JP3192194B2 - Capacitor - Google Patents

Capacitor

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JP3192194B2
JP3192194B2 JP04429092A JP4429092A JP3192194B2 JP 3192194 B2 JP3192194 B2 JP 3192194B2 JP 04429092 A JP04429092 A JP 04429092A JP 4429092 A JP4429092 A JP 4429092A JP 3192194 B2 JP3192194 B2 JP 3192194B2
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capacitor
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秀隆 東野
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は有機薄膜を絶縁物に用い
るコンデンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor using an organic thin film as an insulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来では、数μm程度の厚さのポリエチ
レンテレフタレート(PET)、ポリ(エチレン−2,
6−ナフタレート)、ポリイミド、ポリプロピレンなど
のプラスチックフィルムにアルミニウム(Al)などの
電極を蒸着またはメッキなどで形成し、これを重ねて巻
回し、加熱融着してコンデンサを形成していた。また、
本発明者らがすでに提案している、絶縁層に直鎖状炭素
鎖を含む化学吸着単分子膜を用いたコンデンサは、絶縁
層厚さが化学吸着単分子の長さにより規定される原子の
サイズ程度で一定の厚さとなり、極めて薄く均一な絶縁
層が実現でき、単位電極面積当りの静電容量が膜厚に反
比例して大きくなり、超小形のコンデンサが実現できて
いる(特願平3−143498号)。
2. Description of the Related Art Conventionally, polyethylene terephthalate (PET), poly (ethylene-2,
An electrode of aluminum (Al) or the like is formed on a plastic film such as 6-naphthalate), polyimide, or polypropylene by vapor deposition or plating, and the electrodes are stacked and wound, and heated and fused to form a capacitor. Also,
The capacitor using a chemisorbed monolayer containing a linear carbon chain in the insulating layer, which the present inventors have already proposed, has a thickness of the insulating layer defined by the length of the chemisorbed monomolecule. It has a constant thickness in the order of size, and can realize an extremely thin and uniform insulating layer, and the capacitance per unit electrode area increases in inverse proportion to the film thickness. No. 3-143498).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】コンデンサの単位電極
面積当りの静電容量は絶縁層の厚みに逆比例するが、絶
縁層にプラスチックフィルムを用いる従来の構成では、
絶縁層の厚みを1μm以下にすることはピンホールの発
生があるために困難であり、単位電極面積当りの静電容
量に上限(約2.7nF/cm2 )がある、即ち、コン
デンサの小型化が困難となっていた。更に、絶縁層に直
鎖状炭素鎖を含む化学吸着単分子膜を用いたコンデンサ
は、絶縁層厚さが化学吸着単分子の長さにより規定され
る原子のサイズ程度で一定の厚さとなり、極めて薄く均
一な絶縁層が実現でき、単位電極面積当りの静電容量が
膜厚に反比例して大きくなり、超小形のコンデンサが実
現できるものの、絶縁層の化学吸着単分子膜には、時と
して、分子オーダーのピンホールが発生することがあ
り、上部電極を真空蒸着等の方法で金属電極を形成した
ときには、この分子オーダーのピンホールにおいて短絡
が発生してリーク電流密度が従来のPETフィルムなど
を用いたコンデンサに比べて2〜3桁高くなる現象が見
られたり、絶縁耐圧も1V程度に低下する等の問題が発
生することがあった。
The capacitance per unit electrode area of the capacitor is inversely proportional to the thickness of the insulating layer. In the conventional structure using a plastic film for the insulating layer,
It is difficult to reduce the thickness of the insulating layer to 1 μm or less due to the occurrence of pinholes, and there is an upper limit (approximately 2.7 nF / cm 2 ) in the capacitance per unit electrode area. Had become difficult. Furthermore, in a capacitor using a chemisorption monomolecular film containing a linear carbon chain in the insulating layer, the thickness of the insulating layer becomes a constant thickness of about the size of an atom defined by the length of the chemisorption monomolecule, Although an extremely thin and uniform insulating layer can be realized, the capacitance per unit electrode area increases in inverse proportion to the film thickness, and a very small capacitor can be realized. When a metal electrode is formed by vacuum evaporation or the like on the upper electrode, a short circuit occurs at the molecular order pinhole and the leakage current density becomes lower than that of a conventional PET film. In some cases, such a phenomenon may occur as to be two to three orders of magnitude higher than that of a capacitor using, or the dielectric strength voltage may be reduced to about 1 V.

【0004】本発明は、前記先行技術の問題に鑑み、分
子オーダーのピンホールが実質的に解消できる化学吸着
膜を用いたコンデンサを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems in the prior art, an object of the present invention is to provide a capacitor using a chemisorption film which can substantially eliminate pinholes on the order of molecules.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のコンデンサは、基板の表面に下部電極を備
え、前記下部電極の表面に絶縁層を備え、前記絶縁層の
表面に上部電極を備えたコンデンサであって、前記絶縁
層は炭化水素基またはフッ化炭素基からなる撥水基と
素を分子内に含む物質で作成された化学吸着膜からな
り、前記化学吸着膜は下部電極の表面と直接または間接
的に共有結合により固定されており、かつ前記絶縁層上
に導電性有機分子を用いて作成された上部電極を具備し
たことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a capacitor according to the present invention includes a lower electrode on a surface of a substrate, an insulating layer on a surface of the lower electrode, and an upper electrode on a surface of the insulating layer. Wherein the insulating layer comprises a chemically adsorbed film made of a substance containing a water-repellent group composed of a hydrocarbon group or a fluorocarbon group and silicon in the molecule. The adsorption film is fixed directly or indirectly to the surface of the lower electrode by a covalent bond, and includes an upper electrode formed by using conductive organic molecules on the insulating layer.

【0006】前記構成においては、共有結合がシロキサ
ン結合であることが好ましい。また前記構成において
は、化学吸着膜が少なくともシロキサン系単分子膜を介
して下部電極表面に化学結合されていることが好まし
い。
In the above structure, the covalent bond is preferably a siloxane bond. Further, in the above configuration, it is preferable that the chemically adsorbed film is chemically bonded to the lower electrode surface via at least a siloxane-based monomolecular film.

【0007】また前記構成においては、導電性有機分子
が、環状炭素構造を含む分子であることが好ましい。
In the above structure, the conductive organic molecule is preferably a molecule having a cyclic carbon structure.

【0008】また前記構成においては環状炭素構造を含
む導電性分子がアルキル置換オリゴチオフェン、ポリピ
ロール、ポリアニリンのうち少なくとも1種からなるこ
とが好ましい。
In the above structure, the conductive molecule having a cyclic carbon structure is preferably made of at least one of alkyl-substituted oligothiophene, polypyrrole and polyaniline.

