JP3514224B2 - Piezoelectric resonator, filter and electronic device - Google Patents

Piezoelectric resonator, filter and electronic device

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JP3514224B2 JP2000283724A JP2000283724A JP3514224B2 JP 3514224 B2 JP3514224 B2 JP 3514224B2 JP 2000283724 A JP2000283724 A JP 2000283724A JP 2000283724 A JP2000283724 A JP 2000283724A JP 3514224 B2 JP3514224 B2 JP 3514224B2
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thin film
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は圧電共振子、フィル
タ及び電子機器に関し、特に、圧電体層の弾性振動を利
用した圧電共振子、フィルタ及び電子機器に関する。
The present invention relates to a piezoelectric resonator, a filter, and an electronic device, and more particularly, to a piezoelectric resonator, a filter, and an electronic device using elastic vibration of a piezoelectric layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電基板の厚み振動を利用した圧電薄膜
共振子の共振周波数は、圧電基板の厚さに反比例し、超
高周波領域では圧電基板を極めて薄く加工する必要があ
る。しかし、圧電基板自体の厚さを薄くするのは、その
機械的強度や取り扱い上の制限などから、基本モードで
は数100MHzが実用上の高周波限界とされてきた。
2. Description of the Related Art The resonance frequency of a piezoelectric thin-film resonator utilizing the thickness vibration of a piezoelectric substrate is inversely proportional to the thickness of the piezoelectric substrate. However, the thickness of the piezoelectric substrate itself has been reduced to a practical high frequency limit of several hundred MHz in the fundamental mode due to its mechanical strength and restrictions on handling.

【0003】このような問題を解決するため、従来より
圧電薄膜共振子が提案されており、フィルタや共振器と
して提案されている。この圧電薄膜共振子1は、図1に
示すように、微細加工法を用いてSi基板2を部分的に
エッチングすることにより、Si基板2の一部に数μm
以下の厚さの薄膜支持部3を形成し、その上に一対の励
振用電極5a,5bを両面に有するZnO圧電薄膜4を
設けたものである。
In order to solve such a problem, a piezoelectric thin film resonator has been conventionally proposed, and has been proposed as a filter or a resonator. As shown in FIG. 1, the piezoelectric thin-film resonator 1 is formed by partially etching the Si substrate 2 using a microfabrication method so that a part of the Si substrate 2 has a thickness of several μm.
A thin film support 3 having the following thickness is formed, and a ZnO piezoelectric thin film 4 having a pair of excitation electrodes 5a and 5b on both surfaces is provided thereon.

【0004】このような圧電薄膜共振子1では、薄膜支
持部3は微細加工技術を用いて薄くすることができ、圧
電薄膜4もスパッタリング等によって薄く形成すること
ができるので、数100MHz〜数1000MHzまで
高周波特性を延ばすことができる可能性がある。
In such a piezoelectric thin-film resonator 1, the thin-film supporting portion 3 can be thinned by using a fine processing technique, and the piezoelectric thin-film 4 can be formed thin by sputtering or the like. There is a possibility that high-frequency characteristics can be extended up to this point.

【0005】しかし、ZnOの弾性定数の温度係数は約
−160ppm/℃、Siの弾性定数の温度係数は約−3
0ppm/℃であって、ZnOとSiでは共振周波数の温
度係数がいずれも負の値をもつので、ZnOからなる圧
電薄膜4とSiからなる薄膜支持部3との組み合わせで
は、基本モードにおける共振周波数の温度特性が悪くな
るという欠点がある。
However, the temperature coefficient of the elastic constant of ZnO is about -160 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the elastic constant of Si is about −3 ppm.
Since the temperature coefficient of the resonance frequency of ZnO and Si has a negative value in both cases, the combination of the piezoelectric thin film 4 made of ZnO and the thin film support 3 made of Si has the resonance frequency in the fundamental mode. Has the disadvantage that the temperature characteristics of the sample are poor.

【0006】また、図2に示す圧電薄膜共振子6では、
Si基板2の表面に熱酸化等によってSiO薄膜7を
形成し、Si基板2を部分的にエッチングすることによ
ってSiO薄膜7で薄膜支持部3を形成し、その上に
励振用電極5a,5bを両面に有するZnO圧電薄膜4
を設けている。
In the piezoelectric thin film resonator 6 shown in FIG.
The SiO 2 thin film 7 is formed on the surface of the Si substrate 2 by thermal oxidation or the like, and the Si substrate 2 is partially etched to form the thin film support 3 with the SiO 2 thin film 7, and the excitation electrodes 5 a, Piezoelectric thin film 4 having 5b on both sides
Is provided.

【0007】ZnOの弾性定数の温度係数は約−160
ppm/℃、SiOの弾性定数の温度係数は約+200p
pm/℃であって、ZnOとSiOでは共振周波数の温
度係数の符号が異なるので、ZnOからなる圧電薄膜4
の膜厚とSiOからなる薄膜支持部3の膜厚との比を
ある適当な値(概略で、2:1)に設定することによ
り、基本モードにおける共振周波数の温度係数を小さく
し、共振周波数の温度特性を安定にすることができる
(特開昭58−121817号公報)。
The temperature coefficient of the elastic constant of ZnO is about -160.
ppm / ° C, temperature coefficient of elastic constant of SiO 2 is about + 200p
pm / ° C., and the sign of the temperature coefficient of the resonance frequency is different between ZnO and SiO 2.
By setting the ratio of the film thickness of the thin film support portion 3 made of SiO 2 to a certain appropriate value (roughly 2: 1), the temperature coefficient of the resonance frequency in the fundamental mode can be reduced, The frequency temperature characteristics can be stabilized (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-121817).

【0008】図3は別な構造の圧電薄膜共振子9を示す
断面図である。これは、浮き構造(エアブリッジ構造)
を有する圧電薄膜共振子9であって、Si基板10の上
にエアギャップ11を介してSiOからなる薄膜支持
部12を形成し、Si基板10から浮き上がるように形
成された薄膜支持部12の上に、励振用電極14a,1
4bを両面に有するZnO圧電薄膜13を設けている。
FIG. 3 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 9 having another structure. This is a floating structure (air bridge structure)
A piezoelectric thin-film resonator 9 having a thin-film support portion 12 made of SiO 2 formed on an Si substrate 10 via an air gap 11, and formed to float from the Si substrate 10. The excitation electrodes 14a, 1
A ZnO piezoelectric thin film 13 having 4b on both sides is provided.

【0009】この圧電薄膜共振子9でも、図2に示した
圧電薄膜共振子6と同様、ZnO圧電薄膜13の膜厚と
SiO薄膜支持部12の膜厚との比をある適当な値に
設定することにより共振周波数の温度係数を小さくし、
共振周波数の温度特性を安定にすることができる。
In this piezoelectric thin-film resonator 9, as in the case of the piezoelectric thin-film resonator 6 shown in FIG. 2, the ratio between the thickness of the ZnO piezoelectric thin film 13 and the thickness of the SiO 2 thin-film support portion 12 is set to an appropriate value. By setting, the temperature coefficient of the resonance frequency is reduced,
The temperature characteristics of the resonance frequency can be stabilized.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記第2の圧電薄膜共
振子6にあっては、ZnO圧電薄膜4とSiO薄膜支
持部3を組み合わせることにより共振周波数の温度係数
を相殺させることができる。また、上記第3の圧電薄膜
共振子9にあっては、ZnO圧電薄膜13とSiO
膜支持部12を組み合わせることにより共振周波数の温
度係数を相殺させることができる。
In the second piezoelectric thin film resonator 6, the temperature coefficient of the resonance frequency can be offset by combining the ZnO piezoelectric thin film 4 and the SiO 2 thin film support 3. Further, in the third piezoelectric thin film resonator 9, the temperature coefficient of the resonance frequency can be canceled by combining the ZnO piezoelectric thin film 13 and the SiO 2 thin film support portion 12.

【0011】しかし、ZnOは圧電体であるのに対し、
SiOは非圧電体であるため、これらの圧電薄膜共振
子においては、共振レスポンスが小さく、共振特性がよ
くなかった。
However, while ZnO is a piezoelectric material,
Since SiO 2 is a non-piezoelectric material, these piezoelectric thin-film resonators have low resonance response and poor resonance characteristics.

【0012】本発明は上述の技術的問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、共
振周波数の温度特性が安定で、かつ共振レスポンスも大
きくて共振特性が良好な圧電共振子を提供することにあ
る。さらに、この圧電共振子を用いたフィルタ及び電子
機器を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and it is an object of the present invention to stabilize the temperature characteristics of the resonance frequency, and to provide a good resonance characteristic with a large resonance response. It is to provide a piezoelectric resonator. It is still another object of the present invention to provide a filter and an electronic device using the piezoelectric resonator.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段とその作用】請求項1に記
載の圧電共振子は、AlNからなる1層もしくは複数層
の圧電体層とZnOからなる1層もしくは複数層の圧電
体層とを積層し、該積層体を、少なくとも一部を基板か
ら浮かせるように、つまり、基板に接しないようにして
該基板上に配置し、前記積層体を構成する圧電体層の少
なくとも1層を挟むようにして少なくとも1組の電極を
設けたことを特徴としている。請求項2に記載の圧電共
振子は、共振周波数の温度係数が正である1層もしくは
複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層もしくは
複数層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少なくとも
一部を基板から浮かせるようにして該基板上に配置し、
前記積層体を構成するいずれの圧電体層もいずれかの電
極間に挟まれるようにして少なくとも1組の電極を設け
たことを特徴としている。請求項3に記載の圧電共振子
は、共振周波数の温度係数が正である1層もしくは複数
層の圧電体層と該温度係数が負である1層もしくは複数
層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少なくとも一部
を基板から浮かせるようにして該基板上に配置し、前記
積層体を構成する圧電体層の少なくとも1層を挟むよう
にして少なくとも1組の電極を設け、共振周波数の温度
係数が負である前記圧電体層を、ZnO、LiNb
、LiTaO 、PbZr Ti 1 −X)
〔0≦x≦0 . 52〕のいずれかの圧電材料を主成分
として構成したことを特徴としている。請求項4に記載
の圧電共振子は、共振周波数の温度係数が正である1層
もしくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層
もしくは複数層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少
なくとも一部を基板から浮かせるようにして該基板上に
配置し、前記積層体を構成する圧電体層の少なくとも1
層を挟むようにして少なくとも1組の電極を設け、共振
周波数の温度係数が正である前記圧電体層を、AlN、
PbZr Ti 1 −X) 〔0 . 54≦x≦1〕を主
成分として構成したことを特徴としている。請求項5に
記載の圧電共振子は、共振周波数の温度係数が正である
1層もしくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である
1層もしくは複数層の圧電体層とを基板上に3層に積層
し、該積層体を、少なくとも一部を基板から浮かせるよ
うにして該基板上に配置し、前記積層体を構成する圧電
体層の少なくとも1層を挟むようにして少なくとも1組
の電極を設け、中央の圧電体層を挟む上下の圧電体層の
厚さをほぼ等しくしたことを特徴としている。
Means for Solving the Problems and Actions According to Claim 1
Mounted piezoelectric resonatorIs AlNOne or more layers consisting of
Piezoelectric layer and one or multiple layers of ZnO
Body layer, and at least a part of the laminate
So that it does not touch the board
A small number of piezoelectric layers constituting the laminate are arranged on the substrate.
At least one set of electrodes sandwiches at least one layer
It is characterized by having been provided.The piezoelectric capacitor according to claim 2.
The pendulum is a single layer with a positive temperature coefficient of resonance frequency or
A plurality of piezoelectric layers and one layer whose temperature coefficient is negative or
A plurality of piezoelectric layers are laminated, and the laminated body is at least
A part is placed on the substrate so as to float from the substrate,
Any of the piezoelectric layers constituting the laminate may be any of the electrodes.
Providing at least one set of electrodes to be sandwiched between the poles
It is characterized by having. The piezoelectric resonator according to claim 3.
Is one or more layers whose temperature coefficient of resonance frequency is positive
Piezoelectric layer and one or more layers whose temperature coefficient is negative
And a piezoelectric layer of at least one
Is placed on the substrate so as to float from the substrate,
Sandwich at least one of the piezoelectric layers constituting the laminate
And at least one set of electrodes at a temperature of the resonance frequency.
The piezoelectric layer having a negative coefficient is made of ZnO, LiNb
O 3. LiTaO 3 , PbZr X Ti ( 1 -X) O
3 [0 ≦ x ≦ 0 . 52] as a main component.
It is characterized by having been constituted as. Claim 4
Has a positive temperature coefficient of the resonance frequency.
Alternatively, a plurality of piezoelectric layers and one layer having a negative temperature coefficient
Alternatively, a plurality of piezoelectric layers are laminated, and the laminate is
At least a part should be lifted off the substrate
At least one of the piezoelectric layers constituting the laminated body
At least one set of electrodes is provided so as to sandwich the layer,
The piezoelectric layer having a positive temperature coefficient of frequency is formed of AlN,
PbZr X Ti ( 1 -X) O 3 [0 . 54 ≦ x ≦ 1]
It is characterized by being constituted as a component. Claim 5
The described piezoelectric resonator has a positive temperature coefficient of resonance frequency
One or more piezoelectric layers and the temperature coefficient is negative
One or more piezoelectric layers are laminated on the substrate in three layers
Then, the laminate is floated at least partially from the substrate.
And placed on the substrate to form the piezoelectric body
At least one set sandwiching at least one body layer
Of the upper and lower piezoelectric layers sandwiching the central piezoelectric layer.
It is characterized in that the thickness is almost equal.

