JPH05218304A

JPH05218304A - 集積化分布型抵抗−容量および誘導−容量ネットワーク

Info

Publication number: JPH05218304A
Application number: JP31283692A
Authority: JP
Inventors: Leng H Ooi; レン・ホック・オーイ; Robert E Stengel; ロバート・イー・ステンジェル
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1991-11-04
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】広いダイナミックレンジを有しリアクティブ
特性を備えた同調可能な集積回路ネットワークを提供す
る。【構成】集積化分布型抵抗−容量ネットワーク（１０
０）は高い誘電率の電子的に同調可能な半導体集積容量
を含む。該ネットワークはまた該半導体集積容量上に形
成された抵抗層（１２６）を含み、ネットワークの分布
抵抗を提供する。抵抗部分への外部接触は前記抵抗層
（１２６）に結合された複数のコンタクト端子（１２２
Ａ，１２２Ｂ）によって与えられる。別の態様では、集
積化分布型誘導−容量ネットワーク（１００Ａ）は高誘
電率の電子的同調可能な半導体集積容量を含む。該ネッ
トワークはまた該半導体集積容量上に形成された導電層
（１２６Ａ）を含み、ネットワークの分布抵抗を与え
る。外部コンタクトは前記導電層（１２６Ａ）に結合さ
れた複数のコンタクト端子（１２３Ａ，１２３Ｂ）によ
って与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は一般的には抵抗−容量
ネットワークに関し、かつより特定的には分布型抵抗−
容量ネットワークおよび誘導−容量ネットワークに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高品質の容量（ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）
は多くの電気回路の不可欠の部品である。容量は異なる
特性を有する種々の値で入手可能である。広いダイナミ
ックレンジを有する可変容量はかさばる大きさでのみ入
手可能でありそれらを超小型の電子的用途について使用
できなくしている。バラクタと称される、半導体可変容
量が入手可能であるが、非常に狭いダイナミックレンジ
を持っている。フィルタおよび発振器のような同調可能
な電子的回路は現在粗同調については固定部品を用いて
かつ精細同調については同調可能な容量またはインダク
タを用いてチューニングされる。

【０００３】電子的装置、かつ特に通信装置は、適正な
動作のために同調されなければならないフィルタおよび
発振器のような種々の回路を利用する。これらの回路は
固定および同調可能な部品の組み合わせを使用してそれ
らの目的を達成する。固定部品は同調可能な部品と共に
用いられて十分なダイナミックレンジを備えた同調可能
な回路を提供する。固定された値の部品の必要性は所望
の範囲にわたり動作する共通の回路を設計しかつ製造す
ることを不可能にする。特定の帯域で動作する通信装置
は代わりのかつ同調可能な部品が利用不可能なためその
帯域の異なるセグメントで動作するよう拡張されなけれ
ばならない。各々の基板には所望の性能仕様を達成する
ために可変特性部品と共に異なる固定された値の部品が
設けられる。

【０００４】電子装置における他の不都合な領域は分布
型抵抗−容量ネットワークの領域である。これらのネッ
トワークは特に通信装置において有用である。今日の分
布型ネットワークはまた拡張して使用される。すなわ
ち、それらの性能スペクトルの異なる領域において同じ
機能を達成する幾つかの回路が設計されかつ製造され
る。このような拡張（ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ）は
製造コスト、在庫、取扱い、トラブルシューティング、
品質および他の問題の結果に対して明らかに影響を与え
る。増殖を避けるために幾つかの技術が用いられてある
程度の成功を収めている。１つのそのような技術は印刷
部品のレーザトリミングである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法は高周波の用途にのみ利用可能であり範囲が限
定されており、かつ同じ機能を達成する基板の数を減ら
すのみであってそのような増殖の必要性を完全に除去す
るものではない。従って、リアクティブ特性を有する広
いダイナミックレンジを備えた同調可能なネットワーク
の必要性が存在することは明らかである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、高い誘電率の電子的に同調可能な半導体集積容量を
有する集積回路化分布型抵抗−容量ネットワークが提供
される。該ネットワークはまた高い誘電率の半導体集積
容量の上に形成された抵抗層を含み前記ネットワークの
分布抵抗を提供する。前記ネットワークの抵抗部分への
外部コンタクトは前記抵抗層に結合された複数のコンタ
クト端子を介して提供される。

【０００７】本発明の他の態様においては、高い誘電率
の電子的に同調可能な半導体集積容量を有する集積回路
化分布型誘導−容量ネットワークが提供される。該ネッ
トワークはまた前記高い誘電率の半導体集積容量の上に
形成された導電層を含み前記ネットワークの分布抵抗を
提供する。前記ネットワークへの外部コントタクトは前
記導電層に結合される複数のコンタクト端子を介して与
えられる。

