JPH07120609B2 - 薄膜コンデンサの製造方法 - Google Patents
薄膜コンデンサの製造方法Info
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- JPH07120609B2 JPH07120609B2 JP62098917A JP9891787A JPH07120609B2 JP H07120609 B2 JPH07120609 B2 JP H07120609B2 JP 62098917 A JP62098917 A JP 62098917A JP 9891787 A JP9891787 A JP 9891787A JP H07120609 B2 JPH07120609 B2 JP H07120609B2
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- film capacitor
- dielectric
- silicon oxide
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐電圧特性に優れた、特にマイクロ波回路に適
した薄膜コンデンサの製造方法に関するものである。
した薄膜コンデンサの製造方法に関するものである。
従来の技術 従来の薄膜コンデンサの代表的構造を第２図に示す。第
２図において、１はアルミナセラミック基板、３は真空
蒸着により形成した薄いクロムからなる金属層、４は同
じく真空蒸着により形成した金からなる金属層、５は化
学気相成長法により形成した酸化珪素層、６は真空蒸着
により形成した薄いクロムからなる金属層、７は同じく
真空蒸着により形成した金からなる金属層である。
２図において、１はアルミナセラミック基板、３は真空
蒸着により形成した薄いクロムからなる金属層、４は同
じく真空蒸着により形成した金からなる金属層、５は化
学気相成長法により形成した酸化珪素層、６は真空蒸着
により形成した薄いクロムからなる金属層、７は同じく
真空蒸着により形成した金からなる金属層である。
この構造の代表的製造方法は、セラミック基板の上に、
電極を真空蒸着などによって形成し、その上に化学気相
成長（CVD）法などの方法によって酸化珪素などの誘電
体薄膜を堆積し、その上にやはり真空蒸着などの方法に
よって、電極を形成するというものである。
電極を真空蒸着などによって形成し、その上に化学気相
成長（CVD）法などの方法によって酸化珪素などの誘電
体薄膜を堆積し、その上にやはり真空蒸着などの方法に
よって、電極を形成するというものである。
発明が解決しようとする問題点 しかし、従来例のこのような単純な製法に基づくもので
は、第２図にみられるように、基板に用いるセラミック
表面の凹凸が、そのままその上に形成される電極，誘電
体膜に反映される。セラミック基板の表面は、単結晶と
異なり空孔が避け離く、数千オングストロームから数μ
ｍの凹凸があるのがごく普通であり、鏡面研摩したもの
でも数百から数千オングストロームの凹凸が存在する。
ところが薄膜コンデンサの場合には、誘電体膜の厚みが
数千オングストロームから数μｍであり、この厚みに対
して、セラミック基板表面の凹凸は均一性に大きな影響
を与える。なかでも耐電圧特性に大きな影響を与える。
また電極表面の凹凸は、マイクロ波回路では大きな損失
要因となる。
は、第２図にみられるように、基板に用いるセラミック
表面の凹凸が、そのままその上に形成される電極，誘電
体膜に反映される。セラミック基板の表面は、単結晶と
異なり空孔が避け離く、数千オングストロームから数μ
ｍの凹凸があるのがごく普通であり、鏡面研摩したもの
でも数百から数千オングストロームの凹凸が存在する。
ところが薄膜コンデンサの場合には、誘電体膜の厚みが
数千オングストロームから数μｍであり、この厚みに対
して、セラミック基板表面の凹凸は均一性に大きな影響
を与える。なかでも耐電圧特性に大きな影響を与える。
また電極表面の凹凸は、マイクロ波回路では大きな損失
要因となる。
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、表面に多少の
凹凸のあるセラミック基板を用いても耐電圧特性に優れ
た、特にマイクロ波回路における損失の少ない薄膜コン
デンサの製造方法を提供することを目的としている。
凹凸のあるセラミック基板を用いても耐電圧特性に優れ
た、特にマイクロ波回路における損失の少ない薄膜コン
デンサの製造方法を提供することを目的としている。
問題点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、セラミック基板上
に、熱処理によって誘電体薄膜となる物質を含む溶液を
塗布し、熱処理によって誘電体薄膜を形成後、電極を形
成し、その上に誘電体薄膜を形成し、その上に電極を形
成することによって、耐電圧特性の優れた、特にマイク
ロ波回路に適した薄膜コンデンサを提供するものであ
る。
に、熱処理によって誘電体薄膜となる物質を含む溶液を
塗布し、熱処理によって誘電体薄膜を形成後、電極を形
成し、その上に誘電体薄膜を形成し、その上に電極を形
成することによって、耐電圧特性の優れた、特にマイク
ロ波回路に適した薄膜コンデンサを提供するものであ
る。
作用 本発明は上記した製造方法により、薄膜コンデンサの耐
電圧特性が改善される。
電圧特性が改善される。
実施例 以下本発明の薄膜コンデンサの製造方法の一実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
