JP3631570B2

JP3631570B2 - 誘電体薄膜およびセラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP3631570B2
Application number: JP32049496A
Authority: JP
Inventors: 耕世神垣; 尚謙永仮; 信次南部
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH09208309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体薄膜およびセラミックコンデンサに関するものであり、例えば、膜厚が２μｍ以内の誘電体薄膜およびこの誘電体薄膜を用いた高周波用のセラミックコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンデンサなどに使用される誘電体材料には、高い比誘電率が要求されることは勿論のこと、誘電損失が小さく、温度特性が良好であり、直流電圧に対する誘電特性の依存性が小さい等の種々の要求を満足させる必要がある。
【０００３】
従来では、誘電体材料として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）のようなペロブスカイト型の各種酸化物が報告されており、また実用化されている。
【０００４】
一方、近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、コンデンサ等の電子部品の小型化、大容量化の要求が高まってきている。この様な要求に応えるために、積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣ）においては、誘電体層を薄層化することにより静電容量を高めると共に、小型化を図る必要が生じている。
【０００５】
また、近年、電子機器は動作周波数が加速度的に増大しており、電子部品も高周波領域において優れた特性を示す事が要求されはじめている。コンデンサにおいては、高周波数領域においては電流が流れ易くなり、畜電器としてだけでなく抵抗体やコイルとしての性質も現れてくる。このため高周波用コンデンサは抵抗、インダクタンスが小さい事が重要になる。また、高周波領域においては強誘電体は比誘電率が減少することが知られており、高周波数においても高誘電率を示す材料によりコンデンサを形成する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＢａＴｉＯ_３系のセラミックコンデンサにおいては、誘電体層中の結晶粒径が小さくなり、サイズ効果により比誘電率が低下することが問題となっていた。また薄層化に伴い、誘電体１層当りにかかる電圧が大きくなり、特に直流成分のかかった状態での静電容量の低下（ＤＣバイアス特性の低下）が問題となっていた。
【０００７】
また、典型的なコンデンサ材料であるＢａＴｉＯ_３材料は１ＫＨｚ程度の低周波領域においては大きな比誘電率を示し、コンデンサ材料として優れた材料であるが、周波数分散が大きいため、高周波領域における比誘電率の減少が大きいと考えられ、高周波領域では高誘電率材料として使えないと考えられてきた（特開平６−７７０８３号公報参照）。
【０００８】
この為、従来薄膜コンデンサ材料として、比誘電率は小さいが、比誘電率の温度変化率が小さく、自発分極がないために自発分極に起因するＤＣバイアス依存性や、高周波領域での比誘電率の減少が小さい常誘電体であるＴａ_２Ｏ_５やＳｒＴｉＯ_３が主に研究されてきた。しかしながら、これらの薄膜材料は比誘電率が測定周波数１ＫＨｚで最大でも数百程度であり、薄膜コンデンサをさらに小型、高容量化するのは困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３のＺｒ原子を化学量論組成から減少した、即ちＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表した時のｐを０．８０≦ｐ＜１．００とした誘電体薄膜が、低周波領域および高周波領域において高い比誘電率を有し、かつＤＣバイアスに対する依存性も小さく、さらに静電容量の温度変化率も小さくなることを見い出し、本発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明の誘電体薄膜は、金属元素としてＢａ、ＴｉおよびＺｒからなるペロブスカイト型複合酸化物よりなる誘電体薄膜であって、その組成式をＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表した時のｘおよびｐが、０．０２≦ｘ≦０．２５、０．８０≦ｐ＜１．００を満足するものである、ここで、ｐが、０．８０≦ｐ≦０．９５を満足することが望ましい。また、ペロブスカイト型複合酸化物の平均結晶粒径が、０．１１μｍ〜０．２０μｍであることが望ましい。また、誘電体薄膜は、測定周波数１ｋＨｚ（室温）における比誘電率が１２００以上、測定周波数１００ＭＨｚ（室温）における比誘電率が１１００以上のものである
