(57)【要約】【課題】  実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させる。【解決手段】  弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２は、温度に対する周波数特性が互いに異なるように構成し、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の発振周波数ｆ１、ｆ２を電圧Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ変換する周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２および各周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２から出力された電圧Ｖ１、Ｖ２の差分を算出するオペアンプＰ１を設け、オペアンプＰ１の出力をバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１の制御電圧端子に接続するとともに、インバータＮ７を介してバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２の制御電圧端子に接続し、インバータＮ１〜Ｎ７、周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２、オペアンプＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１、Ｃｇ２、Ｃｇ２を半導体チップに形成するとともに、これらの素子が形成された半導体チップ上に弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２を積層する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に対する周波数特性が互いに異なる第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器と、
前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する差分算出回路と、
前記差分算出回路にて算出された差分の反転電圧を、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する反転回路とを備えることを特徴とする温度特性補償回路。
【請求項２】
温度に対する周波数特性が互いに異なる第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器と、
前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする温度特性補償回路。
【請求項３】
半導体チップ上に積層され、温度に対する周波数特性が互いに異なる複数の弾性表面波装置と、
前記半導体チップに形成され、前記弾性表面波装置からの出力に基づいて、前記弾性表面波装置が組み込まれた発振器の発振周波数を補正する発振周波数補正部とを備えることを特徴とする温度特性補償回路。
【請求項４】
前記弾性表面波装置は、
前記半導体チップ上に積層された前記薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体上に形成されたＩＤＴ電極とを備えることを特徴とする請求項３記載の温度特性補償回路。
【請求項５】
前記発振周波数補正部は、
第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、
第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、
前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、
前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、
前記第１の発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を算出し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する差分算出回路と、
前記差分算出回路にて算出された差分を反転させてから、前記第２の可変容量コンデンサに入力する反転回路とを備えることを特徴とする請求項４記載の温度特性補償回路。
【請求項６】
前記発振周波数補正部は、
第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、
第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、
前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、
前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、
前記第１の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の可変容量コンデンサに入力する第１の周波数／電圧変換回路と、
前記第２の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする請求項４記載の温度特性補償回路。
【請求項７】
前記第１の弾性表面波装置と前記第２の弾性表面波装置とは、温度による周波数変化が互いに逆方向であることを特徴とする請求項５または６記載の温度特性補償回路。
【請求項８】
前記第１の弾性表面波装置では前記薄膜圧電体としてＺｎＯ／ＳｉＯ2の２層構造又はＳｉＯ2／ＺｎＯの２層構造が用いられ、前記第２の弾性表面波装置では前記薄膜圧電体としてＺｎＯが用いられていることを特徴とする請求項７記載の温度特性補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度特性補償回路に関し、特に、温度特性が互いに異なる複数の弾性表面波装置を用いて温度特性を補償する方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の温度特性補償回路では、温度変化による発振器の周波数変動を抑制するため、温度特性に優れたデバイスの特性を参照しながら、発振器の制御電圧を制御することが行われている。
また、例えば、特許文献１には、温度特性の異なる複数の水晶発振器を設け、温度センサの出力により温度に従って水晶発振器のいずれか一つを選択的に駆動することにより、水晶発振器の温度特性を補償する方法が開示されている。
【特許文献１】実開昭６０−１５８３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の温度特性補償方法では、温度特性に優れたデバイスの特性を参照するために、サーミスタなどの個別の部品を外付けする必要があり、実装面積の増大を招くという問題があった。また、温度特性補償回路をＩＣ化するには、温度センサやＡ／Ｄコンバータなどが必要になり、回路規模や消費電力の増大を招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能な温度特性補償回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、温度に対する周波数特性が互いに異なる第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器と、前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する差分算出回路と、前記差分算出回路にて算出された差分の反転電圧を、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する反転回路とを備えることを特徴とする。
