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JP2001338839A - Variable capacitance capacitor - Google Patents

Variable capacitance capacitor

Info

Publication number
JP2001338839A
JP2001338839A JP2000158821A JP2000158821A JP2001338839A JP 2001338839 A JP2001338839 A JP 2001338839A JP 2000158821 A JP2000158821 A JP 2000158821A JP 2000158821 A JP2000158821 A JP 2000158821A JP 2001338839 A JP2001338839 A JP 2001338839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric film
dielectric
dielectric constant
film
variable capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000158821A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Mishima
常雄 見島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2000158821A priority Critical patent/JP2001338839A/en
Publication of JP2001338839A publication Critical patent/JP2001338839A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】容量変化率が大きく、高周波でも損失が十分に
小さく、発振器を構成した時の周波数変化が印加電圧に
対して直線的である可変容量コンデンサを提供する。 【解決手段】誘電体膜3の両面に電極2、5を形成して
なる可変容量コンデンサであって、誘電体膜3の膜厚が
1μm以下であるとともに、誘電体膜3が、金属元素と
して少なくともPb、MgおよびNbを含有するペロブ
スカイト型複合酸化物を主結晶粒子とし、該主結晶粒子
の平均粒径が0.3μm以下である。
(57) Abstract: Provided is a variable capacitor in which the rate of change in capacitance is large, the loss is sufficiently small even at a high frequency, and the frequency change when an oscillator is formed is linear with applied voltage. Kind Code: A1 A variable capacitor formed by forming electrodes on both surfaces of a dielectric film, wherein the thickness of the dielectric film is 1 μm or less, and the dielectric film is a metal element. A perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb is used as a main crystal particle, and the average particle size of the main crystal particle is 0.3 μm or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】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し、特に、
高い誘電率の変化率を有すると共に、高周波においても
誘電損失が小さい誘電体膜を具備する可変容量コンデン
サに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable capacitor whose capacitance changes in accordance with an applied voltage.
The present invention relates to a variable capacitor having a dielectric film having a high rate of change in dielectric constant and a small dielectric loss even at high frequencies.

【0002】[0002]

【従来技術】印加電圧により発振周波数を制御できる発
振器(電圧制御発振器、VCO)は、発振器を構成する
LC共振器の共振周波数を電圧に応じて変化させること
で実現されている。LC共振器の共振周波数を電圧に応
じて変化させるために、容量が電圧に応じて変化する素
子がコンデンサCとして用いられている。
2. Description of the Related Art An oscillator (voltage-controlled oscillator, VCO) whose oscillation frequency can be controlled by an applied voltage is realized by changing the resonance frequency of an LC resonator constituting the oscillator according to a voltage. In order to change the resonance frequency of the LC resonator according to the voltage, an element whose capacitance changes according to the voltage is used as the capacitor C.

【0003】従来、容量が電圧に応じて変化する素子と
しては、バラクタダイオードと呼ばれる、逆バイアス電
圧に応じて容量が変化するダイオードが用いられてい
る。
Conventionally, as an element whose capacitance changes according to a voltage, a diode called a varactor diode whose capacitance changes according to a reverse bias voltage is used.

【0004】ダイオードはPN接合に順方向にバイアス
をかけた時に電流が流れることを利用して整流回路など
に用いられる。接合面には電子もホールも存在しない空
乏層と呼ばれる領域が存在しており、ダイオードに逆バ
イアスをかけると電子とホールは共に接合面から遠ざか
る方向に引張られるために空乏層が厚くなり、空乏層の
厚さは逆バイアスの大きさに依存して変化する。
[0004] Diodes are used in rectifier circuits and the like utilizing the fact that current flows when a forward bias is applied to a PN junction. At the junction surface, there is a region called a depletion layer where neither electrons nor holes exist.When a reverse bias is applied to the diode, both the electrons and holes are pulled away from the junction surface, so the depletion layer becomes thicker and depleted. The layer thickness varies depending on the magnitude of the reverse bias.

【0005】この空乏層は誘電体と考えることができる
ため、ダイオードに逆バイアスをかけた場合は逆バイア
スの大きさに依存して誘電体の厚みが変化し、その結果
として容量が変化するコンデンサとして利用することが
できる。
Since the depletion layer can be considered as a dielectric, when a reverse bias is applied to the diode, the thickness of the dielectric changes depending on the magnitude of the reverse bias, and as a result, the capacitance changes. Can be used as

【0006】バラクタダイオードは特に可変容量コンデ
ンサとして利用するために規格化されているものであ
り、バラクタダイオードを使用したVCOは携帯電話等
の通信機器の局所発振器として使用されているが、近年
低消費電力化が進んでおり、可変容量素子にも低電圧で
の容量の制御が要求されている。
A varactor diode has been standardized especially for use as a variable capacitance capacitor. A VCO using a varactor diode has been used as a local oscillator of a communication device such as a mobile phone, but in recent years it has been reduced in consumption. As power consumption increases, control of capacitance at a low voltage is also required for variable capacitance elements.

【0007】しかしながら、バラクタダイオードでは低
電圧では空乏層が薄くなるため、リーク電流が大きくな
り、低電圧での使用が原理的に困難である。また、ダイ
オードでは低い電圧で大きく容量が変化し、その後の変
化は低電圧領域よりも小さくなるため、リーク電流の問
題を考慮すると、素子としての全容量可変範囲が大きく
ても実際に使用できる容量可変範囲は限られているとい
う問題があり、結果として、発振器を構成した場合の周
波数可変範囲が制限され、発振周波数の変化幅が小さい
という問題があった。
However, in a varactor diode, the depletion layer becomes thin at a low voltage, so that a leak current increases and it is theoretically difficult to use the varactor at a low voltage. In addition, since the capacitance of a diode changes greatly at a low voltage, and the subsequent change is smaller than that of a low voltage region, taking into account the problem of leakage current, the capacitance that can be actually used even if the entire capacitance variable range of the element is large. There is a problem that the variable range is limited, and as a result, there is a problem that the frequency variable range when an oscillator is configured is limited, and the variation width of the oscillation frequency is small.

【0008】さらに、低電圧での容量変化が大きいこと
から、バラクタダイオードの容量変化の結果、得られる
共振周波数の変化が、印加電圧に対して直線的でないの
で、発振器の周波数制御が困難であるという問題もあっ
た。
Furthermore, since the change in capacitance at a low voltage is large, the change in resonance frequency obtained as a result of the change in capacitance of the varactor diode is not linear with respect to the applied voltage, so that it is difficult to control the frequency of the oscillator. There was also a problem.

【0009】このため、最近ではバラクタダイオードに
変わる素子として、(Ba、Sr)TiO3(BST)
からなる誘電体膜を用いた可変容量コンデンサが提案さ
れている(例えば、特開平10―3839号公報参
照)。
For this reason, recently, (Ba, Sr) TiO 3 (BST) has been used as an element replacing a varactor diode.
There has been proposed a variable capacitor using a dielectric film made of (see, for example, JP-A-10-3839).

【0010】このようなBSTを用いた可変容量コンデ
ンサでは、BST自体が印加電圧に応じて誘電率が変化
する誘電体であり、高周波での誘電損失が小さい材料で
あった。BSTの高周波での誘電損失は1GHzにおい
て0.01程度、容量変化率はバイアス電圧0〜15V
において最大35%程度であった。
In such a variable capacitor using BST, the BST itself is a dielectric material whose dielectric constant changes according to an applied voltage, and is a material having a small dielectric loss at high frequencies. The dielectric loss at a high frequency of BST is about 0.01 at 1 GHz, and the capacitance change rate is a bias voltage of 0 to 15 V.
Was about 35% at the maximum.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記B
STを用いた可変容量コンデンサでは、高周波での誘電
損失は小さいものの、未だBSTの誘電率の変化率が小
さく、これにより、コンデンサとしても、容量変化率が
小さく、発振器を構成した場合において周波数可変範囲
が制限されるという問題があった。
However, the above B
In the variable capacitor using ST, although the dielectric loss at a high frequency is small, the change rate of the dielectric constant of BST is still small, so that the capacitor also has a small change rate of the capacitance, and the frequency is variable when an oscillator is formed. There was a problem that the range was limited.

