JPH0770431B2 - 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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- JPH0770431B2 JPH0770431B2 JP62098916A JP9891687A JPH0770431B2 JP H0770431 B2 JPH0770431 B2 JP H0770431B2 JP 62098916 A JP62098916 A JP 62098916A JP 9891687 A JP9891687 A JP 9891687A JP H0770431 B2 JPH0770431 B2 JP H0770431B2
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- silicon oxide
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- thin film
- film capacitor
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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薄膜コンデンサの製造方法
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術 従来の薄膜のコンデンサの代表的構造を第３図に示す。
１はアルミナセラミック基板、２は真空蒸着により形成
した薄いクロムからなな金属層、３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。
１はアルミナセラミック基板、２は真空蒸着により形成
した薄いクロムからなな金属層、３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３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
異なり空孔が避け難く、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。
は、第３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
異なり空孔が避け難く、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。
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
に電極を形成した後、溶媒に分散させた熱処理により容
易に珪素酸化物に変化する物質を塗布し、熱処理によっ
て溶媒を除去するとともに、この物質を珪素酸化物に変
化させることによって、珪素酸化物層を形成した後、化
学気相成長法により、シラン（SiH4）と酸素を反応させ
ることによって、基板上に酸化珪素層を堆積し、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薄
膜コンデンサを提供するものである。
に電極を形成した後、溶媒に分散させた熱処理により容
易に珪素酸化物に変化する物質を塗布し、熱処理によっ
て溶媒を除去するとともに、この物質を珪素酸化物に変
化させることによって、珪素酸化物層を形成した後、化
学気相成長法により、シラン（SiH4）と酸素を反応させ
ることによって、基板上に酸化珪素層を堆積し、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
は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金属層、
３は同じく真空蒸着により形成した金からなる金属層、
４は塗布熱処理方式により形成した珪素酸化物層、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
は真空蒸着により形成した薄いクロムからなる金属層、
３は同じく真空蒸着により形成した金からなる金属層、
４は塗布熱処理方式により形成した珪素酸化物層、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、クロム層２が100Å、金３が3000Å、珪素酸
化物層４が1000Å、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、クロム層２が100Å、金３が3000Å、珪素酸
化物層４が1000Å、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の上に真空蒸着により、クロム
層２、金層３を所定の厚みに形成する。これらの金属層
は薄いため基板に凹凸があると、それをそのままなぞっ
た形で形成される。クロム層２、金層３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。つぎにアルキルシラ
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
ミック基板上およびそれをなぞる形で形成された下側電
極に、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。この様子を第２図に示す。第２図は、基板表面
の凹凸がよく見えるように、第１図の構造の一部を、拡
大して示したものである。第２図において、１はアルミ
ナセラミック基板、２は真空蒸着により形成した薄いク
ロムからなる金属層、３は同じく真空蒸着により形成し
た金からなる金属層、４は塗布熱処理方式により形成し
た珪素酸化物層、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。第２図からわかるように、塗布熱処
理により形成する層４を挿入することにより、基板の凹
凸がこの層でなくなる。
ルミナセラミック基板１の上に真空蒸着により、クロム
層２、金層３を所定の厚みに形成する。これらの金属層
は薄いため基板に凹凸があると、それをそのままなぞっ
た形で形成される。クロム層２、金層３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。つぎにアルキルシラ
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
ミック基板上およびそれをなぞる形で形成された下側電
極に、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。この様子を第２図に示す。第２図は、基板表面
の凹凸がよく見えるように、第１図の構造の一部を、拡
大して示したものである。第２図において、１はアルミ
ナセラミック基板、２は真空蒸着により形成した薄いク
ロムからなる金属層、３は同じく真空蒸着により形成し
た金からなる金属層、４は塗布熱処理方式により形成し
た珪素酸化物層、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。第２図からわかるように、塗布熱処
理により形成する層４を挿入することにより、基板の凹
凸がこの層でなくなる。
層４を塗布により形成後、これを300〜600度Ｃ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４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層４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。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。これは前述の如く、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、必要部分以外の珪素酸化物
層４および酸化珪素層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。
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４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層４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。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。これは前述の如く、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、必要部分以外の珪素酸化物
層４および酸化珪素層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２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。
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。
本実施例の構造の薄膜コンデンサの容量は、塗布熱処理
方式により形成した珪素酸化物層４と化学気相成長法に
より形成した酸化珪素層５の直列接続したものとなる。
誘電率は共にほぼ同じで、４である。したがって容量
は、これら誘電体層全体の厚みで決定される。
方式により形成した珪素酸化物層４と化学気相成長法に
より形成した酸化珪素層５の直列接続したものとなる。
誘電率は共にほぼ同じで、４である。したがって容量
は、これら誘電体層全体の厚みで決定される。
以上述べた如く、本発明の方法によれば、他の特性を損
なうことなく、耐電圧特性を大幅に向上させることがで
きる。
なうことなく、耐電圧特性を大幅に向上させることがで
きる。
本実施例で得られた薄膜コンデンサは、予想されたよう
に良好な耐電圧特性を示した。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。化学気相成
長法のみで形成した薄膜コンデンサの耐電圧が、約１×
105V/cmであったのに対して、本実施例の耐電圧は、約
１×107V/cmであり、耐電圧特性が約100倍向上してい
た。
に良好な耐電圧特性を示した。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。化学気相成
長法のみで形成した薄膜コンデンサの耐電圧が、約１×
105V/cmであったのに対して、本実施例の耐電圧は、約
１×107V/cmであり、耐電圧特性が約100倍向上してい
た。
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４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。
また誘電体層全体を塗布，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、本質的に緻密が密度の高い膜は
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、前述した如く耐電圧特性の優れたものが得られな
い。
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、本質的に緻密が密度の高い膜は
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、前述した如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、塗布後珪素酸化物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、塗布後珪素酸化物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 以上述べた如く、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ようにしたものである。
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
は第１図の構造の部分的拡大図、第３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……クロム層、３…
…金層、４……塗布熱処理方式により形成した珪素酸化
物層、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。
は第１図の構造の部分的拡大図、第３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……クロム層、３…
…金層、４……塗布熱処理方式により形成した珪素酸化
物層、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。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック基板上に電極を形成した後、そ
の上に熱処理によって珪素酸化物になる溶液状物質を塗
布し、熱処理によって前記塗布膜を珪素酸化物膜に変化
させた後、その上に化学気相成長法によりSiH4と酸素を
反応させて、酸化珪素膜を堆積し、その上に電極を形成
したことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62098916A JPH0770431B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62098916A JPH0770431B2 (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 |
|---|---|
| JPS63263710A JPS63263710A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH0770431B2 true JPH0770431B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=14232454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62098916A Expired - Lifetime JPH0770431B2 (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) | JPH0770431B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| 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 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62098916A patent/JPH0770431B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63263710A (ja) | 1988-10-31 |
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