JP2011249604A - 誘電体薄膜の製造方法及び薄膜電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】銅の薄膜上に成膜した誘電体薄膜の膜質を維持できる簡易な誘電体薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１２上には、（１１１）の一軸配向性を有するＣｕ下部電極１４が形成される。該Ｃｕ下部電極１４上に、ペロブスカイト型誘電体のナノ粒子の単分散スラリーをスピンコート法により塗布し、窒素雰囲気で乾燥させる。その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、ナノ粒子をＣｕ下部電極１４上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜１６を形成する。該誘電体薄膜１６に上部電極１８を形成すると薄膜キャパシタ１０が得られる。この製造方法によれば、Ｃｕ下部電極１４に与えるダメージが少なく変質・変形を抑制できるため、該Ｃｕ下部電極１４上に形成される誘電体薄膜１６の膜質の維持が可能になるとともに、少ない工程で高結晶性の誘電体薄膜１６の作製が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体薄膜の製造方法及び薄膜電子部品に関し、更に具体的には、誘電体薄膜を銅の薄膜上に形成するための誘電体薄膜の製造方法と、この方法により形成された誘電体薄膜を利用した薄膜電子部品に関するものである。

高い誘電率を示すペロブスカイト構造を有する複合酸化物系の高結晶性誘電体層から構成される薄膜キャパシタを作製する方法としては、電極基板に対して誘電体層をエピタキシャル成長させる方法がある。従来の技術では、ペロブスカイト型誘電体層と格子整合性があり、かつ耐蝕性の優れるＰｔ電極基板上で各種ペロブスカイト型誘電体層をエピタキシャル成長させる方法に関して詳細な説明がなされてきた。しかしながら、Ｐｔに比べ圧倒的に原料コストが低く、かつ低抵抗で高周波特性に優れるＣｕ電極基板上でのペロブスカイト型誘電体層のエピタキシャル成長に関しては、詳細な方法は述べられていない。これは、一般的な薄膜作製方法としてスパッタリング法が挙げられ、該スパッタリングでは、真空中での結晶成長で不可避のペロブスカイト型酸化物誘電体の酸素欠損に伴う絶縁性の低下を抑制するため外部から酸素導入や原料となる複合酸化物ターゲットのスパッタに伴う構成物質の分解による酸素放出により酸化雰囲気となり、かつ高結晶化のためには５００度以上の高温での成膜が必要なため、このような成膜環境下ではＣｕが容易に酸化して配向制御が困難になるためである。自明であるが、Ｃｕが酸化すると表面構造がペロブスカイト型誘電体と格子整合性の低いものに変化するとともに、ＣｕはＰｔの融点１７６８℃に比べ、１０８４℃と低く物質移動が活性なため、酸化に伴う体積膨張、熱応力やスパッタによる内部応力により変形及びヒロック形成などが起こりやすい。

更に、スパッタリング法に代わる安価な薄膜作製法として、化学溶液堆積法（ＣＳＤ法）が挙げられるが、ＣＳＤ法で誘電体薄膜を形成する場合、熱処理により前駆体溶液中に存在する有機分を熱分解或いは燃焼除去する必要がある。しかしながら、Ｃｕの酸化を抑制するためには還元雰囲気での熱処理となるため、有機分が残留しやすく、構成元素としてアルカリ土類系のＢａ、Ｓｒをもつペロブスカイト型誘電体では熱的に安定な炭酸塩、オキシ炭酸塩を経由した結晶化となるため、電極基板界面からの核生成、粒成長によるエピタキシャル誘電体膜を得ることが困難である。また、従来技術である易酸化性のＮｉやＣｕ金属を内部電極層として用いた積層セラミックスコンデンサ（ＭＬＣＣ）の製造で用いられているペロブスカイト型誘電体スラリーのテープキャスティング法と内部電極印刷による一体焼成による手法では、そもそも電極上での配向制御は達成されていない。

下記特許文献１〜４には、Ｃｕ電極上での誘電体薄膜の成膜について開示されている。特許文献１には、Ｃｕ，Ｎｉなどのベース金属箔上に誘電体薄膜を形成する場合の低酸素分圧による誘電体材料の還元に起因する漏れ電流や、再酸化によるベース金属箔の酸化に対し、ドーパントの添加により改善を図ることが開示されている。また、特許文献２は、誘電体層を挟む電極層の金属原子のマイグレーションの発生を抑制するために、誘電体層をエピタキシャル成長させることで、マイグレーションが発生する厚さまで薄膜化することなく、コンデンサの静電容量の増大を図るものである。

