JP2015067475A - Oxide dielectric, method of producing the dielectric, precursor for oxide dielectric, solid electronic device and method of producing the device - Google Patents

Oxide dielectric, method of producing the dielectric, precursor for oxide dielectric, solid electronic device and method of producing the device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide dielectric having excellent characteristics, a solid electronic device provided with the oxide dielectric, e.g. a high-frequency filter, a patch antennas, a capacitor, a semiconductor device or a micro-electromechanical system.SOLUTION: An oxide layer 30 composed of an oxide dielectric contains an oxide which has a crystalline phase of a pyrochlore crystal structure and comprises bismuth(Bi), niobium(Nb) and optionally unavoidable impurities, and, with the atomic number of bismuth(Bi) as 1, the atomic number of niobium(Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less.

Description

本発明は、酸化物誘電体及びその製造方法、酸化物誘電体の前駆体、並びに固体電子装置及びその製造方法
に関する。
The present invention relates to an oxide dielectric and a manufacturing method thereof, a precursor of an oxide dielectric, a solid-state electronic device, and a manufacturing method thereof.

従来から、機能性を備えた各種の組成からなる酸化物層が開発されている。また、その酸化物層を備える固体電子装置の一例として、高速動作の期待できる強誘電体薄膜を備えた装置が開発されている。また、固体電子装置に用いる誘電体材料として、Pbを含まず、比較的低温で焼成可能な酸化物層として、BiNbOが開発されている。このBiNbOについては、固相成長法によって形成されたBiNbOの誘電特性が報告されている(非特許文献1)。また、特許文献の中には、1KHzにおける比誘電率が60以上(最大180)という、比較的誘電率の高いビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物層も開示されている(特許文献1及び2)。 Conventionally, oxide layers composed of various compositions having functionality have been developed. In addition, as an example of a solid-state electronic device including the oxide layer, a device including a ferroelectric thin film that can be expected to operate at high speed has been developed. In addition, BiNbO 4 has been developed as an oxide layer that does not contain Pb and can be fired at a relatively low temperature as a dielectric material used in a solid-state electronic device. As for this BiNbO 4 , the dielectric properties of BiNbO 4 formed by the solid phase growth method have been reported (Non-patent Document 1). Further, the patent literature also discloses an oxide layer composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a relative dielectric constant of 60 or more (maximum 180) at 1 KHz. Patent Documents 1 and 2).

国際公開第WO2013/069470号International Publication No. WO2013 / 066940 国際公開第WO2013/069471号International Publication No. WO2013 / 069471

Effect of phase transition on the microwave dielectric properties of BiNbO4, Eung Soo Kim, Woong Choi, Journal of the European Ceramic Society 26 (2006) 1761−1766Effect of phase transition on the microwave selective properties of BiNbO4, Eung So Kim Kim, Wong Choi, Journal of the Europe 26

しかしながら、比較的誘電率の高いビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物が得られたといっても、キャパシタ、半導体装置、あるいは微小電気機械システム等の固体電子装置の性能を高めるためには、従来開示されている数値を超える比誘電率が求められる。加えて、電気特性(例えば、誘電損失(tanδ)を含む)等の向上も実現していくべき重要な技術課題であるといえる。各種の固体電子装置が日進月歩で小型軽量化が図られている中で、特に、キャパシタ又はコンデンサ(以下、総称して「キャパシタ」という))の小型軽量化は、産業界から強く要求されている。   However, even if an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a relatively high dielectric constant is obtained, in order to enhance the performance of a solid-state electronic device such as a capacitor, a semiconductor device, or a microelectromechanical system. Therefore, a relative dielectric constant exceeding the conventionally disclosed numerical value is required. In addition, it can be said that this is an important technical problem that should be realized in improving electrical characteristics (for example, including dielectric loss (tan δ)). Various solid-state electronic devices are steadily being reduced in size and weight, and in particular, the reduction in size and weight of capacitors or capacitors (hereinafter collectively referred to as “capacitors”) is strongly demanded by the industry. .

キャパシタの小型軽量化を具現化するためには、誘電体膜の薄膜化と同時に高誘電率化を達成しなければならない。しかしながら、キャパシタ又は誘電体膜の信頼性を確保しつつ、誘電体膜の薄膜化及び高誘電率化を実現することは極めて困難である。   In order to realize the reduction in size and weight of the capacitor, it is necessary to achieve a high dielectric constant at the same time as making the dielectric film thinner. However, it is extremely difficult to realize a thin dielectric film and a high dielectric constant while ensuring the reliability of the capacitor or the dielectric film.

また、その他の固体電子装置の例である、高周波フィルタや、パッチアンテナ、半導体装置、微小電気機械システム、又はRCLのうち少なくとも2つを含む複合デバイスにおいては、小型軽量化が図られる中で、例えば、周波数特性の向上が要求されている。   In addition, in a composite device including at least two of a high-frequency filter, a patch antenna, a semiconductor device, a microelectromechanical system, or an RCL, which is an example of another solid-state electronic device, while being reduced in size and weight, For example, improvement in frequency characteristics is required.

また、従来技術では、真空プロセスやフォトリソグラフィー法を用いたプロセス等、比較的長時間、及び/又は高価な設備を要するプロセスが一般的であるため、原材料や製造エネルギーの使用効率が非常に悪くなる。上述のような製造方法が採用された場合、固体電子装置を製造するために多くの処理と長時間を要するため、工業性ないし量産性の観点から好ましくない。また、従来技術には、大面積化が比較的困難であるという問題も存在する。   In addition, in the prior art, a process that requires a relatively long time and / or expensive equipment such as a vacuum process or a process using a photolithography method is generally used, so that the use efficiency of raw materials and manufacturing energy is very poor. Become. When the manufacturing method as described above is adopted, many processes and a long time are required to manufacture a solid electronic device, which is not preferable from the viewpoint of industriality or mass productivity. In addition, there is a problem in the prior art that it is relatively difficult to increase the area.

本願発明者らがこれまでに出願した発明は、従来技術における上述の各技術課題に対する幾つかの解決手段を提案するが、高性能かつ信頼性の高い固体電子装置の実現は未だ道半ばである。   The inventions filed by the present inventors so far propose several solutions for the above-mentioned technical problems in the prior art, but the realization of a high-performance and highly reliable solid-state electronic device is still halfway. .

本発明は、上述の諸問題の少なくとも1つを解決することにより、酸化物を少なくとも誘電体又は絶縁体(以下、総称して、「誘電体」という)として用いた固体電子装置の高性能化、又はそのような固体電子装置の製造プロセスの簡素化と省エネルギー化を実現する。その結果、本発明は、工業性ないし量産性に優れた酸化物誘電体、及びその酸化物誘電体を備える固体電子装置の提供に大きく貢献するものである。   The present invention solves at least one of the above-described problems, thereby improving the performance of a solid-state electronic device using an oxide as a dielectric or an insulator (hereinafter collectively referred to as “dielectric”). Alternatively, the manufacturing process of such a solid-state electronic device can be simplified and energy can be saved. As a result, the present invention greatly contributes to the provision of an oxide dielectric excellent in industriality or mass productivity and a solid-state electronic device including the oxide dielectric.

本願発明者らは、数多く存在する酸化物の中から、固体電子装置における誘電体としての機能を適切に発揮させる酸化物の選定とその製造方法について鋭意研究と分析を重ねた。発明者らによる詳細な分析と検討、及び多くの試行錯誤の結果、比誘電率の高いビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物については、それらの元素をある特徴的な構成比率の範囲内に収まるように該酸化物を形成することにより、非常に高い性能を発揮させることが可能となることが明らかとなった。さらに、発明者らは、この特徴的な構成比率の範囲を積極的に酸化物誘電体の製造工程の一部に活用することによって、より確度高く、高性能の誘電体を製造することができることを知見した。   The inventors of the present application have conducted intensive research and analysis on selection of an oxide that can appropriately function as a dielectric in a solid-state electronic device from among a large number of oxides and a manufacturing method thereof. As a result of detailed analysis and examination by the inventors and many trials and errors, oxides composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a high relative dielectric constant are characterized by their characteristic composition ratio. It has been clarified that it is possible to exhibit very high performance by forming the oxide so as to be within the range of the above. Furthermore, the inventors are able to manufacture a dielectric with higher accuracy and higher performance by actively utilizing this characteristic range of the composition ratio in a part of the manufacturing process of the oxide dielectric. I found out.

また、発明者らは、その酸化物誘電体の製造方法において、高真空状態を要しない方法を採用することによって、廉価で、かつ簡便な製造工程を実現することを知見した。加えて、発明者らは、その酸化物層を、「ナノインプリント」とも呼ばれる「型押し」加工法を用いた安価で簡便な手法によってパターニングをすることが可能であることも併せて見出した。その結果、発明者らは、高性能の酸化物の実現とともに、従来と比較して大幅に簡素化又は省エネルギー化、並びに大面積化も容易なプロセスによって、その酸化物誘電体の形成、ひいてはそれらの酸化物誘電体を備えた固体電子装置の製造が可能であることを知見した。本発明は上述の各視点に基づいて創出された。   Further, the inventors have found that an inexpensive and simple manufacturing process can be realized by adopting a method that does not require a high vacuum state in the manufacturing method of the oxide dielectric. In addition, the inventors have also found that the oxide layer can be patterned by an inexpensive and simple method using a “embossing” processing method called “nanoimprint”. As a result, the inventors have realized the formation of the oxide dielectric, and consequently the formation of the oxide dielectric by a process that is greatly simplified or energy-saving compared to the conventional technology and easy to increase in area as well as realizing a high-performance oxide. It has been found that it is possible to manufacture a solid-state electronic device provided with the oxide dielectric. The present invention has been created based on the above viewpoints.

本発明の1つの酸化物誘電体は、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物(不可避不純物を含み得る。以下、本願における全ての酸化物について同じ。)を含んでいる。また、この酸化物誘電体においては、前述のビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前述のニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である。   One oxide dielectric of the present invention may include an oxide (inevitable impurities) of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase of a pyrochlore-type crystal structure. The same.) Further, in this oxide dielectric, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less.

この酸化物誘電体は、パイロクロア型結晶構造の結晶相を備えることにより、従来と比較して非常に高い比誘電率(代表的には、220以上)を備えることができる。発明者らの詳細な分析により、パイロクロア型結晶構造の結晶相が生み出す比誘電率は、従来の結晶構造(例えば、公知のβ−BiNbOの結晶構造)と比較して格段に高い値を示すことが明らかとなった。この知見を踏まえ、上述のとおり、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物(以下、「BNO酸化物」ともいう)において、そのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるという特定の構成比率が選択されている。この特徴的な構成比率により、パイロクロア型結晶構造の結晶相がより確度高く発現することになる。よって、この酸化物誘電体によれば、積極的にパイロクロア型結晶構造の結晶相を発現させることが可能となる点は特筆に値する。また、この酸化物誘電体は、非常に高い誘電率を実現するのみならず、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得る。従って、上述の酸化物誘電体を用いることにより、各種の固体電子装置の電気特性を向上させることが可能となる。 By providing a crystal phase having a pyrochlore type crystal structure, this oxide dielectric can have a very high relative dielectric constant (typically 220 or more) as compared with the prior art. According to detailed analysis by the inventors, the relative dielectric constant produced by the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure is much higher than that of the conventional crystal structure (for example, the known β-BiNbO 4 crystal structure). It became clear. Based on this knowledge, as described above, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1 in an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) (hereinafter also referred to as “BNO oxide”). A specific composition ratio in which the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less is selected. With this characteristic composition ratio, the crystal phase of the pyrochlore crystal structure is expressed with higher accuracy. Therefore, it is worthy of special mention that this oxide dielectric can positively develop a crystal phase of a pyrochlore crystal structure. Further, the oxide dielectric not only realizes a very high dielectric constant but also can exhibit excellent electrical characteristics (for example, dielectric loss (tan δ)). Therefore, the electrical characteristics of various solid-state electronic devices can be improved by using the above-described oxide dielectric.

また、本発明の1つの酸化物誘電体の製造方法は、ビスマス(Bi)を含む前駆体、及びそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるそのニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体を、酸素含有雰囲気中において520℃以上620℃以下である第1温度で加熱することにより、前述のビスマス(Bi)と前述のニオブ(Nb)からなり、かつそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である、パイロクロア型結晶構造の結晶相を含む酸化物誘電体(不可避不純物を含み得る)を形成する工程を含む。   Further, in the method for producing one oxide dielectric according to the present invention, when the precursor containing bismuth (Bi) and the number of atoms of bismuth (Bi) are 1, the number of atoms of niobium (Nb) is A precursor starting from a precursor solution having a precursor containing niobium (Nb) of 1.3 to 1.7 as a solute is 520 ° C. or higher and 620 ° C. or lower in an oxygen-containing atmosphere. By heating at a temperature, when the number of atoms of the bismuth (Bi) and the niobium (Nb) is 1 and the number of atoms of the bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of the niobium (Nb) is 1 And a step of forming an oxide dielectric (which may include inevitable impurities) including a crystal phase of a pyrochlore crystal structure that is 3 or more and 1.7 or less.

