电容器

摘要

一种电容器，构成为具有：导电性多孔基材，具有多孔部；电介质层，位于多孔部上，包含氧元素以及至少一种金属元素；以及上部电极，位于电介质层上，所述电容器的特征在于，多孔部具有1μm/μm2以上且16μm/μm2以下的路径积分值以及20％以上且90％以下的空隙率，且用下述式(1)表示的比Z为0.79以上，式中，Od以及Md分别表示对电介质层进行了EDS(能量分散型X射线分光法)分析时的氧元素以及金属元素的信号强度，Or以及Mr分别表示对具有构成电介质层的氧元素以及至少一种金属元素的化学计量组成的参考物质进行了EDS分析时的氧元素以及金属元素的信号强度，

权利要求

1.一种电容器，具有：

导电性多孔基材，具有多孔部；

电介质层，位于多孔部上，包含氧元素以及至少一种金属元素；以及上部电极，位于电介质层上，

所述电容器的特征在于，

所述多孔部具有1μm/μm2以上且16μm/μm2以下的路径积分值以及20％以上且90％以下的空隙率，所述路径积分值是在所述导电性多孔基材的任意的剖面中每单位面积存在的空隙的全周长，且用下述式(1)表示的比Z为0.79以上，[数学式1]

式中，

Od以及Md分别表示通过能量分散型X射线分光法对电介质层进行了分析时的氧元素以及金属元素的信号强度，Or以及Mr分别表示通过能量分散型X射线分光法对具有构成电介质层的氧元素以及至少一种金属元素的化学计量组成的参考物质进行了分析时的氧元素以及金属元素的信号强度。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，在将导电性多孔基材的路径积分值以及空隙率分别设为x以及y，并在相互正交的x轴以及y轴构成的平面进行了绘制时，(x，y)处于由A(2.0，49)、B(12.2，49)、C(12.2，63)、D(15.0，63)、E(15.0，88)、F(4.6，88)、G(3.8，85)、H(3.8，63)包围的区域以内，其中，所述路径积分值单位为μm/μm2，所述空隙率的单位为％。

3.根据权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，电介质层通过原子层沉积法形成。

4.根据权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，上部电极层通过原子层沉积法形成。

5.一种电容器，具有：

导电性多孔基材，具有多孔部；

电介质层，位于多孔部上，包含氧元素以及从由Al、Hf、Si以及Zr构成的组选择的至少一种元素；以及上部电极，位于电介质层上，

所述电容器的特征在于，

所述多孔部具有1μm/μm2以上且16μm/μm2以下的路径积分值以及20％以上且90％以下的空隙率，所述路径积分值是在所述导电性多孔基材的任意的剖面中每单位面积存在的空隙的全周长，且用下述式(1)表示的比Z为0.79以上，[数学式1]

式中，

Od以及Md分别表示通过能量分散型X射线分光法对电介质层进行了分析时的氧元素以及从由Al、Hf、Si以及Zr构成的组选择的至少一种元素的信号强度，Or以及Mr分别表示通过能量分散型X射线分光法对具有构成电介质层的氧元素以及从由A1、Hf、Si以及Zr构成的组选择的至少一种元素的化学计量组成的参考物质进行了分析时的氧元素以及从由A1、Hf、Si以及Zr构成的组选择的至少一种元素的信号强度。

6.根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，在将导电性多孔基材的路径积分值以及空隙率分别设为x以及y，并在相互正交的x轴以及y轴构成的平面进行了绘制时，(x，y)处于由A(2.0，49)、B(12.2，49)、C(12.2，63)、D(15.0，63)、E(15.0，88)、F(4.6，88)、G(3.8，85)、H(3.8，63)包围的区域以内，其中，所述路径积分值单位为μm/μm2，所述空隙率的单位为％。

7.根据权利要求5或6所述的电容器，其特征在于，参考物质是根据构成电介质层的元素而从由A12O3、HfO2、SiO2以及ZrO2构成的组选择的至少一种或它们的混合物。

8.根据权利要求5或6所述的电容器，其特征在于，电介质层通过原子层沉积法形成。

9.根据权利要求5或6所述的电容器，其特征在于，上部电极层通过原子层沉积法形成。

说明书

电容器

技术领域

[0001] 本发明涉及电容器。

背景技术

[0002] 近年来，伴随着电子设备的高密度安装化，要求具有更高的静电电容的电容器。作为这样的电容器，例如在非专利文献1公开了如下的电容器，即，在由碳纳米管构成的多孔体使用原子层沉积法(ALD法：Atomic Layer Deposition)形成Al2O3层作为电介质层，并形成TiN层作为上部电极。

[0003] 在先技术文献

[0004] 非专利文献

[0005] 非专利文献1：Nanotechnology 26(2015)064002

发明内容

[0006] 发明要解决的课题

[0007] 在非专利文献1中，通过ALD法，使用三甲基铝(TMA)气体以及H2O气体，形成作为电介质的Al2O3层而尝试了电容器的制作。由此得到的电容器的耐压停留在远低于根据电介质的物性可期待的耐压的值，虽然试图通过圆筒状的模型和氧化膜的膜厚来说明其理由，但是未能达到对现象的完全说明。然而，本发明的发明人们注意到了以下方面。

