JP2001102902A - Piezoelectric resonator - Google Patents

Piezoelectric resonator

Info

Publication number
JP2001102902A
JP2001102902A JP27686999A JP27686999A JP2001102902A JP 2001102902 A JP2001102902 A JP 2001102902A JP 27686999 A JP27686999 A JP 27686999A JP 27686999 A JP27686999 A JP 27686999A JP 2001102902 A JP2001102902 A JP 2001102902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
piezoelectric
diamond
adhesion layer
piezoelectric resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27686999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyo Kamigaki
耕世 神垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP27686999A priority Critical patent/JP2001102902A/en
Publication of JP2001102902A publication Critical patent/JP2001102902A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric resonator with a high Q value which is formed of a piezoelectric body with good electric insulation by employing as a base film a diamond thin film having superior sound characteristics and suitable for a thin film and forming a vibration body on the base film with good contactness. SOLUTION: The piezoelectric resonator is equipped with a base body 1 which has a vibration space, the base film 2 made of diamond formed on a top surface of the base body 1 so that the vibration space A is covered, a contact layer 3 which is formed in order thereupon, and the piezoelectric body 6 which is sandwiched between a pair of electrodes 5 and 7, and the contact layer 3 is made of an insulator.

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、携帯電話や無線L
AN等に用いられる圧電共振子に関するもので、特に、
圧電体の厚み縦振動の共振を利用した圧電共振子に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable telephone and a wireless LAN.
It relates to a piezoelectric resonator used for AN and the like.
The present invention relates to a piezoelectric resonator utilizing resonance of a thickness longitudinal vibration of a piezoelectric body.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、無線通信や電気回路に用いられる周
波数の高周波数化が進んでおり、これに伴って、これら
の電気信号に対して用いられるフィルターも高周波数に
対応したものが要求され、開発が行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, the frequency used for wireless communication and electric circuits has been increasing, and accordingly, filters used for these electric signals have been required to be compatible with high frequencies. Development is taking place.

【0003】最近は、特に、バルク・ アコースティック
・ ウェーブ・ レゾネーター(BAWR)と呼ばれる共振
子の開発が進められている。これは、入力される高周波
電気信号に対して、圧電体薄膜が振動を起こし、その振
動が、薄膜の厚さ方向に共振を起こすことを用いた共振
子であり、GHz領域の高い共振周波数を持つレゾネー
ターなどへの応用が期待されている。
Recently, a resonator called a bulk acoustic wave resonator (BAWR) has been developed. This is a resonator that uses a piezoelectric thin film to vibrate in response to an input high-frequency electric signal and causes the vibration to resonate in the thickness direction of the thin film. It is expected to be applied to resonators that have it.

【0004】BAWRは、図2に示すように、基体11
と、該基体11表面上に形成された支持膜13と、該支
持膜13上に形成された金属層15と、該金属層15上
に形成された第1電極16と、該第1電極16上に形成
された圧電体17と、該圧電体17上に形成された2つ
の第2電極18とからなるものである(例えばUSP
4,320,365号公報参照)。
[0004] As shown in FIG.
A support film 13 formed on the surface of the base 11; a metal layer 15 formed on the support film 13; a first electrode 16 formed on the metal layer 15; It comprises a piezoelectric body 17 formed thereon and two second electrodes 18 formed on the piezoelectric body 17 (for example, USP
4,320,365).

【0005】支持膜13は、基体11上面に空間Aを被
覆するように形成されており、電極16、18により挟
持された圧電体17並びに支持膜13の空間Aに接する
部分が振動することになる。すなわち、金属層15、第
1電極16、圧電体17および第2電極18が一体とな
って振動するので、これらの層を支える支持膜13は強
度が要求される。
The support film 13 is formed on the upper surface of the base 11 so as to cover the space A, and the piezoelectric body 17 sandwiched between the electrodes 16 and 18 and the portion of the support film 13 in contact with the space A vibrate. Become. That is, since the metal layer 15, the first electrode 16, the piezoelectric body 17, and the second electrode 18 vibrate integrally, the supporting film 13 supporting these layers is required to have strength.

【0006】したがって、GHzの高周波領域での使用
を考えると、支持膜13が薄く、音速の大きな材料が望
まれており、音速の大きな材料としてダイヤモンドから
なる支持膜を用いた圧電共振子が、特開平10−209
794号公報に開示されている。
Therefore, considering the use in the high frequency range of GHz, a material having a thin supporting film 13 and a high sound speed is desired. A piezoelectric resonator using a supporting film made of diamond as a material having a high sound speed has been proposed. JP-A-10-209
No. 794.

