WO2004077563A1

WO2004077563A1 - 電極層および誘電体層を含む積層体ユニット

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Publication number: WO2004077563A1
Application number: PCT/JP2004/001842
Authority: WO
Inventors: Yukio Sakashita
Original assignee: Tdk Corporation
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2004-09-10
Also published as: JPWO2004077563A1; US20040164416A1

Description

明細書電極層および誘電体層を含む積層体ュニット技術分野

本発明は、電極層おょぴ誘電体層を含む積層体ュニットに関するものであり、とくに、電界効果型トランジスタ（F E T) や C P U (Central Processing Unit) などの他のデバイスとともに、半導体ゥヱハに組み込むのに適した小型で、かつ、大容量の誘電特性に優れた薄膜コンデンサを構成することができる電極層おょぴ誘電体層を含む積層体ユニットに関するものである。従来の技術

電界効果型トランジスタ（F ET) や C PU (Central Processing Unit) などの他のデバイスとともに、コンデンサを、半導体ウェハに組み込んで、形成された半導体デバイスが知られている。

このような半導体デバイスにあっては、コンデンサを、他のデパイスとともに、半導体プロセスを用いて、形成することが、工程上、有利であるため、従来は、半導体プロセスによって形成することができるシリコン系材料などよりなるコンデンサが、半導体デバイスに形成されていた。

しかしながら、半導体プロセスによって形成することができるシリコン系材料などは、誘電率が低いため、容量の大きいコンデンサを形成しようとすると、その面積が必然的に大きくなり、半導体デバイスが大型化するという問題があった。

かかる問題を解決するために、小型で、容量の大きい薄膜コンデンサを半導体ウェハに組み込んで、半導体デパイスを作製することが考えられる。

日本国公開特許公報第 200 1 - 1 53 82号は、誘電体の材料として、 P ZT、 P LZ T、 (B a , S r ) T i 0₃ (B S T)、 T a ₂0 ₅などを用いた小型で、容量の大きい薄膜コンデンサを開示している。しかしながら、これらの材料によって、形成された誘電体薄膜は、その厚みが薄くなると、誘電率が低下するだけでなく、たとえば、 1 0 0 k V / c mの電界を加えた場合に、静電容量が大きく低下するという問題があり、これらの材料を、薄膜コンデンサの誘電体材料として、用いた場合には、小型で、かつ、大容量の薄膜コンデンサを得ることは困難である。さらに、これらの材料によって、形成された誘電体薄膜は、表面平滑性が低いため、その厚みを薄くすると、絶縁不良などが生じやすくなるという問題もある。 · このような問題を解決するためには、薄膜コンデンサの誘電体として、ビスマス層状化合物を用いることが考えられる。ビスマス層状化合物については、竹中正著「ビスマス層状構造強誘電体セラミックスの粒子配向とその圧電 '焦電材料への応用」、京都大学工学博士論文（ 1 9 8 4 ) の第 3章の第 2 3〜 3 6頁に記載されている。

ビスマス層状化合物は結晶構造に異方性を有しており、基本的に、強誘電体としての性質を示すが、ある配向軸方向については、強誘電体としての性質が小さく、常誘電体としての性質を示すことが知られている。

ビスマス層状化合物が持つ強誘電体としての性質は、ビスマス層状化合物を、薄膜コンデンサの誘電体として利用する場合には、誘電率の変動をもたらすため、好ましくなく、ビスマス層状化合物の常誘電体としての性質が十分に発揮されることが好ましい。

よって、ビスマス層状化合物の強誘電体としての性質が小さく、常誘-電体としての性質を示す配向軸方向に、ビマス層状化合物が配向された誘電体層を備え、電界効果型トランジスタ（F E T ) や C P U ( Central Processing Unit) などの他のデバイスとともに、半導体ゥェハに組み込むのに適した大容量の誘電特性に優れた薄膜コンデンサの開発が望まれている。 ' 発明の開示したがって、本発明は、電界効果型トランジスタ（F ET) や C P U (Central Processing Unit) などの他のデバイスとともに、半導体ウェハに組み込むのに適した小型で、かつ、大容量の誘電特性に優れた薄膜コンデンサを構成することができる電極層および誘電体層を含む積層体ュエツトを提供することを目的とするものである。

本発明のかかる目的おょぴその他の目的は、半導体ウェハ上に、パリア層と、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、竃極層を形成することができる材料により、形成され、 [0 0 1]方位に配向されたバッファ層と、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、形成され、 [0 0 1 ]方位に配向された電極層と、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させて、形成され、 [0 0 1 ].方位に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層とが、この順に、形成された積層体ュニットによって達成される。

ここに、 [0 0 1] 方位とは、立方晶、正方晶、単斜晶および斜方晶における [0 0 1] 方位のことをいう。

本発明によれば、半導体ウェハ上に、バリア層が形成されているから、バッファ層の成分が、半導体ウェハ中に拡散するなど、半導体ゥェハが、バッファ層の影響を受けることが防止され、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層を形成することができる材料により、所望のように、バッファ層を形成し、 [0 0 1] 方位に配向させることができる。

また、本発明によれば、電極層は、異方性があり、かつ、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層を形成することができる材科により形成され、 [0 0 1 ]方位に配向されたバッファ層上に、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、形成されるから、電極層を、容易に、 [0 0 1] 方位に配向させることができる。

さらに、本発明によれば、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層は、 [0 0 1 ]方位に配向された電極層上で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させて、形成され 4 2004/001842

るから、誘電体層を、容易に、 [ 0 0 1 ] 方位に配向させ、 c軸配向性を向上させることが可能になる。

したがって、本発明によれば、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物の c軸を、電極層に対して、垂直に配向させることが可能になるから、たとえば、誘電体層上に、上部電極を設け、電極層と上部電極との間に電圧を印加した場合に、電界の方向が、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物の c軸とほぼ一致し、したがって、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物の強誘電体としての性質を抑制して、常誘電体としての性質を十分に発揮させることが可能になるからノ J、型で、かつ、大容量の薄膜コンデンサを、他のデバイスとともに、半導体ゥェハに組み込んで、半導体との一体化デバイスを作製することが可能になる。

