專利名稱：溫度補(bǔ)償用薄膜電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以對(duì)半導(dǎo)體元件的結(jié)合電容量對(duì)溫度的依賴性實(shí)施補(bǔ)償，進(jìn)而可以減小使用著這種薄膜電容器的電子線路對(duì)溫度依賴性的薄膜電容器。
背景技術(shù)：
這類薄膜電容器通常由疊層設(shè)置在基板上的下部電極層、電介質(zhì)材料層和上部電極層構(gòu)成，根據(jù)不同情況，也可以在具有下部電極層功能的半導(dǎo)體基板上，依次疊層設(shè)置有電介質(zhì)材料層和上部電極層。
對(duì)于這種薄膜電容器，需要能夠使電介質(zhì)材料層的相對(duì)介電常數(shù)和Q值比較大，并且在共振頻率的溫度系數(shù)方面需要獲得以O(shè)為中心的正值或負(fù)值的溫度系數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)中作為具有這種性質(zhì)的電介質(zhì)組成物，目前有以下的已經(jīng)是公知的。這類電介質(zhì)組成物是在BaO-TiO2類的電介質(zhì)材料中，添加入諸如氧化釤(Sm2O3)、氧化釓(Gd2O3)、氧化鏑(Dy2O3)、氧化銪(Eu2O3)燒制而成的材料。但是，為獲得這種現(xiàn)有技術(shù)中的電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物的技術(shù)，只能將相對(duì)介電常數(shù)εr控制在61～72的范圍內(nèi)，將溫度系數(shù)τ控制在-24～31ppm/℃的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
在這種技術(shù)背景下進(jìn)行的技術(shù)開發(fā)，已經(jīng)能夠獲得對(duì)由共振頻率用溫度系數(shù)為正值的第一電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物構(gòu)成的薄板，和由共振頻率用溫度系數(shù)為負(fù)值的第二電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物構(gòu)成的薄板實(shí)施疊層粘貼組合，而構(gòu)成的電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物。
采用這種技術(shù)，便可以對(duì)所需要的組成原料實(shí)施混合而成型出直徑為16mm、厚度為9mm的圓板狀部件，將該成型部件在1260～1450℃的溫度下燒制數(shù)小時(shí)而制作出第一電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物，并且可以對(duì)與所述組成原料不同的組成原料實(shí)施成型和燒制處理，以制作出尺寸相同的第二電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物，進(jìn)而將這兩個(gè)電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物切割成厚度為1mm左右的薄板狀部件，對(duì)它們實(shí)施疊層處理以構(gòu)成具有這種疊層結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)型瓷質(zhì)磁性組成物。
如果具體的講就是，通過對(duì)相對(duì)介電常數(shù)彼此不同或相同的電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物實(shí)施疊層處理，并通過對(duì)兩者的體積組成比實(shí)施調(diào)整的方式，可以獲得所需要的相對(duì)介電常數(shù)和溫度系數(shù)。
然而，如果采用這種技術(shù)，僅可以對(duì)通過燒制方式制作出的第一電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物和第二電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物構(gòu)成的厚度大約為1mm的若干個(gè)薄板實(shí)施疊層設(shè)置，這使得與其相對(duì)應(yīng)的薄板狀疊層電容器難以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化、輕型化。如果舉例來說，采用這種技術(shù)將難以獲得厚度為1mm以下的電容器，難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步薄膜化。
