DE102004047007A1 - Keramiksubstrat für elektronische Dünnschichtbauelemente, Verfahren für das Herstellen des Substrats und elektronisches Dünnschichtbauelement unter Verwendung des Substrats - Google Patents

Keramiksubstrat für elektronische Dünnschichtbauelemente, Verfahren für das Herstellen des Substrats und elektronisches Dünnschichtbauelement unter Verwendung des Substrats Download PDF

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Abstract

Ein erstes Keramiksubstrat umfasst ein Substrat (2) und eine Glasurschicht (3), wobei die Glasurschicht eine Oberfläche mit einem Ra von 0,02 mum oder weniger und einem Ry von 0,25 mum oder weniger aufweist. Ein zweites Keramiksubstrat wird gebildet, indem eine auf einer Oberfläche eines Substrats (2) ausgebildete Glasschicht (24) einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wird, wodurch auf dem Substrat (2) eine Glasurschicht (3) gebildet wird, und die Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wird. Ein drittes Keramiksubstrat umfasst ein Substrat (2) eine im Wesentlichen keine Poren enthaltende, auf dem Substrat (2) ausgebildete Glasurschicht (3), deren Oberfläche planpoliert wird, sowie ein Leiterbild (21), wobei mindestens ein erstes Ende des Leiterbilds zur Oberfläche der Glasurschicht (3) des Substrats (1) freiliegt und mindestens ein zweites Ende zur anderen Oberfläche des Substrats (1) freiliegt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, ein Verfahren für das Herstellen des Keramiksubstrats und ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement unter Verwendung des Substrats. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Keramiksubstrat mit einer ausgezeichneten Oberflächenglattheit zur Verwendung bei elektronischen Dünnschicht-Bauelementen, ein Verfahren für das Herstellen des Keramiksubstrats und ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement unter Verwendung des Substrats.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In den letzten Jahren war die Nachfrage nach elektronischen Dünnschicht-Bauelementen unter Verwendung eines Dünnschichtelements, z.B. eines Dünnschichtkondensators mit kleinen Abmessungen und großer Kapazität, enorm. Diese elektronischen Dünnschicht-Bauelemente, zum Beispiel Dünnschichtkondensatoren, müssen eine Leiterschicht und eine dielektrische Schicht mit kleinstmöglicher Dicke enthalten. Daher werden diese Schichten im Allgemeinen durch ein Dünnschichtausbildungsverfahren wie zum Beispiel ein Sputter-Verfahren, ein CVD-Verfahren (chemische Abscheidung aus der Gasphase) oder ein Sol-Gel-Verfahren, gebildet. Während der Bildung dieser Dünnschichten sind die Oberflächenbeschaffenheiten eines Substrats, auf welchem die Dünnschicht auszubilden ist, Schlüsselfaktoren. Wenn das Substrat eine Oberfläche mangelhafter Ebenheit aufweist, können die gewünschten Eigenschaften nicht zuverlässig erhalten werden und es kommt auch zu verschiedenen anderen Problemen, wie ungenügende Zwischenschichtisolierung. In diesem Zusammenhang sind Substrate bekannt, welche eine Oberfläche guter Ebenheit bieten, und die nachstehend beschriebenen Patentschriften 1 und 2 offenbaren ein glasiertes Keramiksubstrat, welches durch Beschichten eines Keramiksubstrats mit einem Glasmaterial hergestellt wird.
  • Patentschrift 1
    Japanische Patentanmeldung, offengelegt (kokai) 2001-044073
  • Patentschrift 2
    Japanische Patentanmeldung, offengelegt (kokai) 2003-017301
  • 3. Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Die oben erwähnte Patentschrift 1 offenbart, dass eine Einebnungsschicht, zum Beispiel eine Glasschicht, abgeschieden werden kann, um die Ebenheit zu verbessern. Die obige Patentschrift 2 offenbart, dass ein glasiertes Aluminiumoxidsubstrat erfolgreich eine ebene Fläche liefert. Wie jedoch in der Patentschrift 2 beschrieben wird, beträgt die arithmetische mittlere Rauheit (Ra) der Oberfläche des glasierten Keramiksubstrats bestenfalls etwa 30 nm, selbst wenn ein herkömmliches glasiertes Keramiksubstrat verwendet wird, welches aus Aluminiumoxid hoher Reinheit (99,5% oder höher) gebildet wird. Unter Berücksichtigung der Anforderungen an elektronische Dünnschicht-Bauelemente in den letzten Jahren ist eine Oberfläche besserer Ebenheit gefragt, aber dies mit einem herkömmlichen Verfahren zu erreichen, war bis jetzt schwierig.
    •
  • ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorstehende verwirklicht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, welche eine Oberfläche bemerkenswert guter Ebenheit bieten können, mit großer Zuverlässigkeit, auf einfache Weise und bei niedrigen Kosten an die Hand zu geben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für das Herstellen des Keramiksubstrats an die Hand zu geben. Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement an die Hand zu geben, welches das Substrat verwendet.
  • Die vorliegenden Erfinder untersuchten zuerst glasierte Substrate und stellten fest, dass die Qualität der Einebnung glasierter Substrate stark vom Vorhandensein von Bläschen abhängt, welche schnell in das Glas eingeschlossen werden. Glasierte Substrate werden durch Auftragen einer Glaspaste auf ein Substrat und Erwärmen der aufgetragenen Glaspaste, um so eine Glasschicht zu bilden, hergestellt.
  • Da geschmolzenes Glas jedoch eine hohe Viskosität aufweist, lässt sich eine organische Substanz mittels eines herkömmlichen Brennverfahrens nur schwer von der Paste entfernen, ohne dass Bläschen im Glas eingeschlossen werden. Da es Fälle geben kann, in denen ein Stapelaufbau mit einer Leiterschicht vorgesehen wird, welche direkt auf der so ausgebildeten Glasschicht gebildet wird, kann die Glaszusammensetzung nicht nur unter dem Gesichtspunkt des Erwärmens und des Beseitigens von Bläschen gewählt werden.
  • In Anbetracht des Vorstehenden haben die vorliegenden Erfinder umfangreiche Untersuchungen zu einem Verfahren für das Herstellen eines glasierten Keramiksubstrats, welches das Vorsehen einer Oberfläche von bemerkenswert guter Ebenheit mit hoher Zuverlässigkeit und auf einfache Weise möglich macht und die Verwendung einer breiten Palette an Rohmaterialien erlaubt, durchgeführt und haben festgestellt, dass die oben erwähnten Probleme durch Erwärmen und Beaufschlagen der aufgebrachten Glaspaste mit Druck, wodurch eine Oberfläche von überraschend guter Ebenheit verglichen mit der Oberflächenrauheit herkömmlicher glasierter Keramiksubstrate gebildet wird, gelöst werden können. Die vorliegenden Erfinder haben weiterhin festgestellt, dass nach diesem Verfahren selbst bei Verwenden eines im Allgemeinen eingesetzten billigen Substrats großer Oberflächenrauheit, auf welchem eine Glasurschicht auszubilden ist, ebenfalls eine Oberfläche von guter Ebenheit gebildet werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Erkenntnisse verwirklicht.
  • Demgemäss ist die vorliegende Erfindung ist auf Folgendes gerichtet.
    • (1) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat und eine auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasurschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht eine Oberfläche mit einer arithmetischen mittleren Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und einer maximalen Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger aufweist (nachstehend wird das Keramiksubstrat auch als "ein erstes erfindungsgemäßes Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente" bezeichnet).
    • (2) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter (1) beschrieben, bei dem die Glasurschicht eine Dicke von 10 bis 100 μm aufweist.
    • (3) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter (1) oder (2) beschrieben, bei dem die Glasurschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 700°C oder höher gebildet wird.
    • (4) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (3) beschrieben, bei welchem die Glasurschicht aus einem Glas gebildet wird, welches als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält.
    • (5) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat gebildet wird, indem eine auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasschicht einer Erwärmungs- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wird, wodurch eine Glasurschicht auf dem Keramikgrundsubstrat gebildet wird, und die Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wird (nachstehend wird das Keramiksubstrat auch als "ein zweites erfindungsgemäßes Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente" bezeichnet").
    • (6) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter (5) beschrieben, bei welchem die Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung bei 700°C oder mehr sowie bei 0,5 MPa oder höher ausgeführt wird.
    • (7) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter (5) oder (6) beschrieben, bei welchem die Glasschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 750°C oder höher gebildet wird.
    • (8) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend in einem der Punkte (5) bis (7) beschrieben, bei welchem die Glasschicht aus einem Glas gebildet wird, welches als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält.
    • (9) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat sowie eine Glasurschicht, welche keine Poren enthält und auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildet wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wurde (nachstehend wird das Keramiksubstrat auch als "ein drittes erfindungsgemäßes Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente" bezeichnet).
    • (10) Ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (9) beschrieben, welches ein Leiterbild in dem Substrat umfasst.
    • (11) Ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement, welches ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wie vorstehend unter einem der Punkte (1) bis (10) beschrieben, umfasst.
    • (12) Ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement, wie vorstehend unter (11) beschrieben, welches einen Kondensatorteil aufweist, welcher aus Kondensator-Leitschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht besteht, die auf dem Keramiksubstrat für die elektronischen Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der Kondensator-Leitschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht, so dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei einander gegenüberliegenden Kondensator-Leiterschichten angeordnet ist, gebildet wird.
    • (13) Ein Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: einen Resistschicht-Ausbildungsschritt für das Ausbilden einer Resistschicht auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats mit einem inneren Leiterbild, dessen Endfläche zur Substratoberfläche freiliegt; einen Strukturierungsschritt für das Strukturieren der Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird; einen Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt für das Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil mit der Endfläche des inneren Leiterbilds durch Füllen des Strukturierungslochs mit einem elektrisch leitfähigen Material verbunden wird; einen Resistschicht-Entfernungsschritt für das Entfernen der strukturierten Resistschicht; einen Glasschicht-Ausbildungsschritt für das Ausbilden einer Glasschicht auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats, so dass mindestens ein Teil des Endteils des inneren Leiterbilds in der Glasschicht eingebettet ist; einen Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt für das Durchführen einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch eine Glasurschicht auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats gebildet wird; und einen Planpolierschritt für das Polieren einer Oberfläche der Glasurschicht, um eine ebene Fläche vorzusehen, wodurch der Endteil des inneren Leiterbilds freigelegt wird.
    • (14) Ein Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: einen Glasschicht-Ausbildungsschritt für das Ausbilden einer Glasschicht auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats mit einem inneren Leiterbild, dessen Endfläche zur Oberfläche des Substrats freiliegt; einen Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt für das Durchführen einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch eine Glasurschicht auf dem Keramikgrundsubstrat gebildet wird; einen Resistschicht-Ausbildungsschritt für das Ausbilden einer Resistschicht auf der Glasurschicht; einen Strukturierungsschritt für das Strukturieren der Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird; einen Ätzschritt für das Ätzen der Glasurschicht durch das Strukturierungsloch, wodurch ein mit der Endfläche des inneren Leiterbilds verbindendes Ätzloch gebildet wird; einen Resistschicht-Entfernungsschritt für das Entfernen der strukturierten Resistschicht; einen Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt für das Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil mit der Endfläche des inneren Leiterbilds durch Füllen des Ätzlochs mit einem elektrisch leitfähigen Material verbunden wird; und einen Planpolierschritt für das Polieren einer Oberfläche der Glasurschicht, um eine ebene Fläche vorzusehen, wodurch der Endteil des inneren Leiterbilds freigelegt wird.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Nach dem ersten erfindungsgemäßen Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente können zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente dank des Substrats mit einer Oberfläche guter Ebenheit hergestellt werden, und diese Bauelemente können kostengünstig hergestellt werden.
