JPWO2004077565A1 - 薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器 - Google Patents
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Abstract
本発明にかかる薄膜容量素子は、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−で表わされる組成（ｍは正の整数であり、Ａは、ナトリウム、カリウム、鉛、バリウム、ストロンチウム、カルシウムおよびビスマスからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ｂは、鉄、コバルト、クロム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、アンチモン、マンガン、バナジウム、モリブデンおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えている。このように構成された薄膜容量素子は、薄層化が可能で、かつ、温度補償特性に優れている。
Description
本発明は、薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器に関するものであり、とくに、薄層化が可能で、かつ、温度補償特性に優れた薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器に関するものである。
電子機器に含まれる電子回路は温度依存性が小さいことが好ましく、従来から、電子回路に含まれている容量素子の静電容量温度係数を制御することによって、電子回路の温度依存性を小さくする試みが、数多くなされている。
たとえば、特開２００２−２８９４６２号公報、特開２００２−７５７８３号公報および特開２００２−２５２１４３号公報には、下部電極と上部電極との間に、静電容量温度係数が異なる誘電体よりなる複数の誘電体層を形成することによって、静電容量温度係数が、所望のように、制御された薄膜容量素子が提案されている。
しかしながら、静電容量温度係数が異なる誘電体よりなる複数の誘電体層を形成することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を制御する場合には、薄膜容量素子の作製プロセスが複雑になり、薄膜容量素子の厚さが増大することが避けられないだけでなく、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御するためには、各誘電体層の膜厚を正確に制御する必要があるという問題があった。
たとえば、特開２００２−２８９４６２号公報、特開２００２−７５７８３号公報および特開２００２−２５２１４３号公報には、下部電極と上部電極との間に、静電容量温度係数が異なる誘電体よりなる複数の誘電体層を形成することによって、静電容量温度係数が、所望のように、制御された薄膜容量素子が提案されている。
しかしながら、静電容量温度係数が異なる誘電体よりなる複数の誘電体層を形成することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を制御する場合には、薄膜容量素子の作製プロセスが複雑になり、薄膜容量素子の厚さが増大することが避けられないだけでなく、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御するためには、各誘電体層の膜厚を正確に制御する必要があるという問題があった。
したがって、本発明は、薄層化が可能で、かつ、温度補償特性に優れた薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明者は、本発明のかかる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに、特定の化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することが可能になることを見出した。
本発明はかかる知見に基づくものであり、本発明によれば、本発明の前記目的は、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子によって達成される。
本発明において、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料は、不可避的な不純物を含んでいてもよい。
本発明によれば、誘電体層を形成する際に、誘電体層を形成する誘電体材料に含まれたビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度を制御することによって、その誘電体層を含む薄膜容量素子の静電容量温度係数を所望の値になるように決定することができ、したがって、薄膜容量素子が組み込まれた電子回路の温度係数、さらには、薄膜容量素子が組み込まれた電子回路を組み込んだ電子機器の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度は、使用する基板の種類、使用する電極の種類、誘電体層の作製プロセス、誘電体層の作製条件によって、制御することができる。
たとえば、［００１］方位に配向した単結晶基板や、［００１］方位に配向した電極を選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を向上させることができ、アモルファス基板や、アモルファス電極を選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を低下させることができる。
また、誘電体層の作製プロセスとして、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法などを選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を向上させることができ、誘電体層の作製プロセスとして、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などを選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を低下させることができる。
さらに、液相法によって、誘電体層を形成する場合には、誘電体層を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件を制御することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することができる。
本発明において、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆは、次式（１）によって定義される。
Ｆ（％）＝（Ｐ−Ｐ０）／（１−Ｐ０）×１００ …（１）
式（１）において、Ｐ０は、完全にランダムな配向をしているビスマス層状化合物のｃ軸配向比、すなわち、完全にランダムな配向をしているビスマス層状化合物の（００１）面からの反射強度Ｉ０（００１）の合計ΣＩ０（００１）と、そのビスマス層状化合物の各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ０（ｈｋｌ）の合計ΣＩ０（ｈｋｌ）との比（｛ΣＩ０（００１）／ΣＩ０（ｈｋｌ）｝）であり、Ｐは、Ｘ線回折強度を用いて算出されたビスマス層状化合物のｃ軸配向比、すなわち、ビスマス層状化合物の（００１）面からの反射強度Ｉ（００１）の合計ΣＩ（００１）と、ビスマス層状化合物の各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ（ｈｋｌ）の合計ΣＩ（ｈｋｌ）との比（｛ΣＩ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）｝）である。ここに、ｈ、ｋ、ｌは、それぞれ、０以上の任意の整数値を取ることができる。
ここに、Ｐ０は既知の定数であるから、（００１）面からの反射強度Ｉ（００１）の合計ΣＩ（００１）と、各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ（ｈｋｌ）の合計ΣＩ（ｈｋｌ）が等しいとき、すなわち、Ｐ＝１のときに、ビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆは１００％となる。