いて、図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の薄膜コンデンサをアルミナ基板に集積
化して形成する場合の構造の一実施例を示したものであ
る。第１図において、１はアルミナセラミック基板、２
は塗布熱処理により形成した珪素酸化物からなる誘電体
層、３は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金
属層、４は同じく真空蒸着により形成した金からなる金
属層、５は化学気相成長法により形成した酸化珪素層、
６は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金属
層、７は同じく真空蒸着により形成した金からなる金属
層である。
化して形成する場合の構造の一実施例を示したものであ
る。第１図において、１はアルミナセラミック基板、２
は塗布熱処理により形成した珪素酸化物からなる誘電体
層、３は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金
属層、４は同じく真空蒸着により形成した金からなる金
属層、５は化学気相成長法により形成した酸化珪素層、
６は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金属
層、７は同じく真空蒸着により形成した金からなる金属
層である。
各層の厚みは、本実施例ではアルミナセラミック基板１
が635μｍ、誘電体層２が薄い部分で5000オングストロ
ーム、クロム層３が100Å、金４が3000Å、酸化珪素層
５が１μｍ、クロム層６が100Å、金属７が3000Åであ
る。
が635μｍ、誘電体層２が薄い部分で5000オングストロ
ーム、クロム層３が100Å、金４が3000Å、酸化珪素層
５が１μｍ、クロム層６が100Å、金属７が3000Åであ
る。
次に本実施例の素子の製造方法について述べる。まずア
ルミナセラミック基板１の上に、アルキルシラノール
（RSi（OH）3;Rはアルキル基）をアルコールに溶かした
溶液を塗布する。これは溶液状であるため、セラミック
基板上に、大きいくぼみがあってもそこを埋めて全体を
平坦化する。この様子は第１図の誘電体層２に示されて
いる。
ルミナセラミック基板１の上に、アルキルシラノール
（RSi（OH）3;Rはアルキル基）をアルコールに溶かした
溶液を塗布する。これは溶液状であるため、セラミック
基板上に、大きいくぼみがあってもそこを埋めて全体を
平坦化する。この様子は第１図の誘電体層２に示されて
いる。
誘電体層２を塗布により形成後、これを300〜600℃の空
気中で熱処理することによって、溶媒が除去され、アル
キルシラノールが珪素酸化物に変化し、珪素酸化物層２
が形成される。この場合の珪素酸化物は、化学結合の乱
れたSiOが何重にも多重に接続されたもので、一般に
（−SiO−）ｎと表すことができ広い意味では酸化珪素
ということができる。ここでは化学気相成長法で形成し
た酸化珪素が、主に２酸化珪素（SiO2）の多結晶であり
これと区別するため、塗布熱処理により形成した誘電体
層２を珪素酸化物層と表現し、化学気相成長法により形
成した層５を、酸化珪素層と表現している。真空蒸着に
より、クロム層3,金層４を所定の厚みに形成する。これ
らの金属層は、誘電体層２の挿入により、ほぼ平坦に形
成される。クロム層3,金層４は薄膜コンデンサの下側電
極として働く。次に通常のホトリソグラフィー法により
ホトレジストマスクを形成し、このホトレジストマスク
によって、必要部分以外のクロムおよび金層を湿式エッ
チングにより除去する。次に化学気相成長によりシラン
（SiH4）と酸素を基板上で反応させることにより、酸化
珪素層５を形成する。これは前述のごとく、主に２酸化
珪素（SiO2）の多結晶である。次に通常のホトリソグラ
フィー法によりホトレジストマスクを形成し、このホト
レジストマスクによって、酸化珪素層５を湿式エッチン
グにより除去、次に真空蒸着によりクロム層６および金
層７を形成、通常のホトリソグラフィー法によりホトレ
ジストマスクを形成し、このホトレジストマスクによっ
て、必要部分以外のクロムおよび金層を湿式エッチング
により除去、上部電極を形成する。
気中で熱処理することによって、溶媒が除去され、アル
キルシラノールが珪素酸化物に変化し、珪素酸化物層２
が形成される。この場合の珪素酸化物は、化学結合の乱
れたSiOが何重にも多重に接続されたもので、一般に
（−SiO−）ｎと表すことができ広い意味では酸化珪素
ということができる。ここでは化学気相成長法で形成し
た酸化珪素が、主に２酸化珪素（SiO2）の多結晶であり
これと区別するため、塗布熱処理により形成した誘電体
層２を珪素酸化物層と表現し、化学気相成長法により形
成した層５を、酸化珪素層と表現している。真空蒸着に
より、クロム層3,金層４を所定の厚みに形成する。これ
らの金属層は、誘電体層２の挿入により、ほぼ平坦に形
成される。クロム層3,金層４は薄膜コンデンサの下側電
極として働く。次に通常のホトリソグラフィー法により
ホトレジストマスクを形成し、このホトレジストマスク
によって、必要部分以外のクロムおよび金層を湿式エッ
チングにより除去する。次に化学気相成長によりシラン
（SiH4）と酸素を基板上で反応させることにより、酸化
珪素層５を形成する。これは前述のごとく、主に２酸化
珪素（SiO2）の多結晶である。次に通常のホトリソグラ
フィー法によりホトレジストマスクを形成し、このホト