【0009】[0009]

【作用】前記本発明の構成によれば、下部電極の表面の
絶縁層は撥水性基および珪素を分子内に含む化学吸着膜
からなり、下部電極の表面と直接または間接的に共有結
合により固定されており、かつ絶縁層上に導電性分子か
らなる上部電極を具備していることにより、実質的にピ
ンホールフリーの高容量コンデンサを実現できる。また
絶縁層に直鎖状炭素鎖を含む化学吸着膜を用いることに
より、絶縁層厚さが化学吸着単分子の長さにより規定さ
れる原子のサイズ程度で一定の厚さとなり、極めて薄く
均一な絶縁層が実現でき、単位電極面積当りの静電容量
が膜厚に反比例して大きくなり、超小形のコンデンサが
実現できる。
According to the structure of the present invention, the insulating layer on the surface of the lower electrode is composed of a chemical adsorption film containing water-repellent groups and silicon in the molecule, and is fixed directly or indirectly to the surface of the lower electrode by covalent bonding. In addition, the provision of the upper electrode made of conductive molecules on the insulating layer makes it possible to realize a substantially pinhole-free high-capacity capacitor. In addition, by using a chemisorption film containing linear carbon chains for the insulating layer, the thickness of the insulating layer becomes a constant thickness of about the size of the atoms defined by the length of the chemisorbed single molecule, and is extremely thin and uniform. An insulating layer can be realized, the capacitance per unit electrode area increases in inverse proportion to the film thickness, and a very small capacitor can be realized.

【0010】また、共有結合がシロキサン結合であると
いう本発明の好ましい構成によれば、化学吸着膜は下部
電極表面に強固に結合できる。また、化学吸着膜が少な
くともシロキサン系単分子膜を介して下部電極表面に化
学結合されているという本発明の好ましい構成によれ
ば、化学吸着膜の分子密度をさらに高くすることができ
る。
Further, according to the preferred structure of the present invention in which the covalent bond is a siloxane bond, the chemical adsorption film can be firmly bonded to the lower electrode surface. Further, according to the preferred configuration of the present invention in which the chemical adsorption film is chemically bonded to at least the lower electrode surface via the siloxane-based monomolecular film, the molecular density of the chemical adsorption film can be further increased.

【0011】また、撥水性基が含フッ素炭化水素基であ
るという本発明の好ましい構成によれば、化学吸着膜は
好ましい絶縁特性と撥水性を保持することができる。ま
た、導電性分子が環状炭素構造を含む分子であるという
本発明の好ましい構成によれば、絶縁層上に環状炭素構
造を含むグラファイト等の導電性分子からなる上部電極
を形成することにより、例え化学吸着単分子膜中に吸着
単分子の欠落した分子オーダーのピンホールが存在した
としても、直鎖状炭素鎖よりも大きな分子サイズを有す
る環状炭素構造導電性分子は、分子オーダーのピンホー
ル中には入っては行けない。従って、下部電極と上部電
極がピンホールを介して電気的にショートすることを防
ぐことができる。即ち、リーク電流密度が減少する。し
かも、化学吸着単分子膜から成る絶縁膜上部の電位は、
その絶縁膜上部に形成された環状炭素構造を含む導電性
分子により一定に規定されるため、絶縁層には均一に電
圧が印加されることになり、絶縁耐圧が絶縁層固有の値
まで向上し、特性の良好なコンデンサが形成できる。ま
た、この様なコンデンサ形状を有する金属−絶縁層−金
属(MIM)トンネル素子を形成する場合にも、ピンホ
ールフリーの均一な膜厚の絶縁層が形成できるため、素
子特性のばらつきはほぼ素子のパターンニング精度で決
まることになって素子特性のばらつき低減に寄与する。
According to the preferred structure of the present invention in which the water-repellent group is a fluorine-containing hydrocarbon group, the chemically adsorbed film can maintain preferable insulating properties and water repellency. According to a preferred configuration of the present invention in which the conductive molecule is a molecule containing a cyclic carbon structure, the upper electrode made of a conductive molecule such as graphite containing a cyclic carbon structure is formed on the insulating layer. Even if there is a pinhole in the molecular order where the adsorbed monomolecule is missing in the chemisorbed monomolecular film, the cyclic carbon structure conductive molecule having a molecular size larger than that of the linear carbon chain remains in the molecular order pinhole. Can't go in. Therefore, it is possible to prevent the lower electrode and the upper electrode from being electrically short-circuited via the pinhole. That is, the leak current density decreases. In addition, the potential on the upper part of the insulating film composed of a chemisorbed monomolecular film is
The voltage is uniformly applied to the insulating layer because it is fixed by the conductive molecules including the cyclic carbon structure formed on the insulating film, and the withstand voltage is improved to a value specific to the insulating layer. A capacitor having good characteristics can be formed. Also, when a metal-insulating layer-metal (MIM) tunnel element having such a capacitor shape is formed, a pinhole-free insulating layer having a uniform thickness can be formed. Is determined by the patterning accuracy, thereby contributing to a reduction in variation in element characteristics.

【0012】また、環状炭素構造を含む導電性分子がア
ルキル置換オリゴチオフェン、ポリピロール、ポリアニ
リンのうち少なくとも1種から選ぶことにより、好まし
い導電特性が得られるほか、さらにピンホールの発生を
低下できる。
Further, by selecting the conductive molecule having a cyclic carbon structure from at least one of alkyl-substituted oligothiophene, polypyrrole, and polyaniline, preferable conductive characteristics can be obtained, and furthermore, generation of pinholes can be reduced.

【0013】更に、撥水性基を含む直鎖状炭素鎖から成
る化学吸着単分子膜を用いることにより、水分の浸入を
防ぎ、かつ、撥水性基に含フッ素炭化水素基を用いるこ
とによりリーク電流が小さく、また、絶縁耐圧も向上す
るため、薄い絶縁層でも印加電圧を高くすることができ
る。従って、絶縁層厚さを数nmと薄くすることがで
き、電極面積当りの容量の大きなコンデンサが実現で
き、小型化が可能となる。
Furthermore, the use of a chemically adsorbed monomolecular film composed of a linear carbon chain containing a water-repellent group prevents the penetration of moisture, and the use of a fluorinated hydrocarbon group as the water-repellent group results in leakage current. And the withstand voltage is also improved, so that the applied voltage can be increased even with a thin insulating layer. Therefore, the thickness of the insulating layer can be reduced to several nm, a capacitor having a large capacitance per electrode area can be realized, and the size can be reduced.

【0014】また、化学吸着単分子膜が少なくとも一方
の超伝導電極に化学結合により固定されている場合は、
機械的強度が高く、ストレスによる膜剥がれは起こり難
い。
When the chemisorption monomolecular film is fixed to at least one superconducting electrode by chemical bonding,
The mechanical strength is high, and film peeling due to stress is unlikely to occur.

