TWI662714B - 多晶介電質薄膜與電容元件 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多晶介電質薄膜，其中，主成分由通式(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物構成。0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z＜1/3。M(1)、M(2)、M(3)及M(4)的形式價數的總和是14。氧氮化物的晶體結構包含由中心原子、2個4a位原子及4個8h位原子構成的八面體結構。中心原子是M(3)或M(4)。4a位原子是O原子或N原子。8h位原子是O原子或N原子。在八面體結構中，在將連結2個4a位元原子的直線和上述晶體結構的c軸方向所成的角設為θ的情況下，0.5°≦θ≦12°。

Description

多晶介電質薄膜與電容元件

本發明關於多晶介電質薄膜及電容元件。

近年來，在以智慧型手機為代表的無線通訊設備中，要求進一步高速化及高容量化。在智慧型手機的IC部分大多使用陶瓷電容器。但是，陶瓷電容器在諧振頻率以上時，不能確保介電性。因此，要求適應於高頻的電容器。

為了獲得適應於高頻的電容器，通常需要提高電容器的電容。而且，正在推進通過使電容器的介電質層減薄及多層化帶來的電容器的小型化及大容量化。為了獲得減薄及多層化的電容器，目前，廣泛使用薄片施工方法。但是，將通過薄片施工方法製作的介電質層減薄是有界限的。

專利文獻1中記載有具有交替堆疊BaTiO₃ 磊晶膜及SrTiO₃ 磊晶膜而成的超晶格結構的薄膜電容器。但是，對於專利文獻1中記載的薄膜電容器，為了進行磊晶生長而需要特殊的單晶基板，所以難以工業利用。

專利文獻1：日本特開2001-220300號公報

本發明鑒於這樣的實際情況，其目的在於提供一種相對介電常數高的多晶介電質薄膜及電容元件。

本發明的第一觀點的多晶介電質薄膜，其特徵在於，主成分由通式(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物構成，0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z＜1/3， M(1)、M(2)、M(3)及M(4)的形式價數的總和是14， 上述氧氮化物的晶體結構包含由中心原子、2個4a位原子及4個8h位原子構成的八面體結構， 上述中心原子是M(3)或M(4)， 上述4a位原子是O原子或N原子， 上述8h位原子是O原子或N原子， 在上述八面體結構中，在將連結2個4a位元原子的直線和上述晶體結構的c軸方向所成的角設為θ的情況下，0.5°≦θ≦12°。

本發明的第二觀點的多晶介電質薄膜其特徵在於，主成分由通式(Sr_1-x Ba_x )(Ta_1-y Nb_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物構成， 0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z≦0.333， 上述氧氮化物是鈣鈦礦型氧氮化物， 上述鈣鈦礦型氧氮化物的晶體結構包含由中心原子、2個4a位原子及4個8h位原子構成的八面體結構， 上述中心原子是Ta或Nb， 上述4a位原子是O原子或N原子， 上述8h位原子是O原子或N原子， 在上述八面體結構中，在將連結2個4a位元原子的直線和上述晶體結構的c軸方向所成的角設為θ的情況下，0.5°≦θ≦12°。

本發明的第三觀點的多晶介電質薄膜其特徵在於，主成分由通式(Sr_1-x Ba_x )(Ta_1-y Nb_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物構成， 0.02≦x≦0.8、0≦y≦0.4、0.033≦z≦0.233， 上述氧氮化物是鈣鈦礦型氧氮化物。

本發明的多晶介電質薄膜藉由具有上述的特徵，在頻率1MHz左右的情況下具有數千～數萬以上這樣的非常高的相對介電常數。

另外，本發明的電容元件具有上述第一～第3發明的多晶介電質薄膜。

以下，基於各實施方式來說明本發明。 （第一實施方式）

第1圖表示本實施方式的薄膜電容器的示意圖。第1圖所示的薄膜電容器1在基板11上依次形成下部電極12、多晶介電質薄膜13，且在多晶介電質薄膜13的表面具備上部電極14。

基板11的材質沒有特別限制，作為基板11，使用Si單晶基板時獲得容易性及成本性優異。在重視撓性的情況下，也能夠將Ni箔或Cu箔用作基板。

下部電極12及上部電極14的材質也沒有特別限制，只要作為電極發揮作用即可。例如，可以舉出Pt、Ag、Ni等。優選下部電極12的厚度為0.01～10μm。優選上部電極14的厚度為0.01～10μm。