【0007】この公報では、ダイヤモンド膜上に直接P
t電極を形成すると、ダイヤモンドとPtとの反応性が
低いため、密着性が低く剥離しやすい。そこで、ダイヤ
モンドとの密着性を良好にするため、金属層15として
Ti薄膜を形成していた。
[0007] In this publication, P is directly deposited on a diamond film.
When the t electrode is formed, the reactivity between diamond and Pt is low, so that the adhesion is low and the diamond is easily peeled. Therefore, a Ti thin film is formed as the metal layer 15 in order to improve the adhesion to diamond.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−209794号公報に開示されたTiは金属であ
り、導電性を有するものの、Tiの導電率がPtからな
る電極材料の導電率に比べて高いために、Tiは実質的
に抵抗体として存在し、流れる電流が特性劣化の原因と
なる。したがって、このTiの抵抗により共振子のQ値
が低下し、圧電共振子の特性が劣化するという問題があ
った。
However, Ti disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-209794 is a metal and has conductivity, but the conductivity of Ti is lower than that of an electrode material made of Pt. Because of its high content, Ti substantially exists as a resistor, and the flowing current causes deterioration of characteristics. Therefore, there has been a problem that the Q value of the resonator decreases due to the resistance of Ti, and the characteristics of the piezoelectric resonator deteriorate.

【0009】したがって、本発明の目的は、ダイヤモン
ドからなる支持膜に振動体を強固に付着できるととも
に、Q値が大きく、信頼性の高い圧電共振子を提供する
ことにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a highly reliable piezoelectric resonator which can firmly attach a vibrator to a support film made of diamond, has a large Q value, and has a high Q value.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
振動空間を有する基体と、前記振動空間を被覆するよう
に前記基体表面に形成されたダイヤモンドからなる支持
膜と、該支持膜上に形成された密着層と、該密着層の上
に形成された一対の電極で挟持された圧電体とを具備し
た圧電共振子であって、前記密着層が絶縁体からなるも
のである。このような構成を採用することによって、絶
縁体とダイヤモンドとが反応層を形成し、支持膜と密着
層との付着強度を高くするとともに、絶縁体からなる密
着層には電流が流れないので、Q値を下げる原因とはな
らず、圧電共振子として高い特性が得られる。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric resonator comprising:
A substrate having a vibration space, a support film made of diamond formed on the surface of the substrate so as to cover the vibration space, an adhesion layer formed on the support film, and a support film formed on the adhesion layer A piezoelectric resonator comprising a piezoelectric body sandwiched between a pair of electrodes, wherein the adhesion layer is made of an insulator. By adopting such a configuration, the insulator and the diamond form a reaction layer, and the adhesion strength between the support film and the adhesion layer is increased, and no current flows through the adhesion layer made of the insulator. It does not cause a decrease in the Q value, and high characteristics can be obtained as the piezoelectric resonator.

【0011】特に、絶縁体が金属酸化物であると、ダイ
ヤモンド上に金属酸化物を形成する際にダイヤモンド表
面が酸素と反応してダイヤモンド表面の面粗さが増加す
るために、アンカー効果によりダイヤモンドに対する金
属酸化物の付着強度が高くなる。
In particular, when the insulator is a metal oxide, the surface of the diamond reacts with oxygen when the metal oxide is formed on the diamond, and the surface roughness of the diamond surface increases. The adhesion strength of the metal oxide to the metal becomes high.

【0012】また、金属酸化物が5〜20nmの平均粒
径を有する焼結体薄膜からなることが望ましい。これに
より、密着層に電極薄膜を形成する際に、その結晶核生
成密度が高くなって緻密で表面の平滑な電極膜が得られ
その結果、圧電体の結晶性が向上する。
It is desirable that the metal oxide be a sintered thin film having an average particle size of 5 to 20 nm. Thereby, when forming the electrode thin film on the adhesion layer, the density of crystal nuclei is increased, and a dense and smooth electrode film is obtained. As a result, the crystallinity of the piezoelectric body is improved.

