JP2000331863A - 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】 高い静電容量を示し、かつ、高い耐電圧を有
する薄膜セラミックコンデンサを提供する。 【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、前記誘電体層
の一部が少なくとも水熱合成法で形成されたＬａを含む
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層を含むセラミックコ
ンデンサに関する。
する薄膜セラミックコンデンサを提供する。 【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、前記誘電体層
の一部が少なくとも水熱合成法で形成されたＬａを含む
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層を含むセラミックコ
ンデンサに関する。
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
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、ＰｂＴｉＯ
３、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、ＰｂＴｉＯ
３、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７−８６０７６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７−８６０７６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等の基板
の中にＢａ、Ｓｒ等が進入して、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等の基板
の中にＢａ、Ｓｒ等が進入して、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、前記
誘電体層の一部が少なくとも水熱合成法で形成されたＬ
ａを含むＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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。本発明に
おいて、前記誘電体層がさらに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
とが好ましい。本発明において、前記誘電体層がさらに
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）層を含むことが好まし
い。また、本発明は、少なくとも表面にＴｉ元素を有す
る基板またはペロブスカイト型誘電体層を有する基板
を、Ｐｂイオン、Ｚｒイオン、ＴｉイオンおよびＬａイ
オン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Ｌａを含有したＰＺＴ（チタン酸ジル
コン酸鉛）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。
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、前記
誘電体層の一部が少なくとも水熱合成法で形成されたＬ
ａを含むＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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。本発明に
おいて、前記誘電体層がさらに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
とが好ましい。本発明において、前記誘電体層がさらに
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）層を含むことが好まし
い。また、本発明は、少なくとも表面にＴｉ元素を有す
る基板またはペロブスカイト型誘電体層を有する基板
を、Ｐｂイオン、Ｚｒイオン、ＴｉイオンおよびＬａイ
オン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Ｌａを含有したＰＺＴ（チタン酸ジル
コン酸鉛）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。
【００１２】
【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Ｌａを含む
ＰＺＴ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Ｌａを含む
ＰＺＴ層を含むことを特徴とする。
【００１３】水熱合成法で形成されたＬａを含むＰＺＴ
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。
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。
【００１４】また、Ｌａを含むＰＺＴ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。
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。
【００１５】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。
【００１６】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Ｌａを含
むＰＺＴ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Ｌａを含
むＰＺＴ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。
【００１７】さらに、これらのすべてを組み合わせ、Ｔ
ｉ等の基板上に、ＰＳＺＴ層を形成し、その上にＰＺＴ
層、さらにＬａを含むＰＺＴ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等の基板上に、ＰＳＺＴ層を形成し、その上にＰＺＴ
層、さらにＬａを含むＰＺＴ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。
【００１８】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等がある。
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等がある。
【００１９】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等があ
る。
は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法および焼付法等があ
る。
【００２０】水熱合成によるＬａを含むＰＺＴ層の形成
は、以下のようにして行う。
は、以下のようにして行う。
【００２１】少なくとも表面にＴｉ元素を有する基板ま
たはＰＺＴ等のペロブスカイト層を形成した基板を、Ｐ
ｂイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン及びＬａ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Ｌ
ａを含むＰＺＴ膜が形成される。Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ及び
Ｌａ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、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4、ＬａＣ
ｌ2等がある。Ｐｂの濃度は、５０ｍｍｏｌ／ｌ〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒまたはＴｉの濃度は０ｍｍｏｌ／
ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｌａの濃度は０．０１〜１０
０ｍｍｏｌ／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、８０〜２
００℃の範囲が好ましい。アルカリ水溶液とするため、
ＮａＯＨ、ＫＯＨ等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、１００〜２００℃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。
たはＰＺＴ等のペロブスカイト層を形成した基板を、Ｐ
ｂイオン、Ｚｒイオン、Ｔｉイオン及びＬａ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Ｌ
ａを含むＰＺＴ膜が形成される。Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ及び
Ｌａ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、ＺｒＯＣｌ2、ＴｉＣｌ4、ＬａＣ
ｌ2等がある。Ｐｂの濃度は、５０ｍｍｏｌ／ｌ〜５０
０ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒまたはＴｉの濃度は０ｍｍｏｌ／
ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、Ｌａの濃度は０．０１〜１０
０ｍｍｏｌ／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、８０〜２
００℃の範囲が好ましい。アルカリ水溶液とするため、
ＮａＯＨ、ＫＯＨ等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、１００〜２００℃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。
【００２２】ＰＺＴ膜の水熱合成法による形成は、以下
のようにして行う。Ｐｂ（ＮＯ３）２水溶液５０ｍｍｏ
ｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ２水溶液０ｍ
ｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ４水溶液０
ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水溶液
１００ｍｍｏｌ／ｌ〜８０００ｍｍｏｌ／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、
ＰＳＺＴ等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。
のようにして行う。Ｐｂ（ＮＯ３）２水溶液５０ｍｍｏ
ｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ２水溶液０ｍ
ｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ４水溶液０
ｍｍｏｌ／ｌ〜５００ｍｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水溶液
１００ｍｍｏｌ／ｌ〜８０００ｍｍｏｌ／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、
ＰＳＺＴ等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。
【００２３】ＰＳＺＴ膜の水熱合成法による形成は、以
下のようにして行う。
下のようにして行う。
【００２４】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等がある。ＰｂおよびＳｒの濃度は、５０〜５００
ｍｍｏｌ／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、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等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、１００〜８０００ｍｍｏ
ｌ／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等がある。ＰｂおよびＳｒの濃度は、５０〜５００
ｍｍｏｌ／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、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等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、１００〜８０００ｍｍｏ
ｌ／ｌの濃度で使用すると緻密な膜ができ、好ましい。
【００２５】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。
【００２６】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等の方法によって、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等の方法によって、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】
【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。
【００２８】実施例１ オートクレーブの内容器にＴｉ基板（５０μｍ）を設置
し、硝酸鉛０．２２ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウ
ム０．１０ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．１０ｍｏｌ／
ｌ、塩化ランタン０．００３ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カ
リウム２．０４ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１３０℃で
４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に２．０
μｍの厚みのＬａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜を得
た。得られたＬａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜のＸ
線回折パターンを図１に、Ｌａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ３薄膜のＳＥＭ写真を図２に示す。得られたＬａ含有
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜の比誘電率は約１２００で
あった。また、耐電圧は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。
し、硝酸鉛０．２２ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウ
ム０．１０ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．１０ｍｏｌ／
ｌ、塩化ランタン０．００３ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カ
リウム２．０４ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１３０℃で
４時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に２．０
μｍの厚みのＬａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜を得
た。得られたＬａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜のＸ
線回折パターンを図１に、Ｌａ含有Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ３薄膜のＳＥＭ写真を図２に示す。得られたＬａ含有
Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜の比誘電率は約１２００で
あった。また、耐電圧は、約３０ｋＶ／ｍｍであった。
【００２９】比較例１ ０．５ｍｏｌ／ｌのＢａ（ＯＨ）２のアルカリ水溶液中
にＴｉ基板（５０μｍ）を浸漬し、１６０℃で４８時間
反応させ、厚さ０．２μｍのＢａＴｉＯ３膜（ＢＴ膜）
を得た。この膜の比誘電率は約２００であり、また耐電
圧は約１２ｋＶ／ｍｍであった。
にＴｉ基板（５０μｍ）を浸漬し、１６０℃で４８時間
反応させ、厚さ０．２μｍのＢａＴｉＯ３膜（ＢＴ膜）
を得た。この膜の比誘電率は約２００であり、また耐電
圧は約１２ｋＶ／ｍｍであった。
【００３０】比較例２ 比較例１のＢａをＳｒに代えて行った以外は同様な方法
で、厚さ０．２μｍのＳｒＴｉＯ３膜（ＳＴ膜）を形成
した。この膜の比誘電率は約１５０であり、また耐電圧
は、約９ｋＶ／ｍｍであった。
で、厚さ０．２μｍのＳｒＴｉＯ３膜（ＳＴ膜）を形成
した。この膜の比誘電率は約１５０であり、また耐電圧
は、約９ｋＶ／ｍｍであった。
【００３１】比較例３ オートクレーブの内容器にＴｉ基板（５０μｍ）を設置
し、水酸化鉛０．１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウ
ム０．０５３ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．００１ｍｏ
ｌ／ｌおよび水酸化カリウム１．５ｍｏｌ／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２．５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
３薄膜を得た。得られたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜
（ＰＺＴ薄膜）の比誘電率は約１０００であった。ま
た、耐電圧は、約２１ｋＶ／ｍｍであった。
し、水酸化鉛０．１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウ
ム０．０５３ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．００１ｍｏ
ｌ／ｌおよび水酸化カリウム１．５ｍｏｌ／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２．５μｍの厚みのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
３薄膜を得た。得られたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜
（ＰＺＴ薄膜）の比誘電率は約１０００であった。ま
た、耐電圧は、約２１ｋＶ／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（５０μｍ）を設置
し、水酸化鉛０．１９ｍｏｌ／ｌ、水酸化ストロンチウ
ム０．０１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０
５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０５ｍｏｌ／ｌおよび
水酸化カリウム２．２ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１５
０℃で２時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に
１．０μｍ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０．３３ｍｏｌ
／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．１５ｍｏｌ／ｌ、四
塩化チタン０．１５ｍｏｌ／ｌ、塩化ランタン０．００
６ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム３．０６ｍｏｌ／ｌ
