JP3097441B2 - コンデンサアレイの製造方法 - Google Patents
コンデンサアレイの製造方法Info
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Description
デンサが形成されたコンデンサアレイの製造方法に関す
る。
〜10図に示したようなものが知られている。第3,4
図に示したコンデンサアレイ20は、対向電極として誘
電体磁器基板21の一面に複数個の個別電極23が形成
され、また他面に共通電極24が形成されている。これ
ら個別電極23及び共通電極24にはそれぞれリード端
子25が半田付けされ、これら全体が絶縁性樹脂からな
る外装26で被覆された構造となっている。
は、共通電極34が誘電体磁器基板31中に埋没され、
他方、個別電極33が誘電体磁器基板31表面に複数個
形成された構造となっている。35はリード端子、36
は外装である。
0は、対向電極として誘電体磁器基板41の一面に共通
電極44が形成され、他面にX−Y方向に互いに分離し
た複数個の個別電極43(42,42,42)が形成さ
れた構造となっている。45はリード端子、46は外装
である。
イは誘電体磁器基板をコンデンサとして使うため静電容
量のばらつきが大きく歩留まりが悪い、あるいは、トリ
ミング加工をしなければならないなどの問題があった。
さらに、隣同士の浮遊容量も無視できずクロストークの
問題もあった。
イの製造方法は、基板上に薄膜状の共通電極を形成する
工程と、該共通電極上の複数箇所に誘電体薄膜を、各誘
電体薄膜が互いに不連続となるように形成する工程と、
各誘電体薄膜上に個別電極を形成する工程と、を備えて
なるコンデンサアレイの製造方法であって、前記誘電体
薄膜は金属酸化物の薄膜よりなり、この誘電体薄膜を形
成するに際し、加水分解性金属化合物と、活性線の照射
により水を遊離する感光剤とを含有する組成物を前記共
通電極の全面にわたって塗布し、得られた塗膜を活性線
で画像形成露光し、溶媒で現像して未露光部を除去した
後、熱処理して露光部の膜を金属酸化物に変換させるこ
とにより、所定パターンの金属酸化物薄膜よりなる誘電
体薄膜を形成するようにしたことを特徴とする。
明についてさらに詳細に説明する。
レイの実施例を示す平面図、第2図(a),(b)は第
1図のIIa−IIa線及びIIb−IIb線に沿う断面図であ
る。
の基板2の一方の板面に形成された共通電極3と、この
共通電極3上に形成された複数個の誘電体薄膜4と、こ
の誘電体薄膜4上に形成された個別電極5と、該個別電
極5に接続されたリード端子6と、共通電極3に接続さ
れたリード端子7と、モールド樹脂8とからなる。
ク板や、シリコンやガリウムひ素などの半導体基板等が
好適である。基板の形状及び大きさは任意である。基板
の厚さも、十分な強度を有している限り、任意である
が、通常は0.05〜3mmとりわけ0.1〜1mm程
度が好適である。
縁から少し(好ましくは0.1〜1mm)後退するよう
に設けるのが好ましい。
としては、高誘電率のセラミック薄膜が好適であり、具
体的にはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ランタン含
有チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT)、チタン酸ストロ
ンチウム(STO)、チタン酸バリウム(BTO)、チ
タン酸バリウムストロンチウム(BSTO)といった金
属酸化物が例示される。
2μmとりわけ0.05〜0.5μmが好適である。
5mm2とりわけ1.2〜12mm2程度の正方形又は
長方形状とするのが好適である。
が共通電極3から外にはみ出し、基板2を覆うようにす
るのが好ましい。このようにすることにより、リード端
子6と共通電極3との接触を防止できる。
5は、第1図に示されるように、個別電極5の共通電極
3上への投影面が共通電極3の範囲内に納まるようにす
るのが好適である。
ンデンサの容量に応じて決定されるが、通常は0.05
〜20mm2とりわけ1〜10mm2程度が好ましい。
しては、パラジウム、金、銀、ニッケル、アルミニウム
などの金属や、ITO、RuO2などの酸化物導電体な
どが好適である。
き付けによる薄膜形成法が好適であるが、気相プロセス
によって形成しても良い。
るには、加水分解性金属化合物と、活性線の照射により