【0013】さらに、金属酸化物が金属元素として少な
くともPbとTiとを含むペロブスカイト型複合酸化物
であることが望ましい。このような金属酸化物結晶粒子
を密着層として用いることにより、密着層上に形成され
る電極の結晶性を高める働きがあり、このような緻密で
平滑な電極膜上に 圧電体を成膜することができ、圧電
体の絶縁性を高めることができる。
Further, it is desirable that the metal oxide is a perovskite-type composite oxide containing at least Pb and Ti as metal elements. The use of such metal oxide crystal particles as an adhesion layer has the function of enhancing the crystallinity of the electrode formed on the adhesion layer, and forms a piezoelectric film on such a dense and smooth electrode film. Accordingly, the insulating property of the piezoelectric body can be improved.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の圧電共振子は、図1に示
すように、基体1上に支持膜2が形成され、この支持膜
2の上面に密着層3が形成され、密着層3の上面に振動
体4が形成されている。この振動体4は、電極5、7
と、圧電体6とから構成されている。この圧電体6は厚
み方向に分極されている。また、支持膜2の振動体4形
成面の反対側には、振動空間Aが設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a piezoelectric resonator according to the present invention, as shown in FIG. 1, a support film 2 is formed on a substrate 1, an adhesion layer 3 is formed on the upper surface of the support film 2, and an adhesion layer 3 is formed. A vibrating body 4 is formed on the upper surface of. The vibrating body 4 has electrodes 5, 7
And a piezoelectric body 6. This piezoelectric body 6 is polarized in the thickness direction. A vibration space A is provided on the side of the support film 2 opposite to the surface on which the vibration body 4 is formed.

【0015】支持膜2はダイヤモンドから構成されてい
る。ダイヤモンドは硬度が大きく、残留応力を小さくで
きる為、膜厚が小さくても自立する。また、音速が大き
い為、共振周波数の低下、電気機械結合係数の減少及び
損失の増大などの支持膜による共振子特性の劣化を小さ
くできる。
The support film 2 is made of diamond. Since diamond has high hardness and can reduce residual stress, it is self-supporting even with a small film thickness. In addition, since the sound speed is high, deterioration of the resonator characteristics due to the support film such as a decrease in the resonance frequency, a decrease in the electromechanical coupling coefficient, and an increase in the loss can be reduced.

【0016】支持膜2の膜厚は0.5〜10μmが望ま
しい。これは、10μmより大きい場合には、製膜に長
時間を要する為でり、また0.5μmより小さい場合
は、共振子作製プロセス中にダイヤモンド自立膜からな
る支持膜2が破壊する確率が高くなるからである。支持
膜2の膜厚は、強度と作製時間という点で0.5〜3μ
mが望ましい。
The thickness of the support film 2 is preferably 0.5 to 10 μm. This is because if it is larger than 10 μm, it takes a long time to form the film, and if it is smaller than 0.5 μm, there is a high probability that the support film 2 made of a free-standing diamond film is broken during the resonator manufacturing process. Because it becomes. The thickness of the support film 2 is 0.5 to 3 μm in terms of strength and production time.
m is desirable.

【0017】密着層3は絶縁体であり、特に酸化物であ
る事が望ましい。絶縁体をダイヤモンド上に形成する
と、ダイヤモンドと絶縁体との界面で炭化物が生成し、
原子レベルでダイヤモンドと絶縁体と結合する為、密着
強度を向上する事ができるまた、酸化物を用いると、ダ
イヤモンド表面の一部が酸素により燃焼し、表面形状に
凹凸を生じる為、ダイヤモンドに対する密着層の接触面
積が大きくなり、原子レベルでの結合の担い手が増える
とともに、アンカー効果により密着性が向上する。
The adhesion layer 3 is an insulator, preferably an oxide. When an insulator is formed on diamond, carbides form at the interface between the diamond and the insulator,
Bonding between diamond and insulator at the atomic level can improve adhesion strength. Also, when oxide is used, part of the diamond surface is burned by oxygen and the surface shape becomes uneven, so adhesion to diamond The contact area of the layer is increased, the number of carriers for bonding at the atomic level is increased, and the adhesion is improved by the anchor effect.

【0018】酸化物としては、ZnO、SiO2 、Al
2 3 、TiO2 、MgOまたはPbTiO3 系セラミ
ックスなどがあり、いずれも比較的低温で結晶膜が得ら
れ、ダイヤモンド膜に過剰に酸素を供給する事なく反応
を生じ、密着強度を向上できる。
As oxides, ZnO, SiO 2 , Al
There are 2 O 3 , TiO 2 , MgO and PbTiO 3 based ceramics and the like. A crystal film can be obtained at a relatively low temperature, a reaction occurs without excessive supply of oxygen to the diamond film, and the adhesion strength can be improved.

【0019】特に、PbTiO3 系セラミックスである
(Pb1-x Lax )TiO3 においては、PbTiO3
が、500℃のような低温でPt、Auなどの電極材料
の結晶格子と相性の良いペロブスカイト構造を形成し、
また微粒子からなるので平滑な膜表面を形成し易い上
に、Laを含有する事で結晶格子の異方性が小さくなる
ため、さらに膜の粒子の微小化と緻密化が進み、膜表面
の平滑性が向上する。
In particular, in PbTiO 3 ceramics (Pb 1-x La x ) TiO 3 , PbTiO 3
Forms a perovskite structure that is compatible with the crystal lattice of an electrode material such as Pt or Au at a low temperature such as 500 ° C.
In addition, since it is composed of fine particles, it is easy to form a smooth film surface, and since La is contained, the anisotropy of the crystal lattice is reduced. The performance is improved.