【０００８】

【実施例】バラクタ、可変容量ダイオード、またはバラ
キャップ（ｖａｒａｃａｐ）としても知られた、電圧可
変容量は半導体装置であって、絶縁層により境界付けら
れた半導体の表面における空間電荷領域に存在する電圧
に感応する容量として特徴づけられる。バラクタはそれ
らのダイナミックレンジが非常に限られておりかつ低い
容量値が用いられる高周波の用途においてのみ有用であ
る。分布型抵抗−容量ネットワークは分布型の直列抵抗
およびシャント容量素子を有する回路である。これらの
回路は固定された容量素子を有しかつ集積できない。こ
の発明はこのような従来技術の欠点を克服する分布型抵
抗および容量特性を有するネットワークを提供する。

【０００９】次に、図１および図７を参照すると、本発
明の原理に従って、それぞれ、電子的に同調可能な分布
型抵抗−容量ネットワーク１００および電子的に同調可
能な分布型誘導−容量ネットワーク１００Ａの断面図が
示されている。ネットワーク１００（１００Ａ）は２本
の制御ライン１１３（１１３Ａ）および１１５（１１５
Ａ）に印加された電圧によって同調できる。抵抗−容量
ネットワーク１００（誘導−容量ネットワーク１００
Ａ）は半導体基板１１２（１１２Ａ）の上に形成され、
該半導体基板１１２（１１２Ａ）は該基板１１２（１１
２Ａ）よりも低くドープされた表面層１１４（１１４
Ａ）を有する。該表面層１１４（１１４Ａ）は、より低
くドープされ、前記半導体基板よりも高い抵抗率を有
し、かつ空間電荷または空乏層１２０（１２０Ａ）を形
成する領域として作用する。他の絶縁層１１６（１１６
Ａ）が表面層１１４（１１４Ａ）の上に付加される。少
なくとも１つの金属プレート１１８（１１８Ａ）が絶縁
層１１６（１１６Ａ）上に形成される。金属プレート１
１８（１１８Ａ）はコンタクトピン１１３（１１３Ａ）
を介してネットワーク１００（１００Ａ）のリアクタン
ス部品に対する外部コンタクトを提供する。コンタクト
と共にさらに金属プレートを絶縁層１１６（１１６Ａ）
上に形成してネットワーク１００（１００Ａ）の分布容
量に対するさらなる制御を提供することができる。抵抗
層１２６（誘導層１２６Ａ）が絶縁層１１６（１１６
Ａ）上に金属プレート１１８（１１８Ａ）を囲んで形成
されネットワーク１００（１００Ａ）の抵抗素子を提供
する。この抵抗層１２６（誘導層１２６Ａ）はネットワ
ーク１００（１００Ａ）の要求によって望まれる抵抗特
性を有する任意のニコル−クロム（Ｎｉｃｏｌ−Ｃｈｒ
ｏｍｉｕｍ）材料とすることができる。２つの金属プレ
ート１２２Ａ（１２３Ａ）および１２２Ｂ（１２３Ｂ）
が抵抗層１２６（誘導層１２６Ａ）上に形成されてネッ
トワーク１００（１００Ａ）の抵抗（誘導）部品との外
部コンタクトを提供する。

【００１０】絶縁層１１６（１１６Ａ）は好ましくは３
００オングストロームから１０００オングストロームの
厚さで付加されたジルコニウムチタン酸塩（ＺｒＴｉＯ
_４）であるが、１００オングストロームから２ミクロン
の厚さが適当であることが分かっている。誘電体または
絶縁層として使用された材料は半導体のものよりずっと
大きな誘電率を持つべきである。この目的に使用できる
適切な材料の例が以下の表１に示されている。

【表１】５酸化タンタルＴａ_２Ｏ_５５酸化ニオブＮｂ_２Ｏ_５酸化ジルコニウムＺｒＯ_２２酸化チタンＴｉＯ_２ジルコニウムチタン酸塩ＺｒＴｉＯ_４ストロンチウムチタン酸塩ＳｒＴｉＯ_３バリウムチタン酸塩ＢａＴｉＯ_３鉛チタン酸塩ＰｂＴｉＯ_３バリウムテトラチタンＢａ_２Ｔｉ_９Ｏ_２０バリウムネオジムチタン酸塩ＢａＮｄ_２Ｔｉ_５Ｏ_１４鉛ジルコニウムチタン酸塩Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３鉛ランタンジルコニウムチタン酸塩（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３リチウムニオブ酸塩ＬｉＮｂＯ_３ストロンチウムバリウムニオブ酸塩（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ_２Ｏ_６

