專利名稱：薄膜電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到薄膜電容器及其制造方法，確切地說是涉及到尺寸小、電容大、介電特性優(yōu)異的薄膜電容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，LSI(大規(guī)模集成電路)，特別是CPU(中央處理器)的工作頻率已經(jīng)變得越來越高。在工作頻率高的LSI中，非常可能產(chǎn)生電源噪聲，而一旦出現(xiàn)電源噪聲，就由于電源布線的寄生電阻和寄生電感而出現(xiàn)電壓降，使LSI錯(cuò)誤地工作。
為了防止電源噪聲引起的這種電壓降，通常在LSI電源的端子之間連接一個(gè)去耦電容器。在去耦電容器被連接在LSI電源的端子之間的情況下，電源布線的阻抗降低，從而有效地防止了電源噪聲引起的電壓降。
電源布線所要求的阻抗正比于LSI的工作電壓，并反比于LSI的集成密度、LSI的開關(guān)電流、以及LSI的工作頻率。因此，在集成密度高、工作電壓低、且工作頻率高的目前的LSI中，要求的電源布線阻抗是非常低的。
為了達(dá)到電源布線的這種低阻抗，必須提高去耦電容器的電容并顯著地降低連接LSI電源與去耦電容器的端子的布線的電感。
電解電容器或多層陶瓷電容器通常被用作具有大電容的去耦電容器。但由于電解電容器或多層陶瓷電容器的尺寸比較大，故難以將其與LSI進(jìn)行集成。因此電解電容器或多層陶瓷電容器必須被安裝在獨(dú)立于LSI的電路板上，結(jié)果，用來連接LSI電源與去耦電容器的端子的布線的長(zhǎng)度就不可避免地長(zhǎng)。因此，在電解電容器或多層陶瓷電容器被用作去耦電容器的情況下，難以降低用來連接LSI電源與去耦電容器的端子的布線的電感。
為了縮短用來連接LSI電源與去耦電容器的端子的布線，采用尺寸比電解電容器或多層陶瓷電容器更小的薄膜電容器是適宜的。
日本專利申請(qǐng)公開No.2001-15382公開了一種尺寸小且電容大的薄膜電容器，此薄膜電容器采用PZT、PLZT、(Ba，Sr)TiO3(BST)、Ta2O5之類作為介質(zhì)材料。
但采用任何一種上述材料的薄膜電容器的缺點(diǎn)在于其溫度特性很差。例如，由于BST的介電常數(shù)的溫度關(guān)系為-1000--4000ppm/℃，故在BST被用作介質(zhì)材料的情況下，薄膜電容器在80℃下的電容與20℃下的相比，在-6％～-24％之間變化。因此，采用BST作為介質(zhì)材料的薄膜電容器不適合于用作其環(huán)境溫度由于功率耗散產(chǎn)生的熱而常常達(dá)到80℃或更高的高工作頻率LSI的去耦電容器。
而且，由任何一種上述材料組成的介質(zhì)薄膜的介電常數(shù)隨其厚度減小而減小，且當(dāng)其上施加例如100kV/cm的電場(chǎng)時(shí)，其電容大幅度減小。因此，在任何一種上述材料被用作薄膜電容器的介質(zhì)材料的情況下，難以使薄膜電容器小同時(shí)其電容又大。
此外，由于由任何一種上述材料組成的介質(zhì)薄膜的表面粗糙度高，故當(dāng)被制作得薄時(shí)，其絕緣性能容易降低。
可以想象，利用鉍層結(jié)構(gòu)化合物作為薄膜電容器的介質(zhì)材料，可能克服這些問題。在論文“Study on particle orientation of bismuthlayer structured ferroelectric ceramics and their application topiezoelectric huo pyroelctric materials”，Engineering Doctoral Thesisat the University of Kyoto(1984)，Chapter 3，page 23-36中，TadashiTakenaka討論了這種鉍層結(jié)構(gòu)的化合物。
已知鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有各向異性晶體結(jié)構(gòu)，且表現(xiàn)為鐵電材料，但鉍層結(jié)構(gòu)化合物僅僅表現(xiàn)為很弱的鐵電材料，并沿一定取向軸表現(xiàn)得像順電材料。
當(dāng)鉍層結(jié)構(gòu)化合物被用作薄膜電容器的介質(zhì)材料時(shí)，由于會(huì)引起介電常數(shù)的變化，故鉍層結(jié)構(gòu)化合物作為鐵電材料的性質(zhì)是不可取的。因此，當(dāng)鉍層結(jié)構(gòu)化合物被用作薄膜電容器的介質(zhì)材料時(shí)，最好能夠完全表現(xiàn)其順電性質(zhì)。
因此，已經(jīng)感覺到了需要開發(fā)一種尺寸小、電容大、以及介電特性優(yōu)異的薄膜電容器，此薄膜電容器具有介質(zhì)層，其中，鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿取向軸定向，沿此取向軸定向的鉍層結(jié)構(gòu)化合物僅僅表現(xiàn)弱鐵電材料性質(zhì)，而表現(xiàn)為順電材料。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種尺寸小、電容大、且介電特性優(yōu)異的薄膜電容器及其制造方法。
本發(fā)明的上述目的可以由一種薄膜電容器來實(shí)現(xiàn)，此薄膜電容器包含第一電極結(jié)構(gòu)本體、第二電極結(jié)構(gòu)本體、以及提供在第一電極結(jié)構(gòu)本體與第二電極結(jié)構(gòu)本體之間且包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜，與介質(zhì)薄膜接觸的第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面沿
方向定向。
在本發(fā)明中，此處所述的
方向意味著立方晶體、四方晶體、單斜晶體、或斜方晶體的
方向。
根據(jù)本發(fā)明，由于與介質(zhì)薄膜接觸的第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面沿
方向定向，故有可能改善包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即沿c軸方向的定向程度。鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸可以被定向成垂直于第一電極結(jié)構(gòu)本體和第二電極結(jié)構(gòu)本體。
因此，當(dāng)電壓被施加在第一電極結(jié)構(gòu)本體與第二電極結(jié)構(gòu)本體之間時(shí)，由于電場(chǎng)方向基本上與鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸重合，故能夠抑制鉍層結(jié)構(gòu)化合物的鐵電性質(zhì)，從而能夠充分表現(xiàn)其順電性質(zhì)。
