JP3209633B2 - Thin film capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film capacitor and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ペロブスカイト型結晶
層を有する小形化薄膜コンデンサおよびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a miniaturized thin film capacitor having a perovskite crystal layer and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ペロブスカイト型結晶構造を有するチタ
ン酸バリウム(BaTiO3 )系セラミックスは、高い
抵抗率と優れた誘電特性を有するため、コンデンサ材料
を中心として幅広く利用されている。一方、チタン酸ス
トロンチウム(SrTiO3 )は、約110K以上の温
度においては立方晶であり、常誘電体である。チタン酸
ストロンチウムをベースにしたセラミックスは、チタン
酸バリウム系に比べて誘電率は低いが、温度特性が良く
誘電損失も少ないといった特長を有する。また、バリウ
ムや鉛などの添加剤を加えてキュリー点をシフトさせる
ことにより、常温において常誘電性で高誘電率のセラミ
ックスが得られ、高周波・高電圧用コンデンサとして幅
広く利用されている。また、代表的な緩和型強誘電体の
一つであるPb(Mg1/3 ,Nb2/3 )O3 とチタン酸
鉛の複合材料であるPb{(Mg1/ 3 ,Nb2/3 1-y
Tiy }O3 の複合ペロブスカイト構造化合物は、チタ
ン酸バリウム系誘電体に比べて、大きな比誘電率と良好
な直流バイアス特性を有するため、小型大容量積層コン
デンサ等に応用されている。
2. Description of the Related Art Barium titanate (BaTiO 3 ) -based ceramics having a perovskite-type crystal structure are widely used mainly for capacitor materials because of their high resistivity and excellent dielectric properties. On the other hand, strontium titanate (SrTiO 3 ) is cubic at a temperature of about 110 K or higher and is a paraelectric substance. Ceramics based on strontium titanate have a lower dielectric constant than barium titanate-based ceramics, but have the characteristics of good temperature characteristics and low dielectric loss. In addition, by shifting the Curie point by adding an additive such as barium or lead, a ceramic having a paraelectric property and a high dielectric constant at room temperature can be obtained, and is widely used as a capacitor for high frequency and high voltage. Further, is one of the typical relaxor ferroelectric Pb (Mg 1/3, Nb 2/3) O 3 and a composite material of lead titanate Pb {(Mg 1/3, Nb 2/3 ) 1-y
Since the composite perovskite structure compound of Ti y } O 3 has a large relative dielectric constant and good DC bias characteristics as compared with a barium titanate-based dielectric, it has been applied to small-sized large-capacity multilayer capacitors and the like.

【0003】近年、電子部品の小型軽量化や半導体デバ
イスの高集積化の動きが強まる中で、チタン酸バリウム
系誘電体材料、チタン酸ストロンチウム系誘電体材料、
Pb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y Tiy }O3 系誘電
体材料などといった誘電率の大きなペロブスカイト型結
晶構造の酸化物材料を薄膜化することにより小型大容量
のコンデンサを作製することが可能となることから、様
々な方法により薄膜化の研究が盛んに行われている。
In recent years, with the trend toward smaller and lighter electronic components and higher integration of semiconductor devices, barium titanate-based dielectric materials, strontium titanate-based dielectric materials,
Compact and large-capacity capacitor by thinning oxide material of perovskite type crystal structure with large dielectric constant such as Pb {(Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y Ti y } O 3 dielectric material Since it is possible to produce a thin film, research on thinning by various methods has been actively conducted.

【0004】上記誘電体薄膜の成膜方法としては、従来
よりスパッタ法が用いられてきた(例えば、K.Iijima e
t al.,J.Appl.phys.,vol.60,No.1,pp361-367(1986))。
しかし、成膜速度が遅い(<10nm/min)、MgOなど
の高価な単結晶基板を必要とする、組成制御が困難であ
るなどの問題がある。最近盛んに研究されているゾル・
ゲル法は、組成制御が容易であり、多成分系薄膜の成膜
方法としては適しているが、膜質や段差被覆性などに問
題があり、工業生産技術としては不適である。CVD法
は、組成制御が容易である、大面積基板上に成膜でき
る、段差被覆性がよいなどの利点をもっており、ペロブ
スカイト型誘電体薄膜の成膜方法としては優れた方法で
ある(例えば、M.Okada et al.,Jpn.J.Appl.phys.,vol.
28,No.6,pp1030-1034(1989) )。また、スパッタ法に比
べると一桁近い高速成膜が可能である。しかし、CVD
法による上記誘電体薄膜の成膜速度は約3μm/h程度
であり、例えば厚み2μmの誘電体層[例えば、BaT
iO3 ]の成膜に約40分も必要である(例えば、B.S.
Kwak et al.,J.Appl.phys.,vol.69,No.2,pp767-772(199
1))。従って安価な薄膜コンデンサを作製するために
は、さらに高速成膜する必要がある。また、スパッタ法
やCVD法などいずれの成膜方法においても、電極とし
ての金属基板や金属薄膜上に直接誘電体薄膜を形成する
場合、膜成長初期に結晶性の優れない層(初期層)が存
在する。コンデンサの誘電体層を薄膜化すなわち薄くす
ることにより容量を大きくする際に、初期層の存在によ
り電気特性が低下する。
As a method of forming the dielectric thin film, a sputtering method has been conventionally used (for example, K. Iijima e
tal., J. Appl. phys., vol. 60, No. 1, pp 361-367 (1986)).
However, there are problems such as a low deposition rate (<10 nm / min), an expensive single crystal substrate such as MgO is required, and composition control is difficult. Sol, which has been actively researched recently
The gel method is easy to control the composition and is suitable as a method for forming a multi-component thin film, but has problems in film quality and step coverage, and is not suitable as an industrial production technique. The CVD method has advantages such as easy composition control, film formation on a large-area substrate, and good step coverage, and is an excellent method for forming a perovskite-type dielectric thin film (for example, M. Okada et al., Jpn.J. Appl.phys., Vol.
28, No. 6, pp 1030-1034 (1989)). In addition, high-speed film formation can be performed by nearly one digit compared to the sputtering method. However, CVD
The film forming rate of the dielectric thin film by the method is about 3 μm / h, for example, a dielectric layer having a thickness of 2 μm [for example, BaT
It takes about 40 minutes to form [iO 3 ] (for example, BS
Kwak et al., J. Appl.phys., Vol. 69, No. 2, pp 767-772 (199
1)). Therefore, in order to produce an inexpensive thin film capacitor, it is necessary to form the film at a higher speed. Also, in any of the film forming methods such as the sputtering method and the CVD method, when a dielectric thin film is formed directly on a metal substrate or a metal thin film as an electrode, a layer having poor crystallinity (initial layer) is formed at an early stage of film growth. Exists. When the capacitance is increased by making the dielectric layer of the capacitor thinner, that is, thinner, the electric characteristics are deteriorated due to the presence of the initial layer.

【0005】一方、プラズマCVD法はプラズマの活性
さとCVD反応を利用した成膜方法であり、活性なプラ
ズマによる出発原料の分解・励起を行うことで、上記C
VD法と比較して、低温での成膜や高速成膜を可能とす
る(例えば、 E.Fujii et al.,Jpn.J.Appl.phys.,vol.3
2,No.10B,pp1527-1529(1993),および、A.Tomozawa et
al.,Journal of Magnetic Society of Japan,vol.17,N
o.2,pp319-322(1993))。
[0005] On the other hand, the plasma CVD method is a film forming method utilizing the activity of plasma and the CVD reaction.
Compared to the VD method, it enables low-temperature deposition and high-speed deposition (for example, E. Fujii et al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 3
2, No. 10B, pp1527-1529 (1993), and A. Tomozawa et.
al., Journal of Magnetic Society of Japan, vol.17, N
o.2, pp319-322 (1993)).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のプ
ラズマCVD法は上記誘電体薄膜を成膜した場合におい
ても、スパッタ法やCVD法の場合と同様に、膜成長初
期に結晶性の優れない初期層が存在する。このため、前
記ペロブスカイト型結晶構造の酸化物薄膜は、(10
0)面に切り出したNaClや(001)面に切り出し
たLaAlO3 等の単結晶基板上にエピタキシャル成長
させることが必要になり、高価なものになるという問題
があった。
However, in the conventional plasma CVD method, even when the above-mentioned dielectric thin film is formed, the crystallinity is not excellent in the initial stage of film growth, as in the case of the sputtering method or the CVD method. There is an initial layer. For this reason, the oxide thin film having the perovskite crystal structure is (10
It is necessary to grow epitaxially on a single crystal substrate such as NaCl cut out on the (0) plane or LaAlO 3 cut out on the (001) plane, which is expensive.

【0007】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、成膜初期から高い結晶性と配向性を示す薄膜コンデ
ンサを安価に得ること、及び小型化・大容量化を可能と
する薄膜コンデンサ及びその製造方法を提供することを
目的とする。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a low-cost thin-film capacitor exhibiting high crystallinity and orientation from the beginning of film formation, and a thin-film capacitor capable of miniaturization and large capacity. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の薄膜コンデンサは、電極としての金属基板ま
たは非電極基板上に直接または間接的に下部電極が形成
され、その上に直接または間接的に誘電体薄膜層が形成
され、その上に直接または間接的に上部電極が形成され
ている薄膜コンデンサであって、前記誘電体薄膜層が、
(100)面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層
であり、かつ前記電極としての金属基板または非電極基
板と下部電極の間、または下部電極と誘電体薄膜層との
のいずれかの部分に、(100)に配向されたNaC
l型酸化物薄膜層及び(100)に配向されたスピネル
型酸化物薄膜層から選ばれる少なくとも一つの層を有す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a thin film capacitor according to the present invention has a lower electrode formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, and directly or indirectly forms a lower electrode thereon. A thin film capacitor in which a dielectric thin film layer is formed indirectly and an upper electrode is directly or indirectly formed thereon, wherein the dielectric thin film layer has
A perovskite-type dielectric thin film layer oriented on a (100) plane, and a metal substrate or a non-electrode substrate as the electrode;
Between the plate and the lower electrode or between the lower electrode and the dielectric thin film layer.
Somewhere in between , the (100) oriented NaC
It is characterized by having at least one layer selected from an l-type oxide thin film layer and a (100) oriented spinel oxide thin film layer.

【0009】前記構成においては、下部電極とペロブス
カイト型誘電体薄膜層との間に、(100)に配向され
たNaCl型酸化物薄膜層及び(100)に配向された
スピネル型酸化物薄膜層から選ばれる少なくとも一つの
層を有することが好ましい。
In the above structure, the (100) -oriented NaCl-type oxide thin-film layer and the (100) -oriented spinel-type oxide thin-film layer are disposed between the lower electrode and the perovskite-type dielectric thin-film layer. It is preferred to have at least one selected layer.

【0010】また前記構成においては、ペロブスカイト
型誘電体薄膜が、(Ba1-x Srx)TiO3 (0≦x
≦1.0)またはPb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y
y}O3 (0≦y≦1.0)であることが好ましい。
In the above structure, the perovskite-type dielectric thin film is made of (Ba 1-x Sr x ) TiO 3 (0 ≦ x
≦ 1.0) or Pb {(Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y T
It is preferable that i y } O 3 (0 ≦ y ≦ 1.0).

【0011】また前記構成においては、NaCl型酸化
物薄膜がマグネシウム酸化物薄膜、コバルト酸化物薄膜
及びニッケル酸化物薄膜から選ばれる少なくとも一つで
あることが好ましい。
In the above structure, the NaCl-type oxide thin film is preferably at least one selected from a magnesium oxide thin film, a cobalt oxide thin film, and a nickel oxide thin film.

【0012】また前記構成においては、スピネル型酸化
物薄膜が、鉄、コバルト及びアルミニウムから選ばれる
少なくとも一つの成分を主成分とする酸化物薄膜である
ことが好ましい。
In the above structure, the spinel oxide thin film is preferably an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component.

【0013】また前記構成においては、非電極基板上に
直接下部電極が形成され、その上に(100)に配向さ
れたNaCl型酸化物薄膜が形成され、その上に(10
0)面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層が形成
され、その上に上部電極が形成されていることが好まし
い。
In the above structure, a lower electrode is formed directly on the non-electrode substrate, a (100) -oriented NaCl oxide thin film is formed thereon, and a (10)
Preferably, a perovskite-type dielectric thin film layer oriented on the 0) plane is formed, and an upper electrode is formed thereon.

【0014】また前記構成においては、非電極基板上に
直接下部電極が形成され、その上に(100)に配向さ
れたスピネル型配向物薄膜層が形成され、その上に(1
00)に配向されたNaCl型酸化物薄膜が形成され、
その上に(100)面に配向したペロブスカイト型誘電
体薄膜層が形成され、その上に上部電極が形成されてい
ることが好ましい。
In the above structure, the lower electrode is formed directly on the non-electrode substrate, a (100) oriented spinel-type oriented thin film layer is formed thereon, and (1)
(00) An oriented NaCl-type oxide thin film is formed,
It is preferable that a perovskite-type dielectric thin film layer oriented in the (100) plane is formed thereon, and an upper electrode is formed thereon.

【0015】また前記構成においては、非電極基板上に
(100)に配向されたNaCl型酸化物薄膜が形成さ
れ、その上に下部電極が形成され、その上に(100)
面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層が形成さ
れ、その上に上部電極が形成されていることが好まし
い。
In the above structure, a (100) oriented NaCl type oxide thin film is formed on a non-electrode substrate, a lower electrode is formed thereon, and a (100)
It is preferable that an oriented perovskite type dielectric thin film layer is formed on the surface, and an upper electrode is formed thereon.

【0016】また前記構成においては、非電極基板上に
(100)に配向されたスピネル型酸化物薄膜が形成さ
れ、その上に下部電極が形成され、その上に(100)
面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層が形成さ
れ、その上に上部電極が形成されていることが好まし
い。
In the above structure, a (100) oriented spinel oxide thin film is formed on the non-electrode substrate, a lower electrode is formed thereon, and a (100)
It is preferable that an oriented perovskite type dielectric thin film layer is formed on the surface, and an upper electrode is formed thereon.

