电介质薄膜和电子部件的制作方法

文档序号:11202691
电介质薄膜和电子部件的制造方法与工艺

本发明涉及一种介电损耗小,并且耐热冲击性优异的电介质薄膜以及具备该电介质薄膜的电子部件。



背景技术:

为了应对以智能手机和平板电脑为代表的移动通信设备的进一步高速大容量通信化而开始进行同时使用多个频带的mimo技术(多输入多输出,multi-inputmulti-output)的实用化。如果通信中使用的频带增大,则每个频带需要各自的高频部件,为了维持设备尺寸地增加部件数量,寻求各部件的进一步小型化、高功能化。

作为这样的对应高频的电子部件,例如有双工器或带通滤波器等。这些均由担负电容的电介质和担负电感的磁性体的组合构成,但为了得到良好的高频特性,寻求抑制分别在高频区域的损耗。

如果着眼于电介质,则为了使频率的选择性良好而期望介电损耗小、即q值高。对于介电损耗低的材料公开有许多技术,其中,已知含有mgo的材料即使在高频带(2ghz)介电损耗也低,即q值高,是作为在高频带使用的电介质材料的期待较大的材料之一。

在专利文献1中公开了涉及电介质薄膜的平均膜厚为0.1μm~10μm,并且具有通式xtio2·ybao·zmgo的组成的电介质薄膜的技术。通过控制所述x、y、z,可以实现良好的温度特性和高的q值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平5-47213号公报



技术实现要素:

发明所要解决的技术问题

如所述专利文献1所记载,含有mgo作为主成分的电介质薄膜具有有良好的温度特性以及高的q值的优异的特征,但是在急剧的温度变化,例如从-55℃急剧地使温度上升至125℃的情况或相反急剧地降温的情况下,有容易在电介质薄膜上产生裂纹等结构缺陷的技术问题,确保高的耐热冲击性成为当务之急。在所述专利文献1中公开的技术中,没有公开抑制成为技术问题的裂纹等结构缺陷的技术。

本发明是鉴于以上这样的情况而想出的,其目的在于提供一种维持低介电损耗、即高的q值而对应于急剧的温度变化具有高的耐热冲击性的以mgo为主成分的电介质薄膜以及具备该电介质薄膜的电子部件。

用于解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题、达成目的,本发明的电介质薄膜,其特征在于,

所述电介质薄膜以mgo为主成分,

所述电介质薄膜由含有分别至少1个以上的由单晶构成的柱状结构a和由多晶构成的柱状结构b的柱状结构群构成,

在将所述电介质薄膜的垂直方向的截面中所述柱状结构a所占的面积记为ca,并且将所述柱状结构b所占的面积记为cb的情况下,所述ca与cb的关系为0.4≤cb/ca≤1.1。

通过用以mgo为主成分的材料形成具备如上所述的特征的某些柱状结构的电介质薄膜,进一步控制所述柱状结构a与柱状结构b的面积比(cb/ca),从而可以实现维持高的q值且具有优异的耐热冲击性的电介质薄膜,可以提供具备该电介质薄膜的低介电损耗并且高耐热冲击性的某些电子部件。

另外,通过使用上述本发明所涉及的电介质薄膜,与用于现有对应高频的电子部件中的电介质薄膜相比较,由于q值更高,即显示更高的s/n比,进一步,耐热冲击性更高,因此,可以提供温度变化强的电介质共振器或电介质滤波器等的电子部件。

发明的效果

根据本发明,可以提供一种维持低介电损耗、即高的q值而对应于急剧的温度变化具有高的耐热冲击性的以mgo为主成分的电介质薄膜以及具备该电介质薄膜的电子部件。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的薄膜电容器的截面图。

图2(a)是制作本发明的实施例7的电介质薄膜截面的tem暗视场图像,图2(b)是图2(a)的示意图。

图3(a)是制作本发明的比较例6的电介质薄膜截面的tem暗视场图像,图3(b)是图3(a)的示意图。

图4是制作本发明的实施例4的电介质薄膜截面的tem明视场图像。

图5是制作本发明的实施例4的电介质薄膜截面的高分辨率tem图像。

符号的说明:

