KR20200110244A - Dielectric composition and electronic component - Google Patents

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KR20200110244A
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쇼타 스즈키
노부유키 오쿠자와
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티디케이가부시기가이샤
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Abstract

The present invention relates to a dielectric composition including a composite oxide represented by composition formula Bi_xZn_yNb_zO_1.75 + δ, wherein x, y, and z are satisfied with a relationship of x + y + z = 1.00, x < 0.20, 0.20 <= y <= 0.50, and 0.25 <= x / z. The present invention relates to a dielectric composition including a composite oxide represented by composition formula Bi_xZn_yNb_zO_1.75 + δ, wherein x, y, and z are satisfied with a relationship of x + y + z = 1.00, 0.20 <= y <= 0.50, 1.5 < x / z <= 3.0, and z < 0.25. The present invention can provide dielectric composition with high reliability at a high temperature.

Description

유전체 조성물 및 전자 부품{DIELECTRIC COMPOSITION AND ELECTRONIC COMPONENT}Dielectric composition and electronic component {DIELECTRIC COMPOSITION AND ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은, 유전체 조성물 및 전자 부품에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric composition and an electronic component.

스마트폰으로 대표되는 이동 통신 기기의 고성능화에 대한 요구는 높고, 예를 들어, 고속으로 대용량의 통신을 가능하게 하기 위해서, 사용하는 주파수 영역의 수도 증가하고 있다. 사용하는 주파수 영역은 GHz대와 같은 고주파 영역이다. 이러한 고주파 영역에 있어서 작동하는 밸룬, 커플러, 필터, 혹은, 필터를 조합한 듀플렉서, 다이플렉서 등의 고주파 부품 중에는, 유전체 재료를 공진기로서 이용하고 있는 것이 있다. 이러한 유전체 재료에는, 고주파 영역에 있어서, 유전 손실이 작고, 주파수의 선택성이 양호한 것이 요구된다.The demand for high performance of mobile communication devices represented by smartphones is high, and for example, in order to enable high-capacity communication at high speed, the number of frequency domains to be used is increasing. The frequency range to be used is a high frequency range such as the GHz band. Among high-frequency components such as baluns, couplers, filters, or duplexers and diplexers in which filters are combined operating in such a high-frequency region, a dielectric material is used as a resonator. Such a dielectric material is required to have low dielectric loss and good frequency selectivity in a high frequency region.

이러한 이동 통신 기기는, 사용 환경, 기기에 사용되고 있는 부품의 발열 등에 의해, 온도 변화에 노출된다. 한편, 고주파 부품의 정전 용량은 온도에 의해 변화하기 때문에, 소정의 온도 범위에 있어서, 고주파 부품에는, 정전 용량의 온도 의존성, 즉, 용량 온도 계수가 작은 것이 요구된다.Such mobile communication devices are exposed to temperature changes due to the environment of use, heat generation of parts used in the device, and the like. On the other hand, since the capacitance of the high-frequency component changes with temperature, the high-frequency component is required to have a small temperature dependence of the capacitance, that is, the capacitance temperature coefficient, in a predetermined temperature range.

따라서, 고주파 부품에 적용되는 유전체 재료에는, 유전 손실 및 용량 온도 계수가 작은 것이 요구된다. 유전 손실의 역수는, 품질 계수 Q값으로서 나타낼 수 있으므로, 바꾸어 말하면, 고주파 영역에 있어서 품질 계수 Q값이 높고, 또한 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수가 작은 유전체 재료가 요망되고 있다.Therefore, dielectric materials applied to high-frequency components are required to have a small dielectric loss and a capacitance temperature coefficient. Since the reciprocal of the dielectric loss can be expressed as the quality factor Q value, in other words, a dielectric material having a high quality factor Q value in a high frequency region and a small capacity temperature coefficient in a predetermined temperature range is desired.

또, 차량 정보 및 주행 정보 등의 분석, 자동 운전 등에 대응하기 위해서, 인터넷으로의 상시 접속 기능을 갖는 커넥티드 카의 개발이 진행되고 있다. 이러한 커넥티드 카에 탑재되는 차재용 통신 기기도, 이동 통신 기기의 일종이며, 고속으로 대용량의 통신이 가능한 것이 요구되고 있다. 또, 차재용 통신 기기는, 고온이 되는 엔진 룸 내 혹은 그 근방에 배치되는 경우가 있으므로, 차재용 통신 기기에는 특히 고온에서의 신뢰성이 요구된다. 따라서, 차재용 통신 기기에 탑재되는 고주파 부품에도 고온에서의 신뢰성이 요구된다.In addition, in order to cope with analysis of vehicle information and driving information, automatic driving, etc., the development of a connected car having a function of always connecting to the Internet is in progress. The vehicle-mounted communication device mounted on such a connected car is also a type of mobile communication device, and it is required to enable high-capacity communication at high speed. Further, since the vehicle-mounted communication device is sometimes disposed in or near an engine room that becomes high temperature, the vehicle-mounted communication device is particularly required to have high reliability. Therefore, reliability at high temperatures is also required for high-frequency components mounted in vehicle-mounted communication devices.

또, 이동 통신 기기 및 차재용 통신 기기의 고성능화에 수반하여, 1개의 통신 기기에 탑재되는 전자 부품의 수도 증가하는 경향이 있고, 이들 통신 기기의 사이즈를 유지하려면, 전자 부품의 소형화도 동시에 요구된다. 유전체 재료를 이용하는 고주파 부품을 소형화하려면, 전극 면적을 작게 할 필요가 있기 때문에, 이에 의한 정전 용량의 저하를 보완하기 위해, 고주파 영역에 있어서, 유전체 재료의 비유전율이 높은 것이 요구된다.In addition, with the high performance of mobile communication devices and on-vehicle communication devices, the number of electronic parts mounted in one communication device tends to increase. In order to maintain the size of these communication devices, miniaturization of electronic parts is also required at the same time. In order to miniaturize a high-frequency component using a dielectric material, it is necessary to reduce the electrode area. Therefore, in order to compensate for the decrease in capacitance due to this, it is required that the dielectric material has a high relative dielectric constant in the high-frequency region.

그런데, 유전체 재료를 이용하는 고주파 부품의 정전 용량은, 유전체 재료의 비유전율, 전극 면적 및 전극 간 거리에 의해 변화한다. 바꾸어 말하면, 이들을 변화시킴으로써, 고주파 부품의 정전 용량을 조정할 수 있다. 한편, 유전체 재료를 이용하는 고주파 부품의 성능을, 탑재되는 통신 기기의 용도 등에 따라 변경하는 경우, 고주파 부품의 실장 면적을 변경하지 않고, 유전체 재료의 비유전율을 조정함으로써, 고주파 부품의 성능의 변경에 대응하는 것이 요구되는 경우가 있다. 이 경우, 요구되는 비유전율에 따라 유전체 재료의 조성계를 변경하는 것보다, 동일한 조성계를 갖는 유전체 재료가 고주파 부품의 성능에 따른 비유전율을 나타내는 것이 바람직하다.By the way, the capacitance of a high-frequency component using a dielectric material varies depending on the relative dielectric constant of the dielectric material, the electrode area, and the distance between electrodes. In other words, by changing these, the capacitance of the high-frequency component can be adjusted. On the other hand, when the performance of a high-frequency component using a dielectric material is changed according to the purpose of the mounted communication device, etc., by adjusting the relative dielectric constant of the dielectric material without changing the mounting area of the high-frequency component, it is possible to change the performance of the high-frequency component. There are cases where it is required to respond. In this case, rather than changing the composition system of the dielectric material according to the required relative dielectric constant, it is preferable that the dielectric material having the same composition system exhibits the relative dielectric constant according to the performance of the high frequency component.

즉, 고주파 부품에 대한 다양한 요구에 응하기 위해, 유전체 재료에 요구되는 유전 특성도 다양화되어 있다.That is, in order to meet various demands for high frequency components, dielectric properties required for dielectric materials are also diversified.

종래, 고주파수 영역에 있어서 소정의 유전 특성을 가지는 재료로서는 Bi-Zn-Nb-O계 산화물이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, Bi3NbO7상 및 Bi2(Zn2/3Nb4/3)O7상과의 혼합물이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, Bi2O3, ZnO 및 Nb2O5를 소정의 비율로 혼합해 소성하여 얻어지는 소결체가 개시되어 있다.Conventionally, a Bi-Zn-Nb-O-based oxide is known as a material having a predetermined dielectric property in a high frequency region. For example, in Patent Document 1, a mixture of a Bi 3 NbO 7 phase and a Bi 2 (Zn 2/3 Nb 4/3 )O 7 phase is disclosed. In addition, Patent Document 2 discloses a sintered body obtained by mixing Bi 2 O 3 , ZnO and Nb 2 O 5 at a predetermined ratio and firing.

일본국 특허공표 2009-537444호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-537444 일본국 특허공개 평 4-285046호 공보Japanese Patent Publication No. Hei 4-285046

그러나, 특허문헌 1에서는, Bi3NbO7상 및 Bi2(Zn2/3Nb4/3)O7상이 1:1로 혼합된 혼합물의 유전율의 온도 계수의 절대치가 10ppm 이하인 것이 기재되어 있다. 그러나, 당해 혼합물의 비유전율은 100보다 작고, 1GHz에 있어서의 유전 품질 계수 Q는 1000정도이기 때문에, 고주파 부품의 소형화를 진행시킨다는 관점에서는, 고주파 영역에 있어서의 유전 특성은 충분하지 않았다.However, in Patent Document 1, it is described that the absolute value of the temperature coefficient of the dielectric constant of a mixture in which the Bi 3 NbO 7 phase and the Bi 2 (Zn 2/3 Nb 4/3 ) O 7 phase are mixed at 1:1 is 10 ppm or less. However, since the relative dielectric constant of the mixture is less than 100 and the dielectric quality factor Q at 1 GHz is about 1000, the dielectric properties in the high frequency region are not sufficient from the viewpoint of advancing the miniaturization of high frequency components.

