JP2020152635A - Dielectric composition and electronic parts - Google Patents

Dielectric composition and electronic parts Download PDF

Info

Publication number
JP2020152635A
JP2020152635A JP2020013499A JP2020013499A JP2020152635A JP 2020152635 A JP2020152635 A JP 2020152635A JP 2020013499 A JP2020013499 A JP 2020013499A JP 2020013499 A JP2020013499 A JP 2020013499A JP 2020152635 A JP2020152635 A JP 2020152635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric
composite oxide
temperature
composition
dielectric composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020013499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7363535B2 (en
Inventor
翔太 鈴木
Shota Suzuki
翔太 鈴木
信之 奥澤
Nobuyuki Okuzawa
信之 奥澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to CN202010174789.8A priority Critical patent/CN111689776B/en
Priority to KR1020200031282A priority patent/KR20200110244A/en
Priority to US16/818,413 priority patent/US11508494B2/en
Publication of JP2020152635A publication Critical patent/JP2020152635A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7363535B2 publication Critical patent/JP7363535B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/10Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1254Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on niobium or tungsteen, tantalum oxides or niobates, tantalates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

To provide: a dielectric composition which has a high quality factor Q value in a high frequency region, a low absolute value of volume temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature ange, a dielectric constant which is in a predetermined range or equal to or more than a predetermined value, and a good high temperature acceleration life; and electronic parts having the dielectric composition.SOLUTION: Provided is a dielectric composition comprising a composite oxide represented by a compositional formula BixZnyNbzO1.75+δ, where x, y, and z satisfy relationships, x+y+z=1.00, x<0.20, 0.20≤y≤0.50, and 0.25≤x/z. Also provided is a dielectric composition comprising a composite oxide represented by a compositional formula BixZnyNbzO1.75+δ, where x, y, and z satisfy relationships, x+y+z=1.00, 0.20≤y≤0.50, 1.5<x/z≤3.0, and z<0.25.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誘電体組成物および電子部品に関する。 The present invention relates to dielectric compositions and electronic components.

スマートフォンに代表される移動体通信機器の高性能化に対する要求は高く、たとえば、高速で大容量の通信を可能とするために、使用する周波数領域の数も増加している。使用する周波数領域はGHz帯のような高周波領域である。このような高周波領域において作動するバラン、カプラ、フィルタ、あるいは、フィルタを組み合わせたデュプレクサ、ダイプレクサ等の高周波部品のなかには、誘電体材料を共振器として利用しているものがある。このような誘電体材料には、高周波領域において、誘電損失が小さく、周波数の選択性が良好であることが求められる。 There is a high demand for higher performance of mobile communication devices such as smartphones, and for example, the number of frequency domains used is increasing in order to enable high-speed, large-capacity communication. The frequency domain used is a high frequency region such as the GHz band. Among high-frequency components such as baluns, couplers, filters, or duplexers and diplexers combined with filters that operate in such a high-frequency region, there are some that use a dielectric material as a resonator. Such a dielectric material is required to have a small dielectric loss and good frequency selectivity in a high frequency region.

このような移動体通信機器は、使用環境、機器に使用されている部品の発熱等により、温度変化に曝される。一方、高周波部品の静電容量は温度により変化するため、所定の温度範囲において、高周波部品には、静電容量の温度依存性、すなわち、容量温度係数が小さいことが求められる。 Such mobile communication devices are exposed to temperature changes due to the usage environment, heat generation of parts used in the devices, and the like. On the other hand, since the capacitance of the high-frequency component changes with temperature, the high-frequency component is required to have a small temperature dependence of capacitance, that is, a small capacitance temperature coefficient in a predetermined temperature range.

したがって、高周波部品に適用される誘電体材料には、誘電損失および容量温度係数が小さいことが要求される。誘電損失の逆数は、品質係数Q値として表すことができるので、換言すれば、高周波領域において品質係数Q値が高く、かつ所定の温度範囲において容量温度係数が小さい誘電体材料が望まれている。 Therefore, the dielectric material applied to high frequency components is required to have a small dielectric loss and a small temperature coefficient of capacitance. Since the reciprocal of the dielectric loss can be expressed as a quality coefficient Q value, in other words, a dielectric material having a high quality coefficient Q value in the high frequency region and a small capacitance temperature coefficient in a predetermined temperature range is desired. ..

また、車両情報および走行情報等の分析、自動運転等に対応するために、インターネットへの常時接続機能を有するコネクティッドカーの開発が進められている。このようなコネクティッドカーに搭載される車載用通信機器も、移動体通信機器の一種であり、高速で大容量の通信が可能であることが求められている。また、車載用通信機器は、高温となるエンジンルーム内あるいはその近傍に配置される場合があるので、車載用通信機器には特に高温での信頼性が求められる。したがって、車載用通信機器に搭載される高周波部品にも高温での信頼性が求められる。 In addition, in order to analyze vehicle information and driving information, and to support autonomous driving, etc., a connected car having a function of always connecting to the Internet is being developed. The in-vehicle communication device mounted on such a connected car is also a kind of mobile communication device, and is required to be capable of high-speed and large-capacity communication. Further, since the in-vehicle communication device may be arranged in or near the engine room where the temperature becomes high, the in-vehicle communication device is particularly required to have reliability at a high temperature. Therefore, high-frequency components mounted on in-vehicle communication devices are also required to be reliable at high temperatures.

また、移動体通信機器および車載用通信機器の高性能化に伴い、1つの通信機器に搭載される電子部品の数も増加する傾向にあり、これらの通信機器のサイズを維持するには、電子部品の小型化も同時に求められる。誘電体材料を用いる高周波部品を小型化するには、電極面積を小さくする必要があるため、これによる静電容量の低下を補うべく、高周波領域において、誘電体材料の比誘電率が高いことが求められる。 In addition, as the performance of mobile communication devices and in-vehicle communication devices has improved, the number of electronic components mounted on one communication device tends to increase, and in order to maintain the size of these communication devices, electronic components are required. At the same time, miniaturization of parts is also required. In order to reduce the size of high-frequency components that use a dielectric material, it is necessary to reduce the electrode area. Therefore, in order to compensate for the decrease in capacitance due to this, the relative permittivity of the dielectric material is high in the high-frequency region. Desired.

ところで、誘電体材料を用いる高周波部品の静電容量は、誘電体材料の比誘電率、電極面積および電極間距離により変化する。換言すれば、これらを変化させることにより、高周波部品の静電容量を調整することができる。一方、誘電体材料を用いる高周波部品の性能を、搭載される通信機器の用途等に応じて変更する場合、高周波部品の実装面積を変更せずに、誘電体材料の比誘電率を調整することにより、高周波部品の性能の変更に対応することが求められる場合がある。この場合、求められる比誘電率に応じて誘電体材料の組成系を変更するよりも、同一の組成系を有する誘電体材料が高周波部品の性能に応じた比誘電率を示すことが好ましい。 By the way, the capacitance of a high-frequency component using a dielectric material changes depending on the relative permittivity of the dielectric material, the electrode area, and the distance between electrodes. In other words, by changing these, the capacitance of the high frequency component can be adjusted. On the other hand, when changing the performance of a high-frequency component that uses a dielectric material according to the application of the communication equipment to be mounted, the relative permittivity of the dielectric material should be adjusted without changing the mounting area of the high-frequency component. Therefore, it may be required to respond to changes in the performance of high-frequency components. In this case, it is preferable that the dielectric material having the same composition system exhibits the relative permittivity according to the performance of the high-frequency component, rather than changing the composition system of the dielectric material according to the required relative permittivity.

すなわち、高周波部品に対する多様なニーズに応えるため、誘電体材料に求められる誘電特性も多様化している。 That is, in order to meet various needs for high-frequency components, the dielectric properties required for dielectric materials are also diversifying.

従来、高周波数領域において所定の誘電特性を持つ材料としてはBi−Zn−Nb−O系酸化物が知られている。たとえば、特許文献1には、BiNbO相およびBi(Zn2/3Nb4/3)O相との混合物が開示されている。また、特許文献2には、Bi、ZnOおよびNbを所定の割合で混合し焼成して得られる焼結体が開示されている。 Conventionally, a Bi-Zn-Nb-O oxide is known as a material having a predetermined dielectric property in a high frequency region. For example, Patent Document 1 discloses a mixture of Bi 3 NbO 7 phase and Bi 2 (Zn 2/3 Nb 4/3 ) O 7 phase. Further, Patent Document 2 discloses a sintered body obtained by mixing Bi 2 O 3 , Zn O and Nb 2 O 5 at a predetermined ratio and firing them.

特表2009−537444号公報Special Table 2009-537444 特開平4−285046号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-285046

しかしながら、特許文献1では、BiNbO相およびBi(Zn2/3Nb4/3)O相が1:1で混合された混合物の誘電率の温度係数の絶対値が10ppm以下であることが記載されている。しかしながら、当該混合物の比誘電率は100よりも小さく、1GHzにおける誘電品質係数Qは1000程度であるため、高周波部品の小型化を進めるという観点では、高周波領域における誘電特性は十分ではなかった。 However, in Patent Document 1, the absolute value of the temperature coefficient of the dielectric constant of a mixture of Bi 3 NbO 7 phase and Bi 2 (Zn 2/3 Nb 4/3 ) O 7 phase mixed at a ratio of 1: 1 is 10 ppm or less. It is stated that there is. However, since the relative permittivity of the mixture is smaller than 100 and the dielectric quality coefficient Q at 1 GHz is about 1000, the dielectric property in the high frequency region is not sufficient from the viewpoint of promoting miniaturization of high frequency components.