【００１１】
本発明のセラミックコンデンサは、上記した誘電体薄膜の両面に一対の電極を形成してなるものである。
【００１２】
【作用】
ＢａＴｉＯ_３系の誘電体材料においては、１２０℃、１０℃、−７０℃に相転移点が存在し、その近傍で比誘電率が高くなっている。つまり室温付近はこの相転移点の中間に存在し、温度特性は良好であるが比誘電率はあまり大きくない。
【００１３】
本発明のセラミックコンデンサでは、ＢａＴｉＯ_３のＴｉ原子をＺｒ原子にて置換することにより、３点の相転移点は室温付近にシフトし、室温で３点の相転移点が重なるため、高い比誘電率を実現している。また薄膜中の平均結晶粒径を細かくすることにより、強誘電体的性質に常誘電体的性質が現れるために、静電容量の温度変化率は小さくなり、また比誘電率は多少低下するが、直流電圧がかかった状態の静電容量の低下が抑制され、ＤＣバイアス特性は良好となる。
【００１４】
また、薄膜中の平均結晶粒径を細かくすることにより、自発分極が小さくなり常誘電体的性質が支配的になるために、強誘電性の起源である自発分極に依存した高周波領域における比誘電率の減少が低減し、高周波領域においても低周波領域と同様に大きな比誘電率を示す。従って、ＢａＴｉ_１−ｘＺｒ_ｘＯ_３で表わされる誘電体薄膜では、測定周波数１００ＭＨｚ（室温）における比誘電率が９５０以上となり、低周波および高周波において高い比誘電率を有するとともに、ＤＣバイアス特性および静電容量の温度特性が良好となる。
【００１５】
また、本発明の誘電体薄膜によれば、ＢａＴｉ_１−ｘＺｒ_ｘＯ_３で表される組成式のＺｒ原子を化学量論組成から減少した、即ちＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表された時のｐを０．８０≦ｐ＜１．００、特に０．８０≦ｐ≦０．９５としたので、Ｚｒ欠陥が発生し、原子の揺らぎが大きくなり、同じ平均粒子径を持つＢａＴｉ_１−ｘＺｒ_ｘＯ_３からなる誘電体薄膜に比べて、測定周波数１ｋＨｚ及び１００ＭＨｚにおける比誘電率を１０％〜２０％向上することができる。
【００１６】
さらに、ペロブスカイト型複合酸化物の平均結晶粒子径が０．１１〜０．２０μｍと小さいことから、誘電体薄膜の薄層化を促進することができるとともに、強誘電性が消失し、常誘電体的性質が支配的になるため、静電容量の温度特性及びＤＣバイアス特性を良好とすることができる。また強誘電性の起源である自発分極が消失するため自発分極に起因する誘電率の周波数分散が小さくなり、１００ＭＨｚの様な高周波領域においても大きな比誘電率を示す。
【００１７】
即ち、本発明では、測定周波数１ｋＨｚでの比誘電率が１２００以上で、温度特性もコンデンサのＪＩＳ規格におけるＢ特性を満足し、且つ直流電圧印加による静電容量の減少率（ＤＣバイアス特性）も５Ｖ／μｍの電界印加時に３０％未満と小さいため、低周波において優れたセラミックコンデンサであるだけでなく、１００ＭＨｚでの比誘電率が１１００以上であり、バイパスコンデンサやデカップリングコンデンサのようなＩＣ等の高周波回路用のコンデンサとして優れたセラミックコンデンサを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の誘電体薄膜は、組成式をＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表した時のｘおよびｐが、０．０２≦ｘ≦０．２５、０．８０≦ｐ＜１．００を満足するものである。ここで、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３のｐを０．８０≦ｐ＜１．００としたのは、ｐが０．８０より小さい場合には比誘電率が小さくなるからである。ｐは、測定周波数１ｋＨｚでの比誘電率を１２００以上とし、１００ＭＨｚの比誘電率を１１００以上とするという観点から、０．８０≦ｐ≦０．９５であることが望ましい。
【００１９】
また、上記組成式において、ｘを０．０２〜０．２５としたのは、ｘが０．０２よりも小さい場合にはＢａＴｉＯ_３のサイズ効果により比誘電率が小さくなり、ｘが０．２５よりも大きい場合には比誘電率が最大となる温度が室温以下となるからである。ｘは、室温で比誘電率が大きくなるという観点から、０．０５〜０．１が望ましい。
【００２０】