特許文献３には、高誘電率の誘電体薄膜を得る方法として、ペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を単分散スラリー化して基板に塗布し、熱処理することで、エピタキシャル成長による誘電体薄膜の成膜を低コストかつ簡易な方法で行うことが開示されている。更に、特許文献４には、金属膜上に形成された膜を加熱してセラミックス誘電体材料から構成された誘電体膜を形成し、この誘電体膜の前記金属膜とは反対側の面上に、Ｃｕ等から構成された第１の電極膜を形成した後、前記金属膜を除去して第２の電極膜を形成することにより、誘電体膜の誘電率の向上を図ることが開示されている。

特開２００７−５８０４号公報 特開２００５−２８６２３３号公報 特開２００９−２８０４１６号公報 特開２００９−２６０３０１号公報

上述したように、Ｃｕ電極基板を用いた場合、Ｐｔ電極基板と異なり、８００℃程度での熱処理によるＣｕ層の変質、変形が起こりやすく、熱処理後に平滑な電極層を保持することが困難である。それに伴い、電極層（電極基板）に対して誘電体層をエピタキシャル成長させることが極めて難しくなる。これに対し、上述した特許文献１〜４には、Ｃｕ電極基板上に誘電体薄膜を形成することが開示ないし示唆されているものの、特許文献１においては、形成されたＢＴ誘電体薄膜の微細構造については詳細に述べられていない。また、特許文献２の技術では、Ｃｕ電極でのペロブスカイト型誘電体のエピタキシャル成長について言及されているものの、実現性に乏しく、高度な制御が必要な温度、還元雰囲気条件などについては全く記述がなく、Ｃｕ電極とペロブスカイト型誘電体の具体的な結晶学的な方位関係、微細構造についてもデータの提示がない。また、実施検証されている成膜方法が蒸着に限定されているため、製造コストが高いという問題がある。更に、特許文献３に記載の技術では、Ｃｕ電極基板を用いた場合には、実施例と同様の工程を経ても、エピタキシャル誘電体膜は得られない。また、特許文献４に記載の技術では、後の工程で除去される金属箔上に誘電体膜をスパッタリング法で形成した後に金属箔を除去して電極膜を設けるため、工数が多くなり、プロセスコスト増大と歩留まり低下という不都合がある。

本発明は、以上のような点に着目したもので、銅の薄膜上に成膜した誘電体薄膜の膜質を維持できる簡易な誘電体薄膜の製造方法を提供することを、その目的とする。他の目的は、前記製造方法によって得られた誘電体薄膜を利用した薄膜電子部品を提供することである。

本発明の誘電体薄膜の製造方法は、基板上に、（１１１）の一軸配向性を有する銅の薄膜を形成し、前記銅の薄膜上に、粒成長の臨界粒径以下の粒子径を有するとともに、添加物により耐還元性を付与されたペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を溶媒中に分散させたスラリーを塗布し、窒素雰囲気で乾燥させ、その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、前記ナノ粒子を前記銅の薄膜上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜を形成することを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記ペロブスカイト型誘電体が、チタン酸バリウム系誘電体であることを特徴とする。他の形態は、前記ナノ粒子のスラリーは、前記還元性雰囲気での熱処理前において膜厚が２０〜７０ｎｍとなるように、前記銅の薄膜上へ塗布及び窒素雰囲気での乾燥が行われることを特徴とする。他の形態は、前記還元性雰囲気が、Ｎ_２に対して０．５〜１．５ｖｏｌ％のＨ_２を含むＨ_２／Ｎ_２混合ガスであることを特徴とする。更に他の形態は、前記ペロブスカイト型誘電体のナノ粒子は、粒子径が１０ｎｍ以下であり、かつ動的光散乱法で測定した場合の粒度分布Ｄ５０が１５ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明の薄膜電子部品は、基板上に形成された一軸配向性を有する銅の薄膜からなる下部電極と、該下部電極上に形成された一軸配向性を有する誘電体薄膜と、該誘電体薄膜上に形成された上部電極と、を有する薄膜電子部品であって、前記銅の薄膜からなる下部電極及び誘電体薄膜を、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって形成したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、基板上に、（１１１）の一軸配向性を有する銅の薄膜を形成し、前記銅の薄膜上に、粒成長の臨界粒径以下の粒子径を有するとともに耐還元性が付与されたペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を溶媒中に分散させたスラリーをスピンコート法により塗布し、前記ナノ粒子を窒素雰囲気で乾燥させ、その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、前記ナノ粒子を前記銅の薄膜上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜を形成することとした。これにより、熱的に不安定な前記銅薄膜の熱処理による変質・変形を抑制することができ、該銅の薄膜上に形成される誘電体膜の膜質の維持が可能になるとともに、少ない工程で誘電体薄膜の作製が可能となる。

