JPH07192970A

JPH07192970A - コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07192970A
Application number: JP33091793A
Authority: JP
Inventors: Eriko Mizoguchi; 恵理子溝口; Yusuke Takada; 祐助高田; Sanemori Soga; 眞守曽我; Kazufumi Ogawa; 小川　　一文
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】下部電極２の表面と直接またはシロキサン系単
分子膜を介して間接的にシロキサン結合により固定され
ており、かつ撥水性基を分子内に含み表面が親水性であ
るシロキサン系化学吸着単分子膜５またはシロキサン系
化学吸着単分子累積膜からなる絶縁層と、前記絶縁層上
に銀鏡反応により析出した銀層からなる上部電極４を形
成することにより、分子オーダーのピンホール１０が実
質的に解消でき、高容量かつ小型のコンデンサを得る。【構成】基板１上の下部電極２の表面と直接またはシ
ロキサン系単分子膜を介して間接的にシロキサン結合に
より固定されており、かつ撥水性基を分子内に含み表面
が親水性であるシロキサン系化学吸着単分子膜５または
シロキサン系化学吸着単分子累積膜からなる絶縁層を形
成し、前記絶縁層上に銀鏡反応により析出した銀層から
なる上部電極４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機薄膜を絶縁物に用い
るコンデンサ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器などの小形化にともな
い、これに収容される各種電子部品の軽薄短小化の要望
が高まってきている。コンデンサにおいても、小形・大
容量化を目的として種々の材料、構造が検討されてい
る。たとえばポリエステルフィルムの両面をアルミ蒸着
などにより金属化しその表面にラッカー層を形成して、
これを積層、または巻回して金属化フィルムコンデンサ
とすることが小形・大容量化の一手段として知られてい
る。このような従来技術は、薄膜電極上にポリエステル
樹脂やエポキシ樹脂をコートする方法やポリエステル薄
膜を薄膜電極に挟む方法が一般的であった。また、特開
平５−１２１２６３号公報公報に示すように、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
れる原子のサイズの程度で一定の厚さとなり、きわめて
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。

【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。このことに
より、コンデンサの小形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
コンデンサでは、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、
きわ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ポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどを用いた
コンデンサに比べて２〜３桁高くなる現象がみられた
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。

【０００４】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、分子オーダーのピンホールが実質的に解消でき、高
容量かつ小形化が可能なコンデンサ及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【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、下部電極の表面と直接また
はシロキサン系単分子膜を介して間接的にシロキサン結
合により固定されており、かつ撥水性基を分子内に含み
分子の表面に親水性基を含むシロキサン系化学吸着単分
子膜またはシロキサン系化学吸着単分子累積膜からなる
絶縁層と、前記絶縁層上に銀鏡反応により析出した銀層
からなる上部電極が形成されているという構成を備えた
ものである。

【０００６】次に本発明のコンデンサの製造方法は、下
部電極の表面と直接またはシロキサン系単分子膜を介し
て間接的にシロキサン結合により固定されており撥水性
基を分子内に含み表面が親水性であるシロキサン系化学
吸着単分子膜またはシロキサン系化学吸着単分子累積膜
からなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に銀鏡
反応により析出した銀層からなる上部電極を形成する工
程とを有することを特徴とする。

【０００７】また前記構成においては、分子内の撥水性
基が含フッ素炭化水素基であることが好ましい。

【０００８】また前記構成においては、分子表面の親水
性基が水酸基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、
及びアルデヒド基から選ばれる少なくとも一つの基であ
ることが好ましい。

【０００９】また、前記銀鏡反応は、硝酸銀アンモニア
溶液が還元液により還元され銀を析出する反応であり、
この反応において硝酸銀アンモニア溶液および還元液は
水溶液であることが好ましい。

【００１０】

【作用】前記本発明の構成によれば、コンデンサは下部
電極の表面と直接またはシロキサン系単分子膜を介して
間接的にシロキサン結合により固定されており、かつ撥
水性基を分子内に含み表面が親水性であるシロキサン系
化学吸着単分子膜またはシロキサン系化学吸着単分子累
積膜からなる絶縁層と、前記絶縁層上に銀鏡反応により
析出した銀層からなる上部電極が形成されていることに
より、分子オーダーのピンホールが実質的に解消でき、
高容量かつ小形のコンデンサを実現できる。