【0017】次に本発明の薄膜コンデンサの製造方法
は、電極としての金属基板または非電極基板上に直接ま
たは間接的に下部電極が形成され、その上に直接または
間接的に誘電体薄膜層が形成され、その上に直接または
間接的に上部電極が形成されており、前記両電極がスパ
ッタリング法、真空蒸着法、CVD法及びプラズマCV
D法から選ばれる少なくとも一つの方法を用いて形成さ
れている薄膜コンデンサの製造方法であって、前記下部
電極の下面または上面にプラズマCVD法を用いて(1
00)に配向されたNaCl型酸化物薄膜層及び(10
0)に配向されたスピネル型配向物薄膜層から選ばれる
少なくとも一つの層を形成し、前記上部電極より下層に
プラズマCVD法を用いて(100)面に配向したペロ
ブスカイト型誘電体薄膜層を形成することを特徴とす
る。
Next, according to the method for manufacturing a thin film capacitor of the present invention, a lower electrode is formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, and a dielectric thin film layer is directly or indirectly formed thereon. The upper electrode is formed directly or indirectly thereon, and the two electrodes are formed by sputtering, vacuum deposition, CVD, and plasma CV.
A method for manufacturing a thin film capacitor formed by using at least one method selected from the method D, wherein a lower surface or an upper surface of the lower electrode is formed by a plasma CVD method (1).
00) oriented NaCl-type oxide thin film layer and (10)
At least one layer selected from a spinel-type oriented thin film layer oriented in (0) is formed, and a perovskite-type dielectric thin film layer oriented in the (100) plane is formed below the upper electrode by a plasma CVD method. It is characterized by doing.

【0018】前記構成においては、下部電極の上に、プ
ラズマCVD法を用いて(100)に配向されたNaC
l型酸化物薄膜層及び(100)に配向されたスピネル
型酸化物薄膜層から選ばれる少なくとも一つの層を形成
し、その上にペロブスカイト型誘電体薄膜層を形成する
ことが好ましい。
In the above-mentioned structure, NaC oriented to (100) is formed on the lower electrode by a plasma CVD method.
It is preferable to form at least one layer selected from an l-type oxide thin film layer and a (100) oriented spinel oxide thin film layer, and then form a perovskite dielectric thin film layer thereon.

【0019】また前記構成においては、ペロブスカイト
型誘電体薄膜が、(Ba1-x Srx)TiO3 (0≦x
≦1.0)またはPb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y
y}O3 (0≦y≦1.0)であることが好ましい。
In the above structure, the perovskite type dielectric thin film is made of (Ba 1 -x Sr x ) TiO 3 (0 ≦ x
≦ 1.0) or Pb {(Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y T
It is preferable that i y } O 3 (0 ≦ y ≦ 1.0).

【0020】また前記構成においては、NaCl型酸化
物薄膜がマグネシウム酸化物薄膜、コバルト酸化物薄膜
及びニッケル酸化物薄膜から選ばれる少なくとも一つで
あることが好ましい。
In the above structure, the NaCl-type oxide thin film is preferably at least one selected from a magnesium oxide thin film, a cobalt oxide thin film and a nickel oxide thin film.

【0021】また前記構成においては、スピネル型酸化
物薄膜が、鉄、コバルト及びアルミニウムから選ばれる
少なくとも一つの成分を主成分とする酸化物薄膜である
ことが好ましい。
In the above structure, the spinel oxide thin film is preferably an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component.

【0022】[0022]

【作用】前記した本発明の構成によれば、電極としての
金属基板または非電極基板上に直接または間接的に下部
電極が形成され、その上に直接または間接的に誘電体薄
膜層が形成され、その上に直接または間接的に上部電極
が形成されている薄膜コンデンサであって、前記誘電体
薄膜層が、(100)面に配向したペロブスカイト型誘
電体薄膜層であり、かつ前記誘電体薄膜層より下のいず
れかの部分に、(100)に配向されたNaCl型酸化
物薄膜層及び(100)に配向されたスピネル型酸化物
薄膜層から選ばれる少なくとも一つの層を有することに
より、成膜初期から高い結晶性と配向性を示す薄膜コン
デンサを安価に得ることができ、小型化・大容量化を可
能とする薄膜コンデンサを実現できる。すなわち、誘電
体薄膜層の膜形成初期に存在していた初期層による特性
の低下を少なくするかなくすことが可能となる。これ
は、(100)に優先配向したNaCl型酸化物下地膜
またはスピネル型酸化物下地膜またはこれらの酸化物薄
膜上に形成した(100)に配向した白金下地膜の結晶
配列の影響を受け、膜形成初期から結晶性の良好な誘電
体薄膜が形成可能となることによる。また、下地膜であ
るNaCl型酸化物薄膜やスピネル型酸化物薄膜の成膜
方法としてプラズマCVDを用いることにより、下地基
板の種類にかかわらず(100)配向膜が得られる。す
なわち、高価な単結晶基板を用いる必要がなくなる。さ
らに、誘電体薄膜の成膜方法としてプラズマCVDを用
いることにより、高速で広い面積の成膜が可能となるこ
とから、スパッタ法やCVD法など従来の成膜方法を用
いた場合と比較して製造にかかる時間を大幅に短縮で
き、低コスト化が可能となる。
According to the structure of the present invention described above, a lower electrode is formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, and a dielectric thin film layer is formed thereon directly or indirectly. A thin film capacitor having an upper electrode directly or indirectly formed thereon, wherein the dielectric thin film layer is a perovskite type dielectric thin film layer oriented in a (100) plane, and the dielectric thin film By having at least one layer selected from a NaCl-type oxide thin film layer oriented to (100) and a spinel-type oxide thin film layer oriented to (100) in any part below the layer, A thin-film capacitor exhibiting high crystallinity and orientation can be obtained at a low cost from the beginning of the film, and a thin-film capacitor that can be reduced in size and increased in capacity can be realized. That is, it is possible to reduce or eliminate the deterioration of the characteristics due to the initial layer existing at the initial stage of the film formation of the dielectric thin film layer. This is influenced by the crystal arrangement of the NaCl-type oxide base film or the spinel-type oxide base film preferentially oriented to (100) or the platinum base film oriented to (100) formed on these oxide thin films, This is because a dielectric thin film having good crystallinity can be formed from the initial stage of film formation. In addition, by using plasma CVD as a method for forming a NaCl-type oxide thin film or a spinel-type oxide thin film as a base film, a (100) oriented film can be obtained regardless of the type of the base substrate. That is, it is not necessary to use an expensive single crystal substrate. Furthermore, by using plasma CVD as a method of forming a dielectric thin film, it is possible to form a film over a large area at a high speed, and therefore, compared with a case where a conventional film forming method such as a sputtering method or a CVD method is used. The time required for manufacturing can be greatly reduced, and the cost can be reduced.

【0023】前記において、ペロブスカイト型誘電体薄
膜層は、0.1〜3μmの厚さが好ましく、NaCl型
酸化物薄膜層及びスピネル型酸化物薄膜層は、20nm
〜3μmの厚さが好ましい。
In the above, the thickness of the perovskite type dielectric thin film layer is preferably 0.1 to 3 μm, and the thickness of the NaCl type oxide thin film layer and the spinel type oxide thin film layer is 20 nm.
A thickness of 33 μm is preferred.

【0024】前記において好ましい一例として、下部電
極とペロブスカイト型誘電体薄膜層との間に、(10
0)に配向されたNaCl型酸化物薄膜層及び(10
0)に配向されたスピネル型酸化物薄膜層から選ばれる
少なくとも一つの層を存在させることができる。
As a preferable example in the above, (10) is provided between the lower electrode and the perovskite type dielectric thin film layer.
0) oriented NaCl-type oxide thin film layer and (10)
At least one layer selected from the spinel-type oxide thin film layers oriented in 0) can be present.

【0025】また前記において好ましい一例として、ペ
ロブスカイト型誘電体薄膜として、(Ba1-x Srx
TiO3 (0≦x≦1.0)またはPb{(Mg1/3
Nb 2/3 1-y Tiy }O3 (0≦y≦1.0)を使用
できる。
As a preferred example in the above,
As a lobskite-type dielectric thin film, (Ba1-xSrx)
TiOThree(0 ≦ x ≦ 1.0) or Pb {(Mg1/3,
Nb 2/3)1-yTiy} OThreeUse (0 ≦ y ≦ 1.0)
it can.

【0026】また前記において好ましい一例として、N
aCl型酸化物薄膜として、マグネシウム酸化物薄膜、
コバルト酸化物薄膜及びニッケル酸化物薄膜から選ばれ
る少なくとも一つを使用できる。
As a preferable example in the above, N
magnesium oxide thin film as an aCl type oxide thin film,
At least one selected from a cobalt oxide thin film and a nickel oxide thin film can be used.

【0027】また前記において好ましい一例として、ス
ピネル型酸化物薄膜として、鉄、コバルト及びアルミニ
ウムから選ばれる少なくとも一つの成分を主成分とする
酸化物薄膜を使用できる。
As a preferred example in the above, an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component can be used as the spinel oxide thin film.

【0028】また前記において好ましい一例として、非
電極基板上に直接下部電極が形成され、その上に(10
0)に配向されたNaCl型酸化物薄膜が形成され、そ
の上に(100)面に配向したペロブスカイト型誘電体
薄膜層が形成され、その上に上部電極が形成されている
構造を採用できる。
As a preferable example in the above, the lower electrode is formed directly on the non-electrode substrate, and (10
A structure in which a NaCl-type oxide thin film oriented in (0) is formed, a perovskite-type dielectric thin film layer oriented in (100) plane is formed thereon, and an upper electrode is formed thereon.

【0029】また前記において好ましい一例として、非
電極基板上に直接下部電極が形成され、その上に(10
0)に配向されたスピネル型配向物薄膜層が形成され、
その上に(100)に配向されたNaCl型酸化物薄膜
が形成され、その上に(100)面に配向したペロブス
カイト型誘電体薄膜層が形成され、その上に上部電極が
形成されている構造を採用できる。
As a preferable example in the above, the lower electrode is formed directly on the non-electrode substrate, and (10
0) to form a spinel-type oriented thin film layer oriented in
A structure in which a (100) -oriented NaCl oxide thin film is formed thereon, a (100) -oriented perovskite-type dielectric thin film layer is formed thereon, and an upper electrode is formed thereon. Can be adopted.

【0030】また前記において好ましい一例として、非
電極基板上に(100)に配向されたNaCl型酸化物
薄膜が形成され、その上に下部電極が形成され、その上
に(100)面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜
層が形成され、その上に上部電極が形成されている構造
を採用できる。
As a preferable example in the above, a (100) oriented NaCl type oxide thin film is formed on a non-electrode substrate, a lower electrode is formed thereon, and a (100) plane is oriented on the lower electrode. A structure in which a perovskite type dielectric thin film layer is formed and an upper electrode is formed thereon can be adopted.

【0031】また前記において好ましい一例として、非
電極基板上に(100)に配向されたスピネル型酸化物
薄膜が形成され、その上に下部電極が形成され、その上
に(100)面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜
層が形成され、その上に上部電極が形成されている構造
を採用できる。
As a preferable example in the above, a (100) oriented spinel oxide thin film is formed on a non-electrode substrate, a lower electrode is formed thereon, and a (100) plane is oriented thereon. A structure in which a perovskite type dielectric thin film layer is formed and an upper electrode is formed thereon can be adopted.

【0032】次に本発明の薄膜コンデンサの製造方法の
構成によれば、前記薄膜コンデンサを効率良く合理的に
製造できる。前記において一例として、下部電極の上
に、プラズマCVD法を用いて(100)に配向された
NaCl型酸化物薄膜層及び(100)に配向されたス
ピネル型酸化物薄膜層から選ばれる少なくとも一つの層
を形成し、その上にペロブスカイト型誘電体薄膜層を形
成できる。
Next, according to the structure of the method for manufacturing a thin film capacitor of the present invention, the thin film capacitor can be efficiently and rationally manufactured. As an example in the above, at least one selected from a NaCl-type oxide thin film layer oriented to (100) and a spinel-type oxide thin film layer oriented to (100) on the lower electrode by a plasma CVD method. After forming a layer, a perovskite type dielectric thin film layer can be formed thereon.

【0033】また前記において一例として、ペロブスカ
イト型誘電体薄膜が、(Ba1-x Srx )TiO3 (0
≦x≦1.0)またはPb{(Mg1/3 ,Nb2/3
1-y Tiy }O3 (0≦y≦1.0)であることが、成
膜初期からの高い配向性を得るために好ましい。
In the above description, as an example, the perovskite type dielectric thin film is made of (Ba 1-x Sr x ) TiO 3 (0
≦ x ≦ 1.0) or Pb {(Mg 1/3 , Nb 2/3 )
It is preferable that 1-y Ti y } O 3 (0 ≦ y ≦ 1.0) to obtain high orientation from the beginning of film formation.

【0034】また前記において一例として、NaCl型
酸化物薄膜がマグネシウム酸化物薄膜、コバルト酸化物
薄膜及びニッケル酸化物薄膜から選ばれる少なくとも一
つであると、成膜初期からの高い配向性を得るために好
ましい。
As an example in the above, when the NaCl type oxide thin film is at least one selected from a magnesium oxide thin film, a cobalt oxide thin film and a nickel oxide thin film, it is possible to obtain high orientation from the initial stage of film formation. Preferred.

【0035】また前記において一例として、スピネル型
酸化物薄膜が、鉄、コバルト及びアルミニウムから選ば
れる少なくとも一つの成分を主成分とする酸化物薄膜で
あると、成膜初期からの高い配向性を得るために好まし
い。
As an example in the above, when the spinel-type oxide thin film is an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component, high orientation can be obtained from the initial stage of film formation. Preferred for.

【0036】[0036]

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。 (実施例1)図1において、Si基板1上に、金属電極
としての白金膜2を設け、この白金膜2上に、(10
0)面に配向したNaCl型酸化物薄膜としてのNiO
膜3を設け、このNiO膜3上に(100)面に配向し
たペロブスカイト型誘電体薄膜としてのBa0.7 Sr
0.3 TiO3 膜4を設け、さらに金属電極としての白金
膜5を設けている。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. (Example 1) In FIG. 1, a platinum film 2 as a metal electrode was provided on a Si substrate 1, and (10)
0) NiO as NaCl-type oxide thin film oriented in plane
A film 3 is provided. On this NiO film 3, Ba 0.7 Sr as a perovskite type dielectric thin film oriented in the (100) plane.
A 0.3 TiO 3 film 4 is provided, and a platinum film 5 as a metal electrode is further provided.

【0037】図2において、反応チャンバー6内には、
基板回転機構12のついた基板加熱ヒータ内臓の電極7
と、高周波電源(13.56MHz)9が接続された電極8が対向
して設けられ、電極7は設置されその下方には金属電極
として白金膜2を形成したSiウエハー1などの下地基
板10が設置されている。また、反応チャンバー6の側
面には反応チャンバー6を低圧に保つための排気系11
が設けられている。
In FIG. 2, inside the reaction chamber 6,
Electrode 7 built into substrate heater with substrate rotation mechanism 12
And an electrode 8 to which a high-frequency power supply (13.56 MHz) 9 is connected, is provided opposite to the electrode 7, and an electrode 7 is provided, and a base substrate 10 such as a Si wafer 1 on which a platinum film 2 is formed as a metal electrode is provided below the electrode 8. Have been. Further, an exhaust system 11 for keeping the reaction chamber 6 at a low pressure is provided on a side surface of the reaction chamber 6.
Is provided.

