JPH08307114A - 高周波電磁界結合型薄膜積層電極 - Google Patents

高周波電磁界結合型薄膜積層電極

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JPH08307114A
JPH08307114A JP7107313A JP10731395A JPH08307114A JP H08307114 A JPH08307114 A JP H08307114A JP 7107313 A JP7107313 A JP 7107313A JP 10731395 A JP10731395 A JP 10731395A JP H08307114 A JPH08307114 A JP H08307114A
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JP
Japan
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thin film
dielectric
electromagnetic field
frequency electromagnetic
high frequency
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Application number
JP7107313A
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English (en)
Inventor
Shinji Tanaka
伸治 田中
Yuji Toyoda
祐二 豊田
Masato Kobayashi
真人 小林
Yukio Yoshino
幸夫 吉野
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比誘電率εrが高く、かつ誘電特性に優れ、
効率良く作製することができる誘電体薄膜を備えた高周
波電磁界結合型薄膜積層電極を得る。 【構成】 矩形状誘電体基板1の表面中央部に高周波電
磁界結合型薄膜積層電極4を設ける。薄膜積層電極4は
導体薄膜5と誘電体薄膜6を交互に積層したもので、長
尺形状をしている。この誘電体薄膜6は(Zr,Sn)
TiO4からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波電磁界結合型薄
膜積層電極に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波電磁界結合型薄膜積層電極は、誘
電体薄膜と導体薄膜を積層して構成したものであり、一
般に、誘電体基板の表面に形成される。そして、この薄
膜積層電極の誘電体薄膜の厚さは、誘電体基板の誘電率
と誘電体薄膜の誘電率とによって決定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誘電体基板
の材料として、低損失で高誘電率(例えば比誘電率が1
00前後のもの)かつ温度特性の優れたものを採用した
場合、薄膜積層電極の誘電体薄膜の誘電率が低いと、誘
電体薄膜は数十nm以下の薄い膜となる。この薄い膜を
スパッタリング法やCVD法等の方法を用いて作製する
と、以下のような問題が生ずるおそれがある。
【0004】(1)誘電体薄膜中にピンホールが発生す
る。 (2)誘電特性に膜厚依存性があるため、誘電体を数十
nm以下の薄い膜にすると膜厚の減少とともに誘電特性
が悪くなる。 (3)誘電体基板がセラミックの場合、誘電体薄膜によ
って基板上のポアを完全に被膜することができない。
【0005】従って、酸化シリコンはGHz帯まで誘電
率の変化が少なく、リーク電流、tanδの低い材料で
あるが、比誘電率が3.8程度と低いため高誘電率の誘
電体基板に対しては薄膜積層電極の誘電体薄膜として用
いることができなかった。また、酸化シリコンと同様に
GHz帯までの高周波で安定した誘電体である窒化シリ
コンを薄膜として用いた場合も比誘電率が7程度と低
く、誘電率の高い誘電体基板と組み合わせて薄膜積層電
極を形成するのは困難であった。
【0006】さらに、酸化タンタルを薄膜積層電極の誘
電体薄膜として用いた場合、酸化タンタルの比誘電率は
28程度であるため、高誘電率の誘電体基板に対しても
比較的に厚い膜厚となり、前記問題点を解決することが
できる。しかし、酸化タンタル薄膜は、リーク電流が酸
化シリコンや窒化タンタルに比べ大きく、薄膜積層電極
の特性を劣化させる。リーク電流を減らすには酸素雰囲
気中でのアニール等の処理が有効であるが、薄膜積層電
極では、誘電体薄膜を成膜する毎にアニールすることに
なり作製に時間がかかることから適当でなかった。
【0007】そこで、本発明の目的は、比誘電率εr
高く、かつ誘電特性に優れ、効率良く作製することがで
きる誘電体薄膜を備えた高周波電磁界結合型薄膜積層電
極を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る請求項1記載の高周波電磁界結合型薄