水を遊離する感光剤とを含有する組成物を前記共通電極
の全面にわたって塗布し、得られた塗膜を活性線で画像
形成露光し、溶媒で現像して未露光部を除去した後、熱
処理して露光部の膜を金属酸化物に変換させることによ
り、所定パターンの金属酸化物薄膜よりなる誘電体薄膜
を形成するのが好ましい。
分解性有機金属化合物又は金属ハロゲン化物が好適であ
る。
より金属水酸化物を形成することができるものであれば
特に制限されないが、その代表例としては、金属アルコ
キシド、金属アセチルアセトナート錯体、および金属カ
ルボン酸塩を挙げることができる。金属アルコキシド
は、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブ
トキシド、イソブトキシドなどの低級アルコキシドが好
ましい。同様に、金属カルボン酸塩も、酢酸塩、プロピ
オン酸塩などの低級脂肪酸塩が好ましい。
使用が可能である。
上の加水分解性金属化合物を原料として使用できる。
させる水を発生する水発生剤としては、o−ニトロベン
ジルアルコール、1−ヒドロキシメチル−2−ニトロナ
フタレン、2−ニトロエタノール、ホルムアルデヒド、
酒石酸、2−ヒドロキシベンジルアルコール、2−カル
ボキシベンジルアルコール、2−カルボキシベンズアル
デヒド、2−ニトロベンズアルデヒド及びフタル酸より
なる群から選ばれる1種又は2種以上が例示される。
水反応して水を発生する。
水分解性金属化合物の加水分解反応をさらに促進させる
ため、水発生剤に加えて、活性線の照射により酸を遊離
する感光剤(以下、酸発生剤という)を併用してもよ
い。酸発生剤が共存すると、露光部で活性線の照射を受
けて発生した酸が、加水分解性金属化合物の硬化反応の
触媒として作用し、硬化がさらに一層促進され、従っ
て、露光部と未露光部との溶解度差の一層の増大および
照射量の一層の低減が可能となる。
トの分野で知られているものを使用することができる。
例としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩などのオ
ニウム塩;ハロゲン含有ベンゼン誘導体、ハロゲン置換
アルカンおよびシクロアルカン、ハロゲン含有s−トリ
アジンもしくはイソシアヌレート誘導体などの有機ハロ
ゲン化物;さらにはo−もしくはp−ニトロベンジルエ
ステル、ベンゼンポリスルホン酸エステル、ビスアリー
ルスルホニルジアゾメタン、2−フェニルスルホニルア
セトフェノンなどの芳香族スルホン酸エステルまたはス
ルホニル化合物等が挙げられる。
は2種以上使用できる。
は、原料の加水分解性金属化合物を適当な有機溶媒
(例、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエ
タノールなどのアルコール類;酢酸、プロピオン酸など
の低級脂肪族カルボン酸類など)に溶解した後、得られ
た溶液に水発生剤(または水発生剤と酸発生剤)を添加
し、溶解させることにより調製できる。目的物が複合酸
化物薄膜パターンである場合には、原料となる2種以上
の加水分解性金属化合物を、目的物中における各金属の
存在比に一致した割合で使用する。
1〜20重量%の範囲内が好ましい。水発生剤の添加量
は、組成物合計重量に対して、0.001〜20重量
%、好ましくは0.1〜10重量%の範囲内である。
と未露光部との溶解度差が大きくならず、鮮明なパター
ンが形成できない。水発生剤の添加量が多すぎると、照
射により周囲の未露光部の塗膜まで変性してしまい、や
はり鮮明なパターンが得られなくなる。酸発生剤も併用
添加する場合、酸発生剤の添加量も、組成物合計重量に
対して0.001〜20重量%、好ましくは0.1〜1
0重量%の範囲内である。この場合、水発生剤と酸発生
剤の合計量が組成物全重量の20重量%以下であること
が好ましい。
する安定化剤として、アセチルアセトン、エタノールア
ミン、オキソブタン酸エチルなどのキレート形成化合物
を、加水分解性金属化合物1モルに対して0.05〜1
0モルの割合で添加してもよい。
の塗膜が形成される塗布法であれば特に制限されない
が、工業的にはスピンコート法が採用されることが多
い。必要であれば、塗膜がゲル化した後、塗布操作を繰
り返して所望の塗膜厚みを得ることもできる。水発生剤
の添加により少ないエネルギーで照射することができる
ため、塗膜を厚くすることも可能である。本発明の組成