本発明の実施例１の薄膜キャパシタの積層構造を示す断面図である。 (A)は実施例１の誘電体薄膜表面のＳＥＭ観察像を示す図であり、(B)は誘電体薄膜／Ｃｕ下部電極界面の断面を示すＴＥＭ観察像である。 (A)は前記実施例１の配向性を示す誘電体薄膜／Ｃｕ下部電極界面のＴＥＭ観察像であり、(B)は前記(A)の誘電体薄膜部分における電子回折パターン，(C)は前記(A)のＣｕ下部電極部分における電子回折パターンを示す図である。 前記実施例１の配向状態を示す図であり、基板上のＣｕ下部電極の極点測定の結果を示す。 (A)は１０ｎｍ以下の粒径のナノ粒子を用いた場合の熱処理後の誘電体薄膜表面のＳＥＭ観察像を示す図であり、(B)は１０ｎｍ以上の粒径のナノ粒子を用いた場合の熱処理後の誘電体薄膜表面のＳＥＭ観察像を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図５を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本発明は、Ｃｕの薄膜上でのエピタキシャル誘電体薄膜の作製方法及び成膜条件に着目したものであって、本実施例によって、その詳細な作製方法について述べる。図１は、本発明の方法により作製された誘電体薄膜を有する薄膜キャパシタの積層構造を示す断面図である。図１に示すように、薄膜キャパシタ１０は、基板１２上に、Ｃｕ下部電極１４，誘電体薄膜１６，上部電極１８が順に積層された構造となっている。前記Ｃｕ下部電極１４は、（１１１）の一軸配向性を有している。また、前記誘電体薄膜１６としては、一軸配向性を有するペロブスカイト型誘電体が用いられる。基板１２及び上部電極１８としては、公知の各種の材料が利用可能である。

本発明では、前記誘電体薄膜１６を電極基板上でエピタキシャル成長させるための成膜方法として、ナノ粒子堆積法を採用している。なお、ここでいう電極基板又はＣｕ電極基板とは、前記基板１２と銅薄膜からなるＣｕ下部電極１４の積層体のことをいう（以下の説明でも同様とする）。前記ナノ粒子堆積法によって、あらかじめペロブスカイト型誘電体の高結晶性ナノ粒子を電極基板上に堆積させた後、熱処理により粒成長させて目的とする誘電体薄膜１６を作製するため、ＣＳＤ法のように有機物が薄膜内に残留したり、それら残留した有機物が熱的に安定なオキシ炭酸塩や炭酸塩を形成することもなく、エピタキシャル誘電体薄膜を得るために適している。

前記ペロブスカイト型誘電体のナノ粒子の合成法としては、ゾルゲル法、水熱法、ソルボサーマル法などが挙げられる。これらの方法は、１０ｎｍ以下のナノ粒子の合成方法として適している。緻密化のための焼結、粒成長などが生じるためには、十分な物質移動が必要であり、一般的には融点の三分の二の温度に加熱する必要があるといわれている。ところが、１０ｎｍ以下のナノ粒子を用いることで表面や界面エネルギーを増大させることにより、比較的低温での熱処理によりこれら過剰の表面や界面エネルギーを低減するための焼結や粒成長が容易に起こり、電極基板に対してエピタキシャル成長しやすくなる。例えば、図５(A)には１０ｎｍ以下の例として粒径５ｎｍのナノ粒子を用いて粒成長させた場合、図５(B)には１０ｎｍ以上の例として粒径２０ｎｍのナノ粒子を用いて粒成長させた場合の熱処理後の誘電体薄膜の表面のＳＥＭ像が示されている。同図から明確なように、１０ｎｍ以下のナノ粒子を用いることで容易に粒成長が進み緻密化することがわかる。このことから、本発明の実施にあたっては、粒成長の臨界粒径以下のナノ粒子を用いる必要があることがわかる。また、熱処理温度が低くなるほど、誘電体層（誘電体薄膜１６）よりも低い融点をもつＣｕ下部電極１４の活発な物質移動による変形が抑制される。例えば、チタン酸バリウムの融点は１６２５℃であり、銅の融点は１０８４℃である。

