JP6455343B2 - 誘電体組成物および電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、誘電体組成物および電子部品に関する。
スマートフォンやタブレットに代表される移動体通信機器の更なる高速大容量通信化に対応するために複数の周波数帯域を同時に用いるＭＩＭＯ技術（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）の実用化が始まっている。通信に使用する周波数帯域が増えると、周波数帯域毎にそれぞれ高周波部品が必要となるが、機器サイズを維持したまま部品点数を増やすには、各部品の更なる小型化、高機能化が求められる。
このような高周波対応の電子部品として、例えばダイプレクサやバンドパスフィルタ等がある。これらはいずれもキャパシタを担う誘電体とインダクタを担う磁性体の組み合わせによって構成されているが、良好な高周波特性を得るためには、高周波領域でのそれぞれの損失を抑制することが求められる。
誘電体に注目すると、（１）小型化の要求への対応として、キャパシタ部の面積を小さくするために、比誘電率（εｒ）が高いこと、（２）周波数の選択性を良好にするために、誘電損失が低い、すなわちＱ値が高いこと、（３）静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）が小さいなどが要求される。
例えば、ＧＨｚ帯で誘電損失が低い代表的な材料として、アモルファスＳｉＮｘ膜が挙げられる。しかし、比誘電率（εｒ）が６．５と低いことから、目的の機能をもたせるためには大きな面積が必要となり、小型化の要求に応えることが困難であった。
特許文献１には、誘電損失が低い、すなわちＱ値が高い材料であるＢａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３についての技術が開示されている。これらは１５００℃以上の熱処理を経て得られた緻密な焼結体として、１０ＧＨｚで比誘電率（εｒ）＝２４．７、Ｑ＝５１０００を得ている。
また、非特許文献1では、Ｂａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３をＰＬＤ法（パルスレーザー蒸着法）によって成膜し、６００℃の熱処理により結晶化し、２．６６ＧＨｚで比誘電率（εｒ）＝３３．３、ｔａｎδ＝０．０１５８（Ｑ値に換算するとＱ＝６３．３）を得ている。
Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ｖｏｌ． ４２ （２００３） ｐｐ． ７４２８−７４３１『Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｐｕｌｓｅｄ−Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ』
特開平８−３１９１６２号公報
しかしながら、特許文献１の技術は焼結体であり、誘電特性を得るためには十分な体積が必要となるため、高周波対応の小型電子部品に用いるにはサイズが大き過ぎ、一方、小型化を図るため特許文献１のＢａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３を薄膜化すると、従来焼結体で得られていたような高いＱ値を得ることが困難であることが分かった。また、非特許文献1の技術は、薄膜として比誘電率（εｒ）＝３３．３、Ｑ値換算で６３．３が得られているものの、高周波対応の電子部品に用いるには、より高いＱ値が求められる。
また、特許文献１、および非特許文献１は、高周波対応の誘電体として求められている重要な特性の一つである静電容量の温度変化率に関する言及はない。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、小型化した場合でも、比誘電率が高く、誘電損失が低い、すなわちＱ値が高く、更に静電容量の温度変化率が小さい誘電体組成物及びその誘電体組成物を用いた電子部品を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明にかかる誘電体組成物は、
一般式 ｘＡＯ−ｙＢＯ−ｚＣ２Ｏ５
（Ａは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上から選択される元素、ＢはＭｇ、Ｃは、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上から選択される元素。）
で表され、ｘ、ｙ、ｚの関係が
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００
０．１９８≦ｘ≦０．３７５
０．３８９≦ｙ≦０．６２５
ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９
である複合酸化物を主成分として含むことを特徴とする。
前記ｘ、ｙ、ｚの範囲にすることで、比誘電率及びＱ値が高く、更に静電容量の温度変化率が小さい誘電体組成物が得られる。