【0012】本発明は、容量変化率が大きく、高周波で
も損失が十分に小さく、発振器を構成した時の周波数可
変範囲が広く、周波数変化が印加電圧に対して直線的で
ある可変容量コンデンサを提供することを目的とする。
The present invention provides a variable capacitor having a large capacitance change rate, a sufficiently small loss even at a high frequency, a wide frequency variable range when an oscillator is formed, and a frequency change linear with applied voltage. The purpose is to do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の可変容量コンデ
ンサは、誘電体膜の両面に電極を形成してなる可変容量
コンデンサであって、前記誘電体膜の膜厚が1μm以下
であるとともに、前記誘電体膜が、金属元素として少な
くともPb、MgおよびNbを含有するペロブスカイト
型複合酸化物を主結晶粒子とし、該主結晶粒子の平均粒
径が0.3μm以下であることを特徴とする。
A variable capacitor according to the present invention is a variable capacitor having electrodes formed on both sides of a dielectric film, wherein the dielectric film has a thickness of 1 μm or less, The dielectric film has perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements as main crystal particles, and the average particle size of the main crystal particles is 0.3 μm or less.

【0014】このような可変容量コンデンサでは、P
b、MgおよびNbを含有するペロブスカイト型複合酸
化物を主結晶粒子とし、該主結晶粒子の平均粒径が0.
3μm以下で、膜厚1μm以下の誘電体膜を用いること
により、電圧印加による誘電率の変化率が大きく、高周
波領域においても誘電損失が十分に小さく、発振器を構
成した時の周波数可変範囲が広く、理由は明確ではない
が、共振器を構成した時の周波数変化を印加電圧に対し
て直線的とすることができる。
In such a variable capacitor, P
b, Mg, and Nb-containing perovskite-type composite oxide as main crystal particles, and the average particle size of the main crystal particles is 0.1 mm.
By using a dielectric film having a thickness of 3 μm or less and a film thickness of 1 μm or less, the rate of change of the dielectric constant by applying a voltage is large, the dielectric loss is sufficiently small even in a high frequency region, and the frequency variable range when configuring an oscillator is wide. Although the reason is not clear, the frequency change when the resonator is formed can be made linear with respect to the applied voltage.

【0015】即ち、誘電体の直列抵抗をR、容量をC、
周波数をωとすると高周波における誘電体の損失はRω
Cと表わせる。ここで誘電体の面積をS、厚さをdとす
るとRωC=ρ(d/S)ωε0εr(S/d)=ρω
ε0εrとなる。ただし、ρは誘電体の抵抗率、ε0は
真空中の誘電率、εrは誘電体の比誘電率である。これ
より、大きな誘電率の変化率と共振周波数変化の直線性
を保ったまま、高周波での誘電損失を小さくする1つの
方法として誘電体の比誘電率を小さくすれば良いことが
わかる。
That is, the series resistance of the dielectric is R, the capacitance is C,
If the frequency is ω, the loss of the dielectric at high frequency is Rω
It can be expressed as C. Here, assuming that the area of the dielectric is S and the thickness is d, RωC = ρ (d / S) ωε0εr (S / d) = ρω
ε0εr. Here, ρ is the resistivity of the dielectric, ε0 is the permittivity in a vacuum, and εr is the relative permittivity of the dielectric. From this, it can be seen that one way to reduce the dielectric loss at high frequencies is to reduce the relative dielectric constant of the dielectric while keeping the large change rate of the dielectric constant and the linearity of the resonance frequency change.

【0016】従って、本発明では、主結晶粒子の平均粒
径を0.3μm以下とすることにより、誘電体の比誘電
率を小さくでき、大きな静電容量の変化率と共振周波数
変化の直線性を保ったまま、高周波での誘電損失を小さ
くできる。このように、誘電損失を小さくできるため、
インピーダンス特性における共振ピークが鋭くなり、そ
の共振ピークを所望の発振周波数に制御することが容易
となる。
Therefore, in the present invention, by setting the average particle diameter of the main crystal grains to 0.3 μm or less, the relative permittivity of the dielectric can be reduced, and the large change rate of the capacitance and the linearity of the resonance frequency change can be achieved. , The dielectric loss at high frequencies can be reduced. Thus, since the dielectric loss can be reduced,
The resonance peak in the impedance characteristic becomes sharp, and it becomes easy to control the resonance peak to a desired oscillation frequency.

【0017】また、本発明の可変容量コンデンサは、誘
電体膜の両面に電極を形成してなる可変容量コンデンサ
であって、前記誘電体膜が高誘電率誘電体膜と低誘電率
誘電体膜を積層してなり、前記高誘電率誘電体膜が、金
属元素として少なくともPb、MgおよびNbを含有す
るペロブスカイト型複合酸化物を主結晶粒子とするもの
である。
Further, the variable capacitor according to the present invention is a variable capacitor having electrodes formed on both surfaces of a dielectric film, wherein the dielectric film has a high dielectric constant dielectric film and a low dielectric constant dielectric film. Wherein the high dielectric constant dielectric film has perovskite-type composite oxides containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements as main crystal grains.

【0018】このような可変容量コンデンサでは、誘電
体膜を高誘電率誘電体膜と低誘電率誘電体膜を積層して
構成しているため、それぞれの誘電体膜からなるコンデ
ンサを直列接続した構造となり、高周波での誘電損失を
さらに小さくすることができる。また、高誘電率誘電体
膜が、Pb、MgおよびNbを含有するペロブスカイト
型複合酸化物を主結晶粒子とするため、大きな静電容量
の変化率と共振周波数変化の直線性を維持できる。
In such a variable capacitor, since the dielectric film is formed by laminating a high-dielectric-constant dielectric film and a low-dielectric-constant dielectric film, capacitors composed of the respective dielectric films are connected in series. With this structure, dielectric loss at high frequencies can be further reduced. In addition, since the high dielectric constant dielectric film is made of a perovskite-type composite oxide containing Pb, Mg, and Nb as main crystal particles, a large capacitance change rate and linearity of resonance frequency change can be maintained.

【0019】ここで、高誘電率誘電体膜の主結晶粒子の
平均粒径を0.3μm以下とすることにより、誘電体の
比誘電率を小さくできるため、高周波での誘電損失をさ
らに小さくできる。
Here, since the relative dielectric constant of the dielectric can be reduced by setting the average particle diameter of the main crystal grains of the high dielectric constant dielectric film to 0.3 μm or less, the dielectric loss at a high frequency can be further reduced. .

【0020】また、低誘電率誘電体膜を、金属元素とし
て少なくともPb、MgおよびNbを含有するパイロク
ロア型複合酸化物からなる結晶粒子のみから構成するこ
とにより、大きな容量変化率と共振周波数変化の直線性
を保ったまま、高周波での誘電損失をさらに小さくする
ことができる。この場合には、高誘電率誘電体膜と低誘
電率誘電体膜を同一材料を用いてその製法を変えること
により形成することができる。
Further, by forming the low dielectric constant dielectric film only from crystal grains made of a pyrochlore type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements, a large capacitance change rate and a resonance frequency change can be obtained. The dielectric loss at high frequencies can be further reduced while maintaining the linearity. In this case, the high dielectric constant dielectric film and the low dielectric constant dielectric film can be formed by using the same material and changing the manufacturing method.

