JP2000077255A - セラミックコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
セラミックコンデンサおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、水熱合成法で形成する薄膜を利用し
た、誘電率を犠牲にすることなく耐電圧の高いコンデン
サとその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】少なくとも表面にＴｉ元素を有しかつ電極
となる基板と、基板上に水熱合成法で形成されたペロブ
スカイト型導電性酸化物からなる誘電体層と、その上に
形成された電極を有するコンデンサにおいて、誘電体層
が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａＺＴ（チタン
酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ（チタン酸ジル
コン酸ストロンチウム）層を含むことを特徴とするセラ
ミックコンデンサと、基板を、ＢａまたはＳｒイオン、
Ｚｒイオン、Ｔｉイオン化合物を含むアルカリ水溶液中
で８０〜２００℃の温度で加熱し、基板上にＢａＺＴ薄
膜またはＳｒＺＴ薄膜を形成することを特徴とするセラ
ミックコンデンサの製造方法。
た、誘電率を犠牲にすることなく耐電圧の高いコンデン
サとその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】少なくとも表面にＴｉ元素を有しかつ電極
となる基板と、基板上に水熱合成法で形成されたペロブ
スカイト型導電性酸化物からなる誘電体層と、その上に
形成された電極を有するコンデンサにおいて、誘電体層
が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａＺＴ（チタン
酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ（チタン酸ジル
コン酸ストロンチウム）層を含むことを特徴とするセラ
ミックコンデンサと、基板を、ＢａまたはＳｒイオン、
Ｚｒイオン、Ｔｉイオン化合物を含むアルカリ水溶液中
で８０〜２００℃の温度で加熱し、基板上にＢａＺＴ薄
膜またはＳｒＺＴ薄膜を形成することを特徴とするセラ
ミックコンデンサの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水熱合成法で形成
されたペロブスカイト型複合酸化物からなる誘電体層を
含むセラミックコンデンサに関するものであり、詳しく
は、耐電圧を向上させた薄膜セラミックコンデンサに関
する。
されたペロブスカイト型複合酸化物からなる誘電体層を
含むセラミックコンデンサに関するものであり、詳しく
は、耐電圧を向上させた薄膜セラミックコンデンサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、コンデンサ
は、静電容量を低下させることなく、小型化することが
進められている。静電容量を大きくするためには、誘電
率を大きくし、厚さを小さくすることが必要であり、そ
のため、誘電体材料として誘電率の大きなペロブスカイ
ト型セラミック材料が使われ、薄膜の形成方法の一つと
して、アルカリ水溶液中で薄膜化する水熱合成法が、小
型で大容量のコンデンサが容易に製造できるという理由
から、いくつか提案されている。
は、静電容量を低下させることなく、小型化することが
進められている。静電容量を大きくするためには、誘電
率を大きくし、厚さを小さくすることが必要であり、そ
のため、誘電体材料として誘電率の大きなペロブスカイ
ト型セラミック材料が使われ、薄膜の形成方法の一つと
して、アルカリ水溶液中で薄膜化する水熱合成法が、小
型で大容量のコンデンサが容易に製造できるという理由
から、いくつか提案されている。
【０００３】しかしながら、水熱合成で形成できる薄膜
は、固相法のように自由に組成を制御したり、目的とす
る成分からなる薄膜を形成することは難しく、その開発
が種々進められている。
は、固相法のように自由に組成を制御したり、目的とす
る成分からなる薄膜を形成することは難しく、その開発
が種々進められている。
【０００４】従来、水熱合成により形成した薄膜を利用
したセラミック薄膜コンデンサとして、以下の通り開示
されている。
したセラミック薄膜コンデンサとして、以下の通り開示
されている。
【０００５】例えば、特開平４−１１１４０８号公報に
は、チタンからなる陽極体上に、水熱電気化学的にチタ
ン酸バリウムからなる誘電体を形成したコンデンサが開
示されている。
は、チタンからなる陽極体上に、水熱電気化学的にチタ
ン酸バリウムからなる誘電体を形成したコンデンサが開
示されている。
【０００６】また、特開平６−２１９７６号公報には、
チタン又はジルコニウム基板をアルカリ水溶液中で水熱
反応させ、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、
ＰｂＺｒＯ3、ＰＺＴの薄膜を形成し、コンデンサとす
る方法が開示されている。
チタン又はジルコニウム基板をアルカリ水溶液中で水熱
反応させ、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、
ＰｂＺｒＯ3、ＰＺＴの薄膜を形成し、コンデンサとす
