KR100450101B1 - 온도 보상용 박막 콘덴서 - Google Patents

온도 보상용 박막 콘덴서 Download PDF

Info

Publication number
KR100450101B1
KR100450101B1 KR10-2001-0048689A KR20010048689A KR100450101B1 KR 100450101 B1 KR100450101 B1 KR 100450101B1 KR 20010048689 A KR20010048689 A KR 20010048689A KR 100450101 B1 KR100450101 B1 KR 100450101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
dielectric
dielectric thin
capacitor
film capacitor
Prior art date
Application number
KR10-2001-0048689A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020016508A (ko
Inventor
기따가와히또시
사사끼마꼬또
Original Assignee
알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알프스 덴키 가부시키가이샤 filed Critical 알프스 덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20020016508A publication Critical patent/KR20020016508A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100450101B1 publication Critical patent/KR100450101B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/20—Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)

Abstract

본 발명은 소형화, 박형화, 경량화가 쉽고 온도 보상이 가능한 박막 콘덴서의 제공을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 상기 특징을 만족시키고 또한 고주파 대역에서의 Q 값이 우수한 박막 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비유전율이 다른 제 1 유전체 박막 (4,6) 과 제 2 유전체 박막 (5) 이 한쌍의 전극 (3,7) 사이에 두 개 이상 개재된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에서 상기 제 1 유전체 박막의 용량 온도 계수의 절대값을 50 ppm/℃ 이하, 상기 제 2 유전체 박막의 용량 온도 계수가 음이며 그 절대값을 500 ppm/℃ 이상으로 할 수 있다.

Description

온도 보상용 박막 콘덴서 {THIN FILM CONDENSOR FOR COMPENSATING TEMPERATURE}
본 발명은 반도체소자의 접합 용량의 온도 의존성을 보상하여 이것을 사용한 전자회로의 온도 의존성을 적게 한 박막 콘덴서에 관한 것이다.
박막 콘덴서는 일반적으로 기판 상에 하부 전극, 유전체층, 상부 전극을 적층하여 이루어진 구조로 되어 있으며, 경우에 따라서는 하부 전극으로서의 기능을 갖는 반도체기판 상에 유전체층과 상부 전극층을 순차적으로 적층하여 이루어진 구조로 되어 있다.
이런 종류의 박막 콘덴서에서는, 유전체층의 비유전율 및 Q 가 크고, 또한 공진주파수의 온도 계수에서는 0 을 중심으로 양 또는 음의 임의의 온도 계수를 얻을 수 있음이 요구되고 있다.
종래에, 이러한 특성을 갖는 유전체 조성물로서 다음과 같은 것이 공지되어있다. 이 유전체 조성물은 BaO-TiO2계의 유전체에 산화 사마륨 (Sm2O3), 산화 가돌리늄 (Gd2O3), 산화 디스프로슘 (Dy2O3), 산화 유로퓸 (Eu2O3) 등을 첨가하여 소성시켜 이루어진 것이었다. 그러나, 이런 종류의 종래의 유전체 자기조성물을 얻기 위한 기술에서는, 비유전율 (εr) 은 61 내지 72, 온도 계수 (τ) 는 -24 내지 31 ppm/℃ 범위밖에 제어할 수 없었다.
이러한 배경에서 기술 개발이 진행되어 공진주파수의 온도 계수가 양의 값인 제 1 유전체 자기조성물 시트와, 공진주파수의 온도 계수가 음의 값인 제 2 유전체 자기조성물 시트를 적층시켜 접착하면서 조합하여 이루어진 구조의 유전체 자기조성물이 제공되었다.
이 기술에 따르면 필요 조성의 원료를 혼합한 것을 직경 16㎜, 두께 9㎜ 의 원판형으로 성형하고, 이 성형체를 1260 내지 1450℃ 온도에서 몇시간 소성시킴으로써, 제 1 유전체 자기조성물을 얻음과 동시에 상기와 다른 조성의 원료를 사용하여 성형과 소성 처리를 실시하여 동일 사이즈의 제 2 유전체 자기조성물을 제조하고, 두 유전체 자기조성물을 두께 1㎜ 정도의 시트형으로 절취하여 이들을 적층함으로서 적층형 유전체 자기조성물을 얻은 것이였다.
더 구체적으로는 비유전율이 다르거나 또는 동등한 유전체 자기조성물을 적층하고 양자의 체적 조성비를 조정함으로써 원하는 비유전율 및 온도 계수를 얻을 수 있다.
