TW202035332A - 介電質膜及電子部件 - Google Patents
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- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/442—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
本發明提供一種介電質膜，作為其主成分，含有以通式xAO－yBO－zC2
O5
表示的複合氧化物，A為選自由鋇、鈣和鍶所構成的群組中的至少一者，B為選自由鎂和鋅所構成的群組中的至少一者，C為選自由鈮和鉭所構成的群組中的至少一者，x、y和z滿足以下關係：x＋y＋z＝1.000，0.375≤x≤0.563，0.250≤y≤0.500，x/3≤z≤（x/3）＋1/9，在介電質膜的X射線繞射圖中，複合氧化物的（211）面的繞射峰強度或複合氧化物的（222）面的繞射峰強度比複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大。由此，能夠提供相對介電常數在高頻段中較高的介電質膜。
Description
本發明涉及介電質膜及電子部件。
近年來，以智慧手機為代表的行動通信設備中，為了可進行高速且大容量的通信，使用的頻段的數量不斷增加。使用的頻段是GHz頻段那樣的高頻段。在這種高頻段中工作的平衡－不平衡變換器、耦合器、濾波器、或組合了濾波器的雙工器、天線共用器等的高頻部件中，存在將介電質材料用作諧振器的情況。
另外，隨著行動通信設備的高性能化，搭載於一個行動通信設備的電子部件的數量也存在增加的傾向，為了維持行動通信設備的尺寸，同時也要求使電子部件小型化。為了將使用介電質材料的高頻部件小型化，需要縮小電極面積，因此，為了彌補這樣引起的靜電電容的降低，在高頻段中對介電質材料的相對介電常數的要求較高。
專利文獻1中公開了具有與Ba（Mg1/3
Ta2/3
）O3
這樣的化學計量組成不同的組成的介電質磁器，並公開了該介電質磁器的相對介電常數為24左右。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開平8-319162號公報。
發明所要解決的問題
但是，專利文獻1所公開的介電質磁器為燒結體，因此，為了呈現專利文獻1所公開的介電特性，需要具有充分的體積的燒結體。因此，作為適用於高頻段中使用的高頻部件的介電質材料，存在尺寸過大的問題。
本發明是鑒於這種實際狀況而研發的，其目的在於，提供在高頻段中相對介電常數高的介電質膜。
用於解決問題的技術手段
為了達成所述目的，本發明的方式提供一種介電質膜，
〔1〕作為其主成分，含有以通式xAO－yBO－zC2
O5
表示的複合氧化物，
A為選自由鋇、鈣和鍶所構成的群組中的至少一者，
B為選自由鎂和鋅所構成的群組中的至少一者，
C為選自由鈮和鉭所構成的群組中的至少一者，
x、y和z滿足以下關係：x＋y＋z＝1.000，0.375≤x≤0.563，0.250≤y≤0.500，x/3≤z≤（x/3）＋1/9，
在介電質膜的X射線繞射圖中，複合氧化物的（211）面的繞射峰強度或複合氧化物的（222）面的繞射峰強度比複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大。
〔2〕根據［1］所記載的介電質膜，其中，複合氧化物的（211）面的繞射峰強度比複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大，
令（211）面的繞射峰強度為I（211），（222）面的繞射峰強度為I（222）時，I（211）和I（222）滿足1.2≤I（211）/I（222）的關係。
〔3〕根據［2］所記載的介電質膜，其中，I（211）和I（222）滿足15≤I（211）/I（222）的關係。
〔4〕一種電子部件，其包括［1］～［3］中任一項所記載的介電質膜。
發明效果
根據本發明，能夠提供相對介電常數在高頻段中較高的介電質膜。
以下，基於具體的實施方式，以以下的順序詳細地說明本發明。
1.薄膜電容器
1.1.薄膜電容器的整體結構
1.2.介電質膜
1.2.1複合氧化物
1.3基板
1.4下部電極
1.5上部電極
2.薄膜電容器的製造方法
3.本實施方式的總結
4.變形例
（1.薄膜電容器）
首先，作為本實施方式的電子部件，對介電質層由膜狀的介電質膜構成的薄膜電容器進行說明。
（1.1.薄膜電容器的整體結構）
如圖1所示，作為本實施方式的電子部件的一例的薄膜電容器10具有基板1、下部電極3、介電質膜5、上部電極4以該順序層疊的結構。下部電極3、介電質膜5、上部電極4形成電容器部，下部電極3和上部電極4連接於外部電路，當施加電壓時，介電質膜5呈現預定的靜電電容，能夠發揮作為電容器的功能。關於各構成要素的詳細的說明進行後述。