この酸化物誘電体の製造方法によれは、非常に高い比誘電率(代表的には、220以上)を発現し得る、パイロクロア型結晶構造の結晶相を備える酸化物誘電体を製造することができる。上述のとおり、発明者らの詳細な分析により、パイロクロア型結晶構造の結晶相が生み出す比誘電率は、従来の結晶構造(例えば、公知のβ−BiNbOの結晶構造)と比較して格段に高い値を示すことが明らかとなった。この知見を踏まえ、上述のとおり、ビスマス(Bi)を含む前駆体、及びそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるそのニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体が選択される。そのような構成比率の前駆体を採用することにより、より確度高く、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物において、そのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるという特定の構成比率を有する酸化物誘電体が製造される。そして、この特徴的な構成比率により、パイロクロア型結晶構造の結晶相がより確度高く発現することになる。よって、この酸化物誘電体の製造方法によれば、積極的にパイロクロア型結晶構造の結晶相を発現させることが可能となる点は特筆に値する。また、この酸化物誘電体の製造方法によれば、非常に高い誘電率を実現するのみならず、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得る酸化物誘電体を製造することができる。従って、上述の酸化物誘電体の製造方法を用いることにより、該酸化物誘電体を備える各種の固体電子装置の電気特性を向上させることが可能となる。 According to this method for manufacturing an oxide dielectric, it is possible to manufacture an oxide dielectric having a crystal phase of a pyrochlore crystal structure that can exhibit a very high relative dielectric constant (typically 220 or more). it can. As described above, according to the detailed analysis by the inventors, the relative dielectric constant generated by the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure is significantly higher than that of the conventional crystal structure (for example, the known β-BiNbO 4 crystal structure). It became clear to show a high value. Based on this knowledge, as described above, when the precursor containing bismuth (Bi) and the number of atoms of bismuth (Bi) are set to 1, the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7. A precursor starting from a precursor solution having the following niobium (Nb) -containing precursor as a solute is selected. By adopting a precursor having such a composition ratio, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1 in an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb), the accuracy is increased. An oxide dielectric having a specific composition ratio in which the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less is manufactured. And, by this characteristic composition ratio, the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure is expressed with higher accuracy. Therefore, it is worthy of special mention that according to this oxide dielectric manufacturing method, it is possible to positively develop a crystal phase of a pyrochlore crystal structure. In addition, according to this method of manufacturing an oxide dielectric, an oxide dielectric that not only achieves a very high dielectric constant but also exhibits excellent electrical characteristics (for example, dielectric loss (tan δ)) is manufactured. can do. Therefore, by using the above-described oxide dielectric manufacturing method, it is possible to improve electrical characteristics of various solid-state electronic devices including the oxide dielectric.

また、この酸化物誘電体の製造方法は、フォトリソグラフィー法を用いない比較的簡素な処理(例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、凹版/凸版印刷法、又はナノインプリント法)によって酸化物層が形成され得る。これにより、真空プロセスを用いたプロセスのような、比較的長時間及び/又は高価な設備を必要とするプロセスが不要になる。その結果、この酸化物層の製造方法は、工業性又は量産性に優れる。   Further, in this oxide dielectric manufacturing method, an oxide layer is formed by a relatively simple process that does not use a photolithography method (for example, an inkjet method, a screen printing method, an intaglio / letter printing method, or a nanoimprint method). obtain. This eliminates the need for relatively long and / or expensive equipment such as a process using a vacuum process. As a result, the manufacturing method of this oxide layer is excellent in industrial property or mass productivity.

また、本発明の1つの酸化物誘電体の前駆体は、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物の前駆体であって、そのビスマス(Bi)を含む前駆体、及びそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前述のニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるそのニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質として混合したものである。   Further, one oxide dielectric precursor of the present invention is an oxide precursor composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a pyrochlore crystal structure, and the bismuth ( When the precursor containing Bi) and the number of atoms of bismuth (Bi) are set to 1, the niobium (Nb) having the above-mentioned number of niobium (Nb) of 1.3 to 1.7. A precursor containing it is mixed as a solute.

この酸化物誘電体の前駆体によれば、確度高く、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物において、そのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるという特定の構成比率を有する酸化物誘電体が製造される。そして、この特徴的な構成比率により、パイロクロア型結晶構造の結晶相がより確度高く発現することになる。よって、この酸化物誘電体の前駆体は、積極的に、酸化物誘電体においてパイロクロア型結晶構造の結晶相を発現させる前駆体である。また、この酸化物誘電体の前駆体から形成される酸化物誘電体は、非常に高い誘電率を実現するのみならず、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得る従って、上述の酸化物誘電体の前駆体を用いることにより、該前駆体から形成される該酸化物誘電体を備える各種の固体電子装置の電気特性を向上させることが可能となる。   According to this oxide dielectric precursor, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1 in an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb), the niobium (Nb) ) Is produced with an oxide dielectric having a specific composition ratio of 1.3 to 1.7. And, by this characteristic composition ratio, the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure is expressed with higher accuracy. Therefore, this oxide dielectric precursor is a precursor that positively develops a crystal phase of a pyrochlore crystal structure in the oxide dielectric. In addition, the oxide dielectric formed from the precursor of the oxide dielectric not only realizes a very high dielectric constant but also can exhibit excellent electrical characteristics (for example, dielectric loss (tan δ)). Therefore, by using the above-described oxide dielectric precursor, it is possible to improve the electrical characteristics of various solid-state electronic devices including the oxide dielectric formed from the precursor.

なお、本願において、「酸素含有雰囲気中」とは、酸素雰囲気中又は大気中を意味する。また、本願では、tanδの値を、誘電損失を代表する数値として取り扱う。   In the present application, “in an oxygen-containing atmosphere” means in an oxygen atmosphere or in the air. In the present application, the value of tan δ is treated as a numerical value representative of dielectric loss.

また、上述の各発明において、現時点においては、BNO酸化物において、なぜパイロクロア型結晶構造の結晶相を発現することが出来るのかについてのメカニズム又は理由が明らかになっていない。しかしながら、この興味深い異質性によって、これまでに得られなかった電気特性が得られることが確認された。   Further, in each of the above-mentioned inventions, at present, the mechanism or the reason why the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure can be expressed in the BNO oxide has not been clarified. However, it has been confirmed that this interesting heterogeneity provides electrical properties that have never been obtained.

また、上述の各発明において、上述の酸化物が、さらにビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物のアモルファス相を有することは、微結晶粒の集合体のみの場合と比較して、不要な粒界形成による電気特性の劣化ないしバラつきを確度高く防止する観点から好適な一態様である。   Moreover, in each of the above-described inventions, the above-described oxide further has an amorphous phase of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) as compared with the case of only an aggregate of fine crystal grains. This is a preferred embodiment from the viewpoint of preventing the deterioration or variation in electrical characteristics due to the formation of unnecessary grain boundaries with high accuracy.

本発明の1つの酸化物誘電体によれば、従来と比較して非常に高い比誘電率(代表的には、220以上)を備えるとともに、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得るため、各種の固体電子装置の電気特性を向上させることが可能となる。   According to one oxide dielectric of the present invention, it has an extremely high relative dielectric constant (typically 220 or more) as compared with the conventional one and has excellent electrical characteristics (for example, dielectric loss (tan δ)). Therefore, it is possible to improve the electrical characteristics of various solid-state electronic devices.

また、本発明の1つの酸化物誘電体の製造方法によれば、従来と比較して非常に高い比誘電率(代表的には、220以上)を備えるとともに、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得る酸化物誘電体を製造することができる。また、この酸化物誘電体の製造方法は、工業性又は量産性に優れる。   In addition, according to the manufacturing method of one oxide dielectric of the present invention, it has an extremely high relative dielectric constant (typically 220 or more) as compared with the conventional one, and has excellent electrical characteristics (for example, dielectric). An oxide dielectric that can also exhibit loss (tan δ)) can be manufactured. Moreover, this oxide dielectric manufacturing method is excellent in industrial property or mass productivity.

さらに、本発明の1つの酸化物誘電体の前駆体は、酸化物誘電体においてパイロクロア型結晶構造の結晶相がより確度高く発現する前駆体である。従って、この酸化物誘電体の前駆体を用いることにより、非常に高い誘電率を実現するのみならず、優れた電気特性(例えば、誘電損失(tanδ))をも発揮し得る該酸化物誘電体を形成することができる。   Furthermore, one oxide dielectric precursor of the present invention is a precursor in which the crystal phase of the pyrochlore crystal structure is expressed with higher accuracy in the oxide dielectric. Therefore, by using this oxide dielectric precursor, not only a very high dielectric constant but also an excellent dielectric property (for example, dielectric loss (tan δ)) can be exhibited. Can be formed.

本発明の第1の実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thin film capacitor which is an example of the solid-state electronic device in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における薄膜キャパシタの断面TEM(Transmission Electron Microscopy)写真及び電子線回析像による観察結果である。It is the observation result by the cross-sectional TEM (Transmission Electron Microscopy) photograph and electron beam diffraction image of the thin film capacitor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃で加熱して酸化物層が形成された場合の、該酸化物層の比誘電率及び誘電損失(tanδ)を示すグラフである。In the first embodiment of the present invention, a precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, and at 550 ° C. It is a graph which shows the dielectric constant and dielectric loss (tan-delta) of this oxide layer when an oxide layer is formed by heating. 本発明の第1の実施形態における、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ600℃で加熱して酸化物層が形成された場合の図6に対応するグラフである。In the first embodiment of the present invention, a precursor solution was prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) was 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) was 1, and at 600 ° C. 7 is a graph corresponding to FIG. 6 when an oxide layer is formed by heating. 本発明の第1の実施形態における、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃又は600℃で加熱して酸化物層が形成された場合の、該酸化物層の結晶構造を示すX線回析(XRD)の測定結果である。In the first embodiment of the present invention, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5, and 550 ° C. It is a measurement result of the X-ray diffraction (XRD) which shows the crystal structure of this oxide layer when it heats at 600 degreeC and an oxide layer is formed. ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃又は600℃で加熱して酸化物層が形成された場合の、該酸化物層の結晶構造を示すX線回析(XRD)の測定結果である。When the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1, and the oxide layer is formed by heating at 550 ° C. or 600 ° C. It is a measurement result of the X-ray diffraction (XRD) which shows the crystal structure of this oxide layer in the case of. 本発明の第2の実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thin film capacitor which is an example of the solid-state electronic device in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thin film capacitor which is an example of the solid-state electronic device in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における薄膜キャパシタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin film capacitor in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thin film capacitor which is an example of the solid-state electronic device in the 4th Embodiment of this invention.

本発明の実施形態である固体電子装置を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしも互いの縮尺を保って記載されるものではない。さらに、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。   A solid-state electronic device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings unless otherwise specified. In the drawings, elements of the present embodiment are not necessarily described with each other kept to scale. Further, some symbols may be omitted to make each drawing easier to see.

<第1の実施形態>
1.本実施形態の薄膜キャパシタの全体構成
図1は、本実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタ100の全体構成を示す図である。図1に示すように、薄膜キャパシタ100は、基板10上に、基板10の側から下部電極層20、酸化物誘電体層(以下、略して「酸化物層」ともいう。以下、同じ。)30及び上部電極層40を備える。
<First Embodiment>
1. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a thin film capacitor 100 that is an example of a solid-state electronic device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a thin film capacitor 100 is formed on a substrate 10 from the substrate 10 side, a lower electrode layer 20 and an oxide dielectric layer (hereinafter also referred to as “oxide layer” for short. The same applies hereinafter). 30 and the upper electrode layer 40.

基板10は、例えば、高耐熱ガラス、SiO/Si基板、アルミナ(Al)基板、STO(SrTiO)基板、Si基板の表面にSiO層及びTi層を介してSTO(SrTiO)層を形成した絶縁性基板等)、半導体基板(例えば、Si基板、SiC基板、Ge基板等)を含む、種々の絶縁性基材を用いることができる。 The substrate 10 is, for example, a high heat resistant glass, a SiO 2 / Si substrate, an alumina (Al 2 O 3 ) substrate, an STO (SrTiO) substrate, an STO (SrTiO) layer on the surface of the Si substrate via an SiO 2 layer and a Ti layer. Various insulating base materials can be used including a semiconductor substrate (eg, Si substrate, SiC substrate, Ge substrate, etc.).

下部電極層20及び上部電極層40の材料としては、白金、金、銀、銅、アルミ、モリブデン、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、タングステン、などの高融点金属、あるいはその合金等の金属材料が用いられる。   As a material of the lower electrode layer 20 and the upper electrode layer 40, a metal material such as a refractory metal such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, molybdenum, palladium, ruthenium, iridium, tungsten, or an alloy thereof is used. .

本実施形態においては、酸化物誘電体の層(酸化物層30)が、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体を、酸素含有雰囲気中において加熱することにより形成される(以下、本工程による製造方法を「溶液法」ともいう)。なお、本実施形態における前駆体溶液中の溶質として、前述のビスマス(Bi)を含む前駆体におけるビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下(代表的には1.5)となるように、ビスマス(Bi)の原子数とニオブ(Nb)の原子数とが調整されている。   In the present embodiment, the oxide dielectric layer (oxide layer 30) is a precursor starting from a precursor solution containing a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) as a solute. The body is formed by heating in an oxygen-containing atmosphere (hereinafter, the production method according to this step is also referred to as “solution method”). As the solute in the precursor solution in this embodiment, when the number of atoms of bismuth (Bi) in the precursor containing bismuth (Bi) is 1, the number of niobium (Nb) atoms is 1.3. The number of atoms of bismuth (Bi) and the number of atoms of niobium (Nb) are adjusted so as to be 1.7 or less (typically 1.5).