また、高周波部品の実装面積を変更しないという観点では、当該混合物の誘電率は大きすぎるために高周波部品を同一形状で作製する際、電極面積や誘電体材料の厚みで静電容量を調整しても、調整しきれず、同一組成系において、低い静電容量を実現できない。 Further, from the viewpoint of not changing the mounting area of the high-frequency component, the dielectric constant of the mixture is too large. Therefore, when the high-frequency component is manufactured in the same shape, the capacitance is adjusted by adjusting the electrode area and the thickness of the dielectric material. However, it cannot be adjusted completely, and a low capacitance cannot be realized in the same composition system.

また、特許文献2では、Bi、ZnOおよびNbを所定の割合で混合し焼成して得られる焼結体の誘電率の温度係数の絶対値が100ppm以下であることが記載されている。しかしながら、当該焼結体の1GHzにおける無負荷Q値は400以下であるため、高周波領域における誘電特性は十分ではなかった。 Further, Patent Document 2 describes that the absolute value of the temperature coefficient of the dielectric constant of a sintered body obtained by mixing Bi 2 O 3 , Zn O and Nb 2 O 5 at a predetermined ratio and firing them is 100 ppm or less. Has been done. However, since the no-load Q value of the sintered body at 1 GHz is 400 or less, the dielectric characteristics in the high frequency region are not sufficient.

本発明は、高周波領域において品質係数Q値が高く、所定の温度範囲において容量温度係数Tccの絶対値が小さく、比誘電率εrが所定の範囲内であり、高温での信頼性が高い誘電体組成物、および、当該誘電体組成物を有する電子部品を提供することを第1の目的とする。 The present invention is a dielectric having a high quality coefficient Q value in a high frequency region, a small absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature range, a relative permittivity εr within a predetermined range, and high reliability at high temperatures. A first object is to provide a composition and an electronic component having the dielectric composition.

また、高周波領域において比誘電率εrおよび品質係数Q値が所定の値以上であり、所定の温度範囲において容量温度係数Tccの絶対値が小さく、高温での信頼性が高い誘電体組成物、および、当該誘電体組成物を有する電子部品を提供することを第2の目的とする。 Further, a dielectric composition in which the relative permittivity εr and the quality coefficient Q value are equal to or higher than a predetermined value in a high frequency region, the absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc is small in a predetermined temperature range, and the dielectric composition is highly reliable at high temperatures. A second object is to provide an electronic component having the dielectric composition.

第1の目的を達成するため、本発明は、
[1]ビスマスと亜鉛とニオブとを含む複合酸化物を有する誘電体組成物であって、
複合酸化物を、組成式BiZnNb1.75+δで表した場合、x、yおよびzは、x+y+z=1.00、x<0.20、0.20≦y≦0.50、0.25≦x/zである関係を満足する誘電体組成物である。
In order to achieve the first object, the present invention
[1] A dielectric composition having a composite oxide containing bismuth, zinc and niobium.
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ , x, y and z are x + y + z = 1.00, x <0.20, 0.20 ≦ y ≦ 0.50. , 0.25 ≦ x / z, which is a dielectric composition satisfying the relationship.

第2の目的を達成するため、本発明は、
[2]ビスマスと亜鉛とニオブとを含む複合酸化物を有する誘電体組成物であって、
複合酸化物を、組成式BiZnNb1.75+δで表した場合、x、yおよびzは、x+y+z=1.00、0.20≦y≦0.50、1.5<x/z≦3.0およびz<0.25である関係を満足する誘電体組成物である。
In order to achieve the second object, the present invention
[2] A dielectric composition having a composite oxide containing bismuth, zinc and niobium.
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ , x, y and z are x + y + z = 1.00, 0.20 ≦ y ≦ 0.50, 1.5 <x. A dielectric composition that satisfies the relationship of / z ≦ 3.0 and z <0.25.

[3][1]または[2]に記載の誘電体組成物を含む誘電体層を備える電子部品である。 [3] An electronic component including a dielectric layer containing the dielectric composition according to [1] or [2].

本発明によれば、高周波領域において品質係数Q値が高く、所定の温度範囲において容量温度係数Tccの絶対値が小さく、比誘電率εrが所定の範囲内であり、高温での信頼性が高い誘電体組成物、および、当該誘電体組成物を有する電子部品を提供することができる。 According to the present invention, the quality coefficient Q value is high in the high frequency region, the absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc is small in a predetermined temperature range, the relative permittivity εr is within a predetermined range, and the reliability at high temperature is high. A dielectric composition and an electronic component having the dielectric composition can be provided.

また、本発明によれば、高周波領域において比誘電率εrおよび品質係数Q値が所定の値以上であり、所定の温度範囲において容量温度係数Tccの絶対値が小さく、高温での信頼性が高い誘電体組成物、および、当該誘電体組成物を有する電子部品を提供することができる。 Further, according to the present invention, the relative permittivity εr and the quality coefficient Q value are equal to or higher than a predetermined value in a high frequency region, the absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc is small in a predetermined temperature range, and the reliability at high temperature is high. A dielectric composition and an electronic component having the dielectric composition can be provided.

図1は、本実施形態に係る電子部品の一例としての薄膜コンデンサの模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor as an example of an electronic component according to the present embodiment.

以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
1.薄膜コンデンサ
1.1.薄膜コンデンサの全体構成
1.2.誘電体膜
1.2.1.誘電体組成物
1.2.2.第1の複合酸化物
1.2.3.第2の複合酸化物
1.3.基板
1.4.下部電極
1.5.上部電極
2.薄膜コンデンサの製造方法
3.本実施形態のまとめ
4.変形例
Hereinafter, the present invention will be described in detail in the following order based on specific embodiments.
1. 1. Thin film capacitor 1.1. Overall configuration of thin film capacitors 1.2. Dielectric film 1.2.1. Dielectric composition 1.2.2. First composite oxide 1.2.3. Second composite oxide 1.3. Substrate 1.4. Lower electrode 1.5. Upper electrode 2. Manufacturing method of thin film capacitor 3. Summary of this embodiment 4. Modification example

(1.薄膜コンデンサ)
まず、本実施形態に係る電子部品は、高周波領域において使用される電子部品(高周波部品)である。高周波部品として、誘電体層が薄膜状の誘電体膜から構成される薄膜コンデンサについて説明する。
(1. Thin film capacitor)
First, the electronic component according to the present embodiment is an electronic component (high frequency component) used in the high frequency region. As a high-frequency component, a thin film capacitor in which the dielectric layer is composed of a thin-film dielectric film will be described.

(1.1.薄膜コンデンサの全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る電子部品の一例としての薄膜コンデンサ10は、基板1と、下部電極3と、誘電体膜5と、上部電極4とがこの順序で積層された構成を有している。下部電極3と誘電体膜5と上部電極4とはコンデンサ部を形成しており、下部電極3および上部電極4が外部回路に接続されて電圧が印加されると、コンデンサ部が所定の静電容量を示し、コンデンサとしての機能を発揮することができる。各構成要素についての詳細な説明は後述する。
(1.1. Overall configuration of thin film capacitor)
As shown in FIG. 1, the thin film capacitor 10 as an example of the electronic component according to the present embodiment has a configuration in which a substrate 1, a lower electrode 3, a dielectric film 5, and an upper electrode 4 are laminated in this order. have. The lower electrode 3, the dielectric film 5, and the upper electrode 4 form a capacitor portion, and when the lower electrode 3 and the upper electrode 4 are connected to an external circuit and a voltage is applied, the capacitor portion becomes a predetermined capacitance. It shows the capacitance and can function as a capacitor. A detailed description of each component will be described later.

また、本実施形態では、基板1と下部電極3との間に、基板1と下部電極3との密着性を向上させるために下地層2が形成されている。下地層2を構成する材料は、基板1と下部電極3との密着性が十分に確保できる材料であれば特に制限されない。たとえば、下部電極3がCuで構成される場合には、下地層2はCrで構成され、下部電極3がPtで構成される場合には、下地層2はTiで構成することができる。 Further, in the present embodiment, a base layer 2 is formed between the substrate 1 and the lower electrode 3 in order to improve the adhesion between the substrate 1 and the lower electrode 3. The material constituting the base layer 2 is not particularly limited as long as the material can sufficiently secure the adhesion between the substrate 1 and the lower electrode 3. For example, when the lower electrode 3 is made of Cu, the base layer 2 is made of Cr, and when the lower electrode 3 is made of Pt, the base layer 2 can be made of Ti.

また、図1に示す薄膜コンデンサ10において、誘電体膜5を外部雰囲気から遮断するための保護膜が形成されていてもよい。 Further, in the thin film capacitor 10 shown in FIG. 1, a protective film for blocking the dielectric film 5 from the external atmosphere may be formed.

なお、薄膜コンデンサの形状に特に制限はないが、通常、直方体形状とされる。またその寸法にも特に制限はなく、厚みや長さは用途に応じて適当な寸法とすればよい。 The shape of the thin film capacitor is not particularly limited, but is usually a rectangular parallelepiped shape. Further, the dimensions are not particularly limited, and the thickness and length may be appropriate dimensions according to the application.

