專利名稱：薄膜電容元件用組合物、高電容率絕緣膜、薄膜電容元件和薄膜疊層電容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜電容元件用組合物、高電容率絕緣膜、薄膜電容元件和薄膜疊層電容器，更詳細地說，涉及作為例如具有導電體-絕緣體-導電體結構的電容器(condenser)或電容器(capacitor)等的各種薄膜電容元件的電介質薄膜等使用的薄膜電容元件用組合物、將該薄膜電容元件用組合物作為電介質薄膜使用的電容器(condenser)或電容器(capacitor)等薄膜電容元件。
背景技術：
近年來，在電子部件領域，隨著電子線路的高密度化·高集成化，期望各種電子線路所必需的電路元件，即電容元件等進一步小型化和高性能化。
例如，使用了單層電介質薄膜的薄膜電容器，在與晶體管等有源元件構成的集成電路中，小型化滯后，成為阻礙超高集成電路實現(xiàn)的主要因素。薄膜電容器的小型化滯后是因為其使用的電介質材料的電容率低的緣故。因此，為了使薄膜電容器小型化，且實現(xiàn)高電容，使用具有高電容率的電介質材料很重要。
另外，近年來，從電容密度的觀點出發(fā)，下一代DRAM(吉比特(gigabit)代)用的電容器(capacitor)材料用過去的SiO2與Si3N4的疊層膜根本不能應對，具有更高電容率的材料體系受到注目。在這樣的材料系中，主要研究了TaOx(ε＝～30)的適用，但其他材料的開發(fā)也活躍起來。
另一方面，作為具有比較高的電容率的電介質材料，已知(Ba，Sr)TiO3(BST)和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)。
因此，如果使用這種電介質材料構成薄膜電容元件，那么也可以考慮謀求其小型化。
可是，使用這種電介質材料的場合，隨著電介質膜的薄層化，往往電容率降低。另外，由于隨著薄層化在電介質膜上出現(xiàn)的孔，有時漏電特性和耐電壓發(fā)生劣化。而且，形成的電介質膜表面平滑性差，且存在電容率相對于溫度的變化率惡化的趨勢。另外，近年來，由于PMN等鉛化合物對環(huán)境的影響大，希望有不含有鉛的高容量電容器。
對此，為了實現(xiàn)疊層陶瓷電容器的小型化和高電容化，期望每1層的電介質層厚度盡可能變薄(薄層化)，規(guī)定尺寸的電介質層的疊層數(shù)盡可能增加(多層化)。
可是，采用例如片法(使用電介質層用糊，在載體薄膜上采用刮刀法等形成電介質生片(green sheet)層，在其上按規(guī)定圖案印刷內部電極層用糊后，將它們一層一層地剝離、疊層的方法)制造疊層陶瓷電容器的場合，與陶瓷原料粉末相比較薄地形成電介質層是不可能的，而且由于電介質層缺陷所致的短路和內部電極斷開等問題，難以將電介質層薄層化到例如2μm以下。另外，將每1層的電介質層薄層化的場合，疊層數(shù)也有界限。另外，采用印刷法(采用例如篩網(wǎng)印刷法，在載體薄膜上交替地多次印刷電介質層用糊和內部電極層用糊后，剝離載體薄膜的方法)制造疊層陶瓷電容器的場合也具有同樣的問題。
基于上述理由，疊層陶瓷電容器的小型化和高電容化存在界限。
因此，為了解決該問題，提出了各種方案(例如，特開昭56-144523號公報、特開平5-335173號公報、特開平5-335174號公報、特開平11-214245號公報、特開2000-124056號公報等)。
在這些公報中，公開了使用CVD法、蒸鍍法、濺射法等各種薄膜形成方法，交替層疊電介質薄膜和電極薄膜的疊層陶瓷電容器制造方法。
可是，采用這些公報所記載的方法形成的電介質薄膜，表面平滑性差，過多疊層時，電極有時會短路，因而充其量只能制造12～13層左右的疊層數(shù)的電容器。因此，即使能夠使電容器小型化，也不能實現(xiàn)高電容化。
另外，如文獻“鉍層狀結構鐵電陶瓷的粒子取向及其在壓電·熱電材料中的應用”竹中正、京都大學工學博士論文(1984)第3章第23～77頁所示，用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為1～8的正數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素的組合物，構成采用燒結法得到的大塊(bulk)鉍層狀化合物電介質本身已知。
但是，在該文獻中，對于將上述組成式表示的組合物在何種條件下(例如基板面與化合物c軸取向度的關系)薄膜化(例如1μm以下)的場合，即使薄也能夠賦予較高的電容率且損耗低，能夠得到漏電特性優(yōu)良、耐電壓提高、電容率的溫度特性優(yōu)良、表面平滑性也優(yōu)良的薄膜，沒有任何公開。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供即使薄也能夠賦予較高的電容率且損耗低，能夠得到漏電特性優(yōu)良、耐電壓提高、電容率的溫度特性優(yōu)良、表面平滑性也優(yōu)良的薄膜電容元件用組合物，以及使用它得到的薄膜電容元件。另外，本發(fā)明的目的還在于將這種薄膜電容元件用組合物作為電介質薄膜使用，提供小型且能夠賦予較高電容的薄膜疊層電容器。而且，本發(fā)明的目的還在于提供即使薄也能夠賦予較高電容率且損耗低，漏電特性優(yōu)良、耐電壓提高、電容率的溫度特性優(yōu)良、表面平滑性也優(yōu)良的高電容率絕緣膜。
關于用于電容器的電介質薄膜的材質及其晶體結構，本發(fā)明人進行了悉心地研究，結果發(fā)現(xiàn)通過使用特定組成的鉍層狀化合物，且使該鉍層狀化合物的c軸(
