(57)【要約】  【課題】  生産性に優れる温度補償型の静電容量素子を提供する。  【解決手段】  静電容量素子１０は、基板２０と、該基板２０の上に位置する第１コンデンサ３０と、基板２０の上に位置し且つ第１コンデンサ３０と電気的に並列接続されている第２コンデンサ４０とを有する。第１コンデンサ３０は、第１下部電極３１と、第１誘電体３２と、第１上部電極３３とで構成される。第２コンデンサ４０は、第１下部電極３１と組成の異なる第２下部電極４１と、第１誘電体３２と同組成である第２誘電体４２と、第２上部電極４３とで構成される。第１コンデンサ３０の温度が上昇する際に変化する静電容量と、第２コンデンサ４０の温度が上昇する際に変化する静電容量とで正負が異なっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上に位置する第１コンデンサと、前記基板の上に位置し且つ前記第１コンデンサと電気的に並列接続されている第２コンデンサとを有し、
前記第１コンデンサは、第１下部電極と、第１誘電体と、第１上部電極とで構成され、
前記第２コンデンサは、前記第１下部電極と組成の異なる第２下部電極と、前記第１誘電体と同組成である第２誘電体と、第２上部電極とで構成され、
前記第１コンデンサの温度が上昇する際の静電容量の変化量と、前記第２コンデンサの温度が上昇する際の静電容量の変化量との変化の正負が異なっている、静電容量素子。
【請求項２】
前記第１誘電体は、前記第２誘電体と一体的に構成されている、請求項１に記載の静電容量素子。
【請求項３】
前記第１上部電極は、前記第２上部電極と一体的に構成されている、請求項１に記載の静電容量素子。
【請求項４】
前記第１下部電極は、前記第２下部電極と接している、請求項１に記載の静電容量素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタなどの種々の電子素子には、多数のコンデンサが用いられている。コンデンサの静電容量は、当該コンデンサの温度によって変化する場合がある。フィルタに用いられているコンデンサの静電容量が変化すると、当該フィルタの通過帯域が変化してしまう。そこで、温度変化によるコンデンサの容量変化を補償する技術が開発されている。その技術の１つが、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された技術では、コンデンサの誘電体の組成を変えたものを積層することで、静電容量の温度変化を互いに補償している。異なる組成の誘電体を積層して１つのコンデンサとして形成するので、製造が煩雑になっていた。
【０００５】
本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、生産性に優れる温度補償型の静電容量素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の静電容量素子は、基板と、該基板の上に位置する第１コンデンサと、前記基板の上に位置し且つ前記第１コンデンサと電気的に並列接続されている第２コンデンサとを有し、前記第１コンデンサは、第１下部電極と、第１誘電体と、第１上部電極とで構成され、前記第２コンデンサは、前記第１下部電極と組成の異なる第２下部電極と、前記第１誘電体と同組成である第２誘電体と、第２上部電極とで構成され、前記第１コンデンサの温度が上昇する際の静電容量の変化量と、前記第２コンデンサの温度が上昇する際の静電容量の変化量とで変化の正負が異なっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、下部電極の組成を異なるものとすることで、第１コンデンサと第２コンデンサとの温度変化に対する静電容量の変化量の正負を変えることができるので生産性に優れる温度補償型の静電容量素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る静電容量素子の第１の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る静電容量素子の第２の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図４】図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係る静電容量素子の第３の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図６】図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】第１コンデンサの実施例の静電容量特性を示すグラフである。
