JP2000173349A - 誘電体薄膜とその製法およびコンデンサ - Google Patents
誘電体薄膜とその製法およびコンデンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、水熱合成法で容易に形成でき、耐電
圧が高く、かつ高い誘電率まで設計可能な、非鉛系の誘
電体薄膜とそれを使用したコンデンサを提供することを
目的とする。 【解決手段】少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性
の基板上に水熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺｒy
Ｔｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）で表
わされる誘電体薄膜とその製造方法および、その誘電体
薄膜を含むコンデンサであり、容易に緻密で耐電圧の高
い薄膜とコンデンサを得ることができる。
圧が高く、かつ高い誘電率まで設計可能な、非鉛系の誘
電体薄膜とそれを使用したコンデンサを提供することを
目的とする。 【解決手段】少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性
の基板上に水熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺｒy
Ｔｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）で表
わされる誘電体薄膜とその製造方法および、その誘電体
薄膜を含むコンデンサであり、容易に緻密で耐電圧の高
い薄膜とコンデンサを得ることができる。
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、コンデンサと
しては、静電容量を低下させることなく、小型化するこ
とが求められている。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。
しては、静電容量を低下させることなく、小型化するこ
とが求められている。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、固相法で作製するセラミック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、固相法で作製するセラミック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（チタン酸ジルコン酸鉛）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（チタン酸ジルコン酸鉛）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ＢａＴｉＯ3，
ＳｒＴｉＯ3などの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。また、Ｐｂを含む組成は、環境汚染の問題があ
り、非鉛系の材料が求められている。
ンサとして使用する場合、静電容量と共に、耐電圧が使
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ＢａＴｉＯ3，
ＳｒＴｉＯ3などの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。また、Ｐｂを含む組成は、環境汚染の問題があ
り、非鉛系の材料が求められている。
【０００９】そこで、本発明は、水熱合成法で容易に形
成でき、耐電圧が高く、かつ高い誘電率まで設計可能
な、非鉛系の誘電体薄膜とそれを使用したコンデンサを
提供することを目的とする。
成でき、耐電圧が高く、かつ高い誘電率まで設計可能
な、非鉛系の誘電体薄膜とそれを使用したコンデンサを
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、非鉛系
で、容易に作製できる、耐電圧の高い誘電体薄膜の水熱
合成を種々検討した結果、本発明を創生するに至った。
で、容易に作製できる、耐電圧の高い誘電体薄膜の水熱
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
する導電性の基板上に水熱合成法で形成されたＢａ1-x
ＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ
＜１）で表わされる誘電体薄膜に関する。
する導電性の基板上に水熱合成法で形成されたＢａ1-x
ＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ
＜１）で表わされる誘電体薄膜に関する。
【００１２】さらに、本発明は、それぞれ０．１ｍｏｌ
／ｌ以下のＢａイオン、Ｃａ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、８０〜２００℃の
温度で水熱反応させ、少なくとも表面にＴｉ元素を有す
る導電性の基板上に、Ｂａ1- xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ
3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）からなる誘電
体層を形成することを特徴とする誘電体薄膜の製造方法
に関する。
／ｌ以下のＢａイオン、Ｃａ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、８０〜２００℃の
温度で水熱反応させ、少なくとも表面にＴｉ元素を有す
る導電性の基板上に、Ｂａ1- xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ
3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）からなる誘電
体層を形成することを特徴とする誘電体薄膜の製造方法
に関する。
【００１３】また、本発明は、少なくとも表面にＴｉ元
素を有する導電性の基板と、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、誘電体層が水熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺ
ｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）
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。
素を有する導電性の基板と、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、誘電体層が水熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺ
ｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の高耐電圧を有する誘電体
薄膜は、水熱合成で基板上に形成されたＢａ 1-xＣａxＺ
ｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）
膜であり、ペロブスカイト型複合酸化物であるＢａＴｉ
Ｏ3のＢａの一部をＣａで置換し、Ｔｉの一部をＺｒで
置換した組成の誘電体膜である。水熱合成法で製造した
