JP2001127584A

JP2001127584A - 圧電共振子

Info

Publication number: JP2001127584A
Application number: JP30676299A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishikawa; 洋行西川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】振動のエネルギー損失が少なく、損傷や破損の
恐れが少なく、大気中の水分やゴミによる共振周波数の
変動や誤動作を防止できる小型の圧電共振子を提供する
ことを目的としている。【解決手段】基体１と、該基体１上に形成され、一対の
電極４、６で圧電体５を挟持してなる振動体７とを具備
してなる圧電共振子において、該振動体７表面に底面９
が当接され、かつ前記底面９に対して略４５°の角度を
なす一対の傾斜面１０ａ、１０ｂが形成された音響反射
体８ａを複数連続して設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に、携帯端末やＩＣ
カードなどに用いられる薄膜圧電共振子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】電子デバイスの分野では、無線通信や電気
回路における周波数の高周波数化が進むとともに、携帯
電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などに代
表される携帯端末やＩＣカードのように厚みの非常に薄
い部品を要求する製品が出現しており、部品の小型化お
よび薄肉化が強く求められ、開発が行われている。

【０００３】特に、圧電共振子は、バルク・アコーステ
ィック・ウェーブ・レゾネーター（ＢＡＷＲ）などの高
周波対応の共振子の開発が進められている。例えば、従
来のＢＡＷＲとしては、図６に示すように、基体６１
と、該基体６１表面上に形成された支持膜６２と、該支
持膜６２上に形成された密着層６３と、該密着層６３上
に形成された第１電極６４と、該第１電極６４上に形成
された圧電体６５と、該圧電体６５上に形成された２つ
の第２電極６６とからなるものである（ＵＳＰ４，３２
０，３６５号公報）。第１電極６４と圧電体６５と第２
電極６６とにより振動体６７が構成され、第１電極６４
と第２電極６６との間に高周波電界が印加されることに
より、振動体６７、並びにその下方に形成された密着層
６３と、支持膜６２が振動し、振動部分となる。支持膜
６２の振動部分は振動空間Ａに露出している。

【０００４】しかしながら、上記の薄膜圧電共振子は、
そのままでは他の素子や基板などと接触してキズが入っ
て破壊される恐れがあり、また、空気中の水分や微細な
浮遊物（ゴミ）が電極や圧電体に付着すると共振周波数
が変化したり、結露による電気的短絡で誤動作が発生す
るため、振動エネルギーの閉じこめられる部分が自由に
振動できるような中空構造を持つように、圧電共振子を
保護ケース内に収め、外部の環境から遮断した圧電共振
装置が提案されている（例えば特開平８−２３２５９号
公報）。

【０００５】このような圧電共振子では、外部環境から
の水分やゴミによる影響を防止できるが、保護ケースを
用いて気密構造をとるために圧電共振装置が大型化し、
薄肉化に対応できないという欠点があった。また、直接
保護層を共振子の上に形成するような従来の方法では端
部からのエネルギーの損失が大きいので、エネルギー透
過を小さくするとともに、ゴミなどの影響をなくすため
に、振動体表面に保護層を形成することが特開１０−２
７０９７９号公報で提案されている。

【０００６】この公報に開示された圧電共振子は、図７
に示すように、基体７１上に、下層７２ａと中層７２ｂ
と上層７２ｃとからなる第１音響反射層７２が設けら
れ、その上に第１電極７３と圧電体７４と第２電極７５
とにより振動体７６が構成され、さらにその上に下層７
７ａと中層７７ｂと上層７７ｃとからなる第２音響反射
層７７が形成され、その上に保護膜７８が設けられてい
る。

【０００７】このような圧電共振子では、第１電極７３
と第２電極７５との間に高周波電界が印加されることに
より、振動体７６が振動して音響波が発生する。音響波
は基体７１方向に進み、第１音響反射層７２で反射さ
れ、反対側の第２音響反射層７７まで達し、再度反射さ
れる。このように第１および第２音響反射層７２，７７
間にエネルギーが閉じこめられる。