또, 고주파 부품의 실장 면적을 변경하지 않는다는 관점에서는, 당해 혼합물의 유전율은 너무 크기 때문에 고주파 부품을 동일 형상으로 제작할 때, 전극 면적이나 유전체 재료의 두께로 정전 용량을 조정해도, 완전히 조정하지 못해, 동일 조성계에 있어서, 낮은 정전 용량을 실현할 수 없다.In addition, from the viewpoint of not changing the mounting area of the high-frequency component, since the dielectric constant of the mixture is too large, when the high-frequency component is manufactured in the same shape, even if the capacitance is adjusted by the electrode area or the thickness of the dielectric material, it cannot be completely adjusted. In the same composition system, a low electrostatic capacity cannot be realized.

또, 특허문헌 2에서는, Bi2O3, ZnO 및 Nb2O5를 소정의 비율로 혼합해 소성하여 얻어지는 소결체의 유전율의 온도 계수의 절대치가 100ppm 이하인 것이 기재되어 있다. 그러나, 당해 소결체의 1GHz에 있어서의 무부하 Q값은 400 이하이기 때문에, 고주파 영역에 있어서의 유전 특성은 충분하지 않았다.In addition, Patent Document 2 describes that the absolute value of the temperature coefficient of the dielectric constant of the sintered body obtained by mixing Bi 2 O 3 , ZnO and Nb 2 O 5 at a predetermined ratio and firing is 100 ppm or less. However, since the no-load Q value at 1 GHz of the sintered body was 400 or less, the dielectric properties in the high frequency region were not sufficient.

본 발명은, 고주파 영역에 있어서 품질 계수 Q값이 높고, 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수 Tcc의 절대치가 작고, 비유전율 εr이 소정의 범위 내이며, 고온에서의 신뢰성이 높은 유전체 조성물, 및, 당해 유전체 조성물을 갖는 전자 부품을 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.The present invention provides a dielectric composition having a high quality factor Q value in a high frequency region, a small absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature range, a relative dielectric constant εr within a predetermined range, and high reliability at a high temperature, and It is a first object to provide an electronic component having the dielectric composition.

또, 고주파 영역에 있어서 비유전율 εr 및 품질 계수 Q값이 소정의 값 이상이며, 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수 Tcc의 절대치가 작고, 고온에서의 신뢰성이 높은 유전체 조성물, 및, 당해 유전체 조성물을 갖는 전자 부품을 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.In addition, a dielectric composition having a relative dielectric constant εr and a quality factor Q in a high frequency region of a predetermined value or more, a small absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature range, and high reliability at a high temperature, and the dielectric composition It is a second object to provide an electronic component having

제1의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the first object, the present invention,

[1] 비스무트와 아연과 니오브를 포함하는 복합 산화물을 갖는 유전체 조성물로서,[1] A dielectric composition having a complex oxide containing bismuth, zinc, and niobium,

복합 산화물을, 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시한 경우, x, y 및 z는, x+y+z=1.00, x<0.20, 0.20≤y≤0.50, 0.25≤x/z인 관계를 만족하는 유전체 조성물이다.When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ , x, y and z are x+y+z=1.00, x<0.20, 0.20≤y≤0.50, 0.25≤x/z It is a dielectric composition that satisfies the phosphorus relationship.

제2의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the second object, the present invention,

[2] 비스무트와 아연과 니오브를 포함하는 복합 산화물을 갖는 유전체 조성물로서,[2] A dielectric composition having a complex oxide containing bismuth, zinc, and niobium,

복합 산화물을, 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시한 경우, x, y 및 z는, x+y+z=1.00, 0.20≤y≤0.50, 1.5<x/z≤3.0 및 z<0.25인 관계를 만족하는 유전체 조성물이다.When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ , x, y and z are x+y+z=1.00, 0.20≤y≤0.50, 1.5<x/z≤3.0 and z It is a dielectric composition satisfying the relationship of <0.25.

[3] [1] 또는 [2]에 기재된 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 구비하는 전자 부품이다.[3] An electronic component including a dielectric layer containing the dielectric composition according to [1] or [2].

본 발명에 의하면, 고주파 영역에 있어서 품질 계수 Q값이 높고, 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수 Tcc의 절대치가 작고, 비유전율 εr이 소정의 범위 내이며, 고온에서의 신뢰성이 높은 유전체 조성물, 및, 당해 유전체 조성물을 갖는 전자 부품을 제공할 수 있다.According to the present invention, a dielectric composition having a high quality factor Q value in a high frequency region, a small absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature range, a relative dielectric constant εr within a predetermined range, and high reliability at a high temperature, And, an electronic component having the dielectric composition can be provided.

또, 본 발명에 의하면, 고주파 영역에 있어서 비유전율 εr 및 품질 계수 Q값이 소정의 값 이상이며, 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수 Tcc의 절대치가 작고, 고온에서의 신뢰성이 높은 유전체 조성물, 및, 당해 유전체 조성물을 갖는 전자 부품을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, a dielectric composition having a relative dielectric constant εr and a quality factor Q value in a high frequency region of a predetermined value or more, a small absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc in a predetermined temperature range, and high reliability at a high temperature, And, an electronic component having the dielectric composition can be provided.

도 1은, 본 실시형태에 따른 전자 부품의 일례로서의 박막 콘덴서의 모식적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a thin film capacitor as an example of an electronic component according to the present embodiment.

이하, 본 발명을, 구체적인 실시형태에 의거하여, 이하의 순서로 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in the following order based on specific embodiments.

1. 박막 콘덴서1. Thin film capacitor

1.1. 박막 콘덴서의 전체 구성 1.1. Overall configuration of thin film capacitor

1.2. 유전체막 1.2. Dielectric film

1.2.1. 유전체 조성물 1.2.1. Dielectric composition

1.2.2. 제1 복합 산화물 1.2.2. First complex oxide

1.2.3. 제2 복합 산화물 1.2.3. Second complex oxide

1.3. 기판 1.3. Board

1.4. 하부 전극 1.4. Lower electrode

1.5. 상부 전극 1.5. Upper electrode

2. 박막 콘덴서의 제조 방법2. Manufacturing method of thin film capacitor

3. 본 실시형태의 정리3. Summary of this embodiment

4. 변형예4. Modification

(1. 박막 콘덴서)(1. Thin film capacitor)

우선, 본 실시형태에 따른 전자 부품은, 고주파 영역에 있어서 사용되는 전자 부품(고주파 부품)이다. 고주파 부품으로서, 유전체층이 박막형상의 유전체막으로 구성되는 박막 콘덴서에 대해서 설명한다.First, the electronic component according to the present embodiment is an electronic component (high frequency component) used in a high frequency region. As a high-frequency component, a thin film capacitor in which the dielectric layer is formed of a thin-film dielectric film will be described.

(1.1. 박막 콘덴서의 전체 구성)(1.1. Overall configuration of thin film capacitor)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 전자 부품의 일례로서의 박막 콘덴서(10)는, 기판(1)과, 하부 전극(3)과, 유전체막(5)과, 상부 전극(4)이 이 순서로 적층된 구성을 갖고 있다. 하부 전극(3)과 유전체막(5)과 상부 전극(4)은 콘덴서부를 형성하고 있으며, 하부 전극(3) 및 상부 전극(4)이 외부 회로에 접속되어 전압이 인가되면, 콘덴서부가 소정의 정전 용량을 나타내고, 콘덴서로서의 기능을 발휘할 수 있다. 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 후술한다.As shown in Fig. 1, in the thin film capacitor 10 as an example of the electronic component according to the present embodiment, a substrate 1, a lower electrode 3, a dielectric film 5, and an upper electrode 4 It has a structure stacked in this order. The lower electrode 3, the dielectric film 5, and the upper electrode 4 form a capacitor portion, and when voltage is applied by connecting the lower electrode 3 and the upper electrode 4 to an external circuit, the capacitor portion is It shows electrostatic capacity and can exert a function as a capacitor. A detailed description of each component will be described later.

또, 본 실시형태에서는, 기판(1)과 하부 전극(3) 사이에, 기판(1)과 하부 전극(3)의 밀착성을 향상시키기 위해서 하지층(2)이 형성되어 있다. 하지층(2)을 구성하는 재료는, 기판(1)과 하부 전극(3)의 밀착성을 충분히 확보할 수 있는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 하부 전극(3)이 Cu로 구성되는 경우에는, 하지층(2)은 Cr로 구성되고, 하부 전극(3)이 Pt로 구성되는 경우에는, 하지층(2)은 Ti로 구성할 수 있다.In addition, in this embodiment, the underlayer 2 is formed between the substrate 1 and the lower electrode 3 in order to improve the adhesion between the substrate 1 and the lower electrode 3. The material constituting the base layer 2 is not particularly limited as long as it is a material capable of sufficiently securing adhesion between the substrate 1 and the lower electrode 3. For example, when the lower electrode 3 is composed of Cu, the underlying layer 2 is composed of Cr, and when the lower electrode 3 is composed of Pt, the underlying layer 2 is composed of Ti. can do.

또, 도 1에 나타내는 박막 콘덴서(10)에 있어서, 유전체막(5)을 외부 분위기로부터 차단하기 위한 보호막이 형성되어 있어도 된다.Further, in the thin film capacitor 10 shown in Fig. 1, a protective film for blocking the dielectric film 5 from an external atmosphere may be formed.

또한, 박막 콘덴서의 형상에 특별히 제한은 없지만, 통상, 직방체 형상이 된다. 또 그 치수에도 특별히 제한은 없고, 두께나 길이는 용도에 따라 적당한 치수로 하면 된다.In addition, the shape of the thin film capacitor is not particularly limited, but it is usually a rectangular parallelepiped shape. In addition, the dimensions are not particularly limited, and the thickness and length may be appropriate dimensions depending on the application.