【0021】さらに、低誘電率誘電体膜が、金属元素と
して少なくともPbおよびTiを含有するペロブスカイ
ト型複合酸化物を主結晶粒子とすることが望ましい。こ
れにより、低誘電率誘電体膜の容量の変化率も印可電圧
により変化させることができ、大きな容量変化率と共振
周波数変化の直線性を保ったまま、高周波での誘電損失
をさらに小さくすることができる。
Further, it is desirable that the low dielectric constant dielectric film is made of a perovskite-type composite oxide containing at least Pb and Ti as metal elements as main crystal grains. As a result, the rate of change of the capacitance of the low dielectric constant dielectric film can be changed by the applied voltage, and the dielectric loss at a high frequency is further reduced while maintaining the large rate of change of the capacitance and the linearity of the resonance frequency change. Can be.

【0022】また、低誘電率誘電体膜の膜厚を0.1μ
m以下とすることにより、低誘電率誘電体膜の誘電率の
変化率を大きく維持できる。
Further, the thickness of the low dielectric constant dielectric film is set to 0.1 μm.
By setting m or less, the rate of change of the dielectric constant of the low dielectric constant dielectric film can be kept large.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変容量コンデン
サを図1に基づいて詳述する。図1は本発明のコンデン
サの断面図であり、符号1は絶縁基板であり、2は下部
電極であり、3は誘電体膜であり、5は上部電極であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A variable capacitor according to the present invention will be described below in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of a capacitor according to the present invention, wherein reference numeral 1 denotes an insulating substrate, 2 denotes a lower electrode, 3 denotes a dielectric film, and 5 denotes an upper electrode.

【0024】絶縁基板1はアルミナなどのセラミック基
板、サファイヤなどの単結晶基板であり、絶縁基板1上
には下部電極2が被着形成されている。
The insulating substrate 1 is a ceramic substrate such as alumina or a single crystal substrate such as sapphire, and the lower electrode 2 is formed on the insulating substrate 1.

【0025】この下部電極2はPt、Au、Tiなどか
らなり、その膜厚は0.1〜0.5μmであり、例え
ば、Ptの結晶面が(111)となるようにサファイヤ
単結晶の絶縁基板1上に500℃でスパッタされて形成
されている。この下部電極2上には誘電体膜3が形成さ
れている。
The lower electrode 2 is made of Pt, Au, Ti or the like, has a thickness of 0.1 to 0.5 μm, and is made of, for example, an insulating sapphire single crystal such that the crystal plane of Pt is (111). It is formed by sputtering at 500 ° C. on the substrate 1. On this lower electrode 2, a dielectric film 3 is formed.

【0026】この誘電体膜3の膜厚は1μm以下とさ
れ、金属元素として少なくともPb、MgおよびNbを
含有するペロブスカイト型複合酸化物を主結晶粒子と
し、該主結晶粒子の平均粒径は0.3μm以下とされて
いる。
The thickness of the dielectric film 3 is 1 μm or less, and a perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements is used as main crystal particles, and the average particle size of the main crystal particles is 0 μm. 0.3 μm or less.

【0027】誘電体膜3(以下、PMNからなる誘電体
膜3ということがある)の膜厚を1μm以下としたの
は、1μmよりも大きくなると、薄膜からなる誘電体膜
の作製工程数が増加し、また、可変容量コンデンサを構
成した場合、容量を変化させるための印加電圧が大きく
なるからである。誘電体膜3の膜厚は、上記理由から
0.3〜1μmが望ましい。
The reason why the thickness of the dielectric film 3 (hereinafter, sometimes referred to as PMN dielectric film 3) is set to 1 μm or less is that when the thickness is larger than 1 μm, the number of manufacturing steps of the thin film dielectric film is reduced. This is because, when a variable capacitor is configured, the applied voltage for changing the capacitance increases. The thickness of the dielectric film 3 is desirably 0.3 to 1 μm for the above reason.

【0028】また、主結晶粒子の平均粒径を0.3μm
以下としたのは、誘電体膜の比誘電率を低下させ、誘電
損失を低下させるためである。一方、0.3μmよりも
大きくなると、誘電損失低下効果が殆どないからであ
る。
The average particle size of the main crystal particles is 0.3 μm.
The reason for the following is to reduce the dielectric constant of the dielectric film and reduce the dielectric loss. On the other hand, if it is larger than 0.3 μm, there is almost no effect of reducing the dielectric loss.

【0029】金属元素として少なくともPb、Mgおよ
びNbを含有するペロブスカイト型複合酸化物を主結晶
粒子とする誘電体膜は、強誘電体であり、高い比誘電率
を有し、誘電損失も小さい。このため、印可電圧によ
り、誘電率が変化し、その変化率も大きい。
A dielectric film having a perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements as main crystal grains is a ferroelectric substance, has a high relative permittivity and a small dielectric loss. For this reason, the permittivity changes according to the applied voltage, and the change rate is large.

【0030】即ち、上記誘電体膜は印可電圧により誘電
率が変化するものであり、大きな誘電率の変化率を得る
ためには常誘電体であるパイロクロア相が存在しないこ
と(Pb、MgおよびNbを含有するペロブスカイト型
複合酸化物のみからなること)が望ましい。可変容量コ
ンデンサを用いて発振器を構成する場合、コンデンサの
損失が低いことが要求されるが、コンデンサの高周波に
おける損失は上述の様にRωC=ρ(d/S)ωε0ε
r(S/d)=ρωε0εrとなる。
That is, the dielectric constant of the dielectric film changes according to the applied voltage. In order to obtain a large change rate of the dielectric constant, a pyrochlore phase which is a paraelectric substance does not exist (Pb, Mg and Nb). Of a perovskite-type composite oxide containing When an oscillator is configured using a variable capacitor, the loss of the capacitor is required to be low. However, the loss at a high frequency of the capacitor is RωC = ρ (d / S) ωε0ε as described above.
r (S / d) = ρωε0εr.

【0031】可変容量コンデンサを得るためには誘電体
として強誘電体を用いる必要があるが、高誘電率の強誘
電体では高周波での損失が原理的に大きくなる。バルク
の強誘電体では粒径が小さくなると誘電率が低くなるた
め、薄膜においても結晶粒子を微粒とすることにより誘
電率を低くし、低損失とすることができる。
In order to obtain a variable capacitor, it is necessary to use a ferroelectric as a dielectric. However, in a ferroelectric having a high dielectric constant, a loss at a high frequency becomes large in principle. Since the dielectric constant of a bulk ferroelectric decreases as the particle diameter decreases, the dielectric constant of the thin film can be reduced by making the crystal grains fine, and the loss can be reduced.

【0032】この高誘電率の誘電体膜3上には上部電極
5が形成されている。この上部電極5は、例えば、誘電
体膜3上に、Pt、Ti、Au等をスパッタして形成さ
れている。
An upper electrode 5 is formed on the high dielectric constant dielectric film 3. The upper electrode 5 is formed, for example, by sputtering Pt, Ti, Au or the like on the dielectric film 3.

【0033】誘電体膜3は、金属元素としてPb、M
g、Nbを含有するペロブスカイト型複合酸化物が得ら
れるように塗布溶液をスピンコートなどで塗布し、乾燥
されて得られたゲル膜を熱処理することにより形成され
ている。
The dielectric film 3 is made of Pb or M as a metal element.
It is formed by applying a coating solution by spin coating or the like so as to obtain a perovskite-type composite oxide containing g and Nb, and then subjecting the dried gel film to heat treatment.

