JPS60116119A - Ti金属層とBaTiO↓3被膜よりなる複合体及びその製造方法 - Google Patents

Ti金属層とBaTiO↓3被膜よりなる複合体及びその製造方法

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JPS60116119A
JPS60116119A JP22484483A JP22484483A JPS60116119A JP S60116119 A JPS60116119 A JP S60116119A JP 22484483 A JP22484483 A JP 22484483A JP 22484483 A JP22484483 A JP 22484483A JP S60116119 A JPS60116119 A JP S60116119A
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film
chemical conversion
metal layer
bati03
mol
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上平 暁
山ノ井 博
英雄 田村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 電子機器の小形、軽量化を実現さ−Vるための各種電子
部品の急速な発達に伴い、特に混成集積回路においては
、その小形、軽量化、+!’4性能化、+!li周波化
等が強く要望されζいる。混成集積回路は、1)、C,
L、I’r等で構成されζいるが、現在小形、軽量化の
障害とな、っζいるのはC,!:l、であり、晶1、t
1波化がiiJ能であれば1−1は小さくなり、Cが問
題として残るごとになる。従来、混成集積回路におし)
C使用され′Cいる固体電解二ノンデンサ、薄膜コンデ
ンサ等は、八1、Ta等の金属上にia密で耐食性のあ
る酸化被膜を陽極酸化法により形成し、ごの^1203
 、Ta2O5よりなる酸化被膜の誘電特性を利用しζ
いる。
ここで酸化被膜の誘電率をε、表面積を5(cffl)
、厚さをd(cm)とすると、静電容ff1c (/)
]1)は次式で与えられる。
C= 8.855X 10−8ε・S/d従って、小形
化のためには電極面積S、1!fさdには限度があり、
同体積で大きな容量を得ようとする場合、誘電率εを大
きくすることが必要になる。高い誘電率が得られる酸化
被膜として実現に供されている主なものが、上述のAl
2O3、Ta205である。更に高い誘電率を有する複
合酸化物として、例えばBaTiO3があり、この薄膜
をスパッタリングにより形成する方法が試みられたこと
がある。
しかし、この方法による場合、所望の川底を有°づる薄
膜を形成することが難しいため、未だ実用化には至って
いない。
本発明は、特にコンデンサに使用し゛ζ好適な1!aT
+03を使用した複合体及びそのMl造方法を提供゛4
る4)のである。
本発明は、1’i金屈層とこのTi金金層十に形成され
i+:B a T + 03被1模とをイ1してなる複
合体である。この11合体は、Ti金属をB a 7+
が0.1 mol/ e以上含まれた強アルカリ性水溶
液中ご化成処理するごとにより得られる。
ごのTiJ#i屈j−としては、例えば次のよ・うにし
て婿だものを使用Jるごとがごきる。例えは、第1図へ
に21<1ように各種セラミック、IA扱又はカラス基
板等の基板+41に蒸着法、電子ヒーム范箔法、スパッ
タ法等によりA ul?’i +21を形成した後、第
J図Bに小すようにフ、11−レジスト(例えはON 
It −1+ 3 :東京応用化′テア1製)をマスク
にし’(A uIrfi(21を部分的にエソチンク液
(ヨウ化゛アンモニウム:2■、ヨウ素: 0.3t+
、−j’ルこ1−ル: l(1m j!、水: 151
117りで除去する。また、この第1図Bにン1〈ず基
板は、。
基4tj(1)十に篩ベーストのパターンをスクリーン
印刷した後、熱処理Jるごとにより、又は篩ペース]・
をマスク蒸着、マスクスパッタリング等で形成4゛るご
とにより得られる。この後、第1図(目こボすように、
この基板(1)上に蒸着法、電子ビーム法、スペック法
等によりTi金属層(3)を形成し7、次にg61図り
に示すよ・)にフA〜トレジストをマスクにし゛Cエソ
チンクにより1層(2)上以夕1のTi*属層(3)を
除去して、本発明において使用゛4るTi金属In (
31を得る。また、このように形成された1′i金屈1
−(3)は、マスク蒸着法、マスクスパッタ法等により
1ij接得ることもできる。これを使用しごコンデンサ
を構成する場合には、先ず第1図1)の基板(11にス
・1して化成処理を施し’(、Ti金属In +31の
全部をBaTiO31Ff(4)に化成させたもの(第
1図E)、又はTi金属層(3)の一部Cある舵面部分
だりBaTi0al搏(4)に化成さ−せたもの(ff
i1図F)を得る。この後、第1図Gに>It−1よう
にこのBaTiO311T41上に幻(仇となる八Uの
?ii極(5)を形成する。また、第1図11に示すよ
うに、必要に応じ°CMnO21背(6)を設けるよう
にしてもよい。
また、Ti金属の粉末(7)を第9図に示すようにTi
棒(8)の回りに部分的に焼結さゼたものを使用するこ
とができる。これを使用してコンデンサを構成Jろ川音
には、先ず焼結させたわ)未(7)及び1’i棒(8)
上に化成処理をし’C11aTiOt被股を形成する。
次に、Iν・要に応じ゛(Mn02層(9)を形成し、
この1−にカーボンIt=i allを形成した後、対
極となる電極(11)を設()る。(12)は、ゲース
Cある。
水y8 r(fiのlla” 流1θとpHは、後述す
る実Mi 19りで示づよ・)に、両省に、Lり化成条
(/lが定まるが、lla”は少なくとも、 0.1 
mol/ 7!以]−1pl+は少なくとも12.2以
」がイν・要ごある。Ilalミノ、例えば1laCI
2、Da(N0q) 2、1la(f:lhc 00)
2、1la(Oll)2+ 81120等の1!J /
84’11!a塩によりifられる。また、化成渚1度
は20℃以−1−1化成時間は20砂以上あればよい。
本発明は、上述した通り、強誘電体である複合酸化物の
Banjos被11%がTi金属1−に形成された複合
体及びごの複合体が水溶液化成により初め′(形成ii
J能となった!UJ 11’TjJ法である。この製法
により4ハ出したnaTi03は、組成上、安定したべ
IIフスカイト型ごあり、/+tl密なti″/イご構
成され°(いる。本発明の複合体を[14用−→るごと
により、二lンデンリ“のより小形化、軽量化、人容戸
化等がiiJ能になる。
以(〜、本発明を実施例に基づいC説明する。
実施例1 先ず、トリクレンで脱11NシたTi金金扱(50猟粗
×20朋x Q、3n+m )を必要に応じて4N−1
1NO3熔液に数11間?’i ?f4した後水洗し、
次に肝: 15 vo1%、llNO3:20ν01%
、1120 : 65シO1%の混合7容液中、室温ご
30〜60秒間表面IHをエソナングし、その後水洗す
るごとにより前処理したものを用意する。次に、0.1
mo+の口a(N03) 2と1 molのKOJIを
1000ccの水に溶1’fl シ、攪拌しながら10
0°Cに胃温した/8液に−に記I):1処理を施した
TI金1/ル娠を30分間浸漬することにより化成処理
を施す。
1−記操作により形成されたTi金1ボ抛表向部の被膜
をX線回折(銅ターケッ1−、ニッケルフィルタ)によ
り分析した結果を第2図及び表1にボす。ご。
(7)X線1B伍チヤートから、各々の回1ハビークが
63岐していないので、この被膜は立方晶系ぺUソスカ
イl−型の[1aTiQ3であることがrlT認できた
。表1には、参;う′のために、ASTMカーF’ 5
0626による止方晶糸のBaTi0zの値を載せ(い
るが、a n ’−3,9!14人、C0−4,031
J人こある。BaTiO3の室温におcJる安定相は、
iE力品系であり、 1213’C以1−におい(嶽力
品糸に転移′4−る。本発明の水溶i1に化成により得
られたl1aTiO3は、立方晶系であり、ri>径が
小さいごとに原因があると45えられるが、(,1っき
りした原因は不明Cある。
表 1 なお、+2001についζは、ストリソ1−を短くして
時間をかけて感度を上げたが分岐しなかった。
次に、被験に対し゛ζ反躬10」迷電イ線回JJiを1
19だ結果を表2に示す6(1)、(2)は、夫々本実
施例と同じ条件により化成した被11i1’ある。X線
回1ハ゛によれば、()、数/I m厚4’d度の化成
被験の物質を検出4°るごとかできるが、それより薄い
範囲である化成被膜表面付近の数百人厚程度の物質を、
反射101速電子線回折を行・うことにより史に1Il
rllIIを11−ようとしたものである。なお、加速
電圧は100にν、λ1.. =−= 17.9龍人゛
ごある・表2の反射高速電子線回折パターンからも化成
被験の物質は、立方晶系のBal’+03であることが
(rm表 2 なお、()を付りζあるものci、、 ’jii度が弱
く精度が出なかったものである。
次に、被験に対しζオージェう月j1を11って、この
被膜の組成を解析した結果を第4図に示す。第4図で、
各曲線A、B、Cは、夫々0、Qa、 Tiにフいて表
面から深さ方向の組成変化を71<−40本実施例によ
りTi金属板に化成された被験は、組成的にもBaTi
O3であることが確認できた。
実施例2 先ず、実施例1と同様に前処理をしたTi金属板を用意
する。次に、 Ba(Oll)2・B1120の濃度を
変えた溶液中にこのTi金属板を100℃、30分の条
件で浸漬する(とにより化成処理を施した。これにより
形成された被験の晴を測定した結果を第5図の曲線へに
4くず。なお、形成された被験の里は、第2図にボず1
laTi03のX線回折チャー1・の(uo+回4Ji
ピーク面積からめたものである。また、口a(NO,)
 2の濃度は0.1mol/j!とじ、K 011の濃
度を変えた溶液中に前処理をしたl’i金金金をtoo
℃、30分の条(IIで浸漬することにより化成処理を
施しム。これにより形成された被II史の甲を測y1ニ
した結果を第5図の曲線Bにボ“4゜第5し1より l
1a(Off)211゛(独の場合は、+1.3mol
/ e以りが好ましく、rla(01す。
の濃度が増ずにii(、、って化成被成の形成…が増加
する。また、0.1mol/ 7!のlla’+が存在
する場合には、Rol+が+1 、8mo l / 7
!以上ごあれば化成被膜が肖られる。このJハ合、++
 011濃度が1.0より増すと、被映形成塑は逆に減
少する。Ba24が0.1mol/7!より1・(は、
K (Illのび1度を変え゛(も化成被膜はiilら
柱なかった。即も、(1,1mo1/]のl1a2+と
0.8mol/7!の++ 011は、化成条イ/1の
1・限である。
次に、1laTi03被膜の形成が11能となるlla
”の淵用とpllとの関係を測定した結果を第7図の曲
線へに小才。ご、の曲線へでa (12,2,2,00
) −、I) (12,5゜1、!i2) 、、 c 
(1:1.0.0.111) 、d(G(、り、([3
,り、 0.10)の各点を結んだ線より右上の領域に
おいてll+1Ti(Ll 彼1>)か形成さ11.た
訳に、BaT+Oa被肋形成の化成液濃度依存性を測定
した結果を第6図に示j0この図で、曲線A4;1.’
 0. Imol/ nの口a(N03) 2と10m
ol/ eのに011を含む溶液、曲線BはO,1mo
l/6のBa(N03) 2と5mol/6のK Ol
lを含む溶液、曲線Cは1mol/j!のBa((11
1)2・8+120を含む溶液、曲線りは0.1mol
/4の1la(N0i) 2と1.1mol/j!のK
 Ollを含む溶液で夫々測定したものである。このグ
ラフかられかる通り、化成処理温度が70℃までは温度
の」−昇に伴っζ化成被11]Jftが増加するが、7
0℃以上−においては逆に減少Jる。
次に、BaTj03被膜の化成処理時間依存性を測定し
た結果を第8図の曲線Aに不ず。Ll、5mol/ l
のBa(Oll)2・81120i液中、 100℃の
条件で化成させたものである。このグラフから明らかな
ように、11aT+03のM!、H’A形成量は、化成
処理時間が増えるに従っ′ζ増加するが、次第に飽和す
る。
次に、本実施例におりる1mol/j2のBa(Oll
)2・1)1120溶液中で化成さ−ヒることにより得
られたl1aTi03破lI9の走査型電子顕微鏡写真
を第3図にボ゛4゜ごの写真は、]:地に傷のある部/
73についζ60′(fillさせ”(撮ったものであ
り、傷の奥まで水溶液化成されていることがわかる。ま
た、このBaTiO3被欣は、+00+1−〜1500
人の球状粒子で形成されている。
【図面の簡単な説明】
第1図A −IIは本発明に基づく二lンデン伊の製法
を承′」土4ν図、?fS 2図は本発明により化成し
た11a’■03被1模のX線回折パターンをボず図、
第3図は本彼股の走査jf、す電子顕微鏡4具、第41
ツ1は本被映の深さ力量の組成変化を示す図、第5図は
被股形成即の化成液濃度依存性を不ず特性図、第6図は
被肋形成早の化成液濃度依存性をボ4−特11I図、第
7図は被膜が形成可能となるBa2+の濃度と1+11
との関係をボす特411図、第8図は被膜形成17」の
化成処理時間依存性を小ず特性図、第91ツ目」、)発
明に基づくごlンデンザの1g1面図である。 同 松 Ill! 秀 盛:″ □、パ・第4図 第51・1 化へ°浪濠隋(轡)/z) 第6図 化1;”x Lrt S’Ex 贋C’C)Xl’5 
’/ I火1 第8図 第9図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表小 昭和58年特許願第 224844号 2、発明の名称 Ill i金属層とBa’l’iU3
被rsよりなイ複合体及びその製造方法 3.1山正をする各 jJ脣牛との関1系 特rt’+出1(iji人住新住
所京部品用回能品用61泪7計35号名称42181 
ソニー株式会社 代表取締役 大 r′i 典 J’JU。 5、油止命令の目付 昭和59年2JI28[J6、抽
正により増加する発明の数 ン[本彼族の粒子悄3Aンz3e丁走萱型電子細欧睨写
具」と抽正す瓦 四 ←

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Ti金金属Nと該Ti金1.ifl IN J−に
    形成された11aTiO1被膜とをrfシてなる複合体
    。 2、TI金金属!1a2+を0.1 mol/ 1以上
    含む強゛1ルカリ性水溶液中で化成処理することにより
    BaTiOs被映を形成させることを特徴とする1′i
    @屈層とBaTiO3被膜よりなる複合体の製造方法。
JP22484483A 1983-11-29 1983-11-29 Ti金属層とBaTiO↓3被膜よりなる複合体及びその製造方法 Pending JPS60116119A (ja)

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