受動素子シート及び半導体パッケージ
【課題】半導体パッケージに内蔵された半導体チップにより近い位置にコンデンサ等の受動素子を配置できるようにする。また、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置できる技術を提供する。
【解決手段】基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シート。基板上に半導体チップが実装されてなる半導体パッケージであって、前記基板と前記半導体チップとの間に、前記受動素子シートが実装されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【解決手段】基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シート。基板上に半導体チップが実装されてなる半導体パッケージであって、前記基板と前記半導体チップとの間に、前記受動素子シートが実装されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルＣＶＤ法を用いて誘電体層が形成された受動素子シート、及び、このような受動素子シートが実装された半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抵抗、コイル、コンデンサなどの受動素子を電子回路基板に実装する方法として、受動素子を構成する部品を基板の表面に実装する方法や、受動素子を基板の内層に埋め込む方法などが知られている（特許文献１，２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４０９５５公報
【特許文献２】特開２００４−２２８１９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に開示されているように、基板の表面に対して半導体パッケージ（ICパッケージ）及びコンデンサを実装する場合には、半導体パッケージにできるだけ近い位置にコンデンサ（バイパスコンデンサやデカップリングコンデンサ等）を配置するのが好ましい。なぜなら、半導体パッケージの電源電流に混入するノイズを効果的に除去するためには、半導体パッケージとコンデンサとの配線長ができるだけ短い方が好ましいからである。しかし、部品の大きさに伴う物理的な制約があるために、半導体パッケージにコンデンサを近づける距離には一定の限界があるという問題がある。そこで、特許文献２に開示されているように、回路基板の内層にコンデンサを埋め込むことによって、半導体パッケージの直下の位置にコンデンサを配置する方法が考えられる。この方法の場合、半導体パッケージにより近い位置にコンデンサを配置することが可能になるために、半導体パッケージの電源電流に混入するノイズをより効果的に除去することが可能となる。
【０００５】
ところで、近年、半導体パッケージに内蔵される半導体チップの高集積度化、及び、半導体チップに使用される電源電流の高周波化に伴い、半導体チップの電源電流に混入するノイズをより確実に除去することが求められている。しかしながら、今までのように積層回路基板の内層にコンデンサを埋め込む方法では、ノイズの除去が不十分になってきているという問題がある。このような事情から、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサを配置したいという強い要望があった。
また、受動素子自体の小型化が進んだことから（例えばチップコンデンサ等）、受動素子を基板上あるいは基板の内層に配置する作業が非常に困難になっており、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置できる技術が強く望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサ等の受動素子を配置できるようにすることである。また、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、大気中で良質の薄膜を形成することのできる成膜方法、および装置を開発すべく鋭意研究してきたところ、原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材に吹き付けることにより、従来よりも格段に薄く、均一で、品質の良い膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、かかる新規な知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シートである。
【０００９】
前記金属化合物は、薄膜の原料である金属酸化物を構成する金属を含む金属化合物であって、使用する溶媒に可溶なものであればよく、例えば、金属アルコキシド等の有機金属化合物、キレート化合物、ハロゲン化金属等を使用できる。
【００１０】
前記金属化合物を溶解するための溶媒としては、例えば炭化水素、アルコール、エーテル、ケトン、水等を使用できる。特に、超音波振動による霧化が容易であることから、トルエン、メタノール、アセチルアセトン、水等を好ましく使用できる。
【００１１】
前記金属酸化物としては、例えば、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｃｒ，Ｂａ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｙ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｌａ等の酸化物、あるいはこれらの金属の複合酸化物を挙げることができる。
【００１２】
前記基材の材料としては、例えば、アルミナ、シリコン、ジルコニア、セラミックス、ガラス等を挙げることができる。この中では、半導体チップとの熱膨張率の差が小さいことから、アルミナが好ましい。アルミナ製の基材を使用した場合には、半導体チップの温度変化に伴って半導体チップあるいは基材が破損するのを防止することができる。
【００１３】
本発明に係る受動素子シートは、前記基材上に導体層及び誘電体層が積層された後に、前記基材の少なくとも一部が厚み方向に削られていてもよい。これにより、基材全体の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄い受動素子シートを実現することが可能である。
【００１４】
本発明に係る受動素子シートは、極めて薄く、かつ均一な厚みを有しているために、半導体パッケージに内蔵される半導体チップと基板との間に“中継基板”として実装することが可能である（なお、従来の薄膜コンデンサ等は、本発明の受動素子シートよりも厚みがあるために、半導体チップと基板との間に中継基板として実装することは困難であった）。
そして、この中継基板として実装された受動素子シートの表面あるいは裏面には、金属酸化物の薄膜によって形成されたコイル、抵抗、コンデンサ等の受動素子を、任意の場所、大きさ、個数で配置することが可能であるために、半導体チップにより近い位置にこれらの受動素子を配置することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る受動素子シートを半導体チップと基板との間に中継基板として実装することによって、半導体チップの電源端子に極めて近い位置にバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを配置することが可能である。これにより、半導体チップの電源電流に混入するノイズをより確実に低減することが可能である。したがって、半導体チップの高機能化・高集積化に寄与することが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る受動素子シートは、基材の上に受動素子が形成されてシート状となっており、取り扱いが容易である。したがって、受動素子をつまむ等の作業が不要であり、受動素子が非常に小型化されているにもかかわらず、その受動素子を所望の位置に容易に配置することが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る受動素子シートは、基材上の任意の位置にコンデンサ等の受動素子を形成することが可能であるために、半導体チップにおける電源端子の近傍にバイパスコンデンサやデカップリングコンデンサ等を容易に配置することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体パッケージに内蔵される半導体チップの電源端子により近い位置にバイパスコンデンサやデカップリングコンデンサを配置することが可能となる。また、コンデンサ等の受動素子を所望の位置に容易に配置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（成膜装置）
図１には、薄膜を成膜するための成膜装置１を示す。この成膜装置１には、原料となる金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓを霧化してエアロゾルを発生させる超音波霧化装置１０と、発生したエアロゾルを加熱する加熱塔２０と、この加熱塔２０の先端に取り付けられてエアロゾルを基材Ｂに向かって吹き付けるノズル３３と、基材Ｂを保持するためのステージ４０とが備えられている。
【００２１】
超音波霧化装置１０には、内部に原料液Ｓを貯留可能なエアロゾル発生槽１１と、このエアロゾル発生槽１１に取り付けられた超音波振動子１２とを備えている。エアロゾル発生槽１１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベ１３が、ガス管１４およびバルブ１６を介して接続されている。また、エアロゾル発生槽１１の天井部には、発生したエアロゾルを加熱塔２０に送るためのエアロゾル供給管１５の一端が接続されている。
【００２２】
加熱塔２０は、外筒部２１と、この外筒部２１に収容されたカートリッジヒータ２４とからなる（図２、図３参照）。外筒部２１はステンレスにより有底の円筒状に形成されており、その上端の開口部には、径方向外側に張り出すパイプフランジ２２が設けられている。このパイプフランジ２２には、厚さ方向（上下方向）に貫通する複数のねじ穴２２Ａが周方向に均等ピッチで設けられている。外筒部２１の上端付近には、側方に開口して外筒部２１の内部空間と外部空間とを連通する流入口２３が設けられている。この流入口２３は、切り替え弁３２を介してエアロゾル発生槽１１から延びるエアロゾル供給管１５、およびキャリアガスのガスボンベ１３から延びるガス管１４に接続されている。
【００２３】
また、図２に示すように、カートリッジヒータ２４は、その外径が、外筒部２１の内径よりもやや小さくなるように形成されている。このカートリッジヒータ２４の一端部には耐熱樹脂製のキャップ２９が被せられるとともに、このキャップ２９から通電用のリード線２５が導出されている。このカートリッジヒータ２４の上端部（リード線２５側の端部）よりもやや下方の位置には、ヒータフランジ２６が外装されている。ヒータフランジ２６は、カートリッジヒータ２４を嵌入可能な筒部２６Ａと、この筒部２６Ａの下端部から径方向外側に張り出すフランジ部２６Ｂとを備えている。フランジ部２６Ｂは、その外径が、パイプフランジ２２の外径とほぼ同じ大きさとなるように形成されている。このフランジ部２６Ｂには複数のねじ穴２６Ｃが形成される一方、このフランジ部２６Ｂに接続するパイプフランジ２２にはねじ穴２２Ａが形成されている。ねじ穴２６Ｃ及びねじ穴２２Ａにねじ２８が挿通されることによって、ヒータフランジ２６及びパイプフランジ２２が接続される。
【００２４】
カートリッジヒータ２４は、リード線２５側の端部を上側に向けた姿勢で外筒部２１に収容され、ヒータフランジ２６をパッキン２７を介してパイプフランジ２２にねじ止めすることによって外筒部２１に固定されている。なお、ヒータフランジ２６とパイプフランジ２２との間に介装されるパッキン２７は、例えばゴムによりヒータフランジ２６と同径の薄板状に形成されており、ヒータフランジ２６の筒部２６Ａおよびねじ穴２６Ｃに対応する位置にそれぞれカートリッジヒータ２４、ねじ２８を挿通可能なヒータ挿通孔２７Ａ、ねじ穴２７Ｂが設けられている。
【００２５】
図２に示すように、カートリッジヒータ２４の外周面と外筒部２１の内周面との間には約１ｍｍの隙間が設けられており、この隙間はエアロゾルが通過可能なエアロゾル流路３０となっている。なお、エアロゾル流路３０の外周側に行くほど、すなわちカートリッジヒータ２４の外周面から離れるほどカートリッジヒータ２４からの熱が伝わりにくくなるから、エアロゾル流路３０の径方向の幅、すなわちカートリッジヒータ２４の外周面から外筒部２１の内周面までの距離をあまり大きくすると、エアロゾルの加熱効率の低下や加熱ムラが生じるおそれがある。このため、カートリッジヒータ２４の外周面から外筒部２１の内周面までの距離を充分に小さくして、エアロゾル流路３０をカートリッジヒータ２４からの熱が充分に伝わる距離内に設定することが好ましい。これにより、エアロゾル流路３０内を流れるエアロゾルを効率的に、かつ均一に加熱することができる。
【００２６】
このエアロゾル流路３０内には、転流ガイド３１が挿入されている。転流ガイド３１は直径１ｍｍ、すなわちエアロゾル流路３０の幅（カートリッジヒータ２４の外周面と外筒部２１の内周面との距離）とほぼ等しい外径のワイヤ状に形成され、エアロゾル流路３０のほぼ全長にわたってらせん状に配置されている。これにより、エアロゾル流路３０に進入したエアロゾルが、転流ガイド３１に案内されてらせん状に下降するようになっている。このように、エアロゾルがらせん状に流れるようにすることよって、エアロゾルの流路を細くするとともに、加熱塔２０を大型化することなく流路長を確保している。これにより、エアロゾルを均一に、効率よく加熱するようにしている。
【００２７】
なお、詳細には図示しないが、外筒部２１の底面とカートリッジヒータ２４との間の空間には熱電対が設置されており、カートリッジヒータ２４によって加熱された後のエアロゾルの温度が測定されるようになっている。測定されたエアロゾルの温度は、エアロゾル流路３０内の温度制御の入力値として使用されるようになっている。
【００２８】
外筒部２１の底部には、キャリアガスを基材Ｂに吹き付けるためのノズル３３が接続されている。このノズル３３は、全体として円筒状に形成されて、その下端部に開口径１２ｍｍの円形をなす吐出口３３Ａが開口されたもので、その内部の空間はエアロゾル流路３０に連通されている。
【００２９】
このノズル３３の吐出口の下方には、基材Ｂをその上面に載置可能なステージ４０が設けられている。このステージ４０は、図示しない駆動機構によって基材Ｂの面に沿った２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能とされており、これにより、基材Ｂをノズル３３に対して移動できるようになっている。また、ステージ４０には、その上面に載置された基材Ｂを加熱するための加熱コイル４１が内蔵されており、基材Ｂの外形よりもやや大きな範囲（図４中点線で示すエリアＲ）にわたって加熱を行うことができるようになっている。