る方法が開示されている。
【０００７】更に、特開平７−８６０７５号公報、特開
平８６０７６号公報にも、Ｔｉ基板または酸化チタン基
板上にＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3薄膜を形成してコンデ
ンサとし、その特性を開示している。
平８６０７６号公報にも、Ｔｉ基板または酸化チタン基
板上にＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3薄膜を形成してコンデ
ンサとし、その特性を開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンデ
ンサとして使用する場合、静電容量と共に、耐電圧がそ
の使用上重要な特性となる。特に、薄膜を使用する場
合、静電容量を大きくしようとすると、厚さが小さくな
り、コンデンサの破壊電圧が下がってしまい、実用上問
題となる。上記の公報で開示されているような水熱合成
の材料では、誘電体膜の生成は、Ｔｉ又はＺｒなどの基
板の中にＢａ、Ｓｒなどが進入して、反応する機構で進
行するため、生成した薄膜は緻密なものでなく、絶縁破
壊が起こり易いという問題がある。
ンサとして使用する場合、静電容量と共に、耐電圧がそ
の使用上重要な特性となる。特に、薄膜を使用する場
合、静電容量を大きくしようとすると、厚さが小さくな
り、コンデンサの破壊電圧が下がってしまい、実用上問
題となる。上記の公報で開示されているような水熱合成
の材料では、誘電体膜の生成は、Ｔｉ又はＺｒなどの基
板の中にＢａ、Ｓｒなどが進入して、反応する機構で進
行するため、生成した薄膜は緻密なものでなく、絶縁破
壊が起こり易いという問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、水熱合成法で形成する
薄膜を利用した、誘電率を犠牲にすることなく耐電圧の
高いコンデンサを提供することを目的とする。
薄膜を利用した、誘電率を犠牲にすることなく耐電圧の
高いコンデンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、誘電率が
高く、かつ耐電圧の高い誘電体材料の水熱合成を種々検
討した結果、本発明を創生するに至った。
高く、かつ耐電圧の高い誘電体材料の水熱合成を種々検
討した結果、本発明を創生するに至った。
【００１１】本発明は、少なくとも表面にＴｉ元素を有
しかつ電極となる基板と、基板上に水熱合成法で形成さ
れたペロブスカイト型導電性酸化物からなる誘電体層
と、その上に形成された電極を有するコンデンサにおい
て、誘電体層が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ
（チタン酸ジルコン酸ストロンチウム）層を含むことを
特徴とするセラミックコンデンサに関する。
しかつ電極となる基板と、基板上に水熱合成法で形成さ
れたペロブスカイト型導電性酸化物からなる誘電体層
と、その上に形成された電極を有するコンデンサにおい
て、誘電体層が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ
（チタン酸ジルコン酸ストロンチウム）層を含むことを
特徴とするセラミックコンデンサに関する。
【００１２】また、本発明は、誘電体層が少なくとも水
熱合成法で形成されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
層を含むことを特徴とする上記セラミックコンデンサに
関する。
熱合成法で形成されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
層を含むことを特徴とする上記セラミックコンデンサに
関する。
【００１３】また、誘電体層が、さらに少なくとも水熱
合成法で形成されたＰＳＺＴ（チタン酸ジルコン酸スト
ロンチウム鉛）層を含むことを特徴とする上記セラミッ
クコンデンサに関する。
合成法で形成されたＰＳＺＴ（チタン酸ジルコン酸スト
ロンチウム鉛）層を含むことを特徴とする上記セラミッ
クコンデンサに関する。
【００１４】さらに、少なくとも表面にＴｉ元素または
ペロブスカイト型誘電体層を有する基板を、Ｂａまたは
Ｓｒイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン化合物を含むアル
カリ水溶液中で８０〜２００℃の温度で加熱し、基板上
にＢａＺＴ薄膜またはＳｒＺＴ薄膜を形成することを特
徴とするセラミックコンデンサの製造方法に関する。
ペロブスカイト型誘電体層を有する基板を、Ｂａまたは
Ｓｒイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン化合物を含むアル
カリ水溶液中で８０〜２００℃の温度で加熱し、基板上
にＢａＺＴ薄膜またはＳｒＺＴ薄膜を形成することを特
徴とするセラミックコンデンサの製造方法に関する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックコンデンサ
は、電極となる基板と、基板上に水熱合成法で形成され
たペロブスカイト型複合酸化物からなる誘電体層と、そ
の上に形成された電極を有するコンデンサにおいて、誘
電体層が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａＺＴ
（チタン酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ（チタ
ン酸ジルコン酸ストロンチウム）層を含むことを特徴と
する。
は、電極となる基板と、基板上に水熱合成法で形成され
たペロブスカイト型複合酸化物からなる誘電体層と、そ
の上に形成された電極を有するコンデンサにおいて、誘
電体層が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａＺＴ
（チタン酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ（チタ
ン酸ジルコン酸ストロンチウム）層を含むことを特徴と
する。
【００１６】水熱合成法で形成されたＢａＺＴおよびＳ
ｒＺＴの薄膜は、従来の水熱合成法により形成された誘
電体薄膜より耐電圧が高く、また、誘電率も比較的高い
ため、薄膜のコンデンサとして有用である。
ｒＺＴの薄膜は、従来の水熱合成法により形成された誘
電体薄膜より耐電圧が高く、また、誘電率も比較的高い
ため、薄膜のコンデンサとして有用である。
【００１７】また、ＢａＺＴまたはＳｒＺＴ膜単独でな
く、水熱合成により得られる他の薄膜と組み合わせて
も、組み合わせる薄膜の特性に応じて好適なコンデンサ
を形成することができる。
く、水熱合成により得られる他の薄膜と組み合わせて
も、組み合わせる薄膜の特性に応じて好適なコンデンサ
を形成することができる。
【００１８】例えば、Ｔｉ上に水熱法で容易に形成でき
誘電率の高いＰＺＴ層と組み合わせると、製造が容易で
誘電率の高くかつ高耐電圧のある薄膜セラミックコンデ
ンサとすることができる。
誘電率の高いＰＺＴ層と組み合わせると、製造が容易で
誘電率の高くかつ高耐電圧のある薄膜セラミックコンデ
ンサとすることができる。
【００１９】さらに、ＰＳＺＴ（チタン酸ジルコン酸ス
トロンチウム鉛、Ｐｂ１−ｘＳｒｘＺｒ１−ｙＴｉｙＯ
3（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１））は、Ｔｉ上に緻密に薄
膜を形成することができるため、ＰＳＺＴ層とＢａＺＴ
またはＳｒＺＴの層と組み合わせて、薄膜セラミックコ
ンデンサとすると、基板との密着性が良く、緻密な誘電
体層を有する耐電圧の高い薄膜セラミックコンデンサが
得られる。
トロンチウム鉛、Ｐｂ１−ｘＳｒｘＺｒ１−ｙＴｉｙＯ
3（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１））は、Ｔｉ上に緻密に薄
膜を形成することができるため、ＰＳＺＴ層とＢａＺＴ
またはＳｒＺＴの層と組み合わせて、薄膜セラミックコ
ンデンサとすると、基板との密着性が良く、緻密な誘電
体層を有する耐電圧の高い薄膜セラミックコンデンサが
得られる。
【００２０】さらに、これらのすべてを組み合わせ、Ｔ
ｉなどの基板上に、ＰＳＺＴ層を形成し、その上にＰＺ
Ｔ層、さらにＢａＺＴまたはＳｒＺＴ層を形成すること
もでき、その結果、緻密で、誘電率が高く、高耐電圧も
備えた誘電体層を有する薄膜セラミックコンデンサを容
易に製造することができる。
ｉなどの基板上に、ＰＳＺＴ層を形成し、その上にＰＺ
Ｔ層、さらにＢａＺＴまたはＳｒＺＴ層を形成すること
もでき、その結果、緻密で、誘電率が高く、高耐電圧も
備えた誘電体層を有する薄膜セラミックコンデンサを容
易に製造することができる。
【００２１】コンデンサの電極となる基板としては、Ｔ
ｉ元素を含有する金属基板、または少なくともＴｉ元素
をわずかでも表面に有する基板、またはＴｉ元素を含有
するチタン複合酸化物を表面に有する基板であればよ
く、水熱合成のアルカリ溶液で安定なものであれば、無
機材料、有機材料等を問わない。ただし、基板表面の層
の導電性がなく、電極として十分でない場合、その下に
電極となる導電性の層を含むことが必要である。このよ
うな材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕなどがあ
る。
ｉ元素を含有する金属基板、または少なくともＴｉ元素
をわずかでも表面に有する基板、またはＴｉ元素を含有
するチタン複合酸化物を表面に有する基板であればよ
く、水熱合成のアルカリ溶液で安定なものであれば、無
機材料、有機材料等を問わない。ただし、基板表面の層
の導電性がなく、電極として十分でない場合、その下に
電極となる導電性の層を含むことが必要である。このよ
うな材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕなどがあ
る。
【００２２】Ｔｉを基板の表面に形成する方法として
は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法および焼付法などが
ある。
は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法および焼付法などが
ある。
【００２３】水熱合成によるＢａＺＴまたはＳｒＺＴの
形成は、以下のようにして行なう。
形成は、以下のようにして行なう。
【００２４】少なくとも表面にＴｉ元素を有する基板ま
たはＰＺＴなどのペロブスカイト層を形成した基板を、
ＢａまたはＳｒイオン、ＺｒイオンおよびＴｉイオンを
含むアルカリ水溶液中で加熱することにより、基板上に
ＢａＺＴまたはＳｒＺＴ膜が形成される。Ｓｒ、Ｚｒ、
Ｔｉの各イオンを含む原料化合物としては、アルカリ溶
