JPH09148538A - （Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３薄膜コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３薄膜コンデンサ及びその製造方法Info
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- JPH09148538A JPH09148538A JP7307395A JP30739595A JPH09148538A JP H09148538 A JPH09148538 A JP H09148538A JP 7307395 A JP7307395 A JP 7307395A JP 30739595 A JP30739595 A JP 30739595A JP H09148538 A JPH09148538 A JP H09148538A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高容量で高絶縁性の薄膜コンデンサを提供す
る。 【解決手段】 基板上に下部電極、誘電体薄膜及び上部
電極を形成した薄膜コンデンサ。誘電体薄膜は、（Ｂａ
1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．
９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該主成分に対し
てＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成分とからなる
ペロブスカイト構造を有する。この組成の有機金属化合
物溶液を、下部電極上に塗布、乾燥、仮焼した後、４５
０〜８００℃で焼成する。この組成のターゲットを用い
て、基板温度４００〜８００℃で下部電極上にスパッタ
リングする。 【効果】 Ｓｉ成分の添加で、熱処理の際の焼結性が向
上し、比較的低い処理温度にて、高誘電率（高容量）、
高絶縁性（低リーク電流密度）で高耐圧性の（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサを製造できる。
る。 【解決手段】 基板上に下部電極、誘電体薄膜及び上部
電極を形成した薄膜コンデンサ。誘電体薄膜は、（Ｂａ
1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．
９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該主成分に対し
てＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成分とからなる
ペロブスカイト構造を有する。この組成の有機金属化合
物溶液を、下部電極上に塗布、乾燥、仮焼した後、４５
０〜８００℃で焼成する。この組成のターゲットを用い
て、基板温度４００〜８００℃で下部電極上にスパッタ
リングする。 【効果】 Ｓｉ成分の添加で、熱処理の際の焼結性が向
上し、比較的低い処理温度にて、高誘電率（高容量）、
高絶縁性（低リーク電流密度）で高耐圧性の（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサを製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3 薄膜コンデンサ及びその製造方法に係り、特に、半
導体集積回路等に有用な、高誘電率で高絶縁性の（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜コンデンサ及びその製造方法に
関する。
Ｏ3 薄膜コンデンサ及びその製造方法に係り、特に、半
導体集積回路等に有用な、高誘電率で高絶縁性の（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜コンデンサ及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンデンサ素子の小型化、半導体
集積回路の高集積化に伴い、キャパシタ絶縁膜には誘電
率の高い物質が求められている。
集積回路の高集積化に伴い、キャパシタ絶縁膜には誘電
率の高い物質が求められている。
【０００３】従来、集積回路などに用いられる薄膜コン
デンサにはＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などの材
料が用いられている。これらの物質は高い絶縁性を有す
る反面、比誘電率は１０程度と小さい。
デンサにはＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などの材
料が用いられている。これらの物質は高い絶縁性を有す
る反面、比誘電率は１０程度と小さい。
【０００４】ところで、コンデンサの静電容量は比誘電
率と表面積（電極面積）に比例し、膜厚に反比例する。
従って、薄膜コンデンサの小型化のためには膜厚の減少
には限界があるため、比誘電率の大きな誘電体物質が必
要となる。
率と表面積（電極面積）に比例し、膜厚に反比例する。
従って、薄膜コンデンサの小型化のためには膜厚の減少
には限界があるため、比誘電率の大きな誘電体物質が必
要となる。
【０００５】比誘電率の大きな物質としては、従来、ペ
ロブスカイト型の結晶構造を持つＢａＴｉＯ3 ，ＳｒＴ
ｉＯ3 ，（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 などのチタン酸バ
リウム系誘電物質が注目されており、その薄膜形成法と
しては、スパッタリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法など
がある。具体的には、次のようなものが提案されてい
る。
ロブスカイト型の結晶構造を持つＢａＴｉＯ3 ，ＳｒＴ
ｉＯ3 ，（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 などのチタン酸バ
リウム系誘電物質が注目されており、その薄膜形成法と
しては、スパッタリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法など
がある。具体的には、次のようなものが提案されてい
る。
【０００６】(i) 低級カルボン酸バリウム塩（酢酸バ
リウムが好ましい）及びチタンイソプロポキシドをエチ