【0015】[0015]

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。従来、化学吸着剤を溶解した非水系有機溶媒
中に基板を接触させて、非水系有機溶媒中で化学反応を
起こさせて単分子膜を形成しており、この反応を化学吸
着反応という。また、このようにして得られる単分子膜
を化学吸着単分子膜という。化学吸着単分子膜は基板表
面と強固な化学結合を介してつながっているため、基板
表面を削り取らない限り一般には剥離しない程度の付着
強度を有する。また、この様な液相での吸着以外にも、
気相中で化学吸着する方法もある。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. Conventionally, a substrate is brought into contact with a non-aqueous organic solvent in which a chemical adsorbent is dissolved to cause a chemical reaction in the non-aqueous organic solvent to form a monomolecular film. This reaction is called a chemisorption reaction. Further, the monomolecular film obtained in this manner is called a chemisorption monomolecular film. Since the chemisorption monomolecular film is connected to the substrate surface through a strong chemical bond, the monomolecular film has an adhesive strength that generally does not peel unless the substrate surface is scraped off. In addition to such liquid phase adsorption,
There is also a method of chemisorption in the gas phase.

【0016】しかし、化学吸着した単分子膜をコンデン
サの絶縁膜として用いた場合には、時として、リーク電
流が従来のPETフィルムなどを用いたコンデンサに比
べて2〜3桁高くなることがある。また、絶縁耐圧も1
V程度と低くなることがある。これの原因として分子オ
ーダーのピンホールの存在が考えられた。本発明者ら
は、この課題を解決すべく上部電極形成方法を検討し、
本発明に至った。
However, when a chemically adsorbed monomolecular film is used as an insulating film of a capacitor, the leakage current may sometimes be two to three orders of magnitude higher than that of a capacitor using a conventional PET film or the like. . In addition, the withstand voltage is 1
V or as low as V. This was probably due to the presence of pinholes of molecular order. The present inventors have studied an upper electrode forming method to solve this problem,
The present invention has been reached.

【0017】図1は本発明の一実施例のコンデンサの断
面図である。基板1上に下部電極2が形成されており、
その上に絶縁層3を挟んで上部電極4が形成されて、所
望の形状に切り出されてコンデンサ5となる。絶縁層3
はフッ素等の撥水性基と化学結合をさせるための珪素と
を含む直鎖状炭素鎖からなり、下部電極2と例えば、シ
ロキサン結合等により化学的に結合している単分子膜で
ある。また、この化学結合は、シロキサン系単分子膜を
間に介した化学結合であってもよい。絶縁層3は、化学
吸着剤を下部電極に化学吸着させて形成する。なお、本
発明の絶縁層の材料である化学吸着単分子膜は1層の単
分子膜でもよく又単分子累積膜でも良いが、単分子累積
膜の場合には累積層間でも化学結合していることが要求
される。
FIG. 1 is a sectional view of a capacitor according to an embodiment of the present invention. A lower electrode 2 is formed on a substrate 1,
An upper electrode 4 is formed thereover with an insulating layer 3 interposed therebetween, and cut out into a desired shape to form a capacitor 5. Insulating layer 3
Is a monomolecular film composed of a linear carbon chain containing a water-repellent group such as fluorine and silicon for chemically bonding, and chemically bonded to the lower electrode 2 by, for example, a siloxane bond or the like. This chemical bond may be a chemical bond via a siloxane-based monomolecular film. The insulating layer 3 is formed by chemically adsorbing a chemical adsorbent to the lower electrode. In addition, the chemisorption monomolecular film which is a material of the insulating layer of the present invention may be a monolayer film or a monomolecular accumulation film. In the case of a monomolecular accumulation film, the monolayer is chemically bonded between the accumulation layers. Is required.

