发明名称 薄膜电容元件用组合物、高介电率绝缘膜、薄膜电容元件、薄膜层积电容、以及薄膜电容元件之制造方法
摘要 本发明系具有c轴对于基板面呈实质垂直地进行配向之铋层状化合物之薄膜电容元件用组合物,前述铋层状化合物系藉由组成式:(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3所表示,前述组成式中之记号m系奇数,前述铋层状化合物之Bi及/或A之至少一部分系藉由稀土类元素所置换,相对于Vi及A之合计莫尔数(m+1)而使得前述稀土类元素之置换莫尔数大于1.0及2.8以下。
申请公布号 TWI261273 申请公布日期 2006.09.01
申请号 TW094113252 申请日期 2005.04.26
申请人 TDK股份有限公司 发明人 下幸雄
分类号 H01G4/33 主分类号 H01G4/33
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种薄膜电容元件用组合物,具有c轴对于基板面呈实质垂直地进行配向之铋层状化合物,其特征在于:前述铋层状化合物系藉由组成式:(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1 BmO3m+3所表示,前述组成式中之记号m系奇数,记号A系由Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca及Bi所选出之至少一种元素,记号B系由Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo及W所选出之至少一种元素,并且,前述铋层状化合物之Bi及/或A之至少一部分系藉由稀土类元素(由Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu所选出之至少一种元素)所置换,相对于Bi及A之合计莫尔数(m+1)而使得前述稀土类元素之置换莫尔数系大于1.0及2.8以下。2.如申请专利范围第1项之薄膜电容元件用组合物,其中,前述铋层状化合物之Bi系相对于前述组成式:(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1 BmO3m+3而过剩地含有,其Bi之过剩含有量系以Bi换算而成为0<Bi<0.6m莫尔之范围。3.如申请专利范围第1或2项之薄膜电容元件用组合物,其中,前述组成式中之记号m系m=3。4.如申请专利范围第3项之薄膜电容元件用组合物,其中,在前述稀土类元素表示成为Re而前述铋层状化合物表示成为Bi4-xRexTi3O12之状态下,前述x系1<x≦2.8。5.如申请专利范围第1或2项之薄膜电容元件用组合物,其中,前述组成式中之记号m系m=5。6.如申请专利范围第5项之薄膜电容元件用组合物,其中,在前述稀土类元素表示成为Re而前述铋层状化合物表示成为Bi4-xA2RexTi5O18之状态下,前述x系1<x≦2.8。7.如申请专利范围第1项之薄膜电容元件用组合物,其中,前述稀土类元素系由La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd所选出之至少一种元素。8.一种薄膜电容元件,在基板上依序地形成下部电极、介电质薄膜及上部电极,其特征在于:前述介电质薄膜系藉由申请专利范围第1项所述之薄膜电容元件用组合物而构成。9.如申请专利范围第8项之薄膜电容元件,其中,前述介电质薄膜之厚度系1-1000nm。10.一种薄膜层积电容,在基板上交互地层积复数个之介电质薄膜和内部电极薄膜,其特征在于:前述介电质薄膜系藉由申请专利范围第1项所述之薄膜电容元件用组合物而构成。11.如申请专利范围第10项之薄膜层积电容,其中,前述介电质薄膜之厚度系1-1000nm。12.一种高介电率绝缘膜,具有c轴对于基板面呈实质垂直地进行配向之铋层状化合物,其特征在于:该铋层状化合物系藉由申请专利范围第1项所述之薄膜电容元件用组合物而构成。13.一种薄膜电容元件之制造方法,用以制造申请专利范围第8项所述之薄膜电容元件,其特征在于包括:在前述下部电极上形成前述介电质薄膜时,将用以构成前述薄膜电容元件用组合物之溶液,涂敷在前述下部电极之表面,形成涂敷膜之涂敷制程;以及烧成前述下部电极上之涂敷膜而成为介电质薄膜之烧成制程。14.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,在前述涂敷膜形成于前述下部电极之表面后,乾燥前述涂敷膜,然后,在该涂敷膜并无结晶化之温度,假烧前述涂敷膜,接着,烧成前述涂敷膜。15.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,重复地进行在乾燥前述涂敷膜后,在该乾燥后之涂敷膜上,还形成其他之涂敷膜,乾燥该涂敷膜之制程;得到要求膜厚之涂敷膜,然后,烧成该涂敷膜。16.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,重复地进行在乾燥及假烧前述涂敷膜后,在该假烧后之涂敷膜上,还形成其他之涂敷膜,乾燥及假烧该涂敷膜之制程;得到要求膜厚之涂敷膜,然后,烧成该涂敷膜。17.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,重复地进行乾燥及假烧前述涂敷膜,然后,进行烧成之制程;得到要求膜厚之介电质薄膜。18.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,烧成前述涂敷膜之温度系成为前述涂敷膜之结晶化温度之500-1000℃。19.如申请专利范围第14至18项中任一项之薄膜电容元件之制造方法,其中,乾燥前述涂敷膜之温度系室温-400℃。20.如申请专利范围第14、16、17或18项之薄膜电容元件之制造方法,其中,假烧前述涂敷膜之温度系200-700℃。21.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,对于在烧成前之未烧成之前述涂敷膜之膜厚,重复地进行涂敷、乾燥及/或假烧而使得在烧成后之膜厚成为200nm以下。22.如申请专利范围第13项之薄膜电容元件之制造方法,其中,在形成前述介电质薄膜后,在前述介电质薄膜上,形成上部电极,然后,在空气中或氧气氛中,进行热处理。图式简单说明:图1A系显示本发明之某一实施形态之薄膜电容之制造过程之概略剖面图。图1B系显示接续于图1A之薄膜电容之制造过程之概略剖面图。图2系显示图1A及图1B所示之薄膜电容之制造过程之流程图。图3系本发明之其他实施形态之薄膜层积电容之概略剖面图。图4系显示本发明之实施例1之薄膜电容之介电质薄膜之测定温度和电容变化率C/C间之关系之图形。图5系显示本发明之实施例1之薄膜电容之介电质薄膜之x値(La量)和居里点间之关系之图形。图6系显示本发明之实施例1之薄膜电容之介电质薄膜之x値(La量)和介电损失间之关系之图形。图7系显示本发明之实施例1之薄膜电容之介电质薄膜之x値(La量)和电场依附性及频率依附性间之关系之图形。图8系显示本发明之实施例2之薄膜电容之介电质薄膜之测定温度和电容变化率C/C间之关系之图形。图9系显示本发明之实施例2之薄膜电容之介电质薄膜之x値(La量)和介电损失间之关系之图形。图10系显示本发明之实施例2之薄膜电容之介电质薄膜之x値(La量)和电场依附性及频率依附性间之关系之图形。
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