JPS5935167B2 - Capacitor manufacturing method - Google Patents
Capacitor manufacturing methodInfo
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- JPS5935167B2 JPS5935167B2 JP49014305A JP1430574A JPS5935167B2 JP S5935167 B2 JPS5935167 B2 JP S5935167B2 JP 49014305 A JP49014305 A JP 49014305A JP 1430574 A JP1430574 A JP 1430574A JP S5935167 B2 JPS5935167 B2 JP S5935167B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は少なくともタンタルの酸窒化皮膜を誘電体とし
て用いるコンデンサの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor using at least a tantalum oxynitride film as a dielectric.
この種の酸窒化タンタル皮膜は従来下記(1)乃至(3
)に示す如くに形成されていた。(1)窒素または窒素
を含む雰囲気中でタンタル素材を加熱窒化して上記タン
タル表面に窒化皮膜を形成し、しかる後上記窒化皮膜を
化学的あるいは電気化学的に酸化して酸窒化皮膜に変化
させる。This type of tantalum oxynitride film has conventionally been used as shown below (1) to (3).
) was formed as shown. (1) Heat nitriding the tantalum material in nitrogen or an atmosphere containing nitrogen to form a nitride film on the tantalum surface, and then chemically or electrochemically oxidize the nitride film to transform it into an oxynitride film. .
(2)空気または酸素と窒素の混合雰囲気中でタンタル
素材を加熱し、タンタル表面に酸窒化皮膜を形成する。(2) The tantalum material is heated in air or a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen to form an oxynitride film on the tantalum surface.
(3)窒素または窒素を含む雰囲気中で金属、ガラス、
セラミック等の表面にタンタルをリアクティブスパッタ
することによりタンタル窒化皮膜を形成し、しかる後化
学的あるいは電気化学的に上記窒化皮膜を酸化して酸窒
化皮膜に変化させる。(3) Metal, glass, in nitrogen or an atmosphere containing nitrogen,
A tantalum nitride film is formed by reactive sputtering of tantalum on the surface of a ceramic or the like, and then the nitride film is chemically or electrochemically oxidized to change into an oxynitride film.
しかしながら上記(1)の方法により得られる窒化皮膜
は1窒化タンタルを主成分とした窒化度の低い皮膜であ
るから、酸化した場合漏れ電流の大きなものとなり、C
R損失を増大せしめ且耐電圧を低下させるという欠点を
有した酸窒化皮膜となる。However, since the nitride film obtained by the method (1) above is a film with a low degree of nitridation that is mainly composed of tantalum mononitride, it will have a large leakage current when oxidized.
This results in an oxynitride film that has the drawbacks of increasing R loss and decreasing withstand voltage.
また上記(2)の方法により得られる酸窒化皮膜は組成
が不均一な上構造欠陥が多いので漏れ電流が大きくなる
ことは否めず、その結果上記(ハと同様にCR損失が大
きく耐電圧が低いという欠点を有する上、損失係数(t
anδ)が大きい。また上記(3)の方法により得られ
る窒化皮膜は1窒化2タンタルおよび1窒化1タンタル
を主な成分とした窒化度の低い皮膜であるために、この
窒化皮膜を酸化して得た酸窒化皮膜は上記(1)の方法
により得られた酸窒化皮膜と同様の欠点を有する。本発
明はタンタル酸窒化皮膜の特長である漏れ電流・電圧特
性における広いオーム領域あるいは広い作動電圧領域さ
らには小さなtanδ等を維持し、しかも漏れ電流を減
少させることによりCR損失を低減し、且誘電率を増大
させた誘電体を得ることのできるコンデンサの製造方法
を提供する。本発明の特徴とするところは、タンタル素
材を液体アンモニア電解質溶液中で陽極化成し該タンタ
ル表面に窒化タンタル皮膜を形成し、しかる後非水電解
質溶液または電解質水溶液あるいは両者の混合溶液中で
上記窒化タンタル皮膜あるいは上記窒化タンタル皮膜と
共に上記タンタル素材の一部を陽極化成して、誘電体と
なる酸窒化タンタル皮膜あるいは酸窒化タンタル層およ
び酸化タンタル層より成る複合皮膜を得るようにした点
にある。In addition, the oxynitride film obtained by the method (2) above has a non-uniform composition and many structural defects, so it is undeniable that the leakage current increases, and as a result, as in (c) above, the CR loss is large and the withstand voltage is low. In addition to having the disadvantage of being low, the loss coefficient (t
anδ) is large. In addition, since the nitride film obtained by the method (3) above is a film with a low degree of nitridation containing tantalum mononitride and tantalum mononitride as the main components, an oxynitride film obtained by oxidizing this nitride film has the same drawbacks as the oxynitride film obtained by the method (1) above. The present invention maintains a wide ohm range or a wide operating voltage range in leakage current/voltage characteristics, which are the characteristics of tantalum oxynitride films, as well as a small tan δ, etc., and reduces CR loss by reducing leakage current. Provided is a method for manufacturing a capacitor that can obtain a dielectric with increased coefficient. The present invention is characterized in that a tantalum material is anodized in a liquid ammonia electrolyte solution to form a tantalum nitride film on the surface of the tantalum, and then nitrided in a nonaqueous electrolyte solution, an aqueous electrolyte solution, or a mixed solution of both. A part of the tantalum material is anodized together with the tantalum film or the tantalum nitride film to obtain a tantalum oxynitride film or a composite film consisting of a tantalum oxynitride layer and a tantalum oxide layer, which serves as a dielectric.