  • Nach dem dritten erfindungsgemäßen Keramiksubstrat für elektronische Dünneschicht-Bauelemente können zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente dank des Substrats mit einer Oberfläche guter Ebenheit hergestellt werden, und diese Bauelemente können kostengünstig hergestellt werden.
  • Wenn die Glasurschicht eine Dicke von 10 bis 100 μm aufweist, kann eine Oberfläche mit einer bemerkenswert guten Ebenheit erhalten werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden.
  • Wenn die Glasurschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 700°C oder höher gebildet wird, kann eine Oberfläche mit einer bemerkenswert guten Ebenheit erhalten werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden. Da ferner die Ebenheit bei einer im Allgemeinen bei der Bildung von elektronischen Dünnschicht-Bauelementen aus dem Keramiksubstrat eingesetzten Arbeitstemperatur gewahrt wird, können hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente zuverlässig hergestellt werden.
  • Wenn die Glasschicht aus einem Glas gebildet wird, das als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält, kann eine Oberfläche mit einer bemerkenswert guten Ebenheit erhalten werden und es kann eine Leiterschicht direkt auf der Glasurschicht ausgebildet werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden.
  • Nach dem zweiten erfindungsgemäßen Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente können zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente dank des Substrats mit einer Oberfläche großer Ebenheit hergestellt werden, und diese Bauelemente können kostengünstig hergestellt werden.
  • Wenn die Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung bei 700°C oder mehr und bei 1 MPa oder höher ausgeführt wird, kann eine Oberfläche mit bemerkenswert guter Ebenheit erhalten werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden.
  • Wenn die Glasschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 750°C oder höher gebildet wird, kann eine Oberfläche mit einer bemerkenswert guten Ebenheit erhalten werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden. Da ferner die Ebenheit bei einer im Allgemeinen bei der Bildung von elektronischen Dünnschicht-Bauelementen aus dem Keramiksubstrat eingesetzten Arbeitstemperatur gewahrt wird, können hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente zuverlässig hergestellt werden.
  • Wenn die Glasschicht aus einem Glas gebildet wird, das als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält, kann eine Oberfläche mit einer bemerkenswert guten Ebenheit erhalten werden und es kann eine Leiterschicht direkt auf der Glasurschicht ausgebildet werden, wodurch zuverlässig hochwertige elektronische Dünnschicht-Bauelemente hergestellt werden.
  • Wenn das Keramiksubstrat ein Leiterbild in dem Substrat enthält, kann ein anderes elektronisches Bauelement an dem erzeugten elektronischen Dünnschicht-Bauelement angebracht werden, wodurch es als Keramiksubstrat für das Herstellen kleiner dimensionierter elektronischer Dünnschicht-Bauelemente dient.
  • Das erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement weist dank der Verwendung eines Substrats mit einer Oberfläche guter Ebenheit eine gute Ebenheit und Zuverlässigkeit auf.
  • Wenn ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement aus dem erfindungsgemäßen Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente besteht und ein vorbestimmter Kondensatorteil auf dem Substrat vorgesehen wird, können ohne Kurzschließen konstante elektrische Eigenschaften erhalten werden, wodurch eine Kondensatorfunktion großer Zuverlässigkeit erhalten wird.
  • Nach einem ersten Verfahren für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann ein Keramiksubstrat mit einer Oberfläche guter Ebenheit für elektronische Dünnschicht-Bauelemente zuverlässig und einfach hergestellt werden.
  • Nach einem zweiten Verfahren für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann ein Keramiksubstrat mit einer Oberfläche guter Ebenheit für elektronische Dünnschicht-Bauelemente zuverlässig und einfach hergestellt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • 2 zeigt schematisch einen beispielhaften Prozess für das Herstellen des erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • 3 zeigt schematisch einen beispielhaften Prozess für das Herstellen des erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • 4 zeigt schematisch einen weiteren beispielhaften Prozess für das Herstellen des erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • 5 zeigt schematisch einen weiteren beispielhaften Prozess für das Herstellen des erfindungsgemäßen Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • 6 zeigt eine Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats, welche keinem Planpolieren (×200) unterzogen wurde.
  • 7 zeigt die Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats, welche keinem Planpolieren (×2.000) unterzogen wurde.
  • 8 zeigt die Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats, welche Planpolieren (×200) unterzogen wurde.
  • 9 zeigt die Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats, welche Planpolieren (×2.000) unterzogen wurde.
  • 10 zeigt die Oberfläche einer Glasschicht, welche Planpolieren (×200) unterzogen wurde.
  • 11 zeigt die Oberfläche einer Glasschicht, welche Planpolieren (×2.000) unterzogen wurde.
  • 12 zeigt die Oberfläche einer Glasurschicht, welche Planpolieren (×200) unterzogen wurde.
  • 13 zeigt die Oberfläche einer Glasurschicht, welche Planpolieren (×2.000) unterzogen wurde.
  • 14 ist ein schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen elektronischen Dünnschicht-Bauelements (Dünnschichtkondensator).
  • 15 zeigt schematisch einen Prozess für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Dünnschichtkondensators.
  • 16 zeigt schematisch einen Prozess für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Dünnschichtkondensators.
  • 17 zeigt schematisch einen Prozess für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Dünnschichtkondensators.
  • Die zur Bezeichnung verschiedener baulicher Merkmale in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen umfassen folgende:
    •
    • 1
    Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente
    2
    Keramikgrundsubstrat
    21
    Leiterbild (Kontaktloch-Leiter)
    211
    inneres Leiterbild
    212
    Endteil des inneren Leiterbilds
    22
    Photoresist-Schicht
    221
    Strukturierungsloch
    23
    Glaspastenschicht
    24
    Glasschicht
    241
    Blase
    3
    Glasurschicht
    31
    Ätzloch
    100
    Dünnschichtkondensator (elektronisches Dünnschicht-
    Bauelement)
    4
    Kondensatorleiterschicht
    5
    Ätzresist (für Leiterschicht)
    6
    dielektrische Kondensatorschicht (dielektrisches
    Ausgangsmaterial)
    7
    Ätzresist (für dielektrische Schicht)
    8
    Kondensatorleiterschicht
    9
    Ätzresist (für Leiterschicht)
    10
    Lötresistschicht
    11
    Nickel-Gold-Plattierung
    12
    Lötkugel.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Als Nächstes wird die vorliegende Erfindung eingehender beschrieben.
  • [1] Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente
  • Das erste erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat und eine auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasurschicht umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht eine Oberfläche mit einer arithmetischen mittleren Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und eine maximale Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger aufweist.
  • Das oben erwähnte "Keramikgrundsubstrat" dient als Grundelement des Keramiksubstrats für ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement und trägt auch die nachstehend erwähnte Glasurschicht. Das Keramikgrundsubstrat kann aus einer Schicht oder aus zwei oder mehr Schichten bestehen und kann, muss aber nicht ein inneres Leiterbild enthalten.
  • Bezüglich der Ausbildung der Keramikgrundschicht unterliegt der Keramikbestandteil keiner besonderen Einschränkung, aber Keramikbestandteile mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit sind bevorzugt. Aus der Reihe dieser Keramikbestandteile umfassen Beispiele für Hauptbestandteile (nachstehend auch als "Keramikhauptbestandteil" bezeichnet, der im Allgemeinen in einer Menge von 40 Masseprozent oder mehr beruhend auf den Keramikbestandteilen insgesamt enthalten ist) Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumdioxid und Magnesiumoxid. Von diesen ist Aluminiumoxid bevorzugt, da Aluminiumoxid ausgezeichnete Eigenschaften wie Isolierfähigkeit, Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit und Thermostabilität aufweist, eine breite Anwendungspalette hat und kostengünstig bezogen werden kann.
  • Wenn in dem Keramiksubstrat Alumniumoxid als Keramikhauptbestandteil enthalten ist, unterliegt die Menge des Aluminiumoxids keiner bestimmten Einschränkung. Vorzugsweise liegt die Aluminiumoxidmenge basierend auf dem Keramikgesamtanteil (100 Masseprozent) ausschließlich einer Glaskeramik-Gemischschicht (eine durch Einbringen eines Glases in die Oberfläche des Keramikgrundsubstrats mittels Permeation gebildete Gemischschicht) und, falls vorhanden, eines inneren Leiterbilds oder ähnlichen Elements bei 40 Masseprozent oder mehr (bevorzugter bei 70 bis 99 Masseprozent, am bevorzugtesten bei 85 bis 98 Masseprozent).
  • Wenn die Menge bei 40 Masseprozent oder mehr liegt, werden die oben erwähnten Eigenschaften des Aluminiumoxids ausnahmslos erhalten.
  • Neben den Keramikhauptbestandteilen können Keramikhilfsbestandteile wie Magnesiumoxid, Calciumoxid, Siliziumdioxid und Borsäure in das Keramiksubstrat eingebracht werden (im Allgemeinen in einer Menge von unter 40 Masseprozent). Zu beachten ist, dass die Keramikhauptbetandteile und die Keramikhilfsbestandteile eine chemisch unterschiedliche Spezies sind. Neben den Keramikhaupt- und Hilfsbestandteilen kann ein aus einem Sintermittel oder einer ähnlichen Substanz gewonnener Keramikbestandteil in das Keramiksubstrat eingebracht werden. Die Hauptbestandteile können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies eingebracht werden ebenso wie die Hilfsbestandteile und die anderen Keramikbestandteile.
  • Die Rauheit der Oberfläche, auf welcher die Glasurschicht des Keramikgrundsubstrat gebildet wird, unterliegt keiner besonderen Einschränkung und die Rauheit darf nur einen solchen Wert haben, dass keine Vorsprünge von der nachstehend erwähnten Glasurschicht gebildet werden. Die maximale Höhe (Ry) ist mit anderen Worten im Wesentlichen kleiner als die Dicke der Glasurschicht (im Allgemeinen die Dicke nach dem Polieren). Wenn zum Beispiel die Glasurschicht eine Dicke von 50 μm aufweist, darf die Fläche des Keramikgrundsubstrats eine (Ry) von weniger als 50 μm haben. Die Form und die Abmessungen des Keramikgrundsubstrats unterliegen keiner besonderen Einschränkung. Die Dicke des Keramikgrundsubstrats unterliegt keiner besonderen Einschränkung und die Dicke beträgt im Allgemeinen 200 μm oder mehr (vorzugsweise 200 bis 2.000 μm, noch bevorzugter 300 bis 1.000 μm). Wenn die Dicke bei 200 μm oder mehr liegt, kann dem so erzeugten Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente eine ausreichende mechanische Festigkeit verliehen werden.
  • Die oben erwähnte "Glasurschicht" ist eine Glasschicht mit einer Oberfläche mit einer arithmetischen mittleren Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und einer maximalen Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger. Die Glasurschicht kann an einer Oberfläche oder an beiden Oberflächen des Keramikgrundsubstrats ausgebildet werden. Die Oberfläche kann eine Ra von 0,015 μm oder weniger und eine Ry von 0,25 μm oder weniger aufweisen oder kann sogar eine Ra von 0,010 μm oder weniger und eine Ry von 0,20 μm oder weniger aufweisen. Polieren für das Erhalten der Oberfläche kann, muss aber nicht durchgeführt werden. Polieren wird jedoch im Allgemeinen vorgenommen, um die oben erwähnte bemerkenswert ebene Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.