1…基板、2…基底层、3…下部电极、4…上部电极、5…电介质薄膜、10…薄膜电容器、a…柱状结构a、b…柱状结构b。

具体实施方式

以下,对于本发明的优选的实施方式,根据情况参照附图进行说明。

<薄膜电容器10>

图1是作为本发明的一个实施方式所涉及的电介质薄膜元件的一个例子的薄膜电容器10的截面图。薄膜电容器10具备层叠于基板1的表面的下部电极3、上部电极4以及设置于下部电极3和上部电极4之间的电介质薄膜5。在基板1和下部电极3之间为了提高基板1与下部电极3的附着性而具备基底层2。基板1具有确保薄膜电容器10整体的机械强度的功能。

对于薄膜电容器的形状没有特别地限制,通常制成长方体形状。另外,对于其尺寸也没有特别地限制,厚度和长度只要根据用途设定为适当的尺寸即可。

<基板1>

用于形成图1所示的基板1的材料没有特别地限定,可以利用作为单晶的si单晶、sige单晶、gaas单晶、inp单晶、srtio3单晶、mgo单晶、laalo3单晶、zro2单晶、mgal2o4单晶、ndgao3单晶,或者作为陶瓷多晶基板的al2o3多晶、zno多晶、sio2多晶,或者ni、cu、ti、w、mo、al、pt等的金属,或者这些的合金的基板等来形成基板1,但没有特别地限定。这些中,从低成本、加工性出发,通常使用si单晶作为基板1。基板1根据基板的材质而其电阻率不同。在使用电阻率低的材料作为基板的情况下,如果直接使用,则电流向基板侧泄漏有时会对薄膜电容器10的电特性产生影响。因此,也有对基板1的表面实施绝缘处理以不使使用时的电流向基板1流通的情况。例如,在使用si单晶作为基板1的情况下,可以使基板1表面氧化来进行sio2绝缘层的形成,或在基板1表面形成al2o3、sio2、si3nx等的绝缘层,只要能确保对基板1的绝缘,该绝缘层的材料或膜厚就没有限定,但优选为0.01μm以上。在小于0.01μm时,由于不能确保绝缘性,因此,作为绝缘层的膜厚不优选。基板1的厚度只要能够确保薄膜电容器整体的机械强度就没有特别地限定,例如可以设定为10μm~5000μm。在小于10μm的情况下,不能确保机械强度;如果超过5000μm,则存在产生不能有助于电子部件的小型化的问题的情况。

<基底层2>

在本实施方式中,图1所示的薄膜电容器10优选在实施过绝缘处理的基板1表面具备基底层2。以提高基板1与下部电极3的附着性为目的而插入基底层2。作为一个例子,在将cu用于下部电极3的情况下,通常将cr作为基底层2插入;在将pt用于下部电极3的情况下,通常将ti作为基底层2插入。

由于以提高附着性为目的,因此,不限定于所述材料。另外,只要能够确保基板1与下部电极3的附着性,也可以省略基底层2。

<下部电极3>

用于形成下部电极3的材料只要具有导电性即可,例如可以利用pt、ru、rh、pd、ir、au、ag、cu、ni等的金属或这些的合金、或者导电性氧化物等形成。因此,只要选择对应于成本或对电介质薄膜5进行热处理时的气氛的材料即可。电介质薄膜5可以在大气中,另外,作为惰性气体的n2或ar、或者惰性气体与作为还原性气体的h2的混合气体中进行热处理。下部电极3的膜厚只要能作为电极起作用即可,优选为0.01μm以上。在小于0.01μm的情况下,由于导电性变差,因此,不优选。另外,在基板1使用利用了能够用作电极的cu或ni、pt等或氧化物导电性材料等的基板的情况下,可以省略上述的基底层2和下部电极3。

