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酸化物層及び酸化物層の製造方法、並びにその酸化物層を備えるキャパシタ、半導体装置、及び微小電気機械システム

国内特許コード P150011401
整理番号 E086P55
掲載日 2015年2月24日
出願番号 特願2013-046550
公開番号 特開2014-175453
出願日 平成25年3月8日(2013.3.8)
公開日 平成26年9月22日(2014.9.22)
発明者
  • 下田 達也
  • ▲徳▼光 永輔
  • 尾上 允敏
  • 宮迫 毅明
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 酸化物層及び酸化物層の製造方法、並びにその酸化物層を備えるキャパシタ、半導体装置、及び微小電気機械システム
発明の概要 【課題】高い誘電率を備えたビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物層を提供する。
【解決手段】本発明の1つの酸化物層30は、ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物層(不可避不純物を含み得る)を備えている。加えて、酸化物層30が、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有している。その結果、従来法では得られなかった高い誘電率を備えたビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物を含む酸化物層30を得ることができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来から、機能性を備えた各種の組成からなる酸化物層が開発されている。また、その酸化物層を備える固体電子装置の一例として、高速動作の期待できる強誘電体薄膜を備えた装置が開発されている。また、固体電子装置に用いる誘電体材料として、Pbを含まず、比較的低温で焼成可能な酸化物層として、BiNbOが開発されている。このBiNbOについては、固相成長法によって形成されたBiNbOの誘電特性が報告されている(非特許文献1)。





また、固体電子装置の一例である薄膜キャパシタとして、高速動作の期待できる強誘電体薄膜を備えた薄膜キャパシタが開発されている。これまで、キャパシタに用いる誘電体材料としての金属酸化物の形成方法として、主にスパッタリング法が広く採用されている(特許文献1)。

産業上の利用分野



本発明は、酸化物層及び酸化物層の製造方法、並びにその酸化物層を備えるキャパシタ、半導体装置、及び微小電気機械システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ビスマス(Bi)とニオブ(Nb)とからなる酸化物層(不可避不純物を含み得る)を備え、
前記酸化物層がパイロクロア型結晶構造の結晶相を有する、
酸化物層。

【請求項2】
前記酸化物層の平面視において、前記パイロクロア型結晶構造の結晶相が粒状又は島状に分布する、
請求項1に記載の酸化物層。

【請求項3】
前記パイロクロア型結晶構造が、(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)Oと同一又は略同じ構造である、
請求項1又は請求項2に記載の酸化物層。

【請求項4】
前記酸化物層が、さらにアモルファス相を有する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の酸化物層。

【請求項5】
前記酸化物層の炭素含有率が、1.5atm%以下である、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の酸化物層。

【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の酸化物層を備える、
キャパシタ。

【請求項7】
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の酸化物層を備える、
半導体装置。

【請求項8】
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の酸化物層を備える、
微小電気機械システム。

【請求項9】
ビスマス(Bi)を含む前駆体及びニオブ(Nb)を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とする前駆体層を、酸素含有雰囲気中において520℃以上600℃未満で加熱することにより、前記ビスマス(Bi)と前記ニオブ(Nb)からなる、パイロクロア型結晶構造の結晶相を有する酸化物層(不可避不純物を含み得る)を形成する工程を含む、
酸化物層の製造方法。

【請求項10】
前記酸化物層を形成する工程において、前記酸化物層の平面視において、前記パイロクロア型結晶構造の結晶相を粒状又は島状に分布するように形成する、
請求項9に記載の酸化物層の製造方法。

【請求項11】
前記酸化物層を形成する前に、酸素含有雰囲気中において80℃以上300℃以下で前記前駆体層を加熱した状態で型押し加工を施すことによって、前記前駆体層の型押し構造が形成されている、
請求項9又は請求項10に記載の酸化物層の製造方法。

【請求項12】
1MPa以上20MPa以下の範囲内の圧力で前記型押し加工を施す、
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載の酸化物層の製造方法。

【請求項13】
予め、80℃以上300℃以下の範囲内の温度に加熱した型を用いて前記型押し加工を施す、
請求項9乃至請求項12のいずれか1項に記載の酸化物層の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013046550thum.jpg
出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 下田ナノ液体プロセス 領域
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