【００１１】モリブデン、タングステンおよびバナジウ
ムのような別の元素の酸化物もまた、単独であるいは他
の元素と組み合わせて使用できることが予期できる。

【００１２】金属電極１１８（１１８Ａ）に適切な逆バ
イアスが印加された時、移動少数電荷キャリアが半導体
絶縁体境界１１９（１１９Ａ）に吸引され、空乏層１２
０（１２０Ａ）を形成し、これはある距離にわたり導体
１１４（１１４Ａ）内に延びる。この空乏層（ｄｅｐｌ
ｅｔｉｏｎｌａｙｅｒ）は絶縁層１１６（１１６Ａ）
によって形成される容量と電気的に直列の可変幅容量と
して振る舞う。これら２つの直列容量は各々の個々の容
量の変化によって影響をうける正味の容量効果を生じる
よう作用する。電極バイアス電圧は空乏層１２０（１２
０Ａ）の幅を累積しきい値におけるゼロから反転しきい
値における最大厚さまで制御し、かつそれにより装置の
全体の容量を変える。絶縁層１１６（１１６Ａ）は頭部
電極１１８（１１８Ａ）と空乏層１２０（１２０Ａ）と
の間の空間を提供するよう作用する。空乏層１２０（１
２０Ａ）は入力コンタクト１１３（１１３Ａ）および１
１５（１１５Ａ）を介して容量にバイアス電圧が印加さ
れた時に形成される過渡層（ｔｒａｎｓｉｅｎｔｌａ
ｙｅｒ）である。空乏層１２０（１２０Ａ）は、従って
分布容量は、印加された電界が変えられあるいは除去さ
れた場合には低減するかあるいは消える。明白な特徴と
して図面に示されているが、空乏層１２０（１２０Ａ）
はネットワーク１００（１００Ａ）の永久的な機械的特
徴として見なされるべきではない。ここに述べた動作理
論は金属−酸化物−半導体容量の動作において見られる
ものと同様である。

【００１３】反転しきい値電圧においては、十分な電荷
キャリアが半導体境界部に引き付けられ、従って反転層
が形成される。電圧バイアスを増大すると該反転層の幅
は、最大幅に到達するまで、増大し、その最大幅を越え
ると空乏層は実質的に電極バイアス電圧を増大すること
によって増大できない。この最大空乏幅は前記絶縁層１
１６（１１６Ａ）がその上に被着される半導体表面近く
の不純物ドーパントの濃度によって決定される。燐（ｐ
ｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ）、アンチモン（ａｎｔｉｍｏｎ
ｙ）、ボロン（ｂｏｒｏｎ）および砒素（ａｒｓｅｎｉ
ｃ）のようなドーパントは当業者によってシリコン基板
と共に用いることができるものと認識される。ガリウム
砒素のような、他の半導体基板もまた本発明に従ってＶ
ＶＣを形成するために利用できる。

【００１４】ドーピングが低下すると、前記最大空乏層
幅が大きくなり、かつ従って、達成できる最小容量がよ
り小さくなる。容量変化を最大にしながらデバイスの直
列抵抗を最小にするためにより低くドープした表面層の
厚さはこの最大空乏幅に等しいかあるいはやや大きくな
るように選択できる。

【００１５】改良された電圧同調可能な抵抗−容量ネッ
トワークの形成は絶縁層１１６（１１６Ａ）を構成する
材料の選択に大いに依存する。半導体空乏層１２０（１
２０Ａ）よりもずっと大きな相対誘電率を有する材料を
選択することにより、最大−最小分布容量のより大きな
比率が得られる。絶縁層の誘電率が大きくなればなるほ
ど、与えられた絶縁体の厚さに対し単位面積あたりの容
量の容量比がより大きくなる。

【００１６】非常に高い誘電率を有する多くの材料は高
周波装置にとっては望ましくない強誘電特性を有する。
強誘電材料に対する分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）
はヒステリシスループ、またはメモリ、を有し、それに
より印加されたバイアス電圧が除去された後に残留分極
が残る。従って、残留空乏層もまた残りかつそれによっ
て得られる容量比が制限される。これらの材料は低周波
の用途において最もよく利用される。

【００１７】高周波の用途、特に無線送信および受信に
おいて使用するもの、かつさらに特定的には同調可能な
高いＱのフィルタに使用するものについては低損失、非
強誘電性絶縁層が必要とされる。ジルコニウムチタン酸
塩（ＺｒＴｉＯ_４）は高い相対的誘電率（Ｋｒはほぼ４
０に等しい）および低い誘電損失を有する１つの適切な
非強誘電材料である。比較のため、（伝統的なＭＯＳ容
量に使用される）２酸化シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｄ
ｉｏｘｉｄｅ）の相対誘電率は３．９である。シリコン
の空乏層の誘電率は１１．７であり、かつゲルマニウム
の空乏層の誘電率は１５．７である。ジルコニウムチタ
ン酸塩および表１の前述の材料の誘電率は２酸化シリコ
ンのそれよりずっと高いことが容易に分かる。従って、
より高い容量比を有する改善された容量が製作できる。
ジリコニウムチタン酸塩の薄膜は、これに限定されるも
のではないが、スパッタリング、蒸着、気相成長（ＣＶ
Ｄ）、イオンビームまたはプラズマ増強プロセス、ゾル
−ゲル、および他の溶液化学プロセスを含む、幾つかの
技術の内の任意のものによって形成できる。

