JPH0737754A - 誘電体薄膜素子 - Google Patents
誘電体薄膜素子Info
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- JPH0737754A JPH0737754A JP19922793A JP19922793A JPH0737754A JP H0737754 A JPH0737754 A JP H0737754A JP 19922793 A JP19922793 A JP 19922793A JP 19922793 A JP19922793 A JP 19922793A JP H0737754 A JPH0737754 A JP H0737754A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電体薄膜の製造工程において複雑な組成制
御を行う必要がなく、製造が容易で、誘電率の高い誘電
体薄膜素子を提供する。 【構成】 シリコン基板１上に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）膜２、金属チタン（Ｔｉ）膜３、白金（Ｐｔ）膜
４を順次形成した構造を有する下部電極６上に、主成分
が酸化チタン（ＴｉＯ2）であり、該酸化チタンは少な
くともその一部が結晶化しているとともに、該結晶化し
た部分がルチル型の結晶構造を有する誘電体薄膜５を形
成し、さらに、誘電体薄膜５上に上部電極７を形成す
る。
御を行う必要がなく、製造が容易で、誘電率の高い誘電
体薄膜素子を提供する。 【構成】 シリコン基板１上に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）膜２、金属チタン（Ｔｉ）膜３、白金（Ｐｔ）膜
４を順次形成した構造を有する下部電極６上に、主成分
が酸化チタン（ＴｉＯ2）であり、該酸化チタンは少な
くともその一部が結晶化しているとともに、該結晶化し
た部分がルチル型の結晶構造を有する誘電体薄膜５を形
成し、さらに、誘電体薄膜５上に上部電極７を形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、誘電体素子に関し、
詳しくは、小型電子回路に用いる誘電体薄膜素子に関す
る。
詳しくは、小型電子回路に用いる誘電体薄膜素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路技術の発達により、電子回路の小型化、集積化がます
ます進行している。そして、この集積回路の小型化にと
もない、各種電子回路に必須の要素として用いられる回
路素子の小型化が一段と重要になっている。
路技術の発達により、電子回路の小型化、集積化がます
ます進行している。そして、この集積回路の小型化にと
もない、各種電子回路に必須の要素として用いられる回
路素子の小型化が一段と重要になっている。
【０００３】このように急速に小型化が進む回路素子の
中でも、コンデンサ（受動素子）や、トランジスタなど
の能動素子の小型化が遅れており、電子回路の一層の高
集積化を阻む大きな要因となっている。これは、主とし
て、誘電体薄膜材料として、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などの
誘電率が１０以下の材料が用いられていることによるも
のである。したがって、集積回路をさらに小型化するた
めには、誘電率の高い誘電体薄膜を開発することが必要
になる。
中でも、コンデンサ（受動素子）や、トランジスタなど
の能動素子の小型化が遅れており、電子回路の一層の高
集積化を阻む大きな要因となっている。これは、主とし
て、誘電体薄膜材料として、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などの
誘電率が１０以下の材料が用いられていることによるも
のである。したがって、集積回路をさらに小型化するた
めには、誘電率の高い誘電体薄膜を開発することが必要
になる。
【０００４】一方、高い誘電率を有する誘電体薄膜とし
て、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの多
成分薄膜（複合酸化物薄膜）が開発され、広く用いられ
ているが、このような誘電率の高い多成分薄膜は、その
成膜速度が極めて遅く、また、組成を制御することが困
難で、製造工程が複雑化するという問題点がある。
て、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの多
成分薄膜（複合酸化物薄膜）が開発され、広く用いられ
ているが、このような誘電率の高い多成分薄膜は、その
