JPH04360507A - 薄膜コンデンサー - Google Patents
薄膜コンデンサーInfo
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- JPH04360507A JPH04360507A JP16248891A JP16248891A JPH04360507A JP H04360507 A JPH04360507 A JP H04360507A JP 16248891 A JP16248891 A JP 16248891A JP 16248891 A JP16248891 A JP 16248891A JP H04360507 A JPH04360507 A JP H04360507A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＩＭ型キャパシタ、特
に小型、高性能で大きな静電容量を持ち、そのコンデン
サーの形成において工程の簡略化が図れる薄膜コンデン
サーに関する。
に小型、高性能で大きな静電容量を持ち、そのコンデン
サーの形成において工程の簡略化が図れる薄膜コンデン
サーに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】近年、表面実装技術の
発達に伴い、電子部品が小型化され、さらにはチップ化
されている。そのためコンデンサの分野においても小型
で大きな静電容量、回路の高周波化への対応（高性能化
）、耐環境生の強化（高信頼性）等へのニーズか高まっ
ている。従来の比較的小型のコンデンサーとしてはセラ
ミックコンデンサがあり、近年になってフィルムコンデ
ンサが実用化されつつある。これら２つのコンデンサは
お互いに相反した特性を有している。即ち、セラミック
コンデンサは比較的小型で大容量のものが得られるとい
う利点を持っているものの、高周波領域における比誘電
率の低下や ｔａｎδの増大などその電気特性に難があ
る。これに対して、フィルムコンデンサでは高周波領域
においても比誘電率の低下が比較的小さく、また ｔａ
ｎδの増大も顕著でないなど電気特性がすぐれているが
、小型、大容量化に難がある。一方、薄膜コンデンサー
はセラミックコンデンサーと同等以上に小型で、フィル
ムコンデンサー、タンタル電界コンデンサーと同様に電
気特性が優れているものである。その薄膜誘電層にはＳ
ｉＯ２やＴａ２Ｏ５ などが使用されている。しかしな
がら、これら薄膜材料の誘電率はＳｉＯ２で４．５ 、
Ｔａ２Ｏ５ で２５と低いために、これらの材料を用い
た薄膜コンデンサーではその大容量化にはまだ改善すべ
き余地が残されていた。
発達に伴い、電子部品が小型化され、さらにはチップ化
されている。そのためコンデンサの分野においても小型
で大きな静電容量、回路の高周波化への対応（高性能化
）、耐環境生の強化（高信頼性）等へのニーズか高まっ
ている。従来の比較的小型のコンデンサーとしてはセラ
ミックコンデンサがあり、近年になってフィルムコンデ
ンサが実用化されつつある。これら２つのコンデンサは
お互いに相反した特性を有している。即ち、セラミック
コンデンサは比較的小型で大容量のものが得られるとい
う利点を持っているものの、高周波領域における比誘電
率の低下や ｔａｎδの増大などその電気特性に難があ
る。これに対して、フィルムコンデンサでは高周波領域
においても比誘電率の低下が比較的小さく、また ｔａ
ｎδの増大も顕著でないなど電気特性がすぐれているが
、小型、大容量化に難がある。一方、薄膜コンデンサー
はセラミックコンデンサーと同等以上に小型で、フィル
ムコンデンサー、タンタル電界コンデンサーと同様に電
気特性が優れているものである。その薄膜誘電層にはＳ
ｉＯ２やＴａ２Ｏ５ などが使用されている。しかしな
がら、これら薄膜材料の誘電率はＳｉＯ２で４．５ 、
Ｔａ２Ｏ５ で２５と低いために、これらの材料を用い
た薄膜コンデンサーではその大容量化にはまだ改善すべ
き余地が残されていた。
【０００３】これらの問題に対して、薄膜コンデンサー
の大容量化の方法として以下の方法が提案されている。 即ち、誘電性層にＢａＴｉＯ３などの強誘電体を使用す
る方法が提案されているが、膜厚が１μｍ以下では、ペ
ロブスカイトの結晶性が良好とならず、比誘電率が大き