另外，本實施方式中，在基板1與下部電極3之間，為了提高基板1與下部電極3的密合性，形成有基底層2。構成基底層2的材料如果是能夠充分確保基板1與下部電極3的密合性的材料，則沒有特別限制。例如，在下部電極3由Cu構成的情況下，基底層2由Cr構成，在下部電極3由Pt構成的情況下，基底層2能夠由Ti構成。
另外，圖1所示的薄膜電容器10中，也可以形成用於將介電質膜5與外部氣氛遮斷的保護膜。
此外，薄膜電容器的形狀沒有特別限制，通常設為長方體形狀。另外，其尺寸也沒有特別限制，厚度和長度只要根據用途設為適當的尺寸即可。
（1.2.介電質膜）
介電質膜5，作為其主成分，含有將後述的複合氧化物。本實施方式中，主成分是在介電質膜的100mol％中佔據50mol％以上的成分。
另外，本實施方式中，介電質膜5是通過公知的成膜法形成的膜。這種膜通常通過在基板上沉積原子而形成，因此，介電質膜優選為介電質沉積膜。因此，介電質膜不包含將成形介電質的原料粉末的成形體燒成而得到的（通過固相反應得到的）燒結體。
介電質膜5的厚度優選為10nm～4000nm，更優選為50nm～3000nm。介電質膜5的厚度過薄時，存在容易產生介電質膜5的絕緣破壞的傾向。當產生絕緣破壞時，不能發揮作為電容器的功能。另一方面，當介電質膜5的厚度過厚時，為了增大電容器的靜電電容，需要擴大電極面積，根據電子部件的設計不同，有時難以小型化和薄型化。
此外，介電質膜5的厚度能夠通過將包含介電質膜5的薄膜電容器利用FIB（聚焦離子束）加工裝置切削，且將得到的截面利用SEM（掃描型電子顯微鏡）觀察並測定。
（1.2.1.複合氧化物）
複合氧化物是包含A元素、B元素和C元素的氧化物，以通式xAO－yBO－zC2
O5
表示。本實施方式中，A元素和B元素由二價元素構成，C元素由五價元素構成。
該通式中的「x」表示複合氧化物1.000莫耳的氧化物AO的莫耳數比例。同樣，上述的通式中的「y」表示複合氧化物1.000莫耳的氧化物BO的莫耳數比例，上述的通式中的「z」表示複合氧化物1.000莫耳的氧化物C2
O5
的莫耳數比例。
本實施方式中，「x」、 「y」和「z」滿足x＋y＋z＝1.000、0.375≤x≤0.563、0.250≤y≤0.500、x/3≤z≤（x/3）＋1/9的關係。
當「x」過小時，存在相對介電常數降低的傾向。另一方面，當「x」過大時，A元素過量，容易與大氣中的二氧化碳、水分等反應，存在介電質膜變質且不能維持形狀的傾向
當「y」過小時，A元素容易相對性地過量，因此，呈現上述的傾向。當「y」過大時，存在介電質膜中產生裂紋的傾向。
當「z」過小時，A元素容易相對性地過量，因此，呈現上述的傾向。當「z」過大時，C元素過量，容易在介電質膜中產生氧缺陷，存在半導體化的傾向。
本實施方式中，A元素為選自由鋇（Ba）、鈣（Ca）和鍶（Sr）所構成的群組中的至少一者。A元素優選至少含有鋇，在該情況下，A元素為鋇、或者鋇和選自由鈣及鍶所構成的群組中的至少一者。作為A元素，通過至少含有鋇，存在相對介電常數提高的傾向。
本實施方式中，B元素為選自由鎂（Mg）和鋅（Zn）所構成的群組中的至少一者。B元素優選至少含有鎂，在該情況下，B元素為鎂、或者鎂和鋅。作為B元素，通過至少含有鎂，存在相對介電常數提高的傾向。
本實施方式中，C元素為選自由鈮（Nb）和鉭（Ta）所構成的群組中的至少一者。C元素優選至少含有鉭，在該情況下，C元素為鉭、或者鉭和鈮。作為C元素，通過至少含有鉭，存在相對介電常數提高的傾向。
本實施方式的介電質膜具有晶體取向性。這種晶體取向性通過使用公知的成膜法形成介電質膜而得到。另一方面，通過對成形介電質的原料粉末的成形體進行燒成而得到的即通過固相反應得到的燒結體中，通常，晶粒的晶體取向性是隨機的，因此，該燒結體不具有晶體取向性。
另外，本實施方式的介電質膜中包含的結晶朝向上述的複合氧化物的（211）面或（222）面優先取向。換言之，本實施方式的介電質膜中包含的結晶在＜211＞方向或＜222＞方向上優先地結晶生長。
本實施方式中，介電質膜的通過X射線繞射測定得到的X射線繞射圖中，複合氧化物的（211）面的繞射峰強度，或複合氧化物的（222）面的繞射峰強度比複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大。
上述的複合氧化物中，通常，（110）面的繞射峰的強度比其它的繞射峰的強度大。但是，本實施方式中，以複合氧化物的（211）面的繞射峰強度或複合氧化物的（222）面的繞射峰強度變得比複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大的方式，控制介電質膜的晶體取向性。