(1.2. 유전체막)(1.2. Dielectric film)

유전체막(5)은, 후술하는 본 실시형태에 따른 유전체 조성물(제1 유전체 조성물 및 제2 유전체 조성물)로 구성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 유전체막(5)은, 박막형상이며 공지의 성막법에 의해 기판 상에 형성된 유전체 퇴적막인 것이 바람직하다.The dielectric film 5 is made of the dielectric composition (first dielectric composition and second dielectric composition) according to the present embodiment described later. In addition, in this embodiment, it is preferable that the dielectric film 5 is in the form of a thin film and is a dielectric deposition film formed on a substrate by a known film forming method.

제1 유전체 조성물로 구성되는 유전체막(5)을 갖는 박막 콘덴서는, 고주파 영역(예를 들어, 2GHz)이어도, 높은 Q값(예를 들어, 1000 이상)을 나타내면서, 또한, 양호한 용량 온도 계수(예를 들어, 용량 온도 계수의 절대치가 50ppm/℃ 이내) 및 양호한 고온 가속 수명(예를 들어, 180℃에 있어서의 절연 저항(IR) 수명이 15.0h 이상)을 나타낼 수 있다. 또, 당해 박막 콘덴서는, 소정의 범위 내의 비유전율 εr을 나타낼 수 있다.The thin film capacitor having the dielectric film 5 made of the first dielectric composition, even in the high frequency region (for example, 2 GHz), exhibits a high Q value (for example, 1000 or more), and has a good capacity temperature coefficient ( For example, the absolute value of the capacity temperature coefficient may be within 50 ppm/°C) and a good high-temperature acceleration life (eg, an insulation resistance (IR) life at 180°C of 15.0 h or more). In addition, the thin film capacitor can exhibit a relative dielectric constant εr within a predetermined range.

제2 유전체 조성물로 구성되는 유전체막(5)을 갖는 박막 콘덴서는, 고주파 영역(예를 들어, 2GHz)이어도, 높은 비유전율 εr(예를 들어, 100 이상) 및 높은 Q값(예를 들어, 1000 이상)을 나타내면서, 또한, 양호한 용량 온도 계수(예를 들어, 용량 온도 계수의 절대치가 50ppm/℃ 이내) 및 양호한 고온 가속 수명(예를 들어, 180℃에 있어서의 절연 저항(IR) 수명이 15.0h 이상)을 나타낼 수 있다.The thin film capacitor having the dielectric film 5 made of the second dielectric composition, even in the high frequency region (e.g., 2 GHz), has a high relative permittivity εr (e.g., 100 or more) and a high Q value (e.g., 1000 or more), and a good capacity temperature coefficient (for example, the absolute value of the capacity temperature coefficient is within 50 ppm/°C) and good high temperature acceleration life (for example, insulation resistance (IR) life at 180°C) 15.0h or more).

유전체막(5)의 두께는, 바람직하게는 10nm~2000nm, 보다 바람직하게는 50nm~1000nm이다. 유전체막(5)의 두께가 너무 얇으면, 유전체막(5)의 절연 파괴가 발생하기 쉬운 경향이 있다. 절연 파괴가 발생하면, 콘덴서로서의 기능을 발휘할 수 없다. 한편, 유전체막(5)의 두께가 너무 두꺼우면, 콘덴서의 정전 용량을 크게 하기 위해서 전극 면적을 넓게 할 필요가 있어, 전자 부품의 설계에 따라서는 소형화 및 저배화(低背化)가 곤란해지는 경우가 있다.The thickness of the dielectric film 5 is preferably 10 nm to 2000 nm, more preferably 50 nm to 1000 nm. If the thickness of the dielectric film 5 is too thin, there is a tendency that dielectric breakdown of the dielectric film 5 is likely to occur. When insulation breakdown occurs, the function as a capacitor cannot be exhibited. On the other hand, if the thickness of the dielectric film 5 is too thick, it is necessary to increase the electrode area in order to increase the capacitance of the capacitor, making it difficult to downsize and reduce the size depending on the design of the electronic component. There are cases.

통상, Q값은, 유전체의 두께가 얇아지면 저하하는 경향이 있는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 높은 Q값을 얻으려면, 어느 정도의 두께를 갖는 유전체, 즉, 벌크형상의 유전체로 구성할 필요가 있다. 그러나, 본 실시형태에 따른 유전체 조성물로 구성되는 유전체막은, 상기와 같이, 두께가 매우 얇은 경우여도, 높은 Q값을 얻을 수 있다.In general, it is known that the Q value tends to decrease as the thickness of the dielectric decreases. Therefore, in order to obtain a high Q value, it is necessary to constitute a dielectric having a certain thickness, that is, a bulk dielectric. However, even when the dielectric film composed of the dielectric composition according to the present embodiment has a very thin thickness as described above, a high Q value can be obtained.

또한, 유전체막(5)의 두께는, 유전체막(5)을 포함하는 박막 콘덴서를, FIB(집속 이온 빔) 가공 장치로 굴삭해, 얻어진 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)으로 관찰하여 측정할 수 있다.In addition, the thickness of the dielectric film 5 can be measured by excavating a thin film capacitor including the dielectric film 5 with an FIB (focused ion beam) processing apparatus, and observing the obtained cross section with a scanning electron microscope (SEM). I can.

(1.2.1. 유전체 조성물)(1.2.1. Dielectric composition)

본 실시형태에 따른 유전체 조성물은, 비스무트(Bi), 아연(Zn) 및 니오브(Nb)를 포함하는 복합 산화물(Bi-Zn-Nb-O계 산화물)을 주성분으로서 함유하고 있다. 본 실시형태에서는, 주성분이란, 유전체 조성물 100질량%에 대해, 90질량% 이상을 차지하는 성분이다.The dielectric composition according to the present embodiment contains a complex oxide (Bi-Zn-Nb-O-based oxide) containing bismuth (Bi), zinc (Zn) and niobium (Nb) as a main component. In this embodiment, the main component is a component that occupies 90 mass% or more with respect to 100 mass% of the dielectric composition.

당해 복합 산화물은 일반식 A2B2O7로 표시되고, 파이로클로르상을 갖고 있다. 본 실시형태에 따른 복합 산화물에 있어서, A사이트를 차지하는 원소(A사이트 원소)에 산소가 8배위하고 있고, B사이트를 차지하는 원소(B사이트 원소)에 산소가 6배위하고 있다. 그리고, 산소로 구성되는 팔면체의 중심에 B사이트 원소가 위치하는 BO6 팔면체가 서로의 꼭짓점을 공유한 삼차원 네트워크를 구성하고, 이 네트워크의 간극에 A사이트 원소가 위치하고, 또한 A사이트 원소는, 산소로 구성되는 육면체의 중심에 위치하고 있다. 이러한 구조의 결정성이 높은 경우, 당해 구조는 파이로클로르형 결정 구조이다.This composite oxide is represented by the general formula A 2 B 2 O 7 and has a pyrochlore phase. In the composite oxide according to the present embodiment, 8 coordination of oxygen to the element occupying the A site (the A site element), and 6 coordination of the oxygen to the element (the B site element) occupying the B site. In addition, the BO 6 octahedron, in which the B-site element is located at the center of the octahedron composed of oxygen, forms a three-dimensional network in which a vertex of each other is shared, and the A-site element is located in the gap of the network, and the A-site element is oxygen. It is located in the center of a hexahedron consisting of. When the crystallinity of this structure is high, the structure is a pyrochlore type crystal structure.

본 실시형태에서는, 일반식 A2B2O7은, 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시할 수 있다. 즉, 상기 복합 산화물은 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시된다. 이 조성식에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」는, x+y+z=1.00이다.In this embodiment, the general formula A 2 B 2 O 7 can be represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ . That is, the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ . In this compositional formula, "x", "y" and "z" are x+y+z=1.00.

또, 당해 복합 산화물에서는, 산소(O)량이 화학량론비여도 되고, 화학량론비로부터 약간 편의(偏倚)해도 된다. 화학량론비로부터의 편의량은, 치환하는 원소의 종류 및 그들의 치환량에 따라 변화하며, 상기 조성식에 있어서 「δ」로 표시된다.Moreover, in the said composite oxide, the amount of oxygen (O) may be a stoichiometric ratio, and may deviate slightly from the stoichiometric ratio. The amount of convenience from the stoichiometric ratio varies depending on the type of element to be substituted and the amount of substitution thereof, and is represented by "δ" in the above compositional formula.

따라서, 「x」는, 상기 복합 산화물의 조성식에 있어서의 금속 원소 중, Bi의 함유 비율을 나타내고, 「y」는, 상기 복합 산화물의 조성식에 있어서의 금속 원소 중, Zn의 함유 비율을 나타내고, 「z」는, 상기 복합 산화물의 조성식에 있어서의 금속 원소 중, Nb의 함유 비율을 나타낸다.Therefore, "x" represents the content ratio of Bi in the metal element in the composition formula of the composite oxide, and "y" represents the content ratio of Zn in the metal element in the composition formula of the composite oxide, "Z" represents the content ratio of Nb in the metal element in the composition formula of the composite oxide.

상기 일반식에 있어서, Bi는 A사이트를 차지하고, Nb는 B사이트를 차지한다. 한편, Zn은, 상기 일반식에 있어서, A사이트 및 B사이트의 어느 쪽이나 차지할 수 있다. 따라서, 상기 복합 산화물에 있어서는, Bi에 산소가 8배위한 육면체 및 Nb에 산소가 6배위한 팔면체에 추가하여, Zn에 산소가 8배위한 육면체 및 Zn에 산소가 6배위한 팔면체가 존재한다.In the above general formula, Bi occupies A site and Nb occupies B site. On the other hand, Zn can occupy either of A site and B site in the said general formula. Therefore, in the complex oxide, in addition to the hexahedron for 8 times oxygen to Bi and the octahedron for 6 times oxygen to Nb, there exist a hexahedron for 8 times oxygen to Zn and an octahedron for 6 times oxygen to Zn.