さらに、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の平均結晶粒径ｄを０．１１〜０．２０μｍとしたのは、平均結晶粒径ｄが０．１１μｍ未満であると比誘電率が低下し易くなるからである。また０．２０μｍより大きい場合には静電容量のＤＣバイアス特性が低下し易く、５Ｖ／μｍの直流電圧印加時に３０％を越えるからである。このように、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の平均結晶粒径ｄを０．１１〜０．２０μｍとするためには、ゾルゲル法により誘電体薄膜を形成し、１０００℃以上の温度で焼成することが望ましい。
【００２１】
また、誘電体薄膜を挟持する電極としては、０．０５μｍ厚さ以上の配向した白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）薄膜等があり、これらのうちでも配向した白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）薄膜が最適である。Ｐｔ、Ａｕは膜との反応性が小さく、また酸化されにくい為、膜との界面に低誘電率相が形成されにくい為である。膜厚を０．０５μｍ以上としたのは０．０５μｍ未満であると高周波領域における等価直列抵抗が大きくなるためである。配向した白金（Ｐｔ）薄膜とは、配向性または単結晶的白金（Ｐｔ）薄膜であり、配向性を有するＰｔ薄膜とは、３つの結晶軸のうち一つの軸が膜表面に近似的に垂直な方向に揃った膜であり、単結晶的Ｐｔ薄膜とは３つの結晶軸が全て揃った膜である。このような電極は、スパッタ蒸着やレーザ蒸着法等物理的蒸着において、電極が形成される基板温度を４５０℃以上とすることにより得られるもので、これらのうちでも、基板温度を４５０℃以上としたスパッタ蒸着が望ましい。
【００２２】
また、金属薄膜を蒸着する基板としては、アルミナ、サファイア、ＭｇＯ単結晶、ＳｒＴｉＯ _３単結晶、チタン被覆シリコン、もしくは銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、ステンレススティール（Ｆｅ）薄膜もしくは薄板が望ましい。特に、薄膜との反応性が小さく、安価で、硬度が大きく、かつ、金属薄膜の結晶性という点からアルミナ、サファイアが望ましく、高周波領域における低抵抗化の点で銅（Ｃｕ）薄板もしくは銅（Ｃｕ）薄膜が望ましい。
【００２３】
本発明の誘電体薄膜では、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３微粒子をゾルゲル法、水熱合成法等の湿式合成法により作製するのが好ましい。以下、ゾルゲル法を用いて作製する例を記載する。
【００２４】
具体的には、先ず、Ｂａ（ＯＲ_１）_２（Ｒ_１：炭素数１以上の炭化水素基）で表される、例えばバリウムメトキシド等のバリウムアルコキシドと、Ｒ_２ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ（Ｒ_２：炭素数１以上の炭化水素基）で表される、例えば２−メトキシエタノール等のアルコール類とのアルコール交換反応による溶液、あるいは固体のバリウム金属を前記Ｒ_２ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨに溶解してＢａ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_２で表される、例えばバリウムメトキシエトキシド溶液を合成する。
【００２５】
一方、Ｔｉ（ＯＲ_３）_４（Ｒ_３：炭素数１以上の炭化水素基）で表される、例えばチタンブトキシド等のチタンアルコキシドと、前記Ｒ_２ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨとのアルコール交換反応からＴｉ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_４で表される、例えばチタンメトキシエトキシド溶液を合成する。
【００２６】
また、Ｚｒ（ＯＲ_４）_４（Ｒ_４：炭素数１以上の炭化水素基）で表される、例えばジルコニウムブトキシド等のジルコニウムアルコキシドと、前記Ｒ_２ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨとのアルコール交換反応からＺｒ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_４で表される、例えばジルコニウムメトキシエトキシド溶液を合成する。
【００２７】