通過這種晶體取向性的控制，介電質膜的相對介電常數提高。本實施方式中，優選在X射線繞射圖中，（211）面的繞射峰強度比（110）面的繞射峰強度大。
特別優選（211）面的繞射峰強度相對於（222）面的繞射峰強度的比為特定的範圍內。
具體而言，將（211）面的繞射峰強度設為I（211），且將（222）面的繞射峰強度設為I（222）時，優選I（211）和I（222）滿足1.2≤I（211）/I（222）的關係。另外，更優選I（211）和I（222）滿足15≤I（211）/I（222）的關係。這是由於，與朝向（222）面優先取向相比，朝向（211）面優先取向的一方存在介電質膜的相對介電常數提高的傾向。
此外，作為X射線源，在使用Cu－Kα射線的情況下，（211）面的繞射峰處於繞射角2θ為54∘附近，（222）面的繞射峰處於繞射角2θ為80∘附近。
介電質膜的晶體取向性的控制只要通過公知的方法進行即可。例如示例：成膜法的種類、成膜時的基板溫度、成膜時賦予的能量、成膜時的氣氛。
另外，本實施方式的介電質膜也可以在實現本發明效果的範圍內含有微量的雜質、副成分等。
（1.3.基板）
圖1所示的基板1如果由具有能夠支承形成於其上的基底層2、下部電極3、介電質膜5以及上部電極4的程度的機械強度的材料構成，則沒有特別限定。例如示例：由Si單晶、SiGe單晶、GaAs單晶、InP單晶、SrTiO3
單晶、MgO單晶、LaAlO3
單晶、ZrO2
單晶、MgAl2
O4
單晶、NdGaO3
單晶等構成的單晶基板；由Al2
O3
多結晶、ZnO多結晶、SiO2
多結晶等構成的陶瓷多結晶基板；Ni、Cu、Ti、W、Mo、Al、Pt等的金屬以及由這些合金等構成的金屬基板等。本實施方式中，從低成本、加工性等的觀點來看，將Si單晶用作基板。
基板1的厚度設定成例如10μm～5000μm。當厚度過小時，有時產生不能確保機械強度的情況，當厚度過大時，有時產生不能有助於電子部件的小型化的問題。
上述的基板1根據基板的材質不同，其電阻率不同。在由電阻率低的材料構成基板的情況下，在薄膜電容器工作時產生電流向基板側的洩漏，有時會對薄膜電容器的電特性造成影響。因此，在基板1的電阻率較低的情況下，優選地對其表面實施絕緣處理，使電容器工作時的電流不流向基板1。
例如，在將Si單晶用作基板1的情況下，優選在基板1的表面形成絕緣層。如果充分確保基板1與電容器部絕緣，則構成絕緣層的材料及其厚度沒有特別限定。本實施方式中，作為構成絕緣層的材料，示例SiO2
、Al2
O3
、Si3
Nx
等。另外，絕緣層的厚度優選為0.01μm以上。
（1.4.下部電極）
如圖1所示，在基板1上，下部電極3經由基底層2薄膜狀地形成。下部電極3是用於與後述的上部電極4一起夾持介電質膜5，並作為電容器發揮作用的電極。構成下部電極3的材料如果是具有導電性的材料，則沒有特別限制。例如：Pt、Ru、Rh、Pd、Ir、Au、Ag、Cu等的金屬、它們的合金、或導電性氧化物等。
下部電極3的厚度如果是作為電極能發揮作用的厚度，則沒有特別限制。本實施方式中，厚度優選為0.01μm以上。
（1.5.上部電極）
如圖1所示，在介電質膜5的表面，上部電極4薄膜狀地形成。上部電極4是用於與上述的下部電極3一起夾持介電質膜5，並作為電容器發揮作用的電極。因此，上部電極4具有與下部電極3不同的極性。
構成上部電極4的材料與下部電極3一樣，如果是具有導電性的材料，則沒有特別限制。例如：Pt、Ru、Rh、Pd、Ir、Au、Ag、Cu等的金屬、它們的合金、或導電性氧化物等。
（2.薄膜電容器的製造方法）
接著，以下說明圖1所示的薄膜電容器10的製造方法的一例。
首先，準備基板1。作為基板1，在例如使用Si單晶基板的情況下，在該基板的一主面形成絕緣層。作為形成絕緣層的方法，只要使用熱氧化法、CVD（Chemical Vapor Deposition）法等的公知的成膜法即可。
接著，在形成的絕緣層上，使用公知的成膜法形成構成基底層的材料的薄膜並形成基底層2。
在形成基底層2之後，在該基底層2上，使用公知的成膜法形成構成下部電極的材料的薄膜並形成下部電極3。
在形成下部電極3之後，為了實現使基底層2與下部電極3的密合性提高和下部電極3的穩定性提高，也可以進行熱處理。作為熱處理條件，例如，升溫速度優選為10℃/分鐘～2000℃/分鐘，更優選為100℃/分鐘～1000℃/分鐘。熱處理時的保持溫度優選為400℃～800℃，其保持時間優選為0.1小時～4.0小時。在熱處理條件為上述的範圍外的情況下，基底層2與下部電極3的密合不良，容易在下部電極3的表面產生凹凸。其結果，容易產生介電質膜5的介電特性的降低。