【0014】請求項1〜5に記載の圧電共振子にあって
は、AlN又は共振周波数の温度係数が正である1層も
しくは複数層の圧電体層と、ZnO又は該温度係数が負
である1層もしくは複数層の圧電体層とを積層している
ので、各圧電体層の厚さを適当に設定することにより、
積層体全体としての共振周波数の温度係数をほぼゼロに
することができる。しかも、共振周波数の温度係数が正
の値を有する層も、負の値を有する層も、いずれも圧電
体層によって構成されているので、圧電共振子の共振レ
スポンスを良好にし、その共振特性を良好にすることが
きる。
In the piezoelectric resonator according to any one of the first to fifth aspects , AlN or one or a plurality of piezoelectric layers having a positive temperature coefficient of the resonance frequency, and ZnO or a negative temperature coefficient thereof. Since one or a plurality of piezoelectric layers are laminated, by appropriately setting the thickness of each piezoelectric layer,
The temperature coefficient of the resonance frequency of the entire laminate can be made substantially zero. Moreover, since both the layer having a positive temperature coefficient and the layer having a negative temperature coefficient of the resonance frequency are constituted by the piezoelectric layer, the resonance response of the piezoelectric resonator is improved and its resonance characteristics are improved. it is cut with <br/> be improved.

【0015】よって、請求項1〜5に記載の圧電共振子
によれば、共振周波数の温度特性が安定で、かつ共振レ
スポンスも大きくて共振特性が良好な圧電共振子を作製
することができる。
[0015] Therefore, according to the piezoelectric resonator according to claim 1 to 5, the temperature characteristics of the resonance frequency is stable and can be resonant responses even greater resonance characteristics to produce a good piezoelectric resonator.

【0016】請求項に記載の圧電共振子は、請求項
又は3〜5に記載した圧電共振子において、前記積層体
を構成するいずれの圧電体層も、いずれかの電極間に挟
まれていることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric resonator according to the first aspect.
Alternatively , in the piezoelectric resonator described in any one of 3 to 5 , any one of the piezoelectric layers included in the multilayer body is sandwiched between any one of the electrodes.

【0017】請求項2又は6に記載の圧電共振子にあっ
ては、全ての圧電体層が電極間に挟まれているので、電
極に励振用電気信号を入力することによって全ての圧電
体層が励振される。従って、圧電共振子の共振レスポン
スを非常に大きくでき、強い共振特性を有する圧電共振
子を作製することができる。
In the piezoelectric resonator according to the second or sixth aspect , since all the piezoelectric layers are sandwiched between the electrodes, all the piezoelectric layers are inputted by inputting an excitation electric signal to the electrodes. Is excited. Therefore, the resonance response of the piezoelectric resonator can be made extremely large, and a piezoelectric resonator having strong resonance characteristics can be manufactured.

【0018】請求項に記載の圧電共振子は、請求項
又は4〜6に記載した圧電共振子における共振周波数の
温度係数が負である圧電体層が、ZnO、LiNb
、LiTaO、PbZrTi 1 −X)
〔0≦x≦0.52〕のいずれかの圧電材料を主成分
として構成されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric resonator according to the second aspect.
Alternatively , the piezoelectric layer having a negative temperature coefficient of the resonance frequency in the piezoelectric resonator described in 4 to 6 is made of ZnO, LiNb.
O 3, LiTaO 3, PbZr X Ti (1 -X) O
3 [0 ≦ x ≦ 0.52], characterized in that it is composed mainly of a piezoelectric material.

【0019】ZnO、LiNbO、LiTaO、P
bZrTi(1−X)〔0≦x≦0.52〕は、
いずれも圧電体であって、しかも共振周波数の温度係数
が負の値を有しているから、請求項3又は7に記載した
圧電共振子においては、共振周波数の温度係数が正の圧
電体層と組合わせることにより、共振特性の良好な圧電
共振子を作製することができる。
ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3 , P
bZr X Ti (1-X) O 3 [0 ≦ x ≦ 0.52]
8. The piezoelectric device according to claim 3 , wherein each of the piezoelectric materials is a piezoelectric material, and the temperature coefficient of the resonance frequency has a negative value .
In the case of a piezoelectric resonator, by combining with a piezoelectric layer having a positive temperature coefficient of resonance frequency, a piezoelectric resonator having good resonance characteristics can be manufactured.

【0020】請求項に記載の圧電共振子は、請求項
2、3又は5〜7に記載の圧電共振子における温度係数
が正である圧電体層が、AlN、PbZrTi 1
−X)〔0.54≦x≦1〕を主成分として構成さ
れていることを特徴としている。
[0020] The piezoelectric resonator according to the eighth aspect is characterized in that :
The piezoelectric layer having a positive temperature coefficient in the piezoelectric resonator described in 2, 3, or 5 to 7 is formed of AlN, PbZr X Ti ( 1
-X) O 3 [0.54 ≦ x ≦ 1] as a main component.

【0021】AlN、PbZrTi(1−X)
〔0.54≦x≦1〕は圧電体であって、しかも共振
周波数の温度係数が正の値を有しているから、請求項4
又は8に記載した圧電共振子においては、共振周波数の
温度係数が負の圧電体層と組合わせることにより、共振
特性の良好な圧電共振子を作製することができる。
AlN, PbZr X Ti (1-X) O
3 [0.54 ≦ x ≦ 1] is a piezoelectric, moreover since the temperature coefficient of the resonant frequency has a positive value, claim 4
Alternatively, in the piezoelectric resonator described in 8, a piezoelectric resonator having good resonance characteristics can be manufactured by combining with a piezoelectric layer having a negative temperature coefficient of resonance frequency.

【0022】なお、PbZrTi(1−X)は、
組成変更によって正負いずれの周波数温度係数も得るこ
とができるから、正負両方の圧電体層を組み合わせるこ
とにより、共振特性の良好な圧電共振子を作製すること
ができる。
It should be noted that PbZr X Ti (1-X) O 3 is
Since both the positive and negative frequency temperature coefficients can be obtained by changing the composition, a piezoelectric resonator having good resonance characteristics can be manufactured by combining both positive and negative piezoelectric layers.

【0023】請求項に記載の圧電共振子は、前記基板
上で3層の圧電体層を積層した請求項1〜4又は6〜8
に記載の圧電共振子において、中央の圧電体層を挟む上
下の圧電体層の厚さがほぼ等しいことを特徴としてい
る。
The piezoelectric resonator according to claim 9, claim 1-4 or 6-8 by laminating piezoelectric layers of three layers on the substrate
Wherein the thicknesses of the upper and lower piezoelectric layers sandwiching the central piezoelectric layer are substantially equal.

【0024】請求項5又は9に記載の圧電共振子にあっ
ては、3層の圧電体層のうち中央の圧電体層を挟む上下
の圧電体層の厚さがほぼ等しくなっているので、3層積
層された圧電体層は中央の圧電体層の中央面に関して対
称な構造となる。そのため、温度変化に伴って熱応力が
発生しても応力のバランスがとれるので、積層された圧
電体層が破壊しにくく、また反りも発生しにくくなる。
In the piezoelectric resonator according to the fifth or ninth aspect , the thicknesses of the upper and lower piezoelectric layers sandwiching the central piezoelectric layer among the three piezoelectric layers are substantially equal. The three stacked piezoelectric layers have a symmetrical structure with respect to the center plane of the center piezoelectric layer. Therefore, even if a thermal stress is generated due to a temperature change, the stress can be balanced, so that the laminated piezoelectric layers are hardly broken and warpage is hardly generated.

【0025】請求項10に記載のフィルタは、請求項1
に記載された圧電共振子を用いたことを特徴として
いる。
The filter according to the tenth aspect is the first aspect.
The piezoelectric resonator according to any one of the first to ninth aspects is used.

【0026】請求項11に記載の電子機器は、請求項1
に記載された圧電共振子を用いたことを特徴として
いる。
According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided the electronic apparatus according to the first aspect.
The piezoelectric resonator according to any one of the first to ninth aspects is used.

【0027】請求項10に記載のフィルタ及び請求項
に記載の電子機器は、本発明にかかる圧電共振子を用
いているので、周波数温度変化の少ないフィルタや電子
機器を得ることができる。また、共振子の特性がよくな
るので、フィルタ及び電子機器のフィルタ特性を良好に
できる。
[0027] A filter according to claim 10 and claim 1.
Since the electronic device described in 1 uses the piezoelectric resonator according to the present invention, it is possible to obtain a filter and an electronic device with a small frequency temperature change. Further, since the characteristics of the resonator are improved, the filter characteristics of the filter and the electronic device can be improved.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図4は本発明
の第1の実施形態による圧電薄膜共振子21の構造を示
す断面図である。この圧電薄膜共振子21にあっては、
Si基板22の上面にAlN薄膜23Aを形成し、Si
基板22の中央部を開口して空洞24を設ける。このと
き、AlN薄膜23Aの空洞24に対応する部分は、薄
膜支持部27となる。また、Si基板22の下面には、
SiO膜28が形成されている。薄膜支持部27の上
面には、ZnOからなる圧電薄膜25Zが形成されてい
る。AlN薄膜23Aの下面からSi基板22の端部に
かけては一方の励振用電極26aを設けてあり、この励
振用電極26aの一部がAlN薄膜23Aから露出して
いる。また、圧電薄膜25Zの上面にも他方の励振用電
極26bが設けられている。
(First Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator 21 according to a first embodiment of the present invention. In this piezoelectric thin film resonator 21,
An AlN thin film 23A is formed on the upper surface of a Si substrate 22,
A cavity 24 is provided by opening the center of the substrate 22. At this time, the portion corresponding to the cavity 24 of the AlN thin film 23A becomes the thin film support 27. Also, on the lower surface of the Si substrate 22,
An SiO 2 film 28 is formed. On the upper surface of the thin film support 27, a piezoelectric thin film 25Z made of ZnO is formed. One excitation electrode 26a is provided from the lower surface of the AlN thin film 23A to the end of the Si substrate 22, and a part of the excitation electrode 26a is exposed from the AlN thin film 23A. The other excitation electrode 26b is also provided on the upper surface of the piezoelectric thin film 25Z.

【0029】こうして圧電薄膜25Zと薄膜支持部27
の積層体からなる振動部位の両面に励振用電極26a,
26bが設けられ、ZnO圧電薄膜25Z及び薄膜支持
部27は、励振用の電気信号が加えられると、厚み振動
する。
Thus, the piezoelectric thin film 25Z and the thin film support 27
The excitation electrodes 26a,
26b is provided, and the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the thin film support 27 vibrate in thickness when an electric signal for excitation is applied.

【0030】図5(a)〜(i)は上記圧電薄膜共振子
21の製造工程の概略を示す図である。図4では示して
いないが、Si基板22の上面にあるSiO膜30に
より、下記のようにしてSi基板22のエッチングを制
御している。まず、(100)面Si基板22を用意
し、Si基板22の裏面にスパッタによってSiO
28を形成する。ついで、SiO膜28の上にレジス
ト膜29を形成し、フォトリソグラフィ法によりレジス
ト膜29をパターニングして開口をあける〔図5
(a)〕。このレジスト膜29の開口を通してフッ酸等
でSiO膜28を選択的にエッチングし、レジスト膜
29の開口に合わせてSiO膜28に開口をあける
〔図5(b)〕。
FIGS. 5 (a) to 5 (i) are schematic diagrams showing the steps of manufacturing the piezoelectric thin film resonator 21. FIG. Although not shown in FIG. 4, the etching of the Si substrate 22 is controlled by the SiO 2 film 30 on the upper surface of the Si substrate 22 as described below. First, a (100) plane Si substrate 22 is prepared, and an SiO 2 film 28 is formed on the back surface of the Si substrate 22 by sputtering. Next, a resist film 29 is formed on the SiO 2 film 28, and the resist film 29 is patterned by photolithography to form an opening [FIG.
(A)]. The SiO 2 film 28 is selectively etched with hydrofluoric acid or the like through the opening of the resist film 29, and an opening is made in the SiO 2 film 28 in accordance with the opening of the resist film 29 (FIG. 5B).