多晶介電質薄膜13具有主組成為(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物。另外，0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z＜1/3。此外，M(1)、M(2)、M(3)及M(4)的形式價數的總和為14。

M(1)及M(2)的種類沒有特別限制，例如為選自Sr、Ba、Ca、La、Ce、Pr、Nd、Na等中的一種。另外，優選M(1)是Sr、M(2)是Ba。

M(3)及M(4)的種類沒有特別限制，例如為選自Ta、Nb、Ti、W中的一種。另外，優選M(3)是Ta、M(4)是Nb。

作為主組成為(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的化合物的例子，可以舉出第2圖所示的SrTaO₂ N化合物21（具體來說，M(1)＝Sr、M(3)＝Ta、x＝0、y＝0、z＝1/3）。SrTaO₂ N化合物21連續存在Ta原子23是中心原子、O原子24a或N原子24b是2個4a位原子及4個8h位原子的八面體結構31。此外，Sr原子22存在於八面體結構31的外部。其中，本實施方式的化合物是O的比例比第2圖所示的SrTaO₂ N大且N的比例比其小的化合物。優選是0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z≦0.333的鈣鈦礦型氧氮化物。

在此，本實施方式的主組成為(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示且0≦x≦1、0≦y≦1、0＜z＜1/3的氧氮化物如第3圖所示，中心原子33（第2圖的Ta原子23）的位置偏離八面體結構的中心點0。而且，連結2個4a位原子（4a位O原子34a1及4a位N原子34a2）的直線從c軸起以角度θ傾斜。此外，第3圖中圖示了4a位原子是O原子及N原子的情況，也可以部分包含2個4a位原子均為O原子的八面體結構。

另外，通常，在主組成是由(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所示的氧氮化物的情況下，根據M(1)~M(4)的種類或x、y及z的值，M(3)或M(4)的位置偏離八面體結構的中心的大小發生變化。而且，連結第3圖所示的2個4a位元原子的直線從c軸傾斜的角度θ發生變化。

本實施方式的氧氮化物滿足0.5°≦θ≦12°。藉由角度θ為上述範圍內，從而特別是頻率為1MHz左右的高頻的情況下的相對介電常數顯著提高。另外，優選為1.8°≦θ≦12°，進一步優選為4.6≦θ≦12°，最優選為6.5°≦θ≦12°。

角度θ通過被稱為第一原理計算的計算方法，能夠比較簡單且高精度地求出。

作為第一原理計算的方法之一，有被稱為PAW（投影綴加平面波（Projector Augmented-Wave））法的計算方法。上述方法是在第一原理計算的方法中能夠以高精度且短時間進行計算的方法。另外，還可以通過事先準備構成單位晶格等的各原子的電位進行電子狀態計算，從而進行晶體結構優化的計算。

另外，為了計算結晶中大量存在的電子的相互作用，可以使用被稱為密度泛函數法的計算方法。作為使用了密度泛函數法的近似方法之一，具有被稱為GGA（廣義梯度近似（Generalized Gradient Approximation））法的方法。通過使用GGA法，能夠高精度地進行電子狀態的計算。

作為內含上述的PAW法及GGA法的第一原理計算程序包，具有被稱為VASP（維也納初始模擬軟體包（the Vienna Ab-initio Simulation Package））的程序包。本實施方式及後述的實施例中的第一原理計算全部使用上述VASP進行。

M(1)＝Sr、M(2)＝Ba、M(3)＝Ta、M(4)＝Nb的氧氮化物，即由(Sr_1-x Ba_x )(Ta_1-y Nb_y )(O_1-z N_z )₃ 所示的鈣鈦礦型氧氮化物是具有以Ta或Nb為中心原子且合計6個O或N作為2個4a位原子或4個8h位原子存在的八面體結構的氧氮化物。在此，4個8h位原子中，已知4個中的1～2個是N，剩餘的2～3個是O。

對這個鈣鈦礦型氧氮化物進行第一原理計算，結果可知如第3圖所示，作為中心原子33的Ta原子或Nb原子存在於偏離八面體結構的中心點0的位置是能量穩定的。而且，可知連結上述八面體結構的2個4a位元的直線從結晶的c軸方向以角度θ傾斜。本案諸位發明人發現：通過使M(1)~M(4)的種類及作為各元素的含量的比率的x、y及z的值變化，角度θ發生變化。進一步，發現：氧氮化物(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 的相對介電常數是θ越大則越高。此外，藉由θ為0.5°≦θ≦12°從而相對介電常數提高的效果，特別是在1MHz左右的高頻的相對介電常數的情況下變大。