ビスマス層状化合物は、それぞれが、ＡＢＯ３で構成される（ｍ−１）個のペロブスカイト格子が連なった層状ペロブスカイト層と、（Ｂｉ２Ｏ２）２＋層とが交互に積層された層状構造を有している。
ビスマス層状化合物のｃ軸とは、一対の（Ｂｉ２Ｏ２）２＋層同士を結ぶ方向、すなわち、［００１］方位を意味する。
本発明において、化学量論組成式中の記号ｍは、正の整数であれば、とくに限定されるものではないが、偶数であることが好ましい。記号ｍの値が偶数であると、誘電体層がｃ面と平行に鏡映面を持つため、鏡映面を境として、自発分極のｃ軸方向成分が互いにうち消し合って、誘電体層はｃ軸方向に分極軸を有さないこととなる。このため、誘電体層の常誘電性が保持されて、誘電率の温度特性が向上するとともに、低損失が実現される。記号ｍの値が大きいと、誘電体層の誘電率の向上が期待できる。
本発明において、好ましくは、化学量論組成式中の記号ｍが、２、４、６、８のいずれかであり、さらに好ましくは、記号ｍが、２または４である。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ −１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子回路によって達成されることが見出されている。
本発明によれば、上記化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することができるから、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子を電子回路に組み込むことによって、電子回路の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子回路によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的は、また、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器によって達成されることが見出されている。
本発明によれば、上記化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することができるから、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子を電子回路に組み込むことによって、電子回路の温度係数を、所望のように、制御することが可能になり、したがって、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子が組み込まれた電子回路を含む電子機器の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層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、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属およびこれらを主成分とする合金や、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物およびこれらの混合物、さらには、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣｕＯ６などの超伝導性ビスマス層状構造を有する超伝導体を用いることができる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層は、［００１］方位に、すなわち、ｃ軸方向に配向されていても、［００１］方位以外の方位に配向されていてもよく、さらに、アモルファス状でも、配向されていなくてもよい。
本発明において、誘電体層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。
本発明において、好ましくは、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを向上させるためには、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法によって、誘電体層が形成され、他方、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを低下させるためには、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）によって、誘電体層が形成される。
本発明において、液相法とは、１または２以上の塗布工程、１または２以上の仮焼成工程および１または２以上の焼成工程を含む薄膜形成法を指し、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）、ゾルゲル法を含み、さらに、無機酸塩溶液を用いて、薄膜を形成する場合をも含んでいる。これらの中では、有機金属分解法が、最も好ましく、使用される。
第一の電極層上に、誘電体層を形成する過程で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料が、第一の電極層上で、ビスマス層状化合物の組成、誘電体層の形成条件にしたがって、［００１］方位、すなわち、ｃ軸方向のビスマス層状化合物の配向度Ｆが決定される。
有機金属分解法によって、誘電体層を形成する場合は、ビスマス層状化合物を含む薄膜容量素子用組成物の溶液を、第一の電極層上に塗布して、塗布膜を形成し、第一の電極上の塗布膜を焼成して、誘電体層を形成する。
本発明において、好ましくは、第一の電極層上に、塗布膜を形成した後に、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を、塗布膜が結晶化しない温度で仮焼成し、さらに、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成する。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させた後に、乾燥後の塗布膜上に、さらに、新たな塗布膜を形成し、新たな塗布膜を乾燥させるステップを繰り返して、所望の膜厚の塗布膜を形成し、その後に、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。この場合には、塗布および乾燥のステップを２回以上、繰り返した後に、仮焼成し、最後に、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を仮焼成した後に、塗布膜上に、新たな塗布膜を形成し、新たな塗布膜を乾燥させて、仮焼成するステップを繰り返し、所望の膜厚の塗布膜を形成し、その後に、塗布膜を焼成するようにしてもよい。この場合には、塗布膜を乾燥させることなく、塗布および仮焼成のステップを繰り返し、最後に、焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を仮焼成し、その後に、塗布膜を焼成するステップを繰り返して、所望の膜厚の塗布膜を形成し、誘電体層を形成するようにしてもよい。この場合には、塗布膜を乾燥させることなく、塗布、仮焼成および焼成のステップを繰り返して、誘電体層を形成するようにしてもよく、塗布膜を仮焼成することなく、塗布、乾燥および焼成のステップを繰り返して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
本発明において、有機金属分解法によって、誘電体層を形成する場合には、第一の電極層上に、スピンコーティング法あるいはディップコーティング法によって、好ましくは、スピンコーティング法によって、ビスマス層状化合物を含む薄膜容量素子用組成物の溶液が塗布され、塗布膜が形成される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、ビスマス層状化合物の結晶化温度である７００ないし９００℃で、焼成される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、室温ないし４００℃、より好ましくは、５０ないし３００℃で、乾燥される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、３００ないし５００°Ｃで、仮焼成される。