而且，由于包含其c軸定向得到了改善的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)材料的介質(zhì)層具有高的絕緣性質(zhì)，故有可能形成更薄的介質(zhì)層，因而制作更小得多的薄膜電容器。
于是，由于有可能使薄膜電容器的電容大同時(shí)又使薄膜電容器小，故有可能得到適合于用作去耦電容器的薄膜電容器，特別是用于工作頻率高的LSI的去耦電容器。
借助于制備其表面沿
方向定向的第一電極結(jié)構(gòu)本體、在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及在介質(zhì)薄膜上形成第二電極結(jié)構(gòu)本體，來制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜電容器。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選情況下，第一電極結(jié)構(gòu)本體包括構(gòu)成薄膜電容器下電極的電極薄膜，且介質(zhì)薄膜側(cè)上的電極薄膜的表面沿
方向定向。
介質(zhì)薄膜側(cè)上的電極薄膜的整個(gè)表面無(wú)須絕對(duì)沿
方向定向，在介質(zhì)薄膜側(cè)上的第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜的表面中，與介質(zhì)薄膜接觸的電極薄膜的表面部分基本上沿
方向定向就足夠了。
第一電極結(jié)構(gòu)本體可以僅僅由電極薄膜構(gòu)成，但第一電極結(jié)構(gòu)本體優(yōu)選包括支持襯底和提供在支持襯底上且其表面沿
方向定向的電極薄膜。
對(duì)于用來制作支持襯底的材料沒有特殊的限制，有可能制作硅單晶、SiGe單晶、GaAs單晶、InP單晶、SrTiO3單晶、MgO單晶、LaAlO3單晶、ZrO2單晶、MgAl2O4單晶、NdGaO3單晶、NdAlO3單晶、LaGaO3單晶之類的支持襯底。其中，硅單晶由于價(jià)廉而最優(yōu)選。
對(duì)于支持襯底的厚度沒有特殊的限制，只要能夠確保整個(gè)薄膜電容器的機(jī)械強(qiáng)度即可，例如可以確定為大約10-1000微米。
在本發(fā)明中，支持襯底的表面優(yōu)選沿
方向定向。
在本發(fā)明中，薄膜電容器優(yōu)選包括提供在支持襯底上且其表面沿
方向定向的緩沖層。
此緩沖層用作防止支持襯底與第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜相互反應(yīng)的勢(shì)壘層，并用作電極薄膜的表面沿
方向定向的基礎(chǔ)。
對(duì)于用來形成緩沖層的材料沒有特殊的限制，只要在其被形成在其表面沿
方向定向的支持襯底上時(shí)能夠沿
方向定向即可，且有可能形成ZrO2或ReO2、ReO2-ZrO2、MgO、MgAl2O4、γ-Al2O3、SrTiO3、LaAlO3之類的緩沖層，其中Re是釔(Y)或稀土元素。
具體地說，優(yōu)選從這些材料選擇一種與支持襯底晶格失配小且其熱膨脹系數(shù)介于支持襯底熱膨脹系數(shù)與介質(zhì)薄膜熱膨脹系數(shù)之間的材料，并形成這樣選擇的材料的緩沖層。
此緩沖層可以具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
對(duì)緩沖層的厚度沒有特殊的限制，只要緩沖層能夠作為勢(shì)壘層來防止支持襯底和第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜彼此發(fā)生反應(yīng)即可，例如可以確定為大約10-1000nm。
在提供緩沖層的情況下，電極薄膜被形成在緩沖層上，但有可能將電極薄膜形成在支持襯底的表面上而不提供緩沖層。
第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜用作薄膜電容器的一個(gè)電極，并用作包含在介質(zhì)薄膜中鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即沿c軸方向定向的基礎(chǔ)。
因此，第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜的表面必須沿
方向定向。
對(duì)于用來形成第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜的材料沒有特殊的限制，只要在其被形成在支持襯底或其表面沿
方向定向的緩沖層上時(shí)能夠沿
方向定向即可，有可能形成諸如鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)之類的金屬、至少包含這些金屬之一作為主要成分的合金、諸如SrRuO3、CaRuO3、SrVO3、SrCrO3、SrCoO3、LaNiO3、Nb摻雜的SrTiO3之類的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電氧化物、這些氧化物的混合物、諸如Bi2Sr2CuO6之類的具有超導(dǎo)層狀鉍結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體的第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜。
具體地說，優(yōu)選從這些材料選擇一種與支持襯底或緩沖層晶格失配小的材料，并形成這樣選擇的材料的第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜。
對(duì)第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜的厚度沒有特殊的限制，只要電極薄膜能夠作為薄膜電容器的電極之一即可，例如可以確定為大約10-1000nm。
在本發(fā)明中，介質(zhì)薄膜包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物。
在本發(fā)明中，包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜可能包含不可避免的雜質(zhì)。
在本發(fā)明中，鉍層結(jié)構(gòu)化合物優(yōu)選具有化學(xué)比組分公式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示的組分，其中，符號(hào)m是自然數(shù)，符號(hào)A是選自鈉(Na)、鉀(K)、鉛(Pb)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鉍(Bi)的至少一種元素，而符號(hào)B是選自鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、銻(Sb)、釩(V)、鉬(Mo)、鎢(W)的至少一種元素。在符號(hào)A和/或B包括二種或多種元素的情況下，可以任意確定這些元素的比率。
