JPH01321613A - 電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 九胛立玖歪±１ 本発明は、セラミックコンデンサ等における下部電極等
として特に好ましく用いられる耐熱性に優れた膜状の電
極に関する。

日の　′自４景ｔらびに　のＬ＋題− 小型で高性能のコンデンサとして、セラミックコンデン
サが脚光を浴びている。このセラミックコンデンサ１０
は、第２図に示すように、基板２と、この基板２上に積
層された下部電極４と、この下部電極４上に積層された
誘電体薄膜６と、この誘電体薄膜６上に積層された上部
電極８とから成っている。

このようなセラミックコンデンサ１０を製造するには、
基板２上に、まず膜状の下部電極４を蒸着等の手段で形
成する。その後、この下部電極４の表面に誘電体薄膜６
を形成し、これを下部電極４および基板２と共に約１２
００°Ｃ程度の温度で熱処理し、誘電体薄膜６を焼成す
る。その後、この誘電体薄膜６表面に上部電極８を蒸着
等の手段で形成すれば、セラミックコンデンサ１０が完
成する。なお、セラミックコンデンサ１０において基板
２を必要とするのは、セラミックコンデンサ１０の全体
としての剛性を高めるためである。

このようなセラミックコンデンサ１０にあっては、その
製造工程において約１２００°Ｃにも及ぶ高温で熱処理
する必要があり、この際に下部電極４が熱処理によって
変質しないことが要求される。

そこで、下部電極４を構成する材料として、ｐｔ、Ｐｄ
、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等の高融点材料が用いられる。

しかしながら、Ｐｄ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等の高融点
材料から成る従来の下部型１ｆｆ１４にあっては、誘電
体薄膜６を焼成するための熱処理時に、表面が酸化され
て面抵抗が増大する虞があった。

なおＰｌを下部電極４として用いた場合には、面抵抗の
変化はほとんどないが、基板２、下部電極４および誘電
体薄膜６の熱膨張率の相違から、これらの剥離やクラッ
ク等が生じる虞があるという問題点があった。このよう
な剥離やクラック等は、ｐｔ以外の高融点材料を下部電
極４として用いた場合にも同様に生しる虞があった。

したがって、高温の熱処理によっても変質せず、剥離や
クラック等が発生せず、電極としての平坦性も保持でき
るような電極が出現すれば、その工業上の価値は極めて
大きい。

１匪立亘預 本発明は、このような従来技術が有する問題点を解消す
るためになされ、高温の熱処理によっても、面抵抗が増
大せず、しかもクラック等が発生せず、平坦性が保持さ
れ、さらに基板等から剥離する虞の少ない電極を提供す
ることを目的としている。

几」しｌ要 このような目的を達成するなめに、本発明は、基板上に
形成される膜状の電極において、クロム酸化物層と、ク
ロム層と、ニッケル層と、白金層とが、この順序で前記
基板上に積層されていることを特徴としている。

このような本発明に係る電極によれば、電極を多層構造
とし、基板側からクロム酸化物層とクロム層とニッケル
層と白金層とを、この順で積層させるようにしたので、
クロム酸化物層がきわめて良好な密着性を基板に対して
示すと共に、白金層が良好な耐酸化作用を果たす等の理
由から、比較的高熱の熱処理が施されたとしても、表面
が酸化して面抵抗が増大することがないと共に、クラッ
ク等が発生せず、かつ電極としての平坦性も保持され、
しかもこの電極が基板から剥離することもない。

几匪立ｌ生皿盈墨 以下、本発明を図面に示す実施例を参照しつつ、詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る下部電極を用いたセラ
ミックコンデンサの概略断面図である。

第１図に示すように、本発明に係る電極１２は、たとえ
ばセラミックコンデンサ３０における下′部電極として
用いられ、基板２表面に形成されるクロム酸化物（ただ
し、クロム酸化物中のクロムの価数は問わない、）から
成るクロム酸化物層（以下、ｒＣｒ　０層」と総称する
）１４と、このＣｒ０層１４表面に形成されるクロムか
ら成るクロム層（以下、ｒＣｒ層」と略す）１６と、こ
のＣｒ層１６表面に形成されるニッケルから成るニッケ
ル層（以下、ｒＮｉ層」と略す）１８と、このＮｉ層１
８表面に形成される白金から成る白金層（以下、ｒｐｔ
層」と略す）２０とから構成されている。

基板２は、耐熱性材料で構成されることが好ましく、た
とえばＳｉ、ＳｉＯ、Ａｊ２０３もしくはＰｔ、Ｗ、Ｔ
ｉ等の金属で構成される。このうち特にＳ　＋　、　Ｓ
　＋　０２もしくはＡ　Ｊ　２０　ｓで構成されること
が好ましい。具体的には、基板２として、シリコンウェ
ーハや表面研摩されたアルミナ等が用いられる。シリコ
ンウェーハとしては、ノンドーグ型、Ｐ型もしくはＮ型
等あらゆるタイプの市販品をそのまま使うことが可能で
あり、表面エツチング等の表面処理を行なう必要は必ず
しもない０表面処理を行なうことなく、平坦性が保持さ
れているからである。なお、基板２の表面の平坦性が要
求されるのは、その上に形成されるセラミックコンデン
サ３０の平坦性を保持するためである。基板２の厚さは
、セラミツクコンデンサ３０全体に適度な剛性を付与す
るに十分な厚さを有する必要があり、５０〜５０００μ
ｍであることが好ましい。