【０００８】さらに、第２音響反射層７７の上に保護膜
７８が形成されているため、外部環境の影響を受けにく
い構成になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２７０９７９号公報で開示された音響反射層７
２、７７は、音響インピーダンスの異なる２つの膜の界
面、例えば音響の反射層を構成する薄膜層である下層７
７ａと中層７７ｂとの界面では振動波を一部反射するも
のの、残りは透過してしまうため、完全な振動エネルギ
ーの閉じこめが実現でないという問題があった。

【００１０】そこで、反射率を上げるために、音響イン
ピーダンスの異なる２つの材料を交互に多重に重ねる必
要があった。しかしながら、反射率を上げるためには、
単に積層しただけでは効果が小さく、効率よく反射させ
るためには、音響反射層７７を構成する下層７７ａ、中
層７７ｂ、上層７７ｃの厚みを共振周波数（λ）の１／
４（λ/4）にする必要があり、製造上困難を伴うという
問題があった。

【００１１】また、実際に音響反射層７７は、振動体７
６の上部に形成するので、音響反射層７７の下方に位置
する層のうねりや凹凸などの影響により下層７７ａ、中
層７７ｂ、上層７７ｃの膜厚にバラツキが生じてしまう
ため、たとえ何層も繰返し形成しても、λ/4の周期性が
損なわれて反射率が低下してしまう。したがって、この
反射層を透過してしまう振動波が存在するため、エネル
ギーの閉じ込めが不完全となって振動の減衰が生じてし
まう。そのため、圧電共振子の挿入損失が大きくなって
しまう問題があった。

【００１２】本発明は、振動のエネルギー損失が少な
く、損傷や破損の恐れが少なく、大気中の水分やゴミに
よる共振周波数の変動や誤動作を防止できる小型の圧電
共振子を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
基体と、該基体上に形成され、一対の電極で圧電体を挟
持してなる振動体の表面に底面が当接され、かつ前記底
面に対して略４５°の角度をなす一対の傾斜面が形成さ
れた音響反射体を複数設けてなることを特徴とすること
を特徴とする。

【００１４】このような構成を採用することにより、音
響波の反射率を著しく高めることができるので、振動の
エネルギー損失を減少することができる。すなわち、振
動体から外部に漏れてきた音響波は、音響反射体にその
傾斜面に対して４５°の角度で入射する。ここで、音響
波は全反射し、もう一方の傾斜面に対して４５°の角度
で入射し、全反射して振動体に戻る。このため、音響波
のエネルギーを効率よく閉じこめることが可能となり、
エネルギー損失の少ない圧電共振子が実現できる。

【００１５】また、音響反射体を形成することによっ
て、電極や金属配線は前記音響反射体を構成する材料で
被覆されるので、大気中の水分やゴミの影響を受けるこ
とが無く、また保護ケースのような装置の大型化につな
がる封止構造をとる必要がないので、圧電共振装置とし
て保護ケースが不要となり、小型化が可能となる。

【００１６】ここで、少なくとも音響反射体の表面に反
射促進体を設け、該反射促進体内の音速度を、前記音響
反射体の音速度の２^1/2倍以上とすることが望ましい。
このような構成を採用することにより、音響波は前記音
響反射体の傾斜面で全反射を起こすために、音響波は全
て反射して振動体に戻るため、エネルギー損失を極めて
少なくできる。

【００１７】特に、反射促進体が窒化珪素、炭化珪素お
よびダイヤモンドから構成することが好ましい。これら
の材料は音速度が大きいため、音速度の大きな音響反射
体の採用が可能となり、共振周波数を高くすることがで
きる。

【００１８】また、基体は、振動空間を有しており、該
振動空間と振動体との間に支持膜が形成されていること
が好ましい。このような構成を採用することにより、厚
み縦振動を用いて高周波数に対応でき、エネルギー損失
が少なく、環境に強い圧電共振子を実現できる。

