JP2023051426A - 薄膜キャパシタ、電源モジュールおよび電子機器 - Google Patents

薄膜キャパシタ、電源モジュールおよび電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】高密着性および高耐電圧である薄膜キャパシタ等を提供する。【解決手段】第１電極、第１誘電体膜、第２誘電体膜、および、第２電極が、この順番で積層されてなる積層構造を有する薄膜キャパシタである。第２誘電体膜と第２電極とが接する。第１誘電体膜は、ペロブスカイト型化合物を含む。第２誘電体膜は、ペロブスカイト型化合物またはＭの酸化物を含む。第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とする。第２誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ａとし、Ｍの平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ｂとする。Ｘ２ａ＜Ｘ１かつＸ２ａ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌであるか、Ｘ２ｂ＜Ｘ１かつＸ２ｂ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである。【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜キャパシタ、電源モジュールおよび電子機器に関する。
電子機器に用いられる電源モジュールの小型化に伴い、電源モジュールに使用されるキャパシタ等の電子部品の小型化の要求が高まっている。
電源モジュールの小型化は電源のスイッチング周波数の増加により達成される。しかし、スイッチング周波数が高い場合には、配線から生じる寄生インダクタンスや搭載部品そのものの寄生インダクタンスが電源回路の電圧の揺らぎを引き起こしやすくなる。電圧の揺らぎは想定外の高電圧異常（例えばサージ電圧、リンギング）を発生させてスイッチング素子を破壊してしまう場合がある。スイッチング素子を破壊しなくても損失が高くなる場合やノイズが発生する場合がある。そのため、高電圧異常の影響を受けにくい電源回路を構成する必要性や高電圧異常の影響を受けにくい部品を選択する必要が生じてしまう。そのため、電圧の揺らぎを抑制することが望まれている。
電圧の揺らぎを抑制するためにスイッチング素子の周辺にスナバキャパシタを含むスナバ回路を形成することがある。スナバ回路を形成することにより高電圧異常を抑制することができる。また、寄生インダクタンスを低減する試みもなされている。薄膜キャパシタは寄生インダクタンスが小さいことから、薄膜キャパシタを電源モジュールに用いる研究が進められている。
薄膜キャパシタは、ＬＳＩの近傍に配置されるデカップリングキャパシタとて用いられる場合がある。この場合には薄膜キャパシタは比較的低電圧での駆動となるため、高耐電圧はあまり要求されない。
これに対し、スイッチング素子近傍の電源回路に用いられる薄膜キャパシタは比較的高電圧での駆動となるため、高耐電圧が要求される。一般的に、誘電率と耐電圧とは反比例の関係がある。高耐電圧の薄膜キャパシタを得るためには誘電率の低い誘電体膜を用いることが必要である。しかし、そのような誘電体膜を用いて薄膜キャパシタを作製する場合には、誘電体膜と電極との密着性が低下することがある。
特許文献１には、半導体装置に関する発明が記載されており、過剰酸素領域を有する絶縁体から導電体への過剰酸素の拡散を抑制する第２の絶縁体が記載されている。しかし、第２の絶縁体が、絶縁体と導電体との密着性にどの程度、寄与しているかは不明である。
特許文献２には、電子部品に関する発明が記載されている。電極膜と誘電体膜との密着性を確保するために、密着金属層を主導電層と誘電体膜との間に設けている。しかし、密着金属層に含まれるＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属が主導電層と誘電体膜との接触により酸化して酸化物となり拡散する懸念がある。その場合には誘電体膜の特性に悪影響を与える懸念がある。
特許文献３には、セラミック電子部品に関する発明が記載されている。誘電体薄膜が互いに配向性が異なる２層の薄膜部を形成することでリークを少なくして耐電圧を向上させている。しかし、誘電体薄膜と電極との密着性については何ら記載がない。
国際公開第２０２０／１８８３９２号 特開２００７－１７３４３７号公報 特開平７－２９７６８号公報
本発明は、高密着性および高耐電圧である薄膜キャパシタ等を提供することを目的とする。
本発明の第１の観点に係る薄膜キャパシタは
第１電極、第１誘電体膜、第２誘電体膜、および、第２電極が、この順番で積層されてなる積層構造を有する薄膜キャパシタであって、
前記第２誘電体膜と前記第２電極とが接し、
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は、ペロブスカイト型化合物を含み、
前記第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、
前記第２誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ａとして、
Ｘ２ａ＜Ｘ１かつＸ２ａ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである。
本発明の第２の観点に係る薄膜キャパシタは
第１電極、第１誘電体膜、第２誘電体膜、および、第２電極が、この順番で積層されてなる積層構造を有する薄膜キャパシタであって、
前記第２誘電体膜と前記第２電極とが接し、
前記第１誘電体膜はペロブスカイト型化合物を含み、前記第２誘電体膜はＭの酸化物を含み、