前記Ｃｕ下部電極１４上で誘電体のナノ粒子を熱処理するためには還元性雰囲気が必要なため、誘電体粒子の合成に際し、熱処理中の酸素脱離に伴う絶縁性低下を抑制するための耐還元性を付与する必要がある。耐還元性付与のための添加物としては、例えば、ペロブスカイト型チタン酸化物のＴｉサイトを占有し、Ｔｉの安定価数である４価よりも低い価数状態をもつＭｇ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖなどが挙げられる。チタン酸バリウム系の誘電体粒子を得る場合を例に挙げると、仕込みのＴｉに対して０．１ａｔ％〜１．０ａｔ％の範囲内で添加物を加える。０．１ａｔ％よりも低いと、十分な耐還元性付与の効果がみられず、リーク特性が悪くなり、１．０ａｔ％よりも高いと、ペロブスカイト構造内に置換固溶できず粒成長が阻害されてしまう。従って、上述の範囲内とすることで、ペロブスカイト結晶格子内に均一に分布でき、熱処理に伴う粒成長阻害が抑制でき、かつ良好な誘電率を確保することができる。好ましくは０．５ａｔ％とするとよい。

得られたペロブスカイト型誘電体ナノ粒子を、各種有機溶媒中に分散させて単分散スラリーを形成する。このスラリーを、スピンコート法によりＣｕ電極基板上に成膜する。その際には、Ｃｕ下部電極１４上での誘電体スラリー膜厚を２０〜７０ｎｍに定める。この膜厚は、後の熱処理の工程により粒成長するペロブスカイト型誘電体ナノ粒子が、Ｃｕ電極基板を均一に覆い、Ｃｕ電極基板界面からの粒成長を引き起こすために最適な膜厚である。スラリーを塗布する方法としては、スプレー法、ＥＰＤ（電気泳動）法等、上記膜厚範囲を制御できるものであれば制限はないが、ｎｍオーダーの均一な膜を形成するためには、スピンコート法を用いることが特に好ましい。更に、Ｃｕ電極基板を均一に覆うことで、Ｃｕ層の変形が抑制される。膜厚が２０ｎｍよりも薄いと、Ｃｕ層の表面を均一に平坦に覆えず島状となってしまい、また、膜厚が７０ｎｍを超えると、Ｃｕ電極と高い格子整合性を有する基板面に平行な結晶面が（１００）面であるペロブスカイト型誘電体ナノ粒子を基点とするＣｕ電極基板との界面からの異方的成長（Ｃｕの配向を受けての成長）がおきず、膜内での均一な粒成長となり、エピタキシャル膜が得られない。そして、ナノ粒子のスラリーが前記膜厚の範囲内で塗布されたＣｕ電極基板を、還元ガス雰囲気の炉において８００℃〜９００℃で熱処理する。このときの還元ガスとしては、Ｎ_２ガスに対してＨ_２が０．５〜１．５ｖｏｌ％程度混合されたＨ_２／Ｎ_２混合ガスを用いる。純粋なＮ_２ガス雰囲気下又はＨ_２が０．５％より低い混合ガスでは、Ｃｕ下部電極１４のＣｕが酸化されてしまい、逆にＨ_２が１．５％よりも多いとペロブスカイト型誘電体中の酸素が抜けて絶縁性が低下してしまうためである。

＜具体例＞・・・次に、本実施例の薄膜キャパシタ１０の製造方法の具体例を示す。まず、耐還元性を付与したＢａＴｉＯ_３ナノ粒子を、ゾルゲル法により合成する。耐還元性付与のための添加剤としてはＭｎを用いた。Ｂａエトキシド，Ｔｉイソプロポキシド，Ｍｎエトキシドをそれぞれ、エタノールと２メトキシエタノールの混合溶媒に溶解させる。その際のＭｎ添加量は、仕込みのＴｉに対して０．５ａｔ％〜１ａｔ％とする。次に、得られた溶液に水／エタノール混合溶媒を加えることで加水分解を行い、５０℃でエージングすることで離液収縮（あるいは「重縮合」ないし「脱水収縮」）によるゲル状のＢａＴｉＯ_３を得る。このゲルは、約５ｎｍのナノ粒子で構成されており、各種溶媒に加えて超音波処理することで、容易に単分散化する。また、ＭｎはＢａＴｉＯ_３格子内に２価で均一に分布することが確認されている。このゲルを２メトキシエタノールに加えて超音波処理することで、粒子径５ｎｍで粒度分布Ｄ５０が１５ｎｍ以下であるＭｎ添加ＢａＴｉＯ_３ナノ粒子の単分散スラリーを形成した。また、比較のため、加水分解条件を変えることで粒子径１５ｎｍで粒度分布Ｄ５０が２０ｎｍのＭｎを０．５ａｔ％添加したＢａＴｉＯ_３ナノ粒子の単分散スラリーを形成した。

