JPH02157123A - チタン酸バリウム薄膜の製造方法 - Google Patents

チタン酸バリウム薄膜の製造方法

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JPH02157123A
JPH02157123A JP63311071A JP31107188A JPH02157123A JP H02157123 A JPH02157123 A JP H02157123A JP 63311071 A JP63311071 A JP 63311071A JP 31107188 A JP31107188 A JP 31107188A JP H02157123 A JPH02157123 A JP H02157123A
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barium titanate
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映志 藤井
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秀雄 鳥井
Masaki Aoki
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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】 産業上の利用分野 本発明は、優れた誘電体材料であるチタン酸バリウム薄
膜の製造方法に関するものである。
従来の技術 チタン酸バリウム系セラミックスは、高い抵抗率・誘電
率をもつため、セラミンク・フィルタやコンデンザ材料
など幅広く利用されている。
近年、電子部品の小型軽量化の動きが強まる中で、チタ
ン酸バリウム等比誘電率の大きな材料を薄膜化すること
により、小型大容量のコンデンサなどを作製することが
可能となることから、真空蒸着法やスパッタ法によりチ
タン酸バリウムの薄膜化の研究がなされている。
真空蒸着法によりチタン酸バリウム薄膜を作製する際、
バリウムとチタンの蒸着源からの蒸発速度が異なるため
モル比率のコントロールが難しくまたチタン酸バリウム
が高融点物質であることがらヒータ材質の混入が避けら
れないと言った欠点がある。そのため、現在では、高周
波スパッタ法よる研究が中心となっている。そしてスバ
ンタ時の基板温度またはスパッタ後の熱処理温度を10
00°C以上にすることにより、誘電率l000以上の
薄膜が得られている。
発明が解決しようとする課題 高周波スパッタ法で誘電率1000以上のチタン酸バリ
ウム薄膜を得るためには、上述した様に1000°C以
上の基板温度または熱処理温度が必要であり、この加熱
により結晶粒成長に伴うマイクロクランクやピンポール
が発生してしまい、電極を蒸着等により形成するど短絡
してしまうことが多い。
本発明は蒸気問題点に鑑み、優れた誘電特性を示すチタ
ン酸バリウム薄膜を、400°C以下の低温で製造する
方法を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、チタン酸バリウ
ムの製造方法に、プラズマの活性さを利用したプラズマ
CVD法、電子サイクロトロン(ECR)プラスマCV
 D法、ECRプラズマスパンタ法を用いることにより
、400 ’C以下の低温でチタン酸バリウム薄膜を成
膜するという構造を備えたものである。
作用 本発明は上記した構成の製造方法であるので、プラズマ
CVD法、ECRプラズマCVD法ECRプラズマスパ
ッタ法において、成膜時の条件を選んでやることにより
、優れた誘電性を示すチタン酸バリウム薄膜を、400
°C以下の低温で製造できるという作用がなされる。
実施例 (実施例1) 以下本発明の一実施例のプラズマCVD法によるチタン
酸バリウム薄膜の製造方法について図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明の一実施例におけるプラズマCVD装置
の概略図を示すものである。第1図において1は反応チ
ャンバー、2は電極、3は反応チャンバー内を低圧に保
つための排気系で、4は下地基板、5は高周波電源(1
3,56MHz)6゜7は原料の入った気化器で、8は
キャリアガスボンへ(N2)、9は反応ガスボンへ(0
□)、10は基板加熱ヒーターである。
気化器6にバリウムジピバロイルメタン[B a (C
,、H,0)2 ) 、7にテI・ラーn−プロピルオ
ルトチクナーl−1:(n−C3H70)4T i :
1を入れ、それぞれ140°C2130°Cに加熱し、
その蒸気を窒素キャリア(流ft3.O3ccM)とと
もに排気系3により減圧された反応チャンバー1内に導
入する。同時に反応ガスである酸素(流量4..8 S
 CCM)も導入し、プラズマを発生(電力o、4 W
/ 1 afl)させ、40分間減圧下(8,2Xl 
0 ’ Torr)で反応を行ない、350°Cに加熱
した白金基板上に成膜した。得られた膜を解析すると、
組成りaTioOでペロブスカイト型の結晶構造をして
いた。また膜厚は2.2μmであった。さらに対向電極
(白金)を蒸着により形成し、誘電率を測定したところ
εシー4100、tanδ−0,01+であった。
また他の金属化合物を用いた場合においても同様に優れ
た誘電特性を示すチタン酸バリウム薄膜が得られた。そ
の−例を上記結果と合わせて表1に示ず。
(以 下 余 白) なお特許請求の範囲において、プラズマを維持する時の
圧力が1. OX 103〜1. OTorrとしたの
ば、1. OTorr以上だと化学蒸着の際プラズマが
有効に効かないため低温でチタン酸バリウム薄膜が得ら
れないからである。また1、 OX I O”” To
rr以下だと成膜速度が非常に遅くなってしまうからで
ある。
(実施例2) 以下本発明の一実施例のECRプラズマCVD法による
