JPH06306678A - Production of composite body composed of substrate and dielectric - Google Patents

Production of composite body composed of substrate and dielectric

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JPH06306678A
JPH06306678A JP9972893A JP9972893A JPH06306678A JP H06306678 A JPH06306678 A JP H06306678A JP 9972893 A JP9972893 A JP 9972893A JP 9972893 A JP9972893 A JP 9972893A JP H06306678 A JPH06306678 A JP H06306678A
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substrate
film
oxide
composite
solution
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JP9972893A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuko Yoshinaga
郁子 吉永
Yuichi Taniguchi
裕一 谷口
Toyoji Ogura
豊史 小倉
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a composite body having a dielectric coating film excellent in heat resistance and corrosion resistance on a conductive substrate by depositing the hydroxide or the like of a metal on the surface of the substrate by electrolysis by using the substrate as a cathode and after that, applying current by using the substrate as an anode to oxidize the hydroxide and the substrate. CONSTITUTION:The composite body composed of the substrate and a electrodeposited material is formed by applying current by using the substrate made of valve metal such as stainless steel or Ni, Cu, particularly Ti, Zr, Ta, Nb as the cathode, platinum as the anode and a mixed aq. solution of Ba(NO3)2 with TiCl3 as an electrolyte to form the film like electrodeposited material composed of the hydrate of Ti and the hydroxide of Ba and Ti on the surface of the cathode substrate. The composite dielectric coating film composed of the oxide of the substrate metal, TiO2 and BaO and excellent in corrosion resistance and large in dielectric constant is formed on the substrate by applying current by using the composite material as the anode and the platinum made cathode in an ammonium adipate aq. solution to electrolytic oxidize the substrate of the anode composite body and the hydroxide or the like on the surface.

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、小型コンデンサ、高密
度型のメモリなどに応用される基板と誘電体よりなる複
合体の製造方法に関するものである。本発明はまた防食
用皮膜の形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a composite body composed of a substrate and a dielectric, which is applied to small capacitors, high density memories and the like. The present invention also relates to a method for forming an anticorrosion coating.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の分野においては、機器の小型
化、軽量化、高性能化、省電力化を実現させるため、各
種電子部品の小型化、軽量化、高性能化、高周波化等が
強く要望されている。そのため、電子部品の一つである
コンデンサにおいては小型化、大容量化、高周波化、チ
ップ化、オンボード化等が、また、同じく電子部品の一
つであるメモリにおいては、高密度化が要望されてい
る。
2. Description of the Related Art In the field of electronic equipment, various electronic parts are required to be small, lightweight, high performance, high frequency, etc. in order to realize small size, light weight, high performance and power saving. There is a strong demand. Therefore, miniaturization, large capacity, high frequency, chip, on-board, etc. are required for capacitors, which are one of the electronic components, and high density is required for the memory, which is also one of the electronic components. Has been done.

【0003】コンデンサは電極の間に誘電体を挾んだ構
造を持っており、ここで誘電体の物性値である比誘電率
をε、誘電体の厚さをd(cm)、電極の表面積をS
(cm2 )とすると、コンデンサの静電容量C(μF)
は次式で与えられる。 C=8.855×10-8×ε×S/d (1) この式より静電容量を増大するには、比誘電率または電
極面積を大きくするか、誘電体の厚さを薄くすればよい
ことが分かる。現在、高誘電率の材料を用いたコンデン
サとしてセラミックコンデンサが、単位面積当りの電極
面積を拡大したものとしてフィルムコンデンサや電解コ
ンデンサが、薄い膜を利用したものとして電解コンデン
サがある。ところで、電解コンデンサは基板の酸化膜を
誘電体としているため、誘電率も基板種により一義的に
決まっている(アルミニウム電解コンデンサの場合、比
誘電率は約10、タンタル電解コンデンサの場合約3
0)。そこで、より小型化、高容量化のためには、基板
種に関係なく様々な種類の誘電体薄膜を作る技術が必要
となる。
A capacitor has a structure in which a dielectric is sandwiched between electrodes. Here, the dielectric constant, which is the physical property of the dielectric, is ε, the thickness of the dielectric is d (cm), and the surface area of the electrode. To S
(Cm 2 ), the capacitance C of the capacitor (μF)
Is given by C = 8.855 × 10 -8 × ε × S / d (1) From this equation, to increase the capacitance, increase the relative permittivity or the electrode area, or reduce the thickness of the dielectric. I know it's good. At present, there are a ceramic capacitor as a capacitor using a material having a high dielectric constant, a film capacitor or an electrolytic capacitor having an expanded electrode area per unit area, and an electrolytic capacitor having a thin film. By the way, since the electrolytic capacitor uses the oxide film of the substrate as a dielectric, the permittivity is uniquely determined by the substrate type (the relative permittivity is about 10 for an aluminum electrolytic capacitor and about 3 for a tantalum electrolytic capacitor).
0). Therefore, in order to further reduce the size and increase the capacity, a technique for forming various types of dielectric thin films regardless of the substrate type is required.

【0004】また、半導体メモリ素子であるDRAM
(記憶保持動作が必要な書き込み可能メモリ)はシリコ
ンウェハー上に形成された極薄誘電体膜を一部として構
成されるデバイスである。この種となる部分の最も基本
的な構造は、シリコンウェハー上に熱酸化等によって二
酸化シリコンを形成したものである。現在、高密度化の
ためにシリコンウェハーをエッチングし表面積を拡大し
たものが汎用品に用いられている。最近は、より高密度
化を進めるため二酸化シリコン(比誘電率は約4)の代
わりに、より大きな比誘電率を有する材料皮膜を形成す
る研究がなされている。そこでより高密度化のために
は、基板種に関係なく様々な種類の誘電体薄膜を作る技
術が必要となる。
A DRAM which is a semiconductor memory device
(Writable memory that requires a memory holding operation) is a device including an ultrathin dielectric film formed on a silicon wafer as a part. The most basic structure of this kind of portion is a silicon wafer on which silicon dioxide is formed by thermal oxidation or the like. At present, a silicon wafer that is etched to increase the surface area and has a larger surface area is used for general-purpose products. Recently, research has been conducted to form a material film having a larger relative dielectric constant instead of silicon dioxide (having a relative dielectric constant of about 4) in order to further increase the density. Therefore, in order to further increase the density, it is necessary to have a technique for forming various types of dielectric thin films regardless of the substrate type.