그러나, 이 기술에 따르면, 소결법으로 제조된 제 1 유전체 자기조성물과 제 2 유전체 자기조성물의 1㎜ 정도 두께의 복수개의 시트를 적층하는 구성이기 때문에, 시트형 적층형의 콘덴서에는 대응할 수 있으나, 소형화, 경량화에는 더 한계를 갖고 있었다. 예컨대, 두께 1㎜ 이하의 콘덴서로 할 수 없어 더욱 박막화하기가 어려웠다.
또, 유전체 자기조성물의 시트를 접착에 의해 적층하면, 시트와 시트의 경계부분에 유전체가 다른 접착층 또는 공기층이 개재되기 때문에, 적층 시트 구조의 두께 방향으로 복수의 불연속 부분을 갖게 되어 목적하는 이상적인 온도 계수를 갖는 유전체를 얻는 것이 어렵다는 문제를 갖고 있었다.
또한, 시트형의 유전체 자기조성물은 다결정 후막 유전체이기 때문에 막두께 방향으로 다수의 결정립계를 갖게 되어 1GHz 이상의 고주파 대역에서의 저유전 손실화가 어려웠다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소형화, 박형화, 경량화가 쉽고 온도 보상이 가능한 박막 콘덴서의 제공을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 상기 특징을 만족시키고 또한 고주파 대역에서의 Q 값이 우수한 박막 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 누설 전류가 적은 박막 콘덴서의 제공을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 관한 온도 보상용 박막 콘덴서의 제 1 실시형태의 단면 구조를 나타내는 도.
도 2 는 도 1 에 나타낸 박막 콘덴서의 평면도.
도 3 은 본 발명에 관한 온도 보상용 박막 콘덴서의 제 2 실시형태의 단면 구조를 나타내는 도.
도 4 는 본 발명에 관한 박막 콘덴서를 구비한 전기회로의 일례를 나타내는 회로도.
도 5 는 본 발명에 관한 박막 콘덴서의 온도 계수와 버랙터 다이오드의 온도 계수를 비교하여 나타내는 도.
도 6 은 두께 2000Å 의 SiOx 막 (X=1.9, Y=0) 의 내전계 강도 특성의 측정 결과를 나타내는 도.
도 7 은 두께 2000Å 의 SiOxNy 막 (X=1.4, Y=0.3) 의 내전계 강도 특성의 측정 결과를 나타내는 도.
도 8 은 두께 2000Å 의 SiNy 막 (X=0, Y=1.3) 의 내전계 강도 특성의 측정 결과를 나타내는 도.
도 9 는 두께 3000Å 의 TiO2막의 절연 내압의 측정 결과를 나타내는 도.
도 10 은 도 1 에 나타낸 박막 콘덴서의 내전계 강도 특성의 측정 결과를 나타내는 도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1,10 : 박막 콘덴서 2 : 기판
3 : 하부 전극 4,6 : 제 1 유전체 박막
5 : 제 2 유전체 박막 7 : 상부 전극
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 박막 콘덴서는 비유전율이 다른 제 1 유전체 박막과 제 2 유전체 박막이 한쌍의 전극 사이에 두 개 이상 개재된 것을 특징으로 한다.
비유전율이 다른 제 1 과 제 2 유전체 박막이 전극 사이에 두 개 이상 개재되어 있어, 이들 유전체 박막의 조합에 의해 Q 값의 조정, 내전압의 조정, 온도 보상이 가능해진다.
본 발명은 상기 구조에 추가로 제 1 유전체 박막의 용량 온도 계수의 절대값이 50ppm/℃ 이하, 상기 제 2 유전체 박막의 용량 온도 계수가 음이며 그 절대값이 500ppm/℃ 이상인 것을 특징으로 한다.
상술한 범위의 유전체 박막이 적층됨으로써 온도 계수의 조정이 가능해져 온도 보상이 가능해진다.
본 발명은 상술한 구조에서 제 2 유전체 박막이 다결정체로 이루어지고, 상기 제 2 유전체 박막을 구성하는 다수의 결정립 (結晶粒) 으로 구성된 결정립계가 상기 제 2 유전체 박막의 막면 방향으로는 다수 존재하지만 막의 두께 방향으로는 10 이상 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.
막의 두께 방향으로 10 이상의 결정립계가 존재하지 않는 제 2 유전체 박막, 더 바람직하게는, 복수개 (예컨대 2 이상) 의 결정립계가 존재하지 않는 제 2 유전체 박막이면, 고주파 대역에서의 저유전 손실화가 가능해져 고주파 대역에서의 Q 값이 향상된다.
상술한 구성에서 본 발명은, 제 1 유전체 박막의 비유전율을 10 이하, 내전계 강도를 5MV/㎝ 이상, 더 바람직하게는 8MV/㎝ 이상, 주파수 1GHz 이상의 Q 를 200 이상, 더 바람직하게는 500 이상, 유전 완화 시간을 1초 이상으로 할 수 있다.이에 따라, 박형이면서 내전압이 큰 박막 콘덴서를 얻을 수 있음과 동시에 고주파 회로에 적합한 박막 콘덴서를 얻을 수 있다.
