一种电介质薄膜（８），具有第１铋层状化合物层（８ａ），该第１铋层状化合物层（８ａ）用组成式：（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［２］）↑［２＋］（Ａ↓［ｍ－１］Ｂ↓［ｍ］Ｏ↓［３ｍ＋１］）↑［２－］、或者Ｂｉ↓［２］Ａ↓［ｍ－１］Ｂ↓［ｍ］Ｏ↓［３ｍ＋３］表示，上述组成式中的记号ｍ为正数，记号Ａ为选自Ｎａ、Ｋ、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及Ｂｉ的至少１种元素，记号Ｂ为选自Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏ和Ｗ的至少１种元素。在该第１铋层状化合物层（８ａ）和下部电极（６）之间形成有比第１铋层状化合物层（８ａ）的组成式过剩地含有铋的第２铋层状化合物层（８ｂ）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
近年来在电子部件领域，伴随着电子电路的高密度化·高集成化，希望作为各种电子电路所必需的电路元件的电容元件等的进一步的小型化及高性能化。例如，使用了单层的电介质薄膜的薄膜电容器，在与晶体管等有源元件的集成电路中小型化滞后，成为阻碍超高集成电路实现的主要因素。薄膜电容器的小型化滞后是因为，其使用的电介质材料的介电常数低。因此，为了将薄膜电容器小型化，而且实现高的容量，使用具有高的介电常数的电介质材料是重要的。另外，近年来从电容密度的观点出发，下一代DRAM(千兆位时代)用的电容器材料，过去的SiO2与Si3N4的叠层膜不能应对，具有更高的介电常数的材料系被注目。在这样的材料系之中，主要研讨了TaOx(ε＝～30)的应用，但其他材料的开发也活跃地进行着。另一方面，作为具有比较高的介电常数的电介质材料，知道(Ba，Sr)TiO3(BST)或Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)。于是，也考虑到使用这种电介质材料构成薄膜电容元件能否谋求其小型化。可是，使用了这种电介质材料的场合，伴随着电介质膜的薄层化，有时介电常数降低。另外，伴随着薄层化，由于电介质膜上产生的孔，使得也有时漏电特性或耐电压劣化。而且，所形成的电介质膜表面平滑性差，而且还有介电常数对于温度的变化率恶化的倾向。再者，近年来由于PMN等铅化合物给予环境的影响大，因此希望获得不含有铅的高容量电容器。相对于此，要实现叠层陶瓷电容器的小型化和大容量化，就希望使每1层的电介质层的厚度尽可能薄(薄层化)，并尽可能增加所规定尺寸下的电介质层的叠层数(多层化)。可是，例如在采用薄片法(使用电介质层用糊料在载膜上采用刮涂法等形成电介质生片层，在其上以所规定图形印刷内部电极层用糊料后，将它们一层一层剥离、叠层的方法)制造叠层陶瓷电容器的场合，比陶瓷原料粉末还薄地形成电介质层是不可能的，而且由于电介质层的缺陷导致的短路或内部电极断开等的问题，将电介质层薄层化为例如2μm以下是困难的。另外，在将每1层的电介质层薄层化的场合，叠层数也有极限。再者，采用印刷法(例如使用丝网印刷法在载膜上交替地印刷多次电介质层用糊料和内部电极层用糊料后，剥离载膜的方法)制造叠层陶瓷电容器的场合也有同样的问题。由于这样的原因，叠层陶瓷电容器的小型化及高容量化有极限。于是，为了解决此问题提出了种种的方案(例如特开2000-124056号公报、特开平11-214245号公报、特开昭56-144523号公报、特开平5-335173号公报、特开平5-335174号公报等)。这些公报公开了使用CVD法、蒸镀法、溅射法等各种薄膜形成方法交替地叠层电介质薄膜和电极薄膜的叠层陶瓷电容器的制造方法。可是，采用这些公报所记载的方法形成的电介质薄膜，表面平滑性差，当叠层太多时，有时电极短路，由此只能制造至多12-13层左右的叠层数的叠层电容器。因此，即使能够将电容器小型化，也不能实现高容量化。再者，如文献“铋层状结构强电介质陶瓷的粒子取向及其在压电·热电材料中的应用”竹中正、京都大学工学博士论文(1984)的第3章第23-77页所示那样知道用组成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-、或者Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述组成式中的记号m为1-8的正数，记号A为选自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca及Bi的至少1种元素，记号B为选自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo及W的至少1种元素的组合物，构成采用烧结法所得到的块状铋层状化合物电介质。可是，此文献关于下述内容毫未公开在将用上述的组成式表示的组合物在怎样的条件(例如衬底的面与化合物的c轴取向度的关系)下薄膜化(例如1μm以下)的场合，即使薄也能给出比较高介电常数且低损耗，也能够得到漏电特性优异、耐电压提高、介电常数的温度特性优异、表面平滑性也优异的薄膜。于是，本专利技术人开发PCT/JP02/08574所示的薄膜电容元件用组合物，并在先前申请了专利技术。另外，本专利技术人进一步进行实验的结果发现，通过比铋层状化合物的化学计量组成过剩地含有Bi，能够进一步提高化合物的c轴取向度，并在先前申请了专利技术(日本特愿2003-012086号及特愿2003-012088号)。另外，文献“2001年应用物理学会志Vol.40(2001)第.2977-2982页、Part 1，No.4B，2001年4月”有下述意旨的报告在(Bi，La)4Ti3O12的电介质薄膜中，通过过剩地添Bi，能够提高c轴取向度。可是，此文献只公开了用组成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-、或者Bi2Am-1BmO3m+3表示的铋层状化合物之中m为奇数的铋层状化合物。另外，在此文献中判明Bi的过剩添加量低，为2.5-7.5摩尔％(相对于化学计量组成为0.4摩尔或以下)，根据本专利技术人的实验，对提高耐漏电流特性是不充分的。