JP2022154797A - Dielectric element and electronic circuit board - Google Patents

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Yoshiaki Hayamizu
史 鹿子木
Chikashi Kaneki
大基 石井
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Abstract

To provide a dielectric element comprising a dielectric film having a relatively high specific dielectric constant while relatively reducing a leak current even in a case where an electrode consists of a base metal and heat treatment is applied to the dielectric film under a reductive atmosphere, and an electronic circuit board on which the dielectric element is mounted.SOLUTION: The present invention relates to a dielectric element comprising a first electrode consisting of a base metal, a dielectric film and a second electrode. The dielectric film has a laminated structure in which a first dielectric film containing a composite oxide expressed by a chemical formula ABO3 as a main component and a second dielectric film containing a composite oxide expressed by a chemical formula A'B'O3 as a main component are directly in contact with each other. In the dielectric film, in the chemical formulas, A is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium; B is titanium; A' is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium; and B' is at least one selected from the group consisting of zirconium and hafnium.SELECTED DRAWING: Figure 2A

Description

本発明は、誘電体素子および電子回路基板に関する。特に、薄膜状の誘電体膜を備える薄膜キャパシタ等の誘電体素子に関する。 The present invention relates to dielectric elements and electronic circuit boards. In particular, the present invention relates to a dielectric element such as a thin film capacitor having a thin dielectric film.

近年の携帯電話やコンピュータに代表される電子機器は、さらなる高機能化、省電力化への要求が顕著となっており、それに伴って論理回路を構成するIC(集積回路)の動作周波数の高周波化や動作電圧の低減が求められている。 In recent years, electronic devices such as mobile phones and computers have become increasingly demanding for higher functionality and lower power consumption. It is required to reduce the operating voltage and reduce the operating voltage.

このICは動作時にインピーダンスの変動を伴うため、さまざまな論理演算を行う際、電源ラインに対して高周波ノイズが発生する。この高周波ノイズは回路内に存在する他のICの電源電圧に対するノイズとなって動作を不安定にさせるため、これを抑制するためにデカップリング回路と呼ばれるノイズ遮断のための回路を各ICに接続する。 Since this IC is accompanied by variations in impedance during operation, high-frequency noise is generated in the power supply line when various logic operations are performed. This high-frequency noise becomes noise to the power supply voltage of other ICs in the circuit and destabilizes its operation. do.

デカップリング回路用のキャパシタとしては、ICとキャパシタとを接続する配線のインダクタンスを小さくするため、IC近傍の基板の内部に埋め込み可能な小型かつ低背なキャパシタが求められている。このようなキャパシタとして、誘電体素子の一例である薄膜キャパシタが知られている。 As a capacitor for a decoupling circuit, there is a demand for a small and low-profile capacitor that can be embedded inside a substrate near the IC in order to reduce the inductance of the wiring that connects the IC and the capacitor. A thin film capacitor, which is an example of a dielectric element, is known as such a capacitor.

特許文献1には、バルク誘電体層と電極との間に中間誘電体層が挟まれた構造を有する誘電体積層薄膜が記載されている。このような誘電体積層薄膜によれば、電極と誘電体との界面に形成されるショットキー障壁を高くして、リーク電流を低減できることが記載されている。 Patent Document 1 describes a dielectric laminated thin film having a structure in which an intermediate dielectric layer is sandwiched between a bulk dielectric layer and an electrode. It is described that such a dielectric laminated thin film can increase the height of the Schottky barrier formed at the interface between the electrode and the dielectric, thereby reducing leakage current.

また、特許文献2には、ペロブスカイト型の複合酸化物と、マンガンと、バナジウム、ニオブおよびタンタルから選ばれる少なくとも1つの元素Mと、を含み、これらの含有量を所定の範囲内である薄膜コンデンサが記載されている。このような薄膜コンデンサによれば、絶縁抵抗値が増加し、信頼性を向上できることが記載されている。 Further, Patent Document 2 discloses a thin-film capacitor containing a perovskite-type composite oxide, manganese, and at least one element M selected from vanadium, niobium, and tantalum, and containing these elements within a predetermined range. is described. It is described that such a thin film capacitor increases the insulation resistance value and improves the reliability.

特開2003-45987号公報JP-A-2003-45987 特開2010-267953号公報JP 2010-267953 A

近年、薄膜キャパシタのコストを低減するために、電極を卑金属で構成することが行われている。一方、薄膜キャパシタの容量密度を高めるために、成膜法により形成された誘電体膜を高温で熱処理して、誘電体膜を構成する誘電体材料の結晶性を高めることが行われている。 In recent years, in order to reduce the cost of thin film capacitors, the electrodes have been made of base metals. On the other hand, in order to increase the capacitance density of a thin film capacitor, a dielectric film formed by a film forming method is heat-treated at a high temperature to increase the crystallinity of the dielectric material forming the dielectric film.

しかしながら、電極を卑金属で構成する場合、大気などの高酸素分圧下の高温で熱処理すると、電極が酸化されてしまう。そのため、卑金属の酸化を防ぐために、高温での熱処理を還元雰囲気下で行う必要がある。 However, when the electrode is made of a base metal, the electrode is oxidized by heat treatment at a high temperature under a high oxygen partial pressure such as air. Therefore, in order to prevent oxidation of the base metal, it is necessary to perform heat treatment at high temperature in a reducing atmosphere.

ところが、還元雰囲気下で熱処理を行うと、逆に、誘電体膜を構成する誘電体材料の一部が還元されてしまい、絶縁抵抗が低下する。その結果、誘電体膜が導通しやすくなり、リーク電流が増加する。また、薄膜キャパシタを基板に搭載して樹脂により埋め込む場合、この埋め込み処理時の雰囲気に含まれる水素に起因するプロトンが誘電体膜に固溶することがある。このようなプロトンが固溶すると、キャリアが誘電体中を移動しやすくなり、さらにリーク電流を増加させてしまう。 However, if the heat treatment is performed in a reducing atmosphere, part of the dielectric material forming the dielectric film is conversely reduced, resulting in a decrease in insulation resistance. As a result, the dielectric film becomes more conductive, increasing leakage current. Further, when a thin film capacitor is mounted on a substrate and embedded with resin, protons resulting from hydrogen contained in the atmosphere during the embedding process may form a solid solution in the dielectric film. When such protons form a solid solution, carriers tend to move in the dielectric, further increasing leakage current.

特許文献1および2では、電極を卑金属で構成することは想定されておらず、還元雰囲気下での熱処理に起因する薄膜キャパシタの誘電特性の低下については何ら考慮されていないという問題があった。 Patent Documents 1 and 2 do not assume that the electrodes are made of a base metal, and there is a problem that no consideration is given to the deterioration of the dielectric properties of the thin film capacitor due to heat treatment in a reducing atmosphere.

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、電極が卑金属で構成され、誘電体膜が還元雰囲気下で熱処理される場合であっても、リーク電流を比較的に低減しつつ、比較的に高い比誘電率を有する誘電体膜を備える誘電体素子、および、当該誘電体素子を搭載する電子回路基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and even when the electrode is made of a base metal and the dielectric film is heat-treated in a reducing atmosphere, the leakage current can be relatively reduced and the current can be relatively reduced. An object of the present invention is to provide a dielectric element having a dielectric film having a high dielectric constant, and an electronic circuit board on which the dielectric element is mounted.

上記目的を達成するため、本発明の態様は以下の通りである。
[1]卑金属から構成される第1の電極と、誘電体膜と、第2の電極と、を有する誘電体素子であって、
誘電体膜は、化学式ABOで表される複合酸化物を主成分として有する第1の誘電体膜と、化学式A’B’Oで表される複合酸化物を主成分として有する第2の誘電体膜と、が直接的に接している積層構造を有し、
化学式中、Aはバリウム、ストロンチウムおよびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、Bはチタンであり、A’は、バリウム、ストロンチウムおよびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、B’はジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つである誘電体素子である。
In order to achieve the above object, aspects of the present invention are as follows.
[1] A dielectric element having a first electrode made of a base metal, a dielectric film, and a second electrode,
The dielectric films are composed of a first dielectric film mainly composed of a complex oxide represented by the chemical formula ABO3 and a second dielectric film mainly composed of a complex oxide represented by the chemical formula A'B'O3 . having a laminated structure in which the dielectric film and the are in direct contact with each other,
In the chemical formula, A is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium, B is titanium, A' is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium, and B ' is a dielectric element which is at least one selected from the group consisting of zirconium and hafnium.

[2]第2の誘電体膜の厚さをt2とし、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の合計厚さをTとした時、t2/Tが10%以上50%以下である[1]に記載の誘電体素子である。 [2] When t2 is the thickness of the second dielectric film and T is the total thickness of the first dielectric film and the second dielectric film, t2/T is 10% or more and 50% or less. A dielectric element according to a certain [1].

[3]t2/Tが10%以上30%以下である時に、第1の誘電体膜が第1の電極および第2の電極の両方に直接的に接している、または、第2の誘電体膜が第1の電極および第2の電極の両方に直接的に接している[2]に記載の誘電体素子である。 [3] When t2/T is 10% or more and 30% or less, the first dielectric film is in direct contact with both the first electrode and the second electrode, or the second dielectric A dielectric element according to [2], wherein the film is in direct contact with both the first electrode and the second electrode.