【0018】化学吸着を行なう方法には種々有るが、一
例として、化学吸着剤に、一端にクロロシリル(−Si
Cln 3-n )基又はアルコキシシラン(−Si(O
A)n3-n )基を含有し、他端に炭化水素基又はフッ
素置換した炭素を含有するシラン系界面活性剤を用いた
場合について説明する。但し式中のnは1〜3の整数で
あり、Xは水素、低級アルキル基又は低級アルコキシ基
を表わし、Aは低級アルキル基を表わす。上記シラン系
界面活性剤の内クロルシラン系界面活性剤は、室温下で
化学吸着反応が行え、確実に化学吸着単分子膜が形成で
きるため好ましい。クロルシラン系界面活性剤の内でも
トリ塩素−珪素化学結合(即ち式中のnが3)である
と、吸着分子間でもシロキサン結合を介するため好まし
い。また、本発明に供されるシラン系界面活性剤は、吸
着分子密度を向上させるには直鎖状が好ましい。具体的
にはCH3 −(R)m −SiCln 3-n 、CF3
(CF2p −(R)m −SiCln 3-n で表わされ
るクロルシラン系界面活性剤が好ましい。但し式中pは
0または整数、mは0または1、Rは炭素数1以上のメ
チレン基、含ビニレン基の炭素数1以上のメチレン基、
含シリコン原子の炭素数1以上のメチレン基または含酸
素原子の炭素数1以上のメチレン基の何れか、Xは水素
原子、低級アルキル基または低級アルコキシ基、nは1
〜3の整数である。更に具体的には例えばCH3 (CH
2 9 SiCl3 、CH3 (CH2 15SiCl3 、C
3 CH2 O(CH2 15SiCl3 、CH3 (C
2 2 Si(CH3 2 (CH2 15SiCl3 、C
3 (CF2 7 (CH2 2 SiCl3、CF3 CH
2 O(CH2 15SiCl3 、CF3 (CH2 2 Si
(CH3 2 (CH2 15SiCl3 、F(CF2 4
(CH2 2 Si(CH3 2 (CH2 9 SiC
3 、CF3 COO(CH2 15SiCl3 、CF
3 (CF2 5 (CH2 2 SiCl3 等が挙げられ
る。又、上記式中のR基がビニレン基を含有すると、触
媒、光又は高エネルギー線照射等で不飽和結合を重合さ
せることにより、分子間に結合が生じより強固な単分子
膜となるため好ましい。なお、含フッ化炭素のシラン系
界面活性剤を用いると撥水効果が大きく、電気絶縁特性
も良好であるため特に好ましい。なお、特にクロルシラ
ン系界面活性剤を用いる場合には、界面活性剤と水分と
の反応性が高いため一般には、化学吸着単分子膜を形成
した後に化学吸着単分子膜を水分に接触させずに洗浄す
る必要がある。この洗浄工程を経なければ未反応のクロ
ルシラン系界面活性剤が水分と反応して白濁し、浮遊コ
ンタミ(夾雑物)となり化学吸着単分子膜に付着してリ
ーク電流の増加や耐圧の低下といった特性劣化の原因と
なる。また、これらの界面活性剤は非水系の有機溶剤に
溶解させる必要があり、このような溶剤としては例えば
シクロヘキサン、n−ヘキサデカン、トルエン、キシレ
ン、ジシクロヘキシル、四塩化炭素、クロロホルム等が
単独又は複数種混合して用いられる。クロルシラン系以
外のシラン系界面活性剤の場合には、これ以外に例えば
メチルアルコ−ルやエチルアルコ−ル等も適用できる。
There are various methods for performing chemisorption.
As an example, a chlorosilyl (—Si
ClnX3-n) Group or alkoxysilane (—Si (O
A)nX3-n) Group, and a hydrocarbon group or
Using silane-based surfactant containing iodine-substituted carbon
The case will be described. Where n in the formula is an integer of 1 to 3
X is hydrogen, lower alkyl group or lower alkoxy group
And A represents a lower alkyl group. The above silane type
Of the surfactants, chlorosilane-based surfactants are
Performs chemisorption reaction and ensures formation of chemisorption monolayer
Is preferred. Even among chlorosilane-based surfactants
Is a trichlorine-silicon chemical bond (ie, n in the formula is 3)
And between adsorbed molecules via a siloxane bond
No. In addition, the silane-based surfactant used in the present invention has an absorption property.
In order to improve the deposition molecular density, a straight chain is preferable. concrete
CHThree-(R)m-SiClnX3-n, CFThree
(CFTwo)p-(R)m-SiClnX3-nRepresented by
Chlorosilane-based surfactants are preferred. Where p is
0 or an integer, m is 0 or 1, R is a group having 1 or more carbon atoms.
A methylene group having 1 or more carbon atoms, such as a tylene group and a vinylene-containing group,
Methylene group having 1 or more carbon atoms in silicon-containing atoms or acid-containing
Any of methylene groups having 1 or more carbon atoms of an element atom, X is hydrogen
Atom, lower alkyl group or lower alkoxy group, n is 1
-3. More specifically, for example, CHThree(CH
Two)9SiClThree, CHThree(CHTwo)FifteenSiClThree, C
HThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenSiClThree, CHThree(C
HTwo)TwoSi (CHThree)Two(CHTwo)FifteenSiClThree, C
FThree(CFTwo)7(CHTwo)TwoSiClThree, CFThreeCH
TwoO (CHTwo)FifteenSiClThree, CFThree(CHTwo)TwoSi
(CHThree) Two(CHTwo)FifteenSiClThree, F (CFTwo)Four
(CHTwo)TwoSi (CHThree)Two(CHTwo)9SiC
lThree, CFThreeCOO (CHTwo)FifteenSiClThree, CF
Three(CFTwo) Five(CHTwo)TwoSiClThreeEtc.
You. When the R group in the above formula contains a vinylene group,
Unsaturated bonds are polymerized by medium, light or irradiation of high energy rays.
By bonding, a single molecule that is stronger
It is preferable because it becomes a film. The fluorinated carbon silane
Use of a surfactant has a large water-repellent effect and electrical insulation properties
Is also preferable because it is also good. In particular, chlorsila
When using surfactants, surfactants and water
Generally forms a chemisorbed monolayer due to the high reactivity of
And then clean the chemisorbed monolayer without contacting it with moisture.
Need to be If this washing step is not performed, unreacted
The silane-based surfactant reacts with moisture to become cloudy,
It becomes contaminants (contaminants) and adheres to
Cause of characteristic deterioration such as increase of
Become. In addition, these surfactants can be used in non-aqueous organic solvents.
It is necessary to dissolve, for example, such a solvent
Cyclohexane, n-hexadecane, toluene, xylene
, Dicyclohexyl, carbon tetrachloride, chloroform, etc.
They may be used alone or in combination. Chlorsilane-based
In the case of an outside silane-based surfactant, besides this, for example,
Methyl alcohol, ethyl alcohol and the like can also be applied.

【0019】さらに、本発明のコンデンサの絶縁膜に用
いる化学吸着単分子膜は、下部電極2の表面に塩素−珪
素化学結合を含む物質を接触させ、その後未反応の塩素
−珪素化学結合を含む物質を洗浄し、水と反応させ下部
電極2の表面にシラノール基を有した化学吸着単分子膜
を形成させるか、この化学吸着単分子膜形成工程を複数
回繰り返して累積した化学吸着単分子膜を形成すること
により得られる。或は、この様に化学吸着単分子膜を形
成した後、フッ化炭素を含有するシラン系界面活性剤を
化学吸着させる方法を採用すると、表面に露出した親水
性基が少ない下部電極2の場合でも、撥水性基を含むシ
ラン系界面活性剤を高密度に化学吸着することができる
ため好ましい。この塩素−珪素化学結合を有する材料と
しては、例えばSiCl4 、SiHCl3 、SiH2
2 、Cl(SiCl2 O)n SiCl3 、H
k (R1 3-k Si(R2 n SiClm (R3 3-m
等が挙げられ、一般にはCl−Si結合数が多い方がシ
ラン系界面活性剤を高密度に化学吸着できるため好まし
い。但し式中nは整数、l及びmは1〜3の整数、kは
1〜10の整数、R1 及びR3 は低級アルキル基、R2
は炭素数1以上のメチレン基である。特に、塩素−珪素
化学結合を含む物質としてSiCl4 を用いれば、分子
が小さく水酸基化に対する活性も大きいので、下部電極
2の表面を均一に親水化する効果が大きく好ましい。
Further, the chemically adsorbed monomolecular film used as the insulating film of the capacitor of the present invention is obtained by bringing a material containing a chlorine-silicon chemical bond into contact with the surface of the lower electrode 2 and then containing an unreacted chlorine-silicon chemical bond. The substance is washed and reacted with water to form a chemisorption monolayer having a silanol group on the surface of the lower electrode 2, or a chemisorption monolayer obtained by repeating this chemisorption monolayer formation process a plurality of times. Is obtained. Alternatively, when a method of chemically adsorbing a silane-based surfactant containing fluorocarbon after forming a chemisorption monomolecular film in this manner is adopted, the lower electrode 2 having a small number of hydrophilic groups exposed on the surface is used. However, it is preferable because a silane-based surfactant containing a water-repellent group can be chemically adsorbed at a high density. Examples of the material having a chlorine-silicon chemical bond include SiCl 4 , SiHCl 3 , and SiH 2 C
l 2 , Cl (SiCl 2 O) n SiCl 3 , H
k (R 1 ) 3-k Si (R 2 ) n SiCl m (R 3 ) 3-m
In general, it is preferable that the number of Cl—Si bonds is large because the silane-based surfactant can be chemically adsorbed at high density. Wherein n is an integer, l and m are integers from 1 to 3, k is an integer from 1 to 10, R 1 and R 3 are lower alkyl groups, R 2
Is a methylene group having 1 or more carbon atoms. In particular, when SiCl 4 is used as a substance containing a chlorine-silicon chemical bond, the effect of uniformly hydrophilizing the surface of the lower electrode 2 is preferable because the molecules are small and the activity for hydroxylation is large.