【0034】具体的には、誘電体膜3は、例えば、以下
のようにして作製される。先ず、塗布溶液としてPb、
Mg、Nbの有機金属化合物が均一に溶解した前駆体溶
液を調製する。
Specifically, the dielectric film 3 is manufactured, for example, as follows. First, Pb as a coating solution,
A precursor solution in which organometallic compounds of Mg and Nb are uniformly dissolved is prepared.

【0035】即ち、Mg、及びNbの有機酸塩、無機
塩、アルコキシドから選択される少なくとも1種のMg
化合物、Nb化合物をMg:Nb=b:2(1.00≦
b≦1.15)のモル比でR1OH、R2OC24OH、
3COOH(R1、R2、R3:炭素数1以上のアルキル
基)で示される溶媒に混合する。
That is, at least one type of Mg selected from organic acid salts, inorganic salts, and alkoxides of Mg and Nb.
The compound and the Nb compound are represented by Mg: Nb = b: 2 (1.00 ≦
b ≦ 1.15) in a molar ratio of R 1 OH, R 2 OC 2 H 4 OH,
It is mixed with a solvent represented by R 3 COOH (R 1 , R 2 , R 3 : an alkyl group having 1 or more carbon atoms).

【0036】混合後、所定の操作を行い、IRスペクト
ルにおいて656cm-1付近に吸収を有し、他の求核性
の有機金属化合物の存在下においても安定なMg−O−
Nb結合を有するMgNb複合アルコキシド分子を合成
する。
After mixing, predetermined operations are performed to obtain an Mg—O— salt having an absorption near 656 cm −1 in the IR spectrum and stable even in the presence of another nucleophilic organometallic compound.
A MgNb composite alkoxide molecule having an Nb bond is synthesized.

【0037】IRスペクトルにおいて656cm-1付近
に吸収を有するMgNb複合アルコキシド分子を得るに
は、以下のような方法がある。
To obtain a MgNb composite alkoxide molecule having an absorption near 656 cm -1 in the IR spectrum, there are the following methods.

【0038】第1の方法として、MgおよびNbのアル
コキシド原料を溶媒に混合し、溶媒の沸点まで溶液の温
度を上昇させ、例えば酸等の触媒の共存下で還流操作を
行うことにより、分子内での脱エーテル反応を促進する
方法。
As a first method, an alkoxide raw material of Mg and Nb is mixed with a solvent, the temperature of the solution is raised to the boiling point of the solvent, and a reflux operation is performed in the presence of a catalyst such as an acid to obtain an intramolecular compound. To promote the deetherification reaction in water.

【0039】第2の方法として、上記のようにMgおよ
びNbのアルコキシド原料を溶媒に混合し、溶媒の沸点
まで溶液の温度を上昇させ、還流操作による複合化を行
った後、無水酢酸、エタノールアミン、アセチルアセト
ン等に代表される安定化剤を添加する方法。
As a second method, the alkoxide raw materials of Mg and Nb are mixed with a solvent as described above, the temperature of the solution is raised to the boiling point of the solvent, and complexation is performed by a reflux operation. A method of adding a stabilizer represented by amine, acetylacetone and the like.

【0040】第3の方法として、Mgのカルボン酸塩と
Nbのアルコキシドとの還流操作により、分子内での脱
エステル反応を促進する方法。
A third method is to accelerate the intramolecular deesterification reaction by refluxing the carboxylate of Mg and the alkoxide of Nb.

【0041】第4の方法として、Mgの水酸化物とNb
のアルコキシド、あるいはMgのアルコキシドとNbの
水酸化物の還流操作により、分子内での脱アルコール反
応を促進する方法。
As a fourth method, Mg hydroxide and Nb
A alkoxide of Mg or an alkoxide of Mg and a hydroxide of Nb to promote an intramolecular dealcoholization reaction.

【0042】第5の方法として、鉛前駆体の求核性を小
さくするため、前述の無水酢酸、エタノールアミン、ア
セチルアセトン等の安定化剤を添加する方法。
A fifth method is to add the above-mentioned stabilizing agent such as acetic anhydride, ethanolamine or acetylacetone in order to reduce the nucleophilicity of the lead precursor.

【0043】以上のいずれかの手法を用いることによ
り、他の求核性有機金属化合物の存在下においても安定
なMg−O−Nb結合を有するMgNb複合アルコキシ
ド分子を合成できる。これらのうちでも、第2の還流操
作後に安定化剤を添加する方法が最も望ましい。
By using any of the above methods, a MgNb composite alkoxide molecule having a stable Mg—O—Nb bond can be synthesized even in the presence of another nucleophilic organometallic compound. Among these, the method of adding a stabilizer after the second reflux operation is most desirable.

【0044】また、合成した上記MgNb複合アルコキ
シド溶液に水と溶媒の混合溶液を適下し、部分加水分解
を行い、前述のMgNb複合アルコキシドが重縮合した
MgNbゾルを形成させる。
Further, a mixed solution of water and a solvent is appropriately applied to the synthesized MgNb composite alkoxide solution to partially hydrolyze to form the MgNb sol in which the above-mentioned MgNb composite alkoxide is polycondensed.

【0045】部分加水分解とは、分子内のアルコキシル
基の一部を水酸基と置換し、置換された分子内での脱
水、あるいは脱アルコール反応により、重縮合させる方
法である。
The partial hydrolysis is a method in which a part of an alkoxyl group in a molecule is substituted with a hydroxyl group, and polycondensation is performed by dehydration or dealcoholation reaction in the substituted molecule.

【0046】次に、鉛(Pb)の有機酸塩、無機塩、ア
ルコキシドから選択される少なくとも1種の鉛化合物を
1OH、R2OC24OH、R3COOH(R1、R2
3:炭素数1以上のアルキル基)で示される溶媒に混
合する。
Next, at least one lead compound selected from an organic acid salt, an inorganic salt and an alkoxide of lead (Pb) is converted into R 1 OH, R 2 OC 2 H 4 OH, R 3 COOH (R 1 , R 2 ,
R 3 : an alkyl group having 1 or more carbon atoms).

【0047】この時、鉛化合物が結晶水を含む場合に
は、作製したPb前駆体溶液中に水が存在しないように
脱水処理する。
At this time, when the lead compound contains water of crystallization, dehydration treatment is performed so that water does not exist in the prepared Pb precursor solution.

【0048】作製したPb前駆体溶液とMgNb複合ア
ルコキシド溶液、あるいはMgNbゾルをPb:(Mg
+Nb)=a:(b+2)/3(1.00≦a≦1.1
5、1.00≦b≦1.15)のモル比で混合し、PM
N前駆体溶液とする。
The prepared Pb precursor solution and the MgNb composite alkoxide solution or the MgNb sol were mixed with Pb: (Mg
+ Nb) = a: (b + 2) / 3 (1.00 ≦ a ≦ 1.1
5, 1.00 ≦ b ≦ 1.15) in a molar ratio of PM
This is an N precursor solution.

【0049】作製した塗布溶液を基板上にスピンコート
法、ディップコート法、スプレー法等の手法により成膜
する。
The prepared coating solution is formed on a substrate by a method such as spin coating, dip coating, and spraying.

【0050】成膜後、250〜400℃の間の温度で1
分間熱処理を行い、膜中に残留した有機物を燃焼させ、
ゲル膜とする。1回の膜厚は0.1μm以下が望まし
い。
After the film formation, the temperature is set between 1 and 250 ° C.
Heat treatment for minutes, burn the organic matter remaining in the film,
Gel film. The thickness of each film is preferably 0.1 μm or less.