液中でイオンになるものであれば、何でも良いが、例え
ば、Ｓｒ（ＯＨ）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などがあ
る。ＢａまたはＳｒの濃度は、０．０１〜２ｍｏｌ／
ｌ、ＺｒまたはＴｉの濃度は０．０１〜２ｍｏｌ／ｌの
範囲であればよく、反応温度は、５０〜２５０℃の範囲
であればよく、実用的には、８０〜２００℃の範囲が好
ましい。アルカリ水溶液とするため、上記ＢａまたはＳ
ｒの水酸化物あるいは、別途ＮａＯＨ，ＫＯＨなどを使
用することもできる。アルカリが強いほど結晶化し易
く、ＰＨ１２以上が好ましい。水熱処理における加熱方
法は油浴や電気炉等による。その後、一般的な洗浄を行
う。例えば、純水中で超音波洗浄を行い、１００〜２０
０℃で２時間以上乾燥させる。洗浄には酢酸等の有機
酸、硝酸、硫酸等の使用もできる。
たはＰＺＴなどのペロブスカイト層を形成した基板を、
ＢａまたはＳｒイオン、ＺｒイオンおよびＴｉイオンを
含むアルカリ水溶液中で加熱することにより、基板上に
ＢａＺＴまたはＳｒＺＴ膜が形成される。Ｓｒ、Ｚｒ、
Ｔｉの各イオンを含む原料化合物としては、アルカリ溶
液中でイオンになるものであれば、何でも良いが、例え
ば、Ｓｒ（ＯＨ）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などがあ
る。ＢａまたはＳｒの濃度は、０．０１〜２ｍｏｌ／
ｌ、ＺｒまたはＴｉの濃度は０．０１〜２ｍｏｌ／ｌの
範囲であればよく、反応温度は、５０〜２５０℃の範囲
であればよく、実用的には、８０〜２００℃の範囲が好
ましい。アルカリ水溶液とするため、上記ＢａまたはＳ
ｒの水酸化物あるいは、別途ＮａＯＨ，ＫＯＨなどを使
用することもできる。アルカリが強いほど結晶化し易
く、ＰＨ１２以上が好ましい。水熱処理における加熱方
法は油浴や電気炉等による。その後、一般的な洗浄を行
う。例えば、純水中で超音波洗浄を行い、１００〜２０
０℃で２時間以上乾燥させる。洗浄には酢酸等の有機
酸、硝酸、硫酸等の使用もできる。
【００２５】ＰＺＴ膜の水熱合成法による形成は、以下
のようにして行なう。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液５０ｍｍｏ
ｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液１０
ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液
１０ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水
溶液０．１ｍｏｌ／ｌ〜８．０ｍｏｌ／ｌの混合溶液中
に、少なくとも表面にＴｉ元素を有する基板または、Ｐ
ＳＺＴなどのペロブスカイト層を形成した基板を任意の
場所に設置固定し、８０〜２００℃、好ましくは１００
〜１６０℃、さらに好ましくは１２０〜１６０℃で１分
以上、好ましくは１０分以上水熱処理を行う。これより
基板上にＰＺＴ圧電結晶膜が形成される。
のようにして行なう。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液５０ｍｍｏ
ｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液１０
ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液
１０ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水
溶液０．１ｍｏｌ／ｌ〜８．０ｍｏｌ／ｌの混合溶液中
に、少なくとも表面にＴｉ元素を有する基板または、Ｐ
ＳＺＴなどのペロブスカイト層を形成した基板を任意の
場所に設置固定し、８０〜２００℃、好ましくは１００
〜１６０℃、さらに好ましくは１２０〜１６０℃で１分
以上、好ましくは１０分以上水熱処理を行う。これより
基板上にＰＺＴ圧電結晶膜が形成される。
【００２６】ＰＳＺＴ膜の水熱合成法による形成は、以
下のようにして行なう。
下のようにして行なう。
【００２７】少なくとも表面にＴｉ元素を有する基板
を、Ｐｂイオン、Ｓｒイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン
を含むアルカリ水溶液中で加熱することにより、基板上
にＰＳＺＴ膜が形成される。Ｐｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉの
各イオンを含む原料化合物としては、アルカリ溶液中で
イオンになるものであれば、何でも良いが、例えば、Ｐ
ｂ（ＮＯ3）2、Ｓｒ（ＮＯ3）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣ
ｌ4などがある。ＰｂまたはＳｒの濃度は、５０〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌ、Ｚｒの濃度は１０〜５００ｍｍｏｌ／
ｌ、Ｔｉの濃度は０〜５００ｍｍｏｌ／ｌの範囲であれ
ばよく、反応温度は、８０〜２００℃、好ましくは１０
０〜１６０℃の範囲であればよい。アルカリ水溶液とす
るため、上記Ｓrの水酸化物あるいは、別途ＮａＯＨ，
ＫＯＨなどを使用することもできる。アルカリが強いほ
ど結晶化し易く、ＰＨ１２以上が好ましい。ＫＯＨを使
