《溅射靶、溅射靶的制造方法、钛酸钡薄膜的制造方法和薄膜电容器的制造方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《溅射靶、溅射靶的制造方法、钛酸钡薄膜的制造方法和薄膜电容器的制造方法.pdf（26页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104204284 A (43)申请公布日 2014.12.10 CN 104204284 A (21)申请号 201380016294.0 (22)申请日 2013.02.25 2012-084057 2012.04.02 JP C23C 14/34(2006.01) H01G 4/12(2006.01) H01G 4/33(2006.01) H01L 21/822(2006.01) H01L 27/04(2006.01) (71)申请人 索尼公司 地址 日本东京 (72)发明人 足立研 柳川周作 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 112。
2、90 代理人 陈桂香 曹正建 (54) 发明名称 溅射靶、 溅射靶的制造方法、 钛酸钡薄膜的制 造方法和薄膜电容器的制造方法 (57) 摘要 本发明提供一种溅射靶， 其包括导电的钛酸 钡烧结材料， 所述钛酸钡烧结材料在解理面上的 具有10m以上粒径的晶粒聚合体(12)的生成密 度小于 0.2 个 /cm2。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.24 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/054696 2013.02.25 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/150831 JA 2013.10.10 (51)Int.Cl. 权利。
3、要求书 1 页 说明书 20 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书20页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104204284 A CN 104204284 A 1/1 页 2 1. 一种溅射靶， 其包括 ： 导电的钛酸钡烧结材料， 所述钛酸钡烧结材料在解理面上的 具有 10m 以上粒径的晶粒聚合体的生成密度小于 0.2 个 /cm2。 2. 根据权利要求 1 所述的溅射靶， 其中， 含有锰 (Mn)。 3. 根据权利要求 1 所述的溅射靶， 其中， 含有锰 (Mn) 的氧化物。 4. 根据权利要求 2 所述的溅射靶， 其中， 。
4、锰 (Mn) 的含量相对于构成所述钛酸钡烧结材 料的钡 (Ba) 和钛 (Ti) 的总量等于或小于 0.25 原子。 5. 根据权利要求 1 所述的溅射靶， 其中， 含有从硅 (Si)、 铝 (Al)、 镁 (Mg)、 钒 (V)、 钽 (Ta)、 铌 (Nb) 和铬 (Cr) 中选择的一种或两种或更多的元素。 6. 根据权利要求 1 所述的溅射靶， 其中， 含有从硅 (Si)、 铝 (Al)、 镁 (Mg)、 钒 (V)、 钽 (Ta)、 铌 (Nb) 和铬 (Cr) 中选择的一种或两种或更多的元素的氧化物。 7. 根据权利要求 1 所述的溅射靶， 其中， 在厚度方向上的电阻率为 0.1 至。
5、 10cm， 且 在厚度方向上的电阻率的变化在 10以内。 8. 一种溅射靶的制造方法， 所述方法包括以下步骤 ： 在含氧氛围中对钛酸钡 (BaTiO3) 粉末进行初次烧制 ； 并且 在所述初次烧制之后， 对烧制的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末进行热压。 9. 根据权利要求 8 所述的溅射靶的制造方法， 其中， 在所述初次烧制之后并且在将含 有锰(Mn)的添加物与烧制的钛酸钡(BaTiO3)粉末进行混合以使锰(Mn)相对于构成钛酸钡 (BaTiO3) 粉末的钡 (Ba) 和钛 (Ti) 的总量的比率等于或低于 0.25 原子之后， 才进行所述 热压。 10. 根据权利要求 9 所述的溅射靶的制。