接著，在下部電極3上形成介電質膜5。本實施方式中，通過公知的成膜法，形成使構成介電質膜5的材料在下部電極3上沉積成薄膜狀的作為沉積膜的介電質膜5。
作為公知的成膜法，例如：真空蒸鍍法、濺鍍法、PLD（脈衝雷射蒸鍍法）、MO－CVD（有機金屬化學氣相沉積法）、MOD（有機金屬分解法）、溶膠－凝膠法、CSD（化學溶液沉積法）。本實施方式中，從晶體取向性的控制、成本等的觀點來看，優選為濺鍍法。
此外，有時在成膜時使用的原料（蒸鍍材料，各種靶材材料，有機金屬材料等）中含有微量的雜質、副成分等，但如果能得到期望的介電特性，則沒有特別的問題。
在使用濺鍍法的情況下，使用期望的組成的靶材，在下部電極上形成介電質膜。本實施方式中，優選將介電質膜作為結晶進行成膜。通過將介電質膜作為結晶進行成膜，不需要成膜後的退火處理。因此，晶體取向性的控制變得容易，容易將（211）面的繞射峰強度和（222）面的繞射峰強度設為上述的關係。
為了將介電質膜作為結晶進行成膜，例如基板溫度越高越好，濺鍍時輸入的功率越大越好，濺鍍時的成膜壓力越低越好。只要使這種成膜條件適宜組合即可。
接著，在形成的介電質膜5上，使用公知的成膜法形成構成上部電極的材料的薄膜並形成上部電極4。
經由以上的步驟，如圖1所示，得到在基板1上形成有電容器部（下部電極3、介電質膜5和上部電極4）的薄膜電容器10。此外，保護介電質膜5的保護膜只要通過公知的成膜法形成即可，其至少覆蓋介電質膜5露出於外部的部分。
（3.本實施方式的總結）
本實施方式中，作為通過成膜法得到的介電質膜的主成分，著眼於選自鋇、鈣和鍶的A元素、選自鎂和鋅的B元素、選自鈮和鉭的C元素的複合氧化物。
該複合氧化物中，除了將A元素、B元素和C元素的含有比例設為上述的範圍內的最佳化的組成之外，還控制介電質膜的晶體取向性，由此，將複合氧化物的預定的繞射峰強度設為預定的關係。其結果，能夠提高介電質膜的相對介電常數。
通常，上述的複合氧化物中，（110）面的繞射峰強度最大，但本發明人發現，通過使（211）面的繞射峰強度或（222）面的繞射峰強度比（110）面的繞射峰強度高，可提高介電質膜的相對介電常數。
另外發現，通過使（211）面的繞射峰強度比（222）面的繞射峰強度增大，介電質膜的相對介電常數進一步提高。
另外，本發明人還發現，為了得到上述的峰強度比的關係，通過變更成膜法、成膜條件等而能夠達成。。
（4. 變形例）
上述的實施方式中，說明了介電質膜僅由本實施方式的介電質膜構成的情況，但也可以是具有組合了本實施方式的介電質膜和由其它的介電質組成物構成的膜的層疊結構的電子部件。例如，通過設為與原有的Si3
Nx
、SiOx
、Al2
Ox
、ZrOx
、Ta2
Ox
等的非晶介電質膜或結晶膜的層疊結構，可調整介電質膜5的阻抗和相對介電常數的溫度變化。
另外，也可以是具有多個本實施方式的介電質膜的層疊電容器。
上述的實施方式中，為了提高基板與下部電極的密合性，形成基底層，但在能夠充分確保基板與下部電極的密合性的情況下，能夠省略基底層。另外，作為構成基板的材料，在使用可用作電極的Cu、Pt等的金屬、它們的合金、氧化物導電性材料等的情況下，能夠省略基底層和下部電極。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限定於上述的實施方式，也可以在本發明的範圍內以各種方式進行改變。
實施例
以下，使用實施例和比較例，進一步詳細地說明本發明。但是，本發明不限定於以下的實施例。
（實施例1和比較例1）
首先，如以下製作介電質膜的形成所需要的靶材。
作為A元素的原料粉末，準備碳酸鋇（BaCO3
）、碳酸鈣（CaCO3
）和碳酸鍶（SrCO3
）的各粉末，作為B元素的原料粉末，準備氧化鎂（MgO）和氧化鋅（ZnO）的各粉末，作為C元素的原料粉末，準備氧化鈮（Nb2
O5
）和氧化鉭（Ta2
O5
）的各粉末。將這些粉末以成為表1所示的實施例1和比較例1的各試樣的組成的方式秤重。
將秤重過的B元素的原料粉末、C元素的原料粉末、水、φ2mm的ZrO2
珠放入容積為1L的聚丙烯製寬口鍋中，將濕式混合進行20小時。然後，使混合粉末漿料以100℃乾燥20小時，將得到的混合粉末放入Al2
O3
坩堝中，通過在大氣中以1250℃保持5小時的燒成條件進行1次預燒，得到含有B元素與C元素的複合氧化物的1次預燒粉末。
將得到的1次預燒粉末、A元素的原料粉末、水、φ2mm的ZrO2
珠放入容積為1L的聚丙烯製寬口鍋中，將濕式混合進行20小時。然後，使混合粉末漿料以100℃乾燥20小時，將得到的混合粉末放入Al2
O3
坩堝，通過在大氣中以1050℃保持5小時的燒成條件進行2次預燒，得到含有A元素、B元素、C元素的複合氧化物的2次預燒粉末。
不含有B元素的AO－C2
O5
系化合物會阻礙設為目的AO－BO－C2
O5
的生成，但通過這樣進行兩個階段的預燒，能夠抑制AO－C2