상술한 구성에서 본 발명은, 제 2 유전체 박막의 비유전율을 150 이하, 주파수 1GHz 이상의 Q 를 50 이상, 더 바람직하게는 100 이상으로 할 수 있다.
본 발명의 상술한 구조에서 상기 제 1 유전체 박막이 SiOxNy 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상술한 구조에서 상기 제 2 유전체 박막이 TiOx 또는 CaTiO3으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
제 1 유전체 박막이 SiOxNy 로 이루어지면, 내전압이 우수하여 또한 큰 Q 값을 쉽게 실현할 수 있고, 제 2 유전체 박막이 TiOx 또는 CaTiO3으로 이루어지면, 두께의 조정으로 용량 온도 계수의 조정을 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 상술한 구조에서, 상기 한쌍의 전극 사이에 개재된 유전체 박막으로서 각 전극에 접한 측에 개개로 제 1 유전체 박막이 형성되고, 이들 제 1 유전체 박막 사이에 제 2 유전체 박막이 개재되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
제 1 유전체 박막이 SiOxNy 로 이루어지고 전극 측에 있으면, 내전압이 우수하여 누설 전류를 적게 할 수 있고, 한 쌍의 제 1 유전체 박막 사이에 제 2 유전체 박막이 있으면, 온도 계수의 제어도 쉬워진다.
발명의 실시형태
이하에 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 아래와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 박막 콘덴서를 나타내는 것으로, 이 제 1 실시형태의 박막 콘덴서 (1) 는, 평면방향에서 보아 직사각형 기판 (2) 의 일면에 박막형의 제 1 전극층 (하부 전극층 : 3) 과 박막형의 제 1 유전체 박막 (4) 과 박막형의 제 2 유전체 박막 (5) 과 박막형의 제 1 유전체 박막 (6) 과 박막형의 제 2 전극층 (상부 전극층 : 7) 이 적층되어 구성되어 있다.
상기 기판 (2) 은 그 재질 등을 특별히 한정하는 것은 아니지만, 콘덴서 전체에 적합한 강성을 부여하기 위해서 충분한 두께를 가짐과 동시에 각각 박막형의 제 1 전극층 (3) 과 제 1 유전체 박막 (4) 과 제 2 유전체 박막 (5) 과 제 1 유전체 박막 (6) 과 제 2 전극층 (7) 을 막형성법으로 기판 (2) 상에 형성할 때에 막형성 처리온도를 견딜 수 있는 것이면 된다. 이상과 같은 조건을 만족시키는 것의 예로서 표면이 규소로 덮인 부재, 예컨대 실리콘웨이퍼 또는 SiO2, Al2O3등을 예시할 수 있다.
상기 제 1 전극층 (3) 과 제 2 전극층 (7) 은 Cu, Ag, Au, Pt 등의 단일 금속층으로 이루어진 단일층 구조이어도 되고, 복수개의 금속층으로 이루어진 적층형이어도 된다. 적층형의 경우 규소산화물, Cr, Ni, 크롬산화물, 니켈산화물, Pt 등으로 이루어진 층으로 또는 이들 층을 이층 이상으로 적층하여 구성할 수 있다.
상기 제 1 유전체 박막 (4,6) 은 동일한 재료로 이루어지지만, 이들은 후술하는 제 2 유전체 박막보다 높은 내압에서 높은 Q 값을 가지므로 낮은 온도변화율의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
더 구체적으로, 제 1 유전체 박막 (4,6) 은 용량 온도 계수의 절대값이 50ppm/℃ 이하, 비유전율이 10 이하, 내전계 강도가 5MV/㎝ 이상, 더 바람직하게는 8MV/㎝ 이상, 무부하 Q 값이 200 이상, 더 바람직하게는 500 이상 (주파수 1GHz 이상에서), 유전 완화 시간이 1 초 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 유전체 박막 (4,6) 의 두께는 1㎛ (1 ×10-6m) 이하가 바람직하고, 500 내지 5000Å (0.05 내지 0.5㎛) 정도의 범위가 더 바람직하다. 이것은 내전압을 확보하고, 또한 박형화, 고생산성을 실현시키기 위함이다.