吾人認為在氧氮化物採取第3圖的八面體結構31的情況下相對介電常數提高的現象，是由（I）離子極化、（II）連結2個4a位元原子的直線的旋轉（八面體結構的旋轉）造成的偶極極化、（III）連結2個4a位元原子的直線相對於c軸的方向的變化造成的偶極極化這三者引起的。

以SrTaO₂ N為例時，（I）離子極化是由於作為陽離子的Ta離子的位置與作為陰離子的4個O離子及2個N離子的中心點0的位置的相對的偏離而產生的極化。吾人認為通過產生上述極化，相對介電常數提高。根據第一原理計算，由上述離子極化而提高的相對介電常數的提高幅度，在頻率1MHz的情況下為443。

以SrTaO₂ N為例時，（II）連結2個4a位元原子的直線的旋轉造成的偶極極化是藉由連結2個4a位元原子的直線旋轉而產生的偶極極化。吾人認為通過產生上述偶極極化，相對介電常數提高。上述旋轉引起的相對介電常數變化通過下述的數式（1）來算出。

[數式（1）]

在（II）的情況下，上述數式（1）的ε₀ 是真空的介電常數，ε_r 是相對介電常數，P及p是極化的大小，E是額定電壓的1/4（E＝1V/μm），V是根據第一原理計算的計算模型的體積（V＝528.15ų ），Z是O和N的電荷差（Z＝2），l是O-N間距離（l＝4.0787Å），i＝2（上述體積中的極化數），而且e＝1.60218×10^-19 C。

在此，如果圖示（II）中的ΔP（極化的大小的變化量），則為第4圖。而且，表示藉由第一原理計算算出的第4圖的Δθ´的大小和相對介電常數變化的提高幅度的關係的圖表為第5圖。第5圖是根據第4圖及數式（1）匯出的圖表。

根據以上，相對介電常數因連結2個4a位元原子的直線的旋轉而提高，藉由這個直線的旋轉而增加的相對介電常數的變化Δε_r 在頻率1MHz的情況下，是數十～數百左右。

以SrTaO₂ N為例時，吾人認為由於（III）連結2個4a位元原子的直線相對於c軸的方向的變化而產生偶極極化，由此相對介電常數產生變化。上述方向的變化因N原子和O原子的位置在各自的八面體結構中不同而產生變化。上述方向的變化引起的相對介電常數變化通過下述的數式（1）來算出。

[數式（1）]

在（III）的情況下，上述數式（1）的ε₀ 是真空的介電常數，ε_r 是相對介電常數，P及p是極化的大小，E是額定電壓的1/4（E＝1V/μm），V是根據第一原理計算的計算模型的體積（V＝528.15Å3），Z是O和N的電荷的差（Z＝2），l是O-N間距離（l＝4.0787Å），i＝2（上述體積中的極化數），而且，e＝1.60218×10^-19 C。為了簡便，假設連結2個4a位元原子的直線的方向相對於c軸對稱地變化的情況並圖示（III）的ΔP（極化的大小的變化量）時，為第6圖。

根據以上，相對介電常數因連結2個4a位元原子的直線相對於c軸的方向的變化而提高。根據Δθ算出因上述方向的變化而產生的相對介電常數的變化Δεr時，在頻率1MHz的情況下是數千左右。此外，第6圖的Δθ/2的大小是第3圖的θ。即，第6圖的Δθ的大小是2θ。

根據以上，本案諸位發明人發現由(M(1)_1-x M(2)_x )(M(3)_1-y M(4)_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物的相對介電常數的提高效果主要起因於（III）連結2個4a位元原子的直線相對於c軸的方向的變化。而且，發現連結2個4a位元原子的直線相對於c軸的方向的變化引起的相對介電常數的提高效果的大小，是藉由角度θ的大小決定。藉由形成上述組成的多晶薄膜，可以獲得數千左右的相對介電常數。

多晶介電質薄膜13是多晶膜的一種，也是介電質薄膜的一種。多晶介電質薄膜13的厚度沒有特別限制，優選為10nm～1μm。 薄膜電容器1的製造方法

接著，對薄膜電容器1的製造方法進行說明。以下，對M(1)＝Sr、M(3)＝Ta、x＝y＝0的情況進行說明，但在作為M(1)~M(4)使用其它種類的原子的情況及使x、y及/或z變化的情況下也同樣。