(1.2.誘電体膜)
誘電体膜5は、後述する本実施形態に係る誘電体組成物(第1の誘電体組成物および第2の誘電体組成物)から構成されている。また、本実施形態では、誘電体膜5は、薄膜状であり公知の成膜法により基板上に形成された誘電体堆積膜であることが好ましい。
(1.2. Dielectric film)
The dielectric film 5 is composed of the dielectric composition (first dielectric composition and second dielectric composition) according to the present embodiment described later. Further, in the present embodiment, the dielectric film 5 is preferably a thin film-like dielectric deposited film formed on the substrate by a known film forming method.

第1の誘電体組成物から構成される誘電体膜5を有する薄膜コンデンサは、高周波領域(たとえば、2GHz)であっても、高いQ値(たとえば、1000以上)を示しつつ、かつ、良好な容量温度係数(たとえば、容量温度係数の絶対値が50ppm/℃以内)および良好な高温加速寿命(たとえば、180℃における絶縁抵抗(IR)寿命が15.0h以上)を示すことができる。また、当該薄膜コンデンサは、所定の範囲内の比誘電率εrを示すことができる。 The thin film capacitor having the dielectric film 5 composed of the first dielectric composition exhibits a high Q value (for example, 1000 or more) even in a high frequency region (for example, 2 GHz) and is good. It can exhibit a capacitive temperature coefficient (eg, the absolute value of the temperature coefficient of capacitance is within 50 ppm / ° C.) and a good high temperature acceleration life (eg, an insulation resistance (IR) life at 180 ° C. of 15.0 h or more). Further, the thin film capacitor can exhibit a relative permittivity εr within a predetermined range.

第2の誘電体組成物から構成される誘電体膜5を有する薄膜コンデンサは、高周波領域(たとえば、2GHz)であっても、高い比誘電率εr(たとえば、100以上)および高いQ値(たとえば、1000以上)を示しつつ、かつ、良好な容量温度係数(たとえば、容量温度係数の絶対値が50ppm/℃以内)および良好な高温加速寿命(たとえば、180℃における絶縁抵抗(IR)寿命が15.0h以上)を示すことができる。 A thin film capacitor having a dielectric film 5 composed of a second dielectric composition has a high relative permittivity εr (eg 100 or more) and a high Q value (eg 100) even in the high frequency region (eg 2 GHz). , 1000 or more), and has a good temperature coefficient of capacitance (for example, the absolute value of the temperature coefficient of capacitance is within 50 ppm / ° C.) and a good high temperature acceleration life (for example, an insulation resistance (IR) life at 180 ° C. of 15). .0h or more) can be shown.

誘電体膜5の厚みは、好ましくは10nm〜2000nm、より好ましくは50nm〜1000nmである。誘電体膜5の厚みが薄すぎると、誘電体膜5の絶縁破壊が生じやすい傾向にある。絶縁破壊が生じると、コンデンサとしての機能を発揮できない。一方、誘電体膜5の厚みが厚すぎると、コンデンサの静電容量を大きくするために電極面積を広くする必要があり、電子部品の設計によっては小型化および低背化が困難となる場合がある。 The thickness of the dielectric film 5 is preferably 10 nm to 2000 nm, more preferably 50 nm to 1000 nm. If the thickness of the dielectric film 5 is too thin, the dielectric breakdown of the dielectric film 5 tends to occur easily. If dielectric breakdown occurs, it cannot function as a capacitor. On the other hand, if the thickness of the dielectric film 5 is too thick, it is necessary to increase the electrode area in order to increase the capacitance of the capacitor, and it may be difficult to reduce the size and height depending on the design of the electronic component. is there.

通常、Q値は、誘電体の厚みが薄くなると低下する傾向にあることが知られている。そのため、高いQ値を得るには、ある程度の厚みを有する誘電体、すなわち、バルク状の誘電体で構成する必要がある。しかしながら、本実施形態に係る誘電体組成物から構成される誘電体膜は、上記のように、厚みが非常に薄い場合であっても、高いQ値を得ることができる。 It is generally known that the Q value tends to decrease as the thickness of the dielectric decreases. Therefore, in order to obtain a high Q value, it is necessary to use a dielectric having a certain thickness, that is, a bulk-shaped dielectric. However, as described above, the dielectric film composed of the dielectric composition according to the present embodiment can obtain a high Q value even when the thickness is very thin.

なお、誘電体膜5の厚みは、誘電体膜5を含む薄膜コンデンサを、FIB(集束イオンビーム)加工装置で掘削し、得られた断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察して測定することができる。 The thickness of the dielectric film 5 is measured by excavating a thin film capacitor containing the dielectric film 5 with a FIB (focused ion beam) processing device and observing the obtained cross section with a SEM (scanning electron microscope). be able to.

(1.2.1.誘電体組成物)
本実施形態に係る誘電体組成物は、ビスマス(Bi)、亜鉛(Zn)およびニオブ(Nb)を含む複合酸化物(Bi−Zn−Nb−O系酸化物)を主成分として含有している。本実施形態では、主成分とは、誘電体組成物100質量%に対して、90質量%以上を占める成分である。
(1.2.1. Dielectric composition)
The dielectric composition according to the present embodiment contains a composite oxide (Bi-Zn-Nb-O-based oxide) containing bismuth (Bi), zinc (Zn) and niobium (Nb) as a main component. .. In the present embodiment, the main component is a component that accounts for 90% by mass or more with respect to 100% by mass of the dielectric composition.

当該複合酸化物は一般式Aで表され、パイロクロア相を有している。本実施形態に係る複合酸化物において、Aサイトを占める元素(Aサイト元素)に酸素が8配位しており、Bサイトを占める元素(Bサイト元素)に酸素が6配位している。そして、酸素から構成される八面体の中心にBサイト元素が位置するBO八面体が互いの頂点を共有した三次元ネットワークを構成し、このネットワークの間隙にAサイト元素が位置し、かつAサイト元素は、酸素から構成される六面体の中心に位置している。このような構造の結晶性が高い場合、当該構造はパイロクロア型結晶構造である。 The composite oxide is represented by the general formula A 2 B 2 O 7 and has a pyrochlore phase. In the composite oxide according to the present embodiment, oxygen is coordinated 8 to the element occupying A site (A site element), and oxygen is coordinated 6 to the element occupying B site (B site element). Then, the BO 6 octahedron in which the B-site element is located at the center of the octahedron composed of oxygen constitutes a three-dimensional network in which the vertices of each other are shared, and the A-site element is located in the gap of this network and A. The site element is located in the center of a hexahedron composed of oxygen. When the crystallinity of such a structure is high, the structure is a pyrochlore type crystal structure.

本実施形態では、一般式Aは、組成式BiZnNb1.75+δで表すことができる。すなわち、上記の複合酸化物は組成式BiZnNb1.75+δで表される。この組成式において、「x」、「y」および「z」は、x+y+z=1.00である。 In the present embodiment, the general formula A 2 B 2 O 7 can be represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ . That is, the above composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ . In this composition formula, "x", "y" and "z" are x + y + z = 1.00.

また、当該複合酸化物では、酸素(O)量が化学量論比であってもよいし、化学量論比から若干偏倚してもよい。化学量論比からの偏倚量は、置換する元素の種類およびそれらの置換量に応じて変化し、上記の組成式において「δ」で表される。 Further, in the composite oxide, the amount of oxygen (O) may be a stoichiometric ratio or may be slightly deviated from the stoichiometric ratio. The amount of deviation from the stoichiometric ratio varies depending on the type of element to be substituted and the amount of substitution thereof, and is represented by "δ" in the above composition formula.

したがって、「x」は、上記の複合酸化物の組成式における金属元素のうち、Biの含有割合を示し、「y」は、上記の複合酸化物の組成式における金属元素のうち、Znの含有割合を示し、「z」は、上記の複合酸化物の組成式における金属元素のうち、Nbの含有割合を示す。 Therefore, "x" indicates the content ratio of Bi among the metal elements in the composition formula of the above composite oxide, and "y" is the content of Zn among the metal elements in the composition formula of the above composite oxide. The ratio is shown, and "z" indicates the content ratio of Nb among the metal elements in the composition formula of the above composite oxide.

上記の一般式において、BiはAサイトを占め、NbはBサイトを占める。一方、Znは、上記の一般式において、AサイトおよびBサイトのどちらも占めることができる。したがって、上記の複合酸化物においては、Biに酸素が8配位した六面体およびNbに酸素が6配位した八面体に加えて、Znに酸素が8配位した六面体およびZnに酸素が6配位した八面体が存在する。 In the above general formula, Bi occupies the A site and Nb occupies the B site. On the other hand, Zn can occupy both A site and B site in the above general formula. Therefore, in the above composite oxide, in addition to the hexahedron in which oxygen is coordinated to Bi and the octahedron in which oxygen is coordinated to Nb, the hexahedron in which oxygen is coordinated to Zn and oxygen is coordinated to Zn. There is a coordinated octahedron.

本実施形態では、上記の構造的な特徴を有する複合酸化物を、第1の複合酸化物と、第2の複合酸化物とに分けて説明する。 In the present embodiment, the composite oxide having the above structural characteristics will be described separately as a first composite oxide and a second composite oxide.