【０００５】
これにより、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を特定の温度においてのみ一致させることを可能としつつ、温度変化に応じて第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数が互いに異なるようにすることが可能となるとともに、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数の差分がゼロになるように、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器に制御電圧を与えることができる。このため、温度変化が発生した場合においても、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を特定の温度で決まる１点に常に収束させることが可能となり、温度変化による第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の周波数変動を抑制することができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、温度に対する周波数特性が互いに異なる第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器と、前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の電圧制御ＳＡＷ発振器の制御電圧として入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を特定の温度においてのみ一致させることを可能としつつ、温度変化に応じて第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数が互いに異なるようにすることが可能となるとともに、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数の変動分が互いに打ち消されるように、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器に制御電圧を与えることができる。このため、温度変化が発生した場合においても、第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の発振周波数を特定の温度で決まる１点に常に収束させることが可能となり、温度変化による第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の周波数変動を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、半導体チップ上に積層され、温度に対する周波数特性が互いに異なる複数の弾性表面波装置と、前記半導体チップに形成され、前記弾性表面波装置からの出力に基づいて、前記弾性表面波装置が組み込まれた発振器の発振周波数を補正する発振周波数補正部とを備えることを特徴とする。
これにより、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となるとともに、半導体チップ上に弾性表面波装置を集積化することができる。このため、サーミスタなどの個別の部品を外付けすることなく、温度特性補償を行うことが可能となり、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、前記弾性表面波装置は、前記半導体チップ上に積層された前記薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体上に形成されたＩＤＴ電極とを備えることを特徴とする。
これにより、薄膜圧電体を半導体チップ上に成膜することで、弾性表面波装置を半導体チップ上に積層することが可能となり、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、前記発振周波数補正部は、第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、前記第１の発振器の発振周波数を第１の電圧に変換する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の発振器の発振周波数を第２の電圧に変換する第２の周波数／電圧変換回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差分を算出し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する差分算出回路と、前記差分算出回路にて算出された差分を反転させてから、前記第２の可変容量コンデンサに入力する反転回路とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、温度特性補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置以外の部分を半導体チップに形成することを可能としつつ、弾性表面波装置を半導体チップ上に積層することが可能となるとともに、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、前記発振周波数補正部は、第１の弾性表面波装置が組み込まれた第１の発振器を構成する第１の帰還回路と、第２の弾性表面波装置が組み込まれた第２の発振器を構成する第２の帰還回路と、前記第１の発振器の発振周波数を制御する第１の可変容量コンデンサと、前記第２の発振器の発振周波数を制御する第２の可変容量コンデンサと、前記第１の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第２の可変容量コンデンサに入力する第１の周波数／電圧変換回路と、前記第２の発振器の発振周波数を電圧に変換し、前記第１の可変容量コンデンサに入力する第２の周波数／電圧変換回路とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、温度特性補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置以外の部分を半導体チップに形成することを可能としつつ、弾性表面波装置を半導体チップ上に積層することが可能となるとともに、回路構成の簡略化を図りつつ、弾性表面波装置の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能となるとともに、半導体チップの回路規模および消費電力の増大を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、前記第１の弾性表面波装置と前記第２の弾性表面波装置とは、温度による周波数変化が互いに逆方向であることを特徴とする。