上述の前駆体溶液を出発材とする前駆体の層(単に、「前駆体層」ともいう)を採用することにより、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層30が得られる。より具体的には、本実施形態の酸化物層30は、パイロクロア型結晶構造の結晶相(微結晶相を含む)を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物を含んでいる。また、この酸化物層30においては、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である。   By employing a precursor layer (simply referred to as “precursor layer”) that uses the above precursor solution as a starting material, an oxide layer 30 composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is obtained. More specifically, the oxide layer 30 of this embodiment includes an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase (including a microcrystalline phase) having a pyrochlore crystal structure. . In the oxide layer 30, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less.

図2は、BNO酸化物の層(酸化物層30)について、断面TEM(Transmission Electron Microscopy)写真及び電子線回析像による観察である。BNO酸化物層の電子線回析像を用いて、ミラー指数及び原子間距離を求め、既知の結晶構造モデルとフィッティングを行うことにより構造解析を行った。既知の結晶構造モデルとして、(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O,β−BiNbO、及びBiNbOを用いた。その結果、図2に示すように、本実施形態の酸化物層30におけるパイロクロア型結晶構造の結晶相は、(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O型構造であるか、あるいは(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O型構造と略同一又は近似していることが分かった。 FIG. 2 is an observation of a BNO oxide layer (oxide layer 30) by a cross-sectional TEM (Transmission Electron Microscopy) photograph and an electron diffraction image. Using the electron beam diffraction image of the BNO oxide layer, the Miller index and interatomic distance were determined, and structural analysis was performed by fitting with a known crystal structure model. (Bi 1.5 Zn 0.5 ) (Zn 0.5 Nb 1.5 ) O 7 , β-BiNbO 4 , and Bi 3 NbO 7 were used as known crystal structure models. As a result, as shown in FIG. 2, the crystal phase of the pyrochlore type crystal structure in the oxide layer 30 of this embodiment is (Bi 1.5 Zn 0.5 ) (Zn 0.5 Nb 1.5 ) O 7. It was found to be a type structure, or substantially the same or approximate to a (Bi 1.5 Zn 0.5 ) (Zn 0.5 Nb 1.5 ) O 7 type structure.

なお、これまでに知られているパイロクロア型結晶構造は、「亜鉛」が含まれた結果として取り得る構造であったが、本実施形態においては、既知の態様とは異なる結果が得られた。亜鉛を含まない組成において、なぜそのようなパイロクロア型結晶構造を発現させるのかについて、現時点では明らかではない。しかしながら、後述するように、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有することによって、薄層キャパシタの誘電体層、あるいは他の各種の固体電子装置(例えば、半導体装置又は微小電気機械システム)の絶縁層としての良好な誘電特性(特に、高い比誘電率)につながることが判明した。   In addition, although the pyrochlore type crystal structure known so far was a structure that can be taken as a result of the inclusion of “zinc”, in this embodiment, a result different from the known aspect was obtained. At present, it is not clear why such a pyrochlore crystal structure is developed in a composition containing no zinc. However, as described later, by having a crystal phase of a pyrochlore crystal structure, as a dielectric layer of a thin layer capacitor or an insulating layer of other various solid-state electronic devices (for example, semiconductor devices or microelectromechanical systems) Has been found to lead to good dielectric properties (especially high dielectric constant).

また、本実施形態の酸化物層30は、図2に示すように、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物のアモルファス相も有している。このように、結晶相とアモルファス相とが存在していることは、不要な粒界形成による電気特性の劣化ないしバラつきを確度高く防止する観点から好適な一態様である。   In addition, as shown in FIG. 2, the oxide layer 30 of the present embodiment also has an amorphous phase of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb). Thus, the presence of the crystalline phase and the amorphous phase is a preferable embodiment from the viewpoint of preventing the deterioration or variation in electrical characteristics due to the formation of unnecessary grain boundaries with high accuracy.

なお、本実施形態はこの構造に限定されない。また、図面を簡略化するため、各電極層からの引き出し電極層のパターニングについての記載は省略する。   Note that the present embodiment is not limited to this structure. Further, in order to simplify the drawing, description of patterning of the extraction electrode layer from each electrode layer is omitted.

2.薄膜キャパシタ100の製造方法
次に薄膜キャパシタ100の製造方法を説明する。なお、本出願における温度の表示は、ヒーターの設定温度を表している。図3乃至図6は、それぞれ、薄膜キャパシタ100の製造方法の一過程を示す断面模式図である。図3に示すように、まず、基板10上に下部電極層20が形成される。次に、下部電極層20上に酸化物層30が形成されて、その後、酸化物層30上に上部電極層40が形成される。
2. Method for Manufacturing Thin Film Capacitor 100 Next, a method for manufacturing the thin film capacitor 100 will be described. In addition, the display of the temperature in this application represents the preset temperature of a heater. 3 to 6 are cross-sectional schematic views showing one process of the method of manufacturing the thin film capacitor 100, respectively. As shown in FIG. 3, first, the lower electrode layer 20 is formed on the substrate 10. Next, the oxide layer 30 is formed on the lower electrode layer 20, and then the upper electrode layer 40 is formed on the oxide layer 30.

(1)下部電極層の形成
図3は、下部電極層20の形成工程を示す図である。本実施形態においては、薄膜キャパシタ100の下部電極層20が、白金(Pt)によって形成される例を説明する。下部電極層20は、公知のスパッタリング法により基板10上に白金(Pt)よりなる層が形成される。
(1) Formation of Lower Electrode Layer FIG. 3 is a diagram showing a process for forming the lower electrode layer 20. In the present embodiment, an example in which the lower electrode layer 20 of the thin film capacitor 100 is formed of platinum (Pt) will be described. As the lower electrode layer 20, a layer made of platinum (Pt) is formed on the substrate 10 by a known sputtering method.

(2)絶縁層としての酸化物層の形成
次に、下部電極層20上に酸化物層30が形成される。酸化物層30は、(a)前駆体層の形成及び予備焼成の工程、(b)本焼成の工程、の順で形成される。図4乃至図6は、酸化物層30の形成過程を示す図である。本実施形態においては、薄膜キャパシタ100の製造工程の酸化物層30が、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物よって形成される例を説明する。
(2) Formation of Oxide Layer as Insulating Layer Next, the oxide layer 30 is formed on the lower electrode layer 20. The oxide layer 30 is formed in the order of (a) formation of a precursor layer and preliminary baking, and (b) main baking. 4 to 6 are diagrams showing a process of forming the oxide layer 30. FIG. In the present embodiment, an example in which the oxide layer 30 in the manufacturing process of the thin film capacitor 100 is formed of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase of a pyrochlore crystal structure will be described. To do.

(a)前駆体の層の形成及び予備焼成
図4に示すように、下部電極層20上に、公知のスピンコーティング法により、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液(前駆体溶液という。以下、前駆体の溶液に対して同じ。)を出発材とする前駆体層30aが形成される。ここで、酸化物層30のためのビスマス(Bi)を含む前駆体の例は、2−エチルヘキサン酸ビスマス、オクチル酸ビスマス、塩化ビスマス、硝酸ビスマス、又は各種のビスマスアルコキシド(例えば、ビスマスイソプロポキシド、ビスマスブトキシド、ビスマスエトキシド、ビスマスメトキシエトキシド)が採用され得る。また、本実施形態における酸化物層30のためのニオブ(Nb)を含む前駆体の例は、2−エチルヘキサン酸ニオブ、オクチル酸ニオブ、塩化ニオブ、硝酸ニオブ、又は各種のニオブアルコキシド(例えば、ニオブイソプロポキシド、ニオブブトキシド、ニオブエトキシド、ニオブメトキシエトキシド)が採用され得る。また、前駆体溶液の溶媒は、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノールの群から選択される少なくとも1種のアルコール溶媒、又は酢酸、プロピオン酸、オクチル酸の群から選択される少なくとも1種のカルボン酸である溶媒であることが好ましい。従って、前駆体溶液の溶媒においては、上述の2種以上のアルコール溶媒の混合溶媒や、上述の2種以上のカルボン酸の混合溶媒も、採用し得る一態様である。
(A) Formation of Precursor Layer and Pre-Baking As shown in FIG. 4, a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) are formed on the lower electrode layer 20 by a known spin coating method. As a starting material, a precursor layer 30a is formed using a precursor solution (hereinafter referred to as a precursor solution, which is the same as the precursor solution). Here, examples of the precursor containing bismuth (Bi) for the oxide layer 30 include bismuth 2-ethylhexanoate, bismuth octylate, bismuth chloride, bismuth nitrate, or various bismuth alkoxides (for example, bismuth isopropoxy). Bismuth butoxide, bismuth ethoxide, bismuth methoxide). Further, examples of the precursor containing niobium (Nb) for the oxide layer 30 in the present embodiment are niobium 2-ethylhexanoate, niobium octylate, niobium chloride, niobium nitrate, or various niobium alkoxides (for example, Niobium isopropoxide, niobium butoxide, niobium ethoxide, niobium methoxyethoxide) may be employed. The solvent of the precursor solution is at least one alcohol solvent selected from the group consisting of ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, and 2-butoxyethanol, or acetic acid, propionic acid, and octylic acid. Preferably, the solvent is at least one carboxylic acid selected from the group consisting of: Therefore, in the solvent of the precursor solution, a mixed solvent of the above-described two or more alcohol solvents or a mixed solvent of the above-described two or more carboxylic acids is an embodiment that can be employed.

また、本実施形態においては、以下の(1)と(2)に示す、ビスマス(Bi)の原子数とニオブ(Nb)の原子数とが調整された各前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材としている。
(1)上述のビスマス(Bi)を含む前駆体
(2)(1)の前駆体のビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である、ニオブ(Nb)を含む前駆体
Moreover, in this embodiment, the precursor solution which makes each precursor the solute which the number of atoms of bismuth (Bi) and the number of atoms of niobium (Nb) shown in the following (1) and (2) are adjusted is a solute Is the starting material.
(1) Precursor containing bismuth (Bi) described above (2) When the number of bismuth (Bi) in the precursor of (1) is 1, the number of niobium (Nb) is 1.3 or more. Precursor containing niobium (Nb) which is 1.7 or less

その後、予備焼成として、酸素雰囲気中又は大気中(総称して、「酸素含有雰囲気中」ともいう。)で所定の時間、80℃以上250℃以下の温度範囲で予備焼成を行う。予備焼成では、前駆体層30a中の溶媒を十分に蒸発させるとともに、将来的な塑性変形を可能にする特性を発現させるために好ましいゲル状態(熱分解前であって有機鎖が残存している状態と考えられる)が形成される。前述の観点をより確度高く実現するために、予備焼成温度は、80℃以上250℃以下が好ましい。また、前述のスピンコーティング法による前駆体層30aの形成及び予備焼成を複数回繰り返すことによって、酸化物層30の所望の厚みを得ることができる。   After that, as preliminary baking, preliminary baking is performed in a temperature range of 80 ° C. to 250 ° C. for a predetermined time in an oxygen atmosphere or in the air (collectively, also referred to as “oxygen-containing atmosphere”). In the pre-baking, the solvent in the precursor layer 30a is sufficiently evaporated, and in order to develop characteristics that enable future plastic deformation (preferably in a gel state (before thermal decomposition, the organic chain remains). Is considered). In order to realize the above-mentioned viewpoint with higher accuracy, the pre-baking temperature is preferably 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. Moreover, the desired thickness of the oxide layer 30 can be obtained by repeating the formation and preliminary baking of the precursor layer 30a by the above-described spin coating method a plurality of times.

(b)本焼成
その後、本焼成として、前駆体層30aを、酸素雰囲気中(例えば100体積%であるが、これに限定されない)で、所定の時間、520℃以上620℃以下の範囲の温度(第1温度)で加熱する。その結果、図5に示すように、電極層上に、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる、酸化物層30が形成される。なお、この酸化物層30におけるビスマス(Bi)及びニオブ(Nb)の原子組成比は、(Bi)が1としたときにニオブ(Nb)が1.3以上1.7以下である。
(B) Main baking Thereafter, as the main baking, the precursor layer 30a is subjected to a temperature in a range of 520 ° C. or more and 620 ° C. or less for a predetermined time in an oxygen atmosphere (for example, 100% by volume, but not limited thereto). Heat at (first temperature). As a result, as shown in FIG. 5, an oxide layer 30 made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is formed on the electrode layer. The atomic composition ratio of bismuth (Bi) and niobium (Nb) in the oxide layer 30 is such that niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less when (Bi) is 1.

