(57)【要約】【課題】  ＥＳＬの小さなコンデンサ内蔵電子部品を提供する。【解決手段】  複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するシリコン基板上に搭載された構造を有し、シリコン基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品及び複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するガラス基板上に搭載された構造を有し、ガラス基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するシリコン基板上に搭載された構造を有し、シリコン基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項２】
複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するガラス基板上に搭載された構造を有し、ガラス基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項３】
少なくとも能動素子の一端子からみて、基板内に形成したコンデンサのＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が１００ｐＨ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項４】
能動素子のチップと、コンデンサを形成した基板とが、φ５０μｍ以下のバンプで接続されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項５】
複数の能動素子に、少なくとも１個の論理デバイスと少なくとも１個のメモリデバイスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項６】
基板内に形成した金属酸化物層に接する電極が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種類以上の金属からなることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項７】
基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極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１〜６のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項８】
基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極に接する面に構成元素としてＴｉ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１〜６のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項９】
基板内に形成した金属酸化物層において、一方の電極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、他方の電極に構成元素として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１〜６のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項１０】
基板内に形成した金属酸化物層において、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０．０１μｍ〜０．２μｍからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項１１】
基板内に形成したコンデンサが１ｎＦ／ｍｍ２以上の容量密度を示すことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【請求項１２】
能動素子を搭載した基板の裏面が、セラミック基板、樹脂基板またはリードフレームのうちから選ばれたインターポーザに固定され、基板端子とインターポーザの端子がワイヤボンディングによって接続され、かつ封止樹脂より絶縁化されたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のコンデンサ内蔵電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ内蔵電子部品に関する。
【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。従来は基板の表面・裏面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、電子部品内にコンデンサを内蔵化する必要性が出てきた。
【０００３】
コンデンサを電子部品内に内蔵化する技術として、Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（以下、ＭＭＩＣと略す）のように半導体素子とコンデンサを一括して作製する技術と、Ｈｉｂｒｉｄ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（以下、ＨＭＩＣと略す）のように能動素子とコンデンサを個別に基板上に実装する技術が公知となっている（例えば、非特許文献１参照）。また、能動素子と回路基板との間にコンデンサを形成したインターポーザを設ける技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】ＭＭＩＣ技術の基礎と応用、第１章ＭＭＩＣとＨＭＩＣ、株式会社リアライズ社、平成８年５月３１日発行、１〜５ページ、ＩＳＢＮ４−９４７６５５−８７−９Ｃ３０５５−Ｐ２９８７０Ｅ
【特許文献１】米国特許第６４７７０３４号明細書
【０００５】
従来の技術を用いた場合でも、電子部品内にコンデンサを形成することは可能である。しかし、ＭＭＩＣの技術を用いる場合には、半導体の製造設備が必要となるため、経済性に劣るという問題がある。
また、ＨＭＩＣの技術を用いる場合には、インターポーザの配線の寄生インダクタンスによってＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が増大するという問題がある。
【０００６】
また、能動素子と回路基板との間にコンデンサを形成したインターポーザを設ける技術を用いた場合でも配線経路が長くなるために、ＥＳＬを十分に低減することは出来ない。ＥＳＬを低減出来ないと、ＥＳＬとコンデンサの容量との作用によって発生する共振の影響により、高速で能動素子を作動させることが出来ない。共振周波数を上げるためには、ＥＳＬの低減が必要となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＥＳＬの小さなコンデンサ内蔵電子部品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】
【０００８】
本発明は、複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するシリコン基板上に搭載された構造を有し、シリコン基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するガラス基板上に搭載された構造を有し、ガラス基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得ることを特徴とするコンデンサ内蔵電子部品に関する。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも能動素子の一端子からみて、基板内に形成したコンデンサのＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が１００ｐＨ以下であることを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、能動素子のチップと、コンデンサを形成した基板とが、φ５０μｍ以下のバンプで接続されたことを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、複数の能動素子に、少なくとも１個の論理デバイスと少なくとも１個のメモリデバイスを含むことを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
