JPH01321619A - セラミックコンデンサ - Google Patents
セラミックコンデンサInfo
- Publication number
- JPH01321619A JPH01321619A JP15540688A JP15540688A JPH01321619A JP H01321619 A JPH01321619 A JP H01321619A JP 15540688 A JP15540688 A JP 15540688A JP 15540688 A JP15540688 A JP 15540688A JP H01321619 A JPH01321619 A JP H01321619A
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- Japan
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- layer
- substrate
- lower electrode
- ceramic capacitor
- thin film
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
1五立役歪盈!
本発明は、コンデンサ容量の周波数特性が良好で、かつ
コンデンサ容量の温度依存性が小さく、しかも電極の剥
離やクラック等のない耐久性に優れたセラミックコンデ
ンサに関する。
コンデンサ容量の温度依存性が小さく、しかも電極の剥
離やクラック等のない耐久性に優れたセラミックコンデ
ンサに関する。
日の #自5景tらびに のり題
一般に、セラミックコンデンサは、電極間に誘電体層が
形成され、この電極間に電荷が貯えられるようになって
いる。従来このセラミックコンデンサとして膜厚20μ
m以上の誘電体層を積層した積層コンデンサが知られて
いる。このコンデンサの誘電体層としては、従来では、
BaTiO3の構造を有するチタン酸バリウムを用いた
ものを代表としてあげることができる。チタン酸バリウ
ムを誘電体層として用いたセラミックコンデンサにあっ
ては、チタン酸バリウムの誘電率が他の材料に比較して
高いことからコンデンサ容量を大きくすることができる
という利点を有する。
形成され、この電極間に電荷が貯えられるようになって
いる。従来このセラミックコンデンサとして膜厚20μ
m以上の誘電体層を積層した積層コンデンサが知られて
いる。このコンデンサの誘電体層としては、従来では、
BaTiO3の構造を有するチタン酸バリウムを用いた
ものを代表としてあげることができる。チタン酸バリウ
ムを誘電体層として用いたセラミックコンデンサにあっ
ては、チタン酸バリウムの誘電率が他の材料に比較して
高いことからコンデンサ容量を大きくすることができる
という利点を有する。
しかしながら、上述した通常のチタン酸バリウムを誘電
体層として用いたセラミックコンデンサにあっては、コ
ンデンサ容量の周波数特性が不十分であると共にコンデ
ンサ容量の温度依存性が大きいという問題点があった。
体層として用いたセラミックコンデンサにあっては、コ
ンデンサ容量の周波数特性が不十分であると共にコンデ
ンサ容量の温度依存性が大きいという問題点があった。
また、セラミックコンデンサの誘電体層を薄膜化して容
量を大きくする試みが提案されているが、そのようなセ
ラミックコンデンサにあっては、これを製造する場合に
、次のようにして行なう必要があるため、後述するよう
な不都合を有している。
量を大きくする試みが提案されているが、そのようなセ
ラミックコンデンサにあっては、これを製造する場合に
、次のようにして行なう必要があるため、後述するよう
な不都合を有している。
第2図に示すような薄膜型のセラミックコンデンサ10
を製造するには、基板2上に、まず膜状の下部型f!4
を蒸着等の手段で形成する。その後、この下部な極4の
表面に誘電体Wi JI16を形成し、これを下部型1
i4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。
を製造するには、基板2上に、まず膜状の下部型f!4
を蒸着等の手段で形成する。その後、この下部な極4の
表面に誘電体Wi JI16を形成し、これを下部型1
i4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。
このような従来の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、この際に下部型を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。
、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、この際に下部型を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
抗が増大する虞があった。
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