次に、電極基板上に誘電体ナノ粒子のスラリーを塗布する。ここでは、前記基板１２として、Ａｌ_２Ｏ_３を用い、スパッタリング法により室温でＣｕを成膜することで、（１１１）エピタキシャル膜が得られる。すなわち、一軸配向性を有するＣｕ下部電極１４が得られる。面心立方構造を有するＣｕは下地となる基板の結晶構造に関わらず、表面エネルギーを低下させるため最密充填面である（１１１）面を表面とする一軸配向性を示す。また、Ｃｕと基板の間にはＣｕと基板間の反応抑制、密着性の改善、或いはＣｕの基板への拡散を抑制するため、必要に応じ、ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮなどの層を挿入する。このＣｕ／Ａｌ_２Ｏ_３電極基板上に、前記手順に従って作成したＢａＴｉＯ_３ナノ粒子の単分散スラリーを、スピンコート法により成膜する。スピンコート条件は、回転数１０００−１５００ｒｐｍ，回転時間２０−３０秒とする。塗布の後、Ｃｕの酸化を防ぐため、窒素雰囲気下において５００℃で５分間乾燥させ、プリベイクを行う。このようなスピンコート及び中性雰囲気における乾燥を繰り返すことで、合計７０ｎｍ程度の厚さを有するＢａＴｉＯ_３粒子堆積層を形成する。繰り返し回数は、単分散スラリーの濃度にもよるが、本例では、５回の塗布及び乾燥で７０ｎｍ程度の厚さとなるようにする。

以上のようにしてＢａＴｉＯ_３単分散スラリーが塗布されたＣｕ／Ａｌ_２Ｏ_３基板（Ｃｕ電極基板）を熱処理することにより、粒径５ｎｍのＢａＴｉＯ_３ナノ粒子をＣｕ電極基板界面からエピタキシャル的に粒成長させて（１００）一軸配向のＢａＴｉＯ_３誘電体膜を得る。熱処理には、雰囲気制御可能な管状炉を用いる。該管状炉には、１．５％のＨ_２を含むＨ_２／Ｎ_２混合ガスを流して還元性雰囲気とし、８５０℃まで３時間程度で昇温し、８５０℃で２時間保持することで熱処理を行う。熱処理後は、Ｃｕの酸化を防ぐために、１００℃以下に炉内温度が下がるまで還元ガスを流し続け、１００℃以下になったら誘電体薄膜１６が形成された基板を炉内から取り出す。その後、スパッタリングなどにより前記誘電体薄膜１６上に、Ｐｔにより上部電極１８を形成し、薄膜キャパシタ１０を得た。

図２(A)には、以上のようにして得られた誘電体薄膜１６の表面のＳＥＭ観察像が示されており、図２(B)には、誘電体薄膜１６／Ｃｕ下部電極１４界面のＴＥＭ観察像が示されている。これらの観察像から、Ｃｕ下部電極１４の変形が起こらず、該Ｃｕ下部電極１４上の誘電体薄膜１６が緻密かつ柱状に大きく粒成長していることが分かる。図３(A)には、前記誘電体薄膜１６／Ｃｕ下部電極１４界面のＴＥＭ観察像，図３(B)は前記(A)の誘電体薄膜１６の部分における電子回折パターン，図３(C)は前記(A)のＣｕ下部電極１４の部分における電子回折パターンが示されている。なお、前記図３(A)は前記図２(B)を異なる縮尺度で表したものである。また、図４には、Ｘ線回折による極点測定の結果が示されており、基板１２上のＣｕ下部電極１４の配向状態が示されている。これら図３及び図４に示す結果から、スパッタリングにより形成されたＣｕ下部電極１４は、（１１１）エピタキシャル配向し、該（１１１）配向しているＣｕ下部電極１４上でのＢａＴｉＯ_３膜からなる誘電体薄膜１６は、（１００）に一軸配向していることが確認された。