O5
系化合物生成。
將得到的2次預燒粉末放入研缽，將作為粘合劑的濃度6wt％的PVA（聚乙烯醇）水溶液以相對於2次預燒粉末成為10wt％的方式添加，使用研杵製作造粒粉。將製作的造粒粉以使厚度成為5mm左右的方式投入φ100mm的金屬模具中，使用單軸加壓衝壓機進行加壓成形，得到成形體。成形條件為將壓力設為2.0×108
Pa，且將溫度設為室溫。
然後，對於得到的成形體，將升溫速度設為100℃/小時，將保持溫度設為400℃，且將溫度保持時間設為4小時，在常壓的大氣中進行脫粘合劑處理。接著，將升溫速度設為200℃/小時，將保持溫度設為1600℃～1700℃，將溫度保持時間設為12小時，在常壓的大氣中進行燒成，得到燒結體。
以得到的燒結體的厚度成為4mm的方式，利用圓筒研磨機研磨兩面，得到用於形成介電質膜的靶材。
接著，準備在350μm厚的Si單晶基板的表面具備作為絕緣層的6μm厚的SiO2
的10mm×10mm見方的基板。在該基板的表面上，將作為基底層的Ti薄膜以成為20nm的厚度的方式通過濺鍍法形成。
接著，在上述中形成的Ti薄膜上，將作為下部電極的Pt薄膜以成為100nm的厚度的方式通過濺鍍法形成。
對於形成的Ti/Pt薄膜，將升溫速度設為400℃/分鐘，將保持溫度設為700℃，將溫度保持時間設為30分鐘，將氣氛設為氧氣氛，在常壓下進行熱處理。
在熱處理後的Ti/Pt薄膜上形成介電質膜。本實施例中，除了試樣編號23之外，使用上述中製作的靶材，在下部電極上以成為2000nm的厚度的方式通過濺鍍法形成介電質膜。通過濺鍍法進行的成膜中，將基板溫度、濺鍍時的輸入功率和成膜壓力設為表1所示的條件。另外，為了使下部電極的一部分露出，使用金屬遮罩，形成未成膜介電質膜的區域。
另外，試樣編號23中，使用上述中製作的靶材，在下部電極上以成為400nm的厚度的方式通過PLD法形成介電質膜。成膜條件中，將成膜壓力設為1×10－ 1
（Pa），將基板溫度設為200℃。另外，與試樣編號1～22一樣，為了使下部電極的一部分露出，使用金屬遮罩，形成局部未成膜介電質膜的區域。
另外，試樣編號22中，進行將成膜的介電質膜以600℃保持30分鐘的退火處理，並進行介電質膜的結晶化。
接著，在得到的介電質膜上使用蒸鍍裝置形成作為上部電極的Ag薄膜。將上部電極的形狀使用金屬遮罩以成為直徑100μm、厚度100nm的方式形成，由此，得到具有圖1所示的結構的薄膜電容器的試樣（試樣編號1～23）。
此外，就介電質膜的組成而言，對於所有的試樣，使用XRF（螢光X射線元素分析）進行分析，確認與表1所記載的組成一致。另外，介電質膜的厚度設為如下得到的值，利用FIB切削薄膜電容器，並利用SEM（掃描型電子顯微鏡）觀察得到的截面進行測量。
對於得到的所有的薄膜電容器試樣，通過下述所示的方法測定相對介電常數。另外，通過下述所示的方法進行介電質膜的XRD測定，並算出（211）面的繞射峰強度、（222）面的繞射峰強度和（110）面的繞射峰強度。
（相對介電常數）
就相對介電常數而言，對於薄膜電容器試樣，根據以基準溫度25℃利用RF阻抗/材料分析儀（Agilent株式會社製造4991A）在頻率2GHz、輸入信號位準（測定電壓）0.5Vrms的條件下測定的靜電電容、和上述中得到的介電質膜的厚度進行算出。本實施例中，相對介電常數越高越好，將相對介電常數為30以上的試樣判斷為良好。將結果在表1中表示。
（XRD測定）
對介電質膜進行XRD測定，在得到的X射線繞射圖中，算出（211）面的繞射峰強度、（222）面的繞射峰強度和（110）面的繞射峰強度，並算出表1所示的關係。
XRD測定中，作為X射線源，使用Cu－Kα射線，其測定條件設為電壓為45kV、電流為200mA且2θ＝20∘～90∘的範圍。
[表1]
| 試樣No. | xAO-yBO-zC2 O5 | 成膜條件 | XRD | 特性 | |||||||||||
| AO | BO | C2 O5 | I(211)＞I(110) | I(222)＞I(110) | I(211)/I(222) | 相對 介電常數 | |||||||||
| Ba | Ca | Sr | Mg | Zn | Nb | Ta | 基板溫度 | 輸入功率 | 壓力 | ||||||
| x | y | z | ℃ | W | Pa | (－) | |||||||||
| 實施例 1 | 1 | 0.563 | 0.000 | 0.000 | 0.250 | 0.000 | 0.000 | 0.188 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.01 | 31.2 |
| 2 | 0.469 | 0.000 | 0.000 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.156 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 滿足 | 0.06 | 32.6 | |
| 3 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.500 | 0.000 | 0.000 | 0.125 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.01 | 31.3 | |
| 4 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.445 | 0.000 | 0.000 | 0.181 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.14 | 33.3 | |
| 5 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.389 | 0.000 | 0.000 | 0.236 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.08 | 32.9 | |
| 6 | 0.427 | 0.000 | 0.000 | 0.319 | 0.000 | 0.000 | 0.253 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 1.38 | 35.1 | |
| 7 | 0.479 | 0.000 | 0.000 | 0.250 | 0.000 | 0.000 | 0.271 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 3.83 | 35.9 | |
| 8 | 0.521 | 0.000 | 0.000 | 0.250 | 0.000 | 0.000 | 0.229 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 4.36 | 36.0 | |
| 9 | 0.465 | 0.000 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.000 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 20.29 | 37.2 | |
| 10 | 0.000 | 0.465 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.000 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | 0.94 | 34.8 | |
| 11 | 0.000 | 0.000 | 0.465 | 0.328 | 0.000 | 0.000 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | 0.64 | 34.5 | |
| 12 | 0.465 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | 0.16 | 30.4 | |
| 13 | 0.465 | 0.000 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.208 | 0.000 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | 0.09 | 30.0 | |
| 比較例 1 | 14 | 0.643 | 0.000 | 0.000 | 0.143 | 0.000 | 0.000 | 0.214 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 28.8 |
| 15 | 0.604 | 0.000 | 0.000 | 0.250 | 0.000 | 0.000 | 0.146 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 滿足 | ＜0.01 | 27.8 | |
| 16 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.556 | 0.000 | 0.000 | 0.070 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 18.2 | |
