电介质薄膜的形成方法和具有该电介质薄膜的薄膜电容器技术

本发明专利技术的电介质薄膜的形成方法中，通过溶胶-凝胶法来形成Ba1-xSrxTiyO3（0.2＜x＜0.6、0.9＜y＜1.1）的电介质薄膜时，从涂布至烧成的工序进行2～9次，使初次烧成后形成的薄膜的厚度为20～80nm、使第2次以后的烧成后形成的各薄膜的厚度为20～小于200nm、初次至2～9次的各烧成通过在大气压气氛下、以升温速度1～50℃/分升温至500～800℃范围内的规定温度来进行，使电介质薄膜的总厚为100～600nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成电介质薄膜的方法，该电介质薄膜在用于薄膜电容器等时可表现高的可调谐性。另外，本专利技术还涉及具有通过该方法形成的电介质薄膜的高可调谐性薄膜电容器。进而，本专利技术还涉及具备该薄膜电容器的可调谐装置。本说明书中“可调谐 (tunable)”是指静电电容可在使施加电压改变时改变，“可调谐性(timability)”是指静电电容的可变性或变化率。本申请基于2009年9月2日在日本提出申请的专利2009-202474号而主张优选权，并将其内容援用于此。
技术介绍
在高频用滤波器、高频用天线、移相器等高频可调谐装置中，作为可变容量元件 (可调谐元件)，安装有由上部电极、下部电极以及形成于这两电极间的电介质层构成的薄膜电容器等。薄膜电容器作为随施加于两电极间的电压的改变而改变其静电电容的电容器发挥功能。构成这种薄膜电容器的电介质层中，使用下述电介质薄膜，该电介质薄膜是使用具有高介电常数的钛酸锶(SrTi03)、钛酸钡锶(以下，称为“BST”)、钛酸钡(BaTiO3)等钙钛矿型氧化物形成的。作为形成电介质薄膜的方法，除了真空蒸镀法、溅射法、激光消磨法等物理气相生长法、CVD (Chemical Vapor D印osition)法等化学气相生长法之外，还可使用溶胶-凝胶法等化学溶液法(例如，参照专利文献1)。并且，作为对用于这类可调谐装置中的薄膜电容器进行评价的诸特性之一，可举出静电电容相对于施加电压的可变性(可调谐性)，期望在施加电压时可控制的静电电容的幅度更大的薄膜电容器、即期望高可调谐性的薄膜电容器。其原因是可调谐性越高、则通过更小的电压变化即可对应于更宽的共振频带。具体地，可调谐性在将施加电压前的静电电容设为Cciv、将施加tv的电压后的静电电容设为Ctv时，用可调谐性=(Cciv-CtvVCcivX 100%来表示。例如，如图5所示，施加5V的电压时，静电电容从没有施加电压时的Cciv变至C5v，此时，从Cciv至C5v的幅度越大则可调谐性越高、可以说是高可调谐性的薄膜电容器。作为提高这种可调谐性的技术，公开了在高频帯域中使用时可以一边维持期望的阻抗、一边使用介电常数高的材料来确保高可调谐性的可调谐电容器(例如，参照专利文献2)。该专利文献2 中公开的可调谐电容器在第1电介质层与上面电极之间，以覆盖第1电介质层主面的一部分的方式形成介电常数比第1电介质层低的第2电介质层，从而以低容量确保高可调谐性。现有技术文献专利文献专利文献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2008-53563号公报(段、段)。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题3但是，对于目前市场上出现的大多数薄膜电容器，即使是可调谐性较高的也才40 50%左右，不能说是足够的，因而从各个方向进行着用于改善可调谐特性的各种研究。另一方面，本专利技术人等反复深入研究，结果明确了薄膜电容器的可调谐特性与可见于电介质薄膜的膜截面的微细组织有很大关系。例如，如图3所示，膜的纵截面中具有大粒径的粒状结晶凝集而成的微细组织的电介质薄膜沈、或者如图4所示，具有微细的粒状结晶凝集而成的微细组织的电介质薄膜36则存在难以获得高可调谐性的倾向。