[4]第1の誘電体膜は、副成分として、化学式ABOで表される複合酸化物100モルに対して、イットリウムおよびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つを0モル超0.3モル以下、マンガンを0モル超0.3モル以下、バナジウムを0モル超0.3モル以下含む[1]から[3]のいずれかに記載の誘電体素子である。 [4] The first dielectric film contains, as an auxiliary component, at least one selected from the group consisting of yttrium and aluminum with respect to 100 mols of the composite oxide represented by the chemical formula ABO 3 . The dielectric element according to any one of [1] to [3], containing 0 mol or less of manganese and 0.3 mol or less of vanadium.

[5]積層構造において、化学式ABOで表される複合酸化物のX線回折測定における当該複合酸化物の(110)面の回折ピークのうち最強ピークの回折角2θが、当該複合酸化物のリファレンスをX線回折測定した場合に、当該リファレンスの(110)面の回折ピークのうち最強ピークの回折角2θよりも0.5°以上大きい[1]から[4]のいずれかに記載の誘電体素子である。 [5] In the laminated structure, the diffraction angle 2θ of the strongest peak among the diffraction peaks of the (110) plane of the composite oxide in the X-ray diffraction measurement of the composite oxide represented by the chemical formula ABO 3 is The dielectric according to any one of [1] to [4], which is 0.5° or more larger than the diffraction angle 2θ of the strongest peak among the diffraction peaks of the (110) plane of the reference when the reference is subjected to X-ray diffraction measurement. is a body element.

[6] [1]から[5]のいずれかに記載の誘電体素子が搭載されている電子回路基板である。 [6] An electronic circuit board on which the dielectric element according to any one of [1] to [5] is mounted.

本発明によれば、電極が卑金属で構成され、誘電体膜が還元雰囲気下で熱処理される場合であっても、リーク電流を低減しつつ、比較的に高い比誘電率を有する誘電体膜を備える誘電体素子、および、当該誘電体素子を搭載する電子回路基板を提供することができる。 According to the present invention, even when the electrode is made of a base metal and the dielectric film is heat-treated in a reducing atmosphere, a dielectric film having a relatively high dielectric constant can be obtained while reducing leakage current. It is possible to provide a dielectric element provided with the dielectric element and an electronic circuit board on which the dielectric element is mounted.

図1は、本発明の一実施形態に係る誘電体素子としての薄膜キャパシタの断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor as a dielectric element according to one embodiment of the present invention. 図2Aは、誘電体膜の積層構造を説明するための薄膜キャパシタの断面模式図である。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor for explaining a laminated structure of dielectric films. 図2Bは、誘電体膜の積層構造を説明するための薄膜キャパシタの断面模式図である。FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor for explaining a laminated structure of dielectric films. 図2Cは、誘電体膜の積層構造を説明するための薄膜キャパシタの断面模式図である。FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor for explaining a laminated structure of dielectric films. 図2Dは、誘電体膜の積層構造を説明するための薄膜キャパシタの断面模式図である。FIG. 2D is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor for explaining the laminated structure of dielectric films. 図3Aは、薄膜キャパシタが搭載された電子回路基板の断面模式図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of an electronic circuit board on which a thin film capacitor is mounted. 図3Bは、図3A中の90Aの拡大図である。FIG. 3B is an enlarged view of 90A in FIG. 3A.

以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき、図面を用いて以下の順序で詳細に説明する。
1.薄膜キャパシタ
1.1 薄膜キャパシタの全体構成
1.2 誘電体膜
1.3 第1の電極
1.4 第2の電極
2.薄膜キャパシタの製造方法
3.電子回路基板
4.変形例
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail in the following order based on specific embodiments with reference to the drawings.
1. Thin film capacitor 1.1 Overall configuration of thin film capacitor 1.2 Dielectric film 1.3 First electrode 1.4 Second electrode 2. 2. Manufacturing method of thin film capacitor. electronic circuit board4. Modification

(1.薄膜キャパシタ)
まず、本実施形態に係る誘電体素子の一例として、薄膜状の誘電体膜を有する薄膜キャパシタについて説明する。
(1. Thin film capacitor)
First, a thin film capacitor having a thin dielectric film will be described as an example of the dielectric element according to the present embodiment.

(1.1 薄膜キャパシタの全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る誘電体素子の一例としての薄膜キャパシタ1は、第1の電極10と、誘電体膜30と、第2の電極20とがこの順序で積層された構成を有している。誘電体膜30は、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜を含む。
(1.1 Overall Configuration of Thin Film Capacitor)
As shown in FIG. 1, a thin film capacitor 1 as an example of a dielectric element according to this embodiment includes a first electrode 10, a dielectric film 30, and a second electrode 20 laminated in this order. have a configuration. Dielectric film 30 includes a first dielectric film and a second dielectric film.

第1の電極10および第2の電極20が外部回路に接続されて電圧が印加されると、誘電体膜30が所定の静電容量を示し、キャパシタ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。なお、第1の電極と第2の電極とが異なる材質である場合には、薄膜キャパシタの上下方向を区別するために、一方の電極を上部電極、他方の電極を下部電極としてもよい。 When the first electrode 10 and the second electrode 20 are connected to an external circuit and a voltage is applied, the dielectric film 30 exhibits a predetermined capacitance and can function as a capacitor. A detailed description of each component will be given later. If the first electrode and the second electrode are made of different materials, one electrode may be the upper electrode and the other electrode may be the lower electrode in order to distinguish the vertical direction of the thin film capacitor.

なお、薄膜キャパシタ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、厚みおよび長さは用途に応じて適当な寸法とすればよい。 Although the shape of the thin film capacitor is not particularly limited, it is usually rectangular parallelepiped. Moreover, there are no particular restrictions on the dimensions thereof, and the thickness and length may be set appropriately according to the application.

誘電体膜30の厚さは特に限定されず、所望の特性、用途等に応じて任意に設定することができる。本実施形態では、誘電体膜30の厚さは、好ましくは30nm~1000nm、より好ましくは30nm~600nmである。なお、誘電体膜30が、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜から構成される場合には、誘電体膜30の厚さは、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の合計厚さに一致する。 The thickness of the dielectric film 30 is not particularly limited, and can be arbitrarily set according to desired properties, applications, and the like. In this embodiment, the thickness of the dielectric film 30 is preferably 30 nm to 1000 nm, more preferably 30 nm to 600 nm. In addition, when the dielectric film 30 is composed of the first dielectric film and the second dielectric film, the thickness of the dielectric film 30 is equal to the thickness of the first dielectric film and the second dielectric film. Matches the total thickness of the membrane.

なお、誘電体膜30の厚みは、誘電体膜30を含む薄膜キャパシタを、FIB(集束イオンビーム)加工装置で加工し、得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等で観察して測定することができる。 Note that the thickness of the dielectric film 30 is determined by processing a thin film capacitor including the dielectric film 30 with an FIB (focused ion beam) processing apparatus, and examining the obtained cross section with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope ( TEM) or the like to observe and measure.

また、本実施形態では、誘電体膜30を構成する第1の誘電体膜および第2の誘電体膜は、公知の成膜法により形成された薄膜である。このような薄膜は、通常、基板上に原子が堆積して形成されるので、誘電体膜は、誘電体堆積膜であることが好ましい。したがって、本実施形態に係る誘電体膜は、誘電体の原料粉末を成形した成形体を焼成して得られる(固相反応により得られる)焼結体は含まない。なお、本実施形態では、誘電体膜30は結晶質である。 Further, in the present embodiment, the first dielectric film and the second dielectric film forming the dielectric film 30 are thin films formed by a known film forming method. Since such thin films are usually formed by depositing atoms on a substrate, the dielectric film is preferably a dielectric deposited film. Therefore, the dielectric film according to the present embodiment does not include a sintered body (obtained by a solid-phase reaction) obtained by firing a molded body obtained by molding dielectric raw material powder. Note that the dielectric film 30 is crystalline in this embodiment.

本実施形態では、第1の電極は卑金属から構成されている。卑金属は、貴金属よりも安価であり、電極を卑金属で構成することにより、薄膜キャパシタのコストを低減できる。 In this embodiment, the first electrode is composed of a base metal. Base metals are less expensive than noble metals, and the cost of thin film capacitors can be reduced by forming the electrodes from base metals.

薄膜キャパシタにおいては、公知の成膜法により、誘電体膜を構成する誘電体材料が第1の電極上に形成される。公知の成膜法により形成された誘電体膜は、結晶性が低いことが多く、その結果、当該誘電体膜が示す比誘電率が低くなる傾向にある。誘電体膜の比誘電率が低い場合、低背な薄膜キャパシタの容量密度を高めることが困難となる。 In a thin-film capacitor, a dielectric material forming a dielectric film is formed on the first electrode by a known film-forming method. A dielectric film formed by a known film formation method often has low crystallinity, and as a result, the relative dielectric constant of the dielectric film tends to be low. If the relative dielectric constant of the dielectric film is low, it becomes difficult to increase the capacity density of a thin film capacitor with a low profile.

そこで、誘電体膜の比誘電率を高くするために、成膜後の誘電体膜を高温で熱処理し、誘電体膜の結晶化を促進して、結晶性を高めることが行われる。このような高温での熱処理では、卑金属が酸化しやすいため、卑金属の酸化を防ぐために、還元雰囲気下で熱処理が行われる。 Therefore, in order to increase the relative dielectric constant of the dielectric film, the dielectric film after deposition is heat-treated at a high temperature to promote crystallization of the dielectric film and improve crystallinity. Since base metals are easily oxidized in heat treatment at such high temperatures, the heat treatment is performed in a reducing atmosphere in order to prevent oxidation of the base metals.