본 실시형태에서는, 상기 구조적인 특징을 갖는 복합 산화물을, 제1 복합 산화물과, 제2 복합 산화물로 나누어 설명한다.In this embodiment, the composite oxide having the above structural characteristics is divided into a first composite oxide and a second composite oxide.

(1.2.2. 제1 복합 산화물)(1.2.2. First Composite Oxide)

Bi, Zn 및 Nb를 포함하는 제1 복합 산화물에 있어서는, Zn에 산소가 배위한 다면체의 비율이, 당해 구조의 안정성에 영향을 미치고 있다. 본 실시형태에서는, Zn의 함유 비율을 나타내는 「y」는, 0.20 이상 0.50 이하이다. 또, 「y」는 0.30 이상인 것이 바람직하다.In the first composite oxide containing Bi, Zn, and Nb, the ratio of the polyhedron in which oxygen is coordinated with Zn affects the stability of the structure. In this embodiment, "y" indicating the content ratio of Zn is 0.20 or more and 0.50 or less. Moreover, it is preferable that "y" is 0.30 or more.

「y」를 상기 범위 내로 함으로써, 제1 복합 산화물에 있어서, Zn에 산소가 8배위한 육면체 및 Zn에 산소가 6배위한 팔면체의 비율이 증가하고, 결정 구조 중에 있어서의 다면체 구조의 불균형이 억제되어, 온도 변화에 의한 구조 변화가 발생하기 어려워진다. 그 결과, 온도가 변화해도, 정전 용량이 일정하게 유지되는 경향이 있으므로, 용량 온도 계수 Tcc의 절대치(|Tcc|)를 소정의 범위 내로 할 수 있다.By making ``y'' within the above range, the ratio of the hexahedron for Zn to 8 times oxygen and the octahedron for Zn to 6 times increased, and the imbalance of the polyhedral structure in the crystal structure is suppressed. As a result, it becomes difficult to cause structural change due to temperature change. As a result, even when the temperature changes, the capacitance tends to be kept constant, so that the absolute value (|Tcc|) of the capacitance temperature coefficient Tcc can be made within a predetermined range.

「y」가 너무 작으면, 제1 복합 산화물에 있어서, Bi에 산소가 8배위한 육면체 및 Nb에 산소가 6배위한 팔면체가 차지하는 비율이 증가하고, 다면체 구조의 불균형이 커져, 구조 변화하기 쉬운 경향이 있으므로, 용량 온도 계수 Tcc가 악화하는 경향이 있다. 한편, 「y」가 너무 크면, 본 실시형태에 있어서 규정하는 적절한 비유전율 εr의 범위로부터 벗어나는 경향이 있다.If ``y'' is too small, in the first complex oxide, the ratio occupied by the hexahedron with 8 times the amount of oxygen in Bi and the octahedron with 6 times the amount of oxygen in Nb increases, increasing the imbalance of the polyhedral structure, which is liable to change the structure. Since there is a tendency, the capacity temperature coefficient Tcc tends to deteriorate. On the other hand, when "y" is too large, it tends to deviate from the range of the appropriate relative permittivity εr specified in the present embodiment.

제1 복합 산화물에 있어서, Bi의 함유 비율(「x」)이 0.20 미만이다. 또, Nb의 함유 비율(「z」)에 대한 Bi의 함유 비율(「x」)을 나타내는 「x/z」는, 0.25 이상이다. 「x」 및 「x/z」를 상기 범위 내로 함으로써, B사이트에 있어서 구조의 흐트러짐(디스오더)이 적절한 범위 내에서 발생하기 때문에, 양호한 품질 계수 Q값이 얻어진다.In the first composite oxide, the content ratio of Bi ("x") is less than 0.20. Moreover, "x/z" which shows the content ratio ("x") of Bi with respect to the content ratio ("z") of Nb is 0.25 or more. By making "x" and "x/z" within the above ranges, structure disturbance (disorder) occurs within an appropriate range at the B site, so that a good quality factor Q value is obtained.

또, 「x」를 상기 범위 내로 함으로써, 제1 복합 산화물에 있어서의 Nb가 차지하는 비율이, Bi가 차지하는 비율보다 높아진다. 산소와 Nb의 전기 음성도의 차는, 산소와 Bi의 전기 음성도의 차보다 크다. 따라서, 제1 복합 산화물에 있어서, 금속 원소와 산소의 이온 결합이 강해지므로, 산소 결함이 발생하기 어렵고, 고온에서의 가속 수명이 향상한다.Moreover, by making "x" within the said range, the ratio occupied by Nb in the 1st composite oxide becomes higher than the ratio occupied by Bi. The difference between the electronegativity of oxygen and Nb is greater than the difference between the electronegativity of oxygen and Bi. Therefore, in the first composite oxide, since the ionic bond between the metal element and oxygen is strong, oxygen defects are less likely to occur, and the accelerated life at high temperature is improved.

제1 복합 산화물에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」를 상기 범위 내로 함으로써, 품질 계수 Q값과, 용량 온도 계수 Tcc와, 고온 가속 수명을 양호하게 할 수 있다. 또한, 비유전율 εr을 소정의 범위 내로 하는 것이 용이해진다.In the first composite oxide, by making "x", "y" and "z" within the above ranges, the quality factor Q value, the capacity temperature coefficient Tcc, and the high temperature acceleration life can be improved. Further, it becomes easy to make the relative dielectric constant εr within a predetermined range.

(1.2.3. 제2 복합 산화물)(1.2.3. The second complex oxide)

Bi, Zn 및 Nb를 포함하는 제2 복합 산화물에 있어서는, Zn에 산소가 배위한 다면체의 비율이, 당해 구조의 안정성에 영향을 미치고 있다. 본 실시형태에서는, Zn의 함유 비율을 나타내는 「y」는, 0.20 이상 0.50 이하이다. 또, 「y」는 0.30 이상인 것이 바람직하다.In the second composite oxide containing Bi, Zn, and Nb, the ratio of the polyhedron in which oxygen is coordinated with Zn affects the stability of the structure. In this embodiment, "y" indicating the content ratio of Zn is 0.20 or more and 0.50 or less. Moreover, it is preferable that "y" is 0.30 or more.

「y」가 너무 작으면, 제2 복합 산화물에 있어서, Bi에 산소가 8배위한 육면체 및 Nb에 산소가 6배위한 팔면체가 차지하는 비율이 증가하고, 다면체 구조의 불균형이 커져, 구조 변화하기 쉬운 경향이 있으므로, 용량 온도 계수 Tcc가 악화하는 경향이 있다. 한편, 「y」가 너무 크면, Zn에 산소가 배위한 다면체의 비율이 너무 많아져, 제2 복합 산화물에 있어서 비유전율에 기여하는 성분이 적어지기 때문에, 비유전율 εr이 악화하는 경향이 있다.If ``y'' is too small, in the second complex oxide, the ratio occupied by the hexahedron with 8 times the amount of oxygen in Bi and the octahedron with 6 times the amount of oxygen in Nb increases, increasing the imbalance of the polyhedral structure, which is liable to change the structure. Since there is a tendency, the capacity temperature coefficient Tcc tends to deteriorate. On the other hand, if "y" is too large, the ratio of the polyhedron to which oxygen is coordinated with Zn becomes too large, and the component contributing to the relative dielectric constant in the second composite oxide decreases, so that the relative dielectric constant εr tends to deteriorate.

제2 복합 산화물에 있어서, Nb의 함유 비율(「z」)에 대한 Bi의 함유 비율(「x」)을 나타내는 「x/z」는, 1.50보다 크고 3.00 이하이다. 「x」 및 「x/z」를 상기 범위 내로 함으로써, 제2 복합 산화물의 A사이트에 있어서 원자 배열의 흐트러짐(디스오더)이 적절한 범위 내에서 발생하기 때문에, 품질 계수 Q값을 양호하게 유지하면서, 이 디스오더에 기인하여 비유전율 εr을 양호하게 할 수 있다.In the second composite oxide, "x/z" indicating the content ratio of Bi ("x") to the content ratio of Nb ("z") is greater than 1.50 and not more than 3.00. By making ``x'' and ``x/z'' within the above ranges, disorganization of the atomic arrangement (disorder) occurs within an appropriate range at the A site of the second composite oxide, while maintaining a good quality factor Q value. , Due to this dispatch, the relative dielectric constant εr can be improved.

또, 제2 복합 산화물에 있어서, Nb의 함유 비율(「z」)이 0.25 미만이다. 「z」가 너무 크면, 품질 계수 Q값이 악화하는 경향이 있다. 「z」는 0.15 이상인 것이 바람직하다.In addition, in the second composite oxide, the content ratio ("z") of Nb is less than 0.25. If "z" is too large, the quality factor Q value tends to deteriorate. It is preferable that "z" is 0.15 or more.

또, 「z」를 상기 범위 내로 함으로써, 제2 복합 산화물에 있어서의 Bi의 비율이 Nb의 비율보다 높아지고, Bi에 산소가 8배위한 육면체의 비율이 커진다. 그 결과, 산소 결함이 발생하기 어렵고, 고온에서의 가속 수명이 향상한다.Further, by setting "z" within the above range, the ratio of Bi in the second composite oxide becomes higher than the ratio of Nb, and the ratio of the hexahedron in which oxygen is eight times larger than that of Bi increases. As a result, oxygen defects are less likely to occur, and the accelerated life at high temperatures is improved.

제2 복합 산화물에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」를 상기 범위 내로 함으로써, 비유전율 εr과, 품질 계수 Q값과, 용량 온도 계수 Tcc와, 고온 가속 수명을 양호하게 할 수 있다.In the second composite oxide, by making "x", "y" and "z" within the above ranges, the relative dielectric constant εr, the quality factor Q value, the capacity temperature coefficient Tcc, and the high temperature acceleration life can be improved. .