【0038】一方、原料の入った気化器13,14,1
5,16,17,18は、バルブ19,20,21,2
2,23,24を介してキャリアガスのアルゴンボンベ
31に接続されており、バルブ25、26、27、2
8、29、30の開閉により原料ガスとキャリアガスの
反応チャンバー6内への導入が制御される。また、酸素
ボンベは32は、下地基板10(白金膜を形成したSi
基板)と電極8の間に開口するパイプに接続されてい
る。
On the other hand, vaporizers 13, 14, 1 containing raw materials
5, 16, 17, 18 are valves 19, 20, 21, 22,
2, 23, and 24 are connected to an argon cylinder 31 of a carrier gas.
Opening and closing 8, 29, 30 controls the introduction of the source gas and the carrier gas into the reaction chamber 6. The oxygen cylinder 32 is provided in the base substrate 10 (Si having a platinum film formed thereon).
It is connected to a pipe opening between the substrate 8 and the electrode 8.

【0039】ここで、実施例1における薄膜コンデンサ
の製造方法について説明する。まず、Si基板上にrf
マグネトロンスパッタ装置によりPt膜を100nm形
成する。スパッタ条件は、プラズマパワー50W、基板
温度600℃、ガス圧1.4Pa、スパッタ時間14分
である。次に、このPt膜を形成したSi基板(Pt膜
/Si基板)を、図2に示したプラズマCVD装置の基
板加熱ヒータ内臓の電極7に取り付け、600℃に加熱
した後、NaCl酸化物薄膜およびペロブスカイト型誘
電体薄膜を作製する。以下に、プラズマCVDによるN
aCl酸化物薄膜およびペロブスカイト型誘電体薄膜の
作製について詳細に説明する。出発原料として、β−ジ
ケトン系金属錯体のニッケルアセチルアセトナート{N
i(acac) 2 ・H2 0、acac= C5 7 2 }、バリウム
ジピバロイルメタン{Ba(DPM)2 、DPM= C11
192 }、ストロンチウムジピバロイルメタン{Sr
(DPM)2 }およびテトライソプロポキシチタン{T
i(C3 7 O)4 }を用いた。図2のプラズマCVD
装置における気化器17に脱水処理を行ったニッケルア
セチルアセトナート、気化器13にバリウムジピバロイ
ルメタン、気化器14にストロンチウムジピバロイルメ
タン、気化器15にテトライソプロポキシチタンを入
れ、それぞれ160℃、235℃、240℃、40℃に
加熱し保持しておく。バルブ23、29を開きアルゴン
キャリア(流量20SCCM)とともにニッケルアセチルア
セトナートの蒸気と反応ガスとしての酸素(流量10SC
CM)を排気系11により減圧された反応チャンバー6内
に導入し、プラズマを発生(電力1.4W/cm2 )さ
せ、1分間減圧下(5Pa)で反応を行い、600℃に
加熱した下地基板(120回転/分)10上にNiO膜
を20nm成膜し、バルブ23,29を閉じた。
Here, the thin film capacitor in the first embodiment
A method of manufacturing the device will be described. First, rf is placed on a Si substrate.
100nm Pt film by magnetron sputtering system
To achieve. Sputtering conditions were: plasma power 50 W, substrate
Temperature 600 ° C, gas pressure 1.4Pa, sputtering time 14 minutes
It is. Next, the Si substrate (Pt film) on which this Pt film is formed
/ Si substrate) on the basis of the plasma CVD apparatus shown in FIG.
Attached to electrode 7 built in plate heater, heated to 600 ° C
After that, the NaCl oxide thin film and the perovskite type
An electric thin film is formed. Below, N by plasma CVD
aCl oxide thin film and perovskite type dielectric thin film
The fabrication will be described in detail. As a starting material, β-di
Nickel acetylacetonate of ketone metal complex @N
i (acac) Two・ HTwo0, acac = CFiveH7OTwo},barium
Dipivaloylmethane @ Ba (DPM)Two, DPM = C11
H19OTwo}, Strontium dipivaloyl methane {Sr
(DPM)Two} And tetraisopropoxy titanium {T
i (CThreeH7O)Four} Was used. Plasma CVD of FIG.
Nickel evaporator 17 in the device
Cetyl acetonate, barium dipivaloy in vaporizer 13
Methane, strontium dipivaloylme
Tan, tetraisopropoxytitanium into vaporizer 15
To 160 ° C, 235 ° C, 240 ° C, and 40 ° C, respectively.
Heat and hold. Open valves 23 and 29 and open argon
Nickel acetyl alcohol with carrier (20 SCCM flow rate)
Settonate vapor and oxygen as reaction gas (flow rate 10 SC
CM) in the reaction chamber 6 where the pressure is reduced by the exhaust system 11.
To generate plasma (power 1.4 W / cmTwo) Sa
And react for 1 minute under reduced pressure (5 Pa).
NiO film on heated base substrate (120 rotations / minute) 10
Was deposited to a thickness of 20 nm, and valves 23 and 29 were closed.

【0040】さらに引き続き真空を保ったままバルブ1
9,20,21,25,26,27を開き、キャリアガ
ス(気化器13、14、15にそれぞれ流量25、2
5、5SCCM)により、バリウムジピバロイルメタン、ス
トロンチウムジピバロイルメタン}およびテトライソプ
ロポキシチタンの蒸気を反応ガスである酸素(流量10
SCCM)とともに反応チャンバー6内に導入し、プラズマ
中(電力1.4W/cm2)で16分間減圧下(7Pa)
で反応を行い、NiO膜上にBa1-X SrX TiO3
を2μm成膜し、Ba1-X SrX TiO3 /NiO膜を
作製した。そして、Ba1-X SrX TiO3 /NiOを
形成した下地基板を真空チャンバーから取り出し、スパ
ッタ法により対向電極(白金膜)を100nm形成し、
薄膜コンデンサ(試料番号1−a)を作製した。スパッ
タ条件は、プラズマパワー50W、基板温度600℃、
ガス圧1.5Pa、スパッタ時間15分である。
Further, while maintaining the vacuum, the valve 1
9, 20, 21, 25, 26 and 27 are opened, and the carrier gas (flow rate 25, 2 is supplied to the vaporizers 13, 14, 15 respectively).
5, 5 SCCM) to convert the vapors of barium dipivaloylmethane, strontium dipivaloylmethane and tetraisopropoxytitanium into oxygen (flow rate 10
SCCM) into the reaction chamber 6 and in a plasma (power 1.4 W / cm 2 ) under reduced pressure (7 Pa) for 16 minutes.
In carrying out the reaction, the Ba 1-X Sr X TiO 3 layer was 2μm formed on the NiO film to prepare a Ba 1-X Sr X TiO 3 / NiO film. Then, the base substrate on which Ba 1-x Sr x TiO 3 / NiO was formed was taken out of the vacuum chamber, and a counter electrode (platinum film) was formed to a thickness of 100 nm by sputtering.
A thin film capacitor (sample number 1-a) was produced. The sputtering conditions were as follows: plasma power 50 W, substrate temperature 600 ° C.
The gas pressure is 1.5 Pa and the sputtering time is 15 minutes.

【0041】また比較のために、スパッタ法によりSi
基板上に形成した白金膜上にNiO膜を作製せずに直接
Ba1-X SrX TiO3 膜を同様にプラズマCVD法
で、対向電極(白金)をスパッタ法で形成した薄膜コン
デンサ(試料番号1−b)を作製した。
Further, for comparison, Si was formed by sputtering.
A thin film capacitor in which a Ba 1-x Sr x TiO 3 film was directly formed by a plasma CVD method without forming a NiO film on a platinum film formed on a substrate and a counter electrode (platinum) was formed by a sputtering method (sample No. 1-b) was prepared.

【0042】電子線マイクロアナライザーにより膜組成
を解析したところ、薄膜コンデンサ(1−a)および
(1−b)いずれも誘電体層はBa0.7 Sr0.3 TiO
3 であった。
When the film composition was analyzed using an electron beam microanalyzer, the dielectric layer of each of the thin film capacitors (1-a) and (1-b) was Ba 0.7 Sr 0.3 TiO.
Was 3 .

【0043】LCRメータにより測定した薄膜コンデン
サ(1−a)および(1−b)の室温における比誘電
率、誘電損失(1kHz、1V)は、薄膜コンデンサ
(1−a)がそれぞれ4200、1.4%であり、薄膜
コンデンサ(1−b)は、それぞれ2800、1.8%
であった。絶縁抵抗は薄膜コンデンサ(1−a)、(1
−b)ともに109 Ω・cm以上であった。直流破壊電
圧は、薄膜コンデンサ(1−a)が1.8MV/cm、
薄膜コンデンサ(1−b)が1.4MV/cmであっ
た。
The relative permittivity and dielectric loss (1 kHz, 1 V) of the thin film capacitors (1-a) and (1-b) at room temperature measured by the LCR meter were 4200, 1. 4%, and the thin film capacitors (1-b) were 2800 and 1.8%, respectively.
Met. Insulation resistance is thin film capacitor (1-a), (1
-B) Both were 10 9 Ω · cm or more. The DC breakdown voltage of the thin film capacitor (1-a) was 1.8 MV / cm,
The value of the thin film capacitor (1-b) was 1.4 MV / cm.

【0044】つぎに、Si基板上に形成した白金膜上に
本成膜方法における上記成膜条件で、NiO膜、Ba
0.7 Sr0.3 TiO3 膜、Ba0.7 Sr0.3 TiO3
NiO膜を成膜し、反射高速電子線回折(RHEED)
およびX線回折により結晶構造及び結晶配向性の解析を
行った。その結果NiO膜は(100)面に配向してい
た。そして、下地膜としてNiOの(100)配向膜を
用いることにより、Ba 0.7 Sr0.3 TiO3 /NiO
膜におけるBa0.7 Sr0.3 TiO3 層は、直接基板上
に形成した場合と比較して、強い(100)配向性を示
すとともに、結晶性も大幅に向上していた。
Next, on the platinum film formed on the Si substrate,
Under the above film forming conditions in this film forming method, NiO film, Ba
0.7Sr0.3TiOThreeMembrane, Ba0.7Sr0.3TiOThree/
A NiO film is formed and reflection high-energy electron diffraction (RHEED)
Analysis of crystal structure and crystal orientation by X-ray and X-ray diffraction
went. As a result, the NiO film is oriented in the (100) plane.
Was. Then, a NiO (100) oriented film is used as a base film.
By using, Ba 0.7Sr0.3TiOThree/ NiO
Ba in the membrane0.7Sr0.3TiOThreeLayer directly on the substrate
Shows a strong (100) orientation as compared with the case where
In addition, the crystallinity was significantly improved.

【0045】高分解能の走査型電子顕微鏡を用いて、B
0.7 Sr0.3 TiO3 /NiO膜の破断面と表面を観
察した。その結果、Ba0.7 Sr0.3 TiO3 層は非常
に緻密で粒径は約0.20μmであった。
Using a high-resolution scanning electron microscope, B
The fracture surface and the surface of the a 0.7 Sr 0.3 TiO 3 / NiO film were observed. As a result, the Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 layer was very dense and had a particle size of about 0.20 μm.

【0046】NaCl型酸化物膜として、上記Ni酸化
物以外にCo酸化物膜やMg酸化物膜を用いた場合や、
誘電体薄膜として組成の異なるBa1-X SrX TiO3
膜を用いた場合や、Pb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y
Tiy 3 膜を用いた場合においても同様に、下地層と
して上記NaCl型酸化物膜を用いることにより、直接
電極上に誘電体薄膜を作製した場合と比較して、より良
好な特性を示す薄膜コンデンサが得られた。代表的な結
果を表1に示す。
When a Co oxide film or a Mg oxide film is used as the NaCl type oxide film in addition to the above-mentioned Ni oxide,
Ba 1-x Sr x TiO 3 with different composition as dielectric thin film
When a film is used, Pb や (Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y
Similarly, even when a Ti y O 3 film is used, better characteristics are exhibited by using the above NaCl-type oxide film as the underlayer as compared with a case where a dielectric thin film is directly formed on an electrode. A thin film capacitor was obtained. Representative results are shown in Table 1.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】なお出発原料として、NaCl型酸化物膜
の作製にはβ−ジケトン系金属錯体を用いた。ペロブス
カイト型誘電体薄膜の作製には、バリウム源にBa(D
PM)2 、ストロンチウム源にSr(DPM)2 、チタ
ン源にTi(C3 7 O)4およびTi(DPM)2
(C3 7 O)2 、鉛源にPb(DPM)2 およびPb
(C2 5 4 、マグネシウム源にMg(DPM)2
よびMg(acac) 2 、ニオブ源にNb(C2
5 O)5 およびNb(DPM)2 ・Cl3 を用いた。
As a starting material, a NaCl type oxide film was used.
Was prepared using a β-diketone metal complex. Perovs
To manufacture a kite-type dielectric thin film, Ba (D
PM)TwoSr (DPM) for strontium sourceTwo, Chita
Ti (C)ThreeH7O)FourAnd Ti (DPM)Two
(CThreeH7O)TwoPb (DPM) for lead sourceTwoAnd Pb
(CTwoHFive)Four, Mg (DPM) for magnesium sourceTwoYou
And Mg (acac) Two, Nb (CTwoH
FiveO)FiveAnd Nb (DPM)Two・ ClThreeWas used.

【0049】また、金属電極として、Pt以外の金属材
料、例えばニッケル、パラジウム、銀/パラジウム合
金、銅などを用いた場合や、それらの成膜方法としてス
パッタ法、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法の
何れを用いた場合においても同等の特性を示す薄膜コン
デンサが得られることを確認した。
Further, when a metal material other than Pt, for example, nickel, palladium, silver / palladium alloy, copper, or the like is used as the metal electrode, a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, It was confirmed that a thin film capacitor exhibiting the same characteristics can be obtained by using any of the CVD methods.