【0005】一方、防食用皮膜の分野においては、耐酸
化性や耐腐食性、耐熱性等々の特性が必要である。しか
し、金属の場合は防食用皮膜としてメッキ膜や自然酸化
皮膜が用いられており、その他の皮膜種の見当は余りな
されていない。従って、メッキ膜や自然酸化膜よりも諸
特性に優れる防食皮膜を作ることができれば、それらの
材料の応用範囲はさらに広がると考えられる。なお、諸
特性を満足するためには、基板種に関係なく耐熱性の良
い酸化物の緻密で欠陥のない皮膜を作る技術が必要とな
る。
On the other hand, in the field of anticorrosion coating, it is necessary to have characteristics such as oxidation resistance, corrosion resistance and heat resistance. However, in the case of metal, a plating film or a natural oxide film is used as an anticorrosion film, and other film types are not well known. Therefore, if it is possible to form an anticorrosion film having various properties superior to those of a plated film or a natural oxide film, it is considered that the range of application of these materials will be further expanded. In order to satisfy various characteristics, a technique for forming a dense and defect-free coating of oxide having good heat resistance is required regardless of the substrate type.

【0006】高い比誘電率を有する材料としては、例え
ば、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型構造を持
つ複合酸化膜や二酸化チタンのような酸化物が挙げられ
る。このような膜を種々の基板上に成膜する方法として
は、従来、スパッタリング法やゾルゲル法があった。
Examples of the material having a high dielectric constant include a complex oxide film having a perovskite structure such as barium titanate and an oxide such as titanium dioxide. Conventionally, as a method of forming such a film on various substrates, there are a sputtering method and a sol-gel method.

【0007】スパッタリングによりチタン酸バリウムや
チタン酸ストロンチウムの膜を形成する方法は以前から
研究されており、平滑基板上に膜厚均一性のよい膜が入
手されている。しかし多成分になる程、組成比の制御が
難しく、所望の組成を有する薄膜の合成は困難となるた
め、未だ実用化には至っていない。
A method of forming a film of barium titanate or strontium titanate by sputtering has been studied for a long time, and a film having good film thickness uniformity is obtained on a smooth substrate. However, as the number of components increases, it becomes more difficult to control the composition ratio, and it becomes more difficult to synthesize a thin film having a desired composition. Therefore, it has not yet been put to practical use.

【0008】また、ゾルゲル法には金属アルコキシドを
用いたものと、微粒子を用いたものがあり、成膜方法と
してはディップコートや電気泳動法がある。ディップコ
ートとは溶液中へ基板を静かに下ろし数秒程度保持した
後、静かに引き上げることにより溶質を基板上へ積もら
せる方法である。また、電気泳動法は微粒子を均一に溶
媒中に分散し、基板をカソード電極とし通電することに
より、帯電している微粒子を基板上に積もらせる方法で
ある。
The sol-gel method includes a method using a metal alkoxide and a method using fine particles, and a film forming method includes a dip coating method and an electrophoresis method. The dip coating is a method in which the substrate is gently dropped into the solution, held for several seconds, and then gently pulled up to deposit the solute on the substrate. The electrophoretic method is a method in which fine particles are uniformly dispersed in a solvent, and the substrate is used as a cathode electrode to conduct electricity, so that charged fine particles are accumulated on the substrate.

【0009】金属アルコキシドを用いた方法は、金属ア
ルコキシドの加水分解や縮重合反応を利用したものであ
り、BaやTiやSrの金属アルコキシドを用い、ディ
ップコートによってチタン酸バリウムやチタン酸ストロ
ンチウムの膜の合成に成功している。しかし、この膜は
数μmと厚すぎ、また、電気的な欠陥が存在し、電力損
失および漏れ電流が大きいため実用には適さなかった。
The method using a metal alkoxide utilizes hydrolysis or polycondensation reaction of a metal alkoxide, and uses a metal alkoxide of Ba, Ti or Sr and dip-coats a barium titanate or strontium titanate film. Has been successfully synthesized. However, this film was not suitable for practical use because it was too thick as several μm and had electrical defects and large power loss and leakage current.

【0010】また、我々は先に、特願平4−72288
号において、ステンレススチール、Fe、Ni、Cu、
Alの金属のうちいずれかの基板をカソード電極とし、
目的とする誘電体を構成する金属イオンを含む溶液中で
通電し電析物を得、熱処理することによって、基板と酸
化物の複合体を得ることを提唱している。しかし、この
複合体について種々のコンデンサ特性を測定したとこ
ろ、その特性の一つである漏れ電流が75μA/cm2
から1mA/cm2 と大きく、これを50μA/cm2
以下に低減させることが望ましかった。また防食皮膜と
しては、自然酸化皮膜との顕著な差は見られなかった。
[0010] In addition, we previously mentioned Japanese Patent Application No. 4-72288.
, Stainless steel, Fe, Ni, Cu,
One of the Al metals is used as a cathode electrode,
It is proposed that a composite of a substrate and an oxide be obtained by applying an electric current in a solution containing a metal ion forming a target dielectric to obtain an electrodeposit and heat-treating it. However, when various capacitor characteristics were measured for this composite, the leakage current, which is one of the characteristics, was 75 μA / cm 2
From 1 mA / cm 2 to 50 μA / cm 2
It was desired to reduce it to the following. Further, as the anticorrosion film, no significant difference was observed with the natural oxide film.

【0011】以上に述べたように従来の方法では、欠陥
が少なく電気的特性を満足させるような基板と酸化物の
複合体を得ることはできなかった。
As described above, according to the conventional method, it was not possible to obtain a composite of a substrate and an oxide with few defects and satisfying the electrical characteristics.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】コンデンサの小型化、
大容量化、チップ化、オンボード化、また、メモリの高
密度化を実現するには、誘電体に高誘電率材料の薄膜を
使用することが、また、防食用皮膜としては耐熱性が良
く緻密で欠陥のない酸化物皮膜を使用することが考えら
れる。そのためには、種々の基板上に様々な種類の酸化
物皮膜を作成する技術が必要となる。
SUMMARY OF THE INVENTION Miniaturization of capacitors,
In order to realize large capacity, chips, on-board, and high-density memory, it is necessary to use a thin film of a high dielectric constant material for the dielectric, and the anticorrosion film has good heat resistance. It is conceivable to use a dense, defect-free oxide film. For that purpose, a technique for forming various kinds of oxide films on various substrates is required.

【0013】しかし、従来法である電気泳動法や、特願
平4−72288号のようなカソード反応で作られた膜
は緻密性が悪く、電気的特性を満足しなかったり、また
は膜の欠陥部から基板の酸化が生じたりしたために実用
化していない。
However, a film formed by a conventional electrophoretic method or a cathodic reaction as in Japanese Patent Application No. 4-72288 has a poor denseness and does not satisfy the electrical characteristics, or has a film defect. It has not been put to practical use because the substrate is oxidized from some parts.

【0014】本発明の目的は、導電性材料からなる基板
上に、耐熱性が良く緻密で、かつ電気的な欠陥のない酸
化物皮膜を作成する製造方法を確立することである。
An object of the present invention is to establish a manufacturing method for forming an oxide film which has good heat resistance, is dense, and has no electrical defects on a substrate made of a conductive material.