チタン酸バリウム薄膜の製造方法について図面を参照し
ながら説明する。
第2図はECRプラズマCVD装置の概略図を示してい
る。第2図において21はECRの高密度プラズマを発
生させるためのプラズマ室、22はECRに必要な磁場
を供給する電磁石であり、23は反応室、24はマイク
ロ波(2,45GHz)導入口、25はプラズマ源とな
るガス(酸素)の導入口、26は下地基板、27は基板
ホルダーである。28.29は原料の入った気化器で、
30はキャリアガス(N2)導入口である。31は反応
室を強制排気するだめのポンプ(油回転ポンプおよびタ
ーボ分子ポンプ)につながっている排気口である。
まずプラズマ室21および反応室23内を1.OX 1
0’ Torr以下に減圧して吸着ガス等を除去する。
次にプラズマ室21に導入口25からプラズマ源となる
酸素(流量3.43CCM)を導入し、導入口24より
2.45 CI(z(7)?イクO波を400W印加し
て、電磁石により磁界強度を875ガウスとすることに
よりECRプラズマを発生さ一已る。
その際、電磁石22による発散磁界により、発生したプ
ラズマはプラズマ室21より反応室23に引き出される
。また、気化器28.29にそれぞれバリウムジピバロ
イルメタン、テ]・シーn−プロピルオルトチタナート
を入れておき、それぞれ130°C2120°Cに加熱
し、その蒸気を窒素キャリア(流量それぞれ1.53C
CM)とともに反応室23に導入する。導入された蒸気
をプラズマ室21内より引き出された活性なプラズマに
触れさせることにより、30分間反応を行ない白金基根
土に成膜した。
なお、成膜時の基板温度は150°Cで一定であった。
また、成膜時の真空度は5.2 X 10’ Torr
であった。
得られた膜を解析すると、組成りaTi03でペロブス
カイト型の結晶構造をしていた。膜厚は18μmであっ
た。さらに対向電極(白金)を蒸着により形成し、誘電
率を測定したところεT−3800、tanδ−0,0
4であった。
また他の金属化合物を用いた場合にも同様に優れた誘電
特性を示すチタン酸バリウム薄膜が得られた。その−例
を上記結果と合わせて表2に示す。
(以 下 余 白) 、特許請求の範囲第(2)項においてプラズマを維持す
るときの圧力を1.0x10J5〜1.0×10°2T
orrとしたのは、1.ox1oi以下だと反応生成物
の成膜速度が遅く実用上問題があるためであり、1.0
 X I 02Torr以上だとプラズマが有効に効か
ないためである。
(実施例3) 以下本発明の一実施例のECRプラズマスパッタ法によ
るチタン酸バリウム薄膜の製造方法について図面を参照
しながら説明する。
第3図はECRプラズマスパッタリング装置の概略図を
示している。第3図において41は高密度プラズマを発
生させるためのプラズマ室、42はECRに必要な磁場
を供給する電磁石であり、43は反応室、44はマイク
ロ波(2,45Gl(z)導入口、45はプラズマ源と
なるガスの導入口、46はスパッタ電源、47はターゲ
ット、48は下地基板、49は基板ホルダー、50は反
応室を強制排気するためのポンプ(油回転ポンプおよび
ターボ分子ポンプ)につながっている排気口である。ま
た51は酸素導入口である。
まずプラズマ室41および反応室43内を1、0 ×1
0′6Torr以下に減圧して吸着ガス等を除去する。
次にプラズマ室41に導入口45からプラズマ源となる
アルゴン(流量4.O3CCM)および酸素(流量2.
O3CCM)を導入し、導入口44より2.45 GH
zのマイクロ波を500W印加して、電磁石により磁界
強度を875ガウスとすることによりECRプラズマを
発生させる。その際電磁石42による発散磁界によりプ
ラズマは、反応室43に引き出される。ターゲット47
としてBaOとTiO2を用意しておき、スパック電源
に300W印加することによりスパッタし、導入口51
より導入した酸素(流量1.83CCM)とともにEC
R特有の基板」−へのイオン衝撃効果により下地基板4
8上にチタン酸バリウム薄膜を50分間成膜した。なお
下地基板として白金を用いた。また、成膜時の真空度は
4.2X10′’ Torrで、基板温度は170°C
で一定であった。
得られた膜を解析すると、組成りaTi03でペロブス
カイト型の結晶構造をしていた。薄膜は2.3μmであ
った。さら対向電極(白金)を蒸着により形成し、誘電
率を測定したところεγ−4500tanδ−0.12
であった。
また、他のターゲットを用いて成膜した場合にも同様に
BaT+037it膜が得られ、εT≧3500、t 
a nδ≦0.12の特性を示した。
なお、特許請求の範囲第(3)項において、プラズマを
糺持するときの圧力を1.0X10”〜1.0×102
Torrとしたのは、1.0X10’以下だと反応生成
物の成膜速度が遅く実用上問題があるためであり、1.
0 ×102Torr以上だとプラズマが有効に効かな
いからである。
発明の効果 以上述べてきたように本発明は、プラズマの活性さを巧
みに利用した成膜方法であるため、400 ’C以下の
低温で、チタン酸バリウム薄膜を合成できる製造方法で
あり、誘電体材料の分野においてきわめて有益な発明で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例におりるプラズマCVD装
置の概略図、第2図は本発明の一実施例におけるECR
プラズマCVD装置の概略l、第3図は、本発明の一実
施例におけるE CRプラズマスパンタリング装置の概
略図である。 ]・・・・・・反応チャンバー、2 ・・電極、3・ 
・・(」1気系、4・・・・・下地基板、5・・・・高
周波電源、67・・・・気化器、8・・・・・・キャリ
アガスボンへ、9・・・反応ガスボンへ、10・・・・
・基板加熱ヒータ代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 は
か1名G

