JPH05243076A - Capacitor - Google Patents
CapacitorInfo
- Publication number
- JPH05243076A JPH05243076A JP4044290A JP4429092A JPH05243076A JP H05243076 A JPH05243076 A JP H05243076A JP 4044290 A JP4044290 A JP 4044290A JP 4429092 A JP4429092 A JP 4429092A JP H05243076 A JPH05243076 A JP H05243076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- film
- capacitor
- lower electrode
- molecule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 下部電極の表面の絶縁層が撥水性基および珪
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た
ことにより、実質的にピンホールフリーの高容量コンデ
ンサを実現する。
【構成】 基板1の表面に下部電極2を備え、その表面
に絶縁層3を備え、その表面に上部電極4を備えたコン
デンサであって、絶縁層3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、この化学吸着膜は下部電
極2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3上に導電性分子からなる上部電
極4が形成されている。一例として上部電極4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34を用いる。
(57) [Abstract] [Purpose] The insulating layer on the surface of the lower electrode is composed of a chemical adsorption film containing a water-repellent group and silicon in the molecule, and is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode by a covalent bond. ,
Further, by providing the upper electrode made of conductive molecules on the insulating layer, a substantially pinhole-free high capacity capacitor is realized. A capacitor having a lower electrode 2 on the surface of a substrate 1, an insulating layer 3 on the surface, and an upper electrode 4 on the surface, wherein the insulating layer 3 contains a water-repellent group and silicon in the molecule. A chemical adsorption film containing the chemical adsorption film, which is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode 2 by a covalent bond, and the upper electrode 4 made of conductive molecules is formed on the insulating layer 3. .. As an example, a conductive molecule 34 including a cyclic carbon structure having a larger molecular size than a chemisorption single molecule is used for the upper electrode 4.
Description
【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 of 6-naphthalate), polyimide, polypropylene, or the like by vapor deposition or plating, and this is overlapped and wound, and heat fusion is performed to form a capacitor. Also,
The capacitor using a chemisorption monomolecular film containing a linear carbon chain in the insulating layer, which has been already proposed by the present inventors, has an insulating layer thickness of an atom defined by the length of the chemisorption monomolecule. It has a uniform thickness depending on the size, 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 micro capacitor can be realized (Japanese Patent Application No. 3-1443498).
【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. However, 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 because pinholes are generated, and the capacitance per unit electrode area has an upper limit (about 2.7 nF / cm 2 ). It was difficult to realize. Furthermore, in a capacitor using a chemisorption monomolecular film containing a linear carbon chain in the insulating layer, the insulating layer has a constant thickness of about the atomic size defined by the length of the chemisorption monomolecule, Although an extremely thin and uniform insulating layer can be realized, and the capacitance per unit electrode area increases in inverse proportion to the film thickness, a microminiature capacitor can be realized, but the chemisorption monomolecular film of the insulating layer sometimes has When a metal electrode is formed on the upper electrode by a method such as vacuum deposition, a short circuit may occur at the pinhole of the molecular order, resulting in a leak current density of a conventional PET film, etc. In some cases, there were problems such as a phenomenon in which the capacitor was higher than that of the capacitor using 2 to 3 orders of magnitude, and the withstand voltage dropped to about 1V.
【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。In view of the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a capacitor using a chemical adsorption film capable of substantially eliminating molecular-order pinholes.
【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、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
上に導電性分子からなる上部電極を具備したことを特徴
とする。To achieve the above object, a capacitor of the present invention comprises a lower electrode on the surface of a substrate, an insulating layer on the surface of the lower electrode, and an upper electrode on the surface of the insulating layer. Wherein the insulating layer comprises a chemical adsorption film containing a water-repellent group and silicon in the molecule, and the chemical adsorption film is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode by a covalent bond. Further, an upper electrode made of conductive molecules is provided 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 structure, the chemisorption film is preferably chemically bonded to the surface of the lower electrode through at least the siloxane-based monomolecular film.