方位)相對于基板面垂直取向，構成作為薄膜電容元件用組合物的電介質薄膜，即通過相對于基板面形成鉍層狀化合物的c軸取向膜(薄膜法線與c軸平行)，即使薄也能夠賦予較高電容率且損耗低(tanδ低)，能夠提供漏電特性優(yōu)良、耐電壓提高、電容率的溫度特性優(yōu)良、表面平滑性也優(yōu)良的薄膜電容元件用組合物，以及使用它得到的薄膜電容元件。另外還發(fā)現(xiàn)通過將這種薄膜電容元件用組合物作為電介質薄膜使用，能夠增大疊層數(shù)，提供小型且能夠賦予較高電容的薄膜疊層電容器，從而完成了本發(fā)明。進一步還發(fā)現(xiàn)通過將這種組合物作為高電容率絕緣膜使用，也可適用于薄膜電容元件以外的用途，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物是具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物的薄膜電容元件用組合物，其特征在于，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
本發(fā)明所說的“薄膜”是指采用各種薄膜形成法形成的厚度為數(shù)到數(shù)μm的材料的膜，是除了用燒結法形成的厚度為數(shù)百μm以上的厚膜的大體積(塊)以外的意思。關于薄膜，除了連續(xù)地覆蓋規(guī)定區(qū)域的連續(xù)膜以外，還包括以任意間隔斷續(xù)地覆蓋的斷續(xù)膜。薄膜可以在一部分基板面上形成，或者也可以在全部基板面上形成。
本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物形成的電介質薄膜(或者高電容率絕緣膜)的厚度，優(yōu)選為5～1000nm。在這種厚度的場合，本發(fā)明的作用效果大。
本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物的制造方法沒有特別限定，例如，可以通過使用立方晶、正方晶、斜方晶、單斜晶等沿[100]方位等取向的基板，形成具有鉍層狀化合物的薄膜電容元件用組合物進行制造，所述鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。這種場合，優(yōu)選上述基板由單晶構成。
本發(fā)明的薄膜電容元件是在基板上依次形成下部電極、電介質薄膜和上部電極的薄膜電容元件，其特征在于，上述電介質薄膜采用上述本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物構成。
本發(fā)明的薄膜疊層電容器是在基板上交替層疊多數(shù)電介質薄膜和內部電極薄膜的薄膜疊層電容器，其特征在于，上述電介質薄膜采用上述本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物構成。
在本發(fā)明中，特別優(yōu)選鉍層狀化合物的c軸相對于基板面垂直地100％取向，即鉍層狀化合物的c軸取向度為100％，但c軸取向度并非必須是100％。
優(yōu)選上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上，更優(yōu)選為90％以上，特別優(yōu)選為95％以上。通過提高c軸取向度，本發(fā)明的作用效果提高。
優(yōu)選上述構成鉍層狀化合物的組成式中的m為1、3、5、7中任何一個，更優(yōu)選為1、3、5中任何一個。這是由于制造容易的緣故。
優(yōu)選上述薄膜電容元件用組合物進一步具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
優(yōu)選在上述稀土類元素為Re，且將上述鉍層狀化合物的組成式表示為Bi2Am-1-xRexBmO3m+3的場合，上述x優(yōu)選為0.4～1.8、更優(yōu)選為1.0～1.4。通過含有稀土類元素，能夠在漏電流減小，短路率降低的同時，使居里溫度達到-100℃以上100℃以下。
優(yōu)選上述薄膜電容元件用組合物具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
本發(fā)明的薄膜疊層電容器優(yōu)選上述內部電極薄膜由貴金屬、賤金屬或導電性氧化物構成。
本發(fā)明的薄膜電容元件和薄膜疊層電容器的上述基板也可以用無定形材料構成。在基板上形成的下部電極(或者內部電極薄膜)優(yōu)選在[100]方位形成。通過在[100]方位形成下部電極，能夠使構成在其上形成的電介質薄膜的鉍層狀化合物的c軸相對于基板面垂直地取向。
本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物及作為其一例的電介質薄膜，特定組成的鉍層狀化合物進行c軸取向而構成。
特定組成的鉍層狀化合物進行c軸取向構成的薄膜電容元件用組合物，即使將其膜厚變薄，電容率也比較高(例如超過200)且損耗低(tanδ為0.02以下)，漏電特性優(yōu)良(例如在電場強度50kV/cm下測定的漏電流為1×10-7A/cm2以下、短路率為10％以下)、耐電壓提高(例如為1000kV/cm以上)、電容率的溫度特性優(yōu)良(例如電容率對溫度的平均變化率在基準溫度25℃下為±500ppm/℃以內)、表面平滑性也優(yōu)良(例如表面粗度Ra為2nm以下)。
另外，本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物即使變薄也能夠賦予較高電容率，且表面平滑性良好，因而能夠增加作為該薄膜電容元件用組合物的電介質薄膜的疊層數(shù)。因此，如果使用這種薄膜電容元件用組合物，也能夠提供小型且能夠賦予較高電容的薄膜疊層電容器。
而且，本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物和薄膜電容元件，頻率特性優(yōu)良(例如，特定溫度下在高頻段1MHz的電容率值與在比其低的頻段1kHz的電容率值之比，絕對值為0.9～1.1)、電壓特性也優(yōu)良(例如，特定頻率下在測定電壓0.1V的電容率值與在測定電壓5V的電容率值之比，絕對值為0.9～1.1)。