レングリコールモノメチルエーテルを含む有機溶媒に溶
解し、これに水を接触させてチタン酸バリウム薄膜形成
用組成物としたもの（特開平１−１０００２４号公
報）。
リウムが好ましい）及びチタンイソプロポキシドをエチ
レングリコールモノメチルエーテルを含む有機溶媒に溶
解し、これに水を接触させてチタン酸バリウム薄膜形成
用組成物としたもの（特開平１−１０００２４号公
報）。
【０００７】(ii) ＢａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 及びＴｉＯ
2 の混合粉末を８００〜１０００℃で仮焼してターゲッ
トとして用い、基板温度４００〜６００℃でスパッタリ
ング法により（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 薄膜を成膜す
る方法。
2 の混合粉末を８００〜１０００℃で仮焼してターゲッ
トとして用い、基板温度４００〜６００℃でスパッタリ
ング法により（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 薄膜を成膜す
る方法。
【０００８】なお、特開平７−１７７１３号公報には、
高誘電率で絶縁特性の良好な誘電体薄膜として、（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 系誘電体にＭｎ，Ｐｂ，希土類元素
を添加したものが提案されている。
高誘電率で絶縁特性の良好な誘電体薄膜として、（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 系誘電体にＭｎ，Ｐｂ，希土類元素
を添加したものが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】高誘電率を有するペロ
ブスカイト構造の物質においては欠陥によるキャリアが
発生し易く、特に（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 系の材料
においては、比誘電率が高いほどリーク電流が大きいと
いう傾向があることから、その対策が求められている。
ブスカイト構造の物質においては欠陥によるキャリアが
発生し易く、特に（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 系の材料
においては、比誘電率が高いほどリーク電流が大きいと
いう傾向があることから、その対策が求められている。
【００１０】特開平１−１０００２４号公報記載の方法
のように低級カルボン酸塩を原料に用いるゾルゲル法で
は、結晶化の際に８００℃以上もの高温焼成を必要と
し、この高温による絶縁性の劣化が避けられず、リーク
電流が大きいために実用化には至っていない。なお、こ
の絶縁性の劣化は、高温焼成による膜の急激な収縮や下
部電極の劣化などにより、薄膜内に微少なクラックやボ
イドが発生することによるものと考えられる。このゾル
ゲル法において、比較的熱分解温度の低い原料を用いて
熱処理温度をできる限り抑えて薄膜を形成する方法もあ
るが、比誘電率の低下を解消するに到っていない。
のように低級カルボン酸塩を原料に用いるゾルゲル法で
は、結晶化の際に８００℃以上もの高温焼成を必要と
し、この高温による絶縁性の劣化が避けられず、リーク
電流が大きいために実用化には至っていない。なお、こ
の絶縁性の劣化は、高温焼成による膜の急激な収縮や下
部電極の劣化などにより、薄膜内に微少なクラックやボ
イドが発生することによるものと考えられる。このゾル
ゲル法において、比較的熱分解温度の低い原料を用いて
熱処理温度をできる限り抑えて薄膜を形成する方法もあ
るが、比誘電率の低下を解消するに到っていない。
【００１１】スパッタリング法によるＢＳＴ薄膜の形成
でも、高い比誘電率を得るためには７００℃以上の成膜
温度が必要であるが、基板温度が６００℃以上になると
リーク特性が悪化することが特開平３−２５７０２０号
公報に示されている。
でも、高い比誘電率を得るためには７００℃以上の成膜
温度が必要であるが、基板温度が６００℃以上になると
リーク特性が悪化することが特開平３−２５７０２０号
公報に示されている。
【００１２】このように、高誘電率を有するペロブスカ
イト構造の物質においては、特に欠陥によるキャリアが
発生し易く、比誘電率が高いほどリーク電流が大きいと
いう傾向にあり、このため、従来において、高誘電率と
高絶縁性の両立は難しいとされている。
イト構造の物質においては、特に欠陥によるキャリアが
発生し易く、比誘電率が高いほどリーク電流が大きいと
いう傾向にあり、このため、従来において、高誘電率と
高絶縁性の両立は難しいとされている。
【００１３】なお、Ｍｎ，Ｐｂ，希土類元素を添加した
特開平７−１７７１３号公報記載の誘電体薄膜では、こ
れらの元素の添加により、集積回路とした場合、半導体
（トランジスタ）の誤動作を引き起こすおそれがある。
特開平７−１７７１３号公報記載の誘電体薄膜では、こ
れらの元素の添加により、集積回路とした場合、半導体
（トランジスタ）の誤動作を引き起こすおそれがある。
【００１４】本発明は上記従来の問題点を解決し、比誘
電率、即ち、コンデンサ容量を低下させることなく絶縁
性を向上させ、電子デバイスにおける様々な用途に有効
な（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサ及びその製造
方法を提供することを目的とする。
電率、即ち、コンデンサ容量を低下させることなく絶縁
性を向上させ、電子デバイスにおける様々な用途に有効
な（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサ及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の（Ｂａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 薄膜コンデンサは、基板上に下部電極、誘電体
薄膜及び上部電極を順次積層形成してなる薄膜コンデン
サにおいて、該誘電体薄膜は、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔｉ
Ｏ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）
で表される主成分と、該主成分に対してＳｉとして０．
１〜１０モル％のＳｉ成分とからなるペロブスカイト構
造を有する誘電体薄膜であることを特徴とする。