[0008] (1)在按照单纯的圆筒模型在多孔体那样的三维微小构造上设计了MIM(metal-insulator-metal，金属-绝缘体-金属)电容器构造的情况下，这样的模型与实际的多孔体的形状的背离大，因而在使用了ALD法时不能进行理想的(或如模型所示的)气体扩散，不能形成高性能的电容器。

[0009] (2)为了达成多孔体上的MIM电容器的性能，需要将电介质膜的氧元素与金属元素的比率设为特定的条件。

[0010] 本发明的目的在于，提供一种电容器，其构成为具有：具有多孔部的导电性多孔基材；位于多孔部上的电介质层；以及位于电介质层上的上部电极，其中，充分保持了电介质层的功能。

[0011] 用于解决课题的技术方案

[0012] 本发明的发明人们为了消除上述问题而进行了潜心研究，结果发现，通过使导电性多孔基材的多孔部和电介质层分别满足给定的条件，从而能够解决上述的问题，从而完成了本发明。

[0013] 根据本发明的要点，提供一种电容器，具有：

[0014] 导电性多孔基材，具有多孔部；

[0015] 电介质层，位于多孔部上，包含氧元素以及至少一种金属元素；以及

[0016] 上部电极，位于电介质层上，

[0017] 所述电容器的特征在于，

[0018] 所述多孔部具有1μm/μm2以上且16μm/μm2以下的路径积分值以及20％以上且90％以下的空隙率，且用下述式(1)表示的比Z为0.79以上，

[0019] [数学式1]

[0020]

[0021] (式中，

[0022] Od以及Md分别表示通过能量分散型X射线分光法对电介质层进行了分析时的氧元素以及金属元素的信号强度，

[0023] Or以及Mr分别表示通过能量分散型X射线分光法对具有构成电介质层的氧元素以及至少一种金属元素的化学计量组成的参考物质进行了分析时的氧元素以及金属元素的信号强度)。

[0024] 发明效果

[0025] 根据本发明，在电容器中，通过使用具有多孔部满足给定的条件的构造的导电性多孔基材并使电介质层的基于EDS分析的氧元素/金属元素之比满足给定的条件，从而可抑制电介质的性能下降，所述电容器构成为具有：具有多孔部的导电性多孔基材；位于多孔部上的电介质层；以及位于电介质层上的上部电极。其结果是，能够充分保持电介质层的功能，提供高性能的电容器。

附图说明

[0026] 图1是本发明的一个实施方式中的电容器1的概略剖视图。

[0027] 图2是图1所示的电容器1的导电性多孔基材的概略俯视图。

[0028] 图3是图1所示的电容器1的高空隙率部的概略剖视图。

[0029] 图4是示意性地示出图1所示的电容器1的高空隙率部中的层构造的图。

[0030] 图5示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图5(a)是概略立体图，图5(b)是概略剖视图。

[0031] 图6示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图6(a)是概略立体图，图6(b)是概略剖视图。

[0032] 图7示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图7(a)是概略立体图，图7(b)是概略剖视图。

[0033] 图8示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图8(a)是概略立体图，图8(b)是概略剖视图。

[0034] 图9示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图9(a)是概略立体图，图9(b)是概略剖视图。

[0035] 图10示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图，图10(a)是概略立体图，图10(b)是概略剖视图。

[0036] 图11是示出本发明的实施例以及比较例的电容器的制造工序图的概略剖视图。

[0037] 图12是示出在本发明的实施例以及比较例中使用的导电性多孔基材的路径积分值以及空隙率的图表。

[0038] 图13是示出本发明的实施例以及比较例中的电容器的电介质层的比Z以及绝缘击穿电压的图表。

具体实施方式

[0039] 以下，参照附图对本发明的电容器进行详细说明。但是，本实施方式的电容器以及各构成要素的形状以及配置等并不限定于图示的例子。

[0040] 在图1示出本实施方式的电容器1的概略剖视图(其中，为了简单，未示出多孔部的多孔)，在图2示出导电性多孔基材2的概略俯视图。此外，在图3示出导电性多孔基材2的高空隙率部12的放大图，在图4示意性地示出高空隙率部12、电介质层4、上部电极6以及第一外部电极18的层构造。

[0041] 如图1、图2、图3以及图4所示，本实施方式的电容器1具有大致长方体形状，概略性地具有导电性多孔基材2、形成在导电性多孔基材2(更详细地，至少为高空隙率部12)上的电介质层4、以及形成在电介质层4上的上部电极6而成。导电性多孔基材2在一个主表面(第一主表面)侧具有空隙率相对高的高空隙率部12和空隙率相对低的低空隙率部14。高空隙率部12位于导电性多孔基材2的第一主表面的中央部，低空隙率部14位于其周围。即，低空隙率部14包围高空隙率部12。高空隙率部12具有多孔构造，即，相当于本发明的多孔部。此外，导电性多孔基材2在另一个主表面(第二主表面)侧具有支承部10。即，高空隙率部12以及低空隙率部14构成导电性多孔基材2的第一主表面，支承部10构成导电性多孔基材2的第二主表面。在图1中，第一主表面是导电性多孔基材2的上表面，第二主表面是导电性多孔基材2的下表面。在电容器1的末端部，在电介质层4与上部电极6之间存在绝缘部16。电容器1在上部电极6上具备第一外部电极18，以及在导电性多孔基材2的支承部10侧的主表面上具备第二外部电极20。在本实施方式的电容器1中，第一外部电极18与上部电极6电连接，第二外部电极20与导电性多孔基材2电连接。上部电极6与导电性多孔基材2的高空隙率部12隔着电介质层4彼此相向地配置，构成静电电容形成部。若对上部电极6和导电性多孔基材2进行通电，则能够在电介质层4积蓄电荷。