6、造方法， 其中， 使用氧化锰 (Mn2O3) 作为所述含 有锰 (Mn) 的添加物。 11. 根据权利要求 8 所述的溅射靶的制造方法， 其中， 在空气氛围中进行所述热压。 12. 一种钛酸钡薄膜的制造方法， 所述方法包括以下步骤 ： 准备含有导电的钛酸钡烧结材料的溅射靶， 所述钛酸钡烧结材料在解理面上的具有 10m 以上粒径的晶粒聚合体的生成密度小于 0.2 个 /cm2； 并且 使用所述溅射靶进行溅射成膜。 13. 根据权利要求 12 所述的钛酸钡薄膜的制造方法， 其中， 在进行所述溅射成膜中， 使 用利用低频电源的溅射装置。 14. 一种薄膜电容器的制造方法， 所述方法包括以下步骤 ： 。
7、在第一电极上通过使用溅射靶进行溅射成膜来形成钛酸钡薄膜， 所述溅射靶含有导电 的钛酸钡烧结材料， 所述钛酸钡烧结材料在解理面上的具有 10m 以上粒径的晶粒聚合体 的生成密度小于 0.2 个 /cm2； 并且 在所述钛酸钡薄膜上形成第二电极。 权 利 要 求 书 CN 104204284 A 2 1/20 页 3 溅射靶、 溅射靶的制造方法、 钛酸钡薄膜的制造方法和薄膜 电容器的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种溅射靶， 特别地， 涉及一种用于基板上的高介电薄膜的溅射成膜 并且具有导电钛酸钡靶材烧结材料的溅射靶。 此外， 本发明涉及一种溅射靶的制造方法、 使 用该溅射靶的钛酸钡薄膜的。
8、制造方法和使用该溅射靶的薄膜电容器的制造方法。 背景技术 0002 在形成用于薄膜电容器的钙钛矿型高介电薄膜时， 膜是通过使用绝缘溅射靶的高 频溅射形成的。然而， 因为溅射靶具有绝缘特性， 所以不利的是， 溅射率低且生产率明显受 损。此外， 因为溅射使用的是高频电源， 所以难以增加溅射装置的尺寸， 并且不利的是大型 基板上的成膜困难。 0003 因此， 为了增大溅射率或为了应用于使用低频电源的溅射装置， 已经提出了导电 溅射靶。 0004 作为这样的导电溅射靶的示例， 已经公开了是如下陶瓷材料的溅射靶 ： 该陶瓷 材料在烧制时导致缺氧并且施加 1.5V 的电压时测得的在靶的板厚度方向上的电阻位。
9、于 100mcm 至 10cm 的范围内。例如， 可以以使用 BaTiO3粉末作为陶瓷材料的方式制 造由 BaTiO3-X组分形成的溅射靶， 该粉末是通过在真空中 1300的条件下的热压法烧制而 成的 ( 参见下面所述的专利文献 1)。 0005 此外， 作为导电溅射靶的另一个示例， 已经公开了这样的溅射烧结靶材 ： 其是由 Ba和Ti的复合氧化物形成的， 并且该复合氧化物中的氧含量比理论的氧含量下降了4.9 10。该溅射烧结靶材以下面的方式制造。首先， 在真空或还原性氛围中， 使 BaTiO3粉 末在 1200 至 1450的温度和预定的时间保持的条件下的经受减氧热处理， 以减少粉末中 的氧。
10、含量。随后， 将粉末磨碎并进行干燥， 然后在真空中在温度为 1250 至 1350、 压力为 200kgf/cm2以及保持时间为 3 小时的条件下对粉末进行热压。这样制得了上述溅射烧结靶 材 ( 参见下面所述的专利文献 2)。 引用列表 专利文献 0006 专利文献 1 ： 日本专利第 3464251 号 专利文献 2 ： 日本专利第 3129046 号 发明内容 0007 然而， 为了如上所述通过缺氧制造导电溅射靶， 需要以比绝缘溅射靶的温度更高 的温度对靶材进行烧结。因此， 一部分靶材在烧结时熔化和再结晶， 且因此， 在靶材中形成 具有大直径的晶粒聚合体。当这样的含有晶粒聚合体的溅射靶用于。
11、低频溅射时， 因为晶粒 聚合体与周围的晶体在介电常数和电阻率方面是不同的， 所以在一部分晶粒聚合体处产生 局部静电， 这不利地造成电弧放电。 此外， 因为晶粒聚合体与周围的晶体在热膨胀系数方面 说 明 书 CN 104204284 A 3 2/20 页 4 是不同的， 所以产生了热应力， 这可能造成靶材损坏等。因此， 上述的导电溅射靶无法应用 于低频溅射。 0008 因此， 期望提供能够在低频溅射中防止电弧放电的发生以及靶材的损坏并且适用 于使用低频电源的大型溅射装置的溅射靶。 此外， 期望提供这样的溅射靶的制造方法、 钛酸 钡薄膜的制造方法和薄膜电容器的制造方法。 0009 为了实现这样目的。
12、， 根据本发明的实施形式的溅射靶包括 ： 导电的钛酸钡烧结材 料， 所述钛酸钡烧结材料在解理面上的具有 10m 或以上粒径的晶粒聚合体的生成密度小 于 0.2 个 /cm2。 0010 在具有这样结构的溅射靶中， 所述晶粒聚合体的生成密度小于 0.2 个 /cm2。换言 之， 造成诸如发生电弧放电和靶材损坏等的晶粒聚合体的数量极少。 0011 此外， 根据本发明的实施形式的溅射靶的制造方法也作为上述溅射靶的制造方 法， 并且所述方法包括 ： 在空气氛围中对钛酸钡(BaTiO3)粉末进行初次烧制， 并且在所述初 次烧制之后， 对烧制过的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末进行热压。 0012 此外， 。