また、上記本発明に係る誘電体組成物を使用することにより、従来高周波対応の電子部品に用いられて来た誘電体組成物と比較して、小型化した場合でも十分に高い比誘電率を得られ、Ｑ値が高く、すなわち、高いＳ／Ｎ比を示し、更に静電容量の温度変化率が小さい誘電体共振器や誘電体フィルタ等の電子部品を提供することができる。
本発明は、小型化した場合でも、比誘電率が高く、誘電損失が低い、すなわちＱ値が高く、更に静電容量の温度変化率が小さい誘電体組成物及びその誘電体組成物を用いた電子部品を提供することが出来る。
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜コンデンサの断面図である 図２は、基板を２００℃に加熱して成膜した、本発明の一実施形態に係る誘電体組成物（実施例１）の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した写真である。
以下、本発明の好適な実施形態について、場合により図面を参照して説明する。
＜薄膜コンデンサ１０＞
図１は、本発明の一実施形態に係る誘電体組成物を用いた電子部品の一例としての、薄膜コンデンサ１０の断面図である。薄膜コンデンサ１０は、支持基板１の表面に積層された下部電極３と、上部電極４、及び下部電極３と上部電極４の間に設けられた誘電体膜５とを備えている。支持基板１と下部電極３の間に、支持基板１と下部電極３の密着性を向上させるために下地層２を備える。支持基板１は、薄膜コンデンサ１０全体の機械的強度を確保する機能を有する。
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。
＜支持基板１＞
図１に示す支持基板１を形成するための材料はとくに限定されるものではなく、単結晶としてはＳｉ単結晶、ＳｉＧｅ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＩｎＰ単結晶、ＳｒＴｉＯ３単結晶、ＭｇＯ単結晶、ＬａＡｌＯ３単結晶、ＺｒＯ２単結晶、ＭｇＡｌ２Ｏ４単結晶、ＮｄＧａＯ３単結晶や、セラミック多結晶基板としてはＡｌ２Ｏ３多結晶、ＺｎＯ多結晶、ＳｉＯ２多結晶や、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔなどの金属や、それらの合金の基板などによって支持基板１を形成することができるが特に限定されるものではない。これらの中では、低コスト、加工性から、Ｓｉ単結晶を基板として使用されることが一般的である。支持基板１は、基板の材質によってその抵抗率が異なる。抵抗率が低い材料を基板として使用する場合、そのまま使用すると基板側への電流のリークが薄膜コンデンサ１０の電気特性に影響を及ぼすことがある。そのため、支持基板１の表面に絶縁処理を施し、使用時の電流が支持基板１へ流れないようにする場合もある。例えば、Ｓｉ単結晶を支持基板１として使用する場合においては、支持基板１表面を酸化させてＳｉＯ２絶縁層の形成を行うことや、支持基板１表面にＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎｘなどの絶縁物を形成してもよく、支持基板１への絶縁が保てればその絶縁層の材料や膜厚は限定されないが、０．０１μｍ以上が好ましい。０．０１μｍ未満では絶縁性が保てないため、絶縁層の厚みとして好ましくない。支持基板１の厚さは、薄膜コンデンサ全体の機械的強度を確保することができれば、とくに限定されるものではないが、たとえば、１０μｍ〜５０００μｍに設定される。１０μｍ未満の場合は機械的強度が確保できなく、５０００μｍを超え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。
＜下地層２＞
本実施形態において、図１に示す薄膜コンデンサ１０は、好ましくは、絶縁処理を施した支持基板１表面に、下地層２を有している。下地層２は、支持基板１と下部電極３の密着性向上を目的として挿入される。一例として、下部電極３にＣｕを使用する場合には下地層２はＣｒを、下部電極３にＰｔを使用する場合にはＴｉを下地層２として挿入することが一般的である。
密着性向上を目的としていることから、前記材料に限定されるものではなく、また支持基板１と下地層２の密着性を保つことが出来れば、下地層２は省略しても良い。
＜下部電極３＞
下部電極３を形成するための材料は、導電性を有していれば良く、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属や、それらの合金、又は導電性酸化物などによって形成することができる。そのため、コストや誘電体層４を熱処理するときの雰囲気に対応した材料を選択すればよい。誘電体層４は大気中の他、不活性ガスであるＮ２やＡｒ、またＯ２、不活性ガスと還元性ガスであるＨ２の混合ガスで熱処理を行うことが出来る。下部電極３の膜厚は電極として機能すれば良く、０．０１μｍ以上が好ましい。０．０１μｍ未満の場合、導電性が悪くなることから好ましくない。また、支持基板１に電極として使用可能なＣｕやＮｉ、Ｐｔ等や酸化物導電性材料などを使用した基板を使用する場合は、前述した下地層２と下部電極３は省略することができる。