さらに、 c軸配向性が向上されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層は高い絶縁性を有しているから、誘電体層を薄膜化することができ、したがって、本発明によれば、薄膜コンデンサを、より一層小型化することが可能になり、薄膜コンデンサが組み込まれた半導体との一体化デバイスを、より一層小型化することが可能になる。 '

また、本発明によれば、誘電体層上に、上部電極を形成して、作製された薄膜コンデンサ上に、 C P U (Central Processing Unit) などの他の半導体デバイスを実装する場合に、他の半導体デバイスは、半導体ウェハ上に形成されているのが一般であるから、他の半導体デバイスの半導体ウェハが、積層体ュニットの半導体ウェハと同じ材料を形成されていれば、薄膜コンデンサの熱膨張率と、その上に実装された他の平導体デバイスの熱膨張率とが合致し、実装されたデバイス間の熱膨張率の相違に起因して、両デバイスの接合部が破損されることを効果的に防止することが可能になる。

本発明において、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料は、不可避的な不純物を含んでいてもよい。

本発明において、半導体ウェハを形成するための材料としては、種々のデバイスを組み込んだ半導体デバイスを作製するのに用いられる材料であれば、とくに限定されるものではなく、たとえば、シリコン単結晶、砒化ガリウム結晶などを用いることができる。

本発明において、積層体ユエットは、半導体ウェハ上に、パリア層を備えている。バリア層ほ、パリア層上形成されるバッファ層の構成成分が、半導体ウェハ中に拡散するなど、半導体ウェハが、バッファ層の影響を受けることを防止する機能を有している。

本発明おいて、バリア層を形成するための材料は、半導体ウェハ力バッファ層の影響を受けることを防止することができる材料であれば、とくに限定されるものではない。半導体ゥヱハとして、シリコン単結晶が用いられる場合には、コスト面から、バリア層を形成するために、酸化シリコンが好ましく用いられ、半導体ウェハとして、砒化ガリウム結晶が用いられる場合には、安定性の観点から、バリア層を形成するために、酸化アルミニウム ( A 1 ₂ 0 ₃ ) や、酸化マグネシゥム（M g O ) が好ましく用いられる。

また、パリア層は、その上に形成されたバッファ層が、半導体ゥェハに影響を与えない程度の厚さあるいはそれ以上の厚さに形成される。本発明において、積層体ユニットは、パリア層上に、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたバッファ層を備えている。バッファ層は、その上に、 [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向された電極層を容易に形成できるように保証する機能を有している。酸化シリコンなどによって形成されたバリア層上に、導電性材料よりなる電極層を直接形成する場合には、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させることができず、電極層が、 [ 1 1 1 ]方位に配向しゃすいため、電極層上に、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させて、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層を形成し、ビスマス層状化合物を [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向させることが困難になる。しかしながら、本発明においては、電極層は、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層を形成することができる材料により形成され、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたバッファ層上に形成されるから、容易に、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向された電極層を形成することが可能になる。本発明において、バッファ層を形成するための材料は、異方性があり、か 0、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層を形成することができる材料であれば、とくに限定されるものではなく、ビスマス層状化合物や、 C u 0₂面を有する銅酸化物超伝導体を含む層状化合物が、バッファ層を形成するために、好ましく使用される。 '

ビスマス層状化合物は、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ (A_m_ _x B_mO _{Zm+ i}) ²—、あるいは、 B i _{2 ∞}—丄で表わされる組成を有している。ここに、化学量論的組成式中の記号 inは正の整数であり、記号 Aは、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b )、バリウム（B a )、スト口ンチウム ( S r )、カルシウム (C a ) およぴビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号は、鉄（F e )、コバルト（C o )、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a )、アンチモン（S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン (Mo ) およびタングステン (W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ 4および/ または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。 '

第 1図に示されるように、ビスマス層状化合物は、それぞれが 4^ O 3 1 aで構成される（in— 1 ) 個のぺロプスカイト格子が連なった層状ぺロブスカイト層 1と、（B i ₂0₂) ² +層 2とが、交互に積層された層状構造を有している。

層状ぺロプスカイト層 1 と（B i ₂0₂) ²⁺層 2の積層数は、とくに限定されるものではなく、少なくとも一対の（B i ₂0₂) ²⁺層 2と、これらに挟まれた一つの層状べロプスカイト層 1を備えていれば十分 C 3D ) o

ビスマス層状化合物の c軸とは、一対の（B i ₂0₂) ²⁺層 2同士を結ぶ方向、すなわち、 [00 1] 方位を意味する。

ビスマス層状化合物の中では、 ιπ= 3である化学量論的組成式：（Β i ₂0₂) ²⁺ (A₂B₃O₁₀) ²_、あるいは、 B Γ₂Α₂ ^₃O丄 ₂で表わされるビスマス層状化合物が、 [00 1] 方位に、すなわち、 c軸方位に配向させやすいため、最も好ましく用いられる。

また、 C u 0₂面を有する銅酸化物超伝導体を含む層状化合物としては、化学量論的組成式： YB a ₂C u ₃〇 ₇— δ、 B i ₂S r ₂C a _n — i C u _n O _{2 n + 4}で表わされる化合物が、バッファ層を形成するために、好ましく使用される。

本発明において、バッファ層に含まれている異方性を有する材料の [00 1] 方位の配向度、すなわち、 c軸配向度が 1 00%であることは必ずしも必要でなく、 c軸配向度が 8 0%以上であればよい。 c軸配向度が 90 %であることが好ましく、 c軸配向度 Fが 95 % 以上であると、より好ましい。