【0015】[0015]

【課題を解決しようとするための手段】我々は、上記課
題を解決するために、導電性材料を基板とし、カソード
で基板上に基板と異なる金属種または微粒子を含む水和
物または水酸化物または含水物を電析させた後、アノー
ドで電析物および基板を酸化させることにより、基板と
複合酸化物からなる複合体を得る新しい製造方法を発明
した。
In order to solve the above-mentioned problems, we have made a hydrate or a hydroxide containing a conductive material as a substrate and a metal species or fine particles different from the substrate on the substrate at the cathode. Alternatively, the inventors have invented a new manufacturing method for obtaining a complex consisting of a substrate and a complex oxide by electrodepositing a hydrous material and then oxidizing the electrodeposit and the substrate at the anode.

【0016】具体的には、導電性材料を基板に用い、該
基板をカソード電極として目的とする誘電体の成分であ
る金属種または微粒子を含む溶液中で電解することによ
り、該基板上に溶液中の金属種または微粒子の水和物ま
たは水酸化物または含水物を膜状に電析させた後、この
基板および電析物をアノード電極とし、溶液中で通電す
ることによって電析物を脱水、酸化し、それと同時に基
板を酸化させることにより、電析物の酸化物と基板の酸
化物からなる複合酸化物を得、その結果、基板と複合酸
化物からなる複合体を得るものである。なお、途中また
は最終工程において熱処理を入れてもよい。
Specifically, a conductive material is used as a substrate, and the substrate is used as a cathode electrode by electrolyzing in a solution containing metal species or fine particles which are components of a desired dielectric material to form a solution on the substrate. After the metal hydrate or hydroxide of the metal species or fine particles in the film is electrodeposited in the form of a film, this substrate and the electrodeposit are used as the anode electrode, and the electrodeposit is dehydrated by applying electricity in the solution. By oxidizing the substrate and simultaneously oxidizing it, a composite oxide composed of the oxide of the electrodeposit and the oxide of the substrate is obtained, and as a result, a composite of the substrate and the composite oxide is obtained. Note that heat treatment may be performed in the middle or in the final step.

【0017】なお、本明細書において用いられる「弁金
属」(valve metal )なる用語は、一般に電解コンデン
サーなどの分野において用いられているものと同じ意味
のものであり、金属を電解浴中で陽極酸化したときに、
緻密な絶縁性のよい酸化皮膜を形成し、この皮膜と電解
液とが電子を一方向にだけ通し反対方向にはほどんど通
さない現象(弁作用 valve action)を生ずるような金
属を総称するものである(例えば、「改定電気用語辞
典」 電気用語辞典編集委員会編 (株)コロナ社発
行、「アルミニウム乾式電解コンデンサ」 永田伊佐也
著 日本蓄電器工業(株)発行 1983年等を参照のこ
と。)。以下に本発明を詳細に述べる。
The term "valve metal" used in this specification has the same meaning as that generally used in the field of electrolytic capacitors and the like. When oxidized,
A general term for metals that form a dense oxide film with good insulating properties and cause a phenomenon (valve action) in which the film and the electrolyte pass electrons only in one direction and hardly in the opposite direction. (For example, "Revised Electrical Term Dictionary" edited by the Electrical Term Dictionary Editing Committee, published by Corona Publishing Co., Ltd., "Aluminum Dry Electrolytic Capacitor" by Isaya Nagata, Nihon Condenser Industry Co., Ltd., 1983, etc.). ). The present invention will be described in detail below.

【0018】本発明において用いられる基板は、電極と
して用いるため導電性材料である必要がある。例えば、
ステンレススチール、Fe、Ni、Cu等を含む各種金
属や、ITOのような導電性酸化物、または、TCNQ
のような導電性高分子である。なかでも、Al、Ta、
Ti、Zr、Hf等の弁金属は好ましい例として挙げる
ことができる。このような弁金属を用い本発明による製
造方法によって複合体を作成したところ、その複合体の
漏れ電流は50μA/cm2 以下と小さな値であった。
また、シリコンウェハーを基板に用いることも好まし
く、これを用いて本発明により複合体を作成したとこ
ろ、その複合体の漏れ電流は5μA/cm2という非常
に小さい値であった。これは、アノード反応で生じた弁
金属の酸化膜およびシリコンウェハーの酸化膜の絶縁耐
力が非常に大きいことによると考えらえる。
The substrate used in the present invention needs to be a conductive material because it is used as an electrode. For example,
Various metals including stainless steel, Fe, Ni, Cu, etc., conductive oxides such as ITO, or TCNQ
Is a conductive polymer. Among them, Al, Ta,
Valve metals such as Ti, Zr and Hf can be mentioned as preferable examples. When a composite body was prepared by the manufacturing method according to the present invention using such a valve metal, the leakage current of the composite body was a small value of 50 μA / cm 2 or less.
Further, it is also preferable to use a silicon wafer as the substrate, and when a composite body was prepared using the same, the leakage current of the composite body was a very small value of 5 μA / cm 2 . It is considered that this is because the dielectric strength of the oxide film of the valve metal and the oxide film of the silicon wafer generated by the anode reaction is very large.

【0019】カソード反応に用いる水溶液は、基板以外
の金属種または微粒子を含んだものであり、ここにおけ
る金属種および微粒子は、目的とする誘電体の構成元素
である。カソード反応は、その出発原料の種類によって
大きく三つに分けられる。以下にそれぞれの具体例を述
べる。
The aqueous solution used for the cathode reaction contains a metal species or fine particles other than the substrate, and the metal species and fine particles here are constituent elements of the target dielectric. Cathode reactions are roughly divided into three types depending on the type of the starting material. Specific examples of each are described below.

【0020】可溶性金属塩を用い、例えば、チタン酸バ
リウム膜を作成する場合には、バリウムイオンおよびチ
タンイオンを含んだ水溶液を用いる、この水溶液は、可
溶性Ba塩、例えばBaCl2 、Ba(NO3 2 、B
a(CH3 COO)2 、Ba(OH)2 ・8H2 O等、
および可溶性Ti塩、例えば、TiCl3 、TiCl4
等を水に溶解することで得られる。特に、Ba(N
3 2 、TiCl3 を用いた場合、溶液が扱い易くま
た良い特性のものが得られた。なお、膜の組成比は溶液
濃度と印加電位によって制御が可能であり、また膜厚は
溶液濃度と電圧印加時間に依存する。この反応はカソー
ドでの電解反応を利用しているため、基板種や溶液種に
よって作成条件が異なるものの、電圧としては−10V
V.S. Ag/AgCl以上0V V.S. Ag/AgCl以
下、電解時間としては1時間以内が望ましい。また硝酸
塩を用いた溶液では、高温になると沈殿が生じ液組成が
ずれるために70℃以下が望ましい。
For example, when a barium titanate film is formed using a soluble metal salt, an aqueous solution containing barium ions and titanium ions is used. The aqueous solution contains a soluble Ba salt such as BaCl 2 or Ba (NO 3). ) 2 , B
a (CH 3 COO) 2, Ba (OH) 2 · 8H 2 O and the like,
And soluble Ti salts such as TiCl 3 , TiCl 4
And the like are dissolved in water. In particular, Ba (N
When O 3 ) 2 and TiCl 3 were used, the solution was easy to handle and had good characteristics. The composition ratio of the film can be controlled by the solution concentration and the applied potential, and the film thickness depends on the solution concentration and the voltage application time. Since this reaction utilizes the electrolytic reaction at the cathode, the voltage is -10V although the preparation conditions differ depending on the substrate type and the solution type.
VS Ag / AgCl or more and 0 V VS Ag / AgCl or less, and the electrolysis time is preferably within 1 hour. Further, in the case of a solution using a nitrate, precipitation occurs at a high temperature and the liquid composition shifts.