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バリウムを含む化合物の蒸気とチタンを含む化合
    物の蒸気と酸素を、減圧プラズマ中で分解せさ、対象基
    板上にペロブスカイト型酸化物を化学蒸着することを特
    徴とするチタン酸バリウム薄膜の製造方法。
  2. (2)バリウムを含む化合物の蒸気とチタンを含む化合
    物の蒸気を、電子サイクロトロン共鳴を用いて発生させ
    た高密度酸素プラズマを利用して分解させ、対象基板上
    にペロブスカイト型酸化物を化学蒸着することを特徴と
    するチタン酸バリウム薄膜の製造方法。
  3. (3)バリウムを含む金属又は化合物とチタンを含む金
    属又は化合物のターゲットを用いて、対象基板上にバリ
    ウムとチタンを含む金属又は化合物をスパッタリングし
    ながら、電子サイクロトロン共鳴を用いて発生させた高
    密度酸素プラズマを対象基板上に照射して、ペロブスカ
    イト型酸化物薄膜を形成することを特徴とするチタン酸
    バリウム薄膜の製造方法
  4. (4)バリウムを含む化合物が、β−ジケトン系金属錯
    体であることを特徴とする請求項(1)または(2)の
    いずれかに記載のチタン酸バリウム薄膜の製造方法。
  5. (5)チタンを含む化合物β−ジケトン系金属錯体また
    はビスシクロペンタジエニル錯塩または金属アルコキシ
    ドであることを特徴とする請求項(1)または(2)の
    いずれかに記載のチタン酸バリウム薄膜の製造方法。
  6. (6)プラズマを維持するときの圧力が1.0×10^
    −^3〜1.0Torrであることを特徴とする請求項
    (1)記載のチタン酸バリウム薄膜の製造方法。
  7. (7)プラズマを維持するときの圧力が1.0×10^
    −^5〜1.0×10^−^2Torrであることを特
    徴とする請求項(2)または(3)のいずれかに記載の
    チタン酸バリウム薄膜の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03205316A (ja) * 1989-12-29 1991-09-06 Toyo Ink Mfg Co Ltd ペロブスカイト型複合酸化物粉末の製造方法
US5379718A (en) * 1992-12-25 1995-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Method for forming a titanium thin film
RU2523000C1 (ru) * 2013-01-24 2014-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕМЕНТ-22" Способ изготовления сегнетоэлектрических конденсаторов
JP2022502853A (ja) * 2018-09-28 2022-01-11 パワー ロール リミテッド エネルギー貯蔵装置用の基板を処理する方法

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US5379718A (en) * 1992-12-25 1995-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Method for forming a titanium thin film
RU2523000C1 (ru) * 2013-01-24 2014-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕМЕНТ-22" Способ изготовления сегнетоэлектрических конденсаторов
JP2022502853A (ja) * 2018-09-28 2022-01-11 パワー ロール リミテッド エネルギー貯蔵装置用の基板を処理する方法

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