【００１９】さらに、基体と振動体との間に２種以上の
異なる薄膜の積層体からなる音響反射層が形成されてい
ることが好ましい。このような構成を採用することによ
り、機械的負荷により破壊されやすい支持膜を省くこと
ができるので機械的信頼性が高く、よりエネルギー損失
が少なく、環境に強い圧電共振子を実現できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の圧電共振子では、例えば
図１（ａ）および（ｂ）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の上面に第１電極４、圧電体５、第２電
極６が順次形成されている。すなわち、密着層３上には
第１電極４および第２電極６で圧電体５を挟持した振動
体７が形成されている。また、支持膜２の振動体７形成
面の反対側には、振動空間Ａが設けられている。

【００２１】そして、振動体７の上に、複数の音響反射
体８ａが連続して形成され、これらの音響反射体８ａの
周辺には、音響反射体８ａと同一形状の硬質保護膜８ｂ
が形成されている。ここで、音響反射体８ａの底面９が
振動体７に当接しているが、実際には振動体７の表面に
は第２電極６が位置するため、この第２電極６上に音響
反射体８ａの底面９が当接する。複数の音響反射体８ａ
は、その底面９同士が第２電極６に当接した状態、言い
換えれば、音響反射体８ａが連続して形成され８ａによ
り第２電極６が完全に被覆されている。

【００２２】また、音響反射体８ａは、一対の傾斜面１
０ａ、１０ｂを有している。この傾斜面１０ａ、１０ｂ
は、図２に示したように底面９に対して角度θだけ傾い
た状態で形成されている。

【００２３】音響反射体８ａは、スパッタ法やＣＶＤ法
などの手法により薄膜を形成し、加工により傾斜面を形
成することができる。この時、傾斜面１０ａ、１０ｂが
底面９に対してなす角度θは、図２に示すように、音響
波が音響反射体８ａの内部で反射されて振動体へ戻るた
めに、正確に４５°にすることが望ましい。すなわち、
音響反射体８ａは断面が直角二等辺三角形とされてい
る。

【００２４】しかし、実際に製造する場合には、共振特
性を低下させない範囲でその角度を設定すれば共振が維
持され、実質上問題はない。すなわち、音響反射体８ａ
の傾斜面１０ａ、１０ｂが第２電極６となす角度θは、
４２．５〜４７．５°、好適には４４〜４６°の範囲
で、かつ左右の対称性が保たれていることが好ましい。

【００２５】この加工は、例えば機械的加工や異方性エ
ッチングを用いて、Ｖ字状の溝を形成し、底面９に対し
て略４５°の角度を持つ傾斜面を形成することができ
る。また、音響反射体８ａの高さｈは、共振周波数１Ｇ
Ｈｚ以上を達成するために、１０μｍ以下、特に５μｍ
以下が好ましい。

【００２６】この音響反射体８ａは、非晶質ＳｉＯ₂、
窒化珪素などの無機材料からなり、振動体７およびその
周囲の表面を被覆しているため、大気中の水分やゴミが
圧電共振子と直接接触することがないので、安定した特
性が保証できる。さらに、図１（ｂ）に示すように、第
１電極４と第２電極６は外部と電気的な導通を保つため
に、引き出し電極４ａ、６ａにそれぞれ接続されてい
る。引き出し電極４ａ、６ａに外部信号が印加される
が、その接点と引き出し電極４ａ、６ａを樹脂で覆うこ
とにより、電気的な短絡や酸化による材料劣化を避ける
ことができる。

【００２７】また、硬質保護膜８ｂは、図１（ａ）、
（ｂ）に示したように、音響反射体８ａの周囲に形成さ
れており、音響反射体８ａとは同一材料で良く、その形
状は音響反射体８ａと同一でも良いが、その下地の保護
膜として大気中の水分やゴミの影響を除くことができれ
ば特にこれに限るものではない。すなわち、上記の方法
で薄膜を一面に形成し、溝加工をすることにより、音響
反射体８ａと硬質保護膜８ｂを形成することができる。