次に、所定モル濃度で前記Ｔｉ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_２溶液とＺｒ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_４溶液を混合した後、等モル濃度の前記Ｂａ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_２溶液とＴｉ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_４溶液およびＺｒ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＲ_２）_２溶液を混合し、室温攪拌あるいは加熱撹拌もしくは還流して、Ｂａ，Ｔｉ，Ｚｒの原子比がＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の比率に調製されたＢａ−Ｔｉ−Ｚｒ複合アルコキシド溶液を得る。
【００２８】
得られた複合アルコキシド溶液を塗布溶液とし、ディップコーティング法や、スピンコーティング法、スプレーコーティング法等により基板に塗布する。
【００２９】
次に、塗布溶液中の溶媒の沸点以上、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の結晶化温度以下の温度範囲、例えば１２０℃〜５００℃で熱処理してアルコールや残留水分の含有量を所定量以下に乾燥除去する。さらに結晶化温度以上の温度で適宜熱処理してもよい。上記複合アルコキシド溶液の塗布から熱処理までの操作を所望の膜厚が得られるまで繰り返し行う。この操作の繰り返し回数は、塗布溶液の濃度、粘度及び薄膜の厚さにより適宜決定することができる。
【００３０】
本発明によれば、所定の膜厚を形成した後、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の結晶化温度以上の温度、例えば、酸化性雰囲気中、７００℃以上の温度で、膜厚により約１０分から１２時間程度焼成してＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３からなる誘電体薄膜を得る。粒径の制御は、焼成温度、焼成時間によって行う。
【００３１】
また、焼成はその都度重量変化が生じなくなるまで行う事が望ましく、予め使用する複合アルコキシドで作製した乾燥ゲルの重量変化を熱分析で測定し、結晶化温度以上の温度で重量変化が認められなくなる時間を決定し、その時間を焼成時間として採用すれば良い。以上のようにして、本発明の誘電体薄膜を得る。
【００３２】
また、本発明のセラミックコンデンサは、上記のようにして得られた複合アルコキシド溶液を塗布溶液とし、ディップコーティング法や、スピンコーティング法、スプレーコーティング法等により、Ｐｔ等の電極用金属薄膜を蒸着した基板に塗布する。金属薄膜を蒸着する基板としては、サファイア，ＳｉＯ_２，Ｓｉ，ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ_３，アルミナ，石英等が用いられるが、金属薄膜との反応性が小さく、安価、かつ金属薄膜の結晶性という点からサファイアが望ましい。
【００３３】
また、溶液を塗布する際に、金属薄膜電極と塗布溶液との付着が不十分である場合には、金属薄膜電極と塗布溶液との濡れ性を向上すべく、複合アルコキシド溶液を調製する際の溶媒量を変えて、第１回目に塗布する溶液の濃度を薄くすることにより塗布膜の均一性を改善でき、この際に用いる複合アルコキシド溶液は溶媒量が異なるだけで、組成等には変化が無いことから、組成上の均一性を損なうことはない。
【００３４】
次に、上記と同様にして焼成し、この後、上記と同様な電極用金属薄膜を蒸着することにより、本発明のセラミックコンデンサを得る。本発明の誘電体薄膜の厚みは、薄層化のためには２μｍ以下、特には、１μｍ以下が望ましい。
【００３５】
図１に本発明のセラミックコンデンサの縦断面図を示す。図において、符号１は、アルミナ、サファイア，ＳｉＯ_２等の基板であり、符号２，３は電極、符号４は誘電体薄膜である。
【００３６】
尚、誘電体薄膜と電極とを交互に積層した積層セラミックコンデンサであっても良いことは勿論である。
【００３７】
また、塗布溶液の濃度を薄くしたものを塗布、乾燥する行程を多数回繰り返した方が、膜の均一性を向上できることは言うまでもない。
【００３８】
また、得られた前記複合アルコキシド溶液に、全金属モル数の１０〜２０倍の水を溶媒と混合したものを、撹拌しながら滴下、混合する。１００℃〜１２０℃に加熱し、撹拌しながら溶媒を完全に除去する。得られたゲルを５００℃以下の温度で熱処理し、有機成分を除去して、仮焼粉体を得る。この仮焼粉体に所定のバインダーを添加し、成形し焼成することによってもＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３膜体を得ることができる。