前記第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、
前記第２誘電体膜に含まれるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ｂとして、
Ｘ２ｂ＜Ｘ１かつＸ２ｂ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである。
前記第１誘電体膜の比誘電率をε１、前記第１誘電体膜の膜厚をｄ１、前記第２誘電体膜の比誘電率をε２、前記第２誘電体膜の膜厚をｄ２、ε１とε２との合成誘電率をεとして、ε≧０．８×ε１×（（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）を満たしてもよい。
前記第１誘電体膜の耐電圧が０．３０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよい。
本発明の電源モジュールは上記の薄膜キャパシタを有する。
本発明の電子機器は上記の電源モジュールを有する。
本発明に係る薄膜キャパシタの模式図である。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、以下の順番で詳細に説明する。
１．薄膜キャパシタ
１．１．薄膜キャパシタの全体構成
１．２．誘電体膜
１．３．基板
１．４．第１電極
１．５．第２電極
２．薄膜キャパシタの製造方法
（１．薄膜キャパシタ）
まず、本発明の第１実施形態に係る薄膜キャパシタについて説明する。
（１．１．薄膜キャパシタの全体構成）
図１に示すように、本実施形態に係る誘電体素子の一例としての薄膜キャパシタ１００は、基板１０と、第１電極３０と、誘電体膜４０と、第２電極５０とがこの順番で積層された構成を有している。第１電極３０および第２電極５０が外部回路に接続されて電圧が印加されると、誘電体膜４０が所定の静電容量を示し、キャパシタとしての機能を発揮することができる。各構成要素についての詳細な説明は後述する。
なお、薄膜キャパシタの形状に特に制限はないが、通常、直方体形状とされる。またその寸法にも特に制限はなく、厚みおよび長さは用途に応じて適当な寸法とすればよい。
（１．２．誘電体膜）
本実施形態では、誘電体膜４０が第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２を含む。そして、図１に示すように、薄膜キャパシタ１００は、第１電極３０、第１誘電体膜４１、第２誘電体膜４２、および、第２電極５０が、この順番で積層されてなる積層構造６０を有する。さらに、第２誘電体膜４２と第２電極５０とが接する。
第１電極３０と第１誘電体膜４１とが接していてもよい。第１誘電体膜４１と第２誘電体膜４２とが接していてもよい。
第１電極３０と第１誘電体膜４１との間、または、第１誘電体膜４１と第２誘電体膜４２との間にその他の誘電体膜を含んでもよい。その他の誘電体膜を含む場合におけるその他の誘電体膜の組成および厚みについては特に制限はなく、高密着性および高耐電圧の実現を阻害しなければよい。
第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２は、ペロブスカイト型化合物を含む。本実施形態に係るペロブスカイト型化合物は、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型酸化物である。ＡはＡサイト構成陽イオン元素、ＢはＢサイト構成陽イオン元素である。
また、第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２において、高密着性および高耐電圧の実現を阻害しない範囲でペロブスカイト型化合物以外の化合物を含んでもよい。例えば、第１誘電体膜４１において、ペロブスカイト型化合物以外の化合物は５０ｍｏｌ％未満、含んでもよい。例えば、第２誘電体膜４２において、ペロブスカイト型化合物以外の化合物は５０ｍｏｌ％未満、含んでもよい。
第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物においても、第２誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物においても、Ａの種類には特に限定はない。一般的なペロブスカイト化合物においてＡサイトに入る陽イオン元素であればよい。例えば、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、および、バリウム（Ｂａ）から選択される１種以上である。
第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物においても、第２誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物においても、Ｂの種類には特に限定はない。一般的なペロブスカイト化合物においてＢサイトに入る陽イオン元素であればよい。例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、錫（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、および、ニッケル（Ｎｉ）から選択される１種以上である。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、および、Ｔａから選択される１種以上であってもよい。ただし、第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物において、Ｂサイトに入る陽イオン元素に対するＴｉの割合は小さいことが好ましい。具体的には、第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物において、Ｂサイトに入る陽イオン元素１００ｍｏｌ部に対するＴｉの割合が５０ｍｏｌ部以下であることが好ましい。Ｂサイトに入る陽イオン元素に占めるＴｉの割合が大きい場合には、耐電圧が低くなる傾向にある。