誘電体薄膜は、焼結法により製造したセラミックスと
は、結晶の形成過程が異なるために、多くの点でその性
質を異にする。本発明でいう水熱合成とは、以下に示す
ように、アルカリ水溶液中、原料イオンを５０〜２５０
℃の温度範囲で加熱反応させることである。
薄膜は、水熱合成で基板上に形成されたＢａ 1-xＣａxＺ
ｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）
膜であり、ペロブスカイト型複合酸化物であるＢａＴｉ
Ｏ3のＢａの一部をＣａで置換し、Ｔｉの一部をＺｒで
置換した組成の誘電体膜である。水熱合成法で製造した
誘電体薄膜は、焼結法により製造したセラミックスと
は、結晶の形成過程が異なるために、多くの点でその性
質を異にする。本発明でいう水熱合成とは、以下に示す
ように、アルカリ水溶液中、原料イオンを５０〜２５０
℃の温度範囲で加熱反応させることである。
【００１５】Ｃａの原子比ｘは、０＜ｘ＜０．２であ
り、Ｃａを含むことにより膜が成長し易くなり、ｘが
０．２以上では、逆に膜の緻密さが失われ、耐電圧が下
がり、好ましくない。またｘが０．０５〜０．１５の範
囲では高い比誘電率の膜が得られる。
り、Ｃａを含むことにより膜が成長し易くなり、ｘが
０．２以上では、逆に膜の緻密さが失われ、耐電圧が下
がり、好ましくない。またｘが０．０５〜０．１５の範
囲では高い比誘電率の膜が得られる。
【００１６】また、Ｚｒの原子比ｙは、０＜ｙ＜１であ
り、Ｔｉ単独に比べ、膜の成長が容易で緻密な膜ができ
る。ｙが０．４〜０．７に範囲では、高い比誘電率の膜
が得られる。また、ＺｒとＣａを含まない場合は、Ｂａ
ＴｉＯ3であり、先に述べたように基板の中にＢａが進
入していく機構であるため、膜の成長は制限され、緻密
な膜は得られない。
り、Ｔｉ単独に比べ、膜の成長が容易で緻密な膜ができ
る。ｙが０．４〜０．７に範囲では、高い比誘電率の膜
が得られる。また、ＺｒとＣａを含まない場合は、Ｂａ
ＴｉＯ3であり、先に述べたように基板の中にＢａが進
入していく機構であるため、膜の成長は制限され、緻密
な膜は得られない。
【００１７】なお、上記の誘電体薄膜の組成は、ＥＤＳ
−ＥＰＭＡ（エネルギー分散型電子線マイクロアナライ
ザー）により測定された値に基いている。
−ＥＰＭＡ（エネルギー分散型電子線マイクロアナライ
ザー）により測定された値に基いている。
【００１８】次に、本発明の誘電体薄膜の一般的製造方
法を説明する。
法を説明する。
【００１９】薄膜を形成するための基板としては、Ｔｉ
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。
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。
【００２０】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。
【００２１】水熱合成による薄膜の形成は、以下のよう
にして行なう。
にして行なう。
【００２２】少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性
の基板を、それぞれ０．１ｍｏｌ／ｌ以下のＢａイオ
ン、Ｃａ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Ｂａ1-xＣ
ａxＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜
１）膜が形成される。Ｂａ、Ｃａ、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、Ｂａ（Ｏ
Ｈ）2、Ｃａ（ＯＨ）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などが
ある。また、原料のイオン濃度が大きくなると、緻密な
膜ができなくなる傾向にあり、好ましくない。
の基板を、それぞれ０．１ｍｏｌ／ｌ以下のＢａイオ
ン、Ｃａ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Ｂａ1-xＣ
ａxＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜
１）膜が形成される。Ｂａ、Ｃａ、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、Ｂａ（Ｏ
Ｈ）2、Ｃａ（ＯＨ）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などが
ある。また、原料のイオン濃度が大きくなると、緻密な
膜ができなくなる傾向にあり、好ましくない。
【００２３】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。そのため、必要に応じてオートクレーブなどの反応
容器が使用される。水熱処理における加熱方法は油浴や
電気炉等による。
ばよく、実用的には、８０〜２００℃の範囲が好まし
い。そのため、必要に応じてオートクレーブなどの反応
容器が使用される。水熱処理における加熱方法は油浴や
電気炉等による。
【００２４】アルカリ水溶液とするため、上記Ｂａまた
はＣａ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。
はＣａ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。
【００２５】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、１００〜２００℃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。
水中で超音波洗浄を行い、１００〜２００℃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。
【００２６】コンデンサとする場合は、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。
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。
【００２７】なお、本発明の薄膜をコンデンサや圧電体
素子などの素子に使用する場合、本発明の薄膜だけでな
く、他の薄膜と積層して、希望の特性を有する素子を形
成することもできる。例えば、非鉛系に拘らなければ、
Ｔｉを有する基板上に、基板との密着性のよい（ＰｂＳ
ｒ）（ＺｒＴｉ）Ｏ3（以下ＰＳＺＴという）薄膜を形
成し、さらにその上に圧電性の高いＰＺＴ（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）層を形成し、その上に耐電圧の高い本発明
の膜を形成することにより、基板との密着性が高く、高
い圧電性を示し、耐電圧の高い素子を形成することがで
きる。
素子などの素子に使用する場合、本発明の薄膜だけでな
く、他の薄膜と積層して、希望の特性を有する素子を形
成することもできる。例えば、非鉛系に拘らなければ、
Ｔｉを有する基板上に、基板との密着性のよい（ＰｂＳ
ｒ）（ＺｒＴｉ）Ｏ3（以下ＰＳＺＴという）薄膜を形
成し、さらにその上に圧電性の高いＰＺＴ（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）層を形成し、その上に耐電圧の高い本発明
の膜を形成することにより、基板との密着性が高く、高