在下部电极3形成之后进行热处理,可以谋求基底层2与下部电极3的附着性的提高和下部电极3的稳定性的提高。在进行热处理的情况下,升温速度优选为10℃/分钟~2000℃/分钟,进一步优选为100℃/分钟~1000℃/分钟。热处理时的保持温度优选为400℃~800℃,其保持时间优选为0.1小时~4.0小时。如果超过上述范围,则产生附着不良或在下部电极3表面产生凹凸,由此电介质薄膜5的介电特性容易降低。

<电介质薄膜5>

电介质薄膜5其特征在于,所述电介质薄膜以mgo为主成分,所述电介质薄膜由含有分别至少1个以上的由单晶构成的柱状结构a和由多晶构成的柱状结构b的柱状结构群构成,在将所述电介质薄膜的垂直方向的截面中所述柱状结构a所占的面积记为ca,并且将所述柱状结构b所占的面积记为cb的情况下,所述ca与cb的关系为0.4≤cb/ca≤1.1。

在此,对本发明的特征之一的柱状结构进行说明。

如图2(b)所示,本发明的柱状结构是指在使用tem明视场图像对电介质薄膜的垂直方向的截面进行观察的情况下,由在连接下部电极3和上部电极4的厚度方向较长的单一的微晶、所谓的单晶构成的柱状结构、和由多晶构成的柱状结构。另外,本发明的柱状结构在电介质薄膜整体上沿着基板表面的法线方向或±5°延伸,并且图2(b)中记载的h与l的比,即纵横比满足17<(h/l)<40的结构。

在以mgo为主成分的电介质薄膜中,在仅具备由单晶构成的柱状结构的情况下、即仅本发明中所说的柱状结构a的情况下,在世界上广泛使用的钛酸钡类或钛酸铅类时,即使具有同样的结构也存在对于几乎不成为问题的急剧的温度变化容易产生裂纹等的结构缺陷。作为其原因之一,可以列举由以mgo为主成分的单晶构成的柱状结构对于急剧的温度变化的热膨胀和热收缩大。

因此,在本发明中,认为通过将电介质薄膜制成不仅含有1个以上的由单晶构成的柱状结构(以下记载为柱状结构a),还含有1个以上的由多晶构成的柱状结构(以下记载为柱状结构b),与所述柱状结构显示不同的热膨胀和热收缩举动的所述柱状结构b在所述柱状结构a发生热膨胀或热收缩时成为障碍,可以缓和所述柱状结构a伴随急剧的温度变化的热膨胀和热收缩。

进一步,电介质薄膜5中,所述电介质薄膜的垂直方向的截面中所述柱状结构a所占的面积ca与柱状结构b所占的面积cb的面积比cb/ca处于0.4≤cb/ca≤1.1的关系。通过将面积比cb/ca控制在该范围,从而能够更有效地缓和所述柱状结构a的热膨胀和热收缩,能够提供维持高的q值并且具有高的耐热冲击性的电介质薄膜以及具备该电介质薄膜的电子部件。

另一方面,以mgo为主成分的电介质薄膜即使是含有分别至少1个以上的柱状结构a和柱状结构b的柱状结构群,在所述电介质薄膜的垂直方向的截面中所述柱状结构a的面积ca与所述柱状结构b的面积cb的面积比cb/ca不满足0.4≤cb/ca≤1.1的关系的情况下,也难以兼顾高的q值和高的耐热冲击性。

在所述cb/ca大于1.1,即柱状结构群中的柱状结构b的面积比高的情况下,由于所述柱状结构b由多晶构成,因此,存在大量的结晶晶界。另外,所述结晶晶界是指构成柱状结构b的微晶与微晶的界面。所述结晶晶界中具有起因于晶格的错乱、晶格缺陷、错位等的介电损耗容易增加的倾向。因此,如果所述柱状结构b的面积比变高,则难以维持高的q值。

另外,在本发明中,即使在柱状结构群中的柱状结构b的面积为比柱状结构a多的范围、即cb/ca超过1.0的范围中,只要cb/ca为1.1以下,则可以确认没有较大的介电损耗的降低。对于其主要原因不明确的方面还较多,但认为通过制成具有如本发明的柱状结构群的电介质薄膜,从而可以预想以上地将介电损耗的降低抑制到宽的范围。