  • Vorzugsweise weist die Glasurschicht keine Poren auf. Der Begriff "keine Poren" bezeichnet einen Zustand, in dem keine Poren mit einem längeren Durchmesser von 0,2 μm oder mehr in mindestens 10 unterschiedlichen Quadraten (100 μm × 100 μm), die wahllos aus einer Stapelschichtebene gewählt wurden, beobachtet werden. Die Glasurschicht ist mit anderen Worten eine bemerkenswert dichte Schicht mit praktisch keinen Poren. Der Begriff "Stapelschichtebene" bezeichnet einen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung der Glasurschicht auf dem Keramikgrundsubstrat. Die Bilder werden zur Erkennung im Allgemeinen bei einer Vergrößerung von 2.000 oder mehr betrachtet. Die Glasurschicht kann auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen des Keramikgrundsubstrat ausgebildet werden.
  • Das Glas für die Ausbildung der Glasurschicht unterliegt keiner besonderen Einschränkung, doch werden Glasbestandteile mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, Isolierleistung und mechanischer Festigkeit bevorzugt. Im Allgemeinen enthält der Glasbestandteil für das Bilden des Glases im Wesentlichen Si, Al und O. Neben diesen Elementen kann der Glasbestandteil B, Ca, Mg, Sr, Ba, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, In, Sn, Ta, W, Re, Bi, Lanthanoid-Elemente und Actinoid-Elements umfassen. Von diesen Elementen sind B, Ca, Mg, Ba und ähnliche Elemente bevorzugt, wobei B und Ca bevorzugter sind. Diese Elemente können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Elementen enthalten sein und können in Form eines komplexen Oxids mit zwei oder mehr der Metallelemente eingebracht werden. Dagegen werden Elemente wie Alkalimetallelemente, P und Pb vorzugsweise im Wesentlichen nicht in das Glas eingebracht. Insbesondere wenn dem Glas eine ausgezeichnete Isoliereigenschaft verliehen wird, enthält das Glas vorzugsweise keine Übergangsmetalle aus den oben erwähnten Elementen.
  • Besonders bevorzugt enthält das Glas Si, Al, B, Ca und O als Hauptbestandteile. Insbesondere enthält das Glas vorzugsweise Si, Al, B und Ca in einer Gesamtmenge (reduziert auf SiO2, Al2O3, B2O3 und CaO) von 80 Masseprozent oder mehr (bevorzugter 90 Masseprozent oder mehr, am bevorzugtesten 95 Masseprozent oder mehr beruhend auf der gesamten Glasurschicht (100 Masseprozent)).
  • Weiterhin enthält das Glas Si in einer Menge (reduziert auf SiO2) von 50 bis 70 Masseprozent (bevorzugter 55 bis 65 Masseprozent) und Al in einer Menge (reduziert auf Al2O3) von 3 bis 15 Masseprozent (bevorzugter 5 bis 10 Masseprozent) beruhend auf dem gesamten Glas (100 Masseprozent). Ferner enthält das Glas B in einer Menge (reduziert auf B2O3) von 10 bis 30 Masseprozent (bevorzugter 15 bis 25 Masseprozent) und Ca in einer Menge (reduziert auf CaO) von 3 bis 20 Masseprozent (bevorzugter 5 bis 15 Masseprozent) beruhend auf dem gesamten Glas (100 Masseprozent).
  • Der Glasübergangspunkt unterliegt keiner besonderen Beschränkung, doch liegt der Glasübergangspunkt vorzugsweise bei 600°C oder höher (bevorzugter 630°C oder höher, im Allgemeinen 700°C oder niedriger).
  • Der Erweichungspunkt des Glases unterliegt keiner besonderen Beschränkung, doch liegt der Erweichungspunkt vorzugsweise bei 750°C oder höher (bevorzugter bei 800°C oder höher, im Allgemeinen bei 1.200°C oder niedriger).
  • Der Durchbiegepunkt des Glases unterliegt keiner bestimmten Beschränkung, doch liegt der Durchbiegepunkt vorzugsweise bei 750°C oder höher (bevorzugter bei 800°C oder höher, im Allgemeinen bei 1.200°C oder niedriger). Die bei der Herstellung der elektronischen Dünnschicht-Bauelemente aus dem Keramiksubstrat der Erfindung für elektronische Dünnschicht-Bauelemente eingesetzte Arbeitstemperatur liegt im Allgemeinen bei höchstens etwa 700°C. Daher wird bei einem Durchbiegepunkt von 750°C oder höher die Oberflächenebenheit der Glasurschicht zufriedenstellend gewahrt. Ein derartig hoher Durchbiegepunkt ist für ein Verfahren mit einem Nachbehandlungsschritt geeignet, bei welchem das die Glasurschicht bildende Glas auf 700°C oder höher erhitzt wird, geeignet. Beispiele für den Nachbehandlungsschritt umfassen einen Kondensatorteil-Ausbildungsschritt beruhend auf dem Sol-Gel-Verfahren. Zu beachten ist, dass das Glas einen Durchbiegepunkt von 700°C oder höher aufweisen muss und daher ein Glas mit eine Durchbiegepunkt von 700 bis 800°C verwendet werden kann.
  • Die Form und die Abmessungen der Glasurschicht unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Die Dicke der Glasurschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung und die Dicke liegt vorzugsweise bei 100 μm oder weniger (bevorzugter bei 70 μm oder weniger, am bevorzugtesten bei 50 μm oder weniger, im Allgemeinen bei 10 μm oder mehr). Da die Oberfläche der Glasurschicht im Allgemeinen durch Polieren geebnet wird, muss die Glasurschicht eine solche Dicke aufweisen, dass das Keramikgrundelement nicht während des Polierens freigelegt wird. Im Allgemeinen muss die Dicke mindestens 10 μm betragen, damit nach dem Polieren Ebenheit gewährleistet werden kann. Wenn die Dicke in den oben erwähnten Bereich fällt, kann in dem Fall, da das nachstehend innere Leiterbild vorgesehen wird, die Höhe eines Endteils des inneren Leiterbilds, welches in der Glasurschicht ausgebildet ist, unterdrückt werden.
  • Die Oberfläche der Glasurschicht wird im Allgemeinen durch Polieren geebnet. Das Polierverfahren unterliegt keiner besonderen Beschränkung und die Oberflächenrauheit wird durch Polieren merklich reduziert. Die Glasurschicht weist eine gewisse Oberflächenrauheit auf, d.h. eine arithmetische mittlere Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und eine maximale Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger. Die Oberfläche kann eine Ra von 0,015 μm oder weniger und eine Ry von 0,25 μm oder weniger aufweisen oder kann sogar eine Ra von 0,010 μm oder weniger und eine Ry von 0,20 μm oder weniger aufweisen. Zu beachten ist, dass (Ra) und (Ry) wie in JIS B0601 (1994) gefordert, welche hiermit durch Erwähnung Bestandteil dieser Anmeldung wird, definiert und gemessen werden.
  • Die Glasurschicht weist gegenüber einer herkömmlichen Glasurschicht eine höhere Dichte auf. Dank ihrer hohen Dichte kann die oben erwähnte Oberflächenrauheit erhalten werden. Der Begriff "dicht oder hohe Dichte" bezeichnet einen Zustand, in welchem die obere Fläche der Glasurschicht (im Allgemeinen die sich durch das Polieren ergebende obere Fläche) keine Poren enthält.
  • Das erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann ein inneres Leiterbild enthalten. Das oben erwähnte "Leiterbild" wird mindestens in dem erfindungsgemäßen Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gebildet. Beispiele für das Leiterbild umfassen eine Verbindungskontaktverdrahtung (Bezugszeichen 21 in 14), welche in einem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente ausgebildet ist. Die Verbindungskontaktverdrahtung ist eine Verdrahtungsart, welche zum Beispiel die obere Fläche und die untere Fläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente elektrisch verbindet. Das leitfähige Material für die Ausbildung der Verbindungskontaktverdrahtung unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es können Materialien wie Wolfram, Molybdän, Gold, Platin, Silber, Palladium, Kupfer und Nickel eingesetzt werden. Diese leitfähigen Materialien können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden.
  • Die Form der Verbindungskontaktverdrahtung unterliegt keiner besonderen Beschränkung und die Verbindungskontaktverdrahtung nimmt im Allgemeinen die Form einer die Bauelementlagen in Richtung der Glasurschichtstapelung durchsetzenden Säule an. Der Durchmesser der Säule unterliegt keiner besonderen Beschränkung und der Durchmesser kann zwischen 50 und 200 μm liegen.
  • Zusätzlich zu der oben erwähnten Verbindungskontaktverdrahtung kann ein Leiterbild in der Richtung der Ebene ausgebildet werden, welches einer Elektrodenschicht für das Ausbilden eines elektronischen Dünnschicht-Bauelements ähnelt. Beispiele für das Leiterbild umfassen eine typische Verdrahtung für Leitung, Verdrahtung für Widerstand, Verdrahtung für Kopplung und Kontaktflecken.
  • Das zweite erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente ist dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat gebildet wird, indem eine auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasschicht einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wird, wodurch eine Glasurschicht auf dem Keramikgrundsubstrat gebildet wird, und die Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wird.
  • Das gleiche Keramikgrundsubstrat, das bei dem ersten Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente verwendet wurde, kann ohne Abwandlung als das oben erwähnte "Keramikgrundsubstrat" verwendet werden. Zwar kann ein Keramiksubstrat im gebrannten Zustand ohne Abwandlung als Keramikgrundsubstrat verwendet werden, doch wird das Substrat vor Gebrauch vorzugsweise so poliert, dass Oberflächenunregelmäßigkeiten wie bei Keramikmaterial inhärente Wölbungen beseitigt werden, wodurch eine ebene Oberfläche erzeugt wird.
  • Die oben erwähnte "Glasurschicht" wird durch Erwärmen und Beaufschlagen mit Druck erzeugt. Im Allgemeinen entspricht die Glasurschicht der Glasurschicht des ersten Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente bzw. der Glasurschicht des nachstehend erwähnten dritten Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente.
  • Die Glasurschicht des ersten Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann ohne Abwandlung als Glasurschicht verwendet werden. In diesem Fall ist die Oberflächenrauheit aber nicht beschränkt. Die Oberflächenrauheit (Ra) kann auf einen Wert von 0,02 μm oder weniger (weiterhin 0,015 μm oder weniger, sogar 0,010 μm oder weniger) begrenzt werden oder die Oberflächenrauheit (Ry) kann auf 0,25 μm oder weniger (weiterhin 0,20 μm oder weniger) begrenzt werden. Ferner können die beiden Parameter auf einen Wert von Ra 0,02 μm oder weniger und einen Wert von Ry von 0,25 μm oder weniger (weiterhin einen Wert von Ra von 0,015 μm oder weniger und einen Wert von Ry von 0,25 μm oder weniger, sogar einen Wert von Ra von 0,010 μm oder weniger und eine Wert von Ry von 0,20 μm oder weniger) begrenzt werden. Die Glasschicht kann so gesteuert werden, dass keine Poren mit einem längeren Durchmesser von 0,2 μm oder mehr in mindestens 10 verschiedenen Quadraten (100 μm × 100 μm), welche wahllos aus einer Stapelschichtebene gewählt werden, beobachtet werden.