しかしながら、還元雰囲気下での熱処理では、逆に、誘電体膜を構成する誘電体材料の一部が還元され、誘電体膜の絶縁抵抗が低下する。その結果、誘電体膜が導通しやすくなり、リーク電流が高くなる。 However, heat treatment in a reducing atmosphere conversely reduces a portion of the dielectric material forming the dielectric film, thereby lowering the insulation resistance of the dielectric film. As a result, the dielectric film becomes more conductive and the leak current increases.

本実施形態では、第1の電極が卑金属から構成され、還元雰囲気下で熱処理を行っても、リーク電流を比較的に低く維持しつつ、薄膜キャパシタの容量密度を高めるために、比較的に比誘電率が高いが、比較的に還元されやすい第1の誘電体膜と、比較的に比誘電率が低いが、比較的に還元されにくい第2の誘電体膜とが界面を介して接している積層構造を形成している。このような積層構造を有する薄膜キャパシタであれば、リーク電流を比較的に低く維持しつつ、耐還元性を有する誘電体材料のみを用いた薄膜キャパシタよりも高い比誘電率を得ることができる。 In this embodiment, the first electrode is made of a base metal, and even when heat treatment is performed in a reducing atmosphere, the leakage current is kept relatively low and the capacitance density of the thin film capacitor is increased. A first dielectric film having a relatively high dielectric constant but being relatively easily reduced and a second dielectric film having a relatively low dielectric constant but being relatively difficult to be reduced are in contact with each other through an interface. A laminated structure is formed. A thin film capacitor having such a laminated structure can maintain a relatively low leakage current and obtain a higher dielectric constant than a thin film capacitor using only a dielectric material having resistance to reduction.

上記の第1の誘電体膜は、化学式ABOで表される複合酸化物を主成分として有している。本実施形態では、第1の誘電体膜の全体(100mol%)中、主成分が80mol%以上100mol%以下含まれていることが好ましい。 The above first dielectric film has a composite oxide represented by the chemical formula ABO3 as a main component. In this embodiment, it is preferable that the main component is contained in an amount of 80 mol % or more and 100 mol % or less in the entire first dielectric film (100 mol %).

上記の化学式中、「A」は、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)およびカルシウム(Ca)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、「B」はチタン(Ti)である。このような複合酸化物は、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、たとえば、組成式BaSrCa1-x-yTiO(0≦x≦1、0≦y≦1)で表すことができる。「A」は、バリウムを少なくとも含むことが好ましく、バリウムであることがより好ましい。 In the above chemical formula, "A" is at least one selected from the group consisting of barium (Ba), strontium (Sr) and calcium (Ca), and "B" is titanium (Ti). Such a composite oxide is a composite oxide having a perovskite structure, and can be represented, for example, by the composition formula Ba x Sr y Ca 1-xy TiO 3 (0≦x≦1, 0≦y≦1). can be done. "A" preferably contains at least barium, more preferably barium.

また、上記の第2の誘電体膜は、化学式A’B’Oで表される複合酸化物を主成分として有している。本実施形態では、第2の誘電体膜の全体(100mol%)中、主成分が80mol%以上100mol%以下含まれていることが好ましい。 Also, the above-described second dielectric film has a composite oxide represented by the chemical formula A'B'O 3 as a main component. In this embodiment, it is preferable that the main component is contained in an amount of 80 mol % or more and 100 mol % or less in the entire second dielectric film (100 mol %).

上記の化学式中、「A’」は、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)およびカルシウム(Ca)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、「B’」はジルコニウム(Zr)およびハフニウム(Hf)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。このような複合酸化物は、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、たとえば、組成式BaSrCa1-s-tZrHf1-m(0≦s≦1、0≦t≦1、0≦m≦1)で表すことができる。「A’」は、バリウムを少なくとも含むことが好ましく、バリウムであることがより好ましい。「B’」は、ジルコニウムを少なくとも含むことが好ましく、ジルコニウムであることがより好ましい。 In the above chemical formula, "A'" is at least one selected from the group consisting of barium (Ba), strontium (Sr) and calcium (Ca), and "B'" is zirconium (Zr) and hafnium (Hf). ) is at least one selected from the group consisting of Such a composite oxide is a composite oxide having a perovskite structure, and has, for example, a composition formula of Ba s Sr t Ca 1- st Zr m Hf 1-m O 3 (0≦s≦1, 0≦t ≤1, 0≤m≤1). "A'" preferably contains at least barium, more preferably barium. "B'" preferably contains at least zirconium, more preferably zirconium.

図2Aに示すように、誘電体膜30は、第1の誘電体膜31と第2の誘電体膜32とが積層された積層構造を有している。この積層構造においては、第1の誘電体膜31と第2の誘電体膜32とが直接的に接している。すなわち、第1の誘電体膜31と第2の誘電体膜32との間には界面が形成されている。 As shown in FIG. 2A, the dielectric film 30 has a laminated structure in which a first dielectric film 31 and a second dielectric film 32 are laminated. In this laminated structure, the first dielectric film 31 and the second dielectric film 32 are in direct contact. That is, an interface is formed between the first dielectric film 31 and the second dielectric film 32 .

このような積層構造を有する誘電体膜を還元雰囲気下で熱処理すると、比較的に還元されやすい第1の誘電体膜に含まれる複合酸化物(ABO)から酸素が奪われ、酸素欠陥と自由電子とが生成する。一方、第1の誘電体膜と第2の誘電体膜とが直接的に接しているので、第2の誘電体膜に含まれる複合酸化物(A’B’O)から、ABO側に酸素が移動し、ABOに酸素を供給することができる。すなわち、ABOに生成した酸素欠陥の一部は、A’B’Oから供給された酸素により補償される。その結果、ABOの還元が緩和され、還元により生じるキャリアに起因するリーク電流が低減される。また、ABOは、A’B’Oよりも高い比誘電率を有しているので、リーク電流を低減しつつ、誘電体膜がA’B’Oから構成されている場合よりも高い比誘電率を得ることができる。 When a dielectric film having such a laminated structure is heat treated in a reducing atmosphere, oxygen is deprived from the composite oxide (ABO 3 ) contained in the first dielectric film, which is relatively easily reduced, resulting in oxygen defects and free radicals. generated by electrons. On the other hand, since the first dielectric film and the second dielectric film are in direct contact with each other, from the composite oxide (A'B'O 3 ) contained in the second dielectric film, the ABO 3 side can transfer oxygen to and supply ABO 3 with oxygen. That is, some of the oxygen defects generated in ABO 3 are compensated by oxygen supplied from A'B'O 3 . As a result, reduction of ABO 3 is moderated, and leakage current due to carriers generated by the reduction is reduced. In addition, since ABO 3 has a dielectric constant higher than that of A'B'O 3 , the leakage current is reduced while the dielectric film is made of A'B'O 3 . A high dielectric constant can be obtained.

なお、第2の誘電体膜に含まれる複合酸化物(A’B’O)と、第1の誘電体膜に含まれる複合酸化物(ABO)とでは、結晶構造は同じであるものの、格子定数が異なっており、「A」、「B」、「A’」および「B’」が上述した元素である場合、A’B’Oの格子定数は、ABOの格子定数よりも大きい。このとき、A’B’OからABOに酸素が移動すると、ABOの格子が歪み収縮する。その結果、ABOの格子面間隔が小さくなるので、格子が収縮した後のABOについて、X線回折測定を行うと、所定の格子面の回折ピークの位置(回折角2θ)が高角度側にシフトする。 Although the complex oxide (A'B'O 3 ) contained in the second dielectric film and the complex oxide (ABO 3 ) contained in the first dielectric film have the same crystal structure, , the lattice constants are different, and 'A', 'B', 'A'' and 'B'' are the elements mentioned above, the lattice constant of A'B'O 3 is greater than that of ABO 3 is also big. At this time, when oxygen moves from A'B'O 3 to ABO 3 , the lattice of ABO 3 is distorted and contracted. As a result, the lattice spacing of ABO 3 becomes smaller, so that when X-ray diffraction measurement is performed on ABO 3 after the lattice contraction, the position of the diffraction peak (diffraction angle 2θ) of the predetermined lattice plane is on the high angle side. shift to

このような格子の収縮は、A’B’OからABOへの酸素が移動する場合に生じる。したがって、成膜されたABOが還元雰囲気下で熱処理されていない場合、成膜されたABOには、熱処理に伴うエネルギーが加えられていないので、成膜された格子からの収縮は生じない。なお、本実施形態に係る薄膜キャパシタにおいては、電極として機能するために、卑金属の導電性が十分に確保されている必要があるので、卑金属の酸化が生じる雰囲気は考慮しない。 Such lattice contraction occurs when oxygen moves from A'B'O3 to ABO3 . Therefore, if the deposited ABO 3 is not heat-treated in a reducing atmosphere, the deposited ABO 3 is not subjected to the energy associated with the heat treatment, so no shrinkage from the deposited lattice occurs. . In the thin film capacitor according to the present embodiment, the base metal needs to have sufficient conductivity in order to function as an electrode, so an atmosphere in which the base metal is oxidized is not taken into consideration.

