JP2000244029A

JP2000244029A - 圧電体素子

Info

Publication number: JP2000244029A
Application number: JP11043089A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamada; 朗山田; Chisako Maeda; 智佐子前田; Hidefusa Uchikawa; 英興内川; Koichiro Misu; 幸一郎三須
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】破壊されにくい素子形成領域を有し、信頼性
の高い圧電体素子を提供する。【解決手段】基板１の一部を他の部分に比較して薄く
して素子形成領域８を形成し、素子形成領域８上に下部
電極４と上部電極６とによって挟まれた動作領域を備え
ている圧電薄膜５を配置した。さらに素子形成領域８に
動作領域の直下に位置する第１領域８ａと該第１領域を
除いた部分である第２領域８ｂとを形成し、第１領域８
ａを第２領域８ｂより薄くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電体素子に関し、
詳細には、圧電薄膜を有する圧電体素子の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧電体素子は、共振子、振動子、フィル
ター等に用いられ、圧電薄膜の弾性波を利用するもので
ある。一般的な圧電体素子の構造は、基板上に支持膜を
介して２つの電極に挟まれた圧電薄膜を配置したもので
あり、圧電薄膜で生じた振動は支持膜及び基板に伝搬す
る。従って、圧電薄膜の厚さに対して基板の厚さが非常
に大きい場合、圧電薄膜で生じた振動が基板に吸収さ
れ、振動エネルギーが損失する。このような不具合を防
止するため、従来の圧電体素子では、圧電薄膜の振動に
対応して振動するように基板の一部分の厚さを薄くして
素子形成領域を形成し、この素子形成領域上に支持膜を
介して圧電薄膜を配置していた。詳細には、支持膜には
絶縁体膜を用い、特に圧電体素子を複合共振構造とする
場合、圧電薄膜の厚さを伝播する弾性波の波長の１／２
とし、絶縁体膜の厚さを伝播する弾性波の波長の数倍か
ら数十倍としていた。

【０００３】具体的には特開平６−３５０１５４号公報
に、基板上に絶縁膜、下部電極、圧電薄膜及び上部電極
を形成し、圧電薄膜の直下部の基板を除去して作製した
浮き構造の圧電体素子が開示されている。

【０００４】さらに、圧電体素子を振動子として利用す
る場合、印加電圧に対する振動レスポンスには、印加電
圧に対する主信号と多数のスプリアス振動が共振した副
振動とが混在しやすい。こういった課題に対処するため
に、圧電薄膜の一部分にのみ電極を設け、この電極を設
けた領域に振動エネルギーを閉じ込め、副振動の少な
い、優れた振動レスポンスの振動子を作製することが提
案されている。圧電薄膜のポアソン比が０.３より大き
い場合、圧電薄膜に電極を形成して、圧電薄膜の電極が
形成された領域に質量を付加することで、低域遮断型エ
ネルギー閉じ込めが実現される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電体素子には以下に説明する課題があった。上述した
ように、従来の圧電体素子では、圧電薄膜は支持膜で支
えられ、圧電薄膜が浮いた構造となっている。このよう
な支持膜には応力が残留し、その残留応力が圧電薄膜の
共振領域を変形させ、圧電体素子の特性及び信頼性を低
下させるという課題があった。

【０００６】上記課題に対処するため、張力を有する支
持膜を用いて、圧電薄膜の共振領域の膨らみやくぼみ等
の変形を最小にすることが提案されている。しかし、共
振領域全体の変形を抑止する程度の張力を有する支持膜
を形成することができる面積には限界があり、従来のよ
うに圧電薄膜を支える程度の大きさの支持膜を形成する
ことは困難である。また、張力が大きい故、支持膜自身
が剥離することがある。さらに、このように張力が大き
く、かつ圧電体素子に用いることができる材料は非常に
限定されている。つまり、支持膜のみで圧電薄膜を支え
ると、圧電体素子の信頼性が低下するという課題があっ
た。

【０００７】上記課題に対処する別の方法として、圧電
薄膜の共振領域の直下部分の基板のみ除去することが提
案されていた。具体的には、基板の裏面にエッチング用
ホールを有するマスクを形成し、エッチング用ホールを
介して基板を除去することが提案されていた。しかしな
がら、通常厚さ１００〜数１００μｍの基板の圧電薄膜
の共振領域の直下領域のみをエッチングし、浮き構造を
精度よく形成するのは従来技術では不可能であった。