13、根据本发明的实施形式的钛酸钡薄膜的制造方法也作为使用上述溅射靶的 钛酸钡薄膜的制造方法。此外， 根据本发明的实施形式的薄膜电容器的制造方法也作为使 用上述溅射靶的薄膜电容器的制造方法。 0013 在根据本发明的实施形式的上述溅射靶中， 所述钛酸钡烧结材料的解理面上的所 述晶粒聚合体的生成密度小于 0.2 个 /cm2。因此， 当将该溅射靶用于低频溅射时， 能够防止 电弧放电的发生和靶材的损坏等。如上所述， 根据本发明的实施形式的溅射靶能够被应用 于低频溅射。此外， 根据本发明的实施形式的溅射靶可应用于使用低频电源的大型溅射装 置， 这使得制造使用大型基板的薄膜电容器成为可能。 附图说明 001。
14、4 图 1 图 1 是通过立体显微镜观察到的根据第一实施形式的溅射靶的图像。 图 2A 图 2A 是通过立体显微镜观察到的作比较的溅射靶的图像。 图 2B 图 2B 是图 2A 的图像的放大图像。 图 3 图 3 是图示了根据第一实施形式的溅射靶的制造方法的流程图。 图 4 图 4 是图示了根据第三实施形式的薄膜电容器的结构的横截面示意图。 图5图5是图示了根据第三实施形式的与薄膜电容器合并的电路基板的横截面示意 图。 图 6 图 6 是图示了在实施例 1 中制得的第 3 号和第 64 号溅射靶样本的厚度方向上 的电阻率的变化的曲线图。 图 7 图 7 是图示了使用在实施例 1 中制得的第 6。
15、4 号溅射靶样本的溅射率的再现性 的曲线图。 具体实施方式 0015 在下文中， 将参照附图以下面的顺序说明本发明的一些实施形式。 1. 第一实施形式 ： 晶粒聚合体的生成密度小于 0.2 个 /cm2的靶材 2. 第二实施形式 ： 钛酸钡薄膜的制造方法 说 明 书 CN 104204284 A 4 3/20 页 5 3. 第三实施形式 ： 薄膜电容器的制造方法 注意， 使用相同的符号来表示各实施形式共有的组件， 并且省略重复的说明。 0016 图 1 是通过立体显微镜观察到的应用了本发明的溅射靶的钛酸钡烧结材料 ( 以下， 被 称为靶材 ) 的解理面的图像 (50 倍的放大率 )。图 2A 。
16、是通过立体显微镜观察到的作比较的 靶材的解理面的图像 (50 倍的放大率 )， 图 2B 是图 2A 的图像的放大图 (200 倍的放大率 )。 0017 应用了本发明的第一实施形式的溅射靶包括平板状的导电靶材 1。靶材 1 由作为 主要结晶成分的微晶 11 形成， 且少量的晶粒聚合体 12 可以分散在大量的微晶 11 中。图 1 图示了这样的靶材 1 的解理面的观察图像。此外， 在分散有少量的晶粒聚合体 12 的情况下 的靶材 1 是解理面上的晶粒聚合体 12 的生成密度小于 0.2 个 /cm2的钛酸钡烧结材料。 0018 ( 微晶 11) 微晶 11 是主要构造靶材 1 的结晶成分， 且。
17、微晶 11 的成分是钛酸钡。微晶 11 的平均粒 子直径是约 0.5 至 3m。此外， 以这样的方式形成微晶 11 ： 在制造溅射靶的热压工艺中， 在 不使钛酸钡粉末熔化的情况下对钛酸钡粉末进行加压和烧结， 并大致维持热压前的粉末的 尺寸。 0019 ( 晶粒聚合体 12) 靶材 1 中可以分散有少量的晶粒聚合体 12， 且晶粒聚合体 12 的成分是与周围的微晶 11相似的钛酸钡。 以这样的方式形成晶粒聚合体12 ： 在溅射靶的制造工艺的热压时使钛酸 钡粉末部分熔化并再结晶。晶粒聚合体 12 的尺寸大于微晶 11 的尺寸， 并且晶粒聚合体 12 具有 10m 或以上的粒径， 特别地， 具有约 。
18、10 至 80m 的粒径。顺便提及地， 当确认靶材中 具有 80m 或以上的粒径的晶粒聚合体时， 不论生成密度如何， 该靶材不包含在根据本发 明的实施形式的靶材 1 中。 0020 ( 晶粒聚合体 12 的生成密度 ) 然后说明上述晶粒聚合体 12 的生成密度的计算方法。以随机的方式解理靶材 1， 通过 立体显微镜 ( 以 50 倍至 100 倍的放大率 ) 观察解理面并且对晶粒聚合体 12 的数量进行计 数。此时， 仅观察通过解理生成的一对解理面中的一个解理面。例如， 以随机的方式数次解 理靶材 1， 且通过立体显微镜在总计 50cm2的范围观察生成的多对解理面。在这个观察中， 当通过 50。