而且，當(dāng)通過粘貼方式對(duì)由電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物構(gòu)成的薄板實(shí)施疊層處理時(shí)，在薄板與薄板間的分界部分處將存在有與電介質(zhì)材料不同的粘貼層或空氣層，從而這種疊層薄板沿厚度方向?qū)⒕哂腥舾蓚€(gè)不連續(xù)部分，因此存在難以獲得具有理想的目標(biāo)溫度系數(shù)的電介質(zhì)材料體的問題。
而且，這種呈薄板形狀的電介質(zhì)型瓷質(zhì)組成物為多結(jié)晶型厚膜電介質(zhì)材料體，所以沿薄膜厚度方向?qū)⒕哂性S多個(gè)晶粒邊界，因此難以降低位于1GHz以上的高頻頻帶區(qū)域處的介電損失。
本發(fā)明就是解決上述問題用的發(fā)明，本發(fā)明的目的就是提供一種可以容易地實(shí)現(xiàn)小型化、薄型化、輕型化且可以實(shí)施溫度補(bǔ)償?shù)谋∧る娙萜?。而且，本發(fā)明的另一目的就是提供一種可以滿足上述條件且在高頻頻帶處具有良好Q值的薄膜電容器。而且，本發(fā)明的再一目的就是提供一種可以減少泄露電流的薄膜電容器。
為了解決上述問題，本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其特征在于可以在一對(duì)電極之間夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一電介質(zhì)材料薄膜和第二電介質(zhì)材料薄膜。
具有這種構(gòu)成形式的薄膜電容器，由于可以在電極之間夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一和第二電介質(zhì)材料薄膜，所以可以通過對(duì)這些電介質(zhì)材料薄膜實(shí)施適當(dāng)組合的方式，對(duì)Q值實(shí)施調(diào)整，對(duì)耐電壓強(qiáng)度實(shí)施調(diào)整，并且可以實(shí)施溫度補(bǔ)償。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其進(jìn)一步特征在于所述第一電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)絕對(duì)值為50ppm/℃以下，所述第二電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)為負(fù)值且使其絕對(duì)值為500ppm/℃以上。
上述范圍的電介質(zhì)材料薄膜，通過呈疊形式可以對(duì)溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，對(duì)溫度實(shí)施補(bǔ)償。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其進(jìn)一步特征在于還可以使所述第二電介質(zhì)材料薄膜由多結(jié)晶體構(gòu)成，并且可以使由構(gòu)成所述第二電介質(zhì)材料薄膜用的若干個(gè)結(jié)晶顆粒構(gòu)成的晶粒邊界，為沿所述第二電介質(zhì)材料薄膜的膜面方向存在有若干個(gè)，沿薄膜厚度方向不存在有10個(gè)以上。
具有這種構(gòu)成形式的薄膜電容器，由于可以采用沿薄膜厚度方向不存在有10個(gè)以上晶粒邊界的第二電介質(zhì)材料薄膜，最好是采用沿薄膜厚度方向不存在有若干個(gè)(比如說兩個(gè)以上)晶粒邊界的第二電介質(zhì)材料薄膜，所以還可以降低位于高頻頻帶區(qū)域的介電損失，提高位于高頻頻帶區(qū)域處的Q值。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，還可以進(jìn)一步使第一電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為10以下，耐電場(chǎng)強(qiáng)度為5MV/cm以上，最好為8MV/cm以上，并且使頻率為1GHz時(shí)的Q值為200以上，最好為500以上，使介電緩和時(shí)間為1秒以上。采用這種構(gòu)成形式，便可以獲得薄型且耐電壓強(qiáng)度比較大的薄膜電容器，并且可以獲得能夠適用于高頻電路的薄膜電容器。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，還可以進(jìn)一步使第二電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為150以下，并且使頻率為1GHz時(shí)的Q值為50以上，最好為100以上。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其特征在于所述第一電介質(zhì)材料薄膜由SiOxNy構(gòu)成。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其特征在于所述第二電介質(zhì)材料薄膜由TiOx或CaTiO3構(gòu)成。