【０００８】さらに、ポアソン比が０.３以下の圧電薄
膜を用いる場合、この圧電薄膜に高域遮断型エネルギー
閉じ込めを発生させることが望まれている。詳細には、
圧電薄膜の電極が形成された領域の共振周波数を、電極
が形成されていない領域の共振周波数より大きくすると
高域遮断型エネルギー閉じ込めが発生する。しかしなが
ら、通常、圧電薄膜に電極を形成すると、電極の質量が
付加されることで圧電薄膜の電極が形成された領域の共
振周波数は低くなる。従って、高域遮断型エネルギー閉
じ込めを発生させるためには、なんらかの方法で電極が
形成された領域の共振周波数を上昇させる必要がある。

【０００９】弾性波素子技術ハンドブックｐ８５には、
圧電薄膜の電極が形成された領域の厚さを電極が形成さ
れていない領域の厚さよりも薄くすると、圧電薄膜の電
極が形成された領域の共振周波数が低くなり、高域遮断
型エネルギー閉じ込めが発生することが報告されてい
る。しかしながら、従来技術によって圧電薄膜の特性を
損なうことなく、かつ低コストで圧電薄膜の厚さを部分
的に薄くすることは不可能であった。即ち、特にポアソ
ン比が０．３以下の圧電薄膜を用いる従来の圧電体素子
の振動レスポンスには、副振動が混在するという課題が
あった。

【００１０】本発明は上記課題を鑑みてなされたもので
あり、破壊されにくい素子形成領域を有し信頼性の高い
圧電体素子を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明の別の目的は、振動レスポン
スに優れた圧電体素子を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電体素子は、
一部に、他の部分に比較して薄くした素子形成領域を有
する基板と素子形成領域上に形成された圧電振動子とを
備え、圧電振動子が素子形成領域上に下部電極を介して
形成された圧電薄膜と圧電薄膜上に形成された上部電極
とからなり、下部電極と上記上部電極とによって挟まれ
た圧電薄膜を動作領域とした圧電体素子であって、素子
形成領域は動作領域の直下に位置する第１領域と第１領
域を除いた部分である第２領域とからなり、第１領域を
第２領域より薄くしたことを特徴とする。即ち、本発明
の圧電体素子は、素子形成領域の厚さを２段階とし、基
板の厚さが最も薄い領域を限定するものである。このよ
うにすることで、圧電体素子の最も脆弱な部分の面積を
最小限にし、素子形成領域で発生する破壊を防止して、
圧電体素子の信頼性を向上させることができる。

【００１３】さらに、本発明の圧電体素子の素子形成領
域を選択エッチングで容易に形成するために、基板をシ
リコン基板とし、第１領域及び第２領域にボロンがドー
ピングされているのが好ましい。具体的なボロン濃度
は、１０¹⁸個／ｃｃ〜１０²²／ｃｃであるのが好まし
い。

【００１４】本発明の別の圧電体素子は、一部に、他の
部分に比較して薄くした素子形成領域を有する基板と素
子形成領域上に設けられた圧電振動子とを備え、圧電振
動子が素子形成領域上に絶縁膜を介して形成された下部
電極と下部電極上に形成された圧電薄膜と該圧電薄膜上
に形成された上部電極とからなり、下部電極と上部電極
とによって挟まれた圧電薄膜を動作領域とした圧電体素
子であって、素子形成領域においてさらに動作領域の直
下に位置する部分が除去されたことを特徴とする。即
ち、本発明の別の圧電体素子は、基板が除去された領域
を限定するものである。このようにすることで、圧電体
素子の最も脆弱な部分の面積を最小限にし、素子形成領
域で発生する破壊を防止して、圧電体素子の信頼性を向
上させることができる。

【００１５】さらに、本発明の圧電体素子の素子形成領
域を選択エッチングで容易に形成するために、基板をシ
リコン基板とし、第２領域にボロンがドーピングされて
いるのが好ましい。具体的なボロン濃度は、１０¹⁸個／
ｃｃ〜１０²²／ｃｃであるのが好ましい。

【００１６】本発明の圧電体素子又は本発明の別の圧電
体素子において、ポアソン比が０.３よりも小さい圧電
薄膜を用いて、高域遮断型エネルギー閉じ込めを発生さ
せることもできる。即ち、高域遮断型共振特性を有する
圧電薄膜を用いることで、圧電体素子の振動レスポンス
を向上させることができる。

