TW201425264A - 強介電體薄膜形成用組成物及該薄膜之形成方法、以及以該方法所形成之薄膜 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為即使在用於形成強介電體薄膜的組成物中不摻雜Ce，且即使用於形成膜厚較厚的強介電體薄膜的組成物不含有硝酸鉛而含有乙酸鉛，也不會在強介電體薄膜上產生龜裂。本發明之解決手段為通過強介電體薄膜形成用組成物形成由鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜所成的強介電體薄膜。上述組成物包含乙酸鉛、由乳酸構成的穩定劑以及聚乙烯吡咯烷酮。並且單體換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於組成物中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳比大於0小於0.015。此外，聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為5000以上100000以下。

Description

強介電體薄膜形成用組成物及該薄膜之形成方法、以及以該方法所形成之薄膜
本發明涉及一種適用於高容量且高密度的薄膜電容器等的強介電體薄膜形成用組成物、用於形成該強介電體薄膜的方法及通過該方法形成的強介電體薄膜。
以往公開有如下薄膜強介電體的製造方法：在以選自低碳醇、β-二酮類等中的至少一種作為主要成分的有機溶劑中溶解選自鈦酸鉛(PT)、鋯鈦酸鉛(PZT)等中的一種介電體的形成前驅體而形成介電體形成前驅體溶液，並且將介電體形成前驅體溶液塗布到金屬基板並進行乾燥，由此形成介電體形成前驅體的塗膜之後，以該塗膜中的有機物的分解溫度以上且介電體的結晶溫度以下的溫度進行預燒成，並重複該介電體形成前驅體溶液的塗布、乾燥及預燒成，接著以介電體的結晶溫度以上的溫度進行燒成，或者重複對金屬板的介電體形成前驅體溶液的 塗布、乾燥以及以介電體的結晶溫度以上的溫度進行的燒成，由此在金屬基板上形成兩層以上的鈦酸鉛(PT)、鋯鈦酸鉛(PZT)等薄膜(例如，參照專利文獻1)。通過如此構成的薄膜強介電體的製造方法，能夠在金屬基板上形成具有所期望的膜厚且無導通、更加顯示出強介電體性的介電體的結晶化薄膜。
並且，公開有如下強介電體膜的形成方法：用醇溶劑稀釋脂肪酸鉛水合物之後煮沸，來生成去除結晶水的脂肪酸鉛，接著以醇溶劑稀釋原料鈦烷氧化物，之後以該鈦烷氧化物的成分、即醇的沸點以上的溫度煮沸，來生成基於醇交換的鈦烷氧化物，接著以醇溶劑稀釋原料鋯烷氧化物，之後以該鋯烷氧化物的成分、即醇的沸點以上的溫度煮沸，來生成基於醇交換的鋯烷氧化物，進一步以醇溶劑的醇和脂肪酸鉛的成分、即脂肪酸的酯的沸點以上的溫度煮沸上述去除結晶水的脂肪酸鉛、上述醇交換的鈦烷氧化物、上述醇交換的鋯烷氧化物，從而生成鉛鈦雙烷氧化物及鉛鋯雙烷氧化物(例如，參考專利文獻2)。該強介電體膜的形成方法中，在生成鉛鈦雙烷氧化物及鉛鋯雙烷氧化物之後，在室溫中冷卻這些反應產物，並通過添加醇溶劑來調整濃度，進一步通過水的添加和攪拌來對反應產物進行水解並進行基於縮合反應的反應產物的高分子化。並且，添加鑭、鈮、鐵等第4金屬元素。並且，在通過反應產物的高分子化製備原料溶液之後塗布該原料溶液，並通過乾燥所塗布的原料溶液來形成乾燥膜，並通過 燒結該乾燥膜來形成強介電體膜。
如此構成的強介電體膜的形成方法中，在通過溶膠-凝膠法形成由鋯鈦酸鉛構成的強介電體膜時包括：獲得脂肪酸鉛的步驟(a)；獲得鈦烷氧化物的步驟(b)；獲得醇殘基與該鈦烷氧化物相同的鋯烷氧化物的步驟(c)；以及混合上述脂肪酸鉛、上述鈦烷氧化物、上述鋯烷氧化物來生成鉛鈦雙烷氧化物和鉛鋯雙烷氧化物的步驟(d)，因此在步驟(d)中生成的上述雙烷氧化物的醇殘基相同，由此繼續均勻地進行(各雙烷氧化物基本沒有差異)水解及縮合反應。其結果，所獲金屬氧化物的高分子化合物中的醇殘基也相同，分子結構恆定(無組成偏差)，並且副產物種類少，能夠輕鬆去除。因此，能夠實現因所獲高分子化合物的組成偏差或有機基團的分解而產生的分子間的應力鬆弛、孔隙等的缺陷密度的下降，通過該溶膠-凝膠溶液成膜的PZT薄膜呈平滑的表面，剩餘極化較大，洩漏電流較小等電特性充足，且能夠滿足所要求的性能。
然而，在上述以往專利文獻1所示的薄膜強介電體的製造方法和上述以往專利文獻2所示的強介電體膜的形成方法中，因受到基板的限制而有較大的應力起作用，存在因該應力的作用而無法提高薄膜強介電體或強介電體膜的相對介電常數的問題。
為了解決該問題而公開有非專利文獻1及專利文獻3。非專利文獻1的涉及微細結構中的摻雜鈰的效 果和通過溶膠-凝膠法而獲得的PZT薄膜的電特性的論文中，有關通過最多摻雜1原子%的Ce來改善PZT薄膜的絕緣特性和強介電體特性得到了認可，而且公開有通過摻雜最適當的量的Ce來降低洩漏電流密度，並有助於提高PZT薄膜的絕緣破壞強度的內容。該論文中記載著，在摻雜有Ce的PZT薄膜中，介電常數因摻雜1原子%的Ce而增大，介電損耗角正切直至摻雜1原子%左右的Ce的水準為止大致恆定，若摻雜超過1原子%的Ce，則介電常數下降，且介電損耗增大。
另一方面，專利文獻3中公開有如下鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的形成方法，即一種通過溶膠-凝膠法形成鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的方法，溶膠包含硝酸鉛和乙醯丙酮，且對由該溶膠被凝膠化而成的凝膠膜進行燒成。在該複合鈣鈦礦膜的形成方法中，乙醯丙酮的莫耳數為溶膠中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳數的0.25~40倍。並且，凝膠膜包含具有吡咯烷酮基的親水性高分子。並且如下進行上述溶膠(塗布液)的製備方法。首先在2-甲氧基乙醇等醇溶劑中添加硝酸鉛，硝酸鉛溶解之後，添加聚乙烯吡咯烷酮等具有吡咯烷酮基的親水性聚合物並使其溶解。接著添加乙醯丙酮並進行攪拌的同時添加四正丙氧基鋯等鋯烷氧化物、1-丙醇等醇、以及四異丙氧基鈦等鈦烷氧化物，並且根據需要例如邊加熱至70℃邊進行攪拌。之後，冷卻至室溫並放置。由此製備溶膠(塗布液)。