本実施形態では、第１誘電体膜４１に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、第２誘電体膜４２に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ａとして、Ｘ２ａ＜Ｘ１かつＸ２ａ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである。
Ｘ２ａが小さい第２誘電体膜４２が誘電体膜４０に含まれることにより、誘電体膜４０と第２電極５０との間の密着性を向上させることができる。以下、密着性が向上する理由を説明する。
電極と誘電体膜との間の密着性を向上させるためには、電極と誘電体膜との界面において、電極と誘電体膜とを強固に接合させる必要がある。電極と誘電体膜との接合を強固にするためには、電極に含まれる原子の結合状態と誘電体膜に含まれる原子の結合状態とを近づける必要がある。
一般的に、電極に含まれる原子は金属－金属間結合により結合している。これに対し、一般的に、誘電体膜に含まれる原子は共有結合により結合している。したがって、電極と誘電体膜との間の密着性は低くなりやすい。
ここで、誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、当該誘電体膜が酸化しやすく還元しやすい。すなわち、当該誘電体膜は、電極に接する界面の原子層レベルにおいて、酸化しやすく還元しやすい。そのため、誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、誘電体膜側の界面における原子の結合状態が金属－金属間結合に近い。したがって、誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、電極と誘電体膜との間の密着性が向上する。また、上記のメカニズムで電極と誘電体膜との間の密着性を向上させるためには、電極が卑金属を含むことが好ましい。
各元素の酸化物生成エネルギーは、標準温度２９８．１５Ｋ、標準圧力１．０１３２５×１０５Ｐａにおける各元素の酸化物の標準生成ギブズエネルギーから各元素の標準生成ギブズエネルギーを引くことで求められる。標準温度および標準圧力における各元素の標準生成ギブズエネルギーは公知である。また、標準温度および標準圧力における各元素の酸化物の標準生成ギブズエネルギーも公知である。各元素の酸化物生成エネルギーを各元素の含有割合(ｍｏｌ分率)に応じて加重平均することで平均酸化物生成エネルギーを算出することができる。
第１誘電体膜４１に含まれるペロブスカイト型化合物の組成については、特に制限はない。
ペロブスカイト型化合物の組成は一般式ｘＡ１Ｏ－ｙＢ１´Ｏ－ｚＢ１´´２Ｏ５（原子数比）と表すことができる。Ａサイト構成陽イオン元素をＡ１とし、Ａ１は、例えばＣａ、Ｓｒ、Ｂａから選択される１種以上とする。Ｂサイト構成陽イオン元素をＢ１´とＢ１´´とに区分する。Ｂ１´は、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｎｉから選択される１種以上とする。Ｂ１´´は、例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａから選択される１種以上とする。
第１誘電体膜４１に含まれるペロブスカイト型化合物の組成については、例えばｘ、ｙ、ｚが下記の範囲内であってもよい。
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００
０．３７５≦ｘ≦０．５６３
０．２５０≦ｙ≦０．５００
ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９
第２誘電体膜４２に含まれるペロブスカイト型化合物の組成については、特に制限はない。
第１誘電体膜４１の比誘電率をε１、第１誘電体膜４１の膜厚をｄ１、第２誘電体膜４２の比誘電率をε２、第２誘電体膜４２の膜厚をｄ２、ε１とε２との合成誘電率をεとして、ε≧０．８×ε１×（（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）を満たしてもよい。
誘電体膜４０が第１誘電体膜４１を含み第２誘電体膜４２を含まない場合と、誘電体膜４０が第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２を含む場合と、を比較する。誘電体膜４０の厚みが同一であれば、誘電体膜４０が第１誘電体膜４１を含み第２誘電体膜４２を含まない場合と比較して、誘電体膜４０が第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２を含む場合の耐電圧が低下する。誘電体膜４０の厚みを厚くすれば誘電体膜４０の耐電圧が上昇するが、薄膜キャパシタ１００の容量が低下する。ε≧０．８×ε１×（（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）を満たす場合には、耐電圧を変化させずに誘電体膜４０の厚みを厚くする場合における薄膜キャパシタ１００の容量の低下割合が２０％以下となる。
以下、εの算出方法について説明する。薄膜キャパシタ１００の電極面積をＳとし、Ｖ１＝Ｓｄ１、Ｖ２＝Ｓｄ２、α：β＝Ｖ１/(Ｖ１ + Ｖ２)：Ｖ２/(Ｖ１ + Ｖ２)、α＋β＝１として、下記の式が成り立つ。下記の式に沿ってｌｏｇεが算出でき、ｌｏｇεからεが算出できる。なお、下記の式のｌｏｇは全て底が１０である。