【0020】密着層3の膜厚は20〜100nmが、さ
らには40〜80nmが望ましい。これは、密着層3
が、共振子構造においては圧電振動を起こさないため、
100nmを越える厚い膜は振動体の振動を抑制し、損
失の原因として無視できなくなる為である。また、20
nm未満の膜は連続膜の形成が難しく、密着層3として
の効果が大きく減少するためである。
The thickness of the adhesion layer 3 is preferably 20 to 100 nm, more preferably 40 to 80 nm. This is the adhesion layer 3
However, since the piezoelectric structure does not cause piezoelectric vibration in the resonator structure,
This is because a thick film exceeding 100 nm suppresses vibration of the vibrating body and cannot be ignored as a cause of loss. Also, 20
This is because a film having a thickness of less than nm is difficult to form a continuous film, and the effect as the adhesion layer 3 is greatly reduced.

【0021】また、密着層3が酸化膜であるとき、酸化
膜は5〜30nmの平均粒径を有する焼結体薄膜からな
ることが好ましい。すなわち、この酸化膜の表面は5〜
20nmの非常に微細な凹凸があるために、電極薄膜の
結晶核生成密度が高くなって緻密で平滑な電極膜が得ら
れ、その結果、圧電体の結晶性が向上する。
When the adhesion layer 3 is an oxide film, the oxide film is preferably made of a sintered thin film having an average particle size of 5 to 30 nm. That is, the surface of this oxide film is 5 to
Because of the very fine irregularities of 20 nm, the density of crystal nuclei generated in the electrode thin film is increased, and a dense and smooth electrode film is obtained. As a result, the crystallinity of the piezoelectric body is improved.

【0022】圧電体6は強誘電体により形成する事が望
ましい。これは、強誘電体は、電気機械結合係数が大き
い為、広帯域フィルターの実現に有用であるからであ
る。圧電体6の膜厚は2μm以下が望ましい。これは、
厚み縦振動を用いるBAW共振子においては、使用周波
数である共振周波数が膜厚に逆比例し、1GHz以上の
周波数で使用する為に、2μm以下の膜厚が必要なため
である。
The piezoelectric body 6 is desirably formed of a ferroelectric. This is because the ferroelectric has a large electromechanical coupling coefficient and is useful for realizing a broadband filter. The thickness of the piezoelectric body 6 is desirably 2 μm or less. this is,
This is because, in a BAW resonator using longitudinal vibration in thickness, the resonance frequency, which is the operating frequency, is inversely proportional to the film thickness, and a film thickness of 2 μm or less is required for use at a frequency of 1 GHz or more.

【0023】電極5、7には、密着層との付着強度向上
のため、Al、Pt又はAuが望ましい。また圧電体膜
形成の容易さの点で、PtまたはAuが特に好ましい。
また、電極5、7の膜厚は20〜200nmが望まし
い。これは、200nmより大きい場合は、振動抑制効
果が大きくなり、共振子特性の劣化が著しい為であり、
20nmより小さい場合は、膜の連続性が不充分となり
電気抵抗率が増大し、共振子のQ値を低下させてしまう
からである。電極の膜厚は50〜100nmであること
が、特に好ましい。
The electrodes 5 and 7 are preferably made of Al, Pt or Au in order to improve the adhesion strength with the adhesion layer. Pt or Au is particularly preferable in terms of ease of forming the piezoelectric film.
The thickness of the electrodes 5 and 7 is preferably 20 to 200 nm. This is because, if it is larger than 200 nm, the vibration suppressing effect becomes large and the resonator characteristics are significantly deteriorated.
If the thickness is smaller than 20 nm, the continuity of the film becomes insufficient, the electrical resistivity increases, and the Q value of the resonator decreases. It is particularly preferable that the electrode has a thickness of 50 to 100 nm.

【0024】密着層3と圧電体6は、ゾルゲル法、スパ
ッタ法等の薄膜作製、積層技術よって可能であり、電極
膜5、7もスパッタ法、真空蒸着法等により同様に作製
できる。また、基体1と振動体4とを音響的に絶縁する
振動空間Aは、KOH等を用いた化学的エッチング法
や、反応性イオンエッチング法等により形成できる。
The adhesion layer 3 and the piezoelectric body 6 can be formed by a thin film preparation such as a sol-gel method or a sputtering method, or a lamination technique, and the electrode films 5 and 7 can be similarly formed by a sputtering method, a vacuum deposition method or the like. Further, the vibration space A for acoustically insulating the base 1 and the vibrating body 4 can be formed by a chemical etching method using KOH or the like, a reactive ion etching method, or the like.