ここで窒化タンタル皮膜を得るに際しては、−33℃以
下好ましくは−80〜−33℃に保たれ酸素原子を含ま
ない電解質(後述する)を溶解させたアンモニア洛液中
lこ箔状、線状、粉末焼結状、被膜状等に形成されたタ
ンタル素材を陽極として浸漬し、金、白金、タンタル、
グラフアイト、銅等からなる対極(陰極)との間に直流
電圧を印加しながら陽極化成を施す必要がある。In order to obtain the tantalum nitride film, the tantalum nitride film is prepared in an ammonia solution maintained at -33°C or lower, preferably -80 to -33°C, and in which an electrolyte (described later) that does not contain oxygen atoms is dissolved. , a tantalum material formed in the form of powder sinter, film, etc. is immersed as an anode, and gold, platinum, tantalum,
It is necessary to perform anodization while applying a DC voltage between the counter electrode (cathode) made of graphite, copper, or the like.
このときの電流密度は500μA−1ん4d好ましくは
10〜300mA/Cdである。しかるに上記アンモニ
ア溶液に溶解されるべき電解質としては、(1)ナトリ
ウムアミド等のアルカリ金属アミド、(2)バリウムア
ミド等のアルカリ土類金属アミド、(3)カリウムモノ
メチルアミド、リチウムジエチルアミド等のアルカリ金
属のモノオルガノアミドおよびジオルガノアミド、(4
)ストロンチウムモノn−プロピルアミド、カルシウム
ジn−ブチルアミド等のアルカリ土類金属のモノオルガ
ノアミドおよびジオルガノアミド、(5)カリウムテト
ラヒドロボレート、ストロンチウムテトラヒドロボレー
ト等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属のテトラヒ
ドロボレート、(6)リチウムテトラn−ブチルボレー
ト、バリウムテトラエチルボレート等のアルカリ金属お
よびアルカリ土類金属のテトラオルガノボレート、(7
)テトラエチルアンモニウムテトラヒドロボレート、ア
ンモニウムテトラフエニルボレート等の第0〜4級アル
モニウムのテトラヒドロボレートおよびテトラオルガノ
ボレート、(8)ナトリウムテトラフルオロボレート、
バリウムテトラフルオロボレート、トリメチルアンモニ
ウムテトラフルオロボレート等のアルカリ金属もしくは
アルカリ土類金属あるいは第0〜4級アンモニウムのテ
トラフルオロボレート、(9)リチウムテトラヒドロア
ルミネート、カルシウムテトラエチルアルミネート、ジ
n−ブチルアンモニウムテトラヨードアルミネート等の
アルカリ金属またはアルカリ土類金属あるいは第4級以
下アンモニウム(アンモニウムイオンを含む)のテトラ
ヒドロアルミネートまたはテトラオルガノアルミネート
あるいはテトラヨードアルミネート、(代)ヨウ化リチ
ウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化トリイソブチルアン
モニウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属ある
いは第4級以下アンモニウムのヨウ化物、a1)ルビジ
ウムチオシアネート、ストロンチウムチオシアネート、
テトラフエニルアンモニウムチオシアネート等のアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属あるいは第4級以下γン
モニウムの口タン化物等があり、このうち少なくとも一
種を選択して用いる。The current density at this time is 500 μA-14d, preferably 10 to 300 mA/Cd. However, the electrolytes to be dissolved in the ammonia solution include (1) alkali metal amides such as sodium amide, (2) alkaline earth metal amides such as barium amide, and (3) alkali metals such as potassium monomethylamide and lithium diethylamide. monoorganamides and diorganamides, (4
) monoorganamides and diorganamides of alkaline earth metals such as strontium mono-n-propylamide and calcium di-n-butylamide; (5) tetrahydroborates of alkali metals and alkaline earth metals such as potassium tetrahydroborate and strontium tetrahydroborate; , (6) Tetraorganoborates of alkali metals and alkaline earth metals such as lithium tetra n-butylborate, barium tetraethylborate, (7
) Tetrahydroborates and tetraorganoborates of 0 to quaternary aluminum such as tetraethylammonium tetrahydroborate and ammonium tetraphenylborate, (8) sodium tetrafluoroborate,