또, 이들 조건을 만족시킬 수 있는 재료로서 예컨대 비정질 SiOxNy 층, SiOx 층을 예시할 수 있다. 이 비정질 SiOxNy 층은 예컨대 스패터법 또는 PECVD 법 등의 막형성법으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 유전체 박막 (5) 은 내압의 면과 Q 값의 면에서는 상기 제 1 유전체 박막 (4,6) 보다 다소 뒤떨어져도 되지만, 제 1 유전체 박막 (4,6) 보다 높은 온도 변화율을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
제 2 유전체 박막 (5) 으로서 더 구체적으로는 용량 온도 계수가 음이며 그 절대값이 500ppm/℃ 이상, 비유전율이 150 이하, 무부하 Q 값이 50 이상, 더 바람직하게는 100 이상 (주파수 1GHz 이상에서), 유전 완화 시간이 1 초 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 제 2 유전체 박막 (5) 로서의 두께는 2㎛ (2 ×10-6m) 이하가 바람직하고, 1㎛ (1 ×10-6m) 이하가 더 바람직하다. 이것은 제 2 유전체 박막 (5) 을 구성하는 결정립의 입경이 0.5㎛ 내지 1㎛ 인 것으로 하면, 막두께방향으로 결정립계를 복수개 형성하지 않도록 하기 위함이다.
또, 제 2 유전체 박막 (5) 을 구성하는 결정립의 입경이 0.1㎛ 내지 0.5㎛ 인 것으로 하면, 막두께 방향으로 결정립계를 10 이상 형성하지 않도록 하기 위함이다. 이 막두께 방향으로 존재하는 결정립계의 수는 적은 것이 바람직하고, 될 수 있으면 2 이하의 결정립계로 하는 것이 바람직하고, 이상적으로는 막두께 방향으로 결정립계가 없는 것이 (즉, 막두께 방향으로는 하나의 결정립만 존재하는 상태가) 바람직하다.
또한, 이들 조건을 만족시킬 수 있는 재료의 층으로서 예컨대 TiO2층 또는 CaTiO3층을 예시할 수 있다. TiO2층 또는 CaTiO3층은 높은 음의 온도 계수를 갖고 있어, 상기 제 1 유전체 박막 (4,6) 의 온도 계수를 조정하는 목적에서 형성되기 때문에, 내전압이 상기 유전체 박막 (4,6) 보다 낮아 누설 전류 발생의 가능성을 약간 갖고 있지만, 전극층 (3,7) 측에 내전압이 높은 제 1 유전체 박막 (4,6) 을 배치하고 있어 박막 콘덴서로서의 내압 성능에는 문제가 발생하지 않는다. 이 TiO2층 또는 CaTiO3층은 예컨대 스패터법 등의 막형성법으로 형성할 수 있다.
상기 구성의 박막 콘덴서 (1) 는 내압이라는 면에서 우수한 제 1 유전체 박막 (4,6) 을 전극층 (3,7) 측과 접하도록 배치하고 있어 내압성이라는 면에서 우수하다. 또, 제 1 유전체 박막 (4,6) 과 제 2 유전체 박막 (5) 의 적층으로 구성되어 있어, 종래의 시트형 유전체 자기조성물의 적층 구조와는 달리 박형화, 소형화에 유리하며 두께 5㎛ (5 ×10-6m) 정도 이하의 것을 쉽게 얻을 수 있다. 또한, 사용되는 제 1 유전체 박막 (4,6) 과 제 2 유전체 박막 (5) 의 막두께, 조성비를 조정함으로써, 콘덴서로서의 Q 값, 내전압, 용량 온도 계수를 조정할 수 있어 사용 환경에서 온도 차이가 커져도 온도 안정성을 우수하게 할 수 있다.
이상과 같은 점에서 도 1 에 나타낸 구성의 박막 콘덴서 (1) 는 휴대형 전자기기, 마이크로파용 통신기기 등의 온도에 대응하여 보상할 필요가 있는 전자기기회로에 유용하다. 예컨대, 전압으로 발진주파수를 제어하는 소자, 버랙터 다이오드와 조합하여 사용할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 관한 박막 콘덴서의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 이 제 2 실시형태의 박막 콘덴서 (10) 는 기판 (2) 상에 하부 전극층 (3) 과 제 2 유전체 박막 (5) 과 제 1 유전체 박막 (4) 과 제 2 유전체 박막 (5) 과 상부 전극층 (7) 을 순서대로 적층하여 이루어진 구조로 되어 있다.