そこで、格子の収縮が生じていない、すなわち、還元雰囲気下で熱処理されていない成膜直後のABOをリファレンスとすると、リファレンスのABOの所定の格子面の回折ピークの回折角2θの値(P)よりも、上記の積層構造を有する誘電体膜を還元雰囲気下で熱処理した後のABOの当該格子面の回折ピークの回折角2θの値(P)が大きくなる。 Therefore, if the ABO 3 immediately after film formation, which has not undergone a heat treatment in a reducing atmosphere, is used as a reference, the value of the diffraction angle 2θ of the diffraction peak of the predetermined lattice plane of the reference ABO 3 ( The value (P) of the diffraction angle 2θ of the diffraction peak of the lattice plane of ABO 3 after heat treatment of the dielectric film having the above laminated structure in a reducing atmosphere is larger than P r ).

本実施形態では、ABOの(110)面の回折ピークのうち最強ピークについて、PおよびPを算出する。最強ピークは、回折角2θが30°~34°の範囲内にあるが、ABOの組成により変化する。 In this embodiment, Pr and P are calculated for the strongest peak among the diffraction peaks of the (110) plane of ABO3 . The strongest peak lies within the diffraction angle 2θ range of 30° to 34°, which varies with the composition of ABO 3 .

本実施形態に係る薄膜キャパシタのABOの(110)面の最強ピークの回折角2θの値(P)は、リファレンスのABOの(110)面の最強ピークの回折角2θの値(P)よりも、0.5°以上大きいことが好ましい。 The value (P) of the strongest peak diffraction angle 2θ of the ( 110) plane of ABO 3 of the thin film capacitor according to the present embodiment is the value (P r ) by at least 0.5°.

PがPrよりも0.5°以上大きいことにより、A’B’OからABOへ酸素が移動して、ABOの還元が緩和され、上記の効果が得られたことが推察可能である。 It can be inferred that when P is greater than Pr by 0.5° or more, oxygen moves from A'B'O 3 to ABO 3 and the reduction of ABO 3 is moderated, resulting in the above effect. be.

また、第1の誘電体および第2の誘電体の合計厚さをTとし、第2の誘電体膜の厚さをt2とした時に、t2/Tが10%以上50%以下であることが好ましい。すなわち、第2の誘電体膜の厚さを、第1の誘電体膜の厚さ以下にすることにより、上記の効果を向上させることができる。 Further, when the total thickness of the first dielectric and the second dielectric is T, and the thickness of the second dielectric film is t2, t2/T is 10% or more and 50% or less. preferable. That is, by setting the thickness of the second dielectric film to be equal to or less than the thickness of the first dielectric film, the above effect can be improved.

さらに、上記の誘電体膜を含む薄膜キャパシタは、電子回路基板に搭載され、樹脂内部に埋め込まれることがある。埋め込み処理では、通常、樹脂由来の水素を含む雰囲気に薄膜キャパシタが曝露され、雰囲気由来のプロトンが誘電体膜に固溶することがある。特に、プロトンが第1の誘電体膜に固溶すると、プロトンの移動またはプロトンを介するキャリアの移動が生じるため、リーク電流が増加してしまう。しかしながら、本実施形態に係る薄膜キャパシタでは、上記の積層構造を有しているので、プロトン等の移動を抑制でき、リーク電流をさらに低減することができる。 Furthermore, the thin film capacitor including the above dielectric film may be mounted on an electronic circuit board and embedded in resin. In the embedding process, the thin-film capacitor is usually exposed to an atmosphere containing hydrogen derived from resin, and protons derived from the atmosphere may form a solid solution in the dielectric film. In particular, when protons are solid-dissolved in the first dielectric film, migration of protons or migration of carriers via protons occurs, resulting in an increase in leakage current. However, since the thin film capacitor according to the present embodiment has the laminated structure described above, it is possible to suppress the migration of protons and the like, and to further reduce the leakage current.

上記の効果は、図2Aに示す積層構造以外の積層構造でも得られる。図2Aでは、第1の電極10上に第1の誘電体膜31が形成されているが、第1の電極と第2の電極とが異なる材質である場合、図2Bに示すように、第1の電極10上に第2の誘電体膜32が形成され、第2の誘電体膜32上に第1の誘電体膜31が積層された積層構造であってもよい。 The above effect can also be obtained with a laminated structure other than the laminated structure shown in FIG. 2A. In FIG. 2A, the first dielectric film 31 is formed on the first electrode 10. However, if the first electrode and the second electrode are made of different materials, as shown in FIG. A laminated structure in which the second dielectric film 32 is formed on one electrode 10 and the first dielectric film 31 is laminated on the second dielectric film 32 may be employed.

また、図2Cおよび図2Dに示すように、誘電体膜が3層構造を有し、一方の誘電体膜が他方の2つの誘電体膜に挟まれて形成される積層構造であってもよい。このような積層構造を有することにより、異なる極性を示す第1の電極および第2の電極には、同じ誘電体膜が接しているため、電圧(たとえば、バイアス電圧)の印加方向による薄膜キャパシタの特性変化が生じにくい。 Alternatively, as shown in FIGS. 2C and 2D, the dielectric film may have a three-layer structure, and a laminated structure may be formed by sandwiching one dielectric film between two other dielectric films. . By having such a laminated structure, the same dielectric film is in contact with the first electrode and the second electrode showing different polarities. Characteristic changes are less likely to occur.

第2の誘電体膜32が2つの第1の誘電体膜31に挟まれている積層構造(図2C)と、第1の誘電体膜31が2つの第2の誘電体膜32に挟まれている積層構造(図2D)と、は、重要視する特性に応じて選択すればよい。たとえば、電圧の印加方向による薄膜キャパシタの特性変化が生じにくいことを重要視する場合には、図2Dに示す積層構造が好ましい。なお、図2Dに示す積層構造においては、第2の誘電体膜32の厚さt2は、2つの第2の誘電体膜32の合計厚さである。 A laminated structure (FIG. 2C) in which a second dielectric film 32 is sandwiched between two first dielectric films 31, and a laminated structure in which a first dielectric film 31 is sandwiched between two second dielectric films 32 (FIG. 2C). The laminated structure (FIG. 2D) may be selected according to the characteristics to be emphasized. For example, when emphasizing that the characteristics of the thin film capacitor are unlikely to change due to the voltage application direction, the laminated structure shown in FIG. 2D is preferable. 2D, the thickness t2 of the second dielectric film 32 is the total thickness of the two second dielectric films 32. As shown in FIG.

また、誘電体膜は、第1の誘電体膜と第2の誘電体膜とが直接的に接していれば、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の合計層数が4層以上の積層構造を有していてもよい。 Further, if the first dielectric film and the second dielectric film are in direct contact with each other, the total number of layers of the first dielectric film and the second dielectric film is four. You may have the above laminated structures.

第1の誘電体膜は、主成分(ABO)以外に副成分を有してもよい。副成分としては、ABO100モルに対して、イットリウム(Y)およびアルミニウム(Al)からなる群から選ばれる少なくとも1つを0モル超0.3モル以下含むことが好ましい。また、ABO100モルに対して、マンガン(Mn)を0モル超0.3モル以下含むことが好ましい。また、ABO100モルに対して、バナジウム(V)を0モル超0.3モル以下含むことが好ましい。さらに、ABO100モルに対して、イットリウムおよびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つを0モル超0.3モル以下、マンガンを0モル超0.3モル以下、バナジウムを0モル超0.3モル以下含むことがより好ましい。第1の誘電体膜が、このような元素を含むことにより、上述した、樹脂に埋め込まれた後のプロトン等の移動を抑制することができる。その結果、リーク電流をさらに低減することができる。 The first dielectric film may have subcomponents in addition to the main component (ABO 3 ). As an auxiliary component, at least one selected from the group consisting of yttrium (Y) and aluminum (Al) is preferably contained in an amount of more than 0 mol and 0.3 mol or less per 100 mol of ABO 3 . Moreover, it is preferable that more than 0 mol and 0.3 mol or less of manganese (Mn) is included with respect to 100 mol of ABO 3 . Moreover, it is preferable that more than 0 mol and 0.3 mol or less of vanadium (V) is included with respect to 100 mol of ABO 3 . Furthermore, with respect to 100 mols of ABO 3 , at least one selected from the group consisting of yttrium and aluminum, more than 0 mols and 0.3 mols or less, manganese more than 0 mols and 0.3 mols or less, vanadium more than 0 mols and 0.3 mols or less. It is more preferable to contain 3 mol or less. By including such an element in the first dielectric film, it is possible to suppress the migration of protons and the like after being embedded in the resin. As a result, leakage current can be further reduced.

また、第2の誘電体膜は、本発明の効果が得られる範囲内において、微量な不純物、副成分等を含んでいてもよい。 Further, the second dielectric film may contain trace amounts of impurities, subcomponents, etc. within the range where the effects of the present invention can be obtained.

(1.4.第1の電極)
図1に示すように、第1の電極10は、後述する第2の電極20とともに誘電体膜30を挟み、キャパシタとして機能させるための電極である。第1の電極10を構成する材料は、上述したように、導電性を有する卑金属である。このような卑金属としては、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、および、これらから選ばれる少なくとも2つを含む合金が例示される。
(1.4. First electrode)
As shown in FIG. 1, the first electrode 10 is an electrode for sandwiching a dielectric film 30 together with a second electrode 20, which will be described later, to function as a capacitor. The material forming the first electrode 10 is a conductive base metal, as described above. Examples of such base metals include nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), and alloys containing at least two selected from these.