【0021】また金属アルコキシドのような有機金属塩
を用いた場合、例えば、二酸化チタン膜を作成するに
は、チタンエトキシドをエタノールを溶媒とし、塩酸を
触媒として添加した溶液を用いる。組成比は溶液濃度比
によって制御できる。また、膜厚が通電時の電荷量に依
存するため、薄い膜を得るには、電圧印加時間は10分
以下が望ましい。
When an organic metal salt such as a metal alkoxide is used, for example, in order to form a titanium dioxide film, a solution containing titanium ethoxide as a solvent and hydrochloric acid as a catalyst is used. The composition ratio can be controlled by the solution concentration ratio. Further, since the film thickness depends on the amount of electric charge during energization, the voltage application time is preferably 10 minutes or less in order to obtain a thin film.

【0022】また、微粒子を用い、例えばPb(Zr、
Ti)O3 膜を作成する場合には、Pb(Zr、Ti)
3 の微粒子を共沈法によって得、この微粒子を水溶媒
中に均一に分散させた溶液を用いる。膜の組成比の制御
は、微粒子の組成比を制御することで可能となる。ま
た、膜厚は通電時の電荷量に依存するため、薄い膜を得
るには、電圧は20V/cm2 以下、電圧印加時間は1
0分以下が望ましい。
Further, using fine particles, for example, Pb (Zr,
Ti) O 3 film, Pb (Zr, Ti)
O 3 fine particles are obtained by a coprecipitation method, and a solution in which these fine particles are uniformly dispersed in an aqueous solvent is used. The composition ratio of the film can be controlled by controlling the composition ratio of the fine particles. Further, since the film thickness depends on the amount of electric charge when energized, the voltage is 20 V / cm 2 or less and the voltage application time is 1 to obtain a thin film.
0 minutes or less is desirable.

【0023】上記のようなカソード反応で得られる膜状
の電析物とは、用いた溶液中の金属種または微粒子の水
和物または水酸化物または含水物である。
The film-like electrodeposit obtained by the above cathode reaction is a hydrate, hydroxide or hydrate of metal species or fine particles in the solution used.

【0024】アノード反応に用いる溶液は、水溶液や有
機溶媒溶液のような酸素イオンを含んだものである。た
だし、基板を侵食する溶液、例えば強酸や強アルカリ溶
液は用いることができない。また、アノード反応におけ
る印加電圧はカソードで合成した電析物の膜厚が厚い
程、大きくする必要がある。印加時間は短いと電気的な
欠陥が修復されないため長持間の電圧印加が必要であ
り、最低でも30分以上が望ましい。
The solution used for the anode reaction is a solution containing oxygen ions, such as an aqueous solution or an organic solvent solution. However, a solution that corrodes the substrate, such as a strong acid or strong alkaline solution, cannot be used. Further, the applied voltage in the anode reaction needs to be increased as the film thickness of the electrodeposit synthesized on the cathode increases. If the application time is short, electrical defects cannot be repaired, so it is necessary to apply a voltage for a long time, and at least 30 minutes or more is desirable.

【0025】アノード反応後に得られた複合体は、基板
と基板および電析物の複合酸化物との複合体である。た
だし、カソード反応で得られた電析物が欠陥なく基板を
覆っている場合には、基板は酸化されない場合がある。
その場合に得られる複合体は、基板と電析物の酸化物と
の複合体である。
The composite obtained after the anode reaction is a composite of the substrate and the composite oxide of the substrate and the electrodeposit. However, when the electrodeposit obtained by the cathode reaction covers the substrate without any defects, the substrate may not be oxidized.
The composite obtained in that case is a composite of the substrate and the oxide of the electrodeposit.

【0026】本発明の製造方法により得られる基板と複
合酸化物との複合体の成分、組成等としては、特に制限
はなく、所望する誘電率等の特性に応じて各種のものと
することができるが、例えば、基板が弁金属で、複合酸
化物が弁金属の酸化物および二酸化チタン、または弁金
属の酸化物およびペロブスカイト型酸化物であるもの
は、好ましい例として挙げることができる。
The components, compositions, etc. of the composite of the substrate and the composite oxide obtained by the production method of the present invention are not particularly limited, and various ones may be selected according to the desired characteristics such as dielectric constant. However, a preferable example is one in which the substrate is a valve metal and the complex oxide is a valve metal oxide and titanium dioxide, or a valve metal oxide and a perovskite type oxide.

【0027】熱処理はカソード反応とアノード反応の
間、またはアノード反応の後、またはその両方において
行なってもよい。
The heat treatment may be performed during the cathodic and anodic reactions, or after the anodic reaction, or both.

【0028】[0028]

【作用】我々は、従来法の欠点は、カソード反応で生成
した電析物の脱水方法に問題があるためであると考え、
また脱水方法としてはアノード反応を利用することが最
適であると考えた。
We consider that the drawback of the conventional method is that there is a problem in the method of dehydrating the electrodeposit formed by the cathode reaction.
Moreover, it was considered that the anodic reaction was the most suitable dehydration method.

【0029】従来法の電気泳動法や、特願平4−722
88号に示されるようなカソード反応で基板上に生成し
た電析物は、多くの場合水酸化物または水和物または含
水物であると推測される。この電析物は室温大気中でも
乾燥し、乾燥後に得られた基板と皮膜からなる複合体は
電力損失や漏れ電流が大きく、極端な場合はひび割れが
生じたため実用には適さなかった。これは乾燥によって
脱水や分解等が起こったことにより電気的欠陥や孔が生
じたり、極端な場合にはひび割れが生じたと考えられ
る。そこで我々は、これらの欠陥を防ぐには乾燥方法を
工夫すれば良いと考えた。乾燥方法としては、大気中や
真空中やガス中での脱水・乾燥が考えられる。しかし、
大気中や真空中やガス中での乾燥は脱水されるものの、
欠陥を修復するような再配列等は起こりにくく実用には
適さないと考えられる。
The conventional electrophoresis method and Japanese Patent Application No. 4-722
Electrodeposits formed on the substrate by the cathode reaction as shown in No. 88 are often assumed to be hydroxides or hydrates or hydrates. This electrodeposit was dried in the air at room temperature, and the composite of the substrate and the film obtained after drying had large power loss and leakage current, and in extreme cases, cracking was not suitable for practical use. It is considered that this is due to dehydration and decomposition caused by drying, resulting in electrical defects and pores, and in extreme cases, cracking. Therefore, we thought that a drying method should be devised to prevent these defects. As a drying method, dehydration / drying in air, vacuum, or gas can be considered. But,
Although it is dehydrated in the air, vacuum or gas,
It is considered that rearrangement for repairing defects is unlikely to occur and is not suitable for practical use.