【0031】Si基板22の裏面に形成されていたレジ
スト膜29を除去した後、Si基板22の表面にCVD
法やスパッタ法などによりSiO膜30を成膜する
〔図5(c)〕。この後、SiO膜28をマスクとし
て、TMAH等のエッチング液によってSi基板22を
下面側から異方性エッチングする。この異方性エッチン
グにより、Si基板22の中央部が開口され、SiO
膜30の下に空洞24ができる〔図5(d)〕。この結
果、SiO膜30はその周囲をSi基板22によって
支持され、SiO膜30の中央部が空洞24の上でS
i基板22から浮いた状態となる。
After the resist film 29 formed on the back surface of the Si substrate 22 is removed, a CVD
The SiO 2 film 30 is formed by a sputtering method or a sputtering method (FIG. 5C). Thereafter, using the SiO 2 film 28 as a mask, the Si substrate 22 is anisotropically etched from the lower surface side with an etchant such as TMAH. By this anisotropic etching, the central portion of the Si substrate 22 is opened, and SiO 2
A cavity 24 is formed below the film 30 (FIG. 5D). As a result, the periphery of the SiO 2 film 30 is supported by the Si substrate 22, and the central portion of the SiO 2 film 30 is
Floating from the i-substrate 22.

【0032】ついで、SiO膜30の表面に電極材料
をリフトオフ蒸着法によって堆積させ、一方の励振用電
極26aを形成する〔図5(e)〕。また、リアクティ
ブスパッタにより、励振用電極26aの上からSiO
膜30の表面にAlN薄膜23Aを形成する〔図5
(f)〕。このとき、励振用電極26aの一部をAlN
薄膜23Aから露出させておく。
Next, an electrode material is deposited on the surface of the SiO 2 film 30 by a lift-off deposition method to form one excitation electrode 26a (FIG. 5E). Also, by reactive sputtering, SiO 2 is applied from above the excitation electrode 26a.
An AlN thin film 23A is formed on the surface of the film 30 [FIG.
(F)]. At this time, a part of the excitation electrode 26a is
It is exposed from the thin film 23A.

【0033】次に、メタルマスクを用いてリアクティブ
スパッタによりZnOを堆積させ、AlN薄膜23Aの
上にZnO圧電薄膜25Zを形成する〔図5(g)〕。
さらに、ZnO圧電薄膜25Zの上に電極材料をリフト
オフ蒸着法によって堆積させて他方の励振用電極26b
を形成する〔図5(h)〕。ついで、HF系エッチャン
トでウエットエッチングしたり、RIEでドライエッチ
ングしたりすることにより、SiO膜30の露出部分
を除去し、励振用電極26aとAlN薄膜23Aの下面
を露出させる〔図5(i)〕。このようにして、図4に
示したような構造の圧電薄膜共振子21が製作される。
Next, ZnO is deposited by reactive sputtering using a metal mask to form a ZnO piezoelectric thin film 25Z on the AlN thin film 23A (FIG. 5 (g)).
Further, an electrode material is deposited on the ZnO piezoelectric thin film 25Z by a lift-off vapor deposition method to form the other excitation electrode 26b.
Is formed [FIG. 5 (h)]. Next, the exposed portion of the SiO 2 film 30 is removed by wet etching with an HF-based etchant or dry etching with RIE, thereby exposing the lower surface of the excitation electrode 26a and the AlN thin film 23A [FIG. )]. Thus, the piezoelectric thin film resonator 21 having the structure as shown in FIG. 4 is manufactured.

【0034】ZnOの共振周波数の温度係数は負の値を
有するのに対し、AlNの共振周波数の温度係数は正の
値を有しているから、ZnO圧電薄膜25ZとAlN薄
膜支持部27を接合させた当該圧電薄膜共振子21によ
れば、ZnO圧電薄膜25Zと薄膜支持部27の膜厚比
を適当に設定することで、共振周波数の温度係数をほぼ
ゼロにすることができる。
Since the temperature coefficient of the resonance frequency of ZnO has a negative value while the temperature coefficient of the resonance frequency of AlN has a positive value, the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the AlN thin film support 27 are joined. According to the piezoelectric thin film resonator 21 thus set, the temperature coefficient of the resonance frequency can be made substantially zero by appropriately setting the film thickness ratio between the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the thin film support 27.

【0035】図6はZnO圧電薄膜25Zの膜厚T
ZnOに対するAlN薄膜支持部27の膜厚TAlN
比(TAlN/TZnO)を変化させたときの、圧電薄
膜共振子21の共振周波数の温度係数の変化を示してい
る。このようなデータを実験的に求めることにより、最
適な膜厚比を求めることができ、圧電薄膜共振子21の
共振周波数の温度係数をほぼゼロにすることができる。
FIG. 6 shows the thickness T of the ZnO piezoelectric thin film 25Z.
When changing the ratio of the thickness T AlN of the AlN thin film support portion 27 (T AlN / T ZnO) relative to ZnO, shows a change in the temperature coefficient of the resonant frequency of the piezoelectric thin film resonator 21. By experimentally obtaining such data, the optimum film thickness ratio can be obtained, and the temperature coefficient of the resonance frequency of the piezoelectric thin film resonator 21 can be made substantially zero.

【0036】さらに、従来の圧電薄膜共振子において
は、薄膜支持部は圧電振動させるための圧電薄膜を支持
する機能しか有していなかったのに対し、本発明の圧電
薄膜共振子21にあっては、ZnO圧電薄膜25Zを構
成するZnOも薄膜支持部27も共に圧電材料であるか
ら、励振用電極26a,26bを通してZnO圧電薄膜
25Z及び薄膜支持部27に電気信号を印加すると、薄
膜支持部27とZnO圧電薄膜25Zの両方に弾性振動
(厚み振動)が発生し、大きな共振レスポンスを得るこ
とができ、強い共振特性を実現できる。
Further, in the conventional piezoelectric thin-film resonator, the thin-film supporting portion only has a function of supporting the piezoelectric thin film for causing the piezoelectric vibration, whereas the piezoelectric thin-film resonator 21 of the present invention has Since both ZnO and the thin film support 27 constituting the ZnO piezoelectric thin film 25Z are made of a piezoelectric material, when an electric signal is applied to the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the thin film support 27 through the excitation electrodes 26a and 26b, the thin film support 27 Elastic vibration (thickness vibration) is generated in both the piezoelectric thin film 25Z and the ZnO piezoelectric thin film 25Z, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized.

【0037】(第2の実施形態)図7は本発明の第2の
実施形態による圧電薄膜共振子31を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子31にあっては、Si基板22
の上面にZnO薄膜23Zを形成し、Si基板22の中
央部に空洞24を形成する。また、ZnO薄膜23Zの
上にAlN圧電薄膜25Aを形成している。また、Al
N圧電薄膜25Aと薄膜支持部27の積層体からなる振
動部位の上面及び下面には、それぞれ励振用電極26
b,26aを設けている。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 31 according to a second embodiment of the present invention. In the piezoelectric thin film resonator 31, the Si substrate 22
A ZnO thin film 23Z is formed on the upper surface of the substrate, and a cavity 24 is formed in the center of the Si substrate 22. Also, an AlN piezoelectric thin film 25A is formed on the ZnO thin film 23Z. Also, Al
An excitation electrode 26 is provided on an upper surface and a lower surface of a vibration portion formed of a laminate of the N piezoelectric thin film 25A and the thin film support 27, respectively.
b, 26a.

【0038】この圧電薄膜共振子31は、第1の実施形
態とは、薄膜支持部とZnO圧電薄膜の圧電材料を入れ
替えたものであるから、第1の実施形態と同様、薄膜支
持部27の膜厚とAlN圧電薄膜25Aの膜厚を適当に
設定することにより、共振周波数の温度係数を安定させ
ることができる。さらに、薄膜支持部27とAlN圧電
薄膜25Aの両方が圧電振動するので、圧電薄膜共振子
31の共振インピーダンスを大きくし、強い共振特性を
得ることができる。
The piezoelectric thin-film resonator 31 is different from the first embodiment in that the thin-film supporting portion and the piezoelectric material of the ZnO piezoelectric thin film are replaced with each other. By appropriately setting the thickness and the thickness of the AlN piezoelectric thin film 25A, the temperature coefficient of the resonance frequency can be stabilized. Furthermore, since both the thin film support 27 and the AlN piezoelectric thin film 25A vibrate piezoelectrically, the resonance impedance of the piezoelectric thin film resonator 31 can be increased, and strong resonance characteristics can be obtained.

【0039】(第3の実施形態)図8は本発明の第3の
実施形態による圧電薄膜共振子32を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子32は、Si基板22の上にA
lN薄膜23Aを形成し、異方性エッチングによってS
i基板22の中央部に空洞24を形成し、AlN薄膜2
3Aの上にZnO圧電薄膜25Zを形成し、さらにその
上にAlN圧電薄膜25Aを形成している。また、Al
N圧電薄膜25AとZnO圧電薄膜25Zと薄膜支持部
27の積層体からなる振動部位の上面及び下面には、そ
れぞれ励振用電極26b,26aを設けている。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 32 according to a third embodiment of the present invention. The piezoelectric thin-film resonator 32 has an A
1N thin film 23A is formed, and S
A cavity 24 is formed in the center of the i-substrate 22, and the AlN thin film 2 is formed.
A ZnO piezoelectric thin film 25Z is formed on 3A, and an AlN piezoelectric thin film 25A is further formed thereon. Also, Al
Exciting electrodes 26b and 26a are provided on the upper surface and the lower surface of a vibrating portion formed of a laminate of the N piezoelectric thin film 25A, the ZnO piezoelectric thin film 25Z, and the thin film support 27, respectively.

【0040】この圧電薄膜共振子32も、メタルマスク
を用いてリアクティブスパッタによりZnO圧電薄膜2
5Zを形成した後、メタルマスクを用いてリアクティブ
スパッタによりAlN圧電薄膜25Aを形成する点を除
けば、第1の実施形態と同様にして製造される。
This piezoelectric thin-film resonator 32 is also made of a ZnO piezoelectric thin-film 2 by reactive sputtering using a metal mask.
After the 5Z is formed, it is manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the AlN piezoelectric thin film 25A is formed by reactive sputtering using a metal mask.

【0041】このような3層構造の積層体においても、
薄膜支持部27、ZnO圧電薄膜25ZおよびAlN圧
電薄膜25Aの各膜厚の比を適当に設定することによ
り、共振周波数の温度係数をほぼゼロにすることがで
き、温度特性を安定させることができる。
In such a laminate having a three-layer structure,
By appropriately setting the ratio between the thicknesses of the thin film support 27, the ZnO piezoelectric thin film 25Z, and the AlN piezoelectric thin film 25A, the temperature coefficient of the resonance frequency can be made substantially zero, and the temperature characteristics can be stabilized. .

【0042】さらに、3層の圧電薄膜23A,25Z,
25Aからなる積層体の全体が圧電材料によって構成さ
れているから、励振用電極26a,26bを通して圧電
薄膜25A,25Z及び薄膜支持部27に電気信号を印
加すると、薄膜支持部27と圧電薄膜25A,25Zの
全てに弾性振動が発生し、大きな共振レスポンスを得る
ことができ、強い共振特性を実現できる。
Further, three piezoelectric thin films 23A, 25Z,
Since the entire laminate including the piezoelectric thin film 25A is made of a piezoelectric material, when an electric signal is applied to the piezoelectric thin films 25A, 25Z and the thin film support 27 through the excitation electrodes 26a, 26b, the thin film support 27, the piezoelectric thin film 25A, Elastic vibration occurs in all of the 25Z, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized.

【0043】また、このような構造の圧電薄膜共振子3
2にあっては、薄膜支持部27(圧電薄膜23A)の膜
厚t1とAlN圧電薄膜25Aの膜厚t2を等しくすれ
ば、圧電薄膜25Zを中心として積層体の構造が上下で
ほぼ対称となるので、温度変化によって積層体に機械的
な反りが発生しにくくなる。
Further, the piezoelectric thin film resonator 3 having the above structure
In the case of No. 2, if the thickness t1 of the thin film support portion 27 (piezoelectric thin film 23A) and the thickness t2 of the AlN piezoelectric thin film 25A are made equal, the structure of the stacked body becomes substantially symmetrical about the piezoelectric thin film 25Z in the vertical direction. Therefore, it becomes difficult for the laminate to mechanically warp due to a temperature change.

【0044】(第4の実施形態)図9は本発明の第4の
実施形態による圧電薄膜共振子33を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子33にあっては、Si基板22
の上面にZnO薄膜23Zを形成し、Si基板22の中
央部に空洞24を形成する。また、ZnO薄膜23Zの
上にAlN圧電薄膜25Aを形成し、さらにその上にZ
nO圧電薄膜25Zを形成している。また、ZnO圧電
薄膜25Z、AlN圧電薄膜25A及び薄膜支持部27
の積層体からなる振動部位の上面及び下面には、それぞ
れ励振用電極26b,26aを設けている。
(Fourth Embodiment) FIG. 9 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 33 according to a fourth embodiment of the present invention. In the piezoelectric thin film resonator 33, the Si substrate 22
A ZnO thin film 23Z is formed on the upper surface of the substrate, and a cavity 24 is formed in the center of the Si substrate 22. Further, an AlN piezoelectric thin film 25A is formed on the ZnO thin film 23Z, and a ZN piezoelectric thin film 25A is further formed thereon.
An nO piezoelectric thin film 25Z is formed. Also, the ZnO piezoelectric thin film 25Z, the AlN piezoelectric thin film 25A, and the thin film support 27
Excitation electrodes 26b and 26a are provided on the upper surface and the lower surface of the vibrating portion made of the laminated body.