本実施形態では、ニッケル、銅および鉄が好ましく、ニッケルがより好ましい。ニッケルの純度は高いほど好ましく、たとえば、99.99質量%以上であることがより好ましい。 In this embodiment, nickel, copper and iron are preferred, with nickel being more preferred. The higher the purity of nickel, the better. For example, it is more preferably 99.99% by mass or more.

本実施形態では、第1の電極10は基板を兼ねており、たとえば、金属箔のような金属板であることが好ましい。この場合、薄膜キャパシタをより薄層化できることに加えて、薄膜キャパシタを電子回路基板に実装することが容易となる。 In this embodiment, the first electrode 10 also serves as a substrate, and is preferably a metal plate such as metal foil. In this case, in addition to being able to make the thin film capacitor thinner, it becomes easier to mount the thin film capacitor on the electronic circuit board.

第1の電極10の厚さは、5μm以上100μm以下であることが好ましく、20μm以上70μm以下であることがより好ましい。第1の電極10の厚さが小さすぎる場合、薄膜キャパシタ1の製造時に第1の電極10をハンドリングし難くなる傾向がある。 The thickness of the first electrode 10 is preferably 5 μm or more and 100 μm or less, more preferably 20 μm or more and 70 μm or less. If the thickness of the first electrode 10 is too small, it tends to be difficult to handle the first electrode 10 when manufacturing the thin film capacitor 1 .

(1.5.第2の電極)
図1に示すように、誘電体膜30の表面には、第2の電極20が上部電極として薄膜状に形成されている。第2の電極20は、上述した第1の電極10とともに、誘電体膜30を挟み、キャパシタとして機能させるための電極である。したがって、第2の電極20は、第1の電極10とは異なる極性を示す。
(1.5. Second electrode)
As shown in FIG. 1, a second electrode 20 is formed as a thin film on the surface of the dielectric film 30 as an upper electrode. The second electrode 20 is an electrode for sandwiching the dielectric film 30 together with the above-described first electrode 10 and functioning as a capacitor. The second electrode 20 thus exhibits a different polarity than the first electrode 10 .

第2の電極20を構成する材料は、誘電体膜の還元雰囲気下での熱処理後に第2の電極が形成される場合には、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、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の金属、または、これらの合金;シリコン(Si)、GaAs、GaP、InP、SiC等の半導体;ITO、ZnO、SnO等の導電性金属酸化物が例示される。 The material forming the second electrode 20 is not particularly limited as long as it is a conductive material when the second electrode is formed after heat treatment of the dielectric film in a reducing atmosphere. For example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), iridium (Ir), ruthenium (Ru), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al ), or alloys thereof; semiconductors such as silicon (Si), GaAs, GaP, InP, SiC; and conductive metal oxides such as ITO, ZnO, SnO2 .

第2の電極が形成された後に、誘電体膜が還元雰囲気下で熱処理される場合には、第2の電極を構成する材料は、第1の電極と同様に、上記の卑金属であることが好ましい。 When the dielectric film is heat-treated in a reducing atmosphere after the second electrode is formed, the material constituting the second electrode may be the above-described base metal as in the case of the first electrode. preferable.

第2の電極20の厚さは、第1の電極10と同様に、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。 As with the first electrode 10, the thickness of the second electrode 20 is not particularly limited as long as it is thick enough to function as an electrode. In this embodiment, the thickness is preferably 0.01 μm or more.

(2.薄膜キャパシタの製造方法)
次に、図2Aに示す薄膜キャパシタ1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 1 shown in FIG. 2A will be described below.

まず、第1の電極10を準備する。本実施形態では、第1の電極10として、卑金属箔を準備する。卑金属箔は下部電極であり基板を兼ねている。 First, the first electrode 10 is prepared. In this embodiment, a base metal foil is prepared as the first electrode 10 . The base metal foil is the lower electrode and also serves as the substrate.

続いて、誘電体膜を構成する材料を第1の電極10上に堆積させて誘電体膜30を形成する。本実施形態では、公知の成膜法を用いて、第1の電極10上に誘電体堆積膜としての第1の誘電体膜31を形成し、その後、第1の誘電体膜31上に、誘電体堆積膜としての第2の誘電体膜32を形成する。 Subsequently, a dielectric film 30 is formed by depositing a material constituting the dielectric film on the first electrode 10 . In this embodiment, a known film formation method is used to form a first dielectric film 31 as a dielectric deposition film on the first electrode 10, and then, on the first dielectric film 31, A second dielectric film 32 is formed as a dielectric deposition film.

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)が例示される。本実施形態では、コスト等の観点から、スパッタリング法が好ましい。 Examples of known film forming methods include vacuum deposition, sputtering, PLD (pulsed laser deposition), MO-CVD (metal-organic chemical vapor deposition), MOD (metal-organic decomposition), sol-gel method, and CSD. (chemical solution deposition method) is exemplified. In this embodiment, the sputtering method is preferable from the viewpoint of cost and the like.

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。 Raw materials used for film formation (vapor deposition materials, various target materials, organometallic materials, etc.) may contain trace amounts of impurities and subcomponents. No problem.

たとえば、スパッタリング法を用いる場合、第1の誘電体膜を形成するためのターゲットを用いて、基板としての第1の電極10上に第1の誘電体膜31を形成する。成膜条件としては、基板温度は、好ましくは100~500℃である。また、成膜時の圧力は、好ましくは0.05~10Paである。 For example, when the sputtering method is used, a target for forming the first dielectric film is used to form the first dielectric film 31 on the first electrode 10 as the substrate. As film formation conditions, the substrate temperature is preferably 100 to 500.degree. Also, the pressure during film formation is preferably 0.05 to 10 Pa.

続いて、第1の誘電体膜31上に第2の誘電体膜32を形成する。第2の誘電体膜を形成する方法は、公知の成膜法であればよい。公知の成膜法としては、第1の誘電体膜の形成と同様に、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)が例示される。本実施形態では、コスト等の観点から、第1の誘電体膜を形成する成膜法と同じ成膜法であることが好ましく、スパッタリング法が好ましい。 Subsequently, a second dielectric film 32 is formed on the first dielectric film 31 . The method of forming the second dielectric film may be any known film forming method. As well-known film formation methods as in the formation of the first dielectric film, for example, vacuum deposition method, sputtering method, PLD (pulse laser deposition method), MO-CVD (metalorganic chemical vapor deposition method), Examples include MOD (metal organic decomposition method), sol-gel method, and CSD (chemical solution deposition method). In this embodiment, from the viewpoint of cost and the like, it is preferable that the film formation method is the same as the film formation method for forming the first dielectric film, and the sputtering method is preferable.

たとえば、スパッタリング法により第1の誘電体膜および第2の誘電体膜を形成する場合、第1の誘電体膜31を形成した後に、基板(第1の電極10)を加熱したままで、第1の誘電体膜を形成するためのターゲットから、第2の誘電体膜を形成するためのターゲットに切り替えて、第1の誘電体膜と同様の条件で、第1の誘電体膜31上に第2の誘電体膜32を形成する。すなわち、成膜条件としては、基板温度は、好ましくは300℃以下である。また、成膜時の圧力は、好ましくは0.05~10Paである。第1の誘電体膜および第2の誘電体膜を形成する順序を適宜変更することにより、図2Aに示す積層構造以外の任意の積層構造を形成できる。 For example, when the first dielectric film and the second dielectric film are formed by a sputtering method, after the first dielectric film 31 is formed, the substrate (first electrode 10) is heated while the first dielectric film is formed. The target for forming the first dielectric film is switched to the target for forming the second dielectric film, and the first dielectric film 31 is formed under the same conditions as the first dielectric film. A second dielectric film 32 is formed. That is, as film formation conditions, the substrate temperature is preferably 300° C. or less. Also, the pressure during film formation is preferably 0.05 to 10 Pa. Any layered structure other than the layered structure shown in FIG. 2A can be formed by appropriately changing the order of forming the first dielectric film and the second dielectric film.

本実施形態では、所望の積層構造を有する誘電体膜を形成した後、誘電体膜の熱処理を行う。熱処理は、たとえば、雰囲気制御が可能な管状炉を用いて行う。管状炉内に、第1の電極10上に形成された誘電体膜30(第1の誘電体膜31および第2の誘電体膜32)を載置し、炉内の酸素分圧を第1の電極10(卑金属箔)が酸化しない程度に制御して熱処理を行う。熱処理時の保持温度は好ましくは1000℃以下であり、保持時間は1~600分である。 In this embodiment, after forming a dielectric film having a desired laminated structure, the dielectric film is heat-treated. The heat treatment is performed using, for example, a tubular furnace in which the atmosphere can be controlled. The dielectric film 30 (the first dielectric film 31 and the second dielectric film 32) formed on the first electrode 10 is placed in a tubular furnace, and the partial pressure of oxygen in the furnace is set to the first value. The heat treatment is controlled to such an extent that the electrodes 10 (base metal foil) are not oxidized. The holding temperature during the heat treatment is preferably 1000° C. or less, and the holding time is 1 to 600 minutes.

炉内の酸素分圧は、たとえば、窒素、酸素、水素、水蒸気等を含む混合ガスを雰囲気ガスとして炉内に流通させることにより達成される。 The oxygen partial pressure in the furnace is achieved, for example, by circulating a mixed gas containing nitrogen, oxygen, hydrogen, water vapor, etc., as atmospheric gas in the furnace.

このような熱処理を行うことにより、誘電体膜30の結晶化が促進され、誘電体膜30の結晶性が高くなる。その結果、薄膜キャパシタ1の容量密度を高めることができる。 By performing such a heat treatment, the crystallization of the dielectric film 30 is promoted and the crystallinity of the dielectric film 30 is enhanced. As a result, the capacity density of the thin film capacitor 1 can be increased.

熱処理後、第2の誘電体膜32上に、公知の成膜法を用いて第2の電極を構成する材料の薄膜を形成して第2の電極20を形成する。 After the heat treatment, the second electrode 20 is formed by forming a thin film of a material for forming the second electrode on the second dielectric film 32 using a known film forming method.

以上の工程を経て、図2Aに示すように、第1の電極10、第1の誘電体膜31、第2の誘電体膜32および第2の電極20がこの順序で形成された薄膜キャパシタ1が得られる。 Through the above steps, as shown in FIG. 2A, a thin film capacitor 1 in which a first electrode 10, a first dielectric film 31, a second dielectric film 32 and a second electrode 20 are formed in this order. is obtained.

(3.電子回路基板)
本実施形態に係る電子回路基板は、上記の薄膜キャパシタを搭載している。また、当該電子回路基板は、上記の薄膜キャパシタに加えて、他の電子部品を備えてもよい。薄膜キャパシタ等の電子部品は、電子回路基板の表面に設置されていてよいし、電子回路基板内に埋め込まれていてもよい。電子回路基板に備えられる上記の薄膜キャパシタは、上述したように、基板および第1の電極(下部電極)として、卑金属箔を有している。
(3. Electronic circuit board)
The electronic circuit board according to this embodiment is mounted with the thin film capacitor described above. Further, the electronic circuit board may include other electronic components in addition to the thin film capacitors. An electronic component such as a thin film capacitor may be placed on the surface of the electronic circuit board or embedded in the electronic circuit board. The thin film capacitor provided on the electronic circuit board has base metal foil as the substrate and the first electrode (lower electrode) as described above.

電子回路基板の一例が図3A及び図3Bに示される。図3Aに示す電子回路基板90は、エポキシ系樹脂基板92と、エポキシ系樹脂基板92を覆う樹脂層93と、樹脂層93上に設置された薄膜キャパシタ1と、樹脂層93及び薄膜キャパシタ1を覆う絶縁性被覆層94と、絶縁性被覆層94上に設置された電子部品95と、複数の金属配線96と、を備える。 An example of an electronic circuit board is shown in FIGS. 3A and 3B. The electronic circuit board 90 shown in FIG. 3A includes an epoxy resin substrate 92, a resin layer 93 covering the epoxy resin substrate 92, a thin film capacitor 1 provided on the resin layer 93, and the resin layer 93 and the thin film capacitor 1. An insulating coating layer 94 for covering, an electronic component 95 placed on the insulating coating layer 94, and a plurality of metal wirings 96 are provided.

少なくとも一部の金属配線96は、エポキシ系樹脂基板92又は絶縁性被覆層94の表面に引き出されてよい。また、少なくとも一部の金属配線96は、薄膜キャパシタ1の取り出し電極54、56、又は電子部品95に接続されていてよい。また、少なくとも一部の金属配線96は、電子回路基板90の表面から裏面に向かう方向において、電子回路基板90を貫通していてよい。 At least part of the metal wiring 96 may be drawn out to the surface of the epoxy resin substrate 92 or the insulating coating layer 94 . Moreover, at least a part of the metal wiring 96 may be connected to the extraction electrodes 54 and 56 of the thin film capacitor 1 or the electronic component 95 . Moreover, at least a part of the metal wiring 96 may penetrate the electronic circuit board 90 in the direction from the front surface to the back surface of the electronic circuit board 90 .

図3Bに示すように、本実施形態に係る薄膜キャパシタ1は、下部電極(第1の電極)10と、下部電極10の表面に設けられた誘電体膜30と、誘電体膜30の上面の一部の上に設けられた上部電極(第2の電極)20とを少なくとも備えている。これらに加えて、当該薄膜キャパシタ1は、誘電体膜30の他部を貫通して下部電極10の表面に直接設けられた貫通電極52と、上部電極20、誘電体膜30及び貫通電極52を覆う絶縁性樹脂層58と、絶縁性樹脂層58を貫通して貫通電極52の表面に直接設けられた取り出し電極54、及び、絶縁性樹脂層58を貫通して上部電極20の表面に直接設けられた取り出し電極56を備えていてよい。 As shown in FIG. 3B, the thin film capacitor 1 according to this embodiment includes a lower electrode (first electrode) 10, a dielectric film 30 provided on the surface of the lower electrode 10, and a dielectric film 30 on the upper surface of the dielectric film 30. and an upper electrode (second electrode) 20 provided on a portion thereof. In addition to these, the thin film capacitor 1 includes a through electrode 52 directly provided on the surface of the lower electrode 10 through the other portion of the dielectric film 30 , the upper electrode 20 , the dielectric film 30 and the through electrode 52 . The covering insulating resin layer 58, the extraction electrode 54 penetrating the insulating resin layer 58 and directly provided on the surface of the through electrode 52, and the insulating resin layer 58 penetrating and directly provided on the surface of the upper electrode 20 It may be provided with an extraction electrode 56 .

電子回路基板90は、たとえば、以下の手順で製造される。まず、エポキシ系樹脂基板92の表面が未硬化樹脂層で覆われる。未硬化樹脂層は、樹脂層93の前駆体である。薄膜キャパシタ1の下部電極が未硬化樹脂層に面するように、薄膜キャパシタ1が未硬化樹脂層の表面に設置される。未硬化樹脂層及び薄膜キャパシタ1を絶縁性被覆層94で覆うことにより、薄膜キャパシタ1が、エポキシ系樹脂基板92と絶縁性被覆層94との間に挟み込まれる。未硬化樹脂層の熱硬化により、樹脂層93が形成される。さらに、熱プレスにより、絶縁性被覆層94が、エポキシ系樹脂基板92、薄膜キャパシタ1及び樹脂層93へ圧着され、薄膜キャパシタ1が樹脂により基板内に埋め込まれる。 Electronic circuit board 90 is manufactured, for example, by the following procedure. First, the surface of the epoxy resin substrate 92 is covered with an uncured resin layer. The uncured resin layer is a precursor of resin layer 93 . A thin film capacitor 1 is placed on the surface of the uncured resin layer so that the lower electrode of the thin film capacitor 1 faces the uncured resin layer. By covering the uncured resin layer and the thin film capacitor 1 with the insulating coating layer 94 , the thin film capacitor 1 is sandwiched between the epoxy resin substrate 92 and the insulating coating layer 94 . A resin layer 93 is formed by thermosetting the uncured resin layer. Further, the insulating coating layer 94 is pressure-bonded to the epoxy resin substrate 92, the thin film capacitor 1 and the resin layer 93 by hot pressing, and the thin film capacitor 1 is embedded in the substrate with the resin.

薄膜キャパシタを樹脂に埋め込む工程は、通常樹脂由来の水素を含む雰囲気にキャパシタが曝露されるため、上述したように、雰囲気に存在する水素に起因するプロトンが薄膜キャパシタの誘電体膜に侵入することがある。プロトンが誘電体膜に侵入すると、プロトンあるいはプロトンを介するキャリアが誘電体中を移動しやすくなり、誘電体膜の絶縁抵抗が低下し、リーク電流が増加する。 In the process of embedding a thin film capacitor in a resin, the capacitor is usually exposed to an atmosphere containing hydrogen derived from the resin. There is When protons enter the dielectric film, the protons or carriers via the protons move easily in the dielectric, the insulation resistance of the dielectric film decreases, and the leakage current increases.

しかしながら、本実施形態では、薄膜キャパシタの誘電体膜が上記の積層構造を有しているので、プロトン等の移動に起因するリーク電流の増加を抑制することができる。 However, in this embodiment, since the dielectric film of the thin film capacitor has the above-described laminated structure, it is possible to suppress an increase in leakage current due to migration of protons and the like.

続いて、この積層型基板を貫通する複数のスルーホールが形成される。金属配線96が各スルーホール内に形成される。金属配線96の形成後、電子部品95が絶縁性被覆層94の表面に設置される。 Subsequently, a plurality of through holes are formed through the laminated substrate. A metal line 96 is formed in each through hole. After forming the metal wiring 96 , the electronic component 95 is placed on the surface of the insulating coating layer 94 .

以上の方法により、薄膜キャパシタ1が埋め込まれた電子回路基板90が得られる。各金属配線96は導電体であり、たとえば、銅から構成される。未硬化樹脂層は、Bステージの熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂等)であってよい。Bステージの熱硬化性樹脂は、室温では完全には硬化されておらず、加熱により完全に硬化される。絶縁性被覆層94は、エポキシ系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂又はポリイミド系樹脂等から形成されてよい。 By the above method, the electronic circuit board 90 in which the thin film capacitor 1 is embedded is obtained. Each metal wiring 96 is a conductor and is made of copper, for example. The uncured resin layer may be a B-stage thermosetting resin (eg, epoxy resin, etc.). B-stage thermosets are not fully cured at room temperature and are fully cured upon heating. The insulating coating layer 94 may be made of epoxy resin, polytetrafluoroethylene resin, polyimide resin, or the like.

