(57)【要約】  第１の電極層と第２の電極層との間に誘電体層が形成され、外部から印加する電圧により容量を変化させることができる容量素子である。誘電体層は、Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とが複合化された、化学式(Ａ2+Ｂ4+Ｏ3)x-(Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3)y示されるペロブスカイト型酸化物である。ただし、組成比ｘ＋組成比ｙ＝１であり、元素Ａが２価の金属イオン、元素Ｂが４価の金属イオン、元素Ｃが２価の金属イオン、元素Ｄが５価の金属イオンである。この容量素子は、容量変化率が大きく、高周波信号に対する損失が小さいので、携帯電話等の高周波回路に使用される可変容量素子として有用である。
2007116471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に形成され誘電体層とを有する容量素子であって、
前記誘電体層は、Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とが複合化された、次式
(Ａ2+Ｂ4+Ｏ3)x-(Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3)y
ただし、組成比ｘ＋組成比ｙ＝１
元素Ａが２価の金属イオン
元素Ｂが４価の金属イオン
元素Ｃが２価の金属イオン
元素Ｄが５価の金属イオン
で示される複合構造のペロブスカイト型酸化物である
ことを特徴とする容量素子。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の容量素子において、
前記第１の電極層上に前記誘電体層が形成され、
前記誘電体層上に前記第２の電極層が形成され、
前記第１の電極と前記第２の電極間に印加する電圧により、前記誘電体の誘電率が変化する
ことを特徴とする容量素子。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載の容量素子において、
前記誘電体層上に、前記第１の電極層と前記第２の電極層とが形成され、
前記第１の電極と前記第２の電極間に印加する電圧により、前記誘電体の誘電率が変化する
ことを特徴とする容量素子。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の容量素子において、
元素Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂの群から選ばれる１または２以上の元素であり、
元素Ｂは、Ｔｉ、Ｚｒの群から選ばれる１または２以上の元素であり、
元素Ｃは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｒの群から選ばれる１または２以上の元素であり、
元素Ｄは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｂｉの群から選ばれる１または２以上の元素である
ことを特徴とする容量素子。
【請求項５】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の容量素子において、
組成比ｙが次式
０．１０＜ｙ＜０．５０
を満足する
ことを特徴とする容量素子。
【請求項６】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の容量素子において、
組成比ｙが次式
０．１５＜ｙ＜０．４５
を満足する
ことを特徴とする容量素子。
【請求項７】
Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とがｘ：ｙの割合で混合されてなるスパッタターゲット。
ただし、ｘ＋ｙ＝１
元素Ａが２価の金属イオン
元素Ｂが４価の金属イオン
元素Ｃが２価の金属イオン
元素Ｄが５価の金属イオン
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載のスパッタターゲットにおいて、
前記ｙが次式
０．１０＜ｙ＜０．５０
を満足する
ことを特徴とするスパッタターゲット。
【請求項９】
請求の範囲第７項に記載のスパッタターゲットにおいて、
前記ｙが次式
０．１５＜ｙ＜０．４５
を満足する
ことを特徴とするスパッタターゲット。
【請求項１０】
Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とが複合化された、次式
(Ａ2+Ｂ4+Ｏ3)x-(Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3)y
ただし、組成比ｘ＋組成比ｙ＝１
元素Ａが２価の金属イオン
元素Ｂが４価の金属イオン
元素Ｃが２価の金属イオン
元素Ｄが５価の金属イオン
で示される複合構造のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項に記載のペロブスカイト型酸化物において、
前記ｙが次式
０．１０＜ｙ＜０．５０
を満足する
ことを特徴とするペロブスカイト型酸化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容量素子に係り、特に、外部から印加する電圧により容量を変化させることができる可変容量素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の高周波回路に使用される可変容量素子としては、従来、バラクタダイオードが広く用いられてきた。しかしながら、バラクタダイオードは、消費電力や損失が大きく、今後の携帯電話等の高性能化、高機能化への対応には限界があると考えられている。【０００３】
携帯電話等の高性能化に対応した新しい可変容量素子として、ＲＦ−ＭＥＭＳ（Radio-Frequency Micro Electro Mechanical Systems）と呼ばれる素子が報告されている。ＲＦ−ＭＥＭＳは、微細な櫛歯を静電力により動かして静電容量を変化させるタイプの可変容量素子である。【０００４】