用する場合、０．１〜８．０ｍｏｌ／ｌの濃度で使用す
ると緻密な膜ができ、好ましい。
を、Ｐｂイオン、Ｓｒイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン
を含むアルカリ水溶液中で加熱することにより、基板上
にＰＳＺＴ膜が形成される。Ｐｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｔｉの
各イオンを含む原料化合物としては、アルカリ溶液中で
イオンになるものであれば、何でも良いが、例えば、Ｐ
ｂ（ＮＯ3）2、Ｓｒ（ＮＯ3）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣ
ｌ4などがある。ＰｂまたはＳｒの濃度は、５０〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌ、Ｚｒの濃度は１０〜５００ｍｍｏｌ／
ｌ、Ｔｉの濃度は０〜５００ｍｍｏｌ／ｌの範囲であれ
ばよく、反応温度は、８０〜２００℃、好ましくは１０
０〜１６０℃の範囲であればよい。アルカリ水溶液とす
るため、上記Ｓrの水酸化物あるいは、別途ＮａＯＨ，
ＫＯＨなどを使用することもできる。アルカリが強いほ
ど結晶化し易く、ＰＨ１２以上が好ましい。ＫＯＨを使
用する場合、０．１〜８．０ｍｏｌ／ｌの濃度で使用す
ると緻密な膜ができ、好ましい。
【００２８】目的とするコンデンサの誘電体層が複数の
誘電体膜を含む場合は、上記基板の代わりに、誘電体層
を形成した基板を使用して、上記の製造方法を順に実行
することにより、誘電体層の上に他の誘電体層を形成
し、目的とするコンデンサを製造できる。
誘電体膜を含む場合は、上記基板の代わりに、誘電体層
を形成した基板を使用して、上記の製造方法を順に実行
することにより、誘電体層の上に他の誘電体層を形成
し、目的とするコンデンサを製造できる。
【００２９】最後に、誘電体上に、メッキ法、スパッタ
法、蒸着法および焼付法などの方法によって、上部電極
を形成することにより、本発明のコンデンサを得る。
法、蒸着法および焼付法などの方法によって、上部電極
を形成することにより、本発明のコンデンサを得る。
【００３０】
【実施例】以下、実施例を示してこの発明を具体的に説
明する。
明する。
【００３１】実施例１ オートクレーブの内容器にＴｉ基板を設置し、水酸化バ
リウム０．０７８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム
０．０６５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍｏｌ／
ｌおよび水酸化カリウム３．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液
中、１６０℃で４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板
表面上に１．０μｍの厚みのＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄
膜を得た。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線
回折パターンを図１に、Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の
ＳＥＭ写真を図２に示す。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3薄膜の比誘電率は約１５０であった。また、耐電圧
は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。
リウム０．０７８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム
０．０６５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍｏｌ／
ｌおよび水酸化カリウム３．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液
中、１６０℃で４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板
表面上に１．０μｍの厚みのＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄
膜を得た。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線
回折パターンを図１に、Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の
ＳＥＭ写真を図２に示す。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3薄膜の比誘電率は約１５０であった。また、耐電圧
は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。
【００３２】実施例２ オートクレーブの内容器にＴｉ基板を設置し、水酸化ス
トロンチウム０．０７８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコ
ニウム０．０６５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍ
ｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム３．５ｍｏｌ／ｌの混合
水溶液中、１６０℃で２時間反応させた。その結果、Ｔ
ｉ基板表面上に０．５μｍの厚みのＳｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3薄膜を得た。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の
Ｘ線回折パターンを図３に示す。得られたＢａ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3薄膜の比誘電率は約１００であった。また、
耐電圧は、約２４ｋＶ／ｍｍであった。
トロンチウム０．０７８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコ
ニウム０．０６５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍ
ｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム３．５ｍｏｌ／ｌの混合
水溶液中、１６０℃で２時間反応させた。その結果、Ｔ
ｉ基板表面上に０．５μｍの厚みのＳｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3薄膜を得た。得られたＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の
Ｘ線回折パターンを図３に示す。得られたＢａ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3薄膜の比誘電率は約１００であった。また、
耐電圧は、約２４ｋＶ／ｍｍであった。
【００３３】比較例１ ０．５ｍｏｌ／ｌのＢａ（ＯＨ）2のアルカリ水溶液中
にＴｉ基板を浸漬し、１６０℃で４８時間反応させ、厚
さ０．２μｍのＢａＴｉＯ3膜を得た。この膜の耐電圧
は１２ｋＶ／ｍｍであった。
にＴｉ基板を浸漬し、１６０℃で４８時間反応させ、厚
さ０．２μｍのＢａＴｉＯ3膜を得た。この膜の耐電圧
は１２ｋＶ／ｍｍであった。
【００３４】比較例２ 比較例１のＢａをＳｒに代えて行なって以外は同様な方
法で、厚さ０．２μｍのＳｒＴｉＯ3膜を形成した。耐
電圧は、９ｋＶ／ｍｍであった。
法で、厚さ０．２μｍのＳｒＴｉＯ3膜を形成した。耐
電圧は、９ｋＶ／ｍｍであった。
【００３５】比較例３ オートクレーブの内容器にＴｉ基板を設置し、水酸化鉛
０．１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０５３
ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．００１ｍｏｌ／ｌおよび
水酸化カリウム１．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１６
０℃で４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に
２．５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜を得
た。得られたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の比誘電率は
約１０００であった。また、耐電圧は、約２１ｋＶ／ｍ
ｍであった。
０．１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０５３
ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．００１ｍｏｌ／ｌおよび
水酸化カリウム１．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１６
０℃で４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に
２．５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜を得
た。得られたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜の比誘電率は
約１０００であった。また、耐電圧は、約２１ｋＶ／ｍ
ｍであった。
【００３６】実施例３ オートクレーブの内容器にＴｉ基板を設置し、水酸化鉛
０．１６ｍｏｌ／ｌ、水酸化ストロンチウム０．０４ｍ
ｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０５２ｍｏｌ／
ｌ、四塩化チタン０．００４８ｍｏｌ／ｌおよび水酸化
カリウム１．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１５０℃で
２時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に１．０
μｍの厚みの（Ｐｂ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜を
得た。次にこの基板を、水酸化鉛０．１ｍｏｌ／ｌ、オ
キシ塩化ジルコニウム０．０３２４ｍｏｌ／ｌ、四塩化