ここで、本実施形態では、本焼成の温度(第1温度)を520℃以上620℃以下に設定している。しかし、その上限値は、現時点において後述する本実施形態の効果が確認されている上限値であって、その効果を奏させる技術的な限界値ではない。   Here, in the present embodiment, the main firing temperature (first temperature) is set to 520 ° C. or more and 620 ° C. or less. However, the upper limit value is an upper limit value at which an effect of the present embodiment, which will be described later, has been confirmed at the present time, and is not a technical limit value that exhibits the effect.

ただし、本発明者らの研究と分析によれば、例えば、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1となるように前駆体溶液が調製された場合には、前駆体層を加熱する温度が550℃から600℃に向かって上昇するほど、パイロクロア型結晶構造の結晶相が見られなくなる一方、β−BiNbOの結晶構造が発現しやすいことが知見されていた。しかしながら、本実施形態の前駆体層30aを用いた場合には、600℃以上で加熱した場合であっても、β−BiNbOの結晶構造が発現しにくい、換言すれば、パイロクロア型結晶構造の結晶相が確度高く残留するという極めて興味深い結果が得られた。従って、本実施形態の前駆体層30aは、600℃以上の高温においても、パイロクロア型結晶構造の結晶相を維持し得るという特筆すべき効果が確認された。 However, according to the research and analysis of the present inventors, for example, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1. In some cases, as the temperature for heating the precursor layer increases from 550 ° C. to 600 ° C., the crystal phase of the pyrochlore crystal structure is not observed, while the crystal structure of β-BiNbO 4 is likely to be developed. It was discovered. However, when the precursor layer 30a of the present embodiment is used, the β-BiNbO 4 crystal structure is hardly expressed even when heated at 600 ° C. or higher, in other words, having a pyrochlore crystal structure. A very interesting result was obtained that the crystal phase remained highly accurate. Therefore, it was confirmed that the precursor layer 30a of the present embodiment can maintain the crystal phase of the pyrochlore crystal structure even at a high temperature of 600 ° C. or higher.

なお、酸化物層30の膜厚の範囲は30nm以上が好ましい。酸化物層30の膜厚が30nm未満になると、膜厚の減少に伴うリーク電流及び誘電損失の増大により、固体電子装置に適用するには、実用的ではなくなるため好ましくない。   Note that the thickness range of the oxide layer 30 is preferably 30 nm or more. If the thickness of the oxide layer 30 is less than 30 nm, it is not preferable to apply it to a solid-state electronic device due to an increase in leakage current and dielectric loss accompanying a decrease in the thickness.

(3)上部電極層の形成
次に、酸化物層30上に上部電極層40が形成される。図6は、上部電極層40の形成工程を示す図である。本実施形態においては、薄膜キャパシタ100の上部電極層40が、白金(Pt)によって形成される例を説明する。上部電極層40は、下部電極層20と同様、公知のスパッタリング法により酸化物層30上に白金(Pt)よりなる層が形成される。この上部電極層40の形成により、図1に示す薄膜キャパシタ100が製造される。
(3) Formation of Upper Electrode Layer Next, the upper electrode layer 40 is formed on the oxide layer 30. FIG. 6 is a diagram illustrating a process of forming the upper electrode layer 40. In the present embodiment, an example in which the upper electrode layer 40 of the thin film capacitor 100 is formed of platinum (Pt) will be described. Similar to the lower electrode layer 20, the upper electrode layer 40 is formed of a layer made of platinum (Pt) on the oxide layer 30 by a known sputtering method. By forming the upper electrode layer 40, the thin film capacitor 100 shown in FIG. 1 is manufactured.

本実施形態では、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層を、酸素含有雰囲気中において加熱することにより形成される、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層が形成される。また、その酸化物層を形成するための加熱温度が、520℃以上のときに特に良好な電気特性が得られる。なお、加熱温度が600℃を超える場合(例えば、620℃以下)であっても、良好な電気特性が得られる場合がある。特に、ビスマス(Bi)に対するニオブ(Nb)の比率が高まるほど、加熱温度がより高温になってもパイロクロア型結晶構造の結晶相が確度高く残留する傾向がある。   In the present embodiment, the precursor layer is formed by heating a precursor layer starting from a precursor solution containing a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) in an oxygen-containing atmosphere. An oxide layer made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is formed. In addition, particularly good electrical characteristics can be obtained when the heating temperature for forming the oxide layer is 520 ° C. or higher. Even when the heating temperature exceeds 600 ° C. (for example, 620 ° C. or less), good electrical characteristics may be obtained. In particular, as the ratio of niobium (Nb) to bismuth (Bi) increases, the crystal phase of the pyrochlore crystal structure tends to remain with high accuracy even when the heating temperature becomes higher.

加えて、本実施形態の酸化物層の製造方法を採用すれば、真空プロセスを用いることなく酸化物層の前駆体溶液を酸素含有雰囲気中で加熱すればよいため、従来のスパッタ法と比較して大面積化が容易になるとともに、工業性又は量産性を格段に高めることが可能となる。
3.薄膜キャパシタ100の電気特性
In addition, if the oxide layer manufacturing method of this embodiment is employed, the oxide layer precursor solution may be heated in an oxygen-containing atmosphere without using a vacuum process. Thus, the area can be easily increased, and the industrial property or mass productivity can be remarkably improved.
3. Electrical characteristics of thin film capacitor 100

(1)比誘電率及び誘電損失(tanδ)
図7は、本実施形態における、550℃の加熱によって形成された酸化物層30の比誘電率及び誘電損失(tanδ)を示すグラフである。また、図8は、本実施形態における、600℃の加熱によって形成された酸化物層30の図7に対応するグラフである。
(1) Relative permittivity and dielectric loss (tan δ)
FIG. 7 is a graph showing the relative dielectric constant and dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 formed by heating at 550 ° C. in the present embodiment. FIG. 8 is a graph corresponding to FIG. 7 of the oxide layer 30 formed by heating at 600 ° C. in the present embodiment.

なお、比誘電率は、下部電極層と上部電極層の間に0.1Vの電圧、1KHzの交流電圧を印加することにより測定した。この測定には東陽テクニカ社製、1260−SYS型広帯域誘電率測定システムを用いた。また、誘電損失(tanδ)は、室温において、下部電極層と上部電極層の間に0.1Vの電圧、1KHzの交流電圧を印加することにより測定した。この測定には東陽テクニカ社製、1260−SYS型広帯域誘電率測定システムを用いた。   The relative dielectric constant was measured by applying a voltage of 0.1 V and an AC voltage of 1 KHz between the lower electrode layer and the upper electrode layer. For this measurement, a 1260-SYS type broadband dielectric constant measurement system manufactured by Toyo Corporation was used. The dielectric loss (tan δ) was measured by applying a voltage of 0.1 V and an AC voltage of 1 KHz between the lower electrode layer and the upper electrode layer at room temperature. For this measurement, a 1260-SYS type broadband dielectric constant measurement system manufactured by Toyo Corporation was used.

より具体的には、図7は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃で加熱して酸化物層30が形成された場合の、1Hz〜1MHzの周波数における酸化物層30の比誘電率、並びに誘電損失(tanδ)を示している。また、図8は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ600℃で加熱して酸化物層30が形成された場合の、1Hz〜1MHzの周波数における酸化物層30の比誘電率、並びに誘電損失(tanδ)を示している。なお、図7及び図8のいずれも、再現性を確認するために、同様のサンプルを3つずつ作製した上で、比誘電率及び誘電損失(tanδ)を調べた。   More specifically, FIG. 7 shows that the precursor solution was prepared such that the number of atoms of niobium (Nb) was 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) was 1, and at 550 ° C. When the oxide layer 30 is formed by heating, the relative dielectric constant and the dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 at a frequency of 1 Hz to 1 MHz are shown. Further, FIG. 8 shows that when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, a precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5, and is heated at 600 ° C. to oxidize. When the physical layer 30 is formed, the relative dielectric constant and dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 at a frequency of 1 Hz to 1 MHz are shown. In both FIGS. 7 and 8, in order to confirm reproducibility, three similar samples were prepared, and the relative dielectric constant and dielectric loss (tan δ) were examined.

図7及び図8に示すように、1Hzから1MHzまでの周波数のいずれであっても比誘電率が220以上であることを確認することができた。特に、600℃で加熱して酸化物層30が形成された場合は、前述のいずれの周波数であっても、550℃で加熱して形成された酸化物層30の比誘電率よりも高い比誘電率(約250以上)が得られた点は、特筆に値する。他方、誘電損失(tanδ)については、600℃で加熱して形成された酸化物層30の誘電損失(tanδ)にバラつきが多少みられるが、加熱温度に依存することなく良好な結果が得られた。なお、高周波数域(20KHz以上)において誘電損失(tanδ)の値が急激に上昇している理由は、薄膜キャパシタ100の構造上、寄生インダクタンスが支配的になっているためであると考えられる。換言すれば、高周波数域(20KHz以上)においては、BNO酸化物自身の特性を表していないと考えられる。   As shown in FIGS. 7 and 8, it was confirmed that the relative dielectric constant was 220 or more at any frequency from 1 Hz to 1 MHz. In particular, when the oxide layer 30 is formed by heating at 600 ° C., the ratio is higher than the relative dielectric constant of the oxide layer 30 formed by heating at 550 ° C. at any of the aforementioned frequencies. The point where the dielectric constant (about 250 or more) was obtained is worthy of special mention. On the other hand, with respect to the dielectric loss (tan δ), although there is some variation in the dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 formed by heating at 600 ° C., good results can be obtained without depending on the heating temperature. It was. The reason why the value of the dielectric loss (tan δ) suddenly increases in the high frequency range (20 KHz or higher) is considered to be because the parasitic inductance is dominant due to the structure of the thin film capacitor 100. In other words, in the high frequency range (20 KHz or more), it is considered that the characteristics of the BNO oxide itself are not represented.

なお、図7及び図8に示す比誘電率の数値は、酸化物層全体としての数値である。後述するように、本願発明者らの分析によれば、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物の層がパイロクロア型結晶構造の結晶相以外の結晶相(例えば、β−BiNbO型結晶構造の結晶相)及び/又はアモルファス相を有することによって、酸化物層全体としての比誘電率の値が変動し得ることが知見されている。しかしながら、図7及び図8に示すように、本実施形態の酸化物層30は、高い比誘電率を生み出すと考えられるパイロクロア型結晶構造の結晶相を多く有しているといえる。換言すれば、図7及び図8により、パイロクロア型結晶構造の結晶相を、600℃という高温の焼成によっても維持できることが確認された。 In addition, the numerical value of the dielectric constant shown in FIG.7 and FIG.8 is a numerical value as the whole oxide layer. As will be described later, according to the analysis of the inventors of the present application, the oxide layer composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) has a crystal phase other than the crystal phase of the pyrochlore crystal structure (for example, β-BiNbO 4 type). It has been found that the value of the relative dielectric constant of the oxide layer as a whole can be varied by having the crystal phase) and / or the amorphous phase. However, as shown in FIGS. 7 and 8, it can be said that the oxide layer 30 of this embodiment has many crystal phases of a pyrochlore crystal structure that is considered to produce a high dielectric constant. In other words, it was confirmed from FIGS. 7 and 8 that the crystal phase of the pyrochlore crystal structure can be maintained even by baking at a high temperature of 600 ° C.

なお、比較例として、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ500℃で加熱して酸化物層が形成された場合の、1Hz〜1MHzの周波数における酸化物層30の比誘電率、並びに誘電損失(tanδ)を調べた結果、比誘電率及び誘電損失のいずれもが、周波数依存性が非常に大きいことが明らかとなった。特に比誘電率については、1Hzのときの値が約250であるのに対し、1MHzのときの値は約60にまで低減していることが確認された。ここで、500℃の加熱によって形成される酸化物の大部分がアモルファス相であり、この500℃のアモルファス相は電気特性に大きな影響を与えていると考えられる。換言すれば、電気特性に対してアモルファス相が支配的であるために、周波数依存性が非常に大きくなったと考えられる。なお、結晶化が促進され、パイロクロア型結晶構造の結晶相がより確度高く形成される520℃以上の加熱であれば、酸化物層30の比誘電率及び誘電損失(tanδ)が、550℃で加熱して形成された酸化物の特性に近づくことになる。   As a comparative example, a precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, and is heated at 500 ° C. to oxidize. As a result of investigating the relative dielectric constant and dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 at a frequency of 1 Hz to 1 MHz when the physical layer is formed, both the relative dielectric constant and the dielectric loss have frequency dependency. It became clear that it was very big. In particular, it was confirmed that the relative dielectric constant was about 250 at 1 Hz, while the value at 1 MHz was reduced to about 60. Here, most of the oxide formed by heating at 500 ° C. is an amorphous phase, and this amorphous phase at 500 ° C. is considered to have a great influence on electrical characteristics. In other words, since the amorphous phase is dominant with respect to the electrical characteristics, it is considered that the frequency dependence has become very large. If the heating is performed at 520 ° C. or higher so that crystallization is promoted and the crystal phase of the pyrochlore crystal structure is formed with higher accuracy, the relative dielectric constant and dielectric loss (tan δ) of the oxide layer 30 is 550 ° C. It approaches the properties of the oxide formed by heating.