【0051】成膜−熱処理を所定の膜厚になるまで繰り
返した後、700〜800℃で焼成を行い、本発明の結
晶質の高誘電率の誘電体膜が作製される。
After the film formation and heat treatment are repeated until the film thickness reaches a predetermined thickness, baking is performed at 700 to 800 ° C. to produce the crystalline high dielectric constant dielectric film of the present invention.

【0052】このような可変容量コンデンサでは、高誘
電率で低損失のPMNからなる膜厚1μm以下、平均粒
径0.3μm以下の誘電体膜3を用いることにより、容
量変化率が従来のBSTよりも大きく、また、高周波で
の誘電損失が小さいため、可変容量コンデンサを作製し
た場合に、共振ピークの発振周波数への制御が容易とな
るとともに、容量変化率が小さく、LC共振器または発
振器を構成した時の周波数変化が印加電圧に対して直線
的とすることができる。
In such a variable capacitor, by using the dielectric film 3 made of PMN having high dielectric constant and low loss and having a film thickness of 1 μm or less and an average particle diameter of 0.3 μm or less, the capacitance change rate can be reduced by the conventional BST. In addition, since the dielectric loss at high frequencies is small, when a variable capacitor is manufactured, it is easy to control the resonance peak to the oscillation frequency, the capacitance change rate is small, and the LC resonator or oscillator is The frequency change when configured can be linear with applied voltage.

【0053】本発明の他の可変容量コンデンサを図2に
基に説明する。図2は本発明のコンデンサの断面図であ
り、符号11は絶縁基板であり、12は下部電極であ
り、13は誘電体膜であり、15は上部電極である。
Another variable capacitor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitor of the present invention, wherein reference numeral 11 denotes an insulating substrate, 12 denotes a lower electrode, 13 denotes a dielectric film, and 15 denotes an upper electrode.

【0054】絶縁基板11、下部電極12、上部電極1
5については上記と同様である。この例では、誘電体膜
13が、高誘電率誘電体膜13aと低誘電率誘電体膜1
3bとから構成されている。
Insulating substrate 11, lower electrode 12, upper electrode 1
5 is the same as above. In this example, the dielectric film 13 includes the high dielectric constant dielectric film 13a and the low dielectric constant dielectric film 1a.
3b.

【0055】高誘電率誘電体膜13aは上記と同様にし
て構成されており、その厚みは1μm以下、特には0.
5μm以下とされている。尚、高誘電率誘電体膜13の
ペロブスカイト型複合酸化物からなる主結晶粒子の平均
粒径については必ずしも0.3μm以下とする必要はな
いが、誘電損失の低減するためには、主結晶粒子の平均
粒径を0.3μm以下とすることが望ましい。
The high-dielectric-constant dielectric film 13a is formed in the same manner as described above, and has a thickness of 1 μm or less, particularly, 0.1 μm or less.
It is 5 μm or less. Note that the average particle size of the main crystal particles made of the perovskite-type composite oxide of the high dielectric constant dielectric film 13 is not necessarily required to be 0.3 μm or less. Is preferably 0.3 μm or less.

【0056】この高誘電率誘電体膜13aの上面には低
誘電率誘電体膜13bが形成されている。
On the upper surface of the high dielectric constant dielectric film 13a, a low dielectric constant dielectric film 13b is formed.

【0057】この低誘電率誘電体膜13bは、例えば、
金属元素としてPb、Mg、Nbを含有するパイロクロ
ア型複合酸化物の結晶粒子から形成されている。高誘電
率誘電体膜13aは結晶粒子を微粒化することにより低
誘電率化および低損失化が行われているが、微粒化だけ
ではその効果は限られている。
The low dielectric constant dielectric film 13b is formed by, for example,
It is formed from pyrochlore-type composite oxide crystal particles containing Pb, Mg, and Nb as metal elements. The dielectric constant and the loss of the high dielectric constant dielectric film 13a are reduced by reducing the size of crystal grains. However, the effect is limited by reducing the size of the crystal grains.

【0058】高誘電率誘電体膜13a上に低誘電率誘電
体膜13bを形成することにより、それぞれの薄膜から
なるコンデンサを直列接続したことになり、さらなる低
誘電率化、低損失化が達成できる。
By forming the low dielectric constant dielectric film 13b on the high dielectric constant dielectric film 13a, the capacitors composed of the respective thin films are connected in series, and a further lower dielectric constant and lower loss are achieved. it can.

【0059】低誘電率誘電体膜13bを構成するパイロ
クロア相は常誘電体で印加電圧による誘電率の変化はな
いので、誘電体膜13(多層薄膜全体)としての誘電率
の可変範囲も減少する。従って、後述するように、低誘
電率誘電体膜13bとして、誘電率の低い強誘電体であ
る、金属元素として少なくともPbおよびTiを含有す
るペロブスカイト型複合酸化物を主結晶粒子とする誘電
体膜を用いることで、誘電率の可変範囲を拡大できる。
Since the pyrochlore phase constituting the low dielectric constant dielectric film 13b is a paraelectric material and does not change its dielectric constant with an applied voltage, the variable range of the dielectric constant of the dielectric film 13 (entire multilayer thin film) also decreases. . Therefore, as described later, as the low dielectric constant dielectric film 13b, a dielectric film mainly composed of a perovskite-type composite oxide that is a ferroelectric having a low dielectric constant and contains at least Pb and Ti as metal elements is used. Is used, the variable range of the dielectric constant can be expanded.

【0060】誘電体膜13は、上記のようにして高誘電
率誘電体膜13aを形成した後、この高誘電率誘電体膜
13a上に低誘電率誘電体膜13bを形成する。パイロ
クロアの場合はペロブスカイトと同じ溶液を使用し、ペ
ロブスカイトの場合と同様にスピンコート法、ディップ
コート法、スプレー法等の手法により成膜する。
After forming the high dielectric constant dielectric film 13a as described above, the low dielectric constant dielectric film 13b is formed on the high dielectric constant dielectric film 13a. In the case of pyrochlore, the same solution as in the case of perovskite is used, and a film is formed by a method such as spin coating, dip coating, or spraying, as in the case of perovskite.

【0061】成膜後、250〜350℃の間の温度で1
分間熱処理を行い、膜中に残留した有機物を燃焼させ、
ゲル膜とする。1回の膜厚は0.1μm以下が望まし
い。成膜−熱処理を所定の膜厚になるまで繰り返した
後、600〜700℃で焼成を行い、本発明の低誘電率
誘電体膜が作製される。
After film formation, at a temperature between 250 and 350 ° C.,
Heat treatment for minutes, burn the organic matter remaining in the film,
Gel film. The thickness of each film is preferably 0.1 μm or less. After repeating the film formation-heat treatment until the film thickness reaches a predetermined value, baking is performed at 600 to 700 ° C. to produce a low dielectric constant dielectric film of the present invention.

【0062】このように低温で熱処理、焼成することに
より、金属元素として少なくともPb、MgおよびNb
を含有するパイロクロア型複合酸化物からなる結晶粒子
のみからなる低誘電率誘電体膜13bを形成することが
できる。
By performing the heat treatment and firing at such a low temperature, at least Pb, Mg and Nb are used as metal elements.
The low dielectric constant dielectric film 13b composed of only the crystal grains composed of the pyrochlore-type composite oxide containing the same can be formed.