【００３９】
さらに、０．１１〜０．２０μｍの平均結晶粒径を有するＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３を得るためには、１０００℃以上の焼成温度が必要である。多結晶Ｐｔ薄膜電極の上にＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３膜を形成する場合、１０００℃以上の焼成温度においてＰｔ多結晶も３次元的に粒成長する為、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と反応が容易に起こり、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３の粒成長を抑制する。一方、配向したＰｔ膜を用いると、Ｐｔ自身が温度によらず焼成により膜面に平行方向に２次元的な粒成長をするか、もしくは粒成長しない為、ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３との反応が起こりにくく、Ｐｔの拡散していない粒成長したＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３が得られる。よって、電極としては、配向したＰｔ膜が望ましい。
【００４０】
【実施例】
実施例１
先ず、金属バリウム（Ｂａ）を溶媒である２−メトキシエタノール（ＣＨ_３ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ）に溶解して、０．４Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のバリウムメトキシエトキシド（Ｂａ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＣＨ_３））溶液を調製した。一方、テトラプロポキシチタン（Ｔｉ・（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）_４）を２−メトキシエタノール（ＣＨ_３ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ）に溶解して０．４Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のチタンメトキシエトキシド（Ｔｉ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＣＨ_３）_４）溶液を調製した。次にテトラプロポキシジルコニウム（Ｚｒ・（Ｏ−ｎ−Ｐｒ）_４）を２−メトキシエタノール（ＣＨ_３ＯＣ_２Ｈ_４ＯＨ）に溶解して０．４Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のジルコニウムメトキシエトキシド（Ｚｒ（ＯＣ_２Ｈ_４ＯＣＨ_３）_４）溶液を調製した。これら３種の溶液をＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表した時のｘとｐが表１の値となる様に混合し、１２４℃で２時間還流操作を行い、塗布溶液を調製した。
【００４１】
得られた塗布溶液を、サファイア単結晶上に電極となる白金を６５０℃でスパッタ蒸着してなる基板にスピンコーティング法により塗布した。３００℃に保持したホットプレートで１分間、さらに７５０℃の温度で５分間熱処理した後、室温まで冷却した。塗布および熱処理する工程を３０回繰り返した後、管状炉で５０ｍｌ／分の酸素を流しながら、１１００〜１１５０℃で各２０分〜３時間焼成し、膜厚が０．８０μｍのＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３からなる試料を作製した。
【００４２】
得られた誘電体薄膜をＸ線回折測定（ＸＲＤ）により分析を行ったところ、いずれも結晶構造が立方晶構造であることを確認した。
【００４３】
得られた試料について、表面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察と断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察を行い、平均結晶粒子径を求めた。また、試料表面に直径０．２ｍｍの金（Ａｕ）の円形電極をスパッタ蒸着し、ＬＣＲメーター（ヒュウレットパッカード製４２８４Ａ）を用いて、比誘電率，誘電損失，これらの直流バイアス特性、温度変化率を測定した。
【００４４】
測定条件は、測定周波数ｆ＝１ｋＨｚ、印加電圧Ｖrms ＝１００ｍＶとした。
【００４５】