体層wA6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」I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
。
変化はほとんどないが、基板2、下部電極4および誘電
体層wA6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」I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
るような下部電極を有するセラミックコンデンサの出現
が望まれていた。
クラック等が発生せず、電極としての平坦性も保持でき
るような下部電極を有するセラミックコンデンサの出現
が望まれていた。
九肌血亘工
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、コンデンサ容量の周波数特性が良好で
あると共に、その温度依存性が小さく、しかも、セラミ
ックコンデンサを製造する際における高温の熱処理によ
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
少ない下部電極を有するセラミックコンデンサを提供す
ることを目的としている。
るためになされ、コンデンサ容量の周波数特性が良好で
あると共に、その温度依存性が小さく、しかも、セラミ
ックコンデンサを製造する際における高温の熱処理によ
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
少ない下部電極を有するセラミックコンデンサを提供す
ることを目的としている。
1肌Ω11
このような目的を達成するために、本発明は、基板上に
形成された下部電極と上部!極との間に誘電体薄膜が形
成されているセラミックコンデンサにおいて、 前記誘電体薄膜が、Ba Ti902oまたはBaTi
5911あるいはこれらの混在相を少なくとも含み、 前記下部電極が、基板上に形成されたニッケル酸化物層
と、このニッケル酸化物層上に形成されなニッケル層と
、このニッケル層上に形成された白金層とから構成され
ることを特徴としている。
形成された下部電極と上部!極との間に誘電体薄膜が形
成されているセラミックコンデンサにおいて、 前記誘電体薄膜が、Ba Ti902oまたはBaTi
5911あるいはこれらの混在相を少なくとも含み、 前記下部電極が、基板上に形成されたニッケル酸化物層
と、このニッケル酸化物層上に形成されなニッケル層と
、このニッケル層上に形成された白金層とから構成され
ることを特徴としている。
このような本発明に係るセラミックコンデンサによれば
、誘電体膜がBa 2 T l 9020またはBa
Ti 50.、あるいはこれらの混合相から構成されて
いるので、コンデンサ容量の周波数特性が良好になると
共に、その温度依存性も小さくなる。
、誘電体膜がBa 2 T l 9020またはBa
Ti 50.、あるいはこれらの混合相から構成されて
いるので、コンデンサ容量の周波数特性が良好になると
共に、その温度依存性も小さくなる。
また、このような本発明に係るセラミックコンデンサに
用いられる下部電極によれば、電極を多層構造とし、基
板側からニッケル酸化物層とニッケル層と白金層とを、
このIllで積層させるようにしなので、ニッケル酸化
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。
用いられる下部電極によれば、電極を多層構造とし、基
板側からニッケル酸化物層とニッケル層と白金層とを、
このIllで積層させるようにしなので、ニッケル酸化
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。
九i@豆生皿盈J
以下、本発明を図面に示す実施p1を参照しつつ、詳細
に説明する。
に説明する。
第1図は本発明の一実施例に係るセラミックコンデンサ
の概略断面図である。
の概略断面図である。
第1図に示すセラミックコンデンサ30は、誘電木蓮W
A6aの厚さを薄くして容量を高めた薄膜コンデンサで
あり、基板2表面に下部電極12、誘電体薄膜6aおよ
び上部電極8が、この順で積層されている。
A6aの厚さを薄くして容量を高めた薄膜コンデンサで
あり、基板2表面に下部電極12、誘電体薄膜6aおよ
び上部電極8が、この順で積層されている。
基板2は、誘電体薄膜6aを焼成する際の温度に耐え得
る耐熱性材料で構成されることが好ましく、たとえばS
i、SiO、AN203もしくはPt、W、Ti等の金
属で構成される。このうち特4:Si、SiOもしくは
A、I!□03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、50〜5000μmであることが好ましい。
る耐熱性材料で構成されることが好ましく、たとえばS
i、SiO、AN203もしくはPt、W、Ti等の金
属で構成される。このうち特4:Si、SiOもしくは
A、I!□03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、50〜5000μm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