[0042] 上述导电性多孔基材2只要具有多孔部且表面为导电性，其材料以及结构就没有限定。例如，作为导电性多孔基材，可举出多孔质金属基材、或者在多孔质二氧化硅材料、多孔质碳材料或多孔质陶瓷烧结体的表面形成了导电性的层的基材等。在优选的方式中，导电性多孔基材是多孔质金属基材。

[0043] 作为构成上述多孔质金属基材的金属，例如，可举出铝、钽、镍、铜、钛、铌和铁的金属、以及不锈钢、硬铝等合金等。在一个方式中，多孔质金属基材可以是铝或镍多孔基材，特别是铝多孔基材。

[0044] 上述导电性多孔基材2在一个主表面(第一主表面)侧具有高空隙率部12以及低空隙率部14，以及在另一个主表面(第二主表面)侧具有支承部10。

[0045] 在本说明书中，所谓“空隙率”，是指在导电性多孔基材中空隙所占的比例。进而，作为表示这样的导电性多孔基材的孔构造的另一个指标可考虑路径积分值，在本说明书中，所谓“路径积分值”，是指在导电性多孔基材的任意的剖面中每单位面积存在的空隙(孔)的全周长。该空隙率以及路径积分值能够像下述的那样进行测定。另外，上述多孔部的空隙(孔)在制作电容器的工艺中最终能够被电介质层以及上部电极等所填充，但是上述“空隙率”以及“路径积分值”不考虑像这样填充的物质，被填充的地方也视为空隙而进行计算。

[0046] 准备如下分析试样，即，用FIB(聚焦离子束：Focused Ion Beam)微采样法对导电性多孔基材进行加工，并进行了薄片化，使得相对于导电性多孔基材的主表面平行的方向上的厚度成为大约50nm。另外，在FIB加工时形成的试样表面的损伤层通过Ar离子研磨而除去。用STEM(扫描透射型电子显微镜：Scanning Transmission Electron Microscope)对该薄片试样的给定的区域(3μm×3μm)进行拍摄。

[0047] ·空隙率

[0048] 通过对拍摄图像进行图像分析，从而求出构成导电性多孔基材的物质(例如金属)存在的面积。然后，能够根据下述等式来计算空隙率。

[0049] 空隙率(％)＝((测定面积-构成导电性多孔基材的物质存在的面积)/测定面积)×100

[0050] 在任意的3个地方进行该测定，并将3个计算值的平均值作为空隙率(％)。

[0051] ·路径积分值

[0052] 通过对拍摄图像进行图像分析，从而对构成导电性多孔基材的物质(例如金属)与空隙(孔部)的界面的距离的合计进行测定。能够作为将得到的距离的合计值除以所测定的区域整体的面积的值，计算路径积分值。在任意的3个地方进行该测定，将3个计算值的平均值作为路径积分值(μm/μm2)。

[0053] 在本说明书中，所谓“高空隙率部”，意味着空隙率比导电性多孔基材的支承部以及低空隙率部高的部分，相当于本发明的多孔部。

[0054] 上述高空隙率部12具有多孔构造。具有多孔构造的高空隙率部12会增大导电性多孔基材的比表面积，使电容器的电容更大。

[0055] 高空隙率部(多孔部)的空隙率设为20～90％的范围以内。从增大比表面积并使电容器的电容更大的观点出发，空隙率可以为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上，进一步优选为45％以上。此外，从确保机械强度的观点出发，空隙率可以为90％以下，优选为80％以下。

[0056] 高空隙率部(多孔部)的路径积分值设为1～16μm/μm2的范围以内。可以理解为，路径积分值越大，孔构造越复杂，概略性地，可以理解为从孔的入口到最里部的路径长度越长。从增大比表面积并使电容器的电容更大的观点出发，路径积分值可以为1μm/μm2以上，优选为2μm/μm2以上，更优选为4μm/μm2以上。此外，从形成高品质的电介质层的观点出发，路径积分值可以为16μm/μm2以下，优选为15μm/μm2以下，更优选为12μm/μm2以下。

[0057] 在本发明中，高空隙率部(多孔部)的孔构造由空隙率和路径积分值来规定。例如，2
在将导电性多孔基材的路径积分值(μm/μm)以及空隙率(％)分别设为x以及y，并在相互正交的x轴以及y轴构成的平面进行了绘制时，(x，y)可以处于由A(2.0，49)、B(12.2，49)、C(12.2，63)、D(15.0，63)、E(15.0，88)、F(4.6，88)、G(3.8，85)、H(3.8，63)包围的区域以内。

