專利名稱：電介質(zhì)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜電容器等的電介質(zhì)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般，公知具有在金屬等的導(dǎo)電體上設(shè)置電介質(zhì)構(gòu)造的電介質(zhì)元件。典型的電介質(zhì)元件的例子是薄膜電容器。在日本特開2001-203455號中公開有在金屬箔上形成的薄膜電容器。此外，在日本特開2000-164460號公報(bào)中公開有在金屬箔上設(shè)置電介質(zhì)，再在此電介質(zhì)膜上形成金屬層，以制造薄膜電容器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供電介質(zhì)元件的可靠性，希望提高電介質(zhì)元件中的導(dǎo)電體和在其上設(shè)置的電介質(zhì)的粘合性能。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電體和電介質(zhì)的粘合性能優(yōu)良的電介質(zhì)元件及其制造方法。
在一個方面中，本發(fā)明涉及電介質(zhì)元件。此電介質(zhì)元件具有第一導(dǎo)電體；設(shè)置在第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)；以及位于第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間，形成與第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)都不同的添加物和電介質(zhì)混合的中間區(qū)域。此添加物包括Si、Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中的一個以上的元素。添加物優(yōu)選的是在中間區(qū)域具有利用刮痕法檢測的電介質(zhì)的提高臨界剝離負(fù)荷值的濃度。中間區(qū)域可以在整個第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)的邊界上延伸，也可以只存在于一部分邊界上。在中間區(qū)域中，所述元素可以作為單體存在，也可以作為氧化物存在。換句話說，中間區(qū)域可以含有單體的上述元素、或上述元素的氧化物、或含有其雙方。此外，也可以添加物中的上述元素和構(gòu)成電介質(zhì)的電介質(zhì)材料部分發(fā)生反應(yīng)。
臨界剝離負(fù)荷值表示為了使電介質(zhì)剝離而必須的負(fù)荷，其越高，則第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)的粘合性能越高。按照本發(fā)明人的研究，通過在第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間至少部分設(shè)置含有足夠量的添加物的中間區(qū)域，與沒有中間區(qū)域的電介質(zhì)元件相比，可以賦予電介質(zhì)高的臨界剝離負(fù)荷值。
第一導(dǎo)電體可以由Ni、Cu或Al或以它們的某一種為主要成分的合金構(gòu)成。換句話說，第一導(dǎo)電體實(shí)際上可以由從Ni、Cu或Al或以它們的某一種為主要成分的合金中選擇至少一種的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。更具體地說，第一導(dǎo)電體可以使由從Ni、Cu或Al或以它們的某一種為主要成分的合金中選擇至少一種的導(dǎo)電性材料含有整體的50％質(zhì)量％以上。添加物也可以含有上述元素的氧化物。
電介質(zhì)元件可以還具有設(shè)置在電介質(zhì)上的第二導(dǎo)電體。在這種情況下，可以將此電介質(zhì)元件作為電容器使用。第一導(dǎo)電體也可以含有上述添加物，在這種情況下，上述元素在第一導(dǎo)電體中的濃度優(yōu)選的是在該元素是Si時為10ppm～5000ppm，該元素為Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe或Cr時為10ppm～3000ppm。如這些元素以這樣的濃度包含在第一導(dǎo)電體中，則通過對第一導(dǎo)電體和設(shè)在第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成中間區(qū)域，以充分提高電介質(zhì)的粘合強(qiáng)度，并且獲得良好的電特性。