另一方面,在所述cb/ca小于0.4,即柱状结构群中的柱状结构b的面积比低的情况下,难以得到缓和所述柱状结构a伴随着急剧的温度变化的热膨胀或热收缩的作用。其结果,成为难以得到抑制裂纹等结构缺陷的效果的倾向。因此,为了兼顾低的介电损耗和优异的耐热冲击性,所述柱状结构a与所述柱状结构b的面积比cb/ca需要满足0.4≤cb/ca≤1.1的关系。

如上所述,通过具有本发明的特有的特征,可以维持低介电损耗并且实现优异的耐热冲击性。即,即使是主成分为mgo的电介质薄膜,不具备具有本发明的特征的柱状结构群的电介质薄膜或电子部件也不能得到本发明的效果。

另外,作为本发明的优选的实施方式,所述柱状结构b优选至少存在2个以上,并且是具备至少1个以上的具有1个以上的三叉晶界的柱状结构b+的柱状结构,所述柱状结构b+为柱状结构b所占的面积cb的50%以上。

具有1个以上的所述三叉晶界的所述柱状结构b+相比没有三叉晶界的柱状结构b,倾向于更难以发生柱状结构内部的伴随急剧的温度变化的热膨胀或热收缩。由此,具有所述三叉晶界的所述柱状结构b+相对于所述柱状结构a成为更强的障碍。通过具备柱状结构b所占的面积cb的50%以上的所述柱状结构b+,可以引出更有效地成为障碍的效果,因此,能够进一步缓和热冲击等下的所述柱状结构a的热膨胀和热收缩。其结果,能够得到更高的耐热冲击性。

电介质薄膜5的厚度优选为10nm~2000nm,进一步优选为50nm~1000nm。在小于10nm时,容易发生绝缘击穿;在超过2000nm的情况下,为了增大薄膜电容器10的静电容量而需要扩大电极面积,存在难以通过电子部件的设计来小型化的情况。电介质薄膜厚度的测量只要利用fib(聚焦离子束)加工装置挖掘,用sim(扫描型离子显微镜)等观察得到的截面并测长即可。

电介质薄膜5优选使用真空沉积法、溅射法、pld(脉冲激光沉积法)、mo-cvd(有机金属化学气相生长法)、mod(有机金属分解法)、溶胶-凝胶法、csd(化学溶液堆积法)等各种薄膜形成法来形成。此时使用的原料(沉积材料、各种靶材或有机金属材料等)中有时含有微量的杂质或副成分,但是只要不会大幅度地降低绝缘性,即使含有也没有特别的问题。

在制得的电介质薄膜5中,只要不使本发明的效果之一的介电损耗(q值)大大劣化,也可以含有微量的杂质或副成分。作为副成分,例如为bao或ta2o5等。作为剩余部分的主成分的含量没有特别地限定,例如相对于含有所述主成分的电介质组合物整体为50%以上且100%以下,优选为75%以上且100%以下。

另外,电介质薄膜5通常仅由本发明的以mgo为主成分的电介质组合物构成,但是也可以是与其它电介质组合物的薄膜组合而成的层叠结构。例如,通过制成与现有的si3nx、siox、al2ox、zrox、ta2ox等非晶电介质薄膜或结晶薄膜的层叠结构,可以进一步提高电介质薄膜5的耐热冲击性。

<上部电极4>

在本实施方式的一个例子中,薄膜电容器10在电介质薄膜5的表面具备作为薄膜电容器10的另一个电极起作用的上部电极4。用于形成上部电极4的材料只要具有导电性,就没有特别地限定,可以利用与下部电极3同样的材料形成上部电极4。上部电极4的膜厚只要作为电极起作用即可,优选为10nm以上。在膜厚小于10nm的情况下,由于导电性恶化,因此,作为上部电极4不优选。

