(57)【要約】【課題】粉末噴射コーティング法又は蒸着法が用いられる積層構造体の製造方法において、誘電体層の誘電特性を向上させる。【解決手段】本発明に係る製造方法は、積層構造体を製造する方法であって、工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）を有している。製造される積層構造体は、金属製の基材１と、該基材１の表面上に形成された誘電体層とを備えている。工程（ａ）では、粉末噴射コーティング法又は蒸着法を用いて、基材１の表面上に、誘電体層となる成膜層６を形成する。工程（ｂ）では、成膜層６の表面に焼結助剤を付着させる。工程（ｃ）は、工程（ｂ）の後に実行される。工程（ｃ）では、成膜層６に対して熱処理を施すことにより、誘電体層を形成する。【選択図】図３
2012204801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材と、該基材の表面上に形成された誘電体層とを備えた積層構造体を製造する方法であって、
（ａ）粉末噴射コーティング法又は蒸着法を用いて、前記基材の表面上に、前記誘電体層となる成膜層を形成する工程と、
（ｂ）前記成膜層の表面に焼結助剤を付着させる工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記成膜層に対して熱処理を施すことにより、前記誘電体層を形成する工程と
を有する、積層構造体の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）では、前記成膜層の表面に、焼結助剤を主成分として含む助剤膜を形成する、請求項１に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）では、熱処理温度を、前記基材を構成している金属材料の融点及び前記成膜層を構成している誘電体材料の融点の何れの融点よりも低い温度であって、且つ前記焼結助剤の融点よりも高い温度に設定する、請求項１又は請求項２に記載の積層構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ回路を有した回路基板や薄膜キャパシタ等の積層構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の積層構造体は、電極箔と、該電極箔上に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された電極層とを有している。従来、誘電体層の形成には、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ(Chemical  Vapor  Deposition)法等の成膜法が用いられていた。近年においては、ＰＪＤ（Powder  Jet  Deposition）法やＡＤ（Aerosol  Deposition）法等の粉末噴射コーティング法を用いて誘電体層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
粉末噴射コーティング法を含む従来の成膜法では、形成される誘電体層の特性が低かった。これに対し、誘電体層の特性を高めるべく、次の様な技術が提案されている。即ち、誘電体材料と焼結助剤との混合材料を用いて、ＡＤ法によって誘電体層となる成膜層を形成し、その後、該成膜層に対して熱処理を施す（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、成膜法としてＡＤ法を用いる場合、誘電体材料と焼結助剤との混合材料を成膜材料として用いることは困難である。誘電体材料と焼結助剤とを混合した場合、焼結助剤の影響を受けて誘電体材料の質（例えば、硬さや比重等の物性）が変化する。このため、ＡＤ法を用いて成膜層を形成すること自体が困難となり、又、成膜層を形成することが出来たとしても、該成膜層において所望の膜質（焼結助剤が均一に分散したもの）を得ることが出来ない。ＰＪＤ法等の他の粉末噴射コーティング法、及び蒸着法についても同様、誘電体材料と焼結助剤との混合材料を成膜材料として用いることが困難である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、粉末噴射コーティング法又は蒸着法が用いられる積層構造体の製造方法において、誘電体層の誘電特性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る製造方法は、積層構造体を製造する方法であって、工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）を有している。製造される積層構造体は、金属製の基材と、該基材の表面上に形成された誘電体層とを備えている。工程（ａ）では、粉末噴射コーティング法又は蒸着法を用いて、前記基材の表面上に、前記誘電体層となる成膜層を形成する。工程（ｂ）では、前記成膜層の表面に焼結助剤を付着させる。工程（ｃ）は、工程（ｂ）の後に実行される。工程（ｃ）では、前記成膜層に対して熱処理を施すことにより、前記誘電体層を形成する。
