JPH0714983A - 薄膜誘電材料用ドナードープペロブスカイト材料形成方法及びこの材料を含む構造 - Google Patents

薄膜誘電材料用ドナードープペロブスカイト材料形成方法及びこの材料を含む構造

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JPH0714983A
JPH0714983A JP5127337A JP12733793A JPH0714983A JP H0714983 A JPH0714983 A JP H0714983A JP 5127337 A JP5127337 A JP 5127337A JP 12733793 A JP12733793 A JP 12733793A JP H0714983 A JPH0714983 A JP H0714983A
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layer
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アール．サマーフェルト スコット
Howard R Beratan
アール．ベラタン ハワード
Bernard M Kulwicki
エム．クルウィッキ バーナード
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜ペロブスカイト材料をドープすることに
よって基板を高温に維持することなくこの材料の誘電率
を最高化する。 【構成】 ペロブスカイト材料は，結晶粒度が小さくな
るに従いそのキュー温度の下で誘電率が高まる。ドナー
ドーパントは，ペロブスイカイト材料の臨界結晶粒度を
小さくする。それゆえ，ドナードーパントで以て真性ペ
ロブスカイト材料をドープし，次いでその真性臨界結晶
粒度より小さい平均結晶粒度を有するドナードープペロ
ブスカイト材料の層を形成する結果，この層の誘電率を
この層の平均結晶粒度に類似の平均結晶粒度を持つ真性
ペロブスカイト材料の誘電率より高くし，好適には，更
にアクセプタドーパントでドープしてこの材料の抵抗を
高めかつ／又はその誘電正接を小さくする。基板表面上
の構造は，導電層とこれに接触したこのドナードープペ
ロブスカイト材料の層を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ダイナミック
ＲＡＭ（以下、ＤＲＡＭと称する）デバイス内のコンデ
ンサのような薄膜コンデンサの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の範囲を限定することなく、本発
明の背景を、１例として、薄膜コンデンサを形成する現
行方法との関連において説明する。
【０００３】いままで、この分野において、ＤＲＡＭ内
のコンデンサのような薄膜コンデンサは、誘電材料とし
てＳｉＯ2 又はＳｉＮ4 を使用している。集積回路の密
度（デバイス数毎平方センチメートル）が増大するに従
い、各ＤＲＡＭデバイス内に電荷を蓄積するコンデンサ
はその寸法を減少しなければならず、他方、ほぼ同じキ
ャパシタンスを維持しなければならない。次の式を参照
すると、Ｃはこの薄膜コンデンサのキャパシタンスであ
り、εはその誘電材料の誘電率、ε0 は自由空間の誘電
率、Ａはこのコンデンサの面積、ｄはこの誘電材料の厚
さである。
【０００４】
【数１】
【０００５】そのキャパシタンスはその誘電材料の誘電
率に正比例しかつその厚さに逆比例することが判る。し
たがって、一層小さいコンデンサを作り他方同じキャパ
シタンスを維持するためには、εを増大しかつ／又はそ
の誘電材料の厚さを減少しなければならない。
【０００６】コンデンサの面積を縮小させる１つの方法
は、ＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 より遥かに高い誘電率を持
つ材料を使用することである。これらの材料は共に、そ
の誘電率が１０より低い。高誘電率材料の重要な種類