ｌｏｇε＝αｌｏｇε１＋βｌｏｇε２＝（ｄ１ｌｏｇε１＋ｄ２ｌｏｇε２）／（ｄ１＋ｄ２）
第１誘電体膜４１の耐電圧には特に制限はない。０．１０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよく、０．３０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよく、０．５０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよい。
誘電体膜４０の耐電圧には特に制限はない。０．１０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよく、０．３０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよく、０．５０ｋＶ／ｕｍ以上であってもよい。
誘電体膜４０の膜厚には特に制限はない。好ましくは１．０ｕｍ～６．０ｕｍである。ｄ１には特に制限はない。好ましくは０．５ｕｍ～５．５ｕｍである。ｄ２には特に制限はない。好ましくは０．１ｕｍ～０．５ｕｍである。
誘電体膜４０の厚みは、誘電体膜４０を含む薄膜キャパシタを、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置で加工し、得られた断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察して測定することができる。ｄ１およびｄ２についても同様の方法で測定することができる。なお、第１誘電体膜４１と第２誘電体膜４２とがＳＥＭで区別できない場合には、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による結晶方位観察、電子線後方散乱回折(ＥＢＳＤ)による結晶方位観察などを用いて区別してもよい。
（１．３．基板）
基板１０の種類には特に限定はない。基板１０は、化学的、熱的に安定な材料であり、かつ、基板１０に応力が生じにくく基板１０の表面の平滑性を保つことができる材料で構成されていればよい。たとえば、Ｓｉ単結晶、サファイア単結晶、ＳｒＴｉＯ３単結晶、ＭｇＯ単結晶等から構成される単結晶基板；アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ベリリア（ＢｅＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ）等から構成されるセラミック多結晶基板；１０００℃以下で焼成して得たアルミナ（結晶相）と酸化ケイ素（ガラス相）等からなるガラスセラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）；石英ガラス等のガラス基板；Ｆｅ－Ｎｉ合金等から構成される金属基板が挙げられる。また、ニッケル（Ｎｉ）もしくは銅（Ｃｕ）からなる金属箔でも良い。
金属箔は、基板１０と第１電極３０とを兼ねることができる。金属箔が基板１０と第１電極３０とを兼ねる場合には後述する絶縁層２０は形成されない。金属箔が基板１０と第１電極３０とを兼ねる場合には、薄膜キャパシタ１００を電子回路基板に実装することが容易となる。したがって、基板１０として金属箔を用いることで薄膜キャパシタ１００の更なる薄膜化、フレキシブル性の向上および基板コストの削減に寄与できる。金属箔が基板１０と第１電極３０とを兼ねる場合の金属箔の厚みには特に制限はない。例えば１ｕｍ以上１０００ｕｍ以下であってもよい。
以下、特に記載がなければ、基板１０と第１電極３０とを金属箔が兼ねていない場合について説明する。
基板１０の厚みには特に制限はない。１０ｕｍ～５０００ｕｍであってもよい。
基板１０は、用いる材料によって抵抗率が異なる。抵抗率が低い材料で基板１０を構成する場合には、薄膜キャパシタ１００の作動時に積層構造６０から基板１０への電流のリークが生じることがある。その結果、薄膜キャパシタ１００の電気特性に影響を及ぼすことがある。そのため、基板１０の電気抵抗率が低い場合には、基板１０の積層構造６０側の表面に絶縁処理を施し、薄膜キャパシタ１００の作動時に生じる電流が基板１０へ流れにくくすることが好ましい。
たとえば、基板１０がＳｉ単結晶基板である場合には、基板１０の表面に絶縁層２０が形成されていることが好ましい。絶縁層２０を構成する材料には特に限定はなく、基板１０と積層構造６０との間の絶縁が十分に確保される材料であればよい。例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎｘ等が挙げられる。また、絶縁層２０の厚みには特に制限はない。０．０１ｕｍ以上１ｕｍ以下であってもよい。
（１．４．第１電極）
図１に示すように、基板１０の上には、絶縁層２０を介して、第１電極３０が形成されている。第１電極３０は薄膜形状であってもよい。すなわち、第１電極３０は電極膜であってもよい。第１電極３０は、第２電極５０とともに誘電体膜４０を挟み、薄膜キャパシタ１００をキャパシタとして機能させるための電極である。第１電極３０は、導電性を有する材料で構成されていればよい。導電性を有する材料としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属の単体；上記の金属からなる合金；Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＳｉＣ等の半導体；ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物が挙げられる。導電性を有する材料として卑金属を含む材料を用いることが好ましい。卑金属を含む材料として、Ｎｉの単体、Ｃｕの単体、またはＮｉ－Ｃｕ合金を用いることが特に好ましい。