ＴｉＯ3 薄膜コンデンサは、基板上に下部電極、誘電体
薄膜及び上部電極を順次積層形成してなる薄膜コンデン
サにおいて、該誘電体薄膜は、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔｉ
Ｏ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）
で表される主成分と、該主成分に対してＳｉとして０．
１〜１０モル％のＳｉ成分とからなるペロブスカイト構
造を有する誘電体薄膜であることを特徴とする。
【００１６】（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０
≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表されるペロブ
スカイト構造の主成分に対してＳｉとして０．１〜１０
モル％のＳｉ成分を添加することにより、熱処理の際の
焼結性が向上し、結果的には、比較的低い処理温度に
て、高誘電率（高容量）、高絶縁性（低リーク電流密
度）で、耐圧性に優れる（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コ
ンデンサを形成することが可能となる。
≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表されるペロブ
スカイト構造の主成分に対してＳｉとして０．１〜１０
モル％のＳｉ成分を添加することにより、熱処理の際の
焼結性が向上し、結果的には、比較的低い処理温度に
て、高誘電率（高容量）、高絶縁性（低リーク電流密
度）で、耐圧性に優れる（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コ
ンデンサを形成することが可能となる。
【００１７】このような本発明の（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ
3 薄膜コンデンサは、基板上に下部電極、誘電体薄膜及
び上部電極を順次積層形成して薄膜コンデンサを製造す
る方法において、該誘電体薄膜の形成に当り、本発明方
法に従って、 （Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦
１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該
主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成
分とを含む有機金属化合物溶液を、前記下部電極上に塗
布、乾燥して仮焼した後、４５０〜８００℃で焼成する
或いは （Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦
１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該
主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成
分とを含むターゲットを用いて、基板温度４００〜８０
０℃で前記下部電極上にスパッタリングを行うことによ
り、容易に製造することができる。
3 薄膜コンデンサは、基板上に下部電極、誘電体薄膜及
び上部電極を順次積層形成して薄膜コンデンサを製造す
る方法において、該誘電体薄膜の形成に当り、本発明方
法に従って、 （Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦
１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該
主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成
分とを含む有機金属化合物溶液を、前記下部電極上に塗
布、乾燥して仮焼した後、４５０〜８００℃で焼成する
或いは （Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦
１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分と、該
主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％のＳｉ成
分とを含むターゲットを用いて、基板温度４００〜８０
０℃で前記下部電極上にスパッタリングを行うことによ
り、容易に製造することができる。
【００１８】なお、上記の焼成により、Ｓｉ成分はＳ
ｉ酸化物となる。
ｉ酸化物となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００２０】本発明の（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コン
デンサは、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦
ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分
と、該主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％の
Ｓｉ成分とからなるペロブスカイト構造を有する誘電体
薄膜を有するものである。
デンサは、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦
ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される主成分
と、該主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モル％の
Ｓｉ成分とからなるペロブスカイト構造を有する誘電体
薄膜を有するものである。
【００２１】この誘電体薄膜において、上記主成分に対
するＳｉ成分の割合がＳｉとして０．１モル％未満で
は、Ｓｉを配合したことによる焼結性の改善効果が十分
ではなく、絶縁性が低くリーク電流が大きいものとな
る。Ｓｉ成分が上記主成分に対してＳｉとして１０モル
％を超えると絶縁性は優れるが静電容量が小さくなる。
従って、Ｓｉは上記主成分に対して０．１〜１０モル％
とする。
するＳｉ成分の割合がＳｉとして０．１モル％未満で
は、Ｓｉを配合したことによる焼結性の改善効果が十分
ではなく、絶縁性が低くリーク電流が大きいものとな
