(57)【要約】【課題】  比誘電率の温度係数が小さく、比誘電率が高く、リーク特性が良好で、さらに製造容易な誘電体薄膜を提供することを目的とすること。【解決手段】  本発明は、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表され、Ｘ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を０．０２〜２．０とする誘電体薄膜である。この発明により、比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以内、２５℃における比誘電率が２００以上、２５℃におけるリーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下という特性が実現される。【選択図】図１
2006128657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表され、Ｘ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０であることを特徴とする誘電体薄膜。
【請求項２】
誘電体薄膜と、この誘電体薄膜を挟持する一対の電極とを有し、
前記誘電体薄膜は、
組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表され、Ｘ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０であることを特徴とする薄膜コンデンサ素子。
【請求項３】
基板上に形成した下部電極上に、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される誘電体薄膜をスパッタリング法により基板温度を４００℃を超えて８００℃以下で形成する工程と、
６００℃を超えて、９００℃以下の温度でアニールする工程と、
を含むことを特徴とする薄膜コンデンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比誘電率が高く、比誘電率の温度特性が良好で、かつリーク特性の良好な誘電体薄膜、薄膜コンデンサ素子及び薄膜コンデンサ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の急速な小型化、高性能化に伴い、電子回路の高密度化・高集積化が進んでおり、各種電子回路に必須の回路素子であるコンデンサ素子等の一層の小型化が望まれている。例えば、誘電体薄膜を用いた薄膜コンデンサは、トランジスタ等の能動素子との集積回路等に広く用いられてきた。
【０００３】
従来、薄膜コンデンサに用いられる材料としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の材料が用いられているが、近年の容量密度の観点から、次世代ＤＲＡＭ（ギガビット世代）用のキャパシタ材料としては、充分な比誘電率が得られない問題がある。また、高いコンデンサ容量を得るためには、高い比誘電率材料を用いる他に誘電体を薄層化することでも可能であるが、薄層化に伴って誘電体膜に生じる孔により、リーク特性や耐圧が劣化することもあった。
【０００４】
このような中で、比較的高い比誘電率をもつ材料として、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）を用いて、高比誘電率、リーク特性を改善した誘電体薄膜が知られている（例えば、下記「特許文献１」参照）。該文献には、（Ｂａ，Ｓｒ）ｙＴｉＯ３の化学式で表されるペロブスカイト型の酸化物であって、１．００＜ｙ≦１．２０の組成を有する酸化物が開示されており、この酸化物は、膜厚が２００ｎｍ程度で高比誘電率及びリーク特性を満足している。
【０００５】
しかしながら、上記のようなＢＳＴは、比誘電率は高いものの、この種の誘電体材料は、温度補償用材料ではないため、温度係数が大きく（例えば、バルク（塊状）のＢＳＴでは、８０°Ｃでの静電容量が、２０°Ｃでの静電容量に比較して、−１０００〜−４０００ｐｐｍ／°Ｃの温度変化を示す）、こうした材料を用いて薄膜コンデンサ素子を構成した場合には、比誘電率の温度特性が悪化することがあった。このことは、特に、８０°Ｃ以上の高温になることもあるＬＳＩ等の近くに配置する際には難点となる。
【０００６】
温度特性を改善した誘電体材料として、主に積層セラミックコンデンサなどに用いられる、チタン酸ランタン（Ｌａ２Ｏ３・２ＴｉＯ２）、チタン酸亜鉛（ＺｎＯ・ＴｉＯ２）、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３・２ＴｉＯ２）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等のバルクの材料が知られている。
【０００７】
しかしながら、積層セラミックコンデンサなどに用いられる温度補償用誘電体組成物は、温度係数が小さくなると（例えば、絶対値が１００ｐｐｍ／℃以内）、比誘電率も小さくなり（例えば、４０未満）、逆に比誘電率が大きくなると（例えば、９０以上）、温度係数も大きくなる（例えば、絶対値７５０ｐｐｍ／℃以上）傾向があり、そのまま薄膜コンデンサに用いることは困難である。
【０００８】
そこで、薄膜コンデンサの温度特性を改善するために、１対の電極間に薄膜状の誘電体層を形成してなる薄膜コンデンサにおいて、該誘電体層は、温度係数が正である第１層と温度係数が負である第２層とを備えてなり、該薄膜コンデンサの温度係数が−１００ｐｐｍ／℃〜＋１００ｐｐｍ℃の範囲にあることを特徴とする薄膜コンデンサが提案されている（例えば、下記「特許文献２」参照）。正負の温度係数をもつ誘電体薄膜を組み合わせることにより正負の温度係数を相殺することで薄膜コンデンサの温度係数を小さくしている。