溶膠包含乙酸鉛三水合物及乙醯丙酮的鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的形成方法中，導致在膜厚較厚的複合鈣鈦礦膜中產生龜裂，相對於此，溶膠包含硝酸鉛及乙醯丙酮的鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的形成方法中，能夠在不產生龜裂的情況下形成膜厚較厚的複合鈣鈦礦膜。並且，乙醯丙酮的莫耳數為在溶膠中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳數的0.25~40倍，因此能夠在不產生龜裂的情況下形成膜厚更厚的複合鈣鈦礦膜。而且，凝膠膜包含具有吡咯烷酮基的親水性高分子，因此能夠在不產生龜裂的情況下形成膜厚更厚的複合鈣鈦礦膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本專利特開昭60-236404號公報(請求項1、說明書第5頁左下欄第14行~同頁同欄第16行)
[專利文獻2]：日本專利特開平7-252664號公報(請求項2、3、7、及8、[0117]、[0118]段)
[專利文獻3]：日本專利特開2002-293623號公報(請求項1~3、[0006]、[0013]、[0021]段的表1)
[非專利文獻]
[非專利文獻1]：S.B.Majumder，D.C.Agrawal，Y.N.Mohapatra，and R.S.Katiyar，“Effect of cerium doping on the micro-structure and electrical properties of sol-gel derived Pb1.05 (Zr0.53-δCeδTi0.47) O3 (δ≦ 10at.%) thin films”，Materials Science and Engineering，B98，(2003)，pp.25-32(第25頁摘要、第27頁圖2、第28頁左欄“3.2.電特性”的第4行~第8行)
然而，在上述以往非專利文獻1中所示的論文中存在如下不良情況，即為了改善PZT薄膜的絕緣特性和強介電體特性並降低洩漏電流密度，必須在PZT薄膜中摻雜最多1原子%的Ce，而且製作PZT薄膜的工時增加。並且，上述以往專利文獻3所示的鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的形成方法中存在，若溶膠不含有硝酸鉛而含有乙酸鉛，則在複合鈣鈦礦膜的膜厚較厚時，導致在該膜中產生龜裂的問題。
本發明的目的在於提供一種即使在用於形成強介電體薄膜的組成物中不摻雜Ce，且用於形成膜厚較厚的強介電體薄膜的組成物不含有硝酸鉛而含有乙酸鉛，也不會在強介電體薄膜上產生龜裂的強介電體薄膜形成用組成物及其薄膜的形成方法以及通過該形成方法形成的薄膜。本發明的另一目的在於提供一種能夠製作高容量且高 密度的薄膜電容器或其它複合電子元件的強介電體薄膜形成用組成物及其薄膜的形成方法以及通過該方法形成的薄膜。
本發明的第1觀點如下，即一種強介電體薄膜形成用組成物，其用於形成包含鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的強介電體薄膜，其中，組成物包含乙酸鉛、由乳酸構成的穩定劑以及聚乙烯吡咯烷酮，單體換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於組成物中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳比大於0小於0.015，聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為5000以上100000以下。
本發明的第2觀點為基於第1觀點的發明，其中，鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜以通式：[(PbxLay)(ZrzTi(1-z))O3]表示，其中，在前述通式中，0.9<x<1.3，0≦y<0.1，0≦z<0.9。
本發明的第3觀點為基於第1觀點的發明，其中，用於構成鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料為有機基團通過其氧原子或氮原子與金屬元素鍵結的化合物。
本發明的第4觀點為基於第3觀點的發明，其中，用於構成鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料為選自有機酸鹽、金屬烷氧化物、金屬β-二酮絡合物、金屬β-二酮酯絡合物、金屬β-亞胺基酮絡合物 及金屬胺基絡合物中的一種或兩種以上。
本發明的第5觀點為基於第1至第4觀點的發明，其中，相對於組成物中的金屬總量1莫耳以0.2~3莫耳的比例進一步含有穩定劑。
本發明的第6觀點為基於第1觀點的發明，其中，單體換算的前述聚乙烯吡咯烷酮相對於組成物中所含的鈣鈦礦型A位原子的莫耳比為0.001以上0.01以下。
本發明的第7觀點為一種強介電體薄膜的形成方法，其包括：塗布步驟，該步驟中通過將第1至第6觀點中任一發明所記載的強介電體薄膜形成用組成物塗布於基板來形成塗膜；乾燥步驟，該步驟中在空氣中或氧化氣氛中又或含水蒸氣的氣氛中對形成於基板上的塗膜進行加熱而乾燥；及燒成步驟，該步驟中從該乾燥步驟的中途或結束前述乾燥步驟之後，在O2、N2、Ar、N2O、H2或這些的混合氣體中或乾燥空氣中又或含水蒸氣的氣氛中以結晶溫度以上的溫度燒成塗膜。