膜積層電極は、誘電体薄膜が(Zr,Sn)TiO4
主成分とした誘電体薄膜であることを特徴とする。ま
た、本発明に係る請求項2記載の高周波電磁界結合型薄
膜積層電極は、(Zr,Sn)TiO4を主成分とした
誘電体薄膜が、非晶質又は多結晶質であることを特徴と
する。
【0009】さらに、本発明に係る請求項3記載の高周
波電磁界結合型薄膜積層電極は、Zr,Sn)TiO4
を主成分とした誘電体薄膜に、少なくともZnO又はC
2 3のいずれか一方が添加されていることを特徴とす
る。
【0010】
【作用】請求項1記載の高周波電磁界結合型薄膜積層電
極は、(Zr,Sn)TiO4を主成分とした誘電体薄
膜を用いているため、比誘電率εr及びQが高く、かつ
温度特性が優れたものになる。また、請求項2記載の高
周波電磁界結合型薄膜積層電極は、非晶質又は多結晶質
の誘電体薄膜を用いているため、単結晶の誘電体薄膜の
場合と比較して容易に誘電体薄膜が形成される。さら
に、請求項3記載の高周波電磁界結合型薄膜積層電極
は、誘電体薄膜の材料として、主成分である(Zr,S
n)TiO4に少なくともZnO又はCo23のいずれ
か一方を添加することにより、より均質な誘電体薄膜と
なる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係る高周波電磁界結合型薄膜
積層電極の実施例について添付図面を参照して説明す
る。 [第1実施例、図1]第1実施例は、共振周波数が2G
Hzの1/2波長マイクロストリップ線路型共振器に、
高周波電磁界結合型薄膜積層電極を利用した場合につい
て説明する。
【0012】図1に示すように、1/2波長マイクロス
トリップ線路型共振器10は矩形状誘電体基板1の表面
中央部に高周波電磁界結合型薄膜積層電極4を設けたも
のである。基板1の裏面全面にはアルミニウム又は銅等
の材料にてグランド電極2が設けられている。基板1の
材料としては、セラミック誘電体やサファイア等が使用
される。第1実施例では比誘電率が90のセラミック誘
電体を用いた。
【0013】薄膜積層電極4は導体薄膜5と誘電体薄膜
6を交互に積層したもので、長尺形状をしている。導体
薄膜5の材料としては、銅又はアルミニウム等がある。
第1実施例では、導電率が5.80×107S/mの銅
を用いた。誘電体薄膜6は(Zr,Sn)TiO4から
なる。次に、以上の構造からなる1/2波長マイクロス
トリップ線路型共振器10の製造手順について説明す
る。
【0014】鏡面研磨したセラミック誘電体基板1の表
面全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法等の方法
を用いて膜厚が約1000nmの銅薄膜5を形成する。
次に、銅薄膜5の表面全面にRFマグネトロンスパッタ
リング法を用いて膜厚が約700nmの(Zr,Sn)
TiO4薄膜6を形成する。表1はこのときのスパッタ
リング条件を示すものであり、得られた(Zr,Sn)
TiO4薄膜6は、比誘電率εrが28(1MHz〜3G
Hz)、tanδが1%以下、リーク電流が10-7A/
cm2(電界強度が105V/cmの条件下において)の
非晶質膜(あるいは多結晶質膜)であった。
【0015】
【表1】
【0016】同様にして、膜厚が約1000nmの銅薄
膜5と膜厚が約700nmの(Zr,Sn)TiO4
膜6を交互に形成し、銅薄膜5を5層形成する。次に、
銅薄膜5上にポリイミド樹脂からなるレジスト膜をパタ
ーニングした後、電子サイクロトロン共鳴を用いたイオ
ンミリング法により、レジスト膜から露出した部分の銅
薄膜5と(Zr,Sn)TiO4薄膜6をエッチングし
て除去し、所定の形状の薄膜積層電極4を形成する。
【0017】レジスト膜を剥離後、セラミック誘電体基
板1の裏面全面にグランド電極2をスパッタリング法又
は真空蒸着法等の方法を用いて形成する。こうして得ら
れた1/2波長マイクロストリップ線路型共振器10は
薄膜積層電極4の誘電体薄膜6が(Zr,Sn)TiO
4からなるため、比誘電率εr及びQを高くすることがで
きる。しかも、誘電体基板1の比誘電率εrが高くて
も、誘電体薄膜6の膜厚が約700nmと厚いため誘電
体薄膜6は誘電特性の膜厚依存性がなく、誘電体薄膜6
のピンホールや誘電体基板1のポアにも影響を受けな
い。
【0018】[第2実施例、図2]第2実施例は、TM
モード型共振器に、高周波電磁界結合型薄膜積層電極を
利用した場合について説明する。図2に示すように、T
Mモード型共振器30は略円盤状誘電体基板21の表面
中央部に高周波電磁界結合型薄膜積層電極24を設けた
ものである。薄膜積層電極24は導体薄膜25と誘電体
薄膜26を交互に積層したもので、円形状をしている。
誘電体薄膜26は(Zr,Sn)TiO4からなる。
【0019】次に、以上の構造からなるTMモード型共
振器30の製造手順について説明する。鏡面研磨したセ