最終成為多晶介電質薄膜13的薄膜的成膜方法沒有特別限制。例如，例示有真空蒸鍍法、濺鍍法、PLD法（脈衝雷射蒸鍍法）、MO-CVD（有機金屬化學氣相沉積法）、MOD（有機金屬分解法）、溶膠凝膠法、CSD（化學溶液堆積法）等。另外，在成膜時使用的原料中有時包含微量的雜質、副成分等，但只要是不大幅損害薄膜的性能的程度的量，就沒有特別問題。另外，本實施方式的多晶介電質薄膜13也可以在不大幅損害性能的程度內，包含微量的雜質、副成分等。

上述的成膜方法中，通過PLD法、濺鍍法及CSD法等方法成膜時，最終得到的薄膜容易成為多晶膜。另外，對於本實施方式的多晶介電質薄膜13，通過PLD法、濺鍍法及CSD法等方法成膜時，N容易成為採取順式配置的結構。通過CVD法也可以進行合成，但成分元素數多，因此，以PLD法、濺鍍法等的組成控制性更高。本實施方式中，對通過PLD法的成膜方法進行說明。

首先，準備Si單晶基板作為基板11。接著，在Si單晶基板上依次成膜SiO₂ 、TiO_x 、Pt，形成由Pt構成的下部電極12。形成下部電極12的方法沒有特別限制。例如，可以舉出濺鍍法或CVD等。

接著，通過PLD法將金屬氧化物薄膜在下部電極12上成膜。另外，為了使下部電極12的一部分露出，使用金屬罩幕來形成薄膜未部分成膜的區域。

PLD法中，首先，在成膜室內設置包含作為目標的多晶介電質薄膜的構成元素的靶。接著，在靶的表面上照射脈衝雷射。藉由脈衝雷射強的能量，使靶的表面瞬間蒸發。然後，使蒸發物沉積在以與靶相對的方式配置的基板上，將金屬氧化物薄膜成膜。

靶的種類沒有特別限制，除包含製作的多晶介電質薄膜的構成元素的金屬氧化物燒結體以外，也能夠使用合金、氮化物燒結體、金屬氧氮化物燒結體等。另外，優選在靶中各元素平均地分布，但在對所得到的多晶介電質薄膜的品質無影響的範圍內在分布上也可以有偏差。另外，靶未必需要是一個，也可以準備多個包含多晶介電質薄膜的構成元素的一部分的靶用於成膜。靶的形狀上也沒有限制，只要形成適於使用的成膜裝置的形狀即可。

另外，在使用PLD法時，優選為了使成膜的金屬氧化物薄膜結晶化，在成膜時利用紅外線雷射加熱基板11。基板11的加熱溫度根據金屬氧化物薄膜及基板11的構成元素及組成等而變化，例如，以成為600～800℃的方式加熱進行成膜。通過使基板11的溫度為適合的溫度，金屬氧氮化物薄膜容易結晶化，並且能夠防止冷卻時產生的裂紋的發生。

在成膜中，通過導入氮自由基進行氮化處理，能夠得到由鈣鈦礦型氧氮化物構成的多晶介電質薄膜13。作為氮化處理的方法，可以舉出例如在將金屬氧化物膜成膜後導入氮自由基進行氮化處理的方法、成膜中導入氮自由基的方法等。而且，通過控制氮自由基的量，能夠使成膜後的薄膜中的氮量變化，能夠使z變化。在此，成膜後的薄膜中的氮量通過X射線光電子分光法能夠確認。關於氮的定量，還能夠使用X射線光電子分光裝置的內部標準，但優選根據AlN等氮化單晶片算出靈敏度因數並修正定量值。

最後，通過在多晶介電質薄膜13上形成上部電極14，能夠製造薄膜電容器1。此外，上部電極14的材質沒有特別限制，能夠使用Ag、Au、Cu等。另外，上部電極14的形成方法也沒有特別限制。例如，可以通過蒸鍍或濺鍍法來形成。 （第二實施方式）

本實施方式的薄膜電容器的形狀與第一實施方式相同。基板11、下部電極12及上部電極14的材質也與第一實施方式相同。另外，下部電極12的厚度也與第一實施方式相同。

多晶介電質薄膜13由主成分以通式(Sr_1-x Ba_x )(Ta_1-y Nb_y )(O_1-z N_z )₃ 所表示的氧氮化物構成，0.02≦x≦0.8、0≦y≦0.4、0.033≦z≦0.233，上述氧氮化物是鈣鈦礦型氧氮化物。