本発明において、第一の電極層上に、誘電体層が形成された後に、誘電体層上に、第二の電極層が形成される。
本発明において、第二の電極層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、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属およびこれらを主成分とする合金や、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物およびこれらの混合物、ＩＴＯなどの導電性ガラスなどを用いて、第二の電極層を形成することができる。さらに、第一の電極層とは異なり、第二の電極層を形成するための材料としては、室温における成膜も可能であるから、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの卑金属や、ＷＳｉ、ＭｏＳｉなどの合金を用いて、第二の電極層を形成することもできる。、
本発明において、第二の電極層の厚さとしては、薄膜容量素子の一方の電極としての機能を確保可能であれば、とくに限定されるものではなく、たとえば、１０ないし１００００ｎｍ程度に設定することができる。
本発明において、第二の電極層のの形成方法は、とくに限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。これらのうちでは、成膜速度の面から、スパッタリング法が好ましい。
本発明の前記およびその他の目的や特徴は、添付図面に基づいた以下の説明から明らかになるであろう。
本発明者は、本発明のかかる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに、特定の化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することが可能になることを見出した。
本発明はかかる知見に基づくものであり、本発明によれば、本発明の前記目的は、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子によって達成される。
本発明において、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料は、不可避的な不純物を含んでいてもよい。
本発明によれば、誘電体層を形成する際に、誘電体層を形成する誘電体材料に含まれたビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度を制御することによって、その誘電体層を含む薄膜容量素子の静電容量温度係数を所望の値になるように決定することができ、したがって、薄膜容量素子が組み込まれた電子回路の温度係数、さらには、薄膜容量素子が組み込まれた電子回路を組み込んだ電子機器の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度は、使用する基板の種類、使用する電極の種類、誘電体層の作製プロセス、誘電体層の作製条件によって、制御することができる。
たとえば、［００１］方位に配向した単結晶基板や、［００１］方位に配向した電極を選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を向上させることができ、アモルファス基板や、アモルファス電極を選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を低下させることができる。
また、誘電体層の作製プロセスとして、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法などを選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を向上させることができ、誘電体層の作製プロセスとして、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などを選択することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を低下させることができる。
さらに、液相法によって、誘電体層を形成する場合には、誘電体層を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件を制御することによって、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することができる。
本発明において、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆは、次式（１）によって定義される。
Ｆ（％）＝（Ｐ−Ｐ０）／（１−Ｐ０）×１００ …（１）
式（１）において、Ｐ０は、完全にランダムな配向をしているビスマス層状化合物のｃ軸配向比、すなわち、完全にランダムな配向をしているビスマス層状化合物の（００１）面からの反射強度Ｉ０（００１）の合計ΣＩ０（００１）と、そのビスマス層状化合物の各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ０（ｈｋｌ）の合計ΣＩ０（ｈｋｌ）との比（｛ΣＩ０（００１）／ΣＩ０（ｈｋｌ）｝）であり、Ｐは、Ｘ線回折強度を用いて算出されたビスマス層状化合物のｃ軸配向比、すなわち、ビスマス層状化合物の（００１）面からの反射強度Ｉ（００１）の合計ΣＩ（００１）と、ビスマス層状化合物の各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ（ｈｋｌ）の合計ΣＩ（ｈｋｌ）との比（｛ΣＩ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）｝）である。ここに、ｈ、ｋ、ｌは、それぞれ、０以上の任意の整数値を取ることができる。
ここに、Ｐ０は既知の定数であるから、（００１）面からの反射強度Ｉ（００１）の合計ΣＩ（００１）と、各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ（ｈｋｌ）の合計ΣＩ（ｈｋｌ）が等しいとき、すなわち、Ｐ＝１のときに、ビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆは１００％となる。
ビスマス層状化合物は、それぞれが、ＡＢＯ３で構成される（ｍ−１）個のペロブスカイト格子が連なった層状ペロブスカイト層と、（Ｂｉ２Ｏ２）２＋層とが交互に積層された層状構造を有している。
ビスマス層状化合物のｃ軸とは、一対の（Ｂｉ２Ｏ２）２＋層同士を結ぶ方向、すなわち、［００１］方位を意味する。
本発明において、化学量論組成式中の記号ｍは、正の整数であれば、とくに限定されるものではないが、偶数であることが好ましい。記号ｍの値が偶数であると、誘電体層がｃ面と平行に鏡映面を持つため、鏡映面を境として、自発分極のｃ軸方向成分が互いにうち消し合って、誘電体層はｃ軸方向に分極軸を有さないこととなる。このため、誘電体層の常誘電性が保持されて、誘電率の温度特性が向上するとともに、低損失が実現される。記号ｍの値が大きいと、誘電体層の誘電率の向上が期待できる。
本発明において、好ましくは、化学量論組成式中の記号ｍが、２、４、６、８のいずれかであり、さらに好ましくは、記号ｍが、２または４である。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ −１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子回路によって達成されることが見出されている。
本発明によれば、上記化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することができるから、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子を電子回路に組み込むことによって、電子回路の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子回路によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的は、また、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器によって達成されることが見出されている。
