JP2003218227A - High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents

High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2003218227A
JP2003218227A JP2002328060A JP2002328060A JP2003218227A JP 2003218227 A JP2003218227 A JP 2003218227A JP 2002328060 A JP2002328060 A JP 2002328060A JP 2002328060 A JP2002328060 A JP 2002328060A JP 2003218227 A JP2003218227 A JP 2003218227A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
high dielectric
dielectric thin
electrode
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002328060A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Obara
直樹 小原
Tasuke Sawada
太助 沢田
Masatoshi Kitagawa
雅俊 北川
Takeshi Uenoyama
雄 上野山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2002328060A priority Critical patent/JP2003218227A/en
Publication of JP2003218227A publication Critical patent/JP2003218227A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitor using a dielectric thin film of a high dielectric constant and having a small leakage current and a high dielectric breakdown voltage. <P>SOLUTION: This high-dielectric thin-film capacitor is manufactured in such a way that an upper electrode and a lower electrode are respectively formed on the upper and the lower faces of the high-dielectric thin film, wherein the high-dielectric thin film having a perovskite structure is predominantly oriented to the (111) plane, the upper and the lower electrodes on the high-dielectric thin film have a face-centered cubic structure, the electrode thin films are predominantly oriented to the (111) plane, and the high-dielectric thin film is formed at a temperature of 300°C or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電体薄膜を用
いた薄膜コンデンサに関し、特にチップコンデンサと称
する小型かつ軽量なコンデンサを用いた携帯電話や携帯
情報端末等の電子機器に応用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film capacitor using a high dielectric thin film, and more particularly, it can be applied to an electronic device such as a mobile phone or a personal digital assistant using a small and lightweight capacitor called a chip capacitor. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話等の電子機器の小型化、
薄型化が要求されている。電子機器はICやコンデンサ
などの電子部品が実装された回路基板等から構成され、
使用される電子部品、回路基板にも薄型化が要求されて
いる。小型かつ薄型なコンデンサを実現するために、ガ
ラスやセラミック、金属箔、あるいは有機高分子フィル
ムなどの小型、軽量、低コストな基体の上に、電極薄膜
と高誘電体薄膜との積層構造からなる小型、軽量コンデ
ンサが提供されている。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of electronic devices such as mobile phones,
Thinning is required. The electronic device is composed of a circuit board or the like on which electronic parts such as an IC and a capacitor are mounted,
Electronic components and circuit boards used are also required to be thin. In order to realize a small and thin capacitor, it is composed of a laminated structure of electrode thin film and high dielectric thin film on a small, lightweight, low cost substrate such as glass, ceramic, metal foil, or organic polymer film. Small and lightweight capacitors are offered.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記、電極薄膜上に高
誘電体薄膜を形成する際、高誘電体薄膜は成膜条件によ
りランダムな方位に配向し、基体の影響を受けない場
合、主に(110)面、(111)面、(200)面に
優先的に配向する。しかし、(111)面以外に配向し
た高誘電体薄膜は(111)面に配向した高誘電体薄膜
よりも誘電分極が小さくなる結果、誘電率が低くなって
しまう。さらに、(111)面以外に配向すると表面の
凹凸が大きくなると共に、結晶粒界も粗な膜が形成され
てしまう。
When the high dielectric thin film is formed on the electrode thin film, the high dielectric thin film is oriented in random directions depending on the film forming conditions and is mainly affected by the substrate. The (110) plane, the (111) plane, and the (200) plane are preferentially oriented. However, as a result of the high dielectric thin film oriented other than the (111) plane having a smaller dielectric polarization than the high dielectric thin film oriented in the (111) plane, the dielectric constant becomes low. Furthermore, if the orientation is other than the (111) plane, the unevenness of the surface becomes large, and a film with rough crystal grain boundaries is formed.

【0004】このような表面の凹凸や粗な結晶粒界は電
極薄膜との接触状態を劣悪なものとし、結晶粒界や電極
との界面でのキャリアの再結合が支配的となる結果、リ
ーク電流が増大してしまい、絶縁耐圧の低いコンデンサ
となってしまう。
Such surface irregularities and rough crystal grain boundaries deteriorate the contact state with the electrode thin film, and recombination of carriers at the crystal grain boundaries and the interface with the electrode becomes dominant, resulting in leakage. The current increases, resulting in a capacitor having a low withstand voltage.

【0005】本発明は、ペロブスカイト構造を有する高
誘電体薄膜が(111)面に優先配向することにより大
きな誘電率を有し、しかもフラットな表面形態となり、
結晶粒界が緻密な高誘電体薄膜を提供することにより、
誘電率が大きく、しかも絶縁耐圧に優れた高品質かつ高
信頼性を有する高誘電体薄膜コンデンサを提供すること
を目的とする。
According to the present invention, a high dielectric thin film having a perovskite structure is preferentially oriented in the (111) plane to have a large dielectric constant, and a flat surface form is obtained.
By providing a high-dielectric thin film with dense grain boundaries,
It is an object of the present invention to provide a high-dielectric-constant thin film capacitor having a high dielectric constant, a high dielectric strength, and high quality and high reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、高誘電体薄膜の上下面に上部電極及び下
部電極を形成した高誘電体薄膜コンデンサの製造方法で
あって、ペロブスカイト構造を有する高誘電体薄膜の配
向性が(111)面に優先配向し、かつ高誘電体薄膜の
上部電極及び下部電極が面心立方晶構造をもち、電極薄
膜の配向性が(111)面に優先配向するように形成す
るとともに、前記高誘電体薄膜の形成温度が300度を
上限とするように設定したものである。これにより高誘
電体薄膜の誘電分極が大きくなる結果、誘電率が大きく
なる。さらに、フラットな表面形態となり、結晶粒界が
緻密な高誘電体薄膜を提供することが可能となり、リー
ク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供する
ことが可能である。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a method for manufacturing a high dielectric thin film capacitor in which an upper electrode and a lower electrode are formed on the upper and lower surfaces of a high dielectric thin film, which is a perovskite structure. The orientation of the high-k dielectric thin film having is preferentially oriented to the (111) plane, and the upper and lower electrodes of the high-dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is the (111) plane. The high dielectric thin film is formed so as to be preferentially oriented, and the formation temperature of the high dielectric thin film is set to 300 ° C. as an upper limit. As a result, the dielectric polarization of the high-dielectric thin film increases, resulting in an increase in the dielectric constant. Furthermore, it becomes possible to provide a high-dielectric thin film having a flat surface morphology and dense crystal grain boundaries, and it is possible to provide a capacitor with a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0007】また、高誘電体薄膜の下部電極が面心立方
晶構造をもち、電極薄膜の配向性が(111)面に優先
配向しているので、下部電極上に形成した高誘電体薄膜
の格子整合が可能となり、接合界面における欠陥準位密
度の低い高誘電体薄膜と電極薄膜との接合が可能とな
る。
Further, since the lower electrode of the high dielectric thin film has a face-centered cubic structure and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane, the high dielectric thin film formed on the lower electrode is Lattice matching becomes possible, and a high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface and an electrode thin film can be bonded.

【0008】その結果、誘電率が大きく、リーク電流の
小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可
能である。
As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0009】また前記コンデンサにおいては、高誘電体
薄膜の上部電極が面心立方晶構造をもち、電極薄膜の配
向性が(111)面に優先配向しているので、上部電極
下に形成した高誘電体薄膜の格子整合が可能となり、接
合界面における欠陥準位密度の低い高誘電体薄膜と電極
薄膜との接合が可能となる。その結果、誘電率が大き
く、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを
提供することが可能である。
In the above capacitor, the upper electrode of the high dielectric thin film has a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane. The dielectric thin film can be lattice-matched, and the high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface can be bonded to the electrode thin film. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態では、高誘電体
薄膜の上下面に上部電極及び下部電極を形成した高誘電
体薄膜コンデンサであって、ペロブスカイト構造を有す
る高誘電体薄膜の配向性が(111)面に優先配向し、
かつ高誘電体薄膜の上部電極及び下部電極が面心立方晶
構造をもち、電極薄膜の配向性が(111)面に優先配
向していることを特徴とするものであり、これにより高
誘電体薄膜の誘電分極が大きくなる結果、誘電率が大き
くなる。さらに、フラットな表面形態となり、結晶粒界
が緻密な高誘電体薄膜を提供することが可能となり、リ
ーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供す
ることが可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to an embodiment of the present invention, there is provided a high dielectric thin film capacitor in which an upper electrode and a lower electrode are formed on the upper and lower surfaces of a high dielectric thin film, the orientation of the high dielectric thin film having a perovskite structure. Is preferentially oriented to the (111) plane,
Moreover, the upper electrode and the lower electrode of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane. As the dielectric polarization of the thin film increases, the dielectric constant increases. Furthermore, it becomes possible to provide a high-dielectric thin film having a flat surface morphology and dense crystal grain boundaries, and it is possible to provide a capacitor with a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0011】また、高誘電体薄膜の下部電極が面心立方
晶構造をもち、電極薄膜の配向性が(111)面に優先
配向しているので、下部電極上に形成した高誘電体薄膜
の格子整合が可能となり、接合界面における欠陥準位密
度の低い高誘電体薄膜と電極薄膜との接合が可能とな
る。
Further, since the lower electrode of the high dielectric thin film has a face-centered cubic structure and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane, the high dielectric thin film formed on the lower electrode is Lattice matching becomes possible, and a high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface and an electrode thin film can be bonded.