【００１８】半導体空乏層よりずっと大きな相対誘電率
を有する絶縁体を選択することにより、ゼロ空乏層厚さ
での最大容量と反転しきい値における最小容量との間の
より大きな比率が達成できる。この戦略は金属−絶縁体
−半導体（ＭＩＳ）容量の理論がシリコン上の２酸化シ
リコン絶縁体と共に開発されたためおおいに見落とされ
ていた。ＭＩＳ容量における空乏層の最大幅は反転層の
形成によって制限されるため、２酸化シリコンのよう
な、低い誘電率の材料によって達成できる容量変化はＰ
Ｎ接合の付近の空乏幅を変えることによって達成できる
ものより小さいか同等である。

【００１９】次に図２および図８を参照すると、それぞ
れネットワーク１００および１００Ａの斜視図が示され
ている。この図においてはネットワーク１００（１００
Ａ）の種々の要素が本発明の好ましい実施例をよりよく
示すように描かれている。この図面の提示はネットワー
ク１００（１００Ａ）の構成に含まれる各層の理解を高
めるためのものである。これはどのような形態において
も本発明に対し、直接あるいはそれ以外の形で限定する
ことを意味するものではない。薄膜コンタクト１２２Ａ
（１２３Ａ）、１２２Ｂ（１２３Ｂ）、および１２８の
位置は図示のごとく厳密なものではない。これに対し、
金属プレート１１８（１１８Ａ）の位置はネットワーク
１００（１００Ａ）の容量要素の分布に対しかなり貢献
する。これらのコンタクトを異なる場所に配置すること
によって種々の性能目標に適合することができる。実際
に、これ以上のコンタクトプレートを抵抗層１２６に付
加してネットワーク１００（１００Ａ）との付加的な外
部コンタクトを提供できる。空乏領域１２０（１２０
Ａ）は実質的に金属層１１８（１１８Ａ）の下に位置す
るように示されている。高度のリアクタンス分布を達成
するために１１８（１１８Ａ）のような金属プレートの
数が増大すると、各コンタクト領域の下に形成される空
乏領域は別個のシャント容量として機能する。従って、
２つのプレート１２２Ａ（１２３Ａ）および１２２Ｂ
（１２３Ｂ）は抵抗の２つの端部を表し、一方プレート
１８８（１８８Ａ）はネットワーク１００（１００Ａ）
の抵抗とシャントされた電子的に同調可能な容量素子の
制御入力を提供する。これは図３および図６を参照する
ことによってさらに明らかになる。

【００２０】次に図３および図６を参照すると、ネット
ワーク１００の、それぞれ、記号的表現および等価電気
回路図３００が示されている。図３に見られるように、
回路３００はコンタクト１２４Ａおよび１２４Ｂの間に
形成された分布抵抗要素を含む。広いダイナミックレン
ジの可変容量がコンタクト１１３に結合されて示されて
いる。電気的な意味でコンタクト１１３に印加される制
御信号が変化すると、コンタクト１２４Ａおよび１２４
Ｂの間に見られる容量値も変化する。電子的に制御され
るこの可変容量は抵抗３０２によって示されるように直
列分布抵抗と関連して変化する。図６から見られるよう
に、ネットワーク１００は数多くの直列抵抗でありかつ
対の抵抗のそれぞれの接点において数多くの容量がシャ
ントされているもののように見える。これは非常に意味
のあることであるが、それは種々の以前には実現できな
かった電子的ネットワークを可能にするからである。シ
ャント容量の各々は戦略的に配置されたコンタクトプレ
ートによってネットワーク１００の上に形成された別個
の空乏領域によって実現できる。