る。Ｓｉ成分が上記主成分に対してＳｉとして１０モル
％を超えると絶縁性は優れるが静電容量が小さくなる。
従って、Ｓｉは上記主成分に対して０．１〜１０モル％
とする。
【００２２】本発明に係る誘電体薄膜は、本発明の方法
に従って、次の又はの方法で形成することができ
る。
に従って、次の又はの方法で形成することができ
る。
【００２３】 ゾルゲル法：（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔｉ
Ｏ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）
で表される主成分と、該主成分に対してＳｉとして０．
１〜１０モル％のＳｉ成分とを含む有機金属化合物溶液
を、前記下部電極上に塗布、乾燥して仮焼した後、４５
０〜８００℃で焼成する。
Ｏ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）
で表される主成分と、該主成分に対してＳｉとして０．
１〜１０モル％のＳｉ成分とを含む有機金属化合物溶液
を、前記下部電極上に塗布、乾燥して仮焼した後、４５
０〜８００℃で焼成する。
【００２４】 スパッタリング法：（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦
１．１）で表される主成分と、該主成分に対してＳｉと
して０．１〜１０モル％のＳｉ成分とを含むターゲット
を用いて、基板温度４００〜８００℃で前記下部電極上
にスパッタリングを行う。
x ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦
１．１）で表される主成分と、該主成分に対してＳｉと
して０．１〜１０モル％のＳｉ成分とを含むターゲット
を用いて、基板温度４００〜８００℃で前記下部電極上
にスパッタリングを行う。
【００２５】上記のゾルゲル法においては、具体的に
は、まず、Ｂａ原料としてカルボン酸バリウムを、Ｓｒ
原料としてカルボン酸ストロンチウムを、Ｔｉ原料とし
てチタンアルコキシドを、Ｓｉ原料としてシリコンアル
コキシドを各々用い、これらを所定組成となるように、
有機溶剤に混合溶解させることにより調製された有機金
属化合物の溶液を、基板上に形成された下部電極上にス
ピンコート法等により塗布する。
は、まず、Ｂａ原料としてカルボン酸バリウムを、Ｓｒ
原料としてカルボン酸ストロンチウムを、Ｔｉ原料とし
てチタンアルコキシドを、Ｓｉ原料としてシリコンアル
コキシドを各々用い、これらを所定組成となるように、
有機溶剤に混合溶解させることにより調製された有機金
属化合物の溶液を、基板上に形成された下部電極上にス
ピンコート法等により塗布する。
【００２６】薄膜原料となるカルボン酸バリウム及び／
又はカルボン酸ストロンチウムを形成するアシルオキシ
基としては、一般式Ｃn Ｈ2n+1ＣＯＯ- （ただし、ｎは
３〜７の整数）で表されるもの、具体的には、ｎ−酪
酸、α−メチル酪酸、ｉ−吉草酸、２−エチル酪酸、
２，２−ジメチル酪酸、３，３−ジメチル酪酸、２，３
−ジメチル酪酸、３−メチルペンタン酸、４−メチルペ
ンタン酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン
酸、２，２−ジメチルペンタン酸、３，３−ジメチルペ
ンタン酸、２，３−ジメチルペンタン酸、２−エチルヘ
キサン酸、３−エチルヘキサン酸から誘導されるアシル
オキシ基を用いるのが好ましい。
又はカルボン酸ストロンチウムを形成するアシルオキシ
基としては、一般式Ｃn Ｈ2n+1ＣＯＯ- （ただし、ｎは
３〜７の整数）で表されるもの、具体的には、ｎ−酪
酸、α−メチル酪酸、ｉ−吉草酸、２−エチル酪酸、
２，２−ジメチル酪酸、３，３−ジメチル酪酸、２，３
−ジメチル酪酸、３−メチルペンタン酸、４−メチルペ
ンタン酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン
酸、２，２−ジメチルペンタン酸、３，３−ジメチルペ
ンタン酸、２，３−ジメチルペンタン酸、２−エチルヘ
キサン酸、３−エチルヘキサン酸から誘導されるアシル
オキシ基を用いるのが好ましい。
【００２７】上記一般式中、ｎが２以下であると、熱分
解時に炭酸塩を形成し易く、逆にｎが８以上であると、
有機成分の蒸発による重量変化が大きく、クラックのな
い均質な薄膜を形成し得ない。
解時に炭酸塩を形成し易く、逆にｎが８以上であると、
有機成分の蒸発による重量変化が大きく、クラックのな
い均質な薄膜を形成し得ない。
【００２８】なお、カルボン酸バリウム及びカルボン酸
ストロンチウムのアシルオキシ基は、同一であっても異
なるものであっても良い。
ストロンチウムのアシルオキシ基は、同一であっても異
なるものであっても良い。
【００２９】一方、チタンアルコキシドとしては、炭素
数２〜５の直鎖状又は分岐状アルコールのチタンアルコ
キシド、例えば、チタンエトキシド、チタンイソプロポ
キシド、チタンブトキシド、チタンアミロキシドが挙げ
られるが、特に、適当な反応速度であることから、チタ
ンイソプロポキシドを用いるのが好ましい。
数２〜５の直鎖状又は分岐状アルコールのチタンアルコ
キシド、例えば、チタンエトキシド、チタンイソプロポ
キシド、チタンブトキシド、チタンアミロキシドが挙げ
られるが、特に、適当な反応速度であることから、チタ
ンイソプロポキシドを用いるのが好ましい。
【００３０】また、シリコンアルコキシドとしては、炭
素数１〜５の直鎖状又は分岐状アルコールのシリコンア
ルコキシド、例えば、シリコンテトラメトキシド、シリ
コンテトラエトキシド、シリコンテトラブトキシド、シ
リコンテトラアミロキシドが挙げられるが、特に、適度
な反応速度であることから、シリコンテトラエトキシド
を用いるのが好ましい。
素数１〜５の直鎖状又は分岐状アルコールのシリコンア
ルコキシド、例えば、シリコンテトラメトキシド、シリ
コンテトラエトキシド、シリコンテトラブトキシド、シ
リコンテトラアミロキシドが挙げられるが、特に、適度
な反応速度であることから、シリコンテトラエトキシド
を用いるのが好ましい。
【００３１】これらの薄膜原料を溶解させる有機溶剤と
しては、エステル及び／又はアルコール、或いは、エス
テル及び／又はアルコールに更にカルボン酸を混合した
混合溶剤を用いることができる。
しては、エステル及び／又はアルコール、或いは、エス
テル及び／又はアルコールに更にカルボン酸を混合した
混合溶剤を用いることができる。