【0007】また前記構成においては、撥水性基が含フ
ッ素炭化水素基であることが好ましい。また前記構成に
おいては、導電性分子が環状炭素構造を含む分子である
ことが好ましい。Further, in the above structure, the water-repellent group is preferably a fluorine-containing hydrocarbon group. Further, in the above structure, the conductive molecule is preferably a molecule containing 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, it is preferable that the conductive molecule having a cyclic carbon structure is at least one selected from 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 made of a chemical adsorption film containing a water-repellent group and silicon in the molecule, and is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode by a covalent bond. In addition, since the upper electrode made of conductive molecules is provided on the insulating layer, a substantially pinhole-free high-capacity capacitor can be realized. Also, by using a chemical adsorption film containing a linear carbon chain for the insulating layer, the thickness of the insulating layer becomes a constant thickness around the atom size defined by the length of the chemisorption single molecule, and it 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 microminiature 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 preferable constitution of the present invention in which the covalent bond is a siloxane bond, the chemisorption film can be firmly bonded to the surface of the lower electrode. Further, according to the preferable constitution of the present invention in which the chemical adsorption film is chemically bonded to the surface of the lower electrode through at least 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。Further, according to the preferred constitution of the present invention in which the water-repellent group is a fluorine-containing hydrocarbon group, the chemisorption film can maintain favorable insulating properties and water repellency. Further, according to a preferred configuration of the present invention in which the conductive molecule is a molecule containing a cyclic carbon structure, by forming an upper electrode made of a conductive molecule such as graphite having a cyclic carbon structure on the insulating layer, for example, Even if a molecular-order pinhole lacking an adsorbed monomolecule exists in a chemisorption monolayer, a cyclic carbon structure conductive molecule having a larger molecular size than a linear carbon chain is You 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 leakage current density is reduced. Moreover, the potential above the insulating film made of the chemisorption monomolecular film is
Since the voltage is uniformly regulated by the conductive molecules including the cyclic carbon structure formed on the insulating film, a uniform voltage is applied to the insulating layer, and the withstand voltage improves to a value specific to the insulating layer. A capacitor with excellent characteristics can be formed. Further, even when forming a metal-insulating layer-metal (MIM) tunnel element having such a capacitor shape, a pinhole-free insulating layer having a uniform film thickness can be formed, so that there is almost no variation in element characteristics. It is determined by the patterning accuracy of 1 and contributes to the reduction of variations 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。By selecting at least one kind of alkyl-substituted oligothiophene, polypyrrole, and polyaniline as the conductive molecule having a cyclic carbon structure, preferable conductive characteristics can be obtained and the occurrence of pinholes can be further 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, by using a chemisorption monomolecular film composed of a linear carbon chain containing a water-repellent group, it is possible to prevent the ingress of water and to use a fluorine-containing hydrocarbon group as the water-repellent group to prevent leakage current. Is small and the withstand voltage is 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 monolayer is fixed to at least one of the superconducting electrodes by a chemical bond,
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 in more detail 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. The monomolecular film thus obtained is called a chemisorption monomolecular film. Since the chemisorption monomolecular film is connected to the surface of the substrate through a strong chemical bond, the chemisorption monomolecular film generally has such an adhesive strength that it does not peel unless the surface of the substrate is scraped off. In addition to such adsorption in the liquid phase,
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 the chemically adsorbed monomolecular film is used as the insulating film of the capacitor, the leak current sometimes becomes higher by two to three orders of magnitude as compared with the capacitor using the conventional PET film or the like. .. Also, withstand voltage is 1
It may be as low as V. The existence of molecular-order pinholes was considered to be the cause of this. 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. The lower electrode 2 is formed on the substrate 1,
An upper electrode 4 is formed on top of this with an insulating layer 3 in between, and is cut into a desired shape to form a capacitor 5. Insulation layer 3
Is a monomolecular film made of a linear carbon chain containing a water-repellent group such as fluorine and silicon for chemically bonding, and is chemically bonded to the lower electrode 2 by, for example, a siloxane bond. Further, 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 on the lower electrode. The chemisorption monomolecular film that is the material of the insulating layer of the present invention may be a monolayer film or a monomolecular cumulative film, but in the case of a monomolecular cumulative film, it is chemically bonded between the cumulative 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 X3-n )基又はアルコキシシラン(−Si(O
A)nX3-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 X3-n 、CF3 −
(CF2)p −(R)m −SiCln X3-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
H3 CH2 O(CH2 )15SiCl3 、CH3 (C
H2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )15SiCl3 、C
F3 (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
l3 、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 chemisorption, but one is
As an example, a chemical adsorbent may have chlorosilyl (-Si
ClnX3-n) Group or alkoxysilane (-Si (O
A)nX3-n) Group and a hydrocarbon group or
Using Silane-based Surfactant Containing Monosubstituted Carbon
The case will be described. However, n in the formula is an integer of 1 to 3
And X is hydrogen, a lower alkyl group or a lower alkoxy group
And A represents a lower alkyl group. Above silane
Of the surfactants, chlorosilane-based surfactants
A chemisorption reaction can be performed, and a chemisorption monomolecular film can be reliably formed.