具有這種構(gòu)成形式的薄膜電容器，由于可以使第一電介質(zhì)材料薄膜由SiOxNy構(gòu)成，所以其耐電壓強(qiáng)度良好，并且可以容易地獲得比較大的Q值，如果使所述第二電介質(zhì)材料薄膜由TiOx或CaTiO3構(gòu)成，就可以通過對(duì)厚度實(shí)施調(diào)整的方式，容易地對(duì)容量溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一種薄膜電容器，其特征在于作為夾裝在所述一對(duì)電極之間的電介質(zhì)材料薄膜，在與各電極相接側(cè)處分別設(shè)置有第一電介質(zhì)材料薄膜，在這兩個(gè)第一電介質(zhì)材料薄膜之間夾裝有第二電介質(zhì)材料薄膜。
如果使第一電介質(zhì)材料薄膜由SiOxNy構(gòu)成并靠近電極側(cè)，就可以使耐電壓強(qiáng)度良好且可以減少泄露電流，如果在一對(duì)第一電介質(zhì)材料薄膜之間設(shè)置第二電介質(zhì)材料薄膜，就可以容易地對(duì)溫度系數(shù)實(shí)施控制。
如上所述，本發(fā)明則可以在一對(duì)電極之間夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一電介質(zhì)材料薄膜和第二電介質(zhì)材料薄膜，由于在電極之間夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一和第二電介質(zhì)材料薄膜，所以可以通過對(duì)這些電介質(zhì)材料薄膜實(shí)施適當(dāng)組合的方式，對(duì)Q值實(shí)施調(diào)整，對(duì)耐電壓強(qiáng)度實(shí)施調(diào)整，并且可以實(shí)施溫度補(bǔ)償。
在本發(fā)明所述構(gòu)造的基礎(chǔ)上，如果使第一電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)絕對(duì)值為50ppm/℃以下，使所述第二電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)為負(fù)值且使其絕對(duì)值為500ppm/℃以上，就可以實(shí)施溫度調(diào)整，進(jìn)而可以實(shí)施溫度補(bǔ)償。
而且，在本發(fā)明中，如果使第二電介質(zhì)材料薄膜由多結(jié)晶體構(gòu)成，并且使由構(gòu)成所述第二電介質(zhì)材料薄膜用的若干個(gè)結(jié)晶顆粒構(gòu)成的晶粒邊界，為沿薄膜厚度方向不存在有若干個(gè)，就可以降低位于高頻頻帶區(qū)域的介電損失，提高高頻頻帶處的Q值。
而且，在本發(fā)明中還可以使第一電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為10以下，使耐電場(chǎng)強(qiáng)度為5MV/cm以上，最好為8MV/cm以上，使頻率為1GHz時(shí)的Q值為200以上，最好為1000以上，并且可以使介電緩和時(shí)間為1秒以上。
而且，在本發(fā)明中還可以使第二電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為150以下，使頻率為1GHz時(shí)的Q值為50以上，最好為100以上。
而且，在本發(fā)明中，如果使第一電介質(zhì)材料薄膜由SiOxNy構(gòu)成，就可以通過對(duì)組成比率和厚度實(shí)施調(diào)整的方式，容易地對(duì)Q值、耐電壓強(qiáng)度、溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，而且如果使第二電介質(zhì)材料薄膜由TiOx構(gòu)成，就可以通過對(duì)厚度實(shí)施調(diào)整的方式，容易地對(duì)容量溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整。


下面參考

本發(fā)明的最佳實(shí)施例，然而本發(fā)明并不僅限于如下所述的各實(shí)施例。
圖1為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器的第一實(shí)施例用的示意性剖面結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖。
圖2為表示如圖1所示的薄膜電容器用的示意性平面圖。