本發明的第8觀點為一種強介電體薄膜的形成方法，其包括：塗布步驟，該步驟中通過將第1至第6觀點中任一發明所記載的強介電體薄膜形成用組成物塗布於基板來形成塗膜；乾燥步驟，該步驟中在空氣中或氧化氣氛中又或含水蒸氣的氣氛中對形成於基板上的塗膜進行加熱而乾燥；反復步驟，該步驟中多次反復進行上述塗布步驟及上述乾燥步驟；及燒成步驟，該步驟中從反復步驟 的最後一個乾燥步驟的中途或結束前述最後一個乾燥步驟之後，在O2、N2、Ar、N2O、H2或這些的混合氣體中或乾燥空氣中又或含水蒸氣的氣氛中以結晶溫度以上的溫度燒成塗膜。
本發明的第9觀點為一種強介電體薄膜，其通過第7或第8觀點中所記載的方法形成。
本發明的第10觀點為一種複合電子元件，其包括具有第9觀點所記載的強介電體薄膜的薄膜電容器、電容器、集成無源器件、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾波器元件中的任一種。
本發明的第11觀點為一種複合電子元件，其包括具有第9觀點所記載的強介電體薄膜且與100MHz以上的頻帶對應的強介電體薄膜的薄膜電容器、電容器、集成無源器件、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾波器元件中的任一種。
本發明的第1觀點的強介電體薄膜形成用組 成物中，組成物包含乙酸鉛、由乳酸構成的穩定劑以及聚乙烯吡咯烷酮，單體換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於組成物中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳比大於0小於0.015，組成物中所含的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為5000以上100000以下，因此即使在用於形成強介電體薄膜的組成物中不摻雜Ce，且用於形成膜厚較厚的強介電體薄膜的組成物不含有硝酸鉛而含有乙酸鉛，也不會在強介電體薄膜上產生龜裂。並且若通過上述強介電體薄膜形成用組成物製作例如薄膜電容器的強介電體薄膜，則能夠獲得高容量且高密度的薄膜電容器。
本發明的第3觀點的強介電體薄膜形成用組成物中，用於構成鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料為有機基團通過氧原子或氮原子與金屬元素鍵結的化合物，因此在該組成物中，所含有的不同金屬元素通過氧原子或氮原子交聯鍵結。其結果，與僅進行混合的情況相比上述組成物的保存穩定性變得更高。並且在組成物的燒成過程中，能夠降低結晶溫度，並且能夠提高燒成後的薄膜的組成均勻性。
發明的第5觀點的強介電體薄膜形成用組成物中，相對於組成物中的金屬總量1莫耳以0.2~3莫耳的比例進一步含有穩定劑，因此組成物的保存穩定性變高，並且空氣中的水解反應得到抑制，因此使空氣中的處理變得輕鬆。
本發明的第7觀點的強介電體薄膜的形成方 法中，通過在基板上塗布上述強介電體薄膜形成用組成物來形成塗膜，並在空氣等中加熱並乾燥該塗膜，進而從該乾燥步驟的中途或結束該乾燥步驟之後以結晶溫度以上的溫度燒成塗膜，因此能夠在不產生龜裂的情況下輕鬆地在基板上形成強介電體薄膜。
本發明的第8觀點的強介電體薄膜的形成方法中，通過在基板上塗布上述強介電體薄膜形成用組成物來形成塗膜，並在空氣等中加熱並乾燥該塗膜，並反復進行多次上述塗布步驟和上述乾燥步驟，進而從上述反復步驟的最後一個乾燥步驟的中途或結束該最後一個乾燥步驟之後以結晶溫度以上的溫度燒成塗膜，因此能夠在不產生龜裂的情況下輕鬆地在基板上形成膜厚較厚的強介電體薄膜。
接著對用於實施本發明的方式進行說明。本發明的強介電體薄膜形成用組成物包含乙酸鉛、由乳酸構成的穩定劑、及聚乙烯吡咯烷酮。該組成物用於形成包含鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的強介電體薄膜。並且，單體換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於上述組成物中所含的鈣鈦礦型A位原子的莫耳比為大於0小於0.015，較佳0.001以上0.01以下。而且，上述組成物中所含的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為5000以上100000以下，較佳10000以上50000以下。其中，之所以將單體 換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於鈣鈦礦型A位原子的莫耳比限定在大於0小於0.015範圍內的原因在於，為0時無法獲得相當於通過添加聚乙烯吡咯烷酮而獲得的效果、及無法獲得提高燒成後的薄膜的靜電容量的效果，為0.015以上時，燒成後的薄膜的膜質成多孔，並導致靜電容量下降。並且，之所以將聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量限定在5000以上100000以下範圍內的原因在於，若小於5000則無法獲得提高燒成後的薄膜的靜電容量的效果，若超過100000則燒成後的薄膜的膜質成多孔，並導致靜電容量下降。另外，上述聚乙烯吡咯烷酮為具有吡咯烷酮基的親水性聚合物。
另外，作為鈦酸鉛系鈣鈦礦膜，可舉出PT[PbTiO3]膜，作為鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜，可舉出PZT[Pb(Zr,Ti)O3]膜或PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O3]膜等。即鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜以通式[(PbxLay)(ZrzTi(1-z))O3]表示。在該通式中，0.9<x<1.3，0≦y<0.1，0≦z<0.9。上述通式中，y≠0且z≠0時為PLZT，y=0且z≠0時為PZT，y=0且z=0時為PT。其中，之所以將上述通式中的x限定在0.9<x<1.3的範圍內的原因在於，為0.9以下時，燒成後的薄膜中會出現燒綠石相，並導致靜電容量大幅下降，若超過1.3則會導致在燒成後的薄膜中過量的鉛以氧化鉛出現，並導致靜電容量大幅下降。並且，之所以將上述通式中的y限定在0≦y<0.1的範圍內的原因在於，若超過0.1則會導致燒成後 的薄膜的靜電容量下降。此外，之所以將上述通式中的z限定在0≦z<0.9的範圍內的原因在於，若超過0.9則會導致燒成後的薄膜的靜電容量下降。