| 17 | 0.332 | 0.000 | 0.000 | 0.557 | 0.000 | 0.000 | 0.111 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 15.2 | |
| 18 | 0.332 | 0.000 | 0.000 | 0.446 | 0.000 | 0.000 | 0.222 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 19.6 | |
| 19 | 0.375 | 0.000 | 0.000 | 0.334 | 0.000 | 0.000 | 0.292 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 22.1 | |
| 20 | 0.438 | 0.000 | 0.000 | 0.250 | 0.000 | 0.000 | 0.324 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 25.5 | |
| 21 | 0.560 | 0.000 | 0.000 | 0.143 | 0.000 | 0.000 | 0.312 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 26.0 | |
| 22 | 0.465 | 0.000 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.000 | 0.208 | 0℃ | 230W | 0.5Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 24.3 | |
| 23 | 0.465 | 0.000 | 0.000 | 0.328 | 0.000 | 0.000 | 0.208 | 200℃ | 50mJ (PLD) | 0.1Pa | 不滿足 | 不滿足 | ＜0.01 | 16.2 |
根據表1能夠確認到，「x」、「y」和「z」的關係在上述的範圍內，且預定的繞射峰強度滿足上述的關係的試樣在高頻段（2GHz）中呈現較高的相對介電常數。
另一方面，能夠確認到，「x」、「y」和「z」的關係為上述的範圍外的試樣，其預定的繞射峰強度不滿足上述的關係，高頻段中的相對介電常數較低。另外，能夠確認到，在即使「x」、「y」和「z」的關係在上述的範圍內，預定的繞射峰強度也不滿足上述的關係的情況下，高頻段中的相對介電常數較低。
（實施例2和3）
關於試樣編號1、3、5和7，除了將成膜條件變更成表2所示的條件以外，通過與實施例1相同的條件形成介電質膜，通過與實施例1相同的條件評估介電質膜。將結果在表2中表示。
[表2]
| 試樣 No. | xAO-yBO-zC2 O5 | 成膜條件 | XRD | 特性 | |||||||
| AO | BO | C2 O5 | I(211)＞I(110) | I(222)＞I(110) | I(211)/I(222) | 相對 介電常數 | |||||
| Ba | Mg | Ta | 基板溫度 | 輸入功率 | 壓力 | ||||||
| x | y | z | ℃ | W | Pa | (－) | |||||
| 實施例3 | 1 | 0.563 | 0.250 | 0.188 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.01 | 31.2 |
| 24 | 0.563 | 0.250 | 0.188 | 400℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 5.20 | 36.1 | |
| 3 | 0.375 | 0.500 | 0.125 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.01 | 31.3 | |
| 25 | 0.375 | 0.500 | 0.125 | 400℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 7.28 | 36.4 | |
| 5 | 0.375 | 0.389 | 0.236 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.08 | 32.9 | |
| 26 | 0.375 | 0.389 | 0.236 | 400℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 1.20 | 35.0 | |