[0058] 高空隙率部没有特别限定，但是优选具有30倍以上且10000倍以下的扩面率，更优选具有50倍以上且5000倍以下的扩面率，例如具有200倍以上且600倍以下的扩面率。在此，所谓扩面率，意味着每单位投影面积的表面积。每单位投影面积的表面积能够使用BET比表面积测定装置根据液氮温度下的氮的吸附量来求出。

[0059] 在本说明书中，所谓“低空隙率部”，意味着与高空隙率部相比较，空隙率低的部分。优选地，低空隙率部的空隙率比高空隙率部的空隙率低，且为支承部的空隙率以上。

[0060] 低空隙率部的空隙率优选为20％以下，更优选为10％以下。此外，低空隙率部的空隙率也可以为0％。即，低空隙率部可以具有多孔构造，也可以不具有多孔构造。低空隙率部的空隙率越低，电容器的机械强度越提高。

[0061] 另外，低空隙率部在本发明中并不是必需的构成要素，也可以不存在。例如，在图1中，也可以是，不存在低空隙率部14，支承部10在上方露出。

[0062] 虽然在本实施方式中，导电性多孔基材在一个主表面由高空隙率部以及存在于其周围的低空隙率部构成，但是本发明并不限定于此。即，高空隙率部以及低空隙率部的存在位置、设置数量、大小、形状、两者的比率等没有特别限定。例如，导电性多孔基材的一个主表面也可以仅由高空隙率部构成。此外，也可以是，导电性多孔基材的两个主表面具有高空隙率部。通过调整高空隙率部与低空隙率部的比率，从而能够控制电容器的电容。

[0063] 上述高空隙率部12的厚度没有特别限定，能够根据目的而适当地进行选择，例如可以为10μm以上，优选为30μm以上，且优选为1000μm以下，更优选为300μm以下，例如可以为50μm以下。

[0064] 为了发挥作为支承体的功能，导电性多孔基材的支承部的空隙率优选更小，具体地，优选为10％以下，更优选实质上不存在空隙。

[0065] 上述支承部10的厚度没有特别限定，但是为了提高电容器的机械强度，优选为10μm以上，例如可以为30μm以上、50μm以上或100μm以上。此外，从电容器的低高度化的观点出发，优选为1000μm以下，例如可以为500μm以下或100μm以下。

[0066] 上述导电性多孔基材2的厚度没有特别限定，能够根据目的而适当地进行选择，例如可以为20μm以上，优选为30μm以上，且例如可以为1000μm以下，优选为100μm以下，更优选为70μm以下，进一步优选为50μm以下。

[0067] 导电性多孔基材2的制造方法没有特别限定。例如，导电性多孔基材2能够通过用如下方法对适当的材料进行处理而制造，该方法是，形成多孔构造的方法，使多孔构造崩溃(被填补)的方法，或除去多孔构造部分的方法，或者对它们进行了组合的方法。

[0068] 用于制造导电性多孔基材的材料(基材材料)例如可以是金属材料，更详细地，可以是多孔质金属材料(例如，蚀刻箔)，或不具有多孔构造的金属材料(例如，金属箔)，或者将这些材料进行了组合的材料。进行组合的方法没有特别限定，例如，可举出焊接或通过导电性粘接材料等进行粘合的方法。

[0069] 作为形成多孔构造的方法，没有特别限定，但是优选为蚀刻处理，例如可举出交流蚀刻处理。如下所述，本发明的导电性多孔基材在第二主表面具有导电性材料层，因此即使在由于蚀刻处理而在基材产生了贯通孔的情况下，也能够防止短路等电容器不良。因此，本发明所使用的导电性多孔基材能够使用更薄的材料通过蚀刻处理来制造。

[0070] 作为使多孔构造崩溃(被填补)的方法，没有特别限定，例如可举出通过激光照射等使基材材料熔融而使孔崩溃的方法，或者通过模具加工、冲压加工进行压缩而使孔崩溃的方法。作为上述激光，没有特别限定，可举出CO2激光、YAG激光、受激准分子激光、以及飞秒激光、皮秒激光和纳秒激光等全固体脉冲激光。由于能够更精细地控制形状以及空隙率，所以优选飞秒激光、皮秒激光以及纳秒激光等全固体脉冲激光。

[0071] 作为除去多孔构造部分的方法，没有特别限定，例如可举出划片加工、烧蚀(ablation)加工。

[0072] 在一个方法中，导电性多孔基材2能够通过如下方式来制造，即，准备多孔质金属材料，并使该多孔质金属基材的与支承部10以及低空隙率部14对应的地方的孔崩溃(被填补)。

[0073] 支承部10以及低空隙率部14无需同时形成，也可以单独形成。例如，也可以是，首先对与导电性多孔基材的支承部10对应的地方进行处理，形成支承部10，接着对与低空隙率部14对应的地方进行处理，形成低空隙率部14。

[0074] 在另一个方法中，导电性多孔基材2能够通过如下方式来制造，即，对不具有多孔构造的金属基材(例如，金属箔)的与高空隙率部对应的地方进行处理，形成多孔构造。