如圖1所示，鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有層狀結(jié)構(gòu)，借助于交替地層疊各包括由(m-1)ABO3組成的鈣鈦礦晶格的鈣鈦礦層1和(Bi2O2)2+層2而組成。
對(duì)于各由鈣鈦礦層1和(Bi2O2)2+層2組成的疊層的數(shù)目沒有特殊的限制，鉍層結(jié)構(gòu)化合物包括至少一對(duì)(Bi2O2)2+層2和夾在其間的一個(gè)鈣鈦礦層1就足夠了。
在本發(fā)明中，包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向定向，亦即沿鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸方向定向。
鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸意味著借助于連接成對(duì)的(Bi2O2)2+層2而得到的方向，亦即
方向。
在本發(fā)明中，包含在薄膜電容器的介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物，沿
方向，亦即沿c軸方向定向，且被定向?yàn)榛旧洗怪庇诘谝浑姌O結(jié)構(gòu)本體和第二電極結(jié)構(gòu)本體。因此，當(dāng)電壓被施加在第一電極結(jié)構(gòu)本體與第二電極結(jié)構(gòu)本體之間時(shí)，由于電場(chǎng)的方向基本上與包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸重合，故能夠抑制鉍層結(jié)構(gòu)化合物的鐵電性質(zhì)，并能夠充分地呈現(xiàn)其順電性質(zhì)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選從這些鉍層結(jié)構(gòu)化合物中選取作為電容器材料而言特性優(yōu)異的鉍層結(jié)構(gòu)化合物，來制作介質(zhì)薄膜。
在本發(fā)明中，對(duì)于用來形成介質(zhì)薄膜的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沒有特殊的限制，但優(yōu)選采用作為電容器材料而言特性優(yōu)異的鉍層結(jié)構(gòu)化合物，來制作介質(zhì)薄膜。特別是化學(xué)比組分公式(Bi2O2)2+(A3B4O13)2-或Bi2A3B4O15表示的，其一般化學(xué)比組分公式中的符號(hào)m＝4的鉍層結(jié)構(gòu)化合物，具有作為電容器材料的優(yōu)異特性，被優(yōu)選地用作鉍層結(jié)構(gòu)化合物來形成介質(zhì)薄膜。
在本發(fā)明中，沿
方向亦即包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸的取向程度F，不是絕對(duì)需要100％，鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向程度F等于或大于80％就足夠了。鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向程度等于或大于90％更優(yōu)選，而鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向程度等于或大于95％更加優(yōu)選得多。
鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向程度F由下式(1)定義。
F＝(P-P0)/(1-P0)×100……(1)在公式(1)中，P0被定義為其取向完全隨機(jī)的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向比率，亦即從其取向完全隨機(jī)的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的
表面的反射強(qiáng)度I0(001)之和∑I0(001)對(duì)從其各個(gè)[hkl]晶面的反射強(qiáng)度I0(hkl)之和∑I0(hkl)的比率(∑I0(001)/∑I0(hkl))，而P被定義為用其X射線衍射強(qiáng)度計(jì)算的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸取向比率，亦即從鉍層結(jié)構(gòu)化合物的
表面的反射強(qiáng)度I(001)之和∑I(001)對(duì)從其各個(gè)[hkl]晶面的反射強(qiáng)度I(hkl)之和∑I(hkl)的比率(∑I(001)/∑I(hkl))。符號(hào)h、k、l可以各假設(shè)為等于或大于0的任意整數(shù)。
在上述公式(1)中，由于P0是已知常數(shù)，故當(dāng)從鉍層結(jié)構(gòu)化合物的
表面的反射強(qiáng)度I(001)之和∑I(001)與從其各個(gè)[hkl]晶面的反射強(qiáng)度I(hkl)之和∑I(hkl)彼此相等時(shí)，鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸定向程度F等于100％。
借助于以這種方式使鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即c軸方向定向，能夠顯著地改善介質(zhì)薄膜的介電特性。
更具體地說，即使在根據(jù)本發(fā)明的薄膜電容器的介質(zhì)薄膜的厚度等于或小于例如100nm的情況下，也能夠得到介電常數(shù)比較高且損耗(tanδ)低的薄膜電容器。而且，能夠得到泄漏特性優(yōu)異、擊穿電壓改進(jìn)、介電常數(shù)溫度系數(shù)優(yōu)異、以及表面平滑度優(yōu)異的薄膜電容器。
在本發(fā)明中，特別優(yōu)選的是包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有化學(xué)比組分公式CaxSr(1-x)Bi4Ti4O15表示的組分，其中，x等于或大于0且等于或小于1。若采用具有這種組分的鉍層結(jié)構(gòu)化合物，則能夠得到介電常數(shù)比較大的介質(zhì)薄膜，并能夠進(jìn)一步改善其溫度特性。
在本發(fā)明中，包含在介質(zhì)薄膜中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物的化學(xué)比組分公式中的符號(hào)A或B所代表的元素部分，優(yōu)選用選自鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、鈮(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、餌(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)的至少一種元素Re(釔(Y)或稀土元素)替換。