本實施方式的多晶介電質薄膜13藉由將上述的氧氮化物作為主成分，能夠顯著提高相對介電常數。特別是與以鈦酸鋇系的氧化物及鈦酸鋯酸鋇鈣系氧化物為主成分的情況相比，1kHz～1MHz的寬頻率下的相對介電常數顯著提高。

本實施方式的薄膜電容器的製造方法與第一實施方式相同。

以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明完全不限於這樣的實施方式，當然可以在不脫離本發明的要點的範圍內以各種各樣的方式實施。

此外，本發明的電容元件為利用了介電性的元件，包含電容器、熱敏電阻、濾波器、雙工器、諧振器、發射器、天線、壓電元件、電晶體、鐵電記憶體等。本實施方式的多晶介電質薄膜優選適用於特別要求介電損耗小的電容元件。 實施例

以下，基於更詳細的實施例來說明本發明，本發明不限定於這些實施例。 實驗例1

首先，準備SrCO₃ 粉末及Ta₂ O₅ 粉末作為用作成膜用靶的燒結體的原料。另外，在利用Ba置換Sr的一部分或全部的情況下，準備BaCO₃ 粉末。在利用Nb置換Ta的一部分的情況下，準備Nb₂ O₅ 粉末。以(Sr+Ba)/(Ta+Nb)的莫耳比成為1的方式秤量原料粉末。

接著，在使用了乙醇溶劑的濕式球磨機中對原料粉末混合16小時，得到混合漿料。

接著，將上述混合漿料在恆溫乾燥機中，在80℃下乾燥12小時，得到混合物。

接著，在乳缽中將上述混合物輕輕粉碎，裝入陶瓷製的坩堝內。然後，使用電爐在大氣氣氛中，在1000℃下進行2小時熱處理，得到煆燒物。

接著，再次在使用了乙醇溶劑的濕式球磨機中對上述煆燒物混合16小時，得到煆燒後漿料。

在恆溫乾燥機中將所得到的煆燒後漿料在80℃下乾燥12小時，得到煆燒後混合物。

相對於上述煆燒後混合物，添加作為黏合劑的聚乙烯醇溶液，並進行混合，得到造粒物。聚乙烯醇溶液的添加量相對於粉碎物100重量%為0.6重量%。

將上述造粒物成型為直徑約23mm、高度約9mm的圓柱形狀，得到成型物。成型方法為CIP成型。

對於上述成型物，使用電爐在大氣氣氛中，在1400℃下燒成2小時，得到燒結物。另外，對上述燒結物的上表面及下表面進行鏡面研磨，得到高度5mm的成膜靶。此外，確認了所得到的成膜靶的相對密度為96～98%。

將如上上述得到的成膜用靶設置在成膜裝置中，以與成膜用靶相對的方式設置Si基板。作為上述Si基板，使用在表面具有Pt膜作為下部電極的基板。

實驗例1中，通過PLD法以厚度成為200nm的方式成膜。通過調整此時的成膜條件（氧氣的氣體壓力、氮氣的氣體壓力等），將包含於最終得到的多晶介電質薄膜的氧氮化物的組成控制為以下所示的表1及表2的試樣編號1～13的組成。成膜中，通過導入氮自由基進行氮化處理，得到多晶介電質薄膜。此外，成膜時需要時間為0.5～2小時。相對介電常數（ε）記載了在電壓1Vrms/μm、頻率1MHz時評價的值。用於評價相對介電常數的上部電極以直徑100μm的尺寸通過蒸鍍Ag來形成。此外，試樣編號1、9及13是比較例，其它的試樣是實施例。

使用Rigaku公司製造的全自動水平型多目標X射線繞射裝置SmartLab，測定在實驗例1中得到的薄膜樣品的XRD圖案。確認了實驗例1的試樣編號1～13全部不是磊晶膜。另外，包含於所得到的薄膜樣品的氧氮化物的x、y及z使用ULVAC-PHI, Inc.製造的PHI Quantera II^TM 通過光電子分光分析進行定量。

另外，對於實驗例1中所得到的薄膜樣品，根據XRD圖案確認了實驗例1的試樣編號1～13全部是多晶膜。即，確認了薄膜結晶化，成為多晶薄膜。另外，確認了所得到的多晶薄膜不是相對於特定的面取向的取向膜。