くならない、またＢａＴｉＯ３層が多結晶薄膜であるた
めに電流のリークによる損失の増大や絶縁破壊電圧が低
い、さらに、ＢａＴｉＯ３層を強誘電性とするために同
層の薄膜形成時に基板温度を ８００℃以上に保つ必要
があり（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ Ｖｏｌ．３７
（１９８１） ｐｐ．６８５−６８６ ）、下地となる
基板ならびに下部電極に高耐熱生の材料を使用する必要
があり、製造コストが嵩むことが問題であった。特開昭
６０−９４７１６号公報に述べられている薄膜コンデン
サーは誘電性層に常誘電性のＳｒＴｉＯ３を使用しそれ
と同じペロブスカイト結晶構造を持つ酸化物導電性材料
を下部電極として用いる方法が提案されている。この方
法によりＳｒＴｉＯ３膜を導電性酸化物電極の上にエピ
タキシャル成長させ、緻密な膜を得て、コンデンサを形
成したときのリーク電流の低減し、損失の増大や絶縁破
壊電圧の低下を回避している。 さらに、薄膜の多層化によって静電容量の向上を図って
いる。しかしながら、この方法によって得られるのＳｒ
ＴｉＯ３薄膜も結晶性は比較的良いものの多結晶薄膜で
あり、コンデンサの小型化のために誘電性層の膜厚を減
じた場合にはリーク電流の増大に加えて、絶縁破壊電圧
の低下がやはり生じると考えられる。又、下部電極に導
電性酸化物を使用することは材料コストが高くなるばか
りでなく、下部電極が持つ抵抗成分により、周波数特性
を低下させてしまうというような問題がある。
の大容量化の方法として以下の方法が提案されている。 即ち、誘電性層にＢａＴｉＯ３などの強誘電体を使用す
る方法が提案されているが、膜厚が１μｍ以下では、ペ
ロブスカイトの結晶性が良好とならず、比誘電率が大き
くならない、またＢａＴｉＯ３層が多結晶薄膜であるた
めに電流のリークによる損失の増大や絶縁破壊電圧が低
い、さらに、ＢａＴｉＯ３層を強誘電性とするために同
層の薄膜形成時に基板温度を ８００℃以上に保つ必要
があり（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ Ｖｏｌ．３７
（１９８１） ｐｐ．６８５−６８６ ）、下地となる
基板ならびに下部電極に高耐熱生の材料を使用する必要
があり、製造コストが嵩むことが問題であった。特開昭
６０−９４７１６号公報に述べられている薄膜コンデン
サーは誘電性層に常誘電性のＳｒＴｉＯ３を使用しそれ
と同じペロブスカイト結晶構造を持つ酸化物導電性材料
を下部電極として用いる方法が提案されている。この方
法によりＳｒＴｉＯ３膜を導電性酸化物電極の上にエピ
タキシャル成長させ、緻密な膜を得て、コンデンサを形
成したときのリーク電流の低減し、損失の増大や絶縁破
壊電圧の低下を回避している。 さらに、薄膜の多層化によって静電容量の向上を図って
いる。しかしながら、この方法によって得られるのＳｒ
ＴｉＯ３薄膜も結晶性は比較的良いものの多結晶薄膜で
あり、コンデンサの小型化のために誘電性層の膜厚を減
じた場合にはリーク電流の増大に加えて、絶縁破壊電圧
の低下がやはり生じると考えられる。又、下部電極に導
電性酸化物を使用することは材料コストが高くなるばか
りでなく、下部電極が持つ抵抗成分により、周波数特性
を低下させてしまうというような問題がある。
【０００４】この問題に対して、特開平１−３１５１２
４号公報では下部電極に金属電極を使用し、誘電体層に
は結晶質膜に加えて電流リークを抑え、さらに絶縁破壊
電圧を向上させるために、非晶質誘電性薄膜を形成し、
これらの防止を図っている。確かに、この方法によれば
、特開昭６０−９４７１６号公報にあったような問題は
回避できるものの、誘電体薄膜層は２層構造であり、し
かも、結晶質薄膜層がＳｒＴｉＯ３に代表される常誘電
性薄膜に対して非晶質の常誘電体層はＰｂＴｉＯ３，
ＢａＴｉＯ３， ＴｉＯ２， Ｔａ２Ｏ５ など材料を
変えなければならず、コンデンサーを形成するうえにお
いて材料コストならびに、製造コストが高くなるという
問題を含んでいる。また、結晶質常誘電性薄膜層のＳｒ
ＴｉＯ３材料は比較的高い比誘電率を有するが、電流リ
ークの低減、絶縁破壊電圧の向上を目的としてこれに積
層して形成される非晶質の常誘電体層の比誘電率は固体