[0075] 在本实施方式的电容器1中，在导电性多孔基材2的第一主表面上(即，高空隙率部12以及低空隙率部14上)形成有电介质层4。但是，本发明不限定于这样的实施方式，电介质层只要形成在导电性多孔基材中的至少多孔部(高空隙率部)上即可。

[0076] 形成上述电介质层4的材料为绝缘性，包含氧元素以及至少一种金属元素。

[0077] 形成电介质层的金属元素没有特别限定，例如可以是从由Al、Hf、Si、Zr、Ta、Ti、Sr、Pb、La、Ba以及Nb构成的组选择的至少一种，优选为从由Al、Hf、Si以及Zr构成的组选择的至少一种。电介质层实质上可以由这样的金属元素的氧化物构成，也可以存在微量的其它元素(例如，来源于用于形成电介质层的原料的物质，具体地，是碳、氢等)。关于这样的金属元素的氧化物，例如可举出AlOx、HfOx、SiOx、ZrOx、TaOx、TiOx、AlHfOx、HfSiOx、ZrSiOx、AlTiOx、SiTiOx、TiZrOx、TiZrWOx、SrTiOx、PbTiOx、BaTiOx、BaSrTiOx、BaCaTiOx、SiAlOx等，优选为AlOx、HfOx、SiOx、ZrOx。另外，上述的式子仅表现材料的构成，并不限定组成。即，对O标注的x可以是大于0的任意的值，包含金属元素在内的各元素的存在比率是任意的。

[0078] 在一个方式中，形成电介质层4的材料是AlOx(化学计量组成为Al2O3)。

[0079] 在另一个方式中，形成电介质层4的材料包含Hf或Zr。通过使电介质层包含Hf或Zr，从而容易将形成在其上的上部电极层形成得更均匀。

[0080] 在另一个方式中，形成电介质层4的材料是HfOx(化学计量组成为HfO2)或ZrOx(化学计量组成为ZrO2)。

[0081] 在另一个方式中，在电介质层4包含两种以上的金属元素的情况下，形成电介质层4的材料也可以是各金属氧化物的混晶物(或复合氧化物)。例如，形成电介质层4的材料可以是AlHfOx(化学计量组成为Al2O3和HfO2的混合组成，且混合比例可以根据Al∶Hf的存在比来决定)、HfSiOx(化学计量组成为HfO2和SiO2的混合组成，且混合比例可以根据Hf∶Si的存在比来决定)等。

[0082] 在另一个方式中，电介质层4可以是包含HfOx(化学计量组成为HfO2)层或ZrOx(化学计量组成为ZrO2)层的纳米层压层。在此，所谓纳米层压层，意味着将多个厚度为0.5～2.0nm的层进行了层叠的层。作为优选的纳米层压层，可以是交替地层叠了HfOx层或ZrOx层和其它层(优选为SiOx(化学计量组成为SiO2)层)的层叠体。优选地，纳米层压层的最外层(与上部电极接触的层)可以是包含Hf或Zr的层，例如可以是HfOx层或ZrOx层。通过将电介质层设为纳米层压层，从而能够使绝缘击穿电压更大。

[0083] 无论在哪个方式中，在电介质层4(纳米层压层的情况下是各层)内，形成该层的材料的组成可以一样，也可以具有组成分布(例如，产生组成梯度)。

[0084] 电介质层4满足：用下述式(1)表示的比Z为0.79以上，

[0085] [数学式2]

[0086]

[0087] (式中，

[0088] Od以及Md分别表示对电介质层进行了EDS(能量分散型X射线分光法：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)分析时的氧元素以及金属元素的信号强度，

[0089] Or以及Mr分别表示对具有构成电介质层的氧元素以及至少一种金属元素的化学计量组成的参考物质进行了EDS分析时的、氧元素以及金属元素的信号强度)。

[0090] 电介质层的EDS分析像以下那样实施。首先，准备如下的分析试样，即，用FIB(聚焦离子束：Focused Ion Beam)微采样法对形成了电介质层的导电性多孔基材进行加工，并进行了薄片化，使得相对于导电性多孔基材的主表面平行的方向上的厚度成为大约80nm。另外，在FIB加工时形成的试样表面的损伤层通过Ar离子研磨而除去。通过使用得到的薄片试样对电介质层的剖面进行EDS分析，从而能够测定构成电介质层的元素的信号强度。

[0091] 另外，关于形成电介质层的材料，可能存在是混晶物的情况，是纳米层压层的情况，具有组成分布的情况等各种情况，实施电介质层的EDS分析，使得能够得到电介质层整体的平均的信号强度。更详细地，对电介质层剖面中的一边的长度为电介质层的厚度的80％以上的矩形区域进行EDS面分析，由此，能够测定反映了电介质层的平均组成的信号强度。