は、ペロブスカイト（例えば、ＢａＴｉＯ3 及びＳｒＴ
ｉＯ3 ）である。これらの材料の誘電率は、これらがバ
ルクセラミックとして製造された場合は１０、０００ほ
どの高さになることがある。ミニチュアコンデンサの製
造に有効であるためには、これらの材料は、ＳｉＯ2 の
誘電率に対してそれらの一層高い誘電率を確保する意味
で薄膜に形成されなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ペロブスカ
イト材料の誘電率を高める方法である。ペロブスカイト
材料は、（１）ＣａＴｉＯ3 によって代表される周知の
ペロブスカイト結晶構造を示すあらゆる材料、及び
（２）小さい格子ひずみ又はいくつかの原子の欠如によ
って理想的立体ペロブスカイト構造から導出されること
がある構造を持つ化合物である。多くのペロブスカイト
は化学式ＡＢＯ3 を有し、ここにＡは１つ以上の一価、
二価、又は三価元素であり、Ｂは１つ以上の五価、四
価、三価、又は二価元素である。
【０００８】ペロブスカイト材料の薄膜を形成する現行
方法はこれの材料がバルクセラミック形状において示す
有益な性質を一般に確保しないことが、発見されてい
る。特に、これの材料の現行薄膜の誘電率は、バルクセ
ラミックとして製造されたペロブスカイト材料の誘電率
に接近しない。加えて、もしこれらの材料がメモリデバ
イスを作り上げる薄膜コンデンサに使用されるのである
ならば、これらの材料は、高電界においても小さい漏れ
電流しか示さず、かつ小さい損失正接しか持たなようで
なければならない。その電気的、化学的、及び機械的性
質は、このデバイスの動作温度範囲にわたり全く均一で
なければならない。
【０００９】ペロブスカイト材料のバルクセラミック形
状によって示された高誘電率を薄膜形状においても確保
することは、困難である。これらの材料の誘電率は結晶
粒度を小さくするに従い一般に低下することが、発見さ
れている。バルクセラミック内の結晶粒度は一般に１か
ら２０μｍであるが、他方、薄膜内の結晶粒度は通常そ
の薄膜厚さに類似しており、一般に０．０２から０．２
０μｍである。例えば、バルクセラミックのチタン酸バ
リウム（ＢａＴｉＯ3 、以下ＢＴと称する）又はチタン
酸バリウム−ストロンチウム（（Ｂａ、Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3 、以下ＢＳＴと称する）において観察された誘電率
の範囲は一般に１、０００から２０、０００であるが、
他方、これらの材料の薄膜において観察された誘電率の
範囲は僅かに１００から６００である。
【００１０】その他の材料も、また、薄膜コンデンサに
使用されることが考えられている。（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚ
ｒ、Ｔｉ）Ｏ3 及びＰｂ（Ｍｇ、Ｎｂ）Ｏ3 のような、
いくつかの材料の誘電率は、結晶粒度を小さくするに伴
って急速には低下しない。しかしながら、これらの材料
はＰｂＯを含むが、ＰｂＯは多くの材料と非常に反応性
であり、化学的に容易に還元され、高い蒸気圧力を有
し、かつシリコンデバイスを容易に侵す。これらの理由
から、このような材料は、集積回路の製造に使用される
にはおそらく不適当な候補である。
【００１１】この分野における過去の調査研究の多く
は、薄膜形状にあるＢＴ及びＢＳＴのようなペロブスカ
イトの高誘電率を確保することに努めてきた。薄膜内の
結晶粒度を最大化する意味でこの薄膜を堆積すると、こ
れがまたその誘電率を最高化するように働くことは、周
知である。これをそのペロブスカイト薄膜が堆積される
基板の温度を高温に維持することによって実施できる
が、それは高い堆積温度ほど通常その堆積薄膜内に大き
い結晶粒度を生じるからである。しかしながら、高い基
板温度ほどこの基板上に存在するデバイス及び基板上に
既に形成された構造に損傷を生じることがある。一般
に、温度は、可能な限り低く維持されなければならな