【００１１】次に本発明の製造方法の構成によれば、下
部電極の表面と直接またはシロキサン系単分子膜を介し
て間接的にシロキサン結合により固定されており撥水性
基を分子内に含み表面が親水性であるシロキサン系化学
吸着単分子膜またはシロキサン系化学吸着単分子累積膜
からなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に銀鏡
反応により析出した銀層からなる上部電極を形成する工
程とを有することにより、実質的にピンホールフリーの
高容量コンデンサの製造を実現できる。

【００１２】また、絶縁層に直鎖状炭素鎖を含むシロキ
サン系化学吸着膜を用いることにより、分子密度が高
く、絶縁層の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、きわめて薄
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。

【００１３】また、絶縁層が、下部電極の表面とシロキ
サン系単分子膜を介して間接的にシロキサン結合により
固定されることにより、表面に露出した水酸基の少ない
下部電極の表面にでも効率よく、分子密度の高い吸着膜
を形成し、さらに銀鏡反応により析出した銀層との密着
を高くする。

【００１４】また、表面が親水性であるシロキサン系化
学吸着単分子膜を累積することにより、累積層間でも化
学結合し、分子密度の高い吸着膜を形成できる。また、
撥水性基を含む直鎖状炭素鎖からなる化学吸着膜を用い
ることにより、水分の浸入を防ぎ、銀鏡反応に用いる硝
酸銀アンモニア溶液および還元液の化学吸着膜内および
ピンホール内への浸入を阻止することができる。従っ
て、銀鏡反応は親水性である化学吸着膜の表面でのみ行
われ、銀鏡反応により析出した銀層からなる上部電極と
下部電極と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、化学吸着膜からなる絶縁層上部の電位
は、その絶縁層上部に形成された銀電極により規定され
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
なコンデンサが製造できる。

【００１５】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
好ましい撥水性と絶縁特性を保持し、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、小形化が可能となる。

【００１６】また分子表面の親水性基が、水酸基、アミ
ノ基、イミノ基、カルボキシル基、及びアルデヒド基か
ら選ばれる少なくとも一つの基であるという本発明の好
ましい構成によれば、銀鏡反応を親水性である化学吸着
膜の表面でのみ選択的に行うことができる。

【００１７】また銀鏡反応が硝酸銀アンモニア溶液が還
元液により還元され銀を析出する反応であり、かつ前記
硝酸銀アンモニア溶液および還元液は水溶液であるとい
う本発明の好ましい構成によれば、前記同様、銀鏡反応
を親水性である化学吸着膜の表面でのみ選択的に行うこ
とができ。

【００１８】

【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。化学吸着する方法には種々あるが、一例の化
学吸着剤として、一端にクロロシリル（−ＳｉＣｌ_nＸ
_3-n）基またはアルコキシシラン（−Ｓｉ（ＯＡ）_nＸ
_3- _n）基を含有し、他の一端にクロロシリル基、ビニル
基、アセチレン基またはシアノ基のいずれかの置換基を
含有し、炭化水素鎖またはフッ素置換した炭素鎖を含有
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、
低級アルキル基または低級アルコキシ基を表し、Ａは低
級アルキル基を表す。上記シラン系界面活性剤のうちク
ロロ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。クロロシラン系界面活性剤のうちでもトリクロロシ
ラン系界面活性剤（すなわち式中のｎが３）は、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、Ｙ−
（Ｒ）_m−ＳｉＣｌ_nＸ_3-n、Ｙ−（ＣＦ₂）_p−
（Ｒ）_m−ＳｉＣｌ_nＸ_3-nで表されるクロロシラン系
界面活性剤が好ましい。但し、式中のＹはクロロシリル
基、ビニル基、アセチレン基またはシアノ基、ジメチル
シリル基のいずれかの置換基、Ｒは炭素数１以上のメチ
レン基、含ビニル基の炭素数１以上のメチレン基、含ア
セチレン基の炭素数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いずれか、Ｘは水素原子、低級
アルキル基または低級アルコキシ基、ｍは０または１、
ｎは１〜３の整数、ｐは０または整数である。さらに具
体的には例えば下記（化１）の（１）〜（１２）などの
化合物が挙げられる。