【００１７】上記本発明の圧電体素子及び本発明の別の
圧電体素子で用いる圧電薄膜は、チタン酸鉛を主成分と
するものであるのが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態にかかる圧電体素子について詳細に説明する。

【００１９】実施の形態１．最初に、実施の形態１とし
て、本発明にかかる圧電体素子であるフィルター３０に
ついて説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すよう
に、フィルター３０は、基板１の素子形成領域８上に圧
電薄膜５を配置したものである。

【００２０】本実施の形態では基板１として、品質安定
性に優れ、低コストであり、さらに材質・プロセスに関
する情報が豊富であり、エッチングが容易であるシリコ
ン単結晶基板を用いるのが好ましいが、本発明はこれに
限定されるものではなく、ガリウム砒素基板等の他の基
板を用いてもよい。

【００２１】圧電薄膜５は、基板１上に配置された絶縁
体膜３及び下部電極４を介して素子形成領域８の直上に
配置され、さらに圧電薄膜５の上面には２つの上部電極
６が形成されている。ここで、圧電薄膜５は上部電極６
の直下領域において、厚さに対する周波数で共振する。
即ち上部電極６と下部電極４とに挟まれる領域である共
振領域と、２つの電極に挟まれていない領域である非共
振領域とを備えている。

【００２２】尚、本実施の形態１のフィルター３０は、
上述した２つの共振領域を備え、２つの共振領域におけ
る振動が、上記２つの上部電極６に挟まれた結合領域に
おいて互いに結合し、フィルターとして機能する。本明
細書では、共振領域と結合領域とをあわせた領域を動作
領域と呼ぶ。

【００２３】素子形成領域８は、基板１の圧電薄膜５の
直下領域の厚さを薄くして形成したものである。詳細に
は、素子形成領域８は、第１領域８ａと第２領域８ｂと
を備えている２段構造であり、第１領域８ａは、２つの
上部電極６の直下領域即ち共振領域の直下領域８ｅ及
び、２つの上部電極６に挟まれる即ち結合領域の直下領
域を含んでいる。つまり、第１領域８ａは、圧電薄膜５
の動作領域の直下に位置する。第２領域８ｂは、圧電薄
膜５の動作領域以外の部分（以下、非動作領域と呼ぶ）
の直下に位置するように、第１領域８ａの周囲に設けら
れ、第１領域８ａの厚さが第２領域８ｂの厚さよりも薄
くなるように形成されている。

【００２４】次に、基板１に第１の厚さｄ₁の第１領域
８ａ及び第２の厚さｄ₂の第２領域８ｂを形成する方法
について説明する。最初に基板１の素子形成領域８を上
面からボロンをドーピングする。具体的には、素子形成
領域８上に開口部を有するマスクを用いてボロンをドー
ピングする。この際、第１領域８ａを形成しようとする
部分には第１の厚さｄ₁に等しい深さまでボロンをドー
ピングし、第２領域８ｂを形成しようとする部分には第
２の厚さｄ₂に等しい深さまでボロンをドーピングす
る。次に、基板１の上面に絶縁膜３、下部電極４、圧電
薄膜５、上部電極６等を形成する。続いて、基板１の下
面にマスク１２を設け、圧電薄膜５の直下の基板１を水
酸化カリウム水溶液で異方エッチングして除去する。こ
の際、ボロンがドーピングされた部分はエッチングされ
ず残存するので、圧電薄膜５の直下に第１領域８ａと第
２領域８ｂとが形成される。このようにすると、基板１
の素子形成領域８を容易に形成することができる。

【００２５】第１領域８ａ及び第２領域８ｂにボロンを
注入する方法としては、熱拡散法、イオン打ち込み法等
が挙げられる。また、以下の実施例で説明するように、
水酸化カリウム水溶液で基板１のエッチングを行う場
合、第１領域８ａ及び第２領域８ｂのボロン濃度を１０
¹³個／ｃｃ以上とするのが好ましく、工程の煩雑さ等を
考慮すると、１０¹⁸個／ｃｃ〜１０²²／ｃｃであるのが
最も好ましい。しかしながら、本願発明は、これに限定
されるものではなく、ボロン濃度は、１０²²／ｃｃであ
ってもよい。