本発明によれば、上記化学量論組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、誘電体層が形成された薄膜容量素子の静電容量温度係数は、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物の［００１］方位の配向度、すなわち、ｃ軸方向の配向度に依存し、誘電体層に含まれているビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度を制御することによって、薄膜容量素子の静電容量温度係数を、所望のように、制御することができるから、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子を電子回路に組み込むことによって、電子回路の温度係数を、所望のように、制御することが可能になり、したがって、かかるビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された薄膜容量素子が組み込まれた電子回路を含む電子機器の温度係数を、所望のように、制御することが可能になる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明者の研究によれば、本発明の前記目的はまた、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器によって達成されることが見出されている。
本発明の好ましい実施態様においては、前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいる。
本発明において、ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることが好ましい。
本発明の好ましい実施態様においては、前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層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、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属およびこれらを主成分とする合金や、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物およびこれらの混合物、さらには、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣｕＯ６などの超伝導性ビスマス層状構造を有する超伝導体を用いることができる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。
本発明において、その表面に、誘電体層が形成される第一の電極層は、［００１］方位に、すなわち、ｃ軸方向に配向されていても、［００１］方位以外の方位に配向されていてもよく、さらに、アモルファス状でも、配向されていなくてもよい。
本発明において、誘電体層は、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。
本発明において、好ましくは、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを向上させるためには、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法によって、誘電体層が形成され、他方、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを低下させるためには、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）によって、誘電体層が形成される。
本発明において、液相法とは、１または２以上の塗布工程、１または２以上の仮焼成工程および１または２以上の焼成工程を含む薄膜形成法を指し、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ）、ゾルゲル法を含み、さらに、無機酸塩溶液を用いて、薄膜を形成する場合をも含んでいる。これらの中では、有機金属分解法が、最も好ましく、使用される。
第一の電極層上に、誘電体層を形成する過程で、ビスマス層状化合物を含む誘電体材料が、第一の電極層上で、ビスマス層状化合物の組成、誘電体層の形成条件にしたがって、［００１］方位、すなわち、ｃ軸方向のビスマス層状化合物の配向度Ｆが決定される。
有機金属分解法によって、誘電体層を形成する場合は、ビスマス層状化合物を含む薄膜容量素子用組成物の溶液を、第一の電極層上に塗布して、塗布膜を形成し、第一の電極上の塗布膜を焼成して、誘電体層を形成する。
本発明において、好ましくは、第一の電極層上に、塗布膜を形成した後に、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を、塗布膜が結晶化しない温度で仮焼成し、さらに、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成する。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させた後に、乾燥後の塗布膜上に、さらに、新たな塗布膜を形成し、新たな塗布膜を乾燥させるステップを繰り返して、所望の膜厚の塗布膜を形成し、その後に、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。この場合には、塗布および乾燥のステップを２回以上、繰り返した後に、仮焼成し、最後に、塗布膜を焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を仮焼成した後に、塗布膜上に、新たな塗布膜を形成し、新たな塗布膜を乾燥させて、仮焼成するステップを繰り返し、所望の膜厚の塗布膜を形成し、その後に、塗布膜を焼成するようにしてもよい。この場合には、塗布膜を乾燥させることなく、塗布および仮焼成のステップを繰り返し、最後に、焼成して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
あるいは、第一の電極層上に、塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させ、塗布膜を仮焼成し、その後に、塗布膜を焼成するステップを繰り返して、所望の膜厚の塗布膜を形成し、誘電体層を形成するようにしてもよい。この場合には、塗布膜を乾燥させることなく、塗布、仮焼成および焼成のステップを繰り返して、誘電体層を形成するようにしてもよく、塗布膜を仮焼成することなく、塗布、乾燥および焼成のステップを繰り返して、誘電体層を形成するようにしてもよい。
本発明において、有機金属分解法によって、誘電体層を形成する場合には、第一の電極層上に、スピンコーティング法あるいはディップコーティング法によって、好ましくは、スピンコーティング法によって、ビスマス層状化合物を含む薄膜容量素子用組成物の溶液が塗布され、塗布膜が形成される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、ビスマス層状化合物の結晶化温度である７００ないし９００℃で、焼成される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、室温ないし４００℃、より好ましくは、５０ないし３００℃で、乾燥される。
本発明において、第一の電極層上に形成された塗布膜は、好ましくは、３００ないし５００°Ｃで、仮焼成される。
本発明において、第一の電極層上に、誘電体層が形成された後に、誘電体層上に、第二の電極層が形成される。