い。したがって、高誘電率を持つ薄膜ペロブスカイトを
堆積する方法は、その薄膜厚さと基板を高温へ上昇する
ことで起こされる潜在的損傷とによって限定される。
【００１２】
【課題を解決するための手段】一般に、及び本発明の１
形式において、薄膜ペロブスカイト材料の誘電率は、ド
ーピングによって強化される。説明される本発明は、真
性臨界結晶粒度を有する真性ペロブスカイト材料を１種
類以上のドーパントで以てドープし、次いでこの真性臨
界結晶粒度より小さい平均結晶粒度を有するドナードー
プペロブスカイト材料の層を形成することによって改善
された誘電材料を形成する方法であり、この層を形成す
る結果、この層の誘電率は、この層の平均結晶粒度に類
似の平均結晶粒度を持つ真性ペロブスカイト材料の誘電
率より実質的に高い。ここに使用されるような臨界結晶
粒度は、その誘電率が結晶粒度を小さくするに伴って急
速に低下することを開始するような最大結晶粒度を意味
する。好適には、このドナードープペロブスカイト材料
は、１種類以上のアクセプタドーパントで以て更にドー
プされて、ドナー−アクセプタドープペロブスカイト材
料を形成し、これによって、その抵抗が実質的に高めら
れかつ／又はその損失正接が実質的に小さくされる。好
適には、その真性ペロブスカイト材料は化学的組成ＡＢ
Ｏ３を有し、ここにＡは１つ以上の一価、二価、又は三
価元素であり、Ｂは１つ以上の五価、四価、三価、又は
二価元素である。
【００１３】この改善された誘電材料を含む構造は、基
板表面に形成された真性臨界結晶粒度より小さい平均結
晶粒度を持つドナードープペロブスカイト材料の層を含
む。他の構造は、２つの導電層間に挟まれたドナードー
プ材料の層を含む。
【００１４】本発明の応用は多岐にわたる。提示された
これらの材料は、コンデンサ、ＭＯＳトランジスタのよ
うな、半導体回路に使用される多くの構造、電磁放射検
出アレイ用画素、及び電気光学応用に用途を見付けるこ
とができる。これらの材料の多くの圧電性質を利用する
デバイスも、本発明から受益するであろう。
【００１５】本発明の利点は、薄膜に典型的に見られる
結晶粒度を持って形成されたペロブスカイト材料につい
ての実質的に高められた誘電率を含む。加えて、提示さ
れた方法によって、その抵抗は一般に高められかつその
損失正接は一般に小さいくされる。本発明は、また、薄
膜形式におけるペロブスカイト材料の温度に対する誘電
率の改善された均一性を提供する。
【００１６】
【実施例】本発明の新規な特徴と信じられる特性は、添
付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、
本発明自体ばかりでなく本発明のその他の特徴及び利点
は、付図との関連において読まれる、実施例についての
次の説明を参照することによって、最も良く理解され
る。図１は種々の結晶粒度の無ドープＢＴについての温
度に対する誘電率の変動を示すグラフ図、図２は種々の
結晶粒度の無ドープＢＴについての温度に対する誘電率
の変動を示すグラフ図、図３は無ドープＢＴについての
結晶粒度に対する誘電率の変動を示すグラフ図、及び図
４は種々の結晶粒度の無ドープＢＳＴについての温度に
対する誘電率の変動を示すグラフ図である。
【００１７】図１に示されたように、無ドープＢＴの誘
電率は、温度及び結晶粒度に伴って変動する。６．８μ
ｍの結晶粒度の場合、その誘電率はそのキュリー温度に
おいて鋭いピークを有するが、しかし他の温度において
は遥かに低い。結晶粒度が０．７μｍに減少するに従
い、その誘電率のピークは鋭さを弱め、そのキュリー温
度より下でのその誘電率は高まり、かつ温度に伴なって
余り変動しない。なお一層小さい結晶粒度においては、
その誘電率は全温度にわたり低下する。
【００１８】図２を参照すると、これと同じ傾向が見ら
れる。大きい結晶粒度（すなわち、５３μｍ）において
は、その誘電率はそのキュリー温度において鋭いピーク
を有する。結晶粒度が小さくなるに従い、そのキュリー
温度より下でのその誘電率は高まる。例えば、１．１μ