【0020】なお、本発明のコンデンサに用いる化学吸
着単分子膜は、一層の単分子膜でもよく又単分子累積膜
でも良いが、単分子累積膜の場合には累積層間でも化学
結合していることが要求される。
The chemically adsorbed monomolecular film used in the capacitor of the present invention may be a monolayer film or a monomolecular accumulation film. In the case of a monomolecular accumulation film, the monolayer is chemically bonded between the accumulation layers. Is required.

【0021】次に、絶縁層3の製造方法に関して具体的
な実施例を述べる。 実施例1 図2は本発明のコンデンサの製造工程の一例を示す工程
断面図である。基板11として、1μm厚さのPETフ
ィルムを用いる。基板11上に電子ビーム蒸着法等によ
り厚さ100nmのAl薄膜を形成して下部電極12を
形成する。この様にして作成した基板11および下部電
極12を大気中に取り出して、下部電極12の表面を酸
化して薄い自然酸化膜を形成する。その後、基板11の
PETフィルムを純水中に通した後、充分乾燥させて下
部電極12の表面に水酸基14を形成し、以下の化学吸
着処理を行なう。フッ化炭素基及び塩素−珪素化学結合
を含む物質としてCF3 (CF2 7 (CH2 2 Si
Cl3 を化学吸着剤15に用い、非水系の溶媒である8
0wt%シクロヘキサン、12wt%四塩化炭素、8w
t%クロロホルムの混合溶剤に10wt%の濃度で溶か
した溶液を調整し、基板11を2時間程度浸漬した。下
部電極12の表面には前記の処理により、水酸基14が
多数形成されるので、フッ化炭素基及び塩素−珪素化学
結合を含む物質の−SiCl基の塩素と、水酸基とが脱
塩酸反応し下部電極12の表面全面に亘り(化1)に示
す結合が形成され、フッ素を含む単分子膜2が下部電極
12の表面と化学結合した状態で、図2に示したように
下部電極12の表面にシロキサン結合18を介して化学
吸着単分子膜である絶縁層13が一層形成できた。
Next, a specific example of a method for manufacturing the insulating layer 3 will be described. Embodiment 1 FIG. 2 is a process sectional view showing an example of a manufacturing process of the capacitor of the present invention. As the substrate 11, a PET film having a thickness of 1 μm is used. A lower electrode 12 is formed on a substrate 11 by forming an Al thin film having a thickness of 100 nm by an electron beam evaporation method or the like. The substrate 11 and the lower electrode 12 thus formed are taken out into the atmosphere, and the surface of the lower electrode 12 is oxidized to form a thin natural oxide film. Thereafter, the PET film of the substrate 11 is passed through pure water and then sufficiently dried to form hydroxyl groups 14 on the surface of the lower electrode 12, and the following chemical adsorption treatment is performed. CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si as a substance containing a fluorocarbon group and a chlorine-silicon chemical bond
Cl 3 is used as the chemical adsorbent 15 and the non-aqueous solvent 8
0wt% cyclohexane, 12wt% carbon tetrachloride, 8w
A solution of 10% by weight dissolved in a mixed solvent of t% chloroform was prepared, and the substrate 11 was immersed for about 2 hours. Since a large number of hydroxyl groups 14 are formed on the surface of the lower electrode 12 by the above-described treatment, the chlorine of the -SiCl group of the substance containing the fluorocarbon group and the chlorine-silicon chemical bond and the hydroxyl group undergo a dehydrochlorination reaction to form a lower hydrochloric acid. The bond shown in (Formula 1) is formed over the entire surface of the electrode 12, and the fluorine-containing monomolecular film 2 is chemically bonded to the surface of the lower electrode 12, and as shown in FIG. Then, an insulating layer 13 as a chemically adsorbed monomolecular film was formed via the siloxane bond 18.

【0022】[0022]

【化1】 Embedded image

【0023】この絶縁層13の膜厚は、分子構造から約
15オングストローム(1.5nm)である。なお、単
分子膜は極めて強固に化学結合しているので、全く剥離
することがなかった。
The thickness of the insulating layer 13 is about 15 angstroms (1.5 nm) from the molecular structure. Note that the monomolecular film was extremely strongly chemically bonded, and thus did not peel off at all.

【0024】実施例2 図3は本発明のコンデンサの製造工程の第2の実施例を
示す工程断面図である。基板11及び、下部電極12、
そしてその表面処理等は前記具体的実施例1と同様であ
る。充分乾燥させた後、以下の化学吸着処理を行なう。
Embodiment 2 FIG. 3 is a process sectional view showing a second embodiment of the manufacturing process of the capacitor of the present invention. A substrate 11 and a lower electrode 12,
The surface treatment and the like are the same as in the specific example 1. After sufficient drying, the following chemical adsorption treatment is performed.

【0025】トリクロロシリル結合を含む物質としてS
iCl4 を、非水系溶媒のクロロホルム溶媒に1重量パ
ーセント溶解した溶液に基板11を30分間程度浸漬す
ると、図3に示したように下部電極12の表面に形成さ
れた水酸基14とトリクロロシリル基を含む物質21の
塩素原子とで脱塩酸反応を生じ、トリクロロシリル基を
含む物質のクロロシリル単分子膜22が形成された。こ
のようにトリクロロシリル基を含む物質としてSiCl
4 を用いれば、下部電極12の表面に少量のOH基13
しか存在していなくとも、下部電極12の表面で脱塩酸
反応が生じ(化2)のように分子が−SiO−結合を介
して表面に固定される。
As a substance containing a trichlorosilyl bond, S
When the substrate 11 is immersed for about 30 minutes in a solution in which iCl 4 is dissolved in chloroform solvent of a non-aqueous solvent at 1% by weight, the hydroxyl group 14 and the trichlorosilyl group formed on the surface of the lower electrode 12 as shown in FIG. A dehydrochlorination reaction occurred with a chlorine atom of the substance 21 containing chlorosilyl, and a chlorosilyl monomolecular film 22 of a substance containing a trichlorosilyl group was formed. As described above, SiCl is used as a substance containing a trichlorosilyl group.
If 4 is used, a small amount of OH groups 13
Even if only such a compound exists, a dehydrochlorination reaction occurs on the surface of the lower electrode 12, and the molecule is fixed to the surface via a -SiO- bond as shown in (Chem. 2).

【0026】[0026]

【化2】 Embedded image

【0027】なお、この時一般には未反応のSiCl4
もクロロシリル単分子膜上に存在するため、その後、ク
ロロホルムの非水系の溶媒で洗浄して、さらに水で洗浄
すると、下部電極12の表面の水酸基と未反応のSiC
4 分子は除去され、図4に示したように下部電極12
の表面に(化3)等のシロキサン単分子膜24が得られ
る。
At this time, generally, unreacted SiCl 4
Is also present on the chlorosilyl monomolecular film, and then washed with a non-aqueous solvent of chloroform and further washed with water to obtain SiC that has not reacted with hydroxyl groups on the surface of the lower electrode 12.
l 4 molecules are removed, the lower electrode 12 as shown in FIG. 4
A siloxane monomolecular film 24 of (Chemical Formula 3) or the like is obtained on the surface of.