物を用いて形成する金属酸化物薄膜の膜厚は、一般的に
0.01〜2μmの範囲内が好ましい。
失い、露光が可能となる。放置時間は、画像形成のため
の活性線照射が可能な程度に塗膜が乾く(流動性を喪失
する)ように決めればよく、通常は数秒〜数分の範囲内
でよい。
成するために活性線により画像形成露光を行う。活性線
としては、感光剤(水発生剤、酸発生剤)によっても異
なるが、紫外線、電子線、イオンビームまたはX線等が
一般的である。紫外線源は、例えば、低圧水銀灯、エキ
シマレーザー等でよい。画像形成露光は、常法により、
マスクを通して活性線を照射するか、或いは活性線源が
レーザーの場合にはパターン化されたレーザー光を照射
する直描法によって行うことができる。照射エネルギー
量は特に制限されず、膜厚や感光剤の種類によっても変
動するが、通常は100mJ/cm2以上であればよ
い。
した塗膜の硬化反応加水分解反応及び重合反応が進行
し、塗膜が硬く、緻密になって、アルコールなどの溶媒
への溶解度が低下する。本発明では、水発生剤が存在し
ているので、少ない活性線照射エネルギーで、露光部の
硬化反応を選択的に促進することができる。そのため、
電子線などのエネルギー量密度が著しく高いものだけで
なく、それらよりもエネルギー密度が低い紫外線でも十
分に照射の目的を達成できる。塗膜に酸発生剤が共存す
る場合には、露光部で発生した酸によっても塗膜の硬化
反応がさらに促進される。
(N2,Ar等)雰囲気中で40〜100℃に1〜10
分間程度放置してもよい。こうして空気中の水分を遮断
して温度保持することにより、未露光部の塗膜成分の加
水分解を抑制したまま、露光部の塗膜の硬化反応を選択
的にさらに進めることができるので、露光部と未露光部
との溶解度差が一層大きくなる。
熱することにより塗膜を乾燥してもよい。これにより、
パターンとして残る露光部に残留している水分や有機溶
媒が除去される。この全面的な加熱は、例えば、100
〜150℃で5〜10分間程度行えばよい。
により、未露光部にある未硬化の塗膜を除去すると、露
光部からなるネガ型のパターンが基板上に形成される。
現像剤として用いる溶媒は、未露光部の材料を溶解で
き、露光部の硬化膜に対する溶解性の小さい溶媒であれ
ばよい。水またはアルコール類を使用することが好まし
い。適当なアルコールとしては、2−メトキシエタノー
ル、2−エトキシエタノールなどのアルコキシアルコー
ルがある。これでは溶解力が高すぎ、露光部の溶解が起
こりうる場合には、上記アルコールにエチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール(IPA)などのアルキル
アルコールを添加することにより、溶解力を調整するこ
とができる。このように、現像にフッ酸/塩酸の混酸と
いった腐食性に強い酸を使用する必要はなく、腐食性の
ない、安全で安価なアルコール等の溶媒で現像を行うこ
とができることも、本発明の大きな利点の1つである。
0分間程度浸漬することにより実施できる。現像条件
は、未露光部が完全に除去され、露光部は実質的に除去
されないように設定する。従って、現像条件は、活性線
の照射量、その後の熱処理の有無、現像に用いる溶媒の
種類に応じて変動する。
上の塗膜溶解を阻止するために、露光部の塗膜の溶解能
がないか溶解能が小さい、適当な有機溶媒によってリン
スを行うことが好ましい。このリンス液としては、例え
ば、エステル類(例、酢酸エチル)、ケトン類(例、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン)、炭化水
素類(例、トルエン、n−ヘキサン)などが使用でき
る。また、イソプロピルアルコールのように、極性が比
較的小さいアルコールもリンス液として使用できる。
ターンが基板上に形成される。その後、基板を熱処理し
て塗膜中の金属化合物を完全に金属酸化物に変換させる
と、所望組成の金属酸化物からなる薄膜パターンが得ら
れる。この熱処理は、通常は大気雰囲気中300〜80
0℃で1秒〜2時間の焼成により行うことが好ましい。
化物薄膜パターンの上に、同じ方法で異種または同種の
金属酸化物薄膜パターンを重ねて形成してもよい。
板として従来の誘電体よりも機械的強度の大きい材料を
用いることでコンデンサアレイ素子としての強度も向上
する。
から膜厚制御が容易であり静電容量のばらつきを抑えら
れ、さらに、誘電体薄膜をパターニングしていることか