ｍにおいては、その誘電率は、０℃とキュリー温度との
間の温度で約３倍高い。
【００１９】図３を参照すると、或る結晶粒度において
そのキュリー温度より下でその誘電率が最大であること
が判る。図３は、温度２５℃及び７０℃の各々（これら
の両方共その材料に対するキュリー温度より下にある）
におけるＢＴの誘電率の測定値を示す。この場合も、こ
こに使用される臨界結晶粒度は、その誘電率が結晶粒度
を小さくするに伴って急速に低下することを開始するよ
うな最大結晶粒度を意味する。ＢＴに対する臨界結晶粒
度は、図３によって提示されるデータにより約０．７μ
ｍである。
【００２０】この分野における過去の努力は、その結晶
粒度をその臨界結晶粒度に接近させる意味で薄膜を形成
することによってその薄膜の誘電率を最高化することを
企図してきた。本発明は、臨界結晶粒度を小さくするた
めにペロブスカイト材料をドープすることによってその
薄膜の誘電率を高める。その臨界結晶粒度を小さくする
技術ならばどれも、キュリー温度より低い温度に対して
なお一層小さい結晶粒度においてその誘電率を改善す
る。
【００２１】ドナードーパントはペロブスカイト材料の
臨界結晶粒度を一般に小さくすることが、発見されてい
る。一般に、元素又はイオンは、次のような場合ドナー
ドーパントである。（１）それが結晶格子内の原子を置
換しかつそれが置換する原子よりも大きい数の価電子を
有する場合、又は（２）それが格子間に存在しかつその
最外側電子殻すなわち価電子殻が半分より少なく満され
ている場合。中間の場合は、不確であり、経験的に決定
されることがある。例えば、或る元素は、次のようなと
きにドナードーパントとして振る舞う。（１）それらの
原子価が置換される原子のそれと同じとき、（２）それ
らの価電子殻が正確に半分満たされているとき。
【００２２】アクセプタドーパントは或るペロブスカイ
ト材料の抵抗を高めることが、また、発見されている。
なおまた、アクセプタドーオパントは或るペロブスカイ
ト材料の損失正接を小さくすることも、発見されてい
る。したがって、本発明の他の態様は、ペロブスカイト
材料のアクセプタ共ドーピングである。一般に、元素又
はイオンは、次の場合アクセプタドーパントである。
（１）それが結晶格子内の原子を置換しかつそれが置換
する原子よりも小さい数の価電子を有するならば、又は
（２）それが格子間に存在しかつその価電子殻が半分よ
り多く満されいる場合。中間の場合は、不確であり、経
験的に決定されることがある。例えば、或る元素は、次
のようなときにアクセプタドーパントとして振る舞う。
（１）それらの原子価が置換される原子のそれと同じと
き、（２）それらの価電子殻が正確に半分満たされてい
るとき。
【００２３】ドーパントは、或る効果を発生するために
真性材料に意図的に導入される種である。約０．１モル
百分率より低い濃度で存在する非意図的不純物は、一般
に、ドーパントとは考えられない。しががって、本発明
の文脈において、真性ペロブスカイト材料は、この中に
ドナー又はアクセプタドーパントとして振る舞う不純物
が、もしあるならば、約０．１モル百分率より低い濃度
で存在するペロブスカイト材料である。同様に、真性臨
界結晶粒度は、真性ペロブスカイト材料の臨界結晶粒度
である。
【００２４】本発明の好適実施例の材料に関する公称組
成式は
【００２５】
【化１】
【００２６】のように与えられ、ここに、Ｄは三価ドナ
ーイオン（例えば、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、及びＥｒ、
又はこれらの化合物）を含み、及びＡは三価アクセプタ
イオン（例えば、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｕ、Ｉｎ、Ｎｉ、及びＹｂ、又はこれ
らの化合物）、又は二価アクセプタイオン（例えば、Ｍ
ｇ）を含む。注意するのは、三価及び二価アクセプタイ
オンはいずれも、Ｔｉ副格子上に在駐すると云うことで
