JPH01321615A

JPH01321615A - 電極

Info

Publication number: JPH01321615A
Application number: JP15540388A
Authority: JP
Inventors: Masato Karaiwa; 唐岩　正人; Masahiro Miyazaki; 宮崎　正裕
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1989-12-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】九肌立狡丘±ヱ本発明は、セラミックコンデンサ等における下部電極等
として特に好ましく用いられる耐熱性に優れた膜状の電
極に関する。

日の　′　′　ｔ　びに　の小型で高性能のコンデンサとして、セラミックコンデン
サが脚光を浴びている。このセラミックコンデンサ１０
は、第２図に示すように、基板２と、この基板２上に積
層された下部型＠４と、この下部電極４上に積層された
誘電体薄膜６と、この誘電体薄膜６上に積層された上部
電極８とから成っている。

このようなセラミックコンデンサ１０を製造するには、
基板２上に、まず膜状の下部電極４を蒸着等の手段で形
成する。その後、この下部電極４の表面に誘電体薄膜６
を形成し、これを下部電極４および基板２と共に約１２
００℃程度の温度で熱処理し、誘電体薄膜６を焼成する
。その後、この誘電体薄膜６表面に上部電極８を蒸着等
の手段で形成すれば、セラミックコンデンサ１０が完成
する。なお、セラミックコンデンサ１゛０において基板
２を必要とするのは、セラミックコンデンサ１０の全体
としての剛性を高めるためである。

このようなセラミックコンデンサ１０にあっては、その
製造工程において約１２００℃にも及ぶ高温で熱処理す
る必要があり、この際に下部電極４が熱処理によって変
質しないことが要求される。

そこで、下部電極４を構成する材料として、ｐｔ、Ｐｄ
　、Ｗ、Ｎｉ　、Ｔｉ　、Ｃｒ等の高融点材料が用いら
れる。

しかしながら、Ｐｄ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等の高融点
材料から成る従来の下部電極４にあっては、誘電体薄膜
６を焼成するための熱処理時に、表面が酸化されて面抵
抗が増大する虞があった。

なおｐｔを下部電極４として用いた場合には、面抵抗の
変化はほとんどないが、基板２、下部電極４および誘電
体薄膜６の熱膨張率の相違から、これらの剥離やクラッ
ク等が生じる虞があるという問題点があった。このよう
な剥離やクラック等は、ｐｔ以外の高融点材料を下部型
１ｉｆ１４として用いた場合にも同様に生じる虞があっ
た。

したがって、高温の熱処理によっても変質せず、剥離や
クラック等が発生せず、電極としての平坦性も保持でき
るような電極が出現すれば、その工業上の価値は極めて
大きい。

１豐立亘ヱ本発明は、このような従来技術が有する問題点を解消す
るためになされ、高温の熱処理によっても、面抵抗が増
大せず、しかもクラック等が発生せず、平坦性が保持さ
れ、さらに基板等から剥離する虞の少ない電極を提供す
ることを目的としている。

魚曹しＪ１盟このような目的を達成するために、本発明は、基板上に
形成される膜状の電極において、ニッケル酸化物層と、
ニッケル層と、白金層とが、この順序で前記基板上に積
層されていることを特徴としている。

このような本発明に係る電極によれば、電極を多層構造
とし、基板側からニッケル酸化物層とニッケル層と白金
層とを、この順で積層させるようにしたので、ニッケル
酸化物層がきわめて良好な密着性を基板に対して示すと
共に、白金層が良好な耐酸化作用を果たす等の理由から
、比較的高熱の熱処理が施されたとしても、表面が酸化
して面抵抗が増大することがないと共に、クラック等が
発生せず、かつ電極としての平坦性も保持され、しかも
この電極が基板から剥離することもない。

１１匹見左煎盈墨以下、本発明を図面に示す実施例を参照しつつ、詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る下部電極を用いたセラ
ミックコンデンサの概略断面図である。

第１図に示すように、本発明に係る電極１２は１、　　
たとえばセラミックコンデンサ３０における下部電極と
して用いられ、基板２表面に形成されるニッケル酸化物
（ただし、ニッケル酸化物中のニッケルの価数は問わな
い、）から成るニッケル酸化物層（以下、ｒＮｉ　０層
」と総称する）１４と、このＮｉ０層１４表面に形成さ
れるニッケルから成るニッケル層（以下、ｒＮｉ層」と
略す）１６と、このＮｉ層１６表面に形成される白金か
ら成る白金層（以下、ｒｐｔ層」と略す）１８とから構
成されている。