19、 倍至 100 倍的放大率的立体显微镜观察可辨认的具有 10 至 80m 的粒径的 10 个晶粒聚合体 12 得到确认时， 靶材 1 的解理面中的晶粒聚合体 12 的生成密度是 0.2 个 / cm2。第一实施形式的溅射靶包括这样的靶材 1 ： 其中， 通过这样的观察而计算出的具有 10 至 80m 的粒径的晶粒聚合体 12 的生成密度小于 0.2 个 /cm2。顺便地， 靶材 1 可以优选地 不含有晶粒聚合体 12， 即， 晶粒聚合体 12 的生成密度可以优选是 0 个 /cm2。 0021 在构造第一实施形式的溅射靶的靶材 1 中， 晶粒聚合体 12 的生成密度小于 0.2 个 /cm2，。
20、 因此， 可以说， 基本上不存在晶粒聚合体 12。在图 1 所示的靶材 1 的解理面上， 整个表 面由微晶 11 形成， 并没有观察到晶粒聚合体 12。另一方面， 在图 2A 所示的作比较的靶材 1 的解理面上， 观察到微晶 11 以及许多晶粒聚合体 12。如上所述， 微晶 11 具有约 0.5 至 3m的平均粒径， 而晶粒聚合体12具有10至80m的粒径， 且因此它们的尺寸是明显不同 的。此外， 如图 2B 的放大图所示， 当把图像放大到 200 倍时， 微晶 11 和晶粒聚合体 12 在结 说 明 书 CN 104204284 A 5 4/20 页 6 晶度方面彼此不同， 且晶粒聚合体 1。
21、2 的结晶取向彼此不同。 0022 ( 添加物 ) 此外， 第一实施形式的溅射靶可以含有锰 (Mn) 作为添加物。锰 (Mn) 的含量是相对于 构造钛酸钡烧结材料 ( 靶材 1) 的钡 (Ba) 和钛 (Ti) 的总量的 0.25 原子以下。在含有添 加物的靶材 1 中， 微晶 11 与晶粒聚合体 12 的组成是不同的。 0023 作为添加物的其它示例， 第一实施形式的溅射靶可以含有从硅 (Si)、 铝 (Al)、 镁 (Mg)、 钒 (V)、 钽 (Ta)、 铌 (Nb) 和铬 (Cr) 中选择的一种或两种及以上的元素。此外， 第一实 施形式的溅射靶可以同时含有锰和上述元素。 0024 此外。
22、， 靶材 1 可以含有任何上述元素的氧化物作为添加物。例如， 靶材 1 可以含有 氧化锰 (Mn2O3) 作为添加物。 0025 ( 导电性 ) 此外， 靶材1具有0.1至10 cm的厚度方向上的电阻率。 该电阻率表明靶材1的缺氧 状态是充分的。 换言之， 构造靶材1的钛酸钡处于缺氧状态， 并且钛酸钡的组成是BaTiO3-X。 0026 此外， 在靶材 1 中， 厚度方向上的电阻率的变化在 10以内。换言之， 当测量通 过在厚度方向上刮削靶材 1 而形成的暴露表面的电阻率时， 各厚度处的表面的电阻率变化 在 10以内。这表明 ： 靶材 1 的组成在靶材 1 的表面和内部没有变化并且是均一的， 。
23、并 且在靶材 1 的厚度方向上， 缺氧状态不仅在表面上而且在内部也是充分的。 0027 接着， 根据图 3 的流程图说明设置有具有上述结构的靶材 1 的溅射靶的制造方法。 0028 首先， 在步骤 101 之前， 制备成分比为 Ba:Ti 1:1 的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。钛酸 钡 (BaTiO3) 粉末的制造方法没有限制， 可以通过诸如固相法、 草酸法、 水热法和溶胶 - 凝胶 法等典型方法制造钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。例如， 以这样的方式形成钛酸钡 (BaTiO3) 粉末 ： 将碳酸钡 (BaCO3) 粉末和氧化钛 (TiO2) 粉末混合， 然后以约 1000的温度对混合物进。
24、行煅 烧。 0029 顺便提及地， 只要能够获得本发明的效果， 上述钛酸钡 (BaTiO3) 粉末的成分比不 限于 Ba:Ti 1:1。 0030 ( 步骤 101 ： BaTiO3粉末的初次烧制 ) 接着， 使制备的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末在含氧氛围中经受初次烧制 ( 步骤 101)。例如， 可以在空气氛围中， 在 1000 至 1200的温度和 3 小时的保持时间的条件下进行初次烧制。 此时， 特征在于， 不是在真空中而是在含氧空气氛围中使钛酸钡粉末积极地氧化。此外， 氛 围没有限制， 只要该氛围含氧即可。 0031 ( 步骤 102 ： 添加物的混合 ) 其后， 将含锰 (Mn) 。