另一方面，用於構成鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料較佳有機基團通過其氧原子或氮原子而與金屬元素鍵結的化合物。原因在於，在上述組成物中，由於所含有的不同金屬元素通過氧原子或氮原子交聯鍵結，因此與僅進行混合時相比上述組成物的保存穩定性變得更高，並且能夠在組成物的燒成過程中降低結晶溫度，並且能夠提高燒成後的薄膜的組成均勻性。例如例示出選自有機酸鹽、金屬烷氧化物、金屬β-二酮絡合物、金屬β-二酮酯絡合物、金屬β-亞胺基酮絡合物及金屬胺基絡合物中的一種或兩種以上。特別適合的化合物為有機酸鹽。
其中，作為Pb化合物(Pb源)，能夠舉出乙酸鹽(乙酸鉛)。並且，作為La化合物(La源)，可舉出乙酸鹽(乙酸鑭)、丙酸鹽(丙酸鑭)、丁酸鹽(丁酸鑭)、辛酸鹽(辛酸鑭)、一級羧酸鹽(羧酸鑭)等有機酸鹽，並且還可舉出三異丙氧基鑭、三丁氧基鑭(四正丁氧基鑭、四異丁氧基鑭、四第三丁氧基鑭)、一元醇配位的鑭烷氧化物、甲氧基乙氧化鑭、乙氧基乙氧化鑭、烷氧基烷氧化鑭等金屬烷氧化物，此外還能夠舉出乙醯丙酮鑭、2,2-二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮鑭(Heptafluorobutanoyl pivaloylmethanate)、2,2,6,6-四甲 基-3,5-庚二酮鑭、三氟乙醯丙酮鑭、苯甲醯丙酮鑭等金屬β-二酮絡合物。
作為Ti化合物(Ti源)，能夠舉出四乙氧基鈦、四異丙氧基鈦(以下稱為異丙氧基鈦)、四丁氧基鈦(四正丁氧基鈦、四異丁氧基鈦、四第三丁氧基鈦)、二甲氧基二異丙氧基鈦等的一元醇配位的鈦烷氧化物，或甲氧基乙氧化鈦、乙氧基乙氧化鈦、烷氧基烷氧化鈦等金屬烷氧化物，並且還能夠舉出乙醯丙酮鈦、2,2-二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮鈦、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮鈦、三氟乙醯丙酮鈦、苯甲醯丙酮鈦等金屬β-二酮絡合物。
作為Zr化合物(Zr源)，能夠舉出四乙氧基鋯、四異丙氧基鋯、四丁氧基鋯(四正丁氧基鋯、四異丁氧基鋯、四第三丁氧基鋯)、二甲氧基二異丙氧基鋯等的一元醇配位的鋯烷氧化物，或甲氧基乙氧化鋯、乙氧基乙氧化鋯、烷氧基烷氧化鋯等金屬烷氧化物，並且還能夠舉出乙醯丙酮鋯、2,2-二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮鋯、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮鋯、三氟乙醯丙酮鋯、苯甲醯丙酮鋯等金屬β-二酮絡合物。另外，金屬烷氧化物可以直接使用，也可以使用其部分水解物，以促進分解。
對如此構成的組成物的製備方法進行說明。例如在製備用於形成PLZT膜的組成物時，首先在反應容器中加入Zr化合物(Zr源)、Ti化合物(Ti源)及穩定劑，並在80~200℃的氮氣等惰性氣氛中回流。相對於組 成物中的金屬總量1莫耳較佳以0.2~3莫耳的比例含有上述穩定劑，更佳以1~2莫耳的比例含有上述穩定劑。即，以(穩定劑的分子數)/(金屬的原子數)較佳為0.2~3的方式、更佳為1~2的方式含有穩定劑。其中，之所以將上述穩定劑的混合比例限定在相對於組成物中金屬總量1莫耳為0.2~3莫耳的範圍內的原因在於，若小於0.2莫耳，則上述組成物變得不夠穩定，因此使組成物的保存穩定性變差並凝膠化，或易形成沉澱物，若超過3莫耳，則會導致成膜性或薄膜的電特性變差。
接著在上述有機金屬化合物中添加Pb化合物(Pb源)和La化合物(La源)的同時添加溶劑，並在80~200℃的氮氣等惰性氣氛中回流。通過以80~200℃的溫度減壓蒸餾該有機金屬化合物溶液來去除副產物，之後在該溶液中進一步添加溶劑來調整濃度，從而獲得以氧化物換算含有規定濃度的金屬化合物的溶液。雖然可根據所使用的原料來適當決定溶劑，但通常除了羧酸、醇、酯、酮類(例如丙酮、甲基乙基酮)、醚類(例如甲醚、乙醚)、環烷類(例如環己烷、環己醇)、芳香族系(例如苯、甲苯、二甲苯)以外，可以使用四氫呋喃等，或者可以使用含有其中兩種以上的混合溶劑。其中特佳為丙二醇。
作為羧酸，具體較佳使用正丁酸、α-甲基丁酸、異戊酸、2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸、3,3-二甲基丁酸、2,3-二甲基丁酸、3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2-乙 基戊酸、3-乙基戊酸、2,2-二甲基戊酸、3,3-二甲基戊酸、2,3-二甲基戊酸、2-乙基己酸及3-乙基己酸。並且，作為酯，較佳使用乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸二級丁酯、乙酸第三丁酯、乙酸異丁酯、乙酸正戊酯、乙酸二級戊酯、乙酸第三戊酯及乙酸異戊酯，作為醇，較佳使用1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、1-戊醇、2-戊醇、2-甲基-2-戊醇及2-甲氧基乙醇。