(2)リーク電流
ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃で加熱して酸化物層30が形成された場合の50kV/cm印加時のリーク電流値を調べた。その結果、リーク電流値は、キャパシタとして使用可能な特性を得ることができた。なお、このリーク電流は、下部電極層と上部電極層の間に上述の電圧を印加して電流を測定した。また、この測定にはアジレントテクノロジー社製、4156C型を用いた。
(2) Leakage current When the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, a precursor solution is prepared so that the number of niobium (Nb) atoms is 1.5, and the oxide is heated at 550 ° C. When the layer 30 was formed, the leakage current value when 50 kV / cm was applied was examined. As a result, the leak current value was able to obtain characteristics that can be used as a capacitor. The leakage current was measured by applying the voltage described above between the lower electrode layer and the upper electrode layer. In addition, Agilent Technologies 4156C type was used for this measurement.

3.X線回析(XRD)法による結晶構造解析
図9は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃又は600℃で加熱して酸化物層30が形成された場合の、結晶構造を示すX線回析(XRD)の測定結果である。一方、図10は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1となるように前駆体溶液が調製され、かつ550℃又は600℃で加熱して酸化物層が形成された場合の、結晶構造を示すX線回析(XRD)の測定結果である。なお、比較例として、各図面には、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製され、かつ500℃で加熱した場合の酸化物層の測定結果も示されている。
3. Crystal structure analysis by X-ray diffraction (XRD) method FIG. 9 shows a precursor solution prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1. And X-ray diffraction (XRD) measurement results showing a crystal structure when the oxide layer 30 is formed by heating at 550 ° C. or 600 ° C. FIG. On the other hand, FIG. 10 shows that when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, a precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1, and heated at 550 ° C. or 600 ° C. It is a measurement result of X-ray diffraction (XRD) which shows a crystal structure when an oxide layer is formed. As a comparative example, in each drawing, a precursor solution was prepared such that the number of atoms of niobium (Nb) was 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) was 1, and 500 ° C. Also shown is the measurement result of the oxide layer when heated at.

図9及び図10に示すように、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製された場合は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1となるように前駆体溶液が調製された場合に比べて、2θが28°〜29°付近の半値幅が小さくなることが分かる。また、この28°〜29°付近におけるピークは、パイロクロア型結晶構造を示すピークである。従って、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製されることにより、パイロクロア型結晶構造の結晶相が成長していることが確認できる。一方、各図の比較例に示すように、500℃で加熱した場合は、2θが28°〜29°付近においてブロードなピークしか確認されなかった。従って、500℃で加熱した酸化物層には、パイロクロア型結晶構造の結晶相がほとんど、又は全く形成されていない可能性が高いと考えられる。   As shown in FIGS. 9 and 10, when the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, Compared to the case where the precursor solution was prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) would be 1 when the number of atoms of (Bi) was 1, the half width at which 2θ was around 28 ° to 29 ° It turns out that it becomes small. The peak in the vicinity of 28 ° to 29 ° is a peak showing a pyrochlore crystal structure. Therefore, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.5, so that the crystal phase of the pyrochlore crystal structure grows. You can confirm that On the other hand, as shown in the comparative examples in each figure, when heated at 500 ° C., only a broad peak was observed when 2θ was around 28 ° to 29 °. Therefore, it is highly likely that the oxide layer heated at 500 ° C. has little or no crystal phase having a pyrochlore crystal structure.

なお、上述の各分析ないし測定は、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.5となるように前駆体溶液が調製された場合の酸化物層30について行われている。しかし、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下となるように前駆体溶液が調製されたときに形成される酸化物層30であれば、前述の各分析結果ないし測定結果とほぼ同等の結果を得ることができる。   In addition, each analysis thru | or measurement mentioned above is oxide when a precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) may be 1.5 when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1. This is done for layer 30. However, the oxide formed when the precursor solution is prepared so that the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1. If it is the layer 30, a result substantially equivalent to each above-mentioned analysis result thru | or measurement result can be obtained.

また、最終的に形成される酸化物層30が、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物(不可避不純物を含み得る)を含み、かつそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下である酸化物誘電体であれば、良好な電気特性を得ることができる。   The finally formed oxide layer 30 includes an oxide (which may include inevitable impurities) made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase of a pyrochlore type crystal structure, and the bismuth. If the number of atoms of (Bi) is 1 and the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less, good electrical characteristics can be obtained.

上述のとおり、酸化物層30におけるビスマス(Bi)及びニオブ(Nb)の原子組成比については、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、そのニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下であれば、比誘電率及び誘電損失(tanδ)、並びにリーク電流値は、各種の固体電子装置(例えば、キャパシタ、半導体装置、又は微小電気機械システム、あるいは、高周波フィルタ、パッチアンテナ、又はRCLのうち少なくとも2つを含む複合デバイス)に適用することが特に好ましいことが確認された。   As described above, regarding the atomic composition ratio of bismuth (Bi) and niobium (Nb) in the oxide layer 30, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the number of niobium (Nb) atoms is 1. If it is 3 or more and 1.7 or less, the relative dielectric constant, dielectric loss (tan δ), and leakage current value are various solid-state electronic devices (for example, capacitors, semiconductor devices, or microelectromechanical systems, high-frequency filters, It was confirmed that application to a patch antenna or a composite device including at least two of RCLs is particularly preferable.

<第2の実施形態>
本実施形態の薄膜キャパシタ200は、第1の実施形態において形成された薄膜キャパシタ100の酸化物層30が酸化物層230に変更されている点を除き、第1の実施形態の薄膜キャパシタ100と同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
<Second Embodiment>
The thin film capacitor 200 of the present embodiment is the same as the thin film capacitor 100 of the first embodiment, except that the oxide layer 30 of the thin film capacitor 100 formed in the first embodiment is changed to an oxide layer 230. The same. Therefore, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.

図11は、本実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタ200の全体構成を示す図である。本実施形態の酸化物層230は、第1の実施形態の酸化物層30が第1温度(520℃以上620℃以下)による本焼成の工程によって形成された後、さらに、約20分間、酸素含有雰囲気中において第1温度以下の第2温度(代表的には、350℃〜600℃)で加熱されることによって形成される。本実施形態においては、この第2温度による酸化物層の加熱を「ポスト・アニーリング(post−annealing)処理」ともいう。   FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a thin film capacitor 200 which is an example of a solid-state electronic device in the present embodiment. The oxide layer 230 of the present embodiment is further formed by the oxygen layer 30 of the first embodiment after the oxide layer 30 is formed by the main baking process at the first temperature (520 ° C. or more and 620 ° C. or less) for about 20 minutes. It is formed by heating at a second temperature (typically 350 ° C. to 600 ° C.) equal to or lower than the first temperature in the contained atmosphere. In the present embodiment, the heating of the oxide layer at the second temperature is also referred to as “post-annealing treatment”.

上述の酸化物層230を備えた薄膜キャパシタ200においては、第1の実施形態の薄膜キャパシタ100の比誘電率を実質的に変動させることなく、酸化物層230とその下地層(すなわち、下部電極層20)及び/又は上部電極層40との密着性をさらに高める効果が得られる。   In the thin film capacitor 200 including the above-described oxide layer 230, the oxide layer 230 and its underlying layer (that is, the lower electrode) are not changed without substantially changing the relative dielectric constant of the thin film capacitor 100 of the first embodiment. The effect of further improving the adhesion with the layer 20) and / or the upper electrode layer 40 is obtained.

なお、ポスト・アニーリング処理における第2温度は、第1温度以下の温度であることが好ましい。これは、第2温度が第1温度よりも高温になれば、第2温度が酸化物層230の物性に影響を与える可能性が高くなるためである。従って、第2温度が酸化物層230の物性に対して支配的にならない温度を選択することが好ましい。他方、ポスト・アニーリング処理における第2温度の下限値は、上述のとおり、下地層(すなわち、下部電極層20)及び/又は上部電極層40との密着性をさらに高める観点から定められる。   In addition, it is preferable that the 2nd temperature in a post-annealing process is a temperature below 1st temperature. This is because if the second temperature is higher than the first temperature, the second temperature is likely to affect the physical properties of the oxide layer 230. Therefore, it is preferable to select a temperature at which the second temperature does not dominate the physical properties of the oxide layer 230. On the other hand, the lower limit value of the second temperature in the post-annealing process is determined from the viewpoint of further improving the adhesion with the base layer (that is, the lower electrode layer 20) and / or the upper electrode layer 40 as described above.

<第3の実施形態>
1.本実施形態の薄膜キャパシタの全体構成
本実施形態においては、固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全ての層の形成過程において型押し加工が施される。本実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタ300の全体構成は、図12に示されている。本実施形態では、下部電極層、酸化物層、及び上部電極層が、型押し加工を施されている以外は第1の実施形態と同じである。なお、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
<Third Embodiment>
1. Overall Configuration of Thin Film Capacitor of this Embodiment In this embodiment, embossing is performed in the formation process of all layers of a thin film capacitor that is an example of a solid-state electronic device. The entire configuration of a thin film capacitor 300 which is an example of the solid-state electronic device in the present embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, the lower electrode layer, the oxide layer, and the upper electrode layer are the same as those in the first embodiment except that the embossing process is performed. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.

図12に示すように、本実施形態の薄膜キャパシタ300は、基板10上に形成されている。また、薄膜キャパシタ300は、基板10の側から下部電極層320、酸化物誘電体から構成される酸化物層330、及び上部電極層340を備える。   As shown in FIG. 12, the thin film capacitor 300 of this embodiment is formed on the substrate 10. The thin film capacitor 300 includes a lower electrode layer 320, an oxide layer 330 made of an oxide dielectric, and an upper electrode layer 340 from the substrate 10 side.

2.薄膜キャパシタ300の製造工程
次に、薄膜キャパシタ300の製造方法を説明する。図13乃至図22は、それぞれ、薄膜キャパシタ300の製造方法の一過程を示す断面模式図である。薄膜キャパシタ300の製造に際しては、まず、基板10上に型押し加工が施された下部電極層320が形成される。次に、下部電極層320上に型押し加工が施された酸化物層330が形成される。その後、酸化物層330上に型押し加工が施された上部電極層340が形成される。薄膜キャパシタ300の製造工程においても第1の実施形態と重複する説明は省略する。
2. Manufacturing Process of Thin Film Capacitor 300 Next, a manufacturing method of the thin film capacitor 300 will be described. 13 to 22 are cross-sectional schematic views showing one process of the method of manufacturing the thin film capacitor 300. In manufacturing the thin film capacitor 300, first, the lower electrode layer 320 that has been embossed is formed on the substrate 10. Next, an oxide layer 330 that has been embossed is formed on the lower electrode layer 320. Thereafter, an upper electrode layer 340 that is embossed on the oxide layer 330 is formed. Also in the manufacturing process of the thin film capacitor 300, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.

(1)下部電極層の形成
本実施形態においては、薄膜キャパシタ300の下部電極層320が、ランタン(La)とニッケル(Ni)とからなる導電用酸化物層によって形成される例を説明する。下部電極層320は、(a)前駆体層の形成及び予備焼成の工程、(b)型押し加工の工程、(c)本焼成の工程の順で形成される。初めに、基板10上に、公知のスピンコーティング法により、ランタン(La)を含む前駆体及びニッケル(Ni)を含む前駆体を溶質とする下部電極層用前駆体溶液を出発材とする下部電極層用前駆体層320aが形成される。
(1) Formation of Lower Electrode Layer In this embodiment, an example in which the lower electrode layer 320 of the thin film capacitor 300 is formed of a conductive oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni) will be described. The lower electrode layer 320 is formed in the order of (a) formation of a precursor layer and preliminary baking, (b) stamping process, and (c) main baking process. First, a lower electrode using a precursor solution for a lower electrode layer having a precursor containing lanthanum (La) and a precursor containing nickel (Ni) as a solute on a substrate 10 by a known spin coating method. A layer precursor layer 320a is formed.

その後、予備焼成として、酸素含有雰囲気中で所定の時間、下部電極層用前駆体層320aを80℃以上250℃以下の温度範囲で加熱する。また、前述のスピンコーティング法による下部電極層用前駆体層320aの形成及び予備焼成を複数回繰り返すことによって、下部電極層320の所望の厚みを得ることができる。   Thereafter, as preliminary firing, the lower electrode layer precursor layer 320a is heated in a temperature range of 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower for a predetermined time in an oxygen-containing atmosphere. Moreover, the desired thickness of the lower electrode layer 320 can be obtained by repeating the formation and preliminary baking of the lower electrode layer precursor layer 320a by the spin coating method described above a plurality of times.

(b)型押し加工
次に、下部電極層用前駆体層320aのパターニングを行うために、図13に示すように、80℃以上300℃以下の範囲内で加熱した状態で、下部電極層用型M1を用いて、1MPa以上20MPa以下の圧力で型押し加工が施される。型押し加工における加熱方法の例としては、チャンバー、オーブン等により、所定の温度雰囲気の状態にする方法、基板を搭載する基台を下部からヒーターにより加熱する方法、また、予め80℃以上300℃以下に加熱した型を用いて型押し加工が施される方法等がある。この場合、基台を下部からヒーターにより加熱する方法と予め80℃以上300℃以下に加熱した型を併用することが加工性の面でより好ましい。
(B) Embossing Next, in order to perform patterning of the precursor layer 320a for the lower electrode layer, as shown in FIG. 13, in the state heated in the range of 80 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, for the lower electrode layer Using the mold M1, embossing is performed at a pressure of 1 MPa or more and 20 MPa or less. Examples of the heating method in the embossing process include a method of bringing the substrate into a predetermined temperature atmosphere by using a chamber, an oven, or the like, a method of heating the base on which the substrate is mounted from the lower part with a heater, The following is a method in which stamping is performed using a heated mold. In this case, it is more preferable in terms of workability to use a method in which the base is heated from below by a heater and a mold heated in advance to 80 ° C. or more and 300 ° C. or less.