【0025】以上のように、本発明の圧電共振子では、
密着層として絶縁体を用いることによって高いQ値を得
ることができ、また、微細粒子からなる酸化物焼結体を
用いることによって絶縁性を高めることができる。
As described above, in the piezoelectric resonator of the present invention,
A high Q value can be obtained by using an insulator as the adhesion layer, and the insulating property can be enhanced by using an oxide sintered body composed of fine particles.

【0026】[0026]

【実施例】まず、プラズマCVD法により、Si(10
0)基体両面上にダイヤモンド薄膜を形成する。成長条
件は、減圧下でCH4 、CO2 、H2 混合ガスを用い
て、マイクロ波を6kWで入力し、膜厚が1μmのもの
を作製した。天然のダイアモンドの特性は、ヤング率
1.2×1012N/m2 、密度3.51g/cm3 、音
速は18500m/sであると報告されている。作製し
たダイアモンド薄膜の特性は、密度が3.4g/c
3 、ヤング率が9.6×1011N/m2 であり、音速
は16800m/sであった。これは、天然のダイヤモ
ンドに比べれば若干小さいものの、SiO2 (溶融石
英)の音速5700m/sに比べても約3倍の値であ
り、アモルファスのSiO2 膜に比べると、さらに高音
速である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, Si (10
0) A diamond thin film is formed on both sides of the substrate. The growth conditions were as follows: a mixed gas of CH 4 , CO 2 , and H 2 was used under a reduced pressure, a microwave was input at 6 kW, and a film having a thickness of 1 μm was produced. The properties of natural diamond are reported to have a Young's modulus of 1.2 × 10 12 N / m 2 , a density of 3.51 g / cm 3 , and a sound speed of 18,500 m / s. The characteristics of the prepared diamond thin film is that the density is 3.4 g / c.
m 3 , Young's modulus was 9.6 × 10 11 N / m 2 , and sound velocity was 16800 m / s. Although this is slightly smaller than natural diamond, it is about three times as high as the sound velocity of SiO 2 (fused quartz) of 5700 m / s, and is even higher than the amorphous SiO 2 film. .

【0027】次に、この基板の裏側より43wt%濃度
のKOH水溶液を用いてSiをエッチングし、ダイヤモ
ンド薄膜層に達するビアホールを作製する。ここで用い
ているダイヤモンド薄膜は結晶質であり、しかも内部残
留応力が小さいことが特徴である。そのため、1μmの
膜厚でも、残留応力によって自己破壊することなく自立
膜を形成できる。
Next, from the back side of the substrate, Si is etched using a 43 wt% KOH aqueous solution to form a via hole reaching the diamond thin film layer. The diamond thin film used here is characterized by being crystalline and having a small internal residual stress. Therefore, even with a film thickness of 1 μm, a free-standing film can be formed without self-destruction due to residual stress.

【0028】次に、表1に示した方法で、密着層、圧電
体を形成した。まず、密着層を構成するZnO、SiO
2 、Al2 3 、TiO2 およびMgOは、RFマグネ
トロンスパッタ法を用いた。それぞれの材料の焼結体を
ターゲットとし、RFパワー300W、Arをスパッタ
ガスとして基板温度500℃で作製した。
Next, an adhesion layer and a piezoelectric body were formed by the methods shown in Table 1. First, ZnO, SiO constituting the adhesion layer
For 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 and MgO, an RF magnetron sputtering method was used. A sintered body of each material was used as a target, and RF power of 300 W and Ar were used as sputtering gases at a substrate temperature of 500 ° C.

【0029】この後、作製した密着層上面にマグネトロ
ンスパッタ法を用いてPt電極を形成し、Pt電極膜上
にゾルゲル法により圧電体を形成した。この圧電体は、
PbTiO3 、Pb0.93La0.07TiO3 、Pb0.9
0.1 TiO3 などであり、ゾルゲル法を用いて作製し
た。最後に、Al電極を真空蒸着法により圧電体上に形
成した。なお、成膜温度は、Pt電極層が300℃、A
l電極層が200℃である。また、膜厚は、密着層が5
0nm、Pt層が100nm、Al層が80nmであっ
た。
Thereafter, a Pt electrode was formed on the upper surface of the produced adhesion layer by using a magnetron sputtering method, and a piezoelectric material was formed on the Pt electrode film by a sol-gel method. This piezoelectric body
PbTiO 3 , Pb 0.93 La 0.07 TiO 3 , Pb 0.9 L
a 0.1 TiO 3 or the like, which was produced using a sol-gel method. Finally, an Al electrode was formed on the piezoelectric body by a vacuum evaporation method. The film formation temperature was 300 ° C. for the Pt electrode layer and A
The temperature of the electrode layer is 200 ° C. The thickness of the adhesive layer is 5
The thickness was 0 nm, the Pt layer was 100 nm, and the Al layer was 80 nm.

