JPS6055975B2 - タンタル薄膜コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
タンタル薄膜コンデンサおよびその製造方法Info
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- JPS6055975B2 JPS6055975B2 JP5498580A JP5498580A JPS6055975B2 JP S6055975 B2 JPS6055975 B2 JP S6055975B2 JP 5498580 A JP5498580 A JP 5498580A JP 5498580 A JP5498580 A JP 5498580A JP S6055975 B2 JPS6055975 B2 JP S6055975B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はタンタル薄膜コンデンサ、特にα一タンタル
（Ｔａ）を用いたタンタル薄膜コンデンサおよびその製
造方法に関するものである。
（Ｔａ）を用いたタンタル薄膜コンデンサおよびその製
造方法に関するものである。
たとえばハイブリッドＩＣ用のタンタル簿膜コンデンサ
は一般にアルミナ基板表面にガラス質を薄くコートした
表面平滑性の高いグレーズドアルミナ基板を使用し、そ
の基板上にタンタル熱酸化膜（Ｔａ２Ｏ５）を形成し、
その上にβ一タンタル（Ｔａ）薄膜層からなる下部電極
を配設し、さらにそのβ−Ｔａ薄膜上層部を陽極酸化し
て誘電体層となるβ−Ｔａ化成膜を形成し、しかる後例
えばニクロム（Ｎ１−Ｃｒ）を下地層とした金（Ａｕ）
層からなる上部電極を配設して構成されている。
は一般にアルミナ基板表面にガラス質を薄くコートした
表面平滑性の高いグレーズドアルミナ基板を使用し、そ
の基板上にタンタル熱酸化膜（Ｔａ２Ｏ５）を形成し、
その上にβ一タンタル（Ｔａ）薄膜層からなる下部電極
を配設し、さらにそのβ−Ｔａ薄膜上層部を陽極酸化し
て誘電体層となるβ−Ｔａ化成膜を形成し、しかる後例
えばニクロム（Ｎ１−Ｃｒ）を下地層とした金（Ａｕ）
層からなる上部電極を配設して構成されている。
また、このような薄膜コンデンサと薄膜抵抗を同一基板
上に実装して形成されるハイブリッドＩＣの場合は薄膜
コンデンサの実装部分にのみグレーズを施した部分グレ
ーズドアルミナ基板が多用されているが、この基板は全
面グレーズドアルミナ基板より更に高価なものである。
ところで、誘電体層としてβ−Ｔａ化成膜を用いたタン
タル薄膜コンデンサは漏れ電流が比較的大きく耐圧も低
いという問題があつた。
上に実装して形成されるハイブリッドＩＣの場合は薄膜
コンデンサの実装部分にのみグレーズを施した部分グレ
ーズドアルミナ基板が多用されているが、この基板は全
面グレーズドアルミナ基板より更に高価なものである。
ところで、誘電体層としてβ−Ｔａ化成膜を用いたタン
タル薄膜コンデンサは漏れ電流が比較的大きく耐圧も低
いという問題があつた。
すなわち、漏れ電流値として２Ａ／Ｆ（アンペア／フア
ラド）〜数＋Ａ／Ｆ（５０Ｖ印加１分後の値）程度てあ
り、耐圧もせいぜい５０■（ボルト）以下である。そこ
て、さらに漏れ電流の低減と高耐圧化をはかるため、β
−Ｔａの代りにα−Ｔａを用いることが提案されており
、そのようなα−Ｔａを用いて構成したタンタル薄膜コ
ンデンサにおいては、漏れ電流を０．０５Ａ／Ｆ（５０
■印加１分後の値）程度に低減させ、かつ耐圧を１２０
Ｖ程度まで高くすることができる。
ラド）〜数＋Ａ／Ｆ（５０Ｖ印加１分後の値）程度てあ
り、耐圧もせいぜい５０■（ボルト）以下である。そこ
て、さらに漏れ電流の低減と高耐圧化をはかるため、β
−Ｔａの代りにα−Ｔａを用いることが提案されており
、そのようなα−Ｔａを用いて構成したタンタル薄膜コ
ンデンサにおいては、漏れ電流を０．０５Ａ／Ｆ（５０
■印加１分後の値）程度に低減させ、かつ耐圧を１２０
Ｖ程度まで高くすることができる。
しかし、このような性能向上はやはり高価な全面、或は
部分グレーズドアルミナ基板を用いた場合に可能であり
、たとえばグレインサイズが数μｍ程度のアルミナ基板
上に直接α−Ｔａを被着して形成した薄膜コンデンサで
は前記のような性能向上が得られず、５０Ｖ印加１分後
の漏れ電流値が２Ａ／Ｆ以上になる。
部分グレーズドアルミナ基板を用いた場合に可能であり
、たとえばグレインサイズが数μｍ程度のアルミナ基板
上に直接α−Ｔａを被着して形成した薄膜コンデンサで
は前記のような性能向上が得られず、５０Ｖ印加１分後
の漏れ電流値が２Ａ／Ｆ以上になる。
そこで本発明者らは種々調査の結果、この原因はα−Ｔ
ａ膜形成初期の核形成が一様でなく、そのためアルミナ
のグレイン上のみにスパッタ膜が凝縮して、その膜を化
成した際に化成膜に多くの隙間状や空孔状の欠陥が形成
されることによるものであることを確認した。
ａ膜形成初期の核形成が一様でなく、そのためアルミナ
のグレイン上のみにスパッタ膜が凝縮して、その膜を化
成した際に化成膜に多くの隙間状や空孔状の欠陥が形成
されることによるものであることを確認した。
このように高性能なタンタル薄膜コンデンサを構成する
には高価なグレーズドアルミナ基板を用いる必要があり
、低価格化の大きな障害となつていた。
には高価なグレーズドアルミナ基板を用いる必要があり
、低価格化の大きな障害となつていた。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は高
性能でしかも安価に製作可能な構造を有してなるタンタ
ル薄膜コンデンサおよびその製造方法を提供することで
ある。
性能でしかも安価に製作可能な構造を有してなるタンタ
ル薄膜コンデンサおよびその製造方法を提供することで
ある。
その特徴は絶縁基板上に膜中の窒素含有濃度を６〜１２
原子％にした下部電極となるα−Ｔａ薄膜層が被着形成
され、かつ該α−Ｔａ薄膜層上にはα−Ｔａ化成膜を介
して上部電極が被着形成されたタンタル薄膜コンデンサ
において、前記基板をアルミナ基板とし、かつ該アルミ
ナ基板と前記α一Ｔａ薄膜層の間には膜中の窒素含有濃
度を１４〜３０原子％にした第一窒化タンタル薄膜層と
膜中の窒素含有濃度をその膜厚方向に対し前記第一窒化
タンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α−Ｔａ薄膜層
の窒素含有濃度へ漸次減少するように濃度勾配を与えた
第二窒化タンタル薄膜層とを積層形成した薄膜緩衝層を
介在させたタンタル薄膜コンデンサにある。
原子％にした下部電極となるα−Ｔａ薄膜層が被着形成
され、かつ該α−Ｔａ薄膜層上にはα−Ｔａ化成膜を介
して上部電極が被着形成されたタンタル薄膜コンデンサ
において、前記基板をアルミナ基板とし、かつ該アルミ
ナ基板と前記α一Ｔａ薄膜層の間には膜中の窒素含有濃
度を１４〜３０原子％にした第一窒化タンタル薄膜層と
膜中の窒素含有濃度をその膜厚方向に対し前記第一窒化
タンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α−Ｔａ薄膜層
の窒素含有濃度へ漸次減少するように濃度勾配を与えた
第二窒化タンタル薄膜層とを積層形成した薄膜緩衝層を
介在させたタンタル薄膜コンデンサにある。
更に、またその特徴は膜中の窒素含有濃度が６〜１２原
子％の下部電極となるα−Ｔａ薄膜層を絶縁基板上に被
着形成し、次に該α−Ｔａ薄膜層を陽極酸化して化成膜
を形成した後、該化成膜上に上部電極を被着形成してな
るタンタル薄膜コンデンサの製造方法において、前記基
板をアルミナ基板とし、かつ該アルミナ基板上に先づ膜
中の窒素含有濃度が１４〜３０原子％の第一窒化タンタ
ル薄膜層を形成すると共に、該第一窒化タンタル薄膜層
上には膜中の窒素含有濃度がその膜厚方向に対し前記第
一窒化タンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α−Ｔａ
薄膜層の窒素含有濃度へ漸次減少するように濃度勾配を
与えた第二窒化タンタル薄膜層を形成し、次いて該第二
窒化タンタル薄膜層上に前記α一タンタル薄膜層を形成
した後、前記化成膜および前記上部電極を形成してなる
タンタル薄膜コンデンサの製造方法にある。
子％の下部電極となるα−Ｔａ薄膜層を絶縁基板上に被
着形成し、次に該α−Ｔａ薄膜層を陽極酸化して化成膜
を形成した後、該化成膜上に上部電極を被着形成してな
るタンタル薄膜コンデンサの製造方法において、前記基
板をアルミナ基板とし、かつ該アルミナ基板上に先づ膜
中の窒素含有濃度が１４〜３０原子％の第一窒化タンタ
ル薄膜層を形成すると共に、該第一窒化タンタル薄膜層
上には膜中の窒素含有濃度がその膜厚方向に対し前記第
一窒化タンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α−Ｔａ
薄膜層の窒素含有濃度へ漸次減少するように濃度勾配を
与えた第二窒化タンタル薄膜層を形成し、次いて該第二
窒化タンタル薄膜層上に前記α一タンタル薄膜層を形成
した後、前記化成膜および前記上部電極を形成してなる
タンタル薄膜コンデンサの製造方法にある。
以下、本発明の実施例につき図面を参照しながら詳述す
る。
る。
第１図はスパッタガス中の窒素ガス（Ｎ２）の混合比を
変えてスパッタを行ない、その得られたＴａ薄の抵抗率
を測定して示した公知のタンタル薄膜の電気特性である
。
変えてスパッタを行ない、その得られたＴａ薄の抵抗率
を測定して示した公知のタンタル薄膜の電気特性である
。
なお、図の横軸はＴａ薄膜中の窒素含有濃度（原子％）
と該Ｔａ薄膜の結晶構造を示し、縦軸は抵抗率（μΩ・
Ｃｍ）である。
と該Ｔａ薄膜の結晶構造を示し、縦軸は抵抗率（μΩ・
Ｃｍ）である。
図示の如く、Ｔａ薄膜は窒素の含有濃度により、その結
晶状態が変化する。
晶状態が変化する。
すなわち、窒素濃度が約２原子％未満のＴａ薄膜はβ−
Ｔａであり、その結晶構造は面心立方格子である。
Ｔａであり、その結晶構造は面心立方格子である。
また、窒素濃度が約２原子％〜約８原子％の範囲のＴａ
薄膜はβ−Ｔａとα−Ｔａの混成状態で、その結晶構造
は面心立方格子と体心立方格子が混在する。
薄膜はβ−Ｔａとα−Ｔａの混成状態で、その結晶構造
は面心立方格子と体心立方格子が混在する。
さらに、窒素濃度が約８原子％〜約１１原子％未満の範
囲のＴａ薄膜はα−Ｔａであり、その結晶構造は体心立
方格子である。
囲のＴａ薄膜はα−Ｔａであり、その結晶構造は体心立
方格子である。
さらに、また窒素濃度が約１１原子％以上のＴａ薄膜は
窒化タンタル（Ｔａ−Ｎ）であり、その結晶構造は体心
立方格子と稠密六方格子が混在する。
窒化タンタル（Ｔａ−Ｎ）であり、その結晶構造は体心
立方格子と稠密六方格子が混在する。
窒化タンタルは窒素濃度が約１標子％付近から各結晶の
格子定数が小さくなり結晶化度も低下し、それが１５原
子％以上になると完全ではないが無結晶に近い状態にな
る。
格子定数が小さくなり結晶化度も低下し、それが１５原
子％以上になると完全ではないが無結晶に近い状態にな
る。
そして、このような結晶状態の変化に伴なつて抵抗率が
変化し、α−Ｔａ薄膜の場合に最小の抵抗率を示す。
変化し、α−Ｔａ薄膜の場合に最小の抵抗率を示す。
第１図から理解される通り、タンタル薄膜コンデンサに
α−Ｔａを用いれば抵抗率の小さいコンデンサを得るこ
とができ、これは同時に漏れ電流．の少ない高耐圧のコ
ンデンサとなることをも意味する。
α−Ｔａを用いれば抵抗率の小さいコンデンサを得るこ
とができ、これは同時に漏れ電流．の少ない高耐圧のコ
ンデンサとなることをも意味する。
第２図はタンタル薄膜を得るスパッタ装置の一例である
マグネトロンスパッタ装置を概略示したものである。
マグネトロンスパッタ装置を概略示したものである。
これは槽１０中に電極部９と図示せぬ支持手段により保
持された基板１１を収容しで構成されており、かつ槽１
０にはスパッタ雰囲気を形成するアルゴン（ＡＯと窒素
（Ｎ２）を導入するためのバルブ１２，１３，１４を備
えた導入管１５と図示せぬ排気管が設けてある。
持された基板１１を収容しで構成されており、かつ槽１
０にはスパッタ雰囲気を形成するアルゴン（ＡＯと窒素
（Ｎ２）を導入するためのバルブ１２，１３，１４を備
えた導入管１５と図示せぬ排気管が設けてある。
また、電極部９は永久磁石１および２に取付ねじ３にて
結合されたバッキングプレート４の上にＴａ製のカソー
ド５をねじ６にて結合し、その周囲にカソードシールド
７およびアノード８を設けたものである。
結合されたバッキングプレート４の上にＴａ製のカソー
ド５をねじ６にて結合し、その周囲にカソードシールド
７およびアノード８を設けたものである。
この電極部９を用いてスパッタを行なうときはアノード
８にプラス数十ボルト、カソード５にマイナス数百ボル
ｌ・を印加し、バルブ１２，１３の調節でＮ２ガスを所
定量混入したＡｒガスを導入管１５よりバルブ１４を介
して１０−３Ｔ０ｒｒ程度の圧力にて導入する。
８にプラス数十ボルト、カソード５にマイナス数百ボル
ｌ・を印加し、バルブ１２，１３の調節でＮ２ガスを所
定量混入したＡｒガスを導入管１５よりバルブ１４を介
して１０−３Ｔ０ｒｒ程度の圧力にて導入する。
これにより、永久磁石１，２による磁界とカソード５の
表面に垂直な電界とによつて作られる直交電磁空間に高
密度プラズマが発生し、磁界に巻きついて荷電流子がサ
イクロイド運動をしながら激しくカソード５を衝撃しＴ
ａ原子を叩き出す。
表面に垂直な電界とによつて作られる直交電磁空間に高
密度プラズマが発生し、磁界に巻きついて荷電流子がサ
イクロイド運動をしながら激しくカソード５を衝撃しＴ
ａ原子を叩き出す。
このようにしてタンタル薄膜層が基板１１上にスパッタ
形成される。このマグネトロンスパッタ装置はＮ２ガス
の混入量調整を精度良く行なうことができ、かつスパッ
タ放電流が２〜４Ａ（アンペア）にも達し、α−Ｔａ薄
膜の形成用として極めて有効なものである。
形成される。このマグネトロンスパッタ装置はＮ２ガス
の混入量調整を精度良く行なうことができ、かつスパッ
タ放電流が２〜４Ａ（アンペア）にも達し、α−Ｔａ薄
膜の形成用として極めて有効なものである。
次に、第１図の如きα−Ｔａを第２図のマグネトロンス
パッタ装置により形成して得た場合の本発明にかかるタ
ンタル薄膜コンデンサについて第３図と第４図を参照し
ながら説明する。
パッタ装置により形成して得た場合の本発明にかかるタ
ンタル薄膜コンデンサについて第３図と第４図を参照し
ながら説明する。
なお、第３図のＡ−１は本コンデンサの膜形成工程を順
に示した概略断面図で、第４図は製造完了の本タンタル
薄膜コンデンサの概略断面図である。
に示した概略断面図で、第４図は製造完了の本タンタル
薄膜コンデンサの概略断面図である。
第３図Ａにおいて、１００は安価なアルミナ基板であり
、従来の如き高価なグレースドアルミナ基板ではない。
、従来の如き高価なグレースドアルミナ基板ではない。
そして、このアルミナ基板１００の膜形成面には第３図
Ｂの如く、Ｔａ薄膜の下地層となるβ一Ｔａ熱酸化膜（
Ｔａ２Ｏ２）１０１を形成する。この熱酸化膜１０１は
β−Ｔａ薄膜を得る楊合にも形成するもので、純アルゴ
ンのスパッタ雰囲気で基板１００上にβ−Ｔａ薄膜を形
成後、これを空気中にて約５０（代）で５時間程度加熱
することにより得られる透明な酸化膜である。次に、こ
の基板１００を第２図の如くマグネトロンスパッタ装置
内に配置し、これにより膜形成の準備が完了する。
Ｂの如く、Ｔａ薄膜の下地層となるβ一Ｔａ熱酸化膜（
Ｔａ２Ｏ２）１０１を形成する。この熱酸化膜１０１は
β−Ｔａ薄膜を得る楊合にも形成するもので、純アルゴ
ンのスパッタ雰囲気で基板１００上にβ−Ｔａ薄膜を形
成後、これを空気中にて約５０（代）で５時間程度加熱
することにより得られる透明な酸化膜である。次に、こ
の基板１００を第２図の如くマグネトロンスパッタ装置
内に配置し、これにより膜形成の準備が完了する。
そして、この状態からＮ２ガス１０％〜３０％混入した
アルゴンガスを導入管１５により１０−３Ｔ０ｒｒ程度
の圧力、ガス流量２ｃｃ／分程度にて槽１０内に導入し
、かつ排気管により排気して一定のスパッタ雰囲気とし
た上でＴａをスパッタリングし、これにより第３図Ｃの
如く熱酸化膜１０１上に膜中の窒素含有濃度が１４〜３
０原子％で好ましくは、１５〜２０原子％の第一窒化タ
ンタル層１０２を形成する。
アルゴンガスを導入管１５により１０−３Ｔ０ｒｒ程度
の圧力、ガス流量２ｃｃ／分程度にて槽１０内に導入し
、かつ排気管により排気して一定のスパッタ雰囲気とし
た上でＴａをスパッタリングし、これにより第３図Ｃの
如く熱酸化膜１０１上に膜中の窒素含有濃度が１４〜３
０原子％で好ましくは、１５〜２０原子％の第一窒化タ
ンタル層１０２を形成する。
この第一窒化タンタル層１０２は上述した如く、無結晶
に近い薄膜状態である。このように、第一窒化タンタル
層１０２を形成した後、基板１００を槽１０より取り出
さすに連続してスパッタ放電を維持した状態で、スパッ
タ雰囲気のＮ２ガス導入量だけをα−Ｔａ薄膜の窒素含
有濃度条件に切替える。
に近い薄膜状態である。このように、第一窒化タンタル
層１０２を形成した後、基板１００を槽１０より取り出
さすに連続してスパッタ放電を維持した状態で、スパッ
タ雰囲気のＮ２ガス導入量だけをα−Ｔａ薄膜の窒素含
有濃度条件に切替える。
すなわち、バルブ１８を調節することにより第一窒化タ
ンタル層１０２の形成時におけるＮ２ガス混入量をα−
Ｔａ薄膜形成時の２％〜４％に切替える。これを行うと
槽１０内にスパッタ雰囲気は常時排気されているが、Ｎ
２ガスを切替えても直ちにそれへ移行せず、除々にα−
Ｔａ薄膜形成用スパッタ雰囲気に移行する。
ンタル層１０２の形成時におけるＮ２ガス混入量をα−
Ｔａ薄膜形成時の２％〜４％に切替える。これを行うと
槽１０内にスパッタ雰囲気は常時排気されているが、Ｎ
２ガスを切替えても直ちにそれへ移行せず、除々にα−
Ｔａ薄膜形成用スパッタ雰囲気に移行する。
上述した如く本方法では、この移行時間の間もスパッタ
リングを中断せずに、それを継続して行つているため、
第３図Ｄに示す如く膜中の窒素含有濃度からα−Ｔａ薄
膜の窒素含有濃度へ漸次減少する濃度勾配をもつた第二
窒化タンタル薄膜層１０３が自動的に形成される。
リングを中断せずに、それを継続して行つているため、
第３図Ｄに示す如く膜中の窒素含有濃度からα−Ｔａ薄
膜の窒素含有濃度へ漸次減少する濃度勾配をもつた第二
窒化タンタル薄膜層１０３が自動的に形成される。
そして、この後スパッタ雰囲気がα−Ｔａ形成雰囲気に
なつた時点から第３図Ｅに示す如きα−Ｔａ薄膜層１０
４が形成される。
なつた時点から第３図Ｅに示す如きα−Ｔａ薄膜層１０
４が形成される。
次にこのように膜形成された基板１００を槽１０から取
出し、これを通常のタンタル薄膜コンデンサを得る方法
と同様に、エッチング処理して第３図Ｆの如く窒化タン
タル層１０２，１０３，１０４を所定位置で分割し、こ
の後α−Ｔａ薄膜層．を陽極酸化して、第３図Ｇの如く
α−Ｔａ化成膜１０５を得る。
出し、これを通常のタンタル薄膜コンデンサを得る方法
と同様に、エッチング処理して第３図Ｆの如く窒化タン
タル層１０２，１０３，１０４を所定位置で分割し、こ
の後α−Ｔａ薄膜層．を陽極酸化して、第３図Ｇの如く
α−Ｔａ化成膜１０５を得る。
次いで、α−Ｔａ化成膜１０５を覆うようにＮｉ一Ｃｒ
層１０６を全面に被着し（第３図Ｈ）、その上に上部電
極となるＡｕ層１０７を被着して第３図１の状態に形成
する。
層１０６を全面に被着し（第３図Ｈ）、その上に上部電
極となるＡｕ層１０７を被着して第３図１の状態に形成
する。
しかる後、Ｎｉ−Ｃｒ層１０６およびＡｕ層１０７をエ
ッチングにより分割することにより、第４図に示す本発
明に係るタンタル薄膜コンデンサが得られる。
ッチングにより分割することにより、第４図に示す本発
明に係るタンタル薄膜コンデンサが得られる。
第５図は、上述した本タンタル薄膜コンデンサと従来の
タンタル薄膜コンデンサとを縦軸を漏れ電流Ａ／Ｆ（ア
ンペア／フアラド）、横軸を測定時間（秒）として比較
した実験データである。
タンタル薄膜コンデンサとを縦軸を漏れ電流Ａ／Ｆ（ア
ンペア／フアラド）、横軸を測定時間（秒）として比較
した実験データである。
図において、Ａ線はアルミナ基板上に直接α−Ｔａ薄膜
をスパッタリングして形成して得たコンデンサの場合、
Ｂ線はアルミナ基板上に第一窒化タンタル層を介してα
−Ｔａ薄膜を形成して得た従来コンデンサの場合、Ｃ線
はアルミナ基板上に第一および第二窒化タンタル層を介
してα−Ｔａ薄膜を形成して得た本発明コンデンサの場
合、Ｄ線は高価なグレーズドアルミナ基板上に直接α一
Ｔａ薄膜を形成して得た従来コンデンサの場合である。
また各コンデンサは２１，５００ｐＦの容量をもつよう
に形成し、測定は各コンデンサの電極間に５０■を印加
して経過時間における漏れ電流値を測定したものである
。
をスパッタリングして形成して得たコンデンサの場合、
Ｂ線はアルミナ基板上に第一窒化タンタル層を介してα
−Ｔａ薄膜を形成して得た従来コンデンサの場合、Ｃ線
はアルミナ基板上に第一および第二窒化タンタル層を介
してα−Ｔａ薄膜を形成して得た本発明コンデンサの場
合、Ｄ線は高価なグレーズドアルミナ基板上に直接α一
Ｔａ薄膜を形成して得た従来コンデンサの場合である。
また各コンデンサは２１，５００ｐＦの容量をもつよう
に形成し、測定は各コンデンサの電極間に５０■を印加
して経過時間における漏れ電流値を測定したものである
。
この実験結果から本コンデンサは従来コンデンサＤより
も劣るが、他の従来コンデンサＡ，Ｂよりも優れている
ことは明らかてある。
も劣るが、他の従来コンデンサＡ，Ｂよりも優れている
ことは明らかてある。
また本コンデンサは、従来コンデンサＤと同様時間経過
に従つて漏れ電流が減少する特性を持つている。
に従つて漏れ電流が減少する特性を持つている。
更に通常、タンタル薄膜コンデンサは５０Ｖ印加で１分
後の値が２Ａ／Ｆ以下であれは実用できるものであり、
本コンデンサは充分に実用可能なものである。以上の如
く、本発明では安価なアルミナ基板を使用したにもかか
わらず高性能なタンタル薄膜コンデンサが得られ、かつ
、それは実施例の如く、単にスパッタ雰囲気の窒素ガス
を切替えるだけで製造でき低価格に極めて有効なもので
ある。
後の値が２Ａ／Ｆ以下であれは実用できるものであり、
本コンデンサは充分に実用可能なものである。以上の如
く、本発明では安価なアルミナ基板を使用したにもかか
わらず高性能なタンタル薄膜コンデンサが得られ、かつ
、それは実施例の如く、単にスパッタ雰囲気の窒素ガス
を切替えるだけで製造でき低価格に極めて有効なもので
ある。
なお上記実施例における第一窒化タンタル層の窒素含有
濃度は３０原子％以上になると、エッチングが困難にな
り、１標子％以下では無結晶に近い状態の窒化タンタル
層が得られない点から規定されている。またα−Ｔａ薄
膜層の窒素含有濃度を６〜１２原子％とし純α−Ｔａ（
８〜１１原子％）の値を越える範囲とした理由は、この
範囲であれは抵抗率が７０μΩ・ｄ以下になり実用可能
であるためである。
濃度は３０原子％以上になると、エッチングが困難にな
り、１標子％以下では無結晶に近い状態の窒化タンタル
層が得られない点から規定されている。またα−Ｔａ薄
膜層の窒素含有濃度を６〜１２原子％とし純α−Ｔａ（
８〜１１原子％）の値を越える範囲とした理由は、この
範囲であれは抵抗率が７０μΩ・ｄ以下になり実用可能
であるためである。
第１図はＴａ薄膜の窒素含有濃度の変化による抵抗率変
化の状態を示す特性図、第２図はマグネトロン・スパッ
タ装置の構造を示す概略図、第３図と第４図は本発明の
一実施例によるタンタル薄膜コンデンサを説明するため
の概略断面図、第５図は本発明コンデンサと従来コンデ
ンサを漏れ電流特性で比較した実験データである。 符号の説明、１００・・・・・・アルミナ基板、１０２
・・・・・・第一窒化タンタル層、１０３・・・・・・
第二窒化タンタル層、１０４・・・・・・α−Ｔａ薄膜
層、１０５・・・・・・α−Ｔａ化成層、１０７・・・
・・・上部電極。
化の状態を示す特性図、第２図はマグネトロン・スパッ
タ装置の構造を示す概略図、第３図と第４図は本発明の
一実施例によるタンタル薄膜コンデンサを説明するため
の概略断面図、第５図は本発明コンデンサと従来コンデ
ンサを漏れ電流特性で比較した実験データである。 符号の説明、１００・・・・・・アルミナ基板、１０２
・・・・・・第一窒化タンタル層、１０３・・・・・・
第二窒化タンタル層、１０４・・・・・・α−Ｔａ薄膜
層、１０５・・・・・・α−Ｔａ化成層、１０７・・・
・・・上部電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基板上に膜中の窒素含有濃度を６〜１２原子％
にした下部電極となるα−タンタル薄膜層が被着形成さ
れ、かつ該α−タンタル薄膜層上にはα−タンタル化成
膜を介して上部電極が被着形成されたタンタル薄膜コン
デンサにおいて、前記基板をアルミナ基板とし、かつ該
アルミナ基板と前記α−タンタル薄膜層の間には膜中の
窒素含有濃度を１４〜３０原子％にした第一窒化タンタ
ル薄膜層と、膜中の窒素含有濃度をその膜厚方向に対し
前記第一窒化タンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α
−タンタル薄膜層の窒素含有濃度へ漸次減少するように
濃度勾配を与えた第二窒化タンタル薄膜層とを積層形成
した薄膜緩衝層を介在させたことを特徴とするタンタル
薄膜コンデンサ。 ２ 前記α−タンタル薄膜層は窒素含有濃度が８〜１１
原子％であり、前記第一窒化タンタル薄膜層は窒素含有
濃度が１５〜２０原子％であることを特徴とした特許請
求の範囲第１項記載のタンタル薄膜コンデンサ。 ３ 膜中の窒素含有濃度が６〜１２原子％の下部電極と
なるα−タンタル薄膜層を絶縁基板上に被着形成し、次
に該α−タンタル薄膜層を陽極酸化して化成膜を形成し
た後、該化成膜上に上部電極を被着形成してなるタンタ
ル薄膜コンデンサの製造方法において、前記基板をアル
ミナ基板とし、かつ該アルミナ基板上に先づ膜中の窒素
含有濃度が１４〜３０原子％の第一窒化タンタル薄膜層
を形成すると共に、該第一窒化タンタル薄膜層上には膜
中の窒素含有濃度がその膜厚方向に対し前記第一窒化タ
ンタル薄膜層の窒素含有濃度から前記α−タンタル薄膜
層の窒素含有濃度へ漸次減少するように濃度勾配を与え
た第二窒化タンタル薄膜を形成し、次いで該第二窒化タ
ンタル薄膜上に前記α−タンタル薄膜層を形成した後、
前記化成膜および前記上部電極を形成してなることを特
徴としたタンタル薄膜コンデンサの製造方法。 ４ 前記第一、第二窒化タンタル薄膜層および前記α−
タンタル薄膜層は、スパッタガスとしてアルゴンと窒素
の混合ガスを導入し、かつカソードにタンタルを設けて
スパッタリングするマグネトロンスパッタ装置により形
成されていることを特徴とした特許請求の範囲第３項記
載のタンタル薄膜コンデンサの製造方法。 ５ 前記第二窒化タンタル薄膜層は前記第一窒化タンタ
ル薄膜層をスパッタ形成後、そのスパッタ放電を維持し
た状態でスパッタ雰囲気の窒素導入量を前記α−タンタ
ル薄膜層の窒素含有濃度条件になるよう切替えることに
より形成したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載のタンタル薄膜コンデンサの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5498580A JPS6055975B2 (ja) | 1980-04-25 | 1980-04-25 | タンタル薄膜コンデンサおよびその製造方法 |
| DE8080302834T DE3063506D1 (en) | 1979-08-31 | 1980-08-18 | A tantalum thin film capacitor and process for producing the same |
| EP80302834A EP0024863B1 (en) | 1979-08-31 | 1980-08-18 | A tantalum thin film capacitor and process for producing the same |
| US06/179,791 US4364099A (en) | 1979-08-31 | 1980-08-20 | Tantalum thin film capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5498580A JPS6055975B2 (ja) | 1980-04-25 | 1980-04-25 | タンタル薄膜コンデンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56152226A JPS56152226A (en) | 1981-11-25 |
| JPS6055975B2 true JPS6055975B2 (ja) | 1985-12-07 |
Family
ID=12985936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5498580A Expired JPS6055975B2 (ja) | 1979-08-31 | 1980-04-25 | タンタル薄膜コンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055975B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6421854U (ja) * | 1987-07-30 | 1989-02-03 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014194059A1 (en) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | Intellectual Property Holdings, Llc | Natural gas compressor |
-
1980
- 1980-04-25 JP JP5498580A patent/JPS6055975B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6421854U (ja) * | 1987-07-30 | 1989-02-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56152226A (en) | 1981-11-25 |
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