なお、上述の型の加熱温度を80℃以上300℃以下としたのは、以下の理由による。型押し加工時の加熱温度が80℃未満である場合には、下部電極層用前駆体層320aの温度が低下することに起因して下部電極層用前駆体層320aの塑性変形能力が低下することになるため、型押し構造の成型時の成型の実現性、又は成型後の信頼性又は安定性が乏しくなる。また、型押し加工時の加熱温度が300℃を超える場合には、塑性変形能の根源である有機鎖の分解(酸化熱分解)が進むため、塑性変形能力が低下するからである。さらに、前述の観点から言えば、下部電極層用前駆体層320aを、型押し加工の際、100℃以上250℃以下の範囲内で加熱することは、さらに好ましい一態様である。   The reason why the heating temperature of the mold is set to 80 ° C. or more and 300 ° C. or less is as follows. When the heating temperature during the embossing process is lower than 80 ° C., the plastic deformation ability of the lower electrode layer precursor layer 320a is reduced due to the lower temperature of the lower electrode layer precursor layer 320a. Therefore, the feasibility of molding at the time of molding the embossed structure, or the reliability or stability after molding becomes poor. Further, when the heating temperature during the stamping process exceeds 300 ° C., the decomposition (oxidative thermal decomposition) of the organic chain, which is the source of the plastic deformability, proceeds, so that the plastic deformability decreases. Furthermore, from the above viewpoint, it is a more preferable aspect that the precursor layer 320a for the lower electrode layer is heated within a range of 100 ° C. or more and 250 ° C. or less during the embossing process.

また、型押し加工における圧力は、1MPa以上20MPa以下の範囲内の圧力であれば、下部電極層用前駆体層320aが型の表面形状に追随して変形するようになり、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。また、型押し加工が施される際に印加する圧力を1MPa以上20MPa以下という低い圧力範囲に設定する。その結果、型押し加工が施される際に型が損傷し難くなるとともに、大面積化にも有利となる。   Further, if the pressure in the stamping process is a pressure in the range of 1 MPa or more and 20 MPa or less, the lower electrode layer precursor layer 320a is deformed following the surface shape of the mold, and a desired stamping structure is obtained. Can be formed with high accuracy. Moreover, the pressure applied when embossing is performed is set to a low pressure range of 1 MPa to 20 MPa. As a result, it is difficult for the mold to be damaged when the stamping process is performed, and it is advantageous for increasing the area.

その後、下部電極層用前駆体層320aを全面エッチングする。その結果、図14に示すように、下部電極層に対応する領域以外の領域から下部電極層用前駆体層320aを完全に除去する(下部電極層用前駆体層320aの全面に対するエッチング工程)。   Thereafter, the entire lower electrode layer precursor layer 320a is etched. As a result, as shown in FIG. 14, the lower electrode layer precursor layer 320a is completely removed from the region other than the region corresponding to the lower electrode layer (etching process for the entire lower electrode layer precursor layer 320a).

また、上述の型押し加工において、予め、型押し面が接触することになる各前駆体層の表面に対する離型処理及び/又はその型の型押し面に対する離型処理を施しておき、その後、各前駆体層に対して型押し加工が施されることが好ましい。そのような処理を施す。その結果、各前駆体層と型との間の摩擦力を低減することができるため、各前駆体層に対してより一層精度良く型押し加工が施されることが可能となる。なお、離型処理に用いることができる離型剤としては、界面活性剤(例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等)、フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン等を例示することができる。   Further, in the above-described embossing process, in advance, a mold release treatment for the surface of each precursor layer that will be brought into contact with the stamping surface and / or a mold release treatment for the die pressing surface of the mold is performed. It is preferable that an embossing process is performed on each precursor layer. Such processing is performed. As a result, since the frictional force between each precursor layer and the mold can be reduced, the stamping process can be performed on each precursor layer with higher accuracy. Examples of the release agent that can be used for the release treatment include surfactants (for example, fluorine surfactants, silicon surfactants, nonionic surfactants, etc.), fluorine-containing diamond-like carbon, and the like. can do.

(c)本焼成
次に、下部電極層用前駆体層320aに対して大気中で本焼成を行う。本焼成の際の加熱温度は、550℃以上650℃以下である。その結果、図15に示すように、基板10上に、ランタン(La)とニッケル(Ni)とからなる下部電極層320(但し、不可避不純物を含み得る。以下、同じ。)が形成される。
(C) Main baking Next, main baking is performed in the air | atmosphere with respect to the precursor layer 320a for lower electrode layers. The heating temperature during the main baking is not less than 550 ° C. and not more than 650 ° C. As a result, as shown in FIG. 15, a lower electrode layer 320 (however, inevitable impurities may be included. The same applies hereinafter) made of lanthanum (La) and nickel (Ni) is formed on the substrate 10.

(2)誘電体層又は絶縁層となる酸化物層の形成
次に、下部電極層320上に誘電体層となる酸化物層330を形成する。酸化物層330は、(a)前駆体層の形成及び予備焼成の工程、(b)型押し加工の工程、(c)本焼成の工程の順で形成される。図16乃至図19は、酸化物層330の形成工程を示す図である。
(a)前駆体層の形成及び予備焼成
図16に示すように、基板10及びパターニングされた下部電極層320上に、第2の実施形態と同様に、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層330aを形成する。その後、酸素含有雰囲気中で、80℃以上250℃以下に加熱した状態で予備焼成を行う。なお、第1の実施形態と同様に、本実施形態における前駆体溶液中の溶質として、前述のビスマス(Bi)を含む前駆体におけるビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下(代表的には1.5)となるように、ビスマス(Bi)の原子数とニオブ(Nb)の原子数とが調整されている。
(2) Formation of Oxide Layer serving as Dielectric Layer or Insulating Layer Next, an oxide layer 330 serving as a dielectric layer is formed on the lower electrode layer 320. The oxide layer 330 is formed in the order of (a) precursor layer formation and preliminary firing step, (b) stamping step, and (c) main firing step. 16 to 19 are diagrams showing a process for forming the oxide layer 330.
(A) Formation of Precursor Layer and Pre-Firing As shown in FIG. 16, a precursor and niobium containing bismuth (Bi) are formed on the substrate 10 and the patterned lower electrode layer 320 as in the second embodiment. A precursor layer 330a is formed starting from a precursor solution having a precursor containing (Nb) as a solute. Thereafter, preliminary firing is performed in an oxygen-containing atmosphere while being heated to 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. As in the first embodiment, when the number of atoms of bismuth (Bi) in the precursor containing bismuth (Bi) is 1 as the solute in the precursor solution in this embodiment, niobium ( The number of atoms of bismuth (Bi) and the number of atoms of niobium (Nb) are adjusted so that the number of Nb) atoms is 1.3 or more and 1.7 or less (typically 1.5).

(b)型押し加工
本実施形態では、図17に示すように、予備焼成のみを行った前駆体層330aに対して、型押し加工が施される。具体的には、酸化物層のパターニングを行うため、80℃以上300℃以下に加熱した状態で、誘電体層用型M2を用いて、1MPa以上20MPa以下の圧力で型押し加工が施される。
(B) Embossing process In this embodiment, as shown in FIG. 17, an embossing process is performed with respect to the precursor layer 330a which performed only preliminary baking. Specifically, in order to perform patterning of the oxide layer, embossing is performed at a pressure of 1 MPa or more and 20 MPa or less using the dielectric layer mold M2 while being heated to 80 ° C. or more and 300 ° C. or less. .

その後、前駆体層330aを全面エッチングする。その結果、図18に示すように、酸化物層330に対応する領域以外の領域から前駆体層330aを完全に除去する(前駆体層330aの全面に対するエッチング工程)。なお、本実施形態の前駆体層330aのエッチング工程は、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われたが、プラズマを用いた、いわゆるドライエッチング技術によってエッチングされることを妨げない。   Thereafter, the entire surface of the precursor layer 330a is etched. As a result, as shown in FIG. 18, the precursor layer 330a is completely removed from the region other than the region corresponding to the oxide layer 330 (etching process for the entire surface of the precursor layer 330a). In addition, although the etching process of the precursor layer 330a of this embodiment was performed using the wet etching technique which does not use a vacuum process, it does not prevent etching using what is called dry etching technique using plasma.

(c)本焼成
その後、第2の実施形態と同様に、前駆体層330aを本焼成する。その結果、図19に示すように、下部電極層320上に、誘電体層となる酸化物層330(但し、不可避不純物を含み得る。以下、同じ。)が形成される。本焼成として、前駆体層330aを、酸素雰囲気中で、所定時間、520℃以上620℃以下の温度範囲で加熱する。
(C) Main firing Thereafter, as in the second embodiment, the precursor layer 330a is subjected to main firing. As a result, as shown in FIG. 19, an oxide layer 330 (however, it may contain unavoidable impurities; the same applies hereinafter) is formed on the lower electrode layer 320 as a dielectric layer. As the main firing, the precursor layer 330a is heated in an oxygen atmosphere for a predetermined time in a temperature range of 520 ° C. or more and 620 ° C. or less.

この本焼成の工程により、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層330が得られる。より具体的には、第1の実施形態と同様、本実施形態の酸化物層330は、パイロクロア型結晶構造の結晶相(微結晶相を含む)を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物を含んでいる。また、この酸化物層30においては、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である。   By this main baking step, an oxide layer 330 made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is obtained. More specifically, as in the first embodiment, the oxide layer 330 of this embodiment includes bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase (including a microcrystalline phase) having a pyrochlore crystal structure. It contains an oxide consisting of In the oxide layer 30, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less.

なお、前駆体層330aの全面に対するエッチング工程を本焼成後に行うことも可能であるが、前述のように、型押し工程と本焼成の工程との間に、前駆体層を全体的にエッチングする工程が含まれることは、より好ましい一態様である。これは、各前駆体層を本焼成した後にエッチングするよりも容易に不要な領域を除去することが可能なためである。   Although the etching process for the entire surface of the precursor layer 330a can be performed after the main baking, as described above, the precursor layer is entirely etched between the embossing process and the main baking process. It is a more preferable aspect that the process is included. This is because unnecessary regions can be removed more easily than etching after each precursor layer is finally fired.

(3)上部電極層の形成
その後、酸化物層330上に、下部電極層320と同様に、公知のスピンコーティング法により、ランタン(La)を含む前駆体及びニッケル(Ni)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする上部電極層用前駆体層340aが形成される。その後、上部電極層用前駆体層340aに対して酸素含有雰囲気中において80℃以上250℃以下の温度範囲で加熱して予備焼成を行う。
(3) Formation of upper electrode layer Thereafter, a precursor containing lanthanum (La) and a precursor containing nickel (Ni) are formed on the oxide layer 330 in the same manner as the lower electrode layer 320 by a known spin coating method. A precursor layer 340a for the upper electrode layer is formed using a precursor solution as a solute as a starting material. Thereafter, preliminary firing is performed by heating the precursor layer 340a for the upper electrode layer in an oxygen-containing atmosphere in a temperature range of 80 ° C. to 250 ° C.

続いて、図20に示すように、予備焼成が行われた上部電極層用前駆体層340aのパターニングを行うため、上部電極層用前駆体層340aを80℃以上300℃以下に加熱した状態で、上部電極層用型M3を用いて、上部電極層用前駆体層340aに対して1MPa以上20MPa以下の圧力で型押し加工が施される。その後、図21に示すように、上部電極層用前駆体層340aを全面エッチングすることにより、上部電極層340に対応する領域以外の領域から上部電極層用前駆体層340aを完全に除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 20, in order to perform patterning of the precursor layer 340 a for the upper electrode layer that has been pre-baked, the precursor layer 340 a for the upper electrode layer is heated to 80 ° C. or more and 300 ° C. or less. Then, using the upper electrode layer mold M3, the upper electrode layer precursor layer 340a is embossed at a pressure of 1 MPa to 20 MPa. Then, as shown in FIG. 21, the upper electrode layer precursor layer 340a is completely removed from regions other than the region corresponding to the upper electrode layer 340 by etching the entire surface of the upper electrode layer precursor layer 340a.

さらにその後、図22に示すように、本焼成として、酸素雰囲気中で、上部電極層用前駆体層340aを、所定の時間、520℃乃至600℃に加熱することにより、酸化物層330上に、ランタン(La)とニッケル(Ni)とからなる上部電極層340(但し、不可避不純物を含み得る。以下、同じ。)が形成される。   Then, as shown in FIG. 22, as the main firing, the upper electrode layer precursor layer 340a is heated to 520 ° C. to 600 ° C. for a predetermined time in an oxygen atmosphere, so that the oxide layer 330 is formed on the oxide layer 330. An upper electrode layer 340 made of lanthanum (La) and nickel (Ni) (however, it may contain inevitable impurities; the same applies hereinafter) is formed.