ある。これらの組成比の値は、表１に与えられている。
【００２７】
【表１】
【００２８】もちろん、ａとｂとｃの和は１である。
【００２９】
【数２】（すなわち、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）
【００３０】本発明の第２好適実施例に関する公称組成
式は
【００３１】
【化２】
【００３２】のように与えられ、ここに、Ｄは五価ドナ
ーイオン（例えば、Ｎｂ、Ｔａ、又はこれらの化合物）
を含み、及びＡは三価又は二価アクセプタイオン（例え
ば、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍ
ｇ、Ｓｃ、Ｕ、Ｉｎ、Ｎｉ、及びＹｂ、又はこれらの化
合物）を含む。表１に与えられた組成比の値がなお適用
する。
【００３３】本発明の第３好適実施例に関する公称組成
式は
【００３４】
【化３】
【００３５】のように与えられ、ここに、Ｄは三価ドナ
ーイオン（例えば、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、及びＥｒ、
又はこれらの化合物）を含み、及びＡは一価アクセプタ
イオン（例えば、Ｋ、Ｎａ、又はこれらの化合物）を含
む。この場合も、表１に与えられた組成比の値が適用す
る。
【００３６】本発明の第４好適実施例に関する公称組成
式は
【００３７】
【化４】
【００３８】のように与えられ、ここに、Ｄは五価ドナ
ーイオン（例えば、Ｎｂ、Ｔａ、又はこれらの化合物）
を含み、及びＡは一価アクセプタイオン（例えば、Ｋ、
Ｎａ、又はこれらの化合物）を含む。更にこの場合も、
表１に与えられた組成比の値が適用する。
【００３９】注意するのは、４つの列挙された実施例に
関する前掲の式は、ｘとｙとが等しくない限り電荷平衡
の意味を含まないと云うことである。ｘとｙとは、一般
に異なる（通常、ｘ＞ｙ）から、Ｂａ及び／又はＴｉ副
格子上のイオン空席の形成によって電荷補償が起こらな
ければならない。第１実施例（すなわち、Ｂａ副格子上
の三価ドナー及びＴｉ副格子上の三価アクセプタ）の場
合、ｘ＞ｙかつ補償がＢａ副格子上で起こると仮定する
と、電荷補償を計算に入れた式は
【００４０】
【化５】
【００４１】となるであろうが、これはイオン電荷置換
における差が（ｘ−ｙ）でありかつ１つのＢａ空席
（Ｖ）が２の電荷差を補償することができる（Ｂａは２
の原子価を有する）からである。もしその補償がＴｉ副
格子上で起こるならば、（ｘ−ｙ）／４の空席が必要で
あろう。本発明においては、ｘ＞ｙであることが典型的
に望まれ、そうでなければ、補償は酸素副格子上で起こ
ることがある。
【００４２】電荷補償までも含めると様々な仮定に従い
おびただしい組成式を導くことが判る。したがって、最
初の４つの好適実施例に対して与えられた公称式はここ
に説明されたような電荷補償を得るために達成される式
の変動までも包含するものと仮定する。
【００４３】実験において、公称組成
【００４４】
【化６】
【００４５】を持つ材料が調整された。この材料は溶液
内で成分を化合させることによって作られ、次いでこの
溶液は焼成されてバルクにされ、研磨され、加圧され、
焼結された。その結果のセラミック密度は、理論密度の
少なくとも９５％であった。このセラミック材料は、次
いで機械的に研磨され、０．２５ｍｍ（１０ミル）の厚
さになるまで薄くされた。これに金属めっきが施されて
試験コンデンサを形成した。
【００４６】この材料の平均結晶粒度は、線切取り（ｌ
ｉｎｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）法による測定で０．５μ
ｍであった。そのピーク誘電率（そのキュリー温度にお
ける誘電率）は１０、０００より高く、かつ温度に対し
て急速に変動した。この振る舞いは、この材料の臨界結
晶粒度が０．５μｍより小さいことを示す。
【００４７】以上に少数の好適実施例が詳細に説明され
た。云うまでもなく、本発明の範囲は、ここに説明され