(1.2.2.第1の複合酸化物)
Bi、ZnおよびNbを含む第1の複合酸化物においては、Znに酸素が配位した多面体の割合が、当該構造の安定性に影響している。本実施形態では、Znの含有割合を示す「y」は、0.20以上0.50以下である。また、「y」は0.30以上であることが好ましい。
(1.2.2. First composite oxide)
In the first composite oxide containing Bi, Zn and Nb, the proportion of the polyhedron in which oxygen is coordinated to Zn affects the stability of the structure. In the present embodiment, "y" indicating the Zn content ratio is 0.20 or more and 0.50 or less. Further, "y" is preferably 0.30 or more.

「y」を上記の範囲内とすることにより、第1の複合酸化物において、Znに酸素が8配位した六面体およびZnに酸素が6配位した八面体の割合が増加し、結晶構造中における多面体構造のバラツキが抑制され、温度変化による構造変化が生じにくくなる。その結果、温度が変化しても、静電容量が一定に保たれる傾向にあるので、容量温度係数Tccの絶対値(|Tcc|)を所定の範囲内とすることができる。 By setting "y" to the above range, the proportions of the hexahedron in which oxygen is coordinated to Zn by 8 and the octahedron in which oxygen is coordinated to Zn by 6 are increased in the first composite oxide, and the crystal structure The variation of the polyhedral structure in the above is suppressed, and the structural change due to the temperature change is less likely to occur. As a result, even if the temperature changes, the capacitance tends to be kept constant, so that the absolute value (| Tcc |) of the capacitance temperature coefficient Tcc can be set within a predetermined range.

「y」が小さすぎると、第1の複合酸化物において、Biに酸素が8配位した六面体およびNbに酸素が6配位した八面体が占める割合が増え、多面体構造のバラツキが大きくなり、構造変化しやすい傾向にあるので、容量温度係数Tccが悪化する傾向にある。一方、「y」が大きすぎると、本実施形態において規定する適切な比誘電率εrの範囲から外れる傾向にある。 If "y" is too small, the proportion of the hexahedron in which oxygen is 8-coordinated to Bi and the octahedron in which oxygen is 6-coordinated to Nb increases in the first composite oxide, and the variation in the polyhedral structure becomes large. Since the structure tends to change easily, the capacitance temperature coefficient Tcc tends to deteriorate. On the other hand, if "y" is too large, it tends to deviate from the range of the appropriate relative permittivity εr specified in the present embodiment.

第1の複合酸化物において、Biの含有割合(「x」)が0.20未満である。また、Nbの含有割合(「z」)に対するBiの含有割合(「x」)を示す「x/z」は、0.25以上である。「x」および「x/z」を上記の範囲内とすることにより、Bサイトにおいて構造の乱れ(ディスオーダー)が適切な範囲内で生じるため、良好な品質係数Q値が得られる。 In the first composite oxide, the Bi content ratio (“x”) is less than 0.20. Further, "x / z" indicating the content ratio ("x") of Bi with respect to the content ratio ("z") of Nb is 0.25 or more. By setting "x" and "x / z" within the above ranges, structural disorder (disorder) occurs at the B site within an appropriate range, so that a good quality coefficient Q value can be obtained.

また、「x」を上記の範囲内とすることにより、第1の複合酸化物におけるNbが占める比率が、Biが占める比率よりも高くなる。酸素とNbとの電気陰性度の差は、酸素とBiとの電気陰性度の差よりも大きい。したがって、第1の複合酸化物において、金属元素と酸素とのイオン結合が強くなるので、酸素欠陥が生じにくく、高温での加速寿命が向上する。 Further, by setting "x" within the above range, the ratio of Nb in the first composite oxide becomes higher than the ratio of Bi. The difference in electronegativity between oxygen and Nb is greater than the difference in electronegativity between oxygen and Bi. Therefore, in the first composite oxide, the ionic bond between the metal element and oxygen is strengthened, so that oxygen defects are less likely to occur and the accelerated life at high temperature is improved.

第1の複合酸化物において、「x」、「y」および「z」を上記の範囲内とすることにより、品質係数Q値と、容量温度係数Tccと、高温加速寿命とを良好にすることができる。さらに、比誘電率εrを所定の範囲内とすることが容易となる。 In the first composite oxide, by setting "x", "y" and "z" within the above ranges, the quality coefficient Q value, the capacitance temperature coefficient Tcc, and the high temperature acceleration life are improved. Can be done. Further, it becomes easy to keep the relative permittivity εr within a predetermined range.

(1.2.3.第2の複合酸化物)
Bi、ZnおよびNbを含む第2の複合酸化物においては、Znに酸素が配位した多面体の割合が、当該構造の安定性に影響している。本実施形態では、Znの含有割合を示す「y」は、0.20以上0.50以下である。また、「y」は0.30以上であることが好ましい。
(1.2.3. Second composite oxide)
In the second composite oxide containing Bi, Zn and Nb, the ratio of the polyhedron in which oxygen is coordinated to Zn affects the stability of the structure. In the present embodiment, "y" indicating the Zn content ratio is 0.20 or more and 0.50 or less. Further, "y" is preferably 0.30 or more.

「y」が小さすぎると、第2の複合酸化物において、Biに酸素が8配位した六面体およびNbに酸素が6配位した八面体が占める割合が増え、多面体構造のバラツキが大きくなり、構造変化しやすい傾向にあるので、容量温度係数Tccが悪化する傾向にある。一方、「y」が大きすぎると、Znに酸素が配位した多面体の割合が多くなりすぎ、第2の複合酸化物において比誘電率に寄与する成分が少なくなるため、比誘電率εrが悪化する傾向にある。 If "y" is too small, the proportion of the hexahedron in which oxygen is 8-coordinated to Bi and the octahedron in which oxygen is 6-coordinated to Nb increases in the second composite oxide, and the variation in the polyhedral structure becomes large. Since the structure tends to change easily, the capacitance temperature coefficient Tcc tends to deteriorate. On the other hand, if "y" is too large, the proportion of the polyhedron in which oxygen is coordinated to Zn becomes too large, and the component contributing to the relative permittivity in the second composite oxide decreases, so that the relative permittivity εr deteriorates. Tend to do.

第2の複合酸化物において、Nbの含有割合(「z」)に対するBiの含有割合(「x」)を示す「x/z」は、1.50より大きく3.00以下である。「x」および「x/z」を上記の範囲内とすることにより、第2の複合酸化物のAサイトにおいて原子配列の乱れ(ディスオーダー)が適切な範囲内で生じるため、品質係数Q値を良好に維持しつつ、このディスオーダーに起因して比誘電率εrを良好にすることができる。 In the second composite oxide, "x / z" indicating the Bi content ratio ("x") with respect to the Nb content ratio ("z") is larger than 1.50 and 3.00 or less. By setting "x" and "x / z" within the above range, the atomic arrangement disorder (disorder) occurs at the A site of the second composite oxide within an appropriate range, so that the quality coefficient Q value The relative permittivity εr can be made good due to this disorder while maintaining good.

また、第2の複合酸化物において、Nbの含有割合(「z」)が0.25未満である。「z」が大きすぎると、品質係数Q値が悪化する傾向にある。「z」は0.15以上であることが好ましい。 Further, in the second composite oxide, the content ratio of Nb (“z”) is less than 0.25. If "z" is too large, the quality coefficient Q value tends to deteriorate. "Z" is preferably 0.15 or more.

また、「z」を上記の範囲内とすることにより、第2の複合酸化物におけるBiの比率がNbの比率よりも高くなり、Biに酸素が8配位した六面体の比率が大きくなる。その結果、酸素欠陥が生じにくく、高温での加速寿命が向上する。 Further, by setting "z" to the above range, the ratio of Bi in the second composite oxide becomes higher than the ratio of Nb, and the ratio of the hexahedron in which oxygen is coordinated to Bi becomes large. As a result, oxygen defects are less likely to occur, and the accelerated life at high temperatures is improved.

第2の複合酸化物において、「x」、「y」および「z」を上記の範囲内とすることにより、比誘電率εrと、品質係数Q値と、容量温度係数Tccと、高温加速寿命とを良好にすることができる。 By setting "x", "y" and "z" in the above range in the second composite oxide, the relative permittivity εr, the quality coefficient Q value, the capacitance temperature coefficient Tcc, and the high temperature accelerated life And can be good.

なお、上述した第1の誘電体組成物は、第1の複合酸化物を主成分として有し、上述した第2の誘電体組成物は、第2の複合酸化物を主成分として有する。また、本実施形態に係る誘電体組成物(第1の誘電体組成物および第2の誘電体組成物)は、本発明の効果を奏する範囲内において、微量な不純物、副成分等を含んでいてもよい。このような成分としては、たとえば、Mn、Ca、Baが例示される。 The above-mentioned first dielectric composition has a first composite oxide as a main component, and the above-mentioned second dielectric composition has a second composite oxide as a main component. Further, the dielectric composition according to the present embodiment (the first dielectric composition and the second dielectric composition) contains a trace amount of impurities, subcomponents, etc. within the range in which the effect of the present invention is exhibited. You may. Examples of such a component include Mn, Ca, and Ba.