本実施形態においても、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層を、酸素含有雰囲気中において加熱することにより形成される、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層330が形成される。また、その酸化物層を形成するための加熱温度が、520℃以上620℃以下であれば、特に良好な電気特性が得られる。加えて、本実施形態の酸化物層の製造方法を採用すれば、真空プロセスを用いることなく酸化物層の前駆体溶液を酸素含有雰囲気中で加熱すればよいため、従来のスパッタ法と比較して大面積化が容易になるとともに、工業性又は量産性を格段に高めることが可能となる。   Also in this embodiment, a precursor layer starting from a precursor solution containing a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) as a solute is heated in an oxygen-containing atmosphere. Thus, an oxide layer 330 made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is formed. In addition, when the heating temperature for forming the oxide layer is 520 ° C. or more and 620 ° C. or less, particularly good electrical characteristics can be obtained. In addition, if the oxide layer manufacturing method of this embodiment is employed, the oxide layer precursor solution may be heated in an oxygen-containing atmosphere without using a vacuum process. Thus, the area can be easily increased, and the industrial property or mass productivity can be remarkably improved.

また、本実施形態の薄膜キャパシタ300は、基板10上に、基板10の側から下部電極層320、絶縁層である酸化物層330、及び上部電極層340を備えている。また、前述の各層は、型押し加工を施すことによって型押し構造が形成される。その結果、真空プロセスやフォトリソグラフィー法を用いたプロセス、あるいは紫外線の照射プロセス等、比較的長時間、及び/又は高価な設備を必要とするプロセスが不要になる。その結果、電極層及び酸化物層が、いずれも簡便にパターニングされ得る。その結果、本実施形態の薄膜キャパシタ300は、工業性又は量産性に極めて優れるものである。   In addition, the thin film capacitor 300 of this embodiment includes a lower electrode layer 320, an oxide layer 330 that is an insulating layer, and an upper electrode layer 340 on the substrate 10 from the substrate 10 side. In addition, each layer described above is embossed by embossing. As a result, a process using a relatively long time and / or expensive equipment such as a vacuum process, a process using a photolithography method, or an ultraviolet irradiation process becomes unnecessary. As a result, both the electrode layer and the oxide layer can be easily patterned. As a result, the thin film capacitor 300 of this embodiment is extremely excellent in industrial property or mass productivity.

<第4の実施形態>
1.本実施形態の薄膜キャパシタの全体構成
本実施形態においても、固体電子装置の一例である薄膜キャパシタの全ての層の形成過程において型押し加工が施されている。本実施形態における固体電子装置の一例である薄膜キャパシタ400の全体構成は、図26に示されている。本実施形態では、下部電極層、酸化物層、及び上部電極層は、各々の前駆体層を積層した後に予備焼成が行なわれる。
<Fourth Embodiment>
1. Overall Configuration of Thin Film Capacitor of this Embodiment Also in this embodiment, embossing is performed in the formation process of all layers of a thin film capacitor which is an example of a solid-state electronic device. The overall configuration of a thin film capacitor 400, which is an example of a solid-state electronic device in the present embodiment, is shown in FIG. In this embodiment, the lower electrode layer, the oxide layer, and the upper electrode layer are pre-fired after the precursor layers are stacked.

また、予備焼成が行なわれた全ての前駆体層は、型押し加工を施した後に本焼成が行われる。なお、本実施の形態の構成については、第1乃至第3の実施形態と重複する説明は省略する。図26に示すように、薄膜キャパシタ400は、基板10上に形成されている。また、薄膜キャパシタ400は、基板10の側から下部電極層420、誘電体から構成される絶縁層である酸化物層430、及び上部電極層440を備える。   In addition, all the precursor layers that have been subjected to preliminary firing are subjected to main firing after being embossed. In addition, about the structure of this Embodiment, the description which overlaps with the 1st thru | or 3rd embodiment is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 26, the thin film capacitor 400 is formed on the substrate 10. The thin film capacitor 400 includes a lower electrode layer 420 from the substrate 10 side, an oxide layer 430 that is an insulating layer made of a dielectric, and an upper electrode layer 440.

2.薄膜キャパシタ400の製造工程
次に薄膜キャパシタ400の製造方法を説明する。図23乃至図25は、それぞれ、薄膜キャパシタ400の製造方法の一過程を示す断面模式図である。薄膜キャパシタ400の製造に際しては、まず基板10上に、下部電極層420の前駆体層である下部電極層用前駆体層420a、酸化物層430の前駆体層である前駆体層430a、及び上部電極層440の前駆体層である上部電極層用前駆体層440aの積層体が形成される。次に、この積層体に型押し加工が施された後、本焼成が行われる。薄膜キャパシタ400の製造工程においても、第1乃至第3の実施形態と重複する説明は省略する。
2. Manufacturing Process of Thin Film Capacitor 400 Next, a manufacturing method of the thin film capacitor 400 will be described. FIG. 23 to FIG. 25 are cross-sectional schematic views showing one process of the method of manufacturing the thin film capacitor 400, respectively. In manufacturing the thin film capacitor 400, first, a lower electrode layer precursor layer 420a which is a precursor layer of the lower electrode layer 420, a precursor layer 430a which is a precursor layer of the oxide layer 430, and an upper portion are formed on the substrate 10. A stacked body of the upper electrode layer precursor layer 440a, which is a precursor layer of the electrode layer 440, is formed. Next, after the stamping process is performed on the laminated body, the firing is performed. Also in the manufacturing process of the thin film capacitor 400, the description overlapping with the first to third embodiments is omitted.

(1)前駆体層の積層体の形成
図23に示すように、まず基板10上に、下部電極層420の前駆体層である下部電極層用前駆体層420a、酸化物層430の前駆体層である前駆体層430a、及び上部電極層440の前駆体層である上部電極層用前駆体層440aの積層体が形成される。本実施形態においては、第3の実施形態と同様、薄膜キャパシタ400の下部電極層420及び上部電極層440が、ランタン(La)とニッケル(Ni)とからなる導電用酸化物層によって形成され、誘電体層となる酸化物層430がビスマス(Bi)及びニオブ(Nb)とからなる酸化物層によって形成される例を説明する。
(1) Formation of Laminate of Precursor Layer As shown in FIG. 23, first, a precursor layer for a lower electrode layer 420a, which is a precursor layer for the lower electrode layer 420, and a precursor for an oxide layer 430 are formed on the substrate 10. A laminated body of a precursor layer 430a which is a layer and a precursor layer 440a for the upper electrode layer which is a precursor layer of the upper electrode layer 440 is formed. In the present embodiment, as in the third embodiment, the lower electrode layer 420 and the upper electrode layer 440 of the thin film capacitor 400 are formed of a conductive oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni), An example in which the oxide layer 430 serving as a dielectric layer is formed of an oxide layer made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) will be described.

初めに、基板10上に、公知のスピンコーティング法により、ランタン(La)を含む前駆体及びニッケル(Ni)を含む前駆体を溶質とする下部電極層用前駆体溶液を出発材とする下部電極層用前駆体層420aが形成される。その後、予備焼成として、酸素含有雰囲気中で所定の時間、下部電極層用前駆体層420aを80℃以上250℃以下の温度範囲で加熱する。また、前述のスピンコーティング法による下部電極層用前駆体層420aの形成及び予備焼成を複数回繰り返すことによって、下部電極層420の所望の厚みを得ることができる。   First, a lower electrode using a precursor solution for a lower electrode layer having a precursor containing lanthanum (La) and a precursor containing nickel (Ni) as a solute on a substrate 10 by a known spin coating method. A layer precursor layer 420a is formed. Thereafter, as preliminary firing, the lower electrode layer precursor layer 420a is heated in a temperature range of 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower in an oxygen-containing atmosphere for a predetermined time. Moreover, the desired thickness of the lower electrode layer 420 can be obtained by repeating the formation and preliminary baking of the lower electrode layer precursor layer 420a by the spin coating method described above a plurality of times.

次に、予備焼成が行われた下部電極層用前駆体層420a上に前駆体層430aを形成する。まず下部電極層用前駆体層420a上にビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層430aを形成する。その後、予備焼成として、酸素含有雰囲気中で所定の時間、前駆体層430aを80℃以上250℃以下の温度範囲で加熱する。   Next, the precursor layer 430a is formed on the precursor layer 420a for the lower electrode layer that has been pre-fired. First, on the lower electrode layer precursor layer 420a, a precursor layer 430a is formed using a precursor solution containing a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) as a solute. Thereafter, as preliminary firing, the precursor layer 430a is heated in a temperature range of 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower for a predetermined time in an oxygen-containing atmosphere.

次に、予備焼成が行われた前駆体層430a上に、下部電極層用前駆体層420aと同様に、公知のスピンコーティング法により、ランタン(La)を含む前駆体及びニッケル(Ni)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする上部電極層用前駆体層440aが形成される。その後、上部電極層用前駆体層440aに対して酸素含有雰囲気中で80℃以上250℃以下の温度範囲で加熱して予備焼成を行う。   Next, a precursor containing lanthanum (La) and nickel (Ni) are contained on the precursor layer 430a that has been pre-fired by a known spin coating method in the same manner as the precursor layer 420a for the lower electrode layer. A precursor layer 440a for the upper electrode layer is formed using a precursor solution having the precursor as a solute as a starting material. Thereafter, preliminary firing is performed by heating the precursor layer 440a for the upper electrode layer in an oxygen-containing atmosphere in a temperature range of 80 ° C. to 250 ° C.

(2)型押し加工
次に、各前駆体層の積層体(420a,430a,440a)のパターニングを行うために、図24に示すように、80℃以上300℃以下の範囲内で加熱した状態で、積層体用型M4を用いて、1MPa以上20MPa以下の圧力で型押し加工が施される。
(2) Embossing Next, as shown in FIG. 24, in order to pattern the laminated body (420a, 430a, 440a) of each precursor layer, the state heated within the range of 80 degreeC or more and 300 degrees C or less Then, using the laminate mold M4, the stamping process is performed at a pressure of 1 MPa or more and 20 MPa or less.

その後、各前駆体層の積層体(420a,430a,440a)を全面エッチングする。その結果、図25に示すように、下部電極層、酸化物層、及び上部電極層に対応する領域以外の領域から各前駆体層の積層体(420a,430a,440a)を完全に除去する(各前駆体層の積層体(420a,430a,440a)の全面に対するエッチング工程)。   Thereafter, the entire stack of the precursor layers (420a, 430a, 440a) is etched. As a result, as shown in FIG. 25, the stacked body (420a, 430a, 440a) of each precursor layer is completely removed from regions other than the region corresponding to the lower electrode layer, the oxide layer, and the upper electrode layer ( Etching step for the entire surface of each precursor layer (420a, 430a, 440a).

(3)本焼成
次に、各前駆体層の積層体(420a,430a,440a)に対して本焼成を行う。その結果、図26に示すように、基板10上に、下部電極層420、酸化物層430、上部電極層440が形成される。
(3) Main baking Next, main baking is performed with respect to the laminated body (420a, 430a, 440a) of each precursor layer. As a result, a lower electrode layer 420, an oxide layer 430, and an upper electrode layer 440 are formed on the substrate 10 as shown in FIG.

本実施形態においても、ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層を、酸素含有雰囲気中において加熱することにより形成される、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層430が形成される。なお、第1の実施形態と同様に、本実施形態における前駆体溶液中の溶質として、前述のビスマス(Bi)を含む前駆体におけるビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が1.3以上1.7以下(代表的には1.5)となるように、ビスマス(Bi)の原子数とニオブ(Nb)の原子数とが調整されている。   Also in this embodiment, a precursor layer starting from a precursor solution containing a precursor containing bismuth (Bi) and a precursor containing niobium (Nb) as a solute is heated in an oxygen-containing atmosphere. Thus, an oxide layer 430 made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is formed. As in the first embodiment, when the number of atoms of bismuth (Bi) in the precursor containing bismuth (Bi) is 1 as the solute in the precursor solution in this embodiment, niobium ( The number of atoms of bismuth (Bi) and the number of atoms of niobium (Nb) are adjusted so that the number of Nb) atoms is 1.3 or more and 1.7 or less (typically 1.5).

上述の本焼成の工程により、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物層430が得られる。より具体的には、第1の実施形態と同様、本実施形態の酸化物層430は、パイロクロア型結晶構造の結晶相(微結晶相を含む)を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)からなる酸化物を含んでいる。また、この酸化物層30においては、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である。   Through the above-described main baking step, an oxide layer 430 made of bismuth (Bi) and niobium (Nb) is obtained. More specifically, as in the first embodiment, the oxide layer 430 of this embodiment includes bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase (including a microcrystalline phase) having a pyrochlore crystal structure. It contains an oxide consisting of In the oxide layer 30, when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less.