【００２８】基体１は、シリコンやサファイアなどであ
り、基体１表面に形成する振動体７の表面が平滑になる
ために、十分な平坦度と表面粗さ、例えば５μｍ以下の
平坦度とＲａ０．１μｍ以下の表面粗さを保有していれ
ば、特に材料を限定するものではない。また、基体１は
振動空間Ａを有しており、空間Ａは支持膜２を形成後に
エッチング等により形成される。

【００２９】圧電体５は、ゾル・ゲル法、あるいはスパ
ッタ法に代表される気相合成法等で形成することができ
る。圧電体５の厚みは使用する共振子の周波数帯にもよ
るが、１μｍ以下であることが望ましい。これは、厚み
縦振動により１ＧＨｚ以上の共振周波数を得るためであ
る。

【００３０】また、圧電体５としてＺｎＯやＡｌＮのよ
うな強誘電体以外の圧電体を用いて共振子を構成する
と、大面積となって小型の共振子を実現できないため、
本発明の圧電体５には、比誘電率の大きい強誘電体が適
している。

【００３１】特に、Ｐｂ（Ｚｒ_1-xＴｉ_x）Ｏ₃のような
ペロブスカイト型構造をもつ強誘電体薄膜は、大きな自
発分極を保有し、大きな圧電性が得られるとともに、強
誘電体以外の圧電体ＺｎＯ、ＡｌＮなどに比べ比誘電率
が約１００倍も大きく、インピーダンスの決定要因の一
つである電極面積を約１／１００と小さくできるため、
共振子のサイズを小さくできる。

【００３２】ペロブスカイト型構造をもつ強誘電体とし
ては、上記Ｐｂ（Ｚｒ_1-xＴｉ_x）Ｏ ₃やＰｂＴｉＯ₃、Ｂ
ａＴｉＯ₃などがある。また、ペロブスカイト型構造以
外の強誘電体薄膜、例えばタングステンブロンズ構造を
もつＳｒ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅なども使用できる。

【００３３】強誘電体の中では、特にＰｂ（Ｚｒ_1-xＴ
ｉ_x）Ｏ₃を基本組成としたものが好ましい。Ｐｂ（Ｚｒ
_1-xＴｉ_x）Ｏ₃を基本組成としたものは、薄膜にしても
大きな圧電性と比誘電率を示すからである。

【００３４】第１電極４および第２電極６は、ＣＶＤ
法、スパッタ法、真空蒸着法などの気相合成法により作
製して得られる。特に、立体的な複雑形状を持つ基体に
対しては、複雑な形状でも比較的均一な膜厚が得られる
ＭＯＣＶＤ法などに代表されるＣＶＤ法が好ましい。ま
た、平坦で、層状構造の基体に対しては、コストや簡便
さからスパッタ法や蒸着法が好ましい。電極の膜厚は、
高い共振周波数を得るために、０．０５〜０．３μｍの
厚みが望ましく、特には、０．１〜０．２μｍが好まし
い。

【００３５】第１電極４および第２電極６には、従来か
ら一般的に用いられているＡｌ、Ａｕ等の金属材料を用
いることができる。圧電体５への質量負荷が小さく圧電
振動を抑制し難い事と電気抵抗率が小さく共振子のＱ値
の低下が小さい事からＡｌが望ましい。

【００３６】密着層３は、Ｔｉおよびその化合物または
誘電体などの酸化物など、支持膜２および第１電極４の
いずれとも密着性の良好な材料である。

【００３７】以上のように構成された本発明の圧電共振
子では、振動体７は、その厚み方向に振動し、発生した
音響波の一部が振動体７から外部へ漏れだし、この漏れ
出た音響波は音響反射体８ａの傾斜面１０ａおよび１０
ｂで反射して振動体に効率よくもどるため、振動エネル
ギーの損失が小さくなる。

【００３８】また、図３は本発明のその他の例を示すも
のであり、基体１１上に支持膜１２が形成され、この支
持膜１２の上面に密着層１３が形成され、密着層１３の
上面に第１電極１４、圧電体１５、第２電極１６を順次
形成し、第１電極１４および第２電極１６で圧電体１５
を挟持した振動体１７が形成されている。