第１電極３０の厚みには特に制限はない。第１電極３０の厚みは電極として機能する厚みであればよい。第１電極３０の厚みは０．０１ｕｍ以上１ｕｍ以下であってもよい。
基板１０と第１電極３０との密着性を向上させるために、第１電極３０を形成する前に、基板１０上に密着層を形成してもよい。密着層を形成するための材料は、基板１０と第１電極３０との密着性が向上する材料であれば、特に限定されない。例えば、チタン酸化物、クロム酸化物が例示される。なお、絶縁層２０が形成される場合には、上記の基板１０は絶縁層２０と読み替える。
（１．５．第２電極）
図１に示すように、誘電体膜４０の表面には、第２電極５０が形成されている。第２電極５０は薄膜形状であってもよい。すなわち、第２電極５０は電極膜であってもよい。第２電極５０は、上述した第１電極３０とともに、誘電体膜４０を挟み、薄膜キャパシタ１００をキャパシタとして機能させるための電極である。したがって、第２電極５０は、第１電極３０とは異なる極性を有している。
第２電極５０は、第１電極３０と同様に、導電性を有する材料で構成されていればよい。導電性を有する材料としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属の単体；上記の金属からなる合金；Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＳｉＣ等の半導体；ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物が挙げられる。導電性を有する材料として卑金属を含む材料を用いることが好ましい。卑金属を含む材料として、Ｎｉの単体、Ｃｕの単体、またはＮｉ－Ｃｕ合金を用いることが特に好ましい。特に第２誘電体層４２と接する第２電極５０において卑金属を含む材料を用いる場合に密着性が向上しやすいためである。
第２電極５０の厚みには特に制限はない。第２電極５０の厚みは電極として機能する厚みであればよい。第２電極５０の厚みは０．０１ｕｍ以上１００ｕｍ以下であってもよい。
（２．薄膜キャパシタの製造方法）
次に、図１に示す薄膜キャパシタ１００の製造方法の一例について以下に説明する。
まず、基板１０を準備する。基板１０としてＳｉ単結晶基板を準備する場合には、必要に応じて、Ｓｉ単結晶基板の一方の主面に絶縁層２０を形成する。絶縁層２０の形成方法には特に制限はない。例えば、熱酸化法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の公知の成膜法を用いて形成すればよい。
続いて、必要に応じて、形成された絶縁層２０上（絶縁層２０を形成しない場合には基板１０上）に、公知の成膜法を用いて密着層を形成する。
続いて、公知の成膜法を用いて、基板１０上、絶縁層２０上、または密着層上に第１電極３０を形成する。
なお、金属箔が基板１０と第１電極３０とを兼ねる場合には、基板１０と第１電極３０とを兼ねる金属箔を準備する。
続いて、第１電極３０上に、誘電体膜４０を形成する。具体的には、第１誘電体膜４１を形成したのちに、第１誘電体膜４１上に第２誘電体膜４２を形成する。第１誘電体膜４１および第２誘電体膜４２を形成する方法には特に制限はない。公知の成膜法により、各誘電体膜を構成する材料を薄膜状に堆積させた堆積膜としての各誘電体膜を形成する。
公知の成膜法としては、たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＰＬＤ（パルスレーザー蒸着法）、ＭＯ－ＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＭＯＤ（有機金属分解法）、ゾルゲル法、ＣＳＤ（化学溶液堆積法）が例示される。
各誘電体膜の成膜時に使用する原料（蒸着材料、各種ターゲット材料、有機金属材料等）には微量の不純物、副成分等が含まれている場合があるが、高密着性および高耐電圧の実現を阻害しなければよい。
次に、形成した誘電体膜４０上に、公知の成膜法を用いて第２電極５０を形成する。
第２電極５０を形成する前または形成した後に、アニール処理を行ってもよい。アニール処理条件には特に制限はない。例えば、アニール温度３００℃～１０００℃、アニール時間３０分～１２０分で電極が酸化しない雰囲気にてアニール処理を行えばよい。アニール処理を行うことにより、各誘電体膜に含まれる成分を確実にペロブスカイト型化合物とすることができる。電極が酸化しない雰囲気とは、酸素含有量が１％以下の雰囲気を意味する。具体的には、水素、窒素、水蒸気からなる混合ガスで作製できる雰囲気、および、一酸化炭素と二酸化炭素の酸素の解離を利用して作製できる雰囲気が挙げられる。電極が酸化しない雰囲気が１００Ｐａ以下の真空雰囲気であってもよい。
また、必要に応じてパッシベージョン層（保護層）を形成してもよい。パッシベーション層の材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料を用いることができる。
以上の工程を経て、図１に示すように、基板１０上に、積層構造６０（第１電極３０、誘電体膜４０および第２電極５０）が形成された薄膜キャパシタ１００が得られる。なお、誘電体膜４０を保護する保護膜７０は、少なくとも誘電体膜４０が外部に露出している部分を覆うように公知の成膜法により形成すればよい。保護膜７０の材料にも特に制限はなく、誘電体膜を保護する保護膜として公知の材料であればよい。
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。特に記載しない内容については、第１実施形態と同様である。
本実施形態では、第１誘電体膜４１は、ペロブスカイト型化合物を含む。本実施形態に係るペロブスカイト型化合物は、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型酸化物である。ＡはＡサイト構成陽イオン元素、ＢはＢサイト構成陽イオン元素である。