【0028】[0028]

【化3】 Embedded image

【0029】なお、このときできた単分子膜24は、下
部電極12の表面と−SiO−の化学結合を介して完全
に結合されているので剥がれることが全く無い。また、
得られたシロキサン単分子膜24は、表面に−SiOH
結合を数多く持つ。当初の水酸基のおよそ3倍程度の数
が生成される。
Since the monomolecular film 24 formed at this time is completely bonded to the surface of the lower electrode 12 through a chemical bond of -SiO-, it does not peel off at all. Also,
The surface of the obtained siloxane monomolecular film 24 is -SiOH
Has many bonds. About three times the number of the original hydroxyl groups are generated.

【0030】次に、具体的実施例1で述べた溶液に、下
部電極12の表面にシロキサン単分子膜24の形成され
た基板11を1時間程度浸漬すると、シロキサン単分子
膜24表面に(化4)の結合が生成され、図5に示した
ようにフッ素を含む化学吸着単分子膜25が、下層のシ
ロキサン単分子膜24と化学結合した状態で形成され、
絶縁層23が下部電極12の表面全面に亘りおよそ20
オングストロームの膜厚で形成できた。
Next, when the substrate 11 having the siloxane monomolecular film 24 formed on the surface of the lower electrode 12 is immersed in the solution described in the first embodiment for about 1 hour, the surface of the siloxane monomolecular film 24 is 4) is generated, and as shown in FIG. 5, a chemically adsorbed monomolecular film 25 containing fluorine is formed in a state of being chemically bonded to the lower siloxane monomolecular film 24,
The insulating layer 23 has a thickness of about 20 over the entire surface of the lower electrode 12.
Angstrom film thickness was formed.

【0031】[0031]

【化4】 Embedded image

【0032】なお、絶縁層23は剥離試験を行なっても
全く剥離することがなかった。また、具体的実施例1で
は単分子膜一層の場合を、具体的実施例2ではシロキサ
ン単分子膜一層の後、フッ素を含むシラン系界面活性剤
層を一層累積した場合を示したが、本発明の化学吸着単
分子膜は一層に限らず多層に累積してもその効果は変化
するものではない。
The insulating layer 23 did not peel off at all even when a peeling test was performed. Further, in the specific example 1, the case of one monomolecular film was shown, and in the specific example 2, the case of accumulating a fluorine-containing silane-based surfactant layer after the siloxane monomolecular film was shown. The effect is not changed even if the chemisorption monomolecular film of the invention is accumulated not only in one layer but also in multiple layers.

【0033】更にまた、上記実施例では、含フッ化炭素
クロルシラン系界面活性剤としてCF3 (CF2
7 (CH2 2 SiCl3 を用いたが、CF3 −(CF
2 p −(R)m −SiCln 3-n で表わされるクロ
ルシラン系界面活性剤のRの部分に例えばビニレン基
(−CH=CH−)やエチニレン基を付加したり組み込
んでおけば、単分子膜形成後5メガラド程度の電子線照
射で架橋できるので、さらに単分子膜の硬度を向上させ
ることも可能である。
Further, in the above embodiment, CF 3 (CF 2 ) is used as the fluorocarbon chlorosilane-based surfactant.
7 (CH 2 ) 2 SiCl 3 was used, but CF 3- (CF
2) p - (R) if m -SiCl n X 3-n chlorosilane-based R moiety, for example a vinylene group of the surfactant (-CH = CH- represented by) or ethynylene incorporated or added to the group, After the monomolecular film is formed, it can be crosslinked by electron beam irradiation of about 5 megarads, so that the hardness of the monomolecular film can be further improved.

【0034】なお、フッ化炭素系界面活性剤として上記
のもの以外にもCF3 CH2 O(CH2 15SiC
3 、CF3 (CH2 2 Si(CH3 2 (CH2
15SiCl3 、F(CF2 4 (CH2 2 Si(CH
3 2 (CH2 9 SiCl3 、CF3 COO(C
2 15SiCl3 、CF3 (CF2 5 (CH2 2
SiCl3 等のトリクロルシラン系界面活性剤を始め、
例えばCF3 CH2 O(CH215Si(CH3 2
l、CF3 (CH2 2 Si(CH3 2 (CH2 15
Si(CH3 2 Cl、CF3 CH2 O(CH2 15
i(CH3 )Cl2 、CF3 COO(CH2 15Si
(CH3 2 Cl等のクロルシラン系界面活性剤が利用
できた。又CF3 (CF2 7 (CH2 2 Si(OC
3 3 、CF3 CH2 O(CH2 15Si(OC
3 3 等のアルコキシシラン系界面活性剤も、界面活
性剤溶液を加熱することにより同様の効果が得られた。
CH3 (CH2 9 SiCl3 、CH3 (CH2 15
iCl3 、CH3 CH2 O(CH2 15SiCl3 、C
3 (CH2 2 Si(CH3 2 (CH2 15SiC
3 等の炭化水素基を有するクロルシラン系界面活性剤
でも、同様に室温で化学吸着単分子膜が形成され、良好
な絶縁層が形成できる。
The fluorocarbon surfactants described above
Other than CFThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenSiC
lThree, CFThree(CHTwo)TwoSi (CHThree)Two(CHTwo)
FifteenSiClThree, F (CFTwo)Four(CHTwo)TwoSi (CH
Three)Two(CHTwo)9SiClThree, CFThreeCOO (C
HTwo)FifteenSiClThree, CFThree(CFTwo)Five(CHTwo)Two
SiClThreeStarting with trichlorosilane surfactants such as
For example, CFThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenSi (CHThree)TwoC
1, CFThree(CHTwo)TwoSi (CHThree)Two(CHTwo)Fifteen
Si (CHThree)TwoCl, CFThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenS
i (CHThree) ClTwo, CFThreeCOO (CHTwo)FifteenSi
(CHThree)TwoUses chlorosilane surfactants such as Cl
did it. Also CFThree(CFTwo)7(CHTwo)TwoSi (OC
HThree)Three, CFThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenSi (OC
HThree)ThreeAlkoxysilane-based surfactants such as
A similar effect was obtained by heating the solution.
CHThree(CHTwo) 9SiClThree, CHThree(CHTwo)FifteenS
iClThree, CHThreeCHTwoO (CHTwo)FifteenSiClThree, C
HThree(CHTwo)TwoSi (CHThree)Two(CHTwo)FifteenSiC
lThreeChlorosilane-based surfactants containing hydrocarbon groups such as
However, a chemically adsorbed monolayer is formed at room temperature
A simple insulating layer can be formed.