또한, 상술한 제1 유전체 조성물은, 제1 복합 산화물을 주성분으로서 갖고, 상술한 제2 유전체 조성물은, 제2 복합 산화물을 주성분으로서 갖는다. 또, 본 실시형태에 따른 유전체 조성물(제1 유전체 조성물 및 제2 유전체 조성물)은, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에 있어서, 미량인 불순물, 부성분 등을 포함하고 있어도 된다. 이러한 성분으로서는, 예를 들어, Mn, Ca, Ba가 예시된다.In addition, the first dielectric composition described above has a first composite oxide as a main component, and the second dielectric composition described above has a second composite oxide as a main component. In addition, the dielectric composition (the first dielectric composition and the second dielectric composition) according to the present embodiment may contain trace amounts of impurities, subcomponents, and the like within the range in which the effects of the present invention are exhibited. As such a component, Mn, Ca, and Ba are illustrated, for example.

(1.3. 기판)(1.3. Substrate)

도 1에 나타내는 기판(1)은, 그 위에 형성되는 하지층(2), 하부 전극(3), 유전체막(5) 및 상부 전극(4)을 지지할 수 있을 정도의 기계적 강도를 갖는 재료로 구성되어 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, Si 단결정, SiGe 단결정, GaAs 단결정, InP 단결정, SrTiO3 단결정, MgO 단결정, LaAlO3 단결정, ZrO2 단결정, MgAl2O4 단결정, NdGaO3 단결정 등으로 구성되는 단결정 기판; Al2O3 다결정, ZnO 다결정, SiO2 다결정 등으로 구성되는 세라믹 다결정 기판; Ni, Cu, Ti, W, Mo, Al, Pt 등의 금속, 그들의 합금 등으로 구성되는 금속 기판 등이 예시된다. 본 실시형태에서는, 저비용, 가공성 등의 관점으로부터, Si 단결정을 기판으로서 이용한다.The substrate 1 shown in Fig. 1 is made of a material having a mechanical strength sufficient to support the underlying layer 2, the lower electrode 3, the dielectric film 5, and the upper electrode 4 formed thereon. If configured, it will not be particularly limited. For example, Si single crystal, SiGe single crystal, GaAs single crystal, InP single crystal, SrTiO 3 single crystal, MgO single crystal, LaAlO 3 single crystal, ZrO 2 single crystal, MgAl 2 O 4 single crystal, NdGaO 3 single crystal substrate consisting of a single crystal and so on; Al 2 O Ceramic polycrystalline substrates composed of 3 polycrystals, ZnO polycrystals, SiO 2 polycrystals, etc.; Metal substrates composed of metals such as Ni, Cu, Ti, W, Mo, Al, Pt, alloys thereof, and the like are exemplified. In this embodiment, a Si single crystal is used as a substrate from the viewpoint of low cost and workability.

기판(1)의 두께는, 예를 들어, 10μm~5000μm로 설정된다. 두께가 너무 작으면, 기계적 강도를 확보할 수 없는 경우가 발생하는 일이 있고, 두께가 너무 크면, 전자 부품의 소형화에 기여할 수 없다는 문제가 발생하는 경우가 있다.The thickness of the substrate 1 is set to 10 μm to 5000 μm, for example. If the thickness is too small, the mechanical strength may not be secured in some cases, and if the thickness is too large, there may be a problem that it cannot contribute to miniaturization of the electronic component.

상기 기판(1)은, 기판의 재질에 따라 그 저항률이 상이하다. 저항률이 낮은 재료로 기판을 구성하는 경우, 박막 콘덴서의 작동 시에 기판측으로의 전류의 리크가 생겨, 박막 콘덴서의 전기 특성에 영향을 미치는 일이 있다. 그 때문에, 기판(1)의 저항률이 낮은 경우에는, 그 표면에 절연 처리를 실시해, 콘덴서 작동 시의 전류가 기판(1)에 흐르지 않도록 하는 것이 바람직하다.The substrate 1 has a different resistivity depending on the material of the substrate. When a substrate is formed of a material having a low resistivity, current leaks to the substrate side during operation of the thin film capacitor may affect the electrical characteristics of the thin film capacitor. Therefore, when the resistivity of the substrate 1 is low, it is preferable to perform an insulating treatment on the surface thereof so that the current during operation of the capacitor does not flow through the substrate 1.

예를 들어, Si 단결정을 기판(1)으로서 사용하는 경우에 있어서는, 기판(1)의 표면에 절연층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 기판(1)과 콘덴서부의 절연이 충분히 확보되어 있으면, 절연층을 구성하는 재료 및 그 두께는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는, 절연층을 구성하는 재료로서, SiO2, Al2O3, Si3Nx 등이 예시된다. 또, 절연층의 두께는, 0.01μm 이상인 것이 바람직하다.For example, in the case of using a Si single crystal as the substrate 1, it is preferable that an insulating layer is formed on the surface of the substrate 1. The material constituting the insulating layer and its thickness are not particularly limited as long as sufficient insulation between the substrate 1 and the capacitor portion is ensured. In this embodiment, SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N x and the like are exemplified as materials constituting the insulating layer. Moreover, it is preferable that the thickness of an insulating layer is 0.01 micrometers or more.

(1.4. 하부 전극)(1.4. Lower electrode)

도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(1) 위에는, 하지층(2)을 개재하여, 하부 전극(3)이 박막형상으로 형성되어 있다. 하부 전극(3)은, 후술하는 상부 전극(4)과 함께 유전체막(5)을 사이에 두고, 콘덴서로서 기능시키기 위한 전극이다. 하부 전극(3)을 구성하는 재료는, 도전성을 갖는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, Cu 등의 금속, 그들의 합금, 또는, 도전성 산화물이 예시된다.As shown in FIG. 1, on the substrate 1, the lower electrode 3 is formed in the form of a thin film with the underlying layer 2 interposed therebetween. The lower electrode 3 is an electrode for functioning as a capacitor by interposing the dielectric film 5 together with the upper electrode 4 to be described later. The material constituting the lower electrode 3 is not particularly limited as long as it is a material having conductivity. For example, metals such as Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, and Cu, alloys thereof, or conductive oxides are exemplified.

하부 전극(3)의 두께는, 전극으로서 기능할 정도의 두께이면 특별히 제한되지 않는다. 본 실시형태에서는, 두께는 0.01μm 이상인 것이 바람직하다.The thickness of the lower electrode 3 is not particularly limited as long as it is thick enough to function as an electrode. In this embodiment, it is preferable that the thickness is 0.01 μm or more.

(1.5. 상부 전극)(1.5. Upper electrode)

도 1에 나타내는 바와 같이, 유전체막(5)의 표면에는, 상부 전극(4)이 박막형상으로 형성되어 있다. 상부 전극(4)은, 상술한 하부 전극(3)과 함께, 유전체막(5)을 사이에 두고, 콘덴서로서 기능시키기 위한 전극이다. 따라서, 상부 전극(4)은, 하부 전극(3)과는 상이한 극성을 갖고 있다.As shown in Fig. 1, on the surface of the dielectric film 5, the upper electrode 4 is formed in a thin film shape. The upper electrode 4 is an electrode for functioning as a capacitor with the dielectric film 5 interposed therebetween together with the lower electrode 3 described above. Therefore, the upper electrode 4 has a polarity different from that of the lower electrode 3.

상부 전극(4)을 구성하는 재료는, 하부 전극(3)과 마찬가지로, 도전성을 갖는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, Cu 등의 금속, 그들의 합금, 또는, 도전성 산화물 등이 예시된다.As with the lower electrode 3, the material constituting the upper electrode 4 is not particularly limited as long as it is a material having conductivity. For example, metals such as Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Au, Ag, and Cu, alloys thereof, or conductive oxides are exemplified.

(2. 박막 콘덴서의 제조 방법)(2. Manufacturing method of thin film capacitor)

다음에, 도 1에 나타내는 박막 콘덴서(10)의 제조 방법의 일례에 대해 이하에 설명한다. Next, an example of a method of manufacturing the thin film capacitor 10 shown in FIG. 1 will be described below.

우선, 기판(1)을 준비한다. 기판(1)으로서, 예를 들어, Si 단결정 기판을 이용하는 경우, 당해 기판의 한쪽의 주면에 절연층을 형성한다. 절연층을 형성하는 방법으로서는, 열산화법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 공지의 성막법을 이용하면 된다.First, the substrate 1 is prepared. When, for example, a Si single crystal substrate is used as the substrate 1, an insulating layer is formed on one main surface of the substrate. As a method of forming the insulating layer, a known film forming method such as a thermal oxidation method and a CVD (Chemical Vapor Deposition) method may be used.

계속해서, 형성된 절연층 상에, 공지의 성막법을 이용하여 하지층을 구성하는 재료의 박막을 형성하여 하지층(2)을 형성한다.Subsequently, on the formed insulating layer, a thin film of a material constituting the underlying layer is formed using a known film forming method to form the underlying layer 2.

하지층(2)을 형성한 후, 당해 하지층(2) 상에, 공지의 성막법을 이용하여 하부 전극을 구성하는 재료의 박막을 형성하여 하부 전극(3)을 형성한다.After the underlying layer 2 is formed, a thin film of a material constituting the lower electrode is formed on the underlying layer 2 by using a known film forming method to form the lower electrode 3.

계속해서, 하부 전극(3) 상에 유전체막(5)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 공지의 성막법에 의해, 유전체막(5)을 구성하는 재료를 하부 전극(3) 상에 박막형상으로 퇴적시킨 퇴적막으로서의 유전체막(5)을 형성한다.Subsequently, a dielectric film 5 is formed on the lower electrode 3. In this embodiment, a dielectric film 5 as a deposition film is formed by depositing a material constituting the dielectric film 5 on the lower electrode 3 in a thin film form by a known film formation method.

