基材酸化物３０２の厚さを小さくすることができる。２段階目の電圧印加で形成される基材酸化物３０２は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましい。
【００３９】
さらに、図８（ａ）に示すように、酸化されていない基材３０１を除去する。基材３０１の除去は、例えばウェットエッチングによってすることができる。以降、基材酸化物３０２の孔Ｈ１及び孔Ｈ２が形成された側の面を表面３０２ａとし、その反対側の面を裏面３０２ｂとする。
【００４０】
続いて、図８（ｂ）に示すように、孔Ｈ１及び孔Ｈ２の内径をさらに拡大させるとともに、拡大された孔Ｈ１及び孔Ｈ２の内周面にライニング膜３０３を形成する。まず、孔Ｈ１及び孔Ｈ２の内径の拡大は、酸やアルカリを用いたウェットエッチング法等で行うことができる。例えば、基材酸化物３０２がＡｌ２Ｏ３で形成される場合には、基材酸化物３０２を３０℃、５ｗｔ％のリン酸溶液に１０分間浸漬することで、内径を約１０ｎｍ拡大することができる。
【００４１】
ライニング膜３０３は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ゾルゲル法等で成膜することができるが、本実施形態ではＡＬＤが好適である。ＡＬＤは、真空雰囲気中で、成膜材料となる分子をモノレイヤー毎に吸着、反応させる成膜方法である。ＡＬＤにより、微細な凹凸を有する孔Ｈ１及び孔Ｈ２の内周面に、均一な厚さの膜を形成することが可能となる。ＴａＯＸからなるライニング膜３０３を形成する場合には、例えば、タンタルエトキシドを原料とし、原子層堆積の成膜プロセスを繰り返し実施することで、厚さ１５ｎｍのライニング膜３０３を得ることができる。
【００４２】
なお、ライニング膜３０３の形成後も所期の孔径を確保することができる場合には、孔Ｈ１及び孔Ｈ２の内径を拡大させる工程を実施しなくてもよい。
【００４３】
続いて、図８（ｃ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂ側から所定の厚さで除去する。これは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によって行うことができる。この際、孔Ｈ２が裏面３０２ｂに連通し、孔Ｈ１は裏面３０２ｂに連通しない程度の厚さで、基材酸化物３０２を除去する。
【００４４】
続いて、図９（ａ）に示すように、表面３０２ａに導電性材料からなる第１導体層３０４を成膜する。第１導体層３０４は、バレルメッキ法等のメッキ法、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって成膜することが可能である。
【００４５】
続いて、第１導体層３０４をシード層として基材酸化物３０２に電解メッキを施す。電解メッキの条件としては、例えば、電流密度を０．１〜２０Ａ／ｄｍ２程度、温度を常温〜８０℃程度とすることができる。これにより、図９（ｂ）に示すように、孔Ｈ２内の所定の厚さ（長さ）のメッキ導体Ｍ１が形成される。孔Ｈ１にはメッキ液が侵入しないため、孔Ｈ１内には第１メッキ導体Ｍ１は形成されない。
【００４６】
続いて、図９（ｃ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂから所定の厚さで再度除去する。これは、反応性イオンエッチングによって行うことができる。この際、孔Ｈ１が裏面３０２ｂに連通する程度の厚さで基材酸化物３０２を除去する。
【００４７】
続いて、第１導体層３０４をシード層として再度、基材酸化物３０２に電解メッキを施す。この際の電解メッキの条件は、メッキ導体Ｍ１形成時の条件と同一でもよいし、異なっていてもよい。これにより、図１０（ａ）に示すように、孔Ｈ１及び孔Ｈ２内に所定の厚さ（長さ）のメッキ導体Ｍ２が形成される。メッキ導体Ｍ２の厚さは、孔Ｈ２の大部分を充填できる程度の厚さとする。孔Ｈ１においてはメッキ導体Ｍ１が形成されていないので、孔Ｈ１に充填されたメッキ導体Ｍ２と孔Ｈ２に充填されたメッキ導体Ｍ２ではその終端位置が異なる。なお、メッキ導体Ｍ２はメッキ導体Ｍ１と同種の金属材料であってもよく、異種の金属材料であってもよい。
【００４８】
以降の説明において、孔Ｈ１に充填されたメッキ導体Ｍ２を第１内部導体３０５とし、孔Ｈ２に充填されたメッキ導体Ｍ１及びメッキ導体Ｍ２を第２内部導体３０６とする（図１０（ｂ）参照）。
【００４９】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂから所定の厚さで再度除去する。これは、機械研磨等によってすることができる。この際、第２内部導体３０６が裏面３０２ｂに露出し、第１内部導体３０５が裏面３０２ｂに露出しない程度の厚さで基材酸化物３０２を除去する。
【００５０】