【0030】圧電体の形成法について具体的に説明す
る。まず、(Pb1-x Lax )TiO3 膜は、以下のよ
うに作製した。酢酸鉛、Tiイソプロポキシド、Laイ
ソプロポキシドを出発原料とし、2−メトキシエタノー
ルを溶媒として1M濃度の溶液を作製した。全ての原料
を溶媒中に所定のモル比で混合後、124℃で5時間還
流処理を行い、室温に冷却後、アセチルアセトンを添加
して塗布溶液を作製した。ゾル溶液を、下部電極膜上に
塗布・乾燥の後、パイロリシスを280℃で1分行いゲ
ル膜を形成後、塗布・熱処理を5回繰り返した。その
後、520℃、5分の結晶化を行った。溶液塗布・乾燥
から結晶化の行程を再度繰り返し、最後に575℃で1
0分間の結晶成長工程を行い、膜厚が700nmの(P
1-x Lax)TiO3 膜からなる圧電体を作製した。
The method for forming the piezoelectric body will be specifically described. First, a (Pb 1-x La x ) TiO 3 film was prepared as follows. A 1 M solution was prepared using lead acetate, Ti isopropoxide, and La isopropoxide as starting materials and 2-methoxyethanol as a solvent. After all the raw materials were mixed in a solvent at a predetermined molar ratio, reflux treatment was performed at 124 ° C. for 5 hours, and after cooling to room temperature, acetylacetone was added to prepare a coating solution. After applying and drying the sol solution on the lower electrode film, pyrolysis was performed at 280 ° C. for 1 minute to form a gel film, and the application and heat treatment were repeated 5 times. Thereafter, crystallization was performed at 520 ° C. for 5 minutes. The process from solution application / drying to crystallization is repeated again.
A crystal growth process for 0 minutes is performed, and a 700 nm thick (P
A piezoelectric body made of b 1-x La x ) TiO 3 film was produced.

【0031】また、PZT膜は以下のようにして作製し
た。酢酸鉛3水和物、Zrイソプロポキシド、Tiイソ
プロポキシドを出発原料とし、2−メトキシエタノール
を溶媒として1M濃度の溶液を作製した。Zrイソプロ
ポキシドとTiイソプロポキシドを所定のモル比で溶媒
に混合溶解し、アセチルアセトンを室温で添加混合した
後、酢酸鉛3水和物を混合溶解して溶液を作製した。溶
液をスピンコーティング法により、塗布・乾燥し、38
0℃のパイロリシスによりゲル膜を形成した。溶液塗布
・乾燥・パイロリシスを7回繰返し、最後に675℃で
5分間焼成を行った。得られた膜厚は500nmであっ
た。ペロブスカイト構造の生成はX線回折測定により確
認した。
The PZT film was produced as follows. A 1 M solution was prepared using lead acetate trihydrate, Zr isopropoxide, and Ti isopropoxide as starting materials, and 2-methoxyethanol as a solvent. Zr isopropoxide and Ti isopropoxide were mixed and dissolved in a solvent at a predetermined molar ratio, acetylacetone was added and mixed at room temperature, and then lead acetate trihydrate was mixed and dissolved to prepare a solution. The solution is applied and dried by spin coating,
A gel film was formed by pyrolysis at 0 ° C. The solution application / drying / pyrolysis was repeated seven times, and finally baked at 675 ° C. for 5 minutes. The obtained film thickness was 500 nm. The formation of the perovskite structure was confirmed by X-ray diffraction measurement.

【0032】このようにして、圧電共振子を10個試作
した。そのうちで、剥離による不良を調べた。
In this manner, ten piezoelectric resonators were prototyped. Among them, defects due to peeling were examined.

【0033】次に、比較として密着層としてTiを用い
た圧電共振子を作製した。Ti形成以外の製法は上記の
方法と同様であった。このTi膜は、マグネトロンスパ
ッタ法を用いて形成した。また、圧電共振子を10個試
作、剥離数を調べた。
Next, for comparison, a piezoelectric resonator using Ti as the adhesion layer was manufactured. The manufacturing method other than the Ti formation was the same as the above method. This Ti film was formed using a magnetron sputtering method. In addition, ten piezoelectric resonators were prototyped, and the number of peelings was examined.

