[发明专利]电介质薄膜、电容元件及电子部件

说明书

本发明提供一种即使将金属氧氮化物中含有的氮量控制为很低，也可以兼备高相对介电常数和高绝缘性的电介质薄膜。该电介质薄膜由具有钙钛矿结构的电介质组合物构成，电介质组合物具有由化学式Ma_zMbO_xN_y(Ma为选自Sr、Ba、Ca、La、Ce、Pr、Nd、Na中的一种以上的元素，Mb为选自Ta、Nb、Ti、W中的一种以上的元素，O为氧，N为氮)表示的组成，在将Ma占据钙钛矿结构中的A位点时显示的离子价数设为a，将Mb占据钙钛矿结构中的B位点时显示的离子价数设为b时，a和b为6.7≤a+b≤7.3；x、y、z为0.8≤z≤1.2；2.450≤x≤3.493；0.005≤y≤0.700，该电介质组合物为包含Ma及Mb的金属氧氮化物固溶体。

技术领域

本发明涉及一种电介质薄膜、具备电介质薄膜的电容元件以及电子部件。

背景技术

随着近年来电子设备的多功能化，封装在电子电路基板上的电子部件的个数呈现出增大的趋势。在电子设备中，其小型化也在推进，为了兼顾设备的多功能化和小型化，强烈期待提高电子部件的封装密度。为了提高封装密度，需要各种电子部件的高性能化、小型化，作为电子部件之一的薄膜电容器中，对于小型化及高性能化的要求也日益增强。

目前，作为薄膜电容器用途的电介质材料，多使用金属氧化物材料，为了获得具有更高功能的薄膜电子部件，多年以来一直致力于材料特性的改善。但是，通过金属氧化物所实现的电子部件特性的提高正在逐渐达到极限，强烈要求具有更高特性的新材料。

为了进一步提高薄膜电容器的特性，近年来，关于金属氧化物以外的具有高介电特性的材料的开发在不断发展。作为金属氧化物以外的具有高介电特性的材料，可以列举将钙钛矿型晶体结构的氧八面体中的一部分氧原子置换为氮原子的金属氧氮化物材料。另外，钙钛矿结构一般为由ABX₃(X：O、N、C、F)所表示的结构体。

专利文献1公开了关于相对介电常数达到11000并超过现有钛酸钡中所获得的相对介电常数的金属氧氮化物的技术。但是，其相对介电常数是由将金属氧氮化物的粉末CIP成形而成的颗粒算出的，不是如普通电介质那样，由金属氧氮化物的颗粒烧结而成的块状烧结体算出的。这样的粉末成形体中难以获得充分的绝缘性。

因此，在专利文献2中，对具有钙钛矿结构的金属氧氮化物的烧结体的相对介电常数进行评价，并说明其频率依赖性较小，但并未就相对介电常数的值进行明确记载。另外，也未对制得的氮氧化物的烧结体是否确保充分的绝缘性进行探讨。

但是，非专利文献1中记载了具有与上述钙钛矿结构不同的钙钛矿型层板结构的酸化物铁电体(ferroelectrics)。在非专利文献1中，具有钙钛矿型层板结构的物质主要分为三组。第一组为被称为Ruddlesden-Popper型且由通式A_m+1B_mO_3m+1表示的物质。作为具体物质，可以例示作为高温超导氧化物的La_2-xSr_xCuO₄等。第二组为被称为Aurevilleus型且由通式A_m-1Bi₂B_mO_3m+3表示的物质。作为具体物质，可以列举期待用于铁电体薄膜存储器中的作为Bi系铁电体的SrBi₂Ta₂O₉。第三组为被称为钙钛矿型层板结构且由通式A_nB_nO_3n+2表示的物质。在通式A_nB_nO_3n+2中n＝4时，成为由A₂B₂O₇的组成式表示的物质。作为这样的物质，作为代表例可以举出Sr₂Ta₂O₇或La₂Ti₂O₇。