Tetrafluoroborates of alkali metals or alkaline earth metals or 0- to quaternary ammonium such as barium tetrafluoroborate, trimethylammonium tetrafluoroborate, (9) lithium tetrahydroaluminate, calcium tetraethyl aluminate, di-n-butylammonium tetra Alkali metal or alkaline earth metal such as iodoaluminate, tetrahydroaluminate or tetraorganoaluminate of quaternary or lower ammonium (including ammonium ion), lithium iodide, magnesium iodide, Iodides of alkali metals or alkaline earth metals or quaternary or lower ammonium such as triisobutylammonium iodide, a1) rubidium thiocyanate, strontium thiocyanate,
There are alkali metals or alkaline earth metals such as tetraphenylammonium thiocyanate, or tanned products of quaternary or lower γ ammonium, and at least one of these is selected and used.
なお陽極化成に際してはアンモニア浩液中に水、酸素、
炭酸ガス、メチルアルコール、エーテル等の酸素を含む
有機化合物、金属アルコラード、金属水酸化物および酸
化物、酸素酸の塩(酸素を含む酸の塩)、塩素、塩化水
素、塩化物、塩素を含む酸の塩等窒化タンタル皮膜の生
成および成長を阻害する物質が含まれないように注意す
る必要があるOまた生成された窒化タンタル皮膜には水
素が−NHまたは−NH2の形で含まれるが、陽極化成
の際に通電する電流密度を増加させると皮膜中の水素の
含有量は減少し、しかも同時に皮膜の窒化度が増大する
傾向にある。In addition, during anode formation, water, oxygen,
Organic compounds containing oxygen such as carbon dioxide, methyl alcohol, and ether, metal alcoholades, metal hydroxides and oxides, salts of oxygen acids (salts of acids containing oxygen), chlorine, hydrogen chloride, chlorides, and chlorine. Care must be taken to ensure that substances that inhibit the production and growth of the tantalum nitride film, such as acid salts, are not included.Also, the produced tantalum nitride film contains hydrogen in the form of -NH or -NH2. When the current density applied during anodization is increased, the hydrogen content in the film decreases, and at the same time, the degree of nitridation of the film tends to increase.
一般に上記した窒化方法により得られる窒化タンタル皮
膜は無定形窒化タンタルで大部分が占められており、そ
の平均窒化度は1〜2の範囲にあり、窒素または窒素を
含む雰囲気中における加熱窒化法、リアクテイブスパツ
タ法で得られる窒化タンタル皮膜の窒化度に比し大きな
値を示す。Generally, the tantalum nitride film obtained by the above-mentioned nitriding method is mostly composed of amorphous tantalum nitride, and the average degree of nitridation is in the range of 1 to 2. The degree of nitridation is larger than that of tantalum nitride films obtained by reactive sputtering.
しかして窒化後のタンタルの陽極酸化法は従来タンタル
、ニオブ、チタン、アルミニウム等の弁金属に対して行
つている陽極酸化法を適用する。従つて電解質水洛液ま
たは電解質非水爵液あるいは水と非水浩媒との混合醇液
が用いられる。ここで非水酪液を用いる場合酸素イオン
源となるアルコール類、ケトン類、エーテル類、ラクト
ン類、ラクタム類、酸アミド類、スルホキシド類、スル
ホン類等酸素原子を分子中に有する?媒または酸素原子
を含む酸素酸の塩の溶質が用いられるのは勿論である。
また当然のことながら電解液として酸素酸塩の爵融塩を
用いることもできる。しかしながらこの陽極酸化に際し
ては酸窒化タンタル皮膜の醇解を防止するために?液の
PHを5.0〜8.5好ましくは6.0〜8.0に保持
する必要がある。For the anodization of tantalum after nitriding, the anodization method conventionally used for valve metals such as tantalum, niobium, titanium, and aluminum is applied. Therefore, an aqueous electrolyte solution, a non-aqueous electrolyte solution, or a mixed solution of water and a non-aqueous electrolyte is used. If non-aqueous milky liquid is used here, alcohols, ketones, ethers, lactones, lactams, acid amides, sulfoxides, sulfones, etc., which are oxygen ion sources, have oxygen atoms in their molecules? Of course, a solute of a salt of an oxyacid containing a medium or an oxygen atom may be used.