【００３０】
次に、上記のように構成された成膜装置１を用いて金属酸化物の膜を形成する方法について説明する。
【００３１】
まず、膜の原料である金属化合物を溶媒に溶解して原料液Ｓを調製する。例えば、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３））の膜を形成する場合には、ストロンチウムを含む金属化合物としてＳｒ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）２（ジイソプロポキシストロンチウム）を、チタンを含む金属化合物としてＴｉ（ＯＣ４Ｈ９）４（テトラブトキシチタン）を、溶媒としてトルエンおよび１−メトキシ−２−プロパノールを使用することができる。原料液Ｓの濃度は、例えば０．０２〜０．５ｍｏｌ／ｋｇとなるように調製するのが好ましい。
【００３２】
原料液Ｓの調製が終了したら、この原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入する。また、膜を形成する対象物である基材Ｂをステージ４０上に載置する。基材Ｂの材質としては特に制限はないが、例えば、アルミナ、シリコン、ガラス、樹脂、あるいはこれらの複合材料等を使用することができる。
【００３３】
そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させる（霧化工程）。キャリアガスとしては、例えば酸素、空気、窒素、アルゴン等を使用できる。また、超音波の印加は例えば、出力周波数１．６〜２．４ＭＨｚで行なうことができ、これにより、直径１〜５μｍ程度の微細な液滴を含むエアロゾルを発生させることができる。
【００３４】
切り替え弁３２を操作して加熱塔２０とエアロゾル供給管１５とを接続すると、発生したエアロゾルは、エアロゾル供給管１５を通って加熱塔２０に送られる。加熱塔２０に進入したエアロゾルは、転流ガイド３１に案内されてエアロゾル流路３０をらせん状に下っていく。このとき、エアロゾルは、加熱塔２０の内部に挿入されたカートリッジヒータ２４によって暖められる（加熱工程）。このようにエアロゾルを加熱することによって、液滴に含まれる溶媒がある程度蒸発する。これにより、液滴がさらに微粒化し、このことが均一で緻密な膜の形成に寄与しているものと考えられる。
【００３５】
エアロゾルの加熱は、含まれる溶媒を適度に蒸発させて液滴の微細化を制御することを目的として行なうものである。したがって、エアロゾルの加熱温度は、使用する溶媒の種類に応じて適宜設定すればよい。また、この加熱は、膜の原料である金属化合物が分解・酸化反応する温度（基材Ｂの加熱温度）よりも低い温度で行なうことが好ましい。例えば、溶媒としてトルエンを使用する場合には１００℃程度で行なうことが好ましく、加熱塔２０内部でのエアロゾルの滞留時間は約０．１〜０．５秒程度が好ましい。なお、エアロゾルの加熱は、カートリッジヒータ２４へのエアロゾルの付着を低減する効果もあるため好ましい。
【００３６】
エアロゾル流路３０を通過したエアロゾルは、加熱塔２０の下部に取り付けられたノズル３３から基材Ｂに吹き付けられる（膜形成工程）。吹き付けは、ステージ４０を駆動機構により駆動して、基材Ｂに対するノズル３３の相対位置を少しずつずらしながら板面方向に沿って走査させることによって行なわれ、これにより、基材Ｂの全面に渡って膜が形成される。このとき、ステージ４０に内蔵されている加熱コイル４１により基材Ｂを加熱する。基材Ｂの加熱温度は、原料である金属化合物が分解・酸化反応して基材Ｂの表面に膜を形成可能な程度の温度であれば良く、例えば、ＳＴＯ膜を形成する場合には４５０〜６００℃程度であれば良い。
エアロゾルの液滴が基材Ｂに達すると、液滴に含まれる金属化合物が分解・酸化反応して基材Ｂの表面に金属酸化物の膜が形成される。このとき、エアロゾルの液滴は超音波霧化により形成され、さらに加熱塔２０で加熱処理されることで極めて微細なものとなっているから、形成される膜は極めて薄く、均一性が良いものとなっている。
【００３７】
ここで、基材Ｂの加熱により基材Ｂの面上では上昇気流が生じるため、ノズル３３の先端から基材Ｂの表面までの距離があまり離れすぎていると、上昇気流に阻害されてエアロゾルが基材Ｂの表面に到達しにくくなる。したがって、ノズル３３の開口を基材Ｂの表面に近接させる（例えば５〜５０ｍｍ程度）とともに、エアロゾルをある程度の流速（例えば０．５〜２．０リットル／ｓｅｃ）をもって基材Ｂに吹き付けるのが良い。
【００３８】
成膜を終了したら、基材Ｂをステージ４０から取り外し、次の工程へ搬送する。例えば、形成された膜をコンデンサの誘電体層として使用する場合には、形成された膜をエッチング等によりパターニングした後、スパッタリング等により膜上に導体層を形成すればよい。
【００３９】
なお、基材Ｂのステージ４０への取り付け、取り外し時など、成膜操作を行なっていないときには、切り替え弁３２をガス管１４側に切り替え、原料液Ｓの液滴を含まないキャリアガスを流しておくことが好ましい。ノズル３３−基材Ｂ間の雰囲気の変動を抑制して膜形成の安定化を図るため、および、ステージ４０の過熱を防止するためである。
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材Ｂに吹き付けることにより、均一で品質の良い膜を得ることができる。
【００４１】
そして、本実施形態によれば、基材Ｂ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｂを加熱しつつこの基材Ｂに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態を図５および図６を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の成膜装置５０は、第１実施形態と同様の構成の超音波霧化装置１０を備えており、この超音波霧化装置１０には、加熱塔５１が接続されている（図５参照）。加熱塔５１は、エアロゾルを加熱しつつ基材Ｗに向かって噴出するスリット部５２を備えている。
【００４４】
スリット部５２は、例えばステンレスにより矩形厚板状に形成されたヒータブロック５３を厚み方向に２枚重ね合わせたものである。各ヒータブロック５３の側面からは通電用のリード部５４が導出されて電源（図示せず）に接続されるようになっている。
【００４５】
一対のヒータブロック５３において互いに対向する面には、幅方向中央からそれよりもやや外側の領域にかけて凹部が形成されている。この凹部はヒータブロック５３の板面側および上下の端面側に開放されており、両ヒータブロック５３が重ね合わせられた際に２つの凹部が合わさって形成される空間は、断面矩形状をなすとともに上下方向に貫通するエアロゾル流路５５とされている。
【００４６】
このエアロゾル流路５５の短辺方向（ヒータブロック５３の厚さ方向に沿う方向）の幅は約３ｍｍであり、両ヒータブロック５３からの熱が充分かつ均一にエアロゾル流路５５内のエアロゾルに伝わる程度に狭くなっている。一方、長辺方向の幅は、基材Ｗの幅と等しいか、それよりも僅かに大きな幅となっている（図６参照）。
【００４７】
スリット部５２の上面には、エアロゾル流路５５と連通してエアロゾルをこのエアロゾル流路５５に導く連結部５６が接続されている。この連結部５６は全体として上下方向に貫通する筒状に形成されるとともに、その上側の開口部５６Ａは円筒状をなし、下側の開口部５６Ｂはエアロゾル流路５５の上側の開口とほぼ同形のスリット状をなしている。上側の開口部５６Ａは、切り替え弁３２を介してエアロゾル発生槽１１から延びるエアロゾル供給管１５、およびキャリアガスのガスボンベ１３から延びるガス管１４に接続されている。また、下側の開口部５６Ｂは、開口縁から外側に張り出すフランジ５７を備えており、このフランジ５７がスリット部５２の上面にねじ止めによって固定されている。
【００４８】
スリット部５２の下方には、基材Ｗをその上面に載置可能なステージ５８が設けられている。このステージ５８は、図示しない駆動機構によって基材Ｗの面に沿った１方向（Ｘ方向）に移動可能とされたＸテーブルであること以外は、第１実施形態のステージ４０と同様の構成である。
【００４９】
この成膜装置５０を使用して金属酸化物の膜を形成するには、まず、第１実施形態と同様にして、超音波霧化装置１０によりエアロゾルを発生させる。
次に、切り替え弁３２を操作して加熱塔５１とエアロゾル供給管１５とを接続すると、発生したエアロゾルは、エアロゾル供給管１５、および連結部５６を通ってスリット部５２に送られる。スリット部５２に進入したエアロゾルは、エアロゾル流路５５を下っていく間に、ヒータブロック５３によって暖められる（加熱工程）。これにより、第１実施形態と同様に、エアロゾルの液滴に含まれる溶媒がある程度蒸発して液滴がさらに微粒化する。エアロゾルの加熱条件は第１実施形態と同様でよい。
【００５０】
エアロゾル流路５５を通過したエアロゾルは、下端側の吐出口５５Ａから基材Ｗに吹き付けられる（膜形成工程）。吹き付けは、ステージ５８を駆動機構により吐出口５５Ａの短辺方向に沿う方向（図５、図６の矢印方向）に駆動して、基材Ｗに対する吐出口５５Ａの相対位置を少しずつずらしながら板面方向に沿って走査させることによって行なわれる。このとき、ステージ５８に内蔵されている加熱コイル４１により基材Ｗを加熱する。基材Ｗに対してエアロゾルを吹き付ける流速、そのときの基材Ｗの加熱温度、そのときの吐出口５５Ａと基材Ｗとの距離等の条件は、第１実施形態と同様でよい。基材Ｗに対してエアロゾルを吹き付けることによって、基材Ｗの表面に金属酸化物の膜を形成することができる。
【００５１】
このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材Ｗに吹き付けることにより、均一で品質の良い膜を得ることができる。
【００５２】
そして、本実施形態によれば、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態を、図７〜図１０を参照しつつ説明する。なお、第１及び第２実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態では、まず、上述の第２実施形態で説明した成膜装置５０を用いて、φ３インチのＰｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハ（基材Ｗ）上に、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）の単層膜の成膜を行った。成膜用の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のトルエン系ＳＴＯ用溶液（濃度０．２ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。
【００５５】
成膜の手順としては、まず、原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入した。つぎに、Ｐｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハ（基材Ｗ）をステージ５８上に載置した。そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させた（霧化工程）。超音波振動子１２としては、本多電子(株)製の超音波霧化ユニット（ｆ＝２．４ＭＨｚ）を使用した。キャリアガスとしては、空気を使用した。キャリアガスの速度は、１０Ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００５６】
スリット部５２によるエアロゾルの加熱温度（加熱工程における加熱温度）は、１００℃以上４００℃以下に設定した。ステージ５８上に載置されたＰｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハの加熱温度（膜形成工程における加熱温度）は、４５０℃以上５５０℃以下に設定した。Ｐｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハの表面にエアロゾルを吹き付けて薄膜を形成する時間は、５分以上３０分以下に設定した。なお、薄膜の形成は大気中で行った。
【００５７】
得られたＳＴＯ単層膜を用いて、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサを作製した。Ｐｔ薄膜の形成には、簡易ＤＣスパッタ装置を使用した。得られたＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサについて、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、静電容量、ｔａｎδ、及びＶ−Ｉ特性をそれぞれ測定した。測定結果を図７及び図８に示す。
【００５８】
次に、アルミナ多結晶セラミックス基板上に、１０層のＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサを作製した。ＳＴＯ薄膜の成膜条件は、上記のＳＴＯ単層膜と同じ条件で行った。得られた１０層のＳＴＯ／Ｐｔ積層薄膜コンデンサについて、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、静電容量、ｔａｎδ、及びＶ−Ｉ特性をそれぞれ測定した。測定結果を図７及び図８に示す。また、図９には、ＳＥＭによるＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの断面写真を示す。
【００５９】
次に、アルミナ多結晶セラミックス基板上に、５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサを作製した。ＢＳＴとは、（ Ｂａ０．５Ｓｒ０．５）ＴｉＯ３のことである。ＢＳＴ薄膜の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のトルエン系ＢＳＴ用溶液（濃度０．２ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。ＢＳＴ薄膜の成膜条件は、上述のＳＴＯ単層膜と同じ条件で行った。得られた５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサについて、積層数毎の静電容量を測定した。測定結果を図１０に示す。
【００６０】
ＳＥＭによる観察結果より、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサの厚みは２５０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることが判明した。