これにより、温度変化に応じて、第１および第２の弾性表面波装置がそれぞれ組み込まれた発振器の発振周波数を互いに異ならせることが可能となる。このため、温度変化による発振器の発振周波数の差分を検出することが可能となり、温度変化による第１および第２の電圧制御ＳＡＷ発振器の周波数変動を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る温度特性補償回路によれば、前記第１の弾性表面波装置では前記薄膜圧電体としてＺｎＯ／ＳｉＯ2の２層構造又はＳｉＯ2／ＺｎＯの２層構造が用いられ、前記第２の弾性表面波装置では前記薄膜圧電体としてＺｎＯが用いられていることを特徴とする。
これにより、第１の弾性表面波装置に正の温度特性を持たせることが可能となるとともに、第２の弾性表面波装置に負の温度特性を持たせることが可能となる。このため、第１の弾性表面波装置と第２の弾性表面波装置とで温度による周波数変化が互いに逆方向となる特性をそれぞれ持たせることが可能となり、温度変化による発振周波数の発振周波数の差分を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る温度特性補償回路について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る温度特性補償回路の構成を示す図である。
図１において、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２には、弾性表面波を励振するＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）電極が設けられるとともに、弾性表面波を反射する反射器電極が設けられている。なお、ＩＤＴ電極は、互いにかみ合うように配置された１組の櫛形電極にて構成することができる。
【００１７】
ここで、弾性表面波装置Ｗ１の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１〜Ｎ３が接続され、弾性表面波装置Ｗ１およびインバータＮ１〜Ｎ３にてＳＡＷ発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１の櫛形電極間には抵抗Ｒ１が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１がそれぞれ接続されている。
また、弾性表面波装置Ｗ２の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ４〜Ｎ６が接続され、弾性表面波装置Ｗ２およびインバータＮ４〜Ｎ６にてＳＡＷ発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ２の櫛形電極間には抵抗Ｒ２が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２がそれぞれ接続されている。
【００１８】
また、各弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の発振周波数ｆ１、ｆ２を電圧Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ変換する周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２が設けられるとともに、各周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２から出力された電圧Ｖ１、Ｖ２の差分を算出するオペアンプＰ１が設けられている。そして、オペアンプＰ１の出力は、バリキャップＣｇ１、Ｃｇ１の制御電圧端子に接続されるとともに、インバータＮ７を介してバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２の制御電圧端子に接続されている。
【００１９】
ここで、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２は、温度に対する周波数特性が互いに異なるように構成することができる。そして、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度に対する周波数特性を互いに異ならせる場合、弾性表面波が励振される圧電体の材質を異ならせることができる。例えば、弾性表面波装置Ｗ１のＩＤＴ電極が配置される圧電体としてＺｎＯを用いることにより、弾性表面波装置Ｗ１に負の温度特性を持たせることができる。また、弾性表面波装置Ｗ２のＩＤＴ電極が配置される圧電体としてＳｉＯ2を用いることにより、弾性表面波装置Ｗ２に正の温度特性を持たせることができる。
【００２０】
図２は、図１の弾性表面波装置の温度と発振周波数との関係を示す図である。
図２において、弾性表面波装置Ｗ１の圧電体がＺｎＯにて構成される場合、温度の上昇に伴って弾性表面波装置Ｗ１の周波数を下降させることができ、弾性表面波装置Ｗ１に負の温度特性を持たせることができる。一方、弾性表面波装置Ｗ２の圧電体がＳｉＯ2にて構成される場合、温度の上昇に伴って弾性表面波装置Ｗ２の周波数を上昇させることができ、弾性表面波装置Ｗ２に正の温度特性を持たせることができる。
【００２１】
そして、図１において、弾性表面波装置Ｗ１からの出力はインバータＮ１〜Ｎ３を介して帰還され、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１に入力される。そして、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１に入力されると、発振周波数ｆ１が電圧Ｖ１に変換され、オペアンプＰ１の反転入力端子に入力される。
一方、弾性表面波装置Ｗ２からの出力はインバータＮ４〜Ｎ６を介して帰還され、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ２に入力される。そして、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ２に入力されると、発振周波数ｆ２が電圧Ｖ２に変換され、オペアンプＰ１の正転入力端子に入力される。
【００２２】
そして、各周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２からの電圧Ｖ１、Ｖ２がオペアンプＰ１に入力されると、オペアンプＰ１はこれらの電圧Ｖ１、Ｖ２の差分を算出し、バリキャップＣｇ１、Ｃｇ１に制御電圧として入力する。また、オペアンプＰ１は、インバータＮ７を介して、電圧Ｖ１、Ｖ２の差分をバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２に制御電圧として入力する。
【００２３】
ここで、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は下降し、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は上昇する。このため、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２より小さくなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１から出力される電圧Ｖ１は周波数／電圧変換回路Ｆ２から出力される電圧Ｖ２より低くなる。この結果、オペアンプＰ１から出力される電圧はハイレベルとなり、このハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１に入力されるとともに、このハイレベルの電圧がインバータＮ７にて反転されたロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２に入力される。