【0012】その結果、誘電率が大きく、リーク電流の
小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可
能である。
As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0013】また前記コンデンサにおいては、高誘電体
薄膜の上部電極が面心立方晶構造をもち、電極薄膜の配
向性が(111)面に優先配向しているので、上部電極
下に形成した高誘電体薄膜の格子整合が可能となり、接
合界面における欠陥準位密度の低い高誘電体薄膜と電極
薄膜との接合が可能となる。その結果、誘電率が大き
く、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを
提供することが可能である。
In the above capacitor, the upper electrode of the high dielectric thin film has a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane. The dielectric thin film can be lattice-matched, and the high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface can be bonded to the electrode thin film. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0014】また前記コンデンサにおいては、高誘電体
薄膜と電極薄膜の格子の不整合が5%を上限とすること
を特徴とする。これにより、上下電極と高誘電体薄膜の
格子不整合が小さくなり、接合界面における欠陥準位密
度の低い高誘電体薄膜と電極薄膜との接合が可能とな
る。その結果、誘電率が大きく、リーク電流の小さな絶
縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能であ
る。
Further, in the above capacitor, the lattice mismatch between the high dielectric thin film and the electrode thin film is limited to 5%. As a result, the lattice mismatch between the upper and lower electrodes and the high dielectric thin film becomes small, and the high dielectric thin film having a low defect level density at the bonding interface and the electrode thin film can be bonded. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0015】また前記コンデンサにおいては、高誘電体
薄膜の格子定数が電極薄膜の格子定数よりも大きいこと
を特徴とする。これにより高誘電体薄膜には圧縮の面内
応力が加わることになり、さらに大きな誘電分極を生じ
ることにより誘電率が大きく、しかもリーク電流の小さ
な絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能で
ある。
In the capacitor, the lattice constant of the high dielectric thin film is larger than that of the electrode thin film. As a result, a compressive in-plane stress is applied to the high-dielectric thin film, and a large dielectric polarization is generated to generate a large dielectric constant, and it is possible to provide a capacitor with a small leak current and excellent withstand voltage. is there.

【0016】また前記コンデンサにおいては、基体が無
定形構造あるいは結晶構造をもち、高誘電体薄膜及び電
極薄膜の配向性に影響を及ぼさないことを特徴とする。
これにより、基体上に形成した電極薄膜が面心立方晶の
細密充填面である(111)面が基体と平行に配向する
ことになり、上下電極と高誘電体薄膜の格子整合が可能
となり、接合界面における欠陥準位密度の低い高誘電体
薄膜と電極薄膜との接合が可能となる。その結果、誘電
率が大きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコン
デンサを提供することが可能である。
Further, the capacitor is characterized in that the substrate has an amorphous structure or a crystalline structure and does not affect the orientation of the high dielectric thin film and the electrode thin film.
As a result, the electrode thin film formed on the substrate has the (111) plane, which is a close-packed facet of face-centered cubic crystal, oriented parallel to the substrate, and the lattice matching between the upper and lower electrodes and the high dielectric thin film becomes possible. A high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface and an electrode thin film can be bonded. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0017】また前記コンデンサにおいては、基体がガ
ラス、セラミック、金属箔、有機高分子体、半導体基体
からなる群より選択される少なくとも1つの物質である
ことが好ましい。これにより基体上に形成する電極薄膜
は(111)面に優先配向することになり、誘電率が大
きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサ
を提供することが可能である。
Further, in the above-mentioned capacitor, it is preferable that the substrate is at least one substance selected from the group consisting of glass, ceramics, metal foil, organic polymer, and semiconductor substrate. As a result, the electrode thin film formed on the substrate is preferentially oriented to the (111) plane, and it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and excellent in withstand voltage.

【0018】また前記コンデンサにおいては、高誘電体
薄膜がSrTiO3、BaTiO3及びPbTiO3から
なる群より選択される少なくとも1つの物質であること
が好ましい。これにより誘電率が大きく、しかもリーク
電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供するこ
とが可能である。
In the capacitor, the high dielectric thin film is preferably at least one substance selected from the group consisting of SrTiO 3 , BaTiO 3 and PbTiO 3 . As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leakage current and an excellent withstand voltage.

【0019】また前記コンデンサにおいては、電極薄膜
がPt、Ag、Au、Cu、Ni、Al、Pd、Ru及
びIrからなる群より選択される少なくとも1つの物質
であることが好ましい。これにより高誘電体薄膜との格
子不整合が小さくなる結果、誘電率が大きく、リーク電
流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供すること
が可能である。
In the capacitor, the electrode thin film is preferably at least one substance selected from the group consisting of Pt, Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pd, Ru and Ir. As a result, the lattice mismatch with the high dielectric thin film is reduced, and as a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0020】次に、本発明の実施形態である高誘電体薄
膜コンデンサの製造方法は、ペロブスカイト構造を有す
る高誘電体薄膜の配向性が(111)面に優先配向した
高誘電体薄膜を形成するための高誘電体薄膜コンデンサ
の製造方法である。
Next, in the method of manufacturing a high dielectric thin film capacitor according to the embodiment of the present invention, a high dielectric thin film having a perovskite structure is preferentially oriented to the (111) plane. Is a method of manufacturing a high dielectric thin film capacitor.

【0021】前記方法においては、高誘電体薄膜の形成
法としてRFマグネトロンスパッタ法、ECRマグネト
ロンスパッタ法からなる群より選択される手段を用いる
ことが好ましい。これにより高い比誘電率を示す高誘電
体薄膜の形成が可能となり誘電率が大きく、しかもリー
ク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供する
ことが可能である。
In the above method, it is preferable to use means selected from the group consisting of RF magnetron sputtering method and ECR magnetron sputtering method as the method for forming the high dielectric thin film. As a result, it is possible to form a high-dielectric thin film having a high relative permittivity, and it is possible to provide a capacitor having a large permittivity and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0022】また前記方法においては、RFマグネトロ
ンスパッタ法、ECRマグネトロンスパッタ法での成膜
圧力が3×10-3Torrを上限とすることが好まし
い。これにより、(111)面に優先配向した高誘電体
薄膜を形成することが可能となり、誘電率が大きく、リ
ーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供す
ることが可能である。
Further, in the above method, it is preferable that the upper limit of the film formation pressure in the RF magnetron sputtering method or the ECR magnetron sputtering method is 3 × 10 −3 Torr. As a result, it is possible to form a high-dielectric thin film that is preferentially oriented on the (111) plane, and it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0023】また前記方法においては、高誘電体薄膜の
形成温度が300℃を上限とすることが好ましい。これ
により酸化が起こりやすいAlやCu、Niを電極材料
として適用するが可能となり、低コストかつ誘電率が大
きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサ
を提供することが可能である。
In the above method, it is preferable that the upper limit of the temperature for forming the high dielectric thin film is 300 ° C. This makes it possible to apply Al, Cu, or Ni, which easily oxidizes, as an electrode material, and it is possible to provide a capacitor that has a low cost, a large dielectric constant, and a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0024】また前記方法においては、高誘電体薄膜の
堆積速度が毎分10nmを下限とすることが好ましい。
これにより高誘電体薄膜形成の時間が短縮される結果、
製造のスループット向上が可能となり、低コストかつ誘
電率が大きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコ
ンデンサを提供することが可能である。
In the above method, it is preferable that the lower limit of the deposition rate of the high dielectric thin film is 10 nm / min.
As a result, the high dielectric thin film formation time is shortened,
The manufacturing throughput can be improved, and it is possible to provide a capacitor that has a low cost, a large dielectric constant, a small leak current, and an excellent withstand voltage.

【0025】また前記方法においては、電極薄膜の堆積
速度が毎分10nmを下限とすることが好ましい。これ
により電極薄膜形成の時間が短縮される結果、製造のス
ループット向上が可能となり、低コストかつ誘電率が大
きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサ
を提供することが可能である。
In the above method, the lower limit of the deposition rate of the electrode thin film is preferably 10 nm / min. As a result, the time for forming the electrode thin film can be shortened, and as a result, the manufacturing throughput can be improved, and it is possible to provide a capacitor that is low in cost, has a large dielectric constant, and has a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0026】次に、本発明の実施形態の高誘電体薄膜コ
ンデンサの製造方法は、高誘電体薄膜の下部および上部
電極が面心立方晶構造をもち、電極薄膜の配向性が(1
11)面に優先配向した電極薄膜を形成するための高誘
電体薄膜コンデンサの製造方法である。
Next, in the method for manufacturing a high dielectric thin film capacitor according to the embodiment of the present invention, the lower and upper electrodes of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is (1
11) A method for manufacturing a high dielectric thin film capacitor for forming a preferentially oriented electrode thin film on a surface.

【0027】前記方法においては、電極薄膜の形成法と
してDCマグネトロンスパッタ法、RFマグネトロンス
パッタ法、ECRマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法
及びCVD法からなる群より選択される手段を用いるこ
とが好ましい。これにより、容易に電極薄膜の配向性が
(111)面に優先配向した電極薄膜を形成することが
可能となり、誘電率が大きく、リーク電流の小さな絶縁
耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能である。
In the above method, it is preferable to use a means selected from the group consisting of a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, an ECR magnetron sputtering method, a vacuum deposition method and a CVD method as a method for forming the electrode thin film. This makes it possible to easily form an electrode thin film in which the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented on the (111) plane, and it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leak current and excellent withstand voltage. Is.