【０００９】
また、同様の目的で、比誘電率の異なる第１の誘電体薄膜（容量温度係数の絶対値が５０ｐｐｍ／℃以下）と第２の誘電体薄膜（容量温度係数が負でその絶対値が５００ｐｐｍ／℃以上）が一対の電極間に２つ以上介在することにより、正負の温度係数を相殺することで薄膜コンデンサの温度係数を小さくすることが提案されている（例えば、下記「特許文献３」参照）。
【特許文献１】特開平７−１７７１３号公報
【特許文献２】特開平９−２９３６２９号公報
【特許文献３】特開２００２−７５７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記特許文献１に記載のＢＳＴ系の誘電体薄膜は、所定の組成範囲（例えば、実施例において示されている（Ｂａ０．５Ｓｒ０．５）ｙＴｉＯ３（１．００＜ｙ≦１．２０））において高比誘電率、絶縁特性の良好である旨の記載がなされているが、比誘電率の温度特性に関する言及は全くなされていない。
【００１１】
また、上記特許文献２及び特許文献３に記載の発明は、少なくとも誘電体薄膜を２層形成する必要があり、薄膜形成工程が増えることにより、生産性において問題がある。さらに、温度特性に加えて高比誘電率及びリーク特性を両立することは困難である。更に、特開平９−２９３６２９号公報においては、誘電体各層をゾルゲル法にて形成することが例示されているが、結晶化のための熱処理により２層の界面で相互拡散が起こり、各層において目的とする温度特性を得にくいという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、ＢＳＴ系の誘電体薄膜であって、比誘電率の温度特性が良好（温度係数の絶対値が極めて小さい）で製造容易な誘電体薄膜を提供することを目的とする。また、本発明は、比誘電率が高く、リーク特性の良好な誘電体薄膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、ＢＳＴの薄膜材料について鋭意検討した結果、一般的にＢＳＴのバルク材料は、前記のように温度係数が大きいとされているところ、試行錯誤の中から５００ｎｍ以下の薄膜にした場合には、その電気的な特性は、必ずしもバルク材料の傾向に一致しないことを見出した。すなわち、ＢＳＴであっても特定の組成範囲に制御し、（１００）面と（１１０）面の回折線ピーク強度の比を特定の範囲に制御することにより、良好な温度特性で、かつ比誘電率が高く、リーク電流密度の低い誘電体薄膜が得られることを見出して本発明に至った。
【００１４】
具体的には、本発明は、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される誘電体薄膜であって、該誘電体薄膜のＸ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０である誘電体薄膜である。この発明により、温度係数がきわめて小さく、かつ高比誘電率でリーク特性の良好な誘電体薄膜が提供される。具体的には、比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以下、２５℃における比誘電率が２００以上、２５℃におけるリーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下の誘電体薄膜が提供される。
【００１５】
また、前記誘電体薄膜を好適に薄膜コンデンサ素子に用いることができる。具体的には、本発明に係る薄膜コンデンサ素子は、誘電体薄膜と、この誘電体薄膜を挟持する一対の電極とを有する薄膜コンデンサ素子であって、前記誘電体薄膜は、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表され、また、該誘電体薄膜のＸ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０である。この発明により、温度係数がきわめて小さく、かつ高比誘電率でリーク特性の良好な薄膜コンデンサ素子が提供される。具体的には、比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以下、２５℃における比誘電率が２００以上、２５℃におけるリーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下である薄膜コンデンサ素子が提供される。
【００１６】
本発明に係る薄膜コンデンサ素子の製造方法は、基板上に形成した下部電極上に、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される誘電体薄膜をスパッタリング法により基板温度を４００℃を超えて８００℃以下で形成する工程と、６００℃を超えて、９００℃以下でアニールする工程とを含むことを特徴とする。上記のピーク強度を制御するためには、上記の組成範囲内で、組成、基板温度及びアニール温度を制御することにより可能となる。即ち、上記製造方法により、温度係数がきわめて小さく、かつ高比誘電率でリーク特性の良好な薄膜コンデンサ素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の通り、本発明によると、温度係数がきわめて小さく、かつ高比誘電率でリーク特性の良好な誘電体薄膜、薄膜コンデンサ素子が提供される。