It is preferable because it is possible. Among chlorosilane-based surfactants
Trichlorine-silicon chemical bond (ie, n in the formula is 3)
And, it is preferable because the siloxane bond is also used between adsorbed molecules.
Yes. In addition, the silane-based surfactant used in the present invention does not absorb
In order to improve the density of adsorbed molecules, straight chain is preferable. concrete
To CH3-(R)m-SiClnX3-n, CF3−
(CF2)p-(R)m-SiClnX3-nRepresented by
Chlorsilane-based surfactants are preferred. Where p is
0 or an integer, m is 0 or 1, R is a carbon number of 1 or more.
A methylene group having 1 or more carbon atoms such as a tylene group or a vinylene-containing group,
Methylene group having 1 or more carbon atoms of silicon-containing atom or acid-containing
Any of methylene groups having 1 or more carbon atoms in the elementary atom, X is hydrogen
Atom, lower alkyl group or lower alkoxy group, n is 1
Is an integer of ~ 3. More specifically, for example, CH3(CH
2)9SiCl3, CH3(CH2)15SiCl3, C
H3CH2O (CH2)15SiCl3, CH3(C
H2)2Si (CH3)2(CH2)15SiCl3, C
F3(CF2)7(CH2)2SiCl3, CF3CH
2O (CH2)15SiCl3, CF3(CH2)2Si
(CH3) 2(CH2)15SiCl3, F (CF2)Four
(CH2)2Si (CH3)2(CH2)9SiC
l3, CF3COO (CH2)15SiCl3, CF
3(CF2) Five(CH2)2SiCl3Etc.
It Further, when the R group in the above formula contains a vinylene group,
The unsaturated bonds are polymerized by irradiation with a medium, light or high energy rays.
By binding, a strong bond between the molecules occurs
It is preferable because it forms a film. In addition, fluorocarbon silane
Water-repellent effect is great when using surfactant, and electrical insulation characteristics
Is also preferable because it is also good. In addition, especially Chlorcilla
When using a surfactant,
Generally, a chemisorption monolayer is formed due to its high reactivity.
After that, the chemisorption monolayer is washed without contact with water.
Need to If this washing process is not performed, unreacted black
The rusilane-based surfactant reacts with water to become cloudy and
It becomes contaminants and adheres to the chemisorption monolayer, and
Cause characteristic deterioration such as increase in
Become. In addition, these surfactants are suitable for non-aqueous organic solvents.
It is necessary to dissolve, and examples of such a solvent include
Cyclohexane, n-hexadecane, toluene, xyle
, Dicyclohexyl, carbon tetrachloride, chloroform, etc.