【0030】そこで我々は、脱水方法としてアノード反
応が適していると考えた。何故ならばアノード極近傍に
おいて次のような反応が起っていると考えたからであ
る。即ち、電析物に含まれる水は(2)式のように、ま
た、電析物を構成する水酸化物(Mn+(OH- n )に
含まれる水酸基(OH- )は(3)式のように分解さ
れ、生じたO- イオンはアノード電極基板および電析物
中の金属種の酸化に用いられ、一方、H+ イオンは溶液
中へ拡散し電析膜中から消失する。従って、その結果ア
ノードでは脱水や分解が進み、かつ基板および電析物中
の金属種が酸化し、さらには電気エネルギーによって再
配列が起こり欠陥部の修復がなされると考えたからであ
る。 H2 O→O2-+2H+ (2) OH- →O2-+H+ (3) 繰り返しになるが、従ってアノード反応を用いれば、電
析物中に含まれる水および水酸基は分解され、電析物は
脱水および酸化される。また同時に、皮膜中に電気的欠
陥が存在した場合、電気エネルギーによる再配列が生じ
欠陥部は優先的に修復されるため、基板上には均一で欠
陥のない酸化物皮膜が生じることとなる。また、電析物
の被覆性が悪く、亀裂等によって導電性基板が露出して
いる場合には、アノード反応によって露出部に基板の酸
化物が生じるため、導電性基板は電析物の酸化物または
基板の酸化物によって完全に覆われることとなる。
Therefore, we have considered that the anodic reaction is suitable as a dehydration method. This is because it was thought that the following reaction occurred near the anode. That is, the water contained in the electrodeposit is represented by the formula (2), and the hydroxyl group (OH ) contained in the hydroxide (M n + (OH ) n ) constituting the electrodeposit is (3). The O ions decomposed as shown in the formula are used to oxidize the metal species in the anode electrode substrate and the electrodeposit, while the H + ions diffuse into the solution and disappear from the electrodeposited film. Therefore, as a result, it is considered that dehydration and decomposition proceed at the anode, the metal species in the substrate and the electrodeposit are oxidized, and further rearrangement occurs due to electric energy to repair the defective portion. H 2 O → O 2 − + 2H + (2) OH → O 2 + H + (3) Repeatedly, however, if the anode reaction is used, water and hydroxyl groups contained in the electrodeposit are decomposed and The sludge is dehydrated and oxidized. At the same time, when an electric defect is present in the film, rearrangement due to electric energy occurs and the defective portion is preferentially repaired, so that a uniform and defect-free oxide film is formed on the substrate. In addition, when the coverage of the electrodeposit is poor and the conductive substrate is exposed due to cracks or the like, the oxide of the substrate is generated in the exposed portion due to the anode reaction. Or it will be completely covered by the oxide of the substrate.

【0031】実際に、Al基板とカソードで形成したチ
タンの水和物およびバリウムの水酸化物からなる電析物
とをアノード電極とし通電したところ、上記の効果によ
り欠陥の少ない膜が得られた。また、できた複合体をI
R(赤外吸収)やオージェ分光にて分析したところ、作
成する条件によっては酸化物皮膜中に基板の酸化物が含
まれていることが分かった。つまり、本発明による製造
方法は単純な脱水および分解だけでなく、基板に含まれ
る元素が電析物中へ拡散することにより、また、電析物
に含まれる元素が基板中へ拡散することにより、基板と
電析物に含まれる元素からなる複合酸化物が作成できた
と言える。
Actually, when an Al substrate and an electrodeposit formed of a hydrate of titanium and a hydroxide of barium formed on the cathode were used as an anode electrode, a film with few defects was obtained by the above effect. . In addition, the resulting complex
When analyzed by R (infrared absorption) or Auger spectroscopy, it was found that the oxide film contained the oxide of the substrate depending on the conditions to be created. That is, the production method according to the present invention is not limited to simple dehydration and decomposition, but also because the element contained in the substrate diffuses into the electrodeposit, and the element contained in the electrodeposit diffuses into the substrate. It can be said that a complex oxide composed of the elements contained in the substrate and the electrodeposit was prepared.

【0032】上記のことを言い換えると、例えば、従来
法では弁金属の一つであるAlのアノード酸化皮膜中に
は他種金属イオンはppmオーダーしか混入できなかっ
たが、本発明を用いることにより初めて他種金属の%オ
ーダーの混入が可能となったということである。このよ
うな複合体は、コンデンサやメモリや防食用皮膜とは異
なる用途、例えば、EC材料やセンサ材料等への応用も
可能となる。
In other words, for example, in the conventional method, the other metal ions could be mixed in the anodic oxide film of Al, which is one of the valve metals, only in the ppm order. For the first time, it is possible to mix other metals with% order. Such a composite can be used for applications different from capacitors, memories, and anticorrosion coatings, for example, EC materials and sensor materials.