ここに、異方性を有する材料の c軸配向度は、次式（1) によつて定義される。

F (%) = (P- P₀) / ( 1 -Po x i o 0 … （1) 式（ 1) において、尸。は、完全にランダムな配向をしている異方性を有する材料の C軸配向比、すなわち、完全にランダムな配向をしている異方性を有する材料の（0 0 ) 面からの反射強度 /。（00 1) の合計∑ /。（00 J) と、その異方性を有する材料の各結晶面 {h k 1) からの反射強度 /。（）の合計∑ I a ( k 1) との比（{∑ /。（00 ) Z∑ I ₀ h k 1、、、であり、尸は、 X線回折強度を用いて算出された異方性を有する材料の c軸配向比、すなわち、ビスマス層状化合物の（00 2) 面からの反射強度 / (00 i) の合計∑ / (00 1) と、異方性を有する材料の各結晶面 h k 1、からの反射強度 / {h k 1) の合計∑ / {h k 1) との比（{∑ / (00 1) /∑ I {h k 1)}) である。ここに、 h、 k、は、それぞれ、 0以上の任意の整数値を取ることができる。

ここ.に、。は既知の定数であるから、（00 2) 面からの反射強度 I (0 0 2) の合計∑ / (0 0 1) と、各結晶面 h k 1、からの反射強度 I {h k 1) の合計∑ / {h k 1) が等しいとき、すなわち、 = 1のときに、異方性を有する材料の c軸配向度は 1 0 0%となる。

本発明において、バッファ層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（P LD)、有機金属化学気相成長法（metal- organic chemical vapor deposition： MOCVD 有機金属分解法 (metal - organic decomposition： MOD) ゃゾノレ ' ゲノレ法などの液相法（C S D法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。とくに低温で、バッファ層を形成する必要がある場合には、プラズマ CVひ、光 CVD、レーザー CVD、光 C SD、レーザー C S D法を用いることが好ましい。

本発明において、積層体ユニットは、バッファ層上に、導電性材料よりなり、 [0 0 1] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向された電極層を備えている。

本発明においては、電極層は、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層を形成することができる材料により形成され、 [0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたパッファ層上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、形成されるから、電極層を、容易に、 [0 0 1] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向させることができる。

本発明において、電極層を形成するための材料は、とくに限定されるものではなく、白金（P t )、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金（Au)、銀（A g)、銅 (C u)、ニッケル（N i ) などの金属およびこれらを主成分とする合金や、 N d O、 Nb O、 Rh〇₂、 O s Oい I r 0₂、 R u 0₂、 S r Mo 0₃、 S r R u0₃、 C a R u 0₃、 S r V0₃、 S r C r 0₃、 S r C o 0₃、 L a N i 〇₃、 N b ドープ S r T i O₃などの導電性酸化物およびこれらの混合物を用いることができる。

好ましくは、これらの中から、バッファ層を形成している異方性を有する材料およぴ誘電体層を形成するビスマス層状化合物との格子整合性に優れた材料が選択される。

本発明において、電極層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（p LD)、有機金属化学気相成長法（metal-organic chemical vapor deposition： MO C VD)、有機金属分角單法（metal - organic decomposition： MOD) ゃゾル · ゲル法などの相法（C

S D法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。本発明において、積層体ュニットは、駕極層上に、 [0 0 1]方位に.、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層を備えている。

本発明において、誘電体層は、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料を、電極層上で、ェピタキシャル成長させることによって形成される。

誘電体層は、 [ 0 0 1 ]方位に配向されている電極層上で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させて、形成される力ら、容易に、 [0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向させることができ、したがって、本発明にかかる積層体ユニットを用いて、薄膜コンデンサを構成したときに、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物は、強誘電体としてではなく、常誘電体として機能するから、小型で、かつ、大容量の薄膜コンデンサを、他のデバイスとともに、半導体ウェハに組み込むことが可能になる。

本発明において、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の [ 0

0 1 ] 方位の配向度、すなわち、 c軸配向度が 1 0 0 %であることは必ずしも必要でなく、 c軸配向度が 8 0 %以上であればよい。 c 軸配向度^が 9 0 %であることが好ましく、 c軸配向度が 9 5 %以上であると、より好ましい。

ビスマス層状化合物の c軸配向度は、式（1) によって定義される。

このように、ビスマス層状化合物を、 [0 0 1]方位に、すなわち、 c軸方向に配向させることによって、誘電体層の誘電特性を大幅に向上させることが可能になる。

すなわち、本発明にかかる積層体ユニットの誘電体層上に、たとえば、上部電極を形成して、薄膜コンデンサを作製した場合、誘電体層の膜厚をたとえば 1 00 nm以下にしても、比較的高い誘電率と低い損失（ t a n δ ) を有する薄聘コンデンサを得ることができ、リーク特性に優れ、耐圧が向上し、誘電率の温度特性に優れ、表面平滑性にも優れた薄膜コンデンサを得ることが可能になる。

本発明において、誘電体層を形成するために用いられるビスマス層状化合物としては、バッファ層を形成するために使用可能なビスマス層状化合物を用いることができ、コンデンサ材料としての特性に優れていれば、とくに限定されるものではないが、 χα=4の化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ (4_{3 4}Ο₁₃) ² 、あるいは、 B i ₂A_{3 4} ₅で表わされるビスマス層状化合物がコンデンサ材料としての特性に優れ、好ましく使用される。

本発明において、とくに好ましくは、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物が、化学量論的組成式： C a ^ S iT d- B i T i O^ で表わされる,祖成を有している。ここに、 0≤ ΛΓ≤ 1である。このような組成を有するビスマス層状化合物を用いると、比較的大きな誘電率を有する誘電体層が得られるとともに、その温度特性がさらに向上する。