また、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサの比誘電率は約２０以上４０以下であり、単位面積あたりの静電容量が約４０ｎＦ／ｃｍ２以上１８０ｎＦ／ｃｍ２以下、ｔａｎδが約１％（周波数１ｋＨｚ時）、リーク電流が約１０−８Ａ／ｃｍ２以上１０−６Ａ／ｃｍ２以下であることが判明した（図７及び図８参照）。
【００６１】
これに対し、１０層のＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの厚みは全体で約３．６μｍであり、このうちＳＴＯ薄膜の厚みは一層あたり約１６０ｎｍであり、Ｐｔ薄膜の厚みは一層あたり約１２０ｎｍであることが判明した（図９参照）。
また、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの静電容量は、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚではほとんど変化がないが、周波数５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚでは急激に低下することが判明した。ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのｔａｎδは、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚでは０．１％未満であり、ほとんど変化がないが、周波数５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚでは急激に上昇することが判明した（図７参照）。これらの原因は必ずしも明らかではないが、おそらく電極抵抗の影響であると考えられる。
また、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのリーク電流は、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサとほぼ同程度の約１０−８Ａ／ｃｍ２以上１０−６Ａ／ｃｍ２以下であることが判明した（図８参照）。
【００６２】
５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサは、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサとほぼ同程度の誘電性能を示すことが確認された。また、５層までの静電容量密度が約８００ｎＦ／ｃｍ２であり（図１０参照）、これは９層までのＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサとほぼ同程度の容量であった。
【００６３】
以上の結果より、第２実施形態における成膜装置５０によって作製されたＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサは、積層数の増加に比例して静電容量が増加する一方で、リーク電流が単層膜とほぼ同程度であり、構造的に極めて安定性が高いことが実証された。また、これは、極めて薄く均一なＳＴＯ薄膜が形成されたことを示すものである。
【００６４】
また、第２実施形態における成膜装置５０は、ＳＴＯ薄膜以外にも、ＢＳＴ５５薄膜など、その他の金属酸化物の薄膜形成にも適用できることが実証された。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、ＳＴＯやＢＳＴ５５などの金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができた。
【００６６】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態を、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施形態では、まず、上述の第２実施形態で説明した成膜装置５０を用いて、ガラス製の基材Ｗ（寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ）上に、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）の薄膜の成膜を行った。成膜用の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のＩＴＯ溶液（濃度０．１ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。
【００６８】
成膜の手順としては、まず、原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入した。つぎに、ガラス製の基材Ｗをステージ５８上に載置した。そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させた（霧化工程）。超音波振動子１２としては、本多電子(株)製の超音波霧化ユニット（ｆ＝２．４ＭＨｚ）を使用した。キャリアガスとしては、空気を使用した。キャリアガスの速度は、２０Ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００６９】
スリット部５２によるエアロゾルの加熱温度（加熱工程における加熱温度）は、１００℃以上４００℃以下に設定した。ステージ５８上に載置されたガラス基板の加熱温度（膜形成工程における加熱温度）は、５５０℃以上６００℃以下に設定した。ガラス基板の表面にエアロゾルを吹き付けて薄膜を形成する時間は、５分以上３０分以下に設定した。なお、薄膜の形成は大気中で行った。
【００７０】
得られたＩＴＯ薄膜について、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、抵抗率及び透過率を測定した。測定結果を図１１及び図１２に示す。
【００７１】
ＳＥＭによる観察結果により、成膜装置５０によって得られたＩＴＯ薄膜の厚みは、９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが判明した（図１１参照）。
【００７２】
ＩＴＯ薄膜の抵抗率は、４．５×１０−４Ω・ｃｍ以上２．０×１０−３Ω・ｃｍ以下であることが判明した。
また、ＩＴＯ薄膜を気圧１０−３Ｐａのチャンバー内で３５０℃、１時間の加熱処理をすることにより、１．５×１０−４Ω・ｃｍ以上３．１×１０−４Ω・ｃｍ以下の抵抗率となることが判明した。
【００７３】
また、図１２に示すように、成膜装置５０によって得られたＩＴＯ薄膜の透過率は、可視領域で概ね８０％以上であり、良好な透過特性を有していることを確認することができた。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、ＩＴＯなどの金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができた。
【００７５】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態について、図１３〜図１８を参照しながら説明する。
第５実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの製造方法について説明する。
【００７６】
図１３〜図１８は、コンデンサシート１１０の製造工程を示す断面図である。
図１３、図１４に示すように、コンデンサシート１１０を作製するためには、まず、アルミナ製の基材１１２を準備した後に、このアルミナ製の基材１１２の所定箇所に貫通孔１１４を形成する。この貫通孔１１４を形成するためには、レーザードリルやエッチングといった公知の手法を用いることができる。なお、アルミナ製の基材１１２は、例えば、厚み０．２ｍｍ程度の市販の基材を使用することができる。
【００７７】
基材１１２に貫通孔１１４を形成した後、図１５に示すように、貫通孔１１４の内部に導電性ペーストを充填する。導電性ペーストの種類は特に制限するものではなく、例えば、銀やカーボンなどの導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混入された導電性ペーストを使用することができる。また、導電性ペーストの充填方法は特に制限するものではなく、例えば、スクリーン印刷といった公知の手法を用いることができる。貫通孔１１４に導電性ペーストを充填することによって、基材１１２を貫通する４つのビアホール１２０ａ〜１２０ｄを形成することができる。
【００７８】
貫通孔１１４に導電性ペーストを充填した後、図１６に示すように、基材１１２の表面に導体膜からなる導体層１１６を形成する。この導体層１１６は、例えば、Ｐｔ等の金属を、マスク及びスパッタ装置を使用して、所定のマスクパターンで基材１１２の表面にスパッタすることによって形成することができる。
【００７９】
基材１１２の表面に導体層１１６を形成した後、図１７に示すように、導体層１１６の上に被せるようにして、ＩＴＯやＳＴＯ等の金属酸化物の膜からなる誘電体層１１８を形成する。この誘電体層１１８は、例えば、上述の実施形態１あるいは実施形態２において説明した成膜装置１あるいは成膜装置５０を使用して所定のマスクパターンで形成することができる。
【００８０】
導体層１１６の上に誘電体層１１８を形成した後、図１８に示すように、この誘電体層１１８の上に被せるようにして、Ｐｔ等の金属の導体膜からなる導体層１１６を再度形成する。これにより、基材１１２上に導体層１１６及び誘電体層１１８が交互に積層したコンデンサシート１１０を作製することができる。このコンデンサシート１１０では、一層目の導体層１１６はビアホール１２０ａ、１２０ｄに接続しており、二層目の導体層１１６はビアホール１２０ｂ、１２０ｃに接続している。したがって、これらのビアホール１２０ａ〜１２０ｄを半導体パッケージに内蔵されている半導体チップ及び基板にそれぞれ接続することによって、半導体チップの電源電流に混入するノイズを除去するためのバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを構成することが可能である。
【００８１】
なお、基材１１２の上に導体層１１６及び誘電体層１１８を積層してコンデンサシート１１０を作製した後に、基材１１２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１１２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１１０を実現することが可能である。
【００８２】
＜第６実施形態＞
以下、本発明の第６実施形態について、図１９を参照しながら説明する。
第６実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの具体的な構造について説明する。
【００８３】
図１９は、本実施形態に係るコンデンサシート１３０の断面図である。
図１９に示すコンデンサシート１３０では、アルミナ製の基材１３２の上に導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６が交互に積層してコンデンサを形成している。下から１番目の導体層１３４ａと下から３番目の導体層１３４ｃは一体となって第１の電極１３８を形成しており、下から２番目の導体層１３４ｂと下から４番目の導体層１３４ｄは一体となって第２の電極１４０を形成している。第１の電極１３８にはビアホール１４２が接続しており、第２の電極１４０にはビアホール１４４が接続している。なお、導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６を基材１３２の上に形成する方法は、上述の第５実施形態と同様である。
【００８４】
このように、図１９に示すコンデンサシート１３０によれば、導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６を複数積層することによって、コンデンサの電極面積を増大させることができる。これにより、コンデンサの電気容量を増大させることが可能である。そして、基材１３２を貫通するビアホール１４２、１４４を半導体パッケージに内蔵されている半導体チップ及び基板にそれぞれ接続することによって、半導体チップの電源電流に混入するノイズを除去するためのバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを構成することが可能である。
【００８５】
なお、コンデンサシート１３０を作製した後に、基材１３２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１３２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１３０を実現することが可能である。
【００８６】
＜第７実施形態＞
以下、本発明の第７実施形態について、図２０を参照しながら説明する。
第７実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの具体的な構造について説明する。
【００８７】
図２０は、本実施形態に係るコンデンサシート１５０の断面図である。
図２０に示すコンデンサシート１５０では、アルミナ製の基材１５２の上に導体層１５４ａ〜１５４ｄ及び誘電体層１５６が交互に積層してコンデンサを形成している。下から１番目の導体層１５４ａと下から３番目の導体層１５４ｃは一体となって第１の電極１５８を形成しており、下から２番目の導体層１５４ｂと下から４番目の導体層１５４ｄは一体となって第２の電極１６０を形成している。第２の電極１６０にはビアホール１６４が接続しており、このビアホール１６４は基材１５２を貫通して基材１５２の下面側に形成された配線１６６に接続している。なお、基材１５２の上に導体層１５４ａ〜１５４ｄ及び誘電体層１５６を形成する方法は、上述の第５実施形態と同様である。
【００８８】
本実施形態に係るコンデンサシート１５０では、図２０に示すように、基材１５２の上に絶縁体の単層膜からなる犠牲層１６８が形成されている。この犠牲層１６８は、例えばＳｉＯ２などの絶縁体によって形成することができる。
【００８９】
犠牲層１６８は、ビアホール１６２と第１の電極１５８あるいは第２の電極１６０との絶縁を図るためのものである。すなわち、例えば、ビアホール１６２と第２の電極１６０とが絶縁されずに導通している場合は、第１の電極１５８と第２の電極１６０が配線１６６を介して導通してしまうためにコンデンサとしての機能が果たされなくなるのであるが、犠牲層１６８によってビアホール１６２と第２の電極１６０との絶縁が図られることによってこのような事態が回避されている。
【００９０】