【００２６】本実施の形態では、チタン酸鉛を主成分と
する圧電薄膜を用いたが本発明はこれに限定されるもの
ではない。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛、
窒化アルミニウム、チタン酸ビスマス、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸
バリウム、あるいはこれらを主成分とする無機材料、ポ
リフッ化ビニリデンなどの有機材料からなる圧電薄膜を
用いてもよい。これらのなかで高域遮断型共振特性を有
するチタン酸鉛及びチタン酸鉛系の材料は、優れた圧電
特性とスプリアスの発生し難い材料特性を有するので、
圧電薄膜として利用すると、容易に高域遮断型エネルギ
ー閉じ込めを実現することができる。

【００２７】上記フィルター３０は、素子形成領域８を
２段構造にし、基板１の最も厚さが薄い第１領域８ａを
圧電薄膜５の動作領域の直下領域に限定したものであ
る。即ち、フィルター３０の最も脆弱で破壊が発生しや
すい第１領域８ａを最小限に限定することで、フィルタ
ー３０の破壊が防止され、フィルター３０の信頼性は向
上する。同様に、フィルター３０の製造工程において
も、素子形成領域８で発生する破壊が防止されるので、
フィルター３０の歩留まりが向上する。

【００２８】上記実施の形態では、圧電薄膜の動作領域
の直下領域の基板の厚さを最も薄くしたが本発明はこれ
に限定されるものではない。圧電薄膜に上部電極を一つ
のみ備えている場合、即ち共振領域を一つのみ備えてい
る場合には、圧電薄膜の共振領域の直下領域の基板の厚
さを薄くすれば、上記実施の形態と同様の作用・効果が
得られる。

【００２９】さらに、チタン酸鉛のような、ポアソン比
が０.３以下である高域遮断型共振特性を有する圧電薄
膜８を利用する場合、圧電薄膜８の動作領域の直下であ
る第１領域８ａの厚さを非動作領域の直下である第２領
域８ｂの厚さよりも薄くする、即ち圧電薄膜５の動作領
域に付加される質量を非動作領域に付加される質量より
も小さくすることで、圧電薄膜８の動作領域の実効共振
周波数が非動作領域の実効共振周波数よりも高くなり、
圧電薄膜８に高域型エネルギー閉じ込めが発生する。つ
まり、第１領域８ａの厚さを第２領域８ｂの厚さよりも
薄くすることで、圧電体素子３０の振動レスポンスを向
上させることができる。

【００３０】詳細には、高域型エネルギー閉じ込めを発
生させるためには、第１領域８ａの厚さｄ₁と第２領域
８ｂの厚さｄ₂とが、（ｄ₂−ｄ₁）≧{（上部電極６の密
度）／（基板１の密度）}×（上部電極６の厚さ）を満
たす必要がある。例えば、本実施の形態のように基板１
をシリコンとし、厚さ２０００Åのアルミニウムを上部
電極６とする場合、第２領域８ｂの厚さは、第１領域８
ａの厚さよりも２４００Å厚いことが必要となる。

【００３１】また、低域遮断型材料を圧電薄膜５として
利用する場合、基板１の第１領域８ｂを圧電薄膜の動作
領域の直下領域よりもやや広く設定してもよい。

【００３２】上記実施形態では、一つの圧電薄膜５には
２つの上部電極６が形成された構造、即ち動作領域を２
つ備えているモノリシック圧電フィルター構造を開示し
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧
電薄膜５上に上部電極６を一つのみ備え、単体の動作領
域からなる共振器であってもよい。さらに、この共振器
に電圧制御回路を加え、印加電圧により共振周波数を変
化させることができる電圧制御型発信器を構成してもよ
い。この際、電気機械結合係数の大きなチタン酸鉛、チ
タン酸ジルコン酸鉛等を圧電薄膜に用いることで、周波
数可変範囲を大きくすることができる。また、上述した
ように本発明の圧電体素子は薄膜構成であるから、圧電
体素子を用いる各デバイスを小型化することができる。