而且，本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物，靜電電容的溫度特性優(yōu)良(靜電電容對溫度的平均變化率在基準溫度25℃下為±500ppm/℃以內)。
作為薄膜電容元件用組合物，沒有特別限定，但可列舉出具有導電體-絕緣體-導電體結構的電容器(condenser)(例如單層型薄膜電容器和疊層型薄膜疊層電容器等)和電容器(capacitor)(例如DRAM用等)等。
作為薄膜電容元件用組合物，沒有特別限定，但可列舉出電容器(condenser)用電介質薄膜組合物和電容器(capacitor)用電介質薄膜組合物等。
本發(fā)明的高電容率絕緣膜采用與本發(fā)明的薄膜電容元件用組合物相同組成的組合物構成。本發(fā)明的高電容率絕緣膜，除了可以作為薄膜電容元件或者電容器的薄膜電介質膜使用以外，還可以作為例如半導體裝置的閘絕緣膜、閘電極與浮柵之間的中間絕緣膜等使用。
附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明薄膜電容器的一個實例的截面圖。
圖2是表示本發(fā)明薄膜疊層電容器的一個實例的截面圖。
圖3是表示實施例9的電容器樣品的頻率特性的曲線圖。
圖4是表示實施例9的電容器樣品的電壓特性的曲線圖。
發(fā)明的最佳實施方式以下，結合附圖所示的實施例詳細說明本發(fā)明。
第1種實施方式在本實施方式中，作為薄膜電容元件，例舉以單層形成電介質薄膜的薄膜電容器進行說明。
如圖1所示，本發(fā)明的一種實施方式的薄膜電容器2具有基板4，在該基板4上形成了下部電極薄膜6。在下部電極薄膜6之上形成了電介質薄膜8。在電介質薄膜8之上形成了上部電極薄膜10。
作為基板4，由晶格整合性好的單晶(例如SrTiO3單晶、MgO單晶、LaAlO3單晶等)、無定形材料(例如玻璃、熔融石英、SiO2/Si等)、其他材料(例如ZrO2/Si、CeO2/Si等)等構成。特別優(yōu)選由立方晶、正方晶、斜方晶、單斜晶等沿[100]方位等取向的基板構成。基板4的厚度沒有特別限定，例如為100～1000μm左右。
作為基板4使用晶格整合性好的單晶時的下部電極薄膜6，優(yōu)選由例如CaRuO3或SrRuO3等導電性氧化物、或者Pt或Ru等貴金屬構成，更優(yōu)選由沿[100]方位取向的導電性氧化物或貴金屬構成。作為基板4，若使用沿[100]方位取向的基板，則在其表面上能夠形成沿[100]方位取向的導電性氧化物或貴金屬。通過用沿[100]方位取向的導電性氧化物或貴金屬構成下部電極薄膜6，在下部電極薄膜6上形成的電介質薄膜8沿
方位的取向性，即c軸取向性提高。這種下部電極薄膜6采用常規(guī)的薄膜形成法制作，例如，在濺射法或脈沖激光蒸鍍法(PLD)等物理蒸鍍法中，優(yōu)選使形成下部電極薄膜6的基板4的溫度為300℃以上，更優(yōu)選為500℃以上形成。
作為基板4使用無定形材料時的下部電極薄膜6，例如也能夠由ITO等導電性玻璃構成?；?使用晶格整合性好的單晶時，容易在其表面形成沿[100]方位取向的下部電極薄膜6，因而在該下部電極薄膜6上形成的電介質薄膜8的c軸取向性容易提高。但是，即使基板4使用玻璃等無定形材料，也能夠形成提高了c軸取向性的電介質薄膜8。這種情況下，必須將電介質薄膜8的成膜條件最佳化。
作為其他下部電極薄膜6，除了使用例如金(Au)、鈀(Pd)、銀(Ag)等貴金屬或它們的合金之外，還能夠使用鎳(Ni)、銅(Cu)等賤金屬或它們的合金。
下部電極薄膜6的厚度沒有特別限定，優(yōu)選為10～1000nm，更優(yōu)選為50～100nm左右。
作為上部電極薄膜10，可采用與上述下部電極薄膜6相同的材質構成。另外，其厚度也可以相同。
電介質薄膜8是本發(fā)明薄膜電容元件用組合物的一個實例，含有組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示的鉍層狀化合物。一般情況下，鉍層狀化合物顯示如下所述的層狀結構，即，以一對Bi和O的層夾持(m-1)個ABO3構成的鈣鈦礦晶格排成的層狀鈣鈦礦層的上下。在本實施方案中，這種鉍層狀化合物沿
方位的取向性，即c軸取向性提高。亦即，按鉍層狀化合物的c軸相對于基板4垂直地取向的方式形成電介質薄膜8。
本發(fā)明中，鉍層狀化合物的c軸取向度特別優(yōu)選為100％，但c軸取向度并非必須是100％，優(yōu)選鉍層狀化合物的80％以上，更優(yōu)選90％以上，進一步優(yōu)選95％以上進行c軸取向。例如，使用由玻璃等無定形材料構成的基板4，使鉍層狀化合物c軸取向的場合，該鉍層狀化合物c軸取向度優(yōu)選為80％以上。另外，采用后述的各種薄膜形成法使鉍層狀化合物c軸取向的場合，該鉍層狀化合物的c軸取向度優(yōu)選為90％以上，更優(yōu)選為95％以上。
這里所說的鉍層狀化合物的c軸取向度(F)，是將作完全無序取向的多晶體的c軸X射線衍射強度記為P0，將實際的c軸X射線衍射強度記為P的場合，通過F(％)＝(P-P0)/(1-P0)×100…(式1)求出。式1中的P是來自(001)面的反射強度I(001)的合計∑I(001)與來自各晶面(hk1)的反射強度I(hk1)的合計∑I(hk1)之比((∑I(001)/I(hk1)｝)，P0也同樣。其中，式1中，沿c軸方向100％取向時的X射線衍射強度P為1。另外，根據(jù)式1，在完全無序取向(P＝P0)時，F(xiàn)＝0％，完全沿c軸方向取向(P＝1)時，F(xiàn)＝100％。
另外，所謂鉍層狀化合物的c軸，是指連結一對(Bi2O2)2+層的方向，即
方位。通過這樣使鉍層狀化合物進行c軸取向，電介質薄膜8的介電特性發(fā)揮到最大限度。也就是說，即使將電介質薄膜8的膜厚變薄為例如100nm以下，也能夠賦予較高電容率且損耗低(tanδ低)，漏電特性優(yōu)良，耐電壓提高，電容率的溫度特性優(yōu)良，表面平滑性也優(yōu)良。如果tanδ減少，則損耗值Q(1/tanδ)上升。