在另一方面中，本發(fā)明涉及電介質(zhì)元件。此電介質(zhì)元件具有第一導(dǎo)電體；設(shè)置在第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)；以及位于第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間，與第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)都不同的添加物與電介質(zhì)混合的中間區(qū)域。第一導(dǎo)電體由Ni構(gòu)成，并且含有添加物，添加物含有Si，第一導(dǎo)電體中的Si濃度為10ppm～5000ppm。在第一導(dǎo)電體和中間區(qū)域中，Si可以以單體存在，也可以以氧化物存在。換句話說，第一導(dǎo)電體和中間區(qū)域也可以包含單體的Si或者Si的氧化物，或包括它們的雙方。
如在第一導(dǎo)電體中包含上述濃度的Si，則通過對第一導(dǎo)電體和設(shè)在第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成中間區(qū)域，充分提高電介質(zhì)的粘合性能，并且在電介質(zhì)上設(shè)置第二導(dǎo)電體，制造電容器時，可以得到良好的電特性。
在上述的任何電介質(zhì)元件中，可以使用氧化物作為電介質(zhì)(電介質(zhì)材料)。此氧化物電介質(zhì)優(yōu)選的例子是具有用通式ABO3表示組成的鈣鈦礦(perovskite)類的氧化物。鈣鈦礦類的氧化物優(yōu)選的是含有Ba、Sr、Ca、Pb、Ti、Zr和Hf中一種以上的元素的氧化物。這樣的氧化物可以例舉的有BaTiO3、SrTiO3、(BaSr)TiO3、(BaSr)(TiZr)O3和BaTiZrO3。電介質(zhì)也可以含有這些氧化物中的一種以上。
第一導(dǎo)電體可以是金屬箔。由于金屬箔可以有固定形狀，可以作為支撐電介質(zhì)的基體材料而使用。因此，對于第一導(dǎo)電體沒有必要準(zhǔn)備其他的基體材料。但是，本發(fā)明中的電介質(zhì)也可以具有支撐第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)的基體材料。
在另一個方面，本發(fā)明涉及電介質(zhì)元件的制造方法。此方法包括準(zhǔn)備第一導(dǎo)電體的工序，第一導(dǎo)電體含有Si、Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中的一個以上的元素的添加物；在第一導(dǎo)電體上設(shè)置由與此添加物不同的材料構(gòu)成的電介質(zhì)的工序；以及對第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)進(jìn)行加熱，在第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間，形成將上述添加物和電介質(zhì)混合的中間區(qū)域，以此來提高電介質(zhì)的臨界剝離負(fù)荷值的工序。中間區(qū)域可以沿第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)的整個邊界延伸，也可以僅存在于在一部分邊界上。在中間區(qū)域中，上述的元素可以以單體存在，也可以以氧化物存在。換句話說，中間區(qū)域可以含有單體的上述元素、或上述元素的氧化物、或含有其雙方。此外，也可以添加物中的上述元素和構(gòu)成電介質(zhì)的電介質(zhì)材料部分發(fā)生反應(yīng)。
通過在第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間至少一部分上設(shè)置含有足夠量的添加物的中間區(qū)域，與沒有中間區(qū)域的電介質(zhì)元件相比，可以賦予電介質(zhì)高的臨界剝離負(fù)荷值。
此外，在另一方面，本發(fā)明涉及電介質(zhì)元件的制造方法。此方法包括準(zhǔn)備含有添加物的第一導(dǎo)電體的工序；在第一導(dǎo)電體上設(shè)置由與此添加物不同的材料構(gòu)成的電介質(zhì)的工序；以及對第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)進(jìn)行加熱，在第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間，形成將上述添加物和電介質(zhì)混合的中間區(qū)域。第一導(dǎo)電體由Ni構(gòu)成，添加物含有Si，第一導(dǎo)電體中的Si濃度可以為10ppm～5000ppm。中間區(qū)域可以沿第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)的整個邊界延伸，也可以僅存在于在一部分邊界上。在中間區(qū)域中，Si可以以單體存在，也可以以氧化物存在。換句話說，中間區(qū)域可以含有Si的單體、或Si的氧化物、或含有其雙方。
如上述濃度的Si包含在第一導(dǎo)電體中，通過將第一導(dǎo)電體和設(shè)置在第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成中間區(qū)域，可以充分提高電介質(zhì)的粘合性能，并且在電介質(zhì)上設(shè)置第二導(dǎo)電體制造電容器時，可以得到良好的電性能。