具体的には、比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以下、２５℃における比誘電率が２００以上、２５℃におけるリーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下である誘電体薄膜が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る誘電体薄膜は、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される誘電体薄膜であって、該誘電体薄膜のＸ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０である誘電体薄膜である。この発明により、温度係数がきわめて小さく、かつ高比誘電率でリーク特性の良好な誘電体薄膜が提供される。具体的には、比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以下、２５℃における比誘電率が２００以上、２５℃におけるリーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下の誘電体薄膜が提供される。ｘが小さすぎたり大きすぎたりすると、温度係数が大きくなる傾向がある。また、ｙが大きすぎると温度係数が大きくなる傾向にあり、ｙが小さすぎると比誘電率が小さくなる傾向にある。よって、組成式（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３で表すとき、０．１８≦ｘ≦０．３０、０．９８≦ｙ≦１．００であることがより好ましい。
【００１９】
上記の通り、誘電体薄膜のＸ線回折チャートにおけるピーク強度を上記範囲とすることにより、高い比誘電率、低いリーク電流密度で、かつ比誘電率の温度係数が小さくなる。この技術的な理由は定かではないが、本発明者らは、温度特性と（１００）の配向性との間には何らかの関係があることを実験的に見出した。すなわち、所定の組成のＢＳＴ薄膜を成膜した後、アニール等の熱処理を施すと、主にピーク強度（Ｉ（１００））が変動すると同時に比誘電率の温度特性も変化する知見が得られた。そして、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される誘電体薄膜であって、上記のピーク強度比の範囲内に制御することにより、特に温度係数を小さく制御することができる。なお、本明細書においては、着目する（１００）の配向性をピーク強度Ｉ（１００）とＩ（１１０）との比、つまり、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）として表している。一般的に、結晶配向度はロットゲーリング（Lot gering）法により計算するが、ここでは、簡易的にバルクにおけるメインピークＩ（１１０）を基準にピーク強度比として（１００）の配向性を表した。
【００２０】
また、比誘電率温度係数は、小さいほど好ましい。具体的には比誘電率温度係数の絶対値が４００ｐｐｍ／℃以下、さらには絶対値２００ｐｐｍ／℃以下が好ましい。また、２５℃における比誘電率は大きいほど好ましく、３００以上が好ましい。また、２５℃におけるリーク電流密度は低いほど好ましく、５×１０−７Ａ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る誘電体薄膜は、上記組成であって、上記ピーク強度比に制御できれば、スパッタリング等の気相法やＭＯＤ等の溶液法など、何れの薄膜形成プロセスを用いて作製することができるが、組成やピーク強度比の調整が容易なことから、スパッタリング法により作製することが好ましい。
【００２２】
スパッタリング法を用いて上記誘電体薄膜を形成する場合は、基板（コンデンサ素子とする場合は、表面に電極が形成された基板）を６００℃以下に加熱し、チャンバに５０体積％以下の酸化性ガスを混合したアルゴンガスを導入した酸化性雰囲気において、減圧下で、ＢＳＴターゲットをスパッタリングする。
【００２３】
スパッタリング法を用いて成膜する場合、基板温度を高くするにつれて、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）も大きくなる傾向にあり、さらに比誘電率の温度係数も大きくなる傾向にある。そこで、本発明では、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を小さくした状態で成膜し、後述するようにアニール処理をすることによりピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を最適な範囲、すなわち比誘電率の温度係数を所定の範囲内に調整することが好ましい。具体的には成膜温度は４００℃を越えて８００℃以下、好ましくは５５０〜７５０℃である。また、酸化性雰囲気中で誘電体膜を形成するので、ＢＳＴの結晶構造から酸素が欠損することがないので、リーク電流密度が向上する。ここで、使用する酸化性ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス等を用いることができる。また、チャンバの圧力は、０．３〜４Ｐａが好ましい。
【００２４】
使用するターゲットは目的組成のＢＳＴターゲットを用いても良く、ＢＴ及びＳＴターゲットを用いても良い。また、条件により必要に応じてターゲットの組成を調整してもよい。
【００２５】