【００３３】実施の形態２．次に、図３、図４（ａ）及
び図４（ｂ）を参照に本発明の実施の形態２にかかる圧
電体素子であるフィルター３０ａについて説明する。フ
ィルター３０ａは上記フィルター３０の第１領域８ａを
変更したものであり、図示するように圧電薄膜５の動作
領域の直下である第１領域８ｃから基板１を完全に除去
したものである。フィルター３０ａの素子形成領域８ｄ
は、第２領域８ｂにのみボロンを注入して、圧電薄膜５
の直下をエッチングして形成される。フィルター３０ａ
の構造は、圧電薄膜５の直下領域の基板を除去したこと
を除いて、上記圧電体素子３０と同様である。

【００３４】本実施の形態のフィルター３０ａは、上記
フィルター３０と同じ作用・効果を有するのに加えて、
第１領域８ｃの基板が除去されているので圧電薄膜５の
動作領域に付加される質量が低減されるため、圧電薄膜
５の共振周波数の低下を防止することができる。従っ
て、高い共振周波数が要求されるフィルターに関して
は、特に有効である。

【００３５】

【実施例】実施例１実施例１として、実施の形態１のフィルター３０を製造
した。以下に、その製造方法を説明する。

【００３６】実施例１では、基板１として<１００>シリ
コン単結晶を用いた。最初に、基板１にプラズマＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法で二酸化シリコン膜
を形成した。このときの成膜温度を３００℃とした。さ
らに、二酸化シリコン膜をパターニングしてマスクを形
成した。続いて、このマスクを用いて、基板１の第２領
域８ｂの上面から、気相熱拡散法でボロンのドーピング
を行った。具体的な拡散条件は、原料ガスを三塩化ボロ
ンとし、ガス流量約１０ｓｃｃｍ、拡散温度１０００
℃、拡散時間６０分とした。こうすることで、第２領域
８ｂの上面から深さ約５０００Åまでの領域のボロン濃
度を１０²⁰/ｃｃとした。

【００３７】次に、二酸化シリコンのマスクを１０ｖｏ
ｌ％のフッ酸水溶液で除去した。更に、基板１の全上面
から、前述した気相熱拡散法でボロンをドーピングし
た。この際、拡散温度を１０００℃、拡散時間を１５分
とすることで、第１領域８ａの上面から深さ約２０００
Åまでの領域のボロン濃度を１０²⁰/ｃｃとした。

【００３８】さらに、プラズマＣＶＤ法によって、絶縁
膜３として膜厚約１００ｎｍの二酸化シリコン膜を形成
した。このとき、反応ガスとしてシランと酸素とを用
い、成膜温度は３００℃とした。さらにこの絶縁膜３上
に、膜厚３０ｎｍチタンと膜厚７０ｎｍ金とからなる２
層構造の金属薄膜を下部電極層として蒸着法により作製
した。

【００３９】さらに、鉛５０ｍｏ％過剰のチタン酸鉛焼
結体のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッタ
法によってチタン酸鉛の圧電薄膜層を下部電極層上に形
成した。詳細には、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガ
ス中で、成膜圧力１Ｐａ、基板温度６００℃として、厚
さ約１μｍのチタン酸鉛を形成した。

【００４０】続いて、圧電薄膜層上に厚さ３０００Åの
アルミニウムを蒸着し上部電極層とした。さらに、上部
電極層の寸法を１００μｍ×５０μｍ角にパタ−ニング
して、上部電極６を形成した。次に、レジストマスクを
用い７０℃の塩酸と硝酸との混合溶液によって、圧電薄
膜層の不要部分をエッチングし除去して、圧電薄膜層の
寸法を２００μｍ×１００μｍとして、圧電薄膜５を形
成した。

【００４１】さらに、イオンミリング法により下部電極
層を、寸法２５０ｎｍ×１５０ｎｍの形状にパターンニ
ングして、下部電極４を形成した。このとき同時に、基
板１上に上部電極用パッド１０と下部電極４に連続する
下部電極用パッド１１を形成した。

【００４２】続いて、上部電極６と上部電極用パッド１
０との間にレジストを形成し、さらに上部電極６と上部
電極用パッド１０とを接続する２０μｍの金メッキを形
成し、レジストを除去することで金メッキの架橋７を完
成させた。

【００４３】次に、基板１の厚さを２００μｍまで研磨
し、基板１を薄板化した。さらに、蒸着法によって基板
１の下面に厚さ５００ｎｍのチタン膜を形成し、１０ｖ
ｏｌ％のフッ酸水溶液でこのチタン膜に４００μｍ角の
開口部を設け、チタン膜からなるエッチング用マスク１
２を形成した。