Naturally, a fused salt of an oxyacid salt can also be used as the electrolyte. However, during this anodic oxidation, is it necessary to prevent the tantalum oxynitride film from dissolving? It is necessary to maintain the pH of the liquid between 5.0 and 8.5, preferably between 6.0 and 8.0.
また電流密度が高いと酸窒化皮膜の窒素濃度は減少する
傾向にあるので電流密度を50mん4d以下に規制する
ことが望ましい。かくして得られた酸窒化タンタル膜は
誘電体として直接金属または導体の対極を接合せしめる
か、あるいは半導体をPn接合させて介在させた上に金
属または導体の対極を取着するか、あるいはまた電解質
溶液もしくは固体電解質を介して導体の対極を取付けて
コンデンサを形成する。Furthermore, if the current density is high, the nitrogen concentration in the oxynitride film tends to decrease, so it is desirable to regulate the current density to 50 m/4 d or less. The thus obtained tantalum oxynitride film can be used as a dielectric to which a metal or conductor counter electrode is directly bonded, or a metal or conductor counter electrode can be attached to the semiconductor through a Pn junction, or alternatively, a metal or conductor counter electrode can be attached to it as a dielectric. Alternatively, a capacitor is formed by attaching the opposite electrode of a conductor via a solid electrolyte.
以下実施例につき説明する。Examples will be explained below.
実施例 1
縦7.0wm1横7.0r!Tml厚さ10μmの高純
度タンタル箔を1850℃、1×10−5t0rr下に
15分焼鈍した後、常法に従い硝酸、硫酸、フツ酸から
なる化学研磨液を用いて表面研磨して水洗、乾燥した。Example 1 Length 7.0wm 1 width 7.0r! High-purity tantalum foil with a Tml thickness of 10 μm was annealed at 1850°C and 1×10-5 t0rr for 15 minutes, and then the surface was polished using a chemical polishing solution consisting of nitric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid, washed with water, and dried. did.
(前処理)このタンタル箔を0.1Nナトリウムアミド
のアンモニア溶液に陽極として浸漬し、−80℃下で5
00ttA/Cdの電流密度の直流を金(Au)の対極
間に印加して定電流化成を行つた。(Pre-treatment) This tantalum foil was immersed in an ammonia solution of 0.1N sodium amide as an anode, and heated to -80℃ for 5 minutes.
Constant current chemical formation was performed by applying a direct current with a current density of 00 ttA/Cd between gold (Au) counter electrodes.
電圧上昇が緩慢になり停滞した時点で電源を切り、液体
アンモニアで洗浄して乾燥した。次いで0.1N硝酸水
洛液に陽極として浸漬し、20℃、500μん4dの化
成条件で金(Au)陰極との間に直流を印加して定電流
化成を行つた。When the voltage increase became slow and stagnant, the power was turned off, and the sample was cleaned with liquid ammonia and dried. Next, it was immersed in a 0.1N nitric acid aqueous solution as an anode, and constant current chemical formation was performed by applying a direct current between it and a gold (Au) cathode under the chemical formation conditions of 20° C. and 500 μm for 4 days.
電圧が50に達した時点で、化成条件を50Vの定電圧
に切換えて3時間エージングを行つた後、水洗して乾燥
した。上記の工程により第1図に示すように酸窒化タン
タル皮膜3が形成されたタンタル箔1を蒸着装置内に移
して100℃に予熱してから1×10−5t0rr下、
1400℃で蒸発させたニクロムのニツケル、クロム混
合蒸気を蒸着して、上記酸窒化タンタル皮膜3表面にニ
クロム層4を形成し、次いで1X10−6t0rr下、
1000℃で蒸発させたアルミニエムをニクロム層4の
上に蒸着してアルミニウム層5を形成した。When the voltage reached 50V, the chemical formation conditions were changed to a constant voltage of 50V and aging was performed for 3 hours, followed by washing with water and drying. The tantalum foil 1 on which the tantalum oxynitride film 3 was formed as shown in FIG.