(1.3.基板)
図1に示す基板1は、その上に形成される下地層2、下部電極3、誘電体膜5および上部電極4を支持できる程度の機械的強度を有する材料で構成されていれば特に限定されない。たとえば、Si単結晶、SiGe単結晶、GaAs単結晶、InP単結晶、SrTiO単結晶、MgO単結晶、LaAlO単結晶、ZrO単結晶、MgAl単結晶、NdGaO単結晶等から構成される単結晶基板;Al多結晶、ZnO多結晶、SiO多結晶等から構成されるセラミック多結晶基板;Ni、Cu、Ti、W、Mo、Al、Pt等の金属、それらの合金等から構成される金属基板等が例示される。本実施形態では、低コスト、加工性等の観点から、Si単結晶を基板として用いる。
(1.3. Substrate)
The substrate 1 shown in FIG. 1 is not particularly limited as long as it is made of a material having mechanical strength sufficient to support the base layer 2, the lower electrode 3, the dielectric film 5, and the upper electrode 4 formed on the substrate 1. .. For example, from Si single crystal, SiGe single crystal, GaAs single crystal, InP single crystal, SrTIO 3 single crystal, MgO single crystal, LaAlO 3 single crystal, ZrO 2 single crystal, MgAl 2 O 4 single crystal, NdGaO 3 single crystal, etc. Single crystal substrate composed; Ceramic polycrystal substrate composed of Al 2 O 3 polycrystal, ZnO polycrystal, SiO 2 polycrystal, etc .; Metals such as Ni, Cu, Ti, W, Mo, Al, Pt, etc. A metal substrate or the like made of an alloy of In the present embodiment, a Si single crystal is used as a substrate from the viewpoint of low cost, workability, and the like.

基板1の厚みは、たとえば、10μm〜5000μmに設定される。厚みが小さすぎると、機械的強度が確保できない場合が生じることがあり、厚みが大きすぎると、電子部品の小型化に寄与できないといった問題が生じる場合がある。 The thickness of the substrate 1 is set to, for example, 10 μm to 5000 μm. If the thickness is too small, mechanical strength may not be ensured, and if the thickness is too large, there may be a problem that it cannot contribute to the miniaturization of electronic components.

上記の基板1は、基板の材質によってその抵抗率が異なる。抵抗率が低い材料で基板を構成する場合、薄膜コンデンサの作動時に基板側への電流のリークが生じ、薄膜コンデンサの電気特性に影響を及ぼすことがある。そのため、基板1の抵抗率が低い場合には、その表面に絶縁処理を施し、コンデンサ作動時の電流が基板1へ流れないようにすることが好ましい。 The resistivity of the above-mentioned substrate 1 differs depending on the material of the substrate. When the substrate is made of a material having a low resistivity, a current leak to the substrate side when the thin film capacitor is operated, which may affect the electrical characteristics of the thin film capacitor. Therefore, when the resistivity of the substrate 1 is low, it is preferable to insulate the surface thereof so that the current when the capacitor operates does not flow to the substrate 1.

たとえば、Si単結晶を基板1として使用する場合においては、基板1の表面に絶縁層が形成されていることが好ましい。基板1とコンデンサ部との絶縁が十分に確保されていれば、絶縁層を構成する材料およびその厚みは特に限定されない。本実施形態では、絶縁層を構成する材料として、SiO、Al、Si等が例示される。また、絶縁層の厚みは、0.01μm以上であることが好ましい。 For example, when a Si single crystal is used as the substrate 1, it is preferable that an insulating layer is formed on the surface of the substrate 1. As long as sufficient insulation between the substrate 1 and the capacitor portion is ensured, the material constituting the insulating layer and its thickness are not particularly limited. In this embodiment, SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 Nx and the like are exemplified as the material constituting the insulating layer. The thickness of the insulating layer is preferably 0.01 μm or more.

(1.4.下部電極)
図1に示すように、基板1の上には、下地層2を介して、下部電極3が薄膜状に形成されている。下部電極3は、後述する上部電極4とともに誘電体膜5を挟み、コンデンサとして機能させるための電極である。下部電極3を構成する材料は、導電性を有する材料であれば特に制限されない。たとえば、Pt、Ru、Rh、Pd、Ir、Au、Ag、Cu等の金属、それらの合金、または、導電性酸化物が例示される。
(1.4. Lower electrode)
As shown in FIG. 1, the lower electrode 3 is formed in a thin film on the substrate 1 via the base layer 2. The lower electrode 3 is an electrode for sandwiching the dielectric film 5 together with the upper electrode 4 described later and functioning as a capacitor. The material constituting the lower electrode 3 is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, metals such as Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, Cu, alloys thereof, or conductive oxides are exemplified.

下部電極3の厚みは、電極として機能する程度の厚みであれば特に制限されない。本実施形態では、厚みは0.01μm以上であることが好ましい。 The thickness of the lower electrode 3 is not particularly limited as long as it functions as an electrode. In the present embodiment, the thickness is preferably 0.01 μm or more.

(1.5.上部電極)
図1に示すように、誘電体膜5の表面には、上部電極4が薄膜状に形成されている。上部電極4は、上述した下部電極3とともに、誘電体膜5を挟み、コンデンサとして機能させるための電極である。したがって、上部電極4は、下部電極3とは異なる極性を有している。
(1.5. Upper electrode)
As shown in FIG. 1, the upper electrode 4 is formed in a thin film on the surface of the dielectric film 5. The upper electrode 4 is an electrode that sandwiches the dielectric film 5 together with the lower electrode 3 described above and functions as a capacitor. Therefore, the upper electrode 4 has a polarity different from that of the lower electrode 3.

上部電極4を構成する材料は、下部電極3と同様に、導電性を有する材料であれば特に制限されない。たとえば、Pt、Ru、Rh、Pd、Ir、Au、Ag、Cu等の金属、それらの合金、又は、導電性酸化物等が例示される。 The material constituting the upper electrode 4 is not particularly limited as long as it is a conductive material like the lower electrode 3. For example, metals such as Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, Cu, alloys thereof, conductive oxides and the like are exemplified.

(2.薄膜コンデンサの製造方法)
次に、図1に示す薄膜コンデンサ10の製造方法の一例について以下に説明する。
(2. Manufacturing method of thin film capacitor)
Next, an example of a method for manufacturing the thin film capacitor 10 shown in FIG. 1 will be described below.

まず、基板1を準備する。基板1として、たとえば、Si単結晶基板を用いる場合、当該基板の一方の主面に絶縁層を形成する。絶縁層を形成する方法としては、熱酸化法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の公知の成膜法を用いればよい。 First, the substrate 1 is prepared. When, for example, a Si single crystal substrate is used as the substrate 1, an insulating layer is formed on one main surface of the substrate. As a method for forming the insulating layer, a known film forming method such as a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method may be used.

続いて、形成された絶縁層上に、公知の成膜法を用いて下地層を構成する材料の薄膜を形成して下地層2を形成する。 Subsequently, a thin film of the material constituting the base layer is formed on the formed insulating layer by using a known film forming method to form the base layer 2.

下地層2を形成した後、当該下地層2上に、公知の成膜法を用いて下部電極を構成する材料の薄膜を形成して下部電極3を形成する。 After the base layer 2 is formed, a thin film of the material constituting the lower electrode is formed on the base layer 2 by using a known film forming method to form the lower electrode 3.

続いて、下部電極3上に誘電体膜5を形成する。本実施形態では、公知の成膜法により、誘電体膜5を構成する材料を下部電極3上に薄膜状に堆積させた堆積膜としての誘電体膜5を形成する。 Subsequently, the dielectric film 5 is formed on the lower electrode 3. In the present embodiment, the dielectric film 5 is formed as a deposited film by depositing the material constituting the dielectric film 5 on the lower electrode 3 in the form of a thin film by a known film forming method.

公知の成膜法としては、たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、PLD(パルスレーザー蒸着法)、MO−CVD(有機金属化学気相成長法)、MOD(有機金属分解法)、ゾルゲル法、CSD(化学溶液堆積法)等が例示される。なお、成膜時に使用する原料(蒸着材料、各種ターゲット材料、有機金属材料等)には微量の不純物、副成分等が含まれている場合があるが、所望の誘電特性が得られれば、特に問題はない。 Known film forming methods include, for example, vacuum vapor deposition method, sputtering method, PLD (pulse laser vapor deposition method), MO-CVD (organic metal chemical vapor phase growth method), MOD (organic metal decomposition method), sol-gel method, and CSD. (Chemical solution deposition method) and the like are exemplified. The raw materials used for film formation (deposited materials, various target materials, organic metal materials, etc.) may contain trace amounts of impurities, auxiliary components, etc., but especially if desired dielectric properties can be obtained. No problem.

たとえば、PLD法を用いる場合、所望の組成のターゲットを用いて、下部電極3上に誘電体薄膜5を形成する。本実施形態では、成膜条件は、以下のようにすることが好ましい。酸素圧は0.1〜10Paとすることが好ましい。また、成膜は室温で行うことが好ましい。レーザーのパワーは3〜5J/cmであることが好ましく、パルス周波数は1〜20Hzとすることが好ましい。 For example, when the PLD method is used, a dielectric thin film 5 is formed on the lower electrode 3 using a target having a desired composition. In the present embodiment, the film forming conditions are preferably as follows. The oxygen pressure is preferably 0.1 to 10 Pa. Further, the film formation is preferably performed at room temperature. The power of the laser is preferably 3 to 5 J / cm 2 , and the pulse frequency is preferably 1 to 20 Hz.