上述式中，符號m只要是奇數(shù)，則沒有特別限定。當符號m為奇數(shù)時，在c軸方向上也具有極化軸，與m為偶數(shù)的場合相比，居里點的電容率上升。另外，電容率的溫度特性有比m為偶數(shù)時劣化的趨勢，但顯示出比現(xiàn)有的BST良好的特性。特別是通過增大符號m，可以期待電容率進一步提高。
上述式中，符號A由選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素構成。另外，在用2種以上元素構成符號A的場合，其比例是任意的。
上述式中，符號B由選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素構成。另外，在用2種以上元素構成符號B的場合，其比例是任意的。
優(yōu)選在電介質薄膜8中，對于上述鉍層狀化合物，還進一步具有選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少1種元素(稀土類元素Re)。稀土類元素的置換量，根據(jù)m值有所不同，例如，m＝3的場合，在組成式Bi2A2-xRexB3O12中，優(yōu)選0.4≤x≤1.8，更優(yōu)選1.0≤x≤1.4。通過在該范圍內置換稀土類元素，能夠將電介質薄膜8的居里溫度(從鐵電物質到順電物質的相變溫度)限制在優(yōu)選-100℃以上100℃以下，更優(yōu)選-50℃以上50℃以下。當居里點為-100℃～+100℃時，電介質薄膜8的電容率上升。居里溫度可以采用DSC(示差掃描熱量測定)等進行測定。另外，當居里溫度低于室溫(25℃)時，tanδ進一步減少，其結果，損耗Q值進一步上升。
另外，電介質薄膜8即使不具有稀土類元素Re，也如后面所述的那樣漏電特性優(yōu)良，但通過Re置換，能夠使漏電特性更加優(yōu)良。
例如，不具有稀土類元素Re的電介質薄膜8，可以使電場強度50kV/cm下測定時的漏電流為優(yōu)選1×10-7A/cm2以下，更優(yōu)選5×10-5A/cm2以下，而且可以使短路率為優(yōu)選10％以下，更優(yōu)選5％以下。
相對于此，具有稀土類元素Re的電介質薄膜8，可以使相同條件下測定時的漏電流為優(yōu)選5×10-8A/cm2以下，更優(yōu)選1×10-8A/cm2以下，而且可以使短路率為優(yōu)選5％以下，更優(yōu)選3％以下。
電介質薄膜8優(yōu)選膜厚為200nm以下，從高電容化的方面考慮，更優(yōu)選為100nm以下。另外，關于膜厚的下限，如果考慮膜的絕緣性，優(yōu)選為30nm左右。
電介質薄膜8優(yōu)選例如依據(jù)JIS-B0601得到的表面粗度(Ra)為2nm以下，更優(yōu)選為1nm以下。
電介質薄膜8優(yōu)選在25℃(室溫)和測定頻率100kHz(AC20mV)的電容率超過200，更優(yōu)選為250以上。
電介質薄膜8優(yōu)選在25℃(室溫)和測定頻率100kHz(AC20mV)的tanδ為0.02以下，更優(yōu)選為0.01以下。另外，損耗Q值優(yōu)選為50以上，更優(yōu)選為100以上。
電介質薄膜8即使將特定溫度(例如25℃)下的頻率變化到例如1MHz左右的高頻段，電容率的變化(特別是降低)也少。具體而言，例如可以使特定溫度下在高頻段1MHz的電容率值與在比其低的頻段1kHz的電容率值之比，按絕對值計，達到0.9～1.1。即頻率特性良好。
電介質薄膜8即使將特定頻率(例如10kHz、100kHz、1MHz等)下的測定電壓(外加電壓)變化到例如5V左右，電容率的變化也少。具體而言，例如可以使特定頻率下在測定電壓0.1V的電容率值與在測定電壓5V的電容率值之比，按絕對值計，達到0.9～1.1。即電壓特性良好。
這種電介質薄膜8可以采用真空蒸鍍法、高頻濺射法、脈沖激光蒸鍍法(PLD)、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、溶膠凝膠法等各種薄膜形成法形成。
本實施方式中，使用沿特定方位([100]方位等)取向的基板等形成電介質薄膜8。從降低制造成本的觀點考慮，更優(yōu)選使用用無定形材料構成的基板4。如果使用這樣形成的電介質薄膜8，則特定組成的鉍層狀化合物通過c軸取向而構成。這種電介質薄膜8和使用它的薄膜電容器2，即使將電介質薄膜的膜厚減薄為例如100nm以下，也能夠賦予比較高的電容率且損耗低，漏電特性優(yōu)良，耐電壓提高，電容率的溫度特性優(yōu)良，表面平滑性也優(yōu)良。
另外，這種電介質薄膜8和薄膜電容器2，頻率特性和電壓特性也優(yōu)良。
第2種實施方式在本實施方式中，作為薄膜電容元件，例舉用多層形成電介質薄膜的薄膜疊層電容器進行說明。
如圖2所示，本發(fā)明的一種實施方式的薄膜疊層電容器20，具有電容器基體22。電容器基體22具有如下所述的多層結構，在基板4a上交替設置了多個電介質薄膜8a和內部電極薄膜24、26，并且形成了保護層30，以覆蓋設置于最外部的電介質薄膜8a。在電容器基體22的兩端部形成一對外部電極28、29，該一對外部電極28、29與在電容器基體22內部交替設置的多個內部電極薄膜24、26的露出端面進行電連接，構成電容器回路。電容器基體22的形狀沒有特別限定，通常為長方體狀。另外，其尺寸沒有特別限定，例如可以是長(0.01～10mm)×寬(0.01-10mm)×高(0.01～1mm)左右。
基板4a采用與上述第1種實施方式的基板4同樣的材質構成。電介質薄膜8a采用與上述第1種實施方式的電介質薄膜8同樣的材質構成。
內部電極薄膜24、26采用與上述第1種實施方式的下部電極薄膜6、上部電極薄膜10同樣的材質構成。外部電極28、29的材質沒有特別限定，由CaRuO3或SrRuO3等導電性氧化物；Cu或Cu合金或者Ni或Ni合金等賤金屬；Pt、Ag、Pd或Ag-Pd合金等貴金屬等構成。其厚度沒有特別限定，例如可以為10～1000nm左右。保護層30的材質沒有特別限定，例如由硅氧化膜、鋁氧化膜等構成。
薄膜疊層電容器20，在基板4a上施以例如金屬掩模等掩模，形成第1層的內部電極薄膜24后，在該內部電極薄膜24上形成電介質薄膜8a，在該電介質薄膜8a上形成第2層的內部電極薄膜26。重復進行多次這樣的工序后，用保護膜30覆蓋設置在與基板4a相反一側的最外部的電介質薄膜8a，從而形成在基板4a上交替設置多個內部電極薄膜24、26和電介質薄膜8的電容器基體22。通過用保護膜30覆蓋，能夠減小大氣中水分對電容器基體22內部的影響。而且，如果在電容器基體22的兩端部通過浸漬或濺射等形成外部電極28、29，則第奇數(shù)層的內部電極薄膜24與一個外部電極28電連接導通，第偶數(shù)層的內部電極薄膜26與另一個外部電極29電連接導通，得到薄膜疊層電容器20。
在本實施方式中，從減低制造成本的觀點出發(fā)，更優(yōu)選使用用無定形材料構成的基板4a。
本實施方式中使用的電介質薄膜8a，即使薄，也能夠賦予比較高的電容率，而且表面平滑性良好，因此能夠使其疊層數(shù)達到20層以上，優(yōu)選50層以上。因此，能夠提供小型且可以賦予較高電容的薄膜疊層型電容器20。
上述本實施方式的薄膜電容器2和薄膜疊層型電容器20，優(yōu)選至少在-55℃～+150℃的溫度范圍內電容率對溫度的平均變化率(Δε)為±500ppm/℃以內(基準溫度25℃)，更優(yōu)選為±250ppm/℃以內。
下面，結合將本發(fā)明實施方式進一步具體化的實施例，更詳細地說明本發(fā)明。但本發(fā)明并不僅限于這些實施例。
實施例1使作為下部電極薄膜的CaRuO3沿[100]方位外延生長的SrTiO3單晶基板((100)CaRuO3//(100)SrTiO3)加熱到850℃。接著，在CaRuO3下部電極薄膜的表面，采用脈沖激光蒸鍍法，使用SrBi3Ti2TaO12(以下也稱為SBTT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝3，符號A2＝Sr1、Bi1，且符號B3＝Ti2，Ta1)作為原料，形成膜厚約200nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)。
X射線衍射(XRD)測定該SBTT薄膜的晶體結構，結果可證實是沿
方位取向，即相對于SrTiO3單晶基板表面垂直地進行c軸取向。另外，按照JIS-B0601，用AFM(原子間力顯微鏡、セィコ-ィンスッルメンッ公司制，SPI3800)測定該SBTT薄膜的表面粗度(Ra)。
接著，在SBTT薄膜的表面采用濺射法形成0.1mmφ的Pt上部電極薄膜，制成薄膜電容器樣品。
評價得到的電容器樣品的電特性(電容率、tanδ、損耗Q值、漏電流、短路率)和電容率的溫度特性。
電容率(無單位)，由使用數(shù)字LCR儀(YHP公司制4274A)在室溫(25℃)、測定頻率100kHz(AC20mV)的條件下對電容器樣品進行測定得到的靜電容量以及電容器樣品的電極尺寸和電極間距離計算出。
tanδ在與測定上述靜電容量的條件相同的條件下測定，隨之計算出損耗Q值。
漏電流特性(單位A/cm2)在電場強度50kV/cm下測定。
短路率(單位％)是對20個上部電極進行測定，計算出其中短路的比例。
電容率的溫度特性是對電容器樣品在上述條件下測定電容率，測定基準溫度為25℃時，在-55℃～+150℃溫度范圍內電容率對溫度的平均變化率(Δε)，計算出溫度系數(shù)(ppm/℃)這些結果如表1所示。
比較例1除使用使作為下部電極薄膜的CaRuO3沿[110]方位外延生長的SrTiO3單晶基板((110)CaRuO3//(110)SrTiO3)以外，與實施例1同樣，在CaRuO3下部電極薄膜的表面形成膜厚約200nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)。X射線衍射(XRD)測定該SBTT薄膜的晶體結構，結果證實是沿[118]方位取向，相對于SrTiO3單晶基板表面沒有垂直地進行c軸取向。而且，與實施例1同樣評價SBTT薄膜的表面粗度(Ra)、薄膜電容器樣品的電特性和電容率的溫度特性。結果如表1所示。
比較例2除使用使作為下部電極薄膜的CaRuO3沿[111]方位外延生長的SrTiO3單晶基板((111)CaRuO3//(111)SrTiO3)以外，與實施例1同樣，在CaRuO3下部電極薄膜的表面形成膜厚約200nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)。X射線衍射(XRD)測定該SBTT薄膜的晶體結構，結果證實是沿[104]方位取向，相對于SrTiO3單晶基板表面沒有垂直地進行c軸取向。而且，與實施例1同樣評價SBTT薄膜的表面粗度(Ra)、薄膜電容器樣品的電特性和電容率的溫度特性。結果如表1所示。
表1

如表1所示，可以證實實施例1得到的鉍層狀化合物的c軸取向膜，雖然電容率差，但漏電特性優(yōu)良。因此，可以期待更進一步的薄膜化，進而還可以期待作為薄膜電容器的高容量化。另外，還可以證實實施例1與比較例1～2得到的其他取向方向相比，溫度特性優(yōu)良。而且，可以證實實施例1與比較例1～2相比，表面平滑性優(yōu)良，因此是適合制作疊層結構的薄膜材料。也就是說，通過實施例1可以證實鉍層狀化合物的c軸取向膜的有效性。
實施例2除在CaRuO3下部電極薄膜的表面形成膜厚約35nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)以外，與實施例1同樣，評價SBTT薄膜的表面粗度(Ra)、薄膜電容器樣品的電特性(電容率、tanδ、損耗Q值、漏電流、耐電壓)和電容率的溫度特性。結果如表2所示。另外，耐電壓(單位kV/cm)是在漏電特性測定中通過使電壓上升進行測定的。
實施例3除在CaRuO3下部電極薄膜的表面形成膜厚約50nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)以外，與實施例1同樣，評價SBTT薄膜的表面粗度(Ra)、薄膜電容器樣品的電特性和電容率的溫度特性。結果如表2所示。
實施例4除在CaRuO3下部電極薄膜的表面形成膜厚約100nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)以外，與實施例1同樣，評價SBTT薄膜的表面粗度(Ra)、薄膜電容器樣品的電特性和電容率的溫度特性。結果如表2所示。
表2

如表2所示，可以證實通過c軸取向膜使膜厚減小的場合，雖然漏電特性變差一些，但是表面粗度和電容率沒有變化。
另外，文獻1(Y.Sakashita，H.Segawa，K.Tominaga and M.Okada，J.Appl.Phys.73，7857(1993))中公開了c軸取向的PZT(Zr/Ti＝1)薄膜的膜厚與電容率的關系。其中，公開了隨著PZT薄膜的膜厚變薄為500nm、200nm、80nm，電容率(@1kHz)減少為300、250、100的結果。文獻2(Y.Takeshima，K.Tanaka and Y.Sakabe，Jpn.J.Appl.Phys.39，5389(2000))中公開了a軸取向的BST(Ba∶Sr＝0.6∶0.4)薄膜的膜厚與電容率的關系。其中，公開了隨著BST薄膜的膜厚變薄為150nm、100nm、50nm，電容率減少為1200、850、600的結果。文獻3(H.J.Cho and H.J.Kim，Appl.Phys.Lett.72，786(1998))中公開了a軸取向的BST(Ba∶Sr＝0.35∶0.65)薄膜的膜厚與電容率的關系。其中，公開了隨著BST薄膜的膜厚變薄為80nm、55nm、35nm，電容率(@10kHz)減少為330、220、180的結果。
另外，也可以證實在實施例2的膜厚35nm時，耐電壓可以得到1000kV/cm以上。因此，可以說本材料很適合作為薄膜電容器。
另外，表面平滑性優(yōu)良，因此可以說是適合制作疊層結構的薄膜材料。
實施例5作為脈沖激光蒸鍍法的原料，使用SrxBi4-xTi3-xTaxO12(SBTT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝3，符號A2＝Srx、Bi2-x，且符號B3＝Ti3-x、Tax。其中，使x變化為x＝0.4、0.6、0.8、1.0、1.2)，形成膜厚約50nm的SBTT薄膜(電介質薄膜)，除此之外，與實施例1同樣，評價SBTT薄膜的居里點以及薄膜電容器樣品的電特性(電容率、tanδ、損耗Q值)。結果如表3所示。另外，電介質薄膜的居里點(單位℃)由電容率的溫度變化而求出。
表3

如表3所示，通過SBTT的c軸取向膜使組成x增大的場合，居里點降低，同時室溫(25℃)下的電容率上升。組成x為約1時，居里點變?yōu)槭覝馗浇?，室溫下的電容率達到最大。因此，組成x為約1以上時，由于在室溫下變成順電相，因此損耗Q值升高。也就是說，可以證實組成范圍1.0＜x＜1.2適應需要高容量的需求。
實施例6作為脈沖激光蒸鍍法的原料，使用添加了稀土類元素La的LaxBi4-xTi3O12(LBT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝3，符號A2＝Bi2-x、Lax，且符號B3＝Ti3。其中，使x變化為x＝0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4)，形成膜厚約50nm的LBT薄膜(電介質薄膜)，除此之外，與實施例1同樣，評價LBT薄膜的居里點以及薄膜電容器樣品的電特性(電容率、tanδ、損耗Q值)。結果如表4所示。
表4

如表4所示，通過LBT的c軸取向膜使組成x增大的場合，居里點降低，同時室溫(25℃)下的電容率上升。組成x為約1.2時，居里點變?yōu)槭覝馗浇覝叵碌碾娙萋蔬_到最大。因此，組成x為約1.2以上時，由于在室溫下變成順電相，因此損耗Q值升高。也就是說，可以證實組成范圍1.0＜x＜1.4適應需要高容量的需求。
實施例7首先準備沿[100]方位取向的SrTiO3單晶基板(厚度0.3mm)4a(參照圖2。以下相同)，在該基板4a上施以規(guī)定圖案的金屬掩模，按照脈沖激光蒸鍍法，以膜厚100nm形成作為內部電極薄膜24的CaRuO3制電極薄膜(圖案1)。
接著，采用脈沖激光蒸鍍法，在包含內部電極薄膜24的基板4a的整個面上，與實施例1同樣，以膜厚100nm形成作為電介質薄膜8a的SBTT薄膜。X射線衍射(XRD)測定該SBTT薄膜的晶體結構，結果可以證實是沿
方位取向，即進行了c軸取向。與實施例1同樣測定該SBTT薄膜的表面粗度(Ra)，結果為0.5nm，表面平滑性優(yōu)良。
接著，在該SBTT薄膜上施以規(guī)定圖案的金屬掩模，按照脈沖激光蒸鍍法，以膜厚100nm形成作為內部電極薄膜26的CaRuO3制電極薄膜(圖形2)。
接著，采用脈沖激光蒸鍍法，在包含內部電極薄膜26的基板4a的整個面上，與實施例1同樣，再以膜厚100nm形成作為電介質薄膜8a的SBTT薄膜。
重復進行這些步驟，使SBTT薄膜疊層20層。然后，用二氧化硅構成的保護層30覆蓋設置于最外部的電介質薄膜8a表面，得到電容器基體22。
接著，在電容器基體22的兩端部，形成Ag構成的外部電極28、29，得到長1mm×寬0.5mm×厚0.4mm的長方體形狀的薄膜疊層電容器樣品。
與實施例1同樣評價所得電容器樣品的電特性(電容率、介電損耗、Q值、漏電流、短路率)，結果電容率為250，tanδ為0.01，損耗Q值為100，漏電流為1×10-7A/cm2，得到了良好的結果。另外，與實施例1同樣評價電容器樣品的電容率的溫度特性，結果溫度系數(shù)為190ppm/℃。
實施例8與實施例6同樣制作電容器樣品，評價該電容器樣品的電特性(漏電流、短路率)。結果如表5所示。
表5

如表5所示，通過LBT的c軸取向膜使組成x增大時，漏電流變小，短路率降低。也就是說，可以證實為了提高漏電特性，組成范圍0.4＜x＜1.4合適。
實施例9在本實施例中，使用實施例1制作的薄膜電容器樣品，評價頻率特性和電壓特性。
頻率特性如下所述進行評價。對于電容器樣品，在室溫(25℃)下使頻率從1kHz變化到1MHz，測定靜電容量，計算電容率的結果如圖3所示。靜電容量的測定使用LCR儀。如圖3所示，可以證實即使使特定溫度下的頻率變化到1MHz，電容率值也不變化。也就是說，證實了頻率特性優(yōu)良。
電壓特性如下所述進行評價。對于電容器樣品，使特定頻率(100kHz)下的測定電壓(外加電壓)從0.1V(電場強度5kV/cm)變化到5V(電場強度250kV/cm)，測定特定電壓下的靜電容量(測定溫度為25℃)，計算電容率的結果如圖4所示。靜電容量的測定使用LCR儀。如圖4所示，可以證實即使使特定頻率下的測定電壓變化到5V，電容率值也不變化。也就是說，證實了電壓特性優(yōu)良。
實施例10將單晶硅(100)基板加熱到600℃，同時采用脈沖激光蒸鍍法，使用Bi4Ti3O12(以下也稱為BiT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝3，符號A2＝Bi2，且符號B3＝Ti3)作原料，在基板表面形成膜厚約50nm的BiT薄膜(高電容率絕緣膜)。
與實施例1同樣，X射線衍射(XRD)測定該BiT薄膜的晶體結構，結果可以證實是沿
方位取向，即相對于單晶硅基板表面垂直地進行c軸取向。另外，與實施例1同樣測定該BiT薄膜的表面粗度(Ra)。
另外，對于由該BiT薄膜構成的高電容率絕緣膜，與實施例1同樣評價電特性(電容率、tanδ、損耗Q值、漏電流、短路率)和電容率的溫度特性。這些結果如表4所示。
表6

實施例11作為脈沖激光蒸鍍法的原料，使用添加了稀土類元素La的LaxBi4-xTi3O12(LBT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝3，符號A2＝Bi2-x、Lax，且符號B3＝Ti3。其中，使x變化為x＝0、0.2、0.4、0.6)，形成膜厚約50nm的LBT薄膜(高電容率絕緣膜)，除此之外，與實施例10同樣，求出高電容率絕緣膜的電容率和漏電流。結果如表7所示。
表7

如圖7所示，可以證實對于LBT薄膜(高電容率絕緣膜)，稀土類的含有比例越是增大，電容率越是增大，漏電流越是減少。也就是說，可以證實本發(fā)明的高電容率絕緣膜作為閘絕緣膜合適。
實施例12采用脈沖激光蒸鍍法，使用Ba2Bi4Ti5O18(以下也成為B2BT)燒結體(該燒結體在組成式Bi2Am-1BmO3m+3中，表示為符號m＝5，符號A4＝Ba2、Bi2，且符號B5＝Ti5)作原料，在下部電極薄膜的表面形成膜厚約50nm的B2BT薄膜(高電容率絕緣膜)。
X射線衍射(XRD)測定該B2BT薄膜的晶體結構，結果可以證實是沿
方位取向，即相對于SrTiO3單晶基板表面垂直地進行c軸取向。另外，與實施例1同樣測定該B2BT薄膜的表面粗度(Ra)。
另外，對于由該B2BT薄膜構成的高電容率絕緣膜，與實施例1同樣，評價電特性(電容率、tanδ、損耗Q值、漏電流、短路率)和電容率的溫度特性。這些結果如表6所示。
以上說明了本發(fā)明實施方式和實施例，不言而喻本發(fā)明并不受這些實施方式和實施例的任何限定，可以在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內以各種方式實施。
權利要求
1.一種薄膜電容元件用組合物，具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，其特征在于，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
2.根據(jù)權利要求1所記載的薄膜電容元件用組合物，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
3.根據(jù)權利要求1或2所記載的薄膜電容元件用組合物，還具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
4.根據(jù)權利要求3所記載的薄膜電容元件用組合物，在將上述稀土類元素表示為Re，并將上述鉍層狀化合物的組成式表示為Bi2Am-1-xRexBmO2m+3的情況下，上述x為0.4～1.8。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所記載的薄膜電容元件用組合物，具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
6.根據(jù)權利要求1～5中任一項所記載的薄膜電容元件用組合物，構成上述鉍層狀化合物的組成式中的m為1、3、5、7的任意一個。
7.一種薄膜電容元件，是在基板上依次形成了下部電極、電介質薄膜和上部電極的薄膜電容元件，其特征在于，上述電介質薄膜由薄膜電容元件用組合物構成，該薄膜電容元件用組合物具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
8.根據(jù)權利要求7所記載的薄膜電容元件，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
9.根據(jù)權利要求7或8所記載的薄膜電容元件，上述薄膜電容元件用組合物還具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
10.根據(jù)權利要求9所記載的薄膜電容元件，在將上述稀土類元素表示為Re，并將上述鉍層狀化合物的組成式表示為Bi2Am-1-xRexBmO3m+3的情況下，上述x為0.4～1.8。
11.根據(jù)權利要求7～10中任一項所記載的薄膜電容元件，上述薄膜電容元件用組合物具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
12.根據(jù)權利要求7～11中任一項所記載的薄膜電容元件，上述基板由無定形材料構成。
13.根據(jù)權利要求7～12中任一項所記載的薄膜電容元件，上述電介質薄膜的厚度為5～1000nm。
14.根據(jù)權利要求7～13中任一項所記載的薄膜電容元件，構成上述鉍層狀化合物的組成式中的m為1、3、5、7的任意一個。
15.根據(jù)權利要求7～14中任一項所記載的薄膜電容元件，上述下部電極通過沿[100]方位在上述基板上外延生長形成。
16.一種薄膜疊層電容器，在基板上交替層疊多個電介質薄膜和內部電極薄膜，其特征在于，上述電介質薄膜由薄膜電容元件用組合物構成，該薄膜電容元件用組合物具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
17.根據(jù)權利要求16所記載的薄膜疊層電容器，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
18.根據(jù)權利要求16或17所記載的薄膜疊層電容器，上述薄膜電容元件用組合物還具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
19.根據(jù)權利要求18所記載的薄膜疊層電容器，在將上述稀土類元素表示為Re，并將上述鉍層狀化合物的組成式表示為Bi2Am-1-xRexBmO3m+3的情況下，上述x為0.4～1.8。
20.根據(jù)權利要求16～19中任一項所記載的薄膜疊層電容器，上述薄膜電容元件用組合物具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
21.根據(jù)權利要求16～20中任一項所記載的薄膜疊層電容器，上述內部電極薄膜由貴金屬、賤金屬或者導電性氧化物構成。
22.根據(jù)權利要求16～21中任一項所記載的薄膜疊層電容器，上述基板由無定形材料構成。
23.根據(jù)權利要求16～22中任一項所記載的薄膜疊層電容器，上述電介質薄膜的厚度為5～1000nm。
24.根據(jù)權利要求16～23中任一項所記載的薄膜疊層電容器，構成上述鉍層狀化合物的組成式中的m為1、3、5、7的任意一個。
25.根據(jù)權利要求16～24中任一項所記載的薄膜疊層電容器，上述內部電極薄膜沿[100]方位形成。
26.一種電容器用電介質薄膜組合物，具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，其特征在于，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
27.根據(jù)權利要求26所記載的電容器用電介質薄膜組合物，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
28.根據(jù)權利要求26或27所記載的電容器用電介質薄膜組合物，還具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
29.根據(jù)權利要求26～28中任一項所記載的電容器用電介質薄膜組合物，具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
30.一種薄膜電容器，它是在基板上依次形成了下部電極、電介質薄膜和上部電極的薄膜電容器，其特征在于，上述電介質薄膜由電介質薄膜組合物構成，該電介質薄膜組合物具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
31.根據(jù)權利要求30所記載的薄膜電容器，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
32.根據(jù)權利要求30或者31所記載的薄膜電容器，上述電介質薄膜組合物還具有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
33.根據(jù)權利要求30～32中任一項所記載的薄膜電容器，上述電介質薄膜組合物具有-100℃以上100℃以下的居里溫度。
34.一種高電容率絕緣膜，具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，其特征在于，該鉍層狀化合物用組成式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-或Bi2Am-1BmO3m+3表示，上述組成式中的符號m為奇數(shù)，符號A為選自Na、K、Pb、Ba、Sr、Ca和Bi的至少1種元素，符號B為選自Fe、Co、Cr、Ga、Ti、Nb、Ta、Sb、V、Mo和W的至少1種元素。
35.根據(jù)權利要求34所記載的高電容率絕緣膜，其特征在于，上述鉍層狀化合物的c軸取向度為80％以上。
36.根據(jù)權利要求34或者35所記載的高電容率絕緣膜，其特征在于，上述鉍層狀化合物含有稀土類元素(選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少一種元素)。
37.根據(jù)權利要求36所記載的高電容率絕緣膜，在將上述稀土類元素表示為Re，并將上述鉍層狀化合物的組成式表示為Bi2Am-1-xRexBmO3m+3的情況下，上述x為0.4～1.8。
全文摘要
本發(fā)明是在基板4上依次形成了下部電極6、電介質薄膜8和上部電極10的薄膜電容器2。電介質薄膜8由薄膜電容元件用組合物構成，該薄膜電容元件用組合物具有c軸相對于基板面垂直取向的鉍層狀化合物，該鉍層狀化合物用組成式(Bi
文檔編號H01L21/02GK1578994SQ0282145
公開日2005年2月9日 申請日期2002年8月26日 優(yōu)先權日2001年8月28日
發(fā)明者坂下幸雄, 舟洼浩 申請人:Tdk株式會社