【0063】得られた低誘電率誘電体膜13bの膜厚は
0.1μm以下が望ましい。これにより、低誘電率を維
持できるとともに、コンデンサの容量変化率を高く維持
できるからである。一方、0.1μmより厚くなると容
量が小さくなるので損失は小さくなるが、容量の変化率
が小さくなりすぎ、可変容量コンデンサとしてのメリッ
トが小さくなるからである。低誘電率誘電体膜13bの
膜厚は0.08μm以下であることが望ましい。
The thickness of the obtained low dielectric constant dielectric film 13b is desirably 0.1 μm or less. Thereby, the low dielectric constant can be maintained, and the capacitance change rate of the capacitor can be maintained high. On the other hand, if the thickness is more than 0.1 μm, the loss becomes small because the capacitance becomes small, but the rate of change of the capacitance becomes too small, and the merit as a variable capacitance capacitor is reduced. The thickness of the low dielectric constant dielectric film 13b is desirably 0.08 μm or less.

【0064】金属元素として少なくともPbおよびTi
を含有するペロブスカイト型複合酸化物を主結晶粒子と
する誘電体膜を低誘電率誘電体膜13bとして用いる場
合、Tiの有機酸塩、アルコキシド等から選択される1
種のTi化合物と前述したPb前駆体溶液とをPb:T
i=a:1(1.00≦a≦1.15)のモル比で混合
した後、還流操作を行いPT前駆体溶液を合成し、スピ
ンコート法、ディップコート法、スプレー法等の手法に
より成膜する。
At least Pb and Ti as metal elements
Is used as the low dielectric constant dielectric film 13b using a dielectric film containing a perovskite-type composite oxide containing as a main crystal particle, one selected from an organic acid salt of Ti, an alkoxide, or the like.
Kind of Ti compound and the above-mentioned Pb precursor solution with Pb: T
After mixing at a molar ratio of i = a: 1 (1.00 ≦ a ≦ 1.15), a refluxing operation was performed to synthesize a PT precursor solution, and the PT precursor solution was synthesized by a method such as spin coating, dip coating, or spraying. Form a film.

【0065】成膜後、250〜350℃の間の温度で1
分間熱処理を行い、膜中に残留した有機物を燃焼させ、
ゲル膜とする。1回の膜厚は0.1μm以下が望まし
い。
After film formation, at a temperature between 250 and 350 ° C.,
Heat treatment for minutes, burn the organic matter remaining in the film,
Gel film. The thickness of each film is preferably 0.1 μm or less.

【0066】成膜−熱処理を所定の膜厚になるまで繰り
返した後、700〜800℃で焼成を行い、本発明の低
誘電率誘電体膜が作製される。得られた低誘電率誘電体
膜13bの膜厚は、上記理由から0.1μm以下が望ま
しい。ペロブスカイト型複合酸化物のみからなることが
望ましい。
After the film formation-heat treatment is repeated until the film thickness reaches a predetermined value, baking is performed at 700 to 800 ° C. to produce a low dielectric constant dielectric film of the present invention. The thickness of the obtained low dielectric constant dielectric film 13b is desirably 0.1 μm or less for the above reason. Desirably, it is composed of only perovskite-type composite oxide.

【0067】以上のような可変容量コンデンサでは、高
誘電率誘電体膜13aの結晶粒子を微粒化することによ
り低誘電率化および低損失化できるとともに、高誘電率
誘電体膜13a上に低誘電率誘電体膜13bを形成する
ことにより、それぞれの誘電体膜からなるコンデンサを
直列接続したことになり、さらなる低誘電率化、低損失
化を達成でき、可変容量コンデンサとして、容量変化率
が大きく、高周波でも損失が十分に小さく、発振器を構
成した時の周波数変化が印加電圧に対して直線的にでき
る。
In the variable capacitor as described above, the dielectric constant and the loss can be reduced by reducing the crystal grains of the high dielectric constant dielectric film 13a, and the low dielectric constant is formed on the high dielectric constant dielectric film 13a. By forming the dielectric constant film 13b, capacitors composed of the respective dielectric films are connected in series, further lowering the dielectric constant and lowering the loss can be achieved, and the capacitance change rate is large as a variable capacitance capacitor. The loss is sufficiently small even at a high frequency, and the frequency change when the oscillator is formed can be made linear with respect to the applied voltage.

【0068】[0068]

【実施例】MgエトキシドとNbエトキシドを1.0
5:2のモル比で秤量し、2−メトキシエタノール中で
還流操作(130℃で17時間)を行い、1M(mol
/l)濃度のMgNb複合アルコキシド溶液を合成し
た。
EXAMPLES Mg ethoxide and Nb ethoxide were added in an amount of 1.0.
The mixture was weighed at a molar ratio of 5: 2, and refluxed in 2-methoxyethanol (17 hours at 130 ° C.) to obtain 1M (mol)
/ L) MgNb composite alkoxide solution of concentration was synthesized.

【0069】IRスペクトルにおいて、656cm-1
近にMg−O−Nb結合による吸収が見られた。次にT
iプロポキシドをそれぞれ2−メトキシエタノールに室
温で溶解し、1M濃度のTi溶液を作製した。
In the IR spectrum, absorption due to the Mg—O—Nb bond was observed at around 656 cm −1 . Then T
Each of i-propoxide was dissolved in 2-methoxyethanol at room temperature to prepare a 1M concentration Ti solution.

【0070】酢酸鉛・3水和物と2−メトキシエタノー
ルをMg−Nb溶液にPb:(Mg+Nb)=1.0
5:1となるように混合し、1時間室温で撹拌すること
により、1M濃度のPb1.05(Mg1.05/3Nb2/3)O3
前駆体溶液を合成した。これを溶液1とする。
Pb: (Mg + Nb) = 1.0 in a Mg—Nb solution by adding lead acetate trihydrate and 2-methoxyethanol.
The mixture was mixed at a ratio of 5: 1 and stirred at room temperature for 1 hour to obtain 1M Pb 1.05 (Mg 1.05 / 3 Nb 2/3 ) O 3.
A precursor solution was synthesized. This is designated as solution 1.

【0071】酢酸鉛・3水和物と2−メトキシエタノー
ルをTi溶液にPb:Ti=1:1となるように混合
し、1時間室温で撹拌することにより、1M濃度のPb
TiO 3前駆体溶液を合成した。これを溶液2とする。
Lead acetate trihydrate and 2-methoxyethanol
Mixed with Ti solution so that Pb: Ti = 1: 1
And stirred at room temperature for 1 hour to obtain 1M Pb
TiO ThreeA precursor solution was synthesized. This is designated as solution 2.

【0072】電極となるPt(111)が500℃でス
パッタされたサファイヤ単結晶基板上の上記下部電極の
表面に、前記の溶液1をスピンコータで塗布し、乾燥さ
せた後、表1に示す温度で1分間熱処理を行い、塗布溶
液の塗布−熱処理の操作を5回繰り返したあと、表1に
示す温度で0.5分間(大気中)の急速昇温焼成を行
い、膜厚0.4μmの高誘電率誘電体膜を得た。
The solution 1 was applied on the surface of the lower electrode on a sapphire single crystal substrate on which Pt (111) to be an electrode was sputtered at 500 ° C. by a spin coater, dried, and then heated to a temperature shown in Table 1. For 1 minute, and the operation of coating and heat-treating the coating solution was repeated 5 times. Then, the film was subjected to rapid temperature heating for 0.5 minutes (in air) at the temperature shown in Table 1 to obtain a film having a thickness of 0.4 μm. A high dielectric constant dielectric film was obtained.

【0073】多層化する場合は焼成が完了した高誘電率
誘電体膜の上に前記の溶液1または溶液2をスピンコー
タで塗布し、乾燥させた後、表1に示す温度で1分間熱
処理を行い、表1に示す温度で0.5分間(大気中)の
急速昇温焼成を行い、表1に示す膜厚の低誘電率誘電体
膜を形成し、多層誘電体膜を得た。
In the case of multilayering, the above-mentioned solution 1 or solution 2 is applied on the high-dielectric-constant dielectric film which has been baked by a spin coater, dried, and then heat-treated at a temperature shown in Table 1 for 1 minute. A low-permittivity dielectric film having a film thickness shown in Table 1 was formed by performing rapid temperature rise baking at a temperature shown in Table 1 for 0.5 minutes (in the air) to obtain a multilayer dielectric film.

【0074】高誘電率誘電体膜についてはSEM観察の
結果に基づいて、インターセプト法により平均粒径を求
めた。電気特性についてはインピーダンスアナライザを
用いて測定した。静電容量の変化率はバイアス電圧を0
〜15Vまで変化させることによりで測定した。
The average grain size of the high dielectric constant dielectric film was determined by an intercept method based on the result of SEM observation. The electrical characteristics were measured using an impedance analyzer. The rate of change of the capacitance is such that the bias voltage is 0.
It was measured by changing to 〜15V.

【0075】損失は電極の損失と誘電体の損失を分離す
るために、測定場所付近の誘電体を酸処理除去し、下部
電極のみの損失を測定し、コンデンサ全体の測定結果か
ら減算することによって求めた。減算は|Z|と位相の
測定結果から求めた抵抗RおよびリアクタンスXを用い
て計算した。測定周波数は1GHzで行った。結果を表
1に示した。
In order to separate the loss of the electrode from the loss of the dielectric, the loss of the dielectric near the measurement location is removed by acid treatment, the loss of only the lower electrode is measured, and the loss is subtracted from the measurement result of the entire capacitor. I asked. The subtraction was calculated using | Z | and the resistance R and the reactance X obtained from the measurement results of the phase. The measurement frequency was 1 GHz. The results are shown in Table 1.

【0076】尚、高誘電率誘電体膜のPMNについて
は、ペロブスカイト型複合酸化物のみから形成されてお
り、低誘電率誘電体膜のPMNについては、パイロクロ
ア型複合酸化物のみから形成されており、低誘電率誘電
体膜のPTについては、ペロブスカイト型複合酸化物の
みから形成されていた。
The PMN of the high dielectric constant dielectric film is formed only of the perovskite type composite oxide, and the PMN of the low dielectric constant dielectric film is formed only of the pyrochlore type composite oxide. On the other hand, the PT of the low dielectric constant dielectric film was formed only from the perovskite-type composite oxide.

【0077】[0077]

【表1】 [Table 1]

【0078】この表1より、比較例(試料No.6)の
平均粒径が0.5μmの粗粒のペロブスカイトからなる
誘電体膜に比べて、実施例(試料No.1〜5)で誘電
損失が減少していることが判る。また、誘電体膜が積層
構造である場合(試料No.2〜5)、単層の試料N
o.1と比較して容量変化率が小さいものの、誘電損失
が小さくなることが判る。
From Table 1, it can be seen that the dielectric constant of the examples (Samples Nos. 1 to 5) was lower than that of the dielectric film composed of coarse perovskite having an average particle size of 0.5 μm in the comparative example (Sample No. 6). It can be seen that the loss has decreased. When the dielectric film has a laminated structure (Sample Nos. 2 to 5), the single-layer sample N
o. It can be seen that although the capacitance change rate is smaller than that of No. 1, the dielectric loss is small.

【0079】図3(a)に試料No.1とバラクタダイ
オードの容量変化率を、(b)に発振周波数変化率を示
した。この図3から容量変化率の変化率が80%であ
り、発信周波数の変化率が直線的であることが判る。
FIG. 3 (a) shows the sample No. 1 and the rate of change of the capacitance of the varactor diode, and (b) shows the rate of change of the oscillation frequency. From FIG. 3, it can be seen that the change rate of the capacity change rate is 80%, and the change rate of the transmission frequency is linear.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明の可変容量コンデンサでは、P
b、MgおよびNbを含有するペロブスカイト型複合酸
化物を主結晶粒子とし、該主結晶粒子の平均粒径が0.
3μm以下で、膜厚1μm以下の誘電体膜を用いること
により、電圧印加による容量の変化率が大きく、高周波
領域においても誘電損失が十分に小さく、発振器を構成
した時の周波数可変範囲が広く、共振器を構成した時の
周波数変化を印加電圧に対して直線的とすることができ
る。
According to the variable capacitor of the present invention, P
b, Mg, and Nb-containing perovskite-type composite oxide as main crystal particles, and the average particle size of the main crystal particles is 0.1 mm.
By using a dielectric film having a thickness of 3 μm or less and a film thickness of 1 μm or less, the rate of change in capacitance due to voltage application is large, the dielectric loss is sufficiently small even in a high frequency region, and the frequency variable range when configuring an oscillator is wide. The frequency change when the resonator is formed can be made linear with respect to the applied voltage.

【0081】また、誘電体膜を高誘電率誘電体膜と低誘
電率誘電体膜を積層して構成することにより、それぞれ
の誘電体膜からなるコンデンサを直列接続した構造とな
り、高周波での誘電損失をさらに小さくすることができ
るとともに、高誘電率誘電体膜が、Pb、MgおよびN
bを含有するペロブスカイト型複合酸化物を主結晶粒子
とするため、大きな静電容量の変化率と共振周波数変化
の直線性を維持できる。
Further, since the dielectric film is formed by laminating a high dielectric constant dielectric film and a low dielectric constant dielectric film, a structure in which capacitors made of the respective dielectric films are connected in series is obtained. The loss can be further reduced, and the high dielectric constant dielectric film is made of Pb, Mg and N
Since the perovskite-type composite oxide containing b is used as the main crystal particles, a large capacitance change rate and linearity of the resonance frequency change can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の可変容量コンデンサの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a variable capacitor according to the present invention.

【図2】本発明の他の可変容量コンデンサの断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of another variable capacitor according to the present invention.

【図3】(a)は試料No.1とバラクタダイオードの
容量変化率、(b)は発振周波数変化率を示すグラフで
ある。
FIG. 3 (a) shows a sample No. 1 is a graph showing the change rate of the capacitance of the varactor diode, and (b) is a graph showing the change rate of the oscillation frequency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11・・・絶縁基板 2、12・・・下部電極 3、13・・・誘電体膜 5、15・・・上部電極 13a・・・高誘電率誘電体膜 13b・・・低誘電率誘電体膜 1, 11: insulating substrate 2, 12: lower electrode 3, 13: dielectric film 5, 15: upper electrode 13a: high dielectric constant dielectric film 13b: low dielectric constant Dielectric film