【００３９】そして、振動体１７の上に、高さｈで複数
の音響反射体１８ａが形成され、音響反射体１８ａの底
面１９ａが振動体１７に当接されている。また、音響反
射体１８ａは、一対の傾斜面１９ｂ、１９ｃを有し、こ
れらの傾斜面１９ｂ、１９ｃは底面１９ａに対して略４
５°の角度θをなす一対の傾斜面を持つ。さらに、音響
反射体１８ａの上に、反射促進体２０が設けてある。

【００４０】この反射促進体２０は、スパッタ法やＣＶ
Ｄ法などの手法により形成されるが、音響波が音響反射
体１８ａと反射促進体２０との界面で効率よく反射され
るために、この部分は音響反射体１８ａよりも大きな音
速を有する材料から形成されている。

【００４１】音響反射体１８ａおよび反射促進体２０の
材料は、反射促進体２０内の音速が、音響反射体１８ａ
内の音速に対して２^1/2倍以上になるように組み合わせ
ることが好ましい。この条件を満たすことにより、傾斜
面１９ｂ、１９ｃで全反射を起こすことができる。特
に、音響反射体１８ａの材料は、ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄な
ど、また、反射促進体２０の材料は、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ
およびダイアモンドのいずれかが好適で、高い共振周波
数を得ることができる。

【００４２】以上のように構成された本発明の圧電共振
子では、振動体１７は、その厚み方向に振動し、発生し
た音響波の一部が振動体１７から外部へ漏れ出し、この
漏れ出た音響波は音響反射体１８ａに伝播し、傾斜面１
９ｂに到達する。この傾斜面１９ｂは音響反射体１８ａ
と反射促進体２０の界面であり、およそ４５°の入射角
で入射するので全反射される。従って、伝播してきた音
響波は９０°伝播方向を曲げられ、反対側の傾斜面１９
ｃに４５°の入射角で入射する。同様に全反射された音
響波は、さらに伝播方向を９０°曲げられて振動体１７
に戻る。

【００４３】また、図４は本発明のさらに他の例を示す
ものであり、基体２１上に支持膜２２が形成され、この
支持膜２２の上面に密着層２３が形成され、密着層２３
の上面に第１電極２４、圧電体２５、第２電極２６を順
次形成し、第１電極２４および第２電極２６で圧電体２
５を挟持した振動体２７が形成されている。

【００４４】そして、振動体２７の上に、複数の音響反
射体２８ａが形成され、音響反射体２８ａの底面２９が
振動体２７に当接する。また、音響反射体２８ａは、底
面２９に対して略４５°の角度θをなす一対の傾斜面３
０ａ、３０ｂを持つ。さらに、音響反射体２８ａの上
に、反射促進体３１が設けてあり、さらにその上に、保
護層３２が形成されている。

【００４５】素子全体を覆う保護層３２はポリイミドや
ベンゾシクロブテン（以後、ＢＣＢで表す。）といった
有機系の熱硬化材料もしくは光硬化材料が用いられる。
耐湿性などの特性を考慮するとＢＣＢが望ましい。

【００４６】保護層３２は、素子全体を覆うように形成
される。これは、素子を外部の影響から保護するためで
ある。外部の影響には、湿度や酸素との化学反応による
素子材料の劣化や、ゴミ等の付着による汚染、破損、そ
して機械的衝撃による破損等が含まれる。この保護層３
２は膜厚が数μｍ以上であり、ポリイミドやＢＣＢとい
った絶縁性、耐湿性に優れ、比較的柔らかく機械的衝撃
を吸収してしまう性質を有している材料が好ましい。

【００４７】このように、音響反射体２８ａおよび反射
促進体３１上に保護層３２を形成しても、図６の従来構
造と異なってこの部分に音響波がほとんど伝播してこな
いため、振動エネルギーの損失がない。このため、従来
のように、保護ケースを使って圧電共振子を収納する必
要がないため、小型の圧電共振装置を実現でき、圧電共
振子を使った製品の大きさを改善し、特に厚みを薄くす
ることができる。