成膜速度が極めて遅く、また、組成を制御することが困
難で、製造工程が複雑化するという問題点がある。
【０００５】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、組成制御が不要で、複雑な製造工程を必要とする
ことなく容易に製造することが可能で、電子回路の小型
化、高集積化に有用な誘電体薄膜素子を提供することを
目的とする。
あり、組成制御が不要で、複雑な製造工程を必要とする
ことなく容易に製造することが可能で、電子回路の小型
化、高集積化に有用な誘電体薄膜素子を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は種々の実験検討を行い、単成分で組成制
御の必要がなく、成膜速度を比較的大きくとることが可
能な酸化チタン（ＴｉＯ2）は、その結晶構造がルチル
型の結晶構造のときに、ｃ軸配向で１７３、ａ軸配向で
８９という高い誘電率を有しており、このＴｉＯ2を主
成分とする誘電体材料を用い、ＴｉＯ2の結晶性を高め
てルチル相を形成させることにより、複雑な製造方法に
よることなく誘電率の高い誘電体薄膜を備えた誘電体薄
膜素子を得ることができることを知り、さらに実験検討
を重ねてこの発明を完成した。
に、発明者等は種々の実験検討を行い、単成分で組成制
御の必要がなく、成膜速度を比較的大きくとることが可
能な酸化チタン（ＴｉＯ2）は、その結晶構造がルチル
型の結晶構造のときに、ｃ軸配向で１７３、ａ軸配向で
８９という高い誘電率を有しており、このＴｉＯ2を主
成分とする誘電体材料を用い、ＴｉＯ2の結晶性を高め
てルチル相を形成させることにより、複雑な製造方法に
よることなく誘電率の高い誘電体薄膜を備えた誘電体薄
膜素子を得ることができることを知り、さらに実験検討
を重ねてこの発明を完成した。
【０００７】すなわち、この発明の誘電体薄膜素子は、
基板上に下部電極、誘電体薄膜、及び上部電極を形成し
てなる誘電体薄膜素子であって、前記下部電極は、基板
上に拡散防止膜、電極を順次形成した構造を有している
とともに、前記誘電体薄膜は酸化チタン（ＴｉＯ2）を
主成分とし、かつ、該酸化チタンは少なくともその一部
が結晶化しているとともに、該結晶化した部分がルチル
型の結晶構造を有していることを特徴とする。
基板上に下部電極、誘電体薄膜、及び上部電極を形成し
てなる誘電体薄膜素子であって、前記下部電極は、基板
上に拡散防止膜、電極を順次形成した構造を有している
とともに、前記誘電体薄膜は酸化チタン（ＴｉＯ2）を
主成分とし、かつ、該酸化チタンは少なくともその一部
が結晶化しているとともに、該結晶化した部分がルチル
型の結晶構造を有していることを特徴とする。
【０００８】この発明の誘電体薄膜素子は、例えば、下
部電極を形成した基板上に、少なくとも一部が結晶して
いるとともに、該結晶化した部分がルチル型の結晶構造
を有する酸化チタン（ＴｉＯ2）を主成分とする誘電体
薄膜を形成し、さらにその上に上部電極を形成すること
により製造される。
部電極を形成した基板上に、少なくとも一部が結晶して
いるとともに、該結晶化した部分がルチル型の結晶構造
を有する酸化チタン（ＴｉＯ2）を主成分とする誘電体
薄膜を形成し、さらにその上に上部電極を形成すること
により製造される。
【０００９】
【実施例】以下に、この発明の実施例を示してその特徴
とするところをさらに詳しく説明する。なお、図１は、
この発明の一実施例にかかる誘電体薄膜素子を示す側面
断面図である。
とするところをさらに詳しく説明する。なお、図１は、
この発明の一実施例にかかる誘電体薄膜素子を示す側面
断面図である。
【００１０】図１に示すように、この実施例の誘電体薄
膜素子において、下部電極６は、シリコン（Ｓｉ）基板
１上に、拡散防止膜である酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜
２を形成し、さらにその上に、金属チタン（Ｔｉ）膜３
及び白金（Ｐｔ）膜４を順次形成することにより構成さ
れている。
膜素子において、下部電極６は、シリコン（Ｓｉ）基板
１上に、拡散防止膜である酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜
２を形成し、さらにその上に、金属チタン（Ｔｉ）膜３
及び白金（Ｐｔ）膜４を順次形成することにより構成さ
れている。
【００１１】そして、この下部電極６上には、誘電体薄
膜として、少なくとも一部が結晶化しており、かつ、該
結晶化した部分がルチル型の結晶構造を有する酸化チタ
ン薄膜（ＴｉＯ2誘電体薄膜）５が形成されている。さ
らに、ＴｉＯ2誘電体薄膜５上には、上部電極７が形成
されている。