【００２１】図９を参照すると、ネットワーク１００Ａ
の等価電気回路図３００Ａが示されている。この図は誘
電体および導体損失を無視した理想的な場合を示してい
る。動作においては、ネットワーク１００Ａは単位長さ
につき数多くの直列インダクタンスおよび容量を有す
る。単位長さあたりの直列インダクタンス値は金属電極
の幅（Ｗ）および厚さ（ｔ）の関数である。シャント容
量は並列プレート容量を想定しかついずれの周辺容量を
も無視した以下の関係によって定められる。Ｃ_ｓ＝Ａε_ｒ１ε_ｒ２／（ｔ_１ε_ｒ２＋ｔ_２ε_ｒ１）この場合、Ａ＝電極面積 ε_ｒ１＝固定絶縁体の相対誘電率 ε_ｒ２＝可変空乏層１２０Ａの相対誘電率ｔ_１＝絶縁層１１６Ａの厚さｔ_２＝空乏層１２０Ａの厚さである。

【００２２】相対誘電率が１の誘電材料については単位
長さ（Ｌ）あたりのインダクタンスは空乏層の厚さとは
無関係に一定である。容量および実効誘電率の変動は伝
送ラインの特性インピーダンスおよび伝搬速度に対して
次の関係で影響を与える。Ｚ_０＝（Ｌ／Ｃ_ｓ）^１／２Ｖ＝ｃ／（ε_ｒｅｆｆ）^１／２この場合、Ｚ_０は特性インピーダンスであり、Ｖは伝搬
速度であり、ｃは光の速度であり３×１０^８メータ／秒
であり、ε_ｒｅｆｆは伝送ライン構造の実効誘電率であ
る。

【００２３】ネットワーク１００Ａは以前には実現でき
なかった種々の電子回路を可能にする。各々のシャント
容量は戦略的に配置されたコンタクトプレートによって
ネットワーク１００Ａの上に形成された別個の空乏領域
によって実現できる。これらの容量に対する制御は１つ
または数多くの制御入力に印加されるＤＣ電圧（単数ま
たは複数）によって与えられる。このネットワークの用
途は広範囲にある。図１０は１つのそのような用途を示
す。

【００２４】次に、図４を参照すると、分布型ネットワ
ーク１００の利点を生かした典型的な回路４００の回路
図が示されている。この回路４００はバンドパスフィル
タである。このバンドパスフィルタ４００はここでは本
発明の意義を説明するために示されており、それはこの
ようなフィルタが個別部品を用いることなしに実現する
ことは特に困難な形態であるためである。電子的に同調
可能なネットワークを有する任意の他の電子回路もこの
発明から利益を受けることは明らかである。幾つかのそ
のような回路は発振器、種々の特性のフィルタ、スイッ
チ、その他である。好ましい実施例において特にバンド
パスフィルタが選択されたのはそのようなフィルタに対
する望ましい周波数および理想性能を達成する上で関係
する複雑さを導入する場合における本発明の有利性を示
すためである。フィルタ４００は入力Ｖ_ｉｎおよび出力
Ｖ_ｏｕｔを有する増幅器４０２を含む。フィードバック
ループはＶ_ｏｕｔの一部を増幅器４０２の反転入力に結
合するよう示されている。該フィードバックにおける結
合回路は直列抵抗４０４と共にネットワーク１００を含
む。ネットワーク１００をチューニングすることによ
り、フィルタ４００の中心周波数が所望の周波数になる
ように調整できる。このチューニングは完全に電子的に
行なわれるから、各々の別個の動作帯域に対しフィルタ
を設計する必要はない。むしろ、その動作周波数を変更
することができるため、同じフィルタを任意の動作帯域
に対して使用できる。フィルタ４００の動作周波数は可
変であるものとして示されているが他の戦略的位置にお
いてネットワーク１００を用いることにより帯域幅およ
び位相性能のような他の性能特性を同調することができ
る。

【００２５】図１０を参照すると、分布型ネットワーク
１００Ａの利点を取り入れた典型的な回路４００Ａの回
路図が示されている。この回路４００Ａは抵抗４０４Ａ
および直流阻止用容量４０６Ａを含む結合部を介してネ
ットワーク１００Ａに結合された発振器４０２Ａを含む
可変伝送ゼロ回路である。この実施例において使用され
ている発振器４０２Ａは入力信号を生成するための手段
を表す。この入力信号はアンテナを介して受信機の入力
に供給できる。正のバイアスまたはそうでない場合はネ
ットワーク１００Ａの制御電圧が分離用抵抗４１０Ａを
介して結合されている。抵抗４１０Ａはバイアスライン
とネットワーク１００Ａとの間の無線周波分離を提供す
る。バイパス容量４１４Ａは無用の無線周波信号をさら
にろ波し、それによりネットワーク１００Ａのバイアス
ラインからの高周波分離を助ける。ネットワーク１００
Ａは直流阻止用容量４１２Ａを介して負荷４１６Ａに結
合されている。２つの容量４０６Ａおよび４１２Ａはネ
ットワーク１００Ａの２つのポートにおいて必要な直流
阻止を提供し、これはバイアスラインにおける直流信号
よって制御されるネットワーク１００Ａの動作パラメー
タに対する入力および出力の干渉を最小化するためであ
る。