物理Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．８ （１９８５） ｐｐ．６
７９−６８４に述べられているようにＰｂＴｉＯ３，
ＢａＴｉＯ３などペロブスカイト系の材料において５０
以下、ＳｉＯ２で４．５， Ｔａ２Ｏ５で２５と小さく
誘電体層を２層構造としたときに比誘電率の小さい非晶
質常誘電体層に電界が集中しコンデンサー全体として比
誘電率が高く出来ないという問題があった。
４号公報では下部電極に金属電極を使用し、誘電体層に
は結晶質膜に加えて電流リークを抑え、さらに絶縁破壊
電圧を向上させるために、非晶質誘電性薄膜を形成し、
これらの防止を図っている。確かに、この方法によれば
、特開昭６０−９４７１６号公報にあったような問題は
回避できるものの、誘電体薄膜層は２層構造であり、し
かも、結晶質薄膜層がＳｒＴｉＯ３に代表される常誘電
性薄膜に対して非晶質の常誘電体層はＰｂＴｉＯ３，
ＢａＴｉＯ３， ＴｉＯ２， Ｔａ２Ｏ５ など材料を
変えなければならず、コンデンサーを形成するうえにお
いて材料コストならびに、製造コストが高くなるという
問題を含んでいる。また、結晶質常誘電性薄膜層のＳｒ
ＴｉＯ３材料は比較的高い比誘電率を有するが、電流リ
ークの低減、絶縁破壊電圧の向上を目的としてこれに積
層して形成される非晶質の常誘電体層の比誘電率は固体
物理Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．８ （１９８５） ｐｐ．６
７９−６８４に述べられているようにＰｂＴｉＯ３，
ＢａＴｉＯ３などペロブスカイト系の材料において５０
以下、ＳｉＯ２で４．５， Ｔａ２Ｏ５で２５と小さく
誘電体層を２層構造としたときに比誘電率の小さい非晶
質常誘電体層に電界が集中しコンデンサー全体として比
誘電率が高く出来ないという問題があった。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、かかる従来技術の課題を解決
し、リーク電流の少ない、小型で静電容量の大きい、構
造の簡単で製造コストを低減できる薄膜コンデンサーを
提供することを目的とする。
し、リーク電流の少ない、小型で静電容量の大きい、構
造の簡単で製造コストを低減できる薄膜コンデンサーを
提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明は、電極が形成
された基板と、前記基板の電極上に形成された単層のア
モルファス誘電性薄膜と、該アモルファス誘電性薄膜上
に形成された電極とを有することを特徴とする薄膜コン
デンサーに関する。本発明におけるアモルファス誘電性
薄膜は、真空蒸着法、スパッタリング法などの製膜手段
を用いて基板上に、基板温度を５００℃以下に保持しな
がら非晶質の薄膜として作製し、作製したそのままの状
態か、あるいは５００℃以下の温度で熱処理を施すこと
によって得られる。アモルファス誘電性薄膜の膜厚は１
μｍ以下であることが好ましい。また、２０ＧＨｚより
も低い周波数帯域において少なくとも比誘電率が３０以
上になる周波数領域を有することが好ましい。このよう
なアモルファス誘電性薄膜としては、前記製法により得
られるものであれば、特に制限はないが、例えば、Ｆｅ
２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＡＢＯ３（ペロブスカイト型化合
物）を主成分とした三元酸化物系強誘電性薄膜又は常誘
電性薄膜が挙げられる。ＡＢＯ３は強誘電性、反強誘電
性または常誘電性を示すペロブスカイト型化合物である
。本発明の薄膜コンデンサーは、前記高い比誘電率をも
ったアモルファス誘電性薄膜を薄膜コンデンサーの誘電
性層として用い、さらに、誘電性薄膜層を単層とするこ
とにより形成される。 これにより、リーク電流を抑制し、絶縁破壊電圧を高め
、さらに、製造コストを低減することができる。また、
本発明においては，このような素子構造を複数積層し、
多層化することにより、小型で、静電容量の大なる薄膜
コンデンサーを得ることができる。
された基板と、前記基板の電極上に形成された単層のア
モルファス誘電性薄膜と、該アモルファス誘電性薄膜上
に形成された電極とを有することを特徴とする薄膜コン
デンサーに関する。本発明におけるアモルファス誘電性