25、的添加物与初次烧制的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末混合 ( 步骤 102)。此 时， 混合添加物以使锰 (Mn) 的比率是相对于构成钛酸钡 (BaTiO3) 粉末的钡 (Ba) 和钛 (Ti) 的总量的 0.25 原子以下。此外， 例如， 氧化锰 (Mn2O3) 粉末作为锰的氧化物用于上述含锰 (Mn)的添加物。 氧化锰(Mn2O3)的制造方法没有限制， 例如， 可以通过在空气氛围中以600 对碳酸锰 (MnCO3) 进行煅烧来制备氧化锰 (Mn2O3)。 0032 考虑到热压时的氧解吸特性， 要被混合的添加物可以优选含有这样的元素 ： 上述 元素的热压温度附近的氧化物生成自由能等于或高于氧化。
26、钡或氧化钛的氧化物生成自由 说 明 书 CN 104204284 A 6 5/20 页 7 能的元素。 0033 作为满足这样条件的添加物， 可以优选使用锰的氧化物， 尤其 Mn2O3是优选的 ； 然 而， 可以使用下面所述的其它元素的单质或氧化物。例如， 作为含锰 (Mn) 的添加物， 可以使 用 MnO、 MnO2或 Mn3O4。可替代地， 作为含硅 (Si) 的添加物， 可以使用 SiO 或 SiO2。作为含铝 (Al) 的添加物， 可以使用 -Al2O3。作为含镁 (Mg) 的添加物， 可以使用 MgO。作为含钒 (V) 的添加物， 可以使用 V2O3、 V2O4或 V2O5。作为含钽。
27、 (Ta) 的添加物， 可以使用 Ta2O5或 TaO2。作 为含铌 (Nb) 的添加物， 可以使用 NbO、 NbO2、 Nb2O3或 Nb2O5。作为含铬 (Cr) 的氧化物， 可以 使用 Cr2O3。此外， 可以一起使用这些添加物中的多种添加物。 0034 ( 步骤 103 ： 热压 ) 其后， 对初次烧制后的混合有添加物的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末进行热压 ( 步骤 103)。此 时， 例如， 在空气氛围中以 150kgf/cm2的压力和 1270 至 1340的温度进行热压。顺便提及 地， 不一定在空气氛围中进行热压， 可以在真空中或在惰性气体中进行热压。 0035 下面说明热压。
28、的详情。 0036 首先， 在圆柱形的外模具内设置圆柱形的内模具。 此外， 在内模具中从下侧依次设 置下模冲和平板状的垫片。 随后， 将钛酸钡粉末放置在垫片上， 然后使钛酸钡粉末变平整而 没有任何间隙。然后， 将垫片和上模冲依次设置在钛酸钡粉末上。此外， 在制成多个烧结材 料的情况下， 在一对上模冲和下模冲之间重复地堆叠垫片和钛酸钡粉末。 此时， 进行这样的 设置以使钛酸钡粉末布置在内模具的轴向的中心。 0037 通过将钛酸钡粉末夹在一对平板状垫片之间将钛酸钡粉末模制成平板状。此外， 因为基本消除了垫片与内模具之间以及模冲与内模具之间的间隙， 所以将钛酸钡粉末被置 于几乎不与外部空气接触的状态。
29、。换言之， 钛酸钡粉末被置于基本气密的状态。 0038 随后， 将如上所述设置有钛酸钡粉末的外模具装载到热压装置上以使外模具处于 预定的状态。然后， 装置中的挤压杆在外模具的轴向上挤压模冲， 并且外模具被加热。以这 样的方式， 通过挤压和加热对钛酸钡(BaTiO3)粉末进行热压， 以制成钛酸钡(BaTiO3-X)烧结 材料。 0039 完成热压之后， 释放挤压杆， 从热压装置中取出钛酸钡烧结材料及外模具并使它 们逐渐冷却， 并且进一步冷却至接近室温。 此时， 直至冷却完成才从外模具中取出钛酸钡烧 结材料， 从而维持钛酸钡烧结材料的基本气密状态。 0040 通过上述的步骤， 由钛酸钡 (BaTi。
30、O3) 粉末制成钛酸钡 (BaTiO3-X) 烧结材料以获得 靶材1。 因此， 靶材1具有这样的特征 ： 解理面上的具有10m以上粒径的晶粒聚合体12的 生成密度小于 0.2 个 /cm2。 0041 注意， 可以省略步骤 102 的添加物的混合。在这种情况下， 在步骤 101 的初次烧制 之后， 进行步骤 103 的热压。 0042 上述的第一实施形式的溅射靶具有这样的导电靶材 1 ： 该靶材的解理面上的晶粒聚合 体的生成密度小于 0.2 个 /cm2。在上述溅射靶中， 在低频溅射中导致电弧放电的发生和靶 材的损坏等的晶粒聚合体的数量是极少的， 没有几个晶粒聚合体。 因此， 当上述溅射靶被用。