在上述的实施方式中,作为使用了本发明的一个实施方式所涉及的电介质薄膜的电子部件的一个例子例示了薄膜电容器,但是作为使用了本发明所涉及的电介质薄膜的电子部件,不限定于薄膜电容器,只要是例如双工器、带通滤波器、平衡-不平衡转换器或耦合器等具有电介质薄膜的电子部件都可以。

接着,说明本实施方式的薄膜电容器10的制造方法。

首先,在对表面进行过热氧化的si基板1上通过例如溅射法将ti的基底层2成膜。

接着,作为下部电极3,在所述ti的基底层2上通过例如溅射法将pt成膜。

接着,在所述pt的下部电极3上形成电介质薄膜5的前体。电介质薄膜5的前体可以使用真空沉积法、溅射法、pld(脉冲激光沉积法)、mo-cvd(有机金属化学气相生长法)、mod(有机金属分解法)或溶胶-凝胶法、csd(化学溶液堆积法)等各种薄膜形成法来形成。

在溅射法的情况下,使用所希望的组成的靶材,在所述下部电极3上形成电介质薄膜5的前体。关于条件,气氛中使用ar,压力优选为0.1pa~50pa,高频电力优选为500w~3000w,基板温度优选为室温~600℃。

该形成条件成为控制电介质薄膜5的微细结构的重要的要点。本发明的特征即柱状结构a与柱状结构b的面积比通过基板温度、高频电力和ar压力来控制。另外,本发明的优选的特征即柱状结构b的柱内的三叉晶界通过高频电力、ar压力和下述所示的热处理来控制。

所述电介质薄膜5在n2气氛下进行热处理。关于条件,保持温度优选为300℃~450℃,保持时间优选为0.5小时~1.0小时,直至保持温度的升温速度优选为10℃/分钟~50℃/分钟。所述热处理也是控制柱状结构b的柱内的三叉晶界的重要的参数之一。

进一步,在得到的所述电介质薄膜5上利用例如溅射法形成作为上部电极4的pt薄膜,得到薄膜电容器10。

以上对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明并没有被限定于上述的实施方式,可以在不脱离本发明的要点的范围内进行各种改变。

实施例

以下,基于更详细的实施例来说明本发明,但是本发明不限定于这些实施例。

首先,在氧化性气体的干燥后的气氛下对厚度为600μm的si晶圆进行热处理,由此形成了厚度为600nm的sio2膜,作为基板。以成为20nm的厚度的方式在所述基板上通过溅射法形成作为基底层的ti薄膜。

接着,在上述形成的ti薄膜上以成为100nm的厚度的方式通过溅射法形成作为下部电极的pt薄膜。

对于形成的ti/pt薄膜,将升温速度设定为400℃/分钟、将保持温度设定为700℃、将温度保持时间设定为30分钟、将气氛设定为氧气氛,在常压下进行热处理。

在电介质薄膜的形成中使用了溅射法。形成电介质薄膜所需的靶材如下进行制作。

首先,进行表1所示的样品no.1~样品no.17的主成分即mgo的称量,在广口塑料罐中加入称量后的原料粉末、水以及φ2mm的zro2珠,进行20小时的湿式混合。其后,在100℃下使混合粉末浆料干燥20小时,将得到的混合粉末放入al2o3坩埚中,在大气中1250℃下保持5小时的条件下进行煅烧,得到mgo煅烧粉末。

在得到的煅烧粉末中以相对于煅烧粉末成为4wt%的方式添加作为粘合剂的浓度为6wt%的pva(聚乙烯醇)水溶液,制作造粒粉之后,在φ7英寸的模具中以厚度成为15mm左右的方式加入造粒粉。接着,使用单轴加压挤出机得到成型体。成型条件设定为,压力:2.0×108pa、温度:室温。

其后,对于得到的成型体,将升温速度设定为100℃/小时、将保持温度设定为400℃、将温度保持时间设定为4小时,气氛为常压的大气中进行脱粘合剂处理,然后,将升温速度设定为200℃/小时、将保持温度设定为1600℃~1700℃、将温度保持时间设定为12小时,气氛为常压的大气中进行烧成。