【0050】(実施例2)図3において、Si基板35
上に、金属電極としての白金膜36を設け、この白金膜
36上に、(100)面に配向したスピネル型酸化物薄
膜としてのNi0. 5 Fe2.5 4 膜37を設け、このN
0.5 Fe2.5 4 膜37上に(100)面に配向した
ペロブスカイト型誘電体薄膜としてのBa0.8 Sr0.2
TiO3 膜38を設け、さらに金属電極としての白金膜
39を設けている。
(Embodiment 2) In FIG.
Above, a platinum film 36 as a metal electrode is provided, on the platinum film 36 is provided with Ni 0. 5 Fe 2.5 O 4 film 37 as a spinel type oxide thin film oriented in the (100) plane, the N
Ba 0.8 Sr 0.2 as a perovskite type dielectric thin film oriented on the (100) plane on the i 0.5 Fe 2.5 O 4 film 37
A TiO 3 film 38 is provided, and a platinum film 39 as a metal electrode is further provided.

【0051】ここで、実施例2における薄膜コンデンサ
の製造方法について説明する。まず、Si基板上に、r
fマグネトロンスパッタ装置によりPt膜を100nm
形成する。スパッタ条件は、プラズマパワー50W、基
板温度600℃、ガス圧1.4Pa、スパッタ時間14
分である。次に、このPt膜を形成したSi基板(Pt
膜/Si基板)を、図2に示したプラズマCVD装置の
基板加熱ヒータ内臓の電極7に取り付け、600℃に加
熱した後、スピネル型酸化物薄膜およびペロブスカイト
型誘電体薄膜を作製する。ここで、プラズマCVDによ
るNaCl酸化物薄膜およびペロブスカイト型誘電体薄
膜の作製について詳細に説明する。出発原料にはβ−ジ
ケトン系金属錯体のニッケルアセチルアセトナート{N
i(acac) 2 ・H2 0、acac= C5 7 2 }、鉄アセチ
ルアセトナート{Fe(acac)3 }、バリウムジピバロイ
ルメタン{Ba(DPM)2 、DPM= C11
192 }、ストロンチウムジピバロイルメタン{Sr
(DPM)2 }およびテトライソプロポキシチタン{T
i(C3 7 O)4 }を用いた。
Here, the thin film capacitor in the second embodiment
A method of manufacturing the device will be described. First, on a Si substrate, r
100 nm of Pt film by f magnetron sputtering device
Form. Sputtering conditions were as follows: plasma power 50 W, base
Plate temperature 600 ° C, gas pressure 1.4Pa, sputtering time 14
Minutes. Next, the Si substrate (Pt
Film / Si substrate) of the plasma CVD apparatus shown in FIG.
Attached to the electrode 7 inside the substrate heater,
After heating, spinel oxide thin film and perovskite
Form a dielectric thin film. Here, plasma CVD is used.
NaCl oxide thin film and perovskite type dielectric thin film
The fabrication of the film will be described in detail. Β-di as starting material
Nickel acetylacetonate of ketone metal complex @N
i (acac) Two・ HTwo0, acac = CFiveH7OTwo}, Iron acetylene
Ruacetonate @Fe (acac)Three}, Barium dipivaloy
Lumethane @ Ba (DPM)Two, DPM = C11H
19OTwo}, Strontium dipivaloyl methane {Sr
(DPM)Two} And tetraisopropoxy titanium {T
i (CThreeH7O)Four} Was used.

【0052】図2のプラズマCVD装置における気化器
17に脱水処理を行ったニッケルアセチルアセトナー
ト、気化器18に鉄アセチルアセトナート、気化器13
にバリウムジピバロイルメタン、気化器14にストロン
チウムジピバロイルメタン、気化器15にテトライソプ
ロポキシチタンを入れ、それぞれ160℃、130℃、
235℃、235℃、40℃に加熱し保持しておく。バ
ルブ23、24、29、30を開きアルゴンキャリア
(気化器17、18にそれぞれ流量20SCCM、30SCC
M)とともにニッケルアセチルアセトナートの蒸気と鉄
アセチルアセトナートの蒸気と反応ガスとしての酸素
(流量15SCCM)を排気系11により減圧された反応チ
ャンバー6内に導入し、プラズマを発生(電力1.4W
/cm2 )させ、2分間減圧下(5Pa)で反応を行い、
550℃に加熱した下地基板(120回転/分)10上
にNix Fe3-x 4 膜を50nm成膜し、バルブ2
3,24、29、30を閉じた。
In the plasma CVD apparatus shown in FIG. 2, nickel acetylacetonate subjected to dehydration treatment to the vaporizer 17, iron acetylacetonate to the vaporizer 18, and the vaporizer 13
Into the vaporizer 14, strontium dipivaloylmethane into the vaporizer 14, and tetraisopropoxytitanium into the vaporizer 15, 160 ° C, 130 ° C, respectively.
Heat and hold at 235 ° C, 235 ° C, and 40 ° C. Open valves 23, 24, 29 and 30 and open an argon carrier (flow rate 20 SCCM, 30 SCC for vaporizers 17 and 18 respectively).
M) together with the vapor of nickel acetylacetonate, the vapor of iron acetylacetonate, and oxygen (flow rate 15 SCCM) as a reaction gas into the reaction chamber 6 depressurized by the exhaust system 11 to generate plasma (power 1.4 W).
/ Cm 2 ) and react under reduced pressure (5 Pa) for 2 minutes.
The Ni x Fe 3-x O 4 film was 50nm deposited on the underlying substrate (120 rev / min) 10 heated to 550 ° C., the valve 2
3, 24, 29 and 30 were closed.

【0053】さらに引き続き真空を保ったままバルブ1
9,20,21,25,26,27を開き、キャリアガ
ス(気化器13、14、15にそれぞれ流量25、3
0、5SCCM)により、バリウムジピバロイルメタン、ス
トロンチウムジピバロイルメタン}およびテトライソプ
ロポキシチタンの蒸気を反応ガスである酸素(流量10
SCCM)とともに反応チャンバー6内に導入し、プラズマ
中(電力1.4W/cm2)で15分間減圧下(7Pa)
で反応を行い、Nix Fe3-x 4 膜上にBa1- X Sr
X TiO3 膜を1.6μm成膜し、Ba1-X SrX Ti
3 /NiX Fe 3-X 4 膜を作製した。そして、Ba
1-X SrX TiO3 /NiX Fe3-x 4を形成した下
地基板を真空チャンバーから取り出し、スパッタ法によ
り対向電極(白金膜)を100nm形成し、薄膜コンデ
ンサ(試料番号2−a)を作製した。スパッタ条件は、
プラズマパワー60W、基板温度550℃、ガス圧2P
a、成膜時間15分である。
Further, while maintaining the vacuum, the valve 1
Open 9,20,21,25,26,27 and
(The flow rate is 25, 3 for the vaporizers 13, 14, 15, respectively.)
0,5 SCCM), barium dipivaloylmethane,
Trontium dipivaloylmethane} and tetraisop
The vapor of ropoxytitanium is converted to oxygen (flow rate 10
SCCM) and plasma into the reaction chamber 6
Medium (power 1.4W / cmTwo) For 15 minutes under reduced pressure (7Pa)
And react with NixFe3-xOFourBa on the membrane1- XSr
XTiOThreeA film having a thickness of 1.6 μm was formed, and Ba was formed.1-XSrXTi
OThree/ NiXFe 3-XOFourA film was prepared. And Ba
1-XSrXTiOThree/ NiXFe3-xOFourUnder the formed
Remove the ground substrate from the vacuum chamber and
100nm counter electrode (platinum film)
A sensor (sample number 2-a) was produced. The sputtering conditions are
Plasma power 60W, substrate temperature 550 ° C, gas pressure 2P
a, The deposition time is 15 minutes.

【0054】また比較のために、スパッタ法によりSi
基板上に形成した白金膜上にNiXFe3-x 4 膜を作
製せずに直接Ba1-X SrX TiO3 膜を同様にプラズ
マCVD法で、対向電極(白金)をスパッタ法で形成し
た薄膜コンデンサ(試料番号2−b)を作製した。
For comparison, Si was also used for sputtering.
A Ba 1-x Sr x TiO 3 film is directly formed by a plasma CVD method without forming a Ni x Fe 3-x O 4 film on a platinum film formed on a substrate, and a counter electrode (platinum) is formed by a sputtering method. The formed thin film capacitor (sample number 2-b) was produced.

【0055】電子線マイクロアナライザーにより膜組成
を解析したところ、薄膜コンデンサ(2−a)の下地層
はNi0.5 Fe2.5 4 で、薄膜コンデンサ(2−a)
および(2−b)の誘電体層はいずれもBa0.8 Sr
0.2 TiO3 であった。
When the film composition was analyzed by an electron beam microanalyzer, the underlayer of the thin film capacitor (2-a) was Ni 0.5 Fe 2.5 O 4 and the thin film capacitor (2-a)
And the dielectric layers of (2-b) are both Ba 0.8 Sr
0.2 TiO 3 .

【0056】LCRメータにより測定した薄膜コンデン
サ(2−a)および(2−b)の室温における比誘電
率、誘電損失(1kHz、1V)は、薄膜コンデンサ
(2−a)がそれぞれ3100、2.0%であり、薄膜
コンデンサ(2−b)はそれぞれ2800、2.9%で
あった。絶縁抵抗は薄膜コンデンサ(2−a)、(2−
b)ともに109 Ω・cm以上であった。直流破壊電圧
は、薄膜コンデンサ(2−a)が1.7MV/cm、薄
膜コンデンサ(2−b)が1.2MV/cmであった。
The relative permittivity and dielectric loss (1 kHz, 1 V) of the thin film capacitors (2-a) and (2-b) at room temperature measured by the LCR meter were 3100, 2. 0%, and the values of the thin film capacitors (2-b) were 2800 and 2.9%, respectively. The insulation resistance of the thin film capacitors (2-a) and (2-
b) Both were 10 9 Ω · cm or more. The DC breakdown voltage was 1.7 MV / cm for the thin film capacitor (2-a) and 1.2 MV / cm for the thin film capacitor (2-b).

【0057】つぎに、Si基板上に形成した白金膜上に
本成膜方法における上記成膜条件で、Ni0.5 Fe2.5
4 膜、Ba0.8 Sr0.2 TiO3 膜、Ba0.8 Sr
0.2 TiO3 /Ni0.5 Fe2.5 4 膜を成膜し、反射
高速電子線回折(RHEED)およびX線回折により結
晶構造及び結晶配向性の解析を行った。その結果Ni0.
5 Fe2.5 4 膜は(100)面に配向していた。そし
て、下地膜としてNi0. 5 Fe2.5 4 の(100)配
向膜を用いることにより、Ba0.8 Sr0.2 TiO3
NiO膜におけるBa0.8 Sr0.2 TiO3 層は、直接
基板上に形成した場合と比較して、強い(100)配向
性を示すとともに、結晶性も大幅に向上していた。
Next, on a platinum film formed on a Si substrate, Ni 0.5 Fe 2.5
O 4 film, Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 film, Ba 0.8 Sr
A 0.2 TiO 3 / Ni 0.5 Fe 2.5 O 4 film was formed, and the crystal structure and crystal orientation were analyzed by reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction. As a result, Ni 0.
5 Fe 2.5 O 4 film was oriented in the (100) plane. By using the Ni 0. of 5 Fe 2.5 O 4 (100) oriented film as a base film, Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 /
The Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 layer in the NiO film showed strong (100) orientation and significantly improved crystallinity as compared with the case where it was formed directly on the substrate.

【0058】高分解能の走査型電子顕微鏡を用いて、B
0.8 Sr0.2 TiO3 /Ni0.5Fe2.5 4 膜の破
断面と表面を観察した。その結果、Ba0.8 Sr0.2
iO 3 層は非常に緻密で粒径は約0.22μmであっ
た。
Using a high-resolution scanning electron microscope, B
a0.8Sr0.2TiOThree/ Ni0.5Fe2.5OFourMembrane rupture
The cross section and surface were observed. As a result, Ba0.8Sr0.2T
iO ThreeThe layer is very dense with a particle size of about 0.22 μm.
Was.

【0059】スピネル型酸化物膜として、上記以外の組
成の膜を用いた場合や、誘電体薄膜として組成の異なる
Ba1-X SrX TiO3 膜を用いた場合や、Pb{(M
1/ 3 ,Nb2/3 1-y Tiy 3 膜を用いた場合にお
いても同様に、下地層として上記スピネル型酸化物膜を
用いることにより、直接電極上に誘電体薄膜を作製した
場合と比較して、より良好な特性を示す薄膜コンデンサ
が得られた。代表的な結果を表2に示す。
As a spinel-type oxide film, a film having a composition other than the above, a Ba 1-x Sr x TiO 3 film having a different composition as a dielectric thin film, or Pb {(M
g 1/3, Nb 2/3) also in 1-y Ti y O 3 if the membrane using, manufactured by using the spinel-type oxide film as an underlying layer, a dielectric thin film directly on the electrode As a result, a thin film capacitor showing better characteristics was obtained. Representative results are shown in Table 2.

【0060】[0060]

【表2】 [Table 2]

【0061】なお出発原料として、スピネル型酸化物膜
の作製にはβ−ジケトン系金属錯体を用いた。ペロブス
カイト型誘電体薄膜の作製には、バリウム源にBa(D
PM)2 、ストロンチウム源にSr(DPM)2 、チタ
ン源にTi(C3 7 O)4およびTi(DPM)2
(C3 7 O)2 、鉛源にPb(DPM)2 およびPb
(C2 5 4 、マグネシウム源にMg(DPM)2
よびMg(acac) 2 、ニオブ源にNb(C2
5 O)5 およびNb(DPM)2 ・Cl3 を用いた。
As a starting material, a spinel oxide film
Was prepared using a β-diketone metal complex. Perovs
To manufacture a kite-type dielectric thin film, Ba (D
PM)TwoSr (DPM) for strontium sourceTwo, Chita
Ti (C)ThreeH7O)FourAnd Ti (DPM)Two
(CThreeH7O)TwoPb (DPM) for lead sourceTwoAnd Pb
(CTwoHFive)Four, Mg (DPM) for magnesium sourceTwoYou
And Mg (acac) Two, Nb (CTwoH
FiveO)FiveAnd Nb (DPM)Two・ ClThreeWas used.

【0062】さらに、金属電極として、Pt以外の金属
材料、例えばニッケル、パラジウム、銀/パラジウム合
金、銅などを用いた場合や、それらの成膜方法としてス
パッタ法、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法の
何れを用いた場合においても同等の特性を示す薄膜コン
デンサが得られることを確認した。
Further, when a metal material other than Pt, for example, nickel, palladium, silver / palladium alloy, copper, or the like is used as the metal electrode, a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, It was confirmed that a thin film capacitor exhibiting the same characteristics can be obtained by using any of the CVD methods.