【図８】第２コンデンサの実施例の静電容量特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜静電容量素子の第１の実施形態＞
本発明の静電容量素子の実施形態の一例である静電容量素子１０について、図面を参照しつつ説明する。図１，２に示した静電容量素子１０は、支持基板２０と、第１コンデンサ３０と、第２コンデンサ４０と、配線導体５０と、保護層６０とを含んで構成されている。
【００１０】
支持基板２０は、第１コンデンサ３０、第２コンデンサ４０、配線導体５０、および保護層６０の支持部材となるものである。この支持基板２０としては、例えばアルミナなどのセラミック基板、サファイアなどの単結晶基板、シリコンなどの半導体基板などが挙げられる。本実施形態では、支持基板２０としてシリコン基板を採用している。この支持基板２０の一主面の上（図２の上方向）には、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０が支持されている。
【００１１】
第１コンデンサ３０は、第１下部電極３１と、第１誘電体３２と、第１上部電極３３とを積層して構成されている。この第１下部電極３１と第１上部電極３３とは、第１誘電体３２を間に介して対向している。
【００１２】
第２コンデンサ４０は、第２下部電極４１と、第２誘電体４２と、第２上部電極４３とを積層して構成されている。この第２下部電極４１と第２上部電極４３とは、第２誘電体４２を間に介して対向している。本実施形態では、第１下部電極３１と第２下部電極４１とを異なる組成の材料を採用し、第１誘電体３２と第２誘電体４２とを同じ組成の材料を採用している。
【００１３】
上述の第１下部電極３１および第２下部電極４１としては、種々の導電材料が採用可能である。本実施形態では、第１誘電体３２および第２誘電体４２を高温スパッタリングで形成することから高融点の導電材料を採用している。高融点の導電材料としては、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）などが挙げられる。本実施形態では、第１下部電極３１として白金を採用し、第２下部電極４１としてイリジウムを採用している。本実施形態では、下部電極として白金を採用した第１コンデンサ３０は温度が上昇する際に静電容量が減少し、下部電極としてイリジウムを採用した第２コンデンサ４０は温度が上昇する際に静電容量が増加する。
【００１４】
上述の第１誘電体３２および第２誘電体４２としては、種々の誘電体材料が採用可能である。この誘電体材料としては、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、およびチタン酸ストロンチウムバリウム（以下、ＢＳＴ）などが挙げられる。本実施形態では、第１誘電体３２および第２誘電体４２としてＢＳＴを採用している。また、本実施形態では、第１誘電体３２および第２誘電体４２を高温下でスパッタリングによって形成している。このスパッタリングの際の温度としては、例えば５００℃〜８００℃の範囲が挙げられる。
【００１５】
上述の第１上部電極３３および第２上部電極４３としては、種々の導電材料が採用可能である。この導電材料としては、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびこれらの金属を積層したものなどが挙げられる。本実施形態では、第１上部電極３３および第２上部電極４３としてＩｒＯ２とＩｒとを誘電体側から順次積層した構成を採用している。
【００１６】
配線導体５０は、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０を電気的に並列に接続
する機能を担っている。この配線導体５０は、第１導体５１と、第２導体５２とを含んで構成されている。この第１導体５１は、第１下部電極３１と、第２下部電極４１とを電気的に接続している。本実施形態の第１導体５１は、第１下部電極３１および第２下部電極４１に跨って位置し、各電極に接している。第２導体５２は、第１上部電極３３と、第２上部電極４３とを電気的に接続している。このようにして配線導体５０は、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０を電気的に並列接続している。
【００１７】
