JPH08130212A - 電子デバイス - Google Patents

電子デバイス

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JPH08130212A
JPH08130212A JP22879295A JP22879295A JPH08130212A JP H08130212 A JPH08130212 A JP H08130212A JP 22879295 A JP22879295 A JP 22879295A JP 22879295 A JP22879295 A JP 22879295A JP H08130212 A JPH08130212 A JP H08130212A
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JP
Japan
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thin film
film
insulating thin
substrate
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JP22879295A
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Shin Nishimura
西村　　伸
Toshiro Saito
俊郎 斎藤
Akio Takahashi
昭雄 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高い耐電圧を示す有機絶縁薄膜を用い、電子デ
バイスの性能向上を図る。 【構成】電子素子を含む部材及びその表面に形成された
有機絶縁薄膜よりなる電子デバイスにおいて、その絶縁
薄膜が部材の表面に対し実質的に垂直に主鎖が配列した
構造を持つ含フッ素ポリマーよりなり、かつ１×１０8
Ｖ／ｍ 以上の絶縁強度を持つ有機絶縁薄膜を用いたこ
とを特徴とする電子デバイス。含フッ素ポリマーはポリ
（ヘキサフルオロ−１，３−ブタジェン）が特に好まし
く、真空蒸着法，スピンコート法またはキャスト法等に
より製膜される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種の電子デバイスに用
いられる有機絶縁膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子デバイス等の絶縁膜として、
ポリイミドフィルム等のポリマーフィルム，蒸着膜等が
用いられている。ポリマーの蒸着膜形成の例として、ポ
リプロピレンをアルカリハライド基板上に蒸着した例が
報告されている。（J. Polym.Sci.，Polym. Phys. e
d.，１６,１７９（１９７８)）また、含フッ素ポリマー
を用いた例としては、フッ化ビニリデン−トリフルオロ
エチレン共重合体の真空蒸着，(Rep. Prog. Polym. Phy
s. Jpn.，３１,１８３(１９８８)）ポリフッ化ビニリデ
ンの真空蒸着（高分子学会予稿集，４３，１４９４(１
９９４)）が報告されている。一般的に、ポリマーの耐
電圧は吸湿特性，耐熱性，凝集構造，結晶性，力学的強
度により支配される。各種の汎用ポリマーについて、そ
の絶縁強度が報告されている。例えばポリテトラフルオ
ロエチレンは１.９〜２.０×１０7Ｖ／ｍ、ポリプロピ
レンは２.６×１０7Ｖ／ｍ、ポリスチレンは２.４×１
０7Ｖ／ｍ、エポキシ樹脂は１.９〜２.０×１０7Ｖ／
ｍ、ポリエチレンは１.８×１０7Ｖ／ｍ、等の値が報告
されている（金丸 競 著「高分子電気物性」共立出
版,東京，１９８１）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらポリマー
の薄膜を絶縁層として用いる場合、薄膜の耐電圧として
は前述の耐電圧が上限となるため、１０7Ｖ／ｍ 程度の
耐電圧となる。従って、必要な耐電圧を得るためには、
厚さを必要な電圧に耐えうる調節しなければならず、高
電圧の印加されるデバイスでは厚くする必要があり、例
えば１００Ｖの耐電圧を得るためには約１０μｍ程度の
厚さが必要となる。しかしながらこのような厚さの有機
膜を形成するのは蒸着，キャスト，スピンコート等の方
法を用いた場合困難であり、膜厚が大きいことから着色
も大きく、太陽電池，ディスプレイなどの光の透過性が
重要となる部分での使用は困難である。また、半導体素
子，モジュール基板等においても絶縁層が薄膜化するこ
とにより集積密度，配線密度の向上が期待される。本発
明の目的は膜厚が薄くとも高い耐電圧を有する有機絶縁
膜を用い、各種電子デバイスの性能向上を図ることにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、以
下の通りである。
【０００５】上記目的を達成するため、本発明の電子デ
バイスに用いられる絶縁薄膜は、電子素子を含む部材の
表面に対し実質的に垂直主鎖が配列した構造を持つ含フ
ッ素ポリマーよりなり、かつ１×１０8Ｖ／ｍ 以上の絶
縁強度を持つものであり、また結晶性の構造を持つもの
である。
【０００６】含フッ素ポリマーは下記一般式（１）(式
中Ｒ1＝Ｒ2＝ＣＦ3，ｘ＝ｙ＝０またはＲ1＝Ｒ2＝Ｆ，
ｘ＝２，ｙ＝０またはＲ1＝Ｈ，Ｒ2＝Ｆ，ｘ＝ｙ＝１を
表す）で示される。
【０００７】
【化３】
【０００８】また、上記目的は上記高耐電圧有機絶縁薄
膜を絶縁膜として用いた電子デバイスにより達成され
る。
【０００９】導体基板上に均一な有機絶縁薄膜を形成す
る方法としてはドライプロセスとして真空蒸着法，プラ
ズマ重合法等が用いられる。また、ウェットプロセスと
して溶液を用いたスピンコート法，キャスト法等が用い
られる。形成した薄膜の均一性，膜中の分子の配列の規
則性が優れていることからドライプロセスとしては真空