【0063】(実施例3)図4において、Si基板41
上に、(100)面に配向したNaCl型酸化物薄膜と
してのNiO膜42を設け、このNiO膜42上に金属
電極としての白金膜43を設け、この白金43上に、
(100)面に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜と
してのBa0.5 Sr0.5 TiO3 膜44を設け、さらに
金属電極としての白金膜45を設けている。ここで実施
例3における薄膜コンデンサの製造方法について説明す
る。図2のプラズマCVD装置における気化器17に脱
水処理を行ったニッケルアセチルアセトナート、気化器
13にバリウムジピバロイルメタン、気化器14にスト
ロンチウムジピバロイルメタン、気化器15にテトライ
ソプロポキシチタンを入れ、それぞれ160℃、235
℃、240℃、40℃に加熱し保持しておく。バルブ2
3、29を開きアルゴンキャリア(流量20SCCM)とと
もにニッケルアセチルアセトナートの蒸気と反応ガスと
しての酸素(流量10SCCM)を排気系11により減圧さ
れた反応チャンバー6内に導入し、プラズマを発生(電
力1.4W/cm 2 )させ、3分間減圧下(5Pa)で反
応を行い、600℃に加熱した下地基板(120回転/
分)10上にNiO膜を60nm成膜し、バルブ23,
29を閉じた。NiO膜/Si基板を室温まで冷却した
後取り出し、rfマグネトロンスパッタ装置により白金
薄膜をNiO膜上に形成した。スパッタ条件は、プラズ
マ40W、ガス圧1.0Pa、基板温度600℃、成膜
時間20分である。なお、Pt膜の膜厚は80nmであ
る。
(Embodiment 3) In FIG.
A NaCl-type oxide thin film oriented on the (100) plane
A NiO film 42 is provided on the
A platinum film 43 as an electrode is provided, and on this platinum 43,
A perovskite-type dielectric thin film oriented on a (100) plane;
Ba0.5Sr0.5TiOThreeProviding a film 44,
A platinum film 45 as a metal electrode is provided. Implemented here
A method for manufacturing the thin film capacitor in Example 3 will be described.
You. The vaporizer 17 in the plasma CVD apparatus of FIG.
Nickel acetylacetonate with water treatment, vaporizer
13 is barium dipivaloylmethane, and vaporizer 14 is
Rontium dipivaloylmethane, Tetri for vaporizer 15
Sopropoxy titanium was added, and the temperature was 160 ° C and 235, respectively.
C., 240.degree. C. and 40.degree. Valve 2
Open 3, 29 and with argon carrier (flow rate 20 SCCM)
The vapor of nickel acetylacetonate and the reaction gas
Oxygen (flow rate 10 SCCM) is reduced by the exhaust system 11.
Into the reaction chamber 6 and generate plasma (electrode
Power 1.4W / cm Two) For 3 minutes under reduced pressure (5 Pa)
The substrate was heated to 600 ° C (120 rotations /
Minute) A NiO film is formed to a thickness of 60 nm on
29 was closed. The NiO film / Si substrate was cooled to room temperature
After that, take out platinum with rf magnetron sputtering device.
A thin film was formed on the NiO film. Sputtering conditions are plasma
40 W, gas pressure 1.0 Pa, substrate temperature 600 ° C., film formation
The time is 20 minutes. The thickness of the Pt film is 80 nm.
You.

【0064】そして、Pt膜/NiO膜/Si基板を室
温まで冷却した後取り出しプラズマCVD装置の電極7
上に取り付け、排気系11により反応チャンバー内を減
圧するとともに、Pt膜/NiO膜/Si基板を600
℃に加熱する。Pt膜/NiO膜/Si基板が600℃
まで加熱された後、バルブ19,20,21,25,2
6,27を開き、キャリアガス(気化器13、14、1
5にそれぞれ流量25、3030、5SCCM)により、バ
リウムジピバロイルメタン、ストロンチウムジピバロイ
ルメタン}およびテトライソプロポキシチタンの蒸気を
反応ガスである酸素(流量10SCCM)とともに反応チャ
ンバー6内に導入し、プラズマ中(電力1.4W/c
m2 )で15分間減圧下(7Pa)で反応を行い、Pt
膜上にBa1- x Srx TiO3 膜を2.2μm成膜し、
Ba1-x Srx TiO3 /Pt/NiO膜を作製した。
そして、Ba1-x Srx TiO3 /Pt/NiO膜を形
成したSi基板を真空チャンバーから取り出し、スパッ
タ法により対向電極(白金膜)を100nm形成し、薄
膜コンデンサ(試料番号3−a)を作製した。スパッタ
条件は、プラズマ50W、ガス圧1.4Pa、基板温度
600℃、成膜時間15分である。
Then, the Pt film / NiO film / Si substrate is cooled to room temperature and taken out.
The Pt film / NiO film / Si substrate was set at 600
Heat to ° C. Pt film / NiO film / Si substrate is 600 ℃
After heating to 19,20,21,25,2
6 and 27, open the carrier gas (vaporizer 13, 14, 1
5, vapors of barium dipivaloylmethane, strontium dipivaloylmethane} and tetraisopropoxytitanium are introduced into the reaction chamber 6 together with oxygen (flow rate of 10 SCCM) at a flow rate of 25, 3030 and 5 SCCM, respectively. And in plasma (power 1.4W / c
m 2 ) for 15 minutes under reduced pressure (7 Pa).
A 2.2 μm Ba 1- x Sr x TiO 3 film is formed on the film,
To prepare a Ba 1-x Sr x TiO 3 / Pt / NiO film.
Then, the Si substrate on which the Ba 1-x Sr x TiO 3 / Pt / NiO film was formed was taken out of the vacuum chamber, a counter electrode (platinum film) was formed to a thickness of 100 nm by sputtering, and a thin film capacitor (sample number 3-a) was formed. Produced. The sputtering conditions are plasma 50 W, gas pressure 1.4 Pa, substrate temperature 600 ° C., and film formation time 15 minutes.

【0065】また比較のために、スパッタリング法によ
りSi基板上にNiO膜を作製せずに直接Pt膜を形成
し、さらにPt膜上にBa1-x Srx TiO3 膜を同様
にプラズマCVD法で、対向電極(白金)をスパッタ法
で形成した薄膜コンデンサ(試料番号3−b)を作製し
た。
For comparison, a Pt film was directly formed on a Si substrate by sputtering without forming a NiO film, and a Ba 1-x Sr x TiO 3 film was similarly formed on the Pt film by a plasma CVD method. Thus, a thin film capacitor (sample number 3-b) in which a counter electrode (platinum) was formed by a sputtering method was produced.

【0066】電子線マイクロアナライザー(EPMA)
により分析した薄膜コンデンサ(3−a)および(3−
b)の誘電体層の組成はBa0.5 Sr0.5 TiO3 であ
った。
Electron beam micro analyzer (EPMA)
Thin film capacitors (3-a) and (3-a)
The composition of the dielectric layer of b) was Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 .

【0067】LCRメータにより測定した薄膜コンデン
サ(3−a)および(3−b)の室温における比誘電
率、誘電損失(1kHz、1V)は、薄膜コンデンサ
(3−a)がそれぞれ4000、1.7%であり、薄膜
コンデンサ(3−b)はそれぞれ2100、1.8%で
あった。絶縁抵抗は薄膜コンデンサ(3−a)、(3−
b)ともに109 Ω・cm以上であった。直流破壊電圧
は、薄膜コンデンサ(3−a)が1.8MV/cm、薄
膜コンデンサ(3−b)が1.5MV/cmであった。
The relative permittivity and dielectric loss (1 kHz, 1 V) at room temperature of the thin film capacitors (3-a) and (3-b) measured by the LCR meter were 4000, 1. 7%, and the values of the thin film capacitors (3-b) were 2100 and 1.8%, respectively. The insulation resistance of the thin film capacitors (3-a), (3-
b) Both were 10 9 Ω · cm or more. The DC breakdown voltage of the thin film capacitor (3-a) was 1.8 MV / cm, and that of the thin film capacitor (3-b) was 1.5 MV / cm.

【0068】つぎに、Si基板上に、本成膜方法におけ
る上記成膜条件で、NiO膜、Pt膜、Pt/NiO
膜、Ba0.5 Sr0.5 TiO3 膜、Ba0.5 Sr0.5
iO3/Pt/NiO膜を成膜し、反射高速電子線回折
(RHEED)およびX線回折により結晶構造及び結晶
配向性の解析を行った。その結果NiO膜は(100)
面に配向していた。Pt膜は無配向であった。そして、
下地膜としてNiOの(100)配向膜を用いることに
より、Pt/NiO膜におけるPt層は(100)に配
向していた。また、下地膜としてPtの(100)配向
膜を用いることにより、Ba0.5 Sr0.5 TiO3 /P
t/NiO膜におけるBa0.5 Sr0.5 TiO3 層は、
直接基板上に形成した場合と比較して、強い(100)
配向性を示すとともに、結晶性も大幅に向上していた。
Next, a NiO film, a Pt film, and a Pt / NiO film were formed on a Si substrate under the above film forming conditions in this film forming method.
Film, Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 film, Ba 0.5 Sr 0.5 T
An iO 3 / Pt / NiO film was formed, and the crystal structure and the crystal orientation were analyzed by reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction. As a result, the NiO film becomes (100)
It was oriented in the plane. The Pt film was non-oriented. And
By using the (100) oriented film of NiO as the underlayer, the Pt layer in the Pt / NiO film was oriented to (100). Further, by using a (100) oriented film of Pt as a base film, Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 / P
The Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 layer in the t / NiO film is
Stronger than when directly formed on a substrate (100)
In addition to showing the orientation, the crystallinity was also greatly improved.

【0069】高分解能の走査型電子顕微鏡を用いて、B
0.5 Sr0.5 TiO3 /Pt/NiO膜の破断面と表
面を観察した。その結果、Ba0.5 Sr0.5 TiO3
は非常に緻密で粒径は約0.2μmであった。
Using a high-resolution scanning electron microscope, B
The fracture surface and the surface of the a 0.5 Sr 0.5 TiO 3 / Pt / NiO film were observed. As a result, the Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 layer was very dense and had a particle size of about 0.2 μm.

【0070】NaCl型酸化物膜として、上記Ni酸化
物以外にCo酸化物膜やMg酸化物膜を用いた場合や、
誘電体薄膜として組成の異なるBa1-X SrX TiO3
膜を用いた場合や、Pb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y
Tiy }O3 膜を用いた場合においても同様に、下地層
として上記NaCl型酸化物膜を用いることにより、直
接電極上に誘電体薄膜を作製した場合と比較して、より
良好な特性を示す薄膜コンデンサが得られた。代表的な
結果を表3に示す。
When a Co oxide film or a Mg oxide film is used as the NaCl type oxide film in addition to the above Ni oxide,
Ba 1-x Sr x TiO 3 with different composition as dielectric thin film
When a film is used, Pb や (Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y
Similarly, in the case of using the Ti y } O 3 film, better characteristics can be obtained by using the NaCl-type oxide film as the underlayer as compared with the case where the dielectric thin film is directly formed on the electrode. The thin film capacitor shown was obtained. Representative results are shown in Table 3.

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】なお出発原料として、NaCl型酸化物膜
の作製にはβ−ジケトン系金属錯体を用いた。ペロブス
カイト型誘電体薄膜の作製には、バリウム源にBa(D
PM)2 、ストロンチウム源にSr(DPM)2 、チタ
ン源にTi(C3 7 O)4およびTi(DPM)2
(C3 7 O)2 、鉛源にPb(DPM)2 およびPb
(C2 5 4 、マグネシウム源にMg(DPM)2
よびMg(acac) 2 、ニオブ源にNb(C2
5 O)5 およびNb(DPM)2 ・Cl3 を用いた。
As a starting material, a NaCl type oxide film was used.
Was prepared using a β-diketone metal complex. Perovs
To manufacture a kite-type dielectric thin film, Ba (D
PM)TwoSr (DPM) for strontium sourceTwo, Chita
Ti (C)ThreeH7O)FourAnd Ti (DPM)Two
(CThreeH7O)TwoPb (DPM) for lead sourceTwoAnd Pb
(CTwoHFive)Four, Mg (DPM) for magnesium sourceTwoYou
And Mg (acac) Two, Nb (CTwoH
FiveO)FiveAnd Nb (DPM)Two・ ClThreeWas used.

【0073】さらに、金属電極として、Pt以外の金属
材料、例えばニッケル、パラジウム、銀/パラジウム合
金、銅などを用いた場合や、それらの成膜方法としてス
パッタ法、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法の
何れを用いた場合においても同等の特性を示す薄膜コン
デンサが得られることを確認した。
Further, when a metal material other than Pt, for example, nickel, palladium, silver / palladium alloy, copper, or the like is used as the metal electrode, a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, It was confirmed that a thin film capacitor exhibiting the same characteristics can be obtained by using any of the CVD methods.

【0074】(実施例4)図5において、Si基板51
上に、(100)面に配向したスピネル型酸化物薄膜と
してのNi0.5 Fe2.5 4 膜52を設け、このNi
0.5 Fe2.5 4 膜52上に金属電極としての白金膜5
3を設け、この白金膜53上に、(100)面に配向し
たペロブスカイト型誘電体薄膜としてのBa0.6 Sr
0.4 TiO3 膜54を設け、さらに金属電極としての白
金膜55を設けている。
(Embodiment 4) Referring to FIG.
A Ni 0.5 Fe 2.5 O 4 film 52 as a spinel-type oxide thin film oriented on the (100) plane is provided thereon.
Platinum film 5 as metal electrode on 0.5 Fe 2.5 O 4 film 52
And a Ba 0.6 Sr as a perovskite-type dielectric thin film oriented on the (100) plane on the platinum film 53.
A 0.4 TiO 3 film 54 is provided, and a platinum film 55 as a metal electrode is further provided.

【0075】ここで、実施例4における薄膜コンデンサ
の製造方法について説明する。出発原料にはβ−ジケト
ン系金属錯体のニッケルアセチルアセトナート{Ni(a
cac) 2 ・H2 0、acac= C5 7 2 }、鉄アセチルア
セトナート{Fe(acac)3 }、バリウムジピバロイルメ
タン{Ba(DPM)2 、DPM= C11192 }、ス
トロンチウムジピバロイルメタン{Sr(DPM)2
およびテトライソプロポキシチタン{Ti(C3
7 O)4 }を用いた。
Here, the thin film capacitor in the fourth embodiment
A method of manufacturing the device will be described. Β-diketo as starting material
Nickel acetylacetonate ン Ni (a
cac) Two・ HTwo0, acac = CFiveH7OTwo}, Iron acetyla
Settnerto Fe (acac)Three}, Barium dipivaloylme
Tan @ Ba (DPM)Two, DPM = C11H19OTwo},
Trontium dipivaloylmethane @ Sr (DPM)Two
And tetraisopropoxytitanium @ Ti (CThreeH
7O)Four} Was used.