薄膜は、真空蒸着法、スパッタリング法などの製膜手段
を用いて基板上に、基板温度を５００℃以下に保持しな
がら非晶質の薄膜として作製し、作製したそのままの状
態か、あるいは５００℃以下の温度で熱処理を施すこと
によって得られる。アモルファス誘電性薄膜の膜厚は１
μｍ以下であることが好ましい。また、２０ＧＨｚより
も低い周波数帯域において少なくとも比誘電率が３０以
上になる周波数領域を有することが好ましい。このよう
なアモルファス誘電性薄膜としては、前記製法により得
られるものであれば、特に制限はないが、例えば、Ｆｅ
２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＡＢＯ３（ペロブスカイト型化合
物）を主成分とした三元酸化物系強誘電性薄膜又は常誘
電性薄膜が挙げられる。ＡＢＯ３は強誘電性、反強誘電
性または常誘電性を示すペロブスカイト型化合物である
。本発明の薄膜コンデンサーは、前記高い比誘電率をも
ったアモルファス誘電性薄膜を薄膜コンデンサーの誘電
性層として用い、さらに、誘電性薄膜層を単層とするこ
とにより形成される。 これにより、リーク電流を抑制し、絶縁破壊電圧を高め
、さらに、製造コストを低減することができる。また、
本発明においては，このような素子構造を複数積層し、
多層化することにより、小型で、静電容量の大なる薄膜
コンデンサーを得ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳述する。
実施例１
図１は本発明の一実施例を示す薄膜コンデンサーの断面
図である。図１において１は絶縁物からなる支持基板で
厚さ０．７ｍｍ のガラス基板を使用した。２は薄膜状
の電極で、アルミニウムからなり、支持基板１の一方の
主面上に形成されている。この電極の膜厚はおよそ１０
０ｎｍ であった。３はＦｅ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−Ｐｂ
ＴｉＯ３系アモルファス誘電性薄膜である。また、同薄
膜には、Ｆｅ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３系薄膜
のみならず、ＰｂＴｉＯ３にかえてＰｂＺｒＯ３， Ｂ
ａＴｉＯ３， ＳｒＴｉＯ３などの種々の強誘電性、反
強誘電性、常誘電性ペロブスカイト材料を用いてもよい
。本例に引用したアモルファス誘電性薄膜は以下に述べ
る方法で作製した。即ち、薄膜作製にはＲＦマグネトロ
ンスパッタリング装置を用い、スパッタガスはＡｒ：Ｏ
２＝７：３ の混合ガスとした。スパッタリング中はガ
ラス基板を固定している銅製のアノードを水冷し、製膜
中の基板温度を２０〜２５℃に維持した。このようにし
て得られた薄膜は製膜後熱処理を施すことなく５０Ｈｚ
から１０ＭＨｚ の周波数帯において比誘電率が６０〜
１２０ を有するアモルファス誘電性膜となった。この
薄膜の膜厚は３００ｎｍ とした。
図である。図１において１は絶縁物からなる支持基板で
厚さ０．７ｍｍ のガラス基板を使用した。２は薄膜状
の電極で、アルミニウムからなり、支持基板１の一方の
主面上に形成されている。この電極の膜厚はおよそ１０
０ｎｍ であった。３はＦｅ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−Ｐｂ
ＴｉＯ３系アモルファス誘電性薄膜である。また、同薄
膜には、Ｆｅ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３系薄膜
のみならず、ＰｂＴｉＯ３にかえてＰｂＺｒＯ３， Ｂ
ａＴｉＯ３， ＳｒＴｉＯ３などの種々の強誘電性、反
強誘電性、常誘電性ペロブスカイト材料を用いてもよい
。本例に引用したアモルファス誘電性薄膜は以下に述べ
る方法で作製した。即ち、薄膜作製にはＲＦマグネトロ
ンスパッタリング装置を用い、スパッタガスはＡｒ：Ｏ
２＝７：３ の混合ガスとした。スパッタリング中はガ
ラス基板を固定している銅製のアノードを水冷し、製膜
中の基板温度を２０〜２５℃に維持した。このようにし
て得られた薄膜は製膜後熱処理を施すことなく５０Ｈｚ
から１０ＭＨｚ の周波数帯において比誘電率が６０〜
１２０ を有するアモルファス誘電性膜となった。この