[0092] 参考物质具有构成电介质层的氧元素以及至少一种金属元素的化学计量组成，可以根据构成电介质层的金属元素来决定。在本发明中，“构成电介质层”这一表述，以将可能作为杂质而微量地混入的元素排除的意思来使用。上述化学计量组成意味着，某金属的氧化物中的在室温(例如25℃)最稳定的金属氧化物的组成。例如，在构成电介质层的金属元素为Al的情况下，参考物质为Al2O3，在构成电介质层的金属元素为Hf的情况下，参考物质为HfO2，在构成电介质层的金属元素为Si的情况下，参考物质为SiO2，在构成电介质层的金属元素为Zr的情况下，参考物质为ZrO2。在构成电介质层的金属元素为两种以上的情况下，参考物质是具有对各金属元素具有化学计量组成的金属氧化物的混合组成的混合物，其混合比例可以根据这些金属元素的存在比而决定。

[0093] 参考物质的EDS分析通过如下方式来实施，即，与上述的电介质层的分析试样同样地准备参考物质的分析试样，并与其同样地进行测定。在构成电介质层的金属元素为两种以上的情况下，Md以及Mr分别设为对电介质层以及参考物质进行了EDS分析时的这些金属元素的信号强度的合计值。

[0094] 根据基于这样的EDS分析的氧元素以及金属元素的信号强度的测定值，按照上述的式(1)求出的比Z为0.79以上，上限没有特别限定，例如为1.2以下。只要Z为0.79以上，则能够形成杂质的残留少且高品质的电介质层，能够得到具有高绝缘击穿电压的电容器，所述杂质是例如来源于用于形成电介质层的原料的物质，具体地，是碳、氢等。

[0095] 电介质层的厚度没有特别限定，但是例如优选为5nm以上且100nm以下，更优选为10nm以上且50nm以下。通过将电介质层的厚度设为5nm以上，从而能够提高绝缘性，能够减小漏电流。此外，通过将电介质层的厚度设为100nm以下，从而能够得到更大的静电电容。

[0096] 上述电介质层优选通过气相法来形成，例如，真空蒸镀法、化学蒸镀(CVD：Chemical Vapor Deposition)法、溅射法、原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法、脉冲激光沉积法(PLD：Pulsed Laser Deposition)等。由于连多孔基材的细孔的细微部也能够形成更均质且致密的膜，所以更优选ALD法。

[0097] 在本实施方式的电容器1中，在电介质层4的末端部设置有绝缘部16。通过设置绝缘部16，从而能够防止设置在其上的上部电极6与导电性多孔基材2之间的短路(short)。

[0098] 另外，虽然在本实施方式中，绝缘部16存在于整个低空隙率部14上，但是并不限定于此，也可以仅存在于低空隙率部14的一部分，此外，也可以超出低空隙率部而存在至高空隙率部上。

[0099] 此外，虽然在本实施方式中，绝缘部16位于电介质层4与上部电极6之间，但是不限定于此。绝缘部16只要位于导电性多孔基材2与上部电极6之间即可，例如也可以位于低空隙率部14与电介质层4之间。

[0100] 形成绝缘部16的材料只要是绝缘性的就没有特别限定，但是在以后利用原子层沉积法的情况下，优选具有耐热性的树脂。作为形成绝缘部16的绝缘性材料，优选各种玻璃材料、陶瓷材料、聚酰亚胺类树脂、氟类树脂。

[0101] 绝缘部16的厚度没有特别限定，但是从更可靠地防止端面放电的观点出发，优选为1μm以上，例如可以为5μm以上或10μm以上。此外，从电容器的低高度化的观点出发，优选为100μm以下，例如可以为50μm以下或20μm以下。

[0102] 另外，在本发明的电容器中，绝缘部16并非必需的要素，也可以不存在。

[0103] 在本实施方式的电容器1中，在上述电介质层4以及绝缘部16上形成有上部电极6。

[0104] 构成上述上部电极6的材料为Ru、Pt、W、Ni、Cu、Ti、TiN、TaN。期望是Ru、Pt、Ni。Ru以及Pt不易受到氧化，因此，即使在长期暴露于空气的情况下，导电性也不易下降。

[0105] 上部电极的厚度没有特别限定，但是例如优选为3nm以上，更优选为10nm以上。通过将上部电极的厚度设为3nm以上，从而能够减小上部电极自身的电阻。

[0106] 形成上部电极的方法只要是能够被覆电介质层的方法就没有特别限定，例如，可举出原子层沉积(ALD)法、化学蒸镀(CVD：Chemical Vapor Deposition)法、镀覆、偏置溅射、Sol-Gel(溶胶-凝胶)法、导电性高分子填充等方法。

[0107] 在优选的方式中，上部电极通过ALD法形成。ALD法连多孔基材的细孔的细微部都能够形成均匀的(例如均质且致密的)膜，因此优选。进而，在通过ALD法形成作为上部电极的Ru层的情况下，虽然没有特别限定，但是作为原料，能够使用钌膜用前体，例如Ru(EtCp)2(双(乙基环戊二烯基)钌)或ToRuS(AirLiquide公司制造)以及氧。在通过ALD法形成作为上部电极的Pt层的情况下，虽然没有特别限定，但是作为原料，例如能够使用铂膜用前体，例如MeCpPtMe3((三甲基)甲基环戊二烯基铂)以及氧。像这样，在Ru层或Pt层的形成中不需要含有氯的原料，此外，也不需要还原性的原料，因此能够在不对其它层造成不良影响的情况下形成Ru层或Pt层。