続いて、図１０（ｃ）に示すように、裏面３０２ｂに導電性材料からなる第２導体層３０７を成膜する。第２導体層３０７は、メッキ法、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって成膜することが可能である。
【００５１】
続いて、図１１（ａ）に示すように、第１導体層３０４を除去する。第１導体層３０４の除去は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等によってすることができる。
【００５２】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、第２導体層３０７をシード層として、基材酸化物３０２に電解エッチングを施す。第２内部導体３０６は第２導体層３０７に導通しているため、電解エッチングによりエッチングされる。これにより、孔Ｈ２において第２内部導体３０６が除去された空隙が形成される。一方、第１内部導体３０５は第２導体層３０７に導通していないため、電解エッチングによりエッチングされない。
【００５３】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、表面３０２ａに導電性材料からなる第３導体層３０８を成膜する。第３導体層３０８は、メッキ法、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって成膜することが可能である。
【００５４】
以上のようにして、コンデンサ１００を製造することが可能である。なお、基材酸化物３０２は誘電体層１０１に、第３導体層３０８は第１外部電極層１０２に、第２導体層３０７は第２外部電極層１０３にそれぞれ対応する。また、ライニング膜３０３はライニング膜１０４に、第１内部導体３０５は第１内部電極１０５に、第２内部導体３０６は第２内部電極１０６にそれぞれ対応する。なお、第１内部導体３０５と第３導体層３０８との間、及び第２内部導体３０６と第２導体層３０７の間に、図示しない絶縁材料が充填されていてもよい。
【００５５】
［ライニング膜の材料（第２誘電性材料）について］
以上の構成及び製造方法を踏まえ、ライニング膜１０４の材料について、詳細に説明する。なお、以下の説明において、製造時における各構成要素については、図７乃至図１１で用いたものと同一の名称及び符号を用いるものとする。
【００５６】
（比重）
上述のように、ライニング膜１０４は、第１誘電性材料よりも比重の高い第２誘電性材料からなる。このような第２誘電性材料をライニング膜１０４として用いることで、上記製造工程で説明した、メッキ導体Ｍ１及びメッキ導体Ｍ２（第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６に対応）を形成するための電解メッキを施す工程（図９（ｂ）、図１０（ａ）参照）において、以下のような作用効果を奏する。
【００５７】
図１２は、図９（ｂ）に係る電解メッキ工程における本実施形態の作用効果を説明するための模試的な図であり、図１２（ａ）は被メッキ構造体３０９に上記工程を行った例を示し、図１２（ｂ）は被メッキ構造体３１０に上記工程を行った例を示す。被メッキ構造体３０９は、第１導体層３０４並びに孔Ｈ１及び孔Ｈ２を有する基材酸化物３０２を備えるが、ライニング膜３０３は形成されていない。一方、被メッキ構造体３１０は、本実施形態に対応し、第１導体層３０４、孔Ｈ１及び孔Ｈ２を有する基材酸化物３０２並びにライニング膜３０３を備える。
【００５８】
電解メッキ工程は、図１２に示すように、バレルメッキ法で行われる。例えば、メッキ液Ｓに、陽極電極Ｅ１、負極電極線Ｅ２が配設されたバレルコンテナＣが浸漬される。バレルコンテナＣの負極側には、導電性メディアＭとともに被メッキ構造体（被メッキ構造体３０９又は被メッキ構造体３１０）が収容される。被メッキ構造体へのメッキは、同図中の矢印に示すようにバレルコンテナＣが回転し、内部の導電性メディアＭと被メッキ構造体が混合しながら負極電極線Ｅ２に接触して、第１導体層３０４に電流が流れることによって進行する。即ち、第１導体層３０４をシード層としてメッキが進行する。メッキ液Ｓは、例えば硫酸銅溶液からなり、比重は例えば１．３程度とすることができる。なお、図１２では、製造工程を説明する図７乃至図１１において付した符号と同一の符号を用いている。
【００５９】
図１２（ａ）に示すように、被メッキ構造体３０９は、ライナ誘電体膜を有さず、その構造の大部分を基材酸化物３０２が占める。基材酸化物３０２は、多数の孔Ｈ１及び孔Ｈ２を有することに加え、比重が比較的軽いＡｌ２Ｏ３等からなる。これらの理由により、被メッキ構造体３０９は、バレルコンテナＣが回転したときにメッキ液Ｓに浮きやすく、シード層（第１導体層３０４）に電流が供給されないため十分にメッキ導体Ｍ１を形成することができない。即ち、ライナ誘電体膜を形成しない場合には、メッキ不良により、内部電極と外部電極層との導通が十分でないコンデンサが作製され、歩留まりを低下させる。
【００６０】