なお、基板は、必ずしも平板形状に限定されず、円筒形
状もしくは円柱形状であっても良い、基板が円筒形状も
しくは円柱形状等である場合には、その上に形成される
電極および誘電体薄膜も、基板形状に沿った形状となる
。

下部電極１２におけるＣｒ０層１４の厚さは、５０〜１
０００人、好ましくは８０〜６００人である。また、Ｃ
ｒ層１６の厚さは、５０〜２００人、好ましくは８０〜
１５０人て゛ある。Ｎｉ層１８の厚さは、２００〜２０
００人、好ましくは３００〜１０００人である。ｐｔ層
２０の厚さは、１０００〜１００００人、好ましくは２
０００〜６０００人である。各層１４，１６，１８．２
０の厚さをこのような範囲にすることによって、電極１
２の平坦性が保持され、クラックや剥離等を防止するこ
とができる。

本発明に係る電極１２を基板２上に形成するには、たと
えば次のようにして行なう。

まず、基板２を必要に応じて洗浄し、表面に付着してい
るゴミ等を取り除く、その後、基板２上に所定厚さのＣ
ｒ０層１４を、スパッタ法、蒸着法、メツキ法などの成
膜手段で形成する。このＣｒ０層は、具体的にはターゲ
ットとしてＣｒを用い、系内をアルゴン等の不活性ガス
と酸素の混合雰囲気として、スパッタ法を採用すること
により成膜することが好ましい。次に、このＣｒ０層１
４の表面に、Ｃｒ０Ｎ１４を形成する際に用いた成膜手
段により、所定厚さのＣｒ層１６を形成する。このＣｒ
層は、具体的にはターゲットとしてＣ「を用い、系内の
酸素を追出した後、系内をアルゴンなどの不活性雰囲気
として、スパッタ法を採用することにより成膜すること
が好ましい。

以下、同様にして、Ｎｉ層１８およびｐｔ層２０を形成
する。なお、成膜手段として蒸着法を採用してもよいが
、スパッタ法や蒸着法を採用する場合にはともに、Ｃｒ
層１６とＮ１層１８とｐｔ層２０とは連続して形成され
ることが望ましい、これらの層１６．１８の酸化を防止
するためである。

なお、Ｃｒ０層１４をスパッタ法により形成する場合に
は、上記のようにｃｒをターゲットとして酸化雰囲気下
で行なっても良いし、ＣｒＯをターゲットとして行なっ
ても良い。

第１図に示す実施例では、このような方法で形成された
電極１２の表面に誘導体薄膜６を形成し、この誘電体薄
膜６表面に上部電極８を形成することにより、セラミッ
クコンデンサ３０が構成される。

誘電体薄膜６としては、チタン酸バリウム、酸化アルミ
ニウム、酸化タンタル、チタン酸鉛、酸化ジルコニウム
・チタン酸鉛（ＰＺＴ）　、チタン酸ストロンチウム等
の従来公知の誘電体薄膜が用いられ得る。このような誘
電体薄膜６を下部電極１２表面に形成するための手段と
しては、ゾル−ゲル法、スパッタ法、蒸着法等が用いら
れる。誘電体薄膜の厚さは、その材質によっても異なる
が、１０００人〜５０μｍであることが好ましい。

上部型［！８としては、Ａ（Ｊ　、Ｃｕ　、Ａｕ　、Ａ
、ｌｌ、ｐｔ等の従来公知の電極が用いられ得る。この
上部電極８を誘電体薄膜６表面に形成するための手段と
しては、スパッタ法、蒸着法、メツキ法等が用いられる
。上部電極８の厚さは、１０００人〜１．０μｍである
ことが好ましい。

このようなセラミックコンデンサ３０を製造するために
は、下部電極１２表面に誘電体薄膜６が形成された段階
で、この誘電体薄膜６が下部電極１２および基板２と共
に熱処理される。熱処理は、０．５〜５００°Ｃ／分の
昇温速度で約８００〜１３００℃まで昇温した後、この
温度に３０〜３００分間保持し、その後５０〜５００°
Ｃ／分の冷却速度で冷却することにより行なう。この熱
処理は酸素または酸素含有ガス（たとえば空気中）雰囲
気下で行なうことが好ましい。

このような熱処理によっても、本発明に係る電極１２は
、熱処理前に比べて面抵抗の変化が少なく、平坦性ら保
持され、剥離やクラック等がほとんど発生しないことが
確認された。

なお、本発明に係る電極は、セラミックコンデンサ３０
における下部電極１２としてだけでなく、抵抗体チップ
やその他の電子部品等における電極として用いることも
可能である。