【０００８】
上記製造方法の具体的態様において、前記工程（ｂ）では、前記成膜層の表面に、焼結助剤を主成分として含む助剤膜を形成する。
【０００９】
上記製造方法の他の具体的態様において、前記工程（ｃ）では、熱処理温度を、前記基材を構成している金属材料の融点及び前記成膜層を構成している誘電体材料の融点の何れの融点よりも低い温度であって、且つ前記焼結助剤の融点よりも高い温度に設定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る積層構造体の製造方法によれば、誘電体層の誘電特性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法によって作製される薄膜キャパシタを示した断面図である。
【図２】上記製造方法にて実行される成膜工程の説明に用いられる断面図である。
【図３】上記製造方法にて実行される助剤膜形成工程の説明に用いられる断面図である。
【図４】上記製造方法にて実行される熱処理工程の説明に用いられる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態として、積層構造体である薄膜キャパシタの製造方法について、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本実施形態の製造方法によって作製される薄膜キャパシタを示した断面図である。図１に示す様に、薄膜キャパシタは、金属製の基材である電極箔１と、該電極箔１上に形成された誘電体層２と、該誘電体層２上に形成された電極層３とを備えている。
【００１３】
電極箔１を構成する金属材料には、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、アルミニウム（Al）、白金（Pt）等、箔を形成することが可能であって、且つ薄膜キャパシタの電極となり得る物質が用いられる。
【００１４】
誘電体層２を構成する誘電体材料には、チタン酸バリウム(BaTiO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PbLaZrTiO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タンタル(Ta2O5)等を主成分とする種々の誘電体材料を用いることが出来る。尚、誘電体材料には、誘電体層２の誘電特性、絶縁特性、及び強度等の物性を向上させるべく、種々の添加物が含まれていてもよい。又、誘電体層２には、その少なくとも一部に、後述する焼結助剤が含まれていてもよい。
【００１５】
電極層３は、金属膜又は金属箔である。ここで、金属膜は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法等の手法を用いて形成された薄膜である。電極層３を構成する金属材料には、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、アルミニウム（Al）、白金（Pt）等、薄膜又は箔を形成することが可能であって、且つ薄膜キャパシタの電極となり得る物質が用いられる。
【００１６】
次に、上記薄膜キャパシタの製造方法について説明する。該製造方法では、成膜工程、助剤膜形成工程、熱処理工程、及び電極層形成工程が、順に実行される。
図２は、成膜工程の説明に用いられる断面図である。図２に示す様に、成膜工程では、粉末噴射コーティング法又は蒸着法を用いて、電極箔１の表面上に、誘電体層２となる成膜層６を形成する。ここで、粉末噴射コーティング法は、気体の流れを利用して、粉末をターゲット（電極箔１）の表面に噴き付け、これにより該ターゲットの表面上に粉末を堆積させて薄膜を形成する方法である。粉末噴射コーティング法には、例えばＰＪＤ法やＡＤ法を採用することが出来る。蒸着法には、例えばスパッタリング法や真空蒸着法を採用することが出来る。
【００１７】
図３は、助剤膜形成工程の説明に用いられる断面図である。図３に示す様に、助剤膜形成工程では、成膜層６の表面に、焼結助剤を主成分として含む助剤膜７を形成する。ここで、焼結助剤には、成膜層６を構成する誘電体材料よりも融点が低い焼結助剤が用いられる。尚、焼結助剤には、誘電体材料の焼結を促進させる周知の種々の材料を用いることが出来る。例えば、焼結助剤として、酸化ホウ素、酸化ビスマス、酸化銅、ガラス等の材料を用いることが出来る。
【００１８】
助剤膜７の一例として、焼結助剤である酸化ホウ素（B2O3）を主成分として含む薄膜を形成する場合について説明する。尚、酸化ホウ素（B2O3）の融点は、約４５０℃である。先ず、キシレンを溶媒とする酸化ホウ素（B2O3）の溶液を用意する。次に、該溶液を成膜層６の表面に塗布することにより、該表面上に溶液の塗布膜を形成する。塗布膜の形成には、スピンコート法、ディップコート法、印刷法、スプレーコート法等の手法を用いることが出来る。その後、塗布膜を乾燥させる。これにより、成膜層６の表面上に、酸化ホウ素（B2O3）の薄膜が助剤膜７として形成される。尚、塗布膜の乾燥後、該塗布膜に対して熱処理を施してもよい。このとき、熱処理温度は４００℃〜７００℃の温度に設定される。