A nichrome layer 4 was formed on the surface of the tantalum oxynitride film 3 by depositing a mixed vapor of nickel and chromium evaporated at 1400°C, and then under 1×10 −6 t0rr.
Aluminum evaporated at 1000° C. was deposited on the nichrome layer 4 to form an aluminum layer 5.
このアルミニウム層5を陰極とし、タンタル金属部1を
陽極としてそれぞれにリード6,1を取付けリードの一
部を突出させて全体を絶縁体8で被覆してコンデンサに
仕上げた。なお2は酸化タンタル層である。参照例 1
実施例1と同形状のタンタル箔を同様に前処理した後、
1X10−1t0rrの窒素雰囲気中で1200℃に4
5分間反応させて窒化タンタル皮膜を形成した。This aluminum layer 5 was used as a cathode, and the tantalum metal part 1 was used as an anode, leads 6 and 1 were attached to each, with a part of the leads protruding, and the whole was covered with an insulator 8, thereby completing a capacitor. Note that 2 is a tantalum oxide layer. Reference example 1
After pre-treating tantalum foil having the same shape as in Example 1,
4 at 1200℃ in a nitrogen atmosphere of 1X10-1t0rr
A tantalum nitride film was formed by reacting for 5 minutes.
徐冷した後0.1N硝酸水溶液に浸漬して実施例1と同
様に陽極酸化し、しかる後同形状のコンデンサに仕上げ
た。After slowly cooling, it was immersed in a 0.1N nitric acid aqueous solution and anodized in the same manner as in Example 1, and then finished into a capacitor of the same shape.
実施例1および参照例1の方法により得られたそれぞれ
のコンデンサの性能を実測結果に基づいて比較検討する
。The performance of each capacitor obtained by the methods of Example 1 and Reference Example 1 will be compared and studied based on actual measurement results.
第2図は印加電圧に対する漏れ電流の変化を示したもの
である。FIG. 2 shows the change in leakage current with respect to applied voltage.
同図から明らかなように5〜30Vの直流電圧領域にお
ける漏れ電流を、実施例1によるコンデンサでは参照例
1によるものに比し1/50〜1/80に低減し得た。
また漏れ電流のオーム領域の広さに関して、実施例1に
よるものが6.5〜44Vであつたのに対し参照例1に
よるものが8〜26Vであり、実施例1によるコンデン
サは参照例1のコンデンサに比し2.1倍のオーム領域
を有することになる。さらにオーム領域における漏れ電
流の印加電圧に対する変化の割合は実施例1によるもの
が2.0X10−120hn−1・m−2であり参照例
1による5.3X10−110hm−1●Cm−2の1
/27の値である。このことは漏れ電流が極めて小さな
値であるのみならず、電圧変動に対する変化量も極めて
小さいことを意味する。第3図は交流周波数に対するC
R損失の変化を示したものであり、3〜1X104Hz
の交流周波数領域で実施例1によるコンデンサのCR損
失が参照例1によるCR損失の1/40〜1/45であ
ることを示している。As is clear from the figure, the leakage current in the DC voltage range of 5 to 30 V was reduced to 1/50 to 1/80 in the capacitor according to Example 1 compared to the capacitor according to Reference Example 1.
Regarding the width of the ohm region of leakage current, the capacitor according to Example 1 was 6.5 to 44 V, while the capacitor according to Reference Example 1 was 8 to 26 V. It has an ohmic range 2.1 times that of a capacitor. Furthermore, the rate of change in leakage current with respect to applied voltage in the ohmic region is 2.0X10-120hn-1·m-2 in Example 1, and 5.3X10-110hm-1●Cm-2 in Reference Example 1.
/27. This means that not only the leakage current is an extremely small value, but also the amount of change in response to voltage fluctuations is extremely small. Figure 3 shows C for AC frequency.
It shows the change in R loss, 3~1X104Hz
It is shown that the CR loss of the capacitor according to Example 1 is 1/40 to 1/45 of the CR loss according to Reference Example 1 in the AC frequency region of .
尚、実施例1および参照例1によるコンデンサの容量を
各交流周波数別に測定した結果を下表に示す。The table below shows the results of measuring the capacitance of the capacitors according to Example 1 and Reference Example 1 for each AC frequency.
上表より明らかなように10〜104Hzの交流周波数
領域において、実施例1によるコンデンサの容量は参照
例1によるものに比して1.2〜1.3倍の値を示した
。As is clear from the above table, the capacitance of the capacitor according to Example 1 was 1.2 to 1.3 times that of the capacitor according to Reference Example 1 in the AC frequency range of 10 to 104 Hz.