圖1是表示實(shí)施方式的電介質(zhì)元件的構(gòu)造的簡要截面圖。
圖2是表示電介質(zhì)元件的制造方法的簡圖。
圖3是表示薄膜電容器的制造方法的簡圖。
圖4是電介質(zhì)元件的截面的電子顯微鏡照片。
圖5是表示電介質(zhì)元件的截面中的元素分布的圖。
圖6是表示電介質(zhì)元件的截面中的元素分布的圖。
圖7是電介質(zhì)元件的截面的電子顯微鏡照片。
圖8是表示電介質(zhì)元件的截面中的元素分布的圖。
圖9是表示在Ni箔表面上的添加物分布的簡圖。
圖10是表示電介質(zhì)元件變形例子的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在附圖的說明中，同一要素采用同一符號，并省略了重復(fù)的說明。
圖1是表示實(shí)施方式的電介質(zhì)元件10的構(gòu)造的簡要截面圖。電介質(zhì)元件10具有第一導(dǎo)電體的基體材料12、設(shè)置在基體材料12上的電介質(zhì)膜14?；w材料12是由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的導(dǎo)電體層。電介質(zhì)膜14是由電介質(zhì)材料構(gòu)成的電介質(zhì)。在本實(shí)施方式中，基體材料12是Ni箔，電介質(zhì)膜14是BST，也就是由鈦酸鋇鍶(BaSr)TiO3構(gòu)成?；w材料12支撐電介質(zhì)膜14，具有可以確保足夠強(qiáng)度程度的厚度。在本實(shí)施方式中，基體材料12的厚度約為100μm，電介質(zhì)膜14的厚度約為500nm。由于Ni箔可以有固定形狀(能夠自立)，因此可以適合作為支撐電介質(zhì)膜14的基體材料12而使用。
在基體材料12和電介質(zhì)膜14之間形成有中間區(qū)域16。在中間區(qū)域16中，與構(gòu)成基體材料12的Ni和構(gòu)成電介質(zhì)膜14的BST不同的添加物與BST混合。如后面敘述的那樣，此添加物使電介質(zhì)膜14對基體材料12的粘合性能提高。此添加物優(yōu)選的是以足夠的濃度包含在中間區(qū)域16中，以使電介質(zhì)膜14的粘合性能提高到1.5倍以上。
下面，參照圖2和圖3，對電介質(zhì)元件10的制造方法進(jìn)行說明。如圖2(a)所示，首先，準(zhǔn)備用軋制法制造的Ni箔，作為基體材料12。但是，在本發(fā)明中基體材料12用的金屬箔的制造方法不限于軋制法，也可以是其他的方法，例如電解法。
在本實(shí)施方式中使用的Ni箔中添加有足夠量的Si。在此Ni箔中也添加有Ti、Mg、Al、P等其他元素，但濃度是Si最高。這些添加物優(yōu)選的是具有將利用后面敘述的刮痕法檢測的電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值提高到1.5倍以上的濃度。關(guān)于添加物適合的濃度，將在后面詳細(xì)說明。
下面，如圖2(b)所示，在基體材料12上形成BST薄膜，作為電介質(zhì)膜14，制造多層結(jié)構(gòu)體15。在本實(shí)施方式中，利用濺射法在基體材料12上堆積BST，形成電介質(zhì)膜14。但是，在本發(fā)明中，形成電介質(zhì)膜14的方法不限于濺射法，也可以用化學(xué)溶液法等其他任何方法形成電介質(zhì)膜14。其中，使BST的組成為Ba0.7Sr0.3TiO3。但是，Ba和Sr的組成比例不限于7∶3，也可以采用其他的組成比例。
下面，如圖2(c)所示，將多層結(jié)構(gòu)體15裝入退火爐20，在高溫的氣氛25中加熱規(guī)定的時間。通過此退火處理，可以改善電介質(zhì)膜14的結(jié)晶性，并且在基體材料12和電介質(zhì)膜14的邊界上形成中間區(qū)域16(圖3(d))。在構(gòu)成電介質(zhì)膜14的BST中，基體材料12中的添加物通過用退火處理而凝聚，形成中間區(qū)域16。因此，在中間區(qū)域16中這些添加物與BST混合。