本実施形態に係るコンデンサシート１５０によれば、基材１５２に対して不要なビアホール１６２が形成されている場合であっても、その不要なビアホール１６２と第１の電極１５８あるいは第２の電極１６０とを絶縁することが可能であるために、コンデンサを基材１５２上に自由に配置することが可能となる。これにより、複数のビアホールが予め形成されているアルミナ基材であっても使用可能となるために、コンデンサシート１５０の製造コストを低減することが可能である。
【００９１】
なお、コンデンサシート１５０を作製した後に、基材１５２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１５２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１５０を実現することが可能である。
【００９２】
＜第８実施形態＞
以下、本発明の第８実施形態について、図２１を参照しながら説明する。
第８実施形態では、上記で説明したコンデンサシートを半導体パッケージの中継基板として実装した例について説明する。
【００９３】
図２１は、本実施形態に係る半導体パッケージ１７０の側断面図である。この半導体パッケージ１７０は、プリント基板１７２（本発明の基板に相当する）に半導体チップ１７４を実装し、半導体チップ１７４の周囲をケース部材１７６で覆うとともに封止した構造のものである。
【００９４】
プリント基板１７２は、絶縁層の両面に所定の導体回路が形成された周知の構造のものであって、半導体チップ１７４の外形よりも一回り大きく形成されている。導体回路の一部はランド１７８とされている。表裏のランド１７８のうち、半導体チップ１７４が搭載される側の面（図２１の上面）に設けられた表面側ランド１７８Ａは、半導体チップ１７４に設けられた電極パッド１８０との接続のためのものである。一方、これとは逆側の面（図２１の下面）に設けられた裏面側ランド１７８Ｂは、外部基板（図示せず）との接続のためのものである。表面側ランド１７８Ａと裏面側ランド１７８Ｂとの間は、プリント基板１７２に貫通形成されたビアホール１８２によって電気的に接続されている。また、裏面側ランド１７８Ｂ上には、外部基板（図示せず）との接続のための基板側バンプ１８４が形成されている。
【００９５】
このプリント基板１７２上に搭載される半導体チップ１７４は周知の構成のものであって、シリコン基板１７１の一方の面（図２１の下面）に半導体素子が形成されたものである。半導体チップ１７４の素子が形成された側の面はパッシベーション膜１７３によって覆われており、このパッシベーション膜１７３の開口からは電極パッド１８０が臨んでいる。この電極パッド１８０上には、チップ側バンプ１８６が形成されている。
【００９６】
プリント基板１７２と半導体チップ１７４との間には、中継基板２００が実装されている。この中継基板２００は、コンデンサシート２０２の一方の面（図２１の下面）に接続用のバンプ２０４を形成したものである。この中継基板２００の下側面に形成されたバンプ２０４の配列は、半導体チップ１７４に形成されたチップ側バンプ１８６の配列と同じとなっている。中継基板２００側のバンプ２０４は、コンデンサシート２０２に貫通形成されたビアホール２０６を介してチップ側バンプ１８６と電気的に接続されている。
【００９７】
中継基板２００として実装されるコンデンサシート２０２は、上述の実施形態６ないし実施形態７で説明したコンデンサシートと同様の構造を有している。
すなわち、コンデンサシート２０２の表裏両面のうち少なくとも一方の面には、Ｐｔ等の金属製の薄膜からなる導体層、及び、ＩＴＯやＳＴＯ等の金属酸化物の薄膜からなる誘電体層が積層したコンデンサ２０８が形成されている。このコンデンサ２０８は従来のコンデンサよりも非常に薄いために、プリント基板１７２と半導体チップ１７４との間にコンデンサシート２０２を実装した際に、コンデンサシート２０２に形成されたコンデンサ２０８がプリント基板１７２ないし半導体チップ１７４と干渉しないようになっている。
【００９８】
図２２は、半導体チップ１７４に形成されているチップ側バンプ１８６とコンデンサ２０８との配置関係を表した平面図である。なお、図２２において、四角形で囲まれている各領域Ｃ１〜Ｃ５は、コンデンサ２０８が配置されている領域を表している。
図２２に示すように、本実施形態のコンデンサシート２０２では、コンデンサ２０８を任意の場所、大きさ、個数で配置することが可能である。なぜなら、コンデンサ２０８の配置、大きさ、形状等が、プリント基板１７２の表面に形成されている導体回路やビアホール１８２との関係で制約されることがないからである。また、コンデンサ２０８の配置、大きさ、形状等が、プリント基板１７２の内層に埋め込まれている部品等との関係で制約されることがないからである。
【００９９】
また、本実施形態のコンデンサシート２０２では、半導体チップ１７４のチップ側バンプ１８６が形成されていない領域にもコンデンサ２０８を配置することが可能であり（図２２の領域Ｃ５を参照）、コンデンサ２０８の厚みを増大させることなく、コンデンサ２０８の面積を増やすことが可能である。したがって、コンデンサ２０８の電気容量を飛躍的に増大させることが可能である。
【０１００】
コンデンサ２０８の一方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４の電源ピンに接続するとともに、他方の電極をビアホール２０６を介して中継基板２００側のバンプ２０４に接続することによって、半導体チップ１７４の電源端子に対してコンデンサ２０８を直列的に接続することができる。これにより、コンデンサ２０８をデカップリングコンデンサとして機能させることが可能である。
【０１０１】
また、コンデンサ２０８の一方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４の電源ピンに接続するとともに、他方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４のグランドピンに接続することによって、コンデンサ２０８をバイパスコンデンサとして機能させることが可能である。
【０１０２】
そして、本実施形態に係る半導体パッケージ１７０によれば、半導体チップ１７４の電源端子により近い位置にコンデンサ２０８（デカップリングコンデンサあるいはバイパスコンデンサ）を配置することが可能であり、半導体チップ１７４の電源電流に混入するノイズをより効果的に除去することが可能である。これにより、半導体チップ１７４の高周波化、高集積化に寄与することが可能となる。
【０１０３】
半導体チップ１７４の周囲を覆うケース部材１７６は金属製であり、プリント基板１７２の上面に接着剤により固着されている。なお、ケース部材１７６は金属製以外（例えばプラスチック製やセラミック製）であってもよいが、放熱効果の観点からは金属製であることが好ましい。
ケース部材１７６の内部には、液状の冷媒Ｆが封入されている。冷媒Ｆは、絶縁性で半導体チップ１７４やプリント基板１７２の材料と反応しない液体であれば特に制限はなく、例えば、住友スリーエム（株）製「フロリナート（登録商標）」、ソルベイソレクシス（株）製「ガルデン（登録商標）」等の不燃性であるフッ素系不活性液を使用できる。なお、冷媒Ｆは、沸点１５０℃以上の液体が好ましく、沸点２００℃以上の液体であればさらに好ましい。
【０１０４】
図２１に示すように、コンデンサシート２０２の上面側には、チップ側バンプ１８６の高さに相当する空間（隙間）が形成されている。また、コンデンサシート２０２の下面側には、中継基板側のバンプ２０４の高さに相当する空間（隙間）が形成されている。これらの隙間には冷媒Ｆが循環可能であるために、冷媒Ｆによる半導体チップ１７４の冷却効率が飛躍的に高まっている。
【０１０５】
また、コンデンサシート２０２にアルミナ製の基材を使用した場合には、アルミナ製の基材は半導体チップ１７４との熱膨張率の差が非常に小さいために、半導体チップ１７４とコンデンサシート２０２との間における熱応力の発生を極力低減することができる。これにより、半導体チップ１７４とコンデンサシート２０２との間における割れや剥離等の発生を防止することができる
【０１０６】
以上説明したように、本発明によれば、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサ等の受動素子を配置することが可能となる。また、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置することが可能となる。
【０１０７】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、受動素子シートの一例としてコンデンサシートについて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、導体膜及び誘電体膜によって基材上に抵抗が形成された抵抗シート、あるいは、導体膜及び誘電体膜によって基材上にコイルが形成されたコイルシートを作製することも可能である。
（２）上記実施形態では、ケース部材１７６の内部に冷媒Ｆが封入された半導体パッケージ１７０の例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、半導体チップの周囲が樹脂で封止された半導体パッケージに対しても本発明を適用することができる。
（３）上記実施形態では、プリント基板１７２は絶縁層の両面に所定の導体回路が形成された単層の基板である例について説明したが、複数の絶縁性基板と導体層とが積層された多層プリント配線板であっても構わない。プリント基板１７２は、ガラス基板あるいはセラミックス基板に貫通電極を設けた構造であれば、放熱効果が高く、機械剛性も向上するため、更に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１実施形態の成膜装置の全体外略図である。
【図２】加熱塔の側断面図である。
【図３】加熱塔の分解側断面図である。
【図４】基板を載置したステージの上面図である。
【図５】第２実施形態の成膜装置における加熱塔およびステージの斜視図である。
【図６】シリコンウエハを載置したステージの上面図である。
【図７】単層のＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサ、及び、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの静電容量密度及びｔａｎδを示すグラフである。
【図８】単層のＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサ、及び、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのＶ−Ｉ特性の測定結果を示すグラフである。
【図９】ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのＳＥＭによる断面写真である。
【図１０】５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサについて、積層数毎の静電容量密度を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】ＩＴＯ薄膜のＳＥＭによる断面写真である。
【図１２】ＩＴＯ薄膜の透過率の測定結果を示すグラフである。
【図１３】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１４】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１５】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１６】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１７】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１８】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１９】第６実施形態に係るコンデンサシートの断面図である。
【図２０】第７実施形態に係るコンデンサシートの断面図である。
【図２１】第８実施形態に係る半導体パッケージの側断面図である。
【図２２】半導体チップに形成されているコンデンサとチップ側バンプとの配置関係を表した平面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…成膜装置
１０…超音波霧化装置
１１…エアロゾル発生槽）
１２…超音波振動子
１３…ガスボンベ
２０…加熱塔
２４…カートリッジヒータ
３０…エアロゾル流路
３３…ノズル
４０…ステージ
４１…加熱コイル
Ｂ…基板
Ｓ…原料液
Ｗ…シリコンウエハ（被処理材）
１１０、１３０、１５０、２０２…コンデンサシート
１１２、１３２、１５２…基材
１１６、１３４ａ〜１３４ｄ、１５４ａ〜１５４ｄ…導体層
１１８、１３６、１５６…誘電体層
１３８、１５８…第１の電極
１４０、１６０…第２の電極
１６６…配線
１６８…犠牲層
１７０…半導体パッケージ
１７２…プリント基板（基板）
１７３…パッシベーション膜
１７４…半導体チップ
１７６…ケース部材
１７８…ランド
１８４…基板側バンプ
１８６…チップ側バンプ
２００…中継基板
２０８…コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルＣＶＤ法を用いて誘電体層が形成された受動素子シート、及び、このような受動素子シートが実装された半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抵抗、コイル、コンデンサなどの受動素子を電子回路基板に実装する方法として、受動素子を構成する部品を基板の表面に実装する方法や、受動素子を基板の内層に埋め込む方法などが知られている（特許文献１，２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４０９５５公報
【特許文献２】特開２００４−２２８１９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に開示されているように、基板の表面に対して半導体パッケージ（ICパッケージ）及びコンデンサを実装する場合には、半導体パッケージにできるだけ近い位置にコンデンサ（バイパスコンデンサやデカップリングコンデンサ等）を配置するのが好ましい。なぜなら、半導体パッケージの電源電流に混入するノイズを効果的に除去するためには、半導体パッケージとコンデンサとの配線長ができるだけ短い方が好ましいからである。しかし、部品の大きさに伴う物理的な制約があるために、半導体パッケージにコンデンサを近づける距離には一定の限界があるという問題がある。そこで、特許文献２に開示されているように、回路基板の内層にコンデンサを埋め込むことによって、半導体パッケージの直下の位置にコンデンサを配置する方法が考えられる。この方法の場合、半導体パッケージにより近い位置にコンデンサを配置することが可能になるために、半導体パッケージの電源電流に混入するノイズをより効果的に除去することが可能となる。