本発明において、第二の電極層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、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属およびこれらを主成分とする合金や、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物およびこれらの混合物、ＩＴＯなどの導電性ガラスなどを用いて、第二の電極層を形成することができる。さらに、第一の電極層とは異なり、第二の電極層を形成するための材料としては、室温における成膜も可能であるから、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの卑金属や、ＷＳｉ、ＭｏＳｉなどの合金を用いて、第二の電極層を形成することもできる。、
本発明において、第二の電極層の厚さとしては、薄膜容量素子の一方の電極としての機能を確保可能であれば、とくに限定されるものではなく、たとえば、１０ないし１００００ｎｍ程度に設定することができる。
本発明において、第二の電極層のの形成方法は、とくに限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）などの各種薄膜形成法を用いて、形成することができる。これらのうちでは、成膜速度の面から、スパッタリング法が好ましい。
本発明の前記およびその他の目的や特徴は、添付図面に基づいた以下の説明から明らかになるであろう。
第１図は、本発明の好ましい実施態様にかかる薄膜容量素子の略断面図である。
発明の好ましい実施態様の説明
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
第１図は、本発明の好ましい実施態様にかかる薄膜容量素子の略断面図である。
図１に示されるように、本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、支持基板２を備え、支持基板２上に、バリア層３、下部電極層４、誘電体層５および上部電極層６が、この順に、積層されている。
本実施態様においては、薄膜容量素子１の支持基板２は、シリコン単結晶によって形成されている。支持基板２の厚さは、たとえば、１００ないし１０００μｍ程度である。
本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、支持基板２上に、酸化シリコンによって形成された絶縁層３を備えている。
酸化シリコンよりなる絶縁層３は、たとえば、シリコンの熱酸化によって形成される。
図１に示されるように、絶縁層３上には、下部電極層４が形成されている。
本実施態様においては、下部電極層４は、白金によって形成されている。
下部電極層４は、［００１］方位に配向されていても、［００１］方位以外の方位に配向されていてもよく、さらに、アモルファス状でも、配向されていなくてもよい。
白金よりなる下部電極層４は、たとえば、スパッタリングガスとして、アルゴンガスを用い、支持基板２および絶縁層３の温度を３００℃以上、好ましくは、５００℃以上に保持して、スパッタリング法により、絶縁層３上に形成される。
下部電極層４の厚さは、とくに限定されるものではなく、１０ないし１０００ｎｍ、好ましくは、５０ないし２００ｎｍ程度である。本実施態様においては、下部電極層４は、１００ｎｍの厚さに形成されている。
図１に示されるように、本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、下部電極層４上に形成された誘電体層５を備えている。
本実施態様においては、誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされ、コンデンサ材料としての特性に優れたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されている。
ビスマス層状化合物は、好ましくは、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本実施態様においては、誘電体層５は、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ法）によって、下部電極層４上に形成される。
具体的には、２−エチルヘキサン酸ストロンチウムのトルエン溶液と、２−エチルヘキサン酸ビスマスの２−エチルヘキサン酸溶液と、２−エチルヘキサン酸チタンのトルエン溶液を、２−エチルヘキサン酸ストロンチウムが１モル、２−エチルヘキサン酸ビスマスが４モル、２−エチルヘキサン酸チタンが４モルとなるように、これらの溶液を混合し、トルエンで希釈して、原料溶液を調製する。
こうして得られた原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成する。
塗布膜の形成後、室温ないし約４００℃の温度下で乾燥させて、塗布膜中の溶媒を蒸発させる。
次いで、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、塗布膜を仮焼成する。仮焼成は、塗布膜塗布膜中のビスマス層状化合物を結晶化させない温度下で、おこなわれる。
その後、仮焼成した塗布膜上に、再度、原料溶液を、スピンコーティング法によって、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成し、乾燥した後、塗布膜を、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、仮焼成する。
次いで、仮焼成した塗布膜上に、さらに、原料溶液を、スピンコーティング法によって、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成し、乾燥した後、塗布膜を、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、仮焼成する。
こうして、仮焼成が完了すると、仮焼成された塗布膜を、約７００ないし９００℃の酸素ガス雰囲気で、焼成して、塗布膜中のビスマス層状化合物を結晶化させ、たとえば、３００ｎｍの膜厚の誘電体層５を形成する。
こうして得られた誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされたビスマス層状化合物を含んでいる。
仮焼成および焼成の過程で、ビスマス層状化合物が、［００１］方位に、すなわち、ｃ軸方向に配向される。
ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）は、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件を制御することによって、制御可能であることが知られているが、本発明者の研究によれば、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を変化させることができることが見出されており、とくに、誘電体層５が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでいる場合には、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を、プラスの値からマイナスの値の間で、大きく変化させることが可能であることが判明している。
したがって、本実施態様においては、薄膜容量素子１が、所望の静電容景温度係数を有するように、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件が制御されて、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）が決定される。
図１に示されるように、誘電体層６上には、白金によって、上部電極層６が形成されている。
白金よりなる上部電極層６は、たとえば、スパッタリングガスとして、アルゴンガスを用い、支持基板２、絶縁層３、下部電極層４および誘電体層５の温度を室温（２５℃）に保持して、スパッタリング法によって、誘電体層５上に形成される。
上述のように、本発明者の研究によれば、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を変化させることができることが見出されており、とくに、誘電体層５が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでいる場合には、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を、プラスの値からマイナスの値の間で、大きく変化させることが可能であることが判明している。