実施例 2
5X10−5t0rrのアルゴン雰囲気中でシリコン基
板上に基板温度450℃、陽極電圧−100V1陰極電
圧−4000、陰極電流密度400μ〜名結いう条件下
でタンタルを縦7。Example 2 Tantalum was deposited vertically on a silicon substrate in an argon atmosphere of 5×10 −5 tons under the following conditions: substrate temperature 450° C., anode voltage −100 V, cathode voltage −4000, and cathode current density 400 μ.
0r1r1n1横7.0闘の区画にスパツタした。0r1r1n1 sideways 7.0 fight division.
これを0.001Nのヨウ化アンモニウムのアンモニア
溶液に陽極として浸漬し、−35℃下、4mん4dの電
流密度の直流を白金(Pt)対極との間に印加して定電
流化成を行つた。電圧上昇が緩慢になり停滞した時点で
電源を切り、タンタル表面に形成された窒化タンタル皮
膜を液体アンモニアで洗浄して乾燥した。次いで0.0
3Nテトラメチルアンモニウムテトラフルオロボレート
のジメチルスルホキシド溶液に浸漬し、上記窒化タンタ
ル層を陽極となし、50℃下、200a八Zmlの電流
密度の直流を白金(Pt)対極との間に印加して定電流
化成を行つた。This was immersed in an ammonia solution of 0.001N ammonium iodide as an anode, and a direct current with a current density of 4 m/4 d was applied between it and a platinum (Pt) counter electrode at -35°C to perform constant current chemical formation. . When the voltage increase became slow and stagnant, the power was turned off, and the tantalum nitride film formed on the tantalum surface was washed with liquid ammonia and dried. then 0.0
It was immersed in a dimethyl sulfoxide solution of 3N tetramethylammonium tetrafluoroborate, the tantalum nitride layer was used as an anode, and a direct current with a current density of 200 μm/8 Zml was applied between it and a platinum (Pt) counter electrode at 50°C. Conducted electric current conversion.
電圧が100に達した時点で化成を止め100Vの定電
圧下に2時間エージングを行ない、しかる後水洗して乾
燥した。次に500℃、760t0rrの窒素雰囲気の
炉内に投じて20分間アニールした。When the voltage reached 100V, the chemical formation was stopped and aging was performed for 2 hours under a constant voltage of 100V, and then washed with water and dried. Next, it was placed in a nitrogen atmosphere furnace at 500° C. and 760 t0rr and annealed for 20 minutes.
その後再び上記電解質溶液に浸漬して20℃下、100
の直流を印加して3時間エージングした。エージング後
水洗して200℃、760t0rrの窒素雰囲気中で5
0重量%の硝酸第1マンガン水溶液を酸窒化皮膜面に霧
状に吹付けながら熱分解させて酸窒化皮膜表面にβ形二
酸化マンガン層を形成した。After that, it was immersed in the above electrolyte solution again and heated to 100°C at 20°C.
The sample was aged for 3 hours by applying a direct current of . After aging, rinse with water and heat in a nitrogen atmosphere at 200°C and 760t0rr for 5 minutes.
A 0% by weight aqueous solution of manganese nitrate was sprayed onto the surface of the oxynitride film in the form of a mist and thermally decomposed to form a β-type manganese dioxide layer on the surface of the oxynitride film.
しかる後蒸着装置内に移して実施例1と同様にして上記
二酸化マンガン層上にアルミニウム層を形成し第4図に
示すコンデンサを形成した。第4図において1はタンタ
ル金属層、2は酸化タンタル層、3は酸窒化タンタル層
、5はアルミニウム層、6,1はリード、8は絶縁体、
9はβ形二酸化マンガン層である。参照例 2
シリコン基板上に5X104t0rrの窒素雰囲気中で
基板温度400℃、陽極電圧50、陰極電圧−5000
V1陰極電流密度200μv?の条件でタンタルを縦7
.0wn1横7.0rmの区画にリアクテイブスパツタ
して窒化タンタル皮膜を形成した後、0.03Nテトラ
メチルアンモニウムテトラフルオロボレートのジメチル
スルホキシド溶液に浸漬した。Thereafter, it was transferred to a vapor deposition apparatus and an aluminum layer was formed on the manganese dioxide layer in the same manner as in Example 1 to form the capacitor shown in FIG. 4. In FIG. 4, 1 is a tantalum metal layer, 2 is a tantalum oxide layer, 3 is a tantalum oxynitride layer, 5 is an aluminum layer, 6 and 1 are leads, 8 is an insulator,
9 is a β-type manganese dioxide layer. Reference example 2 On a silicon substrate in a nitrogen atmosphere of 5X104t0rr, substrate temperature 400°C, anode voltage 50, cathode voltage -5000
V1 cathode current density 200μv? tantalum vertically under the conditions of
.. A tantalum nitride film was formed by reactive sputtering on a 7.0 rm horizontal section, and then immersed in a dimethyl sulfoxide solution of 0.03N tetramethylammonium tetrafluoroborate.