このように、実施例１によれば、基板１２上に、エピタキシャル成長により（１１１）の一軸配向性を有するＣｕ下部電極１４を形成し、該Ｃｕ下部電極１４上に、粒成長の臨界粒径以下の粒子径を有するとともに耐還元性が付与されたペロブスカイト型誘電体のナノ粒子の単分散スラリーをスピンコート法により塗布する。そして、前記ナノ粒子を窒素雰囲気で乾燥させ、その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、前記ナノ粒子を前記Ｃｕ下部電極１４上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜１６を形成することとした。これにより、Ｃｕ下部電極１４に与えるダメージが少なく変質・変形を抑制できるため、該Ｃｕ下部電極１４上に形成される誘電体薄膜１６の膜質の維持が可能になるという効果がある。また、少ない工程で高結晶性の誘電体薄膜１６の作製が可能となる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した薄膜キャパシタ１０の形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例で示した基板１２及び上部電極１８の材料も一例であり、必要に応じて公知の各種の材料を使用してもよい。例えば、前記実施例では、上部電極１８としてＰｔを例に挙げたが、これに限定されるものではなく、他の公知の各種の金属（例えば、Ｉｒ，Ｒｕやその合金等）や、ペロブスカイト構造を有する導電性セラミックス，高温超伝導材料などを用いてよい。また、前記実施例では、ペロブスカイト型誘電体としてＢａＴｉＯ_３を例に挙げて説明したが、これも一例であり、他のペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を利用しても、前記Ｃｕ下部電極１４上で一軸配向性を有する誘電体薄膜１６を得ることが可能である。
(3)前記実施例で示した手順による誘電体薄膜１６の成膜後、更にその上に続けて誘電体薄膜を形成する場合には、その成膜条件や方法については、上記方法に限定されず、公知の各種の手法を利用してよい。
(4)前記実施例では、本発明を薄膜キャパシタ１０に適用することとしたが、これも一例であり、本発明は、銅の薄膜上に誘電体薄膜を有する構造の薄膜電子部品全般に適用可能である。

本発明によれば、基板上に、（１１１）の一軸配向性を有する銅の薄膜を形成し、前記銅の薄膜上に、粒成長の臨界粒径以下の粒子径を有するとともに耐還元性が付与されたペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を溶媒中に分散させたスラリーをスピンコート法により塗布し、前記ナノ粒子を窒素雰囲気で乾燥させる。その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、前記ナノ粒子を前記銅の薄膜上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜を形成することとしたので、銅薄膜上に誘電体薄膜が形成された構造を有する薄膜電子部品の用途に適用できる。特に、ディスクリート薄膜キャパシタや、ＩＰＤ（Integrated Passive Device）などの用途に好適である。

１０：薄膜キャパシタ
１２：基板
１４：Ｃｕ下部電極
１６：誘電体薄膜
１８：上部電極

Claims (6)

1. 基板上に、（１１１）の一軸配向性を有する銅の薄膜を形成し、前記銅の薄膜上に、粒成長の臨界粒径以下の粒子径を有するとともに、添加物により耐還元性を付与されたペロブスカイト型誘電体のナノ粒子を溶媒中に分散させたスラリーを塗布し、窒素雰囲気で乾燥させ、その後、還元性雰囲気で熱処理を行うことにより、前記ナノ粒子を前記銅の薄膜上でエピタキシャル成長させて一軸配向性を有する誘電体薄膜を形成することを特徴とする誘電体薄膜の製造方法。
2. 前記ペロブスカイト型誘電体が、チタン酸バリウム系誘電体であることを特徴とする請求項１記載の誘電体薄膜の製造方法。
3. 前記ナノ粒子のスラリーは、前記還元性雰囲気での熱処理前において膜厚が２０〜７０ｎｍとなるように、前記銅の薄膜上へ塗布及び窒素雰囲気での乾燥が行われることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体薄膜の製造方法。
4. 前記還元性雰囲気が、Ｎ_２に対して０．５〜１．５ｖｏｌ％のＨ_２を含むＨ_２／Ｎ_２混合ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘電体薄膜の製造方法。
5. 前記ペロブスカイト型誘電体のナノ粒子は、粒子径が１０ｎｍ以下であり、かつ動的光散乱法で測定した場合の粒度分布Ｄ５０が１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘電体薄膜の製造方法。
6. 基板上に形成された一軸配向性を有する銅の薄膜からなる下部電極と、
   該下部電極上に形成された一軸配向性を有する誘電体薄膜と、
   該誘電体薄膜上に形成された上部電極と、
   を有する薄膜電子部品であって、
   前記銅の薄膜からなる下部電極及び誘電体薄膜を、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって形成したことを特徴とする薄膜電子部品。