They may be used alone or in combination of two or more. Chlorsilane-based
In the case of other silane-based surfactants, other than 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 C
l2 、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 chemisorption monomolecular film used as the insulating film of the capacitor of the present invention is brought into contact with the surface of the lower electrode 2 with a substance containing a chlorine-silicon chemical bond, and then contains an unreacted chlorine-silicon chemical bond. The substance is washed and reacted with water to form a chemisorption monomolecular film having a silanol group on the surface of the lower electrode 2, or a chemisorption monomolecular film accumulated by repeating this chemisorption monomolecular film forming step a plurality of times. It is obtained by forming. Alternatively, when the method of chemically adsorbing a silane-based surfactant containing fluorocarbon after forming the chemisorption monolayer in this way is adopted, in the case of the lower electrode 2 having less hydrophilic groups exposed on the surface, However, a silane-based surfactant containing a water-repellent group can be chemically adsorbed at a high density, which is preferable. 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 a high density. However, in the formula, n is an integer, l and m are integers of 1 to 3, k is an integer of 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, if SiCl 4 is used as the substance containing a chemical bond of chlorine-silicon, the molecule is small and the activity for hydroxylation is large, and therefore the effect of uniformly hydrophilizing the surface of the lower electrode 2 is large and preferable.
【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 chemisorption monomolecular film used in the capacitor of the present invention may be a monolayer film of a single layer or a monomolecular cumulative film, but in the case of a monomolecular cumulative film, it is chemically bonded between the cumulative 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, specific examples of the method of manufacturing the insulating layer 3 will be described. Example 1 FIG. 2 is a process sectional view showing an example of a manufacturing process of a capacitor of the present invention. As the substrate 11, a PET film having a thickness of 1 μm is used. An Al thin film having a thickness of 100 nm is formed on the substrate 11 by an electron beam evaporation method or the like to form the lower electrode 12. 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. After that, the PET film of the substrate 11 is passed through pure water and then sufficiently dried to form a hydroxyl group 14 on the surface of the lower electrode 12, and the following chemical adsorption treatment is performed. As a substance containing a fluorocarbon group and a chlorine-silicon chemical bond, CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si
Cl 3 is used as the chemical adsorbent 15 and is a non-aqueous solvent 8
0wt% cyclohexane, 12wt% carbon tetrachloride, 8w
A solution prepared by dissolving 10% by weight of 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, chlorine in the -SiCl group of the substance containing a fluorocarbon group and a chlorine-silicon chemical bond and the hydroxyl group undergo a dehydrochlorination reaction to cause the lower portion. As shown in FIG. 2, the surface of the lower electrode 12 is formed as shown in FIG. 2 in a state where the bond shown in (Chemical Formula 1) is formed over the entire surface of the electrode 12 and the monomolecular film 2 containing fluorine is chemically bonded to the surface of the lower electrode 12. An insulating layer 13, which is a chemisorption monomolecular film, could be formed through the siloxane bond 18.
【0022】[0022]
【化1】 [Chemical 1]
【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) due to the molecular structure. Since the monomolecular film was chemically bonded extremely strongly, it never peeled off.
【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. Substrate 11 and lower electrode 12,
The surface treatment and the like are the same as those in the concrete example 1. After being sufficiently dried, 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。S as a substance containing a trichlorosilyl bond
When the substrate 11 is immersed for about 30 minutes in a solution of iCl 4 dissolved in a non-aqueous solvent such as chloroform solvent in an amount of 1% by weight, the hydroxyl group 14 and trichlorosilyl group formed on the surface of the lower electrode 12 are removed as shown in FIG. A dehydrochlorination reaction was caused with the chlorine atom of the substance 21 containing the chlorosilyl monomolecular film 22 of the substance containing the trichlorosilyl group. Thus, as a substance containing a trichlorosilyl group, SiCl
If 4 is used, a small amount of OH groups 13 will be present on the surface of the lower electrode 12.
Even if only present, the dehydrochlorination reaction occurs on the surface of the lower electrode 12, and the molecule is fixed to the surface via the —SiO— bond as shown in Chemical formula 2.
【0026】[0026]
【化2】 [Chemical 2]
【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
l4 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
Since it also exists on the chlorosilyl monomolecular film, if it is subsequently washed with a non-aqueous solvent of chloroform and further washed with water, SiC that has not reacted with the hydroxyl group on the surface of the lower electrode 12
The l 4 molecule was removed and the lower electrode 12 was removed as shown in FIG.
A siloxane monomolecular film 24 of Chemical formula 3 or the like is obtained on the surface of.
【0028】[0028]
【化3】 [Chemical 3]
【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 the chemical bond of -SiO-, it does not peel off at all. Also,
The obtained siloxane monomolecular film 24 has -SiOH on the surface.
Has many bonds. About three times as many as the initial 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, the substrate 11 having the siloxane monomolecular film 24 formed on the surface of the lower electrode 12 is dipped in the solution described in the concrete example 1 for about 1 hour, and the surface of the siloxane monomolecular film 24 is converted into The bond of 4) is generated, and the chemisorption monomolecular film 25 containing fluorine is formed in a state of being chemically bonded to the lower siloxane monomolecular film 24 as shown in FIG.
The insulating layer 23 covers the entire surface of the lower electrode 12 by about 20
It could be formed with a film thickness of angstrom.
【0031】[0031]
【化4】 [Chemical 4]
【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 was not peeled at all even after the peeling test. In addition, a specific example 1 shows a case of a monomolecular film layer, and a specific example 2 shows a case of accumulating a fluorine-containing silane-based surfactant layer after one layer of a siloxane monomolecular film. The chemisorption monomolecular film of the invention is not limited to one layer, but its effect does not change even if accumulated 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 X3-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。Furthermore, in the above embodiment, CF 3 (CF 2 ) is used as the fluorocarbon chlorosilane-based surfactant.
7 (CH 2) was used 2 SiCl 3, CF 3 - ( CF
2 ) If, for example, a vinylene group (-CH = CH-) or an ethynylene group is added to or incorporated in the R portion of the chlorosilane-based surfactant represented by p- (R) m -SiCl n X 3-n , After the monomolecular film is formed, it can be crosslinked by electron beam irradiation at 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
l3 、CF3 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )
15SiCl3 、F(CF2 )4 (CH2 )2 Si(CH
3 )2 (CH2 )9 SiCl3 、CF3 COO(C
H2 )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(CH2)15Si(CH3 )2 C
l、CF3 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )15
Si(CH3 )2 Cl、CF3 CH2 O(CH2 )15S
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
H3 )3 、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(OC
H3 )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 )15S
iCl3 、CH3 CH2 O(CH2 )15SiCl3 、C
H3 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )15SiC
l3 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。As the fluorocarbon surfactant, the above
CF other than3CH2O (CH2)15SiC
l3, CF3(CH2)2Si (CH3)2(CH2)
15SiCl3, F (CF2)Four(CH2)2Si (CH
3)2(CH2)9SiCl3, CF3COO (C
H2)15SiCl3, CF3(CF2)Five(CH2)2
SiCl3Starting with trichlorosilane-based surfactants such as
CF3CH2O (CH2)15Si (CH3)2C
l, CF3(CH2)2Si (CH3)2(CH2)15
Si (CH3)2Cl, CF3CH2O (CH2)15S
i (CH3) Cl2, CF3COO (CH2)15Si
(CH3)2Uses chlorosilane-based surfactants such as Cl
did it. CF3(CF2)7(CH2)2Si (OC
H3)3, CF3CH2O (CH2)15Si (OC
H3)3Alkoxysilane-based surfactants such as
Similar effects were obtained by heating the sex agent solution.
CH3(CH2) 9SiCl3, CH3(CH2)15S
iCl3, CH3CH2O (CH2)15SiCl3, C
H3(CH2)2Si (CH3)2(CH2)15SiC
l3Chlorsilane Surfactant Having Hydrocarbon Group
However, similarly, a chemisorption monolayer is formed at room temperature, which is good.
