KR20000076768A - 반도체 세라믹 및 그로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자 - Google Patents

반도체 세라믹 및 그로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자 Download PDF

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Abstract

1,000℃ 또는 그보다 낮은 온도에서 소성 공정을 통하여 생성될 수 있고, 낮은 온도에서 재산화 공정을 통하여 생성되는 경우에도 만족할만한 정저항온도 특성이 발현되는 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자를 제공하기 위한 것이다. 상기 모놀리식 전자 소자(1)는 반도체 세라믹층(5)과 내부 전극층(7)이 교대로 적층되어 형성된 적층소결체(3)와, 상기 적층소결체 위로 형성된 외부 전극들(9)을 포함하며, 상기 반도체 세라믹층(5)은 산화붕소막과 제1산화막 및 제2산화막을 포함하는 소결된 티탄산바륨을 포함한다. 상기 산화붕소막은 붕소원자(B)가 환원되어 0.001 ≤ B/β ≤ 0.50 및 0.5 ≤ B/(α-β) ≤ 10.0을 만족하도록 하는 양으로 결합된 것을 특징으로 하며, 이때 α는 바륨계 원소들의 총 원자량을 나타내고, β는 반도체 티탄계 원소들의 총 원자량을 나타낸다. 또한, 상기 제1산화막은 바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속 중 적어도 한 금속으로 형성되며, 상기 제2산화막은 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬 중 적어도 한 금속으로 형성된다.

Description

반도체 세라믹 및 그로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자 { Semiconducting ceramic and monolithic electronic element fabricated from the same }
본 발명은 반도체 세라믹 및 그로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 정저항온도(正抵抗溫度) 특성을 갖는 반도체 세라믹 및 그로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자에 관한 것이다.
정저항온도(正抵抗溫度 ; Positive temperature coefficient of resistance ; PTC) 특성 - 즉, 온도가 퀴리온도(Curie temperature)가 넘는 경우에 전기 저항이 급격히 증가하는 특성 - 을 갖는 반도체 소자들은 과전류로부터 회로를 보호하거나 또는 칼라 텔레비전의 자화 제거를 조절하기 위하여 사용되어 왔다. 그들의 정저항온도 특성을 촉진하고자 하는 관점에서, 티탄산바륨(Barium titanate)을 주성분으로 포함하는 반도체 세라믹들이 그와 같은 반도체 전자 소자들에 일반적으로 사용되어 왔다.
한편, 티탄산바륨을 기반으로 하는 반도체 세라믹들을 제조하기 위하여는 1,300℃ 또는 그 이상의 온도에서 소성 공정이 반드시 수행되는 것이 일반적이다. 고온에서의 그와 같은 처리는 소성공정에 사용되는 소성로(Furnace)를 손상시키거나, 소성공정에 사용되는 소성로의 유지비를 높이며, 에너지 소비를 높이는 등과 같은 단점을 수반한다. 그러므로, 보다 낮은 온도에서 소성이 가능한 티탄산바륨을 포함하는 반도체 세라믹이 요구되어 왔다.
위와 같은 불리한 점들을 극복하기 위하여 개선된 기술이 "Semiconducting Barium Titanate Ceramics Prepared by Boron-Conducting Liquid-Phase Sintering" (In-Chyuan Ho, Communications of the American Ceramic Society, Vol. 77, No. 3, P829∼832, 1994)에 기술되어 있다. 간단히 말하면, 티탄산바륨에 질화붕소를 첨가함에 의해 세라믹들이 반도체화 되는 온도가 낮아진다. 이 문헌은 질화붕소가 첨가된 세라믹들은 약 1,100℃의 소성 온도에서 반도체화 된다고 보고한다.
한편, 최근에는 상온에서 낮은 저항과 높은 내전압을 달성하고 또한 고밀도의 패키징에 적합한 모놀리식 칩형 반도체 세라믹 전자 소자들이 요구되어 오고 있다.