元素Re的優(yōu)選替換量依賴于符號(hào)m的數(shù)值。例如，在符號(hào)m等于3的情況下，在組分公式Bi2A(2-x)RexB3O12中，x優(yōu)選等于或大于0.4和等于或小于1.8，等于或大于1.0和等于或小于1.4更優(yōu)選。若元素Re的替換量被確定在此范圍內(nèi)，則介質(zhì)層的居里溫度(從鐵電到順電的相變溫度)能夠被優(yōu)選地控制為等于或高于-100℃和等于或低于100℃，等于或高于-50℃和等于或低于50℃更優(yōu)選。若居里溫度等于或高于-100℃和等于或低于100℃，則介質(zhì)薄膜26的介電常數(shù)增大。可以用DSC(微分掃描測(cè)熱法)之類來測(cè)量居里溫度。若居里點(diǎn)變得低于室溫(25℃)，則tanδ進(jìn)一步減小，結(jié)果，損耗值Q就進(jìn)一步增大。
而且，在符號(hào)m等于4的情況下，在組分公式Bi2A(3-x)RexB4O15中，X優(yōu)選等于或大于0.01和等于或小于2.0，等于或大于0.1和等于或小于1.0更優(yōu)選。
雖然根據(jù)本發(fā)明的薄膜電容器的介質(zhì)薄膜即使不包含元素Re也具有優(yōu)異的泄漏特性，但借助于用元素Re替換符號(hào)A或B表示的部分元素，有可能進(jìn)一步改善泄漏特性。
例如，即使在沒有用元素Re替換鉍層結(jié)構(gòu)化合物化學(xué)比組分公式中符號(hào)A或B所代表的元素部分的情況下，在50kV/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度下測(cè)得的泄漏電流也能夠被優(yōu)選地控制為等于或低于1×10-7A/cm2，等于或低于5×10-8A/cm2更優(yōu)選，且短路比率能夠被優(yōu)選地控制為等于或低于10％，等于或低于5％更優(yōu)選。但在用元素Re替換鉍層結(jié)構(gòu)化合物化學(xué)比組分公式中符號(hào)A或B所代表的元素部分的情況下，在相同條件下測(cè)得的泄漏電流能夠被優(yōu)選地控制為等于或低于5×10-8A/cm2，等于或低于1×10-8A/cm2更優(yōu)選，且短路比率能夠被優(yōu)選地控制為等于或低于5％，等于或低于3％更優(yōu)選。
在本發(fā)明中，可以用諸如真空淀積工藝、濺射工藝、脈沖激光淀積工藝(PLD)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積工藝(MOCVD)、諸如金屬有機(jī)分解工藝(MOD)和溶膠-凝膠工藝之類的化學(xué)溶液淀積工藝(CSD工藝)之類的各種薄膜形成工藝中的任何一種，來形成介質(zhì)薄膜。確切地說，在必須于低溫下形成介質(zhì)薄膜的情況下，優(yōu)選采用等離子體CVD工藝、光CVD工藝、激光CVD工藝、光-CSD工藝、激光CSD工藝之類來形成介質(zhì)薄膜。
在本發(fā)明中，由于與介質(zhì)薄膜接觸的第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面沿
方向定向，故若包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜被形成在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上，則鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿?zé)崃W(xué)上最穩(wěn)定的方向定向，從而沿
方向亦即c軸方向定向。
在本發(fā)明中，薄膜電容器包括形成在介質(zhì)薄膜上并用作薄膜電容器另一電極的第二電極結(jié)構(gòu)本體。
對(duì)于用來形成第二電極結(jié)構(gòu)本體的材料沒有特殊的限制，只要具有導(dǎo)電性且第二電極結(jié)構(gòu)本體能夠由相同于用來形成第一電極結(jié)構(gòu)本體的電極薄膜的材料來形成即可。
而且，由于不必考慮第二電極結(jié)構(gòu)本體的晶格匹配特性且能夠在室溫下形成第二電極結(jié)構(gòu)本體，故諸如鐵(Fe)、鎳(Ni)之類的基底金屬，或諸如WSi、MoSi之類的合金，能夠被用來形成第二電極結(jié)構(gòu)本體。
對(duì)于第二電極結(jié)構(gòu)本體的厚度沒有特殊的限制，只要第二電極結(jié)構(gòu)本體能夠用作薄膜電容器的另一電極即可，例如可以確定為大約10-10000nm。
用包含多個(gè)其表面沿
方向定向的電極薄膜和多個(gè)各包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜的薄膜電容器，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的上述目的，此多個(gè)電極薄膜和多個(gè)介質(zhì)薄膜被交替地層疊。
在本發(fā)明的優(yōu)選情況下，偶數(shù)電極薄膜被彼此短路，且奇數(shù)電極薄膜被彼此短路。
用包含制備其表面沿
取向定向的第一電極結(jié)構(gòu)本體、在第一電極結(jié)構(gòu)本體表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及在介質(zhì)薄膜上形成第二電極結(jié)構(gòu)本體各步驟的制造薄膜電容器的方法，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的上述目的。
在本發(fā)明的優(yōu)選情況下，借助于制備其表面沿
取向定向的支持襯底、在支持襯底表面上形成緩沖層、以及在緩沖層表面上形成電極薄膜，來制備第一電極結(jié)構(gòu)本體。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選情況下，用外延生長(zhǎng)工藝，在支持襯底表面上形成緩沖層。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選情況下，用外延生長(zhǎng)工藝，在緩沖層表面上形成電極薄膜，從而使電極薄膜的表面沿
取向定向。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選情況下，介質(zhì)薄膜被形成在電極薄膜的表面上，從而在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜。
在本發(fā)明的優(yōu)選情況下，用金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積工藝(MOCVD)，包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜被形成在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上。
