JPS5886714A - 薄膜コンデンサの製造方法 - Google Patents
薄膜コンデンサの製造方法Info
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- JPS5886714A JPS5886714A JP18627481A JP18627481A JPS5886714A JP S5886714 A JPS5886714 A JP S5886714A JP 18627481 A JP18627481 A JP 18627481A JP 18627481 A JP18627481 A JP 18627481A JP S5886714 A JPS5886714 A JP S5886714A
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- JP
- Japan
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- thin film
- film
- boundary layer
- electrode
- titanate
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超小型で、機器の小型化や軽量化に適した薄
膜コンデンサの製造方法に関するものである。
膜コンデンサの製造方法に関するものである。
粒界障壁を利用した境界層型のセラミックコンデンサは
、比較的小型で大容量のものが得られ、耐圧も高く熱的
安定性にも優れていることから、電子回路に広く用いら
れるようになってきた。その代表的なものとして、チタ
ン酸ストロンチウム（Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ ）および
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする境界
層型セラミックスコンデンサがある。その組成、製法に
はいろいろなものがあるが、基本的には、半導体化した
Ｓ ｒ Ｔ ｉＯ３結晶粒子またはＢ ａ Ｔ １０
ｓ結晶粒子と、添加物によって形成された境界層（障壁
）から成る微細構造を有しておシ、その大きな静電容量
は粒界に依存している。Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏ，ｇ境界層
型セラミックコンデンサの代表的なものは、ＳｒＴｉＯ
３に０．５モル％前後のＢｉ２０３２Ｍｎｏ２ を加え
、円板状に成型して、１０００″Ｃ以上の窒素雰囲気中
で焼成した後、８００°Ｃ前後の酸化性雰囲気で粒界に
添加物の酸化物膜を形成することによシ得られる。
、比較的小型で大容量のものが得られ、耐圧も高く熱的
安定性にも優れていることから、電子回路に広く用いら
れるようになってきた。その代表的なものとして、チタ
ン酸ストロンチウム（Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ ）および
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする境界
層型セラミックスコンデンサがある。その組成、製法に
はいろいろなものがあるが、基本的には、半導体化した
Ｓ ｒ Ｔ ｉＯ３結晶粒子またはＢ ａ Ｔ １０
ｓ結晶粒子と、添加物によって形成された境界層（障壁
）から成る微細構造を有しておシ、その大きな静電容量
は粒界に依存している。Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏ，ｇ境界層
型セラミックコンデンサの代表的なものは、ＳｒＴｉＯ
３に０．５モル％前後のＢｉ２０３２Ｍｎｏ２ を加え
、円板状に成型して、１０００″Ｃ以上の窒素雰囲気中
で焼成した後、８００°Ｃ前後の酸化性雰囲気で粒界に
添加物の酸化物膜を形成することによシ得られる。
このような境界層型のセラミックコンデンサにおいて、
静電容量の大きさは電極間に直列に接続された粒界の数
に反比例する。したがって静電容量は素子径と素子厚み
で制御することができる。
静電容量の大きさは電極間に直列に接続された粒界の数
に反比例する。したがって静電容量は素子径と素子厚み
で制御することができる。
しかし、焼結体であるため、ある程度以上薄いものを得
ることは製造技術的に困難である。通常の研磨技術によ
って得られるＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ境界層型セラミック
コンデンサの厚みは、もっとも薄いもので３００μｍ程
度である。Ｂ ａ Ｔ １０ ｓ境界層型セラミックコ
ンデンサについても同様である。
ることは製造技術的に困難である。通常の研磨技術によ
って得られるＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ境界層型セラミック