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘電体膜の両面に電極を形成してなる可変
容量コンデンサであって、前記誘電体膜の膜厚が1μm
以下であるとともに、前記誘電体膜が、金属元素として
少なくともPb、MgおよびNbを含有するペロブスカ
イト型複合酸化物を主結晶粒子とし、該主結晶粒子の平
均粒径が0.3μm以下であることを特徴とする可変容
量コンデンサ。
1. A variable capacitor having electrodes formed on both surfaces of a dielectric film, wherein said dielectric film has a thickness of 1 μm.
And the dielectric film has a main crystal particle of a perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements, and the main crystal particle has an average particle size of 0.3 μm or less. A variable capacitor.
【請求項2】誘電体膜の両面に電極を形成してなる可変
容量コンデンサであって、前記誘電体膜が高誘電率誘電
体膜と低誘電率誘電体膜を積層してなり、前記高誘電率
誘電体膜が、金属元素として少なくともPb、Mgおよ
びNbを含有するペロブスカイト型複合酸化物を主結晶
粒子とすることを特徴とする可変容量コンデンサ。
2. A variable capacitor having electrodes formed on both surfaces of a dielectric film, wherein the dielectric film is formed by laminating a high dielectric constant dielectric film and a low dielectric constant dielectric film, and A variable-capacitance capacitor, wherein a dielectric constant dielectric film is made of a perovskite-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements as main crystal grains.
【請求項3】高誘電率誘電体膜の主結晶粒子の平均粒径
が0.3μm以下であることを特徴とする請求項2記載
の可変容量コンデンサ。
3. The variable capacitor according to claim 2, wherein the average grain size of the main crystal grains of the high dielectric constant dielectric film is 0.3 μm or less.
【請求項4】低誘電率誘電体膜が、金属元素として少な
くともPb、MgおよびNbを含有するパイロクロア型
複合酸化物からなる結晶粒子のみからなることを特徴と
する請求項2又は3記載の可変容量コンデンサ。
4. The variable dielectric material according to claim 2, wherein the low dielectric constant dielectric film is composed of only crystal grains composed of a pyrochlore-type composite oxide containing at least Pb, Mg and Nb as metal elements. Capacitive capacitors.
【請求項5】低誘電率誘電体膜が、金属元素として少な
くともPbおよびTiを含有するペロブスカイト型複合
酸化物を主結晶粒子とすることを特徴とする請求項2又
は3記載の可変容量コンデンサ。
5. The variable capacitor according to claim 2, wherein the low dielectric constant dielectric film is made of a perovskite-type composite oxide containing at least Pb and Ti as metal elements as main crystal grains.
【請求項6】低誘電率誘電体膜の膜厚が0.1μm以下
であることを特徴とする請求項2乃至5のうちいづれか
に記載の可変容量コンデンサ。
6. The variable capacitor according to claim 2, wherein the low dielectric constant dielectric film has a thickness of 0.1 μm or less.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002084310A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Kyocera Wireless Corporation Low-loss tunable ferro-electric device and method of characterization
US6639491B2 (en) 2001-04-11 2003-10-28 Kyocera Wireless Corp Tunable ferro-electric multiplexer
US6937195B2 (en) 2001-04-11 2005-08-30 Kyocera Wireless Corp. Inverted-F ferroelectric antenna
US7071776B2 (en) 2001-10-22 2006-07-04 Kyocera Wireless Corp. Systems and methods for controlling output power in a communication device
US7154440B2 (en) 2001-04-11 2006-12-26 Kyocera Wireless Corp. Phase array antenna using a constant-gain phase shifter
US7164329B2 (en) 2001-04-11 2007-01-16 Kyocera Wireless Corp. Tunable phase shifer with a control signal generator responsive to DC offset in a mixed signal
US7174147B2 (en) 2001-04-11 2007-02-06 Kyocera Wireless Corp. Bandpass filter with tunable resonator
US7221243B2 (en) 2001-04-11 2007-05-22 Kyocera Wireless Corp. Apparatus and method for combining electrical signals
US7248845B2 (en) 2004-07-09 2007-07-24 Kyocera Wireless Corp. Variable-loss transmitter and method of operation
US7548762B2 (en) 2005-11-30 2009-06-16 Kyocera Corporation Method for tuning a GPS antenna matching network
US7720443B2 (en) 2003-06-02 2010-05-18 Kyocera Wireless Corp. System and method for filtering time division multiple access telephone communications
US9000866B2 (en) 2012-06-26 2015-04-07 University Of Dayton Varactor shunt switches with parallel capacitor architecture

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6867744B2 (en) 2001-04-11 2005-03-15 Kyocera Wireless Corp. Tunable horn antenna
US6903612B2 (en) 2001-04-11 2005-06-07 Kyocera Wireless Corp. Tunable low noise amplifier
US6690176B2 (en) 2001-04-11 2004-02-10 Kyocera Wireless Corporation Low-loss tunable ferro-electric device and method of characterization
US6690251B2 (en) 2001-04-11 2004-02-10 Kyocera Wireless Corporation Tunable ferro-electric filter
US6727786B2 (en) 2001-04-11 2004-04-27 Kyocera Wireless Corporation Band switchable filter
US6737930B2 (en) 2001-04-11 2004-05-18 Kyocera Wireless Corp. Tunable planar capacitor
US6741217B2 (en) 2001-04-11 2004-05-25 Kyocera Wireless Corp. Tunable waveguide antenna
US6741211B2 (en) 2001-04-11 2004-05-25 Kyocera Wireless Corp. Tunable dipole antenna
WO2002084310A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Kyocera Wireless Corporation Low-loss tunable ferro-electric device and method of characterization
US6765540B2 (en) 2001-04-11 2004-07-20 Kyocera Wireless Corp. Tunable antenna matching circuit
US6816714B2 (en) 2001-04-11 2004-11-09 Kyocera Wireless Corp. Antenna interface unit
US6819194B2 (en) 2001-04-11 2004-11-16 Kyocera Wireless Corp. Tunable voltage-controlled temperature-compensated crystal oscillator
US6825818B2 (en) 2001-04-11 2004-11-30 Kyocera Wireless Corp. Tunable matching circuit
US6833820B2 (en) 2001-04-11 2004-12-21 Kyocera Wireless Corp. Tunable monopole antenna
US6639491B2 (en) 2001-04-11 2003-10-28 Kyocera Wireless Corp Tunable ferro-electric multiplexer
US6859104B2 (en) 2001-04-11 2005-02-22 Kyocera Wireless Corp. Tunable power amplifier matching circuit
US6756947B2 (en) 2001-04-11 2004-06-29 Kyocera Wireless Corp. Tunable slot antenna
US6861985B2 (en) 2001-04-11 2005-03-01 Kyocera Wireless Corp. Ferroelectric antenna and method for tuning same
US6937195B2 (en) 2001-04-11 2005-08-30 Kyocera Wireless Corp. Inverted-F ferroelectric antenna
US7509100B2 (en) 2001-04-11 2009-03-24 Kyocera Wireless Corp. Antenna interface unit
US7116954B2 (en) 2001-04-11 2006-10-03 Kyocera Wireless Corp. Tunable bandpass filter and method thereof
US7154440B2 (en) 2001-04-11 2006-12-26 Kyocera Wireless Corp. Phase array antenna using a constant-gain phase shifter
US7164329B2 (en) 2001-04-11 2007-01-16 Kyocera Wireless Corp. Tunable phase shifer with a control signal generator responsive to DC offset in a mixed signal
US7174147B2 (en) 2001-04-11 2007-02-06 Kyocera Wireless Corp. Bandpass filter with tunable resonator
US7221243B2 (en) 2001-04-11 2007-05-22 Kyocera Wireless Corp. Apparatus and method for combining electrical signals
US7221327B2 (en) 2001-04-11 2007-05-22 Kyocera Wireless Corp. Tunable matching circuit
US7071776B2 (en) 2001-10-22 2006-07-04 Kyocera Wireless Corp. Systems and methods for controlling output power in a communication device
US7720443B2 (en) 2003-06-02 2010-05-18 Kyocera Wireless Corp. System and method for filtering time division multiple access telephone communications
US8478205B2 (en) 2003-06-02 2013-07-02 Kyocera Corporation System and method for filtering time division multiple access telephone communications
US7248845B2 (en) 2004-07-09 2007-07-24 Kyocera Wireless Corp. Variable-loss transmitter and method of operation
US7548762B2 (en) 2005-11-30 2009-06-16 Kyocera Corporation Method for tuning a GPS antenna matching network
US9000866B2 (en) 2012-06-26 2015-04-07 University Of Dayton Varactor shunt switches with parallel capacitor architecture

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