接著，通過在上述有機金屬化合物溶液中添加稀釋醇，獲得含有各金屬比(Pb/La/Zr/Ti)達到規定比例、以氧化物換算時為規定濃度的金屬化合物的組成物。進而在該組成物中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其中單體換算的聚乙烯吡咯烷酮相對於PLZT分子100莫耳%為大於0莫耳%且小於1.5莫耳%，較佳0.1莫耳%以上1.0%莫耳以下。即，在上述組成物中添加PVP，以使單體換算的PVP相對於PLZT分子的莫耳比大於0小於0.015，且較佳0.001以上0.1以下。其中，PLZT分子100莫耳%相當於PLZT的A位原子100莫耳%。並且，上述PVP的重均分子量為5000以上100000以下，且較佳10000以上50000以下。此外，較佳將上述組成物中有機金屬化合物溶液中的有機金屬化合物的總濃度設為以金屬氧化物換算量計為0.1~20品質%左右。
另一方面，在去除產生於上述組成物中的副產物的粒子時，較佳通過對組成物進行過濾處理，來將粒徑0.5μm以上(尤其是0.3μm以上、0.2μm以上)的粒子 的個數設為每1毫升溶液為50個以下。若有機金屬化合物溶液中粒徑為0.5μm以上的粒子的個數超過50個/毫升，則長期保存穩定性變差。該有機金屬化合物溶液中的粒徑為0.5μm以上的粒子的個數越少越佳，尤其30個/毫升以下較佳。用於達到上述粒子個數的處理有機金屬化合物溶液的方法沒有特別的限定，可舉出如下三種方法。第1方法為使用市售的孔徑為0.2μm的薄膜過濾器並通過注射器擠壓的過濾法；第2方法為組合市售的孔徑為0.05μm的薄膜過濾器與加壓罐的加壓過濾法；第3方法為組合上述第2方法中使用的過濾器與溶液迴圈槽的迴圈過濾法。在任何一種方法中都因溶液擠壓壓力而使基於過濾器的粒子捕捉率不同。通常已知壓力越低捕捉率越變高，尤其在第1方法、第2方法中，為了實現將粒徑0.5μm以上的粒子個數設為50個/毫升以下的條件，較佳使溶液以低壓極其緩慢地通過過濾器。
對利用如此製備的強介電體薄膜形成用組成物形成強介電體薄膜的方法進行說明。首先將強介電體薄膜形成用組成物塗布到基板來形成塗膜(塗布步驟)。作為對基板塗布組成物的方法可舉出旋塗法、浸塗法、液態源霧化化學沉積(LSMCD，Liquid Source Misted Chemical Deposition)法等。並且將具有耐熱性的基板用作基板。作為耐熱性基板的具體例可舉出在Si基材等基材上層疊單晶Si層的基板、層疊多晶Si層的基板、層疊Pt層的基板、依次層疊Ti層及Pt層(最上層)的基板、 依次層疊SiO2層、TiO2層、Pt層(最上層)的基板、依次層疊Ta層及Pt層(最上層)的基板、層疊Ru層的基板、層疊RuO2層的基板、依次層疊RuO2及Ru層(最上層)的基板、依次層疊Ru層及RuO2層(最上層)的基板、層疊Ir層的基板、層疊IrO2層的基板、依次層疊IrO2層及Ir層(最上層)的基板、依次層疊Ir層及Pt層(最上層)的基板、依次層疊IrO2層及Pt層(最上層)的基板、層疊SrRuO3層或(LaxSr(1-x))CoO3層等鈣鈦礦型導電性氧化物等的基板，但並不限於這些。
接著，通過在規定的氣氛中將形成於基板的塗膜加熱至不超過塗膜的結晶溫度的溫度來進行乾燥(預燒成)(乾燥步驟)。進而，從乾燥步驟中途或結束乾燥步驟之後，在規定的氣氛中使塗膜保持在塗膜的結晶溫度以上的溫度來進行燒成(正式燒成)(燒成步驟)。其中，為了形成膜厚較厚的塗膜，較佳反復進行多次上述塗布步驟和上述乾燥步驟(反復步驟)。並且，從反復步驟的最後一個乾燥步驟的中途或結束該最後一個乾燥步驟之後以結晶溫度以上的溫度燒成塗膜(燒成步驟)。由此能夠形成具有50~1000nm左右厚度的較厚的強介電體薄膜。
並且，乾燥(預燒成)是為了在去除溶劑的同時使有機金屬化合物熱分解或水解以轉化成鈦酸鉛系鈣鈦礦或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦而進行的，因此在空氣中、氧化性氣氛中、或者含水蒸氣的氣氛中進行。即便在空氣 中進行加熱也能夠根據空氣中的濕氣充分確保水解所需的水分。該加熱可以分為用於去除溶劑的低溫加熱和用於分解有機金屬化合物的高溫加熱這兩個階段實施。並且，燒成(正式燒成)是用於以結晶溫度以上的溫度燒成通過乾燥(預燒成)獲得的薄膜並使其結晶化的步驟，由此可以獲得強介電體薄膜。該燒成步驟較佳在O2、N2、Ar、N2O、H2等，或這些的混合氣體或乾燥空氣中又或包含水蒸氣的上述氣氛中進行。另外，在150~550℃下進行5~10分鐘左右的乾燥(預燒成)，在450~800℃下進行1~60分鐘左右的燒成(正式燒成)。燒成(正式燒成)可以用快速熱退火(RTA，Rapid Thermal Annealing)熱處理(快速加熱處理)進行。用RTA處理進行燒成(正式燒成)時，其升溫速度較佳為10~100℃/秒。
如此製作的強介電體薄膜中，即使在用於形成該強介電體薄膜的組成物中不摻雜Ce，且用於形成膜厚較厚的強介電體薄膜的組成物不含有硝酸鉛而含有乙酸鉛，也不會在強介電體薄膜中產生龜裂。並且，如果通過上述組成物來製造例如薄膜電容器的強介電體薄膜，則能夠獲得高容量且高密度的薄膜電容器。而且，上述強介電體薄膜能夠用作薄膜電容器、電容器、集成無源器件(Integrated Passive Device)、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾 波器元件的複合電子元件中的構成材料。具體而言，強介電體薄膜可用作薄膜電容器的電極之間的介電體層、電容器的介電體層、集成無源器件的介電體部、DRAM記憶體用電容器的介電體層、層疊電容器的介電體層、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體的強介電體層、熱釋電型紅外線檢測元件的熱釋電層、壓電元件的壓電體層、電光元件的強介電體層、執行器的壓電體層、諧振器的壓電體層、超聲波馬達的壓電體層、表面聲波元件的壓電體層、轉換器的壓電體層或LC雜訊濾波器元件的電容器部。此外，尤其能夠用於其中與100MHz以上的頻帶對應的部件中。
