JPH1012821A - 薄膜容量素子の作製方法 - Google Patents

薄膜容量素子の作製方法

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JPH1012821A
JPH1012821A JP8158290A JP15829096A JPH1012821A JP H1012821 A JPH1012821 A JP H1012821A JP 8158290 A JP8158290 A JP 8158290A JP 15829096 A JP15829096 A JP 15829096A JP H1012821 A JPH1012821 A JP H1012821A
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JP
Japan
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thin film
sputtering
upper electrode
dielectric layer
reverse sputtering
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Withdrawn
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JP8158290A
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English (en)
Inventor
Keiko Endo
恵子 遠藤
Hitoshi Inaba
均 稲場
Masa Yonezawa
政 米澤
Katsumi Ogi
勝実 小木
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 整流特性を具備する薄膜容量素子を容易かつ
効率的に製造する。 【解決手段】 上部電極をスパッタリング法で形成する
に当り、まずAr雰囲気にて逆スパッタを行って、誘電
体層に酸素欠損を生起させた後、上部電極材料をスパッ
タする。 【効果】 Ar雰囲気で逆スパッタを行うと誘電体層の
表面にAr粒子が衝突し、この衝撃で誘電体層中の酸素
が飛散する。これにより、酸素欠損組成となった誘電体
層はその誘電特性を維持した上で、良好な整流特性を示
す。この逆スパッタは上部電極の形成工程と連続して行
うことができ、逆スパッタを行うことによる実質的な工
程数の増加はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜容量素子の作製
方法に係り、特に、直流電源回路に使用するのに好適な
整流特性を有する薄膜容量素子を作製する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ICへの直流電源供給ラインと接地ライ
ンとの間に配設して、電源電圧の変動を抑えるために使
用されているバイパスコンデンサにおいては、近年、I
C内のトランジスタのスイッチング周波数が高周波化す
るに連れ、直流電源電圧に重畳する高周波の電圧変動
(EMIノイズ)を除去できるようなものが求められる
ようになってきている。
【0003】従来、このようなバイパスコンデンサにお
いては、一般に、パルス電圧での破壊電圧レベルが高い
セラミックコンデンサが使用されているが、このセラミ
ックコンデンサでは温度変化、印加電圧に対して容量値
に変化が大きいことが問題となっていた。
【0004】ところで、ICはその直流電源供給端子に
決められた定格電圧以上の逆方向電圧を印加すると、素
子内のpn接合に順方向の過大な電流が流れ、ICの破
壊を招く。これを防ぐ方法としては、ICの直流電源端
子間に逆方向の電圧が印加された場合にこれを強制的に
短絡し得る整流素子(ダイオード)を端子間に接続する
か、又は、整流特性を具備するバイパスコンデンサを用
いる方法が提案されている。
【0005】前者の方法では、ICの電源端子間に、電
圧平滑化のためのコンデンサと逆電圧保護のためのダイ
オードとの2つの受動素子を接続しなければならず、素
子数の増加、実装面積の増加、ひいてはコストの増加を
もたらすという問題があった。
【0006】後者の整流特性を具備するバイパスコンデ
ンサであれば、1つの素子でダイオードとしての機能と
コンデンサとしての機能を兼備するため、このような問
題は解消される。
【0007】従来、整流特性を具備するコンデンサにつ
いては特開平5−299584号公報に記載があり、こ
の特開平5−299584号公報においては、薄膜コン
デンサの誘電体薄膜の表面を半導体化して整流特性を付
与するために、上部電極形成前に誘電体薄膜をアルカリ
性の薬品等で処理するか、或いは上部電極形成後に熱処
理を施すといった手段を採用している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】誘電体薄膜をアルカリ
性の薬品等で処理したり、或いは、上部電極形成後に熱
処理を施したりして誘電体薄膜の表面を半導体化する特
開平8−299584号公報記載の方法では、誘電体薄
膜へのダメージやそれによる誘電特性の劣化やばらつき
が生じるといった問題が懸念される。しかも、薬品処理
又は熱処理といった、膜形成工程とは別の工程が必要と
なり、製造工程が増加するという問題もある。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決し、整流
特性を具備する薄膜容量素子を容易かつ効率的に製造す
る方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜容量素子の
作製方法は、下部電極上に誘電体層を形成し、該誘電体
層上にスパッタリング法により上部電極を形成すること
により、一対の電極間に薄膜状の誘電体層が形成された
薄膜容量素子を製造する方法において、該上部電極を形
成するに当り、まずAr雰囲気にて逆スパッタを行っ
て、前記誘電体層に酸素欠損を生起させた後、上部電極
材料をスパッタすることにより整流特性を有する薄膜容
量素子を製造することを特徴とする。
【0011】Ar雰囲気で逆スパッタを行うと誘電体層
の表面にAr粒子が衝突し、この衝撃で誘電体層中の酸
素が飛散する。これにより、酸素欠損組成となった誘電
体層はその誘電特性を維持した上で、良好な整流特性を
示す。
【0012】この逆スパッタは上部電極の形成工程と連
続して行うことができ、逆スパッタを行うことによる実
質的な工程数の増加はない。
【0013】本発明においては、誘電体層をゾル−ゲル
法により形成することにより、低コスト化を図ることが
できる。
【0014】また、逆スパッタ条件は、Ar流量10〜
20sccm、RFパワー200〜400Wで1〜2分
間とするのが好適である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【0016】本発明においては、まず、下部電極上に誘
電体層を形成する。誘電体層はゾル−ゲル法(熱分解
法)により形成するのが好ましく、例えば、下部電極が
形成された基板上にスピンコート法、ディップコート
法、スプレー法等により誘電体薄膜形成用組成物を塗布
した後乾燥し、この塗布・乾燥を繰り返し行い、最後に
550〜1000℃で0.5〜1時間焼成して所望の膜
厚の誘電体層を形成する。
【0017】本発明において、形成する誘電体層の誘電
体組成としては特に制限はないが、一般的には、BaT
iO3 ,SrTiO3 ,CaTiO3 ,MgTiO3
或いはこれらを2種以上含む複合酸化物が好ましい。
【0018】従って、誘電体薄膜形成用組成物として
は、目的とする誘電体組成となるように、その構成金属
のカルボン酸塩、アルコキシドなどの原料を所定割合で
有機溶剤中に溶解したものを用いることができる。な
お、誘電体薄膜形成用組成物中の原料濃度は、金属酸化
物換算の合計濃度で5〜10重量%とするのが好まし
い。また、誘電体薄膜形成用組成物には、この金属酸化
物換算の合計モル含有量に対して0.5〜10モル%の
Si成分を金属アルコキシド又は金属カルボン酸塩の形
態で添加しても良く、これにより、得られる誘電体層の
誘電特性の向上を図ることができる。
【0019】本発明において、このようにして形成され
る誘電体層の膜厚は1000〜4000Åであることが
好ましい。
【0020】下地電極上に誘電体薄膜を形成した後は、
スパッタリング法にて上部電極を形成するが、本発明に
おいては、このスパッタリングにおいて、Ar雰囲気で
まず逆スパッタを行って、Ar粒子を誘電体層表面に衝
突させることで誘電体層に酸素欠損を生起させる。
【0021】この逆スパッタは、良好な整流特性を得る
ために、Ar流量10〜20sccm、RFパワー20
0〜400WのRFスパッタリングとし、スパッタ時間
は1〜2分程度とするのが好ましい。
【0022】上部電極のスパッタは、この逆スパッタに
引き続き連続してAr雰囲気中にて実施される。この上
部電極のスパッタリングは、DCスパッタでもRFスパ
ッタでも良く、Arガス流量20〜30sccmで所望
の膜厚の上部電極が形成される条件で実施される。
【0023】本発明において、下部電極及び上部電極の
構成材料には特に制限はなく、Pt,Au,Au/C
r,Al,Pd,Ru等、公知の電極材料を採用するこ
とができる。
【0024】このようにして得られる薄膜容量素子は、
図1に等価回路を示す如し、本来の誘電特性に加えて良
好な整流特性を有する。
【0025】
【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。
【0026】実施例1 薄膜原料として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ニウムイソプロ
ポキシドを用い、これらをBST組成比(Ba0.7 Sr
0.3 )TiO3 となるように有機溶剤(酢酸イソアミ
ル)中に酸化物換算の合計濃度が8重量%となるように
溶解し、得られた溶液に0.5モル%のシリコンテトラ
エトキシドを添加し、140℃で1時間還流を行って、
BST薄膜形成用組成物を調製した。
【0027】このBST薄膜形成用組成物をスピンコー
ト法により、Pt基板上に2000rpmで塗布し、4
00℃で10分乾燥させる工程を3回繰り返し、最後に
600℃の電気炉で1時間焼成を行い、その後空気中で
冷却した。これにより、膜厚約3000ÅのBST薄膜
が形成された。
【0028】BST薄膜が形成されたPt基板をスパッ
タリング装置に入れ、下記条件で逆スパッタを行った
後、連続して上部電極としてPtのスパッタを下記条件
で行った。形成した上部電極面積は1.0mm2 であ
る。
【0029】逆スパッタ条件 Arガス流量:20sccm RFパワー:200W 温度:室温 スパッタ時間:2分Ptスパッタ条件 Arガス流量:20sccm DCパワー:800W 温度:室温 スパッタ時間:6分 得られた薄膜コンデンサの電気特性を測定し、結果を表
1及び図2に示した。
【0030】実施例2 BST薄膜形成後の逆スパッタ時間を1分間にしたこと
以外は、実施例1と同様にして薄膜コンデンサを作製
し、その電気特性の測定結果を表1及び図2に示した。
【0031】比較例1 BST薄膜形成後の逆スパッタを行わなかったこと以外
は、実施例1と同様にして薄膜コンデンサを作製し、そ
の電気特性の測定結果を表1及び図2に示した。
【0032】実施例3,4、比較例2 薄膜原料の組成比を(Ba0.5 Sr0.5 )TiO3 とな
るようにしたこと以外は、それぞれ実施例1,2及び比
較例1と同様に行って、薄膜コンデンサを作製し、その
電気特性の測定結果を表1に示した。
【0033】実施例5,6、比較例3 薄膜原料の組成比を(Ba0.3 Sr0.7 )TiO3 とな
るようにしたこと以外は、それぞれ実施例1,2及び比
較例1と同様に行って、薄膜コンデンサを作製し、その
電気特性の測定結果を表1に示した。
【0034】
【表1】
【0035】表1及び図1より、本発明の方法で製造さ
れた薄膜容量素子は、良好な整流特性を具備すること、
また、整流特性を得るために行う逆スパッタは、薄膜容
量素子の誘電特性に殆ど影響を及ぼすことはないことが
明らかである。
【0036】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の薄膜容量素
子の作製方法によれば、良好な整流特性を具備する薄膜
容量素子を少ない工程数にて容易かつ効率的に製造する
ことができる。
【0037】本発明により製造される薄膜容量素子は、
高容量、高耐圧、低リーク電流を兼ね備えるバイパスコ
ンデンサとして、また、逆電圧印加時のICの保護素子
としての、コンデンサ機能と整流素子機能を兼ね備えた
薄膜素子として極めて有用であり、特に、カットオフ周
波数の高周波化、ワイヤーレスによる低インダクタンス
化が可能となり、今後更に高周波化が予想されるトラン
ジスタ回路のノイズ対策に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で製造される薄膜容量素子の等価回路図
である。
【図2】実施例1,2及び比較例1で得られた薄膜コン
デンサの整流特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 27/108 21/8242 (72)発明者 小木 勝実 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部電極上に誘電体層を形成し、該誘電
    体層上にスパッタリング法により上部電極を形成するこ
    とにより、一対の電極間に薄膜状の誘電体層が形成され
    た薄膜容量素子を製造する方法において、 該上部電極を形成するに当り、まずAr雰囲気にて逆ス
    パッタを行って、前記誘電体層に酸素欠損を生起させた
    後、上部電極材料をスパッタすることにより整流特性を
    有する薄膜容量素子を製造することを特徴とする薄膜容
    量素子の作製方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、誘電体層をゾ
    ル−ゲル法により形成することを特徴とする薄膜容量素
    子の作製方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、逆スパッタ
    を、Ar流量10〜20sccm、RFパワー200〜
    400Wで1〜2分間行うことを特徴とする薄膜容量素
    子の作製方法。
JP8158290A 1996-06-19 1996-06-19 薄膜容量素子の作製方法 Withdrawn JPH1012821A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7026680B2 (en) 2003-03-12 2006-04-11 Fujitsu Limited Thin film capacitive element, method for producing same and electronic device
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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7026680B2 (en) 2003-03-12 2006-04-11 Fujitsu Limited Thin film capacitive element, method for producing same and electronic device
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Effective date: 20030902