【0028】また前記方法においては、電極薄膜の堆積
速度が毎分10nmを下限とすることが好ましい。これ
により電極薄膜形成の時間が短縮される結果、製造のス
ループット向上が可能となり、低コストかつ誘電率が大
きく、リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサ
を提供することが可能である。
In the above method, it is preferable that the lower limit of the deposition rate of the electrode thin film is 10 nm / min. As a result, the time for forming the electrode thin film can be shortened, and as a result, the manufacturing throughput can be improved, and it is possible to provide a capacitor that is low in cost, has a large dielectric constant, and has a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0029】本発明により製造される高誘電体薄膜コン
デンサとは、ペロブスカイト構造を有する高誘電体薄膜
が(111)面に優先配向することにより誘電分極が大
きく、さらにフラットな表面形態となり、結晶粒界が緻
密な高誘電体薄膜となり、誘電率が大きく、絶縁耐圧に
優れた高品質かつ高信頼性を有する高誘電体薄膜コンデ
ンサである。すなわち、本高誘電体薄膜コンデンサを用
いることによりチップコンデンサとして小型かつ軽量な
電子機器に搭載することが可能となり、平滑用、同調用
やデカップリング用などのフレキシブルな低容量から高
容量までのチップコンデンサとして使用することができ
る。
The high dielectric thin film capacitor manufactured according to the present invention has a high dielectric thin film having a perovskite structure preferentially oriented to the (111) plane, resulting in a large dielectric polarization and a flat surface morphology. It is a high-dielectric thin-film capacitor having a high-dielectric thin film with a dense field, a large dielectric constant, and an excellent withstand voltage and high quality and high reliability. In other words, by using this high dielectric thin film capacitor, it can be mounted as a chip capacitor in small and lightweight electronic devices, and is a flexible low-capacity chip for smoothing, tuning, decoupling, etc. It can be used as a capacitor.

【0030】以下、本発明を実施例を用いて図面を参照
してさらに詳しく説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings using embodiments.

【0031】(実施の形態1)第1の実施の形態におけ
る高誘電体薄膜コンデンサの構成を図1に示す。
(First Embodiment) FIG. 1 shows the structure of a high dielectric thin film capacitor according to the first embodiment.

【0032】図1において、1は基体、2は電極薄膜、
3は高誘電体薄膜である。基体として硼珪酸ガラスを用
い、電極薄膜にはPt、高誘電体薄膜にSrTiO3
用いた。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is an electrode thin film,
3 is a high dielectric thin film. Borosilicate glass was used as the substrate, Pt was used as the electrode thin film, and SrTiO 3 was used as the high dielectric thin film.

【0033】ガラス基体上にDCマグネトロンスパッタ
法を用いて電極のPt薄膜を形成後、RFマグネトロン
スパッタ法によりSrTiO3薄膜を形成した。引き続
き電極のPt薄膜をDCマグネトロンスパッタ法により
形成し、高誘電体薄膜コンデンサとした。上記試料にお
いてコンデンサ特性を確認することができた。
After the Pt thin film of the electrode was formed on the glass substrate by the DC magnetron sputtering method, the SrTiO 3 thin film was formed by the RF magnetron sputtering method. Subsequently, a Pt thin film as an electrode was formed by a DC magnetron sputtering method to obtain a high dielectric thin film capacitor. The capacitor characteristics could be confirmed in the above sample.

【0034】高誘電体薄膜としては、高い比誘電率が得
られるようなSrTiO3、BaTiO3、PbTi
3、およびそれらの固溶体からなる群より選択される
少なくとも1つの物質であることが好ましい。
As the high dielectric thin film, SrTiO 3 , BaTiO 3 , and PbTi which can obtain a high relative dielectric constant are used.
It is preferably at least one substance selected from the group consisting of O 3 and solid solutions thereof.

【0035】高誘電体薄膜の形成法としては、RFマグ
ネトロンスパッタ法、ECRマグネトロンスパッタ法を
用いることが好ましい。
As the method for forming the high dielectric thin film, it is preferable to use the RF magnetron sputtering method or the ECR magnetron sputtering method.

【0036】高誘電体薄膜の堆積速度としては、毎分1
0nmを下限とすることが好ましい。
The deposition rate of the high dielectric thin film is 1 per minute.
The lower limit is preferably 0 nm.

【0037】電極薄膜としては、Pt、Ag、Au、C
u、Ni、Al、Pd、Ru及びIrからなる群より選
択される少なくとも1つの物質であることが好ましい。
As the electrode thin film, Pt, Ag, Au, C
It is preferably at least one substance selected from the group consisting of u, Ni, Al, Pd, Ru and Ir.

【0038】また、高誘電体薄膜の形成温度が300℃
以下であることが好ましい。
The formation temperature of the high dielectric thin film is 300 ° C.
The following is preferable.

【0039】電極薄膜の形成法としては、DCマグネト
ロンスパッタ法、RFマグネトロンスパッタ法、ECR
マグネトロンスパッタ法、真空蒸着法、CVD法を用い
ることが好ましい。
The electrode thin film is formed by DC magnetron sputtering, RF magnetron sputtering, ECR.
It is preferable to use a magnetron sputtering method, a vacuum evaporation method, or a CVD method.

【0040】電極薄膜の堆積速度としては、毎分10n
mを下限とすることが好ましい。
The deposition rate of the electrode thin film is 10 n / min.
It is preferable that m is the lower limit.

【0041】[0041]

【実施例】以下本発明の具体的実施例について説明す
る。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0042】(実施例1)第1の実施例として、図1の
高誘電体薄膜コンデンサにおいて、厚さ0.5mmのガ
ラス基体上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてP
t下部電極を形成した。電極薄膜のスパッタ条件は10
-6Torr台の高真空チャンバー内においてAr雰囲気
中、DC電力200W、成膜圧力8×10-3Torr、
基体温度25℃の条件で行った。膜厚は約1000Å、
蒸着レートは約100Å/minであった。なお、電極
形状はメタルマスクを用いて5mm角の大きさに形成さ
れている。下部電極形成後、SrTiO3の高誘電体薄
膜の形成を行った。SrTiO3薄膜のスパッタ条件は
10-6Torr台の高真空チャンバー内においてAr/
2=2/1の混合雰囲気中において、RF電力800
W、基体温度300℃の条件で行った。成膜圧力は2×
10-3Torrと8×10-3Torrの2条件で形成し
た。SrTiO3薄膜の膜厚は約3000Å、膜堆積速
度はともに約300Å/minあった。Pt下部電極上
のSrTiO3薄膜の表面積は4×4mmであった。S
rTiO3薄膜形成後、上部電極として再びPt電極の
形成を行った。上部電極の形成条件は、下部電極と同一
条件である。電極間に挟まれたSrTiO3薄膜の表面
積は3×3mmであった。
(Example 1) As a first example, in the high dielectric thin film capacitor of FIG. 1, a glass substrate having a thickness of 0.5 mm was formed on the glass substrate by DC magnetron sputtering.
A lower electrode was formed. The sputtering condition of the electrode thin film is 10
-6 Torr high vacuum chamber in Ar atmosphere, DC power 200W, film forming pressure 8 × 10 -3 Torr,
It was carried out under the condition that the substrate temperature was 25 ° C. The film thickness is about 1000Å,
The vapor deposition rate was about 100Å / min. The electrode shape is formed in a size of 5 mm square using a metal mask. After forming the lower electrode, a high dielectric thin film of SrTiO 3 was formed. The sputtering conditions for the SrTiO 3 thin film were Ar / in a high vacuum chamber on the order of 10 −6 Torr.
RF power 800 in a mixed atmosphere of O 2 = 2/1
It was performed under the conditions of W and a substrate temperature of 300 ° C. Deposition pressure is 2 ×
It was formed under two conditions of 10 −3 Torr and 8 × 10 −3 Torr. The thickness of the SrTiO 3 thin film was about 3000Å and the film deposition rate was about 300Å / min. The surface area of the SrTiO 3 thin film on the Pt lower electrode was 4 × 4 mm. S
After forming the rTiO 3 thin film, a Pt electrode was formed again as an upper electrode. The conditions for forming the upper electrode are the same as those for the lower electrode. The surface area of the SrTiO 3 thin film sandwiched between the electrodes was 3 × 3 mm.

【0043】上記、2種類のPt/SrTiO3/Pt
構造積層膜のX線回折(XRD)を用いて分析した結晶
の配向性を図2に示す。X線回折パターンから、成膜圧
力を2×10-3Torrとして形成したSrTiO3
膜は(111)面に優先配向し、8×10-3Torrで
形成したピークがSrTiO3薄膜は(110)面に優
先配向していることがわかる。
The above two types of Pt / SrTiO 3 / Pt
The crystal orientation of the structural laminated film analyzed by X-ray diffraction (XRD) is shown in FIG. From the X-ray diffraction pattern, the SrTiO 3 thin film formed at a film formation pressure of 2 × 10 −3 Torr was preferentially oriented to the (111) plane, and the peak formed at 8 × 10 −3 Torr was (110) for the SrTiO 3 thin film. It can be seen that the plane is preferentially oriented.