本発明において、誘電体層に含まれるビスマス層状化合物の化学量論的組成式中の記号^ Lまたは 5で表わされる元素の一部が、スカンジゥム（S c；)、イットリウム（Y)、ランタン（L a)、セリウム（C e；)、プラセオジム（P r)、ネオジム（N d)、プロメチウム（Pm)、サマリウム（ S m)、ユウ口ピウム（ E u )、ガドリニウム（ G d )、テルビゥム（T b )、ジスプロシウム（D y )、ホルミゥム（H o )、エルビゥム（E r )、ツリウム（Tm)、イッテルビウム（Yb) およぴルテチゥム（L u) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素 ? e (ィットリウム（Y) または希土類元素）によって置換されていることが好ましい。元素^ eによって、置換する場合には、好ましい置換量は、 inの値により異なるが、たとえば、 ιπ= 3のときは、化学量論的組成式： B i _{2 2}— e χ_β₃ O丄 ₂において、好ましくは、 0. 4 ^ ≤ 1. 8 であり、より好ましくは、 1. 0≤ χ≤ 1. 4である。元素 ? eによる置換量をこの範囲に設定すれば、誘電体層のキュリー温度（強誘電体から常誘電体への相転移温度）を、好ましくは、一 1 0 o°c以上、 1 00°C以下、より好ましくは、一 5 0°C以上、 5 0°C以下に収めることが可能となる。キュリー点が一 1 0 0°Cないし + 1 0 0°Cであると、誘電体層の誘電率が向上する。キュリー温度は、 D S C (示差走查熱量測定）などによって測定することができる。なお、キュリー点が室温（2 5°C) 未満になると、 t a η δがさらに減少し、その結果、損失 0値がさらに上昇する。

また、 222= 4の場合には、化学量論的組成式： B i _ZA₃__XR e _KB ₄ O i ₅において、好ましくは、 0. 0 1≤ x 2. 0であり、より好ましくは、 0. 0である。

本発明にかかる積層体ュニットの誘電体層は、優れたリーク特性を有しているが、ビスマス層状化合物の化学量論的組成式中の記号 _Λまたはで表わされる元素の一部が、元素 ? eによって、置換されている場合には、誘電体層のリーク特性を一層向上させることができ、好ましい。

たとえば、ビスマス層状化合物の化学量論的組成式中の記号 ·4または^で表わされる元素の一部が、元素 ? eによって、置換されていない場合においても、本発明にかかる積層体ユニットの誘電体層は、電界強度 5 0 k Vノ c mで測定したときのリーク電流を、好ましくは、 1 X 1 0 _⁷ A, c m²以下、より好ましくは、 5 X 1 0— ⁸AZc m² 以下に抑制することができ、しかも、ショート率を、好ましくは、 1 0 %以下、より好ましくは、 5 %以下にすることができるが、ビスマス層状化合物の化学量論的組成式中の記号^ または^で表わされる元素の一部が、元素によって、置換されている場合には、同条件で測定したときのリーク電流を、好ましくは、 5 X 1 0— ⁸AZc m² 以下、より好ましくは、 1 X 1 0— ⁸ A/ c m ²以下にすることができ、ショート率を、好ましくは、 5 %以下、より好ましくは、 3%以下にすることができる。

本発明において、誘電体層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（P L D)、有機金属化学気相成長法（metal- organic chemical vapor deposition： MOCVD)、有機金属分角早

(metal - organic decomposition： MOD) ゃゾ /レ · ゲノレ、法などの液相法（C S D法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。とくに低温で、誘電体層を形成する必要がある場合には、プラズマ CVD、光 CVD、レーザー CVD、光 C S D、レーザー C S D法を用いることが好ましい。

本発明にかかる電極層および誘電体層を含む積層体ュニットは、薄膜コンデンサの構成部品としてだけでなく、無機 E L素子を発光させるための積層体ユニットとして用いることもできる。すなわち、無機 E L素子を発光させるためには、電極層と、無機 E L素子との間に、絶縁層が必要であるが、 c軸配向性が向上されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層は高い絶縁性を有しており、したがって、誘電体層上に、無機 E L素子を配置するとともに、無機 E L 素子上に、別の電極を配置し、電極層と別の電極との間に電圧を加えることによって、無機 E L素子を、所望のように、発光させることが可能になる。

本発明の前記およぴぞの ί也 ^目的や特徴は、添付図面に基づいた以下の説明から明らかになるであろう。図面の簡単な説明

第 1図は、ビスマス層状化合物の構造を模式的に示す図である。第 2図は、本発明の好ましい実施態様にかかる積層体ュニットの略一部断面図である。発明の好ましい実施態様の説明以下、添付図面に基づき、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。

第 2図は、本発明の好ましい実施態様にかかる積層体ュ-ットの略一部断面図である。

第 2図に示されるように、本実施態様にかかる積層体ュニット 1は、支持基板 2上に、バリア層 3、バッファ層 4、電極層 5および誘電体層 6が、この順に、積層されて、形成されている。

本実施態様において、積層体ユニット 1の支持基板 2は、シリコン単結晶によって形成されている。

本実施態様にかかる積層体ユニット 1は、支持基板 2上に、酸化シリコンによって形成されたバリア層 3を備えている。

酸化シリコンよりなるバリア層 3は、たとえば、シリコンの熱酸化によって形成される。

第 2図に示されるように、バリァ層 3上には、バッファ層 4が形成されており、本実施態様においては、バッファ層 4は、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されている。ビスマス層状化合物は、 B i ₄ T i ₃ O _{1 2}によって表わされる糸且成を有している。

シリコン単結晶によって形成された支持基板 2上に、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4を直接形成する場合には、ビスマス層状化合物の構成成分が、支持基板 2を構成するシリコン単結晶中に拡散し、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4を形成することはできないが、本実施態様においては、バッファ層 4は、シリコン単結晶によって形成された支持基板 2上に形成されているバリア層 3上に形成されるから、ビスマス層状化合物の構成成分が、支持基板 2を構成するシリコン単結晶中に拡散することを効果的に防止し、 [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4を、所望のように、形成することが可能になる。したがって、パリア層 3は、ビスマス層状化合物の構成成分が、支持基板 2を構成するシリコン単結晶中に拡散することを防止するのに十分な厚さ、たとえば、 1 0 m以上の厚さを有している。

第 2図に示されるように、本実施態様にかかる積層体ュニット 1は、バリァ層 3上に、 B i ₄T i ₃0 ₂で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4を備えている。本実施態様におい七、 B i ₄T i ₂で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4は、たとえば、有機金属ィ匕学気相成長 fe (. metal-organic chemical vapor deposition : MO C VD) によって开成される。

有機金属化学気相成長法を用いて、 B i ₄T i ₃0₁₂で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなるバッファ層 4を形成する場合には、たとえば、原料として、 B i (CH₃) ₃および T i (O - i - C ₃H₇) ₄を用い、酸化シリコンよりなるパリア層 3の温度を 5 5 0°Cに保持して、 5 0 nmの厚さを有し、 [0 0 1]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたバッファ層 4が形成される。本実施態様において、バッファ層 4は、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向された電極層 5を形成することができるように、保証する機能を有している。

第 2図に示されるように、本実施態様にかかる積層体ュニット 1は、バッファ層 4上に形成された白金よりなる電極層 5を備えている。

白金よりなる電極層 5は、たとえば、スパッタリングガスとして、 1パス力ノレ (P a ) の圧力のァノレゴンガスを用レ、、バッファ層 4の温度を 4 0 0°C、電力を 1 0 0Wに設定して、スパッタリング法によつて、バッファ層 4上に、 1 0 0 n mの厚さに形成される。

白金は立方晶構造を有しているため、酸化シリコンよりなるパリア層 3上に、白金よりなる電極層 5を形成する場合には、白金は、最も安定な [ 1 1 1] 方位に配向してしま.い、電極層 5上で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させても、ビスマス層状化合物を、 [ 0 0 1 ]方位に配向させることは困難である。したがつて、誘電体層 6に含まれたビスマス層状化合物を、強誘電体としてではなく、常誘電体として機能させることができず、積層体ユニット 1を用いて、小型で、かつ、大容量の薄虡コンデンサを他のデバイスとともに、半導体ウェハに組み込むことは不可能である。

しかしながら、本実施態様においては、バッファ層 4は、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層.5を形成することができる B i ₄ T i ₃ 0 _{1 2}で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成され、かつ、バッファ'層 4に含まれているビスマス層状化合物は、 [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向されているから、白金よりなる電極層 5を、容易に、ェピタキシャル成長させて、 [ 0 0 1 ]方位に配向させることが可能になる。

第 2図に示されるように、本実施態様にかかる積層体ュ-ット 1は、電極層 5上に形成された誘電体層 6を備えている。

本実施態様において、誘電体層 6は、化学量論的組成式： S r B i ₄ T i ₄ o i ₅で表わされ、コンデンサ材料としての特性に優れたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されている。

本実施態様においては、誘電体層 6は、有機金属分解法（metal - organic decomposition： M O D ) によって、電極層 5上に开成される。

具体的には、 2ーェチルへキサン酸 S rのトルエン溶液と、 2—ェチノレへキサン酸 B iの 2—ェチルへキサン酸溶液と、 2—ェチルへキサン酸 T iのトルエン溶液を、 2—ェチルへキサン酸 S rが 1モル、 2—ェチルへキサン酸 B iが 4モル、 2—ェチルへキサン酸 T iが 4 モルとなるように、化学量論比で混合し、トルエンで希釈して、得た原料溶液を、スピンコーティング法によって、電極層 5上に塗布し、乾燥後、得られた誘電体層 6を結晶化させない温度条件で、仮焼成する。

次いで、仮焼成した誘電体層 6上に、スピンコーティング法によつて、同じ原料溶液を塗布して、乾燥し、仮焼成し、この操作を繰り返す。

仮焼成が完了すると、誘電体層 6が本焼成され、必要な厚さの誘電体層 6、たとえば、 1 0 0 n mの厚さの誘電体層 6が得られるまで、塗布、乾燥、仮焼成、塗布、乾燥、仮焼成および本焼成よりなる一連の操作が繰り返される。

この過程で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料はェピタキシャル成長し、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向された誘電体層 6が形成される。

本実施態様によれば、積層体ュニット 1は、シリコン単結晶よ'りなる支持基板 2上に、バリア層 3、バッファ層 4、電極層 5および誘電体層 6が積層された構造を有しているから、たとえば、誘電体層 6上に、上部電極を設けることによって、シリコン単結晶よりなる支持基板 2に、電界効果型トランジスタや C P Uなどの他のデバイスとともに、薄膜コンデンサを容易に組み込んで、半導体と一体化したデバイスを作製することが可能になる。

また、本実施態様によれば、シリコン単結晶によって形成された支持基板 2上に、酸化シリコンによって、パリァ層 3が形成されるから、バッファ層 4の構成成分が、支持基板 2を構成するシリコン単結晶中に拡散するなど、その上に形成されるバッファ層 4が、シリコン単結晶に影響を与えることを防止することができ、したがって、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層 5を形成することができる材料によって、所望のように、バッファ層 4を形成し、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向させることが可能になる。

さらに、本実施態様によれば、電極層 5は、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層 5 を形成することができる材料により形成され、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたバッファ層 4上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、形成され'るから、電極層 5を、容易に、 [ 0 0 1 ] 方位に配向させることが可能になる。

また、本実施態様によれば、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層 6は、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向された電極層 5上で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させて、形成されるから、誘電体層 6を、容易に、 [ 0 0 1 ] 方位に配向させ、 c軸配向性を向上させることが可能になる。したがって、本実施態様によれば、積層体ユニット 1は、 [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層 6を有しているから、たとえば、本実施態様にかかる積層体ュニット 1の誘電体層 6上に、上部電極を設けて、薄膜コンデンサを作製し、電極層 5と上部電極との間に電圧を印加したときに、電界の方向が誘電体層 6に含まれているビスマス層状化合物の c軸とほぼ一致し、したがって、誘電体層 6に含まれているビスマス層状化合物の強誘電体としての性質を抑制して、常誘電体としての性質を十分に発揮させることが可能になるから、小型で、かつ、大容量の薄膜コンデンサを、電界効果型トランジスタや C P Uなどの他のデバイスとともに、シ.リコン単結晶よりなる支持基板 2に組み込んで、半導体との一体化デパイスを作製することが可能になる。

さらに、本実施態様によれば、積層体ユニット 1は、 [ 0 0 1 ]方位に、すなわち、 c軸方向に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によつて形成された誘電体層 6を有し、 c軸配向性が向上されたビスマス層状化合物を含む誘電体層 6は高い絶縁性を有しているから、誘電体層 6を薄膜化することができ、したがって、薄膜コンデンサを、より一層小型化することが可能になり、薄膜コンデンサが組み込まれた半導体との一体化デバイスを、より一層小型化することが可能になる。

また、本実施態様によれば、 5 0 n mの厚さのバッファ層 4は、その上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、電極層 5を、 [ 0 0 1 ] 方位に、すなわち、 c軸方向に確実に配向させるために、有機金属ィ匕学気相成長法（ metal-organic chemical vapor deposition： M O C V D ) によって形成されるように構成されている一方で、その上で、何の層もェピタキシャル成長させる必要がなく、バッファ層 4よりも厚さが大きい誘電体層 6は、安価なプロセスである有機金属分解法（metal - organic decomposition： M O D ) によつて.、形成されるように構成されているから、積層体ユニット 1の製造コストを低減させることが可能になる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、前記実施態様においては、積層体ユニット 1は、支持基板 2上に、パリア層 3、ノッファ層 4、電極層 5および誘電体層 6力この順に、積層されて、形成されているが、積層体ユニット 1は、さらに、誘電体層 6上に、それぞれが、少なくとも、電極層 5およぴ誘電体層 6を含む複数の単位積層体が、積層されて形成されていてもよく、最上の単位積層体の誘電体層 6上に、上部電極を形成することによって、薄膜コンデンサを形成するようにしてもよい。ただし、積層体ユニット 1が、誘電体層 6上に、さらに、複数の単位積層体が積層されて形成されている場合に、単位積層体に含まれる電極層が、誘電体層 6上で、導電性材料の結晶をェピタキシャル成長させて、形成されていないときは、電極層上で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料をェピタキシャル成長させても、ビスマス層状化合物を [ 0 0 1 ] 方位に配向させることが困難で、 [ 0 0 1 ]方位に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層を形成することが困難であるから、単位積層体を、電極層、電極層上に形成されたバッファ層およびビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成され、バッファ層上に形成された誘電体層 6によって構成することが要求される。さらに、電極層 5および誘電体層 6によって構成された 1または 2以上の単位積層体と、電極層、電極層上に形成されたバッファ層おょぴビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成され、バッファ層上 ίこ形成された誘電体層 6によって構成された 1または 2以上の単位積層体を、誘電体層 6上に、任意の順序で、積層し、最上の単位積層体の誘電体層 6上に、上部電極を形成することによって、薄膜コンデンサを形成するようにしてもよい。

また、前記実施態様においては、積層体ュニット 1の支持基板 2は、シリコン単結晶によって形成されているが、シリコン単結晶によって形成された支持基板 2を用いることは必ずしも必要でなく、支持基板 2を形成するための材料としては、種々のデバイスを組み込んだ半導体デパイスを作製するのに用いられる材料であれば、とくに限定されるものではなく、たとえば、シリコン単結晶に代えて、砒化ガリウム結晶などによって、支持基板 2を形成することもできる。

さらに、前記実施態様においては、支持基板 2上に、酸化シリコンによって、バリア層 3が形成されているが、支持基板 2上に形成されるパリァ層 3を、酸化シリコンによって形成することは必ずしも必要でなく、その上に形成されるバッファ層 4が、支持基板 2に影響を与えることを防止することができる材料であれば、いかなる材料で、バリア層 3を形成してもよい。たとえば、支持基板 2として、砒化ガリゥム結晶が用いられる場合には、安定性の観点から、バリア層を形成するために、酸化アルミニウム（A 1 ₂ 0 ₃ )や、酸化マグネシウム（Μ g O ) が好ましく用いられる。

また、前記実施態様においては、バリア層 3上に、 B i a T i s O i ₂によって表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、バッファ層 4が形成されているが、バッファ層 4を、 B i ₄ T i ₃ O _{1 2}によって表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成することは必ずしも必要でなく、異方性があり、その上で、導電性材料をェピタキシャル成長させて、電極層 5を形成することができる材料によって、バッファ層 4が形成されていればよく、他のビスマス層状化合物によって、バッファ層 4を形成することもできるし、また、 C u O ₂面を有する銅酸化物超伝導体を含む層状化合物によって、バッファ層 4を形成するようにしてもよい。

さらに、前記実施態様においては、バッファ層 4は、有機金属化学ネ目成長、法 (metal-organic chemical vavor deposition： MO C V D ) によって、形成されているが、バッファ層 4を、有機金属化学気相成長法によって形成することは必ずしも.必要でなく、バッファ層 4を、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（P LD)、有機金属分角军法 (metal - organic decomposition： M O D ) ゃゾノレ ' ゲル法などの液相法（C S D法）などの他の薄膜形成法を用いて、形成することもできる。

また、前記実施態様においては、積層体ユニット 1は、バッファ層 4上に形成された白金よりなる電極層 5を備えているが、白金によつて、電極層 5を形成することは必ずしも必要でなく、導電性を有し、バッファ層 4を形成している材料おょぴ誘電体層 6を形成する材料との格子整合性に優れた材料であれば、電極層 5を形成する材料は、格別限定されるものではなく、白金（P t ) に代えて、ルテニウム（R u), ロジウム（Rh)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金 (Au)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) などの金属おょぴこれらを主成分とする合金や、 N d O、 Nb O、 R h 0₂、 O s 0₂、 I r 0₂、 Ru Oい S r Mo 0₃、 S r Ru 0₃、 C a Ru 0₃、 S r V0₃、 S r C r 0₃、 S r C o 0₃、 L a N i O₃、 N b ドープ S r T i 0₃などの導電性酸化物およびびこれらの混合物を用いて、電極層 5を形成することもできる。

さらに、前記実施態様においては、電極層 5は、スパッタリング法によって形成されているが、電極層 5をスパッタリング法によって形成することは必ずしも必要でなく、スパッタリング法に代えて、真空蒸着法、パルスレーザー蒸着法（P LD)、有機金属化学気相成長法 1, metal-organic chemical vapor deposition： M O C V D )、有機金属分角军法 (metal― organic decomposition： MOD) ゃゾノレ · ゲノレ法などの液相法（C SD法）などの他の薄膜形成法によって、電極層 5 を形成することもできる。また、前記実施態様においては、積層体ユニット 1は、電極層 5上に、 =4の S r B i ₄T i ₄0 i ₅で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層 6を備えているが、電極層 5上に、 222= 4の S r B i.₄T i ₄0₁₅で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層 6を形成することは必ずしも必要でなく、コンデンサ材料と.しての特性に優れたビスマス層状化合物であれば、が 4以外のビ,スマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層 6を形成することもでき、さらに、構成元素を異にする他のビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層 6を形成することもできる。

さらに、前記実施態様においては、誘電体層 6は、有機金属分解法 (metal - organic decomposition： MOD) によって开成されているが、誘電体層 6を、有機金属分解法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ P L D )、有機金属化学気相成長法 (metal-organic chemical vapor deposition: MO CVD)、ゾル ·ゲル法などの他の液相法（C S D法）などの他の薄膜形成法によって、誘電体層 6を形成することもできる。また、前記実施態様においては、積層体ユニット 1は、薄膜コンデンサの構成部品として、用いられているが、積層体ユニット 1は、薄 ' 膜コンデンサの構成部品としてだけでなく、無機 E L素子を発光させるための積層体ユニットとして用いることもできる。すなわち、無機 E L素子を発光させるためには、電極層 5と、無機 E L素子との間に、絶縁層が必要であるが、 c軸配向性が向上されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層 6は高い絶縁性を有しており、したがって、誘電体層 6上に、無機 E L素子を配置するとともに、無機 E L素子上に、別の電極を配置し、無機 E L素子に電圧を加えること 'によって、無機 E L素子を、所望のように、発光させることが可能になる。

本発明によれば、電界効果型トランジスタ（F E T) や C P U (Central Processing Unit) などの他のデバイスとともに、半導体ゥヱハに組み込むのに適した小型で、かつ、大容量の誘電特性に優れた薄膜コンデンサを構成することができる電極層および誘電体層を含む積層体ュニットを提供することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1. 半導体ウェハ上に、バリア層と、異方性があり、かつ、その上で、導電性材料よりなる電極層をェピタキシャル成長させることができる材料により、形成され、 [0 0 1 ]方位に配向されたバッファ層と、ェピタキシャル成長によって、形成され、 [0 0.1 ]方位に配向された電極層と、ェピタキシャル成長によって、形成され、 [0 0 1]方位に配向されたビスマス層状化合物を含む誘電体材料よりなる誘電体層とが、この順に、形成されたことを特徵とする積層体ュニット。

2. 前記支持基板が、シリコン単結晶によって形成され、前記パリア層が、酸化シリコン'によって形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の積層体ュニット。

3. 前記バッファ層が、ビスマス層状化合物および C u 0₂面を有する銅酸化物超伝導体を含む層状化合物からなる群から選ばれた化合物を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の積層体ュニッ卜。

4. 前記バッファ層が、ビスマス層状化合物および C u.0₂面を有する銅酸化物超伝導体を含む層状化合物からなる群から選ばれた化合物を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の積層体ュニット。

5. 前記バッファ層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m_₁ B_m0_{3m+ 1}) ²—、あるいは、 B i _{2 m}—

で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 πは正の整数であり、記号 4は、ナトリウム（N a )、カリウム（K)、鉛（P b )、バリウム（B a )、ストロンチウム（S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス (B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つめ元素であり、記号は、鉄（F e ), コパルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ（N b )、タンタル（T a )、アンチモン（S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（M o ) およびタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の積層体ュニット.。

6. 前記バッファ層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ^{2 +} (A_m_₁ B_mO _{Sm+ 1}) ²_、あるいは、 B i ₂4_∞— ^^O ^+sで表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号は正の整数であり、記号

■Λは、ナトリウム（N a )、カリウム（K)、鉛（P b )、バリウム（B a)、ストロンチウム（S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス (B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号は、鉄（ F e )、コパルト (C o ), クロム（C r )、ガリウム (G a )、チタン (T i )、ニオブ（N b )、タンタル (T a )、アンチモン（S b )、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およびタングステン (W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 4および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の積層体ュニット。

7. 前記電極層が、白金（P t )、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金（Au)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の積層体ュニット。

8. 前記電極層が、白金（P t )、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r)、金（A u)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の積層体ュニット。

9. 前記電極層が、白金（P ：)、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金（Au)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の積層体ュニッ ·ト。

10. 前記電極層が、白金（P t)、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金（Au)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の積層体ユニット。 ,

11. 前記電極層が、白金（P t)、ルテニウム（R u)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム ( I r )、金（Au)、銀 (A g)、銅（C u)、ニッケル (N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の積層体ュニット。

12. 前記電極層が、白金（P t)、ルテニウム（Ru)、ロジウム（R h)、パラジウム（P d)、イリジウム（ I r )、金（Au)、銀（A g)、銅（C u)、ニッケル（N i ) からなる群より選ばれた少なくとも一つの金属を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の積層体ュニット。

13. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m__xB_m _{3m+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂A_m_,

で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号は正の整数であり、記号^！は、ナトリウム（N a )、カリウム（K)、鉛（P b )、ノリウム（B a )、ストロンチウム（S r )、カノレシゥム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a )、アンチモン（ S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 4および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の積層体ユニット。

14. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m_ B_m 0_{3m+ 1}) ^2_、あるいは、 B i ₂^4_ffl— ^„0_{3/π+ 3}で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号 4は、ナトリウム (N a )、カリウム（K)、鉛 (P b )、バリウム (B a )、スト口ンチウム ( S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス (B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄 (F e )、コバルト (C o), クロム (C r )、ガリウム (G a )、チタン（T i )、ニオブ（Nb)、タンタル（T a)、アンチモン（ S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリプデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ および/またはを 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の積層体ュニット。

15. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m__xB_m O _{3m+ 1}) 、あるいは、 B i 2 ^4^— _H_m0_3zn+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号は正の整数であり、記号 _Λは、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、ストロンチウム（S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ（N b )、タンタル（T a )、アンチモン（S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 Aおよび Zまたは^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請 ' 求の範囲第 3項に記載の積層体ュニット。

16. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m__x B_m 0_{3m+ 1}) ²_、あるいは、 B i ₂A_m— 5_m0_3in+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号は正の整数であり、記号^ は、ナトリウム (N a )、カリウム（K)、鉛 (P b )、バリウム（B a )、スト口ンチウム (S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス (B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ ( N b )、タンタル (T a )、アンチモン ( S b)、マンガン (Mn)、バナジウム（V)、モリプデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 Aおよび Zまたは^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の積層体ュニット。

17. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ A_m__xB_m 0_{3m+ 1}) ² 、あるいは、 B i

3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号 vlは、ナトリウム（N a )、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、スト口ンチウム（ S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号 ^は、鉄（F e )、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a)、アンチモン（S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリプデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ 4および Zまたは^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請 —求の範囲第 5項に記寧の積層体ュニッ.ト。

18. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂O₂) ²⁺ A_m__x B_m O _3m+1) ²—、あるいは、 B i ₂^ _m— i _mO _3m+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号 _Λは、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、ストロンチウム ( S r )、カルシウム (C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ (N b )、タンタル（T a)、アンチモン ( S b)、マンガン (Mn)、バナジウム (V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 Aおよび/またはを 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の積層体ユニット。

19. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂O₂) ²⁺ (A_m_₁B_m 0_{3m+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂^ ^一丄 ^ ^ で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号^ 4は、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、スト口ンチム（S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号 5は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r)、ガリウム（G a )、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a)、アンチモン（ S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号 Aおよび/ ^または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の積層体ユニット。

20. 前記誘電体層が、化学量論的組成式 :. (B i ₂0₂) -²⁺ (A_m_₁B_m 0_{3m+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂4_m一 ^_mO_3iD+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 fflは正の整数であり、記号 4は、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、ノリウム（B a )、スト口ンチウム（ S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号は、鉄 (F e ), コバルト (C o), クロム (C r )、ガリウム (G a )、チタン（T i )、ニオブ (N b )、タンタル（T a )、アンチモン ( S b)、マンガン (Mn )、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン (W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。) を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の積層体ュニット。

21. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ A_m__xB_m 0_{3m+ 1}) ²_、あるいは、 B i ₂4_m— ^_ffi0_3in+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号^ 4は、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a)、スト口ンチウム（ S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ（Nb)、タンタル（T a)、アンチモン（S - b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリプデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の積層体ュニット。

22. 前記誘電体層が、化学 4論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ (A_m_₁B_m 0_{3m+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂4_m— i 5 O_3m+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号は正の整数であり、記号 Aは、 • ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、ストロンチウム（S r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル (T a )、アンチモン ( S b)、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン (W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ およびまたは^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の積層体ュニット。

23. 前記誘電体層が、 '化学量論的組成式：（B i ₂O₂) ²⁺ {A_m__x B_m O_{am+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂^4_ra— i ^_ffl0_3m+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 ·Π2は正の整数であり、記号^ は、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a )、ストロンチウム（S r )、カルシウム（C a) およびビスマス（B i ) ' からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a )、アンチモン（ S b )、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およ ■ ぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ 4および/またはを 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 11項に記載の積層体ュニット。

24. 前記誘電体層が、化学量論的組成式：（B i ₂0₂) ²⁺ {A_m__xB_m . 0_{Zm+ 1}) ²—、あるいは、 B i ₂ ^_∞0_3in+3で表わされる組成を有するビスマス層状化合物（記号 inは正の整数であり、記号^ は、ナトリウム（N a)、カリウム（K)、鉛（P b)、バリウム（B a)、ストロンチウム（s r )、カルシウム（C a ) およびビスマス（B i ) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素であり、記号^は、鉄（F e；)、コバルト（C o)、クロム（C r )、ガリウム（G a)、チタン（T i )、ニオブ（N b)、タンタル（T a)、アンチモン（S b )、マンガン（Mn)、バナジウム（V)、モリブデン（Mo) およぴタングステン（W) からなる群より選ばれる少なくとも 1つの元素である。記号^ および/または^を 2つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。) を含んでいることを特徴とする請求の範囲第 12項に記載の積層体ュニット。