第２誘電体膜４２は、Ｍの酸化物を含む。Ｍの種類には特に制限はない。例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒが挙げられる。Ｍの酸化物は単一元素の酸化物であってもよい。単一元素の酸化物とは、酸素以外の元素から選択される１種の元素と酸素との化合物のことである。
また、第１誘電体膜４１において、高密着性および高耐電圧の実現を阻害しない範囲でペロブスカイト型化合物以外の化合物を含んでもよい。第２誘電体膜４２において、高密着性および高耐電圧の実現を阻害しない範囲でＭの酸化物以外の化合物を含んでもよい。例えば、第１誘電体膜４１において、ペロブスカイト型化合物以外の化合物は５０ｍｏｌ％未満、含んでもよい。例えば、第２誘電体膜４２において、Ｍの酸化物以外の化合物は５０ｍｏｌ％未満、含んでもよい。
本実施形態では、第１誘電体膜４１に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、第２誘電体膜４２に含まれるＭの酸化物におけるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ｂとして、Ｘ２ｂ＜Ｘ１かつＸ２ｂ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである。
Ｘ２ｂが小さい第２誘電体膜４２が誘電体膜４０に含まれることにより、誘電体膜４０と第２電極５０との間の密着性を向上させることができる。以下、密着性が向上する理由を説明する。
電極と誘電体膜との間の密着性を向上させるためには、電極と誘電体膜との界面において、電極と誘電体膜とを強固に接合させる必要がある。電極と誘電体膜との接合を強固にするためには、電極に含まれる原子の結合状態と誘電体膜に含まれる原子の結合状態とを近づける必要がある。
一般的に、電極に含まれる原子は金属－金属間結合により結合している。これに対し、一般的に、誘電体膜に含まれる原子は共有結合により結合している。したがって、電極と誘電体膜との間の密着性は低くなりやすい。
ここで、誘電体膜に含まれるＭの酸化物におけるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、当該誘電体膜が酸化しやすく還元しやすい。すなわち、当該誘電体膜は、電極に接する界面の原子層レベルにおいて、酸化しやすく還元しやすい。そのため、誘電体膜に含まれるＭの酸化物におけるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、誘電体膜側の界面における原子の結合状態が金属－金属間結合に近い。したがって、誘電体膜に含まれるＭの酸化物に含まれるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値が小さい場合には、電極と誘電体膜との間の密着性が向上する。
以上、第１実施形態および第２実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。
各実施形態の薄膜キャパシタの用途には特に制限はない。例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ、ＡＣ－ＡＣコンバータ、ＤＣ－ＡＣインバータ等に用いられるスナバキャパシタが挙げられる。また、薄膜キャパシタが搭載される電源モジュールが挙げられる。さらに、当該電源モジュールを含む電子機器、例えばデジタルテレビ、サーバー、車載機器等が挙げられる。
以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
まず、第１誘電体膜および第２誘電体膜を形成するためのターゲットを以下のようにして作製した。
ターゲットの原料粉末として、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の各粉末を準備した。表１、表２に示す各誘電体膜の組成となるように、これらの粉末を秤量した。
ボールミル中で水を溶媒として、秤量したターゲットの原料粉末の湿式混合を２０時間行った。得られた混合粉末スラリーを１００℃で乾燥させ、混合粉末を得た。得られた混合粉末を、プレス機によるプレス成形して成形体を得た。成形条件は、圧力を１００Ｐａ、温度を２５℃、プレス時間を３分とした。
その後、得られた成形体を焼成して焼結体を得た。焼成条件は、保持温度１３００～１４００℃、保持時間２～５時間、雰囲気は空気中とした。
得られた焼結体を、平面研削盤と円筒研磨機により直径２００ｍｍ、厚さ６ｍｍに加工して、各誘電体膜を形成するためのターゲットを得た。
続いて、基板と第１電極とを兼ねる金属箔として、Ｎｉ箔およびＣｕ箔を準備した。金属箔の寸法は１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．０５ｍｍとした。
続いて、第１誘電体膜を形成するためのターゲットを用いて、スパッタリング法により金属箔上に表１、表２に示す厚みｄ１となるように第１誘電体膜を形成した。
続いて、第２誘電体膜を形成するためのターゲットを用いて、スパッタリング法により第１誘電体膜上に表１、表２に示す厚みｄ２となるように第２誘電体膜を形成した。
各誘電体膜の成膜条件は、基板温度を４００℃、成膜圧力を０．１Ｐａとした。
次いで、第２電極を形成した前に、６００℃で還元焼成を行った。その後、第２誘電体膜上に、スパッタリング法により第２電極として、表１、表２に示す金属元素の薄膜を形成することで、表１、表２に示す薄膜キャパシタ試料を得た。