ラミック誘電体基板21の表面にメタルマスクを被せた
後、スパッタリング法あるいは真空蒸着法等の方法を用
いて膜厚が約1000nmの導体薄膜25を所望の部分
に形成する。さらに、メタルマスクを被せたまま、RF
マグネトロンスパッタリング法を用いて膜厚が約700
nmの(Zr,Sn)TiO4薄膜26を導体薄膜25
上に形成する。同様にして導体薄膜25と(Zr,S
n)TiO4薄膜26を交互に形成した後、メタルマス
クを外して所定の形状の薄膜積層電極24を形成する。
【0020】こうして得られたTMモード型共振器30
は、薄膜積層電極24の誘電体薄膜26が(Zr,S
n)TiO4からなるため、比誘電率εr及びQを高くす
ることができる。しかも、誘電体基板21の比誘電率ε
rが高くても、誘電体薄膜26の膜厚が約700nmと
厚いため誘電体薄膜26は誘電特性の膜厚依存性がな
く、誘電体薄膜26のピンホールや誘電体基板21のポ
アにも影響を受けない。
【0021】[他の実施例]なお、本発明に係る高周波
電磁界結合型薄膜積層電極は前記実施例に限定するもの
ではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することがで
きる。薄膜電極の(Zr,Sn)TiO4を主成分とす
る誘電体薄膜の形成手段としては、RFマグネトロンス
パッタリング法以外に、イオンビームスパッタリング
法、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法、レーザ
アブレーション法、CVD法等であってもよい。また、
(Zr,Sn)TiO4を主成分とする誘電体薄膜に添
加物としてZnO又はCo23のいずれか一方のみを添
加したものであってもよい。
【0022】さらに、高周波共振器以外に、高周波電送
線路や高周波フィルタ等の高周波用電子部品であっても
よい。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、薄膜積層電極が(Zr,Sn)TiO4を主成
分とした誘電体薄膜を用いているので、比誘電率εr
びQが高く、かつ温度特性が優れた高周波電磁界結合型
薄膜積層電極が得られる。しかも、誘電体基板の誘電率
が高くても、誘電体薄膜の膜厚が厚いため誘電体薄膜は
誘電特性の膜厚依存性がなく、誘電体薄膜のピンホール
や誘電体基板のポアにも影響を受けない。
【0024】また、誘電体薄膜として非晶質又は多結晶
質のものを用いることにより、単結晶の誘電体薄膜の場
合と比較して容易に誘電体薄膜を形成することができ
る。さらに、誘電体薄膜の材料として、主成分である
(Zr,Sn)TiO4に少なくともZnO又はCo2
3のいずれか一方を添加することにより、より均質な誘
電体薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高周波電磁界結合型薄膜積層電極
の第1実施例を示す斜視図。
【図2】本発明に係る高周波電磁界結合型薄膜積層電極
の第2実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
1…誘電体基板 4…高周波電磁界結合型薄膜積層型電極 5…導体薄膜 6…誘電体薄膜 10…1/2波長マイクロストリップ線路型共振器 21…誘電体基板 24…高周波電磁界結合型薄膜積層型電極 25…導体薄膜 26…誘電体薄膜 30…TMモード型共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 11/00 H01P 11/00 G (72)発明者 吉野 幸夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体薄膜と誘電体薄膜を積層して構成し
    た高周波電磁界結合型薄膜積層電極において、 前記誘電体薄膜が(Zr,Sn)TiO4を主成分とし
    た誘電体薄膜であることを特徴とする高周波電磁界結合
    型薄膜積層電極。
  2. 【請求項2】 (Zr,Sn)TiO4を主成分とした
    誘電体薄膜が、非晶質又は多結晶質であることを特徴と
    する請求項1記載の高周波電磁界結合型薄膜積層電極。
  3. 【請求項3】 (Zr,Sn)TiO4を主成分とした
    誘電体薄膜に、少なくともZnO又はCo23のいずれ
    か一方が添加されていることを特徴とする請求項1記載
    の高周波電磁界結合型薄膜積層電極。
JP7107313A 1995-05-01 1995-05-01 高周波電磁界結合型薄膜積層電極 Pending JPH08307114A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014175864A (ja) * 2013-03-08 2014-09-22 Nucurrent Inc 高効率の無線通信用多層ワイヤ構造
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