공지의 성막법으로서는, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법, PLD(펄스 레이저 증착법), MO-CVD(유기 금속 화학 기상 성장법), MOD(유기 금속 분해법), 졸 겔법, CSD(화학 용액 퇴적법) 등이 예시된다. 또한, 성막 시에 사용하는 원료(증착 재료, 각종 타겟 재료, 유기 금속 재료 등)에는 미량의 불순물, 부성분 등이 포함되어 있는 경우가 있는데, 원하는 유전 특성이 얻어지면, 특별히 문제는 없다.Known film formation methods include, for example, vacuum evaporation, sputtering, PLD (pulse laser deposition), MO-CVD (organic metal chemical vapor deposition), MOD (organic metal decomposition), sol gel method, and CSD (chemical solution deposition). Law), etc. are illustrated. In addition, raw materials (evaporation materials, various target materials, organometallic materials, etc.) used at the time of film formation sometimes contain trace amounts of impurities, subcomponents, and the like, but there is no particular problem as long as desired dielectric properties are obtained.

예를 들어, PLD법을 이용하는 경우, 원하는 조성의 타겟을 이용하여, 하부 전극(3) 상에 유전체막(5)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 성막 조건은, 이하와 같이 하는 것이 바람직하다. 산소압은 0.1~10Pa로 하는 것이 바람직하다. 또, 성막은 실온에서 행하는 것이 바람직하다. 레이저의 파워는 3~5J/cm2인 것이 바람직하고, 펄스 주파수는 1~20Hz로 하는 것이 바람직하다.For example, in the case of using the PLD method, a dielectric film 5 is formed on the lower electrode 3 using a target having a desired composition. In this embodiment, it is preferable to perform film formation conditions as follows. It is preferable that the oxygen pressure is 0.1 to 10 Pa. Moreover, it is preferable to perform film formation at room temperature. The laser power is preferably 3 to 5 J/cm 2 , and the pulse frequency is preferably 1 to 20 Hz.

본 실시형태에서는, 유전체막을 형성한 후, 당해 유전체막에 대해, 급속 가열 어닐링 처리(Rapid Thermal Anneal: RTA)를 실시한다. 본 실시형태에서는, RTA를 실시하는 조건으로서, 분위기는 산소 분위기인 것이 바람직하고, 승온 속도를 1000℃/분 이상으로 하는 것이 바람직하고, 어닐링 시간은 1~30분으로 하는 것이 바람직하고, 어닐링 온도를 300℃ 이상 750℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.In this embodiment, after forming the dielectric film, the dielectric film is subjected to a rapid thermal annealing treatment (Rapid Thermal Anneal: RTA). In this embodiment, as a condition for performing RTA, the atmosphere is preferably an oxygen atmosphere, the heating rate is preferably 1000° C./min or more, the annealing time is preferably 1 to 30 minutes, and the annealing temperature It is preferable to set it to 300 degreeC or more and 750 degreeC or less.

다음에, 형성한 유전체막(5) 상에, 공지의 성막법을 이용하여 상부 전극을 구성하는 재료의 박막을 형성하여 상부 전극(4)을 형성한다.Next, on the formed dielectric film 5, a thin film of a material constituting the upper electrode is formed by a known film forming method to form the upper electrode 4.

이상의 공정을 거쳐, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(1) 상에, 콘덴서부(하부 전극(3), 유전체막(5) 및 상부 전극(4))가 형성된 박막 콘덴서(10)가 얻어진다. 또한, 유전체막(5)을 보호하는 보호막은, 적어도 유전체막(5)이 외부에 노출하고 있는 부분을 덮도록 공지의 성막법에 의해 형성하면 된다.Through the above steps, as shown in Fig. 1, a thin film capacitor 10 in which a capacitor portion (lower electrode 3, dielectric film 5, and upper electrode 4) is formed on a substrate 1 is obtained. . Further, the protective film for protecting the dielectric film 5 may be formed by a known film forming method so as to cover at least a portion of the dielectric film 5 exposed to the outside.

(3. 본 실시형태의 정리)(3. Summary of this embodiment)

본 실시형태에서는 Bi-Zn-Nb-O계 산화물에 주목하고 있다. Bi-Zn-Nb-O계 산화물은 일반식 A2B2O7로 표시되는 복합 산화물이다. 이 복합 산화물에 있어서는, Zn은, A사이트 및 B사이트의 어느 쪽이나 차지할 수 있고, 2종류의 다면체를 형성한다. 본 발명자들은, 이 2 종류의 다면체의 비율을 증가시킴으로써, Bi-Zn-Nb-O계 산화물의 구조가 안정화되어, 온도 변화에 의한 구조 변화가 발생하기 어려워지는 것을 발견했다. 이에, 본 실시형태에서는, Bi-Zn-Nb-O계 산화물 중의 Zn의 함유 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 용량 온도 계수 Tcc를 양호하게 하고 있다.In this embodiment, attention is paid to the Bi-Zn-Nb-O-based oxide. The Bi-Zn-Nb-O-based oxide is a composite oxide represented by the general formula A 2 B 2 O 7 . In this composite oxide, Zn can occupy both the A site and the B site, and forms two types of polyhedra. The inventors of the present invention have found that by increasing the ratio of these two types of polyhedron, the structure of the Bi-Zn-Nb-O-based oxide is stabilized, and structural change due to temperature change is less likely to occur. Therefore, in this embodiment, the capacity temperature coefficient Tcc is improved by making the content ratio of Zn in the Bi-Zn-Nb-O-based oxide within the above range.

또, 본 발명자들은, A사이트를 차지하는 Bi의 함유 비율과, B사이트를 차지하는 Nb의 함유 비율에 대한 Bi의 함유 비율을 제어함으로써, Bi-Zn-Nb-O계 산화물 중의 결함을 줄이고, 그 결과, 품질 계수 Q값 및 고온 가속 수명이 향상하는 것도 발견했다. 이에, 본 실시형태에서는, 상기 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 높은 품질 계수 Q값 및 양호한 고온 가속 수명을 얻고 있다.In addition, the present inventors reduce defects in Bi-Zn-Nb-O-based oxides by controlling the content ratio of Bi to the content ratio of Bi occupying the A site and Nb occupying the B site. , It was also found that the Q value of the quality factor and the high temperature acceleration life improved. Thus, in this embodiment, by making the ratio within the above range, a high quality factor Q value and a good high temperature acceleration life are obtained.

구체적으로는, 상술한 제1 유전체 조성물은, 2GHz 이상의 고주파 영역이어도 1000 이상의 높은 품질 계수 Q값을 나타내고, 게다가, 용량 온도 계수 Tcc의 절대치를 50ppm/℃ 이하, 180℃에 있어서의 절연 저항(IR) 수명을 15.0h 이상으로 할 수 있다.Specifically, the first dielectric composition described above exhibits a high quality factor Q value of 1000 or more even in a high frequency range of 2 GHz or more, and the absolute value of the capacitance temperature coefficient Tcc is 50 ppm/° C. or less, and the insulation resistance (IR) at 180° C. ) Life can be over 15.0h.

또, 본 발명자들은, B사이트를 차지하는 Nb의 함유 비율과, Nb의 함유 비율에 대한, A사이트를 차지하는 Bi의 함유 비율을 제어함으로써, 품질 계수 Q값과 비유전율 εr과 고온 가속 수명이 향상하는 것도 발견했다. 이에, 본 실시형태에서는, 상기 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 높은 비유전율 εr, 높은 품질 계수 Q값 및 양호한 고온 가속 수명을 얻고 있다.In addition, the present inventors control the content ratio of Nb occupying the B site and the content ratio of Bi occupying the A site relative to the content ratio of Nb, thereby improving the quality factor Q value, the relative dielectric constant εr and the high temperature acceleration life. I also found it. Therefore, in this embodiment, by making the ratio within the above range, a high relative dielectric constant εr, a high quality factor Q value, and a good high temperature acceleration life are obtained.

구체적으로는, 상술한 제2 유전체 조성물은, 2GHz 이상의 고주파 영역이어도 100 이상의 높은 비유전율 εr과, 1000 이상의 높은 품질 계수 Q값을 나타내고, 게다가, 용량 온도 계수 Tcc의 절대치를 50ppm/℃ 이하, 180℃에 있어서의 절연 저항(IR) 수명을 15.0h 이상으로 할 수 있다.Specifically, the second dielectric composition described above exhibits a high relative dielectric constant εr of 100 or more and a high quality factor Q value of 1000 or more even in a high frequency range of 2 GHz or more, and the absolute value of the capacity temperature coefficient Tcc is 50 ppm/° C. or less, 180 The insulation resistance (IR) life in °C can be 15.0 h or more.

(4. 변형예)(4. Modification)

상술한 실시형태에서는, 유전체막이 본 실시형태에 따른 유전체 조성물만으로 구성되는 경우를 설명했는데, 본 실시형태에 따른 유전체 조성물로 구성되는 유전체막과 다른 유전체 조성물로 구성되는 막을 조합한 적층 구조를 갖는 전자 부품이어도 된다. 예를 들어, 기존의 Si3Nx, SiOx, Al2Ox, ZrOx, Ta2Ox 등의 아몰퍼스 유전체막이나 결정막과의 적층 구조로 함으로써, 유전체막(5)의 임피던스나 비유전율의 온도 변화를 조정하는 것이 가능해진다.In the above-described embodiment, the case where the dielectric film is composed of only the dielectric composition according to the present embodiment has been described, but an electron having a laminated structure in which a dielectric film composed of the dielectric composition according to the present embodiment and a film composed of another dielectric composition are combined. It may be a part. For example, by forming a stacked structure with an amorphous dielectric film or crystal film such as Si 3 N x , SiO x , Al 2 O x , ZrO x , Ta 2 O x, etc., the impedance and analogy of the dielectric film 5 It becomes possible to adjust the temperature change of the thrill.

또, 본 실시형태에 따른 유전체 조성물로 구성되는 유전체막을 복수 갖는 적층 캐패시터여도 된다.Further, a multilayer capacitor having a plurality of dielectric films composed of the dielectric composition according to the present embodiment may be used.