の混合溶液中、１３０℃で４時間反応させた。その結
果、（Ｐｂ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜上に２．０
μｍ厚みのＬａを含むＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜を得
た。得られたＬａ含有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１１００であった。またこ
の耐電圧は、約４０ｋＶ／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。表
１に得られたＬａ含有ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合体の
誘電特性の周波数変化を示す。表１から誘電特性の対周
波数変化率が優れることががわかる。また表２に得られ
たＬａ含有ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合体のＤＣバイア
ス特性を示す。表２から誘電特性の対ＤＣバイアス特性
が優れることががわかる。
し、水酸化鉛０．１９ｍｏｌ／ｌ、水酸化ストロンチウ
ム０．０１ｍｏｌ／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．０
５ｍｏｌ／ｌ、四塩化チタン０．０５ｍｏｌ／ｌおよび
水酸化カリウム２．２ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中、１５
０℃で２時間反応させた。その結果、Ｔｉ基板表面上に
１．０μｍ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０．３３ｍｏｌ
／ｌ、オキシ塩化ジルコニウム０．１５ｍｏｌ／ｌ、四
塩化チタン０．１５ｍｏｌ／ｌ、塩化ランタン０．００
６ｍｏｌ／ｌおよび水酸化カリウム３．０６ｍｏｌ／ｌ
の混合溶液中、１３０℃で４時間反応させた。その結
果、（Ｐｂ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜上に２．０
μｍ厚みのＬａを含むＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３薄膜を得
た。得られたＬａ含有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１１００であった。またこ
の耐電圧は、約４０ｋＶ／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。表
１に得られたＬａ含有ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合体の
誘電特性の周波数変化を示す。表１から誘電特性の対周
波数変化率が優れることががわかる。また表２に得られ
たＬａ含有ＰＺＴ／ＰＳＺＴ／Ｔｉ複合体のＤＣバイア
ス特性を示す。表２から誘電特性の対ＤＣバイアス特性
が優れることががわかる。
【００３３】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３のようになる。このことから、Ｂａ
ＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３及びＰＺＴ等の従来の材料に比
べ、誘電率、耐電圧ともにを大きく向上させることがで
きることがわかる。また、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ３、及び
ＳｒＴｉＯ３等の他の組成物との複合化も可能であるこ
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３のようになる。このことから、Ｂａ
ＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３及びＰＺＴ等の従来の材料に比
べ、誘電率、耐電圧ともにを大きく向上させることがで
きることがわかる。また、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ３、及び
ＳｒＴｉＯ３等の他の組成物との複合化も可能であるこ
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。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【発明の効果】Ｌａを含むＰＺＴ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Ｌａを含むＰ
ＺＴ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。
製する方法を開発し、この方法で作製したＬａを含むＰ
ＺＴ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１】実施例１の水熱合成法で得られたＬａを含むＰ
ＺＴ薄膜のＸ線回折図である。
ＺＴ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Ｌａを含むＰ
ＺＴ薄膜の表面状態を示す図面に代わるＳＥＭ写真であ
る。
ＺＴ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 (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｇ 4/33 Ｈ０１Ｇ 4/06 １０２ Ｆターム(参考） 4G031 AA05 AA09 AA11 AA12 AA32 BA09 CA08 5E001 AA01 AB01 AE03 AH08 AJ02 5E082 AB01 BC35 BC39 EE23 EE37 FF05 FG03 FG26 FG54 PP06 5G303 AA01 AB02 AB06 BA03 BA12 CA01 CB15 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、前記誘電体層
の一部が少なくとも水熱合成法で形成されたＬａを含む
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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元素を有する基板
またはペロブスカイト型誘電体層を有する基板を、Ｐｂ
イオン、Ｚｒイオン、ＴｉイオンおよびＬａイオンを含
むアルカリ水溶液中で８０〜２００℃の温度で加熱し、
基板上にＬａを含有したＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）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 |
|---|---|---|---|
| JP14322499A JP4186309B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP14322499A JP4186309B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331863A true JP2000331863A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4186309B2 JP4186309B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=15333791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14322499A Expired - Lifetime JP4186309B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 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) | JP4186309B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04502303A (ja) * | 1988-12-09 | 1992-04-23 | バッテル・メモリアル・インスティチュート | 化学量及び粒子の大きさが制御されているペロブスカイト化合物のサブミクロンセラミック粉末を製造する方法 |
| JPH05190376A (ja) * | 1991-07-19 | 1993-07-30 | Toshiba Corp | セラミックコンデンサ |
| JPH09315857A (ja) * | 1996-05-27 | 1997-12-09 | Ube Ind Ltd | ペロブスカイト型酸化物膜およびその製造方法 |
| JPH11135495A (ja) * | 1997-10-27 | 1999-05-21 | Ube Ind Ltd | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP14322499A patent/JP4186309B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04502303A (ja) * | 1988-12-09 | 1992-04-23 | バッテル・メモリアル・インスティチュート | 化学量及び粒子の大きさが制御されているペロブスカイト化合物のサブミクロンセラミック粉末を製造する方法 |
| JPH05190376A (ja) * | 1991-07-19 | 1993-07-30 | Toshiba Corp | セラミックコンデンサ |
| JPH09315857A (ja) * | 1996-05-27 | 1997-12-09 | Ube Ind Ltd | ペロブスカイト型酸化物膜およびその製造方法 |
| JPH11135495A (ja) * | 1997-10-27 | 1999-05-21 | Ube Ind Ltd | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP4186309B2 (ja) | 2008-11-26 |
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