  • Die oben erwähnte "Glasschicht" wird aus einem Glas gebildet, welches keiner Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wurde. Die Glasschicht enthält im Allgemeinen Blasen (gleiche Bedeutung wie Poren). Kurz gesagt unterscheidet sich die Glasschicht von der Glasurschicht, welche einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wurde, bezüglich des Vorhandenseins von Poren. Das die "Glasurschicht" des ersten Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente bildende Glas kann ohne Abwandlung als Glas für das Bilden der Glasschicht eingesetzt werden. Die Form und die Abmessungen der Glasschicht unterliegen keiner besonderen Einschränkung. Die Dicke der Glasschicht unterliegt keiner besonderen Einschränkung, aber die Dicke der Glasschicht ist in einem erstarrten Zustand vorzugsweise um 10 μm oder mehr größer als die maximale Höhe (Ry) des Keramikgrundsubstrats. Die Dicke kann zum Beispiel bei 0,05 bis 1 mm liegen. Das Verfahren zur Ausbildung der Glasschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Eine das nachstehend erwähnte Glaspulver enthaltende Schicht kann zum Beispiel wärmebehandelt werden, um die Glasschicht zu bilden.
  • Die Wärmebehandlung ist ein Prozess, bei dem eine glaspulverhaltige Schicht auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des Glases, welches das Glaspulver bildet, erwärmt wird, wodurch eine Glasschicht gebildet wird. Das Wärmebehandeln wird bei geeigneter Temperatur entsprechend der Zusammensetzung des verwendeten Glases durchgeführt. Wenn das Glas einen Durchbiegepunkt von etwa 700 bis 780°C aufweist, liegt die Wärmebehandlungstemperatur vorzugsweise bei 800 bis 1.200°C (bevorzugter bei 900 bis 1.100°C). Die Atmosphäre für das Wärmebehandeln unterliegt keiner besonderen Beschränkung und vorzugsweise wird die Atmosphäre auf der Grundlage z. B. eines leitfähigen Materials, welches ein in einem Keramikgrundsubstrat enthaltenes inneres Leiterbild bildet, entsprechend gewählt. Wenn zum Beispiel das leitfähige Material vorwiegend aus Gold und Platin besteht, wird das Wärmebehandeln bevorzugt unter Atmosphärenbedingungen durchgeführt, während, wenn das leitfähige Material als Hauptbestandteile hoch oxidierbare Materialien wie Kupfer, Nickel, Wolfram und Molybdän enthält, das Wärmebehandeln bevorzugt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
  • Die Form, die Abmessungen und die Dicke der glaspulverhaltigen Schicht unterliegen keiner besonderen Einschränkung. Das in dieser Schicht enthaltene Glaspulver besteht aus dem "Glas für das Bilden der Glasurschicht" des ersten Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente. Die Form und die Abmessungen der Pulverpartikel unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Im Allgemeinen werden Glaspulverpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 100 μm verwendet. Das Pulver mit einer solchen Partikelgröße lässt sich mühelos erweichen und handhaben.
  • Das Verfahren für das Ausbilden der glaspulverhaltigen Schicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Die Schicht kann zum Beispiel durch Aufbringen einer glaspulverhaltigen Paste (nachstehend als "Glaspaste" bezeichnet) auf ein Substrat gebildet werden.
  • Alternativ wird ein Keramikgrundsubstrat in einen Schlicker gegeben, in welchem Glaspulver dispergiert ist, und das Glaspulver wird Sedimentieren unterzogen, gefolgt von einem Entnehmen des Keramiksubstrats aus dem Schlicker und Trocknen. In einer weiteren Alternative wird eine nur Glaspulver enthaltende Schicht zum Beispiel durch Streuen von Glaspulver direkt auf das Substrat gebildet. Von diesen Verfahren ist das Aufbringen einer Glaspaste im Hinblick auf die Bearbeitbarkeit bzw. andere Faktoren bevorzugt.
  • Zusätzlich zu dem Glaspulver wird im Allgemeinen bei tatsächlicher Verwendung ein organischer Bestandteil in die Glaspaste eingebracht. Der organische Bestandteil verleiht der Glaspaste Eigenschaften wie Formbarkeit. Im Allgemeinen wird ein Bindemittel als organischer Bestandteil verwendet, und Beispiele für das Bindemittel umfassen Ethylcelluloseharz, Butylharz und Acrylharz. Diese Harze können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Ferner können ein Plastifizierungsmittel, ein Dispergiermittel, ein Lösungsmittel etc. in die Paste eingebracht werden. Diese Zusätze können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Es können andere Bestandteile, die anorganisch oder organisch sein können, wie ein Dispergiermittel, ein Egalisiermittel, ein Schmiermittel, ein Schaumdämpfungsmittel und ein Antioxidans in die Glaspaste eingebracht werden. Diese Bestandteile können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden.
  • Die Viskosität der Glaspaste unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die Viskosität wird zum Beispiel auf 1 bis 1.000 Pa·s (bevorzugter 20 bis 500 Pa·s) eingestellt.
  • Das Verfahren für das Aufbringen einer Glaspaste unterliegt keiner besonderen Beschränkung und vorzugsweise wird das Verfahren aufgrund der Viskosität und anderer Eigenschaften der Glaspaste entsprechend gewählt. Wenn die Glaspaste zum Beispiel eine Viskosität von 1 bis 1.000 Pa·s aufweist, wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Paste durch Siebdruck, das Doctor-Blade-Verfahren, Gießlackieren oder andere Verfahren aufgebracht werden. Von diesen sind das Siebdruck- und das Doctor-Blade-Verfahren bevorzugt. Wenn die Viskosität unter dem unteren Grenzwert des oben erwähnten Viskositätsbereichs liegt, kann die Paste durch Spin-Coating, Tauchbeschichten, Aufsprühen (Tintenstrahl, thermisch, etc.) oder andere Verfahren aufgebracht werden.
  • Das oben erwähnte "Erwärmen und Druckbeaufschlagen" bezeichnet eine Behandlung der Erwärmung einer Glasschicht, während Druck auf die Glasschicht ausgeübt wird. Das Erwärmverfahren und das Druckbeaufschlagungsverfahren unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Die Druckbeaufschlagung kann zum Beispiel isotrop oder einachsig erfolgen. Das Druckmedium kann entweder ein Gas, Pulver oder eine Flüssigkeit sein. Von diesen ist isotropes Pressen mit einem Gasdruckmedium bevorzugt. Beispiele solcher Verfahren umfassen ein heissisostatisches Pressverfahren (nachstehend als "HIP-Verfahren" bezeichnet).
  • Bei der Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung der Glasschicht kann die Behandlung bezüglich der Glasschicht in nahezu erstarrten Zustand erfolgen. Vorzugsweise wird das Glas aber vorher erwärmt, um das Glas in eine Flüssigphase zu überführen. Die Flüssigphase ist für das effektive Beseitigen von im Glas vorhandenen Blasen geeignet. Die "Flüssigphase" bezeichnet im Allgemeinen eine Phase, in welcher das Glas auf eine Temperatur (≥ T–100) erwärmt wird, welche über einer Temperatur liegt, die um 100°C unter dem Durchbiegepunkt (T–100) des die Glasschicht bildenden Glases liegt.
  • Wenn die oben erwähnte glaspulverhaltige Schicht verwendet wird, kann separat oder kontinuierlich mit dem Schritt der Wärmebehandlung der glashaltigen Schicht zur Bildung einer Glasschicht das anfängliche Erwärmen vor der Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung vorgenommen werden. Weiterhin kann das anfängliche Erwärmen kontinuierlich oder separat zum Erwärmen und Druckbeaufschlagen vorgenommen werden.
  • Die Erwärmtemperatur der Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die Temperatur wird vorzugsweise auf einen geeigneten Wert entsprechend den Eigenschaften des verwendeten Glases gesetzt. Im Allgemeinen liegt die Temperatur bei 700°C oder höher (vorzugsweise bei 750 bis 1.000°C, bevorzugter bei 750 bis 900°C). Der Druck der Druckbeaufschlagung unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und der Druck wird vorzugsweise auf einen geeigneten Wert entsprechend den Eigenschaften des verwendeten Glases gesetzt. Im Allgemeinen liegt der Druck bei 0,5 MPa oder höher (vorzugsweise bei 0,5 bis 200 MPa, bevorzugter bei 0,5 bis 50 MPa). Die Kombination von Erwärmtemperatur und ausgeübtem Druck ist vorzugsweise 700°C oder höher und 0,5 MPa oder höher, bevorzugter 750 bis 1.000°C und 0,5 bis 200 MPa, am bevorzugtesten 750 bis 900°C und 0,5 bis 50 MPa.
  • Das oben erwähnte "Planpolieren" ist ein Schritt des Polierens einer Oberfläche der Glasurschicht, welche durch die Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung vorgesehen wurde, wodurch eine ebene Glasurschichtoberfläche gebildet wird. Das Polierverfahren unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es können mechanisches Polieren, chemomechanisches Polieren oder chemisches Polieren eingesetzt werden. Von diesen sind mechanisches Polieren und chemomechanisches Polieren bevorzugt.
  • Das dritte erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat und eine keine Poren enthaltende Glasurschicht aufweist, die auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wurde.
  • Das gleiche Keramikgrundsubstrat, wie in dem ersten Keramiksubstrat für elektronische Dünneschicht-Bauelemente eingesetzt wurde, kann ohne Abwandlung als das oben erwähnte "Keramikgrundsubstrat" verwendet werden.
  • Die oben erwähnte "Glasurschicht" weist keine Poren auf. Der Begriff "keine Poren" bezeichnet einen Zustand, in welchem keine Poren mit einem längeren Durchmesser von 0,2 μm oder mehr in mindestens 10 verschiedenen Quadraten (100 μm × 100 μm), welche wahllos aus einer Stapelschichtebene gewählt wurden, beobachtet werden. Die Glasurschicht ist mit anderen Worten eine bemerkenswert dichte Schicht mit praktisch keinen Poren. Der Begriff "Stapelschichtebene" bezeichnet einen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung des Keramikgrundsubstrats. Die Bilder werden zur Erkennung im Allgemeinen bei einer Vergrößerung von 2.000 oder mehr betrachtet. Die Glasurschicht kann auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen des Keramikgrundsubstrat ausgebildet werden.
  • Die Glasurschicht wird Planpolieren unterzogen. Das gleiche Planpolieren wie in Bezug auf das zweite Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente beschrieben kann ohne Abwandlung als das oben erwähnte "Planpolieren" ausgeführt werden.
  • Die Oberflächenrauheit der Glasurschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die Schicht weist vorzugsweise eine Oberfläche mit einer arithmetischen mittleren Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und einer maximalen Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger auf. Die Oberfläche kann eine Ra von 0,015 μm oder weniger und eine Ry von 0,25 μm oder weniger, insbesondere eine Ra von 0,010 μm oder weniger und eine Ry von 0,20 μm oder weniger aufweisen.
  • Die Art des Glases unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und das Glas kann die gleichen Eigenschaften (z. B. Zusammensetzung, Glasübergangspunkt, Erweichungspunkt und Durchbiegepunkt) wie bei dem ersten Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente beschrieben aufweisen. Die Form, die Abmessungen und andere Eigenschaften der Glasurschicht unterliegen keiner besonderen Beschränkung, und es kann ohne Abwandlung die gleiche Glasurschicht, wie bei dem ersten Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente verwendet wurde, verwendet werden.
  • Die Glasurschicht weist gegenüber einer herkömmlichen Glasurschicht eine höhere Dichte auf. Dank der Glasurschicht hoher Dichte kann die oben erwähnte Oberflächenrauheit erreicht werden. Der Begriff "dicht oder hohe Dichte" bezeichnet einen Zustand, in welchem die obere Fläche der Glasurschicht (im Allgemeinen die sich aus dem Polieren ergebende obere Fläche) keine Poren enthält.
  • Sowohl das erste, zweite als auch dritte Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann ein Keramikgrundsubstrat aufweisen, wobei eine Glasurschicht auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildet ist und ein Leiterbild in dem Keramikgrundsubstrat und der Glasurschicht ausgebildet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung liegt mindestens ein erstes Ende des Leiterbilds zur Glasurschichtoberfläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente frei und mindestens ein zweites Ende liegt zur anderen Oberfläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente frei.
  • Wie vorstehend beschrieben liegt mindestens ein erstes Ende des Leiterbilds zur Glasurschichtoberfläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente frei und mindestens ein zweites Ende liegt zur anderen Oberfläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente frei. Insbesondere wenn das Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente eine Glasurschicht ausschließlich auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats aufweist, kann das zweite Ende des Leiterbilds zur Rückfläche des Keramikgrundsubstrats oder zu einer Seitenfläche des Keramikgrundsubstrats freiliegen. Wenn das Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente eine Glasurschicht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückfläche aufweist, kann das zweite Ende des Leiterbilds zur rückwärtigen Glasurschichtfläche freiliegen. Das Leiterbild kann mit anderen Worten so ausgebildet werden, dass es durch das Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente die Vorderfläche mit der Rückfläche elektrisch verbindet oder eine Oberfläche mit einer Glasurschicht und eine Seitenfläche des Keramiksubstrats elektrisch verbindet. Andere Merkmale des "inneren Leiterbilds", wie es in dem ersten Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente verwendet wird, können ebenfalls genutzt werden.
  • [2] Elektronische Dünnschicht-Bauelemente
  • Das erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass es das erfindungsgemäße Keramiksubstrat für ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement enthält.
  • Das oben erwähnte erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente kann auch hierin ohne Abwandlung verwendet werden. Die Gesamtdicke des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die Gesamtdicke liegt im Allgemeinen bei 200 bis 2.000 μm (vorzugsweise bei 300 bis 1.000 μm).
  • Beispiele für das erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement umfassen Dünnschichtkondensatoren und elektronische Bauelementeinheiten mit einem Dünnschichtkondensator.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist das erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement einen Kondensatorteil auf, welcher aus leitfähigen Kondensatorschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht besteht, welche auf dem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der leitfähigen Kondensatorschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht in solcher Weise, dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Kondensatorleiterschichten angeordnet ist, gebildet wird.
  • Das erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement kann ein Dünnschichtkondensator oder eine elektronische Bauelementeinheit mit einem Dünnschichtkondensator sein.
  • Der oben erwähnte Kondensatorteil besteht aus leitfähigen Kondensatorschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht, welche auf dem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der leitfähigen Kondensatorschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht in solcher Weise, dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei, einander gegenüberliegenden Kondensatorleiterschichten angeordnet ist, gebildet wird (siehe 14).
  • Die oben erwähnte "Kondensatorleiterschicht" ist eine als Element des Kondensatorteils dienende Leiterschicht. Die Kondensatorleiterschicht ist eine leitfähige Dünnschicht, und zwei leitfähige Schichten liegen einander mit der nachstehend erwähnten dielektrischen Kondensatorschicht dazwischen gegenüber. Jede Schicht kann aus einer einzigen Schicht oder aus zwei oder mehr Schichten bestehen. Im Allgemeinen bestehen die unterste Schicht und die oberste Schicht des aus den Kondensatorleiterschichten und den dielektrischen Kondensatorschichten gebildeten gestapelten Körpers aus einer Kondensatorleiterschicht. Das Material für das Bilden der Kondensatorleiterschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange das Material elektrisch leitfähig ist (z.B. ein spezifischer Widerstand von 10 μΩ·cm oder weniger). Beispiele für das Material umfassen Platin, Gold, Kupfer, Silber, Nickel, Titan, Molybdän, Chrom, Kobalt und Wolfram. Diese Materialien können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Die Form, die Abmessung und die Dicke der Kondensatorleiterschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Die Dicke beträgt im Allgemeinen 1 μm oder weniger. Vorzugsweise werden diese Kondensatorleitermaterialien, die Dicke der Kondensatorleiterschicht oder andere Beschaffenheiten entsprechend den gewünschten Widerstandswerten, Produktivität, Herstellungskosten, etc. geeignet gewählt.
  • Die oben erwähnte "dielektrische Kondensatorschicht" ist ein Teil, welcher ein Element des Kondensatorteils ist und eine Zwischenschichtisolierung zwischen den Kondensatorleiterschichten bietet. Das Material für das Bilden der dielektrischen Kondensatorschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange das Material ein Nichtleiter ist (z.B. ein spezifischer Widerstand von 1010 Ω·cm oder mehr). Beispiele für das Material umfassen Titanate (z.B. Bariumtitanat, Strontiumtitanat und Bleititanat), Tantaloxid und Titanoxid. Diese Materialien können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Bei Verwendung von zwei oder mehr Spezies können die Spezies in Form eines Gemisches oder einer festen Lösung verwendet werden.
  • Die Form, die Abmessung und die Dicke der dielektrischen Kondensatorschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Die Dicke beträgt im Allgemeinen 1 μm oder weniger. Vorzugsweise werden diese dielektrischen Kondensatorschichtmaterialien, die Dicke der dielektrischen Kondensatorschicht oder andere Beschaffenheiten entsprechend den elektrischen Eigenschaften wie gewünschte Kapazität, Isolierleistung und Durchschlagspannung, Produktivität, Herstellungskosten, etc. geeignet gewählt.
  • Wenn das oben erwähnte erfindungsgemäße elektronische Dünnschicht-Bauelement hergestellt wird, unterliegt das Verfahren für das Bilden der Kondensatorleiterschicht keiner besonderen Beschränkung, und die Schicht kann unter Einsatz eines Dünnschichtausbildungsverfahrens wie z.B. ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren oder ein CSD-Verfahren (= Chemical Solution Deposition = nasschemische Abscheidung) gebildet werden. Falls nötig wird die so gebildete Leiterschicht durch Ätzen oder Einsatz eines ähnlichen Verfahrens strukturiert, wodurch eine Kondensatorleiterschicht vorgesehen wird. Ätzen oder ein ähnliches Verfahren können durch ein bekanntes photolithographisches Verfahren vorgenommen werden.
  • Das Verfahren für das Bilden der dielektrischen Kondensatorschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und das CSD-Verfahren kann verwendet werden. Insbesondere wird ein dielektrisches Material, welches ein Metallelement für das Bilden einer gewünschten dielektrischen Kondensatorschicht enthält, auf ein Substrat aufgebracht, und das aufgebrachte Material wird erwärmt, um so eine dielektrische Kondensatorschicht zu erhalten. Das bei dem CSD-Verfahren verwendete dielektrische Material unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und eine metallorganische Verbindung, welche ein Metallelement für das Bilden einer gewünschten dielektrischen Kondensatorschicht enthält, ist bevorzugt. Beispiele für brauchbare metallorganische Verbindungen umfassen Alkoxide, Acetatverbindungen und Oxalatverbindungen. Beispiele für die oben erwähnten Alkoxide umfassen Titanalkoxid wie Titan-Isopropoxid; Bariumalkoxide, welche durch Auflösen metallischen Bariums in einem alkoholischen organischen Lösungsmittel erhalten werden, sowie Strontiumalkoxide wie Strontium-n-butoxid. Vor Verwendung können diese Alkoxide zur Zugeben einer vorbestimmten Menge reinen Wassers polymerisiert werden. Beispiele für das alkoholische organische Lösungsmittel umfassen ein Ethanol-Acetylaceton-Gemisch, 2-Ethoxyethanol und ein alkoholisches organisches Lösungsmittel, welches eine chemische Spezies enthält, die ein Chelat mit einer gewünschten Metallspezies bilden kann.
  • Vor Aufbringen kann das oben erwähnte dielektrische Material durch Erwärmen oder ein ähnliches Mittel homogenisiert werden. Das Verfahren für das Aufbringen des dielektrischen Materials unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die Paste kann durch Spin-Coating, Tauchbeschichten, Aufsprühen (Tintenstrahl, thermisch, etc.) oder andere Verfahren aufgebracht werden. Falls nötig, wird die so gebildete dielektrische Schicht durch Ätzen oder ein ähnliches Verfahren strukturiert, wodurch eine dielektrische Kondensatorschicht vorgesehen wird.
  • [3] Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente
  • Das Verfahren für das Herstellen der ersten bis dritten Keramiksubstrate für elektronische Dünnschicht-Bauelemente unterliegt keiner besonderen Beschränkung, wenn die Substrate ein inneres Leiterbild aufweisen. Diese Keramiksubstrate können durch das erste oder zweite erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellt werden. Da das erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente ein aus Keramikmaterial hergestelltes Keramikgrundsubstrat aufweist, kann ein Substrat mit einem inneren Leiterbild mühelos durch Stapeln von Bauelementschichten zur Bildung eines ungebrannten Körpers, Strukturieren der Schichten und Ausbilden der Verdrahtung, etc. und dann Brennen hergestellt werden. Daher ist die Verwendung des Keramikgrundmaterials gegenüber einem Glassubstrat oder einem Einzelkristallsubstrat bemerkenswert vorteilhaft. Ähnlich wie bei anderen Keramikschichten ist die oben erwähnte Glasurschicht aber in einer ungebrannten Phase schwierig zu strukturieren. Dadurch ist ein besonders kompliziertes Verfahren erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente wird als Nächstes beschrieben.
  • Das erste erfindungsgemäße Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: einen Resistschicht-Ausbildungsschritt, einen Strukturierungsschritt, einen Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt, einen Resistschicht-Entfernungsschritt, einen Glasschicht-Ausbildungsschritt, einen Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt und einen Planpolierschritt.
  • Der oben erwähnte "Resistschicht-Ausbildungsschritt" umfasst das Ausbilden einer Resistschicht auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats mit einem inneren Leiterbild mit einer Endfläche, welche zur Oberfläche des Substrats freiliegt. Die Resistschicht verhindert die Bildung eines Leiters während des nachstehend erwähnten Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritts. Die Art des Resistmaterials unterliegt keiner besonderen Beschränkung, im Hinblick auf einfaches Entfernen ist aber ein Photoresist bevorzugt.
  • Der oben erwähnte "Strukturierschritt" umfasst das Strukturieren der in dem Resistschicht-Ausbildungsschritt ausgebildeten Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird. Das Strukturieren kann durch verschiedene Mittel und im Allgemeinen durch ein photolithographisches Mittel ausgeführt werden. Das Strukturieren kann zum Beispiel durch folgende Schritte erfolgen: Anordnen einer Maske auf einer Oberfläche der Resistschicht; Freilegen eines nach dem Strukturierschicht zu entfernenden Teils und Entfernen des ungehärteten unnötigen Teils.