圖3為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器的第二實(shí)施例用的示意性剖面結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖。
圖4為表示設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的薄膜電容器的一種電路用的示意性電路圖。
圖5為表示對(duì)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的薄膜電容器的溫度系數(shù)與變?nèi)荻O管的溫度系數(shù)實(shí)施比較用的示意圖。
圖6為表示厚度為2000的SiOx薄膜(X＝1.9，Y＝0)的耐電場(chǎng)強(qiáng)度特性的測(cè)定結(jié)果用的示意圖。
圖7為表示厚度為2000的SiOxNy薄膜(X＝1.4，Y＝0.3)的耐電場(chǎng)強(qiáng)度特性的測(cè)定結(jié)果用的示意圖。
圖8為表示厚度為2000的SiNy薄膜(X＝0，Y＝1.3)的耐電場(chǎng)強(qiáng)度特性的測(cè)定結(jié)果用的示意圖。
圖9為表示厚度為3000的TiO2薄膜實(shí)施絕緣耐壓強(qiáng)度特性的測(cè)定結(jié)果用的示意圖。
圖10為表示如圖1所示的薄膜電容器的耐電場(chǎng)強(qiáng)度特性的測(cè)定結(jié)果用的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的薄膜電容器，作為第一實(shí)施例的薄膜電容器1可以在平面呈矩形形狀的基板2上的一個(gè)表面處，疊層形成呈薄膜狀的第一電極層(下部電極層)3，呈薄膜狀的第一電介質(zhì)材料薄膜4，呈薄膜狀的第二電介質(zhì)材料薄膜5，呈薄膜狀的第一電介質(zhì)材料薄膜6和呈薄膜狀的第二電極層(上部電極層)7。
本發(fā)明對(duì)所述基板2的材料性質(zhì)并沒有特殊的限制，只要能夠具有足夠的厚度以使整個(gè)電容器具有適當(dāng)?shù)膭傂?，并且能夠承受按照薄膜成型方式，在基?上形成各個(gè)呈薄膜狀的第一電極層3、第一電介質(zhì)材料薄膜4、第二電介質(zhì)材料薄膜5、第一電介質(zhì)材料薄膜6和第二電極層7時(shí)的薄膜成型處理溫度即可。如果舉例來說，滿足上述條件的材料體實(shí)例可以是其表面由蓋覆有硅的、諸如硅片等的部件，還可以為諸如SiO2、Al2O3等的材料體。
所述第一電極層3和第二電極層7可以為由諸如Cu、Ag、Au、Pt等單一金屬構(gòu)成的單層構(gòu)造體，也可以為由若干層金屬層構(gòu)成的疊層構(gòu)造體。對(duì)于采用疊層構(gòu)造的情況，可以為由諸如硅氧化物、Cr、Ni、鉻氧化物、鎳氧化物、Pt等構(gòu)成兩層以上疊層構(gòu)造。
所述第一電介質(zhì)材料薄膜4、6可以由相同的材料構(gòu)成，而且最好在耐高電壓強(qiáng)度條件下，具有比如后所述的第二電介質(zhì)材料薄膜5更高的Q值，并且具有更低的溫度變化率。
如果更具體的講就是，最好是采用容量溫度系數(shù)的絕對(duì)值為50ppm/℃以下，相對(duì)介電常數(shù)為10以下，耐電場(chǎng)強(qiáng)度為5MV/cm以上，最好為8MV/cm以上，無(wú)負(fù)載時(shí)的Q值為200以上，最好為500以上(當(dāng)頻率為1GHz以上時(shí))，介電緩和時(shí)間為1秒以上的材料，制作第一電介質(zhì)材料薄膜4、6。而且，第一電介質(zhì)材料薄膜4、6的厚度位于1μm(1×10-6m)以下時(shí)比較好，位于500～5000(0.05～0.5μm)時(shí)更好。采用這種構(gòu)成形式，便可以確保其耐電壓強(qiáng)度，并且可以實(shí)現(xiàn)薄膜化和高生產(chǎn)性。
如果舉例來說，滿足這些條件的材料可以為非結(jié)晶型SiOxNy層、SiOx層等。而且如果舉例來說，可以通過諸如測(cè)射法或PECVD方法等的薄膜成型法，形成這種非結(jié)晶型SiOxNy層。
所述第二電介質(zhì)材料薄膜5在耐電壓強(qiáng)度方面和Q值方面，可以比第一電介質(zhì)材料薄膜4、6略差一些，而且最好是采用比第一電介質(zhì)材料薄膜4、6具有更高溫度變化率的材料制作。
如果具體的講就是，最好是采用容量溫度系數(shù)為負(fù)值且其絕對(duì)值為500ppm/℃以上，相對(duì)介電常數(shù)為150以下，無(wú)負(fù)載時(shí)的Q值為50以上，最好為100以上(當(dāng)頻率為1GHz以上時(shí))，介電緩和時(shí)間為1秒以上的材料，制作第二電介質(zhì)材料薄膜5。而且，第二電介質(zhì)材料薄膜5的厚度位于2μm(2×10-6m)以下時(shí)比較好，位于1μm(1×10-6m)以下時(shí)更好。在此，當(dāng)構(gòu)成第二電介質(zhì)材料薄膜5的結(jié)晶顆粒粒徑為0.5μm至1μm時(shí)，沿薄膜厚度方向?qū)⒉粫?huì)形成若干個(gè)晶粒邊界。