用包含制備其表面沿
取向定向的由硅單晶組成的支持襯底、在支持襯底表面上外延生長(zhǎng)緩沖層、在緩沖層表面上外延生長(zhǎng)下電極薄膜、在下電極薄膜表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及在介質(zhì)薄膜表面上形成上電極薄膜各步驟的制造薄膜電容器的方法，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的上述目的。
在本發(fā)明的優(yōu)選情況下，利用至少Ca(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4作為組成氣體，用MOCVD工藝將包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜形成在下電極薄膜的表面上。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選情況下，利用至少Sr(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4作為組成氣體，用MOCVD工藝將包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜形成在下電極薄膜的表面上。
從參照附圖的下列描述中，本發(fā)明的上述和其它目的和特點(diǎn)將變得明顯。


圖1示意地示出了鉍層結(jié)構(gòu)化合物的結(jié)構(gòu)。
圖2是示意剖面圖，示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的薄膜電容器。
圖3是示意剖面圖，示出了薄膜電容器被用作去耦電容器的情況下的根據(jù)本發(fā)明的薄膜電容器的安排例子。
圖4是示意剖面圖，示出了本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方案的薄膜電容器。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
圖2是示意剖面圖，示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的薄膜電容器。
如圖2所示，根據(jù)本實(shí)施方案的薄膜電容器20包括下電極結(jié)構(gòu)本體22、上電極結(jié)構(gòu)本體24、以及形成在下電極結(jié)構(gòu)本體22與上電極結(jié)構(gòu)本體24之間的介質(zhì)薄膜26。
下電極結(jié)構(gòu)本體22包括其表面30a沿
方向定向的支持襯底30、形成在支持襯底30的表面30a上的緩沖層32、以及形成在緩沖層32的表面32a上的下電極薄膜34，且下電極薄膜34的表面34a與介質(zhì)薄膜26的表面接觸。
支持襯底30用來確保整個(gè)薄膜電容器20的機(jī)械強(qiáng)度，并用作使緩沖層32的表面32a沿
方向定向的基底。
支持襯底30由硅單晶組成，一般具有例如大約10-1000微米的厚度。
緩沖層32用作防止支持襯底30與下電極薄膜34彼此發(fā)生反應(yīng)的勢(shì)壘層，還用作使下電極薄膜34的表面沿
方向定向的基底。
緩沖層32由ZrO2或ReO2、ReO2-ZrO2組成，其中，Re是例如釔(Y)或稀土元素、MgO、MgAl2O4、γ-Al2O3、SrTiO3、LaAlO3之類。
優(yōu)選借助于從這些材料選取一種與支持襯底30晶格失配小且其熱膨脹系數(shù)處于支持襯底30的熱膨脹系數(shù)與介質(zhì)薄膜26的熱膨脹系數(shù)之間的材料，來形成緩沖層32。
緩沖層32的厚度約為例如10-1000nm。
下電極薄膜34用作薄膜電容器20的電極之一，還用作使包含在介質(zhì)薄膜26中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即其c軸方向定向的基底。
因此，下電極薄膜34的表面必須沿
方向定向。
下電極薄膜34由諸如鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)之類的金屬、至少包含這些金屬之一作為主要成分的合金、諸如SrRuO3、CaRuO3、SrVO3、SrCrO3、SrCoO3、LaNiO3、Nb摻雜的SrTiO3之類的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電氧化物、這些氧化物的混合物、諸如具有超導(dǎo)層狀鉍結(jié)構(gòu)例如Bi2Sr2CuO6之類的超導(dǎo)體組成。
優(yōu)選借助于從這些材料選取一種與緩沖層32晶格失配小的材料來形成下電極薄膜34。
因此，緩沖層32必須由與支持襯底30和下電極薄膜34晶格失配小的材料來形成。例如，在形成硅單晶支持襯底30和形成鉑(Pt)下電極薄膜34的情況下，優(yōu)選形成ZrO2、ReO2、或ReO2-ZrO2、MgO、MgAl2O4之類的與硅單晶和鉑(Pt)晶格失配小的緩沖層32，其中Re是釔(Y)或稀土元素。
下電極薄膜34的厚度例如約為10-1000nm。
介質(zhì)薄膜26由包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)材料組成。
鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有由化學(xué)比組分公式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示的組分，其中，符號(hào)m是自然數(shù)，符號(hào)A是選自鈉(Na)、鉀(K)、鉛(Pb)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鉍(Bi)的至少一種元素，而符號(hào)B是選自鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、銻(Sb)、釩(V)、鉬(Mo)、鎢(W)的至少一種元素。在符號(hào)A和/或B包括二種或多種元素的情況下，可以任意確定這些元素的比率。
介質(zhì)薄膜26的厚度依賴于上述組分公式中的符號(hào)m以及各由鈣鈦礦層1和(Bi2O2)2+層2組成的疊層的數(shù)目。例如在符號(hào)m等于4的情況下，由于鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿c軸的晶格常數(shù)約為4nm，其中各個(gè)晶格包括二個(gè)鈣鈦礦層1和二個(gè)(Bi2O2)2+層2，若晶格的數(shù)目等于50，則介質(zhì)薄膜26的厚度等于大約200nm。
