JPH03203210A - 薄膜コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＭＩＭ型キャパシタに関するもので、特に、
小型で高性能かつ大きな静電容量を持つ薄膜コンデンサ
に関するものである。

従来の技術 従来の薄膜コンデンサとしては、ＨＩＣ等にみられるよ
うに表面が鏡面研磨されたセラミック基板あるいはグレ
ーズドセラミック基板などの上面に、真空蒸着によう形
成された電極と、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成
長法などによ多形成したＳｉｏ２．Ｔａ２０６．ＳｉＮ
等の無機薄膜誘電体どからなる基本構成のものがほとん
どであった。

これらの薄膜コンデンサに使用される基板は、薄膜誘電
体の電気特性、とりわけ、耐電圧特性を満足させるため
に表面粗さの小さい平滑な基板を使用している。通常の
セラミック基板は、単結晶ど異なり空こうが避は難く、
数μｍ程度１での凹凸がある。そのため、無機の薄膜誘
電体を形成した場合、膜厚の均一性がなく、ピンホール
などの欠陥が多発し、耐電正荷性に悪影響を及ぼしてし
１う。そのため、一般には、単結晶またはセラミックの
基板を表面研磨して使用するか、セラミック基板上に、
あらかじめ、低融点のガラス質のものを溶融・塗布した
微少な凹凸のないものを使用していた。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来のこのような基板を使用する薄膜コンデン
サでは、基板そのものに相当なコストがかかるのは必然
である。最近では、基板作製材料の粉末を微粉末にし、
無研磨でも０．０２μｍ以下の表面粗さにできるセラミ
ック基板もかなうで塘わってはいるが、厚膜回路用とし
て汎用性の高いセラミック基板に比べると１０倍以上の
コスト高である。さらに、特開昭６３−２６３７１０号
公報、６３−２６３７１１号公報のように、セラミック
基板上に溶液性物質を塗布し、熱処理によって表面粗さ
を少なくしようという製造行程での処理を施す方法もあ
るが、コスト低減の面では改善できない。

一方、従来のように、ＳｉＯ２、Ｔ　ａ２０５などの無
機薄膜を真空蒸着法やスパッタ法によって堆積させると
いう形成法では、基板表面の凹凸やダストに影響されや
すく、膜厚均一性が悪く、ピンホル等が多発しやすかっ
た。最近では形成させたい膜の反応ガスを基板表面上で
分解・形成させる化学気相成長法の進歩により、たとえ
ば、ＳｉＮ膜などのようにより緻密な無機薄膜を形成さ
せることができるようになり、耐電圧特性の良好なコン
デンサが得られるようになったが、これは前述のようｉ
、表面粗さを改善した基板を使用した場合に限る結果の
もので、低コストの基板を使用し、耐電圧特性を満足さ
せる汎用性の高い薄膜コンデンサは実現困難であった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、表面に多少の
凹凸をもつ低コストな基板と、蒸着重合法による有機薄
膜を誘電体とし、その両者を組み合わせることにより低
コストで、電気特性の優れた汎用性の高い薄膜コンデン
サを提供することを５べ−７ 目的としている。

課題を、解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため、平均表面粗さＲ
ａが０．１μｍ〜１．０μｍである基板上に薄膜電極を
形成し、その薄膜電極上に蒸着重合法によや芳香族モノ
マーを反応生成させて有機薄膜を形成し、さらに、その
上に薄膜電極を形成させるようにしたものである。

作　　用 本発明は上記した構成及び製造方法により、低コストな
基板を利用し凹凸のある基板表面上に重合反応により生
成した高分子有機誘電体薄膜を、荒れた表面に沿って膜
厚不均一な状態がなく形成させることができる。その結
果、凹凸のある基板上においても、耐電圧特性が満足さ
れるばかジでなく、同時に、表面粗さにともなう実効静
電容量の増大が期待できる。

実施例 以下、本発明の薄膜コンデンサの実施例について図面を
参照しながら説明する。

６・＼−／ 第１図は本発明の薄膜コンデンサの一実施例を示したも
のである。第１図において、１は９６％のアル□す含有
の表面粗さＲａ　０．５μｍの厚膜回路用基板としてよ
く使われている低コストのアルミナセラミック基板、２
は真空蒸着により形成した膜厚２００人の薄いクロムか
らなる金属薄膜、３は同じく真空蒸着によう形成した膜
厚３０００へのアルミニウム薄膜電極、４は蒸着重合法
により形成した膜厚４ｏｏＯ人の芳香族ボリュリア有機
薄膜、６は真空蒸着により形成した膜厚３０００人のア
ルミニウム薄膜電極である。

次に本実施例の素子の製造方法について述べる。

筐ず、アルミナセラミック基板１の上に真空蒸着により
クロム金属薄膜２．アルミニウム薄膜電極３をあらかじ
め必要なパターンで作製した金属マスクを使用して所定
の厚みに形成する。これらの膜は薄いため基板の凹凸に
沿った形で形成される。

クロム金属薄膜２．アルミニウム薄膜電極３は薄膜コン
デンサの下部電極として働く。次に蒸着重合法により、
４，４′−ジアミノジフェニルメタン７、。

と４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートの２つ
の芳香族モノマーを各々の蒸発源より蒸発させ、基板上
にて重合生成させ、誘電体として芳香族ポリュリア有機
薄膜を所定の膜厚に形成する。