【0034】圧電共振特性は、共振子構造についてSパ
ラメーターS11の測定により行ったRFネットワークア
ナライザーHP8719C(ヒューレットパッカード社
製)と、RF用ウエハマイクロプローブを用い、S11
周波数特性を測定することにより、共振周波数を評価し
た。
The piezoelectric resonance characteristics, and RF network analyzer HP8719C (manufactured by Hewlett Packard) was carried out by measuring the S parameters S 11 for resonator structure, using an RF wafer microprobe, measuring the frequency characteristics of S 11 The resonance frequency was evaluated.

【0035】Q値は、反共振でのQ値を測定した。反共
振周波数の前後において、反共振周波数でのS11値から
3デシベル変わったところでの周波数幅より求めた。
As the Q value, the Q value at the anti-resonance was measured. Before and after the anti-resonance frequency, the frequency was obtained from the frequency width at which the S 11 value at the anti-resonance frequency changed by 3 dB.

【0036】絶縁破壊テストは、第1電極と第2電極と
に20Vの電圧を印可し、その後にインピーダンスアナ
ライザーで静電容量を測定した。この方法で、30個の
試料のうちで測定できないものを絶縁破壊したとみな
し、その個数を調べた。その結果を表1に示す。
In the dielectric breakdown test, a voltage of 20 V was applied to the first electrode and the second electrode, and then the capacitance was measured with an impedance analyzer. With this method, the one that could not be measured out of the thirty samples was regarded as having a dielectric breakdown, and the number thereof was examined. Table 1 shows the results.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】本発明の試料No.1〜18の剥離数は2
個以下、圧電共振子の品質係数であるQ値は200以
上、共振周波数は2.40GHz以上、絶縁破壊数が1
3個以下であった。
Sample No. of the present invention The number of peelings of 1 to 18 is 2
The number Q of the quality factors of the piezoelectric resonator is 200 or more, the resonance frequency is 2.40 GHz or more, and the number of dielectric breakdowns is 1 or less.
There were three or less.

【0039】特に、ZnO、SiO2 、Al2 3 、M
gOおよびTiO2 を密着層に用いた本発明の試料N
o.3〜9ではQ値が255以上であった。また、Pb
TiO3 系圧電膜またはPLT圧電膜を密着層に用いた
本発明の試料No.10〜18ではQ値が300以上と
高くなり、粒径が5〜20nmの本発明の試料No.1
0〜15、17および18では、絶縁破壊が5個以下、
粒径が40nmの本発明のNo.16では絶縁破壊が1
0個であった。
In particular, ZnO, SiO 2 , Al 2 O 3 , M
Sample N of the present invention using gO and TiO 2 for the adhesion layer
o. In 3 to 9, the Q value was 255 or more. Also, Pb
The sample No. of the present invention in which a TiO 3 -based piezoelectric film or a PLT piezoelectric film was used for the adhesion layer. In Sample Nos. 10 to 18, the Q value was as high as 300 or more, and the particle size of Sample No. 5 of the present invention was 5 to 20 nm. 1
In 0 to 15, 17 and 18, the breakdown is 5 or less,
No. of the present invention having a particle size of 40 nm. At 16 the breakdown was 1
There were zero.

【0040】一方、本発明の範囲外であるTiを密着層
に用いた試料19および密着層のない試料No.20の
剥離数は2個以上、共振子の品質係数であるQ値は12
5以下、共振周波数は2.53および2.60GHz、
絶縁破壊数が12個以上であった。
On the other hand, Sample 19 using Ti outside the scope of the present invention for the adhesion layer and Sample No. 19 having no adhesion layer. The number of peelings of 20 is 2 or more, and the Q value which is the quality factor of the resonator is 12
5, the resonance frequency is 2.53 and 2.60 GHz,
The number of dielectric breakdown was 12 or more.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の圧電共振子は支持膜にダイヤモ
ンドを用い、その上に絶縁体からなる密着層を形成する
ことにより、支持膜と密着層、密着層と電極との密着性
を向上し、圧電体の電気的絶縁性を向上してQ値の高い
圧電共振子を提供できる。
According to the piezoelectric resonator of the present invention, the adhesion between the support film and the adhesion layer and the adhesion between the adhesion layer and the electrode are improved by using diamond for the support film and forming an adhesion layer made of an insulator thereon. However, it is possible to provide a piezoelectric resonator having a high Q value by improving the electrical insulation of the piezoelectric body.

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

【図1】本発明の圧電共振子の基本的な構造の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a basic structure of a piezoelectric resonator of the present invention.