【0033】本発明により、緻密な皮膜を持つ電気的特
性に優れた複合体が得られ、この複合体を使用すること
により、コンデンサの小型化、大容量化、オンボード
化、およびメモリの高密度化を可能とする。なお、本発
明による皮膜は防食用皮膜としても活用できる。
According to the present invention, a composite having a dense film and excellent in electrical characteristics can be obtained. By using this composite, the capacitor can be miniaturized, the capacity can be increased, the on-board can be realized, and the memory can be improved. Enables densification. The film according to the present invention can also be used as a film for anticorrosion.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例1 100μmの厚さを持つAl箔を希硝酸中で10分間洗
浄したものをカソード電極とし、電解液中に投影面積が
1cm2 となるように設定した。同じく洗浄したPtを
アノード電極とし、0.15mol/lのBa(N
3 2 と0.025mol/lのTiCl3 の混合水
溶液約300mlを電解液とし、定電位−5.0V V.
S. Ag/AgClで10秒間、電圧印加した。なお、
この時の電解液のpHは1.3であった。この結果、A
l基板上に白色の膜状の電析物が生じ、オージェ分光お
よびIRの結果によりTiの水和物とBaおよびTiの
水酸化物であることを確認した。次に、これまでカソー
ド電極として用いたAl基板と電析物からなる複合体を
アノード電極とし、カソード電極は洗浄したPtとし、
アジピン酸アンモニウム100g/lの水溶液中で10
0Vの電圧を1時間印加した。この時、溶液の温度は9
0℃であった。その結果、Al基板上に膜厚が200n
mの皮膜が得られた。これをX線解析で確認したところ
アモルファスであり、またオージェ分光の結果から、こ
の膜はBaとTiとAlの酸化物であることが分かっ
た。この複合体の漏れ電流は2μA/cm2 であり、ま
た、静電容量は500nFであった。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Example 1 An Al foil having a thickness of 100 μm washed in dilute nitric acid for 10 minutes was used as a cathode electrode, and the projected area in the electrolytic solution was set to be 1 cm 2 . Similarly, washed Pt was used as an anode electrode, and 0.15 mol / l of Ba (N
O 3) 2 and 0.025 mol / l mixed aqueous solution of about 300ml of TiCl 3 in an electrolyte solution, a constant potential -5.0 V V.
Voltage was applied for 10 seconds with S. Ag / AgCl. In addition,
The pH of the electrolytic solution at this time was 1.3. As a result, A
A white film-like electrodeposit was formed on the 1 substrate, and it was confirmed by Auger spectroscopy and IR that it was a hydrate of Ti and hydroxides of Ba and Ti. Next, the composite consisting of the Al substrate used as the cathode electrode and the electrodeposit was used as the anode electrode, and the cathode electrode was washed Pt,
10 in an aqueous solution of 100 g / l ammonium adipate
A voltage of 0V was applied for 1 hour. At this time, the temperature of the solution is 9
It was 0 ° C. As a result, the film thickness is 200n on the Al substrate.
m film was obtained. This was confirmed to be amorphous by X-ray analysis, and it was found from Auger spectroscopy results that this film was an oxide of Ba, Ti, and Al. The leakage current of this composite was 2 μA / cm 2 and the capacitance was 500 nF.

【0035】実施例2 実施例1と同様な設定において、カソード側の電極とし
て石英ガラス上に導電性酸化物であるITOをスパッタ
リングにより堆積した基板を用いた。0.3mol/l
のSr(NO3 2 と0.15molのSr(CH3
OO)2 と0.1mol/lのTiCl3 の混合水溶液
中で定電位−2V V.S. Ag/AgClで1分間、電圧
印加した。この時得られた電析物は、SrおよびTiの
水酸化物であった。その後、基板と電析物をアノード電
極とし、ホウ酸水溶液中で200Vの電圧を2時間印加
したところ、300nmのSrTiO3 膜が生成した。
この膜の漏れ電流は50μA/cm2 であった。
Example 2 In the same setting as in Example 1, a substrate prepared by depositing ITO, which is a conductive oxide, on silica glass by sputtering was used as an electrode on the cathode side. 0.3 mol / l
Of Sr (NO 3 ) 2 and 0.15 mol of Sr (CH 3 C
Voltage was applied at a constant potential of −2V VS Ag / AgCl for 1 minute in a mixed aqueous solution of OO) 2 and 0.1 mol / l of TiCl 3 . The electrodeposits obtained at this time were hydroxides of Sr and Ti. After that, when a voltage of 200 V was applied for 2 hours in a boric acid aqueous solution using the substrate and the electrodeposit as an anode electrode, a SrTiO 3 film of 300 nm was formed.
The leakage current of this film was 50 μA / cm 2 .

【0036】実施例3 実施例1と同様な設定において、カソード側の電極にス
テンレススチール(Fe−20Cr−5Al)を用い、
10gのチタンエトキシドを300ccのエタノール中
に溶解し、さらに1gの塩酸と2ccの水を添加した電
解液で電圧2.5V/cm2 を1分間印加した。この時
得られた電析物はTiO2 の含水物とTiの水和物であ
った。その後、基板および電析物をアノード電極とし、
燐酸アンモニウム水溶液中で100Vの電圧を1時間印
加した後、500℃で1時間の熱処理を行い、さらに燐
酸アンモニウム水溶液中で100Vの電圧を1時間印加
したところ、200nmのTiO2 およびAl2 3
らなる膜が生成した。この膜の漏れ電流は、50μA/
cm2 であった。
Example 3 In the same setting as in Example 1, stainless steel (Fe-20Cr-5Al) was used for the cathode side electrode,
10 g of titanium ethoxide was dissolved in 300 cc of ethanol, and a voltage of 2.5 V / cm 2 was applied for 1 minute with an electrolytic solution to which 1 g of hydrochloric acid and 2 cc of water were added. The electrodeposits obtained at this time were a hydrate of TiO 2 and a hydrate of Ti. Then, using the substrate and the electrodeposit as the anode electrode,
After applying a voltage of 100 V in an aqueous solution of ammonium phosphate for 1 hour, heat treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour, and further applying a voltage of 100 V in an aqueous solution of ammonium phosphate for 1 hour, TiO 2 and Al 2 O 3 of 200 nm were formed. A film consisting of The leakage current of this film is 50 μA /
It was cm 2 .

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明は、導電性材料を基板とし、カソ
ードで基板と電析物よりなる複合体を作成し、さらにア
ノードで脱水、酸化するという全く新しい製造方法であ
る。本発明により、基板上に種々の誘電率を有する緻密
な皮膜が形成され、電気的特性に優れた複合体が得られ
る。この複合体を使用することにより、コンデンサの小
型、大容量化、オンボード化、およびメモリの高密度化
を可能とし、かつ本発明により製造した膜は防食用皮膜
としても有効である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a completely new production method in which a conductive material is used as a substrate, a cathode is used to form a composite of the substrate and an electrodeposit, and the anode is dehydrated and oxidized. According to the present invention, a dense film having various dielectric constants is formed on a substrate, and a composite having excellent electrical characteristics can be obtained. By using this composite, it is possible to reduce the size of the capacitor, increase the capacity of the capacitor, make it on-board, and increase the density of the memory, and the film produced by the present invention is also effective as an anticorrosion film.