【0045】この圧電薄膜共振子33は、第3の実施形
態の圧電薄膜共振子32とは、薄膜支持部27、ZnO
圧電薄膜25Z及びAlN圧電薄膜25Aの圧電材料を
入れ替えたものであるから、第3の実施形態と同様、薄
膜支持部27の膜厚と各圧電薄膜25A,25Zの膜厚
を適当に設定することにより、共振周波数の温度特性を
安定させることができる。さらに、薄膜支持部27と各
圧電薄膜25A,25Zのそれぞれが圧電振動するの
で、圧電薄膜共振子33の共振レスポンスを大きくし、
強い共振特性を得ることができる。また、積層体の構造
を上下でほぼ対称にすることにより、温度変化に伴う積
層体の機械的な反りを小さくすることができる。
The piezoelectric thin-film resonator 33 is different from the piezoelectric thin-film resonator 32 of the third embodiment in that the thin-film support 27 and the ZnO
Since the piezoelectric materials of the piezoelectric thin film 25Z and the AlN piezoelectric thin film 25A are replaced with each other, the film thickness of the thin film support portion 27 and the film thickness of each of the piezoelectric thin films 25A and 25Z are appropriately set as in the third embodiment. Thereby, the temperature characteristics of the resonance frequency can be stabilized. Further, since the thin film support 27 and each of the piezoelectric thin films 25A and 25Z vibrate piezoelectrically, the resonance response of the piezoelectric thin film resonator 33 is increased,
Strong resonance characteristics can be obtained. Further, by making the structure of the laminate approximately symmetrical in the vertical direction, mechanical warpage of the laminate due to a temperature change can be reduced.

【0046】(第5の実施形態)図10は本発明の第5
の実施形態による圧電薄膜共振子34を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子34は、Si基板22の上にA
lN薄膜23Aを形成し、異方性エッチングによってS
i基板22の中央部に空洞24を形成することによって
AlN薄膜23Aを形成し、その上にZnO圧電薄膜2
5Zを形成し、さらにその上にAlN圧電薄膜25Aを
形成している。また、AlN圧電薄膜25A及びZnO
圧電薄膜25Zの境界と、薄膜支持部27の下面とに
は、それぞれ励振用電極26aを設けて互いに導通さ
せ、AlN圧電薄膜25Aの上面と、ZnO圧電薄膜2
5Z及びAlN薄膜支持部27の境界とに、それぞれ励
振用電極26bを設けて互いに導通させている。
(Fifth Embodiment) FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator according to the embodiment. The piezoelectric thin-film resonator 34 has an A
1N thin film 23A is formed, and S
An AlN thin film 23A is formed by forming a cavity 24 in the center of the i-substrate 22, and a ZnO piezoelectric thin film 2 is formed thereon.
5Z is formed, and an AlN piezoelectric thin film 25A is further formed thereon. The AlN piezoelectric thin film 25A and ZnO
Excitation electrodes 26a are provided on the boundary of the piezoelectric thin film 25Z and the lower surface of the thin film support portion 27 so as to be electrically connected to each other, and the upper surface of the AlN piezoelectric thin film 25A and the ZnO piezoelectric thin film 2
Excitation electrodes 26b are provided at the boundaries of the 5Z and AlN thin film support portions 27, respectively, so that they are electrically connected to each other.

【0047】このような構造の圧電薄膜共振子34にあ
っては、AlN圧電薄膜25AとZnO圧電薄膜25Z
と薄膜支持部27とが並列に接続されているので、励振
用電極26a,26bを通して圧電薄膜25A,25Z
及び薄膜支持部27に電気信号を印加すると、薄膜支持
部27と各圧電薄膜25A,25Zのそれぞれに弾性振
動が発生し、大きな共振レスポンスを得ることができ、
強い共振特性を実現できる。
In the piezoelectric thin film resonator 34 having such a structure, the AlN piezoelectric thin film 25A and the ZnO piezoelectric thin film 25Z
And the thin film support portion 27 are connected in parallel, so that the piezoelectric thin films 25A, 25Z are passed through the excitation electrodes 26a, 26b.
When an electric signal is applied to the thin film support 27, elastic vibration is generated in the thin film support 27 and each of the piezoelectric thin films 25A and 25Z, and a large resonance response can be obtained.
Strong resonance characteristics can be realized.

【0048】また、このような3層構造の積層体におい
ても、AlN薄膜支持部27、ZnO圧電薄膜25Zお
よびAlN圧電薄膜25Aの各膜厚の比を適当に設定す
ることにより、共振周波数の温度係数をほぼゼロにする
ことができ、温度特性を安定させることができる。
Also in such a three-layered laminated body, by appropriately setting the ratio of the thicknesses of the AlN thin film support 27, the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the AlN piezoelectric thin film 25A, the temperature of the resonance frequency can be improved. The coefficient can be made substantially zero, and the temperature characteristics can be stabilized.

【0049】さらに、このような構造の圧電薄膜共振子
34にあっては、薄膜支持部27(AlN薄膜23A)
の膜厚t1とAlN圧電薄膜25Aの膜厚t2を等しく
すれば、圧電薄膜25Zを中心として積層体の構造が上
下でほぼ対称となるので、温度変化によって積層体に機
械的な反りが発生しにくくなる。
Further, in the piezoelectric thin film resonator 34 having such a structure, the thin film support portion 27 (AlN thin film 23A)
If the thickness t1 of the AlN piezoelectric thin film 25A is made equal to the thickness t2 of the AlN piezoelectric thin film 25A, the structure of the stacked body becomes substantially symmetrical with respect to the piezoelectric thin film 25Z in the vertical direction. It becomes difficult.

【0050】なお、このような構造の圧電薄膜共振子3
4においても、AlNとZnOを入れ替えて、ZnO圧
電薄膜の上にAlN圧電薄膜を形成し、その上にZnO
圧電薄膜を形成するようにしてもよい。
The piezoelectric thin film resonator 3 having such a structure is
4 also, AlN and ZnO were exchanged, and an AlN piezoelectric thin film was formed on the ZnO piezoelectric thin film.
A piezoelectric thin film may be formed.

【0051】(第6の実施形態)図11は本発明の第6
の実施形態による圧電薄膜共振子41を示す断面図であ
る。これは、浮き構造(エアブリッジ構造)を有する圧
電薄膜共振子41であって、ガラス基板42の上にエア
ギャップ43を介してAlNからなる薄膜支持部44A
を形成し、薄膜支持部44Aの上にZnOからなる圧電
薄膜45Zを形成している。また、ZnO圧電薄膜45
Zと薄膜支持部44Aの積層体によって構成された振動
部位の上面及び下面には、それぞれ励振用電極46b,
46aを設けている。
(Sixth Embodiment) FIG. 11 shows a sixth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the piezoelectric thin film resonator 41 by embodiment. This is a piezoelectric thin film resonator 41 having a floating structure (air bridge structure), and a thin film support portion 44A made of AlN is placed on a glass substrate 42 via an air gap 43.
Is formed, and a piezoelectric thin film 45Z made of ZnO is formed on the thin film support portion 44A. Also, the ZnO piezoelectric thin film 45
The excitation electrodes 46b and 46b are provided on the upper and lower surfaces of the vibrating portion formed by the laminate of Z and the thin film support portion 44A, respectively.
46a is provided.

【0052】こうしてZnO圧電薄膜45Zと薄膜支持
部44Aの積層体からなる振動部位の両面に励振用電極
46a,46bが設けられ、ZnO圧電薄膜45Z及び
薄膜支持部44Aは、励振用の電気信号が加えられる
と、厚み振動する。
In this manner, the excitation electrodes 46a and 46b are provided on both surfaces of the vibrating portion composed of the laminate of the ZnO piezoelectric thin film 45Z and the thin film support 44A. The ZnO piezoelectric thin film 45Z and the thin film support 44A receive the excitation electric signal. When added, it vibrates in thickness.

【0053】図12(a)〜(f)は上記圧電薄膜共振
子41の製造工程の概略を示す図である。まず、スパッ
タ法により、ガラス基板42の上にZnOからなる犠牲
層47を成膜し、エアギャップ43となる部分を残して
犠牲層47をエッチングする〔図12(a)〕。つい
で、真空蒸着法とリフトオフ法とにより、犠牲層47の
上にAlによって励振用電極46aを形成する〔図12
(b)〕。
FIGS. 12A to 12F are diagrams schematically showing the steps of manufacturing the piezoelectric thin film resonator 41. FIG. First, a sacrifice layer 47 made of ZnO is formed on a glass substrate 42 by a sputtering method, and the sacrifice layer 47 is etched while leaving a part to be an air gap 43 (FIG. 12A). Next, an excitation electrode 46a is formed of Al on the sacrificial layer 47 by a vacuum deposition method and a lift-off method (FIG. 12).
(B)].

【0054】リアクティブスパッタ法により犠牲層47
の上にAlNからなる薄膜支持部44Aを形成する〔図
12(c)〕。この後、酢酸水溶液を用いて犠牲層47
をエッチングし、薄膜支持部44Aの下面にエアギャッ
プ43を形成し、薄膜支持部44Aをガラス基板42の
上面から浮かせる〔図12(d)〕。次に、スパッタ法
により、薄膜支持部44Aの上面にZnO圧電薄膜45
Zを形成し〔図12(e)〕、メタルマスクを用いて真
空蒸着法によりZnO圧電薄膜45Zの上に励振用電極
46bを形成する〔図12(f)〕。このようにして、
図11に示したような浮き構造の圧電薄膜共振子41が
製作される。
The sacrificial layer 47 is formed by a reactive sputtering method.
A thin film support 44A made of AlN is formed on the substrate [FIG. 12 (c)]. Thereafter, the sacrifice layer 47 is formed using an acetic acid aqueous solution.
Is etched to form an air gap 43 on the lower surface of the thin film supporting portion 44A, and the thin film supporting portion 44A is floated from the upper surface of the glass substrate 42 (FIG. 12D). Next, a ZnO piezoelectric thin film 45 is formed on the upper surface of the thin film support 44A by sputtering.
Z is formed (FIG. 12E), and an excitation electrode 46b is formed on the ZnO piezoelectric thin film 45Z by a vacuum evaporation method using a metal mask (FIG. 12F). In this way,
A piezoelectric thin film resonator 41 having a floating structure as shown in FIG. 11 is manufactured.

【0055】ZnOの共振周波数の温度係数は負の値を
有するのに対し、AlNの共振周波数の温度係数は正の
値を有しているから、浮き構造の薄膜支持部44Aの上
にZnO圧電薄膜45Zを形成した当該圧電薄膜共振子
41でも、ZnO圧電薄膜45Zと薄膜支持部44Aの
膜厚比を適当に設定することで、共振周波数の温度係数
をほぼゼロにすることができる。
The temperature coefficient of the resonance frequency of ZnO has a negative value, while the temperature coefficient of the resonance frequency of AlN has a positive value. In the piezoelectric thin film resonator 41 having the thin film 45Z formed thereon, the temperature coefficient of the resonance frequency can be made substantially zero by appropriately setting the film thickness ratio between the ZnO piezoelectric thin film 45Z and the thin film support 44A.

【0056】さらに、従来の浮き構造の圧電薄膜共振子
では、薄膜支持部は圧電薄膜を支持するための薄膜とし
ての機能しか有していなかったのに対し、この圧電薄膜
共振子41にあっては、ZnO圧電薄膜45Zを構成す
るZnOも薄膜支持部44Aを構成するAlNも共に圧
電材料であるから、励振用電極46a,46bを通して
ZnO圧電薄膜45Z及び薄膜支持部44Aに電気信号
を印加すると、薄膜支持部44AとZnO圧電薄膜45
Zの両方に弾性振動が発生し、大きな共振レスポンスを
得ることができ、強い共振特性を実現できる。
Further, in the conventional piezoelectric thin film resonator having a floating structure, the thin film supporting portion has only a function as a thin film for supporting the piezoelectric thin film. Since both ZnO forming the ZnO piezoelectric thin film 45Z and AlN forming the thin film support portion 44A are piezoelectric materials, when an electric signal is applied to the ZnO piezoelectric thin film 45Z and the thin film support portion 44A through the excitation electrodes 46a and 46b, Thin film support 44A and ZnO piezoelectric thin film 45
Elastic vibration occurs in both Z, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized.