【００２４】
ここで、バリキャップＣｇ１、Ｃｇ１、Ｃｇ２、Ｃｇ２は制御電圧が高くなると容量が小さくなる。このため、ハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１に入力されると、図２（ａ）に示すように、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は上昇する。一方、ロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２に入力されると、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は下降する。そして、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１が上昇するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２との差分が小さくなり、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。
【００２５】
一方、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は上昇し、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は下降する。このため、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２より大きくなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１から出力される電圧Ｖ１は周波数／電圧変換回路Ｆ２から出力される電圧Ｖ２より高くなる。この結果、オペアンプＰ１から出力される電圧はロウレベルとなり、このロウレベルの電圧がバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１に入力されるとともに、このロウレベルの電圧がインバータＮ７にて反転されたハイレベルの電圧がバリキャップＣｇ２、Ｃｇ２に入力される。
【００２６】
従って、図２（ｂ）に示すように、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１は下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２は上昇する。そして、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１が下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２との差分が小さくなり、弾性表面波装置Ｗ１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。
【００２７】
これにより、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度変化による周波数の変動分を相互に打ち消すことが可能となり、温度変化によるＳＡＷ発振器の周波数変動を抑制することができる。
なお、インバータＮ１〜Ｎ７、周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２、オペアンプＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１、Ｃｇ２、Ｃｇ２を半導体チップに形成するとともに、これらの素子が形成された半導体チップ上に弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２を積層するようにしてもよい。
【００２８】
図３は、図１の温度特性補償回路の構成例を示す断面図である。
図３において、半導体基板１には素子形成領域２が設けられ、素子形成領域２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子が形成されている。また、素子形成領域２が設けられた半導体基板１上には層間絶縁膜３が形成され、層間絶縁膜３には、素子形成領域２に接続された配線層４が形成されている。また、層間絶縁膜３上には、配線層４に接続されたパッド電極５ａ、５ｂが形成されている。そして、素子形成領域２に形成された素子および配線層４にて、図１のインバータＮ１〜Ｎ７、周波数／電圧変換回路Ｆ１、Ｆ２、オペアンプＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２およびバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１、Ｃｇ２、Ｃｇ２などを構成することができる。なお、半導体基板１の材質としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＺｎＳｅなどを用いることができる。
【００２９】
そして、層間絶縁膜３上には、パッド電極５ａ、５ｂを避けるようにして、ＳｉＯ2層６が成膜され、ＳｉＯ2層６上には、ＺｎＯ層／ＳｉＯ2層の２層構造又はＳｉＯ2層／ＺｎＯ層の２層構造の７ａおよびＺｎＯ層７ｂが積層されている。そして、ＺｎＯ層／ＳｉＯ2層の２層構造又はＳｉＯ2層／ＺｎＯ層の２層構造の７ａ上には、ＩＤＴ電極８ａが形成されるとともに、ＩＤＴ電極８ａに接続された接続電極９ａが形成されている。そして、接続電極９ａはＡｕワイヤ１０ａを介してパッド電極５ａに接続されている。一方、ＺｎＯ層７ｂ上には、ＩＤＴ電極８ｂが形成されるとともに、ＩＤＴ電極８ｂに接続された接続電極９ｂが形成されている。そして、接続電極９ｂはＡｕワイヤ１０ｂを介してパッド電極５ｂに接続されている。
【００３０】
なお、ＺｎＯ層／ＳｉＯ2層の２層構造又はＳｉＯ2層／ＺｎＯ層の２層構造の７ａおよびＩＤＴ電極８ａにて図１の弾性表面波装置Ｗ１を構成し、ＺｎＯ層７ｂおよびＩＤＴ電極８ｂにて図１の弾性表面波装置Ｗ２を構成することができる。
これにより、弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となるとともに、素子形成領域２が設けられた半導体基板１上に弾性表面波装置Ｗ１、Ｗ２を集積化することができる。このため、サーミスタなどの個別の部品を外付けすることなく、温度特性補償を行うことが可能となり、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることができる。
【００３１】
図４は、本発明の第２実施形態に係る温度特性補償回路の構成を示す図である。
図４において、弾性表面波装置Ｗ１１の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１１〜Ｎ１３が接続され、弾性表面波装置Ｗ１１およびインバータＮ１１〜Ｎ１３にてＳＡＷ発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１１の櫛形電極間には抵抗Ｒ１１が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１１、Ｃｇ１１がそれぞれ接続されている。
【００３２】