保護層６０は、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０を外部から保護する機能を担っている。保護層６０は、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０を覆っている。この保護層６０は、第１上部電極３３および第２上部電極４３の上に貫通孔を有している。第２導体５２は、保護層６０の貫通孔を通じて第１上部電極３３および第２上部電極に接続されている。この保護層６０として採用可能な材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などの無機物材料、およびポリイミドなどの樹脂材料などが挙げられる。
【００１８】
本実施形態の静電容量素子１０は、静電容量素子１０の温度が上昇する際の、第１コンデンサ３０の温度が上昇する際の静電容量の変化量と、第２コンデンサ４０の温度が上昇する際の静電容量の変化量との正負が異なっている。第１コンデンサ３０と、第２コンデンサ４０とを電気的に並列に接続することによって、温度変化に伴う静電容量の変化を低減することができる。
【００１９】
この静電容量素子１０は、第１誘電体３２および第２誘電体４２を共通の材料を採用している。このため、第１誘電体３２および第２誘電体４２を同時に製造することができるので、第１誘電体３２および第２誘電体４２をそれぞれ個別の材料で形成している場合に比べて容易に製造することができる。すなわち、一般には電極などの導体を形成するプロセスに比べて誘電体を形成するプロセスの方が複雑であるため、比較的製造容易な導体を個別の材料で形成したとしても、全体としての生産性を高めることができる。
【００２０】
＜静電容量素子の第２の実施形態＞
本発明の静電容量素子の実施形態の他の例である静電容量素子１０Ａについて図面を参照しつつ、説明する。図３，４に示した静電容量素子１０Ａは、支持基板２０と、第１コンデンサとしての第１コンデンサ部３０Ａと、第２コンデンサとしての第２コンデンサ部４０Ａと、配線導体５０Ａと、保護層６０Ａとを含んで構成されている。
【００２１】
この静電容量素子１０Ａでは、第１下部電極３１Ａと第１上部電極３３Ａとが対向する領域が第１コンデンサとして機能し、第２下部電極４１Ａと第２上部電極４３Ａとが対向する領域が第２コンデンサとして機能している。本実施形態では、第１コンデンサとして機能する部位を第１コンデンサ部３０Ａとし、第２コンデンサとして機能する部位を第２コンデンサ部４０Ａとしている。
【００２２】
第１下部電極３１Ａと第１上部電極３３Ａとの間、および第２下部電極４１Ａと第２上部電極４３Ａとの間には、誘電体７０Ａが位置している。この誘電体７０Ａは、第１誘電体と第２誘電体とが一体的に構成されているものである。言い換えると、この誘電体７０Ａのうち、第１下部電極３１Ａと第１上部電極３３Ａとの間に位置する部位が第１誘電体として機能し、第２下部電極４１Ａと第２上部電極４３Ａとの間に位置する部位が第２誘電体として機能する。
【００２３】
第１導体５１Ａ、第２導体５２Ａ、および保護層６０Ｂは、静電容量素子１０の各素子に対応している。
【００２４】
＜静電容量素子の第３の実施形態＞
本発明の静電容量素子の実施形態の他の例である静電容量素子１０Ｂについて図面を参照しつつ、説明する。図５，６に示した静電容量素子１０Ｂは、支持基板２０と、第１コンデンサとしての第１コンデンサ部３０Ｂと、第２コンデンサとしての第２コンデンサ部４０Ｂと、配線導体５０Ｂと、保護層６０Ｂとを含んで構成されている。また、静電容量素子１０Ｂでは、第１下部電極３１Ｂの端部が第２下部電極４１Ｂの上に重なっている。
【００２５】
この静電容量素子１０Ｂでは、第１下部電極３１Ｂと第１上部電極３３Ｂとが対向する領域が第１コンデンサとして機能し、第２下部電極４１Ｂと第２上部電極４３Ｂとが対向する領域が第２コンデンサとして機能している。本実施形態では、第１コンデンサとして機能する部位を第１コンデンサ部３０Ｂとし、第２コンデンサとして機能する部位を第２コンデンサ部４０Ｂとしている。
【００２６】
第１下部電極３１Ｂと第１上部電極３３Ｂとの間、および第２下部電極４１Ｂと第２上部電極４３Ｂとの間には、誘電体７０Ｂが位置している。この誘電体７０Ｂは、第１誘電体と第２誘電体とが一体的に構成されているものである。言い換えると、この誘電体７０Ｂのうち、第１下部電極３１Ｂと第１上部電極３３Ｂとの間に位置する部位が第１誘電体として機能し、第２下部電極４１Ｂと第２上部電極４３Ｂとの間に位置する部位が第２誘電体として機能する。
【００２７】
第１導体５１Ｂ、第２導体５２Ｂ、および保護層６０Ｂは、静電容量素子１０の各素子に対応している。
【実施例】
【００２８】
図１，２に示した静電容量素子１０を作製し、静電容量の温度変化に対する変動を測定した。実験条件としては、以下の数値を採用した。
