[发明专利]介电薄膜形成用组合物及介电薄膜的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够形成泄漏电流特性优异的薄膜电容器等的介电薄膜形成用组合物及利用该组合物的介电薄膜的形成方法。

背景技术

在高频用滤波器、高频用天线、移相器等高频可调设备中，作为可变容量元件（可调元件）内置有由上部电极、下部电极及形成于两个电极之间的介电层构成的薄膜电容器等。其中，所谓“可调（tunable）”是指改变所施加的电压就能够使静电容量变化。薄膜电容器发挥根据施加于两个电极之间的电压的变化来改变其静电容量的一种电容器的作用。构成这种薄膜电容器的介电层使用了利用具有高介电常数的钛酸锶（ST：SrTiO₃）、钛酸锶钡（BST）、钛酸钡（BT：BaTiO₃）等钙钛矿型氧化物形成的介电薄膜。作为形成介电薄膜的方法，采用真空蒸镀法、溅射法、激光烧蚀法等物理气相沉积法、CVD（Chemical Vapor Deposition）法等化学气相沉积法，除此之外还采用溶胶-凝胶法等化学溶液法（例如，参考专利文献1）。如同该专利文献1所记载的薄膜铁电体的制造方法，本领域技术人员熟知利用含有成分金属的醇盐或有机酸盐中的任一种或两种的混合溶液并通过溶胶-凝胶法成膜薄膜铁电体的方法中包括可使用于该方法的金属化合物的种类或加热及烧成条件。

另一方面，专利文献2中公开有通过向钛酸钡添加掺杂剂来改善电特性的技术。具体而言，上述专利文献2所示的介电薄膜用组合物含有在有机介质中溶解了钛酸钡、烧成过程中能够形成钛酸钡的任意组合物及选自这些混合物中的一种或两种以上的含有钡及钛的添加剂的物质。该介电薄膜用组合物中掺杂着0.002～0.05原子%的含有如下元素的掺杂剂，所述元素为Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Ca、Zn、Al、Ga、Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Lu、及选自这些混合物中的元素。上述钛酸钡系介电体中，向钛部位（B部位）掺杂接受体是为了形成高介电常数的介电膜或介电层而使用。尤其，上述掺杂剂、这些掺杂剂与金属的混合物能够占据（ABO₃）钙钛矿结构的B部位，接受体掺杂剂捕捉传导电子，以抑制绝缘电阻的下降与介电损失的增加。

专利文献1：日本特开昭60-236404号公报（第6页右上栏第10行～左下栏第3行）

专利文献2：日本特开2007-5804号公报（权利要求1、[0021]段）

然而，在上述以往专利文献2所示的介电薄膜用组合物中，通过调整成膜条件可获得一定程度的泄漏耐性，而在实际应用中存在无法获得充分的泄漏耐性的不良情况。

发明内容

为此，本发明人着眼于形成介电薄膜时所使用的材料，从该材料的改进的观点出发，研究出能够提高有关薄膜电容器等的基本特性即泄漏电流特性的本发明。

本发明的目的在于提供一种在薄膜电容器等中能够提高泄漏电流特性的介电薄膜形成用组合物及利用该组合物的介电薄膜的形成方法。

本发明的第1观点为，一种介电薄膜形成用组合物，其用于形成由钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜构成的介电薄膜，其中，在上述组合物中掺杂着Al（铝），Al（铝）相对于包含在上述组合物中的钙钛矿A位原子100原子%的掺杂量在0.1原子%以上15原子%以下范围。

本发明的第2观点为基于第1观点的发明，其中，钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜以通式：Ba_1-xSr_xTi_yO₃（式中，0.2＜x＜0.6、0.9＜y＜1.1）表示。

本发明的第3观点为基于第1观点的发明，其中，用于构成钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜的原料含有有机基团通过其氧原子或氮原子与金属元素结合的化合物。

本发明的第4观点为基于第3观点的发明，其中，用于构成钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜的原料含有选自金属醇盐、金属二醇络合物、金属三醇络合物、金属羧酸盐、金属β-二酮络合物、金属β-二酮酯络合物、金属β-亚氨基酮络合物及金属氨基络合物中的一种或两种以上。

本发明的第5观点为基于第1观点的发明，其中，用于构成钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜的原料含有有机基团通过其氧原子或氮原子与Al（铝）元素结合的化合物。

本发明的第6观点为基于第5观点的发明，其中，用于构成钛酸锶钡（BST）系复合钙钛矿膜的原料含有选自羧酸盐化合物、硝酸盐化合物、醇盐化合物、二醇化合物、三醇化合物、β-二酮化合物、β-二酮酯化合物、β-亚氨基酮化合物及氨基化合物中的一种或两种以上。