膜厚は、５００ｎｍ以下が好ましく、４０〜２００ｎｍがさらに好ましい。膜厚が小さすぎると比誘電率が低下し、コンデンサ素子とした場合には容量が小さくなる。また、耐電圧も低下する傾向にある。膜厚が大きすぎると、コンデンサ素子とした場合には容量が小さくなる。成膜速度は、１０ｎｍ／分以下、好ましくは６ｎｍ／分、さらに好ましくは３ｎｍ／分である。成膜速度は速いほど生産性が上がるので好ましいが、成膜速度が遅いほど、リーク電流密度を小さくすることができる。
【００２６】
基板上に誘電体薄膜を成膜した後、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）、すなわち比誘電率の温度係数を調整するために、成膜温度以上でアニール処理をすることが好ましい。同一組成であれば、低温で成膜した場合は、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が小さくなる傾向があり、温度係数も所定の範囲から外れる場合もある。アニール処理をすることにより、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を大きくすることができ、結果として、温度係数を最適範囲に調整することができる。さらに、アニール処理することにより比誘電率も大きくなる。ただし、９００℃を超えた温度でアニール処理をすると、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が２．０を超えるため、その温度係数が所定の範囲から外れる。よって、アニール処理をする場合は、成膜温度を超えて９００℃以下で行うことが好ましい。また、アニール処理は、酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。酸化性雰囲気中で行うことにより、酸素欠損を防止しリーク電流密度を小さくすることができる。
【００２７】
本発明に係る誘電体薄膜は、薄膜コンデンサ素子として好適に利用することができる。薄膜コンデンサ素子は、基板上に下部電極層、誘電体薄膜、上部電極層を順次形成して、一層の誘電体薄膜からなる薄膜コンデンサ素子であっても、下部電極と上部電極の間に複数の誘電体薄膜と内部電極を設けて多層の誘電体薄膜からなる、積層薄膜コンデンサ素子を作製しても良い。
【００２８】
以下に、図１を参照しつつ、一層の誘電体薄膜からなる薄膜コンデンサ素子について、詳細に説明する。図１には、本発明に係るコンデンサ素子の概略断面図を示す。
誘電体薄膜を形成する基板１０は、シリコン基板、アルミナ等のセラミック基板、ガラスセラミックス基板、ガラス基板、サファイア、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３等の単結晶基板、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属基板など、化学的に熱的に安定で応力発生が少なく表面の平滑性を保つことができれば、何れのものでも良い。中でも、基板表面の平滑性が良好なシリコン基板を用いることが好ましい。シリコン基板を用いる場合は、絶縁性を確保するためにその表面に熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成することが好ましい。熱酸化膜は、シリコン基板を高温にして、酸化性雰囲気中でシリコン基板表面を酸化させて形成する。
【００２９】
次に、上記基板１０上に下部電極層２０を形成する。下部電極層２０の材料は、導電性を有すれば特に制限はない。例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属またはこれらの合金、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＳｉＣ等の半導体、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物を用いることができる。但し、スパッタリング法により誘電体膜形成する場合に酸化雰囲気で熱処理されることがあるので、少なくとも下部導体は耐酸化性のＡｕ、Ｐｔ等の金属が好ましい。
【００３０】
下部電極層２０の形成方法としては、スパッタリング法等の気相法を用いることができる。下部電極層２０の厚みは特に限定されないが、５０ｎｍ以上であることが好ましい。
なお、基板１０と下部電極層２０との密着性を向上させるために、下部電極層を形成するに先立って密着層を形成してもよい（図示せず）。密着層は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ等の酸化物や窒化物などを用いることができる。また、密着層の形成は、ＣＶＤ法等の蒸着法などを用いることができる。
【００３１】
次に、下部電極層２０上に誘電体薄膜３０を形成する。誘電体薄膜３０の材料は、前記のように、組成式が（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）で表される材料である。さらにＸ線回折チャートにおける（１００）面の回折線のピーク強度をＩ（１００）とし、（１１０）面の回折線のピーク強度をＩ（１１０）としたとき、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０２〜２．０であることが好ましい。この材料を用いることにより、比誘電率温度係数が小さく、かつ比誘電率が大きく、さらにリーク電流密度の小さい素子を得ることができる。また、誘電体薄膜３０の形成方法は前記の通りである。
【００３２】