[0108] 另外，在形成上部电极后，在上部电极不具有足以作为电容器电极的导电性的情况下，也可以用溅射、蒸镀、镀覆等方法在上部电极的表面追加形成由Al、Cu、Ni等构成的引出电极层。

[0109] 在本实施方式中，在上部电极6上形成有第一外部电极18，在支承部10上形成有第二外部电极20。

[0110] 构成上述第一外部电极18以及第二外部电极20的材料没有特别限定，例如可举出Au、Pb、Pd、Ag、Sn、Ni、Cu等金属和合金、以及导电性高分子等。第一外部电极以及第二外部电极20的形成方法没有特别限定，例如能够使用CVD法、电解镀覆、无电解镀覆、蒸镀、溅射、导电性膏的烧附等，优选电解镀覆、无电解镀覆、蒸镀、溅射等。

[0111] 另外，虽然上述第一外部电极18以及第二外部电极20设置在电容器的主表面整体，但是不限定于此，能够以任意的形状以及大小仅设置在各面的一部分。此外，上述第一外部电极18以及第二外部电极20并非必需的要素，也可以不存在。在该情况下，上部电极6还作为第一外部电极而发挥功能，导电性多孔基材2还作为第二外部电极而发挥功能。即，上部电极6和导电性多孔基材2也可以作为一对电极而发挥功能。在该情况下，可以是，上部电极6作为阳极而发挥功能，导电性多孔基材2作为阴极而发挥功能。或者，也可以是，上部电极6作为阴极而发挥功能，导电性多孔基材2作为阳极而发挥功能。

[0112] 在一个方式中，第一外部电极18可以是形成在上部电极6上的镀层，典型地，可以是Cu层。本发明的电容器的上部电极由Ru或Pt构成，因此镀覆附着良好，不易产生第一外部电极18的剥离。

[0113] 在本实施方式中，电容器的末端部(优选为周边部)的厚度可以与中央部的厚度相同，或者小于中央部的厚度，优选为相同。末端部由于层叠的层的数量多而且还容易产生切断造成的厚度的变化，所以厚度的偏差可能会变大。因此，通过减小末端部的厚度，从而能够减小对电容器的外形尺寸(特别是厚度)的影响。

[0114] 虽然在本实施方式中，电容器为大致长方体形状，但是本发明不限定于此。本发明的电容器能够设为任意的形状，例如，平面形状也可以是圆形、椭圆形，此外还可以是圆角的四边形等。

[0115] 以上，对本实施方式的电容器1进行了说明，但是本发明的电容器能够进行各种改变。

[0116] 例如，也可以在各层之间具有用于提高层间的密接性的层、或用于防止各层间的成分的扩散的缓冲层等中间层。这些中间层优选具有1nm以上的厚度，更优选具有3nm以上的厚度。此外，也可以在电容器的侧面等具有保护层。

[0117] 此外，在上述实施方式中，电容器的末端部依次设置有导电性多孔基材2、电介质层4、绝缘部16、上部电极6，但是本发明不限定于此。例如，只要绝缘部16位于上部电极6与导电性多孔基材2之间，其设置顺序就没有特别限定，例如，也可以依次设置导电性多孔基材2、绝缘部16、电介质层4、上部电极6。

[0118] 进而，虽然上述实施方式的电容器1连电容器的边缘部都存在上部电极以及外部电极，但是本发明不限定于此。在一个方式中，上部电极(优选为，上部电极以及第一外部电极)从电容器的边缘部分开设置。通过像这样设置，从而能够防止端面放电。即，上部电极也可以不形成为覆盖多孔部的全部，上部电极也可以形成为仅覆盖高空隙率部。

[0119] 实施例

[0120] 准备了铝蚀刻箔。通过调整蚀刻条件，从而准备了具有表1所示的路径积分值以及空隙率的实施例1～19以及比较例1～3的铝蚀刻箔。对铝蚀刻箔的大致中央部进行FIB加工，并按照上述的步骤对路径积分值以及空隙率进行了测定。在FIB中使用了SMI 3050SE(Seiko Instruments公司制造)，在Ar离子研磨中使用了PIPS型号691(Gatan公司制造)，STEM使用了JEM-2200FS(日本电子株式会社制造)。

[0121] [表1]

[0122]

[0123] 用通过冲压进行加压等方法使这样准备的导电性多孔基材(图5：在支承层26上具有多孔金属层(多孔部)24的导电性基板22)的一部分的区域的孔崩溃，从而形成了槽(低空隙部)(图6：槽部28)。

[0124] 接着，通过ALD法在形成了槽的导电性多孔基材整体形成了电介质层。关于电介质层，对表1记载的各基材的孔的表面，以大约15nm的厚度形成了表2所示的3种电介质层(图7：电介质层30)。在表2一并示出在ALD法中使用的原料气体、氧化剂、基板(基材)温度。

[0125] [表2]

[0126]电介质层 原料气体 氧化剂 基板温度
AlOx 三甲基铝 臭氧 250℃
SiOx 三(二甲胺基)硅烷 臭氧 250℃
HfOx 四(二甲胺基)铪 臭氧 250℃