包含在介質(zhì)薄膜26中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即c軸方向定向。
薄膜電容器20包括形成在介質(zhì)薄膜26上且用作薄膜電容器20另一電極的上電極薄膜24。
上電極薄膜24可以由相同于形成下電極薄膜34的材料來組成。而且，由于不必考慮上電極薄膜24的晶格匹配特性且能夠在室溫下形成上電極薄膜24，故諸如鐵(Fe)、鎳(Ni)之類的基底金屬，或諸如WSi、MoSi之類的合金，能夠被用來形成上電極薄膜24。
上電極薄膜24被形成為例如具有大約10-10000nm的厚度。
以下列方式來制造這樣構(gòu)成的薄膜電容器20。
首先，用外延生長(zhǎng)工藝，在沿
方向定向的支持襯底30的表面30a上形成緩沖層32。
對(duì)于形成緩沖層32的方法沒有特殊的限制，只要能夠外延生長(zhǎng)緩沖層32，并能夠用諸如真空淀積工藝、濺射工藝、脈沖激光淀積工藝(PLD)、化學(xué)氣相淀積工藝(CVD)、化學(xué)溶液淀積工藝(CSD工藝)之類的各種薄膜制備工藝來形成緩沖層32即可。
以這種方式外延生長(zhǎng)的緩沖層32的表面32a，相似于支持襯底30的表面30a，沿
方向被定向。
然后，下電極薄膜34被外延生長(zhǎng)在緩沖層32的表面32a上。
對(duì)于用來形成下電極薄膜34的方法沒有特殊的限制，只要能夠外延生長(zhǎng)下電極薄膜34即可。
結(jié)果，以這種方式外延生長(zhǎng)的下電極薄膜34的表面34a，相似于緩沖層32的表面32a，沿
方向被定向。
然后，包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜26，被形成在下電極薄膜34的表面34a上。
對(duì)于用來形成介質(zhì)薄膜26的方法沒有特殊的限制，可以用諸如真空淀積工藝、濺射工藝、脈沖激光淀積工藝(PLD)、MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積)工藝、化學(xué)溶液淀積工藝(CSD工藝)之類的各種薄膜制備工藝來形成介質(zhì)薄膜26。
例如，若Ca(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4被用作組成氣體，并用MOCVD工藝將鉍層結(jié)構(gòu)化合物淀積在下電極薄膜34的表面34a上，則形成了組分由化學(xué)式CaBi4Ti4O15表示的介質(zhì)薄膜26，亦即具有借助于在組分公式Bi2Am-1BmO3m+3中用4替換符號(hào)m、用(Ca+Bi2)替換符號(hào)A3、以及用Ti4替換符號(hào)B4而得到的組分的介質(zhì)薄膜26。
另一方面，若Sr(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4被用作組成氣體，并用MOCVD工藝將鉍層結(jié)構(gòu)化合物淀積在下電極薄膜34的表面34a上，則形成了組分由化學(xué)式SrBi4Ti4O15表示的介質(zhì)薄膜26，亦即具有借助于在組分公式Bi2Am-1BmO3m+3中用4替換符號(hào)m、用(Sr+Bi2)替換符號(hào)A3、以及用Ti4替換符號(hào)B4而得到的組分的介質(zhì)薄膜26。
當(dāng)包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜26如上所述被形成在沿
方向定向的下電極薄膜34的表面34a上時(shí)，鉍層結(jié)構(gòu)化合物自然沿?zé)崃W(xué)上最穩(wěn)定的方向被定向，因此，鉍層結(jié)構(gòu)化合物自然沿
方向亦即其c軸方向被定向。
然后，上電極薄膜24被形成在介質(zhì)薄膜26上。
對(duì)于用來形成上電極薄膜24的方法沒有特殊的限制，但從薄膜形成速率的觀點(diǎn)看，優(yōu)選用濺射工藝來形成上電極薄膜24。
上面就完成了根據(jù)本實(shí)施方案的薄膜電容器20的制造。
根據(jù)上述實(shí)施方案，緩沖層32被外延生長(zhǎng)在沿
方向定向的支持襯底30的表面30a上，從而形成了其表面32a沿
方向定向的緩沖層32，且下電極薄膜34被外延生長(zhǎng)在緩沖層32的表面32a上，從而形成其表面34a沿
方向定向的下電極薄膜34。然后，包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜26被形成在下電極薄膜34的表面34a上。因此，有可能以所希望的方式使包含在介質(zhì)薄膜26中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物沿
方向亦即其X軸方向定向。因此，當(dāng)電壓被施加在下電極薄膜34與上電極薄膜24之間時(shí)，由于電場(chǎng)的方向基本上與鉍層結(jié)構(gòu)化合物的c軸重合，故能夠抑制鉍層結(jié)構(gòu)化合物的鐵電性質(zhì)，并能夠充分呈現(xiàn)其順電性質(zhì)。
由于上述結(jié)構(gòu)的薄膜電容器20具有各種優(yōu)異的特性，故借助于形成薄的介質(zhì)薄膜26，例如使其厚度等于大約1-100nm，有可能同時(shí)使薄膜電容器小而電容大。
因此，例如在薄膜電容器20被用作LSI的去耦電容器的情況下，薄膜電容器20可以如圖3所示被安置在LSI 12與印刷電路板14之間，且連接LSI 12的電源端子與去耦電容器的布線的電感能夠被顯著地降低。而且，由于這樣構(gòu)成的薄膜電容器20具有優(yōu)異的溫度特性，故即使薄膜電容器20的溫度由于LSI的功耗而顯著地增高，薄膜電容器20的電容變化也能夠保持非常小。
因此，薄膜電容器20能夠被優(yōu)選地用作去耦電容器，特別是工作頻率高的LSI的去耦電容器。
圖4是示意剖面圖，示出了本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方案的薄膜電容器。
如圖4所示，根據(jù)本實(shí)施方案的薄膜電容器20包括多個(gè)介質(zhì)薄膜26，且第一電極薄膜41和第二電極薄膜42被交替地排列在相鄰的介質(zhì)薄膜26之間。第一電極薄膜41被短路，第二電極薄膜42也被短路，從而能夠使薄膜電容器40具有比圖2所示薄膜電容器20更大的電容。
作為用來形成薄膜電容器40的第一電極薄膜41和第二電極薄膜42的材料，必須采用具有導(dǎo)電性且各個(gè)第一電極薄膜41的表面41a和各個(gè)第二電極薄膜42的表面42a在被形成在介質(zhì)薄膜26上時(shí)能夠沿
方向被定向的材料，諸如鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)之類的金屬、至少包含這些金屬之一作為主要成分的合金、諸如SrRuO3、CaRuO3、SrVO3、SrCrO3、SrCoO3、LaNiO3、Nb摻雜的SrTiO3之類的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電氧化物、這些氧化物的混合物、諸如Bi2Sr2CuO6之類的具有超導(dǎo)層狀鉍結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體，能夠被用來形成第一電極薄膜41和第二電極薄膜42。