[實施例]
接著，與比較例一同詳細說明本發明的實施列。
<實施例1>
首先在反應容器中加入四正丁氧基鋯(Zr源)、異丙氧基鈦(Ti源)、及乳酸(穩定劑)，並在氮氣氣氛中回流。接著，在該化合物中添加乙酸鉛三水合物(Pb源)和乙酸鑭1.5水合物(La源)，並添加丙二醇(溶劑)，並且在氮氣氣氛中回流，通過減壓蒸餾去除副產物之後，在該溶液中添加稀釋醇，從而獲得含有各金屬比Pb/La/Zr/Ti為125/3/52/48、且以氧化物換算時為10品質%濃度的金屬化合物的組成物1。其中，乳酸(穩定劑) 的混合比例為相對於組成物中的金屬總量1莫耳為2莫耳。在該組成物1中添加相對於組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比(外割)計為0.1莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量：5000)，進一步去除副產物的粒子，通過旋塗法將該組成物1塗布到基板上來形成塗膜之後，在空氣中以350℃(低於塗膜的結晶溫度的溫度)對該基板上的塗膜進行加熱來使其乾燥。其中，PLZT分子100莫耳%相當於PLZT的A位原子100莫耳%。並且，基板為具有如下結構的耐熱性層疊基板，即，在表面氧化的Si基材上、即在Si基材表面的SiO2層上依次蒸鍍有TiO2層和Pt層的Pt層(最上層)/TiO2層/SiO2層/Si基材[Si基材的結晶取向面：(100)面]，並在Pt層上塗布了上述組成物1。此外，反復進行規定次數的上述塗布步驟和上述乾燥步驟之後，通過在700℃(塗膜的結晶溫度以上的溫度)的氧氣氣氛中對基板上的塗膜進行了RTA(Rapid Thermal Annealing)熱處理來燒成，並在基板上製作出膜厚為180nm的強介電體薄膜。將該薄膜稱為實施例1。
<實施例2~4>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.1莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為10000、50000及100000，除此之外與實施例1同樣在基 板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為實施例2、3及4。
<實施例5~8>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.3莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為5000、10000、50000及100000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為實施例5、6、7及8。
<實施例9~12>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.5莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為5000、10000、50000及100000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為實施例9、10、11及12。
<實施例13~16>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為1.0莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為5000、10000、50000及100000，除此之外與實施例1同 樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為實施例13、14、15及16。
<比較例1>
除了在組成物1中未添加任何成分之外，通過與實施例1相同的方法在基板上製作了薄膜。將該薄膜稱為比較例1。
<比較例2~5>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為1.5莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為5000、10000、50000及100000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例2、3、4及5。
<比較例6及7>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.1莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，該添加量以重均分子量計為3000及200000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例6及7。
<比較例8及9>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.3莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為3000及200000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例8及9。
<比較例10及11>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為0.5莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為3000及200000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例10及11。