【図2】従来の圧電共振子の基本的な構造の断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of a basic structure of a conventional piezoelectric resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・基体 2・・支持膜 3・・密着層 4・・振動体 5・・第1電極 6・・圧電体 7・・第2電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base 2 ... Support film 3 ... Adhesion layer 4 ... Vibration body 5 ... 1st electrode 6 ... Piezoelectric body 7 ... 2nd electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】振動空間を有する基体と、前記振動空間を
被覆するように前記基体表面に形成されたダイヤモンド
からなる支持膜と、該支持膜上に形成された密着層と、
該密着層上に形成され、かつ一対の電極で圧電体を挟持
してなる振動体とを具備した圧電共振子であって、前記
密着層が絶縁体であることを特徴とする圧電共振子。
A substrate having a vibration space, a support film made of diamond formed on the surface of the substrate so as to cover the vibration space, and an adhesion layer formed on the support film.
A vibrator formed on the contact layer and having a piezoelectric body sandwiched between a pair of electrodes, wherein the contact layer is an insulator.
【請求項2】絶縁体が金属酸化物結晶粒子からなること
を特徴とする請求項1記載の圧電共振子。
2. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the insulator comprises metal oxide crystal particles.
【請求項3】金属酸化物結晶粒子が5〜20nmである
ことを特徴とする請求項2記載の圧電共振子。
3. The piezoelectric resonator according to claim 2, wherein the metal oxide crystal particles have a size of 5 to 20 nm.
【請求項4】金属酸化物結晶粒子が金属元素として少な
くともPbとTiとを含むペロブスカイト型複合酸化物
からなることを特徴とする請求項2または3記載の圧電
共振子。
4. The piezoelectric resonator according to claim 2, wherein the metal oxide crystal particles are made of a perovskite-type composite oxide containing at least Pb and Ti as metal elements.
JP27686999A 1999-09-29 1999-09-29 Piezoelectric resonator Pending JP2001102902A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27686999A JP2001102902A (en) 1999-09-29 1999-09-29 Piezoelectric resonator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27686999A JP2001102902A (en) 1999-09-29 1999-09-29 Piezoelectric resonator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001102902A true JP2001102902A (en) 2001-04-13

Family

ID=17575555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27686999A Pending JP2001102902A (en) 1999-09-29 1999-09-29 Piezoelectric resonator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001102902A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005001988A (en) * 2003-05-23 2005-01-06 Basf Ag Method for manufacturing mixed oxide having average particle size of less than 10 nanometer
US7042137B2 (en) * 2002-06-20 2006-05-09 Samsung Electronics Co. Ltd. Actuator using organic film membrane and manufacturing method thereof
JP2007088819A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Seiko Epson Corp Piezoelectric thin film resonator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7042137B2 (en) * 2002-06-20 2006-05-09 Samsung Electronics Co. Ltd. Actuator using organic film membrane and manufacturing method thereof
JP2005001988A (en) * 2003-05-23 2005-01-06 Basf Ag Method for manufacturing mixed oxide having average particle size of less than 10 nanometer
JP2007088819A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Seiko Epson Corp Piezoelectric thin film resonator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100799391B1 (en) Thin film acoustic resonator and method of manufacturing the resonator
JP4478910B2 (en) Piezoelectric thin film resonator
US7482737B2 (en) Aluminum nitride thin film, composite film containing the same and piezoelectric thin film resonator using the same
US7323805B2 (en) Piezoelectric thin film device and method for manufacturing the same
US7105880B2 (en) Electronic device and method of fabricating the same
JP2003505906A (en) Resonator structure and filter having the resonator structure
CN1310517A (en) Method for producing resonator based on zinc oxide
US7180390B2 (en) Electronic component and method for manufacturing the same
JP4441843B2 (en) Thin film acoustic resonator
JP4186685B2 (en) Aluminum nitride thin film and piezoelectric thin film resonator using the same
JP4471443B2 (en) Piezoelectric resonator
JP4730383B2 (en) Thin film acoustic resonator and manufacturing method thereof
JP2001102902A (en) Piezoelectric resonator
JP4697517B2 (en) Piezoelectric thin film resonator and manufacturing method thereof
CN115514340A (en) Transverse excitation bulk acoustic wave resonator with phononic crystal and preparation method thereof
JP2001156582A (en) Piezoelectric resonator
JPH10209794A (en) Piezoelectric thin-film resonator
JP2002374145A (en) Piezoelectric thin-film resonator
JP2005236338A (en) Piezoelectric thin-film resonator
JP2002151754A (en) Piezoelectric thin film element and its manufacturing method
JPH10200369A (en) Piezoelectric thin film resonator
JP2000341077A (en) Piezoelectric resonator
JP2001250995A (en) Piezoelectric thin-film element
JP2001185984A (en) Stacked filter
JP2006211589A (en) Piezoelectric thin film device and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050419

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050823