優(yōu)選從這些材料選擇一種與介質(zhì)薄膜26晶格失配非常小的材料來形成第一電極薄膜41和第二電極薄膜42。
但對(duì)于用來形成最上層電極薄膜(圖4中的第一電極薄膜41)的材料沒有特殊的限制，只要具有導(dǎo)電性并能夠由相同于用來形成圖2所示薄膜電容器20的上電極薄膜24的材料來組成最上層電極薄膜即可。換言之，最上層的電極薄膜能夠由諸如鐵(Fe)、鎳(Ni)之類的基底金屬，或諸如WSi、MoSi之類的合金組成。
借助于在沿
方向定向的支持襯底30的表面30a上外延生長(zhǎng)緩沖層32，以便形成其表面32a沿
方向定向的緩沖層32，以及交替地形成第一電極薄膜41或第二電極薄膜42和介質(zhì)薄膜26，來制造具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜電容器40。
用外延生長(zhǎng)工藝來形成第一電極薄膜41和第二電極薄膜42。結(jié)果，第一電極薄膜41的表面41a和第二電極薄膜42的表面42a就根據(jù)作為基底的緩沖層32的表面32a或介質(zhì)薄膜26的表面26a沿
方向被定向。因此，包含在介質(zhì)薄膜26中的鉍層結(jié)構(gòu)化合物能夠自然地沿
方向亦即其c軸方向被定向。
不一定要采用外延生長(zhǎng)方法來形成最上層的電極薄膜。
參照具體的優(yōu)選實(shí)施方案已經(jīng)描述了本發(fā)明。但應(yīng)該指出的是，本發(fā)明決不局限于所述安排的細(xì)節(jié)，而是可以作出各種改變和修正而不偏離所附權(quán)利要求的范圍。
例如，在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，下電極薄膜34與介質(zhì)薄膜26彼此接觸，且優(yōu)選將下電極薄膜34和介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸，以便防止薄膜電容器20的電容被降低。但并不是絕對(duì)需要將下電極薄膜34和介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸，也可以將其在介質(zhì)薄膜26側(cè)上的表面沿
方向定向的另一介質(zhì)薄膜插入在下電極薄膜34與介質(zhì)薄膜26之間。
而且，在圖4所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一電極薄膜41與介質(zhì)薄膜26彼此接觸，且第二電極薄膜42與介質(zhì)薄膜26彼此接觸。優(yōu)選將第一電極薄膜41與介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸，并將第二電極薄膜42與介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸，以便防止薄膜電容器40的電容被降低。但并不是絕對(duì)需要將第一電極薄膜41和介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸并將第二電極薄膜42和介質(zhì)薄膜26安置成彼此接觸，也可以將其在介質(zhì)薄膜26側(cè)上的表面沿
方向定向的另一介質(zhì)薄膜插入在第一電極薄膜41與介質(zhì)薄膜26之間和/或第二電極薄膜42與介質(zhì)薄膜26之間。
而且，在上述各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，雖然緩沖層32被形成在支持襯底30的表面上，但在用來形成支持襯底30的材料和用來形成下電極薄膜34的材料，或第一電極薄膜41或第二電極薄膜42即使彼此接觸也不彼此發(fā)生反應(yīng)的情況下，以及在用來形成支持襯底30的材料和用來形成下電極薄膜34的材料，或第一電極薄膜41或第二電極薄膜42的晶格常數(shù)彼此足夠靠近的情況下，并不是絕對(duì)需要在支持襯底30的表面上形成緩沖層32。
根據(jù)本發(fā)明，有可能提供一種尺寸小、電容大、且介電特性優(yōu)異的薄膜電容器及其制造方法。
權(quán)利要求
1.一種薄膜電容器，它包含第一電極結(jié)構(gòu)本體、第二電極結(jié)構(gòu)本體、以及提供在第一電極結(jié)構(gòu)本體與第二電極結(jié)構(gòu)本體之間且包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜，與介質(zhì)薄膜接觸的第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面沿
方向被定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜電容器，其中，鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有化學(xué)比組分公式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示的組分，其中，符號(hào)m是自然數(shù)，符號(hào)A是選自鈉(Na)、鉀(K)、鉛(Pb)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鉍(Bi)的至少一種元素，而符號(hào)B是選自鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、銻(Sb)、釩(V)、鉬(Mo)、鎢(W)的至少一種元素，且當(dāng)符號(hào)A和/或B包括二種或多種元素時(shí)，元素的比率被任意確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的薄膜電容器，其中，符號(hào)m是偶數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜電容器，其中，第一電極結(jié)構(gòu)本體包含其表面沿
方向定向的支持襯底以及形成在支持襯底上且其表面沿