【0057】また、このような浮き構造の圧電薄膜共振
子41によれば、基板42の裏面をエッチングによって
削る必要がないので、ガラス等特定材質の基板に限定し
なくても良い利点がある。
According to the piezoelectric thin film resonator 41 having such a floating structure, it is not necessary to cut the back surface of the substrate 42 by etching, so that there is an advantage that the substrate is not limited to a substrate made of a specific material such as glass.

【0058】なお、この実施形態の圧電薄膜共振子41
においても、ZnOとAlNとを入れ替え、ZnO薄膜
支持部の上にAlN圧電薄膜を形成するようにしてもよ
い。
The piezoelectric thin film resonator 41 of this embodiment
In the above, ZnO and AlN may be exchanged, and the AlN piezoelectric thin film may be formed on the ZnO thin film support.

【0059】(第7の実施形態)図13は本発明の第7
の実施形態による圧電薄膜共振子51を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子51は、Si基板22の上にA
lN薄膜23Aを形成し、異方性エッチングによってS
i基板22の中央部に空洞24を形成することによって
AlN薄膜23Aを形成し、その上にZnO圧電薄膜2
5Zを形成し、さらにその上にAlN圧電薄膜25Aを
形成している。また、AlN圧電薄膜25Aの上面に励
振用電極26bを形成し、薄膜支持部27とZnO圧電
薄膜25Zの境界にも励振用電極26aを設けている。
(Seventh Embodiment) FIG. 13 shows a seventh embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the piezoelectric thin film resonator 51 by embodiment. This piezoelectric thin-film resonator 51 has an A
1N thin film 23A is formed, and S
An AlN thin film 23A is formed by forming a cavity 24 in the center of the i-substrate 22, and a ZnO piezoelectric thin film 2 is formed thereon.
5Z is formed, and an AlN piezoelectric thin film 25A is further formed thereon. Further, an excitation electrode 26b is formed on the upper surface of the AlN piezoelectric thin film 25A, and an excitation electrode 26a is provided at the boundary between the thin film support 27 and the ZnO piezoelectric thin film 25Z.

【0060】この圧電薄膜共振子51は、薄膜支持部2
7と励振用電極26aとの形成順序が逆である点を除け
ば、第3の実施形態と同様にして製造される。
This piezoelectric thin film resonator 51 is
7 and the excitation electrode 26a are manufactured in the same manner as in the third embodiment except that the formation order is reversed.

【0061】このような3層構造の積層体においても、
薄膜支持部27、ZnO圧電薄膜25ZおよびAlN圧
電薄膜25Aの各膜厚の比を適当に設定することによ
り、共振周波数の温度係数をほぼゼロにすることがで
き、温度特性を安定させることができる。
In such a laminate having a three-layer structure,
By appropriately setting the ratio between the thicknesses of the thin film support 27, the ZnO piezoelectric thin film 25Z, and the AlN piezoelectric thin film 25A, the temperature coefficient of the resonance frequency can be made substantially zero, and the temperature characteristics can be stabilized. .

【0062】この圧電薄膜共振子51では、AlN圧電
薄膜25AとZnO圧電薄膜25Zが励振用電極26
a,26bに挟まれているので、励振用電極26a,2
6bを通して両圧電薄膜25A,25Zに電気信号を印
加すると、圧電薄膜25A,25Zに弾性振動が発生
し、大きな共振レスポンスを得ることができ、強い共振
特性を実現できる。一方、AlNからなる薄膜支持部2
7は、励振用電極26a,26b間の外にあるが、Al
Nは圧電材料であるから、励振用電極26a,26bに
信号電圧が印加されると薄膜支持部27にも誘電分極に
よって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子51の共振特性の
向上に寄与する。
In the piezoelectric thin film resonator 51, the AlN piezoelectric thin film 25A and the ZnO piezoelectric thin film 25Z are
a, 26b, the excitation electrodes 26a, 2b
When an electric signal is applied to both piezoelectric thin films 25A and 25Z through 6b, elastic vibration is generated in the piezoelectric thin films 25A and 25Z, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized. On the other hand, the thin film support 2 made of AlN
7 is located between the excitation electrodes 26a and 26b,
Since N is a piezoelectric material, when a signal voltage is applied to the excitation electrodes 26a and 26b, a voltage is also applied to the thin film support 27 by dielectric polarization, thereby contributing to the improvement of the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 51.

【0063】さらに、このような構造の圧電薄膜共振子
51にあっては、薄膜支持部27(圧電薄膜23A)の
膜厚t1とAlN圧電薄膜25Aの膜厚t2を等しくす
れば、圧電薄膜25Zを中心として積層体の構造が上下
でほぼ対称となるので、温度変化によって積層体に機械
的な反りが発生しにくくなる。
Further, in the piezoelectric thin film resonator 51 having such a structure, if the thickness t1 of the thin film support portion 27 (piezoelectric thin film 23A) is made equal to the thickness t2 of the AlN piezoelectric thin film 25A, the piezoelectric thin film 25Z , The structure of the laminate is substantially symmetrical in the vertical direction, so that the laminate is less likely to be mechanically warped due to a temperature change.

【0064】(第8の実施形態)図14は本発明の第9
の実施形態による圧電薄膜共振子52を示す断面図であ
る。この実施形態では、図13の圧電薄膜共振子51と
同じ薄膜支持部27及び圧電薄膜25Z,25Aの構成
において、励振用電極26b,26aをZnO圧電薄膜
25Zの上面と薄膜支持部27の下面とに形成してい
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 14 shows a ninth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the piezoelectric thin film resonator 52 by embodiment. In this embodiment, in the configuration of the thin film support 27 and the piezoelectric thin films 25Z and 25A, which are the same as the piezoelectric thin film resonator 51 of FIG. 13, the excitation electrodes 26b and 26a are connected to the upper surface of the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the lower surface of the thin film support 27. Is formed.

【0065】この圧電薄膜共振子52では、薄膜支持部
27とZnO圧電薄膜25Zが励振用電極26a,26
bに挟まれているので、励振用電極26a,26bを通
して薄膜支持部27とZnO圧電薄膜25Zに電気信号
を印加すると、薄膜支持部27とZnO圧電薄膜25Z
に弾性振動が発生し、大きな共振レスポンスを得ること
ができ、強い共振特性を実現できる。一方、AlN圧電
薄膜25Aは、励振用電極26a,26b間の外にある
が、AlNは圧電材料であるから、励振用電極26a,
26bに信号電圧が印加されると、AlN圧電薄膜25
Aにも誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子
52の共振特性の向上に寄与する。従って、この実施形
態においても、共振周波数の温度特性が安定で、強い共
振特性を有し、温度変化に伴って圧電薄膜25Z,25
A及び薄膜支持部27に反りの生じにくい圧電薄膜共振
子52を製作することができる。
In the piezoelectric thin-film resonator 52, the thin-film support portion 27 and the ZnO piezoelectric thin film 25Z are connected to the excitation electrodes 26a, 26
b, when an electric signal is applied to the thin film support portion 27 and the ZnO piezoelectric thin film 25Z through the excitation electrodes 26a and 26b, the thin film support portion 27 and the ZnO piezoelectric thin film 25Z
Elastic vibration is generated, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized. On the other hand, the AlN piezoelectric thin film 25A is located between the excitation electrodes 26a and 26b, but since AlN is a piezoelectric material, the excitation electrodes 26a and 26b
When a signal voltage is applied to 26b, the AlN piezoelectric thin film 25
A voltage is also applied to A by dielectric polarization, which contributes to the improvement of the resonance characteristics of the piezoelectric thin-film resonator 52. Therefore, also in this embodiment, the temperature characteristics of the resonance frequency are stable and have strong resonance characteristics, and the piezoelectric thin films 25Z, 25
It is possible to manufacture the piezoelectric thin film resonator 52 in which the A and the thin film support portion 27 are less likely to warp.

【0066】(第9の実施形態)図15は本発明の第9
の実施形態による圧電薄膜共振子53を示す断面図であ
る。この圧電薄膜共振子53は、Si基板22の上にZ
nO薄膜23Zを形成し、異方性エッチングによってS
i基板22の中央部に空洞24を形成する。ZnO薄膜
23Zの上にAlN圧電薄膜25Aを形成し、さらにそ
の上にZnO圧電薄膜25Zを形成している。また、Z
nO圧電薄膜25Zの上面に励起用電極26bを形成
し、ZnO薄膜支持部27とAlN圧電薄膜25Aの境
界に励振用電極26aを設けている。
(Ninth Embodiment) FIG. 15 shows a ninth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the piezoelectric thin film resonator 53 by 2nd Embodiment. The piezoelectric thin-film resonator 53 has a Z
An nO thin film 23Z is formed, and S
A cavity 24 is formed at the center of the i-substrate 22. The AlN piezoelectric thin film 25A is formed on the ZnO thin film 23Z, and the ZnO piezoelectric thin film 25Z is further formed thereon. Also, Z
An excitation electrode 26b is formed on the upper surface of the nO piezoelectric thin film 25Z, and an excitation electrode 26a is provided at the boundary between the ZnO thin film support 27 and the AlN piezoelectric thin film 25A.

【0067】この圧電薄膜共振子53では、ZnO圧電
薄膜25ZとAlN圧電薄膜25Aが励振用電極26
a,26bに挟まれているので、励振用電極26a,2
6bを通して両圧電薄膜25Z,25Aに電気信号を印
加すると、圧電薄膜25Z,25Aに弾性振動が発生
し、大きな共振レスポンスを得ることができ、強い共振
特性を実現できる。一方、ZnOからなる薄膜支持部2
7は、励振用電極26a,26b間の外にあるが、Zn
Oは圧電材料であるから、励振用電極26a,26bに
信号電圧が印加されるとZnO薄膜支持部27にも誘電
分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子53の共振
特性の向上に寄与する。
In the piezoelectric thin film resonator 53, the ZnO piezoelectric thin film 25Z and the AlN piezoelectric thin film 25A are
a, 26b, the excitation electrodes 26a, 2b
When an electric signal is applied to both piezoelectric thin films 25Z and 25A through 6b, elastic vibration is generated in the piezoelectric thin films 25Z and 25A, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized. On the other hand, the thin film support 2 made of ZnO
7 is located between the excitation electrodes 26a and 26b,
Since O is a piezoelectric material, when a signal voltage is applied to the excitation electrodes 26a and 26b, a voltage is also applied to the ZnO thin film support portion 27 by dielectric polarization, thereby contributing to the improvement of the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 53.

【0068】従って、この実施形態においても、共振周
波数の温度特性が安定で、強い共振特性を有し、さら
に、温度変化に伴って圧電薄膜25Z,25Aや薄膜支
持部27に反りの発生しにくい圧電薄膜共振子53を製
作することができる。
Accordingly, also in this embodiment, the temperature characteristics of the resonance frequency are stable and have strong resonance characteristics, and further, the piezoelectric thin films 25Z, 25A and the thin film support portion 27 are unlikely to be warped with a change in temperature. The piezoelectric thin film resonator 53 can be manufactured.

【0069】(第10の実施形態)図16は本発明の第
10の実施形態による圧電薄膜共振子54を示す断面図
である。この実施形態では、図15の圧電薄膜共振子5
3と同じ薄膜支持部27及び圧電薄膜25A,25Zの
構成において、励振用電極26b,26aをAlN圧電
薄膜25Aの上面と薄膜支持部27の下面とに形成して
いる。
(Tenth Embodiment) FIG. 16 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 54 according to a tenth embodiment of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric thin film resonator 5 shown in FIG.
3, the excitation electrodes 26b and 26a are formed on the upper surface of the AlN piezoelectric thin film 25A and on the lower surface of the thin film support 27 in the same configuration of the thin film support 27 and the piezoelectric thin films 25A and 25Z.

【0070】この圧電薄膜共振子54では、AlN圧電
薄膜25Aと薄膜支持部27が励振用電極26b,26
aに挟まれているので、励振用電極26a,26bを通
してAlN圧電薄膜25Aと薄膜支持部27に電気信号
を印加すると、AlN圧電薄膜25Aと薄膜支持部27
に弾性振動が発生し、大きな共振レスポンスを得ること
ができ、強い共振特性を実現できる。一方、ZnO圧電
薄膜25Zは、励振用電極26a,26b間の外にある
が、ZnOは圧電材料であるから、励振用電極26a,
26bに信号電圧が印加されると、ZnO圧電薄膜25
Zにも誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子
54の共振特性の向上に寄与する。従って、この実施形
態においても、共振周波数の温度特性が安定で、強い共
振特性を有する圧電薄膜共振子54を製作することがで
きる。
In this piezoelectric thin-film resonator 54, the AlN piezoelectric thin film 25A and the thin-film support 27 are formed by the excitation electrodes 26b, 26b.
a, when an electric signal is applied to the AlN piezoelectric thin film 25A and the thin film support 27 through the excitation electrodes 26a and 26b, the AlN piezoelectric thin film 25A and the thin film support 27
Elastic vibration is generated, a large resonance response can be obtained, and strong resonance characteristics can be realized. On the other hand, the ZnO piezoelectric thin film 25Z is located between the excitation electrodes 26a and 26b, but since ZnO is a piezoelectric material, the excitation electrodes 26a and 26b
When a signal voltage is applied to 26b, the ZnO piezoelectric thin film 25
A voltage is also applied to Z by dielectric polarization, which contributes to the improvement of the resonance characteristics of the piezoelectric thin-film resonator 54. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin-film resonator 54 having stable temperature characteristics of the resonance frequency and strong resonance characteristics.