【００２６】数多くのゼロを有する回路４００Ａの動作
は前記回路４００Ａの周波数−振幅伝達関数を示す図１
１の信号ダイアグラム６０２Ａを参照することにより最
もよく理解できる。明らかに、ネットワーク１００Ａの
出力において幾つかのゼロ６０４Ａおよび６０６Ａが得
られる。これらの谷６０４Ａおよび６０６Ａの周波数は
バイアスラインに印加されるバイアス電圧によって容易
に変更できる。一般に、伝送ゼロ６０４Ａおよび６０６
Ａの周波数は次の式によって決定される。Ｆ_{Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ}＝ｃ／｛Ｕ_Ｔ（ε_ｒｅｆｆ）^１／２｝

【００２７】電子的に同調可能な帯域排除フィルタは可
変排除（共振）周波数を持って容易に達成できることが
わかる。ゼロのチューニングは完全に電子的であるか
ら、各々の別個の動作帯域に対してフィルタを設計する
必要はない。むしろ、その動作周波数を変更できる能力
によって、同じフィルタを任意の帯域の動作に使用でき
る。回路４００Ａを用いたフィルタの動作周波数は可変
であるものとして示されているが、帯域幅および位相性
能のような他の性能特性を他の戦略的位置にネットワー
ク１００Ａを用いることにより同調することもできる。

【００２８】回路４００はここでは本発明の意義を説明
するために示されているが、それはこの回路が個別部品
なしで実現するのが特に困難な形態であるためである。
電子的に同調可能なネットワークを有する任意の他の電
子回路も本発明の利益を受けることができることは明ら
かである。幾つかのそのような回路は発振器、異なる特
性のフィルタ、スイッチ、その他である。好ましい実施
例において可変伝送ゼロが特に説明されたのはそのよう
な回路に対する望ましい周波数および位相性能を達成す
るのに関与する複雑さを導入する上で本発明の有利性を
示すためである。

【００２９】次に、図５を参照すると、本発明の原理に
従った受信機５００のブロック図が示されている。受信
機５００はアンテナ５０２を含み、該アンテナ５０２に
よって無線周波信号が受信されかつろ波のためフィルタ
４００に印加される。フィルタ５０４の動作周波数はコ
ントローラ５１６によって制御される。コントローラ５
１６にはメモリブロック５１４が結合されており、該メ
モリブロック５１４はコントローラ５１６に受信機５０
０の動作に関連する周波数情報および他の情報を供給す
る。この情報はコントローラ５１６において変換されか
つフィルタ４００の動作周波数を指令するために使用さ
れる相対値に変えられる。ろ波された信号はＲＦ増幅器
５０６によって増幅されかつ復調器５０８に印加され
る。復調器５０８は発振器５１８の発振信号を使用す
る。発振器５１８は受信機５００の動作周波数を決定す
る。この発振器５１８は、それぞれ、１００または１０
０Ａと同様の抵抗−容量ネットワークまたは誘導−容量
ネットワークを含む。前と同様に、コントローラ５１６
は発振器５１８の動作周波数をその電子的に同調可能な
ネットワークのバイアス電圧を制御することにより制御
する。復調器５０８の出力はオーディオフィルタ５０９
を介して電力増幅器５１０に結合されている。フィルタ
５０９のろ波性能もコントローラ５１６によって制御さ
れる。フィルタ５０９の出力におけるろ波された信号は
増幅器５１０によって増幅されかつスピーカ５１２に印
加される。フィルタ５０４および５０９そして発振器５
１８の動作周波数に関する情報はメモリ５１４に記憶さ
れかつ必要に応じてコントローラ５１６に通信される。

【００３０】フィルタ５０４の動作周波数を制御できる
ことは受信機５００全体を１つの集積回路に集積する可
能性を与え、単一チップ受信機のもとになる。単一チッ
プ受信機を製造する上での苦境は半導体で実現できなか
った個別部品に対する必要性を除去することにより今や
取り除くことができる。ネットワーク１００（１００
Ａ）が完全に集積可能であることによって、今や前には
不可能であった多くの電子回路の動作を電子的に制御す
ることが可能である。このことに対する意義のある利点
は所望の動作範囲をカバーするために受信機アセンブリ
を激増させる必要性が除去されることである。

【００３１】この実施例の焦点は高い誘電率の集積化さ
れた同調可能なネットワークを用いたフィルタに当てら
れているが、本発明の原理を利用して種々の電子的回路
を実施できることは十分理解される。従って、ローパ
ス、ハイパス、帯域排除、その他のような種々のフィル
タをこれらの原理を用いて実現できる。容量部品を用い
た同調可能なインダクタのシミュレーションのような他
の回路もネットワーク１００（１００Ａ）の動作の範囲
内に含まれる。