以下実施例2と同様にしてコンデンサを形成した。実施
例2および参照例2の方法により製造されたそれぞれの
コンデンサの性能を実測結果に基づいて比較検討する。Thereafter, a capacitor was formed in the same manner as in Example 2. The performance of each capacitor manufactured by the methods of Example 2 and Reference Example 2 will be compared and studied based on actual measurement results.
第5図は印加電圧に対する漏れ電流の変化を示したもの
である。FIG. 5 shows the change in leakage current with respect to applied voltage.
同図から明らかなように5〜73Vの直流電圧領域にお
ける漏れ電流を、実施例2によるコンデンサでは参照例
2によるものに比し3/10〜1/10に低減し得た。
また漏れ電流のオーム領域の広さに関して、実施例2に
よるものが13〜81Vであつたのに対し参照例2によ
るものが6〜43であり、実施例2によるコンデンサは
参照例2のコンデンサに対し1.8倍のオーム領域を有
することになる。さらにオーム領域における漏れ電流の
印加電圧に対する変化の割合は実施例2によるものが6
.3X10−130hm−m−2であり、参照例2の5
,0×10−120hm−1 ・m−2の1/8の値で
あつた。このように実施例2の方法によれば参照例2に
比し、漏れ電流が極めて少なく且漏れ電流の電圧変動に
対する変化が非常に少ない上、オーム則に従つて変化す
る電圧領域が広いコンデンサを製造できる。第6図は交
流周波数に対するCR損失の変化を示したものであり、
3〜1X104Hzの周波数領域で実施例2によるコン
デンサのCR損失が参照例2によるコンデンサのCR損
失の1/20〜1/27であることを示している。As is clear from the figure, the leakage current in the DC voltage range of 5 to 73 V was able to be reduced by 3/10 to 1/10 in the capacitor according to Example 2 compared to the capacitor according to Reference Example 2.
Regarding the width of the ohm range of leakage current, the capacitor according to Example 2 was 13 to 81 V, while it was 6 to 43 V in Reference Example 2. It has an ohmic area 1.8 times that of the conventional one. Furthermore, the ratio of change in leakage current to applied voltage in the ohmic region is 6 in Example 2.
.. 3X10-130hm-m-2, and 5 of Reference Example 2
, 0x10-120hm-1 .m-2. As described above, the method of Example 2 produces a capacitor with extremely low leakage current and very little change in leakage current with respect to voltage fluctuations, as well as a wide voltage range that changes according to Ohm's law, compared to Reference Example 2. Can be manufactured. Figure 6 shows the change in CR loss with respect to AC frequency,
It is shown that the CR loss of the capacitor according to Example 2 is 1/20 to 1/27 of the CR loss of the capacitor according to Reference Example 2 in the frequency range of 3 to 1×10 4 Hz.
なお線状および粉末焼結体状のタンタル素材を用いた場
合も前記実施例1,2の場合と同様の効果を奏し、殊に
漏れ電流およびCR損失に関しては従来技術に比して顕
著な結果が得られた。Note that the same effects as in Examples 1 and 2 are obtained when linear or powdered sintered tantalum materials are used, and the results are particularly remarkable in terms of leakage current and CR loss compared to the conventional technology. was gotten.
また電解コンデンサを製造した場合にも前述した如き良
好な特性が認められた。しかして酸窒化タンタル皮膜の
みを誘電体としたコンデンサは他のコンデンサに比し漏
れ電流およびCR損失が大きく、また酸化タンタル皮膜
を誘電体としたコンデンサに比して容量が小さいという
欠点がある。Also, when an electrolytic capacitor was manufactured, the above-mentioned good characteristics were observed. However, a capacitor using only a tantalum oxynitride film as a dielectric has a drawback that leakage current and CR loss are larger than other capacitors, and the capacitance is smaller than a capacitor using a tantalum oxide film as a dielectric.