ら隣接するコンデンサによる浮遊容量が無視できる。
れば、かかるコンデンサアレイを製造できる。
加水分解性金属化合物は、水と反応して加水分解し、含
水金属酸化物のゾルを経てゲル化し、さらに反応が進む
と金属−酸素の結合により三次元架橋する重合反応が起
こって膜が硬化する。
する感光剤を含有しており、活性線の照射によりこの水
発生剤から水が発生し、加水分解性金属化合物の加水分
解反応が促進される。そのため、露光部では膜の硬化反
応が著しく進み、露光部と未露光部との溶解度差が非常
に大きくなる。
は、活性線の照射により酸が発生し、酸の触媒作用によ
り上記の加水分解反応及び重合反応が著しく促進され
る。
膜を形成し、画像形成露光した後、溶媒と接触させる
が、これにより未露光部が除去される。その後、熱処理
することにより、露光部の生成物が金属酸化物の薄膜と
なる。
活性線により重合する特性を有する化合物を用いた場合
には、上記の加水分解反応と共に重合反応が進行し、こ
れによっても溶媒に対する溶解度が(未照射のものに比
べ)小さくなる。
発明を限定するものではない。
の基板2上に、スパッタリング法により共通電極3を厚
さ0.2μmに形成した。
の大きさで厚さ0.3μmの誘電体薄膜4を後述の方法
により形成した。
3mmで厚さが0.2μmの個別電極5をスパッタリン
グ法により形成した。
Ptである。
エポキシ樹脂にてモールディングした。
の通りである。
O3なる組成のPZT誘電体薄膜パターンの形成を例示
するものである。
O]11.84gを2−メトキシエタノール70gに溶
解し、140℃に加熱して十分に脱水した。この溶液
に、市販のジルコニウムn−ブトキシド[Zr(O(C
H2)3CH3)4]6.87gとチタンイソプロポキ
シド[Ti(OCH(CH3)2)4]4.09gとを
加えた。その後、全体の質量が100gとなるように2
−メトキシエタノールで希釈し、水発生剤として2−ニ
トロエタノール(C2H5NO3)1gを加えた。こう
して調製した金属酸化物薄膜パターン形成用組成物(以
下、塗布液という)の各金属の原子比率はPb:Zr:
Ti=1:0.52:0.48であった。
に3000rpm、15秒の条件で塗布し、塗膜を作製
した。この塗膜を室温で1分間放置した後、低圧水銀灯
を光源とする遠紫外線(中心波長254nm)をマスク
パターンを通して塗膜に照射した。照射量は1200m
J/cm2であり、使用したマスクは第1図の誘電体薄
膜4a〜4cに対応する光透過窓を有するものである。
に1分間加熱して乾燥した。次いで、現像のために基板
を室温のエッチング液(2−メトキシエタノール)に1
分間浸漬して、塗膜の未露光部を完全に溶解除去した。
次いで、基板をリンス液のIPA(イソプロピルアルコ
ール)中に室温で5秒間浸漬した。その後、大気雰囲気
中400℃に10分間、更に大気雰囲気中600℃に6
0分間の焼成を行って、膜厚約0.1μmのPZTの薄
膜パターンを形成した。
ロブスカイト型構造であることが、また、EPMAおよ
びXPS分析により、PbZr0.52Ti0.48O
3の組成を有することが確認された。また、得られた薄
膜パターンは良好であった。
長を発生するKrFエキシマレーザーを同じ線量で照射
した場合にも、同様の結果が得られた。また、本例で
は、紫外線照射エネルギーが100mJ/cm2以上
(より好ましくは500mJ/cm2以上)で、良好な
ネガ型のPZT薄膜パターンを形成することができた。
エタノールとIPAとの混合溶液(混合割合は体積比で
1:1)に変えた場合でも、同様の良好なネガ型パター
ンが得られた。
チング液及びエッチング時間を表1の通りとしたほかは
実施例1と同様にしてPZT薄膜を形成した。この結
果、いずれも良好な薄膜パターンが得られた。この薄膜
もペロブスカイト型構造であり、PbZr0.52Ti
0.48O3の組成を有することが認められた。
ったこと以外は、実施例1と同様にPZT薄膜パターン
の形成を試みたところ、紫外線照射後の露光部と未露光
部とで溶解度の差がほとんどなく、加熱乾燥後に水、2
−メトキシエタノール、または2−メトキシエタノール
とIPAとの混合溶媒を用いて現像しても、未露光部の
選択的な除去はできなかった。
例) 溶媒である2−メトキシエタノールに[Pb(CH3C
OO)2・3H2O]11.84gを溶かし、加熱脱水
した。これに[Zr(O(CH2)3CH3)4]6.