【0071】(第11の実施形態)図17は本発明の第
11の実施形態による圧電薄膜共振子55を示す断面図
である。この圧電薄膜共振子55にあっては、Si基板
22の上面にAlN薄膜23Aを形成し、Si基板22
の中央部に空洞24を形成する。AlN薄膜23Aの上
にZnO圧電薄膜25Zを形成している。また、ZnO
圧電薄膜25Zの上面と下面に励振用電極26b,26
aを設けている。
(Eleventh Embodiment) FIG. 17 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 55 according to an eleventh embodiment of the present invention. In this piezoelectric thin-film resonator 55, the AlN thin film 23A is formed on the upper surface of the Si
A cavity 24 is formed at the center of the. A ZnO piezoelectric thin film 25Z is formed on the AlN thin film 23A. Also, ZnO
The excitation electrodes 26b, 26 are provided on the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film 25Z.
a is provided.

【0072】この圧電薄膜共振子55では、ZnO圧電
薄膜25Zが励振用電極26a,26bに挟まれている
ので、励振用電極26a,26bを通して圧電薄膜25
Zに電気信号を印加すると、圧電薄膜25Zに弾性振動
が発生し、共振レスポンスを得ることができる。一方、
薄膜支持部27は、励振用電極26a,26b間の外に
あるが、AlNは圧電材料であるから、励振用電極26
a,26bに信号電圧が印加されると薄膜支持部27に
も誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子55
の共振特性を向上させることができる。従って、この実
施形態においても、共振周波数の温度特性が安定で、強
い共振特性を有する圧電薄膜共振子55を製作すること
ができる。
In the piezoelectric thin-film resonator 55, since the ZnO piezoelectric thin film 25Z is sandwiched between the excitation electrodes 26a and 26b, the piezoelectric thin film 25 is passed through the excitation electrodes 26a and 26b.
When an electric signal is applied to Z, elastic vibration occurs in the piezoelectric thin film 25Z, and a resonance response can be obtained. on the other hand,
The thin film support 27 is located between the excitation electrodes 26a and 26b, but since AlN is a piezoelectric material, the excitation electrode 26
When a signal voltage is applied to the piezoelectric thin film resonator 55a and 26b, a voltage is also applied to the thin film support 27 by dielectric polarization.
Can be improved. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin film resonator 55 having stable temperature characteristics of the resonance frequency and strong resonance characteristics.

【0073】(第12の実施形態)図18は本発明の第
12の実施形態による圧電薄膜共振子56を示す断面図
である。この実施形態では、図17の圧電薄膜共振子5
5と同じ薄膜支持部27及びZnO圧電薄膜25Zの構
成において、励振用電極26b,26aを薄膜支持部2
7の上面と下面に形成している。
(Twelfth Embodiment) FIG. 18 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 56 according to a twelfth embodiment of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric thin film resonator 5 shown in FIG.
5, the excitation electrodes 26b and 26a are connected to the thin film support 2 and the ZnO piezoelectric thin film 25Z.
7 are formed on the upper and lower surfaces.

【0074】この圧電薄膜共振子56では、薄膜支持部
27が励振用電極26a,26bに挟まれているので、
励振用電極26a,26bを通して薄膜支持部27に電
気信号を印加すると、薄膜支持部27に弾性振動が発生
し、共振レスポンスを得ることができる。一方、ZnO
圧電薄膜25Zは、励振用電極26a,26b間の外に
あるが、ZnOは圧電材料であるから、励振用電極26
a,26bに信号電圧が印加されるとZnO圧電薄膜2
5Zにも誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振
子56の共振特性を向上させることができる。従って、
この実施形態においても、共振周波数の温度特性が安定
で、強い共振特性を有する圧電薄膜共振子56を製作す
ることができる。
In this piezoelectric thin-film resonator 56, since the thin-film support 27 is sandwiched between the excitation electrodes 26a and 26b,
When an electric signal is applied to the thin film support 27 through the excitation electrodes 26a and 26b, elastic vibration is generated in the thin film support 27, and a resonance response can be obtained. On the other hand, ZnO
The piezoelectric thin film 25Z is located between the excitation electrodes 26a and 26b, but since ZnO is a piezoelectric material, the excitation electrode 26
a, 26b when a signal voltage is applied to the ZnO piezoelectric thin film 2
A voltage is also applied to 5Z by dielectric polarization, and the resonance characteristics of the piezoelectric thin-film resonator 56 can be improved. Therefore,
Also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin-film resonator 56 having stable temperature characteristics of the resonance frequency and strong resonance characteristics.

【0075】(第13の実施形態)図19は本発明の第
13の実施形態による圧電薄膜共振子57を示す断面図
である。この圧電薄膜共振子57にあっては、Si基板
22の上面にZnO薄膜23Zを形成し、Si基板22
の中央部に空洞24を形成する。ZnO薄膜23Zの上
にAlN圧電薄膜25Aを形成している。また、AlN
圧電薄膜25Aの上面及び下面に励振用電極26b,2
6aを設けている。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 19 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 57 according to a thirteenth embodiment of the present invention. In the piezoelectric thin film resonator 57, a ZnO thin film 23Z is formed on the upper surface of the Si
A cavity 24 is formed at the center of the. An AlN piezoelectric thin film 25A is formed on the ZnO thin film 23Z. Also, AlN
The excitation electrodes 26b, 2 are provided on the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film 25A.
6a is provided.

【0076】この圧電薄膜共振子57では、AlN圧電
薄膜25Aが励振用電極26b,26aに挟まれている
ので、励振用電極26a,26bを通して圧電薄膜25
Aに電気信号を印加すると、AlN圧電薄膜25Aに弾
性振動が発生し、共振レスポンスを得ることができる。
一方、薄膜支持部27は、励振用電極26a,26b間
の外にあるが、ZnOは圧電材料であるから、励振用電
極26a,26bに信号電圧が印加されると薄膜支持部
27にも誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振
子57の共振特性を向上させることができる。従って、
この実施形態においても、共振周波数の温度特性が安定
で、強い共振特性を有する圧電薄膜共振子57を製作す
ることができる。
In this piezoelectric thin film resonator 57, since the AlN piezoelectric thin film 25A is sandwiched between the excitation electrodes 26b, 26a, the piezoelectric thin film 25 passes through the excitation electrodes 26a, 26b.
When an electric signal is applied to A, elastic vibration is generated in the AlN piezoelectric thin film 25A, and a resonance response can be obtained.
On the other hand, the thin film support 27 is located between the excitation electrodes 26a and 26b, but since the ZnO is a piezoelectric material, when a signal voltage is applied to the excitation electrodes 26a and 26b, the thin film support 27 is also in a dielectric state. A voltage is applied by the polarization, and the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 57 can be improved. Therefore,
Also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin film resonator 57 having a stable resonance frequency temperature characteristic and a strong resonance characteristic.

【0077】(第14の実施形態)図20は本発明の第
14の実施形態による圧電薄膜共振子58を示す断面図
である。この実施形態では、図19の圧電薄膜共振子5
7と同じ薄膜支持部27及びAlN圧電薄膜25Aの構
成において、励振用電極26b,26aを薄膜支持部2
7の上面及び下面に形成している。
(Fourteenth Embodiment) FIG. 20 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 58 according to a fourteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric thin film resonator 5 shown in FIG.
7, the excitation electrodes 26b and 26a are connected to the thin film support 2 and the AlN piezoelectric thin film 25A.
7 are formed on the upper and lower surfaces.

【0078】この圧電薄膜共振子58では、薄膜支持部
27が励振用電極26a,26b間に挟まれているの
で、励振用電極26a,26bを通して薄膜支持部27
に電気信号を印加すると、薄膜支持部27に弾性振動が
発生し、共振レスポンスを得ることができる。一方、A
lN圧電薄膜25Aは、励振用電極26b,26a間の
外にあるが、AlNは圧電材料であるから、励振用電極
26a,26bに信号電圧が印加されるとAlN圧電薄
膜25Aにも誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜
共振子58の共振特性を向上させることができる。従っ
て、この実施形態においても、共振周波数の温度特性が
安定で、強い共振特性を有する圧電薄膜共振子58を製
作することができる。
In the piezoelectric thin-film resonator 58, since the thin-film support portion 27 is sandwiched between the excitation electrodes 26a and 26b, the thin-film support portion 27 passes through the excitation electrodes 26a and 26b.
When an electric signal is applied to the thin film supporting member 27, an elastic vibration is generated in the thin film supporting portion 27, and a resonance response can be obtained. On the other hand, A
The 1N piezoelectric thin film 25A is located between the excitation electrodes 26b and 26a, but since AlN is a piezoelectric material, when a signal voltage is applied to the excitation electrodes 26a and 26b, the AlN piezoelectric thin film 25A is also inductively polarized. A voltage is applied, and the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 58 can be improved. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin film resonator 58 having stable resonance frequency temperature characteristics and strong resonance characteristics.

【0079】(第15の実施形態)図21は本発明の第
15の実施形態による圧電薄膜共振子59を示す断面図
である。この圧電薄膜共振子59にあっては、Si基板
22の上面にAlN薄膜23Aを形成し、Si基板22
の中央部に空洞24を形成する。AlN薄膜23Aの上
にZnO圧電薄膜25Zを形成し、さらにその上にAl
N圧電薄膜25Aを形成している。そして、薄膜支持部
27及び圧電薄膜25Z,25Aからなる3層構造のう
ち1層だけを励振用電極26a,26bで挟んでいる。
(Fifteenth Embodiment) FIG. 21 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 59 according to a fifteenth embodiment of the present invention. In this piezoelectric thin-film resonator 59, the AlN thin film 23A is formed on the upper surface of the Si
A cavity 24 is formed at the center of the. A ZnO piezoelectric thin film 25Z is formed on the AlN thin film 23A.
An N piezoelectric thin film 25A is formed. Only one layer of the three-layer structure including the thin film support 27 and the piezoelectric thin films 25Z and 25A is sandwiched between the excitation electrodes 26a and 26b.

【0080】この圧電薄膜共振子59では、薄膜支持部
27と圧電薄膜25Z,25Aのうち1層だけが励振用
電極26b,26aに挟まれているので、励振用電極2
6a,26bを通して電気信号を印加すると、そこに弾
性振動が発生し、共振レスポンスを得ることができる。
一方、残りの2層は、励振用電極26a,26b間の外
にあるが、いずれも圧電材料で形成されているから、励
振用電極26に信号電圧が印加されると誘電分極によっ
て電圧が掛かり、圧電薄膜共振子59の共振特性を向上
させることができる。従って、この実施形態において
も、共振周波数の温度特性が安定で、強い共振特性を有
し、さらに温度変化に対しても反りが発生しにくい圧電
薄膜共振子59を製作することができる。
In this piezoelectric thin-film resonator 59, only one layer of the thin-film support portion 27 and the piezoelectric thin films 25Z and 25A is sandwiched between the excitation electrodes 26b and 26a.
When an electric signal is applied through 6a and 26b, an elastic vibration is generated there and a resonance response can be obtained.
On the other hand, the remaining two layers are located between the excitation electrodes 26a and 26b, but both are formed of a piezoelectric material. Therefore, when a signal voltage is applied to the excitation electrode 26, a voltage is applied due to dielectric polarization. Thus, the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 59 can be improved. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin-film resonator 59 which has stable temperature characteristics of resonance frequency, has strong resonance characteristics, and is less likely to warp against temperature changes.

【0081】(第16の実施形態)図22は本発明の第
16の実施形態による圧電薄膜共振子60を示す断面図
である。この圧電薄膜共振子60にあっては、Si基板
22の上面にZnO薄膜23Zを形成し、Si基板22
の中央部に空洞24を形成する。ZnO薄膜23Zの上
にAlN圧電薄膜25Aを形成し、さらにその上にZn
O圧電薄膜25Zを形成している。そして、薄膜支持部
27及び圧電薄膜25A,25Zからなる3層構造のう
ち1層だけを励振用電極26b,26aで挟んでいる。
(Sixteenth Embodiment) FIG. 22 is a sectional view showing a piezoelectric thin-film resonator 60 according to a sixteenth embodiment of the present invention. In the piezoelectric thin film resonator 60, a ZnO thin film 23Z is formed on the upper surface of the Si
A cavity 24 is formed at the center of the. An AlN piezoelectric thin film 25A is formed on the ZnO thin film 23Z, and a ZnO thin film 25A is further formed thereon.
An O piezoelectric thin film 25Z is formed. Only one layer of the three-layer structure including the thin film support 27 and the piezoelectric thin films 25A and 25Z is sandwiched between the excitation electrodes 26b and 26a.