[0127] 接着，通过用丝网印刷法在槽部涂敷聚酰亚胺树脂，从而形成了绝缘层(图8：绝缘层32)。

[0128] 接着，用ALD法在电介质层上形成了上部电极层。通过重复进行给定次数的对上述的基材交替地供给TDMAT(四(二甲胺基)钛)气体以及氨(NH3)气的工序，从而在电介质层上作为上部电极层而形成了厚度为20nm的TiN层(图9：上部电极层34)。

[0129] 此后，将上述的基材浸渍于无电解Cu镀槽，形成了由Cu镀层构成的厚度为10μm的外部电极层(图10：外部电极层36)。

[0130] 接着，如图10所示，通过用激光沿着y-y线进行切断，从而得到了电容器(图11)。

[0131] (电介质层的评价)

[0132] 对于上述得到的电容器，对电介质层(AlOx、SiOx、HfOx)和各参考物质(Al2O3、SiO2、HfO2)进行了EDS分析。

[0133] 关于EDS分析装置，使用了JED-2300T(株式会社日本电子制造，检测器名称：DRY SD60GV，检测器类型：SDD)。关于观察条件，以加速电压为200kV、测定时的能量分辨率为129eV(Mn Kα)进行了评价。试样的厚度(处于相对于基板的主表面平行的方向)为大约80nm左右，测定时的电子探头径(直径)设为0.5nm以下。

[0134] 首先，作为参考物质，在Si平板上通过ALD法以大约15nm的厚度对实质上具有Al2O3、SiO2、HfO2的各组成的电介质层进行了成膜。接着，在3个地方对作为该参考物质的电介质层进行了EDS分析，并算出了氧元素/金属元素的EDS信号强度比的平均值(Or/Mr)。另外，Al、Si用K线进行了评价，Hf用L线进行了评价。AlO2中的Or/Mr(M＝Al)为0.57，SiO2中的Or/Mr(M＝Si)为1.0，HfO2中的Or/Mr(M＝Hf)为0.28。

[0135] 另一方面，在上述准备的多孔基材表面通过ALD法以与上述相同的条件以大约15nm的厚度对用AlOx、SiOx、HfOx表示的电介质层进行了成膜。以与平板中的评价同样的方法对由此得到的多孔基材上的电介质层进行EDS分析，并算出了氧元素/金属元素的EDS信号强度比的平均值(Od/Md)。

[0136] 根据通过以上算出的参考物质的Or/Mr以及多孔基材上的电介质层的Od/Md，按照上述的式(1)算出了比Z(＝[Od/Md]/[Or/Mr])。对于电介质层AlOx、SiOx、HfOx中的每一个，将结果示于表3～5。

[0137] (耐电压试验)

[0138] 对于上述得到的电容器，测定了绝缘击穿电压。具体地，通过逐渐升压而将直流电压施加于形成在电容器的正反面的Cu电极间，将流过电容器的电流超过1mA时的电压设为绝缘击穿电压。对各50个试样进行试验，并算出了其中值。将结果一并示于表3～5。

[0139] 对于电介质层AlOx

[0140] [表3]

[0141]

[0142] 对于电介质层SiOx

[0143] [表4]

[0144]

[0145] 对于电介质层HfOx

[0146] [表5]

[0147]

[0148] 在图12示出将所使用的导电性多孔基材的路径积分值(μm/μm2)以及空隙率(％)分别设为x以及y并在相互正交的x轴以及y轴构成的平面绘制的图表。在图12的图表中，实心圆表示实施例，×标记表示比较例。在图12的图表中，用实线示出(x，y)被A(2.0，49)、B(12.2，49)、C(12.2，63)、D(15.0，63)、E(15.0，88)、F(4.6，88)、G(3.8，85)、H(3.8，63)包围的区域。

[0149] 此外，在图13示出根据表3～5的数据在横轴绘制了比Z(-)并在纵轴绘制了绝缘击穿电压(V)的图表。

[0150] 可知，在多孔部具有1μm/μm2以上且16μm/μm2以下的路径积分值以及20％以上且90％以下的空隙率且与电介质层相关的比Z为0.79以上的情况下，电介质层的绝缘击穿电压高，但是若小于此，则特性急剧恶化，使电容器的性能显著恶化。

[0151] 产业上的可利用性

[0152] 本发明的电容器充分保持了电介质层的功能，且具有高性能(高绝缘击穿电压)，因此适合用于各种电子设备。

[0153] 本申请要求基于在2015年8月12日申请的日本特愿2015-159566的优先权，并通过参照，将其全部记载内容引用到本说明书。

[0154] 附图标记说明

[0155] 1：电容器；

[0156] 2：导电性多孔基材；

[0157] 4：电介质层；

[0158] 6：上部电极；

[0159] 10：支承部；

[0160] 12：高空隙率部；

[0161] 14：低空隙率部；

[0162] 16：绝缘部；

[0163] 18：第一外部电极；

[0164] 20：第二外部电极；

[0165] 22：导电性基板；

[0166] 24：多孔金属层；

[0167] 26：支承层；

[0168] 28：槽部；

[0169] 30：电介质层；

[0170] 32：绝缘层；

[0171] 34：上部电极层；

[0172] 36：外部电极层。