【0035】次に、上記の具体的実施例1または2に記
載したように絶縁層13または23を形成した後に、上
部電極4を形成する方法に付いて述べる。図6に本発明
のコンデンサの上部電極の製造工程を示す実施例を示
す。絶縁層3を形成した基板1を、真空装置内に設置し
て、真空排気した後に、真空度100Torr程度のヘ
リューム雰囲気中で、2本の黒鉛棒の間に電流を流して
アーク放電を起こさせて、絶縁層3上に黒鉛薄膜からな
る上部電極4を形成する。このままでも良いが、更にA
l薄膜を重ねて真空蒸着して上部電極を形成しても良
い。この様に黒鉛薄膜を形成した場合には、絶縁層3上
に直接Al等の金属薄膜を蒸着したコンデンサに比べて
リーク電流密度は約1桁以上減少し2×10-11A/m
2 以下の値を得た。また、絶縁耐圧は、Al上部電極
を真空蒸着法により形成したコンデンサより1V程高
く、約4Vであった。これは、黒鉛のような環状炭素構
造を含む導電性分子34が、その分子サイズが大きいの
で化学吸着単分子膜の分子オーダーのピンホール35に
入り込むことが出来難く、ピンホール部でのショートに
よるリーク電流が実効的に減少したためと考えられる。
また、上記のように形成した黒鉛薄膜の中には、C60
70等のフラーレンが存在しており、これらは、十数オ
ングストロームのサイズがあり、より立体障害が大き
く、分子ピンホールに入り難いと考えられ、コンデンサ
の上部電極としては望ましい。
Next, a method of forming the upper electrode 4 after forming the insulating layer 13 or 23 as described in the specific embodiment 1 or 2 will be described. FIG. 6 shows an embodiment showing the manufacturing process of the upper electrode of the capacitor of the present invention. The substrate 1 on which the insulating layer 3 is formed is placed in a vacuum device, evacuated, and then, in a helium atmosphere with a degree of vacuum of about 100 Torr, an electric current is caused to flow between two graphite rods to cause arc discharge. Then, an upper electrode 4 made of a graphite thin film is formed on the insulating layer 3. This is fine, but A
The upper electrode may be formed by stacking thin films and vacuum depositing them. When the graphite thin film is formed in this manner, the leak current density is reduced by about one digit or more compared to a capacitor in which a metal thin film such as Al is directly deposited on the insulating layer 3 and is 2 × 10 −11 A / m 2.
values less than m 2 were obtained. The withstand voltage was about 4 V, about 1 V higher than that of the capacitor in which the Al upper electrode was formed by the vacuum evaporation method. This is because the conductive molecules 34 having a cyclic carbon structure, such as graphite, cannot easily enter the molecular order pinholes 35 of the chemically adsorbed monomolecular film due to their large molecular size, and short-circuits at the pinholes It is considered that the leak current was effectively reduced.
Further, in the graphite film formed as described above, there are fullerenes such as C 60 and C 70, which are, in sizes of ten Angstroms, more steric hindrance increases, the molecular pinholes It is considered difficult to enter and is desirable as the upper electrode of the capacitor.

【0036】なお、黒鉛薄膜の形成方法において、アー
ク放電法に付いて記載したが、これに限るものではな
く、他に、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、イオンビー
ムスパッタ法、CVD法、レーザーアブレーション法等
の方法が可能であるのは言うまでもない。
In the method of forming a graphite thin film, the arc discharge method has been described. However, the present invention is not limited to this method. In addition, an electron beam evaporation method, a sputtering method, an ion beam sputtering method, a CVD method, a laser ablation method may be used. It goes without saying that a method such as the law is possible.

【0037】また、上部電極材料の環状炭素構造を含む
導電性分子として、アルキル置換オリゴチオフェンを用
いる場合には、例えば、ジエチルクインケチオフェン
(C25 (C4 SH2 5 2 5 )をクロロホルム
に1mg/ml程度溶解して塗布、乾燥して上部電極4
を形成する。または、10-5Torr以上の真空度で、
タングステンボートにのせたジエチルクインケチオフェ
ンを抵抗加熱により蒸発させて数千オングストロームの
厚さの上部電極を形成することが出来る。前者の場合に
は、絶縁層の上部電極側の末端に水酸基が形成され、親
水性表面となっている方が、溶液の塗れが良く均一に塗
布することが出来る。後者の場合は絶縁層の上部電極側
の末端に水酸基が形成されていなくても良いが、末端が
フッ素原子で終端されているよりも水素やメチル基とな
っている方が導電性分子の均一な付着が実現できる。作
成したコンデンサの特性は黒鉛薄膜を上部電極に用いた
ものと同様であった。
When an alkyl-substituted oligothiophene is used as the conductive molecule having a cyclic carbon structure of the upper electrode material, for example, diethylquinkethiophene (C 2 H 5 (C 4 SH 2 ) 5 C 2 H 5 ) ) Was dissolved in chloroform at about 1 mg / ml, applied, dried and
To form Or, at a degree of vacuum of 10 -5 Torr or more,
Diethyl quinkethiophene on a tungsten boat can be evaporated by resistance heating to form an upper electrode having a thickness of several thousand angstroms. In the former case, if the hydroxyl group is formed at the end of the insulating layer on the side of the upper electrode and has a hydrophilic surface, the solution can be coated well and the coating can be performed uniformly. In the latter case, a hydroxyl group may not be formed at the terminal on the upper electrode side of the insulating layer, but it is more uniform for the conductive molecules to be a hydrogen or methyl group than to be terminated with a fluorine atom. Adhesion can be realized. The characteristics of the produced capacitor were the same as those using the graphite thin film for the upper electrode.