(4.変形例)
上述した実施形態では、誘電体膜が、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜のみで構成される場合を説明したが、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜とは異なる誘電体膜をさらに有していてもよい。
(4. Modification)
In the above-described embodiments, the case where the dielectric film is composed only of the first dielectric film and the second dielectric film has been described. It may further have a different dielectric film.

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 by no means limited to the above embodiments, and may be modified in various ways within the scope of the present invention.

以下、実施例において、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。 The present invention will be described in more detail in the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実験1)
まず、第1の電極として、厚みが30μmのニッケル箔、鉄箔、銅箔、白金箔を準備した。これら金属箔の寸法は、縦80mm×横80mmであった。
(Experiment 1)
First, nickel foil, iron foil, copper foil, and platinum foil having a thickness of 30 μm were prepared as the first electrode. The dimensions of these metal foils were 80 mm long by 80 mm wide.

続いて、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の形成に必要なスパッタリング用ターゲットを固相法により以下のようにして作製した。 Subsequently, sputtering targets necessary for forming the first dielectric film and the second dielectric film were produced by a solid-phase method as follows.

ターゲットの原料粉末として、BaCO、SrCO、CaCO、TiO、ZrOの粉末と、Y、Al、MnO、Vの粉末と、を準備した。第1の誘電体膜用のターゲットの原料は、表1に示す組成となるように秤量した。第2の誘電体膜用のターゲットの原料は、表1に示す組成となるように秤量した。 Powders of BaCO 3 , SrCO 3 , CaCO 3 , TiO 2 and ZrO 2 and powders of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , MnO 2 and V 2 O 5 were prepared as target raw material powders. Raw materials for the target for the first dielectric film were weighed so as to have the composition shown in Table 1. Materials for the target for the second dielectric film were weighed so as to have the composition shown in Table 1.

ボールミル中で水を溶媒として、秤量した第1の誘電体膜用のターゲットの原料粉末の湿式混合を20時間行った。得られた混合粉末スラリーを100℃で乾燥させ、混合粉末を得た。得られた混合粉末を、プレス機によるプレス成形して成形体を得た。成形条件は、圧力を100Pa、温度を25℃、プレス時間を3分とした。 Wet mixing of the weighed raw material powders of the target for the first dielectric film was performed for 20 hours in a ball mill using water as a solvent. The obtained mixed powder slurry was dried at 100° C. to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was press-molded by a pressing machine to obtain a compact. The molding conditions were a pressure of 100 Pa, a temperature of 25° C., and a pressing time of 3 minutes.

その後、得られた成形体を焼成して焼結体を得た。 After that, the obtained molded body was fired to obtain a sintered body.

得られた焼結体を、平面研削盤と円筒研磨機により直径200mm、厚さ6mmに加工して、第1の誘電体膜を形成するためのスパッタリング用ターゲットを得た。第2の誘電体膜を形成するためのスパッタリング用ターゲットも、第1の誘電体膜を形成するためのスパッタリング用ターゲットと同様にして作製した。 The obtained sintered body was processed to have a diameter of 200 mm and a thickness of 6 mm using a surface grinder and a cylindrical grinder to obtain a sputtering target for forming the first dielectric film. A sputtering target for forming the second dielectric film was also prepared in the same manner as the sputtering target for forming the first dielectric film.

次に、第1の電極としてのニッケル箔上に、上記で作製した第1の誘電体膜のスパッタリング用ターゲットおよび第2の誘電体膜のスパッタリング用ターゲットを用いて、表1に示す積層構造が得られるように、ターゲットを切り替えて、スパッタリング法により、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜から構成され、厚さ200nmである誘電体膜を形成した。成膜条件は、圧力:1.5Pa、基板(第1の電極)温度:500℃以下とした。なお、比較例1では、第1の誘電体膜は形成しなかった。また、実施例24では、ニッケル箔の代わりに銅箔を用い、実施例25では、ニッケル箔の代わりに鉄箔を用い、比較例2では、ニッケル箔の代わりに白金箔を用いた。 Next, the laminated structure shown in Table 1 was formed on the nickel foil as the first electrode using the sputtering target for the first dielectric film and the sputtering target for the second dielectric film prepared above. A dielectric film having a thickness of 200 nm, which is composed of the first dielectric film and the second dielectric film, was formed by the sputtering method by switching the target so as to obtain the desired result. The film formation conditions were pressure: 1.5 Pa, substrate (first electrode) temperature: 500° C. or less. Incidentally, in Comparative Example 1, the first dielectric film was not formed. In Example 24, copper foil was used instead of nickel foil, in Example 25 iron foil was used instead of nickel foil, and in comparative example 2 platinum foil was used instead of nickel foil.

比較例2を除き、第1の電極上に形成された誘電体膜を管状炉内に載置し、炉内を、窒素、酸素、水素、水蒸気で構成される混合ガスを流通させて、ニッケル箔、銅箔および鉄箔が酸化しない程度の酸素分圧に調整した。この状態で、昇温速度が20℃/分以下の条件で昇温し、700℃以上で1分以上保持する熱処理を行った。 Except for Comparative Example 2, the dielectric film formed on the first electrode was placed in a tubular furnace, and a mixed gas composed of nitrogen, oxygen, hydrogen, and water vapor was passed through the furnace to obtain nickel. The oxygen partial pressure was adjusted so that the foil, copper foil and iron foil would not be oxidized. In this state, heat treatment was performed by increasing the temperature at a rate of temperature increase of 20° C./min or less and maintaining the temperature at 700° C. or more for 1 minute or more.

熱処理後の誘電体膜に対し、第2の誘電体膜上に、室温において、スパッタリング法によりニッケルを形成した。その後、誘電体膜が形成されている金属箔を基板に支持させ、レジストをニッケル上にコートし、露光および現像を行った後、ニッケルのみをエッチングして第2の電極としてのパターンを形成した。以上の工程を経て、薄膜キャパシタ試料を得た。なお、比較例2では、第2の誘電体膜を形成後、誘電体膜を熱処理することなく、第2の電極を形成した。 After the heat treatment, nickel was formed on the second dielectric film by sputtering at room temperature. Thereafter, a metal foil having a dielectric film formed thereon was supported on a substrate, a resist was coated on the nickel, exposed and developed, and only the nickel was etched to form a pattern as a second electrode. . A thin film capacitor sample was obtained through the above steps. In Comparative Example 2, the second electrode was formed without heat-treating the dielectric film after forming the second dielectric film.

得られた薄膜キャパシタ試料に対して、水素を3%含む還元雰囲気下で、200℃に加熱して1時間保持する熱処理を行った。この熱処理は、薄膜キャパシタを基板に搭載し樹脂内に埋め込む処理を模している。 The obtained thin film capacitor sample was subjected to heat treatment in a reducing atmosphere containing 3% hydrogen by heating to 200° C. and holding for 1 hour. This heat treatment simulates the process of mounting a thin film capacitor on a substrate and embedding it in resin.

なお、表1において、「第1誘電体」の欄における「BT」はチタン酸バリウム(BaTiO)を示し、「ST」はチタン酸ストロンチウム(SrTiO)を示し、「CT」はチタン酸カルシウム(CaTiO)を示し、「第2誘電体」の欄における「BZ」はジルコニウム酸バリウム(BaZrO)を示している。 In Table 1, “BT” in the “first dielectric” column indicates barium titanate (BaTiO 3 ), “ST” indicates strontium titanate (SrTiO 3 ), and “CT” indicates calcium titanate. (CaTiO 3 ), and "BZ" in the "second dielectric" column indicates barium zirconate (BaZrO 3 ).

また、「積層構造」の欄では、「1st」は第1の電極を示し、「2nd」は第2の電極を示し、第1の電極から第2の電極までの誘電体膜の積層順序を示している。すなわち、実施例1~7は、図2Cに示す積層構造を有していた。実施例8~13および20~28は、図2Aに示す積層構造を有していた。実施例14~19および比較例2は、図2Dに示す積層構造を有していた。 In the column of "layer structure", "1st" indicates the first electrode, and "2nd" indicates the second electrode. showing. That is, Examples 1 to 7 had the laminated structure shown in FIG. 2C. Examples 8-13 and 20-28 had the laminate structure shown in FIG. 2A. Examples 14-19 and Comparative Example 2 had the laminate structure shown in FIG. 2D.

また、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の組成は、すべての試料についてXRF(蛍光X線元素分析)を使用して分析を行い、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、薄膜キャパシタをFIBで加工し、得られた断面をTEMで観察して測長した値とした。 In addition, the compositions of the first dielectric film and the second dielectric film were analyzed using XRF (X-ray fluorescence elemental analysis) for all samples, and were consistent with the compositions listed in Table 1. It was confirmed. The thickness of the dielectric film was obtained by processing the thin film capacitor with FIB, observing the obtained cross section with TEM, and measuring the length.