薄膜の膜厚は３００ｎｍ とした。
【０００８】このアモルファス誘電性薄膜により、製膜
時の下地温度、あるいは製膜後の熱処理温度に種々半導
体原子の拡散が生じる５００ ℃より高い温度を必要と
することなしに高い比誘電率を有するアモルファス誘電
性薄膜が形成できる。このために、このような薄膜コン
デンサーと半導体デバイスのハイブリッド化に対しても
本アモルファス誘電性材料はハイブリッド素子の微細化
に大きく貢献するものと思われる。又、本実施例に述べ
たアモルファス誘電性薄膜層にはアモルファス構造ゆえ
に結晶粒界が存在しない。印加する電界によって誘電性
薄膜が圧電特性によって歪むが、これによって、多結晶
の強誘電体薄膜に於いて発生していて粒界破壊などの問
題がなくなり、長期間に亘って安定的に使用できる薄膜
コンデンサを提供する。さらには電流リーク低減、絶縁
破壊電圧の向上に対しても効果がある。４は電極でアル
ミニウムからなり、下部電極と同様に電極の膜厚は１０
０ｎｍ とした。アモルファス誘電性薄膜上および、支
持基板１の一部分上にわたって形成されている。この薄
膜コンデンサの比誘電率は９０、絶縁破壊電圧は１４０
Ｖであり、誘電体層が多結晶体の単層構造の場合に対し
て凡そ６５Ｖ 高かった。さらに、常誘電体薄膜と、ア
モルファスの常誘電性薄膜の２層構造からなるコンデン
サーに対してもおよそ３５Ｖ の絶縁破壊電圧の向上が
認められた。さらに、電気特性については、Ｆｅ２Ｏ３
−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３系の、比誘電率の温度依存
性と、周波数分散が小さいことから、フィルムコンデン
サーや温度補償用セラミックコンデンサーと同等レベル
であった。
時の下地温度、あるいは製膜後の熱処理温度に種々半導
体原子の拡散が生じる５００ ℃より高い温度を必要と
することなしに高い比誘電率を有するアモルファス誘電
性薄膜が形成できる。このために、このような薄膜コン
デンサーと半導体デバイスのハイブリッド化に対しても
本アモルファス誘電性材料はハイブリッド素子の微細化
に大きく貢献するものと思われる。又、本実施例に述べ
たアモルファス誘電性薄膜層にはアモルファス構造ゆえ
に結晶粒界が存在しない。印加する電界によって誘電性
薄膜が圧電特性によって歪むが、これによって、多結晶
の強誘電体薄膜に於いて発生していて粒界破壊などの問
題がなくなり、長期間に亘って安定的に使用できる薄膜
コンデンサを提供する。さらには電流リーク低減、絶縁
破壊電圧の向上に対しても効果がある。４は電極でアル
ミニウムからなり、下部電極と同様に電極の膜厚は１０
０ｎｍ とした。アモルファス誘電性薄膜上および、支
持基板１の一部分上にわたって形成されている。この薄
膜コンデンサの比誘電率は９０、絶縁破壊電圧は１４０
Ｖであり、誘電体層が多結晶体の単層構造の場合に対し
て凡そ６５Ｖ 高かった。さらに、常誘電体薄膜と、ア
モルファスの常誘電性薄膜の２層構造からなるコンデン
サーに対してもおよそ３５Ｖ の絶縁破壊電圧の向上が
認められた。さらに、電気特性については、Ｆｅ２Ｏ３
−Ｂｉ２Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３系の、比誘電率の温度依存
性と、周波数分散が小さいことから、フィルムコンデン
サーや温度補償用セラミックコンデンサーと同等レベル
であった。
【０００９】実施例２
本発明の第２の実施例の薄膜コンデンサーについて図２
を参照しながら説明する。この実施例は、図１に示した
実施例を積層した構造のコンデンサーであり、それと対
応する構成要素には同じ符号を付している。なお、図に
おいて、５、６は外部電極であり、両側の端面部分に上
にメタリコンを施して形成され、複数の電極２、４の夫
々と接続されている。７は保護膜で、最上層の電極２上
に両外部電極５、６にわたるようにＳｉＯ２をスパッタ
リング法で被着することによって形成されている。電極
２、アモルファス誘電性薄膜３、電極４はこの順序でス
パッタリング法によってパターンを形成する。この実施
例では、上記一連の過程を１０回繰り返して１０層積層
して薄膜コンデンサーを得た。この薄膜コンデンサーの
形成においてはアモルファス誘電性薄膜の形成、あるい