31、 于低频溅射时， 能够防止电弧放电的发生和靶材的损坏等。 以这样的方式， 本发明的实施形 式的溅射靶可用于低频溅射。 说 明 书 CN 104204284 A 7 6/20 页 8 0043 此外， 当第一实施形式的溅射靶用于高频溅射时， 与绝缘靶材相比， 能够提高溅射 率。 0044 此外， 第一实施形式的溅射靶含有锰 (Mn)。如后面将在实施例中所述， 在溅射靶 的制造过程中添加锰会更加有效地抑制晶粒聚合体的生成。因此， 当含锰的溅射靶用于低 频溅射时能够防止电弧放电的发生和靶材的损坏等等。此外， 锰是有效提高介电质的电学 特性的元素。 因此， 由于使用含锰的溅射靶的溅射， 通过溅射而形成。
32、的介电膜具有良好的特 性。 0045 此外， 在第一实施形式的溅射靶中， 厚度方向上的电阻率的变化在10以内。 换 言之， 靶材 1 的成分在靶材 1 的表面和内部没有变化并且是均一的， 并且在靶材 1 的厚度方 向上， 缺氧状态不仅在表面上而且在内部也是充分的。 当在溅射中使用这样的溅射靶时， 能 够通过溅射形成具有不随时间变化的均一的膜成分的膜。 0046 此外， 在第一实施形式的溅射靶的制造方法中， 在热压之前在空气氛围中对钛酸 钡 (BaTiO3) 粉末进行初次烧制。通过以这样的方式在含氧的空气氛围中进行初次烧制， 钛 酸钡粉末的晶体表面被氧化和钝化， 从而使晶体的状态稳定化。 因此，。
33、 防止了钛酸钡粉末在 热压时部分熔化和再结晶。此外， 通过在空气氛围中的初次烧制提高了钛酸钡粉末的结晶 度。 因此， 能够抑制热压时晶粒聚合体的生成， 并使得能够将含有极少晶粒聚合体的钛酸钡 烧结材料制成靶材。 0047 此外， 在第一实施形式的溅射靶的制造方法中， 能够在空气氛围中进行热压。因 此， 如后面将在实施例中所述， 与在真空中进行热压的情况相比， 不需要抽真空的时间并且 缩短了热压步骤的时间。因此， 能够提高制造效率。 0048 接着， 说明根据第二实施形式的钛酸钡薄膜的制造方法。 0049 在根据第二实施形式的钛酸钡薄膜的制造方法中， 借助于第一实施形式所述的溅 射靶进行溅射成膜。
34、。包含于上述溅射靶中的靶材具有导电性且具有 0.2 个 /cm2的晶粒聚 合体生成密度， 因而当将上述溅射靶用于低频溅射时能够防止电弧放电的发生和靶材的损 坏等。因此， 在借助于该溅射靶的溅射成膜中， 不限于高频电源而能够使用低频电源， 或可 以使用低频和高频组合的电源。此外， 通过卷对卷式溅射装置的溅射成膜是可能的。此外， 能够使用用于制造平板显示器 (FPD) 的大型溅射装置来制造作为介电膜的钛酸钡薄膜。 0050 ( 第二实施形式的效果 ) 在上述的第二实施形式的钛酸钡薄膜的制造方法中， 使用第一实施形式所述的溅射靶 来进行溅射成膜。因此， 能够通过低频溅射稳定地制造钛酸钡薄膜。 005。
35、1 接着， 说明根据第三实施形式的薄膜电容器的制造方法。图 4 图示了第三实施形式中 制得的薄膜电容器。图 5 图示了与图 4 所示的薄膜电容器合并的电路基板。 0052 在根据第三实施形式的薄膜电容器 30 的制造方法中， 首先， 通过使用第一实施形 式中所述的溅射靶的溅射成膜， 将钛酸钡薄膜 20 形成在第一电极 23 上， 然后， 在钛酸钡薄 膜 20 上形成第二电极 25。 0053 以这样的方式， 如图 4 所示， 制得具有这样结构的薄膜电容器 30 ： 其中， 钛酸钡薄 膜 20 被夹在彼此相对的第一电极 23 和第二电极 25 之间。在这里， 图 4 所示的第一电极 23 说 明。
36、 书 CN 104204284 A 8 7/20 页 9 可以是例如由镍形成的金属箔。第二电极 25 例如可以具有两层结构， 并且由设置在钛酸钡 薄膜 20 上的镍层 25-1 和设置在镍层 25-1 上的铜层 25-2 构成。 0054 例如， 可以将在上述制造方法中制得的薄膜电容器 30 并入电路基板并使用。 0055 如图 5 所示， 在作为双面基板的电路基板中， 在基板 33 的第一面上设置层间绝缘 膜 35， 且将薄膜电容器 30 嵌入在层间绝缘膜 35 中。此外， 在层间绝缘膜 35 内和层间绝缘 膜 35 上设置电极层 34(34a 和 34b)。各层中的电极层 34 通过通孔彼。
37、此连接， 且一部分电极 层 34(34b) 连接到薄膜电容器 30 的第二电极 25。此外， 层间绝缘膜 35 覆盖有保护绝缘膜 36。保护绝缘膜 36 具有与层间绝缘膜 35 上的电极层 34(34a 和 34b) 相对应的孔 36a。 0056 另一方面， 在基板33的第二面上设置层间绝缘膜35。 此外， 在层间绝缘膜35内 和层间绝缘膜 35 上设置电极层 34(34a 和 34b)， 且各层中的一部分电极层 34 通过通 孔彼此连接。此外， 层间绝缘膜 35 覆盖有保护绝缘膜 36。保护绝缘膜 36 具有与层间绝 缘膜 35 上的电极层 34(34a 和 34b) 相对应的孔 36a。。