【0082】この圧電薄膜共振子60では、薄膜支持部
27と圧電薄膜25A,25Zのうち1層だけが励振用
電極26a,26bに挟まれているので、励振用電極2
6a,26bを通して電気信号を印加すると、そこに弾
性振動が発生し、共振レスポンスを得ることができる。
一方、残りの2層は、励振用電極26a,26b間の外
にあるが、いずれも圧電材料で形成されているから、励
振用電極26a,26bに信号電圧が印加されると誘電
分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子60の共振
特性を向上させることができる。従って、この実施形態
においても、共振周波数の温度特性が安定で、強い共振
特性を有し、さらに温度変化に対しても反りが発生しに
くい圧電薄膜共振子60を製作することができる。
In the piezoelectric thin-film resonator 60, only one layer of the thin-film support portion 27 and the piezoelectric thin films 25A and 25Z is sandwiched between the excitation electrodes 26a and 26b.
When an electric signal is applied through 6a and 26b, an elastic vibration is generated there and a resonance response can be obtained.
On the other hand, the remaining two layers are located between the excitation electrodes 26a and 26b, but are both formed of a piezoelectric material. Therefore, when a signal voltage is applied to the excitation electrodes 26a and 26b, the voltage is increased by dielectric polarization. And the resonance characteristics of the piezoelectric thin-film resonator 60 can be improved. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin-film resonator 60 having stable temperature characteristics of the resonance frequency, strong resonance characteristics, and less likely to be warped against a temperature change.

【0083】(第17の実施形態)これまでダイアフラ
ム型の圧電薄膜共振子について種々の実施形態を説明し
たが、浮き構造の圧電薄膜共振子についても、薄膜支持
部の上に2層以上の圧電薄膜を形成したものや、薄膜支
持部と圧電薄膜のうちの一部だけを励振用電極で挟み込
んだもの、圧電材料の組合せを変えたものなど、種々の
実施形態が可能である。
(Seventeenth Embodiment) Various embodiments of the diaphragm type piezoelectric thin film resonator have been described so far. For the piezoelectric thin film resonator having a floating structure, two or more piezoelectric thin film resonators are provided on the thin film supporting portion. Various embodiments are possible, such as those in which a thin film is formed, those in which only a part of the thin film support and the piezoelectric thin film are sandwiched between excitation electrodes, and those in which the combination of piezoelectric materials is changed.

【0084】例えば、図23は浮き構造の(第17の実
施形態による)圧電薄膜共振子61を示す断面図であっ
て、浮き構造の圧電薄膜共振子61の異なる実施形態を
示している。この圧電薄膜共振子61にあっては、ガラ
ス基板42の上にエアギャップ43を介して浮き構造の
AlN薄膜支持部44Aを形成し、薄膜支持部44Aの
上にZnO圧電薄膜45Zを形成し、ZnO圧電薄膜4
5Zの上面及び下面に励振用電極46b,46aを形成
したものである。
For example, FIG. 23 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator 61 having a floating structure (according to the seventeenth embodiment), showing a different embodiment of the piezoelectric thin film resonator 61 having a floating structure. In this piezoelectric thin film resonator 61, an AlN thin film support portion 44A having a floating structure is formed on a glass substrate 42 via an air gap 43, and a ZnO piezoelectric thin film 45Z is formed on the thin film support portion 44A. ZnO piezoelectric thin film 4
Exciting electrodes 46b and 46a are formed on the upper and lower surfaces of 5Z.

【0085】この圧電薄膜共振子61では、圧電薄膜4
5Zが励振用電極46b,46aに挟まれているので、
励振用電極46a,46bを通して圧電薄膜45Zに電
気信号を印加すると、圧電薄膜45Zに弾性振動が発生
し、共振レスポンスを得ることができる。一方、薄膜支
持部44Aは、励振用電極46a,46b間の外にある
が、AlNは圧電材料であるから、励振用電極46a,
46bに信号電圧が印加されると薄膜支持部44Aにも
誘電分極によって電圧が掛かり、圧電薄膜共振子61の
共振特性を向上させることができる。従って、この実施
形態においても、共振周波数の温度特性が安定で、強い
共振特性を有する圧電薄膜共振子61を製作することが
できる。
In the piezoelectric thin film resonator 61, the piezoelectric thin film 4
Since 5Z is sandwiched between the excitation electrodes 46b and 46a,
When an electric signal is applied to the piezoelectric thin film 45Z through the excitation electrodes 46a and 46b, elastic vibration occurs in the piezoelectric thin film 45Z, and a resonance response can be obtained. On the other hand, the thin film supporting portion 44A is located between the excitation electrodes 46a and 46b, but since AlN is a piezoelectric material, the excitation electrodes 46a and 46b
When a signal voltage is applied to 46b, a voltage is also applied to the thin film support portion 44A by dielectric polarization, and the resonance characteristics of the piezoelectric thin film resonator 61 can be improved. Therefore, also in this embodiment, it is possible to manufacture the piezoelectric thin film resonator 61 having stable resonance frequency temperature characteristics and strong resonance characteristics.

【0086】(第18の実施形態)図24は本発明の第
18の実施形態による圧電共振子62の構造を示す断面
図である。この実施形態にあっては、Si基板22の上
面をエッチングすることによってSi基板22の上面に
空洞24を形成してあり、そのSi基板22の上に励振
用電極26a、AlN薄膜23A、ZnO薄膜25及び
励振用電極26bを形成している。また、Si基板22
の下面にはSiO膜28を設けている。製造手順とし
ては、Si基板22の上面に励振用電極26aとAlN
薄膜23Aを形成した後、AlN薄膜23Aに設けた開
口部よりSi基板22の上面にエッチング液を注入し、
AlN薄膜23Aの開口部下のSi基板22の一部をエ
ッチングすることにより空洞24を設ける。ついで、A
lN薄膜23Aの上面に、ZnO薄膜25Zを形成し、
その上に励振用電極26bを設ければよい。
(Eighteenth Embodiment) FIG. 24 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric resonator 62 according to an eighteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, a cavity 24 is formed on the upper surface of the Si substrate 22 by etching the upper surface of the Si substrate 22, and the excitation electrode 26a, the AlN thin film 23A, and the ZnO thin film are formed on the Si substrate 22. 25 and an excitation electrode 26b. In addition, the Si substrate 22
Is provided with a SiO 2 film 28 on the lower surface thereof. As a manufacturing procedure, the excitation electrode 26a and the AlN
After forming the thin film 23A, an etching solution is injected into the upper surface of the Si substrate 22 from an opening provided in the AlN thin film 23A,
A cavity 24 is provided by etching a part of the Si substrate 22 below the opening of the AlN thin film 23A. Then, A
A ZnO thin film 25Z is formed on the upper surface of the 1N thin film 23A,
The excitation electrode 26b may be provided thereon.

【0087】本実施形態は、第1の実施形態において空
洞24を基板裏面からではなく表面から形成したものに
相当する。このような圧電共振子30でも第1の実施形
態と同様な作用効果を奏する。また、本実施形態におい
ても、圧電膜と電極の組み合わせ方により、第2の実施
形態〜第16の実施形態に相当する実施形態が可能であ
る。
This embodiment corresponds to the first embodiment in which the cavity 24 is formed not from the back surface of the substrate but from the front surface. Such a piezoelectric resonator 30 has the same operation and effect as the first embodiment. Also in this embodiment, embodiments corresponding to the second to sixteenth embodiments are possible depending on the combination of the piezoelectric film and the electrodes.

【0088】なお、上記各実施形態においては、圧電材
料としてZnOとAlNを組合わせた場合について説明
したが、これ以外にもZnO、LiNbO、LiTa
、PbZrTi(1−X)〔0≦x≦0.5
2〕等の共振周波数の温度係数が負の値を有する圧電材
料と、共振周波数の温度係数が正の値を有するAlN、
PbZrTi(1−X)〔0.54≦x≦1〕のよ
うな圧電材料との組合わせを用いてもよい。
In each of the above embodiments, the case where ZnO and AlN are combined as the piezoelectric material has been described. However, other than this, ZnO, LiNbO 3 , LiTa
O 3 , PbZr X Ti (1-X) O 3 [0 ≦ x ≦ 0.5
2] a piezoelectric material having a negative temperature coefficient of the resonance frequency, AlN having a positive temperature coefficient of the resonance frequency,
A combination with a piezoelectric material such as PbZr X Ti (1-X) O 3 [0.54 ≦ x ≦ 1] may be used.

【0089】(第19の実施形態)図25(a)(b)
(c)はいずれも本発明の第19の実施形態によるフィ
ルタの回路図である。これらのフィルタは、本発明にか
かる圧電薄膜共振子71を用いて構成されたラダー型フ
ィルタであって、図25(a)はL型フィルタ72、
(b)はT型フィルタ73、(c)はπ型フィルタ74
となっている。
(Nineteenth Embodiment) FIGS. 25A and 25B
(C) is a circuit diagram of a filter according to the nineteenth embodiment of the present invention. These filters are ladder filters configured by using the piezoelectric thin film resonator 71 according to the present invention.
(B) is a T-type filter 73, and (c) is a π-type filter 74.
It has become.

【0090】これらのフィルタ72、73、74は、本
発明にかかる圧電薄膜共振子71を用いているので、周
波数温度変化の少ないフィルタを得ることができる。ま
た、圧電薄膜共振子71の特性が良好となるので、フィ
ルタ特性も良好となる。さらに、圧電薄膜共振子71と
して圧電薄膜共振子32、34、51のように3層構造
で中央の薄膜を挟む上下の薄膜の膜厚がほぼ等しいもの
を用いれば、破壊に強いフィルタを得ることができる。
Since the filters 72, 73, and 74 use the piezoelectric thin-film resonator 71 according to the present invention, it is possible to obtain a filter having a small frequency temperature change. In addition, since the characteristics of the piezoelectric thin-film resonator 71 are improved, the filter characteristics are also improved. Further, if the piezoelectric thin-film resonator 71 is made of a three-layer structure such as the piezoelectric thin-film resonators 32, 34, and 51, and the upper and lower thin films sandwiching the central thin film are substantially equal in thickness, a filter resistant to destruction can be obtained. Can be.

【0091】また、本発明にかかる圧電薄膜共振子やフ
ィルタは、携帯電話やパソコンなどの電子機器にも用い
られる。
Further, the piezoelectric thin film resonator and the filter according to the present invention are also used for electronic devices such as mobile phones and personal computers.

【0092】[0092]

【発明の効果】請求項1に記載の圧電共振子によれば、
各圧電体層の厚さを適当に設定することにより、積層体
全体としての共振周波数の温度係数をほぼゼロにするこ
とができ、しかも、電極以外のいずれの層も圧電材料に
よって構成されているので、圧電共振子の共振レスポン
スを良好にし、その共振特性を良好にすることができ
る。よって、請求項1に記載の圧電共振子によれば、共
振周波数の温度特性が安定で、かつ共振レスポンスも大
きくて共振特性が良好な圧電共振子を作製することがで
きる。
According to the piezoelectric resonator according to the first aspect,
By appropriately setting the thickness of each piezoelectric layer, the temperature coefficient of the resonance frequency of the entire laminate can be made almost zero, and all the layers other than the electrodes are made of a piezoelectric material. Therefore, the resonance response of the piezoelectric resonator can be improved, and the resonance characteristics can be improved. Therefore, according to the piezoelectric resonator of the first aspect, it is possible to manufacture a piezoelectric resonator that has stable resonance frequency temperature characteristics, a large resonance response, and excellent resonance characteristics.

【0093】請求項2に記載の圧電共振子によれば、電
極に励振用電気信号を入力することによって全ての圧電
体層を励振することができるので、圧電共振子の共振レ
スポンスを非常に大きくでき、強い共振特性を有する圧
電共振子を作製することができる。
According to the piezoelectric resonator of the present invention, all the piezoelectric layers can be excited by inputting an excitation electric signal to the electrodes, so that the resonance response of the piezoelectric resonator is very large. Thus, a piezoelectric resonator having strong resonance characteristics can be manufactured.

【0094】ZnO、LiNbO、LiTaO、P
bZrTi(1−X)〔0≦x≦0.52〕は、い
ずれも圧電体であって、しかも共振周波数の温度係数が
負の値を有しているから、請求項4に記載の圧電共振子
によれば、共振周波数の温度係数が正の圧電体層と組合
わせることにより、共振特性の良好な圧電共振子を作製
することができる。
ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3 , P
The bZr X Ti (1-X) O 3 [0 ≦ x ≦ 0.52] is a piezoelectric substance, and has a negative temperature coefficient of the resonance frequency. According to the described piezoelectric resonator, a piezoelectric resonator having excellent resonance characteristics can be manufactured by combining the piezoelectric resonator with a piezoelectric layer having a positive temperature coefficient of the resonance frequency.