次に、誘電体薄膜３０上に上部電極層４０を形成する。上部電極層４０の材料は、下部電極層２０の材料と同様に導電性を有すれば特に制限はなく、上記導電材料を使用することができる。また、必要に応じてパッシベージョン層（保護層）を形成する（図示せず）。パッシベーション層の材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料を用いることができる。なお、前記各層の形成する際にその都度フォトリソグラフィ技術を用いて所定のパターンニングを行ってもよい。
【実施例】
【００３３】
次に、具体的な実施例を示し更に詳細に本発明について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
表面に熱酸化膜（ＳｉＯ２）が形成されたシリコン基板上に密着層として２０ｎｍのＴｉＯ２膜を形成した。次に、密着層上にスパッタリング法により下部電極層を形成した。電極材料にはＰｔを用い、厚みは１００〜１５０ｎｍとした。次に、下部電極層上に所定組成のＢＳＴターゲットを用いてスパッタリング法により表１に示す組成の誘電体薄膜を形成した。成膜は、Ａｒガスに１０〜２５体積％の酸素ガスを含有する混合ガス雰囲気中で、基板温度を５５０℃、成膜圧力を０．３〜４Ｐａ、入力電力１．３〜１．８Ｗ／ｃｍ２、成膜速度４〜５ｎｍ／ｍｉｎの条件下で行った。誘電体薄膜の厚みは１００〜１４０ｎｍとした。
【００３５】
次いで、成膜後に各組成の薄膜について酸化性雰囲気中でアニール処理を行った。アニール処理条件は、酸素気流中で６００、８００、８５０、９００℃で３０分行った。
次に誘電体薄膜上に上部電極を形成した。電極材料にはＰｔを用い、厚みは１００〜１５０ｎｍとした。対向する電極径は、１．０ｍｍφとした。
【００３６】
評価は、表１に示すサンプル（サンプルＮｏ．１〜１３）について、比誘電率、ｔａｎδ、リーク電流密度、比誘電率の温度係数について行った。比誘電率（単位なし）は、コンデンササンプルに対し、デジタルＬＣＲメータ（ＹＨＰ社製４１９４Ａ）を用いて、室温（２５℃）、測定周波数１ｋＨｚ（ＡＣ１．０Ｖ）の条件で測定された静電容量と、コンデンササンプルの電極寸法および電極間距離とから算出した。ｔａｎδは、上記静電容量を測定した条件と同一条件で測定した。リーク電流密度（Ａ／ｃｍ２）は、電界強度１００ｋＶ／ｃｍ２の条件で室温（２５℃）で測定した。比誘電率の温度特性は、コンデンササンプルに対し、上記条件で比誘電率を測定し、２５〜１２５℃の温度範囲内での温度に対する比誘電率の最大及び最小の比誘電率（Δε）を測定し、温度係数（ｐｐｍ／℃）を算出した。
【００３７】
また、各サンプルについて、Ｘ線（Ｃｕ−Ｋα線）回折装置（理学社製ＲＩＮＴ２０００）により、Ｘ線発生条件が５０ｋＶ−３００ｍＡ、スキャン幅が１０〜６０°、スキャン速度が４°／分の条件にて測定し、（１００）結晶面のピーク強度（Ｉ（１００））と（１１０）結晶面のピーク強度（Ｉ（１１０））を測定し、Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）（ピーク強度比）を算出した。
これらの結果を表１に示す。
【表１】
2006128657.tif 000003
【００３８】
これより、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ｙＴｉＯ３（０．１８≦ｘ≦０．４５、０．９６≦ｙ≦１．０４）の組成範囲（サンプルＮｏ．１〜７及びＮｏ．１２，１３）で比誘電率温度係数の絶対値が６００ｐｐｍ／℃以内、比誘電率が２００以上、リーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下であり、全ての項目で良好な値が得られた。また、アニール温度を高くするにつれ、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が大きくなり、さらに温度係数も低下する傾向にある。これにより、アニール温度によりピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を調整、すなわち温度係数の調整が可能なことがわかる。さらに、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）を０．０２〜２．０の範囲で調整することにより、良好な温度係数が得られた。
【００３９】
一方で、比較例であるサンプルＮｏ．８〜１０においては、比誘電率、リーク電流密度はそれぞれ、２００以上、１×１０−６Ａ／ｃｍ２以下であるものの、温度係数が−１０００ｐｐｍ／℃以下と大きな絶対値を持つ。また、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０１０、０．０１１程度と小さく、アニール温度による変化もない。また、比較例であるサンプルＮｏ．１１においては、比誘電率、リーク電流密度はそれぞれ、２００以上であるものの、リーク電流密度が１×１０−６Ａ／ｃｍ２を超えており、温度係数が−１０００ｐｐｍ／℃以下と大きな絶対値を有していた。また、ピーク強度比Ｉ（１００）／Ｉ（１１０）が０．０１０と小さく、アニール温度による変化もない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る誘電体薄膜及び薄膜コンデンサ素子は、トランジスタ等の能動素子との集積回路等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る、薄膜コンデンサ素子の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    基板
２０    下部電極層
３０    誘電体薄膜
４０    上部電極層
【図１】
2006128657.tif 000004