일반적으로, 세라믹 그린 시트(Ceramic green sheet)들과 내부 전극 분말층들을 교대로 적층하고 소성로(Firing furnace)에서 그들을 함께 소성함으로써 모놀리식 칩형 반도체 세라믹 전자 소자가 생성된다. 니켈(Ni)과 같은 베이스 금속은 세라믹 물질과 동시에 소성될 경우에도 세라믹 물질에 대한 옴식 접촉(Ohmic contact)이 유지될 수 있으며, 그러므로 니켈과 같은 베이스 금속이 내부 전극을 형성하기 위하여 사용된다. 그와 같은 금속이 공기 중에서 소성되는 경우, 금속은 산화된다. 따라서, 전술한 적층된 몸체는 환원 대기 상태에서 소성된 후 내부 전극들이 산화되지 않는 온도에서 재산화되며, 그에 의해서 반도체 세라믹 물질과 내부 전극 물질을 함께 소성한다. 그러나, 비교적 낮은 온도에서 실시된 재산화 공정은 그러한 소성 생성물의 정저항온도(PTC) 특성에 유해한 영향을 미친다.
일본 특개평8-153605호는 낮은 온도에서 재산화 공정이 수행될 경우라도 정저항온도 특성이 발현되는 방법을 기술하고 있다. 그 방법은 주성분으로 티타늄염의 미세입자 형태의 perovskite 화합물을 이용한다. perovskite 화합물을 이용하는 것은 약 500℃ 또는 그 이상의 낮은 온도에서 재산화 공정이 수행되는 경우에도 1,000℃ 내지 1,250℃의 낮은 온도에서의 소결 및 정저항온도 특성의 발현이 가능하도록 한다.
그러나, 종래의 모놀리식 전자 소자는 만족할만한 정저항온도 특성을 얻기 위하여 대략 1,000℃에서 재산화 공정을 통해 생성되어야 하고, 이때 내부 전극은 산화될 것이다. 그러므로, 종래에 이용되는 것보다 낮은 온도에서 재산화 공정을 통해 만족할만한 정저항온도 특성을 얻기 위하여 낮은 온도에서 소성 공정을 통해 생성될 수 있는 모놀리식 전자 소자가 요구되어 진다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 목적은 소자가 낮은 온도에서 재산화 공정을 통해 생성되는 경우에도 만족할만한 정저항온도(PTC) 특성을 가지며 1,000℃ 이하에서 소성 공정을 통해 생성될 수 있는 모놀리식 전자 소자를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
1 : 모놀리식 전자 소자(Monolithic electronic element)
3 : 적층소결체 5 : 반도체 세라믹층
7 : 내부 전극 9 : 외부 전극
따라서, 본 발명은 반도체 세라믹층과 내부 전극층이 교대로 적층되어 형성된 적층소결체; 및 적층소결체 위로 형성되는 외부 전극들;을 포함하며, 반도체 세라믹층은 산화붕소막(Boron oxide)과; 바륨(Barium), 스트론튬(Strontium), 칼슘 (Calcium), 납(Lead), 이트륨(Yttrium) 및 희토류 금속(Rare earth element) 중 적어도 한 금속의 제1산화막; 및 티타늄(Titanium), 주석(Tin), 지르코늄 (Zirconium), 니오븀(Niobium), 텅스텐(Tungsten) 및 안티몬(Antimony) 중 적어도 한 금속의 제2산화막;이 함유된 소결된 티탄산바륨(Barium titanate)을 포함하며, 상기 산화붕소막은 붕소원자로 환원되어 하기의 수학식 1을 만족하도록 하는 양으로 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자를 제공한다.
0.001 ≤ B/β ≤ 0.50 및 0.5 ≤ B/(α-β) ≤ 10.0
이때, 수학식 1에서 α는 반도체 세라믹에 함유된 바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속의 총 원자량을 나타내고, β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타낸다.
위와 같은 성분을 갖는 반도체 세라믹은 세라믹이 낮은 온도에서 재산화될지라도 1,000℃ 이하에서 소성될 수 있고 향상된 정저항온도 특성을 나타낼 수 있다. 그러므로, 내부 전극으로서 베이스 금속이 이용될 수 있으며, 만족할만한 정저항온도 특성이 발현될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자는 하기의 수학식 2의 관계를 만족하도록 하는 양으로 결합되어 형성된 도너 원소(Donor element)와 악셉터 원소(Acceptor element)를 함유한다.