38、 0057 此外， 设置穿透基板 33 的贯通孔 37， 贯通孔 37 将基板 33 的第一面侧的电极层 34 与基板 33 的第二面侧的电极层 34 连接。此外， 贯通孔 37 将一部分电极层 34(34a) 和一 部分电极层 34(34a) 与薄膜电容器 30 的第一电极 23 连接。此外， 薄膜电容器 30 的第二 电极 25 具有孔 25a， 孔 25a 的直径比贯通孔 37 的直径大， 且通孔 37 通过孔 25a。 0058 此外， 薄膜电容器 30 的第一电极 23 和第二电极 25 彼此电绝缘， 并连接到彼此不 同的电极层 34(34a 和 34b)。层间绝缘膜 35 上的电极。
39、层 34(34a) 通过通孔和贯通孔 37 连 接至第一电极 23， 且层间绝缘膜 35 上的电极层 34(34a) 是第一电极 23 的取出部。另一 方面， 层间绝缘膜 35 上的电极层 34(34b) 通过通孔连接至第二电极 25， 且层间绝缘膜 35 上的电极层 34(34b) 是第二电极 25 的取出部。此外， 类似地， 在层间绝缘膜 35 上， 电极 层 34(34a) 连接到第一电极 23 且电极层 34(34b) 连接到第二电极 23( 未图示 )， 电极 层 34(34a) 和电极层 34(34b) 是各自电极的取出部。这些电极层 34(34a 和 34b) 和 34(34a和。
40、34b)作为薄膜电容器30的外部端子， 并且连接至外部器件以驱动薄膜电容器 30。 0059 在根据如上所述的第三实施形式的薄膜电容器的制造方法中， 使用第一实施形式中所 述的溅射靶进行溅射成膜。因此， 能够通过低频溅射稳定地制造钛酸钡薄膜。因此， 能够适 用于使用低频电源的大型溅射装置， 且使得制造使用大型基板的薄膜电容器成为可能。 实施例 1 0060 如将在下面所述， 制造靶材样本 1 至 92。每个靶材的尺寸是直径为 200mm 且厚度为 5mm。 0061 在样本 1 至 17 中， 在不混合添加物的情况下制造靶材。 0062 另一方面， 在样本18至92中， 通过混合氧化锰(Mn2。
41、O3)作为添加物来制造靶材。 其 中， 在样本 18 至 41 中， 混合氧化锰 (Mn2O3) 以使锰 (Mn) 相对于构成钛酸钡 (BaTiO3) 粉末 的钡 (Ba) 和钛 (Ti) 的总量的比率是 0.05。在样本 42 至 76 中， 混合氧化锰 (Mn2O3) 以 使上述的锰的比率是 0.15 ； 在样本 77 至 92 中， 上述的锰的比率是 0.25。 0063 在下面的表 1A 至 4A 中， 示出了针对锰 (Mn) 的每种添加量的各个样本的制造条 说 明 书 CN 104204284 A 9 8/20 页 10 件。下面， 将根据表格说明每个样本的制造工序的详情。 0064。
42、 表 1A Mn ： 无 0065 表 2A Mn ： 0.05 说 明 书 CN 104204284 A 10 9/20 页 11 0066 表 3A Mn ： 0.15 说 明 书 CN 104204284 A 11 10/20 页 12 0067 表 4A Mn ： 0.25 说 明 书 CN 104204284 A 12 11/20 页 13 0068 ( 靶材样本 1 和 2 的制造工序 ) 说明靶材样本 1 和 2 的制造工序 ( 参见表 1A)。在这种情况下， 仅进行用于第一实施形 式的在前说明的图 3 中所示流程中的步骤 103 的热压。 0069 首先， 准备成分比为 Ba:。
43、Ti 1:1 的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。 0070 然后， 如第一实施形式所述， 将钛酸钡 (BaTiO3) 粉末置于模具内， 并将模具设置在 热压装置内。 然后， 在空气氛围中， 以150kgf/cm2的压力和以表1A中所示的各温度(1280 和 1290 ) 进行热压。此时， 开始加压和加热并且温度达到设定温度之后， 停止挤压杆的 位移。然后， 从此时起经过 10 分钟之后， 释放挤压杆的压力超过 30 分钟。当完成压力释放 时， 结束设定温度的保持。 0071 其后， 从热压装置中取出钛酸钡烧结材料及模具并使它们逐渐冷却， 并进一步冷 却至接近室温。 完成冷却之后， 从模具中取出。