【０００５】
ところで、近年、半導体パッケージに内蔵される半導体チップの高集積度化、及び、半導体チップに使用される電源電流の高周波化に伴い、半導体チップの電源電流に混入するノイズをより確実に除去することが求められている。しかしながら、今までのように積層回路基板の内層にコンデンサを埋め込む方法では、ノイズの除去が不十分になってきているという問題がある。このような事情から、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサを配置したいという強い要望があった。
また、受動素子自体の小型化が進んだことから（例えばチップコンデンサ等）、受動素子を基板上あるいは基板の内層に配置する作業が非常に困難になっており、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置できる技術が強く望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサ等の受動素子を配置できるようにすることである。また、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、大気中で良質の薄膜を形成することのできる成膜方法、および装置を開発すべく鋭意研究してきたところ、原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材に吹き付けることにより、従来よりも格段に薄く、均一で、品質の良い膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、かかる新規な知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シートである。
【０００９】
前記金属化合物は、薄膜の原料である金属酸化物を構成する金属を含む金属化合物であって、使用する溶媒に可溶なものであればよく、例えば、金属アルコキシド等の有機金属化合物、キレート化合物、ハロゲン化金属等を使用できる。
【００１０】
前記金属化合物を溶解するための溶媒としては、例えば炭化水素、アルコール、エーテル、ケトン、水等を使用できる。特に、超音波振動による霧化が容易であることから、トルエン、メタノール、アセチルアセトン、水等を好ましく使用できる。
【００１１】
前記金属酸化物としては、例えば、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｃｒ，Ｂａ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｙ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｌａ等の酸化物、あるいはこれらの金属の複合酸化物を挙げることができる。
【００１２】
前記基材の材料としては、例えば、アルミナ、シリコン、ジルコニア、セラミックス、ガラス等を挙げることができる。この中では、半導体チップとの熱膨張率の差が小さいことから、アルミナが好ましい。アルミナ製の基材を使用した場合には、半導体チップの温度変化に伴って半導体チップあるいは基材が破損するのを防止することができる。
【００１３】
本発明に係る受動素子シートは、前記基材上に導体層及び誘電体層が積層された後に、前記基材の少なくとも一部が厚み方向に削られていてもよい。これにより、基材全体の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄い受動素子シートを実現することが可能である。
【００１４】
本発明に係る受動素子シートは、極めて薄く、かつ均一な厚みを有しているために、半導体パッケージに内蔵される半導体チップと基板との間に“中継基板”として実装することが可能である（なお、従来の薄膜コンデンサ等は、本発明の受動素子シートよりも厚みがあるために、半導体チップと基板との間に中継基板として実装することは困難であった）。
そして、この中継基板として実装された受動素子シートの表面あるいは裏面には、金属酸化物の薄膜によって形成されたコイル、抵抗、コンデンサ等の受動素子を、任意の場所、大きさ、個数で配置することが可能であるために、半導体チップにより近い位置にこれらの受動素子を配置することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る受動素子シートを半導体チップと基板との間に中継基板として実装することによって、半導体チップの電源端子に極めて近い位置にバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを配置することが可能である。これにより、半導体チップの電源電流に混入するノイズをより確実に低減することが可能である。したがって、半導体チップの高機能化・高集積化に寄与することが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る受動素子シートは、基材の上に受動素子が形成されてシート状となっており、取り扱いが容易である。したがって、受動素子をつまむ等の作業が不要であり、受動素子が非常に小型化されているにもかかわらず、その受動素子を所望の位置に容易に配置することが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る受動素子シートは、基材上の任意の位置にコンデンサ等の受動素子を形成することが可能であるために、半導体チップにおける電源端子の近傍にバイパスコンデンサやデカップリングコンデンサ等を容易に配置することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体パッケージに内蔵される半導体チップの電源端子により近い位置にバイパスコンデンサやデカップリングコンデンサを配置することが可能となる。また、コンデンサ等の受動素子を所望の位置に容易に配置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（成膜装置）
図１には、薄膜を成膜するための成膜装置１を示す。この成膜装置１には、原料となる金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓを霧化してエアロゾルを発生させる超音波霧化装置１０と、発生したエアロゾルを加熱する加熱塔２０と、この加熱塔２０の先端に取り付けられてエアロゾルを基材Ｂに向かって吹き付けるノズル３３と、基材Ｂを保持するためのステージ４０とが備えられている。
【００２１】
超音波霧化装置１０には、内部に原料液Ｓを貯留可能なエアロゾル発生槽１１と、このエアロゾル発生槽１１に取り付けられた超音波振動子１２とを備えている。エアロゾル発生槽１１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベ１３が、ガス管１４およびバルブ１６を介して接続されている。また、エアロゾル発生槽１１の天井部には、発生したエアロゾルを加熱塔２０に送るためのエアロゾル供給管１５の一端が接続されている。
【００２２】
加熱塔２０は、外筒部２１と、この外筒部２１に収容されたカートリッジヒータ２４とからなる（図２、図３参照）。外筒部２１はステンレスにより有底の円筒状に形成されており、その上端の開口部には、径方向外側に張り出すパイプフランジ２２が設けられている。このパイプフランジ２２には、厚さ方向（上下方向）に貫通する複数のねじ穴２２Ａが周方向に均等ピッチで設けられている。外筒部２１の上端付近には、側方に開口して外筒部２１の内部空間と外部空間とを連通する流入口２３が設けられている。この流入口２３は、切り替え弁３２を介してエアロゾル発生槽１１から延びるエアロゾル供給管１５、およびキャリアガスのガスボンベ１３から延びるガス管１４に接続されている。
【００２３】
また、図２に示すように、カートリッジヒータ２４は、その外径が、外筒部２１の内径よりもやや小さくなるように形成されている。このカートリッジヒータ２４の一端部には耐熱樹脂製のキャップ２９が被せられるとともに、このキャップ２９から通電用のリード線２５が導出されている。このカートリッジヒータ２４の上端部（リード線２５側の端部）よりもやや下方の位置には、ヒータフランジ２６が外装されている。ヒータフランジ２６は、カートリッジヒータ２４を嵌入可能な筒部２６Ａと、この筒部２６Ａの下端部から径方向外側に張り出すフランジ部２６Ｂとを備えている。フランジ部２６Ｂは、その外径が、パイプフランジ２２の外径とほぼ同じ大きさとなるように形成されている。このフランジ部２６Ｂには複数のねじ穴２６Ｃが形成される一方、このフランジ部２６Ｂに接続するパイプフランジ２２にはねじ穴２２Ａが形成されている。ねじ穴２６Ｃ及びねじ穴２２Ａにねじ２８が挿通されることによって、ヒータフランジ２６及びパイプフランジ２２が接続される。
【００２４】
カートリッジヒータ２４は、リード線２５側の端部を上側に向けた姿勢で外筒部２１に収容され、ヒータフランジ２６をパッキン２７を介してパイプフランジ２２にねじ止めすることによって外筒部２１に固定されている。なお、ヒータフランジ２６とパイプフランジ２２との間に介装されるパッキン２７は、例えばゴムによりヒータフランジ２６と同径の薄板状に形成されており、ヒータフランジ２６の筒部２６Ａおよびねじ穴２６Ｃに対応する位置にそれぞれカートリッジヒータ２４、ねじ２８を挿通可能なヒータ挿通孔２７Ａ、ねじ穴２７Ｂが設けられている。
【００２５】
図２に示すように、カートリッジヒータ２４の外周面と外筒部２１の内周面との間には約１ｍｍの隙間が設けられており、この隙間はエアロゾルが通過可能なエアロゾル流路３０となっている。なお、エアロゾル流路３０の外周側に行くほど、すなわちカートリッジヒータ２４の外周面から離れるほどカートリッジヒータ２４からの熱が伝わりにくくなるから、エアロゾル流路３０の径方向の幅、すなわちカートリッジヒータ２４の外周面から外筒部２１の内周面までの距離をあまり大きくすると、エアロゾルの加熱効率の低下や加熱ムラが生じるおそれがある。このため、カートリッジヒータ２４の外周面から外筒部２１の内周面までの距離を充分に小さくして、エアロゾル流路３０をカートリッジヒータ２４からの熱が充分に伝わる距離内に設定することが好ましい。これにより、エアロゾル流路３０内を流れるエアロゾルを効率的に、かつ均一に加熱することができる。
【００２６】
このエアロゾル流路３０内には、転流ガイド３１が挿入されている。転流ガイド３１は直径１ｍｍ、すなわちエアロゾル流路３０の幅（カートリッジヒータ２４の外周面と外筒部２１の内周面との距離）とほぼ等しい外径のワイヤ状に形成され、エアロゾル流路３０のほぼ全長にわたってらせん状に配置されている。これにより、エアロゾル流路３０に進入したエアロゾルが、転流ガイド３１に案内されてらせん状に下降するようになっている。このように、エアロゾルがらせん状に流れるようにすることよって、エアロゾルの流路を細くするとともに、加熱塔２０を大型化することなく流路長を確保している。これにより、エアロゾルを均一に、効率よく加熱するようにしている。
【００２７】
なお、詳細には図示しないが、外筒部２１の底面とカートリッジヒータ２４との間の空間には熱電対が設置されており、カートリッジヒータ２４によって加熱された後のエアロゾルの温度が測定されるようになっている。測定されたエアロゾルの温度は、エアロゾル流路３０内の温度制御の入力値として使用されるようになっている。
【００２８】
外筒部２１の底部には、キャリアガスを基材Ｂに吹き付けるためのノズル３３が接続されている。このノズル３３は、全体として円筒状に形成されて、その下端部に開口径１２ｍｍの円形をなす吐出口３３Ａが開口されたもので、その内部の空間はエアロゾル流路３０に連通されている。
【００２９】
このノズル３３の吐出口の下方には、基材Ｂをその上面に載置可能なステージ４０が設けられている。このステージ４０は、図示しない駆動機構によって基材Ｂの面に沿った２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能とされており、これにより、基材Ｂをノズル３３に対して移動できるようになっている。また、ステージ４０には、その上面に載置された基材Ｂを加熱するための加熱コイル４１が内蔵されており、基材Ｂの外形よりもやや大きな範囲（図４中点線で示すエリアＲ）にわたって加熱を行うことができるようになっている。
【００３０】
次に、上記のように構成された成膜装置１を用いて金属酸化物の膜を形成する方法について説明する。
【００３１】
まず、膜の原料である金属化合物を溶媒に溶解して原料液Ｓを調製する。例えば、ＳＴＯ（チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３））の膜を形成する場合には、ストロンチウムを含む金属化合物としてＳｒ（ＯＣＨ（ＣＨ３）２）２（ジイソプロポキシストロンチウム）を、チタンを含む金属化合物としてＴｉ（ＯＣ４Ｈ９）４（テトラブトキシチタン）を、溶媒としてトルエンおよび１−メトキシ−２−プロパノールを使用することができる。原料液Ｓの濃度は、例えば０．０２〜０．５ｍｏｌ／ｋｇとなるように調製するのが好ましい。
【００３２】
原料液Ｓの調製が終了したら、この原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入する。また、膜を形成する対象物である基材Ｂをステージ４０上に載置する。基材Ｂの材質としては特に制限はないが、例えば、アルミナ、シリコン、ガラス、樹脂、あるいはこれらの複合材料等を使用することができる。
【００３３】
そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させる（霧化工程）。キャリアガスとしては、例えば酸素、空気、窒素、アルゴン等を使用できる。また、超音波の印加は例えば、出力周波数１．６〜２．４ＭＨｚで行なうことができ、これにより、直径１〜５μｍ程度の微細な液滴を含むエアロゾルを発生させることができる。
【００３４】
切り替え弁３２を操作して加熱塔２０とエアロゾル供給管１５とを接続すると、発生したエアロゾルは、エアロゾル供給管１５を通って加熱塔２０に送られる。加熱塔２０に進入したエアロゾルは、転流ガイド３１に案内されてエアロゾル流路３０をらせん状に下っていく。このとき、エアロゾルは、加熱塔２０の内部に挿入されたカートリッジヒータ２４によって暖められる（加熱工程）。このようにエアロゾルを加熱することによって、液滴に含まれる溶媒がある程度蒸発する。これにより、液滴がさらに微粒化し、このことが均一で緻密な膜の形成に寄与しているものと考えられる。
【００３５】