なお、その酸化物層430を形成するための加熱温度が、520℃以上620℃以下であれば、特に良好な電気特性が得られる。加えて、本実施形態の酸化物層の製造方法を採用すれば、真空プロセスを用いることなく酸化物層の前駆体溶液を酸素含有雰囲気中で加熱すればよいため、従来のスパッタ法と比較して大面積化が容易になるとともに、工業性又は量産性を格段に高めることが可能となる。   Note that when the heating temperature for forming the oxide layer 430 is 520 ° C. or more and 620 ° C. or less, particularly good electrical characteristics can be obtained. In addition, if the oxide layer manufacturing method of this embodiment is employed, the oxide layer precursor solution may be heated in an oxygen-containing atmosphere without using a vacuum process. Thus, the area can be easily increased, and the industrial property or mass productivity can be remarkably improved.

また、本実施形態では、予備焼成が行われた全ての酸化物層の前駆体層に対して型押し加工を施した後に、本焼成が行われる。したがって、型押し構造を形成する場合において、工程の短縮化を図ることが可能となる。   In the present embodiment, the main firing is performed after the stamping process is performed on the precursor layers of all the oxide layers that have been subjected to the preliminary firing. Therefore, it is possible to shorten the process when forming the embossing structure.

上述のとおり、上述の各実施形態における酸化物層は、パイロクロア型結晶構造の結晶相が分布していることにより、BNO酸化物としては従来に無い高い比誘電率を有していることが確認された。また、ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるという特定の構成比率を有する酸化物誘電体が、特に高い比誘電率を発現することも明らかとなった。さらに、ビスマス(Bi)を含む前駆体、及びそのビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下であるそのニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体が選択された場合は、より確度高く、高誘電率の酸化物誘電体が得られることが明らかとなった。   As described above, it is confirmed that the oxide layer in each of the above-described embodiments has a high relative dielectric constant that is unprecedented as a BNO oxide because the crystal phase of the pyrochlore crystal structure is distributed. It was done. An oxide dielectric having a specific composition ratio in which the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less when the number of atoms of bismuth (Bi) is 1 is particularly high. It was also revealed that the dielectric constant was expressed. Further, when the precursor containing bismuth (Bi) and the number of atoms of the bismuth (Bi) is 1, the niobium (Nb) has an atomic number of 1.3 or more and 1.7 or less. It has been clarified that an oxide dielectric having higher accuracy and a higher dielectric constant can be obtained when a precursor starting from a precursor solution containing a precursor containing) as a solute is selected.

加えて、上述の各実施形態における酸化物層は、溶液法により製造されることにより、製造プロセスの簡素化が図られている。加えて、溶液法による酸化物層の製造において、酸化物層を形成するための加熱温度(本焼成の温度)を、520℃以上620℃以下とすることにより、比誘電率が高く、かつ誘電損失が少ないという良好な電気特性を備えたBNO酸化物層を得ることが可能となる。また、上述の各実施形態における酸化物層の製造方法は、真空装置等の複雑で高価な設備を要することなく比較的短時間で簡易な方法であるため、工業性又は量産性に優れた酸化物層及びそのような酸化物層を備えた各種の固体電子装置の提供に大きく貢献するものである。   In addition, the oxide layer in each of the above-described embodiments is manufactured by a solution method, thereby simplifying the manufacturing process. In addition, in the production of an oxide layer by a solution method, the heating temperature for forming the oxide layer (the temperature of the main firing) is set to 520 ° C. or more and 620 ° C. or less, so that the relative dielectric constant is high and the dielectric It is possible to obtain a BNO oxide layer having good electrical characteristics with low loss. In addition, the oxide layer manufacturing method in each of the above-described embodiments is a simple method in a relatively short time without requiring complicated and expensive equipment such as a vacuum apparatus. This greatly contributes to the provision of various solid-state electronic devices provided with a physical layer and such an oxide layer.

<その他の実施形態>
ところで、第3又は第4実施形態における酸化物層においては、ポスト・アニーリング処理が行われていないが、第3又は第4の実施形態の変形例として、ポスト・アニーリング処理が行われることは採用し得る好適な一態様である。例えば、型押し加工が行われ、パターニングが完了した後に、ポスト・アニーリング処理を行うことができる。このポスト・アニーリング処理により、第2の実施形態において説明した効果と同様の効果が奏され得る。
<Other embodiments>
By the way, in the oxide layer in the third or fourth embodiment, the post-annealing process is not performed, but the post-annealing process is adopted as a modification of the third or fourth embodiment. This is a preferable embodiment. For example, a post-annealing process can be performed after the embossing process is performed and the patterning is completed. By this post-annealing process, the same effects as those described in the second embodiment can be obtained.

また、上述の各実施形態における酸化物層は、低い駆動電圧で大きな電流を制御する各種の固体電子装置に適したものである。上述の各実施形態における酸化物層を備えた固体電子装置として、上述した薄膜キャパシタ以外にも、数多くの装置に適用され得る。例えば、積層薄膜キャパシタ、容量可変薄膜キャパシタ等のキャパシタ、金属酸化物半導体接合電界効果トランジスタ(MOSFET)、不揮発性メモリ等の半導体装置、あるいは、マイクロTAS(Total Analysis System)、マイクロ化学チップ、DNAチップ等のMEMS(microelectromechanical system)又はNEMS(nanoelectromechanical
system)に代表される微少電気機械システムのデバイス、その他、高周波フィルタ、パッチアンテナ、又はRCLのうち少なくとも2つを含む複合デバイスに、上述の各実施形態における酸化物層を適用することもできる。
Further, the oxide layer in each of the above embodiments is suitable for various solid-state electronic devices that control a large current with a low driving voltage. The solid-state electronic device provided with the oxide layer in each of the above-described embodiments can be applied to many devices other than the above-described thin film capacitor. For example, capacitors such as multilayer thin film capacitors and variable capacitance thin film capacitors, semiconductor devices such as metal oxide semiconductor junction field effect transistors (MOSFETs) and nonvolatile memories, or micro TAS (Total Analysis System), micro chemical chips, DNA chips MEMS (microelectromechanical system) or NEMS (nanoelectromechanical)
The oxide layer in each of the above-described embodiments can also be applied to a device of a microelectromechanical system typified by a system) or a composite device including at least two of a high-frequency filter, a patch antenna, or an RCL.

また、上述の実施形態の内、型押し加工を施した態様において、型押し加工時の圧力を「1MPa以上20MPa以下」の範囲内としたのは、以下の理由による。まず、その圧力が1MPa未満の場合には、圧力が低すぎて各前駆体層を型押しすることができなくなる場合があるからである。他方、その圧力が20MPaもあれば、十分に前駆体層を型押しすることができるため、これ以上の圧力を印加する必要がないからである。前述の観点から言えば、型押し工程においては、2MPa以上10MPa以下の範囲内にある圧力で型押し加工を施すことが、より好ましい。   Moreover, in the aspect which gave the die pressing process among the above-mentioned embodiments, the pressure at the time of the die pressing process is set in the range of “1 MPa or more and 20 MPa or less” for the following reason. First, if the pressure is less than 1 MPa, the pressure may be too low to emboss each precursor layer. On the other hand, if the pressure is 20 MPa, the precursor layer can be sufficiently embossed, so that it is not necessary to apply more pressure. From the above viewpoint, it is more preferable that the embossing process is performed at a pressure within a range of 2 MPa to 10 MPa.

以上述べたとおり、上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。   As described above, the disclosure of each of the embodiments described above is described for explaining the embodiments, and is not described for limiting the present invention. In addition, modifications within the scope of the present invention including other combinations of the embodiments are also included in the claims.

10 基板
20,320,420 下部電極層
320a,420a 下部電極層用前駆体層
30,330,430 酸化物層(酸化物誘電体層)
30a,330a,430a 酸化物層用前駆体層
40,340,440 上部電極層
340a,440a 上部電極層用前駆体層
100,200,300,400 固体電子装置の一例である薄層キャパシタ
M1 下部電極層用型
M2 誘電体層用型
M3 上部電極層用型
M4 積層体用型
10 Substrate 20, 320, 420 Lower electrode layer 320a, 420a Precursor layer for lower electrode layer 30, 330, 430 Oxide layer (oxide dielectric layer)
30a, 330a, 430a Oxide layer precursor layer 40, 340, 440 Upper electrode layer 340a, 440a Upper electrode layer precursor layer 100, 200, 300, 400 Thin layer capacitor as an example of solid-state electronic device M1 Lower electrode Layer type M2 Dielectric layer type M3 Upper electrode layer type M4 Laminate type

Claims (12)

パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物(不可避不純物を含み得る)を含み、かつ
前記ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前記ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である、
酸化物誘電体。
When an oxide of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a pyrochlore crystal structure (which may include unavoidable impurities) is included, and the number of atoms of the bismuth (Bi) is 1, The number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less,
Oxide dielectric.
前記酸化物が、さらに、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物のアモルファス相を有する、
請求項1に記載の酸化物誘電体。
The oxide further has an amorphous phase of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb).
The oxide dielectric according to claim 1.
前記酸化物が、前記ビスマス(Bi)を含む前駆体、及び前記ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前記ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である前記ニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体を、酸素含有雰囲気中において加熱することによって形成される、
請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の酸化物誘電体。
When the oxide has a precursor containing the bismuth (Bi) and the number of atoms of the bismuth (Bi) is 1, the number of atoms of the niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less. Formed by heating a precursor starting from a precursor solution having a precursor containing niobium (Nb) as a solute in an oxygen-containing atmosphere;
The oxide dielectric according to any one of claims 1 and 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の前記酸化物誘電体を備える、
固体電子装置。
It comprises the oxide dielectric according to any one of claims 1 to 3.
Solid electronic device.
前記固体電子装置が、高周波フィルタ、パッチアンテナ、キャパシタ、半導体装置、及び微小電気機械システムの群から選択される1種である、
請求項4に記載の固体電子装置。
The solid-state electronic device is one selected from the group of a high-frequency filter, a patch antenna, a capacitor, a semiconductor device, and a microelectromechanical system;
The solid state electronic device according to claim 4.
ビスマス(Bi)を含む前駆体、及び前記ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である前記ニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層を、酸素含有雰囲気中において520℃以上620℃以下である第1温度で加熱することにより、
パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、前記ビスマス(Bi)と前記ニオブ(Nb)からなる酸化物(不可避不純物を含み得る)を含み、かつ前記ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前記ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である酸化物誘電体の層を形成する工程を含む、
酸化物誘電体の製造方法。
When the precursor containing bismuth (Bi) and the number of atoms of the bismuth (Bi) are 1, the niobium (Nb) has an atomic number of 1.3 or more and 1.7 or less. By heating a precursor layer starting from a precursor solution containing a precursor containing solute at a first temperature of 520 ° C. or more and 620 ° C. or less in an oxygen-containing atmosphere,
When the oxide of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a pyrochlore crystal structure (including inevitable impurities) is included and the number of atoms of the bismuth (Bi) is 1. Forming a layer of an oxide dielectric in which the number of atoms of niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less,
A method for manufacturing an oxide dielectric.
前記酸化物が、さらに、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物のアモルファス相を有する、
請求項6に記載の酸化物誘電体の製造方法。
The oxide further has an amorphous phase of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb).
The manufacturing method of the oxide dielectric of Claim 6.
前記前駆体層を、前記酸素含有雰囲気中において加熱した後、さらに、前記第1温度以下の第2温度で加熱する追加加熱工程を含む、
請求項6又は請求項7に記載の酸化物誘電体の製造方法。
After the precursor layer is heated in the oxygen-containing atmosphere, it further includes an additional heating step of heating at a second temperature not higher than the first temperature.
A method for producing an oxide dielectric according to claim 6.
前記酸化物誘電体の層を形成する前に、酸素含有雰囲気中において80℃以上300℃以下で前記前駆体層を加熱した状態で型押し加工を施すことによって、前記前駆体層の型押し構造を形成する、
請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の酸化物誘電体の製造方法。
Before forming the oxide dielectric layer, a stamping structure of the precursor layer is performed by performing a stamping process in a state where the precursor layer is heated at 80 ° C. to 300 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. Forming,
The method for manufacturing an oxide dielectric according to claim 6.
1MPa以上20MPa以下の範囲内の圧力で前記型押し加工を施す、
請求項9に記載の酸化物誘電体の製造方法。
The embossing process is performed at a pressure within a range of 1 MPa to 20 MPa.
A method for manufacturing the oxide dielectric according to claim 9.
請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載の前記酸化物誘電体を備える固体電子装置を製造する、
固体電子装置の製造方法。
A solid-state electronic device comprising the oxide dielectric according to any one of claims 6 to 10 is manufactured.
Manufacturing method of solid-state electronic device.
パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物の前駆体であって、
前記ビスマス(Bi)を含む前駆体、及び前記ビスマス(Bi)の原子数を1としたときに、前記ニオブ(Nb)の原子数が、1.3以上1.7以下である前記ニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質として混合した、
酸化物誘電体の前駆体。
A precursor of an oxide composed of bismuth (Bi) and niobium (Nb) having a crystal phase of a pyrochlore type crystal structure,
The niobium (Nb) wherein the number of atoms of the niobium (Nb) is 1.3 or more and 1.7 or less when the number of atoms of the precursor containing the bismuth (Bi) and the bismuth (Bi) is 1. ) And a precursor containing solute,
Precursor of oxide dielectric.
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