このときもあらかじめ必要なパターンで作製した金属マ
スクを使用してパターン形成する。次に真空蒸着により
、アルミニウム薄膜電極６を同様に金属マスクを使用し
て所定の膜厚の膜厚にノくターン形成する。このアルミ
ニウム薄膜電極６は薄膜コンデンサの上部電極として働
く。このようにして作製した薄膜コンデンサ素子１００
ケの耐電圧（絶縁破壊電圧）を測定した平均値は、約４
ＭＶ／ｃｍであり、ばらつきの少ない値を示した。渣た
静電容量は、基板にガラス基板を使用した場合に比べ、
約１．６倍であった。

次に本発明の薄膜コンデンサの比較例として、誘電体薄
膜を化学気相成長法により形成した窒化珪素薄膜（Ｓｉ
Ｎ）に変えた同様の薄膜コンデンサ素子を作製した。こ
の比較例の素子を作製する場合にも、本実施例で使用し
たものと同じパターンの金属マスクを使用し、薄膜電極
、誘電体の膜厚を同じ膜厚としている。

この比較例として作製した薄膜コンデンサ素子、１００
ケの耐電圧（絶縁破壊電圧）を測定した平均値は、約０
．０３ＭＶ／ａであう、ばらつきが多い値を示し、実用
性のある薄膜コンデンサ素子と言えるべきものではなか
った。

以上のように本実施例の凹凸のある低コストのアルミナ
セラミック基板上に作製した芳香族ボリュリア膜を誘電
体とした薄膜コンデンサは、窒化珪素薄膜を誘電体とし
たものに比べ、耐電圧特性が１００倍以上高く、実用面
で十分満足できることがわかる。また、基板にガラス基
板などの平坦な基板を使用する場合に比べ、同じ対向面
積で、１．６倍もの高い静電容量が得られることがわか
る。

本実施例では、基板の凹凸を０．５μｍとしたが、０．
１μｍｌでは同様の結果が得られることはすでに実施済
みである。また、基板の凹凸が、１μｍ（＝Ｒａ　）を
越えると、蒸着重合法により誘電体形成するときに、基
板の凹凸が原因でシャドウ効果９　べ−・ が生じ、膜厚均一性が損なわれ、耐電圧特性が実用レベ
ルよう低下することがわかった。したがって基板の凹凸
は好唸しくば、Ｒａ＝ｏ、１μｍ〜１．０μｍである。

本実施例では、誘電体膜を芳香族ポリュリア膜−層のみ
としたが、芳香族ポリュリア膜４とアルミニウム薄膜５
を交互に各々５０層ずつ積み重ねた積層構造の薄膜コン
デンサも作製したところ、耐電圧低下も見られず高い静
電容量を持つ積層型薄膜コンデンサが得られた。

なか、本実施例では、電極としてクロム及びアルミニウ
ムを用いたが、これは単なるコンデンサの対向電極を形
成するものであう、この材料に限る必要のないことは明
らかである。

また、本実施例では、薄膜電極、誘電体としての芳香族
ポリュリア膜の膜厚に特定の値を用いたが、これに限る
ものではない。

また、本実施例では、有機薄膜誘電体として４゜４′−
ジアミノジフェニルメタンと、４．４’−ジフェニルメ
タンジイソシアネートの２つの芳香族モ１０　／＼−／ ツマ−を使用したが、蒸着重合法によって重合生成でき
る膜であれば同様の結果が得られることは明らかであり
、したがって、これらの材料に限られるものではない。

また、本実施例では、基板としてアルミナセラミックを
用いたが、他のセラミック、単結晶、金属、樹脂１紙等
の基板を用いても、表面の凹凸が、０．１μｍ〜１．０
μｍ（Ｒａ）であれば同様の結果が得られることは明ら
かである。

発明の効果 以上のように本発明は、平均表面粗さＲａが０．１μｍ
〜１．０μｍである基板上の片面もしくは両面に薄膜電
極を形成し、その薄膜電極上に蒸着重合法によう有機薄
膜を形成し、さらに有機薄膜上に、薄膜電極を形成する
ことにより、低コストの基板を使用でき、電気特性の優
れた生産に富んだ汎用性のある薄膜コンデンサを提供で
き、実用的効果が多大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜コンデンサの一実施例を１１　べ
−７ 示す構造断面図である。 １・・・・・・アルミナセラミック基板、２・・・・・
・クロム金属薄膜、３・・・・・・アルミニウム薄膜電
極、４・・・・・蒸着重合法により形成した芳香族ポリ
ュリア有機薄膜、５・・・・・・アルミニウムｉｓｔｗ
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均表面粗さＲａが０．１μｍ〜１．０μｍであ
   る基板と、前記基板上に形成された薄膜電極と、前記薄
   膜電極上で反応生成した有機薄膜とを備えた薄膜コンデ
   ンサ。
2. （２）有機薄膜を蒸着重合法で形成したことを特徴とす
   る請求項１記載の薄膜コンデンサ。
3. （３）有機薄膜が芳香族系モノマーから反応生成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の薄膜コンデンサ。
4. （４）薄膜電極と有機薄膜とを交互に積層したことを特
   徴とする請求項１記載の薄膜コンデンサ。
5. （５）平均表面粗さＲａが０．１μｍ〜１．０μｍであ
   る基板上の片面もしくは両面に薄膜電極を形成した後、
   前記薄膜電極上に蒸着重合法により芳香族系モノマーを
   基板にて反応させ有機薄膜を形成し、さらに、前記有機
   薄膜上に薄膜電極を形成させることを特徴とする薄膜コ
   ンデンサの製造方法。