【００３２】有機溶剤のエステルとしては、酢酸エチ
ル、酢酸プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチ
ル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｎ−
アミル、酢酸ｓｅｃ−アミル、酢酸ｔｅｒｔ−アミル、
酢酸イソアミルを用いるのが好ましく、アルコールとし
ては、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタ
ノール、２−ブタノール、イソ−ブチルアルコール、１
−ペンタノール、２−ペンタノール、２−メチル−２−
ペンタノール、イソ−アミルアルコールを用いるのが好
適である。また、カルボン酸としては、前記カルボン酸
バリウム及び／又はカルボン酸ストロンチウムを構成す
るアシルオキシ基を含むカルボン酸を用いるのが好まし
い。
ル、酢酸プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチ
ル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｎ−
アミル、酢酸ｓｅｃ−アミル、酢酸ｔｅｒｔ−アミル、
酢酸イソアミルを用いるのが好ましく、アルコールとし
ては、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタ
ノール、２−ブタノール、イソ−ブチルアルコール、１
−ペンタノール、２−ペンタノール、２−メチル−２−
ペンタノール、イソ−アミルアルコールを用いるのが好
適である。また、カルボン酸としては、前記カルボン酸
バリウム及び／又はカルボン酸ストロンチウムを構成す
るアシルオキシ基を含むカルボン酸を用いるのが好まし
い。
【００３３】本発明においては、このような有機溶剤に
対して、薄膜原料のカルボン酸バリウム、カルボン酸ス
トロンチウム及びチタンアルコキシドを、所定の組成比
で、酸化物換算の合計濃度が４〜１０重量％となるよう
に溶解させると共に、所定量のシリコンアルコキシドを
添加混合する。
対して、薄膜原料のカルボン酸バリウム、カルボン酸ス
トロンチウム及びチタンアルコキシドを、所定の組成比
で、酸化物換算の合計濃度が４〜１０重量％となるよう
に溶解させると共に、所定量のシリコンアルコキシドを
添加混合する。
【００３４】このようにして調製された有機金属化合物
の溶液を基板の下部電極上に塗布し、乾燥、仮焼成及び
本焼成を行う。なお、１回の塗布では、所望の膜厚が得
られない場合には、塗布、乾燥及び仮焼成の工程を複数
回繰り返し行った後、本焼成を行う。ここで、仮焼成
は、１５０〜４００℃で行われ、本焼成は４５０〜８０
０℃で３０分〜２時間程度行われる。
の溶液を基板の下部電極上に塗布し、乾燥、仮焼成及び
本焼成を行う。なお、１回の塗布では、所望の膜厚が得
られない場合には、塗布、乾燥及び仮焼成の工程を複数
回繰り返し行った後、本焼成を行う。ここで、仮焼成
は、１５０〜４００℃で行われ、本焼成は４５０〜８０
０℃で３０分〜２時間程度行われる。
【００３５】一方、のスパッタリング法においては、
具体的には、まず、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）、炭酸
ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、二酸化チタン（ＴｉＯ
2 ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を所定の組成となるよ
うに混合し、８００〜１０００℃で仮焼して粉末ターゲ
ットを製造する。そして、このターゲットを用いて、基
板上に形成された下部電極上にスパッタリング法により
所望の膜厚の誘電体薄膜を形成する。このスパッタリン
グ条件は基板温度４００〜８００℃とし、スパッタガス
はＡｒ：１×１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒ，Ｏ2 ：１×
１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒで行うのが好ましい。
具体的には、まず、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）、炭酸
ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、二酸化チタン（ＴｉＯ
2 ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を所定の組成となるよ
うに混合し、８００〜１０００℃で仮焼して粉末ターゲ
ットを製造する。そして、このターゲットを用いて、基
板上に形成された下部電極上にスパッタリング法により
所望の膜厚の誘電体薄膜を形成する。このスパッタリン
グ条件は基板温度４００〜８００℃とし、スパッタガス
はＡｒ：１×１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒ，Ｏ2 ：１×
１０-2〜１×１０-5Ｔｏｒｒで行うのが好ましい。
【００３６】なお、本発明において、誘電体薄膜は膜厚
５００〜３０００Å程度とするのが好ましい。
５００〜３０００Å程度とするのが好ましい。
【００３７】本発明において、基板としては、シリコ
ン、サファイア、石英ガラス、ジルコニア等を用いるこ
とができる。また、この基板上に形成される下部電極及
び上部電極としては、白金、金、銀、銅、クロム、アル
ミニウム、タンタル、イリジウム、ルテニウム、白金−
チタン、白金−タンタル、白金−イリジウム等が一般的
であり、これらの電極は通常の場合、スパッタリング法
により形成される。
ン、サファイア、石英ガラス、ジルコニア等を用いるこ
とができる。また、この基板上に形成される下部電極及
び上部電極としては、白金、金、銀、銅、クロム、アル
ミニウム、タンタル、イリジウム、ルテニウム、白金−
チタン、白金−タンタル、白金−イリジウム等が一般的
であり、これらの電極は通常の場合、スパッタリング法
により形成される。
【００３８】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】実施例１〜５ シリコン基板上に、下部電極として白金膜をスパッタリ
ング法により形成し、その上に、下記手順で誘電体薄膜
を形成した。
ング法により形成し、その上に、下記手順で誘電体薄膜