【0044】上記、2種類のPt/SrTiO3/Pt
構造積層膜のSrTiO3薄膜表面の走査型電子顕微鏡
(SEM)を用いて分析した表面形態を図3に示す。X
RDの結果と合わせると、(111)面に優先配向した
SrTiO3薄膜は表面の凹凸が小さく、結晶粒界も緻
密であることが分かる。これに対し(110)面に優先
配向したSrTiO3薄膜は表面の凹凸が大きく、結晶
粒界も粗であることがわかる。
The above two kinds of Pt / SrTiO 3 / Pt
The surface morphology of the SrTiO 3 thin film surface of the structural laminated film analyzed by using a scanning electron microscope (SEM) is shown in FIG. X
Combined with the RD results, it can be seen that the SrTiO 3 thin film preferentially oriented to the (111) plane has small surface irregularities and dense crystal grain boundaries. On the other hand, it can be seen that the SrTiO 3 thin film preferentially oriented to the (110) plane has large surface irregularities and rough crystal grain boundaries.

【0045】上記、2種類の高誘電体薄膜コンデンサを
用いてコンデンサ特性を評価した結果を表1に示す。な
お、測定周波数は1kHzである。またリーク電流測定
時の電圧は下部電極に+5Vを印加している。
Table 1 shows the results of evaluating the capacitor characteristics using the above two types of high dielectric thin film capacitors. The measurement frequency is 1 kHz. Further, the voltage at the time of measuring the leak current is + 5V applied to the lower electrode.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】(表1)からわかるように、2×10-3
orrで成膜したSrTiO3薄膜は誘電率が80で、
2.6×10-7mA/cm2の電流密度であったのに対
し、8×10-3Torrで成膜したSrTiO3薄膜は
誘電率が60で、5.3×10-5mA/cm2の電流密
度であった。
As can be seen from Table 1, 2 × 10 −3 T
The SrTiO 3 thin film formed by orr has a dielectric constant of 80,
While the current density was 2.6 × 10 −7 mA / cm 2 , the SrTiO 3 thin film formed at 8 × 10 −3 Torr had a dielectric constant of 60 and 5.3 × 10 −5 mA / cm 3. The current density was cm 2 .

【0048】これらの誘電率の違いは、SrTiO3
(111)面に優先配向したことにより誘電分極が大き
くなったことを反映して誘電率が大きくなったものであ
る。また、電流密度の違いは、SrTiO3薄膜の配向
性の違いを反映した結果であり、(110)面に配向し
たSrTiO3薄膜はSEMで観察された表面の凹凸お
よび粗な結晶粒界によりPtとの接合状態が悪くなり、
SrTiO3/Pt接合界面での欠陥準位が増大したこ
とによりリーク電流が大きくなったものである。tan
δについても同様の現象が確認されている。また、誘電
率に関しては、成膜圧力が高真空になるほど高くなる結
果を示した。これは高真空成膜により高誘電体薄膜が
(111)面により優先的に配向して誘電分極が大きく
なり、それに伴い誘電率が向上した結果である。なお、
成膜圧力としては(111)面への優先配向性を示す6
×10-3Torrよりも低い圧力で成膜することが好ま
しい。
These differences in permittivity reflect the fact that SrTiO 3 is preferentially oriented in the (111) plane and thus the dielectric polarization is increased, thereby increasing the permittivity. Pt addition, the difference in current density is a result of reflecting the orientation of the difference in the SrTiO 3 thin film, SrTiO 3 thin film oriented in the (110) plane due to irregularities and coarse grain boundaries of the surface observed by SEM The joint condition with
This is because the defect level at the SrTiO 3 / Pt junction interface was increased and the leak current was increased. tan
The same phenomenon has been confirmed for δ. Further, regarding the dielectric constant, the result shows that the higher the film forming pressure is, the higher the vacuum becomes. This is because the high-dielectric thin film is preferentially oriented by the (111) plane due to the high-vacuum film formation to increase the dielectric polarization, and the dielectric constant is improved accordingly. In addition,
The film forming pressure shows preferential orientation to the (111) plane 6
It is preferable to form the film at a pressure lower than × 10 -3 Torr.

【0049】従って、ペロブスカイト構造高誘電体薄膜
が(111)に優先配向することにより誘電率が大き
く、しかも表面の凹凸が小さく結晶粒界も緻密となり、
電極薄膜との接合も良好となる結果、リーク電流の小さ
な絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能で
ある。
Therefore, the high dielectric thin film of the perovskite structure is preferentially oriented in (111), so that the dielectric constant is large, the surface irregularities are small, and the crystal grain boundaries are dense.
As a result of good bonding with the electrode thin film, it is possible to provide a capacitor having a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0050】(実施例2)第2の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、電極材料に体心立方晶の結晶構造を有す
るCrを用いて同様の実験を行った。それ以外は実施例
1とすべて同一条件である。
(Example 2) As a second example, SrTiO 3 preferentially oriented to the (111) plane used in Example 1 was used.
A similar experiment was performed using a thin film and using Cr having a body-centered cubic crystal structure as an electrode material. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1.

【0051】上記、2種類のPt/SrTiO3/Pt
構造積層膜およびCr/SrTiO3/Cr構造積層膜
のX線回折(XRD)を用いて分析した結晶の配向性を
図4に示す。X線回折パターンから、Ptは面心立方晶
構造を有することから、細密充填面である(111)面
に優先配向している。一方、Crは体心立方晶構造を有
することから、細密充填面である(110)面に優先配
向していることがわかる。
The above two types of Pt / SrTiO 3 / Pt
FIG. 4 shows the crystal orientations of the structural laminated film and the Cr / SrTiO 3 / Cr structural laminated film analyzed by X-ray diffraction (XRD). From the X-ray diffraction pattern, since Pt has a face-centered cubic crystal structure, it is preferentially oriented to the (111) plane, which is a close-packed plane. On the other hand, since Cr has a body-centered cubic structure, it is understood that it is preferentially oriented to the (110) plane, which is a close-packed surface.

【0052】表2にそれぞれの高誘電体薄膜コンデンサ
の特性を示す。
Table 2 shows the characteristics of each high dielectric thin film capacitor.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】実験の結果、SrTiO3薄膜は共に(1
11)面に優先配向していたため、誘電率に大きな違い
はなかった。しかし、面心立方晶の結晶構造を有するP
t電極では2.6×10-7mA/cm2の電流密度であ
ったのに対し、体心立方晶の結晶構造を有するCr電極
では8.2×10-5mA/cm2の電流密度であった。
SrTiO3薄膜は(111)面に優先配向しているた
め凹凸が小さく、結晶粒界も密であるのに、これらの電
流密度に違いが生じたのは、電極材料の結晶構造および
配向性の違いを反映した結果である。図5にSrTiO
3およびPt、Crの結晶構造を示す。SrTiO3はS
rの立方晶結晶格子中の面心位置にO、体心位置にTi
が占有している。SrTiO3薄膜が(111)面に配
向すると、Srで囲まれた(111)面が基体に平行に
なるように配向する。これに対して電極材料において
は、Ptは面心立方晶の結晶構造をもち、細密充填面で
ある(111)面が基体と平行になるように配向する。
一方、Crは体心立方晶の結晶構造をもち、細密充填面
である(110)面が基体と平行になるように配向す
る。
As a result of the experiment, both SrTiO 3 thin films (1
Since the 11) plane was preferentially oriented, there was no significant difference in the dielectric constant. However, P having a face-centered cubic crystal structure
The t electrode had a current density of 2.6 × 10 −7 mA / cm 2 , whereas the Cr electrode having a body-centered cubic crystal structure had a current density of 8.2 × 10 −5 mA / cm 2 . Met.
Since the SrTiO 3 thin film is preferentially oriented in the (111) plane and therefore has small irregularities and dense crystal grain boundaries, the difference in the current densities is due to the crystal structure and orientation of the electrode material. The result reflects the difference. Figure 5 shows SrTiO
3 shows the crystal structure of Pt and Cr. SrTiO 3 is S
O in the face-centered position and Ti in the body-centered position in the cubic crystal lattice of r.
Are occupied by. When the SrTiO 3 thin film is oriented in the (111) plane, the (111) plane surrounded by Sr is oriented in parallel with the substrate. On the other hand, in the electrode material, Pt has a face-centered cubic crystal structure and is oriented so that the (111) plane, which is a close-packed plane, is parallel to the substrate.
On the other hand, Cr has a body-centered cubic crystal structure and is oriented so that the (110) plane, which is a close-packed plane, is parallel to the substrate.

【0055】さらに、それぞれの格子定数はSrTiO
3はa=3.91Å、Ptは3.924Å、Crは2.
885Åである。従って、Pt(111)面上にSrT
iO 3(111)面が成長すると格子不整合は0.4%
となり、小さな格子不整合で成長する。一方、Cr(1
10)面上にSrTiO3(111)面が成長すると格
子不整合は9.6となり、大きな格子不整合で成長する
ことになる。その結果、格子不整合の小さなPt/Sr
TiO3接合では界面状態が良好となり、欠陥準位が低
減する結果、リーク電流が小さくなる。一方、格子不整
合の大きなCr/SrTiO3接合では界面状態が劣悪
となり、欠陥準位が増大する結果、リーク電流が大きく
なる。
Further, each lattice constant is SrTiO 3.
3Is a = 3.91Å, Pt is 3.924Å, and Cr is 2.
It is 885Å. Therefore, SrT on the Pt (111) plane
iO 3When the (111) plane grows, the lattice mismatch is 0.4%
And grow with a small lattice mismatch. On the other hand, Cr (1
10) SrTiO on the surface3When the (111) plane grows
Child mismatch becomes 9.6, and grows with a large lattice mismatch
It will be. As a result, Pt / Sr with a small lattice mismatch
TiO3In bonding, the interface state is good and the defect level is low.
As a result, the leakage current becomes smaller. On the other hand, lattice irregularity
Larger Cr / SrTiO 33Poor interface condition in joining
As a result, the defect level increases and the leak current increases.
Become.