基板２は、耐熱性材料で構成されることが好ましく、た
とえばＳｉ、ＳｉＯ、ＡＪ！２０３もしくはＰｔ、Ｗ、
Ｔｉ等の金属で構成される。このうち特にＳ　ｉ　、　
Ｓ　ｉ　０２もしくはＡｊ　２０３で構成されることが
好ましい、具体的には、基板２として、シリコンウェー
ハや表面研摩されたアルミナ等が用いられる。シリコン
ウェーハとしては、ノンドープ型、Ｐ型もしくはＮ型等
あらゆるタイプの市販品をそのまま使うことが可能であ
り、表面エツチング等の表面処理を行なう必要は必ずし
もない９表面処理を行なうことなく、平坦性が保持され
ているからである。なお、基板２の表面の平坦性が要求
されるのは、その上に形成されるセラミックコンデンサ
３０の平坦性を保持するなめである。基板２の厚さは、
セラミツクコンデンサ３０全体に適度な同性を付与する
に十分な厚さを有する必要があり、５０〜５０００μｍ
であることが好ましい。

なお、基板は、必ずしも平板形状に限定されず、円筒形
状もしくは円柱形状であっても良い、基板が円筒形状も
しくは円柱形状等である場合には、その上に形成される
電極および誘電体薄膜も、基板形状に沿った形状となる
。

下部電極１２におけるＮｉ０層１４の厚さは、５０〜１
０００人、好ましくは１００〜５００人である。また、
Ｎｉ層１６の厚さは、２００〜２０００人、好ましくは
３００〜１０００人である。Ｐｔ層１８の厚さは、１０
００〜１ｏｏｏ。

人、好ましくは２０００〜６０００人である。各層１４
，１６．１８の厚さをこのような範囲にすることによっ
て、電＠１２の平坦性が保持され、クラックや剥離等を
防止することができる。

本発明に係る電極１２を基板２上に形成するには、たと
えば次のようにして行なう。

まず、基板２を必要に応じて洗浄し、表面に付着してい
るゴミ等を取り除く、その後、基板２上に所定厚さのＮ
ｉ０層１４を、スパッタ法、蒸着法、メツキ法などの成
膜手段で形成する。このＮｉ０層は、具体的にはターゲ
ットとしてＮｉを用い、系内をアルゴン等の不活性ガス
と酸素の混合雰囲気として、スパッタ法により成膜する
ことが好ましい、また、蒸着法によりＮｉＯ膜を形成し
てもよい０次に、このＮｉ０層１４の表面に、Ｎｉ０層
１４を形成する際に用いた成膜手段等により、所定厚さ
のＮｉ層１６を形成する。このＮｉ層は、具体的にはタ
ーゲットとしてＮｉを用い、系内をアルゴンなどの不活
性雰囲気として、スパッタ法により成膜することが好ま
しい、また、蒸着法によりＮｉ膜を形成させてもよい０
次に、同様にして、ｐｔ層１８を形成する。なお、成膜
手段として、スパッタ法や蒸着法を採用する場合には、
Ｎｉ層１６とｐｔ層１８とは連続して形成されることが
望ましい、これらの層１６．１８の酸化を防止するため
である。なお、Ｎｉ０層１４をスパッタ法により形成す
る場合には、上記のようにＮｉをターゲットとして酸化
雰囲気下で行なっても良いし、ＮｉＯをターゲットとし
て行なっても良い。

第１図に示す実施例では、このような方法で形成された
電極１２の表面に誘導体薄膜６を形成し、この誘電体薄
膜６表面に上部電極８を形成することにより、セラミッ
クコンデンサ３０が構成される。

誘電体重Ｈ６としては、チタン酸バリウム、酸化アルミ
ニウム、酸化タンタル、チタン酸鉛、酸化ジルコニウム
・チタン酸鉛（ＰＺＴ）　、チタン酸ストロンチウム等
の従来公知の誘電体薄膜が用′いられ得る。このような
誘電体薄膜６を下部電極１２表面に形成するための手段
としては、ゾル−ゲル法、スパッタ法、蒸着法等が用い
られる。誘電体薄膜の厚さは、その材質によっても異な
るが、１０００人〜５０μｍであることが好ましい。

上部電極８としては、ＡＱ　、Ｃｕ　、Ａｕ　、ＡＪ、
ｐｔ等の従来公知の電極が用いられ得る。この上部電極
８を誘電体薄膜６表面に形成するための手段としては、
スパッタ法、蒸着法、メツキ法等が用いられる。上部電
極８の厚さは、１０００人〜１．０μｍであることが好
ましい。

このようなセラミックコンデンサ３０を製造するなめに
は、下部型ｆｌｉ１２表面に誘電体重ＷＡ６が形成され
た段階で、この誘電体重Ｍ６が下部電極１２および基板
２と共に熱処理される。熱処理は、０．５〜５００°Ｃ
／分の昇温速度で約８００〜１３ｏＯ℃まで昇温した後
、この温度に３０〜３００分間保持し、その後５０〜５
００°Ｃ／分の冷却速度で冷却することにより行なう。

この熱処理は酸素または酸素含有ガス（たとえば空気中
）雰囲気下で行なうことが好ましい。

このような熱処理によっても、本発明に係る電極１２は
、熱処理前に比べて面抵抗の変化が少なく、平坦性も区
持され、剥離やクラック等がほとんど発生しないことが
確認された。

なお、本発明に係る電極は、セラミックコンデンサ３０
における下部電極１２としてだけでなく、抵抗体チップ
やその他の電子部品等における電極として用いることも
可能である。

また、本発明によれば、Ｎｉ０層１４と基板２表面との
間にケイ素酸化物（価数は問わない）から成るケイ素酸
化物層もしくはクロム酸化物層等、その他の酸１ヒ膜層
を所定厚さで形成するようにしても良い。基板２がケイ
素から成る場合には、ケイ素酸化物層は、基板２を熱処
理することによって得ることができる。

北ｊ目と丸呆以上説明してきたように、本発明によれば、電極を多層
構造とし、基板側からＮｉ０層とＮｉ層とｐｔ層とを、
この順で積層させるようにしたので、Ｎｉ０層がきわめ
て良好な密着性を基板に対して示すと共に、ｐｔ層が良
好な耐酸化作用を果たす等の理由から、比較的高熱の熱
処理が施されたとしても、表面が酸化して面抵抗が増大
することがないと共に、クラック等が発生せず、かつ電
極としての平坦性も保持され、しかもこの電極が基板か
ら剥雛することもないという優れた効果を奏する。

以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

火韮１［基　　板］市販のシリコンウェーハ（Ｐ型、比抵抗１０Ω■）を、
トリクレン中にて超音波洗浄したもの、あるいは表面洗
浄を施さないものを基板として使用した。

［電　　ｆ！］この基板上に、通常の高周波マグネトロンスパッタ法に
て、Ｎｉ　Ｏ，Ｎｉ　、Ｐｔの順に膜を形成した。条件
を以下に示す。

■酸化ＮｉＭ（Ｎｉ０層）チャンバー内をｉ　、　ｏ　ｘ　ｔ　ｏ　−５ｔｏｒｒ
以下の圧力に真空排気した後、アルゴンを１．０ＸＩＯ
’ｔｏｒｒ、次いで酸素を０　、２　ｘ　１０−３ｔｏ
ｒｒ導入した後、メインバルブをしぼって、系内を５．
０×１０　’ｔｏｒｒとした。ターゲットとして９９．
９％のニッケル（Ｎｉ）を用い、高周波出力１００Ｗで
プレスパツタを１０分間行なった後、シャッターを３分
間開けてシリコンウェーハ上に酸化ニッケル膜を形成し
た。ＷＡ厚は約１２０人であった。

■ニッケル１ｉ（Ｎｉ層）次に酸素ガスの供給をストップした後、プレスパツタを
１０分間行ない、ターゲット表面の酸化ニッケル層をエ
ツチングし、純粋なニッケル面を出した。その後、シリ
コンウェーハ上へのニッケル膜形成は、圧力５　ｍ　ｔ
ｏｒｒ、出力ｔｏｏｗで２分２０秒間行なった。クロム
層厚は約３０ＯＡであった。

■白金膜（ｐｔ層）次に、ターゲットには９９．９％の白金を使用し、圧力
５　ｘ　１０　’ｔｏｒｒ、出力２００Ｗでプレスパツ
タを１０分間行なった後、シャッターを６分間開けて、
白金膜を約６０００人形成した。

特に、形成したＮｉ層の酸化を防ぐために、■、■工程
は連続工程とした。この工程を経て、シリコンウェーハ
基板上にＮｉ０層（１２０人）、Ｎｉ層（３００人）、
Ｐｔ層（６０００人）がこの順序で形成された。

［熱処理コ上記の電極をつけたシリコンウェーハを酸素雰囲気で熱
処理しな。熱処理は赤外線イメージ炉またはボックス類
にて行ない、赤外線イメージ炉では５℃／　ｓｅｃで１
０００℃まで昇温した後、３０分間その温度を保持し、
その後５℃／　ｓｅｃで降温しな。この間、酸素のみ０
．２Ｎ／分供給した。

この操作を５回繰り返した。ボックス類では、７０℃／
時間で１０００’Ｃまで昇温した後、５時間この温度を
保持し、７０℃／時間で常温に戻した。この間酸素のみ
０．２ｊ１分供給した。

熱処理前の表面抵抗は０．３Ω／口であったものが、熱
処理（イメード炉、ボックス類）後、ともに０．２３Ω
／口となり、抵抗値の増加がなかっな、また、膜中にク
ラックが生じなり、変色が生じることもなかった。表面
平滑性にも優れていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る下部電極を用いたセラ
ミックコンデンサの概略断面図、第２図は従来例に係る
電極を用いたセラミックコンデンサの概略図である。２・・・基板　　　　　４．８．１２・・・電極１４・
・・Ｎｉ０層　　　　１６・・・Ｎｉ層１８・・・ｐｔ
層代理人　　弁理士　　鈴　木　炭一部

Claims

【特許請求の範囲】

　基板上に形成される膜状の電極において、ニッケル酸
化物層と、ニッケル層と、白金層とが、この順序で前記
基板上に積層されていることを特徴とする電極。