另一方面， 如图2所示，膜的纵截面中具有柱状晶以膜厚方向为纵向而多个排列的微细组织的电介质薄膜16，与图3和图4所示的电介质薄膜相比，可调谐性提高，着眼于上述事实而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供形成电介质薄膜的方法和该电介质薄膜，该电介质薄膜在用于薄膜电容器等时可表现高可调谐性。本专利技术的另一目的在于提供高可调谐性的薄膜电容器和具备该薄膜电容器的可调谐装置。用于解决技术问题的手段本专利技术的第1观点是通过将在有机溶剂中以摩尔比为Ba =Sr =Ti = 1-χ :x :y的方式溶解有机钡化合物、有机锶化合物和钛醇盐而成的BahSrxTiyO3薄膜形成用组合物涂布于支持体上并进行干燥、形成涂膜后对形成了涂膜的支持体进行烧成而形成组成为 Ba1^xSrxTiyO3的电介质薄膜的方法，其特征在于，对于从涂布至烧成的工序，进行2 9次从涂布至烧成的工序，使初次烧成后形成的薄膜的厚度为20 80nm，使第2次以后的烧成后形成的各薄膜的厚度为20 小于200nm，初次至2 9次的各烧成通过在大气压气氛下、 以升温速度1 50°C /分升温至500 800°C范围内的规定温度来进行，使电介质薄膜的总厚为100 600nm，使表示电介质薄膜组成的χ和y的值为0. 2 < χ < 0. 6、且0. 9 < y < 1. 1。本专利技术的第2观点是薄膜电容器，其特征在于，具有基板、形成于基板上的绝缘体膜、形成于绝缘体膜上的密合层、形成于密合层上的下部电极、通过第1观点的形成方法形成于下部电极上的电介质薄膜、以及形成于电介质薄膜上的上部电极，并且下式(1)所示的施加电压所致的静电电容的变化率τ为60%以上。T = (Cov-C5v)/CovX 100(1)其中，式(1)中，Cciv为没有施加电压时的静电电容，C5v为施加电压为5V时的静电电容。本专利技术的第3观点是电介质薄膜，其通过第1观点的形成方法形成、且在纵截面中具有柱状晶在厚度方向上纵向多个排列的微细组织。本专利技术的第4观点是可调谐装置，其具备第2观点的薄膜电容器。专利技术效果本专利技术的第1观点的形成方法中，进行2 9次从涂布至烧成的工序，使初次烧成后形成的薄膜的厚度为20 80nm，使第2次以后的烧成后形成的各薄膜的厚度为20 小于 200nm。另外，从初次至2 9次的各烧成通过在大气压气氛下、以升温速度1 50°C /分升温至500 800°C范围内的规定温度来进行。并且，使最终形成的电介质薄膜的总厚为 100 600nm，使组成为 Bai_xSrxTiy03 (0. 2 < χ < 0. 6、且 0. 9 < y < 1. 1)。通过这样形成电介质薄膜，可以形成在膜的纵截面中具有柱状晶以膜厚方向为纵向而多个排列的微细组织的电介质薄膜。由此，在使用该电介质薄膜而形成的薄膜电容器等中，可表现出非常高的可调谐性。本专利技术的第2观点的薄膜电容器具有通过本专利技术的形成方法而得的电介质薄膜， 因此可得到施加电压所致的静电电容的变化率为60%以上的非常高的可调谐性。本专利技术的第3观点的电介质薄膜通过本专利技术的形成方法而形成，因此在膜的纵截面中具有柱状晶以膜厚方向为纵向而多个排列的微细组织，在使用其形成的薄膜电容器等中，可表现出非常高的可调谐性。本专利技术的第4观点的可调谐装置中，由于具备作为可调谐元件的本专利技术的薄膜电容器，因而可得到非常高的可调谐特性。附图说明本专利技术实施方式的薄膜电容器的截面构成图。通过本专利技术实施方式的形成方法形成的电介质薄膜的放大截面相片图。表示通过以往形成方法形成的电介质薄膜的一例的放大截面相片图。表示通过以往形成方法形成的电介质薄膜的另一例的放大截面相片图。表示伴随可变容量元件中施加电压的变化的静电电容变化的说明图。具体实施例方式以下，基于附图来说明用于实施本专利技术的方式。本专利技术是使在薄膜电容器等中用作电介质层的电介质薄膜形成为期望的微细组织，由此表现出高可调谐性的专利技术。期望的微细组织是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井英章，渡边敏昭，曾山信幸，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：