為了防止基體材料12的氧化，也就是為了防止Ni箔的氧化，氣氛25使用還原性氣氛、減壓氣氛或減壓還原性氣氛。其中所謂減壓氣氛是指具有比1個氣壓(＝101325Pa)低的壓力的氣氛，所謂減壓還原性氣氛是指具有比1個氣壓低的壓力的還原性氣氛。為了充分改善電介質(zhì)膜14的結(jié)晶性，氣氛25的溫度優(yōu)選的是在400℃以上。在本實(shí)施方式中，將氣氛25的溫度設(shè)定在800℃。
通過形成中間區(qū)域16，完成電介質(zhì)元件10。此外，中間區(qū)域16可以沿基體材料12和電介質(zhì)膜14的整個邊界延伸，也可以僅存在于一部分邊界上。
由于在構(gòu)成電介質(zhì)膜14的BST中含有氧，所以，一旦用退火處理Ni箔中的添加物凝聚在中間區(qū)域16中，此添加物就有可能與氧結(jié)合。因此，中間區(qū)域16中的添加物至少一部分作為氧化物存在的可能性就很大。
本發(fā)明人使用透射式電子顯微鏡(TEM)實(shí)施能散X射線光譜(EDS)，測定了電介質(zhì)元件10中的元素分布。圖4是使用TEM拍攝的電介質(zhì)元件10的截面的照片，圖5和圖6表示在相同截面上測定的元素的分布。在圖5中(a)表示Ba的分布，(b)表示Ti的分布，(c)表示Sr的分布，(d)表示Si的分布。在圖6中(e)表示Ni的分布，(f)表示P的分布，(g)表示Al的分布，(h)表示O的分布。在圖5和圖6中，各元素存在的區(qū)域用白色斑點(diǎn)表示。
從這些圖可以看出，在中間區(qū)域16，基體材料12的主要成分的Ni幾乎不存在，在BST中的各元素與Ni箔中的添加物的Si、P和Al混合。如圖6(d)所示，O分布在整個中間區(qū)域16中，因此認(rèn)為在中間區(qū)域16中，大部分Si、P和Al與O結(jié)合，成為氧化物。
圖7是將圖5中的中間區(qū)域16的一部分放大后的截面照片，圖8是表示在同一截面中測定的元素的分布。在圖8中(i)表示Ba的分布，(j)表示Ti的分布，(k)表示Sr的分布，(l)表示Si的分布。在圖8中，各元素存在的區(qū)域用白色斑點(diǎn)表示。
如圖8(i)所示，Si不偏析，與在BST中的各元素相同，均勻分布。因此，認(rèn)為在至少一部分的中間區(qū)域16中，Si和BST是反應(yīng)的。
在本實(shí)施方式中，還使用電介質(zhì)元件10來制造薄膜電容器。此外，薄膜電容器也是電介質(zhì)元件之一。具體地說，如圖3(e)所示，在電介質(zhì)膜14上形成上部電極18，得到薄膜電容器30。在本實(shí)施方式中，上部電極18由Cu構(gòu)成。此外，起到薄膜電容器30的下部電極作用的是由Ni箔構(gòu)成的基體材料12。
本發(fā)明人準(zhǔn)備出添加各種濃度的Si的多個Ni軋制箔，用所述的方法制造出多個電介質(zhì)元件10和薄膜電容器30，對其檢測出電介質(zhì)膜14的粘合性能、薄膜電容器30的電特性，也就是檢測出容量密度(C/A)和泄漏特性。此外，容量密度定義為(薄膜電容器30的靜電容量)/(電極18的面積)。
不是使用薄膜電容器30，而是使用電介質(zhì)元件10檢測出電介質(zhì)膜14的粘合性能。此檢測使用RHESCA公司的超薄膜刮痕試驗(yàn)機(jī)CSR-02，使用刮痕法進(jìn)行的。如公知那樣，刮痕法將具有一定曲率半徑的硬的壓頭按壓在要檢測的膜表面，一邊增加施加在壓頭上的負(fù)荷，一邊劃膜表面，測定產(chǎn)生膜破壞(例如膜從基底材料剝離)的負(fù)荷值。此負(fù)荷值稱為“臨界剝離負(fù)荷值”。
此外，可以用此臨界剝離負(fù)荷值計(jì)算出膜的粘合強(qiáng)度。也就是，膜的粘合強(qiáng)度F作為作用在使用壓頭形成的壓痕的周圍部分的最大應(yīng)力，用下式表示。
F=HπR2HW-1---(1)]]>其中，R為壓頭的曲率半徑，H為基底材料的布氏硬度。
下述的表1表示電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值和薄膜電容器30的電特性的檢測結(jié)果。
表1