【００３２】

【発明の効果】以上要するに、本発明の構造を利用する
ことから有利な結果が得られることが示され、これら有
利な結果としては広いダイナミックレンジの同調可能な
回路の集積、導電グレイン境界およびボイドによる頭部
および底部電極間の接触の防止、均質でないかつフィー
ルド増強領域の低減、低い損失、高いＱ、フィルム抵抗
の改善、改善された電気的ブレークダウン、そして改良
された記憶電荷特性が含まれる。上に述べた例は本発明
の好ましい実施例の説明に役立つことを意図している。
従って、本発明はここに添付の特許請求の範囲による場
合を除き制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる抵抗−容量ネットワークの断面
図である。

【図２】本発明に従って構成された抵抗−容量ネットワ
ークの斜視図である。

【図３】図１のネットワークの電気的符号を示す回路図
である。

【図４】本発明に係わる電子回路のブロック図である。

【図５】本発明に係わる抵抗−容量ネットワークを導入
した通信装置を示すブロック図である。

【図６】図１のネットワークの等価回路を示す電気回路
図である。

【図７】本発明に従って構成された誘導−容量ネットワ
ークの断面図である。

【図８】本発明に従って構成された誘導−容量ネットワ
ークの斜視図である。

【図９】図１のネットワークの等価回路を示す電気回路
図である。

【図１０】本発明に係わる電子回路のブロック図であ
る。

【図１１】図４の回路の出力信号を表す信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１００抵抗−容量ネットワーク１００Ａ誘導−容量ネットワーク１１２，１１２Ａ半導体基板１１３，１１３Ａ，１１５，１１５Ａ制御ライン１１４，１１４Ａ表面層１１６，１１６Ａ絶縁層１１８，１１８Ａ金属プレート１１９，１１９Ａ半導体絶縁体境界１２０，１２０Ａ空乏層１２２Ａ，１２３Ａ，１２２Ｂ，１２３Ｂ薄膜コンタ
クト１２４Ａ，１２４Ｂコンタクト１２６抵抗層１２６Ａ誘導層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバート・イー・ステンジェルアメリカ合衆国フロリダ州33309、フォート・ロウダーデイル、ノースウエスト・トゥエンティファイブ・ウェイ 6750