【0076】図2のプラズマCVD装置における気化器
17に脱水処理を行ったニッケルアセチルアセトナー
ト、気化器18に鉄アセチルアセトナート、気化器13
にバリウムジピバロイルメタン、気化器14にストロン
チウムジピバロイルメタン、気化器15にテトライソプ
ロポキシチタンを入れ、それぞれ160℃、130℃、
235℃、235℃、40℃に加熱し保持しておく。バ
ルブ23、24、29、30を開きアルゴンキャリア
(気化器17、18にそれぞれ流量20SCCM、30SCC
M)とともにニッケルアセチルアセトナートの蒸気と鉄
アセチルアセトナートの蒸気と反応ガスとしての酸素
(流量15SCCM)を排気系11により減圧された反応チ
ャンバー6内に導入し、プラズマを発生(電力1.4W
/cm2 )させ、4分間減圧下(5Pa)で反応を行い、
550℃に加熱した下地基板(120回転/分)10上
にNix Fe1-x 4 膜を90nm成膜し、バルブ2
3,24、29、30を閉じた。
In the plasma CVD apparatus shown in FIG. 2, the vaporizer 17 is dehydrated nickel acetylacetonate, the vaporizer 18 is iron acetylacetonate, and the vaporizer 13
Into the vaporizer 14, strontium dipivaloylmethane into the vaporizer 14, and tetraisopropoxytitanium into the vaporizer 15, 160 ° C, 130 ° C, respectively.
Heat and hold at 235 ° C, 235 ° C, and 40 ° C. Open valves 23, 24, 29 and 30 and open an argon carrier (flow rate 20 SCCM, 30 SCC for vaporizers 17 and 18 respectively).
M) together with the vapor of nickel acetylacetonate, the vapor of iron acetylacetonate, and oxygen (flow rate 15 SCCM) as a reaction gas into the reaction chamber 6 depressurized by the exhaust system 11 to generate plasma (power 1.4 W).
/ Cm 2 ) and react under reduced pressure (5 Pa) for 4 minutes.
A Ni x Fe 1-x O 4 film is formed to a thickness of 90 nm on a base substrate (120 rotations / minute) 10 heated to 550 ° C.
3, 24, 29 and 30 were closed.

【0077】Nix Fe1-x 4 膜を形成したSi基板
を室温まで冷却した後取り出し、rfマグネトロンスパ
ッタ装置により白金薄膜をNix Fe3-x 4 膜上に形
成した。スパッタ条件は、プラズマ40W、ガス圧1.
0Pa、基板温度600℃、成膜時間25分である。な
お、Pt膜の膜厚は100nmである。
The Si substrate on which the Ni x Fe 1 -x O 4 film was formed was cooled to room temperature, taken out, and a platinum thin film was formed on the Ni x Fe 3 -x O 4 film using an rf magnetron sputtering apparatus. The sputtering conditions were as follows: plasma 40 W, gas pressure 1.
0 Pa, the substrate temperature is 600 ° C., and the film formation time is 25 minutes. Note that the thickness of the Pt film is 100 nm.

【0078】そして、Pt/Nix Fe3-x 4 膜を形
成したSi基板を室温まで冷却した後取り出しプラズマ
CVD装置の電極7上に取り付け、排気系11により反
応チャンバー内を減圧するとともに、600℃に加熱す
る。Pt/Nix Fe3-x 4 膜を形成したSi基板が
600℃まで加熱された後、バルブ19,20,21,
25,26,27を開き、キャリアガス(気化器13、
14、15にそれぞれ流量25、30、5SCCM)によ
り、バリウムジピバロイルメタン、ストロンチウムジピ
バロイルメタン}およびテトライソプロポキシチタンの
蒸気を反応ガスである酸素(流量10SCCM)とともに反
応チャンバー6内に導入し、プラズマ中(電力1.4W
/cm2 )で15分間減圧下(7Pa)で反応を行い、P
t/NixFe1-x 4 膜上にBa1-x Srx TiO3
膜を約1.9μm成膜し、Ba1-xSrx TiO3 /P
t/Nix Fe3-x 4 膜を作製した。そして、Ba
1-x Srx TiO3 /Pt/Nix Fe3-x 4 を形成
したSi基板を真空チャンバーから取り出し、スパッタ
法により対向電極(白金膜)を100nm形成し、薄膜
コンデンサ(試料番号4−a)を作製した。スパッタ条
件は、プラズマ50W、ガス圧1.4Pa、基板温度6
00℃、成膜時間15分である。
Then, Pt / NixFe3-xOFourShape the membrane
After removing the formed Si substrate to room temperature, take out plasma
Attached on the electrode 7 of the CVD device, the exhaust system 11
The pressure inside the reaction chamber is reduced and heated to 600 ° C.
You. Pt / NixFe3-xO FourThe Si substrate with the film formed
After heating to 600 ° C., valves 19, 20, 21,
25, 26, 27, and open the carrier gas (vaporizer 13,
14 and 15 according to flow rate 25, 30, 5 SCCM)
Barium dipivaloylmethane, strontium dipi
Valoylmethane and tetraisopropoxytitanium
The steam is reacted with oxygen (flow rate 10 SCCM) as a reaction gas.
Into the reaction chamber 6 and in plasma (power 1.4 W).
/cmTwo) For 15 minutes under reduced pressure (7 Pa).
t / NixFe1-xOFourBa on the membrane1-xSrxTiOThree
A film of about 1.9 μm is formed and Ba1-xSrxTiOThree/ P
t / NixFe3-xOFourA film was prepared. And Ba
1-xSrxTiOThree/ Pt / NixFe3-xOFourForm
Removed Si substrate from vacuum chamber
A 100 nm counter electrode (platinum film) is formed by the
A capacitor (sample number 4-a) was produced. Sputtering strip
The conditions were plasma 50W, gas pressure 1.4Pa, substrate temperature 6
00 ° C., film formation time 15 minutes.

【0079】また比較のために、Si基板上にPt/N
x Fe3-x 4 膜を作製せずに直接Ba1-x Srx
iO3 膜を同様にプラズマCVD法で、対向電極(白
金)をスパッタ法で形成した薄膜コンデンサ(試料番号
4−b)を作製した。
For comparison, Pt / N on Si substrate
i x Fe 3-x O 4 directly without making a film Ba 1-x Sr x T
Similarly, a thin film capacitor (sample number 4-b) in which an iO 3 film was formed by a plasma CVD method and a counter electrode (platinum) was formed by a sputtering method.

【0080】電子線マイクロアナライザー(EPMA)
により分析した薄膜コンデンサ(4−a)および(4−
b)の誘電体層の組成はいずれもBa0.6 Sr0.4 Ti
3であった。また、薄膜コンデンサ(4−a)のスピ
ネル型酸化物薄膜の組成はNi0.5 Fe2.5 4 であっ
た。
Electron beam micro analyzer (EPMA)
Thin film capacitors (4-a) and (4-a)
The composition of the dielectric layer of b) is Ba 0.6 Sr 0.4 Ti
O 3 . The composition of the spinel oxide thin film of the thin-film capacitor (4-a) was Ni 0.5 Fe 2.5 O 4 .

【0081】LCRメータにより測定した薄膜コンデン
サ(4−a)および(4−b)の室温における比誘電
率、誘電損失(1kHz、1V)は、薄膜コンデンサ
(4−a)がそれぞれ4100、1.8%であり、薄膜
コンデンサ(4−b)はそれぞれ2100、1.8%で
あった。絶縁抵抗は薄膜コンデンサ(4−a)、(4−
b)ともに109 Ω・cm以上であった。直流破壊電圧
は、薄膜コンデンサ(2−a)が1.7MV/cm、薄
膜コンデンサ(2−b)が1.2MV/cmであった。
The relative permittivity and dielectric loss (1 kHz, 1 V) at room temperature of the thin film capacitors (4-a) and (4-b) measured by the LCR meter were 4100, 1. 8%, and the values of the thin film capacitors (4-b) were 2100 and 1.8%, respectively. The insulation resistance of the thin film capacitors (4-a), (4-
b) Both were 10 9 Ω · cm or more. The DC breakdown voltage was 1.7 MV / cm for the thin film capacitor (2-a) and 1.2 MV / cm for the thin film capacitor (2-b).

【0082】つぎに、Si基板上に本成膜方法における
上記成膜条件で、Ni0.5 Fe2.54 膜、Pt膜、B
0.6 Sr0.4 TiO3 膜、Ba0.6 Sr0.4 TiO3
/Pt/Ni0.5 Fe2.5 4 膜を成膜し、反射高速電
子線回折(RHEED)およびX線回折により結晶構造
及び結晶配向性の解析を行った。その結果Ni0.5 Fe
2.5 4 膜は(100)面に配向していた。またPt膜
は無配向であった。そして、下地膜としてPtの(10
0)配向膜を用いることにより、Ba0.6 Sr 0.4 Ti
3 /Pt/Ni0.5 Fe2.5 4 膜におけるBa0.6
Sr0.4 TiO 3 層は、直接基板上に形成した場合と比
較して、強い(100)配向性を示すとともに、結晶性
も大幅に向上していた。
Next, in this film forming method on a Si substrate,
Under the above film forming conditions, Ni0.5Fe2.5OFourFilm, Pt film, B
a0.6Sr0.4TiOThreeMembrane, Ba0.6Sr0.4TiOThree
/ Pt / Ni0.5Fe2.5OFourA film is formed and reflected high-speed electricity
Crystal structure by proton diffraction (RHEED) and X-ray diffraction
And analysis of crystal orientation was performed. As a result, Ni0.5Fe
2.5OFourThe film was oriented in the (100) plane. Pt film
Was non-oriented. Then, Pt (10
0) By using an alignment film, Ba0.6Sr 0.4Ti
OThree/ Pt / Ni0.5Fe2.5OFourBa in the membrane0.6
Sr0.4TiO ThreeThe layer is different from the one formed directly on the substrate.
By comparison, it shows a strong (100) orientation and
Had also improved significantly.

【0083】高分解能の走査型電子顕微鏡を用いて、B
0.6 Sr0.4 TiO3 /Pt/Ni0.5 Fe2.5 4
膜の破断面と表面を観察した。その結果、Ba0.6 Sr
0.4TiO3 層は非常に緻密で粒径は約0.22μmで
あった。
Using a high-resolution scanning electron microscope, B
a 0.6 Sr 0.4 TiO 3 / Pt / Ni 0.5 Fe 2.5 O 4
The fracture surface and surface of the film were observed. As a result, Ba 0.6 Sr
The 0.4 TiO 3 layer was very dense and had a particle size of about 0.22 μm.

【0084】スピネル型酸化物膜として、上記以外の組
成の膜を用いた場合や、誘電体薄膜として組成の異なる
Ba1-X SrX TiO3 膜を用いた場合や、Pb{(M
1/ 3 ,Nb2/3 1-y Tiy }O3 膜を用いた場合に
おいても同様に、下地層として上記スピネル型酸化物膜
を用いることにより、直接電極上に誘電体薄膜を作製し
た場合と比較して、より良好な特性を示す薄膜コンデン
サが得られた。代表的な結果を表4に示す。
As a spinel oxide film, a film having a composition other than the above is used, a Ba 1-x Sr x TiO 3 film having a different composition is used as a dielectric thin film, or Pb {(M
g 1/3, Nb 2/3) 1-y Ti y} O 3 film also in the case of using, by using the above spinel-type oxide film as an underlying layer, a dielectric thin film directly on the electrode A thin-film capacitor showing better characteristics as compared with the case where it was manufactured was obtained. Representative results are shown in Table 4.

【0085】[0085]

【表4】 [Table 4]

【0086】なお出発原料として、スピネル型酸化物膜
の作製にはβ−ジケトン系金属錯体を用いた。ペロブス
カイト型誘電体薄膜の作製には、バリウム源にBa(D
PM)2 、ストロンチウム源にSr(DPM)2 、チタ
ン源にTi(C3 7 O)4およびTi(DPM)2
(C3 7 O)2 、鉛源にPb(DPM)2 およびPb
(C2 5 4 、マグネシウム源にMg(DPM)2
びMg(acac)2、ニオブ源にNb(C2 5 O)
5 およびNb(DPM)2 ・Cl3 を用いた。
As a starting material, a β-diketone metal complex was used for producing a spinel type oxide film. To form a perovskite-type dielectric thin film, Ba (D) is used as a barium source.
PM) 2, Sr (DPM) 2 in the strontium source, Ti (C 3 H 7 titanium source O) 4 and Ti (DPM) 2 ·
(C 3 H 7 O) 2 , Pb (DPM) 2 and Pb as lead sources
(C 2 H 5 ) 4 , Mg (DPM) 2 and Mg (acac) 2 for the magnesium source, and Nb (C 2 H 5 O) for the niobium source
5 and Nb (DPM) 2 · Cl 3 were used.

【0087】さらに、金属電極として、Pt以外の金属
材料、例えばニッケル、パラジウム、銀/パラジウム合
金、銅などを用いた場合や、それらの成膜方法としてス
パッタ法、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法の
何れを用いた場合においても同等の特性を示す薄膜コン
デンサが得られることを確認した。
Further, when a metal material other than Pt, for example, nickel, palladium, silver / palladium alloy, copper, or the like is used as the metal electrode, a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, It was confirmed that a thin film capacitor exhibiting the same characteristics can be obtained by using any of the CVD methods.

【0088】(実施例5)図6において、金属電極とし
ての白金基板61を設け、この白金基板61上に、(1
00)面に配向したNaCl型酸化物薄膜としてのNi
O膜62を設け、このNiO膜62上に(100)面に
配向したペロブスカイト型誘電体薄膜としてのBa0.7
Sr0.3 TiO3 膜63を設け、さらに金属電極として
の白金膜64を設けている。
Example 5 In FIG. 6, a platinum substrate 61 as a metal electrode was provided, and (1)
Ni) as a NaCl-type oxide thin film oriented on the (00) plane
An O film 62 is provided, and Ba 0.7 as a perovskite type dielectric thin film oriented on the (100) plane is formed on the NiO film 62.
An Sr 0.3 TiO 3 film 63 is provided, and a platinum film 64 as a metal electrode is further provided.