エアロゾルの加熱は、含まれる溶媒を適度に蒸発させて液滴の微細化を制御することを目的として行なうものである。したがって、エアロゾルの加熱温度は、使用する溶媒の種類に応じて適宜設定すればよい。また、この加熱は、膜の原料である金属化合物が分解・酸化反応する温度（基材Ｂの加熱温度）よりも低い温度で行なうことが好ましい。例えば、溶媒としてトルエンを使用する場合には１００℃程度で行なうことが好ましく、加熱塔２０内部でのエアロゾルの滞留時間は約０．１〜０．５秒程度が好ましい。なお、エアロゾルの加熱は、カートリッジヒータ２４へのエアロゾルの付着を低減する効果もあるため好ましい。
【００３６】
エアロゾル流路３０を通過したエアロゾルは、加熱塔２０の下部に取り付けられたノズル３３から基材Ｂに吹き付けられる（膜形成工程）。吹き付けは、ステージ４０を駆動機構により駆動して、基材Ｂに対するノズル３３の相対位置を少しずつずらしながら板面方向に沿って走査させることによって行なわれ、これにより、基材Ｂの全面に渡って膜が形成される。このとき、ステージ４０に内蔵されている加熱コイル４１により基材Ｂを加熱する。基材Ｂの加熱温度は、原料である金属化合物が分解・酸化反応して基材Ｂの表面に膜を形成可能な程度の温度であれば良く、例えば、ＳＴＯ膜を形成する場合には４５０〜６００℃程度であれば良い。
エアロゾルの液滴が基材Ｂに達すると、液滴に含まれる金属化合物が分解・酸化反応して基材Ｂの表面に金属酸化物の膜が形成される。このとき、エアロゾルの液滴は超音波霧化により形成され、さらに加熱塔２０で加熱処理されることで極めて微細なものとなっているから、形成される膜は極めて薄く、均一性が良いものとなっている。
【００３７】
ここで、基材Ｂの加熱により基材Ｂの面上では上昇気流が生じるため、ノズル３３の先端から基材Ｂの表面までの距離があまり離れすぎていると、上昇気流に阻害されてエアロゾルが基材Ｂの表面に到達しにくくなる。したがって、ノズル３３の開口を基材Ｂの表面に近接させる（例えば５〜５０ｍｍ程度）とともに、エアロゾルをある程度の流速（例えば０．５〜２．０リットル／ｓｅｃ）をもって基材Ｂに吹き付けるのが良い。
【００３８】
成膜を終了したら、基材Ｂをステージ４０から取り外し、次の工程へ搬送する。例えば、形成された膜をコンデンサの誘電体層として使用する場合には、形成された膜をエッチング等によりパターニングした後、スパッタリング等により膜上に導体層を形成すればよい。
【００３９】
なお、基材Ｂのステージ４０への取り付け、取り外し時など、成膜操作を行なっていないときには、切り替え弁３２をガス管１４側に切り替え、原料液Ｓの液滴を含まないキャリアガスを流しておくことが好ましい。ノズル３３−基材Ｂ間の雰囲気の変動を抑制して膜形成の安定化を図るため、および、ステージ４０の過熱を防止するためである。
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材Ｂに吹き付けることにより、均一で品質の良い膜を得ることができる。
【００４１】
そして、本実施形態によれば、基材Ｂ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｂを加熱しつつこの基材Ｂに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態を図５および図６を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の成膜装置５０は、第１実施形態と同様の構成の超音波霧化装置１０を備えており、この超音波霧化装置１０には、加熱塔５１が接続されている（図５参照）。加熱塔５１は、エアロゾルを加熱しつつ基材Ｗに向かって噴出するスリット部５２を備えている。
【００４４】
スリット部５２は、例えばステンレスにより矩形厚板状に形成されたヒータブロック５３を厚み方向に２枚重ね合わせたものである。各ヒータブロック５３の側面からは通電用のリード部５４が導出されて電源（図示せず）に接続されるようになっている。
【００４５】
一対のヒータブロック５３において互いに対向する面には、幅方向中央からそれよりもやや外側の領域にかけて凹部が形成されている。この凹部はヒータブロック５３の板面側および上下の端面側に開放されており、両ヒータブロック５３が重ね合わせられた際に２つの凹部が合わさって形成される空間は、断面矩形状をなすとともに上下方向に貫通するエアロゾル流路５５とされている。
【００４６】
このエアロゾル流路５５の短辺方向（ヒータブロック５３の厚さ方向に沿う方向）の幅は約３ｍｍであり、両ヒータブロック５３からの熱が充分かつ均一にエアロゾル流路５５内のエアロゾルに伝わる程度に狭くなっている。一方、長辺方向の幅は、基材Ｗの幅と等しいか、それよりも僅かに大きな幅となっている（図６参照）。
【００４７】
スリット部５２の上面には、エアロゾル流路５５と連通してエアロゾルをこのエアロゾル流路５５に導く連結部５６が接続されている。この連結部５６は全体として上下方向に貫通する筒状に形成されるとともに、その上側の開口部５６Ａは円筒状をなし、下側の開口部５６Ｂはエアロゾル流路５５の上側の開口とほぼ同形のスリット状をなしている。上側の開口部５６Ａは、切り替え弁３２を介してエアロゾル発生槽１１から延びるエアロゾル供給管１５、およびキャリアガスのガスボンベ１３から延びるガス管１４に接続されている。また、下側の開口部５６Ｂは、開口縁から外側に張り出すフランジ５７を備えており、このフランジ５７がスリット部５２の上面にねじ止めによって固定されている。
【００４８】
スリット部５２の下方には、基材Ｗをその上面に載置可能なステージ５８が設けられている。このステージ５８は、図示しない駆動機構によって基材Ｗの面に沿った１方向（Ｘ方向）に移動可能とされたＸテーブルであること以外は、第１実施形態のステージ４０と同様の構成である。
【００４９】
この成膜装置５０を使用して金属酸化物の膜を形成するには、まず、第１実施形態と同様にして、超音波霧化装置１０によりエアロゾルを発生させる。
次に、切り替え弁３２を操作して加熱塔５１とエアロゾル供給管１５とを接続すると、発生したエアロゾルは、エアロゾル供給管１５、および連結部５６を通ってスリット部５２に送られる。スリット部５２に進入したエアロゾルは、エアロゾル流路５５を下っていく間に、ヒータブロック５３によって暖められる（加熱工程）。これにより、第１実施形態と同様に、エアロゾルの液滴に含まれる溶媒がある程度蒸発して液滴がさらに微粒化する。エアロゾルの加熱条件は第１実施形態と同様でよい。
【００５０】
エアロゾル流路５５を通過したエアロゾルは、下端側の吐出口５５Ａから基材Ｗに吹き付けられる（膜形成工程）。吹き付けは、ステージ５８を駆動機構により吐出口５５Ａの短辺方向に沿う方向（図５、図６の矢印方向）に駆動して、基材Ｗに対する吐出口５５Ａの相対位置を少しずつずらしながら板面方向に沿って走査させることによって行なわれる。このとき、ステージ５８に内蔵されている加熱コイル４１により基材Ｗを加熱する。基材Ｗに対してエアロゾルを吹き付ける流速、そのときの基材Ｗの加熱温度、そのときの吐出口５５Ａと基材Ｗとの距離等の条件は、第１実施形態と同様でよい。基材Ｗに対してエアロゾルを吹き付けることによって、基材Ｗの表面に金属酸化物の膜を形成することができる。
【００５１】
このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に原料となる金属化合物をキャリアガス中で超音波振動により霧化してエアロゾルを発生させ、さらにこのエアロゾルを加熱してから基材Ｗに吹き付けることにより、均一で品質の良い膜を得ることができる。
【００５２】
そして、本実施形態によれば、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態を、図７〜図１０を参照しつつ説明する。なお、第１及び第２実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態では、まず、上述の第２実施形態で説明した成膜装置５０を用いて、φ３インチのＰｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハ（基材Ｗ）上に、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）の単層膜の成膜を行った。成膜用の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のトルエン系ＳＴＯ用溶液（濃度０．２ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。
【００５５】
成膜の手順としては、まず、原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入した。つぎに、Ｐｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハ（基材Ｗ）をステージ５８上に載置した。そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させた（霧化工程）。超音波振動子１２としては、本多電子(株)製の超音波霧化ユニット（ｆ＝２．４ＭＨｚ）を使用した。キャリアガスとしては、空気を使用した。キャリアガスの速度は、１０Ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００５６】
スリット部５２によるエアロゾルの加熱温度（加熱工程における加熱温度）は、１００℃以上４００℃以下に設定した。ステージ５８上に載置されたＰｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハの加熱温度（膜形成工程における加熱温度）は、４５０℃以上５５０℃以下に設定した。Ｐｔ／Ｔａ／ＳｉＯ２／Ｓｉウェーハの表面にエアロゾルを吹き付けて薄膜を形成する時間は、５分以上３０分以下に設定した。なお、薄膜の形成は大気中で行った。
【００５７】
得られたＳＴＯ単層膜を用いて、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサを作製した。Ｐｔ薄膜の形成には、簡易ＤＣスパッタ装置を使用した。得られたＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサについて、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、静電容量、ｔａｎδ、及びＶ−Ｉ特性をそれぞれ測定した。測定結果を図７及び図８に示す。
【００５８】
次に、アルミナ多結晶セラミックス基板上に、１０層のＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサを作製した。ＳＴＯ薄膜の成膜条件は、上記のＳＴＯ単層膜と同じ条件で行った。得られた１０層のＳＴＯ／Ｐｔ積層薄膜コンデンサについて、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、静電容量、ｔａｎδ、及びＶ−Ｉ特性をそれぞれ測定した。測定結果を図７及び図８に示す。また、図９には、ＳＥＭによるＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの断面写真を示す。
【００５９】
次に、アルミナ多結晶セラミックス基板上に、５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサを作製した。ＢＳＴとは、（ Ｂａ０．５Ｓｒ０．５）ＴｉＯ３のことである。ＢＳＴ薄膜の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のトルエン系ＢＳＴ用溶液（濃度０．２ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。ＢＳＴ薄膜の成膜条件は、上述のＳＴＯ単層膜と同じ条件で行った。得られた５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサについて、積層数毎の静電容量を測定した。測定結果を図１０に示す。
【００６０】
ＳＥＭによる観察結果より、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサの厚みは２５０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることが判明した。
また、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサの比誘電率は約２０以上４０以下であり、単位面積あたりの静電容量が約４０ｎＦ／ｃｍ２以上１８０ｎＦ／ｃｍ２以下、ｔａｎδが約１％（周波数１ｋＨｚ時）、リーク電流が約１０−８Ａ／ｃｍ２以上１０−６Ａ／ｃｍ２以下であることが判明した（図７及び図８参照）。
【００６１】
これに対し、１０層のＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの厚みは全体で約３．６μｍであり、このうちＳＴＯ薄膜の厚みは一層あたり約１６０ｎｍであり、Ｐｔ薄膜の厚みは一層あたり約１２０ｎｍであることが判明した（図９参照）。
また、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの静電容量は、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚではほとんど変化がないが、周波数５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚでは急激に低下することが判明した。ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのｔａｎδは、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚでは０．１％未満であり、ほとんど変化がないが、周波数５００ｋＨｚ〜１ＭＨｚでは急激に上昇することが判明した（図７参照）。これらの原因は必ずしも明らかではないが、おそらく電極抵抗の影響であると考えられる。
また、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのリーク電流は、Ｐｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサとほぼ同程度の約１０−８Ａ／ｃｍ２以上１０−６Ａ／ｃｍ２以下であることが判明した（図８参照）。
【００６２】
５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサは、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサとほぼ同程度の誘電性能を示すことが確認された。また、５層までの静電容量密度が約８００ｎＦ／ｃｍ２であり（図１０参照）、これは９層までのＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサとほぼ同程度の容量であった。
【００６３】