【００１９】
成膜層６の表面上に助剤膜７を形成することにより、該助剤膜７に含まれる焼結助剤を成膜層６の表面に略均一に付着させることが出来る。
【００２０】
図４は、熱処理工程の説明に用いられる断面図である。図４に示す様に、熱処理工程では、成膜層６に対して熱処理を施すことにより、誘電体層２を形成する。このとき、熱処理温度を、電極箔１を構成している金属材料の融点及び成膜層６を構成している誘電体材料の融点の何れの融点よりも低い温度であって、且つ助剤膜７に含まれている焼結助剤の融点よりも高い温度に設定することが好ましい。
【００２１】
熱処理工程では、電極箔１も熱に晒されることになる。よって、熱処理温度を、電極箔１を構成している金属材料の融点よりも低い温度に設定することにより、電極箔１の溶解や変形等、電極箔１への熱の影響を防止することが出来る。一例として、金属材料がニッケル（Ni）の場合、熱処理温度は１０００℃以下の温度に設定される。
【００２２】
一方、熱処理温度が、成膜層６を構成している誘電体材料の融点より低い温度であっても、該熱処理温度を、助剤膜７に含まれている焼結助剤の融点よりも高い温度に設定することにより、熱処理時に成膜層６中に焼結助剤が拡散し、その結果、該焼結助剤の作用によって成膜層６の結晶化が進行することになる。ここで、本実施形態においては、焼結助剤が成膜層６の表面に略均一に付着している。このため、成膜層６において、誘電体材料が緻密に堆積している場合でも、成膜層６の内部まで焼結助剤が拡散し易い。従って、成膜層６の全体に亘って結晶化が進行することになる。又、成膜層６の結晶化の進行に伴って、成膜層６中に存在する気孔や空隙が除去される。よって、誘電体層２の全体に亘って高い結晶性が得られ、その結果、誘電体層２において高い誘電特性が得られることになる。
【００２３】
電極層形成工程では、図１に示す様に、誘電体層２の表面上に電極層３を形成する。電極層３は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法等の手法を用いて誘電体層２の表面上に形成された金属膜であってもよいし、誘電体層２の表面に貼着された金属箔であってもよい。電極層形成工程の実行により、図１に示す薄膜キャパシタが完成することになる。
【００２４】
本願発明者は、本実施形態に係る製造方法により作製した薄膜キャパシタ（実施例）と、従来の製造方法により作製した薄膜キャパシタ（比較例）とについて、誘電体層２の誘電率を測定する実験を行った。ここで、本実施形態の製造方法では、成膜層６の表面上に助剤膜７が形成されるのに対し、従来の製造方法では、助剤膜７が形成されず、又、成膜層６中への焼結助剤の導入もない。
【００２５】
そして、本実験では、チタン酸バリウム(BaTiO3)を用いて成膜層６を形成し、成膜層６の厚さ寸法を１μｍとした。助剤膜７に含まれる焼結助剤として酸化ホウ素（B2O3）を用い、助剤膜７の厚さ寸法を２０ｎｍとした。熱処理条件として、熱処理温度を１０００℃、処理時間を１時間、処理雰囲気を窒素雰囲気とした。尚、助剤膜７は、次の様に形成した。先ず、キシレンを溶媒とする酸化ホウ素（B2O3）の溶液（濃度＝１．５ｗｔ％）を用意した。次に、スピンコート法を用いて、成膜層６の表面に溶液の塗布膜を形成した。その後、塗布膜を乾燥させた。
【００２６】
実験の結果、比較例の薄膜キャパシタにおいて誘電率が５２９Ｆ／ｍであったのに対し、実施例の薄膜キャパシタにおいては誘電率が７０５Ｆ／ｍであった。この結果から、成膜層６上への助剤膜７の形成により、誘電体層２の誘電特性が向上することが確かめられた。これは、焼結助剤の作用によって成膜層６の結晶化が進行し、これにより誘電体層２の結晶性が向上したからである。
【００２７】
本願発明者は、上記実験において、助剤膜７の厚さ寸法を２０ｎｍとした。尚、本願発明者によって次のことが確かめられている。助剤膜７の厚さ寸法を１０ｎｍ以下とした場合、誘電体層２の結晶性が向上し難い。助剤膜７の厚さ寸法を５０ｎｍ以上とした場合、誘電体層２に対する焼結助剤の割合が大きくなり、薄膜キャパシタの電気特性が低下する。
【００２８】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記製造方法において、助剤膜形成工程での助剤膜７の形成に代えて、焼結助剤を、粉末の状態で成膜層６の表面に付着させてもよい。
【００２９】
上記製造方法の各種態様は、薄膜キャパシタに限らず、コンデンサ回路を有した回路基板等、種々の積層構造体に適用することが出来る。又、上記製造方法の各種態様は、電極箔１に限定されない種々の金属製の基材の表面上に誘電体層２を形成する場合にも適用することが出来る。
【符号の説明】
【００３０】
１  電極箔
２  誘電体層
３  電極層
６  成膜層
７  助剤膜
【図１】
2012204801.tif 000003
【図２】
2012204801.tif 000004
【図３】
2012204801.tif 000005
【図４】
2012204801.tif 000006