た実施例と異なるがしかしなお本発明の特許請求の範囲
内にある実施例も含む。上に明示的に言及されなかった
他の化合物も、ドナードーピングの効果から受益するこ
とが期待される。例えば、（Ｓｒ、Ｐｂ）ＴｉＯ3 は、
電子産業にかなりの用途を見付けることができるかつド
ナードーピングから受益するであろう真性ペロブスカイ
ト材料である。
【００４８】この改善された誘電材料で以て製造された
デバイスとの内部及び外部接続は、オーミック、容量
性、直接、もしくは介在回路又は他の手段を経由する間
接であってもよい。実現は、シリコン、ガリウム−ひ素
又はその他の電子材料系列内の離散構成要素又は全面的
集積回路において、企図される。
【００４９】本発明は説明用の実施例を参照して説明さ
れたが、本説明が限定的な意味に解釈されることを意図
しているのではない。これら説明用の実施例の種々の変
形及び組合わせばかりでなく本発明の他の実施例も、本
説明を参照すればこの技術の分野の習熟者にとって明白
である。したがって、添付の特許請求の範囲はあらゆる
これらの変形及び組合わせを包含することを、意図す
る。
【００５０】以上の説明に関して更に次の項を開示す
る。
【００５１】（１） 改善された誘電材料を形成する方
法であって、（ａ） 第２ペロブスカイト材料を形成す
るために第１臨界結晶粒度を有する第１ペロブスカイト
材料にドナードーパントを添加するステップと、（ｂ）
前記第１臨界結晶粒度より小さい平均結晶粒度を有す
る前記第２ペロブスカイト材料の層を形成するステップ
とを含み、前記ステップの結果、前記層の誘電率は前記
層の平均結晶粒度に類似の平均結晶粒度を持つ前記第１
ペロブスカイト材料の誘電率より実質的に高い、方法。
【００５２】（２） 第１項記載の方法において、前記
層は前記第１ペロブスカイト材料がドープされた後に形
成される、方法。
【００５３】（３） 第１項記載の方法において、前記
層の前記平均結晶粒度は前記第１臨界結晶粒度の半分よ
り小さい、方法。
【００５４】（４） 第１項記載の方法において、前記
層の前記平均結晶粒度は前記第１臨界結晶粒度の５分の
１より小さい、方法。
【００５５】（５） 第１項記載の方法において、前記
第２ペロブスカイト材料は
【００５６】
【化７】
【００５７】を含み、ここにＡは１つ以上の一価元素又
は二価元素又は三価元素を含み、Ｂは１つ以上の五価元
素又は四価元素又は三価元素又は二価元素を含み、Ｄは
１つ以上のドナーイオンを含み、
【００５８】
【数３】
【００５９】である、方法。
【００６０】（６） 第１項記載の方法において、前記
第２ペロブスカイト材料は
【００６１】
【化８】
【００６２】を含み、ここにＡは１つ以上の一価元素又
は二価元素又は三価元素を含み、Ｂは１つ以上の五価元
素又は四価元素又は三価元素又は二価元素を含み、Ｄは
１つ以上のドナーイオンを含み、
【００６３】
【数４】
【００６４】である、方法。
【００６５】（７） 第１項記載の方法において、前記
第２ペロブスカイト材料は
【００６６】
【化９】
【００６７】含み、ここにＡは１つ以上の一価元素又は
二価元素又は三価元素を含み、Ｂは１つ以上の五価元素
又は四価元素又は三価元素又は二価元素を含み、Ｄ′は
１つ以上のドナーイオンを含み、Ｄ″は１つ以上のドナ
ーイオンを含み、
【００６８】
【数５】
【００６９】である、方法。
【００７０】（８） 第１項記載の方法において、前記
第２ペロブスカイト材料は
【００７１】
【化１０】
【００７２】を含み、ここにＡは１つ以上の一価元素又
は二価元素又は三価元素を含み、Ｂは１つ以上の五価元
素又は四価元素又は三価元素又は二価元素を含み、Ｄ'
は１つ以上のドナーイオンを含み、Ｄ''は１つ以上のド
ナーイオンを含み、Ｄ''' は１つ以上のドナーイオンを
含み、
【００７３】
【数６】
【００７４】である、方法。
【００７５】（９） 第８項記載の方法において、Ａは
バリウムを含み、Ｂはチタンを含む、方法。
【００７６】（１０） 第８項記載の方法において、Ａ