したがって、本実施態様によれば、誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでおり、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件が制御されて、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を決定するように構成されているから、複数の誘電体層を設けることなく、所望の静電容量温度係数を有する薄膜容量素子１を得ることができ、したがって、薄膜容量素子１を組み込んだ電子回路を温度依存性を所望のように制御し、電子回路が組み込まれた電子機器の温度依存性を低下させることが可能になる。
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されているが、薄膜容量素子１の誘電体層５を、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、形成することは必ずしも必要でなく、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５が形成されればよい。さらに、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。また、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。さらに、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１ ５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。
また、前記実施態様においては、誘電体層５を形成するにあたって、スピンコーティング法によって、塗布膜が形成されているが、スピンコーティング法によって、塗布膜を形成することは必ずしも必要でなく、スピンコーティング法に代えて、たとえば、ディップコーティング法によって、塗布膜を形成してもよい。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の支持基板２がシリコン単結晶によって形成されているが、薄膜容量素子１の支持基板２をシリコン単結晶によって形成することは必ずしも必要でなく、格子整合性に優れたＳｒＴｉＯ３単結晶、ＭｇＯ単結晶、ＬａＡｌＯ３単結晶などの単結晶、ガラス、溶融石英、ＳｉＯ２／Ｓｉなどのアモルファス材料、ＺｒＯ２／Ｓｉ、ＣｅＯ２／Ｓｉなどのその他の材料などによって形成された支持基板２を用いることもできる。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の下部電極層４が白金によって形成されているが、薄膜容量素子１の下部電極層４を白金によって形成することは必ずしも必要でなく、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物、ルテニウム、金、パラジウム、銀などの貴金属あるいはそれらの合金、ＩＴＯなどの導電性ガラス、ニッケル、銅などの卑金属あるいはそれらの合金によって、薄膜容量素子１の下部電極層４を形成することもできる。支持基板２を格子整合性に優れた材料を用いて形成した場合には、下部電極層４は、ＣａＲｕＯ３やＳｒＲｕＯ３などの導電性酸化物、白金やルテニウムなどの貴金属によって形成されることが好ましい。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の下部電極層４は、スパッタリング法によって形成されているが、薄膜容量素子１の下部電極層４を、スパッタリング法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、液相法（ＣＳＤ法）などの他の薄膜形成方法を用いて、下部電極層４を形成することもできる。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５は、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ法）によって形成されているが、薄膜容量素子１の誘電体層５を有機金属分解法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、ゾル・ゲル法などの他の液相法など、他の薄膜形成方法を用いて、誘電体層５を形成することもできる。好ましくは、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを向上させるためには、有機金属化学気相成長法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法によって、誘電体層が形成され、他方、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを低下させるためには、有機金属分解法やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）によって、誘電体層が形成される。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成するにあたって、原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に塗布しているが、原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に塗布することは必ずしも必要でなく、ディップコーティング法、スプレーコーティング法などの他の塗布法を用いて、原料溶液を、下部電極層４上に塗布するようにしてもよい。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の上部電極層６が白金によって形成されているが、薄膜容量素子１の上部電極層６を白金によって形成することは必ずしも必要でなく、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物、ルテニウム、金、パラジウム、銀などの貴金属あるいはそれらの合金、ＩＴＯなどの導電性ガラス、ニッケル、銅などの卑金属あるいはそれらの合金によって、薄膜容量素子１の上部電極層６を形成することもできる。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の上部電極層６は、スパッタリング法によって形成されているが、薄膜容量素子１の上部電極層６を、スパッタリング法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、液相法（ＣＳＤ法）などの他の薄膜形成方法を用いて、上部電極層６を形成することもできる。
本発明によれば、薄層化が可能で、かつ、温度補償特性に優れた薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器を提供することが可能になる。
発明の好ましい実施態様の説明
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
第１図は、本発明の好ましい実施態様にかかる薄膜容量素子の略断面図である。
図１に示されるように、本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、支持基板２を備え、支持基板２上に、バリア層３、下部電極層４、誘電体層５および上部電極層６が、この順に、積層されている。
本実施態様においては、薄膜容量素子１の支持基板２は、シリコン単結晶によって形成されている。支持基板２の厚さは、たとえば、１００ないし１０００μｍ程度である。
本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、支持基板２上に、酸化シリコンによって形成された絶縁層３を備えている。
酸化シリコンよりなる絶縁層３は、たとえば、シリコンの熱酸化によって形成される。