室温での比誘電率（Ｋ）、誘電損失（ＤＦ）および−２５℃と８５℃の静電容量の変化率を測定し、これらの結果を表１に示す。尚、−２５℃の静電容量の変化率ＴＣＣ（％）は、−２５℃の静電容量をＣｐ_−２５とし、２５℃の静電容量をＣｐ_２５とした時、（Ｃｐ_−２５−Ｃｐ_２５）×１００／Ｃｐ_２５で求め、８５℃の静電容量の変化率ＴＣＣ（％）は、８５℃の静電容量をＣｐ_８５とし、２５℃の静電容量をＣｐ_２５とした時、（Ｃｐ_８５−Ｃｐ_２５）×１００／Ｃｐ_２５で求めた。またＤＣバイアス特性を、電界を印加しない場合の静電容量Ｃ_０、５Ｖ／μｍの電界を印加したときの静電容量Ｃ_１とした時に、（Ｃ_０−Ｃ_１）／Ｃ_０×１００で求め、表１に記載した。
【００４６】
また、インピーダンスアナライザ（ヒュウレットパッカード社製ＨＰ４２９１Ａ，フィクスチャーＨＰ１６０９２Ａ）を用いて１ＭＨｚ〜１．８ＧＨｚにおける特性評価をおこなった。インピーダンス−周波数特性の測定により、１００ＭＨｚにおける等価直列容量を評価し、比誘電率を求めた。
【００４７】
【表１】

【００４８】
この表１より、本発明では、試料Ｎo.２〜４、７〜９、１２〜１５、１８、１９、２２、２３から判るように、いずれも１ｋＨｚ（室温）における比誘電率１２００以上、１００ＭＨｚ（室温）における比誘電率１１００以上で、静電容量の温度変化率±１０％以内、ＤＣバイアス５Ｖ／μｍ印加時に減少率３０％未満を満足している。一方、本発明の範囲外の試料では、１ｋＨｚおよび１００ＭＨｚにおける比誘電率がそれぞれ１２００、１１００未満であることが判る。
【００４９】
図２に、組成式ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３で、ｘが０．０５と０．１０の場合について、ｐを０．７５〜１．０５とした時の比誘電率を記載した。このグラフよりｐが０．８０≦ｐ＜１．００を満足する場合には、ｐ＝１の時よりも比誘電率が大幅に向上していることが判る。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＢａＴｉ_１−ｘＺｒ_ｘＯ_３で表される組成式のＺｒ原子を化学量論組成から減少した、即ちＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３と表された時のＰを０．８０≦ｐ＜１．００としたので、電界に対する原子の揺らぎが大きくなり、同じ平均粒子径を持つＢａＴｉ_１−ｘＺｒ_ｘＯ_３からなる誘電体薄膜に比べて、比誘電率を１０％〜２０％向上することができる。
【００５１】
また、ペロブスカイト型複合酸化物の平均結晶粒子径が０．１１〜０．２０μｍと小さいことから、誘電体薄膜の薄層化を促進することができるとともに、強誘電性が消失し、常誘電体的性質が現れ、静電容量の温度特性及びＤＣバイアス特性を良好とすることができる。また同時に、常誘電的性質が支配的であるため、比誘電率の周波数分散も小さく高周波において高誘電率が得られる。
【００５２】
以上詳述したように、本発明の誘電体薄膜は、ＤＣバイアス特性、温度特性が優れているうえに、１００ＭＨｚの様な高周波においても比誘電率が大きい為、素子の小型化を図ることができるとともに、ＩＣまわりのデカップリングコンデンサ等の高周波領域で用いられるコンデンサとして広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックコンデンサを示す縦断面図である。
【図２】組成式ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３において、ｘが０．０５と０．１０の場合についてｐを０．７５〜１．０５とした時の比誘電率を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・基板
２，３・・・電極
４・・・誘電体薄膜

Claims

金属元素としてＢａ、ＴｉおよびＺｒからなるペロブスカイト型複合酸化物よりなる誘電体薄膜であって、その組成式を
ＢａＴｉ_１−ｘ（Ｚｒ_ｘ）_ｐＯ_３
と表した時のｘおよびｐが、
０．０２≦ｘ≦０．２５
０．８０≦ｐ＜１．００
を満足することを特徴とする誘電体薄膜。
ｐが、０．８０≦ｐ≦０．９５を満足することを特徴とする請求項１記載の誘電体薄膜。
ペロブスカイト型複合酸化物の平均結晶粒径が、０．１１μｍ〜０．２０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体薄膜。
測定周波数１ｋＨｚ（室温）における比誘電率が１２００以上、測定周波数１００ＭＨｚ（室温）における比誘電率が１１００以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の誘電体薄膜。
請求項１記載の誘電体薄膜の両面に一対の電極を形成してなることを特徴とするセラミックコンデンサ。