도 3 에 나타낸 구조에서도 제 1 유전체 박막 (4) 과 제 2 유전체 박막 (5,5) 의 온도 계수 차이에 따라 박막 콘덴서 (10) 로서의 전체 온도 계수를 조정할 수 있어 상기 제 1 실시형태의 박막 콘덴서 (1) 와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 4 는 본 발명에 관한 박막 콘덴서 (1 또는 10) 으로 이루어진 박막 콘덴서 (C1) 를 실용적인 전기회로에 장착한 구성예를 나타내는 것으로, 이 회로에서는 코일 (L) 에 대하여 콘덴서 (C0) 와 버랙터 다이오드 (Dc) 를 병렬 접속하고, 상기 버랙터 다이오드 (Dc) 에 상기 실시형태의 박막 콘덴서 (C1) 를 병렬 접속하며, 박막 콘덴서 (C1) 의 상부 전극 (7) 과 하부 전극 (3) 에 입출력단자 (11,12) 를 접속시켜 입출력단자 (12) 와 박막 콘덴서 (1) 의 일측 전극 사이에 저항 (R) 을 형성하여 이루어진 구조로 한 것이다.
도 4 에 나타낸 회로에서 버랙터 다이오드 (Dc) 는 전압에 의해 커패시턴스가 변화되는 것으로, 이 버랙터 다이오드 (Dc) 의 온도 계수가 양의 소정의 값을 갖기 때문에 이 버랙터 다이오드 (Dc) 의 온도 계수를 박막 콘덴서 (C1) 에서 상쇄시켜 온도 안정성이 우수한 공진회로를 제공할 수 있는 것이다.
도 5 에 이들 온도 계수 분포를 나타내지만, 버랙터 다이오드 (Dc) 의 온도 계수가 +200 내지 +500 ppm/℃ 범위인 것으로 하면, 박막 콘덴서 (1) 의 온도 계수 분포를 -200 내지 -500 ppm/℃ 범위로 하면, 양자의 온도 계수를 조정하여 온도 안전성을 향상시킬 수 있다. 또, 앞서 기술한 종래의 특허에 의한 콘덴서에서는 이러한 -200 내지 -500 ppm/℃ 의 넓은 범위에서 온도 계수를 조정할 수 있는 것은 얻을 수 없었다.
이러한 박막 콘덴서는 버랙터 다이오드의 온도 보상 회로의 적용 등 온도 보상용으로 널리 적용할 수 있다.
실시예
알루미나 또는 유리로 이루어진 기판 상에 Cu 로 이루어진 막두께 1.3㎛ (1.3 ×10-6m) 의 하부 전극을 스패터법으로 실온에서 형성한다. 이어서, 이 하부 전극 상에 막두께 500Å 내지 1700Å 의 비정질 SiOxNy 층 (제 1 유전체 박막) 을 PECVD 법으로 300℃ 에서 형성하고, 계속해서 막두께 4600Å 내지 10000Å 의TiO2층 (제 2 유전체 박막) 을 스패터법으로 실온에서 형성하며, 이어서 막두께 500Å 내지 1700Å 의 비정질 SiOxNy 층 (제 1 유전체 박막) 을 PECVD 법으로 300℃ 에서 형성하고, 마지막에 Cu 로 이루어진 막두께 1.3㎛ (1.3 ×10-6m) 의 상부 전극을 스패터법으로 실온에서 형성하여 적층형의 박막 콘덴서를 얻는다. 이 박막 콘덴서의 시트 용량 설정값은 120pF/㎟ 이다.
제 2 유전체층의 막두께 TiO2층(Å) 제 1 유전체층의 조성 SiOxNy 제 1 유전체층의 막두께 (2층 합계) SiOxNy(Å) 콘덴서 Q값(1.5GHz) 내전압(V) 용량 온도 계수(ppm/℃)
4600 X=1.9, Y=0 2200 183 266 -220
4600 X=1.4, Y=0.3 2600 179 306 -220
4600 X=0, Y=1.3 3400 175 386 -220
7000 X=1.9, Y=0 1700 180 240 -330
7000 X=1.4, Y=0.3 2000 177 270 -330
7000 X=0, Y=1.3 2600 173 330 -330
10000 X=1.9, Y=0 1000 176 200 -470
10000 X=1.4, Y=0.3 1300 174 230 -470
10000 X=0, Y=1.3 1600 171 260 -470
상기 표 1 의 결과에 나타낸 바와 같이 제 2 유전체 박막의 막두께를 4600 내지 10000Å 범위에서 조정하고, 제 1 유전체막의 막두께를 1000 내지 3400Å 범위에서 조정함과 동시에 그 조성비를 조정함으로써 Q 값을 173 내지 183 사이에서 조정할 수 있고, 내전압을 200 내지 386V 범위에서 조정할 수 있으며, 용량 온도 계수를 -220 내지 -470 ppm/℃ 범위에서 조정할 수 있음이 판명되었다. 요컨대, 이 예의 박막 콘덴서이면 용량 온도 계수를 -220 내지 -470ppm/℃ 범위에서 조정할 수 있어 버랙터 다이오드 등의 온도 계수가 양인 전자기기의 온도 보상용에 적합하다.