87g、[Ti(OCH(CH3)2)4]4.09g
を加え、2−メトキシエタノールで希釈して溶液全体の
質量を100gとした。この溶液に水発生剤の2−ニト
ロエタノール2gと酸発生剤の2−フェニルスルホニル
アセトフェノン[C6H5SO2CH2COC6H5]
0.5gとを加えて溶かし、塗布液を調製した。この塗
布液を用いて実施例1と同様に塗布および紫外線照射を
行った。紫外線照射量は700mJ/cm2であった。
紫外線照射および乾燥後、2−メトキシエタノールに1
分間浸漬して現像した。その後、リンス液としてIPA
に浸漬し、実施例1と同様に焼成して、膜厚約600Å
の酸化物薄膜(PZT薄膜)からなるネガ型の良好なパ
ターンを得た。X線回折分析によりペロブスカイト型P
ZTを確認した。
合、或いは現像に用いた溶媒を2−メトキシエタノール
とIPAとの混合溶媒に代えた場合にも、同様の良好な
ネガ型パターンが得られた。
ンサアレイは、いずれも、静電容量のばらつきが小さ
く、しかも隣接するコンデンサの浮遊容量は無視できる
ものであった。
電容量のばらつきが小さく、しかも隣接するコンデンサ
の浮遊容量も無視できるコンデンサアレイを容易に製造
できる。
用して、レジストを使用せずに金属酸化物薄膜パターン
を形成することができるので、デバイス製造工程の短縮
化と高能率化が図れる。また、ゾル−ゲル法を利用する
ことから、CVDやスパッタリングなどの気相法に比べ
て、膜形成が低コストで効率よく実施でき、大面積化も
容易であり、組成のずれもほとんどない。
生剤を存在させておくので、少ない照射エネルギーでパ
ターン形成が可能となり、産業用の紫外線照射装置を用
いて鮮明なパターンを得ることができる。また、現像は
アルコールなどの腐食性のない比較的安全かつ安価な液
体で行うことができるので、廃液処理も簡単である。
させておくことにより、さらに少ない照射エネルギーで
パターン形成することが可能となる。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 基板上に薄膜状の共通電極を形成する工
程と、 該共通電極上の複数箇所に誘電体薄膜を、各誘電体薄膜
が互いに不連続となるように形成する工程と、 各誘電体薄膜上に個別電極を形成する工程と、 を備えてなるコンデンサアレイの製造方法であって、 前記誘電体薄膜は金属酸化物の薄膜よりなり、この誘電
体薄膜を形成するに際し、 加水分解性金属化合物と、活性線の照射により水を遊離
する感光剤とを含有する組成物を前記共通電極の全面に
わたって塗布し、 得られた塗膜を活性線で画像形成露光し、溶媒で現像し
て未露光部を除去した後、熱処理して露光部の膜を金属
酸化物に変換させることにより、所定パターンの金属酸
化物薄膜よりなる誘電体薄膜を形成するようにしたこと
を特徴とする コンデンサアレイの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06050383A JP3097441B2 (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | コンデンサアレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06050383A JP3097441B2 (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | コンデンサアレイの製造方法 |
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JPH07263277A JPH07263277A (ja) | 1995-10-13 |
JP3097441B2 true JP3097441B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
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---|---|---|---|---|
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US6225678B1 (en) * | 1998-12-23 | 2001-05-01 | Microchip Technology Incorporated | Layout technique for a matching capacitor array using a continuous top electrode |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP06050383A patent/JP3097441B2/ja not_active Expired - Fee Related
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