また、他の可変容量素子として、近年、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ（Barium Strontium Titanate）：（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３）や、チタン酸ストロンチウム（Strontium Titanate：ＳｒＴｉＯ３）等のペロブスカイト型の高誘電率誘電体材料を用い、この誘電体材料の誘電率のバイアス電界依存性を利用した薄膜可変容量素子が報告されている。
【特許文献１】特開２００５−５６４５号公報
【特許文献２】特許第２６８４２４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３１４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
新しい可変容量素子である上述したＲＦ−ＭＥＭＳは、損失が小さく、容量変化の直線性に優れている利点を有するものの、容量値が小さい、衝撃に弱い、応答速度が遅い、微細な３次元精密加工が必要であるため高価である等の問題がある。【０００６】
また、他の新しい可変容量素子である上述した高誘電体材料を用いた可変容量素子は、容量値が大きい、容量値の可変幅が大きい、駆動電圧が低い、振動に強い、応答速度が早い、安価である等の利点を有するものの、高周波信号に対する損失が大きいという問題がある。【０００７】
高周波信号に対する損失特性を改善するために、高誘電体材料に添加物を加える試みも行われているが、損失特性は改善されるものの、容量変化率が大きく損なわれてしまうという問題があった。【０００８】
また、ビスマス、亜鉛、ニオブの複合酸化物のようにパイロクロア型の高誘電体材料を用いる薄膜可変容量素子も報告されているが、ペロブスカイト型の高誘電体材料に比べて高周波信号に対する損失は小さいものの、容量変化率が小さいという問題があった。【０００９】
本発明の目的は、高周波信号に対する損失が小さく、印加電圧により容量を変化させることができる、容量変化率の大きい容量素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による容量素子は、第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に形成され誘電体層とを有する容量素子であって、前記誘電体層は、Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とが複合化された、次式
(Ａ2+Ｂ4+Ｏ3)x-(Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3)y
ただし、組成比ｘ＋組成比ｙ＝１
元素Ａが２価の金属イオン
元素Ｂが４価の金属イオン
元素Ｃが２価の金属イオン
元素Ｄが５価の金属イオン
で示される複合構造のペロブスカイト型酸化物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、誘電体層の材料として、容量変化率が大きいが、高周波信号に対する損失が大きく、Ｑ値が小さい誘電体材料と、容量変化率は小さいが、高周波信号に対する損失が小さく、Ｑ値が大きい誘電体材料とを複合化したので、容量変化率が大きく、しかも、高周波信号に対する損失が小さく、Ｑ値が大きい容量素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による容量素子を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による容量素子を用いた電子回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態による容量素子を用いた電子回路の他の例を示す回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態による容量素子におけるＢＭＴ組成比に対する誘電率とＱ値の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態による容量素子におけるＢＭＴ組成比に対する可変率と性能指数（ＦＯＭ）の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態による容量素子の製造方法の工程断面図（その１）である。
【図７】本発明の第１実施形態による容量素子の製造方法の工程断面図（その２）である。
【図８】本発明の第２実施形態による容量素子を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による容量素子の製造方法の工程断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０…シリコン基板
１２…酸化チタン層
１４…下部電極層
１６…誘電体層
１８…上部電極層
２０…容量素子
２２、２４…インダクタンス
２６…可変直流電源
３０…酸化マグネシウム基板
３２…誘電体層
３４…導電層
３６…第１電極層
３８…第２電極層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による容量素子について図１を用いて説明する。図１は本実施形態の容量素子を示す図である。【００１５】
熱酸化膜付きのシリコン基板１０上には、密着層として、約０．０２μｍ厚の酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる酸化チタン層１２が形成されている。【００１６】
酸化チタン層１２上には、約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる下部電極層１４が形成されている。【００１７】