膜として、少なくとも一部が結晶化しており、かつ、該
結晶化した部分がルチル型の結晶構造を有する酸化チタ
ン薄膜（ＴｉＯ2誘電体薄膜）５が形成されている。さ
らに、ＴｉＯ2誘電体薄膜５上には、上部電極７が形成
されている。
【００１２】次に、上記誘電体薄膜素子の製造方法につ
いて説明する。まず、基板としてシリコン基板（Ｓｉ単
結晶基板）１を用意し、下部電極６を構成する白金膜４
へのＳｉの拡散を防止するために、シリコン基板１の表
面を強制酸化することにより、シリコン基板１上にバッ
ファ層として酸化シリコン膜２を形成した。それから、
下部電極６を構成する白金膜４とシリコン基板１の密着
性を向上させるために、スパッタリング法により、酸化
シリコン膜２上に膜厚１０００オングストロームの金属
チタン膜３を形成し、さらにその上に、スパッタリング
法により、膜厚３０００オングストロームの白金膜４を
形成した。
いて説明する。まず、基板としてシリコン基板（Ｓｉ単
結晶基板）１を用意し、下部電極６を構成する白金膜４
へのＳｉの拡散を防止するために、シリコン基板１の表
面を強制酸化することにより、シリコン基板１上にバッ
ファ層として酸化シリコン膜２を形成した。それから、
下部電極６を構成する白金膜４とシリコン基板１の密着
性を向上させるために、スパッタリング法により、酸化
シリコン膜２上に膜厚１０００オングストロームの金属
チタン膜３を形成し、さらにその上に、スパッタリング
法により、膜厚３０００オングストロームの白金膜４を
形成した。
【００１３】そして、上記のようにして形成した下部電
極６上に、ＭＯＣＶＤ法により酸化チタン薄膜（ＴｉＯ
2誘電体薄膜）５を形成した。
極６上に、ＭＯＣＶＤ法により酸化チタン薄膜（ＴｉＯ
2誘電体薄膜）５を形成した。
【００１４】なお、ＴｉＯ2誘電体薄膜を形成するにあ
たっては、図２に示すような、ＭＯＣＶＤ装置を用い
た。
たっては、図２に示すような、ＭＯＣＶＤ装置を用い
た。
【００１５】このＭＯＣＶＤ装置は、縦型のコールドウ
ォール型チャンバー１１を有しており、チタンアルコキ
シド原料（Ｔｉソース）がＡｒガスによるバブリングに
より原料導入管を通じてチャンバー１１内の基板上１に
供給されるように構成されている。なお、原料温度及び
ガス流量は、それぞれ温度制御装置、マスフローコント
ローラにより任意の値に設定される。
ォール型チャンバー１１を有しており、チタンアルコキ
シド原料（Ｔｉソース）がＡｒガスによるバブリングに
より原料導入管を通じてチャンバー１１内の基板上１に
供給されるように構成されている。なお、原料温度及び
ガス流量は、それぞれ温度制御装置、マスフローコント
ローラにより任意の値に設定される。
【００１６】また、チャンバー１１内の基板１は、基板
１が載置された抵抗ヒータ１２によって加熱されるよう
に構成されており、基板１の温度は、温度制御装置によ
り３００〜１０００℃の範囲内の任意の温度に制御され
る。
１が載置された抵抗ヒータ１２によって加熱されるよう
に構成されており、基板１の温度は、温度制御装置によ
り３００〜１０００℃の範囲内の任意の温度に制御され
る。
【００１７】さらに、チャンバー１１内は、真空ポンプ
により排気して減圧にすることができるように構成され
ており、チャンバー１１内の圧力は、圧力コントローラ
により任意の圧力に制御される。
により排気して減圧にすることができるように構成され
ており、チャンバー１１内の圧力は、圧力コントローラ
により任意の圧力に制御される。
【００１８】なお、チャンバー１１内に配設されたガス
供給ノズル１３は着脱式になっており、任意の形状のノ
ズルを装着することが可能である。
供給ノズル１３は着脱式になっており、任意の形状のノ
ズルを装着することが可能である。
【００１９】そして、このＭＯＣＶＤ装置のチャンバー
１１内に、上述のようにして下部電極６（図１）を形成
したシリコン基板１を入れ、ＭＯＣＶＤ法により、下部
電極６（図１）上に、膜厚３５００オングストロームの
ＴｉＯ2誘電体薄膜５（図１）を形成した。
１１内に、上述のようにして下部電極６（図１）を形成
したシリコン基板１を入れ、ＭＯＣＶＤ法により、下部
電極６（図１）上に、膜厚３５００オングストロームの
ＴｉＯ2誘電体薄膜５（図１）を形成した。
【００２０】なお、ＴｉＯ2誘電体薄膜の成膜条件は次
の通りである。 ＴｉＯ2誘電体薄膜原料（Ｔｉソース） ： チタンアル
コキシド ＴｉＯ2誘電体薄膜原料の温度 ： ３０〜１５
０℃ キャリアガス ： アルゴン
（Ａｒ）ガス 酸素源 ： 酸素
（Ｏ2）ガス 基板温度 ： ５００〜１
０００℃ 成膜時間 ： ２０分間 チャンバー内の圧力（真空度） ： １０Ｔｏｒ
ｒ以下