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年7月22日[Submission date] July 22, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0004】また、半導体メモリ素子であるDRAM
(記憶保持動作が必要な書き込み可能メモリ)はシリコ
ンウェハー上に形成された極薄誘電体膜を一部として構
成されるデバイスである。このとなる部分の最も基本
的な構造は、シリコンウェハー上に熱酸化等によって二
酸化シリコンを形成したものである。現在、高密度化の
ためにシリコンウェハーをエッチングし表面積を拡大し
たものが汎用品に用いられている。最近は、より高密度
化を進めるため二酸化シリコン(比誘電率は約4)の代
わりに、より大きな比誘電率を有する材料皮膜を形成す
る研究がなされている。そこでより高密度化のために
は、基板種に関係なく様々な種類の誘電体薄膜を作る技
術が必要となる。
A DRAM which is a semiconductor memory device
(Writable memory that requires a memory holding operation) is a device including an ultrathin dielectric film formed on a silicon wafer as a part. The most basic structure of this main part is a silicon wafer on which silicon dioxide is formed by thermal oxidation or the like. At present, a silicon wafer that is etched to increase the surface area and has a larger surface area is used for general-purpose products. Recently, research has been conducted to form a material film having a larger relative dielectric constant instead of silicon dioxide (having a relative dielectric constant of about 4) in order to further increase the density. Therefore, in order to further increase the density, it is necessary to have a technique for forming various types of dielectric thin films regardless of the substrate type.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0006】高い比誘電率を有する材料としては、例え
ば、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型構造を持
つ複合酸化や二酸化チタンのような酸化物が挙げられ
る。このような膜を種々の基板上に成膜する方法として
は、従来、スパッタリング法やゾルゲル法があった。
Examples of materials having a high relative dielectric constant include complex oxides having a perovskite structure such as barium titanate and oxides such as titanium dioxide. Conventionally, as a method of forming such a film on various substrates, there are a sputtering method and a sol-gel method.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0009】金属アルコキシドを用いた方法は、金属ア
ルコキシドの加水分解や縮重合反応を利用したものであ
り、BaやTiやSrの金属アルコキシドを用い、ディ
ップコートによってチタン酸バリウムやチタン酸ストロ
ンチウムの膜の合成に成功している。しかし、この膜は
数μmと厚すぎ、また、電気的な欠陥が存在し、電力損
失および漏れ電流が大きいため実用には適さなかった。
微粒子を用いた方法は、共沈法や金属アルコキシドから
得た微粒子を電気泳動法によって成膜するものである。
この方法によるTiO2 の膜厚は数十μmと厚すぎ、か
つ電気的な欠陥もあるため実用に適さなかった。
The method using a metal alkoxide utilizes hydrolysis or polycondensation reaction of a metal alkoxide, and uses a metal alkoxide of Ba, Ti or Sr and dip-coats a barium titanate or strontium titanate film. Has been successfully synthesized. However, this film was not suitable for practical use because it was too thick as several μm and had electrical defects and large power loss and leakage current.
The method using fine particles is the coprecipitation method or metal alkoxide
The obtained fine particles are formed into a film by an electrophoresis method.
The film thickness of TiO 2 obtained by this method is too thick, such as several tens of μm.
It was not suitable for practical use because it had some electrical defects.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】なお、本明細書において用いられる「弁金
属」(valve metal )なる用語は、一般に電解コンデン
サなどの分野において用いられているものと同じ意味の
ものであり、金属を電解浴中で陽極酸化したときに、緻
密な絶縁性のよい酸化皮膜を形成し、この皮膜と電解液
とが電子を一方向にだけ通し反対方向にはほどんど通さ
ない現象(弁作用 valve action)を生ずるような金属
を総称するものである(例えば、「改定電気用語辞典」
電気用語辞典編集委員会編 (株)コロナ社発行、
「アルミニウム乾式電解コンデンサ」 永田伊佐也著
日本蓄電器工業(株)発行 1983年等を参照のこ
と。)。以下に本発明を詳細に述べる。
Incidentally, the term "valve metal" used in the present specification generally means electrolytic capacitor.
Is of the same meaning as that used in the support areas such, when the anodized metal in an electrolytic bath, a dense insulating good oxide film formed, this film and the electrolyte solution is an electronic It is a general term for metals that cause a phenomenon (valve action) that passes through in only one direction and hardly in the opposite direction (for example, "Revised Electrical Glossary").
Electric Term Dictionary Editing Committee, published by Corona Publishing Co., Ltd.
"Aluminum dry electrolytic capacitor" by Isaya Nagata
Issued by Japan Electric Storage Industry Co., Ltd. See 1983. ). The present invention will be described in detail below.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】可溶性金属塩を用い、例えば、チタン酸バ
リウム膜を作成する場合には、バリウムイオンおよびチ
タンイオンを含んだ水溶液を用いる、この水溶液は、可
溶性Ba塩、例えばBaCl2 、Ba(NO3 2 、B
a(CH3 COO)2 、Ba(OH)2 ・8H2 O等、
および可溶性Ti塩、例えば、TiCl3 、TiC
4 、Ti(SO4 2 等を水に溶解することで得られ
る。特に、Ba(NO3 2 、TiCl3 を用いた場
合、溶液が扱い易くまた良い特性のものが得られた。な
お、膜の組成比は溶液濃度と印加電位によって制御が可
能であり、また膜厚は溶液濃度と電圧印加時間に依存す
る。この反応はカソードでの電解反応を利用しているた
め、基板種や溶液種によって作成条件が異なるものの、
電圧としては−10V V.S. Ag/AgCl以上0V
V.S. Ag/AgCl以下、電解時間としては1時間以
内が望ましい。また硝酸塩を用いた溶液では、高温にな
ると沈殿が生じ液組成がずれるために70℃以下が望ま
しい。
For example, when a barium titanate film is formed using a soluble metal salt, an aqueous solution containing barium ions and titanium ions is used. The aqueous solution contains a soluble Ba salt such as BaCl 2 or Ba (NO 3). ) 2 , B
a (CH 3 COO) 2, Ba (OH) 2 · 8H 2 O and the like,
And soluble Ti salts, eg TiCl 3 , TiC
It can be obtained by dissolving l 4 , Ti (SO 4 ) 2 and the like in water. In particular, when Ba (NO 3 ) 2 or TiCl 3 was used, the solution was easy to handle and had good characteristics. The composition ratio of the film can be controlled by the solution concentration and the applied potential, and the film thickness depends on the solution concentration and the voltage application time. Since this reaction utilizes the electrolytic reaction at the cathode, although the preparation conditions differ depending on the substrate type and solution type,
Voltage is -10V VS Ag / AgCl or more 0V
VS Ag / AgCl or less, and the electrolysis time is preferably within 1 hour. Further, in the case of a solution using a nitrate, precipitation occurs at a high temperature and the liquid composition shifts.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0021】また金属アルコキシドのような有機金属塩
を用いた場合、例えば、二酸化チタン膜を作成するに
は、チタンエトキシドをエタノールを溶媒とし、塩酸を
触媒として添加した溶液を用いる。組成比は溶液濃度比
によって制御できる。また、膜厚通電時の電荷量に依
存するため、薄い膜を得るには、電圧印加時間は10分
以下が望ましい。