い圧電性を示し、耐電圧の高い素子を形成することがで
きる。
【００２８】その場合の、各層の製造方法を例示する。
【００２９】ＰＳＺＴ薄膜の水熱合成法による形成は、
次のようにして行なう。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、Ｔ
ｉ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（ＰｂzＳｒ1-zＺｒwＴｉ
1-wＯ3、但し、０＜ｚ＜１、０＜ｗ＜１）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、Ｐｂ（ＮＯ3）2、Ｓｒ（Ｎ
Ｏ3）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などがある。Ｐｂまた
はＳｒの濃度は、５０〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｚｒの濃
度は１０〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｔｉの濃度は０〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌの範囲であればよく、反応温度は、８０
〜２００℃、好ましくは１００〜１６０℃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。
次のようにして行なう。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、Ｔ
ｉ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（ＰｂzＳｒ1-zＺｒwＴｉ
1-wＯ3、但し、０＜ｚ＜１、０＜ｗ＜１）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、Ｐｂ（ＮＯ3）2、Ｓｒ（Ｎ
Ｏ3）2、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4などがある。Ｐｂまた
はＳｒの濃度は、５０〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｚｒの濃
度は１０〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｔｉの濃度は０〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌの範囲であればよく、反応温度は、８０
〜２００℃、好ましくは１００〜１６０℃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。
【００３０】ＰＺＴ膜の水熱合成法による形成は、次の
ようにして行なう。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液５０ｍｍｏｌ
／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液１０ｍ
ｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液１
０ｍｍｏｌ／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。
ようにして行なう。Ｐｂ（ＮＯ3）2水溶液５０ｍｍｏｌ
／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ2水溶液１０ｍ
ｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ4水溶液１
０ｍｍｏｌ／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。
【００３１】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などの素子を製造できる。
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などの素子を製造できる。
【００３２】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、コンデンサなどの素子を得る。
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、コンデンサなどの素子を得る。
【００３３】
【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。
【００３４】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、水酸化カルシウム０．０
０５ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０４６ｍ
ｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０３ｍｏｌ／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、Ｔｉ基板表面に２．０
μｍの厚みのＢａ1-xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ3薄膜を得
た。得られた薄膜のＸ線回折パターンを図１に、ＳＥＭ
写真を図２に示す。エネルギー分散型電子線マイクロア
ナライザー（ＥＤＳ−ＥＰＭＡ）による測定の結果、Ｃ
ａの原子比ｘは０．０５であり、Ｚｒの原子比ｙは０．
６０であった。得られたＢａ 0.95Ｃａ0.05Ｚｒ0.6Ｔｉ
0.4Ｏ3薄膜の比誘電率は約１０００であった。また、耐
電圧は、約４０ｋＶ／ｍｍであった。
リウム０．０７８ｍｏｌ／ｌ、水酸化カルシウム０．０
０５ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０４６ｍ
ｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０３ｍｏｌ／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、Ｔｉ基板表面に２．０
μｍの厚みのＢａ1-xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ3薄膜を得
た。得られた薄膜のＸ線回折パターンを図１に、ＳＥＭ
写真を図２に示す。エネルギー分散型電子線マイクロア
ナライザー（ＥＤＳ−ＥＰＭＡ）による測定の結果、Ｃ
ａの原子比ｘは０．０５であり、Ｚｒの原子比ｙは０．
６０であった。得られたＢａ 0.95Ｃａ0.05Ｚｒ0.6Ｔｉ
0.4Ｏ3薄膜の比誘電率は約１０００であった。また、耐
電圧は、約４０ｋＶ／ｍｍであった。
【００３５】実施例２〜１０、比較例１〜３ 原料の仕込み量を種々変え、実施例１と同様にして薄膜
を形成したときの組成と特性を表１にまとめた。
を形成したときの組成と特性を表１にまとめた。
【００３６】比較例４，５ Ｂａ（ＯＨ）2およびＣａ（ＯＨ）2の代わりにＳｒ（Ｎ
Ｏ3）2またはＰｂ（ＮＯ3）2を使用して実施例と同様に
してＳｒＴｉＯ3薄膜およびＰｂＺｒ0.52Ｔｉ0 .48Ｏ3膜
を作製した時の結果を表１に示す。
Ｏ3）2またはＰｂ（ＮＯ3）2を使用して実施例と同様に
してＳｒＴｉＯ3薄膜およびＰｂＺｒ0.52Ｔｉ0 .48Ｏ3膜