【0056】なお、Cr電極上にSrTiO3薄膜を8
×10-3Torrの成膜圧力で形成することによりSr
TiO3(110)面優先配向/Cr(110)面配向
の積層膜を形成したが、この場合は格子不整合は26.
2%となり、さらに界面状態が劣悪になり欠陥準位が増
大する結果、電流密度は5.4×10-3mA/cm2
大きなリーク電流となった。さらに、実施例1で確認さ
れた(110)面に配向したSrTiO3薄膜の大きな
凹凸と粗な結晶粒界も大きなリーク電流に影響してい
る。
A SrTiO 3 thin film was formed on the Cr electrode.
Sr by forming at a film forming pressure of × 10 -3 Torr
A laminated film of TiO 3 (110) plane preferred orientation / Cr (110) plane orientation was formed. In this case, the lattice mismatch was 26.
As a result, the interface state became worse and the defect level increased, resulting in a large leakage current of 5.4 × 10 −3 mA / cm 2 . Furthermore, the large irregularities and the rough crystal grain boundaries of the (110) -oriented SrTiO 3 thin film confirmed in Example 1 also affect the large leak current.

【0057】さらに、tanδについても電流密度同様
の傾向が確認されている。
Further, it has been confirmed that tan δ has the same tendency as the current density.

【0058】従って、(111)面に優先配向した高誘
電体薄膜の下部及び上部の電極薄膜が面心立方晶構造を
もち、電極薄膜の配向性が(111)面に優先配向して
いることにより、下部電極と上部電極間に形成した高誘
電体薄膜の格子整合が可能となり、接合界面における欠
陥準位密度の低い高誘電体薄膜と電極薄膜との接合が可
能となる。その結果、誘電率が大きく、しかもリーク電
流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供すること
が可能である。
Therefore, the lower and upper electrode thin films of the high dielectric thin film preferentially oriented to the (111) plane have a face-centered cubic crystal structure, and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) face. As a result, lattice matching of the high dielectric thin film formed between the lower electrode and the upper electrode becomes possible, and the high dielectric thin film having a low defect level density at the bonding interface and the electrode thin film can be bonded. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leakage current and an excellent withstand voltage.

【0059】なお、高誘電体薄膜と電極薄膜の格子の不
整合は5%を上限とすることが望ましい。格子不整合が
5%を越えるとリーク電流が大きくなり、絶縁耐圧特性
が劣化する。
The lattice mismatch between the high dielectric thin film and the electrode thin film is preferably set to 5% as an upper limit. If the lattice mismatch exceeds 5%, the leak current increases and the dielectric strength characteristics deteriorate.

【0060】(実施例3)第3の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、電極材料に格子不整合の小さなPtとそ
れよりもやや格子不整合の大きいAlNi合金電極を用
いて同様の実験を行った。それ以外は実施例1とすべて
同一条件である。なお、AlNi合金はAl:Ni=5
5:45で、XRDによる精密格子定数測定の結果、格
子定数はa=3.85Åであった。なお、XRD分析に
よりSrTiO3薄膜は(111)面に配向しているこ
とを確認している。
(Example 3) As a third example, SrTiO 3 used in Example 1 and preferentially oriented to the (111) plane was used.
A similar experiment was performed using a thin film and using Pt having a small lattice mismatch and an AlNi alloy electrode having a slightly larger lattice mismatch as the electrode material. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1. The AlNi alloy is Al: Ni = 5.
As a result of precise lattice constant measurement by XRD at 5:45, the lattice constant was a = 3.85Å. It has been confirmed by XRD analysis that the SrTiO 3 thin film is oriented in the (111) plane.

【0061】表3にそれぞれの高誘電体薄膜コンデンサ
の特性を示す。
Table 3 shows the characteristics of each high dielectric thin film capacitor.

【0062】[0062]

【表3】 [Table 3]

【0063】実験の結果、Pt、AlNiの両電極にお
いてtanδ、電流密度共に大きな変化はなく、誘電率
は向上する結果が得られた。これはSrTiO3薄膜よ
りも電極材料のAlNiの格子定数が小さくなったこと
によりSrTiO3薄膜に面内圧縮応力が掛かったこと
により誘電分極が大きくなった結果を反映している。実
験結果は、(111)面に配向したSrTiO3薄膜に
おいても面内圧縮応力が加わると誘電率が向上すること
を示している。
As a result of the experiment, both tan δ and current density were not significantly changed in both Pt and AlNi electrodes, and the result was that the dielectric constant was improved. This reflects the result of dielectric polarization is increased by took plane compressive stress to the SrTiO 3 thin film by the lattice constant of the AlNi electrode material than SrTiO 3 thin film was reduced. The experimental results show that even in the SrTiO 3 thin film oriented in the (111) plane, the dielectric constant is improved when the in-plane compressive stress is applied.

【0064】従って、高誘電体薄膜の格子定数が電極薄
膜の格子定数よりも大きいことにより高誘電体薄膜には
圧縮の面内応力が加わることになり、大きな誘電分極を
生じることにより誘電率が大きく、しかもリーク電流の
小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可
能である。
Therefore, since the lattice constant of the high dielectric thin film is larger than that of the electrode thin film, compressive in-plane stress is applied to the high dielectric thin film, and a large dielectric polarization is generated, so that the dielectric constant is increased. It is possible to provide a capacitor that is large and has a small leakage current and an excellent withstand voltage.

【0065】なお、高誘電体薄膜と電極薄膜の格子の不
整合は5%を上限とすることが望ましい。格子不整合が
5%を越えるとリーク電流が大きくなり、絶縁耐圧特性
が劣化する。
The lattice mismatch between the high dielectric thin film and the electrode thin film is preferably 5% as an upper limit. If the lattice mismatch exceeds 5%, the leak current increases and the dielectric strength characteristics deteriorate.

【0066】(実施例4)第4の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、実施例1で使用したガラス基体の代わり
に厚さ100μmのステンレス箔を用いて用いて同様の
実験を行った。それ以外は実施例1とすべて同一条件で
ある。なお、ステンレス箔は導電性があることから上下
電極間でショートするため、SUS表面にTi(OC2
54の加水分解反応によるゾル-ゲル法を用いてTi
2を形成した。TiO2の厚みは約500Åである。な
お、XRDを用いて分析した結果、両積層膜ともに同様
の回折パターンを示した。
(Example 4) As a fourth example, SrTiO 3 used in Example 1 and preferentially oriented to the (111) plane was used.
The same experiment was conducted using a thin film and using a 100 μm thick stainless steel foil instead of the glass substrate used in Example 1. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1. Since the stainless steel foil is electrically conductive, it causes a short circuit between the upper and lower electrodes, so the Ti (OC 2
H 5 ) 4 hydrolysis reaction using sol-gel method to produce Ti
O 2 was formed. The thickness of TiO 2 is about 500Å. As a result of analysis using XRD, both laminated films showed similar diffraction patterns.

【0067】表4にそれぞれの高誘電体薄膜コンデンサ
の特性を示す。
Table 4 shows the characteristics of each high dielectric thin film capacitor.

【0068】[0068]

【表4】 [Table 4]

【0069】実験の結果、ガラス、ステンレス箔の両基
体において誘電率、tanδ、電流密度共に大きな変化
はなく、同等の特性が得られた。なお、基体材料として
ガラス以外にセラミック、金属箔、有機高分子体、シリ
コン(100)基体、GaAs(100)基体を用いて
も同様の傾向を得ることができた。
As a result of the experiment, the same characteristics were obtained in both the glass and stainless steel substrates without any significant change in dielectric constant, tan δ and current density. The same tendency could be obtained by using ceramic, metal foil, organic polymer, silicon (100) substrate, or GaAs (100) substrate as the substrate material other than glass.

【0070】従って、基体が無定形構造あるいは結晶構
造をもち、高誘電体薄膜及び電極薄膜の配向性に影響を
及ぼさないことにより、基体上に形成した電極薄膜が面
心立方晶の細密充填面である(111)面が基体と平行
に配向することになり、さらにその上に形成した高誘電
体薄膜が(111)面に配向することにより上下電極と
高誘電体薄膜の格子整合が可能となり、接合界面におけ
る欠陥準位密度の低い高誘電体薄膜と電極薄膜との接合
が可能となる。その結果、誘電率が大きく、しかもリー
ク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供する
ことが可能である。
Therefore, since the substrate has an amorphous structure or a crystalline structure and does not affect the orientation of the high dielectric thin film and the electrode thin film, the electrode thin film formed on the substrate has a face-centered cubic crystal closely packed surface. The (111) plane is oriented parallel to the substrate, and the high dielectric thin film formed thereon is oriented to the (111) plane, which enables lattice matching between the upper and lower electrodes and the high dielectric thin film. It is possible to bond a high dielectric thin film having a low density of defect states at the bonding interface and an electrode thin film. As a result, it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leakage current and an excellent withstand voltage.