以上の結果より、第２実施形態における成膜装置５０によって作製されたＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサは、積層数の増加に比例して静電容量が増加する一方で、リーク電流が単層膜とほぼ同程度であり、構造的に極めて安定性が高いことが実証された。また、これは、極めて薄く均一なＳＴＯ薄膜が形成されたことを示すものである。
【００６４】
また、第２実施形態における成膜装置５０は、ＳＴＯ薄膜以外にも、ＢＳＴ５５薄膜など、その他の金属酸化物の薄膜形成にも適用できることが実証された。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、ＳＴＯやＢＳＴ５５などの金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができた。
【００６６】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態を、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施形態では、まず、上述の第２実施形態で説明した成膜装置５０を用いて、ガラス製の基材Ｗ（寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ）上に、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）の薄膜の成膜を行った。成膜用の原料液Ｓとしては、豊島製作所(株)製のＩＴＯ溶液（濃度０．１ｍｏｌ／ｋｇ）を使用した。
【００６８】
成膜の手順としては、まず、原料液Ｓをエアロゾル発生槽１１の内部に投入した。つぎに、ガラス製の基材Ｗをステージ５８上に載置した。そして、バルブ１６を開いてガスボンベ１３からキャリアガスを導入しつつ超音波振動子１２によって原料液Ｓに超音波振動を与えて、キャリアガス中に原料液Ｓの液滴が分散したエアロゾルを発生させた（霧化工程）。超音波振動子１２としては、本多電子(株)製の超音波霧化ユニット（ｆ＝２．４ＭＨｚ）を使用した。キャリアガスとしては、空気を使用した。キャリアガスの速度は、２０Ｌ／ｍｉｎに設定した。
【００６９】
スリット部５２によるエアロゾルの加熱温度（加熱工程における加熱温度）は、１００℃以上４００℃以下に設定した。ステージ５８上に載置されたガラス基板の加熱温度（膜形成工程における加熱温度）は、５５０℃以上６００℃以下に設定した。ガラス基板の表面にエアロゾルを吹き付けて薄膜を形成する時間は、５分以上３０分以下に設定した。なお、薄膜の形成は大気中で行った。
【００７０】
得られたＩＴＯ薄膜について、ＳＥＭによる組織観察を行うとともに、抵抗率及び透過率を測定した。測定結果を図１１及び図１２に示す。
【００７１】
ＳＥＭによる観察結果により、成膜装置５０によって得られたＩＴＯ薄膜の厚みは、９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが判明した（図１１参照）。
【００７２】
ＩＴＯ薄膜の抵抗率は、４．５×１０−４Ω・ｃｍ以上２．０×１０−３Ω・ｃｍ以下であることが判明した。
また、ＩＴＯ薄膜を気圧１０−３Ｐａのチャンバー内で３５０℃、１時間の加熱処理をすることにより、１．５×１０−４Ω・ｃｍ以上３．１×１０−４Ω・ｃｍ以下の抵抗率となることが判明した。
【００７３】
また、図１２に示すように、成膜装置５０によって得られたＩＴＯ薄膜の透過率は、可視領域で概ね８０％以上であり、良好な透過特性を有していることを確認することができた。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、基材Ｗ上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、前記誘電体層は、ＩＴＯなどの金属酸化物の薄膜により形成されており、前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液Ｓをキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材Ｗを加熱しつつこの基材Ｗに対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている受動素子シートを作製することができた。
【００７５】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態について、図１３〜図１８を参照しながら説明する。
第５実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの製造方法について説明する。
【００７６】
図１３〜図１８は、コンデンサシート１１０の製造工程を示す断面図である。
図１３、図１４に示すように、コンデンサシート１１０を作製するためには、まず、アルミナ製の基材１１２を準備した後に、このアルミナ製の基材１１２の所定箇所に貫通孔１１４を形成する。この貫通孔１１４を形成するためには、レーザードリルやエッチングといった公知の手法を用いることができる。なお、アルミナ製の基材１１２は、例えば、厚み０．２ｍｍ程度の市販の基材を使用することができる。
【００７７】
基材１１２に貫通孔１１４を形成した後、図１５に示すように、貫通孔１１４の内部に導電性ペーストを充填する。導電性ペーストの種類は特に制限するものではなく、例えば、銀やカーボンなどの導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混入された導電性ペーストを使用することができる。また、導電性ペーストの充填方法は特に制限するものではなく、例えば、スクリーン印刷といった公知の手法を用いることができる。貫通孔１１４に導電性ペーストを充填することによって、基材１１２を貫通する４つのビアホール１２０ａ〜１２０ｄを形成することができる。
【００７８】
貫通孔１１４に導電性ペーストを充填した後、図１６に示すように、基材１１２の表面に導体膜からなる導体層１１６を形成する。この導体層１１６は、例えば、Ｐｔ等の金属を、マスク及びスパッタ装置を使用して、所定のマスクパターンで基材１１２の表面にスパッタすることによって形成することができる。
【００７９】
基材１１２の表面に導体層１１６を形成した後、図１７に示すように、導体層１１６の上に被せるようにして、ＩＴＯやＳＴＯ等の金属酸化物の膜からなる誘電体層１１８を形成する。この誘電体層１１８は、例えば、上述の実施形態１あるいは実施形態２において説明した成膜装置１あるいは成膜装置５０を使用して所定のマスクパターンで形成することができる。
【００８０】
導体層１１６の上に誘電体層１１８を形成した後、図１８に示すように、この誘電体層１１８の上に被せるようにして、Ｐｔ等の金属の導体膜からなる導体層１１６を再度形成する。これにより、基材１１２上に導体層１１６及び誘電体層１１８が交互に積層したコンデンサシート１１０を作製することができる。このコンデンサシート１１０では、一層目の導体層１１６はビアホール１２０ａ、１２０ｄに接続しており、二層目の導体層１１６はビアホール１２０ｂ、１２０ｃに接続している。したがって、これらのビアホール１２０ａ〜１２０ｄを半導体パッケージに内蔵されている半導体チップ及び基板にそれぞれ接続することによって、半導体チップの電源電流に混入するノイズを除去するためのバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを構成することが可能である。
【００８１】
なお、基材１１２の上に導体層１１６及び誘電体層１１８を積層してコンデンサシート１１０を作製した後に、基材１１２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１１２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１１０を実現することが可能である。
【００８２】
＜第６実施形態＞
以下、本発明の第６実施形態について、図１９を参照しながら説明する。
第６実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの具体的な構造について説明する。
【００８３】
図１９は、本実施形態に係るコンデンサシート１３０の断面図である。
図１９に示すコンデンサシート１３０では、アルミナ製の基材１３２の上に導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６が交互に積層してコンデンサを形成している。下から１番目の導体層１３４ａと下から３番目の導体層１３４ｃは一体となって第１の電極１３８を形成しており、下から２番目の導体層１３４ｂと下から４番目の導体層１３４ｄは一体となって第２の電極１４０を形成している。第１の電極１３８にはビアホール１４２が接続しており、第２の電極１４０にはビアホール１４４が接続している。なお、導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６を基材１３２の上に形成する方法は、上述の第５実施形態と同様である。
【００８４】
このように、図１９に示すコンデンサシート１３０によれば、導体層１３４ａ〜１３４ｄ及び誘電体層１３６を複数積層することによって、コンデンサの電極面積を増大させることができる。これにより、コンデンサの電気容量を増大させることが可能である。そして、基材１３２を貫通するビアホール１４２、１４４を半導体パッケージに内蔵されている半導体チップ及び基板にそれぞれ接続することによって、半導体チップの電源電流に混入するノイズを除去するためのバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサを構成することが可能である。
【００８５】
なお、コンデンサシート１３０を作製した後に、基材１３２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１３２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１３０を実現することが可能である。
【００８６】
＜第７実施形態＞
以下、本発明の第７実施形態について、図２０を参照しながら説明する。
第７実施形態では、本発明に係る受動素子シートの一例であるコンデンサシートの具体的な構造について説明する。
【００８７】
図２０は、本実施形態に係るコンデンサシート１５０の断面図である。
図２０に示すコンデンサシート１５０では、アルミナ製の基材１５２の上に導体層１５４ａ〜１５４ｄ及び誘電体層１５６が交互に積層してコンデンサを形成している。下から１番目の導体層１５４ａと下から３番目の導体層１５４ｃは一体となって第１の電極１５８を形成しており、下から２番目の導体層１５４ｂと下から４番目の導体層１５４ｄは一体となって第２の電極１６０を形成している。第２の電極１６０にはビアホール１６４が接続しており、このビアホール１６４は基材１５２を貫通して基材１５２の下面側に形成された配線１６６に接続している。なお、基材１５２の上に導体層１５４ａ〜１５４ｄ及び誘電体層１５６を形成する方法は、上述の第５実施形態と同様である。
【００８８】
本実施形態に係るコンデンサシート１５０では、図２０に示すように、基材１５２の上に絶縁体の単層膜からなる犠牲層１６８が形成されている。この犠牲層１６８は、例えばＳｉＯ２などの絶縁体によって形成することができる。
【００８９】
犠牲層１６８は、ビアホール１６２と第１の電極１５８あるいは第２の電極１６０との絶縁を図るためのものである。すなわち、例えば、ビアホール１６２と第２の電極１６０とが絶縁されずに導通している場合は、第１の電極１５８と第２の電極１６０が配線１６６を介して導通してしまうためにコンデンサとしての機能が果たされなくなるのであるが、犠牲層１６８によってビアホール１６２と第２の電極１６０との絶縁が図られることによってこのような事態が回避されている。
【００９０】
本実施形態に係るコンデンサシート１５０によれば、基材１５２に対して不要なビアホール１６２が形成されている場合であっても、その不要なビアホール１６２と第１の電極１５８あるいは第２の電極１６０とを絶縁することが可能であるために、コンデンサを基材１５２上に自由に配置することが可能となる。これにより、複数のビアホールが予め形成されているアルミナ基材であっても使用可能となるために、コンデンサシート１５０の製造コストを低減することが可能である。
【００９１】
なお、コンデンサシート１５０を作製した後に、基材１５２の全部又は一部を厚み方向に削り取って薄くしても良い。これにより、基材１５２の厚みが削られた分だけ減少するので、さらに薄いコンデンサシート１５０を実現することが可能である。
【００９２】
＜第８実施形態＞
以下、本発明の第８実施形態について、図２１を参照しながら説明する。
第８実施形態では、上記で説明したコンデンサシートを半導体パッケージの中継基板として実装した例について説明する。
【００９３】
図２１は、本実施形態に係る半導体パッケージ１７０の側断面図である。この半導体パッケージ１７０は、プリント基板１７２（本発明の基板に相当する）に半導体チップ１７４を実装し、半導体チップ１７４の周囲をケース部材１７６で覆うとともに封止した構造のものである。
【００９４】
プリント基板１７２は、絶縁層の両面に所定の導体回路が形成された周知の構造のものであって、半導体チップ１７４の外形よりも一回り大きく形成されている。導体回路の一部はランド１７８とされている。表裏のランド１７８のうち、半導体チップ１７４が搭載される側の面（図２１の上面）に設けられた表面側ランド１７８Ａは、半導体チップ１７４に設けられた電極パッド１８０との接続のためのものである。一方、これとは逆側の面（図２１の下面）に設けられた裏面側ランド１７８Ｂは、外部基板（図示せず）との接続のためのものである。表面側ランド１７８Ａと裏面側ランド１７８Ｂとの間は、プリント基板１７２に貫通形成されたビアホール１８２によって電気的に接続されている。また、裏面側ランド１７８Ｂ上には、外部基板（図示せず）との接続のための基板側バンプ１８４が形成されている。
【００９５】
このプリント基板１７２上に搭載される半導体チップ１７４は周知の構成のものであって、シリコン基板１７１の一方の面（図２１の下面）に半導体素子が形成されたものである。半導体チップ１７４の素子が形成された側の面はパッシベーション膜１７３によって覆われており、このパッシベーション膜１７３の開口からは電極パッド１８０が臨んでいる。この電極パッド１８０上には、チップ側バンプ１８６が形成されている。
【００９６】
プリント基板１７２と半導体チップ１７４との間には、中継基板２００が実装されている。この中継基板２００は、コンデンサシート２０２の一方の面（図２１の下面）に接続用のバンプ２０４を形成したものである。この中継基板２００の下側面に形成されたバンプ２０４の配列は、半導体チップ１７４に形成されたチップ側バンプ１８６の配列と同じとなっている。中継基板２００側のバンプ２０４は、コンデンサシート２０２に貫通形成されたビアホール２０６を介してチップ側バンプ１８６と電気的に接続されている。