接着,以得到的烧结体的厚度成为10mm的方式用滚筒研磨机对两面进行研磨,得到形成电介质薄膜所需要的溅射用靶材。

使用由所述mgo构成的靶材,在作为下部电极的pt上在ar气氛中在对表1所示的每个样品控制了压力、高频电力、成膜温度(基板温度)的条件下通过溅射法成膜,形成400nm的电介质薄膜。其后,通过表1的样品no.1~样品no.17中记载的热处理条件,形成具有各种结构的电介质薄膜。

接着,在得到的上述电介质薄膜上使用沉积装置形成作为上部电极的pt薄膜。通过使用金属掩膜以直径成为100μm、厚度成为60nm的方式形成上部电极的形状,得到了表1所示的样品no.1~样品no.17的薄膜电容器样品。

对于得到的薄膜电容器样品,分别通过下述所示的方法测定介电损耗、耐热冲击性、电介质薄膜的截面评价及其定量法。

<介电损耗>

介电损耗是通过对于薄膜电容器样品,在基准温度25℃下利用rf阻抗/材料分析仪(agilent公司制造的4991a),在频率2ghz、输入信号电平(测定电压)0.5vrms的条件下进行测定。在此,用以介电损耗(tanδ)的倒数表示的q值进行评价。所述q值优选越高越好,将700以上作为良好。(q值越高,则意味着介电损耗越低)。

<耐热冲击性>

对于薄膜电容器样品,实施热冲击试验。热冲击试验是对薄膜电容器样品重复赋予高温和低温的温度差,从而评价相对于温度变化的耐性的试验。具体来说,1次循环花费30分钟,将薄膜电容器样品暴露于-55℃+125℃的环境变化,由此评价相对于温度的急变的耐久性。判定标准是评价相对于初期静电容量的变化率为±3%以内、相对于初期绝缘电阻值没有降低2位数、和外观没有异常。耐热冲击性以热循环次数进行判断。本发明将1000次循环以上作为良好。

<电介质薄膜的截面评价和定量法>

对于电介质薄膜,膜厚的测量是利用fib(聚焦离子束)加工装置在膜厚方向进行挖掘,利用tem(透射型电子显微镜)对得到的截面进行观察并测长。微细结构的分析利用tem进行,用柱状结构a和柱状结构b的柱的边界有10个以上的视场进行。

在上述视场内,使用下述x射线衍射图案中的择优取向面的衍射波进行tem暗视场图像观察。在本实施例中选择mgo(111)。

所述择优取向面的判断是对于电介质薄膜,进行利用x射线衍射(平行法)的测定,得到衍射图案。作为x射线源使用cu-kα射线,其测定条件设定为,电压45kv、电流40ma、2θ=20°~80°的范围。对于电介质薄膜的取向,比较得到的衍射图案中强度最高的峰与mgo(200)峰的强度比,将该比(最高的峰强度/mgo(200))为1.5以上定义为择优取向面。

柱状结构a与柱状结构b的辨别,准备将上述视场内的膜截面的tem暗视场图像二值化处理后的图像、和相同视场的tem明视场图像。在进行过所述二值化处理的图像中,如图2(a)或图3(a)所示的择优取向面的地方成为白色的亮部,择优取向面以外的地方成为黑色的暗部。另外,二值化的阈值设定为1个视场内的膜截面tem明视场图像的平均亮度对比度的1/3的值。

首先,对于柱状结构b,在一个柱状结构中白色的亮部为1%以上且小于80%的情况下,判断为由多晶构成的柱状结构b。

接着,对于柱状结构a,存在由择优取向面形成的单晶所构成的柱状结构a1和由除此以外的取向面形成的单晶所构成的柱状结构a2这2种。在进行过二值化处理的图像中,将一个柱状结构的80%以上为白色的亮部的柱状结构设定为由择优取向面形成的单晶所构成的柱状结构a1。另外,在进行过二值化处理的图像中确认了一个柱状结构的白色的亮部为0%、即为完全黑色的暗部的柱状结构之后,在如图4的相同视场中观察得到的明视场图像中,在相同部位的柱状结构内部确认晶界的有无,将判断为没有晶界的柱状结构设定为由择优取向面以外的取向面形成的单晶所构成的柱状结构a2。在本发明中,将所述柱状结构a1和柱状结构a2统一记为由单晶构成的柱状结构a。