此表中的“泄漏特性”表示在室溫下，在薄膜電容器30的下部電極(也就是基體材料12)和上部電極18之間施加3V的電壓時，產(chǎn)生的泄漏電流的電流密度。此外，“Si的濃度”表示在Ni箔中添加的Si單體的濃度，或者Si氧化物的濃度換算成Si元素的值。
如表1所示，在Ni箔中添加的Si的濃度為0時，即，不在Ni箔中添加Si，在中間區(qū)域16內(nèi)部不存在Si時，電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值為10mN。與此相反，當(dāng)Si的濃度為10ppm時，臨界剝離負(fù)荷值為15mN，與Si的濃度為0時的臨界剝離負(fù)荷值相比，提高了1.5倍。隨著Si濃度的提高，臨界剝離負(fù)荷值增加，Si濃度為5000ppm和10000ppm中，得到25mN的臨界剝離負(fù)荷值。這樣，通過形成存在有Si的中間區(qū)域，可以容易地實(shí)現(xiàn)提高到至今達(dá)不到的電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值的1.5倍以上。
另一方面，如Si的濃度超過5000ppm，電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值高，薄膜電容器30的電特性(更具體地說是容量密度(C/A)和泄漏特性)惡化。認(rèn)為這是因?yàn)镾i和Si的氧化物在電介質(zhì)膜14中擴(kuò)散，根據(jù)情況的不同，其一部分與BST反應(yīng)，使作為BST的電介質(zhì)的性質(zhì)惡化。
通過中間區(qū)域16提高電介質(zhì)膜14的粘合性能的原因現(xiàn)在還不清楚。本發(fā)明人為了搞清其原因，對使用與基體材料12相同的制造方法制作的Ni軋制箔進(jìn)行退火后，用EPMA(電子探針顯微分析儀)分析出在Ni軋制箔表面上的添加物的分布。圖9表示用EPMA測定的添加物分布的簡圖。其中，圖9(a)表示Si的分布，白色區(qū)域22是Si濃度低的區(qū)域，帶斑點(diǎn)的區(qū)域26表示Si濃度高的區(qū)域。圖9(b)表示Al的分布，白色區(qū)域23是Al濃度低的區(qū)域，帶斑點(diǎn)的區(qū)域27表示Al濃度高的區(qū)域。圖9(c)表示P的分布，白色區(qū)域24是P濃度低的區(qū)域，帶斑點(diǎn)的區(qū)域28表示P濃度高的區(qū)域。分析使用的Ni箔的厚度為300μm。將此Ni箔在800℃的還原性氣氛(H25000ppm、Dp＝50℃)下加熱1小時。
按照圖9，可以看出通過所述的退火處理，添加物在Ni箔表面上析出，以及各添加物在Ni箔表面上具有不均勻的分布。特別是P沿Ni的晶粒邊界成線狀分布。在圖9中表示出在Ni箔中的添加物中的Si、Al和P，根據(jù)分析的結(jié)果，其他的添加物也在Ni箔表面上析出。因添加物(雜質(zhì))不均勻分布，有可能是引起在Ni箔表面因添加物(雜質(zhì))形成凹凸。同樣，認(rèn)為在所述的電介質(zhì)元件10中，因?yàn)樵诨w材料12和電介質(zhì)膜14的邊界上不均勻地凝集有添加物，所以，在其邊界上形成凹凸。本發(fā)明人認(rèn)為，因此凹凸與電介質(zhì)膜14咬合有可能成為提高電介質(zhì)粘合性能的原因。