  • Der oben erwähnte "Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt" umfasst das Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil mit der Endfläche des inneren Leiterbilds durch Füllen des Strukturierungslochs mit einem elektrisch leitfähigen Material verbunden ist. Das Verfahren für das Ausbilden des Endteils des inneren Leiterbilds (nachstehend auch als "Leiterbildendteil" bezeichnet) unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und das Endteil kann durch Galvanisieren oder stromloses Galvanisieren gebildet werden. Wenn ein Endteil zu einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats freiliegt und ein anderer Endteil zum anderen Teil des Keramikgrundsubstrats freiliegt, können beide Endteile des inneren Leiterbilds galvanisiert werden. Wenn das Grundsubstrat mehrere innere Leiterbilder enthält, kann ein Leiterbildendteil durch Kurzschließen dieser Leiterbilder in einem einzigen Schritt gebildet werden. Wenn das andere Ende des inneren Leiterbilds nicht zu einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats freiliegt oder in einem ähnlichen Fall, kann ein Leiterbildendteil durch stromloses Galvanisieren gebildet werden.
  • Der oben erwähnte "Resistschicht-Entfernungsschritt" umfasst das Entfernen der strukturierten Resistschicht. Wie vorstehend erwähnt, ist die Resistschicht für das Ausbilden eines Leiterbildendteils nötig, und die Resistschicht kann nach beendeter Bildung des Leiterbildendteils entfernt werden. Das Mittel für das Entfernen des Resist unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und wenn das oben erwähnte Photoresist verwendet wird, kann das Resist durch Verwendung einer vorbestimmten Entfernungsflüssigkeit entfernt werden.
  • Der oben erwähnte "Glasschicht-Ausbildungsschritt" umfasst das Ausbilden einer Glasschicht auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats, so dass mindestens ein Teil des Leiterbildendteils in der Glasschicht eingebettet ist. Durch Entfernen eines Teils der Resistschicht, was in dem oben erwähnten Resistschicht-Entfernungsschritt ausgeführt wird, ragt ein Leiterbildendteil, welcher in einem in der Resistschicht vorliegenden Strukturierungsloch ausgebildet ist, von einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats hervor. Dann wird eine Glasschicht zum Beispiel durch Aufbringen einer Glaspaste auf das Substrat, so dass mindestens ein Teil des hervorragenden Leiterbildendteils in der Glaspaste eingebettet ist, und Wärmebehandeln der Glaspaste gebildet. Der gesamte Leiterbildendteil kann in der Glasschicht eingebettet sein oder es kann nur ein Teil des Leiterbildendteils in der Glasschicht eingebettet sein. Bei dem vorliegenden Schritt kann das gleiche Verfahren für das Ausbilden der Glasschicht, wie es in Bezug auf das oben erwähnte dritte Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente beschrieben wurde, ohne Abwandlung angewendet werden.
  • Der oben erwähnte "Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt" umfasst das Ausführen einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats eine Glasurschicht gebildet wird. In dem vorliegenden Schritt kann das gleiche Erwärm- und Druckbeaufschlagungsverfahren, wie es in Bezug auf das oben erwähnte dritte Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente beschrieben wurde, ohne Abwandlung angewendet werden.
  • Der oben erwähnte "Planpolierschritt" umfasst das Polieren einer Oberfläche der Glasurschicht, welche in dem Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt gebildet wurde, um eine ebene Fläche vorzusehen, wodurch der Leiterbildendteil freigelegt wird. Wie vorstehend erwähnt, bleibt, wenn der Leiterbildendteil in dem Glasschicht-Ausbildungsschritt nicht vollständig eingebettet wird, der Leiterbildendteil vor dem Planpolierschritt freigelegt. Somit bleibt der Leiterbildendteil auch nach Beenden des Planpolierens freigelegt. In dem vorliegenden Schritt kann das gleiche Planpolierverfahren, wie es in Bezug auf das oben erwähnte dritte Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente beschrieben wurde, ohne Abwandlung angewendet werden.
  • Das zweite erfindungsgemäße Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: einen Glasschicht-Ausbildungsschritt, einen Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt, einen Resistschicht-Ausbildungsschritt, einen Strukturierungsschritt, einen Ätzschritt, einen Resistschicht-Entfernungsschritt und einen Planpolierschritt.
  • Der oben erwähnte "Glasschicht-Ausbildungsschritt" umfasst das Ausbilden einer Glasschicht auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats mit einem inneren Leiterbild, dessen Endfläche zur Oberfläche des Substrats freiliegt. Der gleiche Glasschicht-Ausbildungsschritt, wie er in dem ersten Herstellungsverfahren eingesetzt wird, kann ebenfalls ohne Abwandlung als vorliegender Schritt verwendet werden. In diesem Fall ist der Leiterbildendteil aber nicht auf einer Oberfläche (auf welcher eine Glaspaste aufgebracht wird) des Keramikgrundsubstrats vorgesehen.
  • Der oben erwähnte "Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt" umfasst das Ausführen einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats eine Glasurschicht gebildet wird. Als vorliegender Schritt kann der gleiche Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt, wie er in Bezug auf das erste Herstellungsverfahren verwendet wurde, ohne Abwandlung angewendet werden. In diesem Fall weist aber die Glasschicht, welche einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wird, keinen Leiterbildendteil auf.
  • Der "Resistschicht-Ausbildungsschritt" umfasst das Ausbilden einer Resistschicht auf einer Oberfläche der Glasurschicht. Der gleiche Resistschicht-Ausbildungsschritt, wie er in dem ersten Herstellungsverfahren verwendet wurde, kann ohne Abwandlung auch als vorliegender Schritt verwendet werden. In diesem Fall liegt aber ein Endteil des inneren Leiterbilds nicht zur Oberfläche frei, auf welcher die Resistschicht ausgebildet wird.
  • Der oben erwähnte "Strukturierschritt" umfasst das Strukturieren der Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird. Die Bezeichnung "in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds" bedeutet, dass das Strukturierungsloch mittels des nachstehend erwähnten Ätzschritts über ein Ätzloch mit dem Endteil des inneren Leiterbilds in Verbindung steht, welcher zu einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats freiliegt. Der gleiche Strukturierungsschritt, wie er bei dem ersten Herstellungsverfahren verwendet wurde, kann auch ohne Abwandlung als vorliegender Schritt verwendet werden. In diesem Fall steht aber ein durch den Strukturierungsschritt ausgebildetes Strukturierungsloch nicht in direktem Kontakt mit dem Endteil des inneren Leiterbilds.
  • Der oben erwähnte "Ätzschritt" umfasst das Ätzen der Glasurschicht durch das Strukturierungsloch, wodurch ein mit der Endfläche des inneren Leiterbilds verbindendes Ätzloch gebildet wird. Die Art des Ätzmittels, die Ätzbedingungen, etc. unterliegen keiner besonderen Beschränkung, und vorzugsweise werden diese entsprechend dem Glas, welches die Glasurschicht bildet, geeignet gewählt. Die Glasurschicht kann zum Beispiel mit Hilfe eines Ätzmittels auf Hydrofluorsäurebasis geätzt werden.
  • Der oben erwähnte "Resistschicht-Entfernungsschritt" umfasst das Entfernen der strukturierten Resistschicht und der "Innenleiterbild-Endteil-Entfernungsschritt" umfasst das Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil mit der Endfläche des inneren Leiterbilds durch Füllen des Ätzlochs mit einem elektrisch leitfähigen Material verbunden wird.
  • Der oben erwähnte "Planpolierschritt" umfasst das Polieren einer Oberfläche der Glasurschicht, um eine ebene Fläche vorzusehen, wodurch der Endteil des inneren Leiterbilds freigelegt wird. Der gleiche "Planpolierschritt", wie er in Bezug auf das erste Herstellungsverfahren erwähnt wurde, kann auch ohne Abwandlung als vorliegender Schritt verwendet werden. In diesem Fall bleibt aber der Leiterbildendteil vor dem Planpolierschritt zu einer Oberfläche der Glasurschicht freigelegt.
  • BEISPIELE
  • Als Nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezug auf die Zeichnungen eingehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte aber nicht als hierauf beschränkt ausgelegt werden.
  • [1] Herstellung eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente (wobei das Substrat kein inneres Leiterbild enthält)
  • (1) Herstellung eines Keramikgrundsubstrats
  • Ein Aluminiumoxidpulver (Al2O3-Reinheit: 90% oder höher) (90 bis 95 Masseprozent) mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 5 μm und ein Flussmittelpulver (Silterhilfsmittel) (5 bis 10 Masseprozent), welches hauptsächlich Al2O3, SiO2 und CaO enthielt, wurden vermischt, um so ein Pulvergemisch herzustellen (100 Masseprozent). Es wurde ein aus dem Pulvergemisch erzeugter Schlicker mittels des Doctor-Blade-Verfahrens zu einer Folie mit einer Dicke von 200 μm ausgebildet, und die Folie wurde zu Stücken gewünschter Abmessungen geschnitten, um so Grünfolien herzustellen. Drei der Grünfolien wurden übereinander laminiert, um eine grüne Grundkeramikfolie mit einer Dicke von 600 μm herzustellen. Die grüne Grundkeramikfolie wurde gebrannt, um so ein Keramikgrundsubstrat herzustellen. Die Oberflächenrauheit jedes Keramikgrundsubstrats wurde mittels eines Oberflächenkontur-Tastmessgeräts (Erzeugnis von Tokyo Seimitsu Co., Ltd., Modell SURFCOM 1400D) gemessen. Für Ra und Ry ergaben sich jeweils Werte von 0,24 μm bzw. 5,7 μm. 6 und 7 zeigen die Oberfläche des Keramikgrundsubstrats, welche keinem Planpolieren unterzogen worden war (Größe: ×200 bzw. ×2.000).
  • Dann wurde das Keramikgrundsubstrat poliert, um eine ebene Oberfläche zu erhalten. Die Oberflächenrauheit des polierten Keramikgrundsubstrats wurde wie vorstehend beschrieben gemessen. Für Ra und Ry ergaben sich jeweils Werte von 0,078 μm und 0,97 μm. 8 und 9 zeigen die Oberfläche des polierten Keramikgrundsubstrats (Größe: ×200 bzw. ×2.000).
  • (2) Bildung der Glasurschicht
  • Ein Acrylharz (Bindemittel) wurde in Terpineol (Lösungsmittel) aufgelöst und ein Glaspulver wurde mit der Lösung vermischt, um so eine Glaspaste herzustellen. Das zur Herstellung der Paste verwendete Glaspulver enthielt Si, B, Al und Ca in Mengen (reduziert auf SiO2, B2O3, Al2O3 bzw. CaO) von 55 bis 65 Molprozent, 15 bis 25 Molprozent, 5 bis 15 Molprozent bzw. 5 bis 15 Molprozent (Gesamtmenge: 100 Molprozent) und wies eine mittlere Partikelgröße von etwa 3 μm auf. Das Glaspaste wurde durch Siebdruck auf das Keramikgrundsubstrat aufgebracht und das Erzeugnis wurde getrocknet und dann bei 1.000°C in der Atmosphäre wärmebehandelt.
  • Die so gebildete Glasschicht wurde dann zur Beurteilung poliert (im Allgemeinen ist aber dieser Polierschritt nicht erforderlich), und die Oberflächenrauheit der Schicht wurde in ähnlicher Weise ermittelt. Für Ra und Ry ergaben sich Werte von 0,60 μm bzw. 13,0 μm. 10 und 11 zeigen die Oberfläche der Glasschicht (Größe: ×200 bzw. ×2.000).