下部電極層１４上には、約０．１μｍ厚の誘電体材料からなる誘電体層１６が形成されている。【００１８】
誘電体層１６は、ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ（Barium Strontium  Titanate）：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）と、同じくペロブスカイト型酸化物であるマグネシウムタンタル酸バリウム（ＢＭＴ（Barium Magnesium Tantalate）：Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）とを、それぞれ、組成比（mol%）ｘと組成比（mol%）ｙとの割合で混合した約０．１μｍ厚のペロブスカイト型酸化物（（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）x-（Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３)y）からなる。ＢＳＴの組成比（mol%）ｘとＢＭＴの組成比（mol%）ｙの総和は１である。【００１９】
ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）は、印加電圧に対する容量変化率が大きいが、高周波信号に対する損失が大きく、そのＱ値も小さい。一方、ＢＭＴ（マグネシウムタンタル酸バリウム：Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）は、印加電圧が変化しても容量はほとんど変化しないが、高周波信号に対する損失は小さく、そのＱ値も大きい。【００２０】
本実施形態では、容量変化率が大きいが、高周波信号に対する損失が大きく、Ｑ値が小さい材料（ＢＳＴ）と、容量変化率は小さいが、高周波信号に対する損失が小さく、Ｑ値が大きい材料（ＢＭＴ）とを複合化して、容量変化率が大きく、しかも、高周波信号に対する損失が小さく、Ｑ値が大きい材料を実現する。【００２１】
なお、ＢＳＴの組成比（mol%）ｘとＢＭＴの組成比（mol%）ｙに対する、本実施形態の容量素子の特性については後述する。【００２２】
誘電体層１６上には、約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる上部電極層１８が形成されている。【００２３】
本実施形態では、図１に示すように、下部電極層１４と上部電極層１８との間に誘電体層１６を挟んで容量素子を構成している。【００２４】
次に、本実施形態の容量素子を用いた電子回路の一例を図２に示す。【００２５】
図１に示す容量素子２０の一方の電極、例えば、下部電極層１４が接地され、他方の電極、例えば、上部電極層１８に高周波信号が入力される。【００２６】
更に、容量素子２０の一方の電極、例えば、下部電極層１４と、他方の電極、例えば、上部電極層１８との間に、インダクタンス２２、２４を介して、可変直流電源２６が接続されている。可変直流電源２６から容量素子２０に印加する電圧を変化することにより、容量素子２０の容量値を変化させることができる。【００２７】
容量素子２０が所望の容量値となるように可変直流電源２６からの印加電圧を調節する。上部電極層１８に高周波信号を入力すると、上部電極層１８から容量素子２０により影響を受けた高周波信号が出力される。【００２８】
また、本実施形態の容量素子を用いた電子回路の他の例を図３に示す。【００２９】
図１に示す容量素子２０の一方の電極、例えば、下部電極層１４に高周波信号が入力され、他方の電極、例えば、上部電極層１８から高周波信号が出力される。【００３０】
更に、容量素子２０の一方の電極、例えば、下部電極層１４と、他方の電極、例えば、上部電極層１８との間に、インダクタンス２２、２４を介して、可変直流電源２６が接続されている。可変直流電源２６から容量素子２０に印加する電圧を変化することにより、容量素子２０の容量値を変化させることができる。【００３１】
容量素子２０が所望の容量値となるように可変直流電源２６からの印加電圧を調節する。下部電極層１４に高周波信号を入力すると、上部電極層１８から容量素子２０により影響を受けた高周波信号が出力される。【００３２】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態の容量素子の誘電体層１６の複合ペロブスカイト型酸化物におけるＢＳＴの組成比（mol%）ｘ及びＢＭＴの組成比（mol%）ｙと、容量素子の特性との関係について説明する。【００３３】
図４は本実施形態の容量素子におけるＢＭＴ組成比（mol%）に対する誘電率とＱ値の変化を示すグラフである。【００３４】
本実施形態の容量素子の誘電体層１６におけるＢＳＴの組成比（mol%）ｘ及びＢＭＴの組成比（mol%）ｙを変化させ、それぞれのＢＭＴの組成比（mol%）ｙにおける誘電率とＱ値を測定した。容量素子２０に対する可変直流電源２６からの印加電圧を０Ｖとし、１ＧＨｚの高周波信号を入力した場合の誘電率とＱ値を測定した。【００３５】
誘電率は、ＢＭＴ組成比ｙが０％のときには約３２０であるが、ＢＭＴ組成比ｙが５〜１０％になると急激に約６０程度に減少し、ＢＭＴ組成比ｙが更に１５％から大きくなると徐々に減少し、ＢＭＴ組成比ｙが５０％では約４５となる。【００３６】
Ｑ値は、ＢＭＴ組成比ｙが０％のときには約０であるが、ＢＭＴ組成比ｙが５〜１５％になると徐々に約１０００程度まで増加し、ＢＭＴ組成比ｙが更に２０％から３０％になると急激に上昇し、ＢＭＴ組成比ｙが３０％では約５０００となり、ＢＭＴ組成比ｙが５０％では約５５００に達する。【００３７】
図５は本実施形態の容量素子におけるＢＭＴ組成比（mol%）に対する容量値の可変率と性能指数（ＦＯＭ）の変化を示すグラフである。【００３８】