【００４４】次に、７０℃、約１０％の水酸化カリウム
を用いて３時間シリコン異方エッチングを行い、基板１
の圧電薄膜５の直下領域を除去した。この際、基板１の
ボロンがドーピングされている部分は、水酸化カリウム
に対して高い耐エッチング性を示すので、エッチングさ
れず残留する。従って、圧電薄膜５の直下の基板１は、
第１領域８ａと第２領域８ｂからなる２段階構造とな
る。このようにして、実施の形態１のフィルターを完成
させた。

【００４５】実施例１に関して、圧電薄膜の動作領域の
破壊によるフィルターの損傷の歩留まりは８７％であっ
た。また、絶縁膜の残留応力による圧電薄膜の動作領域
の長手方向の変形量をレーザ形状測定器で測定したとこ
ろ、変形量は０.２μｍ以下であり、ほとんど変形は発
生していないことが判った。

【００４６】さらに、実施例１のフィルターの共振特性
を図５に示す。図５からは、実施例１の圧電体素子の共
振周波数は１.６ＧＨｚであることが判る。また、共振
点での通過特性がきれいな台形形状を示すことから、チ
タン酸鉛からなる圧電薄膜で高域遮断型エネルギー閉じ
込めが発生していることが判る。

【００４７】比較例．比較例として、素子形成領域に第
２領域を備えていないフィルターを製作した。比較例に
関して、圧電薄膜の動作領域の破壊によるフィルターの
損傷の歩留まりは６２％であった。また、絶縁膜の残留
応力による圧電薄膜の動作領域の変形量をレーザ形状測
定器で測定したところ、変形量は０.５〜１μｍ以下で
あった。

【００４８】さらに、比較例のフィルターの共振特性を
図６に示す。上記図５と図６とを比較すると、素子形成
領域が一段構造の比較例のフィルターの圧電薄膜では、
エネルギー閉じ込めは発生していないことが判る。

【００４９】実施例２.実施例２として実施の形態２の
フィルターを製作した。実施例２のフィルターの製造方
法は、ボロンを第２領域にのみドーピングしたこと及
び、絶縁膜を膜厚約１００ｎｍの窒化シリコンとしたこ
とを除いて、実施例１と同様である。詳細には、窒化シ
リコン膜は、反応ガスとしてシランとアンモニアを用い
て、成膜温度を３００℃として、プラズマＣＶＤ法によ
って形成した。

【００５０】実施例２のフィルターの共振周波数は、
１.８５ＧＨｚであった。これは、圧電薄膜の動作領域
の直下の基板を完全に除去したため、圧電薄膜に付加さ
れる質量が低減されため、実施例１のフィルターの共振
周波数よりも高くなったと考えれる。

【００５１】実施例３．実施例３として、圧電薄膜を低
域遮断型材料である窒化アルミとする実施の形態２のフ
ィルターを製作した。詳細には、高周波マグネトロンス
パッタ法を用い、基板温度を５００℃、圧力１Ｐａ、タ
ーゲットを金属アルミニウムとし、アルゴンガス５０
％、窒素ガス５０%の混合ガス中で膜厚約０.９μｍの窒
化アルミを成膜した。

【００５２】実施例３に関して、圧電薄膜の動作領域の
破壊によるフィルターの損傷の歩留まりは９１％であっ
た。また、共振周波数は２.２ＧＨｚであった。

【００５３】

【発明の効果】上述したように本発明の圧電体素子は、
素子形成領域の厚さを２段階構造とし、基板の厚さが最
も薄い領域を限定するものである。このようにすること
で、圧電体素子の最も脆弱な部分の面積を最小限にし、
素子形成領域で発生する破壊を防止して、圧電体素子の
信頼性を向上させることができる。

【００５４】本発明の圧電体素子において、シリコン基
板の第１領域及び第２領域を形成しようとする領域に予
めボロンをドーピングすることで、第１領域及び第２領
域を容易に形成することができる。

【００５５】本発明の圧電体素子において、第１領域及
び第２領域を形成しようとする領域にドーピングするボ
ロン濃度を１０¹⁸個／ｃｃ〜１０²²／ｃｃとすること
で、より容易に第１領域及び第２領域を形成することが
できる。