また、弾性表面波装置Ｗ１２の櫛形電極間には３段構成のインバータＮ１４〜Ｎ１６が接続され、弾性表面波装置Ｗ１２およびインバータＮ１４〜Ｎ１６にてＳＡＷ発振器が構成されている。また、弾性表面波装置Ｗ１２の櫛形電極間には抵抗Ｒ１２が接続されるとともに、１組の櫛形電極にはバリキャップＣｇ１２、Ｃｇ１２がそれぞれ接続されている。
【００３３】
また、各弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２の出力周波数ｆ１、ｆ２を電圧Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ変換する周波数／電圧変換回路Ｆ１１、Ｆ１２が設けられ、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力はバリキャップＣｇ１、Ｃｇ１の制御電圧端子に接続されるとともに、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力はバリキャップＣｇ１２、Ｃｇ１２の制御電圧端子に接続されている。
【００３４】
ここで、弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２は、温度に対する周波数特性が互いに異なるように構成することができる。また、インバータＮ１１〜Ｎ１６、周波数／電圧変換回路Ｆ１１、Ｆ１２、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２およびバリキャップＣｇ１１、Ｃｇ１１、Ｃｇ１２、Ｃｇ１２を半導体チップに形成するとともに、これらの素子が形成された半導体チップ上に弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２を積層するようにしてもよい。
【００３５】
そして、弾性表面波装置Ｗ１１からの出力はインバータＮ１１〜Ｎ１３を介して帰還され、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１１に入力される。そして、発振周波数ｆ１の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１１に入力されると、発振周波数ｆ１が電圧Ｖ１に変換され、バリキャップＣｇ１２、Ｃｇ１２に制御電圧として入力される。
一方、弾性表面波装置Ｗ１２からの出力はインバータＮ１４〜Ｎ１６を介して帰還され、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１２に入力される。そして、発振周波数ｆ２の信号が周波数／電圧変換回路Ｆ１２に入力されると、発振周波数ｆ２が電圧Ｖ２に変換され、バリキャップＣｇ１１、Ｃｇ１１に制御電圧として入力される。
【００３６】
ここで、弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２の温度が上昇すると、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は下降し、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は上昇する。このため、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力される電圧Ｖ１は低くなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力される電圧Ｖ２は高くなる。この結果、バリキャップＣｇ１１、Ｃｇ１１に入力される制御電圧は高くなり、バリキャップＣｇ１２、Ｃｇ１２に入力される制御電圧は低くなる。
【００３７】
従って、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は上昇するとともに、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は下降し、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。
一方、弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２の温度が下降すると、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は上昇し、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は下降する。このため、周波数／電圧変換回路Ｆ１１から出力される電圧Ｖ１は高くなり、周波数／電圧変換回路Ｆ１２から出力される電圧Ｖ２は低くなる。この結果、バリキャップＣｇ１１、Ｃｇ１１に入力される制御電圧は低くなり、バリキャップＣｇ１２、Ｃｇ１２に入力される制御電圧は高くなる。
【００３８】
従って、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１は下降するとともに、弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２は上昇し、弾性表面波装置Ｗ１１の発振周波数ｆ１と弾性表面波装置Ｗ１２の発振周波数ｆ２とが一致した点で安定する。
これにより、温度特性補償回路の構成要素のうち弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２以外の部分を半導体チップに形成することを可能としつつ、弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２を半導体チップ上に積層することが可能となるとともに、回路構成の簡略化を図りつつ、弾性表面波装置Ｗ１１、Ｗ１２の温度特性に基づいて発振周波数を補正することが可能となる。このため、実装面積の増大を抑制しつつ、温度変化による発振周波数変動を低減させることが可能となるとともに、半導体チップの回路規模および消費電力の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る温度特性補償回路の構成を示す回路図。
【図２】図１の弾性表面波装置の温度と発振周波数との関係を示す図。
【図３】図１の温度特性補償回路の構成例を示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る温度特性補償回路の構成を示す回路図。
【符号の説明】
【００４０】
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ１１、Ｗ１２  弾性表面波装置、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１１、Ｆ１２  周波数／電圧変換回路、Ｐ１  オペアンプ、Ｎ１〜Ｎ７、Ｎ１１〜Ｎ１６  インバータ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２  抵抗、Ｃｇ１、Ｃｄ１、Ｃｇ２、Ｃｄ２、Ｃ１１、Ｃｄ１１、Ｃｇ１２、Ｃｄ１２  バリキャップ、１  半導体基板、２  素子形成領域、３  層間絶縁膜、４  配線層、５ａ、５ｂ  パッド電極、６、７ｂ  ＳｉＯ2層、７ａ  ＺｎＯ層、８ａ、８ｂ  ＩＤＴ電極、９ａ、９ｂ  接続電極、１０ａ、１０ｂ  Ａｕワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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