容量可変率は、可変直流電源２６からの印加電圧を変化させたときの誘電素子の容量の最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）を測定し、最大値（Ｍａｘ）から最小値（Ｍｉｎ）の差を最大値（Ｍａｘ）で除算した値（＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）である。【００３９】
性能指数（ＦＯＭ：Figure Of Merit）は、誘電率可変率にＱ値を乗算したものであり、可変容量素子の性能を評価する指標として一般に用いられている。性能指数（ＦＯＭ）が大きいほど、可変容量素子としての特性は優れている。【００４０】
容量可変率は、ＢＭＴ組成比ｙが０％のときには約０．７であるが、ＢＭＴ組成比ｙが５％になると急激に約０．１２程度に減少し、ＢＭＴ組成比ｙが更に１０％から大きくなると徐々に増加し、ＢＭＴ組成比ｙが２０％で極大値となり、ＢＭＴ組成比ｙが２５％より大きくなると徐々に減少し、ＢＭＴ組成比ｙが５０％では約０．０３となる。【００４１】
ＢＭＴ組成比ｙが０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、６３ｐＦ（誘電率：１００）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、１９６ｐＦ（誘電率：３１２）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．６８となった。【００４２】
ＢＭＴ組成比ｙが５％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、５２ｐＦ（誘電率：８３）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、６０ｐＦ（誘電率：９５）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．１３となった。【００４３】
ＢＭＴ組成比ｙが１０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２９ｐＦ（誘電率：４６）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、３５ｐＦ（誘電率：５６）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．１７となった。【００４４】
ＢＭＴ組成比ｙが１５％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、３１ｐＦ（誘電率：４９）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、４０ｐＦ（誘電率：６３）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．２２となった。【００４５】
ＢＭＴ組成比ｙが２０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２６ｐＦ（誘電率：４１）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、３４ｐＦ（誘電率：５４）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．２４となった。【００４６】
ＢＭＴ組成比ｙが２５％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２６ｐＦ（誘電率：４１）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、３３ｐＦ（誘電率：５２）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．２１となった。【００４７】
ＢＭＴ組成比ｙが３０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２８ｐＦ（誘電率：４４）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、３１ｐＦ（誘電率：５０）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．１２となった。【００４８】
ＢＭＴ組成比ｙが４０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２８ｐＦ（誘電率：４４）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、３０ｐＦ（誘電率：４７）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．０７となった。【００４９】
ＢＭＴ組成比ｙが５０％の誘電体層を用いた容量素子２０の場合、１５Ｖ印加時の容量値（Ｍｉｎ）は、２７ｐＦ（誘電率：４３）、印加電圧０Ｖでの容量値（Ｍａｘ）は、２８ｐＦ（誘電率：４４）であった。したがって、容量可変率（（ＭａＸ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ）は、０．０３となった。【００５０】
性能指数（ＦＯＭ）は、ＢＭＴ組成比ｙが０％のときには約７０程度であるが、ＢＭＴ組成比ｙが５％〜１０％で更に小さくなり、ＢＭＴ組成比ｙが１０％から大きくなると急激に大きくなり、ＢＭＴ組成比ｙが２０〜２５％で約８３０程度の極大値となり、ＢＭＴ組成比ｙが２５％より大きくなると徐々に減少し、ＢＭＴ組成比ｙが５０％では約１５０程度となる。【００５１】
図４及び図５のグラフから、誘電体層１６におけるＢＭＴ組成比ｙが約０．１０〜０．５０の範囲であることが望ましい。この範囲では、容量素子２０の性能指数（ＦＯＭ）が約１００以上となる。【００５２】
また、誘電体層１６におけるＢＭＴ組成比ｙが約０．１５〜約０．４０の範囲であることが更に望ましい。この範囲では、容量素子２０の性能指数（ＦＯＭ）が約２００以上となる。【００５３】
次に、図６及び図７を用いて、本実施形態の容量素子の製造方法について説明する。【００５４】