  • Dann wurde das Keramikgrundsubstrat mit der darauf ausgebildeten Glasschicht in einen HIP-Ofen gegeben und die Ofeninnentemperatur wurde ohne Druckbeaufschlagung auf 800°C angehoben, um so die Glasschicht ausreichend zu erweichen. Anschließend wurde die Ofeninnentemperatur von 800°C auf 950°C angehoben, während das Substrat bei 5 MPa unter Stickstoff mit Druck beaufschlagt wurde. Unter diesen Bedingungen wurde das Substrat 15 Minuten lang einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen.
  • Anschließend wurde das so behandelte Keramikgrundsubstrat mit einer darauf ausgebildeten Glasurschicht aus dem HIP-Ofen genommen und dann einem Planpolieren unterzogen. Das Planpolieren wurde durch mechanisches Polieren unter Verwendung einer Diamantpaste vorgenommen. Es wurden mehrere Diamantpasten mit unterschiedlichen Diamantschleifkorngrößen an die Hand gegeben und diese Pasten wurden nacheinander so verwendet, dass die Korngröße allmählich kleiner wurde. Die in der letzten Polierphase verwendete Diamantpaste hatte eine mittlere Korngröße von 2 μm oder weniger.
  • Die Oberflächenrauheit der Glasurschicht, welche einem Planpolieren unterzogen worden war, wurde durch Verwendung des oben beschriebenen Oberflächenkontur-Tastmessgeräts gemessen. Für Ra und Ry ergaben sich Werte von 0,0079 μm bzw. 0,18 μm. 12 und 13 zeigen die Oberfläche der Glasurschicht, welche einem Planpolieren unterzogen worden war (Größe: ×200 bzw. ×2.000).
  • (3) Beurteilungen
  • Bei der Oberfläche des Keramikgrundsubstrats wurden verhältnismäßig große Werte für Ra und Ry (0.24 μm bzw. 5.7 μm) festgestellt. Selbst nach Polieren des Keramikgrundsubstrats wurde die Oberflächenrauheit nicht merklich verbessert; d.h. für Ra und Ry ergaben sich Werte von 0,078 μm bzw. 0,97 μm. Wie aus 6 bis 9 hervorgeht, verhindern in der Oberfläche des Keramikgrundsubstrats vorhandene Poren eine Verbesserung der Oberflächenrauheit. Für die planpolierte Oberfläche der Glasschicht, die keiner Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen worden war, ergaben sich Oberflächenrauheitsparameter Ra und Ry von 0,6 μm bzw. 13,0 μm. D.h. die Oberflächenrauheit der planpolierten Glasschicht war verglichen mit der polierten Oberfläche des Keramikgrundsubstrats schlechter. Wie in 10 und 11 gezeigt wird, wird die Anzahl der Poren durch das Ausbilden der Glasschicht beträchtlich verringert. Die in 10 auftretenden Poren sind jedoch größer als die in 8 auftretenden Poren. D.h. diese großen Poren verhindern eine Verbesserung der Oberflächenrauheit.
  • Für die Oberfläche des erfindungsgemäßen Erzeugnisses dagegen, welches einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung und einem Planpolieren unterzogen worden war, ergaben sich Werte für Ra und Ry von 0,0079 μm bzw. 0,18 μm. D.h. es wurde sowohl Ra als auch Ry der Oberfläche des erfindungsgemäßen Erzeugnisses gegenüber dem nicht behandelten Keramikgrundsubstrat um ganze 97% gesenkt. Ferner wurden auch Ra und Ry der Oberfläche des erfindungsgemäßen Erzeugnisses gegenüber den Werten der planpolierten Oberfläche des Keramikgrundsubstrats um ganze 90% bzw. 81 % gesenkt. Zudem wurden sowohl Ra als auch Ry der Oberfläche des erfindungsgemäßen Erzeugnisses gegenüber den Werten der planpolierten Oberfläche der Glasurschicht, welche keiner Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen worden war, um ganze 99% gesenkt. Wie in 12 und 13 gezeigt, wurden in der Oberfläche des erfindungsgemäßen Produkts keine Poren ausgebildet.
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass erfindungsgemäß die Oberflächenrauheitsparameter des Substrats um mindestens 81 % verringert werden können, selbst wenn ein allgemeines Keramiksubstrat mit vielen Poren verwendet wird.
  • [2] Herstellung 1 eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Leiterbild enthält
  • Die Herstellung eines Keramiksubstrats (1) für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Leiterbild (21) enthält, wird als Nächstes unter Bezug auf 2 und 3 beschrieben. Auf die in 2 gezeigten Schritten folgen die in 3 gezeigten Schritte.
  • (1) Herstellung des Keramikgrundsubstrats (2)
  • In ähnlicher Weise wie oben bei [1] (1) wurde eine grüne Keramikgrundfolie mit einer Dicke von 600 μm hergestellt. Kontaktlöcher mit einem Durchmesser von 120 μm (Durchmesser nach dem Brennen 100 μm) wurden mittels eines CO2-Lasers in der grünen Keramikgrundfolie gebildet. Anschließend wurden die Kontaktlöcher durch Drucken mit einem leitfähigen Material, welches überwiegend Wolframpulver, Ethylcellulose (Bindemittel) und Butylcarbitol (Lösungsmittel) enthielt (dieses Material bildet durch Brennen ein inneres Leiterbild), gefüllt. Dann wurde das grüne Erzeugnis in Stücke gewünschter Maße geschnitten und jedes Stück wurde gebrannt, um so Keramikgrundsubstrate (2) mit einem inneren Leiterbild (211), welches sich dadurch zwischen gegenüberliegenden Oberflächen erstreckt, herzustellen.
  • (2) Resistschicht-Ausbildungsschritt und Strukturierungsschritt
  • Es wurde durch Spin-Coating ein lichtempfindliches Photoresist auf eine Oberfläche des oben in (1) erhaltenen Keramikgrundsubstrats aufgebracht, um so eine Photoresistschicht (22) mit einer Dicke von 50 μm zu bilden. Anschließend wurde eine Photomaske mit der entsprechenden umgekehrten Struktur bezüglich des in dem Keramikgrundsubstrat (2) ausgebildeten inneren Leiterbilds (211) auf die Photoresistschicht (22) gegeben und die Schicht wurde mit einem UV-Strahl bestrahlt. Danach wurden nicht gehärtete Teile durch Verwendung eines Entwicklers entfernt, wodurch Strukturierungslöcher (221) ausgebildet wurden. Auf dem Boden der Strukturierungslöcher (221) wurde das innere Leiterbild freigelegt.
  • (3) Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt und Resistschicht-Entfernungsschritt
  • Das zur Bodenfläche des Keramikgrundsubstrats (2) freiliegende innere Leiterbild (211) wurde vollständig kurzgeschlossen und das Substrat wurde in eine Elektrolytflüssigkeit getaucht. In den oben in (2) ausgebildeten Strukturierungslöchern (221) wurde Kupfer abgeschieden, wodurch ein Leiterbildendteil (212) mit einer Dicke von etwa 50 μm (so dick wie die Photoresistschicht) gebildet wurde. Danach wurde die verbleibende Photoresistschicht (22) durch Verwendung eines Lösungsmittels vollständig entfernt. Durch diesen Entfernungsschritt ragt der in dem Innenleiterbild-Endteil- Ausbildungsschritt ausgebildete Leiterbildendteil (212) von der Oberfläche des Keramikgrundsubstrats (2).
  • (4) Glaspasten-Aufbringschritt, Erwärm- und Druckbeaufschlachlungsschritt und Planpolierschritt
  • Eine in ähnlicher Weise wie oben unter [1] (2) erzeugte Glaspaste wurde auf das Keramikgrundsubstrat (2) aufgebracht und dann in ähnlicher Weise getrocknet, wodurch eine Glaspastenschicht (23) mit einer Dicke (getrockneter Zustand) von 250 μm gebildet wurde. Anschließend wurde die Glaspastenschicht (23) in einer nicht oxidierenden Atmosphäre (N2-H2-H2O) bei 1.000°C zur Glasbildung wärmebehandelt, wodurch eine Glasschicht (24) mit Blasen (241) und einer Dicke von 100 μm gebildet wurde. Dann wurde in ähnlicher Weise wie oben unter [1] (2) eine HIP-Behandlung durchgeführt, um so eine Glasurschicht (3) zu bilden. In ähnlicher Weise wie oben unter [1] (2) wurde Planpolieren durchgeführt, um so das erfindungsgemäße Keramiksubstrat (1) für elektronische Dünnschicht-Bauelemente zu erzeugen, bei dem das Substrat das Leiterbild (21) und die Glasurschicht (3) mit Oberflächenrauheitsparametern Ra und Ry von 0,01 μm oder weniger bzw. 0,2 μm oder weniger enthielt.
  • [3] Herstellung 2 eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Leiterbild enthält
  • Als Nächstes wird die Herstellung eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, bei dem das Substrat ein Leiterbild 21 enthält, unter Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Auf die in 4 gezeigten Schritte folgen die in 5 gezeigten Schritte.
  • (1) Herstellung des Keramikgrundsubstrats (2)
  • In ähnlicher Weise wie oben unter [2] (1) wurde ein Keramikgrundsubstrat (2), welches ein sich dadurch zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen erstreckendes inneres Leiterbild (211) enthielt, hergestellt.
  • (2) Glasschicht-Ausbildungsschritt und Erwärm- und Druckbeaufschlagungsschritt
  • Eine in ähnlicher Weise wie oben unter [1] (2) hergestellte Glaspaste wurde auf das Substrat aufgebracht und dann in ähnlicher Weise getrocknet, um so eine Glaspastenschicht (23) mit einer Dicke (getrockneter Zustand) von 250 μm herzustellen. Anschließend wurde die Glaspastenschicht (23) in ähnlicher Weise wie oben unter [2] (4) wärmebehandelt, wodurch eine Glasschicht (24) gebildet wurde. Dann wurde in ähnlicher Weise wie oben unter [1] (2) eine HIP-Behandlung vorgenommen, wodurch eine Glasurschicht (3) gebildet wurde.
  • (3) Resistschicht-Ausbildungsschritt und Strukturierungsschritt
  • Auf einer oben in (2) erzeugten Oberfläche des Keramikgrundsubstrats wurde eine Photoresistschicht (22) in ähnlicher Weise wie oben unter [2] (2) ausgebildet (die Dicke der Photoresistschicht betrug mehrere Mikron). Strukturierungslöcher (221) wurden in der Photoresistschicht (22) in ähnlicher Weise ausgebildet. Die Glasurschicht (3) wurde am Boden der Strukturierungslöcher (221) freigelegt.
  • (4) Ätzschritt und Resistschicht-Entfernungsschritt
  • Durch oben in (3) gebildete Strukturierungslöcher (221) wurde die Glasurschicht (3) mit Hydrofluorsäure geätzt, um so Ätzlöcher (31) zu bilden, welche sich durch die Glasurschicht (3) zwischen den Strukturierungslöchern (221) und der Oberfläche des Keramikgrundsubstrats (2) erstreckten. Am Boden der Ätzlöcher (31) wurde eine Endfläche des inneren Leiterbilds (211) freigelegt. Anschließend wurde die verbleibende Photoresistschicht (22) durch Waschen mit Aceton vollständig entfernt.