【0089】ここで、実施例6における薄膜コンデンサ
の製造方法について説明する。まず、白金基板(Pt膜
/Si基板)を、図2に示したプラズマCVD装置の基
板加熱ヒータ内臓の電極7に取り付け、600℃に加熱
した後、NaCl酸化物薄膜およびペロブスカイト型誘
電体薄膜を作製する。以下に、プラズマCVDによるN
aCl酸化物薄膜およびペロブスカイト型誘電体薄膜の
作製について詳細に説明する。出発原料として、β−ジ
ケトン系金属錯体のニッケルアセチルアセトナート{N
i(acac)2 ・H2 0、acac=C5 7 2 }、バリウム
ジピバロイルメタン{Ba(DPM)2 、DPM=C11
192 }、ストロンチウムジピバロイルメタン{Sr
(DPM)2 }およびイソプロポキシチタン{Ti(C
3 7 O)4 }を用いた。図2のプラズマCVD装置に
おける気化器17に脱水処理を行ったニッケルアセチル
アセトナート、気化器13にバリウムジピバロイルメタ
ン、気化器14にストロンチウムジピバロイルメタン、
気化器15にイソプロポキシチタンを入れ、それぞれ1
60℃、235℃、240℃、40℃に加熱し保持して
おく。バルブ23、29を開きアルゴンキャリア(流量
20SCCM)とともにニッケルアセチルアセトナートの蒸
気と反応ガスとしての酸素(流量10SCCM)を排気系1
1により減圧された反応チャンバー6内に導入し、プラ
ズマを発生(電力1.4W/cm2 )させ、1分間減圧下
(5Pa)で反応を行い、600℃に加熱した下地基板
(120回転/分)10上にNiO膜を20nm成膜
し、バルブ23,29を閉じた。
Here, a method of manufacturing the thin film capacitor in the sixth embodiment will be described. First, a platinum substrate (Pt film / Si substrate) was attached to the electrode 7 inside the substrate heater of the plasma CVD apparatus shown in FIG. 2, and after heating to 600 ° C., the NaCl oxide thin film and the perovskite type dielectric thin film were removed. Make it. The following describes N by plasma CVD.
The fabrication of the aCl oxide thin film and the perovskite dielectric thin film will be described in detail. As a starting material, nickel acetylacetonate of β-diketone-based metal complex {N
i (acac) 2 · H 2 0, acac = C 5 H 7 O 2 }, barium dipivaloylmethane {Ba (DPM) 2 , DPM = C 11
H 19 O 2 }, strontium dipivaloylmethane {Sr
(DPM) 2 } and isopropoxy titanium {Ti (C
3 H 7 O) 4 } was used. In the plasma CVD apparatus of FIG. 2, nickel acetylacetonate subjected to dehydration treatment in the vaporizer 17, barium dipivaloyl methane in the vaporizer 13, strontium dipivaloyl methane in the vaporizer 14,
Put isopropoxy titanium in the vaporizer 15 and add 1
Heat to 60 ° C, 235 ° C, 240 ° C, and 40 ° C and hold. The valves 23 and 29 are opened, and the vapor of nickel acetylacetonate and oxygen as a reaction gas (flow rate 10 SCCM) are discharged together with the argon carrier (flow rate 20 SCCM).
The reaction mixture was introduced into the reaction chamber 6 decompressed by the step 1 to generate plasma (power: 1.4 W / cm 2 ), reacted for 1 minute under reduced pressure (5 Pa), and heated to 600 ° C. under the substrate (120 rotations / Min) A NiO film was formed to a thickness of 20 nm on 10 and the valves 23 and 29 were closed.

【0090】さらに引き続き真空を破らずにバルブ1
9,20,21,25,26,27を開き、キャリアガ
ス(気化器13、14、15にそれぞれ流量25、2
5、5SCCM)により、バリウムジピバロイルメタン、ス
トロンチウムジピバロイルメタン}およびイソプロポキ
シチタンの蒸気を反応ガスである酸素(流量10SCCM)
とともに反応チャンバー6内に導入し、プラズマ中(電
力1.4W/cm2 )で16分間減圧下(7Pa)で反応
を行い、NiO膜上にBa1-X SrX TiO3 膜を2μ
m成膜し、Ba1-X SrX TiO3 /NiO膜を作製し
た。そして、Ba1- X SrX TiO3 /NiOを形成し
た下地基板を真空チャンバーから取り出し、スパッタ法
により対向電極(白金膜)を100nm形成し、薄膜コ
ンデンサ(試料番号6−a)を作製した。スパッタ条件
は、プラズマパワー50W、基板温度600℃、ガス圧
1.5Pa、スパッタ時間15分である。
Further, without breaking the vacuum, the valve 1
9, 20, 21, 25, 26 and 27 are opened, and the carrier gas (flow rate 25, 2 is supplied to the vaporizers 13, 14, 15 respectively).
5,5 SCCM) to convert the vapors of barium dipivaloylmethane, strontium dipivaloylmethane} and isopropoxytitanium into oxygen as a reaction gas (flow rate 10 SCCM).
At the same time, the reaction is carried out in a plasma (power 1.4 W / cm 2 ) under reduced pressure (7 Pa) for 16 minutes, and a Ba 1-x Sr x TiO 3 film is formed on the NiO film by 2 μm.
m to form a Ba 1-x Sr x TiO 3 / NiO film. Then, the underlying substrate formed with the Ba 1- X Sr X TiO 3 / NiO removed from the vacuum chamber, the counter electrode (platinum layer) was 100nm formed by sputtering, to produce a thin film capacitor (Sample No. 6-a). The sputtering conditions are plasma power of 50 W, substrate temperature of 600 ° C., gas pressure of 1.5 Pa, and sputtering time of 15 minutes.

【0091】また比較のために、スパッタ法によりSi
基板上に形成した白金膜上にNiO膜を作製せずに直接
Ba1-X SrX TiO3 膜を同様にプラズマCVD法
で、対向電極(白金)をスパッタ法で形成した薄膜コン
デンサ(試料番号6−b)を作製した。
For comparison, Si was used for sputtering.
A thin film capacitor in which a Ba 1-x Sr x TiO 3 film was directly formed by a plasma CVD method without forming a NiO film on a platinum film formed on a substrate and a counter electrode (platinum) was formed by a sputtering method (sample No. 6-b) was prepared.

【0092】電子線マイクロアナライザーにより膜組成
を解析したところ、薄膜コンデンサ(6−a)および
(6−b)いずれも誘電体層はBa0.7 Sr0.3 TiO
3 であった。。
When the film composition was analyzed using an electron beam microanalyzer, the dielectric layers of both the thin film capacitors (6-a) and (6-b) were made of Ba 0.7 Sr 0.3 TiO.
Was 3 . .

【0093】LCRメータにより測定した薄膜コンデン
サ(6−a)および(6−b)の室温における比誘電
率、誘電損失(1kHz、1V)は、薄膜コンデンサ
(6−a)がそれぞれ4300、1.5%であり、薄膜
コンデンサ(6−b)はそれぞれ2700、1.9%で
あった。絶縁抵抗は薄膜コンデンサ(6−a)、(6−
b)ともに109 Ω・cm以上であった。直流破壊電圧
は、薄膜コンデンサ(6−a)が1.9MV/cm、薄
膜コンデンサ(6−b)が1.6MV/cmであった。
The relative permittivity and dielectric loss (1 kHz, 1 V) of the thin film capacitors (6-a) and (6-b) at room temperature measured by the LCR meter were 4300, 1. 5%, and that of the thin-film capacitors (6-b) was 2700 and 1.9%, respectively. The insulation resistance of the thin film capacitors (6-a), (6-
b) Both were 10 9 Ω · cm or more. The DC breakdown voltage of the thin film capacitor (6-a) was 1.9 MV / cm, and that of the thin film capacitor (6-b) was 1.6 MV / cm.

【0094】次に、白金基板上に本成膜方法における上
記成膜条件で、NiO膜、Ba0.7Sr0.3 TiO
3 膜、Ba0.7 Sr0.3 TiO3 /NiO膜を成膜し、
反射高速電子線回折(RHEED)およびX線回折によ
り結晶構造及び結晶配向性の解析を行った。その結果N
iO膜は(100)面に配向していた。そして、下地膜
としてNiOの(100)配向膜を用いることにより、
Ba0.7 Sr0.3 TiO3/NiO膜におけるBa0.7
Sr0.3 TiO3 層は、直接基板上に形成した場合と比
較して、強い(100)配向性を示すとともに、結晶性
も大幅に向上していた。
Next, on a platinum substrate, a NiO film, Ba 0.7 Sr 0.3 TiO
3 film, Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 / NiO film is formed,
The crystal structure and crystal orientation were analyzed by reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction. As a result N
The iO film was oriented in the (100) plane. By using a (100) oriented film of NiO as a base film,
Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 / Ba 0.7 in the NiO film
The Sr 0.3 TiO 3 layer exhibited strong (100) orientation and significantly improved crystallinity as compared with the case where it was formed directly on the substrate.

【0095】高分解能の走査型電子顕微鏡を用いて、B
0.7 Sr0.3 TiO3 /NiO膜の破断面と表面を観
察した。その結果、Ba0.7 Sr0.3 TiO3 層は非常
に緻密で粒径は約0.20μmであった。
Using a high-resolution scanning electron microscope, B
The fracture surface and the surface of the a 0.7 Sr 0.3 TiO 3 / NiO film were observed. As a result, the Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 layer was very dense and had a particle size of about 0.20 μm.

【0096】NaCl型酸化物膜として、上記Ni酸化
物以外にCo酸化物膜やMg酸化物膜を用いた場合や、
誘電体薄膜として組成の異なるBa1-X SrX TiO3
膜を用いた場合や、Pb{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y
Tiy 3 膜を用いた場合においても同様に、下地層と
して上記NaCl型酸化物膜を用いることにより、直接
電極上に誘電体薄膜を作製した場合と比較して、より良
好な特性を示す薄膜コンデンサが得られた。また、Na
Cl型酸化物膜の代わりに、スピネル型酸化物薄膜を用
いた場合においても同様に良好な特性を示す薄膜コンデ
ンサが得られた。代表的な結果を表5に示す。
When a Co oxide film or a Mg oxide film is used as the NaCl type oxide film in addition to the above-mentioned Ni oxide,
Ba 1-x Sr x TiO 3 with different composition as dielectric thin film
When a film is used, Pb や (Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y
Similarly, even when a Ti y O 3 film is used, better characteristics are exhibited by using the above NaCl-type oxide film as the underlayer as compared with a case where a dielectric thin film is directly formed on an electrode. A thin film capacitor was obtained. Na
Even when a spinel-type oxide thin film was used instead of the Cl-type oxide film, a thin-film capacitor exhibiting similarly good characteristics was obtained. Representative results are shown in Table 5.

【0097】[0097]

【表5】 [Table 5]

【0098】なお出発原料として、NaCl型酸化物膜
およびスピネル型酸化物薄膜の作製にはβ−ジケトン系
金属錯体を用いた。ペロブスカイト型誘電体薄膜の作製
には、バリウム源にBa(DPM)2 、ストロンチウム
源にSr(DPM)2 、チタン源にTi(C3 7 O)
4 およびTi(DPM)2 ・(C3 7 O)2 、鉛源に
Pb(DPM)2 およびPb(C2 5 4 、マグネシ
ウム源にMg(DPM)2 およびMg(acac)2
ニオブ源にNb(C2 5 O)5 およびNb(DPM)
2 ・Cl3 を用いた。
As a starting material, a β-diketone-based metal complex was used for producing a NaCl type oxide film and a spinel type oxide thin film. To prepare a perovskite-type dielectric thin film, Ba (DPM) 2 is used as a barium source, Sr (DPM) 2 as a strontium source, and Ti (C 3 H 7 O) as a titanium source.
4 and Ti (DPM) 2 · (C 3 H 7 O) 2 , Pb (DPM) 2 and Pb (C 2 H 5 ) 4 for the lead source, Mg (DPM) 2 and Mg (acac) 2 for the magnesium source,
Nb (C 2 H 5 O) 5 and Nb (DPM) as niobium sources
2 · Cl 3 was used.

【0099】また、金属電極基板として、Pt以外の金
属電極材料、例えばニッケル、パラジウム、銀/パラジ
ウム合金、銅などを用いた場合においても同等の特性を
示す薄膜コンデンサが得られることを確認した。
It was also confirmed that a thin film capacitor having the same characteristics can be obtained even when a metal electrode material other than Pt, such as nickel, palladium, a silver / palladium alloy, or copper, is used as the metal electrode substrate.

【0100】薄膜コンデンサの外観図の一例を図7に示
す。上記方法で作製した後、基板を3.3mm×1.6
mmに切断する。そして、金属リード線75をそれぞれ
の電極上に半田付けし、エポキシ系樹脂76で全体をモ
ールドしている。このコンデンサの容量は100pFで
あった。また図7において、71は金属電極基板(白金
基板)、72はNaCl型酸化物膜またはスピネル型酸
化物薄膜、73はペロブスカイト型誘電体薄膜、74は
金属電極(白金膜)である。
FIG. 7 shows an example of an external view of a thin film capacitor. After manufacturing by the above method, the substrate was 3.3 mm × 1.6.
Cut to mm. Then, metal lead wires 75 are soldered on the respective electrodes, and the whole is molded with an epoxy resin 76. The capacitance of this capacitor was 100 pF. 7, reference numeral 71 denotes a metal electrode substrate (platinum substrate); 72, a NaCl-type oxide film or spinel-type oxide thin film; 73, a perovskite-type dielectric thin film; and 74, a metal electrode (platinum film).

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、電
極としての金属基板または非電極基板上に直接または間
接的に下部電極が形成され、その上に直接または間接的
に誘電体薄膜層が形成され、その上に直接または間接的
に上部電極が形成されている薄膜コンデンサであって、
前記誘電体薄膜層が、(100)面に配向したペロブス
カイト型誘電体薄膜層であり、かつ前記誘電体薄膜層よ
り下のいずれかの部分に、(100)に配向されたNa
Cl型酸化物薄膜層及び(100)に配向されたスピネ
ル型酸化物薄膜層から選ばれる少なくとも一つの層を有
することにより、成膜初期から高い結晶性と配向性を示
す薄膜コンデンサを安価に得ることができ、小型化・大
容量化を可能とする薄膜コンデンサを実現できる。
As described above, according to the present invention, a lower electrode is formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, and a dielectric thin film layer is formed thereon directly or indirectly. Is formed, on which the upper electrode is formed directly or indirectly, a thin film capacitor,
The dielectric thin film layer is a perovskite-type dielectric thin film layer oriented in the (100) plane, and (100) oriented Na is oriented in any portion below the dielectric thin film layer.
By having at least one layer selected from a Cl-type oxide thin film layer and a (100) -oriented spinel-type oxide thin film layer, a thin-film capacitor exhibiting high crystallinity and orientation can be obtained at an inexpensive stage from the beginning of film formation. Thus, a thin film capacitor that can be reduced in size and capacity can be realized.