| 實施例2 | 7 | 0.479 | 0.250 | 0.271 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 3.83 | 35.9 |
| 27 | 0.479 | 0.250 | 0.271 | 0℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.26 | 33.8 |
根據表2能夠確認到，當基板溫度變高時，相對介電常數提高。即，能夠確認到通過成膜條件能夠控制介電質膜的晶體取向性。
（實施例4～6）
關於試樣編號9，除了將成膜條件變更為表3所示的條件以外，通過與實施例1相同的條件形成介電質膜，並通過與實施例1相同的條件評估介電質膜。將結果在表3中表示。
[表3]
| 試樣 No. | xAO-yBO-zC2 O5 | 成膜條件 | XRD | 特性 | |||||||
| AO | BO | C2 O5 | I(211)＞I(110) | I(222)＞I(110) | I(211)/I(222) | 相對 介電常數 | |||||
| Ba | Mg | Ta | 基板溫度 | 輸入功率 | 壓力 | ||||||
| x | y | z | ℃ | W | Pa | (－) | |||||
| 實施例4 | 9 | 0.465 | 0.328 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 20.29 | 37.2 |
| 28 | 0.465 | 0.328 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.3Pa | 滿足 | 滿足 | 15.80 | 37.0 | |
| 實施例5 | 29 | 0.465 | 0.328 | 0.208 | 200℃ | 400W | 0.5Pa | 滿足 | 滿足 | 10.69 | 36.7 |
| 30 | 0.465 | 0.328 | 0.208 | 200℃ | 270W | 0.1Pa | 滿足 | 滿足 | 0.01 | 30.1 | |
| 實施例6 | 31 | 0.465 | 0.328 | 0.208 | 400℃ | 400W | 0.1Pa | 滿足 | 不滿足 | ∞ | 39.1 |
根據表3能夠確認到，當輸入功率變高時，相對介電常數提高。另外，能夠確認到當成膜壓力變高時，相對介電常數降低。即，能夠確認到通過成膜條件能夠控制介電質膜的晶體取向性。
另外，能夠確認到在未觀察到（222）面的繞射峰，且僅觀察到（211）面的繞射峰的情況下，相對介電常數提高。
產業上的可利用性
根據本發明，得到相對介電常數在高頻段中較高的介電質膜。這種薄膜狀的介電質膜適用於高頻用的電子部件、例如平衡－不平衡變壓器、耦合器、濾波器、或組合了濾波器的雙工器、天線共用器等。
10:薄膜電容器
1:基板
2:基底層
3:下部電極
4:上部電極
5:介電質膜
圖1是作為本實施方式的電子部件的一例的薄膜電容器的示意性的剖面圖。
10:薄膜電容器
1:基板
2:基底層
3:下部電極
4:上部電極
5:介電質膜
Claims (4)
- 一種介電質膜，作為其主成分，含有以通式xAO－yBO－zC2 O5 表示的複合氧化物，所述介電質膜的特徵在於： 所述A為選自由鋇、鈣和鍶所構成的群組中的至少一者， 所述B為選自由鎂和鋅所構成的群組中的至少一者， 所述C為選自由鈮和鉭所構成的群組中的至少一者， 所述x、y和z滿足以下關係：x＋y＋z＝1.000，0.375≤x≤0.563，0.250≤y≤0.500，x/3≤z≤（x/3）＋1/9， 在所述介電質膜的X射線繞射圖中，所述複合氧化物的（211）面的繞射峰強度或所述複合氧化物的（222）面的繞射峰強度比所述複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大。
- 根據請求項1所述的介電質膜，其特徵在於： 所述複合氧化物的（211）面的繞射峰強度比所述複合氧化物的（110）面的繞射峰強度大， 令（211）面的繞射峰強度為I（211），（222）面的繞射峰強度為I（222）時，所述I（211）和所述I（222）滿足1.2 ≤ I（211）/I（222）的關係。
- 根據請求項2所述的介電質膜，其特徵在於： 所述I（211）和所述I（222）滿足15≤I（211）/I（222）的關係。
- 一種電子部件，其特徵在於，具有請求項1-3中任一項所述的介電質膜。
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