図１に示されるように、絶縁層３上には、下部電極層４が形成されている。
本実施態様においては、下部電極層４は、白金によって形成されている。
下部電極層４は、［００１］方位に配向されていても、［００１］方位以外の方位に配向されていてもよく、さらに、アモルファス状でも、配向されていなくてもよい。
白金よりなる下部電極層４は、たとえば、スパッタリングガスとして、アルゴンガスを用い、支持基板２および絶縁層３の温度を３００℃以上、好ましくは、５００℃以上に保持して、スパッタリング法により、絶縁層３上に形成される。
下部電極層４の厚さは、とくに限定されるものではなく、１０ないし１０００ｎｍ、好ましくは、５０ないし２００ｎｍ程度である。本実施態様においては、下部電極層４は、１００ｎｍの厚さに形成されている。
図１に示されるように、本実施態様にかかる薄膜容量素子１は、下部電極層４上に形成された誘電体層５を備えている。
本実施態様においては、誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされ、コンデンサ材料としての特性に優れたビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されている。
ビスマス層状化合物は、好ましくは、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいる。
本実施態様においては、誘電体層５は、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ法）によって、下部電極層４上に形成される。
具体的には、２−エチルヘキサン酸ストロンチウムのトルエン溶液と、２−エチルヘキサン酸ビスマスの２−エチルヘキサン酸溶液と、２−エチルヘキサン酸チタンのトルエン溶液を、２−エチルヘキサン酸ストロンチウムが１モル、２−エチルヘキサン酸ビスマスが４モル、２−エチルヘキサン酸チタンが４モルとなるように、これらの溶液を混合し、トルエンで希釈して、原料溶液を調製する。
こうして得られた原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成する。
塗布膜の形成後、室温ないし約４００℃の温度下で乾燥させて、塗布膜中の溶媒を蒸発させる。
次いで、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、塗布膜を仮焼成する。仮焼成は、塗布膜塗布膜中のビスマス層状化合物を結晶化させない温度下で、おこなわれる。
その後、仮焼成した塗布膜上に、再度、原料溶液を、スピンコーティング法によって、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成し、乾燥した後、塗布膜を、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、仮焼成する。
次いで、仮焼成した塗布膜上に、さらに、原料溶液を、スピンコーティング法によって、膜厚が、たとえば、１００ｎｍとなるように、塗布して、塗布膜を形成し、乾燥した後、塗布膜を、約２００ないし７００℃の酸素雰囲気下で、仮焼成する。
こうして、仮焼成が完了すると、仮焼成された塗布膜を、約７００ないし９００℃の酸素ガス雰囲気で、焼成して、塗布膜中のビスマス層状化合物を結晶化させ、たとえば、３００ｎｍの膜厚の誘電体層５を形成する。
こうして得られた誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされたビスマス層状化合物を含んでいる。
仮焼成および焼成の過程で、ビスマス層状化合物が、［００１］方位に、すなわち、ｃ軸方向に配向される。
ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）は、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件を制御することによって、制御可能であることが知られているが、本発明者の研究によれば、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を変化させることができることが見出されており、とくに、誘電体層５が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでいる場合には、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を、プラスの値からマイナスの値の間で、大きく変化させることが可能であることが判明している。
したがって、本実施態様においては、薄膜容量素子１が、所望の静電容景温度係数を有するように、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件が制御されて、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）が決定される。
図１に示されるように、誘電体層６上には、白金によって、上部電極層６が形成されている。
白金よりなる上部電極層６は、たとえば、スパッタリングガスとして、アルゴンガスを用い、支持基板２、絶縁層３、下部電極層４および誘電体層５の温度を室温（２５℃）に保持して、スパッタリング法によって、誘電体層５上に形成される。
上述のように、本発明者の研究によれば、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を変化させることができることが見出されており、とくに、誘電体層５が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでいる場合には、ビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を制御することによって、薄膜容量素子１の静電容量温度係数を、プラスの値からマイナスの値の間で、大きく変化させることが可能であることが判明している。
したがって、本実施態様によれば、誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含んでおり、誘電体層５を形成する際の塗布、仮焼成および焼成の条件が制御されて、誘電体層５に含まれるビスマス層状化合物のｃ軸方向の配向度Ｆ（％）を決定するように構成されているから、複数の誘電体層を設けることなく、所望の静電容量温度係数を有する薄膜容量素子１を得ることができ、したがって、薄膜容量素子１を組み込んだ電子回路を温度依存性を所望のように制御し、電子回路が組み込まれた電子機器の温度依存性を低下させることが可能になる。
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５は、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成されているが、薄膜容量素子１の誘電体層５を、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、形成することは必ずしも必要でなく、化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５が形成されればよい。さらに、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。また、化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。さらに、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１ ５で表わされる組成を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成することもできる。