下部電極３の形成後に熱処理を行い、下地層２と下部電極３の密着性向上と、下部電極３の安定性向上を図ってもよい。熱処理を行う場合、昇温速度は好ましくは１０℃／分〜２０００℃／分、より好ましくは１００℃／分〜１０００℃／分である。熱処理時の保持温度は、好ましくは４００℃〜８００℃、その保持時間は、好ましくは０．１時間で〜４．０時間である。上記の範囲を超えると、密着不良の発生、下部電極３の表面に凹凸が発生することで、誘電体膜５の誘電特性の低下が生じやすくなる。
＜誘電体膜５＞
誘電体膜５を構成する誘電体組成物は、一般式 ｘＡＯ−ｙＢＯ−ｚＣ２Ｏ５
（Ａは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上から選択される元素、Ｂは、Ｍｇ、Ｃは、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上から選択される元素。）
で表される複合酸化物を主成分として含んでいる。
また、誘電体組成物の主成分をｘＡＯ−ｙＢＯ−ｚＣ２Ｏ５と表したときに、ｘ、ｙ、ｚの関係がｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００、０．１９８≦ｘ≦０．３７５、０．３８９≦ｙ≦０．６２５、ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９である。
本発明者らは、高い比誘電率を維持したまま、温度特性が改善される効果が得られる要因を次のように考えている。一般的に、超格子構造をとるＡ２＋（Ｂ’２＋ １／３Ｂ’’５＋ ２／３）Ｏ３はＢサイトの長距離秩序により高いＱ値を持つことが知られているが、体積に対する表面の比率が無視できないほど小型化すると従来の結晶構造は維持されず、Ｂ’サイトの欠損が起こりやすくなり、Ｂサイトの長距離秩序が維持されないため、Ｑ値が低下する傾向にあった。Ｂ’サイトイオンとしてＭｇ２＋を過剰にすると、Ｂ’サイトの欠損を抑制することができるため、Ｂサイトの長距離秩序（Ｂ１／３−Ｃ２／３）が維持しやすくなり、Ｑ値も高くなるものと考えている。
また、超格子構造をとるＡ２＋（Ｂ’２＋ １／３Ｂ’’５＋ ２／３）Ｏ３の静電容量の温度変化率は−３０ｐｐｍ／Ｋ〜−８０ｐｐｍ／Ｋ程度であるのに対し、ＭｇＯの静電容量の温度変化率は〜＋１００ｐｐｍ／Ｋ以上の正の値である。これらを混合して用いることで、静電容量の温度変化率が相殺され、温度特性が改善されるものと考える。
ｘが０．３７５を超えると、十分なＱ値が得られず、ｙが０．６２５を超えると十分な比誘電率を得られず、また静電容量の温度変化率が負であるＭｇＯが過剰となるため、静電容量の温度変化率が大きくなってしまう。また、ｚがｘ／３＋１／９を超えると、過剰なＴａ２Ｏ５が酸素欠損を起こしやすく、半導体化し、誘電損失が高くなる、すなわちＱ値が低くなってしまう傾向にある。ｚがｘ／３未満の場合、過剰なＢａＯが大気中のＣＯ２やＨ２Ｏと反応し、誘電体組成物が変質してしまい、形状が維持できない傾向にある。ｘ、ｙ、ｚの範囲を、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００、０．１９８≦ｘ≦０．３７５、０．３８９≦ｙ≦０．６２５、ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９とすることで、高い比誘電率と高いＱ値、小さな静電容量の温度変化率を両立することが可能となる。
更に、前記一般式において、ｘ、ｙ、ｚの関係がｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００、０．２４０≦ｘ≦０．３２８、０．５３４≦ｙ≦０．６２５、０．０９４≦ｚ≦０．１５８であることが好ましい。
前記ｘ、ｙ、ｚの範囲にすることで、静電容量の温度変化率を±６０ｐｐｍ／Ｋ以内の範囲に維持しながら、Ｂサイトの長距離秩序を維持することができるため、小さな静電容量の温度変化率を維持したまま、より高いＱ値が得られ易くなる効果がある。
Ａは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上から選択される元素である。Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒを一種で用いても、複数含有させて用いても同様な効果が得られる。また、ＢはＭｇであり、Ｃは、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上から選択される元素である。これらについても、一種で用いても複数含有させて用いても同様な効果が得られる。
誘電体膜５の厚さは、好ましくは１０ｎｍ〜２０００ｎｍ、より好ましくは５０ｎｍ〜１０００ｎｍである。１０ｎｍ未満では絶縁破壊が生じやすく、２０００ｎｍを超える場合においては、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が困難となる場合がある。誘電体膜厚の計測はＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置で掘削し、得られた断面をＳＩＭ（走査型イオン顕微鏡）等で観察して測長すれば良い。