はバリウムとストロンチウムとを含み、Ｂはチタンを含
む、方法。
【００７７】（１１） 第１項記載の方法において、前
記第２ペロブスカイト材料は第３ペロブスカイト材料を
形成するために１種類以上のアクセプタドーパントで以
て更にドープされ、前記ドープされることによって前記
第３ペロブスカイト材料の抵抗が前記第２ペロブスカイ
ト材料の抵抗より実質的に高められかつ／又は前記第３
ペロブスカイト材料の損失正接が前記第２ペロブスカイ
ト材料の損失正接より実質的に小さくされる、方法。
【００７８】（１２） 第１１項記載の方法において、
前記第３ペロブスカイト材料は、
【００７９】
【化１１】
【００８０】を含み、ここに
【００８１】
【数７】
【００８２】であり、Ｄは１つ以上の三価ドナーイオン
を含み、かつＡは１以上の三価アクセプタイオンを含
む、方法。
【００８３】（１３） 第１１項記載の方法において、
前記第３ペロブスカイト材料は、
【００８４】
【化１２】
【００８５】を含み、ここに
【００８６】
【数８】
【００８７】であり、Ｄは１つ以上の五価ドナーイオン
を含み、かつＡは１以上の三価アクセプタイオン又は二
価のアクセプタイオンを含む、方法。
【００８８】（１４） 第１１項記載の方法において、
前記第３ペロブスカイト材料は、
【００８９】
【化１３】
【００９０】を含み、ここに
【００９１】
【数９】
【００９２】であり、Ｄは１つ以上の三価ドナーイオン
を含み、かつＡは１以上の一価アクセプタイオンを含
む、方法。
【００９３】（１５） 第１１項記載の方法において、
前記第３ペロブスカイト材料は、
【００９４】
【化１４】
【００９５】を含み、ここに
【００９６】
【数１０】
【００９７】であり、Ｄは１つ以上の五価ドナーイオン
を含み、かつＡは１以上の一価アクセプタイオンを含
む、方法。
【００９８】（１６） 第１１項記載の方法において、
前記第３ペロブスカイト材料は、
【００９９】
【化１５】
【０１００】を含み、Ｄ' は１つ以上のドナーイオンを
含み、Ｄ''は１つ以上のドナーイオンを含み、Ｄ''' は
１つ以上のドナーイオンを含み、Ａ' は１つ以上のアク
セプタイオンを含み、Ａ″は１つ以上のアクセプタイオ
ンを含み、
【０１０１】
【数１１】
【０１０２】である、方法。
【０１０３】（１７） 改善された誘電材料を形成する
方法であって、（ａ） 第２ペロブスカイト材料を形成
するために第１臨界結晶粒度を有する第１ペロブスカイ
ト材料にドナードーパント又はアクセプタドーパントを
添加するステップと、（ｂ） 前記第１臨界結晶粒度よ
り小さい平均結晶粒度を有する前記第２ペロブスカイト
材料の層を形成するステップとを含む方法。
【０１０４】（１８） 誘電材料を形成する方法であっ
て、（ａ） ドナードープチタン酸バリウム−ストロン
チウムを形成するために
【０１０５】
【化１６】
【０１０６】に１．０モル百分率の濃度になるだけのジ
スプロシウムを添加するステップと、（ｂ） 約０．５
μｍの平均結晶粒度を持つ前記ドナードープチタン酸バ
リウム−ストロンチウムの層を形成するステップとを含
み、前記ステップの結果、前記ドナードープチタン酸バ
リウム−ストロンチウムの層の臨界結晶粒度は、前記
【０１０７】
【化１７】
【０１０８】の臨界結晶粒度より小さい、方法。
【０１０９】（１９） 基板表面に形成された構造であ
って、真性臨界結晶粒度より小さい平均結晶粒度を持つ
ドナードープペロブスカイト材料の層を含む構造。
【０１１０】（２０） （ａ） 第１導電層と、（ｂ）
前記第１導電層と接触し真性臨界結晶粒度より小さい
平均結晶粒度を有するドナードープペロブスカイト材料
の層とを含む構造。
【０１１１】（２１） 第１９項記載の構造において、
前記ドナードープペロブスカイト材料の層は第１導電層
と第２導電層との間に挿入される、構造。
【０１１２】（２２） 説明された本発明は、真性臨界
結晶粒度を有する真性ペロブスカイト材料を１種類以上
のドナードーパントで以てドープし、次いで前記真性臨