チタン０．０２１６ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム
３．５ｍｏｌ／ｌの混合溶液中、１３０℃で１２時間反
応させた。さらにこの基板を、水酸化バリウム０．０７
８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０６５ｍｏ
ｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍｏｌ／ｌおよび水酸化
カリウム２．０ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１６０℃で
４時間反応させた。その結果、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3
薄膜上に０．５μｍ厚みのＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜
を得た。得られたＢＺＴ／ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合
体の表面にＡｕのスパッタによって電極を形成し、特性
を測定したところ、比誘電率は約９５０であった。また
この耐電圧は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。比誘電率も
高く、耐電圧が改良されたコンデンサが可能になった。
０．１６ｍｏｌ／ｌ、水酸化ストロンチウム０．０４ｍ
ｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０５２ｍｏｌ／
ｌ、四塩化チタン０．００４８ｍｏｌ／ｌおよび水酸化
カリウム１．５ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１５０℃で
２時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に１．０
μｍの厚みの（Ｐｂ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜を
得た。次にこの基板を、水酸化鉛０．１ｍｏｌ／ｌ、オ
キシ塩化ジルコニウム０．０３２４ｍｏｌ／ｌ、四塩化
チタン０．０２１６ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム
３．５ｍｏｌ／ｌの混合溶液中、１３０℃で１２時間反
応させた。さらにこの基板を、水酸化バリウム０．０７
８ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０６５ｍｏ
ｌ／ｌ、四塩化チタン０．０１ｍｏｌ／ｌおよび水酸化
カリウム２．０ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１６０℃で
４時間反応させた。その結果、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3
薄膜上に０．５μｍ厚みのＢａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3薄膜
を得た。得られたＢＺＴ／ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合
体の表面にＡｕのスパッタによって電極を形成し、特性
を測定したところ、比誘電率は約９５０であった。また
この耐電圧は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。比誘電率も
高く、耐電圧が改良されたコンデンサが可能になった。
【００３７】実施例４ 実施例３のＢａの代わりにＳｒを用いて同様な条件で反
応させ、ＳＺＴ／ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉの構成の誘電
体膜を形成した。その結果、比誘電率は９４０、耐電圧
は約３０ｋＶ／ｍｍであった。比誘電率も高く耐電圧が
改良されたコンデンサが得られた。
応させ、ＳＺＴ／ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉの構成の誘電
体膜を形成した。その結果、比誘電率は９４０、耐電圧
は約３０ｋＶ／ｍｍであった。比誘電率も高く耐電圧が
改良されたコンデンサが得られた。
【００３８】他の材料のデータもあわせ、上記の結果を
一覧表にすると表１のようになる。このことから、Ｂａ
ＴｉＯ3やＳｒＴｉＯ3などの従来の材料に比べ、誘電率
は同レベルでありながら、耐電圧を大きく向上させるこ
とができることがわかる。また、ＰＺＴのような誘電率
の大きい誘電体と重ねることにより、誘電率が大きく、
さらに耐電圧の大きい積層コンデンサを形成することが
可能であることがわかる。その際、ＰＳＺＴを基板のす
ぐ上に形成すると、基板との密着性が良く、緻密な誘電
体層を有するコンデンサを製造することができる。
一覧表にすると表１のようになる。このことから、Ｂａ
ＴｉＯ3やＳｒＴｉＯ3などの従来の材料に比べ、誘電率
は同レベルでありながら、耐電圧を大きく向上させるこ
とができることがわかる。また、ＰＺＴのような誘電率
の大きい誘電体と重ねることにより、誘電率が大きく、
さらに耐電圧の大きい積層コンデンサを形成することが
可能であることがわかる。その際、ＰＳＺＴを基板のす
ぐ上に形成すると、基板との密着性が良く、緻密な誘電