を作製した時の結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】比較例１のように、Ｃａの原子比ｘが０．
２以上では、表面状態が緻密でなくなり、粗い粒子が現
れ、その結果耐電圧が低下する。また、比較例２のよう
に、ＣａＺｒＴｉＯ3においては、さらに緻密な膜は得
られず、耐電圧も低下する。また、ＢａＴｉＯ3やＳｒ
ＴｉＯ3では、基板表面での膜の成長が進まず、好まし
い膜は得られない。さらに、ＰＺＴにおいても、誘電率
は好ましい値が得られるものの、耐電圧は十分でない。
２以上では、表面状態が緻密でなくなり、粗い粒子が現
れ、その結果耐電圧が低下する。また、比較例２のよう
に、ＣａＺｒＴｉＯ3においては、さらに緻密な膜は得
られず、耐電圧も低下する。また、ＢａＴｉＯ3やＳｒ
ＴｉＯ3では、基板表面での膜の成長が進まず、好まし
い膜は得られない。さらに、ＰＺＴにおいても、誘電率
は好ましい値が得られるものの、耐電圧は十分でない。
【００３９】
【発明の効果】高い耐電圧を有し、かつ高い比誘電率ま
で変更可能な誘電体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、高い静電容量まで設
計可能で、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。
で変更可能な誘電体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、高い静電容量まで設
計可能で、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１】実施例１の水熱合成法で得られたＢａ1-xＣａx
ＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、ｘ＝０．０５、ｙ＝０．６）
薄膜のＸ線回折図である。
ＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、ｘ＝０．０５、ｙ＝０．６）
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Ｂａ1-xＣａx
ＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、ｘ＝０．０５、ｙ＝０．６）
薄膜の表面状態を示す図面に代わるＳＥＭ写真である。
ＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、ｘ＝０．０５、ｙ＝０．６）
薄膜の表面状態を示す図面に代わるＳＥＭ写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G048 AA05 AB02 AC02 AC08 AD02 AD08 AE05 AE06 AE07 4G075 AA24 BB02 BC01 BC02 BC10 CA02 CA51 5E001 AB06 AC09 AC10 AE00 AE01 AE02 AE03 AE04 AH00 AH01 AH03 AH07 AH08 AJ01 AJ02 AZ00 5E082 AB03 BC35 EE02 EE04 EE05 EE23 EE26 EE35 EE37 EE39 FG04 FG26 FG27 FG41 KK01 LL01 MM02 MM22 MM24 PP03 5G303 AA01 AB01 AB06 AB20 BA03 CA01 CB03 CB06 CB35 CB39 DA01
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性
の基板上に水熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺｒy
Ｔｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）で表
わされる誘電体薄膜。 - 【請求項２】それぞれ０．１ｍｏｌ／ｌ以下のＢａイオ
ン、Ｃａ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、８０〜２００℃の温度で水熱反応さ
せ、少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性の基板上
に、Ｂａ1-xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ3（但し、０＜ｘ＜
０．２、０＜ｙ＜１）からなる誘電体層を形成すること
を特徴とする誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】少なくとも表面にＴｉ元素を有する導電性
の基板と、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、誘電体層が水
熱合成法で形成されたＢａ1-xＣａxＺｒyＴｉ1-yＯ
3（但し、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜１）層を含むこと
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 |
|---|---|---|---|
| JP10342449A JP2000173349A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 誘電体薄膜とその製法およびコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10342449A JP2000173349A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 誘電体薄膜とその製法およびコンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000173349A true JP2000173349A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18353836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10342449A Pending JP2000173349A (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 誘電体薄膜とその製法およびコンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000173349A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100703077B1 (ko) | 2005-06-03 | 2007-04-06 | 삼성전기주식회사 | 결정질 유전체 박막의 제조 방법과 이에 의해 제조된결정질 유전체 박막 및 이를 구비하는 박막 커패시터 |
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-
1998
- 1998-12-02 JP JP10342449A patent/JP2000173349A/ja active Pending
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