界結晶粒度より小さい平均結晶粒度を有するドナードー
プペロブスカイト材料の層を形成することによって改善
された誘電材料を形成し、前記層を形成する結果、前記
層の誘電率は前記層の平均結晶粒度に類似の平均結晶粒
度を持つ真性ペロブスカイト材料の誘電率より実質的に
高い。ここに使用されるような臨界結晶粒度は、誘電率
が結晶粒度を小さくするに伴って急速に低下することを
開始するような最大結晶粒度を意味する。好適には、前
記ドナードープペロブスカイト材料は、ドナー−アクセ
プタドープペロブスカイト材料を形成するために１種類
以上のアクセプタドーパントで以て更にドープされ、該
ドープれることによって前記ドープペロブスカイト材料
の抵抗が実質的に高められかつ／又は前記ドープペロブ
スカイト材料の誘電正接が実質的に小さくされる。好適
には、前記真性ペロブスカイト材料は化学的組成ＡＢＯ
3 を有し、ここにＡは１つ以上の一価元素又は二価元素
又は三価元素であり、Ｂは１つ以上の五価元素又は四価
元素又は三価元素又は二価元素である。前記改善された
誘電材料を含む構造は、基板表面に形成された真性臨界
結晶粒度より小さい平均結晶粒度を持つドナードープペ
ロブスカイト材料の層を含む。他の構造は、２つの導電
層間に挟まれたドナードープ材料の層を含む。他の方法
及び構造の説明される。
【０１１３】関連出願とのクロス・リファレンス次の出
願は本願と同時に提出された。
【０１１４】 名称 発明者 事件／出願番号 微細粒子パイロ電気検出器材 カルビッキ− Ａ−１９６２８ 料及び方法 （Ｋｕｌｗｉｃｋｉ） 薄膜誘電材料用Ｐｂ置換ペロ ザンメルフェルト、 ＴＩ−１７１２５ ブスカイト材料形成方法及び （Ｓｕｍｍｅｒｆｅｌｔ） この材料を含む方法 ベラタン、 （Ｂｅｒａｔａｎ） カルビッキ−
【図面の簡単な説明】
【図１】種々な結晶粒度の無ドープＢＴについての温度
に対する誘電率の変動を示すグラフ図。
【図２】種々な結晶粒度の無ドープＢＴについての温度
に対する誘電率の変動を示すグラフ図。
【図３】無ドープＢＴについての結晶粒度に対する誘電
率の変動を示すグラフ図。
【図４】種々な結晶粒度の無ドープＢＳＴについての温
度に対する誘電率の変動を示すグラフ図。
フロントページの続き (72)発明者 ハワード アール．ベラタン アメリカ合衆国テキサス州リチャードソ ン，イー．ベルトライン 2111，アパート メント ナンバー 106ビー (72)発明者 バーナード エム．クルウィッキ アメリカ合衆国マサチューセッツ州アトル ボロ フォールズ，ピー．オー．ボックス 1407

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 改善された誘電材料を形成する方法であ
    って、 （ａ） 第２ペロブスカイト材料を形成するために第１
    臨界結晶粒度を有する第１ペロブスカイト材料にドナー
    ドーパントを添加するステップと、 （ｂ） 前記第１臨界結晶粒度より小さい平均結晶粒度
    を有する前記第２ペロブスカイト材料の層を形成するス
    テップと を含み、前記ステップの結果、前記層の誘電率は前記層
    の平均結晶粒度に類似の平均結晶粒度を持つ前記第１ペ
    ロブスカイト材料の誘電率より実質的に高い、方法。
  2. 【請求項２】 基板表面に形成された構造であって、真
    性臨界結晶粒度より小さい平均結晶粒度を持つドナード
    ープペロブスカイト材料の層を含む構造。
JP5127337A 1992-05-29 1993-05-28 薄膜誘電材料用ドナードープペロブスカイト材料形成方法及びこの材料を含む構造 Pending JPH0714983A (ja)

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US89156092A 1992-05-29 1992-05-29

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