方向定向的電極薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，支持襯底由硅單晶組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，電極薄膜包含選自鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)的至少一種金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，電極薄膜包含具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的薄膜電容器，其中，電極薄膜包含選自SrRuO3、CaRuO3、SrVO3、SrCrO3、SrCoO3、LaNiO3、Nb摻雜的SrTiO3的至少一種導(dǎo)電氧化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，電極薄膜包含具有超導(dǎo)層狀鉍結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的薄膜電容器，其中，電極薄膜包含Bi2Sr2CuO6。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，電極薄膜的表面構(gòu)成與第一電極結(jié)構(gòu)本體的介質(zhì)薄膜的表面相接觸的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜電容器，其中，第一電極結(jié)構(gòu)本體被安置在支持襯底與電極薄膜之間，且還包含其表面沿
方向定向的緩沖層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的薄膜電容器，其中，緩沖層包含選自ZrO2、ReO2、ReO2-ZrO2、MgAl2O4、γ-Al2O3、SrTiO3、LaAlO3的至少一種氧化物，其中Re是釔(Y)或稀土元素。
14.一種薄膜電容器，它包含沿
方向定向的多個(gè)電極薄膜以及多個(gè)包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜，這些電極薄膜和介質(zhì)薄膜被交替地層疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的薄膜電容器，其中，偶數(shù)數(shù)目的電極薄膜被彼此短路，且奇數(shù)數(shù)目的電極薄膜被彼此短路。
16.一種制造薄膜電容器的方法，它包含下列步驟制備其表面沿
方向定向的第一電極結(jié)構(gòu)本體、在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及在介質(zhì)薄膜上形成第二電極結(jié)構(gòu)本體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的制造薄膜電容器的方法，其中，通過制備其表面沿
方向定向的支持襯底、在支持襯底的表面上形成緩沖層、以及在緩沖層的表面上形成電極薄膜，來制備第一電極結(jié)構(gòu)本體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的制造薄膜電容器的方法，其中，用外延生長(zhǎng)工藝將緩沖層形成在支持襯底的表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的制造薄膜電容器的方法，其中，用外延生長(zhǎng)工藝將電極薄膜形成在緩沖層的表面上，從而使電極薄膜的表面沿
方向定向。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的制造薄膜電容器的方法，其中，介質(zhì)薄膜被形成在電極薄膜的表面上，從而介質(zhì)薄膜包含第一電極結(jié)構(gòu)本體上的鉍層結(jié)構(gòu)化合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的制造薄膜電容器的方法，其中，用MOCVD工藝將包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜形成在第一電極結(jié)構(gòu)本體的表面上。
22.一種制造薄膜電容器的方法，它包含下列步驟制備其表面沿
方向定向且由硅單晶組成的支持襯底、用外延生長(zhǎng)工藝在支持襯底的表面上形成緩沖層、用外延生長(zhǎng)工藝在緩沖層的表面上形成下電極薄膜、在下電極薄膜的表面上形成包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及在介質(zhì)薄膜上形成上電極薄膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的制造薄膜電容器的方法，其中，鉍層結(jié)構(gòu)化合物具有化學(xué)比組分公式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示的組分，其中，符號(hào)m是自然數(shù)，符號(hào)A是選自鈉(Na)、鉀(K)、鉛(Pb)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鉍(Bi)的至少一種元素，而符號(hào)B是選自鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、銻(Sb)、釩(V)、鉬(Mo)、鎢(W)的至少一種元素。當(dāng)符號(hào)A和/或B包括二種或多種元素時(shí)，這些元素的比率被任意確定。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的制造薄膜電容器的方法，其中，以至少Ca(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4作為組分氣體，用MOCVD工藝將包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜形成在電極薄膜的表面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的制造薄膜電容器的方法，其中，以至少Sr(C11H19O2)2(C8H23N5)2、Bi(CH3)3、Ti(O-i-C3H7)4作為組分氣體，用MOCVD工藝將包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜形成在電極薄膜的表面上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種尺寸小、電容大、且介電特性優(yōu)異的薄膜電容器及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的薄膜電容器包括其表面沿
方向定向的支持襯底、形成在支持襯底上且其表面沿
方向定向的緩沖層、形成在緩沖層上且其表面沿
方向定向的下電極薄膜、形成在下電極薄膜上且其表面沿
方向亦即其c軸定向的包含鉍層結(jié)構(gòu)化合物的介質(zhì)薄膜、以及形成在介質(zhì)薄膜上的上電極薄膜。
文檔編號(hào)H01G4/12GK1732540SQ20038010774
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者坂下幸雄, 崔京九 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社