レジストマスクによって、酸化珪素層５を湿式エッチン
グにより除去、次に真空蒸着によりクロム層６および金
層７を形成、通常のホトリソグラフィー法によりホトレ
ジストマスクを形成し、このホトレジストマスクによっ
て、必要部分以外のクロムおよび金層を湿式エッチング
により除去、上部電極を形成する。
本実施例の構造とすることにより、第１図からわかるよ
うに、基板表面に多少の凹凸があっても、耐電圧特性の
優れた薄膜コンデンサが得られる。また電極表面の凹凸
が減少するため、マイクロ波における放射損失が減少す
る。
うに、基板表面に多少の凹凸があっても、耐電圧特性の
優れた薄膜コンデンサが得られる。また電極表面の凹凸
が減少するため、マイクロ波における放射損失が減少す
る。
本実施例で用いたアルミナセラミック基板の表面の凹凸
は、約2000Åであった。塗布熱処理方式の誘電体層２を
挿入しない場合の薄膜コンデンサの耐電圧が、約１×10
5V/cmであったのに対して、本実施例の薄膜コンデンサ
の耐電圧は、約１×107V/cmであり、耐電圧特性が約100
倍向上していた。
は、約2000Åであった。塗布熱処理方式の誘電体層２を
挿入しない場合の薄膜コンデンサの耐電圧が、約１×10
5V/cmであったのに対して、本実施例の薄膜コンデンサ
の耐電圧は、約１×107V/cmであり、耐電圧特性が約100
倍向上していた。
さらに薄膜コンデンサ部分におけるマイクロ波での損失
には、電極からの放射損失が大きく寄与している。本実
施例の構造では、下側電極の形状がほぼ平坦となるた
め、この放射損失の低減に極めて有効である。したがっ
て特にマイクロ波集積回路に有効である。
には、電極からの放射損失が大きく寄与している。本実
施例の構造では、下側電極の形状がほぼ平坦となるた
め、この放射損失の低減に極めて有効である。したがっ
て特にマイクロ波集積回路に有効である。
本実施例では、電極としてクロムおよび金を用いたが、
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
り、この材料に限る必要のないことは明らかである。
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
り、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、電極の厚みとして特定の値を用いた
が、電極は電極として有効に動作するだけの厚みがあれ
ばよいことは明らかである。
が、電極は電極として有効に動作するだけの厚みがあれ
ばよいことは明らかである。
また本実施例では、珪素酸化物層２および酸化珪素層５
の厚みとして特定の値を用いたが、所定の静電容量を得
られる厚みにすれば良いのであり、特定の値に限られる
ものではない。
の厚みとして特定の値を用いたが、所定の静電容量を得
られる厚みにすれば良いのであり、特定の値に限られる
ものではない。
また薄膜コンデンサの誘電体層部分を塗布，熱処理方式
で形成すると、耐電圧特性は良好なものが得られるが、
この方式では溶液状にして塗布するため、本質的に緻密
で密度の高い膜は得られず、また有機シリコン（アルキ
ルシラノール）から無機の酸化珪素に変化させる方法で
は、格子欠陥の少ない２酸化珪素を主体とする酸化珪素
膜は得られず、そのため誘電体損失（tanδ）の大きい
ものしか得られない。誘電体損失（tanδ）の増加はコ
ンデンサとして好ましくないことは明らかである。これ
に対して、化学気相成長法により形成した酸化珪素膜は
２酸化珪素を主体とする格子欠陥の少ない多結晶体から
なるため、良好な誘電体損失（tanδ）特性を示す。し
かし基板表面の形に忠実に堆積されるため、基板の凹凸
の平坦化には寄与せず、前述したごとく耐電圧特性の優
れたものが得られない。
で形成すると、耐電圧特性は良好なものが得られるが、
この方式では溶液状にして塗布するため、本質的に緻密
で密度の高い膜は得られず、また有機シリコン（アルキ
ルシラノール）から無機の酸化珪素に変化させる方法で
は、格子欠陥の少ない２酸化珪素を主体とする酸化珪素
膜は得られず、そのため誘電体損失（tanδ）の大きい
ものしか得られない。誘電体損失（tanδ）の増加はコ
ンデンサとして好ましくないことは明らかである。これ
に対して、化学気相成長法により形成した酸化珪素膜は
２酸化珪素を主体とする格子欠陥の少ない多結晶体から
なるため、良好な誘電体損失（tanδ）特性を示す。し
かし基板表面の形に忠実に堆積されるため、基板の凹凸
の平坦化には寄与せず、前述したごとく耐電圧特性の優
れたものが得られない。
また本実施例では塗布熱処理用物質として、アルキルシ
ラノールを用いたが、本発明の意図するところは、溶液
状にして塗布することにより表面の凹凸を平坦化するこ
とにあり、したがってこの材料に限られるものではな
く、塗布後安定な誘電体に変化させられるものであれば
何を用いても良いことは明らかである。
ラノールを用いたが、本発明の意図するところは、溶液
状にして塗布することにより表面の凹凸を平坦化するこ
とにあり、したがってこの材料に限られるものではな
く、塗布後安定な誘電体に変化させられるものであれば
何を用いても良いことは明らかである。
またマイクロ波回路基板として用いた場合、基板の誘電
率により、回路、特にマイクロストリップラインのイン
ピーダンスが影響を受ける。しかし本実施例の場合、基
板厚みに比べ、塗布熱処理誘電体層２の厚みが、極めて
小さいため、その影響は無視することができ、誘電率の
違いで基板上のマイクロ波回路に悪影響を及ぼすことは