另外，本专利技术人发现，如上述文献那样，过剩地添加了Bi的铋层状化合物膜，能够提高c轴取向度，提高耐漏电特性，但与不过剩地添加Bi的铋层状化合物膜比较，介电常数降低。而且，特开平11-121703号公报公开了通过在铋层状化合物层与下部电极之间形成作为缓冲层的含铋的氧化物层，在抑制与底材的反应的同时，避免电连接的损害的技术。可是，该文献中的缓冲层，不是铋过剩的铋层状化合物膜，没有通过形成该缓冲层来提高c轴取向度的意旨的技术思想。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的实际状况而完成，其目的是提供c轴取向度高、耐漏电流特性特别优异、而且能够提高总体介电常数的。本专利技术人关于电容器所用的电介质薄膜的材质及其晶体结构刻苦研讨的结果发现通过使用特定组成的铋层状化合物，而且使该铋层状化合物的c轴(方位)相对于衬底面垂直地取向，构成作为薄膜电容元件用组合物的电介质薄膜，即通过相对于衬底面形成铋层状化合物的c轴取向膜(薄膜法线平行于c轴)，能够提供即使薄也能给出比较高介电常数且低损耗(tanδ低)、漏电特性优异、耐电压提高、介电常数的温度特性优异、表面平滑性也优异的薄膜电容元件用组合物、及使用该组合物的薄膜电容元件。另外还发现通过使用这样的薄膜电容元件用组合物作为电介质薄膜，能够增大叠层数，能够提供小型、可给出比较高容量的薄膜叠层电容器。进而还发现通过使用这样的组合物作为高介电常数绝缘膜，在薄膜电容元件以外的用途上也能够应用。而且，本专利技术人发现通过相对于铋层状化合物的化学计量组成，以所规定的过剩含量使组合物过剩含有铋层状化合物的Bi，能够提高耐漏电流特性，而且通过将第2铋层状化合物位于下部电极的表面，更提高c轴取向度。进而本专利技术人还发现由于过剩添加铋的铋层状化合物，其介电常数比理论组成的铋层状化合物降低，因此通过将过剩添加铋的铋层状化合物与理论组成的铋层状化合物组合，能够提高耐漏电流特性，同时提高总体介电常数，以至于完成本专利技术。即，本专利技术的高介电常数绝缘膜，至少具有用组成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-、或者Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述组成式中的记号m为正数，记号A为选自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca及Bi的至少1种元素，记号B为选自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo、W及Mn的至少1种元素的第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高介电常数绝缘膜，至少具有用组成式：（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［２］）↑［２＋］（Ａ↓［ｍ－１］Ｂ↓［ｍ］Ｏ↓［３ｍ＋１］）↑［２－］、或者Ｂｉ↓［２］Ａ↓［ｍ－１］Ｂ↓［ｍ］Ｏ↓［３ｍ＋３］表示，上述组成式中的记号ｍ为正数，记号Ａ为选自Ｎａ、Ｋ、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ及Ｂｉ的至少１种元素，记号Ｂ为选自Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ及Ｍｎ的至少１种元素的第１铋层状化合物层、和与上述第１铋层状化合物层叠层、并比上述第１铋层状化合物层的上述组成式过剩地含有铋的第２铋层状化合物层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-2-27 051838/20031.一种高介电常数绝缘膜，至少具有用组成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-、或者Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述组成式中的记号m为正数，记号A为选自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca及Bi的至少1种元素，记号B为选自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo、W及Mn的至少1种元素的第1铋层状化合物层、和与上述第1铋层状化合物层叠层、并比上述第1铋层状化合物层的上述组成式过剩地含有铋的第2铋层状化合物层。2.根据权利要求1所述的高介电常数绝缘膜，相对于上述第1铋层状化合物层的上述组成式而言，上述第2铋层状化合物层所含的铋的过剩量是0.1摩尔倍至0.5摩尔倍。3.根据权利要求1或2所述的高介电常数绝缘膜，上述第2铋层状化合物层的厚度比上述第1铋层状化合物层的厚度薄。4.根据权利要求3所述的高介电常数绝缘膜，上述第2铋层状化合物层的厚度是1nm至不足300nm。5.根据权利要求1-4的任1项所述的高介电常数绝缘膜，上述第2铋层状化合物层的c轴取向度是80％或以上。6.根据权利要求1-5的任1项所述的高介电常数绝缘膜，上述第1铋层状化合物层的c轴取向度是80％或以上。7.根据权利要求1-6的任1项所述的高介电常数绝缘膜，上述第2铋层状化合物层采用铋的过剩量不同的多个层构成。8.根据权利要求1-6的任1项所述的高介电常数绝缘膜，上述第2铋层状化合物层采用铋的过剩量在层厚方向缓慢变化的层构成。9.根据权利要求1-8的任1项所述的高介电常数绝缘膜，上述组成式中的记号m是3、4、5中的任1个。10.一种薄膜电容元件，是在衬底上顺次形成有下部电极、电介质薄膜及上部电极的薄膜电容元件，其中上述电介质薄膜采用权利要求1-9的任1项所述的高介电常数绝缘膜构成。11.根据权利要求10所述的薄膜电容...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y宫本，坂下幸雄，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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