また、本発明によれば、Ｃｒ０層１４と基板２表面との
間にゲイ素酸化′＃Ｊ（価数は問わない）から成るケイ
素酸化物層もしくはその曲の酸化膜層を所定厚さで形成
するようにしても良い。基板２がケイ素から成る場合に
は、ケイ素酸化物層は、基板２を熱処理することによっ
て得ることができる。

北曹しと汲里 以上説明してきたように、本発明によれば、電極を多層
構造とし、基板側からＣｒ０層とＣｒ層とＮｉ層とｐｔ
層とを、この順で積層させるようにしなので、Ｃｒ０層
がきわめて良好な密着性を基板に対して示すと共に、ｐ
ｔ層が良好な耐酸化作用を果たす等の理由から、比較的
高熱の熱処理が施されたとしても、表面が酸化して面抵
抗が増大することがないと共に、クラック等が発生せず
、かつ電極としての平坦性も保持され、しかもこの電極
が基板から剥離することもないという優れた効果を奏す
る。

以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例 ［基　　板コ 市販のシリコンウェーハ（Ｐ型、比抵抗１０Ωａ！１）
を、トリクレン中にて超音波洗浄したもの、あるいは表
面洗浄を施さないものを基板として使用しな。

［電　　＃！１ この基板上に、通常の高周波マグネトロンスパッタ法に
て、ｃｒ　ｏ、ｃｒ　、　Ｎｒ　、ｐｔの順に膜を形成
した０条件を以下に示す。

■酸化クロム膜（Ｃｒ　０層） チャンバー内を１、Ｏｘ　１０−５ｔｏｒｒ以下の圧力
に真空排気した後、アルゴンを１．０Ｘ１０’ｔｏｒｒ
、次イテ酸素を０　、２　ｘ　１０−３ｔｏｒｒ導入し
た後、メインバルブをしぼって、系内を５．０×１０　
’ｔｏｒｒとした。ターゲットとして９９．９％のクロ
ム（Ｃｒ）を用い、高周波出力１００　Ｗでプレスパツ
タを１０分間行なった後、シャッターを２分間開けてシ
リコンウェーハ上に酸化クロム膜を形成しな。膜厚は約
１２０人であった。

■クロム膜（Ｃｒ層） 次に酸素ガスの供給をストップした後、プレスパツタを
１０分間行ない、ターゲット表面の酸化クロム層をエツ
チングし、純粋なりロム面を出した。その後、シリコン
ウェーハ上へのクロム膜形成は、圧力５　ｍ　ｔｏｒｒ
、出力１００Ｗで２０秒間行なった。クロム層厚は約８
０人であった。

■ニッケルＷＡ（Ｎｉ層） 次に、ターゲットには９つ、９％Ｎ１を使用し、圧力１
’、　ＯＸ　１０−２ｔｏｒｒ、出力３００Ｗでプレス
パツタを１０分間行なった後、シャッターを２分２０秒
開けて、Ｎ１ＷＡを約３００人形成した。

■白金膜（Ｐｔ層） 次に、ターゲットには９９．９％の白金を使用し、圧力
５　Ｘ　１０−３ｔｏｒｒ、出力２００　Ｗテア’レス
バッタを１０分間行なった後、シャッターを６分間開け
て、白金膜を約６０００人形成した。

特に、形成しなＣｒ層およびＮｉ層の酸化を防ぐために
、■、■、■工程は連続工程としな。この工程を経て、
シリコンウェーハ基板上にＣｒ０層（１２０人）、Ｃｒ
層（８０人）、Ｎｉ層（３００人ン、Ｐｔ層（６０００
人）かこの順序で形成された。

「熱処理」 上記の電極をつけたシリコンウェーハを酸素雰囲気で熱
処理した。熱処理は赤外線イメージ炉またはボックス類
にて行ない、赤外線イメージ炉では５℃／　ｓｅｃで１
０００°Ｃまで昇温した後、３０分間その温度を保持し
、その後５℃／　ｓｅｃ″′Ｃ″降温した。この間、酸
素のみ０．２ｊ／分供給した。

この操作を５回繰り返した。ボックス類では、７０°Ｃ
／時間で１０００℃まで昇温した後、５時間この温度を
保持し、７０°Ｃ／時間で常温に戻した。この間酸素の
み０．２ｊ／分供給した。

熱処理前の表面抵抗は０．３Ω／口であったものが、熱
処理（イメード炉、ボックス類）後、ともに０．２３Ω
／口となり、抵抗値の増加がなかっな。また、膜中にク
ラックが生じたり、変色か生じることもなかった。表面
平滑性にも優れていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る下部電極を用いたセラ
ミックコンデンサの概略断面図、第２図は従来例に係る
電極を用いたセラミックコンデンサの概略図である。 ２・・・基板　　　　　４，８．１２・・・電、Ｆ！ｉ
！１４−Ｃｒ０層　　　１６−Ｃｒ層 １８・・・Ｎ１層　　　２０・・・ｐｔ層代理人　　弁
理士　　鈴　木　俊一部 用　　１　　区 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に形成される膜状の電極において、クロム酸化
   物層と、クロム層と、ニッケル層と、白金層とが、この
   順序で前記基板上に積層されていることを特徴とする電
   極。