【００１０】
また、本発明は、基板内に形成した金属酸化物層に接する電極が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種類以上の金属からなることを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極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のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極に接する面に構成元素としてＴｉ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のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
【００１１】
また、本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、一方の電極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、他方の電極に構成元素として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のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
また、本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、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０．０１μｍ〜０．２μｍからなることを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
【００１２】
また、本発明は、基板内に形成したコンデンサが１ｎＦ／ｍｍ２以上の容量密度を示すことを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
さらに、本発明は、能動素子を搭載した基板の裏面が、セラミック基板、樹脂基板またはリードフレームのうちから選ばれたインターポーザに固定され、基板端子とインターポーザの端子がワイヤボンディングによって接続され、かつ封止樹脂より絶縁化されたことを特徴とする前記のコンデンサ内蔵電子部品に関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＥＳＬの小さなコンデンサ内蔵電子部品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するシリコン基板上に搭載された構造を有し、シリコン基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜１μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得られるコンデンサ内蔵電子部品である。図１は、本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図、詳しくは、コンデンサを備えたシリコン基板に能動素子が搭載された構造の一例の断面図である。また、図２は、図１の構造を備えた電子部品の一例である。
【００１５】
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。金属層の厚みは、導電性を出すために０．１μｍ以上が必要となり、薄膜形成プロセスに対応するためには１μｍ以下が好ましい。好ましくは０．２μｍ〜０．５μｍである。
【００１６】
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。
【００１７】
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１μｍ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０．２μｍ〜０．５μｍ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熱ひずみを抑制するために、形成温度は４００℃以下が好ましく、３５０℃以下がより好ましい。
【００１８】
本発明は、複数の能動素子のチップが多層の金属層を有するガラス基板上に搭載された構造を有し、ガラス基板上の金属層間の少なくとも１層に０．０５μｍ〜２μｍの金属酸化物層を備え、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってコンデンサ機能を得られるコンデンサ内蔵電子部品である。ガラス基板を用いると、製造サイズの大版化が容易であり、経済性に優れるという特長がある。図３は、本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図、詳しくは、コンデンサを備えたガラス基板に能動素子が搭載された構造の一例の断面図である。図１の構造と同様に、図２の示したような電子部品の構造をとることが出来る。
【００１９】
本発明は、少なくとも能動素子の一端子からみて、基板内に形成したコンデンサのＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が１００ｐＨ以下であるコンデンサ内蔵電子部品である。ＥＳＬの値が小さいほど、高速の能動素子の動作が可能となる。
しかしながら、物理的な電気信号経路の長さがある限り、ＥＳＬを回避することは出来ない。ワイヤボンディング接続のワイヤに対して、フリップチップ接続のバンプは距離が短いが、５０μｍバンプを用いると電気信号の往路・復路を合わせてＥＳＬを１００ｐＨ以下に抑えられる可能性がある。
【００２０】
また、数十ＧＨｚ帯の高速の能動素子を安定して動作させるためには、ＥＳＬを２００ｐＨ以下であることが必要となる。望ましくは、１００ｐＨ以下である。
本発明は、さらに、能動素子のチップと、コンデンサを形成した基板とが、φ５０μｍ以下のバンプで接続されたコンデンサ内蔵電子部品である。φ５０μｍ以下のバンプで接続することにより、能動素子端子から内蔵コンデンサまでの配線距離を抑えることが可能となる。
【００２１】
本発明は、さらに、複数の能動素子に、少なくとも１個の論理デバイスと少なくとも１個のメモリデバイスを含むコンデンサ内蔵電子部品である。論理デバイスとメモリデバイスを搭載することにより、電子回路システムを電子部品内で形成することが可能となり、高性能・小型化に有利となる。論理デバイスとしては、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰなどを挙げることが出来る。メモリデバイスとしては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、強誘電体メモリなどを挙げることが出来る。
【００２２】
本発明は、基板内に形成した金属酸化物層に接する電極が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種類以上の金属からなるコンデンサ内蔵電子部品である。すなわち、図４に示すように、基板内のコンデンサのいずれかの金属層、または両方の金属層において、金属酸化物層に接する面に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。
【００２３】
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酸化を抑制し、キャパシタの絶縁性の確保に寄与する。
【００２４】
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。
【００２５】