【００１９】

【化１】

【００２０】また、上記中のＲ基がビニル基またはアセ
チレン基を含有すると、触媒、光または、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、クロロシリル基を分子両末端に含有するシラン系
界面活性剤を用いると、化学吸着単分子膜形成後、水と
反応させクロロシリル基をシラノール基に変えることに
より化学吸着単分子膜の表面が親水性となるため特に好
ましい。また、一端にビニル基、アセチレン基またはシ
アノ基のいずれかの置換基を含有するシラン系界面活性
剤を用いると、化学吸着単分子膜形成後、反応性ガス
中、例えば、酸素あるいは窒素雰囲気中でプラズマ処理
したり、反応ガス中でエネルギービーム、例えば、電子
線、Ｘ線、γ線、紫外線等の放射線の照射により末端を
水酸基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、及びア
ルデヒド基から選ばれる少なくとも一つの基に変えるこ
とにより化学吸着単分子膜の表面が親水性となる。ま
た、一端にジメチルシリル基を含有するシラン系界面活
性剤を用いると、化学吸着膜形成後、化学試薬で処理す
ることにより、末端を水酸基に変えることにより化学吸
着単分子膜の表面が親水性となる。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
クロロ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
反応のクロロ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
有機溶媒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、ジシクロヘキリル、四塩化炭素、ク
ロロホルムなどが単独または、複数重合して用いられ
る。クロロ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、メチルアルコールやエチルアル
コールなども適用できる。

【００２１】化学吸着膜を形成する下部電極の表面につ
いて説明する。下部電極の表面には、水酸基（−Ｏ
Ｈ）、アミノ基（−ＮＨ₂）、イミノ基（＞ＮＨ）、カ
ルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（−ＣＨ
Ｏ）などの基に含まれる活性水素を存在させる。そして
この活性水素と前記界面活性剤の例えばクロロシリル基
との間で脱塩化水素などの縮合反応を起こさせ、界面活
性分子を下部電極の表面に共有結合によって固定する。
より具体的には、本発明のコンデンサの絶縁膜に用いる
化学吸着膜は、下部電極２の表面にクロロシリル結合を
含む物質を接触させ、その後未反応のクロロシリル結合
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シロキサン系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
着させ化学吸着単分子膜を形成する、あるいはこの化学
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
吸着単分子累積膜を形成することにより、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。このクロロシリル結合を有する材
料としては、例えば、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＨＣｌ₃、Ｓｉ
Ｈ₂Ｃｌ₂、Ｃｌ（ＳｉＣｌ₂Ｏ）_nＳｉＣｌ₃、Ｈ_k
（Ｒ₁）_3-kＳｉ（Ｒ₂）_nＳｉＣｌ_m（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、ｍは１〜３の整数、ｋは１〜１
０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、クロロシリル結合
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
を均一に親水性にする効果が大きく好ましい。

【００２２】次に上部電極４を形成する方法について述
べる。一般に、硝酸銀の水溶液にアンモニアを加え、い
ったん生ずる酸化銀の沈澱が溶解し、アンモニア錯イオ
ンとなるまで加えた硝酸銀アンモニア溶液を清浄なガラ
ス容器に入れ、還元液を混ぜると、銀が黒灰色の沈澱と
して析出するか、容器壁や硝酸銀アンモニア溶液中に保
持されている固体表面に銀鏡となって析出する。この反
応は銀鏡反応といわれ、次の反応式（化２）で表わされ
る。

【００２３】

【化２】

【００２４】このような銀鏡反応を用いると、次のよう
に絶縁層の表面に銀層を析出することができる。即ち、
前記硝酸銀アンモニア溶液とロッシエル塩、ぶどう糖、
ホルマリン等の水溶液等の還元液とを各々ノズルに入
れ、予め表面に絶縁層３を形成した基板に向かってスプ
レーする。スプレーされた各溶液はスプレー流によって
基板上で混合され直ちに、絶縁層３表面に銀鏡粒が均一
に析出する。この基板を水洗し、残留不純物イオンを除
去すれば、純粋な銀のみが、絶縁層上に析出する。な
お、本発明においてはスプレーによらず、塗布、浸漬に
よっても上部電極４を形成することができる。これは例
えば、硝酸銀アンモニア溶液を基板に塗布し、その後、
還元液を基板に塗布あるいはスプレーする、あるいは硝
酸銀アンモニア溶液中に基板を浸漬し、還元液を加える
ことにより可能である。