の通りである。 ＴｉＯ2誘電体薄膜原料（Ｔｉソース） ： チタンアル
コキシド ＴｉＯ2誘電体薄膜原料の温度 ： ３０〜１５
０℃ キャリアガス ： アルゴン
（Ａｒ）ガス 酸素源 ： 酸素
（Ｏ2）ガス 基板温度 ： ５００〜１
０００℃ 成膜時間 ： ２０分間 チャンバー内の圧力（真空度） ： １０Ｔｏｒ
ｒ以下
【００２１】次いで、このようにして形成したＴｉＯ2
誘電体薄膜の電気特性を測定した。その結果を図３に示
す。
誘電体薄膜の電気特性を測定した。その結果を図３に示
す。
【００２２】図３より、このＴｉＯ2誘電体薄膜は、十
分に実用に供することが可能な誘電率及びtanδの値を
有していることがわかる。
分に実用に供することが可能な誘電率及びtanδの値を
有していることがわかる。
【００２３】また、このＴｉＯ2誘電体薄膜の結晶構造
をＸ線回折分析により調べた結果、ＴｉＯ2は大部分が
結晶化しており、この結晶化した部分がルチル型の結晶
構造を有していることが確認された。
をＸ線回折分析により調べた結果、ＴｉＯ2は大部分が
結晶化しており、この結晶化した部分がルチル型の結晶
構造を有していることが確認された。
【００２４】したがって、上記ＴｉＯ2誘電体薄膜を用
いて誘電体薄膜素子を製造することにより、組成制御が
不要で、特に複雑な製造方法によることなく、誘電率の
高い誘電体薄膜を備え、電子回路の小型化、高集積化に
有用な誘電体薄膜素子を容易に得ることができる。
いて誘電体薄膜素子を製造することにより、組成制御が
不要で、特に複雑な製造方法によることなく、誘電率の
高い誘電体薄膜を備え、電子回路の小型化、高集積化に
有用な誘電体薄膜素子を容易に得ることができる。
【００２５】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、下部電極の構成（例えば、下部電極を
構成する酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、金属チタン（Ｔ
ｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜の膜厚など）、下部電極の形成
方法、あるいは、下部電極上に形成される誘電体薄膜の
膜厚及びその形成方法などに関し、発明の要旨の範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
るものではなく、下部電極の構成（例えば、下部電極を
構成する酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、金属チタン（Ｔ
ｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜の膜厚など）、下部電極の形成
方法、あるいは、下部電極上に形成される誘電体薄膜の
膜厚及びその形成方法などに関し、発明の要旨の範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、この発明の誘電体薄膜素
子は、基板上に拡散防止膜、電極を順次形成した構造を
有する下部電極上に、主成分が酸化チタン（ＴｉＯ2）
であり、該酸化チタンの少なくとも一部が結晶している
とともに、該結晶化した部分がルチル型の結晶構造を有
する誘電体薄膜を形成するようにしているので、製造工
程において複雑な組成制御を行う必要なしに誘電率の高
い誘電体薄膜を形成することが可能になる。
子は、基板上に拡散防止膜、電極を順次形成した構造を
有する下部電極上に、主成分が酸化チタン（ＴｉＯ2）
であり、該酸化チタンの少なくとも一部が結晶している
とともに、該結晶化した部分がルチル型の結晶構造を有
する誘電体薄膜を形成するようにしているので、製造工
程において複雑な組成制御を行う必要なしに誘電率の高
い誘電体薄膜を形成することが可能になる。
【００２７】したがって、この発明によれば、組成制御
が不要で、特に複雑な製造方法によることなく、高い誘
電率を有する誘電体薄膜を備え、電子回路の小型化、高
集積化に有用な誘電体薄膜素子を得ることができる。
が不要で、特に複雑な製造方法によることなく、高い誘
電率を有する誘電体薄膜を備え、電子回路の小型化、高
集積化に有用な誘電体薄膜素子を得ることができる。
【図１】この発明の一実施例にかかる誘電体薄膜素子を
示す側面断面図である。
示す側面断面図である。
【図２】この発明の一実施例にかかる誘電体薄膜素子の
製造に用いたＭＯＣＶＤ装置の構成を示す図である。
製造に用いたＭＯＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の一実施例にかかる誘電体薄膜素子を
構成するＴｉＯ2誘電体薄膜の電気特性を示す図であ