を形成した。
【００４０】即ち、まず、２−エチルヘキサン酸バリウ
ム、２−エチルヘキサン酸ストロンチウム及びチタンイ
ソプロポキシドを用い、これらを組成比（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 において、ｘが表１に示す値となるよう
に、かつ、組成物の酸化物換算の合計濃度が７重量％濃
度となるように、酢酸イソアミルの有機溶剤中に溶解さ
せた。
ム、２−エチルヘキサン酸ストロンチウム及びチタンイ
ソプロポキシドを用い、これらを組成比（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 において、ｘが表１に示す値となるよう
に、かつ、組成物の酸化物換算の合計濃度が７重量％濃
度となるように、酢酸イソアミルの有機溶剤中に溶解さ
せた。
【００４１】この溶液に更に、シリコンテトラエトキシ
ドを、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3の主成分に対してＳ
ｉとして５モル％の割合で添加した後、１時間還流させ
ることによって十分に均一化させて薄膜形成用組成物を
調製した。
ドを、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3の主成分に対してＳ
ｉとして５モル％の割合で添加した後、１時間還流させ
ることによって十分に均一化させて薄膜形成用組成物を
調製した。
【００４２】この薄膜形成用組成物をスピンコート法に
より下部電極上に塗布して乾燥、３００℃で１０分間仮
焼成する塗布、乾燥及び仮焼成工程を繰り返し、最後に
６００℃で０．５時間焼成して、膜厚が２０００Åの
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 誘電体薄膜を形成した。
より下部電極上に塗布して乾燥、３００℃で１０分間仮
焼成する塗布、乾燥及び仮焼成工程を繰り返し、最後に
６００℃で０．５時間焼成して、膜厚が２０００Åの
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 誘電体薄膜を形成した。
【００４３】この誘電体薄膜に上部電極として白金膜を
スパッタリング法で形成して薄膜コンデンサを作製し
た。
スパッタリング法で形成して薄膜コンデンサを作製し
た。
【００４４】得られた薄膜コンデンサの静電容量、リー
ク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表１に示し
た。
ク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表１に示し
た。
【００４５】実施例６，７、比較例１，２ Ｓｉ添加量を表１に示す値（比較例１ではＳｉ添加せ
ず。）としたこと以外は実施例３と同様にして薄膜コン
デンサを作製し、得られた薄膜コンデンサの静電容量、
リーク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表１に示
した。
ず。）としたこと以外は実施例３と同様にして薄膜コン
デンサを作製し、得られた薄膜コンデンサの静電容量、
リーク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表１に示
した。
【００４６】
【表１】
【００４７】実施例８〜１２ シリコン基板上に、下部電極として白金膜をスパッタリ
ング法により形成し、その上に、下記手順で誘電体薄膜
を形成した。
ング法により形成し、その上に、下記手順で誘電体薄膜
を形成した。
【００４８】即ち、まず、ＢａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 及び
ＴｉＯ2 を組成比（Ｂａ1-x Ｓｒx）ＴｉＯ3 におい
て、ｘが表２に示す値となるように秤量すると共に、
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 の主成分に対してＳｉが１
０モル％となるようにＳｉＯ2 を秤量し、これらを混合
して９００℃で仮焼して粉末ターゲットを製造した。こ
のターゲットを用いて、スパッタリング法により下部電
極上に膜厚が２０００Åの（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3
誘電体薄膜を形成した。なお、基板温度は６００℃と
し、スパッタガスはＡｒ：１．４×１０-4Ｔｏｒｒ，Ｏ
2 ：８．０×１０-5Ｔｏｒｒとした。
ＴｉＯ2 を組成比（Ｂａ1-x Ｓｒx）ＴｉＯ3 におい
て、ｘが表２に示す値となるように秤量すると共に、
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 の主成分に対してＳｉが１
０モル％となるようにＳｉＯ2 を秤量し、これらを混合
して９００℃で仮焼して粉末ターゲットを製造した。こ
のターゲットを用いて、スパッタリング法により下部電
極上に膜厚が２０００Åの（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3
誘電体薄膜を形成した。なお、基板温度は６００℃と
し、スパッタガスはＡｒ：１．４×１０-4Ｔｏｒｒ，Ｏ
2 ：８．０×１０-5Ｔｏｒｒとした。
【００４９】この誘電体薄膜に上部電極として白金膜を
スパッタリング法で形成して薄膜コンデンサを作製し
た。
スパッタリング法で形成して薄膜コンデンサを作製し
た。
【００５０】得られた薄膜コンデンサの静電容量、リー
ク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表２に示し
た。
ク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表２に示し
た。
【００５１】実施例１３，１４、比較例３，４ Ｓｉ添加量を表２に示す値（比較例３ではＳｉ添加せ
ず。）としたこと以外は実施例１０と同様にして薄膜コ
ンデンサを作製し、得られた薄膜コンデンサの静電容
量、リーク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表２
に示した。
ず。）としたこと以外は実施例１０と同様にして薄膜コ
ンデンサを作製し、得られた薄膜コンデンサの静電容
量、リーク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表２
に示した。
【００５２】
【表２】
【００５３】表１，２より明らかなように、本発明に従
って、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3ペロブスカイト構造
に所定量のＳｉを配合した誘電体薄膜を形成することに
より、静電容量が大きく、しかも絶縁性に優れた薄膜コ
ンデンサを得ることができる。
って、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3ペロブスカイト構造
に所定量のＳｉを配合した誘電体薄膜を形成することに
より、静電容量が大きく、しかも絶縁性に優れた薄膜コ
ンデンサを得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサ及びその製造方法によれ
ば、電子デバイスにおける様々な用途のキャパシタ材料
として有用な、高容量かつ高絶縁性の薄膜コンデンサが
提供される。
ｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサ及びその製造方法によれ
ば、電子デバイスにおける様々な用途のキャパシタ材料
として有用な、高容量かつ高絶縁性の薄膜コンデンサが
提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 4/12 ３９７ Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｃ Ｈ０１Ｌ 27/04 21/822
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に下部電極、誘電体薄膜及び上部
電極を順次積層形成してなる薄膜コンデンサにおいて、
該誘電体薄膜は、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ただ
し、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦１．１）で表される
主成分と、該主成分に対してＳｉとして０．１〜１０モ
ル％のＳｉ成分とからなるペロブスカイト構造を有する
誘電体薄膜であることを特徴とする（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3 薄膜コンデンサ。 - 【請求項２】 基板上に下部電極、誘電体薄膜及び上部
電極を順次積層形成して薄膜コンデンサを製造する方法
において、該誘電体薄膜の形成に当り、（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦
１．１）で表される主成分と、該主成分に対してＳｉと
して０．１〜１０モル％のＳｉ成分とを含む有機金属化
合物溶液を、前記下部電極上に塗布、乾燥して仮焼した
後、４５０〜８００℃で焼成することを特徴とする（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサの製造方法。 - 【請求項３】 基板上に下部電極、誘電体薄膜及び上部
電極を順次積層形成して薄膜コンデンサを製造する方法
において、該誘電体薄膜の形成に当り、（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 （ただし、０≦ｘ≦１．０，０．９≦ｙ≦
１．１）で表される主成分と、該主成分に対してＳｉと
して０．１〜１０モル％のＳｉ成分とを含むターゲット
を用いて、基板温度４００〜８００℃で前記下部電極上
にスパッタリングを行うことを特徴とする（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 薄膜コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07307395A JP3129175B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | （Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３薄膜コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07307395A JP3129175B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | （Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３薄膜コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148538A true JPH09148538A (ja) | 1997-06-06 |
| JP3129175B2 JP3129175B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=17968540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07307395A Expired - Lifetime JP3129175B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | （Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３薄膜コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129175B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002032809A1 (fr) * | 2000-10-17 | 2002-04-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compose oxyde, procede de preparation d'une couche mince d'oxyde et element comprenant ce compose |
| KR100358169B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2002-10-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비에스티 유전막을 구비하는 반도체 메모리 소자 제조 방법 |
| JP2003063860A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-03-05 | Taiyo Yuden Co Ltd | 焼結体ターゲット，それを利用した誘電体薄膜及びその製造方法，それを利用した電子部品 |
| JP2005039282A (ja) * | 2003-07-17 | 2005-02-10 | E I Du Pont De Nemours & Co | コンデンサ用薄膜誘電体およびその製造方法 |
| KR100475996B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-10 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 발진기 및 그 제조 방법 |
| JP2005101491A (ja) * | 2003-03-28 | 2005-04-14 | Seiko Epson Corp | 強誘電体薄膜及びその製造方法、強誘電体メモリ、圧電素子 |
| JP2006128643A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Tdk Corp | 誘電体薄膜、薄膜誘電体素子及びその製造方法 |
| US7190567B2 (en) | 2003-12-04 | 2007-03-13 | Seiko Epson Corporation | Capacitor and its manufacturing method, and semiconductor device |
| CN100339996C (zh) * | 2003-03-28 | 2007-09-26 | 精工爱普生株式会社 | 强电介质材料、其膜、电容器及它们的制法、强电介质存储器 |
| US8853544B2 (en) | 2011-03-01 | 2014-10-07 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Method of transferring thin film components and circuit board having the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2402982B1 (en) | 2010-07-01 | 2021-04-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing thin film capacitor and thin film capacitor obtained by the same |
-
1995
- 1995-11-27 JP JP07307395A patent/JP3129175B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100358169B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2002-10-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비에스티 유전막을 구비하는 반도체 메모리 소자 제조 방법 |
| US7205256B2 (en) | 2000-10-17 | 2007-04-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Oxide material, method for preparing oxide thin film and element using said material |
| WO2002032809A1 (fr) * | 2000-10-17 | 2002-04-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compose oxyde, procede de preparation d'une couche mince d'oxyde et element comprenant ce compose |
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| JP2005101491A (ja) * | 2003-03-28 | 2005-04-14 | Seiko Epson Corp | 強誘電体薄膜及びその製造方法、強誘電体メモリ、圧電素子 |
| JP4720969B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2011-07-13 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体膜、圧電体膜、強誘電体メモリ及び圧電素子 |
| CN100339996C (zh) * | 2003-03-28 | 2007-09-26 | 精工爱普生株式会社 | 强电介质材料、其膜、电容器及它们的制法、强电介质存储器 |
| JP2005039282A (ja) * | 2003-07-17 | 2005-02-10 | E I Du Pont De Nemours & Co | コンデンサ用薄膜誘電体およびその製造方法 |
| JP4522774B2 (ja) * | 2003-07-17 | 2010-08-11 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | コンデンサ用薄膜誘電体およびその製造方法 |
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| US8853544B2 (en) | 2011-03-01 | 2014-10-07 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Method of transferring thin film components and circuit board having the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3129175B2 (ja) | 2001-01-29 |
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