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集積化分布型抵抗−容量ネットワークで
あって、高い誘電率の電子的に同調可能な半導体集積容量、前記高い誘電率の半導体集積容量の上に形成された抵抗
層、および前記抵抗層に結合された複数の電気的コンタ
クト端子、を具備することを特徴とする集積化分布型抵抗−容量ネ
ットワーク。
【請求項２】前記容量は、前記半導体より高い抵抗率の半導電性材料の層を有する
半導体、前記高い抵抗率の層に形成された空乏層、前記高い抵抗率の層の上に形成された絶縁層であって、
該絶縁層は前記半導体の誘電率よりも大きな誘電率を有
する金属酸化物であるもの、そして前記誘電層の上に形
成された導電性電極、を含むことを特徴とする請求項１
に記載の集積化ネットワーク。
【請求項３】前記高い誘電率の半導体集積化容量はジ
ルコニウムチタン酸塩（ＺｒＴｉＯ_４）集積容量からな
ることを特徴とする請求項２に記載の集積化ネットワー
ク。
【請求項４】前記絶縁層は１６より大きな誘電率を有
することを特徴とする請求項２に記載の集積化ネットワ
ーク。
【請求項５】前記絶縁層は低損失、非強誘電性絶縁体
であることを特徴とする請求項２に記載の集積化ネット
ワーク。
【請求項６】前記絶縁層の誘電率は前記高い抵抗率の
半導体材料の誘電率よりも大きいことを特徴とする請求
項２に記載の集積化ネットワーク。
【請求項７】前記絶縁層の材料は金属酸化物であり、
前記金属はバリウム、鉛、リチウム、モリブデン、ネオ
ジム、ニオブ、ストロンチウム、タンタル、チタン、タ
ングステン、バナジウム、およびジルコニウムからなる
グループから選択された少なくとも第１および第２の成
分からなることを特徴とする請求項２に記載の集積化ネ
ットワーク。
【請求項８】集積化電子的同調可能分布型抵抗−容量
ネットワークであって、半導体であって該半導体より高い抵抗率の半導電性材料
の層を有するもの、前記より高い抵抗率の層に形成された空乏層、前記より高い抵抗率の上に形成された絶縁層であって、
該絶縁層は前記半導体の誘電率よりも大きな誘電率を有
する金属酸化物からなるもの、前記絶縁層の一部の上に形成された金属電極、前記絶縁層の上に形成された抵抗層、そして前記抵抗層
の上に形成された複数の金属電極、を具備することを特徴とする集積化電子的同調可能分布
型抵抗−容量ネットワーク。
【請求項９】制御入力、共通ラインおよび２つの信号
ラインを有する集積化分布型抵抗−容量ネットワークで
あって、前記制御入力に結合された制御ラインプレートおよび前
記共通ラインに結合された第１のコンタクトプレートを
有する高い誘電率の半導体集積化容量、前記集積化容量の上に形成された抵抗層、そして前記抵
抗層に結合されかつ２つの信号ラインを提供する複数の
コンタクト端子、を具備することを特徴とする集積化分布型抵抗−容量ネ
ットワーク。
【請求項１０】通信装置であって、無線通信信号を受信するための受信手段であって、該受
信手段は少なくとも１つの集積化電子的同調可能分布型
抵抗−容量ネットワークを有するもの、を具備し、前記集積化ネットワークは、高い誘電率の半導体集積化容量、前記高い誘電率の半導体集積化容量の上に形成された抵
抗層、そして前記抵抗層に結合された複数のコンタクト
端子を含むことを特徴とする通信装置。
【請求項１１】集積化分布型誘導−容量ネットワーク
であって、高い誘電率の電子的に同調可能な半導体集積容量、前記高い誘電率の半導体集積容量の上に形成された導電
層、そして前記導電層に結合された複数の電気的コンタ
クト端子、を具備することを特徴とする集積化分布型誘導−容量ネ
ットワーク。
【請求項１２】前記容量は、半導体であって、該半導体より高い抵抗率の半導電性材
料の層を有するもの、前記高い抵抗率の層に形成された空乏層、前記高い抵抗率の層の上に形成された絶縁層であって、
該絶縁層は前記半導体の誘電率よりも大きな誘電率を有
する金属酸化物であるもの、そして前記誘電層の上に形
成された電極、を具備することを特徴とする請求項１１
に記載の集積化ネットワーク。
【請求項１３】前記高い誘電率の半導体集積化容量は
ジルコニウムチタン酸塩（ＺｒＴｉＯ_４）集積化容量か
らなることを特徴とする請求項１２に記載の集積化ネッ
トワーク。
【請求項１４】前記絶縁層は１６より大きな誘電率を
有することを特徴とする請求項１２に記載の集積化ネッ
トワーク。
【請求項１５】前記絶縁層は低損失、非強誘電性絶縁
体であることを特徴とする請求項１２に記載の集積化ネ
ットワーク。
【請求項１６】前記絶縁層の誘電率は前記高い抵抗率
の半導体材料の誘電率より大きいことを特徴とする請求
項１２に記載の集積化ネットワーク。
【請求項１７】前記絶縁層の材料は金属酸化物であ
り、前記金属はバリウム、鉛、リチウム、モリブデン、
ネオジム、ニオブ、ストロンチウム、タンタル、チタ
ン、タングステン、バナジウム、そしてジルコニウムか
らなるグループから選択された少なくとも第１および第
２の成分からなることを特徴とする請求項１２に記載の
集積化ネットワーク。
【請求項１８】集積化電子的同調可能分布型誘導−容
量ネットワークであって、半導体であって、該半導体より高い抵抗率の半導電性金
属の層を有するもの、前記より高い抵抗率の層に形成された空乏層、前記高い抵抗率の層の上に形成された絶縁層であって、
該絶縁層は前記半導体の誘電率よりも大きな誘電率を有
する金属酸化物からなるもの、前記絶縁層の一部の上に形成された金属電極、前記絶縁層の上に形成された導電層、そして前記導電層
の上に形成された複数の金属電極、を具備することを特徴とする集積化電子的同調可能分布
型誘導−容量ネットワーク。
【請求項１９】制御入力、共通ラインおよび２つの信
号ラインを有する集積化分布型誘導−容量ネットワーク
であって、前記制御入力に結合された制御ラインプレートおよび前
記共通ラインに結合された第１のコンタクトプレートを
有する高い誘電率の半導体集積化容量、前記集積化容量の上に形成された導電層、そして前記導
電層に結合されかつ２つの信号ラインを提供する複数の
コンタクト端子、を具備することを特徴とする集積化分布型誘導−容量ネ
ットワーク。
【請求項２０】通信装置であって、無線通信信号を受信するための受信手段であって、該受
信手段は少なくとも１つの集積化電子的同調可能分布型
誘導−容量ネットワークを有するもの、を具備し、前記集積化ネットワークは、高い誘電率の半導体集積化容量、前記高い誘電率の半導体集積化容量の上に形成された導
電層、そして前記導電層に結合された複数のコンタクト
端子、を具備することを特徴とする通信装置。