【0071】(実施例5)第5の実施例として、実施例
1で使用したSrTiO3の高誘電体薄膜の代わりにB
aTiO3、PbTiO3、および固溶体の(Ba0.2
0.8)TiO3と(Pb0.1Sr0.9)TiO3、比較例
としてBiTiO3を用いて実施例1同様の実験を行っ
た。BaTiO3、PbTiO3、(Ba0.2Sr0.8)T
iO3、(Pb0.1Sr0.9)TiO3、BiTiO3の形
成条件は実施例1と同様である。
Example 5 As a fifth example, B was used in place of the high dielectric thin film of SrTiO 3 used in Example 1.
aTiO 3 , PbTiO 3 , and (Ba 0.2 S of solid solution)
The same experiment as in Example 1 was performed using r 0.8 ) TiO 3 and (Pb 0.1 Sr 0.9 ) TiO 3 and BiTiO 3 as a comparative example. BaTiO 3 , PbTiO 3 , (Ba 0.2 Sr 0.8 ) T
The conditions for forming iO 3 , (Pb 0.1 Sr 0.9 ) TiO 3 , and BiTiO 3 are the same as in Example 1.

【0072】XRDを用いて分析した結果、それぞれの
高誘電体薄膜は2×10-3Torrの成膜圧力で形成し
たところ、すべて(111)面に優先配向していた。
As a result of analysis using XRD, when each high dielectric thin film was formed at a film forming pressure of 2 × 10 −3 Torr, all were preferentially oriented to the (111) plane.

【0073】表5にそれぞれの誘電体薄膜を用いて作製
したフレキシブル薄膜コンデンサの誘電率を示す。
Table 5 shows the dielectric constants of the flexible thin film capacitors manufactured by using the respective dielectric thin films.

【0074】[0074]

【表5】 [Table 5]

【0075】実験の結果、BiTiO3を除いたすべて
の誘電体薄膜において高い誘電率と低いtanδ、電流
密度を得ることができた。また、それぞれの高誘電体材
料において成膜圧力を8×10-3Torrとして(11
0)面に優先配向した高誘電体薄膜を形成してPt電極
のコンデンサを作製したが、すべてのコンデンサは高誘
電体薄膜が(111)面に配向した方が大きな誘電率を
示した。
As a result of the experiment, a high dielectric constant, a low tan δ, and a current density could be obtained in all the dielectric thin films except BiTiO 3 . Further, in each high dielectric material, the film forming pressure is set to 8 × 10 −3 Torr (11
Pt electrode capacitors were prepared by forming a preferentially oriented high-dielectric thin film on the (0) plane, but all capacitors showed a higher dielectric constant when the high-dielectric thin film was oriented on the (111) plane.

【0076】従って、高誘電体薄膜がSrTiO3、B
aTiO3及びPbTiO3からなる群より選択される少
なくとも1つの物質であり、(111)面に優先配向す
ることにより誘電率が大きく、しかもリーク電流の小さ
な絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能で
ある。
Therefore, the high dielectric thin film is made of SrTiO 3 , B.
It is at least one substance selected from the group consisting of aTiO 3 and PbTiO 3 , and it is possible to provide a capacitor having a large dielectric constant and a small leakage current and an excellent withstand voltage by being preferentially oriented to the (111) plane. It is possible.

【0077】(実施例6)第6の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、実施例1で使用したPtの代わりに、A
lを用いて同様の実験を行った。それ以外は実施例1と
すべて同一条件である。
Example 6 As a sixth example, SrTiO 3 preferentially oriented to the (111) plane used in Example 1 was used.
Using a thin film, instead of Pt used in Example 1, A
A similar experiment was performed using l. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1.

【0078】表6にそれぞれの高誘電体薄膜コンデンサ
の特性を示す。
Table 6 shows the characteristics of each high dielectric thin film capacitor.

【0079】[0079]

【表6】 [Table 6]

【0080】実験の結果、Alを用いてもPtとほぼ同
等の特性を得ることができた。なお、電極材料としては
Pt以外にAg、Au、Cu、Ni、Al、Pd、Ru
及びIrおよびこれらの合金を用いても同様の傾向を得
ることができた。これらの電極材料を使用することによ
り、高誘電体薄膜との格子不整合が小さくなる結果、リ
ーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供す
ることが可能である。
As a result of the experiment, even if Al was used, it was possible to obtain characteristics almost equivalent to those of Pt. In addition to Pt, Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pd, Ru is used as the electrode material.
A similar tendency could be obtained using Ir and Ir and these alloys. The use of these electrode materials reduces the lattice mismatch with the high dielectric thin film, and as a result, it is possible to provide a capacitor having a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0081】(実施例7)第7の実施例として、SrT
iO3薄膜の形成方法としてECRマグネトロンスパッ
タ法を用いた。ECRスパッタの条件として、10-6
orr台の高真空チャンバー内においてAr/O2=2
/1の混合雰囲気中において、RF電力600W、マイ
クロ波電力400W、基体温度300℃の条件で行っ
た。成膜圧力は2×10-3Torrで形成した。SrT
iO3薄膜の膜厚は約3000Å、膜堆積速度は約30
0Å/minあった。それ以外は実施例1とすべて同一
条件である。
(Embodiment 7) As a seventh embodiment, SrT
The ECR magnetron sputtering method was used as the method for forming the iO 3 thin film. As a condition of ECR sputtering, 10 -6 T
Ar / O 2 = 2 in high vacuum chamber of orr level
In a mixed atmosphere of / 1, the RF power was 600 W, the microwave power was 400 W, and the substrate temperature was 300 ° C. The film forming pressure was 2 × 10 −3 Torr. SrT
The thickness of the iO 3 thin film is about 3000Å and the film deposition rate is about 30.
There was 0Å / min. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1.

【0082】実験の結果、コンデンサ特性として実施例
1とほぼ同様の傾向を得ることができた。
As a result of the experiment, it was possible to obtain a tendency similar to that of Example 1 as the capacitor characteristic.

【0083】従って、高誘電体薄膜の形成法としてRF
マグネトロンスパッタ法、ECRマグネトロンスパッタ
法からなる群より選択される手段を用いることにより高
い誘電率を示し、しかもリーク電流の小さな絶縁耐圧に
優れたコンデンサを提供することが可能である。
Therefore, RF is used as a method for forming a high dielectric thin film.
By using means selected from the group consisting of magnetron sputtering method and ECR magnetron sputtering method, it is possible to provide a capacitor exhibiting a high dielectric constant and having a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0084】(実施例8)第8の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、高誘電体薄膜の形成温度として300℃
と400℃の2条件で実験を行った。なお、電極材料に
はAlを使用し、それ以外は実施例1とすべて同一条件
である。
Example 8 As an eighth example, SrTiO 3 used in Example 1 and preferentially oriented to the (111) plane was used.
Using a thin film, the formation temperature of the high dielectric thin film is 300 ° C.
And an experiment was conducted under two conditions of 400 ° C. Al was used as the electrode material, and the other conditions were the same as in Example 1.

【0085】表7にそれぞれの高誘電体薄膜コンデンサ
の特性を示す。
Table 7 shows the characteristics of each high dielectric thin film capacitor.

【0086】[0086]

【表7】 [Table 7]

【0087】基体温度が400℃になるとすべてのコン
デンサ特性が劣化している。基体温度が高くなると電極
材料のAlの表面が酸化されることにより低誘電率層の
Al酸化膜が形成され、誘電率が低下し、tanδも大
きくなっている。また、Alの酸化膜とSrTiO3
膜との界面接合特性が劣悪となることによりリーク電流
も増加している。
When the substrate temperature reaches 400 ° C., all the capacitor characteristics are deteriorated. When the substrate temperature rises, the surface of Al of the electrode material is oxidized to form an Al oxide film of a low dielectric constant layer, the dielectric constant decreases, and tan δ also increases. In addition, the interface current between the Al oxide film and the SrTiO 3 thin film becomes poor, and the leak current is also increased.

【0088】従って、高誘電体薄膜の形成温度が300
℃を上限とすることにより酸化が起こりやすいAlやC
u、Niを電極材料として適用するが可能となり、低コ
ストかつリーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデン
サを提供することが可能である。
Therefore, the formation temperature of the high dielectric thin film is 300.
Al and C that are apt to oxidize when the upper limit is ℃
Since u and Ni can be applied as electrode materials, it is possible to provide a capacitor that is low in cost and has a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0089】(実施例9)第9の実施例として、実施例
1で使用した(111)面に優先配向したSrTiO3
薄膜を用いて、RF電力を増加させた時の高誘電体薄膜
の堆積速度の検討を行った。それ以外は実施例1とすべ
て同一条件である。
(Example 9) As a ninth example, the SrTiO 3 preferentially oriented to the (111) plane used in Example 1 was used.
Using the thin film, the deposition rate of the high dielectric thin film when the RF power was increased was investigated. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1.