【００９７】
中継基板２００として実装されるコンデンサシート２０２は、上述の実施形態６ないし実施形態７で説明したコンデンサシートと同様の構造を有している。
すなわち、コンデンサシート２０２の表裏両面のうち少なくとも一方の面には、Ｐｔ等の金属製の薄膜からなる導体層、及び、ＩＴＯやＳＴＯ等の金属酸化物の薄膜からなる誘電体層が積層したコンデンサ２０８が形成されている。このコンデンサ２０８は従来のコンデンサよりも非常に薄いために、プリント基板１７２と半導体チップ１７４との間にコンデンサシート２０２を実装した際に、コンデンサシート２０２に形成されたコンデンサ２０８がプリント基板１７２ないし半導体チップ１７４と干渉しないようになっている。
【００９８】
図２２は、半導体チップ１７４に形成されているチップ側バンプ１８６とコンデンサ２０８との配置関係を表した平面図である。なお、図２２において、四角形で囲まれている各領域Ｃ１〜Ｃ５は、コンデンサ２０８が配置されている領域を表している。
図２２に示すように、本実施形態のコンデンサシート２０２では、コンデンサ２０８を任意の場所、大きさ、個数で配置することが可能である。なぜなら、コンデンサ２０８の配置、大きさ、形状等が、プリント基板１７２の表面に形成されている導体回路やビアホール１８２との関係で制約されることがないからである。また、コンデンサ２０８の配置、大きさ、形状等が、プリント基板１７２の内層に埋め込まれている部品等との関係で制約されることがないからである。
【００９９】
また、本実施形態のコンデンサシート２０２では、半導体チップ１７４のチップ側バンプ１８６が形成されていない領域にもコンデンサ２０８を配置することが可能であり（図２２の領域Ｃ５を参照）、コンデンサ２０８の厚みを増大させることなく、コンデンサ２０８の面積を増やすことが可能である。したがって、コンデンサ２０８の電気容量を飛躍的に増大させることが可能である。
【０１００】
コンデンサ２０８の一方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４の電源ピンに接続するとともに、他方の電極をビアホール２０６を介して中継基板２００側のバンプ２０４に接続することによって、半導体チップ１７４の電源端子に対してコンデンサ２０８を直列的に接続することができる。これにより、コンデンサ２０８をデカップリングコンデンサとして機能させることが可能である。
【０１０１】
また、コンデンサ２０８の一方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４の電源ピンに接続するとともに、他方の電極をチップ側バンプ１８６を介して半導体チップ１７４のグランドピンに接続することによって、コンデンサ２０８をバイパスコンデンサとして機能させることが可能である。
【０１０２】
そして、本実施形態に係る半導体パッケージ１７０によれば、半導体チップ１７４の電源端子により近い位置にコンデンサ２０８（デカップリングコンデンサあるいはバイパスコンデンサ）を配置することが可能であり、半導体チップ１７４の電源電流に混入するノイズをより効果的に除去することが可能である。これにより、半導体チップ１７４の高周波化、高集積化に寄与することが可能となる。
【０１０３】
半導体チップ１７４の周囲を覆うケース部材１７６は金属製であり、プリント基板１７２の上面に接着剤により固着されている。なお、ケース部材１７６は金属製以外（例えばプラスチック製やセラミック製）であってもよいが、放熱効果の観点からは金属製であることが好ましい。
ケース部材１７６の内部には、液状の冷媒Ｆが封入されている。冷媒Ｆは、絶縁性で半導体チップ１７４やプリント基板１７２の材料と反応しない液体であれば特に制限はなく、例えば、住友スリーエム（株）製「フロリナート（登録商標）」、ソルベイソレクシス（株）製「ガルデン（登録商標）」等の不燃性であるフッ素系不活性液を使用できる。なお、冷媒Ｆは、沸点１５０℃以上の液体が好ましく、沸点２００℃以上の液体であればさらに好ましい。
【０１０４】
図２１に示すように、コンデンサシート２０２の上面側には、チップ側バンプ１８６の高さに相当する空間（隙間）が形成されている。また、コンデンサシート２０２の下面側には、中継基板側のバンプ２０４の高さに相当する空間（隙間）が形成されている。これらの隙間には冷媒Ｆが循環可能であるために、冷媒Ｆによる半導体チップ１７４の冷却効率が飛躍的に高まっている。
【０１０５】
また、コンデンサシート２０２にアルミナ製の基材を使用した場合には、アルミナ製の基材は半導体チップ１７４との熱膨張率の差が非常に小さいために、半導体チップ１７４とコンデンサシート２０２との間における熱応力の発生を極力低減することができる。これにより、半導体チップ１７４とコンデンサシート２０２との間における割れや剥離等の発生を防止することができる
【０１０６】
以上説明したように、本発明によれば、半導体パッケージに内蔵される半導体チップにより近い位置にコンデンサ等の受動素子を配置することが可能となる。また、コンデンサ等の受動素子を所望とする位置に容易に配置することが可能となる。
【０１０７】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、受動素子シートの一例としてコンデンサシートについて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、導体膜及び誘電体膜によって基材上に抵抗が形成された抵抗シート、あるいは、導体膜及び誘電体膜によって基材上にコイルが形成されたコイルシートを作製することも可能である。
（２）上記実施形態では、ケース部材１７６の内部に冷媒Ｆが封入された半導体パッケージ１７０の例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、半導体チップの周囲が樹脂で封止された半導体パッケージに対しても本発明を適用することができる。
（３）上記実施形態では、プリント基板１７２は絶縁層の両面に所定の導体回路が形成された単層の基板である例について説明したが、複数の絶縁性基板と導体層とが積層された多層プリント配線板であっても構わない。プリント基板１７２は、ガラス基板あるいはセラミックス基板に貫通電極を設けた構造であれば、放熱効果が高く、機械剛性も向上するため、更に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１実施形態の成膜装置の全体外略図である。
【図２】加熱塔の側断面図である。
【図３】加熱塔の分解側断面図である。
【図４】基板を載置したステージの上面図である。
【図５】第２実施形態の成膜装置における加熱塔およびステージの斜視図である。
【図６】シリコンウエハを載置したステージの上面図である。
【図７】単層のＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサ、及び、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサの静電容量密度及びｔａｎδを示すグラフである。
【図８】単層のＰｔ／ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜コンデンサ、及び、ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのＶ−Ｉ特性の測定結果を示すグラフである。
【図９】ＳＴＯ／Ｐｔ薄膜積層コンデンサのＳＥＭによる断面写真である。
【図１０】５層のＢＳＴ５５／Ｐｔ薄膜積層コンデンサについて、積層数毎の静電容量密度を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】ＩＴＯ薄膜のＳＥＭによる断面写真である。
【図１２】ＩＴＯ薄膜の透過率の測定結果を示すグラフである。
【図１３】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１４】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１５】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１６】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１７】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１８】コンデンサシートの製造工程を示す断面図である。
【図１９】第６実施形態に係るコンデンサシートの断面図である。
【図２０】第７実施形態に係るコンデンサシートの断面図である。
【図２１】第８実施形態に係る半導体パッケージの側断面図である。
【図２２】半導体チップに形成されているコンデンサとチップ側バンプとの配置関係を表した平面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…成膜装置
１０…超音波霧化装置
１１…エアロゾル発生槽）
１２…超音波振動子
１３…ガスボンベ
２０…加熱塔
２４…カートリッジヒータ
３０…エアロゾル流路
３３…ノズル
４０…ステージ
４１…加熱コイル
Ｂ…基板
Ｓ…原料液
Ｗ…シリコンウエハ（被処理材）
１１０、１３０、１５０、２０２…コンデンサシート
１１２、１３２、１５２…基材
１１６、１３４ａ〜１３４ｄ、１５４ａ〜１５４ｄ…導体層
１１８、１３６、１５６…誘電体層
１３８、１５８…第１の電極
１４０、１６０…第２の電極
１６６…配線
１６８…犠牲層
１７０…半導体パッケージ
１７２…プリント基板（基板）
１７３…パッシベーション膜
１７４…半導体チップ
１７６…ケース部材
１７８…ランド
１８４…基板側バンプ
１８６…チップ側バンプ
２００…中継基板
２０８…コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、
前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、
前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シート。
【請求項２】
請求項１に記載の受動素子シートであって、
前記導体層及び前記誘電体層によってコンデンサが形成されていることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の受動素子シートであって、
前記基材は、アルミナ、シリコン、ジルコニア、セラミックス、あるいはガラス製の基材であることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の受動素子シートであって、
前記基材上に導体層及び誘電体層が積層された後に、前記基材の少なくとも一部が削られて薄くなっていることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項５】
基板上に半導体チップが実装されてなる半導体パッケージであって、
前記基板と前記半導体チップとの間に、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の受動素子シートが実装されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体パッケージであって、
前記導体層及び前記誘電体層によってバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサが形成されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の半導体パッケージであって、
前記半導体チップの周囲が金属製のケース部材によって覆われており、
前記ケース部材の内部に液状の冷媒が封入されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項１】
基材上に導体層及び誘電体層が積層されてなる受動素子シートであって、
前記誘電体層は、金属酸化物の薄膜により形成されており、
前記金属酸化物の薄膜は、前記金属酸化物の原料となる金属を含む金属化合物を溶媒に溶解した原料液をキャリアガス中で超音波振動により霧化することによってエアロゾルを発生させて、そのエアロゾルを加熱した後に、前記基材を加熱しつつこの基材に対して前記エアロゾルを吹き付けることによって形成されている、受動素子シート。
【請求項２】
請求項１に記載の受動素子シートであって、
前記導体層及び前記誘電体層によってコンデンサが形成されていることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の受動素子シートであって、
前記基材は、アルミナ、シリコン、ジルコニア、セラミックス、あるいはガラス製の基材であることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の受動素子シートであって、
前記基材上に導体層及び誘電体層が積層された後に、前記基材の少なくとも一部が削られて薄くなっていることを特徴とする、受動素子シート。
【請求項５】
基板上に半導体チップが実装されてなる半導体パッケージであって、
前記基板と前記半導体チップとの間に、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の受動素子シートが実装されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体パッケージであって、
前記導体層及び前記誘電体層によってバイパスコンデンサあるいはデカップリングコンデンサが形成されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の半導体パッケージであって、
前記半導体チップの周囲が金属製のケース部材によって覆われており、
前記ケース部材の内部に液状の冷媒が封入されていることを特徴とする、半導体パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−１４１１２１（Ｐ２００８−１４１１２１Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２８３４１（Ｐ２００６−３２８３４１）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（５９１０７４０９１）株式会社野田スクリーン (17)
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（５９１０７４０９１）株式会社野田スクリーン (17)
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