作製法の異なる五酸化タンタル薄膜の比較

不同方法制备五氧化二钽薄膜的比较

基本信息

批准号：
08750969
负责人：
川村みどり
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kitami Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

スパッタリング法による成膜は、rfマグネトロンスパッタ装置中、Taターゲットのアルゴン、酸素混合ガスによるスパッタリングによってガラス基板上に厚さ約300nmのTa_2O_5膜を堆積させた。電気特性を評価するためは、下部電極Pt(またはTa)上部電極Alをそれぞれ加えた構造のキャパシタを作製して行った。成膜時の酸素ガス流量比は22-30%が最適であることが実験から判明した。これ以下では、金属のタンタルや酸素欠損により導電性のある酸化物膜が生じた。基板温度により結晶性に差があり、400℃以上でβ-Ta_2O_5相の生成が認められ、300℃以下ではアモルファスであった。比誘電率、tanδ、リ-ク電流値から総合的に判断したところ、400℃、酸素流量比26%のスパッタ条件下で、良好な特性の膜が得られた。一方、陽極酸化法による成膜は、ガラス基板にTa膜をスパッタし、それを化成液(2wt%ほう酸アンモニウム水溶液)に浸し、電流密度3mA/cm^2,電圧180Vで、60分間陽極酸化した。これに、Al電極を蒸着してスパッタ膜と同じ構造のキャパシタを作製し、物性を比較した。作製法の比較を行うためには各因子を同一にする必要があるので、基板温度は無加熱で統一した。その結果、比誘電率、tanδの値に大きな差は見られなかったが、リ-ク電流値はスパッタ膜の方が大きな値を示した。ゾル・ゲル法で作製した場合は、これらの特性は400℃程度での熱処理を伴わなければ良好な値を示さないので、低温で作製するにはこれら2つの方法がより適していると言える。次にこれらのキャパシタを200℃、400℃で熱処理して物性を比較したところ、200℃では両者とも熱処理前とほぼ同じであったのに対して、400℃では、陽極酸化膜はリ-ク電流値が大幅に増加していた。一方、スパッタ膜では、多少の増加傾向を示す程度であり、耐熱性において優れていることが判明した。

对于通过溅射形成膜，通过使用氩气和氧气混合气在RF磁铁溅射设备中溅射TA靶，将厚度约为300 nm的TA_2O_5膜沉积在玻璃基板上。为了评估电气性能，添加了具有下部电极PT（或TA）上电极Al的结构的电容器。实验表明，膜形成期间的最佳氧气流量比为22-30％。在此之下，金属触觉和氧气空位导致了导电氧化物膜。结晶度不同，取决于底物温度，并且在400°C或更高和300°C或更低的情况下观察到β-TA_2O_5相的形成，结晶度无定形。总体而言，基于相对介电常数，tanδ和rec电流值，在400°C的溅射条件下获得了具有良好特征的膜，氧气流速为26％。另一方面，在膜形成方法中，将TA膜溅射到玻璃底物上，并将膜浸入化学转化溶液中（2wt％硼酸铵水溶液），并以3 mA/cm^2的电流密度和180V的电压阳极氧化60分钟。在此上，沉积了Al电极以制造具有与溅射膜相同的结构的电容器，并比较了物理性能。为了比较制造方法，各自的因素必须相同，因此底物温度在没有加热的情况下统一。结果，在相对介电常数和tanδ的值中未观察到显着差异，但是溅射膜的直线值显示出更大的值。当使用Sol-Gel方法制造时，除非在约400°C进行热处理，否则这些特性将不会显示出良好的值，因此这两种方法更适合在低温下制造。接下来，当这些电容器在200°C和400°C下进行热处理以比较其物理特性时，他们发现在200°C时，阳极氧化物膜的矫正电流值在400°C下显着增加。另一方面，溅射膜的趋势略有增加，并且发现具有极好的耐热性。