金属薄膜層の厚さは、０．０５μｍ〜１μｍの範囲が好ましく、０．１μｍ〜０．３μｍの範囲がより好ましい。厚さが０．０５μｍ未満では、絶縁性が低下し好ましくない。なお、厚さが１μｍを超えてさらに厚くすることは、薄膜形成プロセスに対応する面から不利となる。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。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。
【００２６】
本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極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コンデンサ内蔵電子部品である。すなわち、図５に示すように、基板内のコンデンサの金属酸化物層において、少なくとも一方の金属層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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、０．０１μｍ〜０．２μｍの範囲であることが好ましく、０．０２μｍ〜０．１５μｍ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０．２μｍを超えないことが望ましい。また、０．０１μｍ未満ではピンホールが発生して絶縁性が得られない。
【００２９】
本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、少なくとも一方の電極に接する面に構成元素としてＴｉ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コンデンサ内蔵電子部品である。すなわち、図６に示すように、コンデンサの金属酸化物層において、少なくとも一方の電極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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、０．０１μｍ〜０．２μｍの範囲であることが好ましく、０．０２μｍ〜０．１５μｍ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０．２μｍを超えないことが望ましい。また０．０１μｍ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。
【００３２】
本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、一方の電極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、他方の電極に構成元素として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コンデンサ内蔵電子部品である。
【００３３】
すなわち、図７に示すように、コンデンサの金属酸化物層において、一方の電極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、その対となる電極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。
【００３４】
本発明は、基板内に形成した金属酸化物層において、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０．０１μｍ〜０．２μｍからなるコンデンサ内蔵電子部品である。すなわち、図８に示すように、コンデンサの金属酸化物層において、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０．０１μｍ〜０．２μｍからなることを特徴とする。
【００３５】
金属酸化物層は、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。
【００３６】
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。
【００３７】
金属酸化物の結晶性微粒子の平均粒径は、０．０１μｍ〜０．２μｍの範囲が好ましく、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲がより好ましい。平均粒径が０．０１μｍ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０．２μｍを超えると、均一な厚さの薄膜が得られなかったり、欠陥が生じる恐れがある。
【００３８】
本発明は、基板内に形成したコンデンサが１ｎＦ／ｍｍ２以上の容量密度を示す電子部品である。これまで述べてきたようなコンデンサを設ける際に、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い。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。
【００３９】
本発明は、能動素子を搭載した基板の裏面が、セラミック基板、樹脂基板またはリードフレームのうちから選ばれたインターポーザに固定され、基板端子とインターポーザの端子がワイヤボンディングによって接続され、かつ封止樹脂より絶縁化されたコンデンサ内蔵電子部品である。能動素子を搭載した基板を実装する際に、従来から用いられている安価なインターポーザやワイヤボンディングを用いても、高速デバイスの近傍にデカップリングコンデンサが配置されているために、ノイズの小さな信号伝送が可能となる。図２に電子部品の断面図例を示したが、インターポーザの形態を限定するものではない。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（基板１）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を６０重量％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．２μｍ）及び二酸化チタンのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００４１】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００４２】
（基板２）
厚み４００μｍのガラス基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を５０体積％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．２μｍ）及び二酸化チタンのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００４３】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００４４】
（基板３）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００４５】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００４６】
（基板４）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層として、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を５０体積％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み２μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００４７】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００４８】
（基板５）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を５０体積％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．２μｍ）及び二酸化チタンのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００４９】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には３０μｍバンプが搭載可能な２０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００５０】