第１誘電体膜の組成および第２誘電体膜の組成は、すべての試料について、ＸＲＦ（蛍光Ｘ線元素分析）を用いて分析を行い、表１、表２に記載の組成と一致していることを確認した。また、第１誘電体膜の厚みおよび第２誘電体膜の厚みは、薄膜キャパシタ試料をＦＩＢで加工し、得られた断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察して測定した値とした。
得られた全ての薄膜キャパシタについて、比誘電率、耐電圧および密着強度を下記に示す方法により測定した。
比誘電率は、薄膜キャパシタ試料に対し、インピーダンスアナライザ（Ｅ４９８０Ａ）を用いて、室温２５℃、測定周波数１ｋＨｚ（１Ｖｒｍｓ）の条件で測定された静電容量と、薄膜キャパシタ試料の電極寸法および電極間距離と、から算出した。
第１誘電体膜の比誘電率ε１は、第２誘電体膜を形成しない点以外は同条件で作製した薄膜キャパシタ試料の比誘電率とした。結果を表１、表２に示す。
第２誘電体膜の比誘電率ε２は、第１誘電体膜を形成しない点以外は同条件で作製した薄膜キャパシタ試料の比誘電率とした。結果を表１、表２に示す。
合成誘電率εは、上記の方法により算出した。結果を表１、表２に示す。また、各薄膜キャパシタの比誘電率を実測し、合成誘電率εと略一致することを確認した。
耐電圧は、昇圧速度１Ｖ／ｓで直流電流を印加し、５０ｍＡを超える電流が流れた時点での電圧を測定した。また、耐電圧については、各試料の耐電圧、および、各試料について第２誘電体膜を形成しない点以外は同条件で作製した薄膜キャパシタ試料の耐電圧（第１誘電体膜の耐電圧）を測定した。結果を表１、表２に示す。第１誘電体膜の耐電圧については、０．１０ｋＶ／ｕｍ以上である場合が良好であり、０．３０ｋＶ／ｕｍ以上である場合がさらに良好であり、０．５０ｋＶ／ｕｍ以上である場合がさらに良好であるとした。各試料の耐電圧については、０．１０ｋＶ／ｕｍ以上である場合が良好であり、０．３０ｋＶ／ｕｍ以上である場合がさらに良好であり、０．５０ｋＶ／ｕｍ以上である場合がさらに良好であるとした。
密着強度は、Ａｌ製のスタッドピンを貼り付け、引っ張ることで測定した。以下、密着強度の測定方法を説明する。
Ａｌ製のスタッドピンとしては、Ｑｕａｄ Ｇｒｏｕｐ先端２．７ｍｍΦのエポキシ接着剤付きＡｌ製スタッドピン（Ｑｕａｄ Ｇｒｏｕｐ社製）を準備した。次に、Ａｌ製スタッドピンを評価サンプルの第２電極層に接着させた。具体的には、Ａｌ製スタッドピンのエポキシ接着剤が付着している面を第２電極層に押し付け、１５０℃で１時間、加熱した。その後、スタッドピンが接着している部分の周囲の第２電極層に切り込みを入れた。
別途、クランプをデジタルフォースゲージＲＺ－５０（アイコーエンジニアリング製）に取り付けた。
そして、評価サンプルを固定し、クランプでスタッドピンを挟んだ。その後、１５ｍｍ／ｍｉｎの速度で鉛直上方にスタッドピンを引き上げた。スタッドピンを引き上げたときの引っ張り応力の最大値を測定し、密着強度とした。
密着強度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上である場合が良好であるとした。密着強度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ、第２誘電体膜を形成しない場合の密着強度よりも１．０Ｎ／ｍｍ２以上、高い場合がさらに良好であるとした。
Figure 2023051426000002
Figure 2023051426000003
表１、表２より、Ｘ２ａ＜Ｘ１かつＸ２ａ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌを満たす実施例は密着強度および耐電圧が良好であった。これに対し、Ｘ２ａが大きすぎる比較例は密着強度が低下した。また、第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物において、Ｂサイトに入る陽イオン元素１００ｍｏｌ部に対するＴｉの割合が５０ｍｏｌ部以下である実施例は第２誘電体膜がない点以外は同条件で実施した場合との比較で密着強度が大きく向上した。さらに、Ｂサイトに入る陽イオン元素１００ｍｏｌ部に対するＴｉの割合が５０ｍｏｌ部以下である実施例は耐電圧も高くなった。
（実験例２）
実験例２は実験例１とは第２誘電体膜が異なる。以下、第２誘電体膜を形成する方法について説明する。
第２誘電体膜を形成するためのターゲットの原料粉末として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の各粉末を準備した。表３、表４に示す第２誘電体膜の組成となるように、これらの粉末を秤量した。
ボールミル中で水を溶媒として、秤量したターゲットの原料粉末の湿式混合を２０時間行った。得られた混合粉末スラリーを１００℃で乾燥させ、混合粉末を得た。得られた混合粉末を、プレス機によるプレス成形して成形体を得た。成形条件は、圧力を１００Ｐａ、温度を２５℃、プレス時間を３分とした。
その後、得られた成形体を焼成して焼結体を得た。焼成条件は、保持温度１３００～１４００℃、保持時間２～５時間、雰囲気は空気中とした。
得られた焼結体を、平面研削盤と円筒研磨機により直径２００ｍｍ、厚さ６ｍｍに加工して、第２誘電体膜を形成するためのターゲットを得た。
その他の点については、実験例１と同条件で実施した。結果を表３、表４に示す。
Figure 2023051426000004
Figure 2023051426000005
表３、表４より、Ｘ２ｂ＜Ｘ１かつＸ２ｂ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌを満たす実施例は密着強度および耐電圧が良好であった。これに対し、Ｘ２ｂが大きすぎる比較例は密着強度が低下した。また、第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物において、Ｂサイトに入る陽イオン元素１００ｍｏｌ部に対するＴｉの割合が５０ｍｏｌ部以下である実施例は第２誘電体膜がない点以外は同条件で実施した場合との比較で密着強度が大きく向上した。さらに、Ｂサイトに入る陽イオン元素１００ｍｏｌ部に対するＴｉの割合が５０ｍｏｌ部以下である実施例は耐電圧も高くなった。