從所述各種試驗(yàn)的結(jié)果本發(fā)明人推測如下。也就是，在電介質(zhì)元件10和薄膜電容器30中，Ni箔中優(yōu)選的Si濃度為10ppm～5000ppm。如Ni箔中Si濃度低于10ppm，則難以充分提高基體材料12和電介質(zhì)膜14的粘合性能，此外，如Ni箔中的Si濃度超過5000ppm，薄膜電容器30的電特性明顯惡化。Si濃度在10ppm～5000ppm的范圍內(nèi)時，電介質(zhì)膜14的粘合性能充分提高，并且可以得到良好的電特性。
優(yōu)選Si濃度為100ppm～1000ppm。按照所述表1，如Ni箔中的Si濃度在100ppm以上，則可以使電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值提高到2倍以上。此外，如Ni箔中的Si濃度在1000ppm以下，則可以防止容量密度(C/A)的惡化。
這樣，本實(shí)施方式的電介質(zhì)元件10和薄膜電容器30由于具有含作為添加物的Si的中間區(qū)域16，因此提高了電介質(zhì)膜14的粘合性能。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)Si的濃度，可以在保持電介質(zhì)膜14的高粘合性能的情況下，可以得到薄膜電容器30的良好的電特性。
以上，基于該實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明。但是本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式。只要在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。
按照本發(fā)明的知識，不僅是Si，Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr都具有提高電介質(zhì)對導(dǎo)電體的粘合性能。也就是，在導(dǎo)電體和電介質(zhì)的邊界形成的中間區(qū)域16中，可以含有Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中一種以上的元素。這些元素也可以添加到電介質(zhì)基底材料(在所述實(shí)施方式中為基體材料12)中。下述的表2～表12表示在中間區(qū)域16中含有各元素的情況下，電介質(zhì)膜14的臨界剝離負(fù)荷值和薄膜電容器30的電特性的測量結(jié)果。測量的方法與表1所述的相同。在這些表中，各元素的“濃度”表示在第一導(dǎo)電體中該元素的單體濃度或該元素的氧化物的濃度的該元素的換算值?？梢钥闯?，對于任何元素在適當(dāng)?shù)臐舛确秶鷥?nèi)，都可以得到良好的臨界剝離負(fù)荷值和薄膜電容器30的電特性。
表2