<比較例12及13>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為1.0莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為3000及200000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例12及13。
<比較例14及15>
在組成物1中添加相對於該組成物1中所含的PLZT分子100莫耳%以額外百分比計為1.5莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮，且該添加量以重均分子量計為 3000及200000，除此之外與實施例1同樣在基板上分別製作了薄膜。將這些薄膜分別稱為比較例14及15。
<比較試驗1及評價>
分別對實施例1~16及比較例1~15的薄膜的靜電容量及相對介電常數進行了測定。具體而言，針對形成所獲得的強介電體薄膜的基板，使用金屬掩模以濺射法在表面製作邊長約為250μm的正方形形狀的Pt上部電極，以1kHz頻率在-5V~5V的範圍內評價在該Pt上部電極和強介電體薄膜正下方的Pt下部電極之間的C-V特性(靜電容量的電壓依存性)。並根據所測定出的靜電容量的最大值計算相對介電常數。另外，針對C-V特性的測定則使用精密LCR測試儀(Hewlett-Packard公司(惠普公司)制、precision LCR meter 4284A)。並且，測定條件如下：將偏置步驟(bias step)設為0.1V，電壓頻率設為1kHz，電壓的振盪電平(oscillation level)設為30mV，延遲時間(Delay time)設為0.2秒，溫度設為23℃、濕度設為50±10%。將其結果示於下列表1。另外，在表1中與上述薄膜的靜電容量及相對介電常數一同，分別示出組成物1中的Pb/La/Zr/Ti的比、添加在組成物1中的穩定劑、添加在組成物1中的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的分子量以及添加量、及薄膜的燒成氣氛。
從表1可知，在完全沒有添加PVP的比較例1的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別較小為8.10μF/cm2及1830，在PVP的添加量過多為1.5莫耳%(莫耳比=PVP/PLZT分子=1.5/100=0.015)的比較例2~5的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別較小為7.44~7.53μF/cm2及1680~1700，相對於此，在PVP的添加量處於0.1~1.0莫耳%(莫耳比=PVP/PLZT分子=(0.1~1.0)/100=0.001~0.01)的適當範圍內的實施例1~16的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別增大至8.50~9.61μF/cm2及1920~2170。並且，在PVP的分子量過小為3000的比較例6、8、10、12及14的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別較小為7.92~8.06μF/cm2及1790~1820，在PVP的分子量過大為200000的比較例7、9、11、13及15的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別較小為7.35~7.79μF/cm2及1660~1760，相對於此，在PVP的分子量處於5000~100000的適當範圍內的實施例1~16的薄膜中，靜電容量及相對介電常數分別增大至8.50~9.61μF/cm2及1920~2170。
<實施例17>
首先在反應容器中加入四正丁氧基鋯(Zr源)、異丙氧基鈦(Ti源)、及乳酸(穩定劑)，並在氮氣氣氛中回流。接著，在該化合物中添加乙酸鉛三水合物(Pb源)的同時添加丙二醇(溶劑)，並且在氮氣氣氛中回 流，通過減壓蒸餾去除副產物之後，在該溶液中添加稀釋醇，從而獲得含有各金屬比Pb/La/Zr/Ti為125/0/52/48、且以氧化物換算時為10品質%濃度的金屬化合物的組成物2。其中，乳酸(穩定劑)的混合比例為相對於組成物中的金屬總量1莫耳為2莫耳。在該組成物2中添加相對於組成物2中所含的PZT分子100品質%以額外百分比計為0.3莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量：10000)，進一步去除副產物的粒子，通過旋塗法將該組成物2塗布到基板上來形成塗膜之後，在空氣中以350℃(低於塗膜的結晶溫度的溫度)對該基板上的塗膜進行加熱而使其乾燥。其中，PZT分子100莫耳%相當於PZT的A位原子100莫耳%。並且，基板為具有如下結構的耐熱性層疊基板，即，在表面氧化的Si基材上、即在Si基材表面的SiO2層上依次蒸鍍有TiO2層和Pt層的Pt層(最上層)/TiO2層/SiO2層/Si基材[Si基材的結晶取向面：(100)面]，並在Pt層上塗布了上述組成物2。此外，反復進行規定次數的上述塗布步驟和上述乾燥步驟之後，通過在700℃(塗膜的結晶溫度以上的溫度)的氧氣氣氛中對基板上的塗膜進行了RTA(Rapid Thermal Annealing)熱處理來燒成，並在基板上製作出膜厚為180nm的強介電體薄膜。將該薄膜稱為實施例17。
<實施例18>