参考として、上記の実施例でＸ１、Ｘ２ａ、Ｘ２ｂの算出に用いた各元素の酸化物生成エネルギーを表５に示す。
Figure 2023051426000006
１００… 薄膜キャパシタ
１０… 基板
２０… 絶縁層
３０… 第１電極
４０… 誘電体膜
４１… 第１誘電体膜
４２… 第２誘電体膜
５０… 第２電極
６０… 積層構造
７０… 保護膜

Claims (6)

  1. 第１電極、第１誘電体膜、第２誘電体膜、および、第２電極が、この順番で積層されてなる積層構造を有する薄膜キャパシタであって、
    前記第２誘電体膜と前記第２電極とが接し、
    前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は、ペロブスカイト型化合物を含み、
    前記第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、
    前記第２誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ａとして、
    Ｘ２ａ＜Ｘ１かつＸ２ａ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである薄膜キャパシタ。
  2. 第１電極、第１誘電体膜、第２誘電体膜、および、第２電極が、この順番で積層されてなる積層構造を有する薄膜キャパシタであって、
    前記第２誘電体膜と前記第２電極とが接し、
    前記第１誘電体膜はペロブスカイト型化合物を含み、前記第２誘電体膜はＭの酸化物を含み、
    前記第１誘電体膜に含まれるペロブスカイト型化合物におけるＢサイトに含まれる陽イオン元素の平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ１とし、
    前記第２誘電体膜に含まれるＭの平均酸化物生成エネルギーの絶対値をＸ２ｂとして、
    Ｘ２ｂ＜Ｘ１かつＸ２ｂ≦１０００ｋＪ／ｍｏｌである薄膜キャパシタ。
  3. 前記第１誘電体膜の比誘電率をε１、前記第１誘電体膜の膜厚をｄ１、前記第２誘電体膜の比誘電率をε２、前記第２誘電体膜の膜厚をｄ２、ε１とε２との合成誘電率をεとして、ε≧０．８×ε１×（（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）を満たす請求項１または２に記載の薄膜キャパシタ。
  4. 前記第１誘電体膜の耐電圧が０．３０ｋＶ／ｕｍ以上である請求項１～３のいずれかに記載の薄膜キャパシタ。
  5. 請求項１～４のいずれかに記載の薄膜キャパシタを有する電源モジュール。
  6. 請求項５に記載の電源モジュールを有する電子機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05148005A (ja) * 1991-11-29 1993-06-15 Taiyo Yuden Co Ltd 誘電体磁器組成物
JP3275818B2 (ja) * 1998-02-12 2002-04-22 株式会社村田製作所 積層コンデンサ
JP2001220300A (ja) * 2000-02-14 2001-08-14 Murata Mfg Co Ltd 酸化物超格子およびその製造方法
US20040061990A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-01 Dougherty T. Kirk Temperature-compensated ferroelectric capacitor device, and its fabrication
JP2007165814A (ja) * 2005-11-15 2007-06-28 Hitachi Chem Co Ltd 基板内蔵コンデンサ用部材、およびこれを用いたコンデンサ内蔵基板とその製造方法
JP2008060518A (ja) * 2006-07-31 2008-03-13 Hitachi Chem Co Ltd 基板内蔵用部品とそれを用いた基板の製造方法
KR101565645B1 (ko) * 2013-07-11 2015-11-03 삼성전기주식회사 적층 커패시터 소자
KR101514562B1 (ko) * 2013-11-06 2015-04-22 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자 부품 및 그 실장 기판
US10283271B2 (en) * 2014-01-17 2019-05-07 Kyocera Corporation Laminated electronic component and laminated electronic component mounting structure
JP6575185B2 (ja) * 2014-10-27 2019-09-18 Tdk株式会社 誘電体組成物および電子部品
US9567263B2 (en) * 2014-10-27 2017-02-14 Tdk Corporation Dielectric composition and electronic component
JP7180492B2 (ja) * 2019-03-26 2022-11-30 Tdk株式会社 誘電体膜および電子部品

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