상술한 실시형태에서는, 기판과 하부 전극의 밀착성을 향상시키기 위해서, 하지층을 형성하고 있는데, 기판과 하부 전극의 밀착성을 충분히 확보할 수 있는 경우에는, 하지층은 생략할 수 있다. 또, 기판을 구성하는 재료로서, 전극으로서 사용 가능한 Cu, Pt 등의 금속, 그들의 합금, 산화물 도전성 재료 등을 이용하는 경우에는, 하지층 및 하부 전극은 생략할 수 있다.In the above-described embodiment, in order to improve the adhesion between the substrate and the lower electrode, the base layer is formed. However, when the adhesion between the substrate and the lower electrode can be sufficiently secured, the base layer can be omitted. In addition, in the case of using metals such as Cu and Pt that can be used as electrodes, their alloys, oxide conductive materials, etc. as the material constituting the substrate, the underlying layer and the lower electrode can be omitted.

또, 상술한 실시형태에서는, 유전체층이 공지의 성막법에 의해 형성된 유전체 퇴적막이었는데, 유전체층이, 유전체 조성물의 원료 분말을 성형한 성형체를 소성하여 얻어지는 소결체로 구성되어도 된다.In addition, in the above-described embodiment, the dielectric layer is a dielectric deposition film formed by a known film forming method, but the dielectric layer may be composed of a sintered body obtained by firing a molded body obtained by molding the raw material powder of the dielectric composition.

이러한 소결체로 구성되는 유전체층을 갖는 전자 부품으로서는, 유전체층이 단층인 단층 캐패시터여도 되고, 복수의 유전체층이 적층된 적층 캐패시터여도 된다.As an electronic component having a dielectric layer composed of such a sintered body, a single-layer capacitor in which the dielectric layer is a single layer may be used, or a multilayer capacitor in which a plurality of dielectric layers are stacked may be used.

단층 캐패시터는, 유전체 조성물의 대향면에 전극이 형성되어 있는 구성을 갖고 있다. 또, 적층 캐패시터는, 유전체 조성물로 구성되는 복수의 유전체층과 내부 전극층이 교대로 적층된 구성의 적층체를 갖는다. 이 적층체의 양단부에는, 내부 전극층과 각각 도통하는 한 쌍의 단자 전극이 형성되어 있다.The single-layer capacitor has a configuration in which an electrode is formed on an opposite surface of the dielectric composition. In addition, the multilayer capacitor has a multilayer body in which a plurality of dielectric layers made of a dielectric composition and internal electrode layers are alternately laminated. At both ends of this laminate, a pair of terminal electrodes which are respectively connected to the internal electrode layer are formed.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명해왔는데, 본 발명은 상기 실시형태에 전혀 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에 있어서 다양한 양태로 개변해도 된다.As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments at all, and various aspects may be modified within the scope of the present invention.

[실시예] [Example]

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(실험예 1)(Experimental Example 1)

우선, 유전체막의 형성에 필요한 타겟을 이하와 같이 하여 제작했다.First, a target required for formation of a dielectric film was produced as follows.

타겟 제작용의 원료 분말로서 Bi2O3, ZnO, Nb2O5의 분말을 준비했다. 이들 분말을, 표 1에 나타내는 실시예 1~9 및 비교예 1~6의 시료의 최종 조성이 되도록 칭량했다. 칭량한 원료 분말과 물과 φ2mm의 ZrO2 비즈를, 용적이 1L인 폴리프로필렌제 광구 포트에 넣고 습식 혼합을 20시간 행했다. 그 후, 혼합 분말 슬러리를 100℃에서 20시간 건조시키고, 얻어진 혼합 분말을 Al2O3 도가니에 넣고, 대기 중 800℃에서 5시간 유지하는 소성 조건으로 가소(假燒)를 행해, 가소 분말을 얻었다.As a raw material powder for target production, powders of Bi 2 O 3 , ZnO and Nb 2 O 5 were prepared. These powders were weighed to obtain the final composition of the samples of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Table 1. The weighed raw material powder, water, and ZrO 2 beads having a diameter of 2 mm were placed in a photosphere pot made of polypropylene having a volume of 1 L, and wet mixing was performed for 20 hours. Thereafter, the mixed powder slurry was dried at 100°C for 20 hours, the obtained mixed powder was placed in an Al 2 O 3 crucible, and calcined under the sintering conditions of holding at 800°C for 5 hours in the air, thereby forming the calcined powder. Got it.

얻어진 가소 분말을 유발에 넣고, 바인더로서 농도 6wt%의 PVA(폴리비닐알코올) 수용액을, 가소 분말에 대해 4wt%가 되도록 첨가하고, 막자를 사용하여 조립분(造粒粉)을 제작했다. 제작한 조립분을, 두께가 5mm 정도가 되도록 φ20mm의 금형에 투입하고, 1축 가압 프레스기를 사용하여 가압 성형을 행해 성형체를 얻었다. 성형 조건은, 압력을 2.0×108Pa, 온도를 실온으로 했다.The obtained calcined powder was put in a mortar, and an aqueous solution of PVA (polyvinyl alcohol) having a concentration of 6 wt% as a binder was added so as to be 4 wt% with respect to the calcined powder, and granulated powder was prepared using a mortar. The produced granulated powder was put into a mold having a diameter of 20 mm so that the thickness was about 5 mm, and pressure molding was performed using a uniaxial pressure press to obtain a molded body. As for the molding conditions, the pressure was 2.0×10 8 Pa and the temperature was room temperature.

그 후, 얻어진 성형체에 대해, 승온 속도를 100℃/시간, 유지 온도를 400℃, 온도 유지 시간을 4시간으로 하고, 상압의 대기 중에서 탈바인더 처리를 행했다. 계속해서, 승온 속도를 200℃/시간, 유지 온도를 1000℃~1200℃, 온도 유지 시간을 12시간으로 하고, 상압의 대기 중에서 소성을 행해, 소결체를 얻었다.Thereafter, about the obtained molded body, the temperature increase rate was set at 100°C/hour, the holding temperature was set at 400°C, and the temperature holding time was set at 4 hours, and the binder removal treatment was performed in the atmosphere at normal pressure. Subsequently, the temperature increase rate was set to 200°C/hour, the holding temperature was set to 1000°C to 1200°C, and the temperature holding time was set to 12 hours, and firing was performed in the atmosphere at normal pressure to obtain a sintered body.

얻어진 소결체의 두께가 4mm가 되도록, 원통 연마기로 양면을 연마하고, 유전체막을 형성하기 위한 타겟을 얻었다.Both sides were polished with a cylindrical polishing machine so that the thickness of the obtained sintered body was 4 mm, and a target for forming a dielectric film was obtained.

계속해서, 350μm 두께의 Si 단결정 기판의 표면에 0.5μm 두께의 절연층으로서의 SiO2를 구비한 가로 세로 10mm×10mm의 기판을 준비했다. 이 기판의 표면에, 하지층으로서의 Ti 박막을 20nm의 두께가 되도록 스퍼터링법으로 형성했다.Subsequently, a substrate having a width of 10 mm × 10 mm was prepared having SiO 2 as an insulating layer having a thickness of 0.5 μm on the surface of a Si single crystal substrate having a thickness of 350 μm. On the surface of this substrate, a Ti thin film as an underlying layer was formed by sputtering to a thickness of 20 nm.

그 다음에, 상기에서 형성한 Ti 박막 상에 하부 전극으로서의 Pt 박막을 4μm의 두께가 되도록 스퍼터링법으로 형성했다.Then, a Pt thin film as a lower electrode was formed on the Ti thin film formed above by sputtering to a thickness of 4 μm.

상기 Ti/Pt 박막 상에 유전체막을 형성했다. 본 실시예에서는, 상기에서 제작한 타겟을 이용하여, 하부 전극 상에 400nm의 두께가 되도록 PLD법으로 유전체막을 형성했다. PLD법에 의한 성막 조건은, 산소압을 1Pa로 하고, 레이저 파워를 3 J/cm2로 하고, 레이저 펄스 주파수를 10Hz로 하고, 성막 온도는 실온으로 했다. 또, 하부 전극의 일부를 노출시키기 위해서, 메탈 마스크를 사용하여, 유전체막이 성막되지 않은 영역을 형성했다. 유전체막을 형성한 후, 당해 유전체막에 대해, 산소 분위기하에서 승온 속도를 1000℃/분으로 하고 550℃에서 1분 유지하는 급속 가열 어닐링 처리(Rapid Thermal Anneal: RTA)를 실시했다.A dielectric film was formed on the Ti/Pt thin film. In this embodiment, a dielectric film was formed on the lower electrode by the PLD method so as to have a thickness of 400 nm using the target fabricated above. As for the film formation conditions by the PLD method, the oxygen pressure was 1 Pa, the laser power was 3 J/cm 2 , the laser pulse frequency was 10 Hz, and the film formation temperature was room temperature. Further, in order to expose a part of the lower electrode, a metal mask was used to form a region in which a dielectric film was not formed. After the dielectric film was formed, the dielectric film was subjected to a rapid thermal annealing treatment (Rapid Thermal Anneal: RTA) in which the temperature increase rate was set at 1000°C/min in an oxygen atmosphere and maintained at 550°C for 1 minute.

그 다음에, 얻어진 유전체막 상에, 증착 장치를 사용하여 상부 전극인 Ag 박막을 형성했다. 상부 전극의 형상을, 메탈 마스크를 사용하여 직경 100μm, 두께 100nm가 되도록 형성함으로써, 도 1에 나타내는 구성을 갖는 박막 콘덴서의 시료(실시예 1~9 및 비교예 1~6)를 얻었다.Then, on the obtained dielectric film, an Ag thin film as an upper electrode was formed using a vapor deposition apparatus. By forming the shape of the upper electrode to have a diameter of 100 μm and a thickness of 100 nm using a metal mask, samples of thin film capacitors having the configuration shown in FIG. 1 (Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6) were obtained.