は金属電極の形成において下地温度を上昇させることな
くコンデンサーを形成可能であるので、製膜装置の加熱
機構が簡単になるばかりでなく基板に比較的熱に弱い合
成樹脂基板も使用可能であるのでこのようなコンデンサ
ーの製造コストを大幅に低減することができると考えら
れる。又、多層構造にするとアモルファス誘電性薄膜３
のエッジ部で絶縁破壊が起こりやすくなるので、電極を
形成するときに平坦化技術を用いるとよい。電極２、４
をスパッタリング法で形成する場合、支持基板１にバイ
アス電圧をかけることにより、比較的簡単にこの問題は
解決できる。このようにして得られた積層型の薄膜コン
デンサにおいて、被誘電率は９０、複合誘電体膜厚は０
．５ μｍ、絶縁破壊電圧は約１３０Ｖであった。
を参照しながら説明する。この実施例は、図１に示した
実施例を積層した構造のコンデンサーであり、それと対
応する構成要素には同じ符号を付している。なお、図に
おいて、５、６は外部電極であり、両側の端面部分に上
にメタリコンを施して形成され、複数の電極２、４の夫
々と接続されている。７は保護膜で、最上層の電極２上
に両外部電極５、６にわたるようにＳｉＯ２をスパッタ
リング法で被着することによって形成されている。電極
２、アモルファス誘電性薄膜３、電極４はこの順序でス
パッタリング法によってパターンを形成する。この実施
例では、上記一連の過程を１０回繰り返して１０層積層
して薄膜コンデンサーを得た。この薄膜コンデンサーの
形成においてはアモルファス誘電性薄膜の形成、あるい
は金属電極の形成において下地温度を上昇させることな
くコンデンサーを形成可能であるので、製膜装置の加熱
機構が簡単になるばかりでなく基板に比較的熱に弱い合
成樹脂基板も使用可能であるのでこのようなコンデンサ
ーの製造コストを大幅に低減することができると考えら
れる。又、多層構造にするとアモルファス誘電性薄膜３
のエッジ部で絶縁破壊が起こりやすくなるので、電極を
形成するときに平坦化技術を用いるとよい。電極２、４
をスパッタリング法で形成する場合、支持基板１にバイ
アス電圧をかけることにより、比較的簡単にこの問題は
解決できる。このようにして得られた積層型の薄膜コン
デンサにおいて、被誘電率は９０、複合誘電体膜厚は０
．５ μｍ、絶縁破壊電圧は約１３０Ｖであった。
【００１０】上述の実施例から明らかなように、誘電体
層がアモルファス構造を有する誘電性薄膜層であるため
に、エピタキシャル薄膜を用いたり、絶縁性を確保する
ための非晶質常誘電性薄膜層を形成したりすることなし
に電流リークが少なく低損失のコンデンサーが形成可能
であり、さらに、絶縁破壊電圧も向上しコンデンサーの
小型化に寄与する。また、誘電体層が高い比誘電率を有
するアモルファス誘電性薄膜単層ですむので、コンデン
サー全体の比誘電率も同アモルファス誘電性薄膜の高い
比誘電率となる。従来の薄膜コンデンサーのようにＳｒ
ＴｉＯ３のような多結晶質の常誘電薄膜と、リーク電流
の低減や、絶縁破壊電圧の向上を意図して設けられたＰ
ｂＴｉＯ３アモルファス薄膜やＳｉＯ２， Ｔａ２Ｏ５
膜などの比較的誘電率の低い膜との２層構造を有する
薄膜コンデンサーにおいては誘電率の低い誘電性薄膜層
への電界集中が生じコンデンサー全体としての比誘電率
の低下が生じるという問題が回避できる。また、誘電体
層が低温で生成されるアモルファス構造を有する薄膜で
あるために、下部電極の結晶構造に制限されることなく
、簡単に、ピンホールの少ない誘電性薄膜を形成できる
ために、例えば導電性のペロブスカイト系酸化物薄膜を
下部電極に使用する必要もなく、低コストの金属電極材
料を使用することができる。さらには、高い比誘電率を
有するアモルファス誘電性薄膜が低温に於いて形成でき
るために製造コストが低減できるばかりでなく、半導体
デバイスとのハイブリッド化に対しても対応できる薄膜
コンデンサーを形成可能である。
層がアモルファス構造を有する誘電性薄膜層であるため
に、エピタキシャル薄膜を用いたり、絶縁性を確保する
ための非晶質常誘電性薄膜層を形成したりすることなし
に電流リークが少なく低損失のコンデンサーが形成可能
であり、さらに、絶縁破壊電圧も向上しコンデンサーの
小型化に寄与する。また、誘電体層が高い比誘電率を有
するアモルファス誘電性薄膜単層ですむので、コンデン