【００５６】本発明の圧電体素子は、圧電薄膜の動作領
域の直下の基板のみを除去するものである。このように
することで、圧電体素子の最も脆弱な部分の面積を最小
限にし、素子形成領域で発生する破壊を防止して、圧電
体素子の信頼性を向上させることができる。

【００５７】本発明の圧電体素子において、シリコン基
板の第２領域を形成しようとする領域に予めボロンをド
ーピングすることで、第２領域とを容易に形成すること
ができる。

【００５８】本発明の圧電体素子において、第２領域を
形成しようとする領域にドーピングするボロン濃度を１
０¹⁸個／ｃｃ〜１０²²／ｃｃとすることで、より容易に
第２領域とを形成することができる。

【００５９】本発明の圧電体素子において、高域遮断型
共振特性を有する圧電薄膜を用いて、圧電薄膜に高域遮
断型エネルギー閉じ込めを発生させ、圧電体素子の振動
レスポンスを向上させることができる。

【００６０】さらに、本発明の圧電体素子において、チ
タン酸鉛を主成分とする圧電薄膜を用いることで、優れ
た圧電特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかるフィルターの
平面図を示す。

【図２】本発明の実施の形態１にかかるフィルターを
示すもので、（ａ）は図１の線ＩＩａ―ＩＩａに沿った
断面図を、（ｂ）は図１の線ＩＩｂ―ＩＩｂに沿った断
面図を示す。

【図３】本発明の実施の形態２にかかるフィルターの
平面図を示す。

【図４】本発明の実施の形態２にかかるフィルターを
示すもので、（ａ）は図３の線ＩＶａ―ＩＶａに沿った
断面図を、（ｂ）は図１の線ＩＶｂ―ＩＶｂに沿った断
面図を示す。

【図５】実施例１のフィルターの共振特性を示す。

【図６】比較例のフィルターの共振特性を示す。

【符号の説明】

１基板、３絶縁膜、４下部電極、５圧電
薄膜、６上部電極、７架橋、８素子形成
領域、８ａ第１領域、８ｂ第２領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内川英興東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者三須幸一郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5J108 AA01 AA07 BB04 CC04 CC11 EE03 EE04 EE07 KK01 KK02 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一部に、他の部分に比較して薄くした素
子形成領域を有する基板と上記素子形成領域上に形成さ
れた圧電振動子とを備え、該圧電振動子が上記素子形成
領域上に下部電極を介して形成された圧電薄膜と該圧電
薄膜上に形成された上部電極とからなり、上記下部電極
と上記上部電極とによって挟まれた圧電薄膜を動作領域
とした圧電体素子であって、上記素子形成領域は上記動作領域の直下に位置する第１
領域と該第１領域を除いた部分である第２領域とからな
り、上記第１領域を上記第２領域より薄くしたことを特
徴とする圧電体素子。
【請求項２】上記基板はシリコン基板であり、上記第１領域及び上記第２領域にボロンがドーピングさ
れていることを特徴とする請求項１記載の圧電体素子。
【請求項３】上記第１領域及び第２領域のボロン濃度
が、１０¹⁸個／ｃｃ〜１０²²／ｃｃであることを特徴と
する請求項２記載の圧電体素子。
【請求項４】一部に、他の部分に比較して薄くした素
子形成領域を有する基板と上記素子形成領域上に設けら
れた圧電振動子とを備え、該圧電振動子が上記素子形成
領域上に絶縁膜を介して形成された下部電極と該下部電
極上に形成された圧電薄膜と該圧電薄膜上に形成された
上部電極とからなり、上記下部電極と上記上部電極とに
よって挟まれた圧電薄膜を動作領域とした圧電体素子で
あって、上記素子形成領域においてさらに上記動作領域の直下に
位置する部分が除去されたことを特徴とする圧電体素
子。
【請求項５】上記基板はシリコン基板であり、上記第２領域にはボロンがドーピングされていることを
特徴とする請求項４記載の圧電体素子。
【請求項６】上記第２領域のボロン濃度が、１０¹⁸個
／ｃｃ〜１０²²個／ｃｃであることを特徴とする請求項
５記載の圧電体素子。
【請求項７】上記圧電薄膜が高域遮断型共振特性を有
することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つ
に記載の圧電体素子。
【請求項８】上記圧電体膜はチタン酸鉛を主成分とす
ることを特徴とする請求項７に記載の圧電体素子。