(XRD測定)
熱処理後の誘電体膜に含まれる第1の誘電体膜に対してXRD測定を行い、X線回折チャートを得た。得られたX線回折チャートにおいて、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物の(110)面の最強ピークの回折角2θを算出した。結果を表1に示す。また、熱処理を行っていない比較例2の誘電体膜に含まれる第1の誘電体膜に対しても同様のXRD測定を行い、(110)面の最強ピークの回折角2θを算出した。すなわち、比較例2の回折角2θがリファレンス(P)であった。
(XRD measurement)
XRD measurement was performed on the first dielectric film included in the dielectric film after heat treatment to obtain an X-ray diffraction chart. In the obtained X-ray diffraction chart, the diffraction angle 2θ of the strongest peak of the (110) plane of the composite oxide having a perovskite structure was calculated. Table 1 shows the results. The same XRD measurement was also performed on the first dielectric film included in the dielectric film of Comparative Example 2, which was not subjected to heat treatment, and the diffraction angle 2θ of the strongest peak of the (110) plane was calculated. That is, the diffraction angle 2θ of Comparative Example 2 was the reference (P r ).

得られたすべての薄膜キャパシタ試料について、リーク電流値、比誘電率および誘電損失の電圧印加方向に対する依存性の測定を、下記に示す方法によって行った。 For all the obtained thin film capacitor samples, the dependence of the leakage current value, dielectric constant and dielectric loss on the voltage application direction was measured by the method shown below.

(リーク電流値)
まず、デジタル超高抵抗計(アドバンテスト社製R8340A)を用いて、薄膜キャパシタに印加される電界強度が0.3MV/cmとなるように直流電圧を印加して、室温での絶縁抵抗を測定した。得られた絶縁抵抗と第2の電極の電極面積とからリーク電流値を算出した。リーク電流値は小さい方が好ましく、本実施例では、リーク電流値が1.0E-4(A/mm)以下、すなわち、1.0×10-4(A/mm)以下である試料を良好である判断した。結果を表1に示す。
(leak current value)
First, using a digital ultra-high resistance meter (R8340A manufactured by Advantest), a DC voltage was applied so that the electric field strength applied to the thin film capacitor was 0.3 MV/cm, and the insulation resistance was measured at room temperature. . A leakage current value was calculated from the obtained insulation resistance and the electrode area of the second electrode. It is preferable that the leak current value is small. was judged to be good. Table 1 shows the results.

(比誘電率)
比誘電率は、薄膜キャパシタ試料に対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(Keysight社製E4980A)にて、周波数1kHzにおいて、入力信号レベル(測定電圧)が1Vrmsとなるように交流電圧を印加して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(単位なし)。比誘電率は、第2の誘電体膜のみから構成される薄膜キャパシタ(比較例1)の比誘電率よりも高い方が好ましく、本実施例では、55以上を良好とした。結果を表1に示す。
(relative permittivity)
The dielectric constant was measured by applying an AC voltage to the thin film capacitor sample at a reference temperature of 25° C. using a digital LCR meter (Keysight E4980A) at a frequency of 1 kHz so that the input signal level (measurement voltage) was 1 Vrms. and the thickness of the dielectric film obtained above (no units). The dielectric constant is preferably higher than the dielectric constant of the thin film capacitor (comparative example 1) composed only of the second dielectric film, and in this example, 55 or more was considered good. Table 1 shows the results.

(誘電損失の電圧印加方向に対する依存性)
まず、薄膜キャパシタ試料に対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(Keysight社製E4980A)を用いて、薄膜キャパシタに印加される電界強度が0.5MV/cmとなるように直流バイアス電圧を掃引して、誘電損失(tanδforward)を算出した。
(Dependence of dielectric loss on voltage application direction)
First, for the thin film capacitor sample, at a reference temperature of 25° C., a digital LCR meter (Keysight E4980A) was used to sweep the DC bias voltage so that the electric field strength applied to the thin film capacitor was 0.5 MV/cm. Then, the dielectric loss (tan δ forward ) was calculated.

次に、直流バイアス電圧の印加方向を入れ替えて(逆にして)、同様に、誘電損失(tanδreverse)を算出した。 Next, the dielectric loss (tan δ reverse ) was similarly calculated by changing the application direction of the DC bias voltage (inverted).

得られた誘電損失の比の常用対数(log(tanδforward/tanδreverse))の絶対値を算出した。絶対値が0に近いほど、電圧の印加方向に対する依存性が少ないことを示す。結果を表1に示す。 The absolute value of the common logarithm (log(tan δ forward /tan δ reverse )) of the obtained dielectric loss ratio was calculated. The closer the absolute value is to 0, the less dependence there is on the voltage application direction. Table 1 shows the results.

Figure 2022154797000002
Figure 2022154797000002

表1より、薄膜キャパシタを上記の構成とすることにより、リーク電流を比較的に低く維持しつつ、高い比誘電率を示すことが確認できた。 From Table 1, it was confirmed that the thin-film capacitor having the above configuration exhibited a high dielectric constant while maintaining a relatively low leakage current.

本発明に係る誘電体素子は、上述した構成を有することにより、リーク電流を比較的に低く維持しつつ、高い比誘電率を示すことができる。したがって、このような誘電体素子は、たとえば、電子回路基板内に埋め込まれる薄膜キャパシタとして好適である。 The dielectric element according to the present invention can exhibit a high dielectric constant while maintaining a relatively low leakage current by having the above-described configuration. Therefore, such a dielectric element is suitable, for example, as a thin film capacitor embedded in an electronic circuit board.

1… 薄膜キャパシタ
10… 第1の電極
30… 誘電体膜
31… 第1の誘電体膜(ABO
32… 第2の誘電体膜(A’B’O
20… 第2の電極
REFERENCE SIGNS LIST 1 thin film capacitor 10 first electrode 30 dielectric film 31 first dielectric film (ABO 3 )
32 Second dielectric film (A'B'O 3 )
20... second electrode

Claims (6)

卑金属から構成される第1の電極と、誘電体膜と、第2の電極と、を有する誘電体素子であって、
前記誘電体膜は、化学式ABOで表される複合酸化物を主成分として有する第1の誘電体膜と、化学式A’B’Oで表される複合酸化物を主成分として有する第2の誘電体膜と、が直接的に接している積層構造を有し、
化学式中、Aはバリウム、ストロンチウムおよびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、Bはチタンであり、A’は、バリウム、ストロンチウムおよびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、B’はジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つである誘電体素子。
A dielectric element having a first electrode made of a base metal, a dielectric film, and a second electrode,
The dielectric films include a first dielectric film having a composite oxide represented by the chemical formula ABO 3 as a main component and a second dielectric film having a composite oxide represented by the chemical formula A'B'O 3 as a main component. has a laminated structure in which is in direct contact with the dielectric film of
In the chemical formula, A is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium, B is titanium, A' is at least one selected from the group consisting of barium, strontium and calcium, and B ' is at least one selected from the group consisting of zirconium and hafnium.
前記第2の誘電体膜の厚さをt2とし、前記第1の誘電体膜および前記第2の誘電体膜の合計厚さをTとした時、t2/Tが10%以上50%以下である請求項1に記載の誘電体素子。 When the thickness of the second dielectric film is t2 and the total thickness of the first dielectric film and the second dielectric film is T, t2/T is 10% or more and 50% or less. A dielectric device according to claim 1. t2/Tが10%以上30%以下である時に、前記第1の誘電体膜が前記第1の電極および前記第2の電極の両方に直接的に接している、または、前記第2の誘電体膜が前記第1の電極および前記第2の電極の両方に直接的に接している請求項2に記載の誘電体素子。 When t2/T is 10% or more and 30% or less, the first dielectric film is in direct contact with both the first electrode and the second electrode, or the second dielectric film 3. A dielectric element according to claim 2, wherein the body film is in direct contact with both said first electrode and said second electrode. 前記第1の誘電体膜は、副成分として、化学式ABOで表される複合酸化物100モルに対して、イットリウムおよびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つを0モル超0.3モル以下、マンガンを0モル超0.3モル以下、バナジウムを0モル超0.3モル以下含む請求項1から3のいずれかに記載の誘電体素子。 The first dielectric film contains, as an auxiliary component, at least one selected from the group consisting of yttrium and aluminum in excess of 0 mol and 0.3 mol or less per 100 mol of the composite oxide represented by the chemical formula ABO3 . 4. The dielectric element according to any one of claims 1 to 3, containing more than 0 mol and 0.3 mol or less of manganese, and more than 0 mol and 0.3 mol or less of vanadium. 前記積層構造において、化学式ABOで表される複合酸化物のX線回折測定における当該複合酸化物の(110)面の回折ピークのうち最強ピークの回折角2θが、当該複合酸化物のリファレンスをX線回折測定した場合に、当該リファレンスの(110)面の回折ピークのうち最強ピークの回折角2θよりも0.5°以上大きい請求項1から4のいずれかに記載の誘電体素子。 In the laminated structure, the diffraction angle 2θ of the strongest peak among the diffraction peaks of the (110) plane of the composite oxide in the X-ray diffraction measurement of the composite oxide represented by the chemical formula ABO 3 is the reference of the composite oxide. 5. The dielectric element according to any one of claims 1 to 4, wherein the diffraction angle 2[theta] of the strongest peak among the diffraction peaks of the (110) plane of the reference is 0.5[deg.] or more when measured by X-ray diffraction. 請求項1から5のいずれかに記載の誘電体素子が搭載されている電子回路基板。 An electronic circuit board on which the dielectric element according to any one of claims 1 to 5 is mounted.
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