44、钛酸钡烧结材料， 并对钛酸钡烧结材料进行面 加工， 以获得具有 200mm 直径和 5mm 厚度的靶材。 0072 ( 靶材样本 3 至 17 的制造工序 ) 靶材样本 3 至 17 的制造工序与靶材样本 1 和 2 的制造工序的不同之处在于 ： 在热压之 前进行初次烧制 ( 参见表 1A)。换言之， 进行图 3 中所示流程中的步骤 101 的初次烧制和步 骤 103 的热压。 0073 首先， 准备成分比为 Ba:Ti 1:1 的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。 0074 随后， 将钛酸钡(BaTiO3)粉末置于纯度为99.7的铝护套中， 并且在空气氛围中， 在表 1A 中所示的各温度 (9。
45、50 至 1200 ) 和 3 小时的保持时间这样的条件下进行初次烧 说 明 书 CN 104204284 A 13 12/20 页 14 制。 0075 其后， 与样本 1 和 2 一样， 将初次烧制的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末放置在模具内， 并将 模具设置在热压装置内。然后， 在空气氛围中， 以 150kgf/cm2的压力和以表 1A 中所示的各 温度 (1280 至 1310 ) 进行热压。 0076 其后， 从热压装置中取出钛酸钡烧结材料及模具并使它们逐渐冷却， 并且使它们 进一步冷却至接近室温。 完成冷却之后， 从模具中取出钛酸钡烧结材料， 并对钛酸钡烧结材 料进行面加工以获得具。
46、有 200mm 直径和 5mm 厚度的靶材。 0077 ( 靶材样本 18、 19 和 42 至 46 的制造工序 ) 靶材样本 18、 19 和 42 至 46 的制造工序与靶材样本 1 和 2 的制造工序的不同之处在 于 ： 在热压之前， 混合锰 ( 参见表 2A 和 3A)。换言之， 进行图 3 中所示流程中的步骤 102 的 添加物的混合和步骤 103 的热压。 0078 首先， 准备成分比为 Ba:Ti 1:1 的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。 0079 接着， 将钛酸钡 (BaTiO3) 粉末与氧化锰 (Mn2O3) 粉末混合。此时， 进行称重以使 Mn 相对于 Ba 和 Ti 。
47、的总量的比率为预定的比率 (0.05 原子和 0.15 原子 )， 并且由湿式球 磨机进行8个小时的混合， 接着进行干燥。 由此， 获得了混合有氧化锰的钛酸钡(BaTiO3)粉 末。 0080 其后， 如同样本 1 和 2 一样， 将混合有氧化锰的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末放置在模具 内， 并将模具设置在热压装置内。然后， 在空气氛围中， 以 150kgf/cm2的压力和表 2A 或 3A 中所示的各温度 (1280 至 1330 ) 进行热压。 0081 其后， 从热压装置中取出含锰的钛酸钡烧结材料及模具并使它们逐渐冷却， 并且 使它们进一步冷却至接近室温。 完成冷却之后， 从模具中取出。
48、钛酸钡烧结材料， 并对钛酸钡 烧结材料进行面加工以获得具有 200mm 直径和 5mm 厚度的靶材。 0082 ( 靶材样本 20 至 41 和 47 至 92 的制造工序 ) 靶材样本 20 至 41 和 47 至 92 的制造工序与靶材样本 1 和 2 的制造工序的不同之处在 于 ： 热压之前进行初次烧制， 并混合锰 ( 参见表 2A、 3A 和 4A)。换言之， 如图 3 的流程图中 所示地进行步骤 101 的初次烧制、 步骤 102 的添加物的混合和步骤 103 的热压。 0083 首先， 准备成分比为 Ba:Ti 1:1 的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。 0084 随后， 将钛酸钡 (BaTiO3) 粉末放置在纯度为 99.7的铝护套内， 并且在空气氛围 中， 在表 2A、 3A 或 4A 中所示的各温度 (950 至 1200 ) 和 3 小时的保持时间这样的条件下 进行初次烧制。 0085 其后， 将初次烧制的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末与氧化锰 (Mn2O3) 混合。此时， 进行称重 以使 Mn 相对于 Ba 和 Ti 的总量的比率为预定的比率 (0.05 原子和 0.15 原子 )， 并且 由湿式球磨机进行 8 个小时的混合， 接着进行干燥。由此， 获得了混合有氧化锰的钛酸钡 (BaTiO3) 粉末。 0086 其后， 如同样本 1 和 。