이어서, 도 6 은 두께 2000Å 의 SiOx 막 (X=1.9,Y=0) 의 내전계 강도의 측정 결과를 나타내고, 도 7 은 두께 2000Å 의 SiOxNy 막 (X=1.4,Y=0.3) 의 내전계 강도의 측정 결과를 나타내며, 도 8 은 두께 2000Å 의 SiNy 막 (X=0,Y=1.3) 의 내전계 강도의 측정 결과를 나타내고, 도 9 는 두께 3000Å 의 TiO2막의 내전계 강도의 측정 결과를 나타내며, 도 10 은 3 층 구조 (SiNl.3막 / TiO2막 / SiNl.3막) 의 박막 콘덴서의 내전계 강도 특성을 나타낸다.
도 6 내지 도 8 에 나타낸 결과에 따르면, SiOxNy 막은 모두 내전계 강도가 8MV/㎝ 이상 얻을 수 있음을 알 수 있다. 도 9 에 나타낸 결과에 따르면 두께 3000Å 의 TiO2막은 단독으로는 내전계 강도가 0.3MV/㎝ 정도임을 알 수 있다. 그러나, 도 10 에 나타낸 결과에 따르면, 내전계 강도가 0.3MV/㎝ 인 TiO2막을 도 6 내지 도 8 에 나타낸 SiOxNy 막에서 샌드위치형으로 끼움으로써 내전압 강도가 3MV/㎝ 이상인 박막 콘덴서를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
내전계 강도가 3MV/㎝ 이상이면, 내전압은 180V 이상이 되며 (3MV/㎝ ×6 ×10-5㎝ (6000Å)=180V), 통상적인 전자회로의 요구 100 이상으로 사용할 수 있게 된다.
도 6 에서는 절연 파괴가 8MV/㎝ 에서 발생된다. 도 7, 도 8 에서는 절연 파괴가 발생되지 않는다. 단, 약 8MV/㎝ 이상에서 풀 프렌켈 (frenkel) 전도가 발생된다. 도 9 에서는 0.3V/㎝ 를 초과한 부근에서 절연 파괴가 발생된다. 도 10 에서는 4MV/㎝ 에서도 절연 파괴가 발생되지 않음을 볼 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 비유전율이 다른 제 1 유전체 박막과 제 2 유전체 박막이 한쌍의 전극 사이에 두 개 이상 개재되어 있고 비유전율이 다른 제 1 과 제 2 유전체 박막이 전극 사이에 두 개 이상 개재되어 있어, 이들 유전체 박막의 조합에 의해 Q 값의 조정, 내전압의 조정, 온도 보상이 가능해진다.
본 발명에서 상기 구조에 추가로 제 1 유전체 박막의 용량 온도 계수의 절대값을 50ppm/℃ 이하, 상기 제 2 유전체 박막의 용량 온도 계수가 음이며 그 절대값을 500ppm/℃ 이상으로 하면 온도 계수를 조정할 수 있게 되어 온도 보상이 가능해진다.
본 발명의 구조에서 제 2 유전체 박막이 다결정체로 이루어지고, 상기 제 2 유전체 박막을 구성하는 복수개의 결정립으로 구성된 결정립계가 막의 두께 방향으로 복수개 존재하지 않는 제 2 유전체 박막이면, 고주파 대역에서의 저유전 손실화가 가능해져 고주파 대역에서의 Q 값이 향상된다.
본 발명에서는 제 1 유전체 박막의 비유전율을 10 이하, 내전계 강도를 5MV/㎝ 이상, 더 바람직하게는 8MV/㎝ 이상, 주파수 1GHz 이상의 Q 를 200 이상, 더 바람직하게는 1000 이상, 유전 완화 시간을 1 초 이상으로 할 수 있다.
본 발명에서는 제 2 유전체 박막의 비유전율을 150 이하, 주파수 1GHz 이상의 Q 를 50 이상, 더 바람직하게는 100 이상으로 할 수 있다.