。
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
。
本発明に係るセラミックコンデンサ30に用いられる下
部電極12は、基板2表面に形成されるニラゲル酸化物
(ただし、ニッケル酸化物中のニッケルの価数は問わな
い)から成るニッケル酸化物中(以下、rNi 0層」
と称する)14と、このNi0層14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」と称す
る)16と、このN1層16表面に形成される白金から
成る白金層(以下、rpt層」と称する)18とから構
成されている。
部電極12は、基板2表面に形成されるニラゲル酸化物
(ただし、ニッケル酸化物中のニッケルの価数は問わな
い)から成るニッケル酸化物中(以下、rNi 0層」
と称する)14と、このNi0層14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」と称す
る)16と、このN1層16表面に形成される白金から
成る白金層(以下、rpt層」と称する)18とから構
成されている。
下部電極12における810層14の厚さは、50〜1
000人、好ましくは100〜500人である。また、
81層16の厚さは、200〜2000人、好ましくは
300〜1000人である。pt層18の厚さは、10
00〜tooo。
000人、好ましくは100〜500人である。また、
81層16の厚さは、200〜2000人、好ましくは
300〜1000人である。pt層18の厚さは、10
00〜tooo。
人、好ましくは2000〜6000人である。各層14
,16.18の雌さをこのような範囲にすることによっ
て、下部電極12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。
,16.18の雌さをこのような範囲にすることによっ
て、下部電極12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。
下部電極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。
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8
10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Ni0層は、具体的にはターゲ
ットとしてNi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、スパッタ法により成膜する
ことが好ましい。次に、この810層14の表面に、8
10層14を形成する際に用いた成膜手段により、所定
厚さの81層16を形成する。このNi層は、具体的に
はターゲットとしてN1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、以下、同様にして
、Pt層18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、蒸着法ともに、8
1層16とpt層18とは連続して形成されることが望
ましい。これらの層14.16の酸化を防止するためで
ある。なお5NiO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Niをターゲットとして酸化雰
囲気下で行なっても良いし、NiOをターゲットとして
行なっても良い。
るゴミ等を取り除く、その後、基板2上に所定厚さの8
10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Ni0層は、具体的にはターゲ
ットとしてNi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、スパッタ法により成膜する
ことが好ましい。次に、この810層14の表面に、8
10層14を形成する際に用いた成膜手段により、所定
厚さの81層16を形成する。このNi層は、具体的に
はターゲットとしてN1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、以下、同様にして
、Pt層18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、蒸着法ともに、8
1層16とpt層18とは連続して形成されることが望
ましい。これらの層14.16の酸化を防止するためで
ある。なお5NiO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Niをターゲットとして酸化雰
囲気下で行なっても良いし、NiOをターゲットとして
行なっても良い。
本発明に係る゛セラミックコンデンサにあっては、この
ような方法で形成された下部電&12の表面に誘導体重
II!6aを形成し、この誘電体薄M6a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。
ような方法で形成された下部電&12の表面に誘導体重