コンデンサの厚みは、もっとも薄いもので３００μｍ程
度である。Ｂ ａ Ｔ １０ ｓ境界層型セラミックコ
ンデンサについても同様である。
一方、近年、半導体ＩＣ，ＬＳ″Ｉの発展に伴い、電子
部品が急速に小型、軽量化されており、これらを利用し
て、各種の小型軽量民生用電子機器が開発されている。
部品が急速に小型、軽量化されており、これらを利用し
て、各種の小型軽量民生用電子機器が開発されている。
そのためには、もっと小型、軽量で回路にコンパクトに
組みこめる大容量コンデンサが必要とされている。
組みこめる大容量コンデンサが必要とされている。
本発明はかかる状況に基づいてなされたもので。
以下に実施例と共にその詳細を説明する。
（実施例１）
鏡面に研磨したアルミナセラミック板を基板とし、白金
をターゲットとして、Ａｒ雰囲気中での高周波スパッタ
リングにより、アルミナセラミック基板上に白金のスパ
ッタ膜を形成した。つぎに白金膜の上にマスクをのせて
５ｒＴｉＯ３（９７−６モル％）ＭｎＯ２（０，４モル
％）、５ｔｏ２（１，６モに％）、！３１２０３（０，
４モル％邊）ら成る焼結体をターゲットとして用い、白
金膜上に上記組成から成るスパッタ膜を形成した。次に
Ａｒ 中で１ｏｏＯ°Ｃで６分熱処理し７た後、さらに
８００″Ｃの空気中で６分熱処理し、その後この膜上に
、真空蒸着によって白金電極を設けた。得られた素子の
構造を図面に示す。図において、１はアルミナセラミッ
ク基板、２は白金電極、３はＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３を主
成分とするスパッタ膜、４は白金電極である。電極２−
４間の誘電特性を調べた結果、約０．０１μＦ／’ｌ−
の静電容量を示した。
をターゲットとして、Ａｒ雰囲気中での高周波スパッタ
リングにより、アルミナセラミック基板上に白金のスパ
ッタ膜を形成した。つぎに白金膜の上にマスクをのせて
５ｒＴｉＯ３（９７−６モル％）ＭｎＯ２（０，４モル
％）、５ｔｏ２（１，６モに％）、！３１２０３（０，
４モル％邊）ら成る焼結体をターゲットとして用い、白
金膜上に上記組成から成るスパッタ膜を形成した。次に
Ａｒ 中で１ｏｏＯ°Ｃで６分熱処理し７た後、さらに
８００″Ｃの空気中で６分熱処理し、その後この膜上に
、真空蒸着によって白金電極を設けた。得られた素子の
構造を図面に示す。図において、１はアルミナセラミッ
ク基板、２は白金電極、３はＳ ｒ Ｔ ｉ Ｏ３を主
成分とするスパッタ膜、４は白金電極である。電極２−
４間の誘電特性を調べた結果、約０．０１μＦ／’ｌ−
の静電容量を示した。
走査型電子顕微鏡を用いて、得られた膜の微細構造を調
べた結果、 Ｓ ｒ Ｔ Ｊ Ｏｓ主成分膜の厚みは、
約６０ｏＯ人で、非常に細かいＳｒＴｉＯ３微結晶と、
添加物の一部が偏析した粒界からなっていた。
べた結果、 Ｓ ｒ Ｔ Ｊ Ｏｓ主成分膜の厚みは、
約６０ｏＯ人で、非常に細かいＳｒＴｉＯ３微結晶と、
添加物の一部が偏析した粒界からなっていた。
次に熱処理する以前のＳｒＴｉＯ３主成分膜に。
同様にして白金電極を設けて、誘電特性を測定した。こ
の場合には、０．００１μＦ／／ｌＩＩ以下の静電容量
しか得られなかった。この膜について、走査型電子顕微
鏡を用いて微細構造を観察した結果、Ｓ ｒ Ｔ １０
３主成分膜は一様で均質な膜となっており、本実施例で
見られたような粒界構造は見られなかった。
の場合には、０．００１μＦ／／ｌＩＩ以下の静電容量
しか得られなかった。この膜について、走査型電子顕微
鏡を用いて微細構造を観察した結果、Ｓ ｒ Ｔ １０
３主成分膜は一様で均質な膜となっており、本実施例で
見られたような粒界構造は見られなかった。
上記検討結果から明らかなように１本発明は、５ｒＴｉ
Ｏと添加物から成るスパッタ膜中に、熱処理によって、
Ｓ ｒ Ｔ ＊ ０３微結晶粒子と、添加物の１部の析
出した境界層を形成せしめることによ２て、はじめてコ
ンデンサとして使用可能な特性の得られるものであるこ
とがわかる。言い換えればスパッタリングによって、添
加物を均一に含んだＳ ｒ Ｔ １０ ａを主成分とす
る薄膜を基板上に形成し、その後熱処理によって、添加
物の偏析した境界層（粒界）を形成することによって、
薄膜のコンデンサが得られると言える。したがって、熱
処理温度としては、添加物の偏析により境界層形成の起
こる温度以上であればよい。またその原理から考えて、
コンデンサとして有効なその他の添加物、たとえば各種
希土類元素などを加えても良いことは明らかである。
Ｏと添加物から成るスパッタ膜中に、熱処理によって、
Ｓ ｒ Ｔ ＊ ０３微結晶粒子と、添加物の１部の析
出した境界層を形成せしめることによ２て、はじめてコ
ンデンサとして使用可能な特性の得られるものであるこ
とがわかる。言い換えればスパッタリングによって、添
加物を均一に含んだＳ ｒ Ｔ １０ ａを主成分とす
る薄膜を基板上に形成し、その後熱処理によって、添加
物の偏析した境界層（粒界）を形成することによって、
薄膜のコンデンサが得られると言える。したがって、熱
処理温度としては、添加物の偏析により境界層形成の起
こる温度以上であればよい。またその原理から考えて、
コンデンサとして有効なその他の添加物、たとえば各種
希土類元素などを加えても良いことは明らかである。
（実施例？）
ターゲット材料の組成をＢ ａ Ｔ ｉ Ｏｓ （９９
−４モル％）。
−４モル％）。
Ｄｙ２０３（０，１モル％）、５ｔｏ２（ｏ、ｓモル％
）とし、実施例１と同一の手法で、図面と同様の構成の
素子を形成した。この場合も優れた誘電特性が得られ、
実施例１とほぼ同程度の静電容量が得られた。すなわち
実施例１で主成分として用いたＳ ｒ Ｔ ｓ Ｏ３の
かわりに、Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏａを用いても、同様の製
法によって薄膜コンデンサの得られることがわかった。
）とし、実施例１と同一の手法で、図面と同様の構成の
素子を形成した。この場合も優れた誘電特性が得られ、
実施例１とほぼ同程度の静電容量が得られた。すなわち
実施例１で主成分として用いたＳ ｒ Ｔ ｓ Ｏ３の
かわりに、Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏａを用いても、同様の製
法によって薄膜コンデンサの得られることがわかった。
その微細構造は実施例１の場合と同様であり、したがっ
て熱処理温度、添加物についてＳ ｒ Ｔ １０ａを主
成分とした場合と同一の考え方ができることがわかった
。
て熱処理温度、添加物についてＳ ｒ Ｔ １０ａを主
成分とした場合と同一の考え方ができることがわかった
。
なお上記各実施例では、高周波スパッタリングを用いた
が、類似の膜の形成できる他の薄膜技術例えばイオンプ
レーディング、真空蒸着などの手法を用いても同様の効
果が期待できる。また、基板の上に形成した電極は、膜
の熱処理時に抵抗値の大幅に上昇するものでなければ、
白金にこだわる必要はなく、例えば、金などを用いても
良い。
が、類似の膜の形成できる他の薄膜技術例えばイオンプ
レーディング、真空蒸着などの手法を用いても同様の効
果が期待できる。また、基板の上に形成した電極は、膜
の熱処理時に抵抗値の大幅に上昇するものでなければ、
白金にこだわる必要はなく、例えば、金などを用いても
良い。
上記各実施例で用いた高周波スパッタリングとは、低真
空中で放電を起こし、ガスをイオン化して、そのイオン
を電界で加゛速しでターゲットに衝突させ、ターゲット
より構成原子をはじき飛ばし、対向して設けられた基板
上にターゲット構成原子を再び積もらせるようにする技
術で、薄膜形成技術として知られている。高周波を用い
たものは、とくに本発明のような複合酸化物のスパッタ
リング膜形成に適している。上記各実施例では、６×１
Ｏ−２ＴｏｒｒのＡｒ ガス中で約２ Ｗ ／ ｃｄの
電力を加え約２時間スパッタリングを行った。膜厚は、
スパッタリング時間を変えることによって通常２００人
〜１０μｍの間で制御でき、これに伴、ない。
空中で放電を起こし、ガスをイオン化して、そのイオン
を電界で加゛速しでターゲットに衝突させ、ターゲット
より構成原子をはじき飛ばし、対向して設けられた基板
上にターゲット構成原子を再び積もらせるようにする技
術で、薄膜形成技術として知られている。高周波を用い
たものは、とくに本発明のような複合酸化物のスパッタ
リング膜形成に適している。上記各実施例では、６×１
Ｏ−２ＴｏｒｒのＡｒ ガス中で約２ Ｗ ／ ｃｄの
電力を加え約２時間スパッタリングを行った。膜厚は、
スパッタリング時間を変えることによって通常２００人
〜１０μｍの間で制御でき、これに伴、ない。
厚み方向に使用した場合の耐電圧と静電容量を制御する
ことができる。
ことができる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、半導体デバ
イス形成の分野で用いられる薄膜形成技術と、七ラミ、
ノクス技術（多結晶体焼結技術）をうまく結合させるこ
とによって、従来のセラミックス技術では得られない優
れた特性を有する超小型の薄膜コンデンサを量産性良く
製造できるものである。
イス形成の分野で用いられる薄膜形成技術と、七ラミ、
ノクス技術（多結晶体焼結技術）をうまく結合させるこ
とによって、従来のセラミックス技術では得られない優
れた特性を有する超小型の薄膜コンデンサを量産性良く
製造できるものである。
図面は本発明の一実施例で得られる薄膜コンデンサの断
面図である。 １・・・・・・アルミナセラミック基板、２，４・・・
・白金電極、３・・・・・・Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏａを主
成外とするスパッタ膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名へ！
面図である。 １・・・・・・アルミナセラミック基板、２，４・・・
・白金電極、３・・・・・・Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏａを主
成外とするスパッタ膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名へ！
Claims (1)
- チタン酸ストロンチウムまたはチタン酸ノ（リウムを主
成分とし、境界層形セラミックコンデンサを形成するの
に有効な添加物を含む焼結体または粉末をターゲットし
、高周波スパッタリング法によってあらかじめ第１の電
極を設けた基板上に前記ターゲットと同一組成の薄膜を
形成し、その後熱処理によって、前記薄膜内部にチタン
酸ストロンチウムまたはチタン酸バリウムの結晶粒子と
、添加物の偏析した粒界とを形成せしめ、しかる後、前
記薄膜上に第２の電極を形成することを特徴とする薄膜
コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18627481A JPS5886714A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18627481A JPS5886714A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886714A true JPS5886714A (ja) | 1983-05-24 |
| JPH0135489B2 JPH0135489B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=16185425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18627481A Granted JPS5886714A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 薄膜コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5886714A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01175714A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜誘電体コンデンサ |
| JPH01297831A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147751A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of making semiconductive ceramic capacitors |
| JPS5572023A (en) * | 1978-11-24 | 1980-05-30 | Murata Manufacturing Co | Method of manufacturing grain boundary insulated laminated porcelain capacitor |
-
1981
- 1981-11-19 JP JP18627481A patent/JPS5886714A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147751A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of making semiconductive ceramic capacitors |
| JPS5572023A (en) * | 1978-11-24 | 1980-05-30 | Murata Manufacturing Co | Method of manufacturing grain boundary insulated laminated porcelain capacitor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01175714A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜誘電体コンデンサ |
| JPH01297831A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0135489B2 (ja) | 1989-07-25 |
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