0.0001 ≤ Md/β ≤ 0.005 및 0.00001 ≤ Ma/β ≤ 0.005
이때, 수학식 2에서 Md는 반도체 세라믹층에서 도너 원소의 총 원자량을 나타내고, Ma는 반도체 세라믹층에서 악셉터 원소의 총 원자량을 나타내며, β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타낸다.
위와 같은 성분을 갖는 세라믹은 매우 유효한 정저항온도 특성을 나타내는 모놀리식 전자 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 모놀리식 전자 소자는 반도체 티탄산바륨 세라믹층과 베이스 금속을 주로 포함하는 내부 전극층이 교대로 적층되어 형성된 적층소결체와 내부 전극이 노출된 적층소결체의 표면 위로 형성된 외부 전극들을 포함한다. 본 발명에서 이용되는 반도체 세라믹은 주성분으로 티탄산바륨을 그리고 부차적 성분으로 산화붕소를 포함한다.
상기한 티탄산바륨의 바륨은 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 또는 희토류 금속(이하 이들 원소들을 "바륨계 원소들"이라 칭한다)으로 부분적으로 치환될 수 있으며, 한편 위에서 설명된 티탄산바륨의 티타늄은 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬(이하 이들 원소들을 "티탄계 원소들"이라 칭한다)으로 부분적으로 치환될 수 있다.
바륨계 원소들에 이어, 바륨과 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속과 같은 바륨-치환 원소들의 총량이 티타늄과 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총량을 넘도록 바륨 또는 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 또는 희토류 금속과 같은 다른 바륨-치환 원소들은 반도체 세라믹에 더 포함된다.
전술한 반도체 세라믹은 도너 원소와 악셉터 원소들을 함유할 수 있다. "도너 원소"라는 용어는 이트륨, 니오븀, 안티몬, 텅스텐, 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 또는 희토류 금속과 같은 원소들을 말하며, 일반적으로 삼산화티탄산바륨(BaTiO3)에서의 도너로써 작용한다. 한편, "악셉터 원소"라는 용어는 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈, 크롬(Cr) 또는 알칼리 금속과 같은 원소들을 말하며, 일반적으로 삼산화티탄산바륨(BaTiO3)에서의 악셉터로써 작용한다.
전술한 내부 전극들은 니켈, 코발트, 철 또는 망간과 같은 베이스 금속으로 형성될 수 있다. 이들 베이스 금속들은 단독으로 또는 합금된 형태로 사용될 수 있다. 뛰어난 내산화성을 고려할 때, 이들 중에서 니켈이 사용되는 것이 바람직하다.
전술한 외부 전극들을 구성하는 물질에 대해서는 어떠한 제한은 없으나, 은(Ag), 납(Pd) 그리고 은-납 합금(Ag-Pd alloy)과 같은 금속들이 사용될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 기술되어 있으며, 각 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1
본 발명의 모놀리식 전자 소자를 제조하기 위한 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명에 따라 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
먼저, 티탄산바륨은 티탄계 원소들에 대한 바륨계 원소들의 비율 0.998을 갖도록 열수(熱水) 합성된다. 다음으로, 하기의 화학식 1에 따른 혼합물을 제공하기 위하여 삼산화탄산바륨(BaCO3), 삼산화이사마륨(Sm2O3), 질화붕소(BN) 및 삼산화탄산망간(MnCO3)의 무게를 측정하고 티탄산바륨에 첨가한다.
열수합성된 분말 Ba0.998TiO3+ 0.001Sm2O3+ xBaCO3+ yBN + 0.0002MnCO3…
얻어진 혼합물은 바인더에 첨가되며, 10시간 동안 산화지르코늄 볼(Zirconia balls)에 습식 혼합되어 세라믹 슬러리(Ceramic slurry)를 형성한다. 슬러리는 닥터 블레이드 방법을 통하여 성형되고 건조되어 결국 세라믹 그린 시트를 형성한다. 시트 위로 내부 전극층을 형성하기 위하여 니켈 분말이 각각의 그린 시트 위로 공급되고, 그와 같이 준비된 시트들이 적층되어 박판을 제조한다. 300℃의 공기 중에서 바인더를 제거한 후에, 2시간 동안 950℃의 수소/질소 환원 대기 내에서 소성되고, 결국 적층소결체를 생성한다. 적층소결체 내에서 각 세라믹층의 구성은 하기의 화학식 2로 나타낼 수 있다.