体層を有するコンデンサを製造することができる。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【発明の効果】ＢａＺＴ薄膜およびＳｒＺＴ薄膜を水熱
合成法で作製する方法を開発し、この方法で作製したＢ
ａＺＴ又はＳｒＺＴ薄膜をコンデンサの誘電体層に使用
することにより、薄膜で、高い静電容量を示し、かつ、
高い耐電圧を有するコンデンサを容易に製造することが
可能になった。
合成法で作製する方法を開発し、この方法で作製したＢ
ａＺＴ又はＳｒＺＴ薄膜をコンデンサの誘電体層に使用
することにより、薄膜で、高い静電容量を示し、かつ、
高い耐電圧を有するコンデンサを容易に製造することが
可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の水熱合成法で得られたＢａ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線回折図である。
Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線回折図である。
【図２】実施例１の水熱合成法で得られたＢａ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3薄膜の表面状態を示す図面に代わるＳＥＭ写
真である。
Ｔｉ）Ｏ3薄膜の表面状態を示す図面に代わるＳＥＭ写
真である。
【図３】実施例２の水熱合成法で得られたＳｒ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線回折図である。
Ｔｉ）Ｏ3薄膜のＸ線回折図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AC10 AE01 AE02 AE03 AH00 AH03 AJ01 AJ02 5E082 AB03 BC35 EE02 EE05 EE23 EE37 FG03 FG26 FG27 FG41 KK01 LL01 MM22 MM24 5G303 AA01 AB02 AB06 BA03 CA01 CB03 CB25 CB32 CB35 CB39 DA01
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも表面にＴｉ元素を有しかつ電極
となる基板と、基板上に水熱合成法で形成されたペロブ
スカイト型導電性酸化物からなる誘電体層と、その上に
形成された電極を有するコンデンサにおいて、誘電体層
が少なくとも水熱合成法で形成されたＢａＺＴ（チタン
酸ジルコン酸バリウム）層又はＳｒＺＴ（チタン酸ジル
コン酸ストロンチウム）層を含むことを特徴とするセラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項２】誘電体層が少なくとも水熱合成法で形成さ
れたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層を含むことを特
徴とする請求項１記載のセラミックコンデンサ。 - 【請求項３】誘電体層が少なくとも水熱合成法で形成さ
れたＰＳＺＴ（チタン酸ジルコン酸ストロンチウム鉛）
層を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載
のセラミックコンデンサ。 - 【請求項４】少なくとも表面にＴｉ元素またはペロブス
カイト型誘電体層を有する基板を、ＢａまたはＳｒイオ
ン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン化合物を含むアルカリ水溶
液中で８０〜２００℃の温度で加熱し、基板上にＢａＺ
Ｔ薄膜またはＳｒＺＴ薄膜を形成することを特徴とする
セラミックコンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10246825A JP2000077255A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10246825A JP2000077255A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077255A true JP2000077255A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17154263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10246825A Pending JP2000077255A (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077255A (ja) |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP10246825A patent/JP2000077255A/ja active Pending
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040213 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060209 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060606 |