誘電体膜５は、好ましくは真空蒸着法、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）やゾル・ゲル法、ＣＳＤ（化学溶液堆積法）などの各種薄膜形成法を用いて形成したものである。その際に使用する原料（蒸着材料、各種ターゲット材料や有機金属材料等）には微少な不純物や副成分が含まれている場合があるが、絶縁性を大きく低下させる不純物でなければ、特に問題はない。
誘電体組成物はまた、本発明の効果である誘電特性、すなわち比誘電率やＱ値、静電容量の温度変化率を大きく劣化させるものでなければ、微少な不純物や副成分を含んでいてもかまわない。よって、残部である主成分の含有量は特に限定されるものではないが、たとえば前記主成分を含有する誘電体組成物全体に対して５０ｍｏｌ％以上、１００ｍｏｌ％以下である。
また、誘電体膜５は通常、本発明の誘電体組成物のみで構成されるが、別の誘電体組成物の膜と組み合わせた積層構造であっても構わない。例えば、既存のＳｉ３Ｎｘ、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏｘ、ＺｒＯｘ、Ｔａ２Ｏｘ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静電容量の温度変化率を調整することが可能となる。
＜上部電極４＞
本実施形態の一例において、薄膜コンデンサ１０は、誘電体膜５の表面に、薄膜コンデンサ１０の他方の電極として機能する上部電極４を備えている。上部電極４を形成するための材料は、導電性を有していれば、とくに限定されるものではなく、下部電極３と同様の材料によって、上部電極４を形成することができる。上部電極４の膜厚は電極として機能すれば良く、１０ｎｍ以上が好ましい。膜厚が１０ｎｍ以下の場合、導電性が悪化するため上部電極４として好ましくない。
上述した実施形態では、本発明の一実施形態に係る誘電体組成物を用いた電子部品の一例としての、薄膜コンデンサを例示したが、本発明に係る誘電体組成物を用いた電子部品としては、薄膜コンデンサに限定されず、たとえば、ダイプレクサ、バンドパスフィルタ、バランやカプラ等、誘電体膜を有する電子部品であれば何でも良い。
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
＜実施例１＞＜比較例１＞
まず、３５０μｍ厚のＳｉの表面に６μｍ厚のＳｉＯ２絶縁膜を備えた１０ｍｍ×１０ｍｍ角の支持基板の表面上に、下地層である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。
次いで、上記で形成したＴｉ薄膜上に下部電極であるＰｔ薄膜を１００ｎｍの厚さとなるようにスパッタリング法で形成した。
形成したＴｉ／Ｐｔ薄膜に対し、昇温速度を４００℃／分、保持温度を７００℃、温度保持時間を３０分、雰囲気を酸素雰囲気とし常圧下で熱処理を行った。
誘電体膜の形成にはＰＬＤ法を使用した。誘電体膜の形成に必要なターゲットは次のように作製した。
まず、表１に示す試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１８のＭｇ、Ｔａの量となるようにＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５の秤量を行い、１Ｌの広口ポリポットに秤量した原料粉末と水、及びφ２ｍｍのＺｒＯ２ビーズを入れて２０時間の湿式混合を行った。その後、混合粉末スラリーを１００℃、２０時間で乾燥させ、得られた混合粉末をＡｌ２Ｏ３坩堝に入れ、大気中１２５０℃で５時間保持する焼成条件で１次仮焼を行い、ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５仮焼粉末を得た。
次に、表１に示す試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１８のｚの値となるように、得られたＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５仮焼粉末とＢａＣＯ３とを秤量し、１Ｌの広口ポリポットに秤量した原料粉末と水、及びφ２ｍｍのＺｒＯ２ビーズを入れて２０時間の湿式混合を行った。その後、混合粉末スラリーを１００℃、２０時間で乾燥させ、得られた混合粉末をＡｌ２Ｏ３坩堝に入れ、大気中１０５０℃で５時間保持する焼成条件で２次仮焼を行い、ＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５仮焼粉末を得た。
Ｍｇを含まないＢａＯ−Ｔａ２Ｏ５系化合物は、目的とするＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５の生成を阻害してしまうが、このように２段階の仮焼を行うことで、ＢａＯ−Ｔａ２Ｏ５系化合物が生成することを抑制することができる。
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後、φ２０ｍｍの金型へ厚みが５ｍｍ程度となるように造粒粉を入れた。次に一軸加圧プレス機を使用し成形体を得た。成形条件は、圧力：２．０×１０８Ｐａ、温度：室温とした。
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時間として、雰囲気は常圧の大気中で脱バインダ処理を行った後に、昇温速度を２００℃／時間、保持温度を１６００℃〜１７００℃、温度保持時間を１２時間とし、雰囲気は常圧の大気中で焼成を行った。
次いで、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に必要なＰＬＤ用ターゲットを得た。
こうして得られたＰＬＤ用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１×１０−１（Ｐａ）とし、基板を２００℃に加熱した。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、誘電体膜が一部成膜されない領域を形成した。上記誘電体膜に対し、Ｏ２雰囲気下６００℃で１時間、アニール処理を施した。
誘電体膜厚の計測はＦＩＢで掘削し、得られた断面をＳＩＭで観察して測長した。
成膜後の誘電体膜はすべての試料について、下記に示す方法により組成分析を行い、表１に記載の組成であることを確認した。
＜組成分析＞
組成分析は、室温において波長分散型蛍光Ｘ線分析法（リガク社製ＺＳＸ−１００ｅ）を用いて行った。
次いで、得られた上記誘電体膜上に、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に示す構造の試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１８を得た。
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、Ｑ値、静電容量の温度変化率を、それぞれ下記に示す方法により行った。
＜比誘電率（εr），Ｑ値＞
比誘電率（εr）およびＱ値は、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膜厚測定の結果から算出した（単位なし）。比誘電率は高い方が好ましく、２０以上を良好とした。また、Ｑ値は高い方が好ましく、６００以上を良好とした。
＜静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）＞
静電容量の温度変化率は、恒温槽を用いて−５５℃から１２５℃まで２５℃毎に測定温度を変えた以外は、前記比誘電率の測定と同様に静電容量を測定し、基準温度２５℃に対する変化率として計算した（単位ｐｐｍ／Ｋ）。また、静電容量の温度変化率は小さい方が好ましく、±６０ｐｐｍ／Ｋ以内を良好とした。
試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．９
試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．９は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。表１より、ＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５を主成分とする誘電体組成物であって、前記誘電体組成物の主成分をｘＢａＯ−ｙＭｇＯ−ｚＴａ２Ｏ５と表したときに、ｘ、ｙ、ｚの関係がｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００、０．１９８≦ｘ≦０．３７５、０．３８９≦ｙ≦０．６２５、ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９である試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．９は、比誘電率が２０以上、Ｑ値が６００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内であることが確認できた。
試料Ｎｏ．２〜試料Ｎｏ．４、試料Ｎｏ．９
表１より、誘電体膜の主成分をｘＢａＯ−ｙＭｇＯ−ｚＴａ２Ｏ５と表したときに、ｘ、ｙ、ｚの関係がｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００、０．２４０≦ｘ≦０．３２８、０．５３４≦ｙ≦０．６２５、０．０９４≦ｚ≦０．１５８である試料Ｎｏ．２〜試料Ｎｏ．４、試料Ｎｏ．９は、比誘電率が２０以上、Ｑ値が７００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内であることが確認できた。
試料Ｎｏ．１０〜試料Ｎｏ． １８
ｘ／３＞ｚであった試料Ｎｏ．１１、試料Ｎｏ．１２は、クラックのため誘電特性を評価できなかった。試料Ｎｏ．１０、試料Ｎｏ．１３〜試料Ｎｏ．１８は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。ｙ＞０．６２５であった試料Ｎｏ．１３、試料Ｎｏ．１４は、比誘電率が２０未満であった。ｘ＞０．３７５であった試料Ｎｏ．１０、ｚ＞ｘ／３＋１／９であった試料Ｎｏ．１６、試料Ｎｏ．１７は、Ｑ値が６００未満であった。また、試料Ｎｏ．１３〜試料Ｎｏ．１５は静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内を満足しなかった。
＜実施例２＞
Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｔａの量を表２に示す値となるように、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５の秤量を行い、１次仮焼ではＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５仮焼粉末を、２次仮焼ではそれぞれ、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．１９）、ＳｒＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２０）、（Ｂａ−Ｃａ）Ｏ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２１）、（Ｃａ−Ｓｒ）Ｏ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２２）、（Ｓｒ−Ｂａ）Ｏ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２３）、（Ｂａ−Ｃａ−Ｓｒ）Ｏ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２４）の仮焼粉末を得た。組成以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製し、それぞれ試料Ｎｏ．１９〜試料Ｎｏ．２４の薄膜コンデンサ試料を作製した。実施例１と同様の評価を行った結果を表２に示す。
試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．１９〜試料Ｎｏ．２４
試料Ｎｏ．１９〜試料Ｎｏ．２４は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。表２より、ＡＯ−ＭｇＯ−Ｔａ２Ｏ５を主成分とする誘電体組成物であって、Ａが、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上含有した試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．１９〜試料Ｎｏ．２４は、ほぼ同様な特性を示し、比誘電率が２０以上、Ｑ値が６００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内を有することが確認できる。
＜実施例３＞
Ｂａ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂの量を表４に示す値となるように、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５の秤量を行い、１次仮焼ではそれぞれ、ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２５）、ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２６）の仮焼粉末を、２次仮焼ではそれぞれ、ＢａＯ−ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５（試料Ｎｏ．２５）、ＢａＯ−ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２６）の仮焼粉末を得た。組成以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製し、それぞれ試料Ｎｏ．２５、試料Ｎｏ．２６の薄膜コンデンサ試料を作製した。実施例１と同様の評価を行った結果を表３に示す。
試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．２５、試料Ｎｏ．２６
試料Ｎｏ．２５、試料Ｎｏ．２６は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。表３より、ＢａＯ−ＭｇＯ−Ｃ２Ｏ５を主成分とする誘電体組成物であって、Ｃが、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上含有した試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．２５、試料Ｎｏ．２６は、ほぼ同様な特性を示し、比誘電率が２０以上、Ｑ値が６００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内を有することが確認できる。
＜実施例４＞
Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ，Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂの量を表４に示す値となるように、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５の秤量を行い、１次仮焼ではそれぞれ、ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２７〜試料Ｎｏ．３０）、の仮焼粉末を、２次仮焼ではそれぞれ、（Ｂａ−Ｃａ）Ｏ−ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２７）、（Ｃａ−Ｓｒ）Ｏ−ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２８）、（Ｓｒ−Ｂａ）Ｏ−ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．２９）、（Ｂａ−Ｃａ−Ｓｒ）Ｏ−ＭｇＯ−（Ｔａ−Ｎｂ）２Ｏ５（試料Ｎｏ．３０）の仮焼粉末を得た。組成以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製し、それぞれ試料Ｎｏ．２７〜試料Ｎｏ．３０の薄膜コンデンサ試料を作製した。実施例１と同様の評価を行った結果を表４に示す。
試料Ｎｏ．２７〜試料Ｎｏ．３０
試料Ｎｏ．２７〜試料Ｎｏ．３０は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。表５より、ＡＯ−ＢＯ−Ｃ２Ｏ５を主成分とする誘電体組成物であって、Ａは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上から選択される元素を含み、ＢはＭｇ、Ｃは、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上から選択される元素を含有した試料Ｎｏ．２７〜試料Ｎｏ．３０は、ほぼ同様な特性を示し、比誘電率が２０以上、Ｑ値が６００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内を有することが確認できる。
＜実施例５＞
誘電体膜の成膜をスパッタリング法で成膜した以外は実施例１の試料Ｎｏ．９と同様の手法で試料を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表５に示す。
＜実施例６＞
誘電体膜厚みを８００ｎｍとした以外は、実施例１の試料Ｎｏ．９と同様の手法で試料を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表５に示す。
試料Ｎｏ．３１、試料Ｎｏ．３２
試料Ｎｏ．３１、試料Ｎｏ．３２は、図２に示したものと同様に表面にクラック等の欠陥は見られなかった。表７より、誘電体膜の製法（試料Ｎｏ．３１）や誘電体膜厚（試料Ｎｏ．３２）が異なっても、本実施形態の誘電体膜を使用することで、比誘電率が２０以上、Ｑ値が６００以上、静電容量の温度変化率が±６０ｐｐｍ／Ｋ以内であることが確認できた。
以上に説明したように、本発明は、誘電体組成物及び電子部品に係るものであり、本発明は小型化しても比誘電率が高く、誘電損失が小さい、すなわちＱ値が高く、更に静電容量の温度変化率が小さい誘電体組成物及びその誘電体組成物を用いた電子部品を提供する。それにより、誘電体組成物を使用する電子部品において、小型化、高機能化を図ることができる。本発明は、たとえば、誘電体膜を使用する、ダイプレクサやバンドパスフィルタなど薄膜高周波部品等に対して広く新技術を提供するものである。
１… 支持基板
２… 下地層
３… 下部電極
４… 上部電極
５… 誘電体膜
１０… 薄膜コンデンサ

Claims (3)

  1. 一般式 ｘＡＯ−ｙＢＯ−ｚＣ２Ｏ５
    （Ａは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも一種以上から選択される元素、ＢはＭｇ、Ｃは、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種以上から選択される元素。）
    で表され、ｘ、ｙ、ｚの関係が
    ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００
    ０．１９８≦ｘ≦０．３７５
    ０．３８９≦ｙ≦０．６２５
    ｘ／３≦ｚ≦ｘ／３＋１／９
    である複合酸化物を主成分として含む誘電体組成物が成膜されてなる誘電体膜。
  2. 前記一般式において、ｘ、ｙ、ｚの関係が
    ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０００
    ０．２４０≦ｘ≦０．３２８
    ０．５３４≦ｙ≦０．６２５
    ０．０９４≦ｚ≦０．１５８
    である請求項１に記載の誘電体膜。
  3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の誘電体膜を有する電子部品。
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