【0102】次に本発明の薄膜コンデンサの製造方法の
構成によれば、前記薄膜コンデンサを効率良く合理的に
製造できる。
Next, according to the structure of the method for manufacturing a thin film capacitor of the present invention, the thin film capacitor can be efficiently and rationally manufactured.

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

【図1】本発明の実施例1の薄膜コンデンサを示す断面
概略図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a thin-film capacitor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の薄膜コンデンサの下地層と
誘電体層を成膜するために使用するプラズマCVD装置
を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a plasma CVD apparatus used for forming a base layer and a dielectric layer of the thin film capacitor according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2の薄膜コンデンサを示す断面
概略図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a thin film capacitor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例3の薄膜コンデンサを示す断面
概略図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a thin-film capacitor according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例4の薄膜コンデンサを示す断面
概略図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a thin-film capacitor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例5の薄膜コンデンサを示す断面
概略図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a thin film capacitor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の薄膜コンデンサを示す部分
切り欠き断面概略図である。
FIG. 7 is a partially cutaway schematic view showing a thin film capacitor according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 金属電極(白金膜) 3 NaCl型酸化物薄膜(NiO膜) 4 ペロブスカイト型誘電体薄膜(Ba0.7 Sr0.3
iO3 膜) 5 金属電極(白金膜) 6 反応チャンバー 7 基板加熱ヒータ内臓の電極 8 電極 9 高周波電源 10 下地基板 11 排気系 12 基板回転機構 13〜18 気化器 19〜30 バルブ 31 キャリアガスのアルゴンボンベ 32 酸素ボンベ 35 Si基板 36 金属電極(白金膜) 37 スピネル型酸化物薄膜(Ni0.5 Fe2.5
4 膜) 38 ペロブスカイト型誘電体薄膜(Ba0.8 Sr0.2
TiO3 膜) 39 金属電極(白金膜) 41 Si基板 42 NaCl型酸化物薄膜(NiO膜) 43 金属電極(白金膜) 44 ペロブスカイト型誘電体薄膜(Ba0.5 Sr0.5
TiO3 膜) 45 金属電極(白金膜) 51 Si基板 52 スピネル型酸化物薄膜(Ni0.5 Fe2.5
4 膜) 53 金属電極(白金膜) 54 ペロブスカイト型誘電体薄膜(Ba0.6 Sr0.4
TiO3 膜 55 金属電極(白金膜) 61 金属電極(白金基板) 62 NaCl型酸化物薄膜(NiO膜) 63 ペロブスカイト型誘電体薄膜(Ba0.7 Sr0.3
TiO3 膜) 64 金属電極(白金膜) 71 金属電極基板(白金基板) 72 NaCl型酸化物膜またはスピネル型酸化物薄膜 73 ペロブスカイト型誘電体薄膜 74 金属電極(白金膜) 75 金属リード線 76 エポキシ系樹脂(モールド樹脂)
Reference Signs List 1 Si substrate 2 Metal electrode (platinum film) 3 NaCl-type oxide thin film (NiO film) 4 Perovskite-type dielectric thin film (Ba 0.7 Sr 0.3 T)
iO 3 film) 5 metal electrode (platinum layer) 6 reaction chamber 7 substrate heater visceral electrode 8 electrodes 9 high frequency power source 10 substrate 11 exhaust system 12 substrate rotating mechanism 13 to 18 vaporizer 19 to 30 argon valve 31 the carrier gas Cylinder 32 Oxygen cylinder 35 Si substrate 36 Metal electrode (platinum film) 37 Spinel type oxide thin film (Ni 0.5 Fe 2.5 O
4 films) 38 Perovskite dielectric thin film (Ba 0.8 Sr 0.2
TiO 3 film) 39 Metal electrode (platinum film) 41 Si substrate 42 NaCl type oxide thin film (NiO film) 43 Metal electrode (platinum film) 44 Perovskite type dielectric thin film (Ba 0.5 Sr 0.5)
TiO 3 film) 45 Metal electrode (platinum film) 51 Si substrate 52 Spinel type oxide thin film (Ni 0.5 Fe 2.5 O
4 ) 53 Metal electrode (platinum film) 54 Perovskite dielectric thin film (Ba 0.6 Sr 0.4
TiO 3 film 55 Metal electrode (platinum film) 61 Metal electrode (platinum substrate) 62 NaCl type oxide thin film (NiO film) 63 Perovskite type dielectric thin film (Ba 0.7 Sr 0.3
TiO 3 film) 64 Metal electrode (platinum film) 71 Metal electrode substrate (platinum substrate) 72 NaCl type oxide film or spinel type oxide thin film 73 Perovskite type dielectric thin film 74 Metal electrode (platinum film) 75 Metal lead wire 76 Epoxy Resin (mold resin)

フロントページの続き (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−281248(JP,A) 特開 平2−260408(JP,A) 特開 平3−110861(JP,A) 特開 平2−199108(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/12 - 4/12 448 H01G 4/00 - 4/10 H01G 4/14 - 4/40 H01G 13/00 - 13/06 Continuation of front page (72) Inventor Ryoichi Takayama 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-63-281248 (JP, A) JP-A-2-260408 (JP) JP-A-3-110861 (JP, A) JP-A-2-199108 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01G 4/12-4/12 448 H01G 4/00-4/10 H01G 4/14-4/40 H01G 13/00-13/06

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電極としての金属基板または非電極基板
上に直接または間接的に下部電極が形成され、その上に
直接または間接的に誘電体薄膜層が形成され、その上に
直接または間接的に上部電極が形成されている薄膜コン
デンサであって、 前記誘電体薄膜層が、(100)面に配向したペロブス
カイト型誘電体薄膜層であり、かつ前記電極としての金
属基板または非電極基板と下部電極の間、または下部電
極と誘電体薄膜層との間のいずれかの部分に、(10
0)に配向されたNaCl型酸化物薄膜層及び(10
0)に配向されたスピネル型酸化物薄膜層から選ばれる
少なくとも一つの層を有することを特徴とする薄膜コン
デンサ。
1. A lower electrode is formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, on which a dielectric thin film layer is formed directly or indirectly, and on which a direct or indirect dielectric thin film layer is formed. in a thin film capacitor upper electrode is formed, the dielectric thin layer is a perovskite dielectric thin layer oriented to (100) plane, and gold as the electrode
Between the metal or non-electrode substrate and the lower electrode, or
In any part between the pole and the dielectric thin film layer , (10
0) oriented NaCl-type oxide thin film layer and (10)
A thin film capacitor having at least one layer selected from 0) oriented spinel oxide thin film layers.
【請求項2】 下部電極とペロブスカイト型誘電体薄膜
層との間に、(100)に配向されたNaCl型酸化物
薄膜層及び(100)に配向されたスピネル型酸化物薄
膜層から選ばれる少なくとも一つの層を有する請求項1
に記載の薄膜コンデンサ。
2. A method according to claim 1, wherein the lower electrode and the perovskite type dielectric thin film layer include at least one selected from a (100) oriented NaCl type oxide thin film layer and a (100) oriented spinel type oxide thin film layer. 2. The method according to claim 1, wherein the layer has one layer.
2. The thin film capacitor according to 1.
【請求項3】 ペロブスカイト型誘電体薄膜が、(Ba
1-x Srx )TiO3(0≦x≦1.0)またはPb
{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y Tiy }O3 (0≦y≦
1.0)である請求項1に記載の薄膜コンデンサ。
3. The method according to claim 1, wherein the perovskite type dielectric thin film is (Ba)
1-x Sr x ) TiO 3 (0 ≦ x ≦ 1.0) or Pb
{(Mg 1/3 , Nb 2/3 ) 1-y Ti y } O 3 (0 ≦ y ≦
1.0).
【請求項4】 NaCl型酸化物薄膜がマグネシウム酸
化物薄膜、コバルト酸化物薄膜及びニッケル酸化物薄膜
から選ばれる少なくとも一つである請求項1に記載の薄
膜コンデンサ。
4. The thin film capacitor according to claim 1, wherein the NaCl type oxide thin film is at least one selected from a magnesium oxide thin film, a cobalt oxide thin film, and a nickel oxide thin film.
【請求項5】 スピネル型酸化物薄膜が、鉄、コバルト
及びアルミニウムから選ばれる少なくとも一つの成分を
主成分とする酸化物薄膜である請求項1に記載の薄膜コ
ンデンサ。
5. The thin film capacitor according to claim 1, wherein the spinel-type oxide thin film is an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component.
【請求項6】 非電極基板上に直接下部電極が形成さ
れ、その上に(100)に配向されたNaCl型酸化物
薄膜が形成され、その上に(100)面に配向したペロ
ブスカイト型誘電体薄膜層が形成され、その上に上部電
極が形成されている請求項1に記載の薄膜コンデンサ。
6. A lower electrode is directly formed on a non-electrode substrate, a (100) -oriented NaCl-type oxide thin film is formed thereon, and a (100) -oriented perovskite-type dielectric is formed thereon. The thin film capacitor according to claim 1, wherein a thin film layer is formed, and an upper electrode is formed thereon.
【請求項7】 非電極基板上に直接下部電極が形成さ
れ、その上に(100)に配向されたスピネル型配向物
薄膜層が形成され、その上に(100)に配向されたN
aCl型酸化物薄膜が形成され、その上に(100)面
に配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層が形成され、
その上に上部電極が形成されている請求項1に記載の薄
膜コンデンサ。
7. A lower electrode is directly formed on a non-electrode substrate, a (100) oriented spinel-type oriented thin film layer is formed thereon, and a (100) oriented N is oriented thereon.
An aCl-type oxide thin film is formed, and a (100) -oriented perovskite-type dielectric thin film layer is formed thereon,
2. The thin film capacitor according to claim 1, wherein an upper electrode is formed thereon.
【請求項8】 非電極基板上に(100)に配向された
NaCl型酸化物薄膜が形成され、その上に下部電極が
形成され、その上に(100)面に配向したペロブスカ
イト型誘電体薄膜層が形成され、その上に上部電極が形
成されている請求項1に記載の薄膜コンデンサ。
8. A perovskite-type dielectric thin film having a (100) -oriented NaCl-type oxide thin film formed on a non-electrode substrate, a lower electrode formed thereon, and a (100) -plane oriented thereon. The thin film capacitor according to claim 1, wherein a layer is formed, and an upper electrode is formed thereon.
【請求項9】 非電極基板上に(100)に配向された
スピネル型酸化物薄膜が形成され、その上に下部電極が
形成され、その上に(100)面に配向したペロブスカ
イト型誘電体薄膜層が形成され、その上に上部電極が形
成されている請求項1に記載の薄膜コンデンサ。
9. A perovskite-type dielectric thin film having a (100) -oriented spinel-type oxide thin film formed on a non-electrode substrate, a lower electrode formed thereon, and a (100) -plane oriented thereon. The thin film capacitor according to claim 1, wherein a layer is formed, and an upper electrode is formed thereon.
【請求項10】 電極としての金属基板または非電極基
板上に直接または間接的に下部電極が形成され、その上
に直接または間接的に誘電体薄膜層が形成され、その上
に直接または間接的に上部電極が形成されており、前記
両電極がスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法及び
プラズマCVD法から選ばれる少なくとも一つの方法を
用いて形成されている薄膜コンデンサの製造方法であっ
て、前記下部電極の下面または上面にプラズマCVD法
を用いて(100)に配向されたNaCl型酸化物薄膜
層及び(100)に配向されたスピネル型配向物薄膜層
から選ばれる少なくとも一つの層を形成し、前記上部電
極より下層にプラズマCVD法を用いて(100)面に
配向したペロブスカイト型誘電体薄膜層を形成すること
を特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
10. A lower electrode is formed directly or indirectly on a metal substrate or a non-electrode substrate as an electrode, and a dielectric thin film layer is formed thereon directly or indirectly, and a direct or indirect dielectric layer is formed thereon. A method of manufacturing a thin film capacitor, wherein an upper electrode is formed, and the two electrodes are formed by using at least one method selected from a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, and a plasma CVD method, At least one layer selected from a NaCl type oxide thin film layer oriented to (100) and a spinel type oriented thin film layer oriented to (100) is formed on the lower or upper surface of the lower electrode by plasma CVD. Forming a perovskite-type dielectric thin film layer oriented in the (100) plane below the upper electrode by using a plasma CVD method. Method of manufacturing capacitor.
【請求項11】 下部電極の上に、プラズマCVD法を
用いて(100)に配向されたNaCl型酸化物薄膜層
及び(100)に配向されたスピネル型酸化物薄膜層か
ら選ばれる少なくとも一つの層を形成し、その上にペロ
ブスカイト型誘電体薄膜層を形成する請求項10に記載
の薄膜コンデンサの製造方法。
11. At least one selected from a NaCl-type oxide thin film layer oriented to (100) and a spinel-type oxide thin film layer oriented to (100) by using a plasma CVD method on the lower electrode. The method for manufacturing a thin film capacitor according to claim 10, wherein a layer is formed, and a perovskite type dielectric thin film layer is formed thereon.
【請求項12】 ペロブスカイト型誘電体薄膜が、(B
1-x Srx )TiO 3 (0≦x≦1.0)またはPb
{(Mg1/3 ,Nb2/3 1-y Tiy }O3 (0≦y≦
1.0)である請求項10に記載の薄膜コンデンサの製
造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the perovskite-type dielectric thin film is (B
a1-xSrx) TiO Three(0 ≦ x ≦ 1.0) or Pb
{(Mg1/3, Nb2/3)1-yTiy} OThree(0 ≦ y ≦
1.0).
Construction method.
【請求項13】 NaCl型酸化物薄膜がマグネシウム
酸化物薄膜、コバルト酸化物薄膜及びニッケル酸化物薄
膜から選ばれる少なくとも一つである請求項10に記載
の薄膜コンデンサの製造方法。
13. The method according to claim 10, wherein the NaCl-type oxide thin film is at least one selected from a magnesium oxide thin film, a cobalt oxide thin film, and a nickel oxide thin film.
【請求項14】 スピネル型酸化物薄膜が、鉄、コバル
ト及びアルミニウムから選ばれる少なくとも一つの成分
を主成分とする酸化物薄膜である請求項10に記載の薄
膜コンデンサの製造方法。
14. The method according to claim 10, wherein the spinel oxide thin film is an oxide thin film containing at least one component selected from iron, cobalt and aluminum as a main component.
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