【0090】実験の結果、RF電力の増加に伴い堆積速
度が直線的に増加した。堆積速度の増大に伴うSrTi
3薄膜の配向性の変化は確認されなかった。また、コ
ンデンサの誘電率は、RF電力を増加させて堆積速度を
上げても極度に劣化することはなかった。また、リーク
電流も極度に増大することはなかった。蒸着速度の向上
はスループットの向上につながり、高誘電体薄膜コンデ
ンサの低価格化を実現できる。特性が劣化しなければよ
り速い堆積速度が好ましく、本実施例では誘電率の極度
の低下やリーク電流の増大は見られなかった。
As a result of the experiment, the deposition rate increased linearly as the RF power increased. SrTi with increasing deposition rate
No change in the orientation of the O 3 thin film was confirmed. Further, the dielectric constant of the capacitor did not extremely deteriorate even when the RF power was increased to increase the deposition rate. Also, the leak current did not increase extremely. The improvement of vapor deposition rate leads to the improvement of throughput, and the cost reduction of high dielectric thin film capacitors can be realized. If the characteristics do not deteriorate, a higher deposition rate is preferable, and in this example, an extreme decrease in dielectric constant and an increase in leak current were not observed.

【0091】従って、実質的な高誘電体薄膜の形成速度
として10nmを下限とすることにより高誘電体薄膜形
成の時間が短縮される結果、製造のスループット向上が
可能となり、低コストかつ誘電率が大きく、リーク電流
の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが
可能である。
Therefore, as the lower limit of the formation rate of the substantial high dielectric thin film is set to 10 nm, the time required for forming the high dielectric thin film is shortened. As a result, the manufacturing throughput can be improved, the cost is low and the dielectric constant is low. It is possible to provide a capacitor that is large and has a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0092】(実施例10)第10の実施例として、実
施例2で使用したPt電極の形成方法としてEB蒸着を
用いて同様の実験を行った。EB蒸着は10-6Torr
台の高真空チャンバー内において基体温度25℃の条件
で行った。金属電極の形成以外は実施例2とすべて同一
条件である。
(Example 10) As a tenth example, the same experiment was performed by using EB vapor deposition as the method of forming the Pt electrode used in Example 2. EB deposition is 10 -6 Torr
The substrate temperature was 25 ° C. in the high vacuum chamber of the table. The conditions are the same as those in the second embodiment except that the metal electrode is formed.

【0093】XRDによる分析結果、Ptは(111)
面に優先配向していることが確認された。また、コンデ
ンサ特性も実施例2のPt電極を用いたコンデンサと同
等の特性が得られた。なお、金属電極の形成法としてD
Cマグネトロンスパッタ法、ECRマグネトロンスパッ
タ法、真空蒸着法、CVD法を用いてもほぼ同様の効果
を得ることができるが、真空装置の自動化、連続化の観
点からDCマグネトロンスパッタ法、あるいはRFマグ
ネトロンスパッタ法を用いることが好ましい。
As a result of XRD analysis, Pt was (111)
It was confirmed that the plane was preferentially oriented. Further, the capacitor characteristics were similar to those of the capacitor using the Pt electrode of Example 2. As a method of forming the metal electrode, D
Almost the same effect can be obtained by using C magnetron sputtering method, ECR magnetron sputtering method, vacuum deposition method, and CVD method, but from the viewpoint of automation and continuity of the vacuum device, DC magnetron sputtering method or RF magnetron sputtering method. It is preferable to use the method.

【0094】従って、電極薄膜の形成法としてDCマグ
ネトロンスパッタ法、RFマグネトロンスパッタ法、E
CRマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法及びCVD法
からなる群より選択される手段を用いることにより、容
易に電極薄膜の配向性が(111)面に優先配向した電
極薄膜を形成することが可能となり、誘電率が大きく、
リーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供
することが可能である。
Therefore, as a method of forming the electrode thin film, a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, E
By using a means selected from the group consisting of CR magnetron sputtering method, vacuum deposition method and CVD method, it becomes possible to easily form an electrode thin film in which the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane, Has a high dielectric constant,
It is possible to provide a capacitor having a small leak current and an excellent withstand voltage.

【0095】(実施例11)第11の実施例として、実
施例1で使用した(111)面に優先配向したSrTi
3薄膜を用いて、DC電力を増加させた時の電極薄膜
の堆積速度の検討を行った。それ以外は実施例1とすべ
て同一条件である。
(Example 11) As an eleventh example, SrTi preferentially oriented to the (111) plane used in Example 1 was used.
Using the O 3 thin film, the deposition rate of the electrode thin film when the DC power was increased was examined. Otherwise, the conditions are the same as in Example 1.

【0096】実験の結果、DC電力の増加に伴い堆積速
度が直線的に増加した。堆積速度の増大に伴うPt薄膜
の配向性の変化は確認されなかった。また、コンデンサ
の誘電率は、DC電力を増加させて堆積速度を上げても
極度に劣化することはなかった。リーク電流も極度に増
大することはなかった。堆積速度の向上はスループット
の向上につながり、高誘電体薄膜コンデンサの低価格化
を実現できる。特性が劣化しなければより速い堆積速度
が好ましく、本実施例では誘電率の極度の低下やリーク
電流の増大は見られなかった。
As a result of the experiment, the deposition rate increased linearly with the increase of DC power. No change in the orientation of the Pt thin film with the increase in the deposition rate was confirmed. Further, the dielectric constant of the capacitor did not extremely deteriorate even if the DC power was increased to increase the deposition rate. The leak current also did not increase extremely. The improvement of the deposition rate leads to the improvement of the throughput and the cost reduction of the high dielectric thin film capacitor can be realized. If the characteristics do not deteriorate, a higher deposition rate is preferable, and in this example, neither extreme decrease in dielectric constant nor increase in leak current was observed.

【0097】従って、実質的な電極薄膜の形成速度とし
て10nmを下限とすることにより電極薄膜形成の時間
が短縮される結果、製造のスループット向上が可能とな
り、低コストかつ誘電率が大きく、リーク電流の小さな
絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能であ
る。
Therefore, as the lower limit of the substantial electrode thin film formation rate is 10 nm, the time required for forming the electrode thin film is shortened. As a result, the manufacturing throughput can be improved, the cost is low, the dielectric constant is large, and the leakage current is large. It is possible to provide a capacitor having a small dielectric strength and excellent withstand voltage.

【0098】[0098]

【発明の効果】前記した本発明方法によれば、高誘電体
薄膜の上下面に上部電極及び下部電極を形成した高誘電
体薄膜コンデンサの製造方法であって、ペロブスカイト
構造を有する高誘電体薄膜の配向性が(111)面に優
先配向し、かつ高誘電体薄膜の上部電極及び下部電極が
面心立方晶構造をもち、電極薄膜の配向性が(111)
面に優先配向するように形成するとともに、前記高誘電
体薄膜の形成温度が300度を上限とするように設定す
ることにより誘電率が大きく、リーク電流の小さな絶縁
耐圧に優れたコンデンサを提供することができる。
According to the above-described method of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high dielectric thin film capacitor in which an upper electrode and a lower electrode are formed on the upper and lower surfaces of a high dielectric thin film, the high dielectric thin film having a perovskite structure. Is preferentially oriented to the (111) plane, the upper electrode and the lower electrode of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is (111).
A capacitor having a high dielectric constant, a small dielectric constant, a small leak current, and an excellent withstand voltage is provided by forming the high dielectric thin film so as to have a preferred orientation on the surface and by setting the formation temperature of the high dielectric thin film to an upper limit of 300 degrees. be able to.

【0099】また、本発明の製造方法は、前記高誘電体
薄膜コンデンサを効率よく合理的に製造することができ
る。
The manufacturing method of the present invention can efficiently and rationally manufacture the high dielectric thin film capacitor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1及び実施例1〜11の高
誘電体薄膜コンデンサを示す断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a high dielectric thin film capacitor of Embodiment 1 and Examples 1 to 11 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1のPt/SrTiO3/Pt
構造積層膜のX線回折パターンを示す図
FIG. 2 Pt / SrTiO 3 / Pt of Example 1 of the present invention
The figure which shows the X-ray diffraction pattern of a structural laminated film.