柱状结构a与柱状结构b的面积比是通过测定上述柱状结构a和柱状结构b所占的面积,算出面积比(cb/ca)。

进一步,具有三叉晶界的所述柱状结构b+的有无使用上述视场内的膜截面的高分辨率tem图像(以下记载为晶格图像)来进行判断。如图5所示,晶格图像表示对应于结晶的周期结构的周期性对比度,从而可以确认微细结构的取向的方向。

在表1中显示关于样品no.1~样品no.17的成膜条件、热处理条件、截面分析结构以及电特性测定结果、热冲击试验测定结果。

如表1所示,观察到2种柱状结构,可以确认柱状结构a与柱状结构b的面积比在0.4≤cb/ca≤1.1的范围的实施例1~实施例9的薄膜电容器样品都具有q值为700以上的高的q值,并且可以得到1000次循环以上的高的耐热冲击性。

实施例2~实施例4、实施例7~实施例9

如表1所示,可以确认通过成膜条件、热处理条件,可以控制柱状结构a与柱状结构b的面积比cb/ca,面积比cb/ca越低、即具有单晶的柱状结构a越多,则显示出越高的q值。另外,面积比cb/ca越低,则热循环次数成为越低的循环数。由此,可以确认柱状结构b所占的面积越高,则显示出越高的耐热冲击性。

实施例1

如表1所示,可以确认在柱状结构a与柱状结构b的面积比cb/ca中,如果cb/ca为1.1,则在柱状结构b相比柱状结构a较多地存在的范围中也维持高的q值。

另一方面,如表1所示,在本发明的范围外的比较例1~比较例8中不能实现高的q值与高的耐热冲击性的兼顾。

接着,在表2中示出在柱状结构a所示的面积ca与柱状结构b所示的面积cb的面积比cb/ca相同的情况下,对于具有三叉晶界的柱状结构b+的效果的调查结果。薄膜电容器样品在表2所示的成膜条件或热处理条件下制作。

[表2]

实施例4、12、13

如表2所示,由于具有柱状结构b+,该所述柱状结构b+为截面tem图像中的柱状结构b整体的50%以上,因此得到了热循环次数为1500次循环以上的更优异的耐热冲击性。认为这是由于通过具有截面tem图像中的柱状结构b整体的50%以上的所述柱状结构b+,从而抑制热冲击等下柱状结构a的扩展的障碍增大,因此,可以进一步抑制裂纹的产生,提高了耐热冲击性。另外,可以确认,柱状结构b+的比例越多,则柱状结构b的柱内的三叉晶界的数量也越多,可以得到更优异的耐热冲击性。

接着,对副成分的影响进行确认。在具有mgo为主成分的组成中,制作具备含有bao、ta2o5作为副成分的电介质薄膜的薄膜电容器样品,实施与实施例1同样的评价。

[表3]

实施例14、实施例15

根据表3可以确认,在作为主成分的mgo中含有bao和ta2o5作为副成分的电介质薄膜中也观察到作为本发明的特征的包含柱状结构a和柱状结构b的柱状结构群,在所述柱状结构a与所述柱状结构b的面积比在0.4≤cb/ca≤1.1的范围的情况下,都显示出700以上的高的q值,可以得到1000次循环以上的高的耐热冲击性。这样可以确认,以mgo作为主成分即使含有其它的副成分,也可以得到同样的效果。

如以上所说明,本发明涉及一种具备电介质薄膜的薄膜电容器等的电介质薄膜元件,提供一种维持高的q值并且显示出良好的耐热冲击性的电介质薄膜。由此,在具备电介质薄膜的薄膜电容器等的电介质薄膜元件中,可以实现小型化、高功能化。本发明对于例如使用电介质薄膜的双工器或带通滤波器等薄膜高频部件等提供一种广泛的新技术。

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