본 발명에서 제 1 유전체 박막이 SiOxNy 로 이루어지면, 조성비와 두께를 조정함으로써 Q 값, 내전압, 온도 계수의 조정을 쉽게 할 수 있고, 제 2 유전체 박막이 TiOx 로 이루어지면, 두께의 조정으로 용량 온도 계수의 조정을 쉽게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 비유전율이 다른 제 1 유전체 박막과 제 2 유전체 박막이 한쌍의 전극 사이에 두 개 이상 개재되며,
    상기 제 1 유전체 박막은 SiOxNy 로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체 박막의 용량 온도 계수의 절대값은 50ppm/℃ 이하이고,
    상기 제 2 유전체 박막의 용량 온도 계수는 음이며 그 절대값이 500ppm/℃ 이상인 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 유전체 박막은 다결정체로 이루어지고, 상기 제 2 유전체 박막을 구성하는 다수의 결정립으로 구성된 결정립계가 상기 제 2 유전체 박막의 막면 방향으로는 다수 존재하지만 막의 두께 방향으로는 10 이상 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유전체 박막의 비유전율은 10 이하, 내전계 강도는 5MV/㎝ 이상, 주파수 1GHz 이상의 Q 는 200 이상, 유전 완화 시간은 1초 이상인 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 유전체 박막의 비유전율은 150 이하, 주파수 1GHz 이상의 Q 는 50 이상인 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 유전체 박막은 TiOx 또는 CaTiO3로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 사이에 개재된 유전체 박막으로서, 각 전극에 접한 측에 제 1 유전체 박막이 각각 형성되고, 이들 제 1 유전체 박막 사이에 제 2 유전체 박막이 개재되어 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상용 박막 콘덴서.
KR10-2001-0048689A 2000-08-25 2001-08-13 온도 보상용 박막 콘덴서 KR100450101B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000256405A JP2002075783A (ja) 2000-08-25 2000-08-25 温度補償用薄膜コンデンサ
JPJP-P-2000-00256405 2000-08-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020016508A KR20020016508A (ko) 2002-03-04
KR100450101B1 true KR100450101B1 (ko) 2004-09-24

Family

ID=18745021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0048689A KR100450101B1 (ko) 2000-08-25 2001-08-13 온도 보상용 박막 콘덴서

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6477036B2 (ko)
EP (1) EP1182696A3 (ko)
JP (1) JP2002075783A (ko)
KR (1) KR100450101B1 (ko)
CN (1) CN1197103C (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095638A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Fujitsu Ltd 薄膜デカップリングキャパシタとその製造方法
US20040061990A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-01 Dougherty T. Kirk Temperature-compensated ferroelectric capacitor device, and its fabrication
US20060000542A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Yongki Min Metal oxide ceramic thin film on base metal electrode
US7216406B2 (en) * 2004-09-29 2007-05-15 Intel Corporation Method forming split thin film capacitors with multiple voltages
US7290315B2 (en) * 2004-10-21 2007-11-06 Intel Corporation Method for making a passive device structure
US20060099803A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-11 Yongki Min Thin film capacitor
US9572258B2 (en) * 2004-12-30 2017-02-14 Intel Corporation Method of forming a substrate core with embedded capacitor and structures formed thereby
US7372126B2 (en) * 2005-03-31 2008-05-13 Intel Corporation Organic substrates with embedded thin-film capacitors, methods of making same, and systems containing same
US7375412B1 (en) 2005-03-31 2008-05-20 Intel Corporation iTFC with optimized C(T)
US7629269B2 (en) * 2005-03-31 2009-12-08 Intel Corporation High-k thin film grain size control
US7288459B2 (en) * 2005-03-31 2007-10-30 Intel Corporation Organic substrates with integral thin-film capacitors, methods of making same, and systems containing same
US20060220177A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Palanduz Cengiz A Reduced porosity high-k thin film mixed grains for thin film capacitor applications
US7453144B2 (en) * 2005-06-29 2008-11-18 Intel Corporation Thin film capacitors and methods of making the same
JP2010192466A (ja) * 2007-04-27 2010-09-02 Nec Corp 広帯域容量素子
KR101420773B1 (ko) * 2009-07-15 2014-07-17 주성엔지니어링(주) 전기광학소자 및 이의 제작 방법
JP5120406B2 (ja) * 2010-03-31 2013-01-16 Ｔｄｋ株式会社 セラミック電子部品及びセラミック電子部品の製造方法
WO2013009772A1 (en) 2011-07-11 2013-01-17 Quantumscape Corporation Solid state energy storage devices
US9087645B2 (en) * 2012-01-30 2015-07-21 QuantrumScape Corporation Solid state energy storage devices
JP5441020B1 (ja) * 2012-08-29 2014-03-12 Ｔｏｔｏ株式会社 静電チャック
JP5936087B2 (ja) * 2014-10-07 2016-06-15 国立大学法人 岡山大学 薄膜型水素ガスセンサ
US10115527B2 (en) * 2015-03-09 2018-10-30 Blackberry Limited Thin film dielectric stack
US10122357B2 (en) * 2016-11-14 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Sensorless temperature compensation for power switching devices
US11942418B2 (en) * 2021-07-23 2024-03-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor structure and method for making the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US88216A (en) * 1869-03-23 Improved crushing and q-rindino-machine
US5638252A (en) * 1995-06-14 1997-06-10 Hughes Aircraft Company Electrical device and method utilizing a positive-temperature-coefficient ferroelectric capacitor
KR19980042343A (ko) * 1996-11-13 1998-08-17 가네꼬히사시 유전율의 감소가 방지될 수 있는 박막 캐패시터 구조
US5978207A (en) * 1996-10-30 1999-11-02 The Research Foundation Of The State University Of New York Thin film capacitor
US6088216A (en) * 1995-04-28 2000-07-11 International Business Machines Corporation Lead silicate based capacitor structures

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4870855A (ko) * 1971-12-29 1973-09-26
JPS5873908A (ja) 1981-10-28 1983-05-04 ティーディーケイ株式会社 高周波用誘電体磁器組成物
US4423087A (en) * 1981-12-28 1983-12-27 International Business Machines Corporation Thin film capacitor with a dual bottom electrode structure
JPS62222512A (ja) * 1986-03-20 1987-09-30 キヤノン株式会社 誘電体材料
JPS63110618A (ja) * 1986-10-28 1988-05-16 沖電気工業株式会社 積層型マイクロ波用誘電体磁器組成物
DE68906219T2 (de) 1988-08-25 1993-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Duennfilmkapazitaet und verfahren zur herstellung einer integrierten hybridmikrowellenschaltung.