【0038】更に、上部電極材料の環状炭素構造を含む
導電性分子として、ポリピロール、ポリアニリンを用い
る場合では、ポリビニールアルコール(PVA)に酸化
剤としてFeCl 3 を30重量%混合した希釈水溶液を
化学吸着単分子膜からなる絶縁層3に薄く塗布、乾燥し
た後、ピロール蒸気、あるいは、アニリン蒸気を接触さ
せて、モノマー蒸気を重合させてポリマーとして上部電
極を形成する。この場合には、絶縁層3の化学吸着単分
子膜の上部電極側の末端は、水酸基が付いていて親水性
表面となっていることが望ましい。この場合には、PV
A−FeCl 3 薄膜は、高抵抗層であるため、この層が
特性のばらつきとなるので出来るだけ薄い方が好まし
い。作成したコンデンサのリーク電流や絶縁耐圧など
は、若干ばらつきは大きいが、黒鉛薄膜を上部電極に用
いたものとほぼ同様であった。
Further, when polypyrrole or polyaniline is used as the conductive molecule having a cyclic carbon structure of the upper electrode material, a diluted aqueous solution obtained by mixing 30% by weight of FeCl 3 as an oxidizing agent with polyvinyl alcohol (PVA) is chemically adsorbed. After thinly coating and drying the insulating layer 3 made of a monomolecular film, a pyrrole vapor or an aniline vapor is brought into contact, and the monomer vapor is polymerized to form an upper electrode as a polymer. In this case, it is desirable that the terminal of the insulating layer 3 on the upper electrode side of the chemically adsorbed monomolecular film has a hydroxyl group and a hydrophilic surface. In this case, PV
Since the A- FeCl 3 thin film is a high-resistance layer, characteristics of the layer vary, so that it is preferable to be as thin as possible. Although the leakage current and insulation withstand voltage of the capacitor thus produced varied slightly, they were almost the same as those using the graphite thin film for the upper electrode.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明のコンデ
ンサにおいては、下部電極と化学結合した化学吸着単分
子膜を絶縁層に用いるため、機械的に安定でかつ強固で
ある。また、化学吸着単分子膜の厚みが分子オーダーで
揃っているために、特性ばらつきの少ない小形軽量のコ
ンデンサが実現できる。更に、上部電極に化学吸着単分
子より分子サイズの大きな環状炭素構造を含む導電性分
子を用いるために、コンデンサのリーク電流密度が少な
く、絶縁耐圧が大きくなり、化学吸着単分子膜からなる
絶縁層の上記の特徴を活かしたコンデンサを容易、か
つ、歩留まり良く製造することが出来る。
As described above, in the capacitor of the present invention, the chemically adsorbed monomolecular film chemically bonded to the lower electrode is used for the insulating layer, so that the capacitor is mechanically stable and strong. Further, since the thickness of the chemisorption monomolecular film is uniform in the molecular order, a small and lightweight capacitor with little characteristic variation can be realized. Furthermore, since the upper electrode is made of a conductive molecule containing a cyclic carbon structure having a molecular size larger than that of the chemisorbed monomolecule, the leakage current density of the capacitor is reduced, the dielectric strength is increased, and the insulating layer made of a chemisorbed monomolecular film is used. Capacitors utilizing the above characteristics can be manufactured easily and with high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のコンデンサの1実施例を示す断面構造
FIG. 1 is a sectional structural view showing one embodiment of a capacitor of the present invention.

【図2】本発明のコンデンサの第1の実施例に於ける製
造工程を示す基板表面を分子レベルまで拡大した断面工
程概念図
FIG. 2 is a conceptual view of a cross-sectional process in which a substrate surface is enlarged to a molecular level, showing a manufacturing process in a first embodiment of the capacitor of the present invention.

【図3】本発明のコンデンサの第2の実施例に於ける製
造工程を示す基板表面を分子レベルまで拡大した断面工
程概念図
FIG. 3 is a conceptual view of a sectional process in which a substrate surface is enlarged to a molecular level, showing a manufacturing process in a second embodiment of the capacitor of the present invention.

【図4】本発明のコンデンサの第2の実施例に於ける製
造工程を示す基板表面を分子レベルまで拡大した断面工
程概念図
FIG. 4 is a sectional process conceptual diagram in which a substrate surface is enlarged to a molecular level, showing a manufacturing process in a second embodiment of the capacitor of the present invention.

【図5】本発明のコンデンサの第2の実施例に於ける製
造工程を示す基板表面を分子レベルまで拡大した断面工
程概念図
FIG. 5 is a sectional process conceptual diagram in which a substrate surface is enlarged to a molecular level, showing a manufacturing process in a second embodiment of the capacitor of the present invention.

【図6】本発明のコンデンサの実施例に於ける上部電極
の製造工程を示す基板表面を分子レベルまで拡大した断
面工程概念図
FIG. 6 is a sectional process conceptual diagram in which the substrate surface is enlarged to the molecular level, showing the manufacturing process of the upper electrode in the embodiment of the capacitor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11 基板 2、12 下部電極 3、13、23 絶縁層 4 上部電極 5 コンデンサ 14 水酸基 15 化学吸着剤 18 シロキサン結合 21 トリクロロシリル基を含む物質 22 クロロシリル単分子膜 24 シロキサン単分子膜 25 フッ素を含む化学吸着単分子膜 34 環状炭素構造を含む導電性分子 35 ピンホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Substrate 2, 12 Lower electrode 3, 13, 23 Insulating layer 4 Upper electrode 5 Capacitor 14 Hydroxyl group 15 Chemical adsorbent 18 Siloxane bond 21 Substance containing trichlorosilyl group 22 Chlorosilyl monomolecular film 24 Siloxane monomolecular film 25 Fluorine Includes chemisorbed monolayer 34 Conductive molecule containing cyclic carbon structure 35 Pinhole

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/40 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01G 4/00-4/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の表面に下部電極を備え、前記下部
電極の表面に絶縁層を備え、前記絶縁層の表面に上部電
極を備えたコンデンサであって、前記絶縁層は炭化水素
基またはフッ化炭素基からなる撥水基と珪素を分子内に
含む物質で作成された化学吸着膜からなり、前記化学吸
着膜は下部電極の表面と直接または間接的に共有結合に
より固定されており、かつ前記絶縁層上に導電性有機
子を用いて作成された上部電極を具備したことを特徴と
するコンデンサ。
1. A capacitor having a lower electrode on a surface of a substrate, an insulating layer on a surface of the lower electrode, and an upper electrode on a surface of the insulating layer, wherein the insulating layer is a hydrocarbon.
A chemically adsorbed film made of a substance having a water-repellent group or a fluorocarbon group and silicon in the molecule, wherein the chemisorbed film is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode by a covalent bond. A capacitor comprising: an upper electrode formed on the insulating layer by using a conductive organic molecule.
【請求項2】 共有結合が、シロキサン結合である請求
項1に記載のコンデンサ。
2. The capacitor according to claim 1, wherein the covalent bond is a siloxane bond.
【請求項3】 化学吸着膜が、少なくともシロキサン系
単分子膜を介して下部電極表面に化学結合されている請
求項2に記載のコンデンサ。
3. The capacitor according to claim 2, wherein the chemical adsorption film is chemically bonded to the lower electrode surface via at least a siloxane-based monomolecular film.
【請求項4】 導電性有機分子が、環状炭素構造を含む
分子である請求項1に記載のコンデンサ。
4. The capacitor according to claim 1, wherein the conductive organic molecule is a molecule containing a cyclic carbon structure.
【請求項5】 環状炭素構造を含む導電性有機分子が、
アルキル置換オリゴチオフェン、ポリピロール、ポリア
ニリンのうち少なくとも1種からなる請求項に記載の
コンデンサ。
5. The conductive organic molecule containing a cyclic carbon structure,
The capacitor according to claim 4 , comprising at least one of an alkyl-substituted oligothiophene, polypyrrole, and polyaniline.
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