An 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
m2 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や
C70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 for 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 apparatus, evacuated, and then an electric current is passed between two graphite rods in a helium atmosphere having a vacuum degree of about 100 Torr to cause arc discharge. Then, the upper electrode 4 made of a graphite thin film is formed on the insulating layer 3. You can leave it as it is, but further A
The upper electrode may be formed by stacking 1 thin films and vacuum vapor deposition. When the graphite thin film is formed in this manner, the leakage current density is reduced by about one digit or more as compared with the capacitor in which the metal thin film such as Al is directly vapor-deposited on the insulating layer 3, and the leakage current density is 2 × 10 -11 A / m
A value of m 2 or less was obtained. The withstand voltage was about 4V, which was about 1V higher than that of the capacitor in which the Al upper electrode was formed by the vacuum evaporation method. This is because the conductive molecule 34 including a cyclic carbon structure such as graphite is difficult to enter into the molecular-order pinhole 35 of the chemisorption monolayer due to its large molecular size, which is caused by a short circuit at the pinhole portion. It is considered that the leak current was effectively reduced.
Further, in the graphite thin film formed as described above, fullerenes such as C 60 and C 70 are present, and these have a size of a dozen angstroms, and have a larger steric hindrance, which leads to the formation of molecular pinholes. It is considered to be 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 the graphite thin film, the arc discharge method has been described, but the method is not limited to this, and the electron beam evaporation method, the sputtering method, the ion beam sputtering method, the CVD method, the laser ablation method may be used. It goes without saying that methods such as the law are 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
(C2H5 (C4 SH2 )5 C2 H5 )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, diethyl quinkethiophene (C 2 H 5 (C 4 SH 2 ) 5 C 2 H 5 ) Is dissolved in chloroform at a concentration of about 1 mg / ml, applied and dried to form the upper electrode 4
To form. Or at a vacuum of 10 -5 Torr or more,
Diethylquinkethiophene placed on a tungsten boat can be evaporated by resistance heating to form an upper electrode with a thickness of several thousand angstroms. In the former case, when a hydroxyl group is formed at the end of the insulating layer on the upper electrode side and the surface is hydrophilic, the solution can be applied well and can be applied uniformly. In the latter case, a hydroxyl group does not have to be formed at the end on the upper electrode side of the insulating layer, but it is more uniform in the conductive molecule when the end is hydrogen or a methyl group than when it is terminated by a fluorine atom. Adhesion can be achieved. The characteristics of the produced capacitor were similar to those using a 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FeCl3 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−FeCl3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 containing a cyclic carbon structure of the upper electrode material, a dilute aqueous solution prepared by mixing 30% by weight of FeCl 3 as an oxidizing agent with polyvinyl alcohol (PVA) is chemically adsorbed. After being thinly applied and dried on the insulating layer 3 made of a monomolecular film, pyrrole vapor or aniline vapor is brought into contact with the monomer vapor to polymerize the monomer vapor to form the upper electrode as a polymer. In this case, it is desirable that the end of the insulating layer 3 on the side of the upper electrode of the chemisorption monomolecular film has a hydroxyl group and has a hydrophilic surface. In this case, PV
Since the A-FeCl 3 thin film is a high resistance layer, this layer causes variations in characteristics, so it is preferable that the thin film is as thin as possible. The leak current and the withstand voltage of the produced capacitors were almost the same as those using the graphite thin film for the upper electrode, although there were some variations.
【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, since the chemisorption monomolecular film chemically bonded to the lower electrode is used as the insulating layer, it is mechanically stable and strong. Further, since the thickness of the chemisorption monomolecular film is uniform on the molecular order, a small and lightweight capacitor with little characteristic variation can be realized. Further, since the upper electrode is made of a conductive molecule containing a cyclic carbon structure having a larger molecular size than the chemisorption monomolecule, the leakage current density of the capacitor is small, the withstand voltage is large, and the insulating layer made of the chemisorption monolayer is formed. It is possible to easily manufacture a capacitor making use of the above-mentioned characteristics and to manufacture it with a high yield.
【図1】本発明のコンデンサの1実施例を示す断面構造
図FIG. 1 is a sectional structural view showing an 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 sectional process diagram in which the substrate surface is enlarged to the molecular level, showing the manufacturing process in the 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 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】 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[Explanation of reference numerals] 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 monolayer Molecular film 25 Chemisorption monomolecular film containing fluorine 34 Conductive molecule containing cyclic carbon structure 35 Pinhole
Claims (6)
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、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分
子からなる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 includes a water-repellent group and silicon. A chemical adsorption film containing in the molecule, the chemical adsorption film is directly or indirectly fixed to the surface of the lower electrode by a covalent bond, and an upper electrode made of a conductive molecule is provided on the insulating layer. A capacitor characterized in that.