（比較基板１）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、配線層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００５１】
（比較基板２）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．２５μｍ）、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を５０体積％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み１μｍ）及び二酸化チタンのアモルファス薄膜（厚み０．２５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００５２】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には５０μｍバンプが搭載可能な３０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
【００５３】
（比較基板３）
厚み４００μｍのシリコン基板上に、コンデンサの下部電極を形成する金属層としてクロム（厚み０．２μｍ）、銅（厚み５μｍ）及びニッケル（厚み０．４μｍ）からなる金属膜、コンデンサの誘電体を形成する金属酸化物層としてチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）、粒径が０．０３μｍの結晶性チタン酸バリウム粒子を５０体積％含有するチタン酸バリウムのアモルファス薄膜（厚み０．２μｍ）及び二酸化チタンのアモルファス薄膜（厚み０．０５μｍ）からなる金属酸化物膜、コンデンサの上部電極を形成する金属層としてニッケル（厚み０．４μｍ）及び銅（厚み５μｍ）からなる金属膜が形成され、１ｍｍ×１ｍｍサイズの内蔵コンデンサを有した基板である。
【００５４】
さらに、その上に絶縁層としてポリイミド（厚み５μｍ）のポリマー膜と、配線層として銅（厚み５μｍ）の金属膜が形成され、金属層に配置された配線や電極が金属銅によって任意に層間接続された構造を有する。最外層には１００μｍバンプが搭載可能な８０μｍ径の端子パッドと周辺部にワイヤボンディング端子として５０μｍ幅の端子パッドを有する。
上記の基板を用いて、下記に示す電子部品を作製した。
【００５５】
実施例１
基板１に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した（図７（ｂ））。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００５６】
実施例２
基板２に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した（図７（ｂ））。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００５７】
実施例３
基板３に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した（図４（ｃ））。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００５８】
実施例４
基板４に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した（図８（ｃ））。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００５９】
実施例５
基板５に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した（図７（ｂ））。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００６０】
比較例１
比較基板１に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで、１ｎＦの０４０２サイズのチップコンデンサをはんだで実装した。能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００６１】
比較例２
比較基板２に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００６２】
比較例３
比較基板３に１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲で可変に動作可能な能動素子を５０μｍのはんだボールで実装し、能動素子と基板の間をエポキシ樹脂系のアンダーフィル材で充填した。そのデバイスを樹脂基板の上にダイボンディング材で実装し、基板端子と樹脂基板端子をワイヤボンディングで接続した後に、エポキシ系封止材で封止し、はんだボールを付けて電子部品とした。
【００６３】
（評価結果）
実施例１〜５及び比較例１〜３で作製した電子部品の評価結果を表１に示す。コンデンサ容量の測定はＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー株式会社製Ａｇｉｌｅｎｔ４２８７Ａ）を用いて１ＭＨｚの値を評価した。ＥＳＬの測定は出来ないため、３次元電磁界解析シミュレータ（アンソフト・ジャパン  株式会社製ＨＦＳＳ）を用いてＳパラメータを算出し、等価回路とのフィッティングによって値を求めた。デバイス動作は、１００ＭＨｚ，１ＧＨｚ，１０ＧＨｚの動作をさせた場合に正常な動作を示すかで、良否を確認した。
【００６４】
本発明の実施例１〜５では、いずれもデバイス動作が良好である。比較例１は、チップコンデンサを用いたため、配線が長くなったため、ＥＳＬが大きくなり、１０ＧＨｚでは動作が不良であった。比較例２は、コンデンサの誘電体が厚いために容量が小さく、バイパスコンデンサの効果がなく、動作不良であった。比較例３は、バンプが大きいために配線長が長くなったため、ＥＳＬが大きくなり、１０ＧＨｚでは動作が不良であった。このように本発明によれば、高速で能動素子が作動する電子部品を得ることができる。
【００６５】
【表１】
2007158164.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子部品の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の電子部品の中間工程体の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
５  基板内の金属層
６  基板内の絶縁層
７  能動素子内
８  能動素子内の金属層
９  能動素子内の絶縁層
１０  バンプ
１１  絶縁封止材
１２  インターポーザ
１３  ワイヤ
１４  ダイボンディング材
１５  絶縁封止材
１６  はんだボール
１７  ソルダーレジスト
１００  シリコン基板
１０１  ガラス基板
２００  下部電極
２０１  金属薄膜層
３００  金属酸化物層
３０１  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層
３０２  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層
３０３  Ｔｉを含むアモルファス複合金属酸化物層
３０４  Ｔｉを含むアモルファス複合金属酸化物層
３０５  Ｂａおよび／またはＳｒとＴｉとを含む結晶性微粒子を含むアモルファス複合金属酸化物層
４００  上部電極
４０１  金属薄膜層
【図１】
2007158164.tif 000003
【図２】
2007158164.tif 000004
【図３】
2007158164.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007158164.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007158164.tif 000009
【図８】
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