JPH01321614A - 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】 １肌立狡歪欠ヱ 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　　０′景ｔらびに　の口 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
層された下部型＠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表面積層された上部
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、この下部型ｊｆ１４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
１２００℃程度の温度で熱処理し、誘電体薄１］１６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１
０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℃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電極４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
抗か増大する虞があった。

なおｐｔ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Ｍ６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じる虞があった。

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。

九肌ム１追 本発明は、このような従来技術が有する問題点を解消す
るなめになされ、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
ることを目的とじている。

魚」しｌ要 このような目的を達成するために、本発明は、ケイ素基
板の表面に形成されたケイ素酸化物層上に、クロム層と
、ニッケル層と、白金層とが、この順序で積層されてい
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、基板側からケイ
素酸化物層とクロム層とニッケル層と白金層とが、この
順で積層されるようになっているので、ケイ素酸化物層
がきわめて良好な密着性を示すと共に、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。

日の旦　ｎ′日 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表面に形成されるケイ素酸化物（ただし
、ケイ素酸化物のケイ素の価数は問わない。）から成る
ケイ素酸化物層（以下、ｒｓｉ　０層」と総称する）１
４上に、クロムから成るクロム層（以下、ｒＣｒ層」と
略す）１６と、ニッケルから成るニッケル層（以下、ｒ
Ｎｉ層」と略す）１８と、白金から成る白金層（以下、
ｒｐｔ層」と略す）２０とが、この順序で積層されるこ
とにより構成されている。

基板２としては、少なくとも表面がケイ素で構成された
部材が用いられ、具体的には、シリコンウェー八等が用
いられる。シリコンウェー八としては、ノンドープ型、
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。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、
５０〜５０００μｍ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Ｓｉ０層１４の厚さは、１００〜
５０００人、好ましくは５００〜１０００人である。ま
た、Ｃｒ層１６の厚さは、５０〜２００人、好ましくは
８０〜１５０人である。８１層１８の厚さは、２００〜
２０００人、好ましくは３００〜１０００人である。ｐ
ｔ層２０の厚さは、１０００〜１００００人、好ましく
は２０００〜６０００人である。各層１４゜１６．１８
．２０の厚さをこのような範囲にすることによって、電
′！ｆ１１２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、酸素又は酸素含有ガス（
例えば空気）雰囲気下で基板２を１０００〜１２００℃
の温度で３０〜１２０分間熱処理し、基板２の表面にケ
イ素酸化物（価数は問わないが、主としてＳｉＯ２から
成っている）から成るＳｉ０層１４を形成する。このＳ
ｉ０層１４は、スパッタ法、蒸着法等の手段でも形成す
ることは可能である０次に、このＳｉ０層１４の表面に
、スパッタ法、蒸着法、メツキ法などの成膜手段により
、所定厚さの０１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、スパッタ法により成膜することが好ま
しい、また原料としてＣ「を用い、不活性雰囲気下で蒸
着法によって成膜してもよい。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、スパッタ法や蒸着法を採用する場合には、０１層
１６とＮｉ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
るなめである。

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Ｉ＃１１２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１１１６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。

上部電極８としては、Ａｇ　、Ｃｕ　、Ａｕ　、Ａ、ｌ
ｌ、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が下部を極１２および基板２と共
に熱処理される。熱処理は、０．５〜ｂ １３００°Ｃまで昇温した後、この温度に３０〜３００
分間保持し、その後５０〜ｂ 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、平坦性も保
持され、！１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＠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、Ｓｉ０層１４と０１層１６との
間にクロム酸化物（価数は問わない）から成るクロム酸
化物層もしくはその他の酸化膜層を所定厚さで形成する
ようにしても良い。

九呵ム豆１ 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Ｓｉ０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、Ｓｉ０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。

裏膿］ 市販のシリコンウェーハ（Ｐ型、比抵抗１０Ω■）を基
板として用い、この表面を酸化させて、Ｓｉ０層を形成
した。酸化は、赤外線イメージ炉にて酸素を０．２．Ｉ
！／分導入しつつ、１０００°Ｃで３時間基板を熱処理
することにより行なった。

次に、これをトリクレン中にて超音波洗浄した。

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　、Ｎｉ　、Ｐｔの順に膜を形成した。条件を
以下に示す。

■クロム膜（Ｃｒ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．ＯＸｌ、Ｏ”
３ｔｏｒｒ導入し、次に、メインバルブをしぼって、系
内を５．０ｘ　１０−３ｔｏｒｒ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１
００Ｗでプレスパツタを１０分間行なった後、シャッタ
ーを２０秒間開けて５ｉＯ９上にクロム膜を形成した。

膜厚は約８０人であった。

■ニラゲル膜（Ｎｉ層） 次に、ターゲットには９９，９％Ｎ＋を使用し、圧力１
　、　ＯＸ　１０’ｔｏｒｒ、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、Ｎｉ１ｌ！を約３００人形成しな。

■白金Ｂ（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　’ｔｏｒｒ、出力２００Ｗでプレスパツ
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、形成した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た。この工程を経て、
シリコンウェーハ基板上にＳｉ０層、ｃｒ層（８０人）
、Ｎｉ層（３００人）、Ｐｔ層（６０００Ａ）がこの順
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
処理しな、熱処理は赤外線イメージ炉まなはボックスｆ
にて行ない、赤外線イメージ炉では５℃／　ｓｅｃで１
０００℃まで昇温した後、３０分間その温度を保持し、
その後５℃／　ｓｅｃで降温した。この間、酸素のみ０
０２ｊ／分供給した。

この操作を５回繰り返した。ボックス炉では、７０℃／
時間テｔ　ｏ　ｏ　ｏ’ｃ、ｔテ昇温した後、５時間こ
の温度を保持し、７０℃／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、ボックス炉）後、ともに０．２３Ω
／口となり、抵抗値の増加がなかった。また、膜中にク
ラックが生じたり、変色が生じることもなかった１表面
平滑性にも１憂れていた。

【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・・・電極１４−
３ｉＯ層　　　　　１６−Ｃｒ　　層１８・・・Ｎｉ層
　　　２０・・・ｐｔ層代理人　　弁理士　　鈴　木　
俊一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ケイ素基板の表面に形成されたケイ素酸化物層上に、
   クロム層と、ニッケル層と、白金層とが、この順序で積
   層されていることを特徴とする電極。