サー全体の比誘電率も同アモルファス誘電性薄膜の高い
比誘電率となる。従来の薄膜コンデンサーのようにＳｒ
ＴｉＯ３のような多結晶質の常誘電薄膜と、リーク電流
の低減や、絶縁破壊電圧の向上を意図して設けられたＰ
ｂＴｉＯ３アモルファス薄膜やＳｉＯ２， Ｔａ２Ｏ５
膜などの比較的誘電率の低い膜との２層構造を有する
薄膜コンデンサーにおいては誘電率の低い誘電性薄膜層
への電界集中が生じコンデンサー全体としての比誘電率
の低下が生じるという問題が回避できる。また、誘電体
層が低温で生成されるアモルファス構造を有する薄膜で
あるために、下部電極の結晶構造に制限されることなく
、簡単に、ピンホールの少ない誘電性薄膜を形成できる
ために、例えば導電性のペロブスカイト系酸化物薄膜を
下部電極に使用する必要もなく、低コストの金属電極材
料を使用することができる。さらには、高い比誘電率を
有するアモルファス誘電性薄膜が低温に於いて形成でき
るために製造コストが低減できるばかりでなく、半導体
デバイスとのハイブリッド化に対しても対応できる薄膜
コンデンサーを形成可能である。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、下部電
極を備えた基板上に単層のアモルファス強誘電性薄膜を
設け、この誘電性薄膜上に電極を構成することにより、
あるいは、この基本構成を多層積層化することにより、
小型大容量で特性的に良好なコンデンサーを低コストで
生産することができる。
極を備えた基板上に単層のアモルファス強誘電性薄膜を
設け、この誘電性薄膜上に電極を構成することにより、
あるいは、この基本構成を多層積層化することにより、
小型大容量で特性的に良好なコンデンサーを低コストで
生産することができる。
【図１】図１は、本発明の一実施例を説明するための薄
膜コンデンサーの断面図である。
膜コンデンサーの断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例を説明するための積
層型薄膜コンデンサーの断面図である。
層型薄膜コンデンサーの断面図である。
１ 基板
２，４ 電極
３ アモルファス強誘電性薄膜５，６ 外
部電極 ７ 保護膜
部電極 ７ 保護膜
Claims (6)
- 【請求項１】 電極が形成された基板と、前記基板の
電極上に形成された単層のアモルファス誘電性薄膜と、
該アモルファス誘電性薄膜上に形成された電極とを有す
ることを特徴とする薄膜コンデンサー。 - 【請求項２】 電極が形成された基板と、前記基板の
電極上に形成された単層のアモルファス誘電性薄膜と、
該アモルファス誘電性薄膜上に形成された電極とを構成
単位とし、前記構成単位が複数積層されていることを特
徴とする薄膜コンデンサー。 - 【請求項３】 アモルファス誘電性薄膜の膜厚が１μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２の
薄膜コンデンサー。 - 【請求項４】 アモルファス誘電性薄膜が、製膜手段
を用いて基板上に、基板温度を５００℃以下に保持しな
がら非晶質の薄膜として作製し、作製したそのままの状
態か、あるいは５００℃以下の温度で熱処理することに
よって得られたものであることを特徴とする請求項１又
は請求項２の薄膜コンデンサー。 - 【請求項５】 アモルファス誘電性薄膜が、２０ＧＨ
ｚよりも低い周波数帯域において少なくとも比誘電率が
３０以上になる周波数領域を有することを特徴とする請
求項１又は請求項２の薄膜コンデンサー。 - 【請求項６】 アモルファス誘電性薄膜が、Ｆｅ２Ｏ
３−Ｂｉ２Ｏ３−ＡＢＯ３（ペロブスカイト型化合物）
を主成分とした三元酸化物系強誘電性薄膜又は常誘電性
薄膜からなることを特徴とする請求項１又は請求項２の
薄膜コンデンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16248891A JPH04360507A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 薄膜コンデンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16248891A JPH04360507A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 薄膜コンデンサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04360507A true JPH04360507A (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=15755570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16248891A Pending JPH04360507A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 薄膜コンデンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04360507A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749167A1 (en) * | 1995-06-13 | 1996-12-18 | Matsushita Electronics Corporation | Ferroelectric capacitor for semiconductor integrated circuit and method for manufacturing the same |
| US6184927B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-02-06 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Methods of forming ferroelectric capacitors having a diffusion barrier layer |
| US20160071651A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Thin film capacitor |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP16248891A patent/JPH04360507A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749167A1 (en) * | 1995-06-13 | 1996-12-18 | Matsushita Electronics Corporation | Ferroelectric capacitor for semiconductor integrated circuit and method for manufacturing the same |
| US5818079A (en) * | 1995-06-13 | 1998-10-06 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device having a ceramic thin film capacitor |
| US6184927B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-02-06 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Methods of forming ferroelectric capacitors having a diffusion barrier layer |
| US20160071651A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Thin film capacitor |
| US9824821B2 (en) * | 2014-09-05 | 2017-11-21 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Thin film capacitor with intermediate electrodes |
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