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.
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 chemisorption film is chemically bonded to the surface of the lower electrode through at least the siloxane-based monomolecular film.
請求項1〜3何れかに記載のコンデンサ。4. The capacitor according to claim 1, wherein the water-repellent group is a fluorine-containing hydrocarbon group.
である請求項1に記載のコンデンサ。5. The capacitor according to claim 1, wherein the conductive molecule is a molecule containing a cyclic carbon structure.
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5に記載のコン
デンサ。6. The capacitor according to claim 5, wherein the conductive molecule having a cyclic carbon structure is at least one selected from alkyl-substituted oligothiophene, polypyrrole, and polyaniline.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04429092A JP3192194B2 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04429092A JP3192194B2 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Capacitor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243076A true JPH05243076A (en) | 1993-09-21 |
| JP3192194B2 JP3192194B2 (en) | 2001-07-23 |
Family
ID=12687378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04429092A Expired - Fee Related JP3192194B2 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192194B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102790174A (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-21 | 中国科学院微电子研究所 | Capacitive device and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6689851B2 (en) * | 2014-12-17 | 2020-04-28 | カーバー サイエンティフィック インコーポレイテッドCarver Scientific, Inc. | Energy storage |
| JP7031891B2 (en) | 2016-12-02 | 2022-03-08 | カーバー サイエンティフィック インコーポレイテッド | Memory device and capacitive energy storage device |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP04429092A patent/JP3192194B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102790174A (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-21 | 中国科学院微电子研究所 | Capacitive device and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3192194B2 (en) | 2001-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2741804B2 (en) | Capacitor and manufacturing method thereof | |
| JP5616227B2 (en) | Deposits and electronic devices containing deposits | |
| US6444537B1 (en) | Method of preparing a capacitor on integrated circuit device containing isolated dielectric material | |
| US7090784B2 (en) | Method for manufacturing porous structure and method for forming pattern | |
| US5348638A (en) | Method of manufacturing a probe for a scanning tunneling microscope | |
| EP0523503B1 (en) | Ultra thin polymer film electret and method of manufacturing the same | |
| JP2507153B2 (en) | Organic device and manufacturing method thereof | |
| JPH0587559A (en) | Probe of interatomic force microscope for scanning type tunnel electron microscope | |
| WO2002052581A1 (en) | Condutive organic thin film, process for producing the same, and organic photoelectronic device, electric wire, and electrode aech employing the same | |
| JPH0766990B2 (en) | Organic device and manufacturing method thereof | |
| US5103371A (en) | Capacitor and process for production thereof | |
| KR101664979B1 (en) | Preparing method of reduced graphene oxide film, reduced graphene oxide film prepared by the same, and graphene electrode including the reduced graphene oxide film | |
| KR101479830B1 (en) | Graphene/conducting polymer film for supercapacitor and method for preparing the same | |
| Metzger | D-σ-A unimolecular rectifiers | |
| WO2003067675A1 (en) | Organic electronic device and its manufacturing method | |
| US5268211A (en) | Optical recording medium | |
| KR101050588B1 (en) | Organic insulating film pattern formation method | |
| JP3192194B2 (en) | Capacitor | |
| JP2633747B2 (en) | Fluorine-based chemisorbed monomolecular cumulative film and method for producing the same | |
| JP3592226B2 (en) | Method for producing functional organic thin film | |
| JP3502134B2 (en) | Cold cathode | |
| JPH05168913A (en) | Vapor-phase manufacturing method of chemisorption film | |
| JPH0748459A (en) | Ion conductive thin film and manufacturing method thereof | |
| JP4264216B2 (en) | 3-terminal organic electronic device | |
| JPH08124797A (en) | Dielectric thin film, manufacturing method thereof, and capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |