[发明专利]薄膜电容器的制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于制造在基板上作为电介质层而具有钛酸钡锶薄膜的薄膜电容器的薄膜电容器制造方法。

背景技术

一直以来，为了促使提高薄膜电容器等的电荷蓄积零部件的性能，夹持于电极之间的电介质薄膜的容量密度的提高以及泄漏电流密度的降低就成为了发明中的主要课题。

在利用溶液法形成该电介质薄膜的时候，首先，在基板上涂布成为基板上电介质层的金属氧化物薄膜的原料液。其次，烧成涂布后的原料液从而形成金属氧化物薄膜。此时，在以往技术中，为了抑制电介质的氧欠缺的发生，而使烧成中的氛围为氧氛围作为(例如，参照专利文献1)。另外，在作为金属氧化物薄膜而形成钛酸锶薄膜的时候，通过使锶原子数除以钛原子数的原子数比降至1以下，来实现钛酸锶薄膜的泄漏电流密度的降低(例如，参照非专利文献1)。

但是，根据非专利文献1，其内容报告了在使锶原子数除以钛原子数的原子数比为1以下的钛酸锶薄膜中容量密度会变得低下。

专利文献1：特开平9-78249号公报

非专利文献1：豊田中央研究所R&D综述(review)Vol.32No.3(1997.9)pp61-70

发明内容

因此，在本发明中，其目的是提供一种薄膜电容器的制造方法，可同时实现钛酸钡锶薄膜的容量密度的提高以及泄漏电流密度的降低。

为了解决上述课题，本发明人进行了悉心的研究与开发，为了形成能够同时实现容量密度的提高以及泄漏电流密度的降低的钛酸钡锶薄膜，也是意外地与专利文献1的发明相反，在含氧率不足100％的含氧不活泼气体氛围中通过烧成涂布于基板上的原料液，发现并达到了本发明的目的，从而完成了本发明。即，本发明的薄膜电容器的制造方法包括如下工序：在基板上形成下部电极的下部电极形成工序；将含有Ba类有机电介质原料、Sr类有机电介质原料以及Ti类有机电介质原料的原料液涂布于上述下部电极的表面的原料涂布工序；对涂布于上述下部电极的表面的上述原料液中所含有的上述有机电介质原料进行烧成，而形成钛酸钡锶薄膜的金属氧化物薄膜形成工序；在上述钛酸钡锶薄膜的表面上形成上部电极的上部电极形成工序；其中，上述钛酸钡锶薄膜具有由组成式：

(Ba_1-xSr_x)_yTiO₃

所表示的组成，其中，0＜x＜1；y≤1，且使在上述金属氧化物薄膜形成工序中的上述钛酸钡锶薄膜的烧成氛围为含氧不活泼气体氛围，形成钛酸钡锶薄膜，该钛酸钡锶薄膜具有比使烧成氛围为氧氛围而形成的钛酸钡锶薄膜(在氧氛围中烧成的钛酸钡锶薄膜)的容量密度更大的容量密度。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，在上述含氧不活泼气体氛围中形成的钛酸钡锶薄膜，在室温且在电场强度100kV/cm的条件下的泄漏电流密度为10^-7A/cm²以下。由于泄漏电流密度为10^-7A/cm²以下的钛酸钡锶薄膜，因此得到作为更高可靠性的并能够被应用的薄膜电容器。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，在含氧不活泼气体氛围中所形成的钛酸钡锶薄膜(在含氧不活泼气体氛围中烧成的钛酸钡锶薄膜)的容量密度，比在氧氛围中形成的钛酸钡锶薄膜(在氧氛围中烧成的钛酸钡锶薄膜)的容量密度大20％以上。在本发明的薄膜电容器的制造方法中，由于在含氧不活泼气体氛围中烧成钛酸钡锶薄膜，因此可使容量密度至少比以往增大20％以上。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，在金属氧化物薄膜形成工序中，烧成温度为600℃以上1000℃以下。通过使烧成温度大于600℃小于1000℃，能够提高钛酸钡锶薄膜的烧结密度。因此，能够进一步提高钛酸钡锶薄膜的容量密度，并进一步降低泄漏电流密度。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，在金属氧化物薄膜形成工序中优选含氧不活泼气体的含氧率为20％以下。在含氧率为20％以下的情况下，能够进一步提高钛酸钡锶薄膜的容量密度，并进一步降低泄漏电流密度。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，优选y为0.85以上。因为在y小于0.85时，钡锶原子和钛原子的化学组成的平衡被破坏，难以形成钛酸钡锶薄膜稳定的钙钛矿构造。

在本发明的薄膜电容器的制造方法中，可以在原料液中含有Mn类有机电介质原料，在钛酸钡锶薄膜中作为副成分含有Mn元素。通过使在钛酸钡锶薄膜中含有Mn元素，可赋予钛酸钡锶薄膜耐还原性，并提高烧结密度。

根据本发明，可实现钛酸钡锶薄膜的容量密度的提高以及泄漏电流密度的降低。