【図3】本発明の実施例1のSrTiO3薄膜の表面形
態を示す図
FIG. 3 is a diagram showing the surface morphology of a SrTiO 3 thin film of Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例2のPt/SrTiO3/Pt
構造積層膜およびCr/SrTiO3/Cr構造積層膜
のX線回折パターンを示す図
FIG. 4 Pt / SrTiO 3 / Pt of Example 2 of the present invention
Shows the X-ray diffraction pattern of the structural laminate film and Cr / SrTiO 3 / Cr structure laminated film

【図5】本発明の実施例2のSrTiO3およびPt、
Crの結晶構造を示す図
FIG. 5: SrTiO 3 and Pt of Example 2 of the present invention,
Diagram showing the crystal structure of Cr

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基体 2 電極薄膜 3 高誘電体薄膜 1 base 2 electrode thin film 3 High dielectric thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 雅俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上野山 雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F038 AC05 AC15 AC18 AC19 EZ20 5F058 BA11 BC03 BF12 BJ04 5F083 FR01 GA06 GA24 GA27 JA14 JA15 JA36 JA37 JA38 PR21 PR22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masatoshi Kitagawa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Uenoyama             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5F038 AC05 AC15 AC18 AC19 EZ20                 5F058 BA11 BC03 BF12 BJ04                 5F083 FR01 GA06 GA24 GA27 JA14                       JA15 JA36 JA37 JA38 PR21                       PR22

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高誘電体薄膜の上下面に上部電極及び下
部電極を形成した高誘電体薄膜コンデンサの製造方法で
あって、ペロブスカイト構造を有する高誘電体薄膜の配
向性が(111)面に優先配向し、かつ高誘電体薄膜の
上部電極及び下部電極が面心立方晶構造をもち、電極薄
膜の配向性が(111)面に優先配向するように形成す
るとともに、前記高誘電体薄膜の形成温度が300度を
上限とするように設定した高誘電体薄膜コンデンサの製
造方法。
1. A method of manufacturing a high dielectric thin film capacitor, wherein an upper electrode and a lower electrode are formed on upper and lower surfaces of a high dielectric thin film, wherein the orientation of the high dielectric thin film having a perovskite structure is (111) plane. The high dielectric thin film is preferentially oriented, and the upper electrode and the lower electrode of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane. A method of manufacturing a high dielectric thin film capacitor, wherein the formation temperature is set to 300 degrees as an upper limit.
【請求項2】 ペロブスカイト構造を有する高誘電体薄
膜の配向性が(111)面に優先配向し、かつ高誘電体
薄膜の上部電極及び下部電極が面心立方晶構造をもち、
電極薄膜の配向性が(111)面に優先配向するように
形成するように基体上に下部電極、高誘電体薄膜、上部
電極を順に層状に形成するとともに、前記高誘電体薄膜
の形成温度が300度を上限とするように設定した高誘
電体薄膜コンデンサの製造方法。
2. The orientation of the high dielectric thin film having a perovskite structure is preferentially oriented to the (111) plane, and the upper electrode and the lower electrode of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure.
The lower electrode, the high dielectric thin film, and the upper electrode are sequentially layered on the substrate so that the orientation of the electrode thin film is preferentially oriented to the (111) plane, and the formation temperature of the high dielectric thin film is A method for manufacturing a high dielectric thin film capacitor set so that the upper limit is 300 degrees.
【請求項3】 高誘電体薄膜の上下面に上部電極及び下
部電極を形成した高誘電体薄膜コンデンサであって、ペ
ロブスカイト構造を有する高誘電体薄膜の配向性が(1
11)面に優先配向し、かつ高誘電体薄膜の上部電極及
び下部電極が面心立方晶構造をもち、電極薄膜の配向性
が(111)面に優先配向するとともに高誘電体コンデ
ンサの下部電極は基体上に形成されており、前記高誘電
体薄膜の形成温度が300度を上限とするように設定さ
れ、前記基体が無定形構造あるいは結晶構造をもち、高
誘電体薄膜及び電極薄膜の配向性に影響を及ぼさないこ
とを特徴とする高誘電体薄膜コンデンサ。
3. A high dielectric thin film capacitor having an upper electrode and a lower electrode formed on the upper and lower surfaces of a high dielectric thin film, wherein the orientation of the high dielectric thin film having a perovskite structure is (1).
11) plane preferentially oriented, and the upper and lower electrodes of the high dielectric thin film have a face-centered cubic structure, and the orientation of the electrode thin film preferentially oriented to the (111) plane and the lower electrode of the high dielectric capacitor Are formed on a substrate, the formation temperature of the high dielectric thin film is set to 300 ° C. as an upper limit, the substrate has an amorphous structure or a crystalline structure, and the high dielectric thin film and the electrode thin film are oriented. High-dielectric thin-film capacitor characterized by not affecting performance.
【請求項4】 高誘電体薄膜と電極薄膜の格子の不整合
が5%を上限とすることを特徴とする請求項3に記載の
高誘電体薄膜コンデンサ。
4. The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, wherein the lattice mismatch between the high dielectric thin film and the electrode thin film has an upper limit of 5%.
【請求項5】 高誘電体薄膜の格子定数が電極薄膜の格
子定数よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の
高誘電体薄膜コンデンサ。
5. The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, wherein the lattice constant of the high dielectric thin film is larger than the lattice constant of the electrode thin film.
【請求項6】 高誘電体コンデンサの下部電極は基体上
に形成されており、前記基体が無定形構造あるいは結晶
構造をもち、高誘電体薄膜及び電極薄膜の配向性に影響
を及ぼさないことを特徴とする請求項3に記載の高誘電
体薄膜コンデンサ。
6. The lower electrode of the high dielectric capacitor is formed on a substrate, and the substrate has an amorphous structure or a crystalline structure, and does not affect the orientation of the high dielectric thin film and the electrode thin film. The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, which is characterized in that.
【請求項7】 基体がガラス、セラミック、金属箔、有
機高分子体、半導体結晶からなる群より選択される少な
くとも1つの物質であることを特徴とする請求項3に記
載の高誘電体薄膜コンデンサ。
7. The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, wherein the substrate is at least one substance selected from the group consisting of glass, ceramics, metal foils, organic polymers, and semiconductor crystals. .
【請求項8】 高誘電体薄膜がSrTiO3、BaTi
3及びPbTiO3からなる群より選択される少なくと
も1つの物質である請求項3に記載の高誘電体薄膜コン
デンサ。
8. The high-k dielectric thin film is SrTiO 3 or BaTi.
The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, which is at least one substance selected from the group consisting of O 3 and PbTiO 3 .
【請求項9】 電極薄膜がPt、Ag、Au、Cu、N
i、Al、Pd、Ru及びIrからなる群より選択され
る少なくとも1つの物質である請求項3に記載の高誘電
体薄膜コンデンサ。
9. The electrode thin film is Pt, Ag, Au, Cu, N
The high dielectric thin film capacitor according to claim 3, which is at least one substance selected from the group consisting of i, Al, Pd, Ru, and Ir.
JP2002328060A 2002-11-12 2002-11-12 High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same Pending JP2003218227A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002328060A JP2003218227A (en) 2002-11-12 2002-11-12 High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002328060A JP2003218227A (en) 2002-11-12 2002-11-12 High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10933299A Division JP3471655B2 (en) 1999-04-16 1999-04-16 Method of manufacturing high dielectric thin film capacitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003218227A true JP2003218227A (en) 2003-07-31

Family

ID=27655808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002328060A Pending JP2003218227A (en) 2002-11-12 2002-11-12 High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003218227A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006041182A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
EP1587146A3 (en) * 2004-04-15 2007-05-30 Seiko Epson Corporation Metal thin film and method of manufacturing the same, dielectric capacitor and method of manufacturing the same, and semiconductor memory device
US7428137B2 (en) 2004-12-03 2008-09-23 Dowgiallo Jr Edward J High performance capacitor with high dielectric constant material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1587146A3 (en) * 2004-04-15 2007-05-30 Seiko Epson Corporation Metal thin film and method of manufacturing the same, dielectric capacitor and method of manufacturing the same, and semiconductor memory device
KR100737636B1 (en) * 2004-04-15 2007-07-10 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Metal thin film and method of forming the same, dielectric capacitor and method of manufacturing the same, and semiconductor device
US7425738B2 (en) 2004-04-15 2008-09-16 Seiko Epson Corporation Metal thin film and method of manufacturing the same, dielectric capacitor and method of manufacturing the same, and semiconductor device
JP2006041182A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
US7428137B2 (en) 2004-12-03 2008-09-23 Dowgiallo Jr Edward J High performance capacitor with high dielectric constant material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7105880B2 (en) Electronic device and method of fabricating the same
US6822302B2 (en) Substrate for electronic device, method for manufacturing substrate for electronic device, and electronic device
JP2006523153A (en) Multilayer structure containing barium strontium titanate on metal foil
US7742277B2 (en) Dielectric film capacitor and method of manufacturing the same
KR100938073B1 (en) Thin film dielectrics with co-fired electrodes for capacitors and methods of making thereof
JP2006310744A (en) Thin film capacitor and semiconductor device
TW518923B (en) Manufacturing method of electronic circuit including multilayer circuit board
JP3435633B2 (en) Thin film laminate, thin film capacitor, and method of manufacturing the same
US7382013B2 (en) Dielectric thin film, dielectric thin film device, and method of production thereof
US20060214213A1 (en) Thin-film capacitor element and semiconductor device
JP3471655B2 (en) Method of manufacturing high dielectric thin film capacitor
JP2007329189A (en) Thin-film capacitor, and manufacturing method thereof
JP3608459B2 (en) Thin film laminate, ferroelectric thin film element, and manufacturing method thereof
US7883906B2 (en) Integration of capacitive elements in the form of perovskite ceramic
JP3299909B2 (en) Multilayer structure electrode using oxide conductor
JP2003218227A (en) High-dielectric thin-film capacitor and method of manufacturing the same
JPH11261028A (en) Thin film capacitor
JPH0687490B2 (en) Thin film capacitor and manufacturing method thereof
JP4493235B2 (en) Thin film element
JPH09260516A (en) Substrate covered with ferroelectric thin film and capacitor structure device using the same
JP3362709B2 (en) High dielectric thin film capacitor
JP4513193B2 (en) Thin film laminate manufacturing method and ferroelectric thin film element manufacturing method
JPS6094716A (en) Thin film condenser
JPH10214945A (en) Ferroelectric thin film coated substrate, capacitor structure element and method for manufacturing ferroelectric thin film coated substrate
JP2001102544A (en) Thin-film capacitor and manufacturing method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050707

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060227

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070403