【0095】AlN、PbZrTi(1−X)
〔0.54≦x≦1〕は圧電体であって、しかも共振
周波数の温度係数が正の値を有しているから、請求項5
に記載の圧電共振子によれば、共振周波数の温度係数が
負の圧電体層と組合わせることにより、共振特性の良好
な圧電共振子を作製することができる。
AlN, PbZr X Ti (1-X) O
3 [0.54 ≦ x ≦ 1] is a piezoelectric material, and the temperature coefficient of the resonance frequency has a positive value.
According to the piezoelectric resonator described in (1), a piezoelectric resonator having good resonance characteristics can be manufactured by combining with a piezoelectric layer having a negative temperature coefficient of resonance frequency.

【0096】請求項5に記載の圧電共振子にあっては、
3層積層された圧電体層は中央の圧電体層の中央面に関
して対称な構造となるので、温度変化に伴って熱応力が
発生しても応力のバランスがとれるので、積層された圧
電体層が破壊しにくく、また反りも発生しにくくなる。
In the piezoelectric resonator according to the fifth aspect,
Since the three stacked piezoelectric layers have a symmetrical structure with respect to the center plane of the center piezoelectric layer, the stress can be balanced even if a thermal stress is generated due to a temperature change. Are less likely to break and warpage is less likely to occur.

【0097】請求項6に記載のフィルタ及び請求項7に
記載の電子機器にあっては、周波数温度変化の少ないフ
ィルタや電子機器を得ることができる。また、共振子の
特性がよくなるので、フィルタ及び電子機器のフィルタ
特性を良好にできる。
According to the filter of the sixth aspect and the electronic device of the seventh aspect, it is possible to obtain a filter and an electronic device with a small frequency temperature change. Further, since the characteristics of the resonator are improved, the filter characteristics of the filter and the electronic device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の圧電薄膜共振子の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional piezoelectric thin-film resonator.

【図2】共振周波数の温度特性を改善した従来の別な圧
電薄膜共振子の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of another conventional piezoelectric thin film resonator in which the temperature characteristic of the resonance frequency is improved.

【図3】浮き構造を有する従来の別な圧電薄膜共振子の
構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of another conventional piezoelectric thin-film resonator having a floating structure.

【図4】本発明の第1の実施形態による圧電薄膜共振子
の構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the piezoelectric thin film resonator according to the first embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(i)は同上の圧電薄膜共振子の製造
工程を説明する概略図である。
5 (a) to 5 (i) are schematic views for explaining a manufacturing process of the piezoelectric thin film resonator of the above.

【図6】圧電薄膜と薄膜支持部の膜厚比と、圧電薄膜共
振子における共振周波数の温度特性との関係を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a film thickness ratio between a piezoelectric thin film and a thin film supporting portion and a temperature characteristic of a resonance frequency in the piezoelectric thin film resonator.

【図7】本発明の第2の実施形態による圧電薄膜共振子
の構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態による圧電薄膜共振子
の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施形態による圧電薄膜共振子
の構造を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施形態による圧電薄膜共振
子の構造を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施形態による圧電薄膜共振
子の構造を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】(a)〜(f)は同上の圧電薄膜共振子の製
造工程を説明する概略図である。
12 (a) to 12 (f) are schematic views for explaining a manufacturing process of the piezoelectric thin film resonator according to the first embodiment.

【図13】本発明の第7の実施形態による圧電薄膜共振
子の構造を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施形態による圧電薄膜共振
子の構造を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第9の実施形態による圧電薄膜共振
子の構造を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a ninth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第11の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第12の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第13の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第14の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第15の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin film resonator according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第16の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 22 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第17の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 23 is a sectional view showing the structure of a piezoelectric thin-film resonator according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第18の実施形態による圧電薄膜共
振子の構造を示す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric thin film resonator according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第19の実施形態であって、(a)
はL型フィルタ、(b)はT型フィルタ、(c)はπ型
フィルタである。
FIG. 25 is a nineteenth embodiment of the present invention, wherein (a)
Is an L-type filter, (b) is a T-type filter, and (c) is a π-type filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22 Si基板 23A AlN薄膜 23Z ZnO薄膜 24 空洞 25A,25Z,45Z 圧電薄膜 26a,26b,46a,46b 励振用電極 27 薄膜支持部 42 ガラス基板 43 エアギャップ 44A 薄膜支持部 22 Si substrate 23A AlN thin film 23Z ZnO thin film 24 cavities 25A, 25Z, 45Z piezoelectric thin film 26a, 26b, 46a, 46b Excitation electrode 27 Thin film support 42 glass substrate 43 Air gap 44A Thin film support

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 41/09 H01L 41/08 C 41/18 U H03H 9/54 S 41/18 101Z (56)参考文献 特開2000−165188(JP,A) 特開 昭60−126907(JP,A) 特開 昭60−68711(JP,A) 特開 平7−254836(JP,A) 特開 平4−349164(JP,A) 特開 昭58−137317(JP,A) 特開 平7−30354(JP,A) 特開 平3−148186(JP,A) 特公 平5−32925(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/17 C23C 14/06 C23C 14/08 H01L 21/205 H01L 41/083 H01L 41/09 H01L 41/18 H03H 9/54 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 41/09 H01L 41/08 C 41/18 U H03H 9/54 S 41/18 101Z (JP, A) JP-A-60-126907 (JP, A) JP-A-60-68711 (JP, A) JP-A-7-254836 (JP, A) JP-A-4-349164 (JP, A) 58-137317 (JP, A) JP-A-7-30354 (JP, A) JP-A-3-148186 (JP, A) JP-B 5-32925 (JP, B2) (58) Int.Cl. 7 , DB name) H03H 9/17 C23C 14/06 C23C 14/08 H01L 21/205 H01L 41/083 H01L 41/09 H01L 41/18 H03H 9/54

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 AlNからなる1層もしくは複数層の圧
電体層とZnOからなる1層もしくは複数層の圧電体層
とを積層し、該積層体を、少なくとも一部を基板から浮
かせるようにして該基板上に配置し、前記積層体を構成
する圧電体層の少なくとも1層を挟むようにして少なく
とも1組の電極を設けたことを特徴とする圧電共振子。
1. A stacking a piezoelectric layer one layer or plural layers formed of piezoelectric layers and ZnO one layer or plural layers made of AlN, the laminate, so as to float at least a portion of the substrate A piezoelectric resonator, wherein at least one set of electrodes is provided on the substrate so as to sandwich at least one of the piezoelectric layers constituting the laminate.
【請求項2】(2) 共振周波数の温度係数が正である1層もOne layer whose temperature coefficient of resonance frequency is positive
しくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層もOr a plurality of piezoelectric layers and one layer having a negative temperature coefficient.
しくは複数層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少なOr a plurality of piezoelectric layers, and the laminate is
くとも一部を基板から浮かせるようにして該基板上に配At least a part is placed on the board so that it floats from the board.
置し、前記積層体を構成するいずれの圧電体層もいずれAnd any of the piezoelectric layers constituting the laminated body
かの電極間に挟まれるようにして少なくとも1組の電極At least one set of electrodes sandwiched between the electrodes
を設けたことを特徴とする圧電共振子。A piezoelectric resonator comprising:
【請求項3】(3) 共振周波数の温度係数が正である1層もOne layer whose temperature coefficient of resonance frequency is positive
しくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層もOr a plurality of piezoelectric layers and one layer having a negative temperature coefficient.
しくは複数層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少なOr a plurality of piezoelectric layers, and the laminate is
くとも一部を基板から浮かせるようにして該基板上に配At least a part is placed on the board so that it floats from the board.
置し、前記積層体を構成する圧電体層の少なくとも1層At least one of the piezoelectric layers constituting the laminate
を挟むようにして少なくとも1組の電極を設け、共振周At least one pair of electrodes is provided so as to sandwich
波数の温度係数が負である前記圧電体層を、ZnO、LThe piezoelectric layer having a negative wave number temperature coefficient is formed of ZnO, L
iNbOiNbO 、LiTaO 3. LiTaO 、PbZr 3 , PbZr Ti X Ti ( 1One −X)-X)
O 〔0≦x≦0 3 [0 ≦ x ≦ 0 .. 52〕のいずれかの圧電材料を主成52].
分として構成したことを特徴とする圧電共振子。A piezo-resonator characterized in that it is configured as a component.
【請求項4】(4) 共振周波数の温度係数が正である1層もOne layer whose temperature coefficient of resonance frequency is positive
しくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層もOr a plurality of piezoelectric layers and one layer having a negative temperature coefficient.
しくは複数層の圧電体層とを積層し、該積層体を、少なOr a plurality of piezoelectric layers, and the laminate is
くとも一部を基板から浮かせるようにして該基板上に配At least a part is placed on the board so that it floats from the board.
置し、前記積層体を構成する圧電体層の少なくとも1層At least one of the piezoelectric layers constituting the laminate
を挟むようにして少なくとも1組の電極を設け、共振周At least one pair of electrodes is provided so as to sandwich
波数の温度係数が正である前記圧電体層を、AlN、PThe piezoelectric layer having a positive wave number temperature coefficient is formed of AlN, P
bZrbZr Ti X Ti ( 1One −X) -X) O 〔0 3 [0 .. 54≦x≦1〕を主成54 ≦ x ≦ 1]
分として構成したことを特徴とする圧電共振子。A piezo-resonator characterized in that it is configured as a component.
【請求項5】(5) 共振周波数の温度係数が正である1層もOne layer whose temperature coefficient of resonance frequency is positive
しくは複数層の圧電体層と該温度係数が負である1層もOr a plurality of piezoelectric layers and one layer having a negative temperature coefficient.
しくは複数層の圧電体層とを基板上に3層に積層し、該Or a plurality of piezoelectric layers are laminated on a substrate in three layers,
積層体を、少なくとも一部を基板から浮かせるようにしMake sure the laminate is at least partially lifted off the substrate
て該基板上に配置し、前記積層体を構成する圧電体層のAnd the piezoelectric layer constituting the laminate is disposed on the substrate.
少なくとも1層を挟むようにして少なくとも1組の電極At least one set of electrodes sandwiching at least one layer
を設け、中央の圧電体層を挟む上下の圧電体層の厚さをThe thickness of the upper and lower piezoelectric layers sandwiching the central piezoelectric layer
ほぼ等しくしたことを特徴とする圧電共振子。A piezoelectric resonator characterized by being substantially equal.
【請求項6】 前記積層体を構成するいずれの圧電体層
も、いずれかの電極間に挟まれていることを特徴とす
る、請求項1又は3〜5に記載の圧電共振子。
6. Any of the piezoelectric layers constituting the laminate, characterized in that it is sandwiched between one of the electrodes, the piezoelectric resonator according to claim 1 or 3-5.
【請求項7】 共振周波数の温度係数が負である圧電体
層は、ZnO、LiNbO、LiTaO、PbZr
Ti 1 −X)〔0≦x≦0.52〕のいずれかの
圧電材料を主成分として構成されていることを特徴とす
る、請求項2又は4〜6に記載の圧電共振子。
7. The piezoelectric layer having a negative temperature coefficient of resonance frequency is made of ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3 , PbZr.
7. The piezoelectric resonance according to claim 2 , wherein the piezoelectric material is mainly composed of a piezoelectric material of X Ti ( 1 −X) O 3 [0 ≦ x ≦ 0.52]. 8. Child.
【請求項8】 共振周波数の温度係数が正である圧電体
層は、AlN、PbZrTi 1 −X)〔0.54
≦x≦1〕を主成分として構成されていることを特徴と
する、請求項2、3又は5〜7に記載の圧電共振子。
8. A piezoelectric layer having a positive temperature coefficient of resonance frequency is made of AlN, PbZr X Ti ( 1- X) O 3 [0.54.
≦ x ≦ 1] as a main component, the piezoelectric resonator according to claim 2, 3 or 5-7 .
【請求項9】 前記基板上で3層の圧電体層を積層した
請求項1〜4又は6〜8に記載の圧電共振子において、
中央の圧電体層を挟む上下の圧電体層の厚さがほぼ等し
いことを特徴とする圧電共振子。
9. The piezoelectric resonator according to claim 1-4 or 6-8 by laminating piezoelectric layers of three layers on the substrate,
A piezoelectric resonator, wherein upper and lower piezoelectric layers sandwiching a central piezoelectric layer have substantially the same thickness.
【請求項10】 請求項1〜に記載された圧電共振子
を用いたフィルタ。
10. A filter using a piezoelectric resonator according to claim 1-9.
【請求項11】 請求項1〜に記載された圧電共振子
を用いた電子機器。
11. An electronic apparatus using the piezoelectric resonator according to claim 1-9.
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