Ba0.998Sm0.002TiO3+ xBaO + 1/2yB2O3+ 0.0002MnO2
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 은 전극을 형성하기 위한 분말이 반도체 세라믹층(5)과 내부 전극(7)을 포함하는 적층소결체(3)의 표면 위에 공급되고, 내부 전극들은 표면에 노출된다. 얻어진 조각은 2시간 동안 800℃의 공기 중에서 소성되고, 경화 및 재산화 공정이 수행되어 외부 전극으로 형성된다. 이를 통하여, 본 발명에 관련된 모놀리식 전자 소자(1)가 제조된다.
실온에서의 전기 저항값과 log(R250/R25)로 표현되는 저항의 변화율은 유사한 방법으로 제조된 복수개의 전자 소자들에 대하여 측정되며, 각 소자들은 해당 세라믹을 형성하기 위하여 삼산화탄산바륨이 첨가되는 양과 질화붕소가 첨가되는 양을 수정함으로써 생성된다. 이때, R250은 250℃에서의 저항값을 나타내고, R25는 25℃에서의 저항값을 나타낸다. 결과는 하기의 표 1에 도시되어 있으며, 표 1의 기호 ※은 본 발명의 범위에서 벗어난 시료들을 가리킨다. 실시예 1에서는 하기의 화학식 3의 관계가 만족된다.
시료번호 B/Ti(B/β) B/(Ba+Sm-Ti)(B/(α-β) 첨가물 특성 소결성
Ba 원소량(mol) B 원소량(mol) 실온저항(Ω) 저항변화율log(R250/R25)
※1 0.0005 0.2 0.00250 0.005 1000000이상 측정불가 ×
※2 0.0005 0.5 0.00100 0.005 1000000이상 측정불가 ×
※3 0.0005 2 0.00025 0.005 55000 0.6 ×
※4 0.0005 8 0.00006 0.005 6000 0.9 ×
※5 0.0005 12 0.00004 0.005 25000 0.8 ×
※6 0.001 0.2 0.00500 0.001 28 1.3 △
7 0.001 0.5 0.00200 0.001 0.97 3.5 ○
8 0.001 2 0.00050 0.001 0.62 3.9 ○
9 0.001 8 0.00013 0.001 0.89 3.3 ○
※10 0.001 12 0.00008 0.001 30 2.2 △
※11 0.01 0.2 0.05000 0.01 25 1.9 △
12 0.01 0.5 0.02000 0.01 0.99 3.6 ○
13 0.01 2 0.00500 0.01 0.45 3.8 ○
14 0.01 8 0.00125 0.01 0.95 3.7 ○
※15 0.01 12 0.00083 0.01 45 2.6 △
※16 0.05 0.2 0.25000 0.05 26 2.9 △
17 0.05 0.5 0.10000 0.05 0.82 3.9 ○
18 0.05 2 0.02500 0.05 0.21 4.2 ○
19 0.05 8 0.00625 0.05 0.73 4.1 ○
※20 0.05 12 0.00417 0.05 19 2.4 △
※21 0.1 0.2 0.50000 0.1 16 2.6 △
22 0.1 0.5 0.20000 0.1 0.65 3.7 ○
23 0.1 2 0.05000 0.1 0.52 3.8 ○
24 0.1 8 0.01250 0.1 0.65 3.8 ○
※25 0.1 12 0.00833 0.1 26 2.9 △
※26 0.5 0.2 2.50000 0.5 56 2.1 △
27 0.5 0.5 1.00000 0.5 2.5 3.1 ○
28 0.5 2 0.25000 0.5 2.1 3.2 ○
29 0.5 8 0.06250 0.5 2.9 3.1 ○
※30 0.5 12 0.04167 0.5 35 2.6 △
※31 0.7 0.2 3.50000 0.7 89 1.3 △
※32 0.7 0.5 1.40000 0.7 25 1.5 △
※33 0.7 2 0.35000 0.7 39 1.5 △
※34 0.7 8 0.08750 0.7 190 1.3 △
※35 0.7 12 0.05833 0.7 480 0.9 △
B/β = B/Ti 및 B/(α-β) = B/(Ba + Sm - Ti)
표 1에서 명백하게 나타나듯이, 수학식 1의 범위 내에 들어가는 파라미터들을 갖는 시료들은 실온에서의 낮은 저항값과, 적어도 2 이상의 log(R250/R25)의 값으로 표현되는 저항의 변화율을 나타낸다.
B/β의 값이 0.001보다 작은 시료번호 1 내지 5의 시료들은 실온에서의 매우 높은 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타내며, 이와 달리 B/β의 값이 0.50을 넘는 시료번호 31 내지 35의 시료들은 실온에서의 높은 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타낸다. B/(α-β)의 값이 0.5보다 작은 시료번호 1, 6, 11, 16, 21, 26 및 31의 시료들은 실온에서의 높은 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타내며, B/(α-β)의 값이 10.0을 넘는 시료번호 5, 10, 15, 20, 25, 30 및 35의 시료들은 실온에서의 높은 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타낸다.
실시예 2
0.02mol로 고정된 삼산화탄산바륨(X)의 첨가량과 0.06mol로 고정된 질화붕소 (Y)의 첨가량을 제외하고, 각각 도너의 공급원으로 제공되는 삼산화이사마륨(Md)이 첨가되는 양과 악셉터 원소의 공급원으로 제공되는 삼산화망간(Ma)이 첨가되는 양을 수정하여 실시예 1의 절차가 반복됨으로써 모놀리식 전자 소자를 생성한다. 유사한 방법으로, 실온에서의 전기 저항값과 log(R250/R25)의 값으로 표현되는 저항의 변화율이 측정된다. 그 결과가 하기의 표 2에 도시되어 있으며, 기호 ※는 본 발명의 범위를 벗어난 경우의 시료들을 가리킨다.
표 2에서 명백하게 나타나듯이, 수학식 2의 범위 내의 파라미터들을 갖는 시료들은 실온에서의 낮은 저항값과 log(R250/R25)로 표현되는 저항의 변화율이 크게 증가됨을 나타낸다.
시료번호 Sm/Ti(Md/β) Mn/Ti(Ma/β) 실온저항(Ω) 저항변화율log(R250/R25)
※41 0.002 0.000005 0.15 2.2
42 0.002 0.00001 0.17 3.3
43 0.002 0.00005 0.19 3.8
44 0.002 0.0001 0.20 4.1
45 0.002 0.0005 0.35 4.5
46 0.002 0.001 1.20 4.9
47 0.002 0.005 3.50 5.3
※48 0.002 0.01 890.00 1.5
※49 0.00005 0.0005 260.00 1.2
50 0.0001 0.0005 2.60 4.2
51 0.0005 0.0005 0.80 5.0
52 0.001 0.0005 0.41 4.6
53 0.005 0.0005 0.32 3.1
※54 0.01 0.0005 0.20 1.9
Md/β의 값이 0.0001보다 낮은 시료번호 49의 시료는 매우 높은 실온에서의 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타내며, Md/β의 값이 0.005를 넘는 시료번호 54의 시료는 낮은 저항의 변화율을 나타낸다.
Ma/β의 값이 0.00001보다 작은 시료번호 41의 시료는 낮은 저항의 변화율을 나타내며, 이와 달리 Ma/β의 값이 0.005를 넘는 시료번호 48의 시료는 높은 실온에서의 저항값과 낮은 저항의 변화율을 나타낸다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 반도체 세라믹층과 내부 전극층이 교대로 적층되어 형성된 적층소결체; 및 적층소결체 위로 형성되는 외부 전극들;을 포함하며, 반도체 세라믹층은 산화붕소막과; 바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속 중 적어도 한 금속의 제1산화막; 및 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬 중 적어도 한 금속의 제2산화막;이 함유된 소결된 티탄산바륨을 포함하고, 이때 산화붕소막은 붕소원자(B)가 환원되어 전술한 수학식 1을 만족하도록 하는 양으로 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자를 제공한다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자는 양적으로 전술한 수학식 2의 관계를 만족하도록 결합되어 형성된 도너 원소와 악셉터 원소를 함유한다.
위에서 설명한 바와 같이 수학식 1의 관계를 만족하는 범위 내에서 생성된 반도체 세라믹은 세라믹이 낮은 온도에서 재산화 될지라도 1,000℃ 이하에서 소성될 수 있으며, 향상된 정저항온도 특성을 나타낼 수 있고, 내부 전극으로서 베이스 금속이 이용될 수 있으며, 만족할만한 정저항온도 특성을 나타낼 수 있다.
또한 수학식 2의 관계를 만족하는 범위 내에서 생성된 반도체 세라믹은 매우 유효한 정저항온도 특성을 나타내는 모놀리식 전자 소자를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 세라믹층과 내부 전극층이 교대로 적층되어 형성된 적층소결체; 및
    상기 적층소결체 위로 형성되는 외부 전극들;
    을 포함하며,
    상기 반도체 세라믹층은
    산화붕소막(Boron oxide);
    바륨(Barium), 스트론튬(Strontium), 칼슘(Calcium), 납(Lead), 이트륨 (Yttrium) 및 희토류 금속(Rare earth element) 중 적어도 한 금속의 제1산화막; 및
    티타늄(Titanium), 주석(Tin), 지르코늄(Zirconium), 니오븀(Niobium), 텅스텐(Tungsten) 및 안티몬(Antimony) 중 적어도 한 금속의 제2산화막;
    이 함유된 소결된 티탄산바륨(Barium titanate)을 포함하며,
    상기 산화붕소막은 붕소원자로 환원되어
    0.001 ≤ B/β ≤ 0.50 및
    0.5 ≤ B/(α-β) ≤ 10.0
    의 수식을 만족하도록 하는 양으로 결합되어 있고,
    상기 α는 반도체 세라믹에 함유된 바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속의 총 원자량을 나타내고, 상기 β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 소자는 도너 원소(Donor element)와 악셉터 원소 (Acceptor element)를 함유하고 있으며,
    상기 도너 원소와 악셉터 원소는
    0.0001 ≤ Md/β ≤ 0.005 및
    0.00001 ≤ Ma/β ≤ 0.005
    의 수식을 만족하도록 결합되며,
    상기 Md는 반도체 세라믹층에서 도너 원소의 총 원자량을 나타내고, 상기 Ma는 반도체 세라믹층에서 악셉터 원소의 총 원자량을 나타내며, 상기 β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹으로부터 제조되는 모놀리식 전자 소자.
  3. 산화붕소막;
    바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속 중 적어도 한 금속의 제1산화막; 및
    티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬 중 적어도 한 금속의 제2산화막;
    을 포함하며,
    상기 산화붕소막은 붕소원자가 환원되어
    0.001 ≤ B/β ≤ 0.50 및
    0.5 ≤ B/(α-β) ≤ 10.0
    의 수식을 만족하도록 하는 양으로 결합되며,
    상기 α는 반도체 세라믹에 함유된 바륨, 스트론튬, 칼슘, 납, 이트륨 및 희토류 금속의 총 원자량을 나타내고, 상기 β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹.
  4. 제 3 항에 있어서, 도너 원소와 악셉터 원소를 더 포함하고 있으며,
    상기 도너 원소와 악셉터 원소는
    0.0001 ≤ Md/β ≤ 0.005 및
    0.00001 ≤ Ma/β ≤ 0.005
    의 수식을 만족하도록 결합되며,
    상기 Md는 반도체 세라믹층에서 도너 원소의 총 원자량을 나타내고, 상기 Ma는 반도체 세라믹층에서 악셉터 원소의 총 원자량을 나타내며, 상기 β는 반도체 세라믹에 함유된 티타늄, 주석, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 안티몬의 총 원자량을 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 세라믹.
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