首先在反應容器中加入異丙氧基鈦(Ti源)及乳酸 (穩定劑)，並在氮氣氣氛中回流。接著，在該化合物中添加乙酸鉛三水合物(Pb源)的同時添加丙二醇(溶劑)，並且在氮氣氣氛中回流，通過減壓蒸餾去除副產物之後，在該溶液中添加稀釋醇，從而獲得含有各金屬比Pb/La/Zr/Ti為125/0/0/100、且以氧化物換算時為10品質%濃度的金屬化合物的組成物3。其中，乳酸(穩定劑)的混合比例為相對於組成物中的金屬總量1莫耳為2莫耳。在該組成物3中添加相對於組成物3中所含有PT分子100品質%以額外百分比計為0.3莫耳%(單體換算)的聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量：10000)，進一步去除副產物的粒子，通過旋塗法將該組成物3塗布到基板上來形成之後，在空氣中以350℃(低於塗膜的結晶溫度的溫度)對該基板上的塗膜進行加熱而使其乾燥。其中，PT分子100莫耳%相當於PT的A位原子100莫耳%。並且，基板為具有如下結構的耐熱性層疊基板，即，在表面氧化的Si基材上、即在Si基材表面的SiO2層上依次蒸鍍有TiO2層和Pt層的Pt層(最上層)/TiO2層/SiO2層/Si基材[Si基材的結晶取向面：(100)面]，並在Pt層上塗布了上述組成物3。此外，反復進行規定次數的上述塗布步驟和上述乾燥步驟之後，通過在700℃(塗膜的結晶溫度以上的溫度)的氧氣氣氛中對基板上的塗膜進行了RTA(Rapid Thermal Annealing)熱處理來燒成，並在基板上製作出膜厚為180nm的強介電體薄膜。將該薄膜稱為實施例18。
從表2可知，實施例17和實施例18均顯示出合適的靜電容量及相對介電常數。
[產業上利用可能性]
本發明的強介電體薄膜形成用組成物及強介電體薄膜的形成方法以及通過該方法形成的強介電體薄膜，可利用於高容量且高密度的薄膜電容器中。並且，本發明的強介電體薄膜形成用組成物及強介電體薄膜的形成方法以及通過該方法形成的強介電體薄膜除上述薄膜電容器以外還可以用於集成無源器件、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾波器元件等的複合電子元件。

Claims (11)

  1. 一種強介電體薄膜形成用組成物，其用於形成由鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜所成的強介電體薄膜，其特徵在於，前述組成物包含乙酸鉛、由乳酸構成的穩定劑以及聚乙烯吡咯烷酮，單體換算的前述聚乙烯吡咯烷酮相對於前述組成物中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳比大於0小於0.015，前述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為5000以上100000以下。
  2. 如請求項1的強介電體薄膜形成用組成物，其中，前述鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或前述鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜以通式：[(PbxLay)(ZrzTi(1-z))O3]表示，其中，在前述通式中，0.9<x<1.3，0≦y<0.1，0≦z<0.9。
  3. 如請求項1的強介電體薄膜形成用組成物，其中，用於構成前述鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或前述鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料為有機基團通過其氧原子或氮原子與金屬元素鍵結的化合物。
  4. 如請求項3的強介電體薄膜形成用組成物，其中，用於構成前述鈦酸鉛系鈣鈦礦膜或前述鋯鈦酸鉛系複合鈣鈦礦膜的原料為選自由有機酸鹽、金屬烷氧化物、金屬β-二酮絡合物、金屬β-二酮酯絡合物、金屬β-亞胺基酮絡合物及金屬胺基絡合物所成群中的一種或兩種以上。
  5. 如請求項1~4中任一項的強介電體薄膜形成用組成物，其中，相對於前述組成物中的金屬總量1莫耳以0.2~3莫耳的比例進一步含有前述穩定劑。
  6. 如請求項1的強介電體薄膜形成用組成物，其中，單體換算的前述聚乙烯吡咯烷酮相對於前述組成物中所含的鈣鈦礦A位原子的莫耳比為0.001以上0.01以下。
  7. 一種強介電體薄膜的形成方法，其包括：塗布步驟，該步驟中通過將如請求項1~6中任一項的強介電體薄膜形成用組成物塗布到基板來形成塗膜；乾燥步驟，該步驟中在空氣中、氧化氣氛中或含水蒸氣的氣氛中對形成於前述基板上的塗膜進行加熱而乾燥；及燒成步驟，該步驟中從前述乾燥步驟的中途或結束前述乾燥步驟之後，在O2、N2、Ar、N2O、H2或這些的混合氣體中或乾燥空氣中又或含水蒸氣的前述氣氛中以結晶溫度以上的溫度燒成前述塗膜。
  8. 一種強介電體薄膜的形成方法，其包括：塗布步驟，該步驟中通過將如請求項1~6中任一項的強介電體薄膜形成用組成物塗布於基板來形成塗膜；乾燥步驟，該步驟中在空氣中或氧化氣氛中又或含水蒸氣的氣氛中對形成於前述基板上的塗膜進行加熱而乾燥； 反復步驟，該步驟中多次反復進行前述塗布步驟及前述乾燥步驟；及燒成步驟，該步驟中從前述反復步驟的最後一個乾燥步驟的中途或結束前述最後一個乾燥步驟之後，在O2、N2、Ar、N2O、H2或這些的混合氣體中或乾燥空氣中又或含水蒸氣的前述氣氛中以結晶溫度以上的溫度燒成前述塗膜。
  9. 一種強介電體薄膜，該強介電體薄膜通過如請求項7或8的方法形成。
  10. 一種複合電子元件，其由具有如請求項9的強介電體薄膜的薄膜電容器、電容器、集成無源器件(IPD)、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾波器元件中的任一種所構成。
  11. 一種複合電子元件，其由具有如請求項9的強介電體薄膜且與100MHz以上的頻帶對應的強介電體薄膜的薄膜電容器、電容器、集成無源器件、DRAM記憶體用電容器、層疊電容器、電晶體的閘極絕緣體、不變性記憶體、熱釋電型紅外線檢測元件、壓電元件、電光元件、執行器、諧振器、超聲波馬達、表面聲波元件、轉換器或LC雜訊濾波器元件中的任一種所構成。
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