表3


表4


表5


表6


表7


表8


表9


表10


表11


表12


電介質(zhì)的基底材料(在所述的實(shí)施方式中為基體12)不限于Ni，也可以由Cu或者Al構(gòu)成，也可以由以Ni、Cu或Al中的任何一個為主要成分的合金構(gòu)成。此外，電介質(zhì)也不應(yīng)限于BST。電介質(zhì)可以是氧化物，其優(yōu)選的例子是具有使用通式ABO3表示的組成的鈣鈦礦類氧化物。作為鈣鈦礦類氧化物的例子可以例舉的是含有Ba、Sr、Ca、Pb、Ti、Zr和Hf中的一種以上的元素的氧化物。更具體地說，除了BST以外，可以例舉的有BT，也就是鈦酸鋇BaTiO3、鈦酸鍶SrTiO3、(BaSr)(TiZr)O3和BaTiZrO3。電介質(zhì)可以含有這些氧化物中的一種以上。此外，上部電極18可以由除了Cu以外的金屬(例如Pt)或合金構(gòu)成。
在所述的實(shí)施方式中，支撐電介質(zhì)膜14的基體材料12兼作薄膜電容器30的下部電極。也可以如圖10所示，代之以設(shè)置支撐第一導(dǎo)電體的導(dǎo)電體層34和電介質(zhì)膜14的基板32，作為基體材料。圖10是表示進(jìn)行這樣變形的電介質(zhì)元件10a的簡要截面圖。基板32有足夠的厚度，支撐導(dǎo)電體層34和電介質(zhì)膜14。換句話說，由基板32和導(dǎo)電體層34構(gòu)成的層12a起到支撐電介質(zhì)膜14的基體材料的作用。在電介質(zhì)膜14上設(shè)置上部電極，形成電容器的情況下，導(dǎo)電體層34起到下部電極的作用。
按照本發(fā)明，可以提供導(dǎo)電體和電介質(zhì)的粘合性能優(yōu)良的電介質(zhì)元件和它的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)元件，其特征在于，包括第一導(dǎo)電體；設(shè)置在所述第一導(dǎo)電體上的電介質(zhì)；以及位于所述第一導(dǎo)電體和所述電介質(zhì)之間，形成與所述第一導(dǎo)電體以及所述電介質(zhì)都不同的添加物和所述電介質(zhì)混合的中間區(qū)域，其中，所述添加物包括Si、Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中的一種以上的元素。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述添加物在所述中間區(qū)域具有利用刮痕法檢測的所述電介質(zhì)的提高臨界剝離負(fù)荷值的濃度。
3.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述第一導(dǎo)電體由Ni、Cu或Al或以它們的任一種為主要成分的合金構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述添加物含有所述元素的氧化物。
5.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于還具有設(shè)置在所述電介質(zhì)上的第二導(dǎo)電體，其中，所述第一導(dǎo)電體含有所述添加物，所述元素在所述第一導(dǎo)電體中的濃度在該元素是Si時為10ppm～5000ppm，在該元素為Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe或Cr時為10ppm～3000ppm。
6.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述第一導(dǎo)電體由Ni構(gòu)成，并且含有所述添加物，所述添加物含有Si，所述第一導(dǎo)電體中的Si濃度為10ppm～5000ppm。
7.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述電介質(zhì)是氧化物。
8.如權(quán)利要求7所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述電介質(zhì)具有鈣鈦礦的構(gòu)造，含有Ba、Sr、Ca、Pb、Ti、Zr和Hf中的一種以上的元素。
9.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)元件，其特征在于所述第一導(dǎo)電體是金屬箔。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的電介質(zhì)元件，其特征在于，還具有支撐所述第一導(dǎo)電體和所述電介質(zhì)的基體材料。
11.一種電介質(zhì)元件的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備第一導(dǎo)電體的工序，其中，第一導(dǎo)電體含有Si、Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中的一種以上的元素的添加物；在第一導(dǎo)電體上設(shè)置由與所述添加物不同的材料構(gòu)成的電介質(zhì)的工序；以及對所述第一導(dǎo)電體和所述電介質(zhì)進(jìn)行加熱，在所述第一導(dǎo)電體和所述電介質(zhì)之間，形成所述添加物和所述電介質(zhì)混合的中間區(qū)域，以此來提高利用刮痕法檢測的所述電介質(zhì)的臨界剝離負(fù)荷值的工序。
12.一種電介質(zhì)元件的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備含有添加物的第一導(dǎo)電體的工序；在所述第一導(dǎo)電體上設(shè)置由與所述添加物不同的材料構(gòu)成的電介質(zhì)的工序；和對所述第一導(dǎo)電體以及所述電介質(zhì)進(jìn)行加熱，在所述第一導(dǎo)電體和所述電介質(zhì)之間，形成所述添加物和所述電介質(zhì)混合存在的中間區(qū)域的工序，其中，所述第一導(dǎo)電體由Ni構(gòu)成，所述添加物含有Si，在所述第一導(dǎo)電體中的Si濃度為10ppm～5000ppm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)元件，包括第一導(dǎo)電體和設(shè)置在其上的電介質(zhì)。在第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)之間形成有中間區(qū)域。在中間區(qū)域中與第一導(dǎo)電體和電介質(zhì)都不同的添加物和電介質(zhì)混合。此添加物包括Si、Al、P、Mg、Mn、Y、V、Mo、Co、Nb、Fe和Cr中一種以上的元素。
文檔編號H01G4/12GK1988084SQ200610169220
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者加藤友彥, 堀野賢治, 佐屋裕子 申請人:Tdk株式會社