容量素子の製造方法を説明する前に、誘電体層１６をＲＦスパッタリングにより形成するために用いるターゲットの製造方法について説明する。【００５５】
誘電体層１６は、ＢＳＴとＢＭＴを所定の組成比で複合化したペロブスカイト型酸化物である。【００５６】
ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム（Barium Strontium  Titanate）：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）の粉末と、ＢＭＴ（チタン酸バリウムストロンチウム（Barium Strontium  Titanate）：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）の粉末を、誘電体層１６として形成する予定のモル比で調合し、混合する。そのようにして混合した粉末を大気中で約１２００℃で仮焼きする。その後、仮焼きして固めた粉末をボールミルにより粉砕、乾燥して粉末としてターゲットの原材料とする。この原材料の粉末を円盤状にプレス成形した後、大気中で、約１４００℃で焼成して、誘電体層１６形成用のターゲットを製造した。【００５７】
次に、容量素子の製造方法について説明する。【００５８】
まず、表面に熱酸化膜が形成されているシリコン基板１０に、酸化チタンのターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタにより、約０．０２μｍ厚の酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる酸化チタン層１２を形成する（図６（ａ））。【００５９】
次に、白金のターゲットを用いたＤＣスパッタリングにより、約０．１μｍ厚の約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる導電層１４を形成し、イオンミリングによりパターニングして下部電極層１４を形成する（図６（ｂ））。【００６０】
次に、上述した誘電体層１６形成用のターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより、約５００℃で、約０．１μｍ厚の誘電体層１６を形成する（図６（ｃ））。続いて、イオンミリングにより誘電体層１６をパターニングする（図７（ａ））。【００６１】
次に、白金のターゲットを用いたＤＣスパッタリングにより、約０．１μｍ厚の約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる導電層１８を形成する（図７（ｂ））。続いて、イオンミリングにより導電層１８をパターニングして上部電極層１８を形成する（図７（ｃ））。その後、素子全体を、酸素中で、約５００℃でアニールする。【００６２】
なお、上記実施形態では、誘電体層１６を、ＢＳＴとＢＭＴを混合、焼成したターゲットを用い、スパッタリングにより形成したが、他の方法により形成してもよい。【００６３】
例えば、誘電体層１６をＭＯＣＶＤ法により形成してもよい。バリウムＢａの有機金属原料と、ストロンチウムＳｒの有機金属原料と、チタンＴｉの有機金属原料を、ＴＨＴ（テトラヒドロフラン）溶媒に溶解させてＢＳＴ原料溶液を製造する。また、バリウムＢａの有機金属原料と、マグネシウムＭｇの有機金属原料と、タンタルＴａの有機金属原料を、ＴＨＴ（テトラヒドロフラン）溶媒に溶解させてＢＭＴ原料溶液を製造する。【００６４】
ＢＳＴ原料溶液の供給量と、ＢＭＴ原料溶液の供給量とを、それぞれ、液体流量計を用いて制御して供給しながら、ＭＯＣＶＤ法により成膜することにより、所望のモル比で複合化された誘電体層１６を形成する。【００６５】
また、誘電体層１６をゾルゲル法により形成してもよい。【００６６】
バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒ、チタンＴｉ、マグネシウムＭｇ、タンタルＴａのアルコキシドからなる前躯体溶液をスピンコートし、乾燥した後に、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal) により加熱し、結晶化させる。この結晶化させる工程を数回繰り返すことにより所望のモル比で複合化された誘電体層１６を形成する。【００６７】
このように、本実施形態によれば、容量素子の誘電体層として、容量値が大きく、容量値の可変幅が大きい特性を有するＢＳＴと、高周波信号に対する損失が小さい特性を有するＢＭＴを複合化した材料を用いたので、容量値が大きく、容量値の可変幅が大きく、しかも、高周波信号に対する損失が小さい容量素子を実現することができる。【００６８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による容量素子について図８を用いて説明する。図８は本実施形態の容量素子を示す図である。【００６９】
酸化マグネシウム基板３０上に、約０．１μｍ厚の誘電体材料からなる誘電体層３２が形成されている。【００７０】
誘電体層３２は、第１実施形態と同様に、ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ（Barium Strontium  Titanate）：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）と、同じくペロブスカイト型酸化物であるマグネシウムタンタル酸バリウム（ＢＭＴ（Barium Magnesium Tantalate）：Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）とを、それぞれ、組成比（mol%）ｘと組成比（mol%）ｙとの割合で混合した約０．１μｍ厚のペロブスカイト型酸化物（（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）x-（Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３)y）からなる。【００７１】