一方で、図１２（ｂ）に示すように、被メッキ構造体３１０は、第２誘電性材料からなるライニング膜３０３を備える。第２誘電性材料は、基材酸化物３０２を構成する第１誘電性材料よりも比重が高い。これにより、被メッキ構造体３１０は被メッキ構造体３０９よりも比重が高くなり、メッキ液Ｓに浮くことなく、メッキ導体Ｍ１を形成することが可能となる。
【００６１】
例えば、被メッキ構造体３０９から作製されるコンデンサの密度は、２〜３ｇ／ｃｍ３程度である。即ち、被メッキ構造体３１０から作製されるコンデンサ１００の密度を３ｇ／ｃｍ３以上とすれば、メッキ液Ｓに浮かず、メッキ不良を防止することができる。なお、ここでいう比重は、ある誘電性材料の密度と、基準物質である４℃の水の密度（約１．０ｇ／ｃｍ３）との比をいうものとし、密度と同一の値として取り扱うものとする。
【００６２】
以下の表１に、各誘電性材料の密度の値を示す。表１を参照し、より具体的に第２誘電性材料について説明する。
【００６３】
【表１】
2015099871.tif 000003
【００６４】
第１誘電性材料としてＡｌ２Ｏ３が用いられる場合、表１に示すＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴ、ＴｉＯ２は、いずれもＡｌ２Ｏ３の比重よりも高い。したがって、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴ、ＴｉＯ２等の材料を第２誘電性材料としてライニング膜１０４を形成することで、コンデンサ１００の比重を３以上とし、メッキ不良を防止することが可能となる。
【００６５】
また、上記誘電性材料の他、第２誘電性材料として、ＳＴＯやＢＳＴ等のいわゆるペブロスカイト材料を適用することも可能である。このような材料は、後述するように、誘電率が非常に高く、コンデンサとしての容量を高めることが可能となる。なお、これらのペブロスカイト材料を用いる際は、バイアス依存性や温度依存性等に留意して用いればよい。
【００６６】
（誘電率）
第２の誘電性材料は、第１の誘電性材料よりも誘電率が高い材料であってもよい。これにより、コンデンサ１００の素子容量を高めることが可能となる。
【００６７】
上述のように、第１誘電性材料からなる誘電体層１０１と、第２誘電性材料からなるライニング膜１０４の２種類の誘電体により、単位容量が発生する。さらに、コンデンサ１００に含まれる複数の単位ユニットが並列接続されることで、コンデンサ１００全体の素子容量が決定される（図６参照）。したがって、第２誘電性材料の誘電率を高めることにより、コンデンサ１００の素子容量を高めることが可能となる。
【００６８】
以下の表２は、主な誘電性材料の誘電率（ε）、後述するＦｂｄ及びＣＶ積を示す表である。同表に示すように、第１誘電性材料としてＡｌ２Ｏ３を用いた場合、Ａｌ２Ｏ３よりも誘電率の高い、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴ、ＴｉＯ２等を第２誘電性材料として用いることができる。
【００６９】
【表２】
2015099871.tif 000004
【００７０】
一方、隣接する第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６間の距離を小さくすることでも、コンデンサ１００のサイズを維持しつつ、素子容量を高めることが可能である。即ち、図６に示す誘電体層の厚みｔ１と、ライニング膜の厚みｔ２との和を小さくすることで、素子容量を高めることが可能である。但し、この場合には、絶縁破壊が生じやすくなり、コンデンサとしての不具合が発生する可能性がある。そこで本実施形態では、誘電率に加えて、絶縁破壊電界強度を考慮して、第２誘電性材料を決定することができる。
【００７１】
（誘電率と絶縁破壊電界強度との積）
第２の誘電性材料は、誘電率と絶縁破壊電界強度（以下、Ｆｂｄとする）との積（以下、ＣＶ積とする）の値が第１の誘電性材料よりも大きい材料であってもよい。これにより、コンデンサ１００の素子容量を高めつつ、絶縁耐圧も確保することができ、コンデンサ１００の小型化を実現することが可能となる。
【００７２】
図１３は、各誘電性材料の誘電率と絶縁破壊電界強度との関係を示す表であり、横軸が誘電率、縦軸が絶縁破壊電界強度を示す。また、同図中の黒丸は、表２に示す材料を示し、白丸は、その他の材料を示す。同図に示すように、誘電率とＦｂｄとは、一般に、トレードオフの関係を有する。例えば、第１誘電性材料として用いられ得るＡｌ２Ｏ３を基準とした場合、ＳｉＯ２については、誘電率がより小さいものの、Ｆｂｄがより大きい。一方、ＴａＯ２やＺｒＯ２等については、誘電率がより大きく、Ｆｂｄがより小さい。
【００７３】
即ち、素子サイズを維持しつつ、誘電率を大きくしてコンデンサ１００の容量を高めようとすると、絶縁破壊の可能性が高まることとなる。したがって、第２絶縁性材料として、Ａｌ２Ｏ３よりも高いＣＶ積の値を有する材料を用いることで、コンデンサ１００の素子容量を維持しつつ、絶縁耐圧も確保することができる。さらに、第２絶縁性材料として、ＣＶ積が５０以上の材料を用いることで、コンデンサ１００の素子容量を高めつつ、十分な絶縁耐圧を確保することができる。