蒸着法，ウェットプロセスとしてスピンコート法が特に
好ましい。
【００１０】使用するポリマーとしては、ポリテトラフ
ルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリトリフル
オロエチレン，ポリ(ヘキサフルオロ−１，３−ブタジ
ェン)、ポリ（ヘキサフルオロ−２−ブチン），ポリ
（１，１，２−トリフルオロブタジェン），ポリ（２，
３，４，５，６−ペンタフルオロスチレン）等の含フッ
素ポリマーのほか、テトラフルオロエチレン−フッ化ビ
ニリデン共重合体，テトラフルオロエチレン共重合体，
フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体，ヘ
キサフルオロ−１，３−ブタジェン−ヘキサフルオロ−
２−ブチン共重合体，１，１，２−トリフルオロブタジ
ェン−ヘキサフルオロ−１，３−ブタジェン共重合体等
の含フッ素フルオロカーボン系ポリマーのほか、その他
コモノマーとしてエチレン，スチレン，メチルメタクリ
レート等フッ素を含まないモノマーを用いた共重合体が
用いられる。含フッ素ポリイミド系，含フッ素ポリアミ
ド系，含フッ素ポリスルホン系，含フッ素ポリエーテル
系などが用いられる。特に、凝集構造の規則性，密度の
高さ、および吸湿特性，耐熱性，結晶性，力学的強度に
優れている点から含フッ素ポリマーが好ましい。また、
真空蒸着および溶液調整の簡便性の観点からポリ（ヘキ
サフルオロ−１，３−ブタジェン）が特に好ましい。
【００１１】
【作用】本発明で示したポリマー薄膜は、各種電子デバ
イス、特に太陽電池，ディスプレイ，ＥＬ素子など絶縁
膜の透明性が要求される分野で、本発明の薄膜の耐電圧
が高いことにより絶縁膜の厚さが従来より約１／１０に
薄くすることが出来るため、従来の耐電圧の絶縁膜を用
いた場合に比べ透明性が優れている。また、半導体素
子，モジュール基板等においても絶縁層が薄膜化するこ
とにより従来の絶縁膜を用いた場合に比べ集積密度，配
線密度の向上が期待される。ポリマーの耐電圧は吸湿特
性，耐熱性，凝集構造，結晶性，力学的強度により支配
され、本発明の有機絶縁薄膜はシリコンウエハー，ＫＢ
ｒ単結晶上に作製した薄膜の透過スペクトルとアルミ蒸
着ガラス基板，シリコンウエハー上に作製した薄膜の高
感度反射スペクトルを比較し、両者が相補的なスペクト
ルを示したことから薄膜作製時に用いた基板に対し蒸着
原料として用いたポリマーの主鎖が実質的に垂直に配列
した秩序構造となっている。このため、薄膜は凝集密度
が高く、力学的にも強い凝集構造となっており、高い耐
電圧を示す。また、含フッ素ポリマーとしを用いること
により絶縁破壊の原因となる吸湿が抑えられ、かつ高い
耐熱性を有していることから高い耐電圧を示す。含フッ
素ポリマーとして特にヘキサフルオロ−１，３−ブタジ
ェン、あるいはヘキサフルオロ−２−ブチンの重合体、
それらの共重合体を用いた場合、上記の含フッ素ポリマ
ーとしての特徴のほか、真空蒸着，キャストあるいはス
ピンコートにより結晶性が高く、ポリマーの主鎖が実質
的に垂直に配列した秩序構造となり特に優れた耐電圧を
示す。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００１３】（実施例１）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン）を用いて真空蒸着法に
より薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオロ−
１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジェンに対し２％のセシウムtert−ブトキシドを開始剤
として配合し、溶媒トルエンを用いて６０℃で３時間重
合し、メタノール中に再沈して精製したものを用いた。
蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装置を用いた。
図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中は（５）より
拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２×１０-5Torr
であった。ポリマーを錠剤成型器により常温で加圧成型
したペレット（３）を用い、タングステンバスケット
（４）中にセットした。基板（２）はシリコン板，アル
ミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス板を用い、
試料（３）の約１０cm上方に設置した。
【００１４】耐電圧測定用試料にはポリマーの蒸着膜の
上に更に電極としてアルミニウムを蒸着した。膜厚は触
針式膜厚計により測定した結果、０.５μｍ であった。
作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより調べた。スペ
クトルを図２に示す。アルミニウム蒸着基板上の蒸着膜
の高感度反射スペクトル（１２）およびシリコン板上の
蒸着膜の透過スペクトル（１３）を原料ポリマーのＫＢ
ｒディスク法のスペクトル（１１）と比較した。
【００１５】蒸着膜の高感度反射スペクトル(１２)で基
板に垂直な振動モードの吸収(１４)が、シリコン板上の
蒸着膜の透過スペクトル（１３）で基板に平行な振動モ
ードの吸収（１５）が観測されたことから基板上でポリ
マーの分子鎖が垂直に配向した結晶性の高い構造となっ
ていることを確認した。同じ試料について、上面にアル
ミニウム電極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電
圧を印加し絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、１