JPH03252160A (ja) * 1990-02-28 1991-11-11 Nec Corp コンデンサ、コンデンサネットワーク及び抵抗―コンデンサネットワーク
EP0749134B1 (en) 1995-06-16 2002-10-02 AT&T IPM Corp. Dielectric material comprising Ta2O5 doped with TiO2 and devices employing same
US6236102B1 (en) * 1997-12-13 2001-05-22 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip type thin film capacitor, and manufacturing method therefor
JP2000183289A (ja) * 1998-12-18 2000-06-30 Murata Mfg Co Ltd 誘電体素子の特性制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US88216A (en) * 1869-03-23 Improved crushing and q-rindino-machine
US6088216A (en) * 1995-04-28 2000-07-11 International Business Machines Corporation Lead silicate based capacitor structures
US5638252A (en) * 1995-06-14 1997-06-10 Hughes Aircraft Company Electrical device and method utilizing a positive-temperature-coefficient ferroelectric capacitor
US5978207A (en) * 1996-10-30 1999-11-02 The Research Foundation Of The State University Of New York Thin film capacitor
KR19980042343A (ko) * 1996-11-13 1998-08-17 가네꼬히사시 유전율의 감소가 방지될 수 있는 박막 캐패시터 구조

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002075783A (ja) 2002-03-15
US20020080551A1 (en) 2002-06-27
EP1182696A3 (en) 2005-05-25
KR20020016508A (ko) 2002-03-04
CN1197103C (zh) 2005-04-13
US6477036B2 (en) 2002-11-05
EP1182696A2 (en) 2002-02-27
CN1340832A (zh) 2002-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100450101B1 (ko) 온도 보상용 박막 콘덴서
Sengupta et al. Breakthrough advances in low loss, tunable dielectric materials
US5283462A (en) Integrated distributed inductive-capacitive network
US6737179B2 (en) Electronically tunable dielectric composite thick films and methods of making same
EP0014002B1 (en) (1-x)BaO.xTiO2 System dielectric material for use in a microwave device
KR100242590B1 (ko) 유전체 세라믹 및 이것을 이용한 모놀리식 세라믹 전자 부품
KR100278417B1 (ko) 유전체 세라믹과 이것의 제조방법, 및 적층 세라믹 전자부품과
US6747334B2 (en) Thin-film capacitor device
US8953299B2 (en) Capacitors adapted for acoustic resonance cancellation
US20050176575A1 (en) Method for producing low-loss tunable ceramic composites with improved breakdown strengths
JP2001118731A (ja) チップ型複合電子部品およびその製造方法
US20090040687A1 (en) Capacitors adapted for acoustic resonance cancellation
JPH03504070A (ja) 温度補償ストリップライン構造
US11437695B2 (en) Compact thin film surface mountable coupler having wide-band performance
KR100339306B1 (ko) 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법
US5498999A (en) High-frequency use non-reciprocal circuit element
Al-Ahmad et al. Wide piezoelectric tuning of LTCC bandpass filters
US6642167B1 (en) Dielectric ceramic composition, monolithic ceramic substrate, ceramic electronic component, and monolithic ceramic electronic component
US20240136123A1 (en) Single Layer Capacitor
KR100366334B1 (ko) 복합기능을 갖는 ｎｔｃ 서미스터 및 그 제조방법
JPS6094716A (ja) 薄膜コンデンサ
JP2936925B2 (ja) 多層半導体磁器組成物の製造方法
Takagi Recent Progress in Multilayer Ceramic Devices
JP2003115710A (ja) 電子部品の製造方法
JPH09326335A (ja) 複合素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee