可変容量コンデンサ
【課題】電界印加における誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低い可変容量コンデンサを提供する。
【解決手段】可変容量コンデンサは、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する固溶体（ここに、Ａ１はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）であり、一方の端組成物質が、ペロブスカイト構造をもつ量子常誘電体であるＳｒＴｉＯ３であり、他方の端組成物質が、前記一方の端組成物質であるＳｒＴｉＯ３と全率固溶し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高いペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって形成された強誘電体層３を備えている。
【解決手段】可変容量コンデンサは、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する固溶体（ここに、Ａ１はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）であり、一方の端組成物質が、ペロブスカイト構造をもつ量子常誘電体であるＳｒＴｉＯ３であり、他方の端組成物質が、前記一方の端組成物質であるＳｒＴｉＯ３と全率固溶し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高いペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって形成された強誘電体層３を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加電圧に応じて、静電容量が変化する可変容量コンデンサに関するものであり、さらに詳細には、誘電率の高い変化率を有するとともに、高周波においても、誘電損失が小さい誘電体膜を備えた可変容量コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印加電圧に応じて、静電容量が変化する可変容量コンデンサ（バリアブルリアクタ）は、容量Ｃの変化によるＬＣ共振器の共振周波数の変化を利用した発振周波数を制御可能な電圧制御発振器などの発振器やＬＣフィルタや、アンテナ、あるいは、マイクロ波・ミリ波帯で使用される移相器としての応用が検討されている。
【０００３】
とくに、近年では、５ＧＨｚ無線ＬＡＮ、２ＧＨｚ携帯電話機、地上波ディジタル放送など、移動体通信機器に搭載される無線システムが増加し、各無線システムにおける実装面積が拡大しているため、マルチ無線化の要求に対応する周波数帯域を可変にするためのチューナブルバンドパスフィルタやチューナブルアンテナの開発が進められている。
【０００４】
さらに、最近では、無線通信におけるデータ転送速度の高速化、大容量化に対する要求が高まっており、データ転送速度が高いマイクロ波・ミリ波帯の直進性を利用して、アンテナアレイ素子への給電信号の位相を可変容量コンデンサによって制御して、アンテナ放射ビームの形状を伝播環境に対して、所望のように変化させ、通信効率を向上させる技術が注目されている。
【０００５】
可変容量素子としては、半導体ダイオードのＰＮ接合での逆バイアス電圧に応じて変化する空乏層の厚み変化を利用した可変容量ダイオードや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて、対向電極間のギャップを静電気力あるいは圧電により機械的に変化させ、容量を制御する電圧制御型ＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサ、直流（ＤＣ）バイアス電圧印加により、強誘電体のソフトモードをハード化させて、誘電率を制御する電圧制御型強誘電体可変容量コンデンサなどが知られている。
【０００６】
これらの可変容量素子のうち、可変容量ダイオードとしては、半導体としてＧａＡｓをベースとしたものが高周波で使用されているが、誘電損失が高く、価格も高いという問題がある。
【０００７】
一方、電圧制御型ＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサは誘電損失が低いという利点を有しているが、製造コストが高く、また、機械的稼動部分があるため、信頼性を確保するためには、ハーメチックパッケージに収容することが必要であり、他の素子との集積化が困難であるという問題がある。
【０００８】
また、静電気力を利用したＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサは制御電圧が数十ボルトと高く、集積小型化が困難であるという問題がある。
【０００９】
このため、最近では、これらの可変容量素子に代わる素子として、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などからなる強誘電体層を用いた可変容量コンデンサが提案されている（たとえば、特開平１１−３８３９号公報：特許文献１）。
【００１０】
このような強誘電体を電極間の誘電体絶縁層として用いた可変容量コンデンサは、電極間に印加されるＤＣ電圧に応じて、強誘電体層自体の誘電率が大きく変化し、高周波での誘電損失が比較的小さく、簡易なプロセスで作製できるという利点がある。また、素子を集積化することも、パッケージングすることも容易であるだけでなく、強誘電体絶縁層として、膜厚が１μｍ以下の薄膜を用いることによって、数ボルトという低い制御電圧での動作で、大きな容量変化幅が得られるという利点もある。
【００１１】
かかる可変容量コンデンサにおいては、強誘電体層として、たとえば、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）が用いられる。（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）はキュリー温度Ｔｃで相転移し、キュリー温度Ｔｃよりも低温側では、自発分極を持つ正方晶の強誘電相となり、キュリー温度Ｔｃよりも高温側では、自発分極を持たない高対称相である立方晶の常誘電相となる。キュリー温度Ｔｃ近傍では、交流電界に応答する光学モードの格子振動（フォノン）の中でも誘電率発現の主体となる最低振動数を有するモードがソフト化し、誘電率が極大を示す。強誘電相では、このソフトフォノンモードが凍結し、自発分極が現われるが、この自発分極は電界によって反転可能であり、誘電率増大に寄与する。
【００１２】
しかしながら、自発分極反転の高周波電界に対する追従は、フォノンがテラヘルツ（ＴＨｚ）帯まで追従するのに対し、数ＧＨｚの周波数帯までが限界のため、強誘電相における高い誘電率はマイクロ波領域で緩和し、大きな誘電損失を示す。したがって、誘電損失の低減が必要とされるマイクロ波・ミリ波帯における可変容量コンデンサとしては、使用対象となる温度域で常誘電相となるように、組成が調製され、しかも、電界印加時の誘電率の変化率はゼロバイアス電界のときの誘電率増加に伴って、大きくなるため、誘電率が最大となるキュリー温度Ｔｃがこの温度領域近傍になるように設計される。（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）は、ペロブスカイト構造を有するＳｒＴｉＯ３とＢａＴｉＯ３の全率固溶体であり、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３と表わした場合、そのキュリー温度Ｔｃは、ＢａとＳｒとの組成比ｘにより、ＳｒＴｉＯ３（ｘ＝０）の０Ｋ（正確には、０Ｋでも強誘電体相転移を示さない量子常誘電体）からＢａＴｉＯ３（ｘ＝１）の４００Ｋまで、ほぼ線形に変化するため、ＢａとＳｒとの比率を変化させることによって、そのキュリー温度Ｔｃを制御することができる。室温近傍の温度での誘電率の変化率は、組成比ｘが０から増大するにつれ、誘電率とともに大きくなるが、組成比ｘが強誘電相に入らなくても、誘電損失が急激に大きくなることが知られている。
【００１３】
これは、ＢａＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分χ’や虚数成分χ’’を示す図１に示されるように、固溶体の組成比ｘの値が１に等しい端組成物質であるＢａＴｉＯ３のソフトフォノンモードが、マルチフォノン間の非線形的な強いカップリングにより、電界の振動数がＴＨｚ帯のソフトフォノン振動数よりもかなり低いマイクロ波・ミリ波帯で大きな減衰（過減衰）を示すためである。
【００１４】
ここに、電気感受率χ’、χ’’は比誘電率εr-1の複素数の実数および虚数であり、εr≒χ’、誘電損失成分(ｔａｎδ)は、(χ’’＋１)/( χ’＋１)の絶対値として表現される。
【００１５】
一方、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分χ’や虚数成分χ’’を示す図２に示されるように、組成比ｘの値がゼロに等しいもう一つの端組成物質であるＳｒＴｉＯ３のソフトフォノンモードは、テラヘルツ（ＴＨｚ）帯での交流電界に対し、明瞭な共鳴応答をすることが認められ、ＧＨｚ帯域で誘電損失が少なくなる。
【００１６】
したがって、誘電率の変化率と誘電損失とはトレードオフの関係にあるが、デバイスの小型化のためには、０．３＜ｘ＜０．５の領域において、誘電率の変化率が大きいことが好ましいが、０．３＜ｘ＜０．５の領域では、ＢａＴｉＯ３材料に特有の損失成分が現れ、誘電損失が大きくなってしまい、実用上問題であった。
【００１７】
そこで、高周波領域での誘電損失を低減するため、特開２００２−３２９６４０号公報（特許文献２）は、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、Ｔｉと（Ｂａ，Ｓｒ）の比を０．７ないし０．９とし、スパッタ膜粒径を０．５μｍ以下にして、格子欠陥の少ない可変容量コンデンサの材料を作製することによって、１００ＭＨｚのような高周波帯域での誘電損失の低減を図ることを提案している。
【００１８】
さらに、特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）は、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、０≦ｘ＜０．７、好ましくは、０．２≦ｘ＜０．５に設定した電歪材料と０．５≦ｘ＜１、好ましくは、０．７≦ｘ＜０．９に設定した圧電材料を組合せて、可変容量コンデンサの材料を作製することによって、誘電損失が低く、かつ、電圧印加に対して、容量の可変性が高い可変容量コンデンサを提案している。
【００１９】
特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）によれば、圧電材料の組成を有する誘電体層の部分に電圧を印加して、電歪材料の組成を有する誘電体層の部分に加わる応力を変調させることによって、誘電損失が低く、かつ、電圧印加に対して、容量の可変性が低いＳｒリッチな（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３組成で高い可変性を発現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−３８３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９６４０号公報
【特許文献３】特開２００８−８５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特開２００２−３２９６４０号公報（特許文献２）においては、若干の誘電損失の低減は実現できるが、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３に本質的な高誘電損失の問題は解決されていない。
【００２２】
一方、特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）は、高周波領域の誘電特性に言及しておらず、高周波領域における誘電損失が低減された可変容量コンデンサを開示してはおらず、特許文献２と同様に、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３に本質的な高損失の問題は解決されていない。
【００２３】
したがって、本発明は、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低い可変容量コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者は、本発明のかかる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、強誘電体層を備えた可変容量コンデンサにおいて、一般式（Ａ１ｘＡ２１−ｘ ）（Ｂ１ｘＢ２１−ｘ）Ｏ３の組成を有し（ここに、Ａ１およびＡ２はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１およびＢ２はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）、一方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、他方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、組成比ｘの値が固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、可変容量コンデンサの強誘電体層を形成した場合には、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になることを見い出した。
【００２５】
図２は、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分(χ’)と虚数成分(χ’’)を示すグラフである。
【００２６】
ＳｒＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有し、キュリー温度Ｔｃが室温よりもはるかに低く、かつ、図２に示されるように、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答する性質を有している。
【００２７】
そこで、本発明者は、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有し、組成比ｘ＝０である一方の端組成物質ＳｒＴｉＯ３が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、組成比ｘ＝１である他方の端組成物質Ａ１Ｂ１Ｏ３が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように、組成比ｘの値が選択された強誘電体材料によって、強誘電体層を形成したところ、得られた可変容量コンデンサは、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になることを見い出したものである。
【００２８】
本発明はかかる知見に基づくものであり、本発明によれば、本発明の前記目的は、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有し、一方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、他方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサによって達成される。
【００２９】
また、（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３は、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３と書き換えることができるが、以下においては、簡易化のために、（ＡｘＳｒ１−ｘ）（ＢｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３と記載することがある。
【００３０】
本発明において、強誘電体層を形成するために、好ましく用いられる強誘電体材料としては、たとえば、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６である）などが挙げられる。
【００３１】
本発明において、強誘電体層を形成するために用いられる強誘電体材料として、より好ましくは、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．３である）または（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）の組成を有する強誘電体材料が用いられる。
【００３２】
（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４、好ましくは、０＜ｘ＜０．３である）系の強誘電材料および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６、好ましくは、０＜ｘ＜０．４である）系の強誘電体材料は、結晶化温度が低く、成膜温度を低下させることができるから、熱応力を低減させることができるだけでなく、製造プロセスを簡易化することができ、他の素子との集積化も容易になるという利点を有している。
【００３３】
本発明において、支持基板の材料や材質、成膜条件や成膜方法の変化および強誘電体層に加わる二次元応力の変化によって、キュリー温度Ｔｃが変化するため、強誘電材料の組成比ｘは、そのキュリー温度Ｔｃが室温よりも低く、室温で強誘電材料が常誘電材料として挙動するように決定されればよく、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比を示すｘの上限値が０．４、好ましくは、０．３に必ずしも限定されるものではなく、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成比を示すｘの上限値も０．６、好ましくは、０．４に必ずしも限定されるものではない。
【００３４】
本発明において、可変容量コンデンサのリーク電流の低減および長期信頼性確保のために、微量のＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇｄ、Ｄｙ、ＨｏおよびＹｂよりなる群から選ばれる一種類または二種類以上の元素を強電体材料に添加することが好ましい。
【００３５】
本発明において、好ましくは、下部電極層、強誘電体層および上部電極層が支持基板上に積層されている。
【００３６】
支持基板を形成するために用いられる材料は、高周波での誘電損失が小さい材料であれば、とくに限定されるものではなく、支持基板として、たとえば、アルミナなどのセラミック基板、ガラス基板、樹脂基板などの絶縁性基板、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体基板およびＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどの化合物半導体基板などを用いることができる。
【００３７】
本発明において、支持基板の表面には、表面に形成されるＳｉＮｘ、ＳｉＯ２などの絶縁膜、所望の回路を構成する素子やこれらを被覆する層間絶縁膜、電極層などとの密着性を向上させるための接着剤、たとえば、タンタル、チタン、窒化チタンなどの接着剤の層が形成されていてもよい。
【００３８】
本発明において、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料は、成膜工程での加熱およびその後の熱処理に耐えることができる電極材料であれば、とくに限定されるものではなく、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料としては、たとえば、金、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、銅、ニッケルなどの金属；これらの金属の合金；酸化ルテニウム、酸化イリジウムなどの導電性金属化合物；ＬａＮｉＯ３などのペロブスカイト構造を有する導電性セラミックが挙げられる。さらに、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料としては、ＣａＶＯ３、ＣａＣｒＯ３、ＣａＦｅＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３，ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＦｅＯ３、ＳｒＲｕＯ３，ＬａＴｉＯ３、ＬａＣｏＯ３、ＬａＣｕＯ３、ＬａＮｉＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＶＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３、ＢａＰｂＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＳｒＩｒＯ３、Ｓｒ２ＲｕＯ４、Ｓｒ２ＩｒＯ４および（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）２ＣｕＯ４などの高温超伝導材料も挙げられる。これらの中でも、高周波領域で使用可能な容量可変素子を形成する場合には、比較的導体損失が少なく、高い仕事関数を有し、高融点の耐酸化性に優れた白金が最も好ましい。
【００３９】
本発明において、下部電極層を形成する材料と上部電極層を形成する材料とが同じ材料であることは必要がない。
【００４０】
本発明において、強誘電体層は、上述の強誘電体材料によって、下部電極層上に薄膜状に形成される。強誘電体層は、スパッタリング法、パルスレーザ堆積法、印刷法、蒸着法、ゾルゲル法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＤ法、エアロゾル堆積法、ナノシート堆積法など、公知の方法によって形成することができる。
【００４１】
本発明において、強誘電体層は、一層の強誘電体薄膜により構成されていても、二層以上の強誘電体薄膜により構成されていてもよい。強誘電体層を二層以上の強誘電体薄膜によって構成する場合には、各強誘電体薄膜の組成は同一でも、段階的または連続的に組成を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明にしたがって、可変容量コンデンサの強誘電体層を形成することによって、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、ＢａＴｉＯ３の周波数に対する実数成分及び虚数成分の電気感受率を示すグラフである。
【図２】図２は、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する実数成分及び虚数成分の電気感受率を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサの略断面図である。
【図４】図４は、組成比ｘを変化させたときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）のキュリー温度Ｔｃの変化を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１、２および比較例１で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１、２および比較例１で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例３、４および比較例２で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例３、４および比較例２で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、比較例３ないし８で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、比較例３ないし８で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図３は、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサの略断面図である。
【００４５】
図３に示されるように、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサは基板１と、基板１上に積層された下部電極層２、強誘電体層３および上部電極層４を備えている。
【００４６】
基板１は、たとえば、アルミナによって形成され、アルミナ製の基板１の表面には、スパッタリング法によって、白金膜が形成され、白金膜が所望の形状に加工されて、下部電極層２が形成されている。
【００４７】
図３に示されるように、下部電極層２の表面には、スパッタリング法によって、強誘電体層よりなる強誘電体層３が形成されている。
【００４８】
本実施態様においては、強誘電体層３は、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）によって形成されており、本発明者の研究によれば、強誘電体層３が（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）によって形成された可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという好ましい特性を有していることが判明している。
【００４９】
図４は、組成比ｘを変化させたときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃの変化を示すグラフである。
【００５０】
図４に示されるように、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃは、組成比ｘに対して線形に変化し、ｘ＝０．３５であるときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃは約２５℃であるから、組成比ｘを、０＜ｘ＜０．４であるように決定すれば、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃを室温以下にすることができる。
【００５１】
このように、固溶体（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘが、０＜ｘ＜０．４であるときに、強誘電体層３を形成する（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃが、室温以下になり、かかる固溶体によって強誘電体層３が形成された可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという特性を有していることが、本発明者によって実験的に確認されている。
【００５２】
図３に示されるように、強誘電体層３の表面には、スパッタリング法によって、白金膜が形成され、白金膜が所望の形状に加工されて、上部電極層４が構成されている。
【００５３】
上述のように、本実施態様にかかる可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという所望の特性を有している。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の効果をより一層明瞭なものにするため、実施例および比較例を掲げる。
【００５５】
実施例１
まず、厚さ４００μｍのアルミナ製の基板を用意した。
【００５６】
次いで、アルミナ製の基板の表面上に、スパッタリング法によって、１００ｎｍの厚さを有する白金膜を形成し、エッチング法によって、白金膜を所定の形状に加工して、下部電極層を形成した。
【００５７】
さらに、パルスレーザ堆積法の（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３ターゲットとして、目的の組成比ｘに対して、Ｐｂ組成比が１．２倍のターゲットを作製した。ここに、Ｐｂリッチにしたのは、誘電体薄膜の成膜時に、Ｐｂの蒸発が起こるためであった。
【００５８】
こうして作製したターゲットを用いて、酸素雰囲気圧を１００ｍｔｏｒｒに設定し、成膜温度を５８０℃に設定して、３２０ｍＪ、６Ｈｚの条件で、ＡｒＦエキシマレーザをターゲットに照射し、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する薄膜を堆積させた。ここに、堆積させた薄膜の組成比ｘを、強誘電体相転移温度であるキュリー温度Ｔｃが室温以下になる０．１とし、膜厚を１００ｎｍとした。
【００５９】
こうして得られた薄膜をエッチングによって、所定の形状に加工して、誘電体薄膜を形成した。
【００６０】
次いで、誘電体薄膜の表面上に、スパッタリング法によって、１００ｎｍの厚さを有する白金膜を形成し、エッチング法によって、白金膜を所定の形状に加工して、上部電極層を形成した。
【００６１】
このようにして得られたＭｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ（ＭＩＭ）構造を有する積層体を、温度が６００℃に設定された酸素雰囲気中で、３０分にわたって熱処理して、可変容量素子サンプル＃１を作製した。
【００６２】
さらに、こうして作製された可変容量素子サンプル＃１の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００６３】
測定結果は図５に示されている。
【００６４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００６５】
測定結果は図６に示されている。
【００６６】
実施例２
誘電体薄膜の組成比ｘを０．２とし、膜厚を１２０ｎｍした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃２を作製した。
【００６７】
さらに、こうして作製された可変容量素子サンプル＃２の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００６８】
測定結果は図５に示されている。
【００６９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００７０】
測定結果は図６に示されている。
【００７１】
比較例１
（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３ターゲットにおいて、組成比ｘを０．０として、ＳｒＴｉＯ３の組成を有する薄膜を堆積させた点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃１を作製した。
【００７２】
さらに、こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃１の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００７３】
測定結果は図５に示されている。
【００７４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００７５】
測定結果は図６に示されている。
【００７６】
図５に示されるように、ターゲットの組成（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、組成比ｘを変化させたときの比誘電率εと０．５ＭＶ／ｃｍの電界を印加時の容量変化率とはほぼ比例関係にあることが判明した。
【００７７】
図６から、たとえば、キュリー温度Ｔｃが室温よりも十分に低い組成比ｘが０．２の組成においても、０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率が７２．６％で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）が２．０３％であり、実施例１で作製した可変容量素子サンプル＃１および実施例２で作製した可変容量素子サンプル＃２が高い容量変化率を有し、かつ、誘電損失が低いことが判明した。
【００７８】
実施例３
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３ターゲットを用い、組成比ｘを０．１５とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃３を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１３５ｎｍであった。
【００７９】
こうして作製された可変容量素子サンプル＃３の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００８０】
測定結果は、図７に示されている。
【００８１】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００８２】
測定結果は、図８に示されている。
【００８３】
実施例４
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３ターゲットを用い、組成比ｘを０．２５とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃４を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１５０ｎｍであった。
【００８４】
こうして作製された可変容量素子サンプル＃４の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００８５】
測定結果は、図７に示されている。
【００８６】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００８７】
測定結果は、図８に示されている。
【００８８】
比較例２
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、組成（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３を用い、組成比ｘを０とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃２を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１２０ｎｍであった。
【００８９】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃２の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００９０】
測定結果は、図７に示されている。
【００９１】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００９２】
測定結果は、図８に示されている。
【００９３】
図７に示されるように、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３において、組成比ｘを変化させたときの誘電率と０．５ＭＶ／ｃｍの電界を印加時の容量変化率とはほぼ比例関係にあることが判明した。
【００９４】
一方、図８から、たとえば、キュリー温度Ｔｃが室温よりも十分に低い組成比ｘが０．２５の組成においても、０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率が４７．５％で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）が０．９３％であり、実施例３で作製した可変容量素子サンプル＃３および実施例４で作製した可変容量素子サンプル＃４が高い容量変化率を有し、かつ、誘電損失が低いことが判明した。
【００９５】
比較例３
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．０としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した。
【００９６】
酸素雰囲気圧を１００ｍｔｏｒｒに設定し、成膜温度を７５０℃に設定して、２８０ｍＪ、６Ｈｚの条件で、ＡｒＦエキシマレーザを、これらのターゲットに、それぞれ、照射し、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する誘電体薄膜を１２０ｎｍの膜厚を有するように形成した点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃３を作製した。
【００９７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃３の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００９８】
測定結果は、図９に示されている。
【００９９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１００】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１０１】
比較例４
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．２としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃４を作製した。
【０１０２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃４の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１０３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１０４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１０５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１０６】
比較例５
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．４としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃５を作製した。
【０１０７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃５の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１０８】
測定結果は、図９に示されている。
【０１０９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１１０】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１１１】
比較例６
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．６としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃６を作製した。
【０１１２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃６の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１１３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１１４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１１５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１１６】
比較例７
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．８としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃７を作製した。
【０１１７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃７の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１１８】
測定結果は、図９に示されている。
【０１１９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１２０】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１２１】
比較例８
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを１．０としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃８を作製した。
【０１２２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃８の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１２３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１２４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１２５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１２６】
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた実施例１および２の場合には、図５に示されるように、比誘電率が５００を越えても、比誘電率が高くなるにしたがって、容量変化率がほぼ線形に増大し、また、パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた実施例３および４の場合には、図７に示されるように、比誘電率が５００を越えても、比誘電率が高くなるにしたがって、容量変化率がほぼ線形に増大することが認められている。これに対して、比較例３ないし８から、パルスレーザ堆積法のターゲットの組成（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０から１．０まで変化させたときには、図９に示されるように、組成比ｘが０．６以下では、組成比ｘが大きくなるにしたがって、容量変化率は高くなる一方で、組成比ｘが０．８以上になると、すなわち、比誘電率が５００を越えると、容量変化率が飽和することが判明した。
【０１２７】
また（Ｐｂ、Ｓｒ）ＴｉＯ３系の誘電体および（Ｂｉ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３系の誘電体は、いずれも（Ｂａ，Ｓｒ）系の誘電体に比して、結晶化温度が低く、成膜温度を低下させることができるので、熱応力を低減できるとともに、プロセス負荷が小さく、他素子との集積化も行いやすく、とくに、好ましいことがわかった。
【０１２８】
図６、図８および図１０に示されるように、パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の容量変化率および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた場合の容量変化率と、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲット用いた場合の容量変化率がほぼ同じであるときは、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失の方が、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失よりも低いことが判明した。
【０１２９】
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０１３０】
たとえば、前記実施態様および前記実施例においては、可変容量コンデンサは、アルミナ製の基板上に、白金の下部電極層、強誘電体層および白金の上部電極層がこの順に積層されて形成されているが、本発明の可変容量コンデンサは、このような構成を有するものに限られるのではなく、絶縁された基板上に、強誘電体層および一対の櫛型電極がこの順に積層された可変容量コンデンサにも本発明は適用可能である。この場合には、容量は一対の櫛型電極間の直流印加電圧に応じて変化する。
【０１３１】
また、前記実施態様および前記実施例においては、強誘電体層３が（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する強誘電体材料によって形成されているが、強誘電体層３を（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する強誘電体材料によって形成することは必ずしも必要でなく、強誘電体層３を（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する強誘電体材料によって形成することもできるし、さらには、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有する一方の端組成物質と、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い他方の端組成物質との固溶体よりなり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層３を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 基板
２ 下部電極層
３ 強誘電体層
４ 上部電極層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加電圧に応じて、静電容量が変化する可変容量コンデンサに関するものであり、さらに詳細には、誘電率の高い変化率を有するとともに、高周波においても、誘電損失が小さい誘電体膜を備えた可変容量コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印加電圧に応じて、静電容量が変化する可変容量コンデンサ（バリアブルリアクタ）は、容量Ｃの変化によるＬＣ共振器の共振周波数の変化を利用した発振周波数を制御可能な電圧制御発振器などの発振器やＬＣフィルタや、アンテナ、あるいは、マイクロ波・ミリ波帯で使用される移相器としての応用が検討されている。
【０００３】
とくに、近年では、５ＧＨｚ無線ＬＡＮ、２ＧＨｚ携帯電話機、地上波ディジタル放送など、移動体通信機器に搭載される無線システムが増加し、各無線システムにおける実装面積が拡大しているため、マルチ無線化の要求に対応する周波数帯域を可変にするためのチューナブルバンドパスフィルタやチューナブルアンテナの開発が進められている。
【０００４】
さらに、最近では、無線通信におけるデータ転送速度の高速化、大容量化に対する要求が高まっており、データ転送速度が高いマイクロ波・ミリ波帯の直進性を利用して、アンテナアレイ素子への給電信号の位相を可変容量コンデンサによって制御して、アンテナ放射ビームの形状を伝播環境に対して、所望のように変化させ、通信効率を向上させる技術が注目されている。
【０００５】
可変容量素子としては、半導体ダイオードのＰＮ接合での逆バイアス電圧に応じて変化する空乏層の厚み変化を利用した可変容量ダイオードや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて、対向電極間のギャップを静電気力あるいは圧電により機械的に変化させ、容量を制御する電圧制御型ＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサ、直流（ＤＣ）バイアス電圧印加により、強誘電体のソフトモードをハード化させて、誘電率を制御する電圧制御型強誘電体可変容量コンデンサなどが知られている。
【０００６】
これらの可変容量素子のうち、可変容量ダイオードとしては、半導体としてＧａＡｓをベースとしたものが高周波で使用されているが、誘電損失が高く、価格も高いという問題がある。
【０００７】
一方、電圧制御型ＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサは誘電損失が低いという利点を有しているが、製造コストが高く、また、機械的稼動部分があるため、信頼性を確保するためには、ハーメチックパッケージに収容することが必要であり、他の素子との集積化が困難であるという問題がある。
【０００８】
また、静電気力を利用したＲＦ−ＭＥＭＳ可変容量コンデンサは制御電圧が数十ボルトと高く、集積小型化が困難であるという問題がある。
【０００９】
このため、最近では、これらの可変容量素子に代わる素子として、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などからなる強誘電体層を用いた可変容量コンデンサが提案されている（たとえば、特開平１１−３８３９号公報：特許文献１）。
【００１０】
このような強誘電体を電極間の誘電体絶縁層として用いた可変容量コンデンサは、電極間に印加されるＤＣ電圧に応じて、強誘電体層自体の誘電率が大きく変化し、高周波での誘電損失が比較的小さく、簡易なプロセスで作製できるという利点がある。また、素子を集積化することも、パッケージングすることも容易であるだけでなく、強誘電体絶縁層として、膜厚が１μｍ以下の薄膜を用いることによって、数ボルトという低い制御電圧での動作で、大きな容量変化幅が得られるという利点もある。
【００１１】
かかる可変容量コンデンサにおいては、強誘電体層として、たとえば、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）が用いられる。（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）はキュリー温度Ｔｃで相転移し、キュリー温度Ｔｃよりも低温側では、自発分極を持つ正方晶の強誘電相となり、キュリー温度Ｔｃよりも高温側では、自発分極を持たない高対称相である立方晶の常誘電相となる。キュリー温度Ｔｃ近傍では、交流電界に応答する光学モードの格子振動（フォノン）の中でも誘電率発現の主体となる最低振動数を有するモードがソフト化し、誘電率が極大を示す。強誘電相では、このソフトフォノンモードが凍結し、自発分極が現われるが、この自発分極は電界によって反転可能であり、誘電率増大に寄与する。
【００１２】
しかしながら、自発分極反転の高周波電界に対する追従は、フォノンがテラヘルツ（ＴＨｚ）帯まで追従するのに対し、数ＧＨｚの周波数帯までが限界のため、強誘電相における高い誘電率はマイクロ波領域で緩和し、大きな誘電損失を示す。したがって、誘電損失の低減が必要とされるマイクロ波・ミリ波帯における可変容量コンデンサとしては、使用対象となる温度域で常誘電相となるように、組成が調製され、しかも、電界印加時の誘電率の変化率はゼロバイアス電界のときの誘電率増加に伴って、大きくなるため、誘電率が最大となるキュリー温度Ｔｃがこの温度領域近傍になるように設計される。（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）は、ペロブスカイト構造を有するＳｒＴｉＯ３とＢａＴｉＯ３の全率固溶体であり、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３と表わした場合、そのキュリー温度Ｔｃは、ＢａとＳｒとの組成比ｘにより、ＳｒＴｉＯ３（ｘ＝０）の０Ｋ（正確には、０Ｋでも強誘電体相転移を示さない量子常誘電体）からＢａＴｉＯ３（ｘ＝１）の４００Ｋまで、ほぼ線形に変化するため、ＢａとＳｒとの比率を変化させることによって、そのキュリー温度Ｔｃを制御することができる。室温近傍の温度での誘電率の変化率は、組成比ｘが０から増大するにつれ、誘電率とともに大きくなるが、組成比ｘが強誘電相に入らなくても、誘電損失が急激に大きくなることが知られている。
【００１３】
これは、ＢａＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分χ’や虚数成分χ’’を示す図１に示されるように、固溶体の組成比ｘの値が１に等しい端組成物質であるＢａＴｉＯ３のソフトフォノンモードが、マルチフォノン間の非線形的な強いカップリングにより、電界の振動数がＴＨｚ帯のソフトフォノン振動数よりもかなり低いマイクロ波・ミリ波帯で大きな減衰（過減衰）を示すためである。
【００１４】
ここに、電気感受率χ’、χ’’は比誘電率εr-1の複素数の実数および虚数であり、εr≒χ’、誘電損失成分(ｔａｎδ)は、(χ’’＋１)/( χ’＋１)の絶対値として表現される。
【００１５】
一方、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分χ’や虚数成分χ’’を示す図２に示されるように、組成比ｘの値がゼロに等しいもう一つの端組成物質であるＳｒＴｉＯ３のソフトフォノンモードは、テラヘルツ（ＴＨｚ）帯での交流電界に対し、明瞭な共鳴応答をすることが認められ、ＧＨｚ帯域で誘電損失が少なくなる。
【００１６】
したがって、誘電率の変化率と誘電損失とはトレードオフの関係にあるが、デバイスの小型化のためには、０．３＜ｘ＜０．５の領域において、誘電率の変化率が大きいことが好ましいが、０．３＜ｘ＜０．５の領域では、ＢａＴｉＯ３材料に特有の損失成分が現れ、誘電損失が大きくなってしまい、実用上問題であった。
【００１７】
そこで、高周波領域での誘電損失を低減するため、特開２００２−３２９６４０号公報（特許文献２）は、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、Ｔｉと（Ｂａ，Ｓｒ）の比を０．７ないし０．９とし、スパッタ膜粒径を０．５μｍ以下にして、格子欠陥の少ない可変容量コンデンサの材料を作製することによって、１００ＭＨｚのような高周波帯域での誘電損失の低減を図ることを提案している。
【００１８】
さらに、特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）は、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、０≦ｘ＜０．７、好ましくは、０．２≦ｘ＜０．５に設定した電歪材料と０．５≦ｘ＜１、好ましくは、０．７≦ｘ＜０．９に設定した圧電材料を組合せて、可変容量コンデンサの材料を作製することによって、誘電損失が低く、かつ、電圧印加に対して、容量の可変性が高い可変容量コンデンサを提案している。
【００１９】
特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）によれば、圧電材料の組成を有する誘電体層の部分に電圧を印加して、電歪材料の組成を有する誘電体層の部分に加わる応力を変調させることによって、誘電損失が低く、かつ、電圧印加に対して、容量の可変性が低いＳｒリッチな（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３組成で高い可変性を発現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−３８３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９６４０号公報
【特許文献３】特開２００８−８５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特開２００２−３２９６４０号公報（特許文献２）においては、若干の誘電損失の低減は実現できるが、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３に本質的な高誘電損失の問題は解決されていない。
【００２２】
一方、特開２００８−８５０８１号公報（特許文献３）は、高周波領域の誘電特性に言及しておらず、高周波領域における誘電損失が低減された可変容量コンデンサを開示してはおらず、特許文献２と同様に、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３に本質的な高損失の問題は解決されていない。
【００２３】
したがって、本発明は、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低い可変容量コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者は、本発明のかかる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、強誘電体層を備えた可変容量コンデンサにおいて、一般式（Ａ１ｘＡ２１−ｘ ）（Ｂ１ｘＢ２１−ｘ）Ｏ３の組成を有し（ここに、Ａ１およびＡ２はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１およびＢ２はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）、一方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、他方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、組成比ｘの値が固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、可変容量コンデンサの強誘電体層を形成した場合には、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になることを見い出した。
【００２５】
図２は、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する電気感受率の実数成分(χ’)と虚数成分(χ’’)を示すグラフである。
【００２６】
ＳｒＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有し、キュリー温度Ｔｃが室温よりもはるかに低く、かつ、図２に示されるように、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答する性質を有している。
【００２７】
そこで、本発明者は、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有し、組成比ｘ＝０である一方の端組成物質ＳｒＴｉＯ３が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、組成比ｘ＝１である他方の端組成物質Ａ１Ｂ１Ｏ３が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように、組成比ｘの値が選択された強誘電体材料によって、強誘電体層を形成したところ、得られた可変容量コンデンサは、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になることを見い出したものである。
【００２８】
本発明はかかる知見に基づくものであり、本発明によれば、本発明の前記目的は、一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有し、一方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、他方の端組成物質が、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い固溶体よりなり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサによって達成される。
【００２９】
また、（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３は、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３と書き換えることができるが、以下においては、簡易化のために、（ＡｘＳｒ１−ｘ）（ＢｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３と記載することがある。
【００３０】
本発明において、強誘電体層を形成するために、好ましく用いられる強誘電体材料としては、たとえば、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６である）などが挙げられる。
【００３１】
本発明において、強誘電体層を形成するために用いられる強誘電体材料として、より好ましくは、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．３である）または（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）の組成を有する強誘電体材料が用いられる。
【００３２】
（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４、好ましくは、０＜ｘ＜０．３である）系の強誘電材料および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６、好ましくは、０＜ｘ＜０．４である）系の強誘電体材料は、結晶化温度が低く、成膜温度を低下させることができるから、熱応力を低減させることができるだけでなく、製造プロセスを簡易化することができ、他の素子との集積化も容易になるという利点を有している。
【００３３】
本発明において、支持基板の材料や材質、成膜条件や成膜方法の変化および強誘電体層に加わる二次元応力の変化によって、キュリー温度Ｔｃが変化するため、強誘電材料の組成比ｘは、そのキュリー温度Ｔｃが室温よりも低く、室温で強誘電材料が常誘電材料として挙動するように決定されればよく、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比を示すｘの上限値が０．４、好ましくは、０．３に必ずしも限定されるものではなく、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成比を示すｘの上限値も０．６、好ましくは、０．４に必ずしも限定されるものではない。
【００３４】
本発明において、可変容量コンデンサのリーク電流の低減および長期信頼性確保のために、微量のＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇｄ、Ｄｙ、ＨｏおよびＹｂよりなる群から選ばれる一種類または二種類以上の元素を強電体材料に添加することが好ましい。
【００３５】
本発明において、好ましくは、下部電極層、強誘電体層および上部電極層が支持基板上に積層されている。
【００３６】
支持基板を形成するために用いられる材料は、高周波での誘電損失が小さい材料であれば、とくに限定されるものではなく、支持基板として、たとえば、アルミナなどのセラミック基板、ガラス基板、樹脂基板などの絶縁性基板、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体基板およびＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどの化合物半導体基板などを用いることができる。
【００３７】
本発明において、支持基板の表面には、表面に形成されるＳｉＮｘ、ＳｉＯ２などの絶縁膜、所望の回路を構成する素子やこれらを被覆する層間絶縁膜、電極層などとの密着性を向上させるための接着剤、たとえば、タンタル、チタン、窒化チタンなどの接着剤の層が形成されていてもよい。
【００３８】
本発明において、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料は、成膜工程での加熱およびその後の熱処理に耐えることができる電極材料であれば、とくに限定されるものではなく、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料としては、たとえば、金、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、銅、ニッケルなどの金属；これらの金属の合金；酸化ルテニウム、酸化イリジウムなどの導電性金属化合物；ＬａＮｉＯ３などのペロブスカイト構造を有する導電性セラミックが挙げられる。さらに、下部電極層および上部電極層を形成するために用いられる材料としては、ＣａＶＯ３、ＣａＣｒＯ３、ＣａＦｅＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３，ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＦｅＯ３、ＳｒＲｕＯ３，ＬａＴｉＯ３、ＬａＣｏＯ３、ＬａＣｕＯ３、ＬａＮｉＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＶＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３、ＢａＰｂＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＳｒＩｒＯ３、Ｓｒ２ＲｕＯ４、Ｓｒ２ＩｒＯ４および（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）２ＣｕＯ４などの高温超伝導材料も挙げられる。これらの中でも、高周波領域で使用可能な容量可変素子を形成する場合には、比較的導体損失が少なく、高い仕事関数を有し、高融点の耐酸化性に優れた白金が最も好ましい。
【００３９】
本発明において、下部電極層を形成する材料と上部電極層を形成する材料とが同じ材料であることは必要がない。
【００４０】
本発明において、強誘電体層は、上述の強誘電体材料によって、下部電極層上に薄膜状に形成される。強誘電体層は、スパッタリング法、パルスレーザ堆積法、印刷法、蒸着法、ゾルゲル法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＤ法、エアロゾル堆積法、ナノシート堆積法など、公知の方法によって形成することができる。
【００４１】
本発明において、強誘電体層は、一層の強誘電体薄膜により構成されていても、二層以上の強誘電体薄膜により構成されていてもよい。強誘電体層を二層以上の強誘電体薄膜によって構成する場合には、各強誘電体薄膜の組成は同一でも、段階的または連続的に組成を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明にしたがって、可変容量コンデンサの強誘電体層を形成することによって、電界印加による誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失の低い可変容量コンデンサを作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、ＢａＴｉＯ３の周波数に対する実数成分及び虚数成分の電気感受率を示すグラフである。
【図２】図２は、ＳｒＴｉＯ３の周波数に対する実数成分及び虚数成分の電気感受率を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサの略断面図である。
【図４】図４は、組成比ｘを変化させたときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）のキュリー温度Ｔｃの変化を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１、２および比較例１で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１、２および比較例１で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例３、４および比較例２で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例３、４および比較例２で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、比較例３ないし８で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの比誘電率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、比較例３ないし８で測定をした０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率と、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図３は、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサの略断面図である。
【００４５】
図３に示されるように、本発明の好ましい実施態様にかかる可変容量コンデンサは基板１と、基板１上に積層された下部電極層２、強誘電体層３および上部電極層４を備えている。
【００４６】
基板１は、たとえば、アルミナによって形成され、アルミナ製の基板１の表面には、スパッタリング法によって、白金膜が形成され、白金膜が所望の形状に加工されて、下部電極層２が形成されている。
【００４７】
図３に示されるように、下部電極層２の表面には、スパッタリング法によって、強誘電体層よりなる強誘電体層３が形成されている。
【００４８】
本実施態様においては、強誘電体層３は、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）によって形成されており、本発明者の研究によれば、強誘電体層３が（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．５である）によって形成された可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという好ましい特性を有していることが判明している。
【００４９】
図４は、組成比ｘを変化させたときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃの変化を示すグラフである。
【００５０】
図４に示されるように、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃは、組成比ｘに対して線形に変化し、ｘ＝０．３５であるときの（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃは約２５℃であるから、組成比ｘを、０＜ｘ＜０．４であるように決定すれば、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃを室温以下にすることができる。
【００５１】
このように、固溶体（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘが、０＜ｘ＜０．４であるときに、強誘電体層３を形成する（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３のキュリー温度Ｔｃが、室温以下になり、かかる固溶体によって強誘電体層３が形成された可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという特性を有していることが、本発明者によって実験的に確認されている。
【００５２】
図３に示されるように、強誘電体層３の表面には、スパッタリング法によって、白金膜が形成され、白金膜が所望の形状に加工されて、上部電極層４が構成されている。
【００５３】
上述のように、本実施態様にかかる可変容量コンデンサは、誘電率の変化率が大きく、マイクロ波・ミリ波帯域における誘電損失が低いという所望の特性を有している。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の効果をより一層明瞭なものにするため、実施例および比較例を掲げる。
【００５５】
実施例１
まず、厚さ４００μｍのアルミナ製の基板を用意した。
【００５６】
次いで、アルミナ製の基板の表面上に、スパッタリング法によって、１００ｎｍの厚さを有する白金膜を形成し、エッチング法によって、白金膜を所定の形状に加工して、下部電極層を形成した。
【００５７】
さらに、パルスレーザ堆積法の（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３ターゲットとして、目的の組成比ｘに対して、Ｐｂ組成比が１．２倍のターゲットを作製した。ここに、Ｐｂリッチにしたのは、誘電体薄膜の成膜時に、Ｐｂの蒸発が起こるためであった。
【００５８】
こうして作製したターゲットを用いて、酸素雰囲気圧を１００ｍｔｏｒｒに設定し、成膜温度を５８０℃に設定して、３２０ｍＪ、６Ｈｚの条件で、ＡｒＦエキシマレーザをターゲットに照射し、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する薄膜を堆積させた。ここに、堆積させた薄膜の組成比ｘを、強誘電体相転移温度であるキュリー温度Ｔｃが室温以下になる０．１とし、膜厚を１００ｎｍとした。
【００５９】
こうして得られた薄膜をエッチングによって、所定の形状に加工して、誘電体薄膜を形成した。
【００６０】
次いで、誘電体薄膜の表面上に、スパッタリング法によって、１００ｎｍの厚さを有する白金膜を形成し、エッチング法によって、白金膜を所定の形状に加工して、上部電極層を形成した。
【００６１】
このようにして得られたＭｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ（ＭＩＭ）構造を有する積層体を、温度が６００℃に設定された酸素雰囲気中で、３０分にわたって熱処理して、可変容量素子サンプル＃１を作製した。
【００６２】
さらに、こうして作製された可変容量素子サンプル＃１の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００６３】
測定結果は図５に示されている。
【００６４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００６５】
測定結果は図６に示されている。
【００６６】
実施例２
誘電体薄膜の組成比ｘを０．２とし、膜厚を１２０ｎｍした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃２を作製した。
【００６７】
さらに、こうして作製された可変容量素子サンプル＃２の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００６８】
測定結果は図５に示されている。
【００６９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００７０】
測定結果は図６に示されている。
【００７１】
比較例１
（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３ターゲットにおいて、組成比ｘを０．０として、ＳｒＴｉＯ３の組成を有する薄膜を堆積させた点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃１を作製した。
【００７２】
さらに、こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃１の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００７３】
測定結果は図５に示されている。
【００７４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００７５】
測定結果は図６に示されている。
【００７６】
図５に示されるように、ターゲットの組成（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３において、組成比ｘを変化させたときの比誘電率εと０．５ＭＶ／ｃｍの電界を印加時の容量変化率とはほぼ比例関係にあることが判明した。
【００７７】
図６から、たとえば、キュリー温度Ｔｃが室温よりも十分に低い組成比ｘが０．２の組成においても、０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率が７２．６％で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）が２．０３％であり、実施例１で作製した可変容量素子サンプル＃１および実施例２で作製した可変容量素子サンプル＃２が高い容量変化率を有し、かつ、誘電損失が低いことが判明した。
【００７８】
実施例３
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３ターゲットを用い、組成比ｘを０．１５とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃３を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１３５ｎｍであった。
【００７９】
こうして作製された可変容量素子サンプル＃３の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００８０】
測定結果は、図７に示されている。
【００８１】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００８２】
測定結果は、図８に示されている。
【００８３】
実施例４
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３ターゲットを用い、組成比ｘを０．２５とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子サンプル＃４を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１５０ｎｍであった。
【００８４】
こうして作製された可変容量素子サンプル＃４の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００８５】
測定結果は、図７に示されている。
【００８６】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００８７】
測定結果は、図８に示されている。
【００８８】
比較例２
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、組成（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３を用い、組成比ｘを０とした点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃２を作製した。誘電体薄膜の成膜時の成膜温度は５８０℃に設定し、得られた誘電体薄膜の膜厚は１２０ｎｍであった。
【００８９】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃２の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００９０】
測定結果は、図７に示されている。
【００９１】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【００９２】
測定結果は、図８に示されている。
【００９３】
図７に示されるように、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３において、組成比ｘを変化させたときの誘電率と０．５ＭＶ／ｃｍの電界を印加時の容量変化率とはほぼ比例関係にあることが判明した。
【００９４】
一方、図８から、たとえば、キュリー温度Ｔｃが室温よりも十分に低い組成比ｘが０．２５の組成においても、０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率が４７．５％で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）が０．９３％であり、実施例３で作製した可変容量素子サンプル＃３および実施例４で作製した可変容量素子サンプル＃４が高い容量変化率を有し、かつ、誘電損失が低いことが判明した。
【００９５】
比較例３
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．０としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した。
【００９６】
酸素雰囲気圧を１００ｍｔｏｒｒに設定し、成膜温度を７５０℃に設定して、２８０ｍＪ、６Ｈｚの条件で、ＡｒＦエキシマレーザを、これらのターゲットに、それぞれ、照射し、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する誘電体薄膜を１２０ｎｍの膜厚を有するように形成した点を除き、実施例１と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃３を作製した。
【００９７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃３の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【００９８】
測定結果は、図９に示されている。
【００９９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１００】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１０１】
比較例４
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．２としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃４を作製した。
【０１０２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃４の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１０３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１０４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１０５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１０６】
比較例５
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．４としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃５を作製した。
【０１０７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃５の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１０８】
測定結果は、図９に示されている。
【０１０９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１１０】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１１１】
比較例６
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．６としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃６を作製した。
【０１１２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃６の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１１３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１１４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１１５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１１６】
比較例７
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０．８としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃７を作製した。
【０１１７】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃７の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１１８】
測定結果は、図９に示されている。
【０１１９】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１２０】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１２１】
比較例８
パルスレーザ堆積法ターゲット（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを１．０としたパルスレーザ堆積法のターゲットを作製した点を除き、比較例３と同様にして、可変容量素子比較サンプル＃８を作製した。
【０１２２】
こうして作製された可変容量素子比較サンプル＃８の上部電極層と下部電極層との間にバイアス電界を印加し、室温で、測定周波数１０ＧＨｚでの誘電率および０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量変化率、すなわち、［０Ｖでの容量−０．５ＭＶ／ｃｍの電界印加時の容量］／（０Ｖでの容量）×１００（％）を測定した。
【０１２３】
測定結果は、図９に示されている。
【０１２４】
さらに、容量変化率と室温における測定周波数１０ＧＨｚでの誘電損失（ｔａｎδ）との関係を測定した。
【０１２５】
測定結果は、図１０に示されている。
【０１２６】
パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた実施例１および２の場合には、図５に示されるように、比誘電率が５００を越えても、比誘電率が高くなるにしたがって、容量変化率がほぼ線形に増大し、また、パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた実施例３および４の場合には、図７に示されるように、比誘電率が５００を越えても、比誘電率が高くなるにしたがって、容量変化率がほぼ線形に増大することが認められている。これに対して、比較例３ないし８から、パルスレーザ堆積法のターゲットの組成（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成比ｘを０から１．０まで変化させたときには、図９に示されるように、組成比ｘが０．６以下では、組成比ｘが大きくなるにしたがって、容量変化率は高くなる一方で、組成比ｘが０．８以上になると、すなわち、比誘電率が５００を越えると、容量変化率が飽和することが判明した。
【０１２７】
また（Ｐｂ、Ｓｒ）ＴｉＯ３系の誘電体および（Ｂｉ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３系の誘電体は、いずれも（Ｂａ，Ｓｒ）系の誘電体に比して、結晶化温度が低く、成膜温度を低下させることができるので、熱応力を低減できるとともに、プロセス負荷が小さく、他素子との集積化も行いやすく、とくに、好ましいことがわかった。
【０１２８】
図６、図８および図１０に示されるように、パルスレーザ堆積法のターゲットとして、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の容量変化率および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた場合の容量変化率と、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲット用いた場合の容量変化率がほぼ同じであるときは、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失および（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失の方が、（ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成のターゲットを用いた場合の誘電損失よりも低いことが判明した。
【０１２９】
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０１３０】
たとえば、前記実施態様および前記実施例においては、可変容量コンデンサは、アルミナ製の基板上に、白金の下部電極層、強誘電体層および白金の上部電極層がこの順に積層されて形成されているが、本発明の可変容量コンデンサは、このような構成を有するものに限られるのではなく、絶縁された基板上に、強誘電体層および一対の櫛型電極がこの順に積層された可変容量コンデンサにも本発明は適用可能である。この場合には、容量は一対の櫛型電極間の直流印加電圧に応じて変化する。
【０１３１】
また、前記実施態様および前記実施例においては、強誘電体層３が（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する強誘電体材料によって形成されているが、強誘電体層３を（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３の組成を有する強誘電体材料によって形成することは必ずしも必要でなく、強誘電体層３を（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する強誘電体材料によって形成することもできるし、さらには、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３、すなわち、ｘ（Ａ１Ｂ１Ｏ３）−（１−ｘ）ＳｒＴｉＯ３の組成を有する一方の端組成物質と、全率固溶型のペロブスカイト構造を有し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高い他方の端組成物質との固溶体よりなり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層３を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 基板
２ 下部電極層
３ 強誘電体層
４ 上部電極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する固溶体（ここに、Ａ１はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）であり、一方の端組成物質が、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、ペロブスカイト構造をもつ量子常誘電体であるＳｒＴｉＯ３であり、他方の端組成物質が、前記一方の端組成物質であるＳｒＴｉＯ３と全率固溶し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高いペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサ。
【請求項２】
前記他方の端組成物質が室温よりも高いキュリー温度Ｔｃを有していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項３】
前記強誘電体材料の組成が、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項４】
前記強誘電体材料の組成が、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．３である）ことを特徴とする請求項３に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項５】
前記強誘電体材料の組成が、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６である）ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項６】
前記強誘電体材料の組成が、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）ことを特徴とする請求項５に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項７】
基板と、前記基板上に積層された下部電極層、前記強誘電体層および上部電極層を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項１】
一般式（Ａ１ｘＳｒ１−ｘ）（Ｂ１ｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３の組成を有する固溶体（ここに、Ａ１はＣａ、Ｓｒ、ＢｉおよびＰｂよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素であり、Ｂ１はＴｉ、Ｆｅ、Ｚｒよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）であり、一方の端組成物質が、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数近傍の電界に対して共鳴応答し、ペロブスカイト構造をもつ量子常誘電体であるＳｒＴｉＯ３であり、他方の端組成物質が、前記一方の端組成物質であるＳｒＴｉＯ３と全率固溶し、最低振動数の光学フォノンモードがフォノン振動数付近の電界に対し共鳴応答し、キュリー温度Ｔｃが室温よりも高いペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、組成比ｘが前記固溶体のキュリー温度Ｔｃが室温以下になるように選択された強誘電体材料によって、強誘電体層が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサ。
【請求項２】
前記他方の端組成物質が室温よりも高いキュリー温度Ｔｃを有していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項３】
前記強誘電体材料の組成が、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項４】
前記強誘電体材料の組成が、（ＰｂｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここに０＜ｘ＜０．３である）ことを特徴とする請求項３に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項５】
前記強誘電体材料の組成が、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．６である）ことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項６】
前記強誘電体材料の組成が、（ＢｉｘＳｒ１−ｘ）（ＦｅｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ここに０＜ｘ＜０．４である）ことを特徴とする請求項５に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項７】
基板と、前記基板上に積層された下部電極層、前記強誘電体層および上部電極層を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可変容量コンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５６３８６（Ｐ２０１２−１５６３８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４９０（Ｐ２０１１−１５４９０）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
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