【００２５】ところで、銀鏡反応において硝酸銀アンモ
ニア溶液および還元液は水溶液を用いることが好まし
い。従って、表面が親水性であり、撥水性基を含有する
化学吸着膜において、銀鏡反応に用いる硝酸銀アンモニ
ア溶液および還元液は化学吸着膜内およびピンホール内
へ浸入できず、銀鏡反応は親水性である化学吸着膜の表
面でのみ行われ、銀層からなる上部電極と下部電極とが
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、化学吸着膜から成る絶縁層上部の電位は、その絶縁
層上部に形成された銀電極により規定されるため、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
製造できる。

【００２６】なお、本発明の一実施例において、銀鏡反
応によって析出させる銀層の厚さは５０〜１０００ｎｍ
の範囲であることが好ましい。

【００２７】次に具体的実施例を用いて本発明を説明す
る。（実施例１）図１は本発明のコンデンサの製造工程の第
１の実施例を示す工程断面図である。基板１として、１
μｍ厚さのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィ
ルムを用いた。基板１上に真空蒸着法等により厚さ１０
０ｎｍのＡｌ薄膜を形成して下部電極２を形成した。こ
の様にして作成した基板１及び下部電極２を大気中に取
り出して、下部電極２の表面を酸化して薄い自然酸化膜
を形成した。その後、基板１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２の表面に水酸基
３を形成し、以下の化学吸着処理を行った（図１
（ａ））。分子両末端にクロロシラン基を複数個含有
し、フッ化炭素鎖を含む物質としてＣｌ₃Ｓｉ（Ｃ
Ｈ₂）₂（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を化学吸
着剤に用い、非水系の溶媒である８０容量％シクロヘキ
サン、１２容量％四塩化炭素、８容量％クロロホルムの
混合溶剤に１容量％の濃度で溶かした溶液を調製し、基
板１を２時間程度浸漬した。下部電極２の表面には前記
の処理により、水酸基３が多数形成されるので、フッ化
炭素鎖を含むクロロシラン系界面吸着剤のクロロシリル
（−ＳｉＣｌ）基と、水酸基とが脱塩酸反応し下部電極
２の表面前面に亘り下記（化３）に示す結合が形成され
た。

【００２８】

【化３】

【００２９】そこで、さらに、有機溶剤でよく洗浄し下
部電極２表面に残留した余分の界面吸着剤を除去し、水
洗すると下記（化４）で表される表面が親水性のシロキ
サン系単分子膜５が下部電極２の表面と化学結合（共有
結合）した状態で約１５オングストロームの膜厚で１層
形成できた（図１（ｂ））。

【００３０】

【化４】

【００３１】つぎに、５重量％硝酸銀水溶液に、約２重
量％のアンモニア水を酸化銀の沈澱が溶解し、アンモニ
ア錯イオンとなるまで加え調製した硝酸銀アンモニア溶
液と、１０重量％フルクトース水溶液とを各々別個のノ
ズルから、シロキサン系単分子膜５を形成した基板にス
プレーした。シロキサン系単分子膜５の表面に銀微粒が
均一に析出した。この基板を水洗し、残留不純物イオン
を除去すると、実質的に純粋な銀層からなる上部電極４
がシロキサン系単分子膜５上に形成できた（図１
（ｃ））。この銀層からなる上部電極４の厚さは約１０
０ｎｍであった。この様に銀電極を形成した場合には、
絶縁層上に直接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／ｍｍ²以下の値を得た。また、絶縁耐圧は、Ａ
ｕ上部電極を真空蒸着法により形成したコンデンサより
２Ｖ程高く、約７Ｖであった。これは、銀鏡反応に用い
た硝酸銀アンモニア溶液および還元液が水溶液であるた
め、フッ化炭素鎖からなるシロキサン系単分子膜５の膜
内およびピンホール１０には浸入し難く、親水性基の存
在するシロキサン系単分子膜５の表面でのみ銀鏡反応が
行われ、ピンホール１０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。

【００３２】（実施例２）図２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
１及び下部電極２、そして表面が親水性のシロキサン系
単分子膜５は前記実施例１と同様である（図２
（ａ））。

【００３３】シロキサン系単分子膜５が形成されている
基板１を充分に乾燥させた後、前記実施例１と同様にＣ
ｌ₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₂（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣ
ｌ₃を化学吸着剤に用いて、化学吸着工程から水洗工程
までをもう一度繰り返し、２分子累積膜６を作成した
（図２（ｂ））。この２分子累積膜６上に実施例１と同
様の処理を行い、銀鏡反応による銀層からなる上部電極
４が形成した（図２（ｃ））。作成したコンデンサの特
性は実施例１のものと同様に漏れ電流の少ない、絶縁耐
圧に優れたものが得られた。

【００３４】なお、以下、同様に化学吸着工程から水洗
工程を必要とする累層分繰り返すと、表面が親水性の密
着強度の高い化学吸着累積膜が得られる。なお、上記実
施例１〜２では、Ｃｌ₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₂（ＣＦ₂）₆
（ＣＨ₂）₂−ＳｉＣｌ₃を用いたが、下記（化５）の
（１）〜（５）等も使用できる。

【００３５】

【化５】

【００３６】（実施例３）図３は本発明のコンデンサの
製造工程の第３の実施例を示す工程断面図である。基板
１及び下部電極２、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（図３（ａ））。充分に乾燥させ
た後、以下の化学吸着処理を行った。

【００３７】一端にクロロシリル基を複数個含み他の一
端にビニル基を含有し、フッ化炭素鎖を含む物質として
ＣＨ₂＝ＣＨ−（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を
化学吸着剤に用い、非水系の溶媒である８０容量％シク
ロヘキサン、１２容量％四塩化炭素、８容量％クロロホ
ルムの混合溶剤に２容量％の濃度で溶かした溶液を調製
し、基板１を２時間程度浸漬した。下部電極２の表面に
は前記の処理により、水酸基３が多数形成されるので、
フッ化炭素鎖を含むクロロシラン系界面吸着剤のクロロ
シリル（−ＳｉＣｌ）基と、水酸基とが脱塩酸反応し下
部電極２の表面前面に亘り下記（化６）に示す単分子膜
１７が形成された（図３（ｂ））。

【００３８】

【化６】

【００３９】そこで、さらに、有機溶剤でよく洗浄し下
部電極２表面に残留した余分の界面吸着剤を除去し、窒
素ガス雰囲気中で５Ｍｒａｄ程度照射すると、下記（化
７）で表される、表面が親水性のシロキサン系単分子膜
１５が下部電極２の表面と化学結合（共有結合）した状
態で形成できた（図３（ｃ））。

【００４０】

【化７】

【００４１】このシロキサン系単分子膜１５上に実施例
１と同様の処理を行い、銀鏡反応による銀層からなる上
部電極４が形成した（図３（ｄ））。作成したコンデン
サの特性は実施例１のものと同様に漏れ電流の少ない、
絶縁耐圧に優れたものが得られた。

【００４２】（実施例４）図４は本発明のコンデンサの
製造工程の第４の実施例を示す工程断面図である。基板
１及び下部電極２、そして表面が親水性のシロキサン系
単分子膜１５は前記実施例３と同様である（図４
（ａ））。

【００４３】前記実施例３と同様にＣＨ₂＝ＣＨ−（Ｃ
Ｆ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を化学吸着剤に用い
て、化学吸着工程からエネルギービーム照射工程までを
もう一度繰り返すと２分子累積膜１６が作成できた（図
４（ｂ））。

【００４４】この２分子累積膜１６上に実施例１と同様
の処理を行い、銀鏡反応による銀層からなる上部電極４
を形成した（図４（ｃ））。作成したコンデンサの特性
は実施例１のものと同様に漏れ電流の少ない、絶縁耐圧
に優れたものが得られた。

【００４５】なお、以下、同様に化学吸着工程からエネ
ルギービーム照射工程を必要とする累層分繰り返すと、
表面がイミノ基を有する親水性の、密着強度の高い化学
吸着累積膜が得られる。

【００４６】なお、上記実施例３、４では、窒素ガスを
用いたが、窒素ガスの代わりに酸素または水蒸気の活性
ガス雰囲気で、また電子線の代わりにＸ線、γ線または
イオン線の放射線を照射することでも同様の効果が得ら
れる。また、放射線照射の代わりに、活性ガス雰囲気中
でプラズマ処理を行っても、同様の効果が得られる。

【００４７】なお、上記実施例３、４では、ＣＨ₂＝Ｃ
Ｈ−（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を用いたが、
下記（化８）の（１）〜（３）等も使用できる。

【００４８】

【化８】

【００４９】（実施例５）図５は本発明のコンデンサの
製造工程の第５の実施例を示す工程断面図である。基板
１及び下部電極２、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（図５（ａ））。充分に乾燥させ
た後、以下の化学吸着処理を行った。

【００５０】一端にクロロシリル基を複数個含み他の一
端にジメチルシリル基を含有し、フッ化炭素鎖を含む物
質としてＨＳｉ（ＣＨ₃）₂−（ＣＨ₂）₂−（Ｃ
Ｆ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を化学吸着剤に用い、
非水系の溶媒である８０容量％シクロヘキサン、１２容
量％四塩化炭素、８容量％クロロホルムの混合溶剤に２
容量％の濃度で溶かした溶液を調製し、基板１を２時間
程度浸漬した。下部電極２の表面には前記の処理によ
り、水酸基３が多数形成されるので、フッ化炭素鎖を含
むクロロシラン系界面吸着剤のクロロシリル（−ＳｉＣ
ｌ）基と、水酸基とが脱塩酸反応し下部電極２の表面前
面に亘り下記（化９）に示す単分子膜２７が形成された
（図５（ｂ））。

【００５１】

【化９】

【００５２】そこで、さらに有機溶剤でよく洗浄し下部
電極２表面に残留した余分の界面吸着剤を除去し、ＫＦ
およびＫＨＣＯ₃、ＭｅＯＨ、ＴＨＦを含むＨ₂Ｏ₂溶
液で10時間程度処理すると、下記（化１０）で表され
る、表面が親水性のシロキサン系単分子膜２５が下部電
極２の表面と化学結合（共有結合）した状態で形成でき
た（図５（ｃ））。

【００５３】

【化１０】

【００５４】このシロキサン系単分子膜２５上に実施例
１と同様の処理を行い、銀鏡反応による銀層からなる上
部電極４が形成した。作成したコンデンサの特性は実施
例１のものと同様に漏れ電流の少ない、絶縁耐圧に優れ
たものが得られた。

【００５５】（実施例６）図６は本発明のコンデンサの
製造工程の第６の実施例を示す工程断面図である。基板
１及び下部電極２、そして表面が親水性のシロキサン系
単分子膜２５は前記実施例５と同様である（図６
（ａ））。前記実施例５と同様にＨＳｉ（ＣＨ₃）₂−
（ＣＨ₂）₂−（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を
化学吸着剤に用いて、化学吸着工程からＨ₂Ｏ₂処理工
程までをもう一度繰り返して２分子累積膜２６を作成し
た（図６（ｂ））。この２分子累積膜２６上に実施例１
と同様の処理を行い、銀鏡反応による銀層からなる上部
電極４が形成した（図６（ｃ））。作成したコンデンサ
の特性は実施例１のものと同様に漏れ電流の少ない、絶
縁耐圧に優れたものが得られた。

【００５６】なお、以下、同様に化学吸着工程からＨ₂
Ｏ₂処理工程を必要とする累層分繰り返すと、表面が親
水性の密着強度の高い化学吸着累積膜が得られる。（実施例７）図７は本発明のコンデンサの製造工程の第
７の実施例を示す工程断面図である。基板１及び下部電
極２、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（図７（ａ））。充分に乾燥させた後、以下の
化学吸着処理を行った。トリクロロシリル基を含む物質
としてＳｉＣｌ₄を非水溶媒系のクロロホルムに１容量
％溶解した溶液に基板１を１時間程度浸漬すると、下部
電極２の表面に形成された水酸基３とトリクロロシリル
を含む物質とが脱塩酸反応しクロロシリル単分子膜３８
が形成された（図７（ｂ））。このようにトリクロロシ
リル基を含む物質としてＳｉＣｌ₄を用いれば、下部電
極２の表面に少量の水酸基３しか存在しなくとも、下部
電極２の表面で脱塩酸反応が起こり（化１１）に示す結
合が形成される。

【００５７】

【化１１】

【００５８】そこで、さらに有機溶剤でよく洗浄し下部
電極２表面に残留した未反応ののＳｉＣｌ₄除去し、水
洗すると、下記（化１２）で表されるシロキサン単分子
膜３９が形成された（図７（ｃ））。

【００５９】

【化１２】

【００６０】なお、このときできたシロキサン単分子膜
３９は、表面に−ＳｉＯＨ結合を数多く持つ。当初の水
酸基の約３倍程度の数が生成される。次に、実施例１で
述べた溶液に、下部電極２の表面にシロキサン単分子膜
３８の形成された基板１を２時間程度浸漬する。以下、
実施例１と同様の処理を行うと、下記（化１３）で表さ
れる、表面が親水性のフッ化炭素を含むシロキサン系単
分子膜５が、下層のシロキサン単分子膜３９と化学結合
した状態で形成され（図７（ｄ））、絶縁層が下部電極
２の表面に亘り約２０オングストロームの膜厚で形成さ
れたコンデンサが作成できた。このコンデンサの特性は
実施例１のものと同様に漏れ電流の少ない、絶縁耐圧に
優れたものが得られた。

【００６１】

【化１３】

【００６２】なお、上記実施例では、含フッ化炭素クロ
ロシラン系界面活性剤としてＣｌ₃Ｓｉ（ＣＨ₂）
₂（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃を用いたが、上
記以外に例えば下記（化１４）の（１）〜（１８）など
に示されるトリクロロシラン系界面活性剤が使用でき
る。

【００６３】

【化１４】

【００６４】なお、実施例２〜８では、下部電極に直
接、化学吸着単分子膜または、化学吸着単分子累積膜を
形成した場合を示したが、上記実施例９同様に、シロキ
サン単分子膜１層形成した後、実施例２〜８の化学吸着
単分子膜または、化学吸着単分子累積膜を形成できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、コ
ンデンサは下部電極の表面と直接またはシロキサン系単
分子膜を介して間接的にシロキサン結合により固定され
ており、かつ撥水性基を分子内に含み表面が親水性であ
るシロキサン系化学吸着単分子膜またはシロキサン系化
学吸着単分子累積膜からなる絶縁層と、前記絶縁層上に
銀鏡反応により析出した銀層からなる上部電極が形成さ
れていることにより、分子オーダーのピンホールが実質
的に解消でき、高容量かつ小型のコンデンサを実現でき
る。

【００６６】次に本発明のコンデンサの製造方法によれ
ば、下部電極と化学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なコンデン
サを製造できる。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。さらに、表面が親水
性で分子内に撥水性基を含むシロキサン系化学吸着膜の
表面にのみ上部電極として銀層を形成する工程を有する
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、化学吸着膜の上記特性を活かしたコン
デンサを容易に歩留まりよく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサの第１の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図２】本発明のコンデンサの第２の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図３】本発明のコンデンサの第３の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図４】本発明のコンデンサの第４の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図５】本発明のコンデンサの第５の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図６】本発明のコンデンサの第６の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【図７】本発明のコンデンサの第７の実施例に於ける製
造方法を説明するために用いた工程概念図である。

【符号の説明】

１基板２下部電極３水酸基４上部電極５、１５、２５シロキサン系単分子膜６、１６、２６２分子累積膜１０ピンホール１７、２７単分子膜３８クロロシリル単分子膜３９シロキサン単分子膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川一文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部電極の表面と直接またはシロキサン
系単分子膜を介して間接的にシロキサン結合により固定
されており、かつ撥水性基を分子内に含み表面に親水性
基を含むシロキサン系化学吸着単分子膜またはシロキサ
ン系化学吸着単分子累積膜からなる絶縁層と、前記絶縁
層上に銀鏡反応により析出した銀層からなる上部電極が
形成されているコンデンサ。
【請求項２】下部電極の表面と直接またはシロキサン
系単分子膜を介して間接的にシロキサン結合により固定
されており、かつ撥水性基を分子内に含み表面が親水性
であるシロキサン系化学吸着単分子膜またはシロキサン
系化学吸着単分子累積膜からなる絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層上に銀鏡反応により析出した銀層からな
る上部電極を形成する工程とを有することを特徴とする
コンデンサの製造方法。
【請求項３】分子内の撥水性基が、含フッ素炭化水素
基である請求項１に記載のコンデンサまたは請求項２に
記載のコンデンサの製造方法。
【請求項４】分子表面の親水性基が、水酸基、アミノ
基、イミノ基、カルボキシル基、及びアルデヒド基から
選ばれる少なくとも一つの基である請求項１に記載のコ
ンデンサまたは請求項２に記載のコンデンサの製造方
法。
【請求項５】銀鏡反応が硝酸銀アンモニア溶液が還元
液により還元され銀を析出する反応であり、かつ前記硝
酸銀アンモニア溶液および還元液は水溶液である請求項
１に記載のコンデンサ。