本実施形態では、誘電体膜を形成した後、当該誘電体膜に対し、急速加熱アニール処理(Rapid Thermal Anneal:RTA)を施す。本実施形態では、RTAを施す条件として、雰囲気は酸素雰囲気であることが好ましく、昇温速度を1000℃/分以上とすることが好ましく、アニール時間は1〜30分とすることが好ましく、アニール温度を300℃以上750℃以下とすることが好ましい。 In the present embodiment, after the dielectric film is formed, the dielectric film is subjected to Rapid Thermal Anneal (RTA). In the present embodiment, as a condition for applying RTA, the atmosphere is preferably an oxygen atmosphere, the temperature rising rate is preferably 1000 ° C./min or more, and the annealing time is preferably 1 to 30 minutes. The temperature is preferably 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower.

次に、形成した誘電体膜5上に、公知の成膜法を用いて上部電極を構成する材料の薄膜を形成して上部電極4を形成する。 Next, a thin film of the material constituting the upper electrode is formed on the formed dielectric film 5 by using a known film forming method to form the upper electrode 4.

以上の工程を経て、図1に示すように、基板1上に、コンデンサ部(下部電極3、誘電体膜5および上部電極4)が形成された薄膜コンデンサ10が得られる。なお、誘電体膜5を保護する保護膜は、少なくとも誘電体膜5が外部に露出している部分を覆うように公知の成膜法により形成すればよい。 Through the above steps, as shown in FIG. 1, a thin film capacitor 10 having a capacitor portion (lower electrode 3, dielectric film 5 and upper electrode 4) formed on the substrate 1 is obtained. The protective film that protects the dielectric film 5 may be formed by a known film forming method so as to cover at least the portion where the dielectric film 5 is exposed to the outside.

(3.本実施形態のまとめ)
本実施形態ではBi−Zn−Nb−O系酸化物に着目している。Bi−Zn−Nb−O系酸化物は一般式Aで表される複合酸化物である。この複合酸化物においては、Znは、AサイトおよびBサイトのどちらも占めることができ、2種類の多面体を形成する。本発明者らは、この2種類の多面体の割合を増やすことにより、Bi−Zn−Nb−O系酸化物の構造が安定化し、温度変化による構造変化が生じにくくなることを見出した。そこで、本実施形態では、Bi−Zn−Nb−O系酸化物中のZnの含有割合を上記の範囲内とすることにより、容量温度係数Tccを良好にしている。
(3. Summary of this embodiment)
In this embodiment, attention is paid to Bi-Zn-Nb-O-based oxides. The Bi-Zn-Nb-O-based oxide is a composite oxide represented by the general formula A 2 B 2 O 7 . In this composite oxide, Zn can occupy both A and B sites, forming two types of polyhedra. The present inventors have found that by increasing the ratio of these two types of polyhedra, the structure of the Bi-Zn-Nb-O-based oxide is stabilized, and structural changes due to temperature changes are less likely to occur. Therefore, in the present embodiment, the capacitance temperature coefficient Tcc is improved by setting the content ratio of Zn in the Bi-Zn-Nb-O-based oxide within the above range.

また、本発明者らは、Aサイトを占めるBiの含有割合と、Bサイトを占めるNbの含有割合に対するBiの含有割合と、を制御することにより、Bi−Zn−Nb−O系酸化物中の欠陥を減らし、その結果、品質係数Q値および高温加速寿命が向上することも見出した。そこで、本実施形態では、上記の比率を上記の範囲内とすることにより、高い品質係数Q値および良好な高温加速寿命を得ている。 Further, the present inventors control the Bi-Zn-Nb-O-based oxide by controlling the Bi content ratio occupying the A site and the Bi content ratio with respect to the Nb content ratio occupying the B site. It was also found that the defects in the above were reduced, and as a result, the quality coefficient Q value and the high temperature acceleration life were improved. Therefore, in the present embodiment, a high quality coefficient Q value and a good high temperature acceleration life are obtained by setting the above ratio within the above range.

具体的には、上述した第1の誘電体組成物は、2GHz以上の高周波領域であっても1000以上の高い品質係数Q値を示し、しかも、容量温度係数Tccの絶対値を50ppm/℃以下、180℃における絶縁抵抗(IR)寿命を15.0h以上とすることができる。 Specifically, the above-mentioned first dielectric composition exhibits a high quality coefficient Q value of 1000 or more even in a high frequency region of 2 GHz or more, and has an absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc of 50 ppm / ° C. or less. The insulation resistance (IR) life at 180 ° C. can be set to 15.0 h or more.

また、本発明者らは、Bサイトを占めるNbの含有割合と、Nbの含有割合に対する、Aサイトを占めるBiの含有割合と、を制御することにより、品質係数Q値と比誘電率εrと高温加速寿命とが向上することも見出した。そこで、本実施形態では、上記の比率を上記の範囲内とすることにより、高い比誘電率εr、高い品質係数Q値および良好な高温加速寿命を得ている。 Further, the present inventors control the content ratio of Nb occupying the B site and the content ratio of Bi occupying the A site with respect to the content ratio of Nb to obtain the quality coefficient Q value and the relative permittivity εr. It was also found that the high temperature acceleration life is improved. Therefore, in the present embodiment, by setting the above ratio within the above range, a high relative permittivity εr, a high quality coefficient Q value, and a good high temperature acceleration life are obtained.

具体的には、上述した第2の誘電体組成物は、2GHz以上の高周波領域であっても100以上の高い比誘電率εrと、1000以上の高い品質係数Q値と、を示し、しかも、容量温度係数Tccの絶対値を50ppm/℃以下、180℃における絶縁抵抗(IR)寿命を15.0h以上とすることができる。 Specifically, the above-mentioned second dielectric composition exhibits a high relative permittivity εr of 100 or more and a high quality coefficient Q value of 1000 or more even in a high frequency region of 2 GHz or more. The absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc can be 50 ppm / ° C. or less, and the insulation resistance (IR) life at 180 ° C. can be 15.0 h or more.

(4.変形例)
上述した実施形態では、誘電体膜が本実施形態に係る誘電体組成物のみで構成される場合を説明したが、本実施形態に係る誘電体組成物から構成される誘電体膜と別の誘電体組成物から構成される膜とを組み合わせた積層構造を有する電子部品でもよい。たとえば、既存のSi、SiO、Al、ZrO、Ta等のアモルファス誘電体膜や結晶膜との積層構造とすることで、誘電体膜5のインピーダンスや比誘電率の温度変化を調整することが可能となる。
(4. Modification example)
In the above-described embodiment, the case where the dielectric film is composed of only the dielectric composition according to the present embodiment has been described, but the dielectric film is different from the dielectric film composed of the dielectric composition according to the present embodiment. It may be an electronic component having a laminated structure in which a film composed of a body composition is combined. For example, the impedance and ratio of the dielectric film 5 can be increased by forming a laminated structure with an existing amorphous dielectric film such as Si 3 N x , SiO x , Al 2 O x , ZrO x , Ta 2 O x, or a crystal film. It is possible to adjust the temperature change of the dielectric constant.

また、本実施形態に係る誘電体組成物で構成される誘電体膜を複数有する積層キャパシタであってもよい。 Further, it may be a multilayer capacitor having a plurality of dielectric films composed of the dielectric composition according to the present embodiment.

上述した実施形態では、基板と下部電極との密着性を向上させるために、下地層を形成しているが、基板と下部電極との密着性が十分確保できる場合には、下地層は省略することができる。また、基板を構成する材料として、電極として使用可能なCu、Pt等の金属、それらの合金、酸化物導電性材料等を用いる場合には、下地層および下部電極は省略することができる。 In the above-described embodiment, the base layer is formed in order to improve the adhesion between the substrate and the lower electrode, but the base layer is omitted when the adhesion between the substrate and the lower electrode can be sufficiently secured. be able to. Further, when a metal such as Cu or Pt that can be used as an electrode, an alloy thereof, an oxide conductive material, or the like is used as the material constituting the substrate, the base layer and the lower electrode can be omitted.

また、上述した実施形態では、誘電体層が公知の成膜法により形成された誘電体堆積膜であったが、誘電体層が、誘電体組成物の原料粉末を成形した成形体を焼成して得られる焼結体から構成されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the dielectric layer is a dielectric deposition film formed by a known film forming method, but the dielectric layer is used to fire a molded product obtained by molding the raw material powder of the dielectric composition. It may be composed of the obtained sintered body.

このような焼結体から構成される誘電体層を有する電子部品としては、誘電体層が単層である単層キャパシタでもよいし、複数の誘電体層が積層された積層キャパシタでもよい。 The electronic component having a dielectric layer composed of such a sintered body may be a single-layer capacitor in which the dielectric layer is a single layer, or a laminated capacitor in which a plurality of dielectric layers are laminated.