而且，當(dāng)構(gòu)成第二電介質(zhì)材料薄膜5的結(jié)晶顆粒粒徑為0.1μm至0.5μm時(shí)，沿薄膜厚度方向的晶粒邊界將不會(huì)形成為10個(gè)以上。沿薄膜厚度方向的晶粒邊界數(shù)目越少越好，如果晶粒邊界數(shù)目為兩個(gè)以下時(shí)更好，最理想情況是沿薄膜厚度方向不存在有晶粒邊界(即沿薄膜厚度方向僅存在有一個(gè)晶粒)。
如果舉例來說，由滿足這些條件的材料制作的層可以為TiO2層，或者是CaTiO3層。TiO2層和CaTiO3層具有為比較大負(fù)值的溫度系數(shù)，并且為對(duì)第一電介質(zhì)材料薄膜4、6的溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整目的而設(shè)置的，所以其耐電壓強(qiáng)度比所述的電介質(zhì)材料薄膜4、6低一些，雖然存在有泄露電流的可能性，但由于在電極層3、7側(cè)設(shè)置有耐電壓強(qiáng)度比較高的第一電介質(zhì)材料薄膜4、6，所以薄膜電容器的整體耐電壓性能將不會(huì)出現(xiàn)問題。如果舉例來說，可以通過諸如濺射方式等的薄膜成型法，對(duì)這種TiO2層或CaTiO3層實(shí)施制作。
具有這種構(gòu)成形式的薄膜電容器1由于在電極層3、7側(cè)，配置有與其相結(jié)合的、耐電壓強(qiáng)度方面比較好的第一電介質(zhì)材料薄膜4、6，所以可以使其具有良好的耐電壓強(qiáng)度。而且，由于這種薄膜電容器1是通過第一電介質(zhì)材料薄膜4、6和第二電介質(zhì)材料薄膜5疊層構(gòu)成的，所以與現(xiàn)有技術(shù)中由薄板狀電介質(zhì)型瓷質(zhì)組合物構(gòu)成的疊層構(gòu)造體不同，本發(fā)明有利于實(shí)現(xiàn)薄層化、小型化，進(jìn)而可以容易地使其厚度小于5μm(5×10-6m)左右。而且，可以通過對(duì)所使用的第一電介質(zhì)材料薄膜4、6和第二電介質(zhì)材料薄膜5的薄膜厚度、組成比率等實(shí)施調(diào)整的方式，對(duì)電容器的Q值、耐電壓強(qiáng)度和容量溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，因此即使使用環(huán)境的溫度變化比較大，也可以獲得良好的溫度穩(wěn)定性。
如上所述，具有如圖1所示構(gòu)成形式的薄膜電容器1，可以使用在諸如便攜式電子設(shè)備、微波通信設(shè)備等需要對(duì)溫度實(shí)施補(bǔ)償?shù)碾娮釉O(shè)備電路中。如果舉例來說，本發(fā)明可以與用電壓控制振蕩頻率的元件、變?nèi)荻O管等組合使用。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)造的薄膜電容器，作為第二實(shí)施例的薄膜電容器10可以在基板2上，依次疊層形成下部電極層3，第二電介質(zhì)材料薄膜5，第一電介質(zhì)材料薄膜4，第二電介質(zhì)材料薄膜5和上部電極層7。
在如圖3所示的構(gòu)成形式中，也可以利用第一電介質(zhì)材料薄膜4和第二電介質(zhì)材料薄膜5、5間的溫度系數(shù)差，對(duì)薄膜電容器10的整體溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，從而可以獲得與如上所述的、根據(jù)第一實(shí)施例構(gòu)造的薄膜電容器1相同的技術(shù)效果。
圖4示出了將由根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的薄膜電容器1或10構(gòu)成的薄膜電容器C1，組裝在一種實(shí)用的電路中時(shí)的示意性構(gòu)成實(shí)例。在這一電路中，電容器C0和變?nèi)荻O管Dc相對(duì)于線圈L并聯(lián)連接，根據(jù)如前所述實(shí)施例構(gòu)造的薄膜電容器C1并聯(lián)連接在所述變?nèi)荻O管Dc處，位于薄膜電容器C1處的上部電極7和下部電極3與輸入輸出端子11、12相連接，而且可以在輸入輸出端子12與薄膜電容器C1上的一個(gè)電極之間組裝電阻器R。
在如圖4所示的電路中，變?nèi)荻O管Dc的電容量隨電壓的變化而變化，而且該變?nèi)荻O管Dc的溫度系數(shù)為預(yù)定的正值，所以可以用薄膜電容器C1對(duì)該變?nèi)荻O管Dc的溫度系數(shù)實(shí)施抵消處理，以便可以提供出一種溫度穩(wěn)定性能良好的共振電路。