【００７４】
表２には、誘電率の他、Ｆｂｄ及びＣＶ積の値が示されている。同表に示すように、Ａｌ２Ｏ３よりも高いＣＶ積の値を有する材料としては、ＳｉＮ、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴ等が挙げられる。これらの材料のうち、ＣＶ積が５０以上の材料としては、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴが挙げられる。即ち、第２誘電性材料としては、ＴａＯＸ、ＺｒＯ２、ＴｉＯＸ／ＴａＯＸ、ＳＴＯ、ＢＳＴを好適に用いることが可能である。
【実施例】
【００７５】
各種コンデンサを作製し、実験により、比重、メッキ不良率、コンデンサの容量、絶縁耐圧を確認した。表３は、実施例及び比較例に係るコンデンサの構造と実験結果を示す表である。
【００７６】
【表３】
2015099871.tif 000005
【００７７】
表３には、実施例１、２及び比較例に係るコンデンサ各々の、誘電体層の第１誘電性材料、ライニング膜の第２誘電性材料、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６間の誘電体層の厚みｔ１（図６参照）、並びに、第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６間の２層のライニング膜の厚みｔ２×２（図６参照）を示している。実施例１，２及び比較例に係るコンデンサのサイズは、いずれも、１００５×厚さ０．１ｍｍであり、隣接する第１内部電極１０５及び第２内部電極１０６間のピッチは、１００ｎｍである。
【００７８】
表３において、実施例１及び実施例２に係るコンデンサは、上記実施形態において説明した構造を有する。即ち、貫通孔内に、第１誘電性材料よりも比重の高い第２誘電性材料からなるライニング膜を備えた構造である。より具体的には、図８（ａ）において説明したように、誘電体層の貫通孔の内径を１０ｎｍエッチングして、ＡＬＤにより、ＴａＯＸからなるライニング膜を形成した。ライニング膜の厚みｔ２は、実施例１で１５ｎｍ、実施例２で３５ｎｍである。一方、比較例に係るコンデンサは、ライニング膜を有さない構成を有する。
【００７９】
表３に示すように、実施例１及び２に係るコンデンサは、比較例に係るコンデンサと比較して、比重が高い。これにより、誘電体層を形成するＡｌ２Ｏ３よりも比重の高いＴａＯＸをライニング膜として用いることにより（表１参照）、コンデンサ全体の比重を高めることができることが確認された。さらに、図１２で説明したように、実施例１及び２に係るコンデンサは、電解メッキ工程におけるメッキ不良を無くすことができた。
【００８０】
また、実施例１及び比較例を比較すると、ライニング膜として、誘電体層を形成するＡｌ２Ｏ３よりも誘電率の高いＴａＯＸを用いることにより（表２参照）、コンデンサの容量を高めることができた。また、誘電体層を形成するＡｌ２Ｏ３よりもＣＶ積の値の大きいＴａＯＸを用いることにより（表２参照）、高い誘電率にも関わらず比較例と同程度の絶縁耐圧を維持できた。したがって、素子サイズを小型化した場合であっても、絶縁破壊を防止しつつ、所望の容量を実現することが可能となることが確認された。
【００８１】
また、実施例２は、実施例１よりも厚くライニング膜を形成したことで、絶縁耐圧を向上させることができた。また、第１内部電極及び第２内部電極間の距離が大きいにも関わらず、比較例と同程度の容量を維持できることもわかった。したがって、ライニング膜の厚みを調整することにより、容量又は耐圧、あるいは両者を向上させることできると考えられる。
【符号の説明】
【００８２】
１００…コンデンサ
１０１…誘電体層
１０１ａ…貫通孔
１０１ｂ…第１の面
１０１ｃ…第２の面
１０２…第１外部電極層
１０３…第２外部電極層
１０４…ライニング膜
１０５…第１内部電極
１０６…第２内部電極
【図１】
2015099871.tif 000006
【図２】
2015099871.tif 000007
【図３】
2015099871.tif 000008
【図４】
2015099871.tif 000009
【図５】
2015099871.tif 000010
【図６】
2015099871.tif 000011
【図７】
2015099871.tif 000012
【図８】
2015099871.tif 000013
【図９】
2015099871.tif 000014
【図１０】
2015099871.tif 000015
【図１１】
2015099871.tif 000016
【図１２】
2015099871.tif 000017
【図１３】
2015099871.tif 000018