また、前記実施態様においては、誘電体層５を形成するにあたって、スピンコーティング法によって、塗布膜が形成されているが、スピンコーティング法によって、塗布膜を形成することは必ずしも必要でなく、スピンコーティング法に代えて、たとえば、ディップコーティング法によって、塗布膜を形成してもよい。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の支持基板２がシリコン単結晶によって形成されているが、薄膜容量素子１の支持基板２をシリコン単結晶によって形成することは必ずしも必要でなく、格子整合性に優れたＳｒＴｉＯ３単結晶、ＭｇＯ単結晶、ＬａＡｌＯ３単結晶などの単結晶、ガラス、溶融石英、ＳｉＯ２／Ｓｉなどのアモルファス材料、ＺｒＯ２／Ｓｉ、ＣｅＯ２／Ｓｉなどのその他の材料などによって形成された支持基板２を用いることもできる。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の下部電極層４が白金によって形成されているが、薄膜容量素子１の下部電極層４を白金によって形成することは必ずしも必要でなく、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物、ルテニウム、金、パラジウム、銀などの貴金属あるいはそれらの合金、ＩＴＯなどの導電性ガラス、ニッケル、銅などの卑金属あるいはそれらの合金によって、薄膜容量素子１の下部電極層４を形成することもできる。支持基板２を格子整合性に優れた材料を用いて形成した場合には、下部電極層４は、ＣａＲｕＯ３やＳｒＲｕＯ３などの導電性酸化物、白金やルテニウムなどの貴金属によって形成されることが好ましい。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の下部電極層４は、スパッタリング法によって形成されているが、薄膜容量素子１の下部電極層４を、スパッタリング法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、液相法（ＣＳＤ法）などの他の薄膜形成方法を用いて、下部電極層４を形成することもできる。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５は、有機金属分解法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＤ法）によって形成されているが、薄膜容量素子１の誘電体層５を有機金属分解法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、ゾル・ゲル法などの他の液相法など、他の薄膜形成方法を用いて、誘電体層５を形成することもできる。好ましくは、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを向上させるためには、有機金属化学気相成長法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、真空蒸着法によって、誘電体層が形成され、他方、誘電体層中のビスマス層状化合物のｃ軸配向度Ｆを低下させるためには、有機金属分解法やゾル・ゲル法などの液相法（ＣＳＤ法）によって、誘電体層が形成される。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の誘電体層５を形成するにあたって、原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に塗布しているが、原料溶液を、スピンコーティング法によって、下部電極層４上に塗布することは必ずしも必要でなく、ディップコーティング法、スプレーコーティング法などの他の塗布法を用いて、原料溶液を、下部電極層４上に塗布するようにしてもよい。
また、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の上部電極層６が白金によって形成されているが、薄膜容量素子１の上部電極層６を白金によって形成することは必ずしも必要でなく、ＮｄＯ、ＮｂＯ、ＲｅＯ２、ＲｈＯ２、ＯｓＯ２、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＲｅＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３などの導電性酸化物、ルテニウム、金、パラジウム、銀などの貴金属あるいはそれらの合金、ＩＴＯなどの導電性ガラス、ニッケル、銅などの卑金属あるいはそれらの合金によって、薄膜容量素子１の上部電極層６を形成することもできる。
さらに、前記実施態様においては、薄膜容量素子１の上部電極層６は、スパッタリング法によって形成されているが、薄膜容量素子１の上部電極層６を、スパッタリング法によって形成することは必ずしも必要でなく、真空蒸着法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、有機金属化学気相成長法（ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、液相法（ＣＳＤ法）などの他の薄膜形成方法を用いて、上部電極層６を形成することもできる。
本発明によれば、薄層化が可能で、かつ、温度補償特性に優れた薄膜容量素子ならびにそれを含んだ電子回路および電子機器を提供することが可能になる。
Claims (21)
- 化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の薄膜容量素子。
- 化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の層間に備えたことを特徴とする薄膜容量素子。
- 前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の薄膜容量素子。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の薄膜容量素子。
- 化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子回路。
- 化学量論的組成式：（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋１）２−、あるいは、Ｂｉ２Ａｍ−１ＢｍＯ３ｍ＋３で表わされる組成（記号ｍは正の整数であり、記号Ａは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、鉛（Ｐｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、記号Ｂは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素である。記号Ａおよび／またはＢを２つ以上の元素で構成する場合、それらの比率は任意である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、１０００ｐｐｍ／Ｋないし−７００ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の電子機器。
- 化学量論的組成式：ｘＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５−（１−ｘ）ＭＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされる組成（記号Ｍは、カルシウム、バリウムおよび鉛から選ばれる少なくとも１つの元素であり、０≦ｘ≦１である。）を有するビスマス層状化合物を含む誘電体材料によって形成された誘電体層を、第一の電極層と第二の電極層の間に備えた薄膜容量素子を含むことを特徴とする電子機器。
- 前記誘電体層が、化学量論的組成式：ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５で表わされるビスマス層状化合物を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物の静電容量温度係数が、８００ｐｐｍ／Ｋないし−１５０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の電子機器。
- 前記ビスマス層状化合物が、さらに、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも１つの希土類元素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の電子機器。
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