単層キャパシタは、誘電体組成物の対向面に電極が形成されている構成を有している。また、積層キャパシタは、誘電体組成物から構成される複数の誘電体層と内部電極層とが交互に積層された構成の積層体を有する。この積層体の両端部には、内部電極層と各々導通する一対の端子電極が形成してある。 The single-layer capacitor has a configuration in which electrodes are formed on the facing surfaces of the dielectric composition. Further, the laminated capacitor has a laminated body having a structure in which a plurality of dielectric layers composed of a dielectric composition and internal electrode layers are alternately laminated. A pair of terminal electrodes conducting with the internal electrode layer are formed at both ends of the laminated body.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified in various ways within the scope of the present invention.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実験例1)
まず、誘電体膜の形成に必要なターゲットを以下のようにして作製した。
(Experimental Example 1)
First, the target required for forming the dielectric film was prepared as follows.

ターゲット作製用の原料粉末として、Bi、ZnO、Nbの粉末を準備した。これらの粉末を、表1に示す実施例1〜9および比較例1〜6の試料の最終組成となるように秤量した。秤量した原料粉末と水とφ2mmのZrOビーズとを、容積が1Lのポリプロピレン製広口ポットに入れて湿式混合を20時間行った。その後、混合粉末スラリーを100℃で20時間乾燥させ、得られた混合粉末をAl坩堝に入れ、大気中800℃で5時間保持する焼成条件で仮焼を行い、仮焼粉末を得た。 As raw material powders for target preparation, powders of Bi 2 O 3 , ZnO, and Nb 2 O 5 were prepared. These powders were weighed to the final composition of the samples of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-6 shown in Table 1. The weighed raw material powder, water, and ZrO 2 beads having a diameter of 2 mm were placed in a polypropylene wide-mouthed pot having a volume of 1 L and wet-mixed for 20 hours. Then, the mixed powder slurry was dried at 100 ° C. for 20 hours, the obtained mixed powder was placed in an Al 2 O 3 crucible, and calcined under the firing conditions of holding at 800 ° C. in the air for 5 hours to obtain a calcined powder. It was.

得られた仮焼粉末を乳鉢に入れ、バインダとして濃度6wt%のPVA(ポリビニルアルコール)水溶液を、仮焼粉末に対して4wt%となるように添加し、乳棒を使用して造粒粉を作製した。作製した造粒粉を、厚みが5mm程度となるようにφ20mmの金型に投入し、一軸加圧プレス機を使用して加圧成形を行い成形体を得た。成形条件は、圧力を2.0×10Pa、温度を室温とした。 The obtained calcined powder is placed in a mortar, and a PVA (polyvinyl alcohol) aqueous solution having a concentration of 6 wt% is added as a binder so as to be 4 wt% with respect to the calcined powder, and a granulated powder is prepared using a pestle. did. The produced granulated powder was put into a mold having a diameter of 20 mm so as to have a thickness of about 5 mm, and pressure molding was performed using a uniaxial pressure press to obtain a molded product. The molding conditions, 2.0 × 10 8 Pa pressure, the temperature was room temperature.

その後、得られた成形体について、昇温速度を100℃/時間、保持温度を400℃、温度保持時間を4時間とし、常圧の大気中で脱バインダ処理を行った。続いて、昇温速度を200℃/時間、保持温度を1000℃〜1200℃、温度保持時間を12時間とし、常圧の大気中で焼成を行い、焼結体を得た。 Then, the obtained molded product was subjected to a binder removal treatment in a normal pressure atmosphere with a temperature rising rate of 100 ° C./hour, a holding temperature of 400 ° C., and a temperature holding time of 4 hours. Subsequently, the temperature rising rate was 200 ° C./hour, the holding temperature was 1000 ° C. to 1200 ° C., and the temperature holding time was 12 hours, and firing was performed in the atmosphere at normal pressure to obtain a sintered body.

得られた焼結体の厚さが4mmとなるように、円筒研磨機で両面を研磨し、誘電体膜を形成するためのターゲットを得た。 Both sides were polished with a cylindrical grinder so that the thickness of the obtained sintered body was 4 mm, and a target for forming a dielectric film was obtained.

続いて、350μm厚のSi単結晶基板の表面に0.5μm厚の絶縁層としてのSiOを備えた10mm×10mm角の基板を準備した。この基板の表面に、下地層としてのTi薄膜を20nmの厚さとなるようにスパッタリング法で形成した。 Subsequently, a 10 mm × 10 mm square substrate provided with SiO 2 as a 0.5 μm-thick insulating layer on the surface of a 350 μm-thick Si single crystal substrate was prepared. A Ti thin film as a base layer was formed on the surface of this substrate by a sputtering method so as to have a thickness of 20 nm.

次いで、上記で形成したTi薄膜上に下部電極としてのPt薄膜を4μmの厚さとなるようにスパッタリング法で形成した。 Next, a Pt thin film as a lower electrode was formed on the Ti thin film formed above by a sputtering method so as to have a thickness of 4 μm.

上記のTi/Pt薄膜上に誘電体膜を形成した。本実施例では、上記で作製したターゲットを用いて、下部電極上に400nmの厚さとなるようにPLD法で誘電体膜を形成した。PLD法による成膜条件は、酸素圧を1Paとし、レーザーパワーを3J/cmとし、レーザーパルス周波数を10Hzとし、成膜温度は室温とした。また、下部電極の一部を露出させるために、メタルマスクを使用して、誘電体膜が成膜されない領域を形成した。誘電体膜を形成した後、当該誘電体膜に対し、酸素雰囲気下で昇温速度を1000℃/分とし550℃で1分保持する急速加熱アニール処理(Rapid Thermal Anneal:RTA)を施した。 A dielectric film was formed on the above Ti / Pt thin film. In this example, using the target prepared above, a dielectric film was formed on the lower electrode by the PLD method so as to have a thickness of 400 nm. The film forming conditions by the PLD method were an oxygen pressure of 1 Pa, a laser power of 3 J / cm 2 , a laser pulse frequency of 10 Hz, and a film forming temperature of room temperature. Further, in order to expose a part of the lower electrode, a metal mask was used to form a region where the dielectric film was not formed. After forming the dielectric film, the dielectric film was subjected to a rapid thermal anneal treatment (RTA) in which the temperature rising rate was 1000 ° C./min and the temperature was maintained at 550 ° C. for 1 minute in an oxygen atmosphere.

次いで、得られた誘電体膜上に、蒸着装置を使用して上部電極であるAg薄膜を形成した。上部電極の形状を、メタルマスクを使用して直径100μm、厚さ100nmとなるように形成することで、図1に示す構成を有する薄膜コンデンサの試料(実施例1〜9および比較例1〜6)を得た。 Next, an Ag thin film, which is an upper electrode, was formed on the obtained dielectric film using a thin-film deposition apparatus. By forming the shape of the upper electrode so as to have a diameter of 100 μm and a thickness of 100 nm using a metal mask, a sample of a thin film capacitor having the configuration shown in FIG. 1 (Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6). ) Was obtained.

なお、誘電体膜の組成は、すべての試料について、WD−XRF(波長分散型蛍光X線元素分析)装置(リガク社製ZSX−100e)を用いて、室温において分析を行い、表1に記載の組成と一致していることを確認した。また、誘電体膜の厚みは、薄膜コンデンサをFIBで掘削し、得られた断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察して測長した値とした。 The composition of the dielectric film is shown in Table 1 after analyzing all the samples at room temperature using a WD-XRF (wavelength dispersive fluorescent X-ray element analysis) device (ZSX-100e manufactured by Rigaku Corporation). It was confirmed that the composition was consistent with that of. The thickness of the dielectric film was measured by excavating a thin film capacitor with a FIB and observing the obtained cross section with a SEM (scanning electron microscope).

得られたすべての薄膜コンデンサ試料について、比誘電率εr、Q値、静電容量の温度係数Tccおよび高温加速寿命の測定を、下記に示す方法によって行った。 For all the obtained thin film capacitor samples, the relative permittivity εr, the Q value, the temperature coefficient Tcc of the capacitance, and the high temperature accelerated life were measured by the methods shown below.

(Q値および比誘電率)
Q値および比誘電率は、薄膜コンデンサ試料に対し、基準温度25℃において、RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ(Agilent社製4991A)にて、周波数2GHz、入力信号レベル(測定電圧)0.5Vrmsの条件下で測定された静電容量と、上記で得られた誘電体膜の厚みと、から算出した。本実施例では、Q値は高い方が好ましく、Q値が1000以上である試料を良好であると判断した。また、本実施例では、比誘電率は50以上80未満である試料を良好であると判断した。また、結果を表1に示す。
(Q value and relative permittivity)
The Q value and relative permittivity are the conditions for a thin film capacitor sample at a reference temperature of 25 ° C., an RF impedance / material analyzer (4991A manufactured by Agent), a frequency of 2 GHz, and an input signal level (measured voltage) of 0.5 Vrms. It was calculated from the capacitance measured below and the thickness of the dielectric film obtained above. In this example, a higher Q value is preferable, and a sample having a Q value of 1000 or more is judged to be good. Further, in this example, a sample having a relative permittivity of 50 or more and less than 80 was judged to be good. The results are shown in Table 1.

(静電容量の温度係数(Tcc))
静電容量の温度係数は、恒温槽を用いて−55℃から125℃まで25℃毎に測定温度を変えて静電容量を測定した以外は、上記と同様に測定温度における静電容量を測定し、基準温度である25℃での静電容量に対する変化率として算出した(単位ppm/℃)。また、静電容量の温度係数は小さい方が好ましく、静電容量の温度係数の絶対値(|Tcc|)が50ppm/℃以内である試料を良好であると判断した。結果を表1に示す。
(Temperature coefficient of capacitance (Tcc))
The temperature coefficient of the capacitance is the same as above, except that the capacitance is measured by changing the measurement temperature from -55 ° C to 125 ° C every 25 ° C using a constant temperature bath. Then, it was calculated as the rate of change with respect to the capacitance at the reference temperature of 25 ° C. (unit: ppm / ° C.). Further, it is preferable that the temperature coefficient of the capacitance is small, and a sample having an absolute value (| Tcc |) of the temperature coefficient of the capacitance within 50 ppm / ° C. is judged to be good. The results are shown in Table 1.

(高温加速寿命)
高温加速寿命として絶縁抵抗寿命を測定した。180℃において、上記で得られた誘電体膜に直流電圧を16V/μm印加して、直流電圧印加前からの絶縁抵抗の経時変化を測定した。誘電体膜の絶縁抵抗が10Ω以下になるまでの時間を寿命とし、20個の試料について寿命を測定し、その平均値を絶縁抵抗(IR)寿命とした。IR寿命は長い方が好ましく、IR寿命が15.0h以上である試料を良好であると判断した。結果を表1に示す。
(High temperature acceleration life)
The insulation resistance life was measured as the high temperature acceleration life. At 180 ° C., a DC voltage of 16 V / μm was applied to the dielectric film obtained above, and the change over time in the insulation resistance from before the application of the DC voltage was measured. Insulation resistance of the dielectric film and the life time until the following 10 5 Omega, the lifetime for 20 samples was measured and the average value thereof insulation resistance (IR) life. A long IR life is preferable, and a sample having an IR life of 15.0 h or more is judged to be good. The results are shown in Table 1.

Figure 2020152635
Figure 2020152635

表1より、Bi、ZnおよびNbを含む複合酸化物において、「x」、「y」および「z」の関係が上述した範囲内である試料は、高周波領域(2GHz)において、高い品質係数Q値(1000以上)、良好な温度特性(|Tcc|≦50ppm/℃)、および、良好なIR寿命(15.0h以上)を有し、比誘電率εrが所定の範囲内であることが確認できた。 From Table 1, in the composite oxide containing Bi, Zn and Nb, the sample in which the relationship of “x”, “y” and “z” is within the above-mentioned range has a high quality coefficient Q in the high frequency region (2 GHz). Confirmed that it has a value (1000 or more), good temperature characteristics (| Tcc | ≤50 ppm / ° C), and good IR life (15.0 h or more), and the relative permittivity εr is within a predetermined range. did it.

(実験例2)
Bi、ZnおよびNbを含む複合酸化物において、「x」、「y」および「z」の値を表2に示す値とした以外は、実験例1と同じ方法により、誘電体膜を形成し、薄膜コンデンサの試料(実施例11〜19および比較例11〜16)を得た。得られた薄膜コンデンサの試料に対して、実験例1と同じ評価を行った。結果を表2に示す。なお、比誘電率の評価においては、比誘電率が100以上の試料を良好であると判断した。
(Experimental Example 2)
In the composite oxide containing Bi, Zn and Nb, a dielectric film was formed by the same method as in Experimental Example 1 except that the values of "x", "y" and "z" were set to the values shown in Table 2. , Samples of thin film capacitors (Examples 11-19 and Comparative Examples 11-16) were obtained. The same evaluation as in Experimental Example 1 was performed on the obtained thin film capacitor sample. The results are shown in Table 2. In the evaluation of the relative permittivity, a sample having a relative permittivity of 100 or more was judged to be good.

Figure 2020152635
Figure 2020152635

表2より、Bi、ZnおよびNbを含む複合酸化物において、「x」、「y」および「z」の関係が上述した範囲内である試料は、高周波領域(2GHz)において、高い比誘電率εr(100以上)、高い品質係数Q値(1000以上)、良好な温度特性(|Tcc|≦50ppm/℃)、および、良好なIR寿命(15.0h以上)を有していることが確認できた。 From Table 2, in the composite oxide containing Bi, Zn and Nb, the sample in which the relationship of “x”, “y” and “z” is within the above-mentioned range has a high relative permittivity in the high frequency region (2 GHz). Confirmed to have εr (100 or more), high quality coefficient Q value (1000 or more), good temperature characteristics (| Tcc | ≤50 ppm / ° C), and good IR life (15.0 h or more). did it.

本発明によれば、高周波領域においてQ値が高く、かつ所定の温度範囲において容量温度係数が小さく、良好な高温加速寿命を有する誘電体組成物が得られる。このような誘電体組成物は、薄膜状の誘電体膜として好適であり、高周波用の電子部品、たとえば、バラン、カプラ、フィルタ、あるいは、フィルタを組み合わせたデュプレクサ、ダイプレクサ等に好適である。 According to the present invention, it is possible to obtain a dielectric composition having a high Q value in a high frequency region, a small capacitance temperature coefficient in a predetermined temperature range, and a good high temperature acceleration life. Such a dielectric composition is suitable as a thin-film dielectric film, and is suitable for high-frequency electronic components such as baluns, couplers, filters, duplexers and diplexers in which filters are combined.

10… 薄膜コンデンサ
1… 基板
2… 下地層
3… 下部電極
4… 上部電極
5… 誘電体膜
10 ... Thin film capacitor 1 ... Substrate 2 ... Underlayer 3 ... Lower electrode 4 ... Upper electrode 5 ... Dielectric film

Claims (3)

ビスマスと亜鉛とニオブとを含む複合酸化物を有する誘電体組成物であって、
前記複合酸化物を、組成式BiZnNb1.75+δで表した場合、前記x、yおよびzは、x+y+z=1.00、x<0.20、0.20≦y≦0.50、0.25≦x/zである関係を満足する誘電体組成物。
A dielectric composition having a composite oxide containing bismuth, zinc and niobium.
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ , the x, y and z are x + y + z = 1.00, x <0.20, 0.20 ≦ y ≦ 0. A dielectric composition that satisfies the relationship of .50, 0.25 ≦ x / z.
ビスマスと亜鉛とニオブとを含む複合酸化物を有する誘電体組成物であって、
前記複合酸化物を、組成式BiZnNb1.75+δで表した場合、前記x、yおよびzは、x+y+z=1.00、0.20≦y≦0.50、1.5<x/z≦3.0およびz<0.25である関係を満足する誘電体組成物。
A dielectric composition having a composite oxide containing bismuth, zinc and niobium.
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75 + δ , the x, y and z are x + y + z = 1.00, 0.20 ≦ y ≦ 0.50, 1.5. A dielectric composition that satisfies the relationship <x / z ≦ 3.0 and z <0.25.
請求項1または2に記載の誘電体組成物を含む誘電体層を備える電子部品。 An electronic component comprising a dielectric layer comprising the dielectric composition according to claim 1 or 2.
JP2020013499A 2019-03-15 2020-01-30 Dielectric compositions and electronic components Active JP7363535B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010174789.8A CN111689776B (en) 2019-03-15 2020-03-13 Dielectric composition and electronic component
KR1020200031282A KR20200110244A (en) 2019-03-15 2020-03-13 Dielectric composition and electronic component
US16/818,413 US11508494B2 (en) 2019-03-15 2020-03-13 Dielectric composition and electronic component

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019048913 2019-03-15
JP2019048915 2019-03-15
JP2019048915 2019-03-15
JP2019048913 2019-03-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020152635A true JP2020152635A (en) 2020-09-24
JP7363535B2 JP7363535B2 (en) 2023-10-18

Family

ID=72557759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020013499A Active JP7363535B2 (en) 2019-03-15 2020-01-30 Dielectric compositions and electronic components

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7363535B2 (en)
KR (1) KR20200110244A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04285046A (en) * 1991-03-12 1992-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dielectric porcelain composition
JP2003530705A (en) * 2000-04-06 2003-10-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Tunable filter configuration
JP2008037675A (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Murata Mfg Co Ltd Low temperature-sinterable ceramic composition, ceramic substrate, method for manufacturing the same, and electronic component
JP2009221096A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Piezoelectric/electrostrictive ceramic composition

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006024231B4 (en) 2006-05-23 2010-01-28 Epcos Ag Ceramic material, sintered ceramic, method of making and using the ceramic

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04285046A (en) * 1991-03-12 1992-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dielectric porcelain composition
JP2003530705A (en) * 2000-04-06 2003-10-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Tunable filter configuration
JP2008037675A (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Murata Mfg Co Ltd Low temperature-sinterable ceramic composition, ceramic substrate, method for manufacturing the same, and electronic component
JP2009221096A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Piezoelectric/electrostrictive ceramic composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP7363535B2 (en) 2023-10-18
KR20200110244A (en) 2020-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6455343B2 (en) Dielectric composition and electronic component
US9567263B2 (en) Dielectric composition and electronic component
US9745225B2 (en) Dielectric composition and electronic component
KR102360749B1 (en) Dielectric film and electronic component
KR102374508B1 (en) Dielectric film and electronic component
JP7188438B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP6575185B2 (en) Dielectric composition and electronic component
CN111689776B (en) Dielectric composition and electronic component
JP7363535B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
CN110382441B (en) Dielectric composition and electronic device
JP7036345B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP7211182B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP2019052338A (en) Dielectric film and electronic component

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220722

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230918

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7363535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150