【００２９】
支持基板２０として表面に熱酸化膜を３０００Å形成したシリコン基板を採用し、第１下部電極３１としてイリジウム（Ｉｒ）を採用し、第２下部電極４１として白金（Ｐｔ）を採用し、第１誘電体３２および第２誘電体４２としてＢＳＴを採用し、第１上部電極３３および第２上部電極４３としてＩｒＯ２とＩｒとを誘電体側から順次積層した構成を採用し、保護層６０としてＳｉＯ２を採用した。
【００３０】
また、第１下部電極３１は、面積が５４０μｍ×６７０μｍとなり、厚みが１００ｎｍとなるように形成した。第１誘電体３２は、面積が４００μｍ×４００μｍとなり、厚み１００ｎｍがとなるように形成した。第１上部電極３３は、面積が２８０μｍ×２８０μｍとなり、ＩｒＯ２層の厚みが１００ｎｍ、Ｉｒ層の厚みが３０ｎｍとなるように形成した。第２下部電極４１は、面積が５４０μｍ×６７０μｍとなり、厚みが１００ｎｍとなるように形成した。第２誘電体４２は、面積が４００μｍ×４００μｍとなり、厚みが１００ｎｍとなるように形成した。第２上部電極４３は、面積が２８０μｍ×２８０μｍとなり、ＩｒＯ２層の厚みが１００ｎｍ、Ｉｒ層の厚みが３０ｎｍとなるように形成した。
【００３１】
なお、第１下部電極３１と支持基板２０との間、および第２下部電極４１と支持基板２０との間には、密着層として厚み２０ｎｍのＴｉＯｘからなる層を形成した。
【００３２】
上述の条件で静電容量素子１０を作製し、第１コンデンサ３０および第２コンデンサ４０の静電容量の温度変化に対する変動をそれぞれ測定した。本実施例での測定には、ＬＣＲメータ（アジレント社製４２８４Ａ）を用いた。この測定では、３０ｍＶｒｍｓの交番電圧を１ｋＨｚの周波数で印加している。測定した結果を図７，８に示す。図７は、第１コンデンサ３０の静電容量と、第１コンデンサ３０の温度との相関関係を示すグラフであ
る。図８は、第２コンデンサ４０の静電容量と、第２コンデンサ４０の温度との相関関係を示すグラフである。図７，８において縦軸は静電容量を表し、横軸は温度を表している。
【００３３】
図７，８に示した結果から、第１コンデンサ３０は温度が上昇する際に静電容量が増加し、すなわち静電容量の変化量が正であり、第２コンデンサ４０は温度が上昇する際に静電容量が減少し、すなわち静電容量の変化量が負であることが分かった。よって、第１コンデンサ３０の温度が上昇する際の静電容量の変化量と、第２コンデンサ４０の温度が上昇する際の静電容量の変化量との変化の正負が異なっていることが分かった。その結果、第１コンデンサ３０と、第２コンデンサ４０とを電気的に並列に接続することによって、温度変化に伴う静電容量の変化量を低減できる。
【００３４】
なお、本発明は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００３５】
例えば、静電容量素子１０，１０Ａ，１０Ｂでは、第１上部電極３３，３３Ａ，３３Ｂと第２上部電極４３，４３Ａ，４３Ｂとが独立しているが、一体的に構成され、１つの上部電極であってもよい。第１上部電極と第２上部電極とが１つの上部電極として構成されている場合、第１下部電極および第２下部電極を基準にして第１コンデンサ部と第２コンデンサ部とに区別される。
【００３６】
また、所定の基準温度において、第１コンデンサ３０の静電容量と第２コンデンサ４０の静電容量とを異ならせてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・静電容量素子
２０・・・支持基板
３０・・・第１コンデンサ
３０Ａ，３０Ｂ・・・第１コンデンサ
３１，３１Ａ，３１Ｂ・・・第１下部電極
３２・・・第１誘電体
３３，３３Ａ，３３Ｂ・・・第１上部電極
４０・・・第２コンデンサ
４０Ａ，４０Ｂ・・・第２コンデンサ部
４１，４１Ａ，４１Ｂ・・・第２下部電極
４２・・・第２誘電体
４３，４３Ａ，４３Ｂ・・・第２上部電極
５０，５０Ａ，５０Ｂ・・・配線導体
５１，５１Ａ，５１Ｂ・・・第１導体
５２，５２Ａ，５２Ｂ・・・第２導体
６０，６０Ａ，６０Ｂ・・・保護層
７０Ａ，７０Ｂ・・・誘電体
【図１】
2012248718.tif 000003
【図２】
2012248718.tif 000004
【図３】
2012248718.tif 000005
【図４】
2012248718.tif 000006
【図５】
2012248718.tif 000007
【図６】
2012248718.tif 000008
【図７】
2012248718.tif 000009
【図８】
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