또한, 유전체막의 조성은, 모든 시료에 대해, WD-XRF(파장 분산형 형광 X선원소 분석) 장치(Rigaku Corporation 제조 ZSX-100e)를 이용하여, 실온에 있어서 분석을 행하고, 표 1에 기재된 조성과 일치하고 있음을 확인했다. 또, 유전체막의 두께는, 박막 콘덴서를 FIB로 굴삭하고, 얻어진 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)으로 관찰하여 측장(測長)한 값으로 했다.In addition, the composition of the dielectric film was analyzed at room temperature using a WD-XRF (wavelength dispersion type fluorescence X-ray element analysis) device (ZSX-100e manufactured by Rigaku Corporation) for all samples, and the composition shown in Table 1. And confirmed that it is consistent with. In addition, the thickness of the dielectric film was set as a value obtained by excavating a thin film capacitor with FIB, observing the obtained cross section with a scanning electron microscope (SEM), and measuring it.

얻어진 모든 박막 콘덴서 시료에 대해, 비유전율 εr, Q값, 정전 용량의 온도 계수 Tcc 및 고온 가속 수명의 측정을, 하기에 나타내는 방법에 의해 행했다.For all the obtained thin film capacitor samples, the relative dielectric constant εr, Q value, the temperature coefficient Tcc of the electrostatic capacitance, and the high-temperature acceleration lifetime were measured by the method shown below.

(Q값 및 비유전율)(Q value and relative permittivity)

Q값 및 비유전율은, 박막 콘덴서 시료에 대해, 기준 온도 25℃에 있어서, RF임피던스/머티리얼·애널라이저(Agilent사 제조 4991A)로, 주파수 2GHz, 입력 신호 레벨(측정 전압) 0.5Vrms의 조건하에서 측정된 정전 용량과. 상기에서 얻어진 유전체막의 두께로부터 산출했다. 본 실시예에서는, Q값은 높은 편이 바람직하고, Q값이 1000 이상인 시료를 양호하다고 판단했다. 또, 본 실시예에서는, 비유전율은 50 이상 80 미만인 시료를 양호하다고 판단했다. 또, 결과를 표 1에 나타낸다.Q value and relative dielectric constant are measured under the conditions of a frequency of 2 GHz and an input signal level (measurement voltage) of 0.5 Vrms with an RF impedance/material analyzer (4991A manufactured by Agilent) at a reference temperature of 25° C. for a thin film capacitor sample With the increased capacitance. It was calculated from the thickness of the dielectric film obtained above. In this example, the higher the Q value is, and the sample having a Q value of 1000 or more was judged to be good. In addition, in this example, a sample having a relative dielectric constant of 50 or more and less than 80 was judged to be good. Moreover, the results are shown in Table 1.

(정전 용량의 온도 계수(Tcc))(Temperature coefficient of electrostatic capacity (Tcc))

정전 용량의 온도 계수는, 항온조를 이용하여 -55℃에서 125℃까지 25℃마다 측정 온도를 바꾸어 정전 용량을 측정한 것에 이외에는, 상기와 마찬가지로 측정 온도에 있어서의 정전 용량을 측정하고, 기준 온도인 25℃에서의 정전 용량에 대한 변화율로서 산출했다(단위 ppm/℃). 또, 정전 용량의 온도 계수는 작은 편이 바람직하고, 정전 용량의 온도 계수의 절대치(|Tcc|)가 50ppm/℃ 이내인 시료를 양호하다고 판단했다. 결과를 표 1에 나타낸다.The temperature coefficient of the capacitance is measured by measuring the capacitance at the measurement temperature in the same manner as above, except that the measurement temperature is changed every 25°C from -55°C to 125°C using a thermostat. It was calculated as the rate of change with respect to the electrostatic capacity at 25°C (unit ppm/°C). Moreover, it is preferable that the temperature coefficient of the electrostatic capacity is small, and a sample having an absolute value (|Tcc|) of the electrostatic capacity temperature coefficient within 50 ppm/°C was judged to be good. Table 1 shows the results.

(고온 가속 수명)(High temperature acceleration life)

고온 가속 수명으로서 절연 저항 수명을 측정했다. 180℃에 있어서, 상기에서 얻어진 유전체막에 직류 전압을 16V/μm 인가하고, 직류 전압 인가 전부터의 절연 저항의 경시 변화를 측정했다. 유전체막의 절연 저항이 105Ω 이하가 될 때까지의 시간을 수명으로 하고, 20개의 시료에 대해 수명을 측정하고, 그 평균치를 절연 저항(IR) 수명으로 했다. IR 수명은 긴 편이 바람직하고, IR 수명이 15.0h 이상인 시료를 양호하다고 판단했다. 결과를 표 1에 나타낸다.The insulation resistance life was measured as the high temperature accelerated life. At 180° C., a DC voltage of 16 V/µm was applied to the dielectric film obtained above, and a change in insulation resistance with time before application of the DC voltage was measured. The time until the insulation resistance of the dielectric film became 10 5 Ω or less was used as the lifetime, and the lifetime was measured for 20 samples, and the average value was taken as the insulation resistance (IR) lifetime. It is preferable that the IR lifetime is long, and a sample having an IR lifetime of 15.0 h or more was judged to be good. Table 1 shows the results.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1로부터, Bi, Zn 및 Nb를 포함하는 복합 산화물에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」의 관계가 상술한 범위 내인 시료는, 고주파 영역(2GHz)에 있어서, 높은 품질 계수 Q값(1000 이상), 양호한 온도 특성(|Tcc|≤50ppm/℃), 및, 양호한 IR 수명(15.0h 이상)을 갖고, 비유전율 εr이 소정의 범위 내인 것을 확인할 수 있었다.From Table 1, in the composite oxide containing Bi, Zn, and Nb, samples in which the relationship between ``x'', ``y'' and ``z'' is within the above-described range have a high quality factor Q in the high frequency region (2 GHz). It was confirmed that it had a value (1000 or more), good temperature characteristics (|Tcc|≤50ppm/°C), and a good IR lifetime (15.0h or more), and that the relative dielectric constant εr was within a predetermined range.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

Bi, Zn 및 Nb를 포함하는 복합 산화물에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」의 값을 표 2에 나타내는 값으로 한 것 이외에는, 실험예 1과 동일한 방법에 의해, 유전체막을 형성해, 박막 콘덴서의 시료(실시예 11~19 및 비교예 11~16)를 얻었다. 얻어진 박막 콘덴서의 시료에 대해, 실험예 1과 동일한 평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 비유전율의 평가에 있어서는, 비유전율이 100 이상인 시료를 양호하다고 판단했다.In the composite oxide containing Bi, Zn, and Nb, a dielectric film was formed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the values of "x", "y", and "z" were set to the values shown in Table 2. Samples of thin film capacitors (Examples 11 to 19 and Comparative Examples 11 to 16) were obtained. The sample of the obtained thin film capacitor was evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 2. In addition, in the evaluation of the relative dielectric constant, a sample having a relative dielectric constant of 100 or more was judged to be good.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2로부터, Bi, Zn 및 Nb를 포함하는 복합 산화물에 있어서, 「x」, 「y」 및 「z」의 관계가 상술한 범위 내인 시료는, 고주파 영역(2GHz)에 있어서, 높은 비유전율 εr(100 이상), 높은 품질 계수 Q값(1000 이상), 양호한 온도 특성(|Tcc|≤50ppm/℃), 및, 양호한 IR 수명(15.0h 이상)을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다.From Table 2, in the composite oxide containing Bi, Zn, and Nb, the sample in which the relationship between "x", "y" and "z" is within the above-described range has a high relative dielectric constant εr in the high frequency region (2 GHz). (100 or more), a high quality factor Q value (1000 or more), good temperature characteristics (|Tcc|≦50 ppm/°C), and it was confirmed that it had a good IR lifetime (15.0 h or more).

본 발명에 의하면, 고주파 영역에 있어서 Q값이 높고, 또한 소정의 온도 범위에 있어서 용량 온도 계수가 작고, 양호한 고온 가속 수명을 갖는 유전체 조성물이 얻어진다. 이러한 유전체 조성물은, 박막형상의 유전체막으로서 적합하며, 고주파용의 전자 부품, 예를 들어, 밸룬, 커플러, 필터, 혹은, 필터를 조합한 듀플렉서, 다이플렉서 등에 적합하다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a dielectric composition having a high Q value in a high frequency region, a small capacity temperature coefficient in a predetermined temperature range, and a good high temperature acceleration life can be obtained. Such a dielectric composition is suitable as a thin-film dielectric film, and is suitable for high-frequency electronic components, such as a balun, a coupler, a filter, or a duplexer or diplexer in which filters are combined.

10: 박막 콘덴서 1: 기판
2: 하지층 3: 하부 전극
4: 상부 전극 5: 유전체막
10: thin film capacitor 1: substrate
2: base layer 3: lower electrode
4: upper electrode 5: dielectric film

Claims (3)

비스무트와 아연과 니오브를 포함하는 복합 산화물을 갖는 유전체 조성물로서,
상기 복합 산화물을, 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시한 경우, 상기 x, y 및 z는, x+y+z=1.00, x<0.20, 0.20≤y≤0.50, 0.25≤x/z인 관계를 만족하는, 유전체 조성물.
As a dielectric composition having a complex oxide containing bismuth, zinc and niobium,
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ , x, y and z are x+y+z=1.00, x<0.20, 0.20≤y≤0.50, 0.25≤x A dielectric composition satisfying the relationship of /z.
비스무트와 아연과 니오브를 포함하는 복합 산화물을 갖는 유전체 조성물로서,
상기 복합 산화물을, 조성식 BixZnyNbzO1.75+δ로 표시한 경우, 상기 x, y 및 z는, x+y+z=1.00, 0.20≤y≤0.50, 1.5<x/z≤3.0 및 z<0.25인 관계를 만족하는, 유전체 조성물.
As a dielectric composition having a complex oxide containing bismuth, zinc and niobium,
When the composite oxide is represented by the composition formula Bi x Zn y Nb z O 1.75+δ , x, y and z are x+y+z=1.00, 0.20≤y≤0.50, 1.5<x/z≤3.0 And a relationship of z &lt; 0.25.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 유전체 조성물을 포함하는 유전체층을 구비하는, 전자 부품.An electronic component comprising a dielectric layer comprising the dielectric composition according to claim 1 or 2.
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