II!6aを形成し、この誘電体薄M6a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。
上部電極8としては、Ag 、Cu 、Au 、AJl
、pt等の公知のものが用いられ得る。この上部電極8
を誘電木蓮M6aの表面に形成するための手段としては
、スパッタ法、メツキ法等が用いられる。上部!極の厚
さは、1000人〜1.0μmであることが好ましい。
、pt等の公知のものが用いられ得る。この上部電極8
を誘電木蓮M6aの表面に形成するための手段としては
、スパッタ法、メツキ法等が用いられる。上部!極の厚
さは、1000人〜1.0μmであることが好ましい。
本発明では、誘電体薄膜6aは、Ba 2Ti 902
oまなはBa Ti 5011あるいはこれらの混在相
を少なくとも含む結晶相から成る膜である。誘電体薄W
i、6aノ厚さは、2000人〜20μmであることが
好ましい、このような誘電体薄膜6a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。
oまなはBa Ti 5011あるいはこれらの混在相
を少なくとも含む結晶相から成る膜である。誘電体薄W
i、6aノ厚さは、2000人〜20μmであることが
好ましい、このような誘電体薄膜6a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。
下部電極12表面にB a 2 T I 9020の結
晶相を有する誘電体薄膜6aをゾル−ゲル法により形成
するための具体的手段を下記に示す。
晶相を有する誘電体薄膜6aをゾル−ゲル法により形成
するための具体的手段を下記に示す。
反応原料
バリウム源としては、酢酸バリウム、水酸化バリウムま
たはバリウムアルコキシドが、単独であるいは組合せて
用いられる。
たはバリウムアルコキシドが、単独であるいは組合せて
用いられる。
バリウムアルコキシドとしては、具体的には、バリウム
メトキシド、バリウムエトキシド、バリウムn−プロポ
キシド、バリウムイソプロポキシドなどが用いられる。
メトキシド、バリウムエトキシド、バリウムn−プロポ
キシド、バリウムイソプロポキシドなどが用いられる。
このうちバリウムイソプロポキシドが好ましい。
またチタン源としては、チタンアルコキシドが用いられ
る。このようなチタンアルコキシドとしては、具体的に
は、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンn−
プロポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキ
シドなどが用いられ、このうちチタンイソプロポキシド
が好ましい。
る。このようなチタンアルコキシドとしては、具体的に
は、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンn−
プロポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキ
シドなどが用いられ、このうちチタンイソプロポキシド
が好ましい。
反応原料には、上述したバリウム源とチタン源とに加え
てスズ源もしくはジルコニウム源を加えることが好まし
い。
てスズ源もしくはジルコニウム源を加えることが好まし
い。
スズ源としては、スズアルコキシドが用いられる。この
ようなスズアルコキシドとしては、具体的には、スズメ
トキシド、スズエトキシド、スズn−プロポキシド、ス
ズイソプロポキシド、スズブトキシドなどが用いられる
が、このうちスズn−プロポキシドもしくはスズイソプ
ロポキシドが好ましい。
ようなスズアルコキシドとしては、具体的には、スズメ
トキシド、スズエトキシド、スズn−プロポキシド、ス
ズイソプロポキシド、スズブトキシドなどが用いられる
が、このうちスズn−プロポキシドもしくはスズイソプ
ロポキシドが好ましい。
ジルコニウム源としては、ジルコニウムアルコキシドが
用いられる。
用いられる。
このようなジルコニウムアルコキシドとしては、具体的
には、ジルコニウムメトキシド、ジルコニウムエトキシ
ド、ジルコニウムn−7’ロボキシド、ジルコニウムイ
ソプロポキシド、ジルコニウムブトキシドなどが用いら
れるが、このうちジルコニウムn−プロポキシドもしく
はジルコニウムイソプロポキシドが好ましい。
には、ジルコニウムメトキシド、ジルコニウムエトキシ
ド、ジルコニウムn−7’ロボキシド、ジルコニウムイ
ソプロポキシド、ジルコニウムブトキシドなどが用いら
れるが、このうちジルコニウムn−プロポキシドもしく
はジルコニウムイソプロポキシドが好ましい。
上記のようなアルコキシド顕を加水分解するために、水
を反応系に共存させることが必要である。
を反応系に共存させることが必要である。
この水としては、後述するように、反応系に添加した水
であってもよく、また場合によっては、空気中の湿気で
あってもよい。
であってもよく、また場合によっては、空気中の湿気で
あってもよい。
上記のようなバリウム化合物、チタンアルコキシド、ス
ズアルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドは、
それぞれ下記のような量で用いられる。すなわち、バリ
ウム化合物は、目的とするチタン酸バリウムの組成に対
応するような量で用いられる。またチタンアルコキシド
およびスズアルコキシドもしくはジルコニウムアルコキ
シドは、チタンとスズもしくはジルコニウムとの合計量
がチタン酸バリウムの組成に対応し、しかもチタンアル
コキシドの1〜10モル%がスズアルコキシドもしくは
ジルコニウムアルコキシドで置換されるような量で用い
られる。
ズアルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドは、
それぞれ下記のような量で用いられる。すなわち、バリ
ウム化合物は、目的とするチタン酸バリウムの組成に対
応するような量で用いられる。またチタンアルコキシド
およびスズアルコキシドもしくはジルコニウムアルコキ
シドは、チタンとスズもしくはジルコニウムとの合計量
がチタン酸バリウムの組成に対応し、しかもチタンアル
コキシドの1〜10モル%がスズアルコキシドもしくは
ジルコニウムアルコキシドで置換されるような量で用い
られる。
スズアルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドの
量が、このような範囲で用いられた場合に、本来のチタ
ンバリウムの諸性質を失わせることなく、Ba2′ri
902oで示される結晶相を有するチタン酸バリウムの
焼成温度を低くすることができる。
量が、このような範囲で用いられた場合に、本来のチタ
ンバリウムの諸性質を失わせることなく、Ba2′ri
902oで示される結晶相を有するチタン酸バリウムの
焼成温度を低くすることができる。
溶媒
本発明では、上記のような各成分の反応を、エチレング
リコールモノメチルエーテル溶媒、またはエチレングリ
コールモノメチルエーテルを10容積%以上含むエチレ
ングリコールモノメチルエーテルとアルコールとの混合
溶媒を用いて行なう。この際用いられるアルコールとし
ては、メタノール、エタノール、n−10パノール、イ
ンプロパツール、n−ブタノール、5ec−ブタノール
、t−ブタノールなどが用いられる。このうちエタノー
ルあるいはイソプロパツールが好ましい。
リコールモノメチルエーテル溶媒、またはエチレングリ
コールモノメチルエーテルを10容積%以上含むエチレ
ングリコールモノメチルエーテルとアルコールとの混合
溶媒を用いて行なう。この際用いられるアルコールとし
ては、メタノール、エタノール、n−10パノール、イ
ンプロパツール、n−ブタノール、5ec−ブタノール
、t−ブタノールなどが用いられる。このうちエタノー
ルあるいはイソプロパツールが好ましい。
K座1基
#酸バリウム、水酸化バリウムあるいはバリウムアルコ
キシドのうち少なくとも1種以上のバリウム化合物と、
チタンアルコキシドと、スズアルコキシドもしくはジル
コニアアルコキシドとを、エチレングリコールモノメチ
ルエーテルまたはエチレングリコールモノメチルエーテ
ルを10容積%以上の量で含むエチレングリコールモノ
メチルエーテルとアルコールとの混合溶媒に均一に混合
し、次いで得られた混合物の加水分解を行なってゲル化
させる。
キシドのうち少なくとも1種以上のバリウム化合物と、
チタンアルコキシドと、スズアルコキシドもしくはジル
コニアアルコキシドとを、エチレングリコールモノメチ
ルエーテルまたはエチレングリコールモノメチルエーテ
ルを10容積%以上の量で含むエチレングリコールモノ
メチルエーテルとアルコールとの混合溶媒に均一に混合
し、次いで得られた混合物の加水分解を行なってゲル化
させる。
上記のような混合物の加水分解は、たとえば、この混合
物を加熱しながら還流させるなどして均一に混合し、次
いでこの系に水を添加することによって行なうことがで
きる。
物を加熱しながら還流させるなどして均一に混合し、次
いでこの系に水を添加することによって行なうことがで
きる。
加水分解に必要な水は、前述のように反応系に添加した
水であってもよく、あるいは空気中の湿気を吸収させた
水であってもよい。
水であってもよく、あるいは空気中の湿気を吸収させた
水であってもよい。
このような水は、チタンとスズもしくはジルコニウムと
の合計モル数の0.001〜4倍量好ましくは0.01
〜4倍重量、特に好ましくは1〜2倍量であることが望
ましい。
の合計モル数の0.001〜4倍量好ましくは0.01
〜4倍重量、特に好ましくは1〜2倍量であることが望
ましい。
水の添加量がチタンとスズもしくはジルコニウムとの合
計量に対して4@モル量以下であれば、ディッピングに
適したゾルが得られるが、4倍モル量を越えると、容易
にゲルへと変化するため好ましくない。
計量に対して4@モル量以下であれば、ディッピングに
適したゾルが得られるが、4倍モル量を越えると、容易
にゲルへと変化するため好ましくない。
このようにして得られたゾルは、第1図に示す下部型f
li12表面にディッピング等の手段で塗布され、次い
で乾燥および焼成される。乾燥は、通常、得られたゲル
を25〜70℃に保つことにより行なわれる。
li12表面にディッピング等の手段で塗布され、次い
で乾燥および焼成される。乾燥は、通常、得られたゲル
を25〜70℃に保つことにより行なわれる。
このようにして乾燥されたゲルを、基板2および下部電
極12と共に空気中で800℃以上好ましくは900°
C以上たとえば800〜1300℃で、30分〜5時間
焼成すると、たとえばBa2T ! 9020で示され
る結晶相を有するチタン酸バリウムの結晶から成る誘電
体薄膜6aが得られる。
極12と共に空気中で800℃以上好ましくは900°
C以上たとえば800〜1300℃で、30分〜5時間
焼成すると、たとえばBa2T ! 9020で示され
る結晶相を有するチタン酸バリウムの結晶から成る誘電
体薄膜6aが得られる。
この焼成は、酸素条件下で行なってもよいが、空気中で
充分性なうことができる。上記のように反応原料に少量
のスズ源もしくはジルコニウム源を加えた場合には、上
記のようなゲルを空気中で焼成しても、その際の焼成温
度を1100℃以下好ましくは1000℃以下で行なう
ことができる。
充分性なうことができる。上記のように反応原料に少量
のスズ源もしくはジルコニウム源を加えた場合には、上
記のようなゲルを空気中で焼成しても、その際の焼成温
度を1100℃以下好ましくは1000℃以下で行なう
ことができる。
なお従来のチタン酸バリウムの製造方法では、酸素中で
焼成しても1150℃以上の焼成温度が必要である。し
たがって、上述したような手段で誘電木蓮11W6aを
形成する場合には、焼成温度を従来に比較して低めるこ
とができるので、焼成時における下部電極12のクラッ
クや剥離等を有効に防止することができる。
焼成しても1150℃以上の焼成温度が必要である。し
たがって、上述したような手段で誘電木蓮11W6aを
形成する場合には、焼成温度を従来に比較して低めるこ
とができるので、焼成時における下部電極12のクラッ
クや剥離等を有効に防止することができる。
また、たとえ上述した反応原料に少量のスズ源もしくは
ジルコニウム源を加えない場合にあっても、本発明に係
る下部電極12は前述したような構成の積層構造である
ため、従来のチタン酸バリウムの製造方法のように約1
150℃以上の焼成温度で熱処理したとしても、下部電
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、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。
ジルコニウム源を加えない場合にあっても、本発明に係
る下部電極12は前述したような構成の積層構造である
ため、従来のチタン酸バリウムの製造方法のように約1
150℃以上の焼成温度で熱処理したとしても、下部電
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、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。
また、BaTi5O11の結晶相を有する誘電体薄膜6
aも、Ba2Ti90□0の誘電体薄膜と同様にして、
ゾル−ゲル法により、原料組成を調整し、かつ焼成温度
を調整する(たとえば700〜1000°C)ことによ
って形成することができる。
aも、Ba2Ti90□0の誘電体薄膜と同様にして、
ゾル−ゲル法により、原料組成を調整し、かつ焼成温度
を調整する(たとえば700〜1000°C)ことによ
って形成することができる。
なお、本発明では、上述したようなゾル−ゲル法による
誘電木蓮WA6aの形成手段に限定されず、Ba T
i OまたはBaTi5O11あるいはこれらの混在
相を少なくとも含む結晶相から成る膜を形成するための
公知の手段が採用され得る。
誘電木蓮WA6aの形成手段に限定されず、Ba T
i OまたはBaTi5O11あるいはこれらの混在
相を少なくとも含む結晶相から成る膜を形成するための
公知の手段が採用され得る。
また、本発明によれば、Ni0層14と基板2表面との
間に酸化ケイ素(価数は問わない)から成るSi0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、基板2がケイ素から成る場合には、510M
は、基板2を熱処理することによって得ることができる
。
間に酸化ケイ素(価数は問わない)から成るSi0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、基板2がケイ素から成る場合には、510M
は、基板2を熱処理することによって得ることができる
。
及曹眩と丸星
以上説明してきたように、本発明によれば、誘電体薄膜
がBa Ti、O□。またはBa Ti 5011あ
るいはこれらの混合相から構成されているので、コンデ
ンサ容量の周波数特性が良好になると共に、その温度依
存性も小さくなるという優れた効果を有する。また本発
明によれば、下部電極を多層構造とし、基板側からNi
0層とNi層とpt層とを、この順で積層させるように
したので、Ni0層がきわめて良好な密着性を基板に対
して示すと共に、pt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。
がBa Ti、O□。またはBa Ti 5011あ
るいはこれらの混合相から構成されているので、コンデ
ンサ容量の周波数特性が良好になると共に、その温度依
存性も小さくなるという優れた効果を有する。また本発
明によれば、下部電極を多層構造とし、基板側からNi
0層とNi層とpt層とを、この順で積層させるように
したので、Ni0層がきわめて良好な密着性を基板に対
して示すと共に、pt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。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
K1囮
[基 板]
市販のシリコンウェーハ(P型、比抵抗10ΩcII)
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た。
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た。
[下部電極]
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、Ni O,Ni 、Ptの順に膜を形成しな。条件
を以下に示す。
て、Ni O,Ni 、Ptの順に膜を形成しな。条件
を以下に示す。
■酸化Ni1li(Ni0層)
チャンバー内を1 、0 x 10’torr以下の圧
力に真空排気した後、アルゴンを1.0X10’tor
r、次いで酸素を0 、2 x 10 ’torl入り
す後、メインバルブをしぼって、系内を5.0×10−
3torrとした。ターゲットとして99.9%のニラ
ゲル(Ni)を用い、高周波出力100Wでプレスパツ
タを10分間行なった後、シャッターを3分間開けてシ
リコンウェーハ上に酸化ニッケル膜を形成した。膜厚は
約120人であった。
力に真空排気した後、アルゴンを1.0X10’tor
r、次いで酸素を0 、2 x 10 ’torl入り
す後、メインバルブをしぼって、系内を5.0×10−
3torrとした。ターゲットとして99.9%のニラ
ゲル(Ni)を用い、高周波出力100Wでプレスパツ
タを10分間行なった後、シャッターを3分間開けてシ
リコンウェーハ上に酸化ニッケル膜を形成した。膜厚は
約120人であった。
■ニッケル膜(Ni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ニッケル層をエ
ツチングし、純粋なニッケル面を出した。その後、シリ
コンウェーハ上へのニッケル膜形成は、圧力5 m t
orr、出力100Wで2分20秒間行なった。クロム
層厚は約300人であった。
10分間行ない、ターゲット表面の酸化ニッケル層をエ
ツチングし、純粋なニッケル面を出した。その後、シリ
コンウェーハ上へのニッケル膜形成は、圧力5 m t
orr、出力100Wで2分20秒間行なった。クロム
層厚は約300人であった。
■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 ’torr、出力200Wでプレスパツ
タを10分間行なった後、シャッタへを6分間開けて、
白金膜を約6000A形成しな。
5 X 10 ’torr、出力200Wでプレスパツ
タを10分間行なった後、シャッタへを6分間開けて、
白金膜を約6000A形成しな。
特に、形成した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Ni0層(120λ)、N1層(300人)、
Pt層(6000人)がこの順序で形成された。
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Ni0層(120λ)、N1層(300人)、
Pt層(6000人)がこの順序で形成された。
[誘電体薄膜]
チタンイソプロポキシドとバリウムイソプロポキシドと
をTi/Ba(原子比)が4.5になるようにそれぞれ
28.42g、5.68gを秤量し、これらを溶媒とし
てのメトキシエタノール30m1、エタノール80m1
の混合液に加えた。次に得られた混合物を、オイルバス
を用いてバス温150’Cに保って還流させることによ
り均一な溶液をつくった。
をTi/Ba(原子比)が4.5になるようにそれぞれ
28.42g、5.68gを秤量し、これらを溶媒とし
てのメトキシエタノール30m1、エタノール80m1
の混合液に加えた。次に得られた混合物を、オイルバス
を用いてバス温150’Cに保って還流させることによ
り均一な溶液をつくった。
室温に戻しても、この溶液は容易にはゲル化しない。こ
の均一溶液をディッピング法により上記の電極上に塗布
し、誘電体薄膜を形成した。この薄膜中には有機物が含
まれる。
の均一溶液をディッピング法により上記の電極上に塗布
し、誘電体薄膜を形成した。この薄膜中には有機物が含
まれる。
次にこの下部電極および誘電体薄膜をつけたシリコンウ
ェーハを1200℃で下記の条件で熱処理することによ
り誘電体膜中の有機物を飛散させ、かつBa 2 ’r
i 90□0の結晶相を生じさせた。
ェーハを1200℃で下記の条件で熱処理することによ
り誘電体膜中の有機物を飛散させ、かつBa 2 ’r
i 90□0の結晶相を生じさせた。
この10のディッピング、熱処理の操作で厚さ500人
の誘電体薄膜が形成される。
の誘電体薄膜が形成される。
この操作を8回繰り返すことで0,4μmの厚さのBa
Ti9o2oの結晶相を有ず誘電体薄膜を得た。
Ti9o2oの結晶相を有ず誘電体薄膜を得た。
熱処理条件を次に記す。
[熱処理条件]
熱処理は赤外線イメージ炉またはボックス炉にて行ない
、赤外線イメージ炉では5℃/ secで1200°C
まで昇温した後、30分間その温度を保持し、その後5
°C/ Secで降温しな。この間、酸素のみ0.2j
/分供給した。この操作を8回繰り返した。ボックス炉
では、70℃/時間で1200℃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。
、赤外線イメージ炉では5℃/ secで1200°C
まで昇温した後、30分間その温度を保持し、その後5
°C/ Secで降温しな。この間、酸素のみ0.2j
/分供給した。この操作を8回繰り返した。ボックス炉
では、70℃/時間で1200℃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。この操作を8回
繰り返した。
繰り返した。
なお、熱処理前後の下部電極の表面抵抗の変化をみるた
めに誘電体薄膜で覆れていない下部電極の部分を一部設
け、この部分の表面抵抗を測定した。その結果、熱処理
前の下部電極の表面抵抗は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0.2
3Ω/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。
めに誘電体薄膜で覆れていない下部電極の部分を一部設
け、この部分の表面抵抗を測定した。その結果、熱処理
前の下部電極の表面抵抗は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0.2
3Ω/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。
表面平滑性にも優れていた。
[上部電極]
上記の誘電体膜上に、スパッタ法により厚さ2000人
の金薄膜を形成した。
の金薄膜を形成した。
第1図は本発明の一実施例に係るセラミックコンデンサ
の概略断面図、第2図は従来例に隔るセラミックコンデ
ンサの概略図である。 2・・・基板 4.12・・・下部電極6.
6a・・・誘電体薄膜 8・・・上部t ’fj
i14・・・Ni0層 16・・・Ni層1
8・・・pt層 代理人 弁理士 鈴 木 俊一部
の概略断面図、第2図は従来例に隔るセラミックコンデ
ンサの概略図である。 2・・・基板 4.12・・・下部電極6.
6a・・・誘電体薄膜 8・・・上部t ’fj
i14・・・Ni0層 16・・・Ni層1
8・・・pt層 代理人 弁理士 鈴 木 俊一部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板上に形成された下部電極と上部電極との間に誘電体
薄膜が形成されているセラミックコンデンサにおいて、 前記誘電体薄膜が、Ba_2Ti_9O_2_0または
BaTi_5O_1_1あるいはこれらの混在相を少な
くとも含み、 前記下部電極が、基板上に形成されたニッケル酸化物層
と、このニッケル酸化物層上に形成されたニッケル層と
、このニッケル層上に形成された白金層とから構成され
ることを特徴とするセラミックコンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15540688A JPH01321619A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | セラミックコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15540688A JPH01321619A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | セラミックコンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321619A true JPH01321619A (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=15605283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15540688A Pending JPH01321619A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | セラミックコンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01321619A (ja) |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP15540688A patent/JPH01321619A/ja active Pending
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