  • (5) Innenleiterbild-Endteil-Ausbildungsschritt und Planpolierschritt
  • Das zur Bodenfläche des Keramikgrundsubstrats (2) freigelegte Innenleiterbild (211), welches oben unter (4) erzeugt wurde, wurde vollständig kurzgeschlossen und das Substrat wurde in eine Elektrolytflüssigkeit getaucht. In den oben ausgebildeten Ätzlöchern (31) wurde Kupfer abgeschieden, wodurch ein Leiterbildendteil (212) gebildet wurde. Danach wurde in ähnlicher Weise wie oben unter [1](2) Planpolieren ausgeführt, um so das erfindungsgemäße Keramiksubstrat (1) für elektronische Dünnschicht-Bauelemente herzustellen, bei dem das Substrat das Leiterbild (21) enthielt und die Glasurschicht (3) mit Oberflächenrauheitsparametern Ra und Ry von 0,01 μm oder weniger bzw. 0,2 μm oder weniger aufwies.
  • [4] Herstellung der elektronischen Dünnschicht-Bauelemente (Herstellung des Dünnschicht-Kondensators)
  • Als Nächstes wird die Herstellung eines Dünnschicht-Kondensators (100) unter Bezug auf 14 bis 17 beschrieben. 15 bis 17 zeigen Teile der rechten Hälfte des Dünnschicht- Kondensators (100) von 14. Der Zweckdienlichkeit halber werden die gleichen Bezugszeichen, wie vor dem Brennen verwendet, ebenfalls für die gleichen baulichen Elemente nach dem Brennen verwendet. Nachstehend werdend die Schritte (1-a) bis (1-d), die Schritte (1-e) bis (1-i) und die Schritte (1-j) bis (1-m) unter Bezug auf 15, 16 bzw. 17 beschrieben.
    • (1-a) An einer Oberfläche des Keramiksubstrats (1) für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, das oben in [2] hergestellt wurde, wurde eine aus Platin gebildete Kondensatorleiterschicht (4) mit einer Dicke von 0,2 μm durch Sputtern ausgebildet. Die Kondensatorleiterschicht (4) dient im Grunde als die untere Elektrode des Kondensators.
    • (1-b) Anschließend wurden zum Strukturieren der Kondensatorleiterschicht (4) Teile der Kondensatorleiterschichtfläche, die nicht geätzt werden sollten, mit einem Ätzresist (5) abgedeckt.
    • (1-c) Danach wurde durch Ion-Milling Ätzen ausgeführt, um so die Kondensatorleiterschicht (4) zu strukturieren, und das Ätzresist (5) wurde entfernt.
    • (1-d) Anschließend wurden Titanisopropoxid, Strontium-n-butoxid und metallisches Barium in 2-Ethoxyethanol aufgelöst, um so ein dielektrisches Ausgangsmaterial (6) herzustellen, und das Ausgangsmaterial wurde durch Spin-Coating auf eine Oberfläche des Substrats, auf welcher die Kondensatorleiterschicht (4) durch Strukturieren ausgebildet war, aufgebracht. Danach wurde das aufgebrachte dielektrische Ausgangsmaterial (6) getrocknet und dann bei 700°C erwärmt, um so eine dielektrische Kondensatorschicht (6) mit einer Dicke von 0,2 μm herzustellen.
    • (1-e) Um die dielektrische Kondensatorschicht (6) zu strukturieren, wurden Teile der Kondensatorleiterschichtoberfläche, die nicht geätzt werden sollten, mit Ätzresistschichten (7) abgedeckt.
    • (1-f) Danach wurde die dielektrische Kondensatorschicht (6) mit gepufferter Hydrofluorsäure geätzt, um so die dielektrische Kondensatorschicht (6) zu strukturieren und dann die Resistschichten (7) zu entfernen.
    • (1-g) Anschließend wurde durch Sputtern an der Oberfläche der so strukturierten dielektrischen Kondensatorschicht (6) eine aus Platin gebildete Kondensatorleiterschicht (8) mit einer Dicke von 0.2 μm gebildet. Die Kondensatorleiterschicht (8) dient im Grunde als die obere Elektrode des Kondensators.
    • (1-h) Danach wurden Teile der Kondensatorleiterschicht, die nicht geätzt werden sollten, mit einem Ätzresist (9) abgedeckt (die untere Fläche des Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, an welcher keine Kondensatorelemente gebildet wurden, wurde ebenfalls durch Ätzresist geschützt), um die Kondensatorleiterschicht (8) zu strukturieren.
    • (1-i) Anschließend wurde durch Ion-Milling Ätzen ausgeführt, um so die Kondensatorleiterschicht (8) zu strukturieren, und das Ätzresist (9) wurde entfernt.
    • (1-j) Danach wurde eine Lötresistschicht (10) gebildet.
    • (1-k) Anschließend wurde die Lötresistschicht (10) strukturiert (durch diesen Strukturierungsvorgang wurden die Oberflächen der Kontaktlochleiter freigelegt).
    • (1-l) Danach wurde eine Nickel-Gold-Plattierung (11) durch stromloses Galvanisieren auf den in Schritt (1-k) freigelegten Oberflächen der Kontaktlochleiter (21) gebildet.
    • (1-m) Anschließend wurden Lötkugeln (12) auf den Oberflächen der in dem obigen Schritt (1-l) gebildeten Nickel-Gold-Plattierung (11) gebildet, um so einen Dünnschicht-Kondensator (100) herzustellen.
  • Industrielle Eignung
  • Die vorliegende Erfindung hat eine breite Eignung in mit elektronischen Bauelementen befassten Gebieten. Das erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente wird für jede Art von Substrat eingesetzt, auf welchem ein elektronisches Dünnschicht-Bauelement (z. B. ein Dünnschicht-Kondensator) vorgesehen wird, und ist insbesondere für einen Kondensator geeignet, der in ein Substrat mit eingebauter Verdrahtung integriert wird. Ferner wird das erfindungsgemäße Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente in geeigneter Weise in einem Dünnschicht-Kondensator verwendet und zum Beispiel als Verdrahtungssubstrat, auf welchem ein Dünnschicht-Kondensator vorgesehen wird.
  • Für den Fachmann sollte es ferner offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen der Form von Einzelheiten der Erfindung, wie sie vorstehend gezeigt und beschrieben wurden, erfolgen können.
  • Diese Änderungen sollen in den Schutzumfang der hier beigefügten Ansprüche fallen.
  • Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-338699, die am 29. September 2003 eingereicht wurde und hiermit durch Erwähnung in ihrer Gesamtheit Bestandteil der Erfindung wird.

Claims (20)

  1. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat und eine auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasurschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht eine Oberfläche mit einer arithmetischen mittleren Rauheit (Ra) von 0,02 μm oder weniger und einer maximalen Höhe (Ry) von 0,25 μm oder weniger aufweist.
  2. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht eine Dicke von 10 bis 100 μm aufweist.
  3. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 700°C oder höher gebildet wird.
  4. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasurschicht aus einem Glas, welches als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält, gebildet wird.
  5. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass die das Substrat dadurch gebildet wird, dass eine auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasschicht einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung unterzogen wird, wodurch auf dem Keramikgrundsubstrat eine Glasurschicht gebildet wird, und die Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wird.
  6. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung bei 700°C oder höher und bei 0,5 MPa oder höher ausgeführt wird.
  7. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschicht aus einem Glas mit einem Durchbiegepunkt von 750°C oder höher gebildet wird.
  8. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschicht aus einem Glas, welches als Hauptbestandteile Si, Al, B, Ca und O enthält, gebildet wird.
  9. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, wobei das Substrat ein Keramikgrundsubstrat und eine keine Poren enthaltende und auf mindestens einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats ausgebildete Glasurschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, das eine Oberfläche der Glasurschicht planpoliert wurde.
  10. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 1, welches in dem Substrat ein Leiterbild enthält.
  11. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 5, welches in dem Substrat ein Leiterbild enthält.
  12. Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 9, welches in dem Substrat ein Leiterbild enthält.
  13. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement, welches ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 1 umfasst.
  14. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement, welches ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 5 umfasst.
  15. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement, welches ein Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente nach Anspruch 9 umfasst.
  16. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement nach Anspruch 13, welches einen Kondensatorteil aufweist, welcher aus Kondensatorleiterschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht besteht, welche auf dem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der Kondensatorleiterschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht in solcher Weise, dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Kondensatorleiterschichten angeordnet ist, gebildet wird.
  17. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement nach Anspruch 14, welches einen Kondensatorteil aufweist, welcher aus Kondensatorleiterschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht besteht, welche auf dem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der Kondensatorleiterschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht in solcher Weise, dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Kondensatorleiterschichten angeordnet ist, gebildet wird.
  18. Elektronisches Dünnschicht-Bauelement nach Anspruch 15, welches einen Kondensatorteil aufweist, welcher aus Kondensatorleiterschichten und einer dielektrischen Kondensatorschicht besteht, welche auf dem Keramiksubstrat für elektronische Dünnschicht-Bauelemente gestapelt sind, wobei der Kondensatorteil durch abwechselndes Stapeln der Kondensatorleiterschichten und der dielektrischen Kondensatorschicht in solcher Weise, dass die dielektrische Kondensatorschicht zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Kondensatorleiterschichten angeordnet ist, gebildet wird.
  19. Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, welches die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: Ausbilden einer Resistschicht auf einer Oberfläche eines Keramikgrundsubstrats mit einem inneren Leiterbild, dessen Endfläche zur Oberfläche des Substrats freiliegt; Strukturieren der Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird; Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil durch Füllen des Strukturierungslochs mit einem elektrisch leitfähigen Material mit der Endfläche des inneren Leiterbilds verbunden wird; Entfernen der strukturierten Resistschicht; Ausbilden einer Glasschicht auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats, so dass mindestens ein Teil des Endteils des inneren Leiterbilds in der Glasschicht eingebettet ist; Ausführen einer Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch auf einer Oberfläche des Keramikgrundsubstrats eine Glasurschicht gebildet wird; und Planpolieren einer Oberfläche der Glasurschicht, um eine ebene Oberfläche zu erzeugen, wodurch der Endteil des inneren Leiterbilds freigelegt wird.
  20. Verfahren für das Herstellen eines Keramiksubstrats für elektronische Dünnschicht-Bauelemente, welches die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst: Ausbilden einer Glasschicht auf einem Keramikgrundsubstrat mit einem inneren Leiterbild, dessen Endfläche zur Oberfläche des Substrats freiliegt; Ausführen der Erwärm- und Druckbeaufschlagungsbehandlung, wodurch auf dem Keramikgrundsubstrat eine Glasurschicht gebildet wird; Ausbilden einer Resistschicht auf einer Oberfläche der Glasurschicht; Strukturieren der Resistschicht, wodurch ein Strukturierungsloch in Verbindung mit der Endfläche des inneren Leiterbilds gebildet wird; Ätzen der Glasurschicht durch das Strukturierungsloch, wodurch ein mit der Endfläche des inneren Leiterbilds verbindendes Ätzloch gebildet wird; Entfernen der strukturierten Resistschicht; Ausbilden eines Endteils des inneren Leiterbilds, wobei der Endteil durch Füllen des Ätzlochs mit einem elektrisch leitfähigen Material mit der Endfläche des inneren Leiterbilds verbunden wird; und Planpolieren einer Oberfläche der Glasurschicht, um eine ebene Oberfläche vorzusehen, wodurch der Endteil des inneren Leiterbilds freigelegt wird.
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