この点に関しては実施例1,2で示したように窒化タン
タル層を形成した後(こ上記窒化タンタル層のみを陽極
酸化するのでなく、上記窒化タンタル層と共にタンタル
素材の一部を陽極化成して酸窒化タンタル層および酸化
タンタル層より成る複合皮膜を形成し、この複合皮膜を
誘電体としてコンデンサを形成すれば容量を増大させる
ことができる。Regarding this point, as shown in Examples 1 and 2, after forming the tantalum nitride layer (not by anodizing only the tantalum nitride layer, but by anodizing a part of the tantalum material together with the tantalum nitride layer). Capacity can be increased by forming a composite film consisting of a tantalum oxynitride layer and a tantalum oxide layer and forming a capacitor using this composite film as a dielectric.
第1図は実施例1により形成された通常形極性コンデン
サの縦断面図、第2図は実施例1および参照例1による
各コンデンサにおける印加電圧に対する漏れ電流の変化
を示す図、第3図は上記各コンデンサにおける周波数に
対するCR損失の変化を示す図、第4図は実施例2によ
り形成された接合形コンデンサの縦断面図、第5図は実
施例2および参照例2による各コンデンサにおける印加
電圧に対する漏れ電流の変化を示す図、第6図は上記各
コンデンサにおける周波数に対するCR損失の変化を示
す図である。
1・・・・・・タンタル金属層、2・・・・・・酸化タ
ンタル層、3・・・・・・酸窒化タンタル層、4・・・
・・・ニクロム合金層、5・・・・・・アルミニウム金
属層、6・・・・・・陰極リード、r・・・・・・陽極
リード、8・・・・・・絶縁体、9・・・・・・β形二
酸化マンガン層。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a normal polar capacitor formed according to Example 1, FIG. 2 is a diagram showing changes in leakage current with respect to applied voltage in each capacitor according to Example 1 and Reference Example 1, and FIG. A diagram showing changes in CR loss with respect to frequency in each of the above capacitors, FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of a junction capacitor formed according to Example 2, and FIG. 5 is an applied voltage in each capacitor according to Example 2 and Reference Example 2. FIG. 6 is a diagram showing changes in CR loss with respect to frequency in each of the above capacitors. 1...Tantalum metal layer, 2...Tantalum oxide layer, 3...Tantalum oxynitride layer, 4...
... Nichrome alloy layer, 5 ... Aluminum metal layer, 6 ... Cathode lead, r ... Anode lead, 8 ... Insulator, 9.・・・・・・β-type manganese dioxide layer.
Claims (1)
化成し該タンタル表面に窒化タンタル皮膜を形成し、し
かる後非水電解質溶液または電解質水溶液あるいは両者
の混合溶液中で上記窒化タンタル皮膜あるいは上記窒化
タンタル皮膜と共に上記タンタル素材の一部を陽極化成
して、誘電体となる酸窒化タンタル皮膜あるいは酸窒化
タンタル層および酸化タンタル層より成る複合皮膜を形
成する工程を備えたことを特徴とするコンデンサの製造
方法。1. A tantalum material is anodized in a liquid ammonia electrolyte solution to form a tantalum nitride film on the tantalum surface, and then the tantalum nitride film or the tantalum nitride film is anodized in a non-aqueous electrolyte solution, an aqueous electrolyte solution, or a mixed solution of both. A method for manufacturing a capacitor, comprising the step of anodizing a portion of the tantalum material to form a tantalum oxynitride film or a composite film consisting of a tantalum oxynitride layer and a tantalum oxide layer, which serves as a dielectric.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49014305A JPS5935167B2 (en) | 1974-02-04 | 1974-02-04 | Capacitor manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49014305A JPS5935167B2 (en) | 1974-02-04 | 1974-02-04 | Capacitor manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS50108551A JPS50108551A (en) | 1975-08-27 |
| JPS5935167B2 true JPS5935167B2 (en) | 1984-08-27 |
Family
ID=11857376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49014305A Expired JPS5935167B2 (en) | 1974-02-04 | 1974-02-04 | Capacitor manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935167B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2570767Y2 (en) * | 1991-08-27 | 1998-05-13 | 京セラ株式会社 | Tantalum capacitors |
| JP2746778B2 (en) * | 1991-09-12 | 1998-05-06 | 京セラ株式会社 | Tantalum capacitors |
-
1974
- 1974-02-04 JP JP49014305A patent/JPS5935167B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS50108551A (en) | 1975-08-27 |
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