ない。
率により、回路、特にマイクロストリップラインのイン
ピーダンスが影響を受ける。しかし本実施例の場合、基
板厚みに比べ、塗布熱処理誘電体層２の厚みが、極めて
小さいため、その影響は無視することができ、誘電率の
違いで基板上のマイクロ波回路に悪影響を及ぼすことは
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，金属などの基板を用い
ても、表面の凹凸の低減効果は同様に得られ、それによ
り耐電圧特性の向上の図れることは明らかである。
たが、他のセラミック，単結晶，金属などの基板を用い
ても、表面の凹凸の低減効果は同様に得られ、それによ
り耐電圧特性の向上の図れることは明らかである。
発明の効果 以上述べたごとく、本発明は、溶液が凹凸を平坦化する
性質を生かして、セラミック基板上の凹凸を平坦化する
ことにより、その上に形成する誘電体薄膜中のピンホー
ルなどの欠陥を減少させることによって、薄膜コンデン
サの耐電圧特性を向上させるとともに、電極を平坦化し
てマイクロ波における電極の放射損失を減少させるよう
にしたものである。
性質を生かして、セラミック基板上の凹凸を平坦化する
ことにより、その上に形成する誘電体薄膜中のピンホー
ルなどの欠陥を減少させることによって、薄膜コンデン
サの耐電圧特性を向上させるとともに、電極を平坦化し
てマイクロ波における電極の放射損失を減少させるよう
にしたものである。
第１図は本発明の構造の一実施例を示す断面図、第２図
は従来例の構造図である。 １……アルミナセラミック基板、２……塗布熱処理方式
により形成した誘電体層、３……クロム層、４……金
層、５……化学気相成長法により形成した酸化珪素層、
６……クロム層、７……金層。
は従来例の構造図である。 １……アルミナセラミック基板、２……塗布熱処理方式
により形成した誘電体層、３……クロム層、４……金
層、５……化学気相成長法により形成した酸化珪素層、
６……クロム層、７……金層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−115511（ＪＰ，Ａ) 特公 昭42−24934（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭60−9336（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】基板表面に凹凸を有するセラミック基板上
に、熱処理によって第１の誘電体薄膜となる物質を含む
溶液を塗布し、前記熱処理によって前記第１の誘電体薄
膜を形成して前記セラミック基板の表面を平坦化した
後、その上に第１の電極を形成し、さらにその上に第２
の誘電体薄膜を形成し、さらにその上に第２の電極を形
成して、前記第２の誘電体薄膜と前記第１および第２の
電極により構成される静電容量を利用したことを特徴と
する薄膜コンデンサの製造方法。 - 【請求項２】熱処理によって第１の誘電体薄膜となる物
質として、アルキルシラノールを用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜コンデンサの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62098917A JPH07120609B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62098917A JPH07120609B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63263711A JPS63263711A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH07120609B2 true JPH07120609B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=14232482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62098917A Expired - Lifetime JPH07120609B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120609B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4437139A (en) * | 1982-12-17 | 1984-03-13 | International Business Machines Corporation | Laser annealed dielectric for dual dielectric capacitor |
| JPS609336A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-18 | 三菱電機株式会社 | エレベ−タ用電源装置 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62098917A patent/JPH07120609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63263711A (ja) | 1988-10-31 |
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