When an organic metal salt such as a metal alkoxide is used, for example, in order to form a titanium dioxide film, a solution containing titanium ethoxide as a solvent and hydrochloric acid as a catalyst is used. The composition ratio can be controlled by the solution concentration ratio. Further, since the film thickness depends on the amount of charge when energized, to obtain a thin film, the voltage application time is preferably 10 minutes or less.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】そこで我々は、脱水方法としてアノード反
応が適していると考えた。何故ならばアノード極近傍に
おいて次のような反応が起っていると考えたからであ
る。即ち、電析物に含まれる水は(2)式のように、ま
た、電析物を構成する水酸化物(Mn+(OH- n )に
含まれる水酸基(OH- )は(3)式のように分解さ
れ、生じたO 2- イオンはアノード電極基板および電析物
中の金属種の酸化に用いられ、一方、H+ イオンは溶液
中へ拡散し電析膜中から消失する。従って、その結果ア
ノードでは脱水や分解が進み、かつ基板および電析物中
の金属種が酸化し、さらには電気エネルギーによって再
配列が起こり欠陥部の修復がなされると考えたからであ
る。 H2 O→O2-+2H+ (2) OH- →O2-+H+ (3) 繰り返しになるが、従ってアノード反応を用いれば、電
析物中に含まれる水および水酸基は分解され、電析物は
脱水および酸化される。また同時に、皮膜中に電気的欠
陥が存在した場合、電気エネルギーによる再配列が生じ
欠陥部は優先的に修復されるため、基板上には均一で欠
陥のない酸化物皮膜が生じることとなる。また、電析物
の被覆性が悪く、亀裂等によって導電性基板が露出して
いる場合には、アノード反応によって露出部に基板の酸
化物が生じるため、導電性基板は電析物の酸化物または
基板の酸化物によって完全に覆われることとなる。
Therefore, we have considered that the anodic reaction is suitable as a dehydration method. This is because it was thought that the following reaction occurred near the anode. That is, the water contained in the electrodeposit is represented by the formula (2), and the hydroxyl group (OH ) contained in the hydroxide (M n + (OH ) n ) constituting the electrodeposit is (3). The O 2− ion decomposed as shown in the formula is used to oxidize the metal species in the anode electrode substrate and the electrodeposit, while the H + ion diffuses into the solution and disappears from the electrodeposited film. Therefore, as a result, it is considered that dehydration and decomposition proceed at the anode, the metal species in the substrate and the electrodeposit are oxidized, and further rearrangement occurs due to electric energy to repair the defective portion. H 2 O → O 2 − + 2H + (2) OH → O 2 + H + (3) Repeatedly, however, if the anode reaction is used, water and hydroxyl groups contained in the electrodeposit are decomposed and The sludge is dehydrated and oxidized. At the same time, when an electric defect is present in the film, rearrangement due to electric energy occurs and the defective portion is preferentially repaired, so that a uniform and defect-free oxide film is formed on the substrate. In addition, when the coverage of the electrodeposit is poor and the conductive substrate is exposed due to cracks or the like, the oxide of the substrate is generated in the exposed portion due to the anode reaction. Or it will be completely covered by the oxide of the substrate.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例1 100μmの厚さを持つAl箔を希硝酸中で10分間洗
浄したものをカソード電極とし、電解液中に投影面積が
1cm2 となるように設定した。同じく洗浄したPtを
アノード電極とし、0.15mol/lのBa(N
3 2 と0.025mol/lのTiCl3 の混合水
溶液約300mlを電解液とし、定電位−5.0V V.
S. Ag/AgClで10秒間、電圧印加した。なお、
この時の電解液のpHは1.3であった。この結果、A
l基板上に白色の膜状の電析物が生じ、オージェ分光お
よびIRの結果によりTiの水和物とBaおよびTiの
水酸化物であることを確認した。次に、これまでカソー
ド電極として用いたAl基板と電析物からなる複合体を
アノード電極とし、カソード電極は洗浄したPtとし、
アジピン酸アンモニウム100g/lの水溶液中で10
0Vの電圧を1時間印加した。この時、溶液の温度は9
0℃であった。その結果、Al基板上に膜厚が200n
mの皮膜が得られた。これをX線回折で確認したところ
アモルファスであり、またオージェ分光の結果から、こ
の膜はBaとTiとAlの酸化物であることが分かっ
た。この複合体の漏れ電流は2μA/cm2 であり、ま
た、静電容量は500nFであった。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Example 1 An Al foil having a thickness of 100 μm washed in dilute nitric acid for 10 minutes was used as a cathode electrode, and the projected area in the electrolytic solution was set to be 1 cm 2 . Similarly, washed Pt was used as an anode electrode, and 0.15 mol / l of Ba (N
O 3) 2 and 0.025 mol / l mixed aqueous solution of about 300ml of TiCl 3 in an electrolyte solution, a constant potential -5.0 V V.
Voltage was applied for 10 seconds with S. Ag / AgCl. In addition,
The pH of the electrolytic solution at this time was 1.3. As a result, A
A white film-like electrodeposit was formed on the 1 substrate, and it was confirmed by Auger spectroscopy and IR that it was a hydrate of Ti and hydroxides of Ba and Ti. Next, the composite consisting of the Al substrate used as the cathode electrode and the electrodeposit was used as the anode electrode, and the cathode electrode was washed Pt,
10 in an aqueous solution of 100 g / l ammonium adipate
A voltage of 0V was applied for 1 hour. At this time, the temperature of the solution is 9
It was 0 ° C. As a result, the film thickness is 200n on the Al substrate.
m film was obtained. This was confirmed to be amorphous by X-ray diffraction , and from the result of Auger spectroscopy, it was found that this film was an oxide of Ba, Ti, and Al. The leakage current of this composite was 2 μA / cm 2 and the capacitance was 500 nF.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性材料を基板に用い、該基板をカソ
ード電極とし、基板とは異なる金属種または微粒子を一
種以上含む水溶液中で電解することにより、該基板上に
溶液中の金属種または微粒子の水和物または水酸化物ま
たは含水物を電析させた後、前述の基板および電析物を
アノード電極とし溶液中で通電することによって、電析
物を脱水、酸化し、同時に基板を酸化することによっ
て、基板と電析物および基板の複合酸化物とからなる複
合体を得る製造方法。
1. A conductive material is used as a substrate, the substrate is used as a cathode electrode, and electrolysis is performed in an aqueous solution containing at least one metal species or fine particles different from that of the substrate, whereby the metal species in the solution or After electrodepositing the hydrates or hydroxides or hydrates of the microparticles, the substrate and the electrodeposits described above are used as the anode electrode to conduct electricity in the solution to dehydrate and oxidize the electrodeposits, and at the same time to remove the substrate. A method for producing a composite comprising a substrate, an electrodeposit and a composite oxide of the substrate by oxidation.
【請求項2】 基板が弁金属で、複合酸化物が弁金属の
酸化物および二酸化チタン、または弁金属の酸化物およ
びペロブスカイト型酸化物であることを特徴とする請求
項1に記載の複合体を得る製造方法。
2. The composite according to claim 1, wherein the substrate is a valve metal and the complex oxide is a valve metal oxide and titanium dioxide, or a valve metal oxide and a perovskite type oxide. Manufacturing method for obtaining.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000075943A1 (en) * 1999-06-09 2000-12-14 Showa Denko Kabushiki Kaisha Electrode material for capacitor and capacitor using the same
CN103046067A (en) * 2012-12-13 2013-04-17 苏州新区化工节能设备厂 Plate and frame type water electrolyser

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