圖5中示出了相應(yīng)的溫度系數(shù)分布狀況，當(dāng)變?nèi)荻O管Dc的溫度系數(shù)位于+200～+500ppm/℃的范圍之內(nèi)時(shí)，可以使薄膜電容器C1的溫度系數(shù)分布在-200～-500ppm/℃的范圍之內(nèi)，從而可以對(duì)兩者的溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，以提高溫度穩(wěn)定性。而且，對(duì)于如上所述的、公開在在先專利中的電容器，也可以在-200～-500ppm/℃的寬范圍之內(nèi)，對(duì)其實(shí)施溫度系數(shù)調(diào)整。
這種薄膜電容器可以應(yīng)用于諸如變?nèi)荻O管用溫度補(bǔ)償電路等、需要實(shí)施溫度補(bǔ)償?shù)脑S多技術(shù)領(lǐng)域。
實(shí)施例利用諸如濺射方法等，在由諸如氧化鋁或玻璃等構(gòu)成的基板上，室溫成型出由諸如Cu等構(gòu)成的、薄膜厚度為1.3μm(1.3×10-6m)的下部電極層。隨后，利用諸如PECVD方法等，在300℃的溫度下在該下部電極層上，成型出薄膜厚度為500～1700的非結(jié)晶型SiOxNy層(第一電介質(zhì)材料薄膜)，接著利用諸如濺射方法等，室溫成型出薄膜厚度為4600?！?0000的TiO2層(第二電介質(zhì)材料薄膜)，然后再利用諸如PECVD方法等，在300℃的溫度下成型出薄膜厚度為500?！?700的非結(jié)晶型SiOxNy層(第一電介質(zhì)材料薄膜)，最后再利用諸如濺射方法等，室溫成型出由諸如Cu等構(gòu)成的、薄膜厚度為1.3μm(1.3×10-6m)的上部電極層，從而制作出疊層型薄膜電容器。這種薄膜電容器的薄膜容量設(shè)定值為120pF/mm2。


正如表1中的結(jié)果所示，可以在4600～10000的范圍內(nèi)對(duì)第二電介質(zhì)材料薄膜的薄膜厚度實(shí)施調(diào)整，在1000～3400的范圍內(nèi)對(duì)第一電介質(zhì)材料薄膜的薄膜厚度實(shí)施調(diào)整，并且可以對(duì)其組成比實(shí)施調(diào)整，從而可以在173～183之間對(duì)Q值實(shí)施調(diào)整，而且可以在200～386V的范圍內(nèi)對(duì)耐電壓強(qiáng)度實(shí)施調(diào)整，在-220～-470ppm/℃的范圍內(nèi)對(duì)容量溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整。因此，如果采用根據(jù)這一實(shí)例構(gòu)造的薄膜電容器，便可以在-220～-470ppm/℃的范圍內(nèi)對(duì)容量溫度系數(shù)實(shí)施調(diào)整，因此可以將其用于對(duì)諸如變?nèi)荻O管等溫度系數(shù)為正值的電子設(shè)備實(shí)施的溫度補(bǔ)償。
圖6示出了對(duì)厚度為2000的SiOx薄膜(X＝1.9，Y＝0)實(shí)施耐電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)定時(shí)的測(cè)定結(jié)果，圖7示出了對(duì)厚度為2000的SiOxNy薄膜(X＝1.4，Y＝0.3)實(shí)施耐電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)定時(shí)的測(cè)定結(jié)果，圖8示出了對(duì)厚度為2000的SiNy薄膜(X＝0，Y＝1.3)實(shí)施耐電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)定時(shí)的測(cè)定結(jié)果，圖9示出了對(duì)厚度為3000的TiO2薄膜實(shí)施耐電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)定時(shí)的測(cè)定結(jié)果，圖10示出了具有三層結(jié)構(gòu)(SiN1.3膜/TiO2膜/SiN1.3膜)的薄膜電容器的耐電場(chǎng)強(qiáng)度特性。
如圖6～圖8所示，可以使整個(gè)SiOxNy薄膜的耐電場(chǎng)強(qiáng)度為8MV/cm以上。如圖9所示，可以使厚度為3000的TiO2薄膜自身的耐電場(chǎng)強(qiáng)度為0.3MV/cm左右。如圖10所示，則還可以通過由如圖6～圖8所示的SiOxNy薄膜夾持著耐電場(chǎng)強(qiáng)度為0.3MV/cm的TiO2薄膜的方式，獲得耐電場(chǎng)強(qiáng)度為3MV/cm以上的薄膜電容器。
當(dāng)耐電場(chǎng)強(qiáng)度為3MV/cm以上時(shí)，耐電壓強(qiáng)度可為180V以上(3MV/cm×6×10-5cm(6000)＝180V)，因此可以使用在常規(guī)的、要求為100V以上的電子設(shè)備中。
圖6表明絕緣破壞在大約8MV/cm時(shí)出現(xiàn)。圖7和圖8表明不會(huì)出現(xiàn)絕緣破壞。但是，在大約8MV/cm以上時(shí)將發(fā)生完全佛倫克爾傳導(dǎo)。圖9表明在超過0.3MV/cm時(shí)會(huì)出現(xiàn)絕緣破壞。圖10表明即使超過4MV/cm也不會(huì)出現(xiàn)絕緣破壞。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于在一對(duì)電極之間夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一電介質(zhì)材料薄膜和第二電介質(zhì)材料薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第一電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)絕對(duì)值為50ppm/℃以下，所述第二電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)為負(fù)值且使其絕對(duì)值為500ppm/℃以上。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第二電介質(zhì)材料薄膜由多結(jié)晶體構(gòu)成，并且由構(gòu)成所述第二電介質(zhì)材料薄膜用的若干個(gè)結(jié)晶顆粒構(gòu)成的晶粒邊界，為沿所述第二電介質(zhì)材料薄膜的膜面方向存在有若干個(gè)，沿薄膜厚度方向不存在有10個(gè)以上。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第一電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為10以下，耐電場(chǎng)強(qiáng)度為5MV/cm以上，當(dāng)頻率為1GHz時(shí)的Q值為200以上，介電緩和時(shí)間為1秒以上。
5.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第二電介質(zhì)材料薄膜的相對(duì)介電常數(shù)為150以下，當(dāng)頻率為1GHz時(shí)的Q值為50以上。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第一電介質(zhì)材料薄膜由SiOxNy構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于所述第二電介質(zhì)材料薄膜由TiOx或CaTiO3構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償用薄膜電容器，其特征在于作為夾裝在所述一對(duì)電極之間的電介質(zhì)材料薄膜，在與各電極相接側(cè)處分別設(shè)置有第一電介質(zhì)材料薄膜，在這兩個(gè)第一電介質(zhì)材料薄膜之間夾裝有第二電介質(zhì)材料薄膜。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供出一種可以容易地實(shí)現(xiàn)小型化、薄型化、輕型化且可以實(shí)施溫度補(bǔ)償?shù)谋∧る娙萜?本發(fā)明的另一目的在于提供出一種可以滿足上述條件且在高頻頻帶處具有良好Q值的薄膜電容器。本發(fā)明提供的一種薄膜電容器的特征在于在一對(duì)電極3、7之間,夾裝有兩個(gè)以上的、相對(duì)介電常數(shù)彼此不同的第一電介質(zhì)材料薄膜4、6和第二電介質(zhì)材料薄膜5。而且,本發(fā)明提供的一種薄膜電容器還可以進(jìn)一步使所述第一電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)絕對(duì)值為50ppm/℃以下,使所述第二電介質(zhì)材料薄膜的容量溫度系數(shù)為負(fù)值且使其絕對(duì)值為500ppm/℃以上。
文檔編號(hào)H01G4/33GK1340832SQ0112396
公開日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月25日
發(fā)明者北川均, 佐佐木真 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社