る。
構成するＴｉＯ2誘電体薄膜の電気特性を示す図であ
る。
１ シリコン（Ｓｉ）基板 ２ 酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜 ３ 金属チタン（Ｔｉ）膜 ４ 白金（Ｐｔ）膜 ５ ＴｉＯ2誘電体薄膜 ６ 下部電極 ７ 上部電極 １１ チャンバー １２ 抵抗ヒータ １３ ガス供給ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に下部電極、誘電体薄膜、及び上
部電極を形成してなる誘電体薄膜素子であって、 前記下部電極は、基板上に拡散防止膜、電極を順次形成
した構造を有しているとともに、 前記誘電体薄膜は酸化チタン（ＴｉＯ2）を主成分と
し、かつ、該酸化チタンは少なくともその一部が結晶化
しているとともに、該結晶化した部分がルチル型の結晶
構造を有していることを特徴とする誘電体薄膜素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19922793A JPH0737754A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 誘電体薄膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19922793A JPH0737754A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 誘電体薄膜素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737754A true JPH0737754A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16404269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19922793A Pending JPH0737754A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 誘電体薄膜素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737754A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002062569A1 (fr) * | 2001-02-05 | 2002-08-15 | Ct For Advanced Science & Tech | Structure a couche d'oxyde, procede de production de cette structure, et condensateur et filtre utilisant cette structure |
| EP1983532A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd | Capacitor and manufacturing method thereof |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP19922793A patent/JPH0737754A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002062569A1 (fr) * | 2001-02-05 | 2002-08-15 | Ct For Advanced Science & Tech | Structure a couche d'oxyde, procede de production de cette structure, et condensateur et filtre utilisant cette structure |
| EP1983532A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd | Capacitor and manufacturing method thereof |
| US8199456B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-06-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Capacitor and manufacturing method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020521 |