另一方面，根據表1的M(1)~M(4)的種類及表2的x、y及z的值，藉由第一原理計算算出角度θ。進一步，根據角度θ算出頻率1MHz下的相對介電常數ε，確認了實驗結果和計算結果之間存在相關性。表中記載的相對介電常數是由實驗獲得的值。本實驗例中，將試樣編號1（比較例）的相對介電常數即超過1500的情況設定為良好，將1800以上的情況設定為更良好。將結果示於表1及表2中。

[表1] ※是比較例 括弧中的元素是實際不包含的元素

[表2] ※是比較例

由表1及表2可知，0＜z＜1/3、θ為0.5°以上且12°以下的各實施例在頻率1MHz下為超過1500的高的相對介電常數。 實驗例2

用與實驗例1同樣的方法製作使用了Ca作為M(2)的試樣編號14及15，使用了La作為M(2)且使用了Ti作為M(4)的試樣編號16及17。作為用作成膜用靶的燒結體的原料，在作為M(2)使用Ca的情況下，準備CaCO₃ 粉末。在使用La作為M(2)的情況下，準備La₂ O₃ 粉末。在使用Ti作為M(4)的情況下，準備TiO₂ 。

測定實驗例2中得到的薄膜樣品的XRD圖案，確認了實驗例2的試樣編號14～17全部不是磊晶膜。另外，將與實驗例1同樣地得到的薄膜樣品中所含的氧氮化物的x、y及z定量。

另外，根據實驗例2中得到的薄膜樣品的XRD圖案，確認了實驗例2的試樣編號14～17全部是多晶膜。即，確認了薄膜結晶化，成為多晶薄膜。另外，確認了所得到的多晶薄膜不是相對於特定的面取向的取向膜。

另一方面，根據表3的M(1)~M(4)的種類及表4的x、y及z的值，藉由第一原理計算算出角度θ。另外，根據角度θ算出頻率1MHz的相對介電常數ε，確認了實驗結果和計算結果之間存在相關性。本實驗例中，將試樣編號1（比較例）的相對介電常數即超過1500的情況設定為良好。將結果示於表3及表4中。

[表3]

[表4]

由表3及表4可知，即使變更元素的種類，0＜z＜1/3、θ為0.5°以上且12°以下的各實施例在頻率1MHz下也為超過1500的高的相對介電常數。

1‧‧‧薄膜電容器

11‧‧‧基板

12‧‧‧下部電極

13‧‧‧多晶介電質薄膜

14‧‧‧上部電極

21‧‧‧SrTaO₂N化合物

22‧‧‧Sr原子

23‧‧‧Ta原子

24a‧‧‧O原子

24b‧‧‧N原子

31‧‧‧八面體結構

33‧‧‧中心原子

34a1‧‧‧4a位O原子

34a2‧‧‧4a位N原子

第1圖是本發明的一個實施方式的薄膜電容器的概略圖。 第2圖是表示SrTaO₂ N的晶體結構的圖。 第3圖是表示氧氮化物的八面體結構的圖。 第4圖是圖示極化的大小的變化量ΔP的圖表。 第5圖是圖示連結2個4a位元原子的直線的旋轉引起的相對介電常數的變化的圖表。 第6圖是圖示極化的大小的變化量ΔP的圖表。

Claims (3)

1. 一種多晶介電質薄膜，其特徵在於，主成分由通式(M(1)_1-xM(2)_x)(M(3)_1-yM(4)_y)(O_1-zN_z)₃所表示的氧氮化物構成，0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<1/3，M(1)、M(2)、M(3)及M(4)的形式價數的總和是14，上述氧氮化物的晶體結構包含由中心原子、2個4a位原子及4個8h位原子構成的八面體結構，上述中心原子是M(3)或M(4)，上述4a位原子是O原子或N原子，上述8h位原子是O原子或N原子，在上述八面體結構中，將連結2個4a位元原子的直線和上述晶體結構的c軸方向所成的角設為θ的情況下，0.5°≦θ≦12°。
2. 一種多晶介電質薄膜，其中，主成分由通式(Sr_1-xBa_x)(Ta_1-yNb_y)(O_1-zN_z)₃所表示的氧氮化物構成，0.002≦x≦0.8、0≦y≦0.4、0.033≦z≦0.233，上述氧氮化物是鈣鈦礦型氧氮化物。
3. 一種電容元件，其中，包含申請專利範圍第1或2項所述的多晶介電質薄膜。