２５Ｖで絶縁破壊が起こった。この結果、絶縁強度は
２.５×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００１６】（実施例２）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン）を用いて真空蒸着法に
より薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオロ−
１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジェンに対し２％のフッ化セシウムを開始剤として配合
し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃で１６８時間重合し、メ
タノール中に再沈して精製したものを用いた。
【００１７】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。基板は
シリコン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＫＢｒ単結
晶，ＩＴＯ膜付きガラス板を用いた。耐電圧測定用試料
にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極としてアルミニウ
ムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測定した結
果、０.６μｍ であった。
【００１８】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルとも主鎖に平行な方向の振動が観測され、シリ
コン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペク
トルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測されたこ
とから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖が
垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを確
認した。
【００１９】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
３.０×１０8Ｖ／ｍ であった。結果はまとめて表１に
示す。
【００２０】（実施例３）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン）を用いて真空蒸着法に
より薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオロ−
１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジェンに対し２％のフッ化セシウムを開始剤として配合
し、溶媒トルエンを用いて６０℃で１６８時間重合し、
メタノール中に再沈して精製したものを用いた。
【００２１】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.８μｍ であった。
【００２２】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルはとも主鎖に平行な方向の振動が観測され、シ
リコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペ
クトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測された
ことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖
が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを
確認した。
【００２３】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
２.８×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００２４】（実施例４）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−２−ブチン）を用いて真空蒸着法により薄膜
を形成した。使用したポリ(ヘキサフルオロ−２−ブチ
ン)はヘキサフルオロ−２−ブチンに対し２％のフッ化
セシウムを開始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６
０℃で１６８時間重合し、メタノール中に再沈して精製
したものを用いた。
【００２５】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.４μｍ であった。
【００２６】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルとも主鎖に平行な方向の振動が観測され、シリ
コン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペク
トルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測されたこ
とから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖が
垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを確
認した。
【００２７】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
３.０×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００２８】（実施例５）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン−ｃｏ−ヘキサフルオロ
−２−ブチン）を用いて真空蒸着法により薄膜を形成し
た。使用したポリ（ヘキサフルオロ−１，３−ブタジェ
ン−ｃｏ−ヘキサフルオロ−２−ブチン）はヘキサフル
オロ−１，３−ブタジェンとヘキサフルオロ−２−ブチ
ン混合モノマーに対し２％のセシウムtert−ブトキシド
を開始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃で３
時間重合し、メタノール中に再沈して精製したものを用
いた。
【００２９】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.６μｍ であった。
【００３０】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルはとも主鎖に平行な方向の振動が観測され、シ
リコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペ
クトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測された
ことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖
が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを
確認した。
【００３１】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
３.０×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００３２】（実施例６）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン）を用いてスピンコート
法により薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオ
ロ−１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３−
ブタジェンに対し２％のセシウムtert−ブトキシドを開
始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃で３時間
重合し、メタノール中に再沈して精製したものを用い
た。ポリマーをヘキサフルオロベンゼン中に溶解し、溶
液を用いてスピンコートにより、基板上に製膜した。基
板はシリコン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＫＢｒ単
結晶，ＩＴＯ膜付きガラス板を用いた。膜厚は触針式膜
厚計により測定した結果、０.８μｍ であった。
【００３３】作製した薄膜の構造をＦＴ−ＩＲにより調
べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着
膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫＢ
ｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒディ
スク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸着
基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板基
板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク法
によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１と
同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過法
で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板お
よびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射スペ
クトルはともに主鎖に平行な方向の振動が観測され、シ
リコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペ
クトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測された
ことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖
が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを
確認した。
【００３４】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
２.８×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００３５】（実施例７）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン）を用いてキャスト法に
より薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオロ−
１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジェンに対し２％のセシウムtert−ブトキシドを開始剤
として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃で３時間重合
し、メタノール中に再沈して精製したものを用いた。ポ
リマーをヘキサフルオロベンゼン中に溶解し、溶液を基
板上に塗布，乾燥し製膜した。基板はシリコン板，アル
ミニウム蒸着ガラス板，ＫＢｒ単結晶，ＩＴＯ膜付きガ
ラス板を用いた。膜厚は触針式膜厚計により測定した結
果、０.８μｍ であった。
【００３６】作製した薄膜の構造をＦＴ−ＩＲにより調
べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着
膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫＢ
ｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒディ
スク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸着
基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板基
板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク法
によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１と
同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過法
で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板お
よびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射スペ
クトルはともに主鎖に平行な方向の振動が観測され、シ
リコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペ
クトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測された
ことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主鎖
が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていることを
確認した。
【００３７】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ，絶縁強度は
２.８×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００３８】（実施例８）ポリマーとしてポリ（ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジェン−ｃｏ−ヘキサフルオロ
−２ーブチン）を用いて真空蒸着法により薄膜を形成し
た。使用したポリ（ヘキサフルオロ−１，３−ブタジェ
ン−ｃｏ−ヘキサフルオロ−２ーブチン）はヘキサフル
オロ−１，３−ブタジェン及びヘキサフルオロ−２ーブ
チン１：１混合モノマーに対し２％のフッ化セシウムを
開始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃で１６
８時間重合し、メタノール中に再沈して精製したものを
用いた。
【００３９】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.６μｍ であった。
【００４０】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルはともに主鎖に平行な方向の振動が観測され、
シリコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過ス
ペクトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測され
たことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主
鎖が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていること
を確認した。
【００４１】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
２.５×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００４２】（実施例９）ポリマーとしてポリ（１，
１，２−トリフルオロ−１，３−ブタジェン）を用いて
真空蒸着法により薄膜を形成した。使用したポリ（１，
１，２−トリフルオロ−１，３−ブタジェン）は１，
１，２−トリフルオロ−１，３−ブタジェンに対し２％
の水を開始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃
で９６時間重合し、メタノール中に再沈して精製したも
のを用いた。
【００４３】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.８μｍ であった。
【００４４】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルはともに主鎖に平行な方向の振動が観測され、
シリコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過ス
ペクトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測され
たことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主
鎖が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていること
を確認した。同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
３.０×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００４５】（実施例１０）ポリマーとしてポリ（ヘキ
サフルオロ−１，３−ブタジェン−ｃｏ−１，１，２−
トリフルオロ−１，３−ブタジェン）を用いて真空蒸着
法により薄膜を形成した。使用したポリ（ヘキサフルオ
ロ−１，３−ブタジェン−ｃｏ−１，１，２−トリフル
オロ−１，３−ブタジェン）はヘキサフルオロ−１，３
−ブタジェン及び１，１，２−トリフルオロ−１，３−
ブタジェン１：１混合モノマーに対し２％のフッ化セシ
ウムを開始剤として配合し、溶媒ＴＨＦを用いて６０℃
で168時間重合し、メタノール中に再沈して精製したも
のを用いた。
【００４６】蒸着薄膜の作製は島津製作所製真空蒸着装
置を用いた。図１に模式図を示す。ベルジャー（１）中
は（５）より拡散ポンプを用いて排気した。真空度は２
×１０-5Torrであった。ポリマーを錠剤成型器により常
温で加圧成型したペレット（３）を用い、タングステン
バスケット（４）中にセットした。基板（２）はシリコ
ン板，アルミニウム蒸着ガラス板，ＩＴＯ膜付きガラス
板を用い、試料(３)の約１０cm上方に設置した。耐電圧
測定用試料にはポリマーの蒸着膜の上に更に電極として
アルミニウムを蒸着した。膜厚は触針式膜厚計により測
定した結果、０.６μｍ であった。
【００４７】作製した蒸着膜の構造をＦＴ−ＩＲにより
調べた。シリコン板およびアルミニウム蒸着基板上の蒸
着膜の高感度反射スペクトルおよびシリコン板およびＫ
Ｂｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過スペクトルをＫＢｒデ
ィスク法によるスペクトルと比較した。アルミニウム蒸
着基板上の蒸着膜の高感度反射スペクトル，シリコン板
基板上の蒸着膜の透過スペクトルおよびＫＢｒディスク
法によるスペクトルを測定し、解析した結果、実施例１
と同様高感度反射法で主鎖に平行な方向の振動が、透過
法で主鎖に垂直な方向の振動が観測された。シリコン板
およびアルミニウム蒸着基板上の蒸着膜の高感度反射ス
ペクトルはともに主鎖に平行な方向の振動が観測され、
シリコン板およびＫＢｒ単結晶基板上の蒸着膜の透過ス
ペクトルではともに主鎖に垂直な方向の振動が観測され
たことから基板の種類に関わらず基板上でポリマーの主
鎖が垂直に配向した結晶性の高い構造となっていること
を確認した。
【００４８】同じ試料について、上面にアルミニウム電
極を蒸着し絶縁強度を測定した。電極間に電圧を印加し
絶縁破壊が起こる電圧を測定したところ、絶縁強度は
２.５×１０8Ｖ／ｍであった。結果はまとめて表１に示
す。
【００４９】（比較例１）ポリマーとしてポリテトラフ
ルオロエチレン（ダイキン工業製，ルブロンＬ−５）を
用いて真空蒸着法により薄膜を形成した。実施例１と同
様に製膜し、分析，特性評価した。結果はまとめて表１
に示す。
【００５０】（比較例２）ポリマーとしてポリ（フッ化
ビニリデン）（総和科学製標準サンプル）を用いて真空
蒸着法により薄膜を形成した。実施例１と同様に製膜
し、分析，特性評価した。結果はまとめて表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】表１に示した通り、本発明に示した有機絶
縁薄膜は比較例に比べいずれも高度に配向した結晶性の
高い構造をとり、高い耐電圧を示した。これらの実施例
により特性の確認された絶縁膜を用いて各種のデバイス
を作製した。以下その実施例を示す。
【００５３】（実施例１１）絶縁膜として実施例１に示
したポリマーを用いて作製した有機薄膜を用いてディス
プレイを作製した。
【００５４】（実施例１２）絶縁膜として実施例１に示
したポリマーを用いて作製した有機薄膜を用いて太陽電
池を作製した。
【００５５】（実施例１３）絶縁膜として実施例１に示
したポリマーを用いて作製した有機薄膜を用いてＥＬ素
子を作製した。
【００５６】（実施例１４）実施例１に示したポリ（ヘ
キサフルオロ−１，３−ブタジェン）を用い、真空蒸着
法を用いて作製した有機薄膜をパッシベーション膜とし
て用いて半導体を封止しパッケージを作製した。図３に
模式図を示す。シリコンチップ２１上に形成されたアル
ミニウム配線２２上に絶縁層として実施例１と同様な方
法で真空蒸着により薄膜２３を形成した。全体をリード
フレーム２４上に設置し、金ワイヤ２５により接続し全
体を封止材料２６により封止した。
【００５７】（実施例１５）実施例１に示したポリ（ヘ
キサフルオロ−１，３−ブタジェン）を用い、真空蒸着
法を用いて作製した有機薄膜を用いてモジュール基板を
作製した。図４に模式図を示す。セラミック基板２８上
に銅配線を形成し、銅配線上に実施例１と同様な方法で
真空蒸着により薄膜３０を形成した。薄膜中にビアホー
ルを形成し、銅導体を形成した上、薄膜上にさらに銅配
線を形成し、以下逐次配線を形成した。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば従来の有機絶縁薄膜に比
べ優れた耐電圧性を示し、必要な電圧に耐えうる絶縁膜
を従来の約１／１０の膜厚で実現することができ、特に
透明性が必要とされるディスプレイ，太陽電池，ＥＬ素
子等のデバイスにおいて効率の向上が期待できる。ま
た、半導体素子，モジュール基板等においても絶縁層が
薄膜化することにより集積密度，配線密度の向上が期待
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空蒸着装置の模式図である。
【図２】本発明の有機絶縁薄膜で蒸着による薄膜および
原料ポリマー粉末それぞれのＦＴ−ＩＲスペクトルを示
す図である。
【図３】本発明の有機絶縁薄膜を備えた半導体パッケー
ジを示す図である。
【図４】本発明の有機絶縁薄膜を備えたモジュール基板
を示す図である。
【符号の説明】
１…ベルジャー、２…基板、３…ポリマー試料、４…タ
ングステンバスケット、５…ベースプレート、６…拡散
ポンプ、１１…原料ポリマー（粉末）のスペクトル、１
２…ポリマー蒸着膜の拡散反射スペクトル、１３…ポリ
マー蒸着膜の透過スペクトル、１４…基板に垂直な振動
モードの吸収、１５…基板に平行な振動モードの吸収、
２１…シリコンチップ、２２…アルミニウム配線、２３
…ポリマー絶縁膜、２４…リードフレーム、２５…金ワ
イヤ、２６…封止材、２８…セラミック基板、２９ａ，
２９ｂ…銅配線、３０…ポリマー絶縁膜。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子素子を含む部材及び該部材表面に形成
    された有機絶縁薄膜よりなる電子デバイスにおいて、該
    絶縁薄膜が部材の表面に対し実質的に垂直に主鎖が配列
    した構造である含フッ素ポリマーよりなり、かつ１×１
    ０8Ｖ／ｍ 以上の絶縁強度を持つ有機絶縁薄膜を用いた
    ことを特徴とする電子デバイス。
  2. 【請求項２】電子素子を含む部材及び該部材表面に形成
    された有機絶縁薄膜よりなる電子デバイスにおいて、該
    絶縁薄膜が結晶構造を持つ含フッ素ポリマーよりなり、
    かつ１×１０8Ｖ／ｍ 以上の絶縁強度を持つ有機絶縁薄
    膜を用いたことを特徴とする電子デバイス。
  3. 【請求項３】電子素子を含む部材及び該部材表面に形成
    された有機絶縁薄膜よりなる電子デバイスにおいて、該
    絶縁薄膜が下記一般式（１）(式中Ｒ1＝Ｒ2＝ＣＦ3，ｘ
    ＝ｙ＝０またはＲ1＝Ｒ2＝Ｆ，ｘ＝２，ｙ＝０またはＲ
    1＝Ｈ，Ｒ2＝Ｆ、ｘ＝ｙ＝１を表す）に示される含フッ
    素ポリマーよりなり、かつ１×１０8Ｖ／ｍ 以上の絶縁
    強度を持つ有機絶縁薄膜を用いたことを特徴とする電子
    デバイス。 【化１】
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに示した電子
    デバイスにおいて、前記絶縁薄膜をポリマーの真空蒸着
    により作製したことを特徴とする有機絶縁薄膜を用いる
    ことを特徴とする電子デバイス。
  5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれか１つに示した有機
    絶縁薄膜において、前記絶縁薄膜をポリマー溶液からの
    キャスト法により作製したことを特徴とする有機絶縁薄
    膜を用いることを特徴とする電子デバイス。
  6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれか１つに示した有機
    絶縁薄膜において、前記絶縁薄膜をポリマー分散液から
    のキャスト法により作製したことを特徴とする有機絶縁
    薄膜を用いることを特徴とする電子デバイス。
  7. 【請求項７】請求項１〜３のいずれか１つに示した有機
    絶縁薄膜において、前記絶縁薄膜をポリマー溶液からの
    スピンコート法により作製したことを特徴とする有機絶
    縁薄膜を用いることを特徴とする電子デバイス。
  8. 【請求項８】少なくとも一つのｐｎ- 接合が表面に露出
    している半導体素子及び該表面に形成された有機絶縁薄
    膜よりなる半導体デバイスにおいて、前記絶縁薄膜が少
    なくとも露出しているｐｎ- 接合部分を被覆し、かつ前
    記表面に対し実質的に垂直主鎖が配列した結晶性の構造
    である含フッ素ポリマーであることを特徴とする半導体
    デバイス。
  9. 【請求項９】請求項８に記載の半導体デバイスにおい
    て、前記絶縁薄膜をポリマー溶液からのキャスト法によ
    り作製したことを特徴とする半導体デバイス。
  10. 【請求項１０】請求項８に記載の半導体デバイスにおい
    て、前記絶縁薄膜が１×１０8Ｖ／ｍ以上の絶縁強度を
    持つことを特徴とする電子デバイス。
  11. 【請求項１１】請求項８に記載の半導体デバイスにおい
    て、前記絶縁薄膜が下記一般式（１）(式中Ｒ1＝Ｒ2＝
    ＣＦ3，ｘ＝ｙ＝０またはＲ1＝Ｒ2＝Ｆ，ｘ＝２，ｙ＝
    ０またはＲ1＝Ｈ，Ｒ2＝Ｆ，ｘ＝ｙ＝１を表す）に示さ
    れる含フッ素ポリマーよりることを特徴とする電子デバ
    イス。 【化２】
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000353814A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Fuji Electric Co Ltd 薄膜太陽電池の製造方法及び同薄膜の成膜状態監視装置
JP2005336478A (ja) * 2004-04-28 2005-12-08 Showa Denko Kk 硬化性組成物、その硬化物およびその成形体
JP2007318024A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Dainippon Printing Co Ltd 有機半導体素子、および、有機半導体素子の製造方法
JP2013505851A (ja) * 2009-08-10 2013-02-21 サン−ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション フルオロポリマー／微粒子充填保護シート

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