誘電体層３２上には、約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる第１電極層３６と第２電極層３８が形成されている。【００７２】
本実施形態では、図８に示すように、第１電極層３６と第２電極層３８の間に誘電体層３２が設けられ、これらにより容量素子を構成している。【００７３】
本実施形態の容量素子の誘電体層３２の複合ペロブスカイト型酸化物におけるＢＳＴの組成比（mol%）ｘ及びＢＭＴの組成比（mol%）ｙと、容量素子の特性との関係は、第１実施形態と同様である。【００７４】
次に、図９を用いて、本実施形態の容量素子の製造方法について説明する。【００７５】
まず、酸化マグネシウム基板３０上に、第１実施形態における誘電体層形成用のターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより、約５００℃で、約０．１μｍ厚の誘電体層３２を形成する。続いて、イオンミリングにより誘電体層３２をパターニングする（図９（ａ））。【００７６】
次に、白金のターゲットを用いたＤＣスパッタリングにより、約０．１μｍ厚の約０．１μｍ厚の白金（Ｐｔ）からなる導電層３４を形成する（図９（ｂ））。【００７７】
次に、導電層３４を、イオンミリングによりパターニングして第１電極層３６と第２電極層３８を形成する（図９（ｃ））。その後、素子全体を、酸素中で、約５００℃でアニールする。【００７８】
なお、上記実施形態では、誘電体層３２を、ＢＳＴとＢＭＴを混合、焼成したターゲットを用い、スパッタリングにより形成したが、第１実施形態と同様に、ＭＯＣＶＤ法や、ゾルゲル法により等の他の方法により形成してもよい。【００７９】
このように、本実施形態によれば、容量素子の誘電体層として、容量値が大きく、容量値の可変幅が大きい特性を有するＢＳＴと、高周波信号に対する損失が小さい特性を有するＢＭＴを複合化した材料を用いたので、容量値が大きく、容量値の可変幅が大きく、しかも、高周波信号に対する損失が小さい容量素子を実現することができる。【００８０】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。【００８１】
例えば、上記実施形態では、誘電体層として、ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ：（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）と、同じくペロブスカイト型酸化物であるマグネシウムタンタル酸バリウム（ＢＭＴ：Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）とを、所定の組成比で混合したペロブスカイト型酸化物（（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３）x-（Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３)y）により形成したが、他のペロブスカイト型酸化物でもよい。【００８２】
例えば、ＢＭＴ（Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）の代わりに、容量変化率が小さいが、高周波信号に対する損失が小さく、Ｑ値も大きいＢＭＮ（ニオブ酸バリウムマグネシウム（Barium Magnesium Niobate）：（Ｂａ1/2，Ｍｇ1/2）ＮｂＯ３）を用いてもよい。【００８３】
更に、ＢＳＴ（（Ｂａ1/2，Ｓｒ1/2）ＴｉＯ３））については、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒの代わりに、他の２価の金属イオンでもよく、チタンＴｉの代わりに他の４価の金属イオンでもよい。【００８４】
また、ＢＭＴ（Ｂａ(Ｍｇ1/3Ｔａ2/3)Ｏ３）については、バリウムＢａの代わりに、他の２価の金属イオンでもよく、マグネシウムＭｇの代わりに他の２価の金属イオンでもよく、タンタルＴａの代わりに他の５価の金属イオンでもよい。【００８５】
すなわち、誘電体層として、Ａ2+Ｂ4+Ｏ3なる構造の第１のペロブスカイト型酸化物と、Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3なる構造の第２のペロブスカイト型酸化物とが複合化された、次式
(Ａ2+Ｂ4+Ｏ3)x-(Ａ2+(Ｃ2+1/3Ｄ5+2/3)Ｏ3)y
ただし、組成比ｘ＋組成比ｙ＝１
元素Ａが２価の金属イオン
元素Ｂが４価の金属イオン
元素Ｃが２価の金属イオン
元素Ｄが５価の金属イオン
で示される複合構造のペロブスカイト型酸化物であり、元素Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂの群から選ばれる１または２以上の元素であり、元素Ｂは、Ｔｉ、Ｚｒの群から選ばれる１または２以上の元素であり、元素Ｃは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｒの群から選ばれる１または２以上の元素であり、元素Ｄは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｂｉの群から選ばれる１または２以上の元素であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明による容量素子は、印加電圧により容量を変化させることができ、容量変化率が大きく、かつ、高周波信号に対する損失が小さいので、携帯電話等の高周波回路に使用される可変容量素子として有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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