【００４８】また、保護層３２が弾力性を有し、素子に
密着した構造であるため、対衝撃性にも優れ、実装時や
比較的強い衝撃に対しても壊れにくいという利点があ
る。

【００４９】また、図５は本発明のさらに他の例を示す
ものであり、基体４１上に、下層４２ａと中層４２ｂと
上層４２ｃとからなる音響反射層４２が設けられ、その
上に第１電極４４と圧電体４５と第２電極４６とにより
振動体４７が構成され、さらにその上に複数の音響反射
体４８が形成され、音響反射体４８の底面４９が振動体
４７に当接する。また、音響反射体４８は、底面４９に
対して略４５°の角度θをなす一対の傾斜面５０ａ、５
０ｂを持つ。さらに、音響反射体４８の上に、反射促進
体５１が設けてある。

【００５０】このような圧電共振子では、第１電極４４
と第２電極４６との間に高周波電界が印加されることに
より、振動体４７が振動して音響波が発生する。音響波
は音響反射体４８に進み、傾斜面５０ａ、５０ｂで反射
され、振動体４７に戻る。したがって、音響エネルギー
は、音響反射層４２と音響反射体４８間で閉じこめられ
る。

【００５１】この構造を採用することにより、図１に示
された支持膜２と振動空間Ａが不要となり、素子全体と
しての強度を高めることができるとともに、支持膜の破
壊や膜の剥離などに寄因する不良を除外することができ
る。

【００５２】

【実施例】実施例１図４の圧電共振子を作製した。ここで、基体に４インチ
φのシリコン（１００）ウエハを、支持膜２２に窒化珪
素、密着層２３にＴｉ、第１電極２４及び第２電極２６
にＡｌ、圧電体２５にＰＺＴ、音響反射体２８ａおよび
硬質保護膜２８ｂにアモルファスＳｉＯ₂、反射促進体
３１に窒化珪素、保護層３２にＢＣＢ（ベンゾシクロブ
テン）を用いた。

【００５３】まず、ＲＣＡ法でウエハを洗浄後、ＥＣＲ
スパッタ法により窒化珪素からなる支持膜２２を作製し
た。すなわち、プラズマチャンバー（ＰＣ）内にＡｒを
１６ｓｃｃｍ、Ｎ₂を５ｓｃｃｍ導入し、出力６００Ｗ
のマイクロ波によってプラズマ化させ、プラズマチャン
バーを取り囲むコイル磁場により電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）条件を満たすＥＣＲプラズマを発生させ
る。ＰＣに隣接するデポジションチャンバーのＰＣとの
境界付近に設置してある珪素ターゲットに高周波（Ｒ
Ｆ）３００Ｗが印加され、珪素がスパッタされて４００
℃に加熱された基板上で、活性化した窒素と反応して窒
化珪素薄膜を形成する。膜厚を２μｍとした。

【００５４】この支持膜２２を形成後、基板の裏側より
エッチングを行い、支持膜２２に達する振動空間Ａを作
製した。エッチングにはＫＯＨを用い、異方性エッチン
グによって振動空間Ａを作製した。

【００５５】次に、ＲＦスパッタ法によりアルゴン混合
雰囲気中で、膜厚約０．０５μｍのＴｉを密着層２３と
して形成した後、ＲＦスパッタ法により、膜厚約０．３
μｍのＡｌ薄膜を第１電極２４として形成し、不要部分
を除去した。続いて、反応性ＲＦスパッタ法により酸素
・アルゴン混合雰囲気中で、膜厚約０．４μｍのＰＺＴ
を圧電体２５として形成した。その上に、ＲＦスパッタ
法により、膜厚約０．３μｍのＡｌ薄膜を第２電極２６
として形成し、不要部分を除去し、振動体２７を形成し
た。そして、フォトレジストを用いたパターン形成と、
RIEエッチング、引き出し電極のＡｌ蒸着を行って共振
子を作製した。

【００５６】さらに、この振動体２７の上に、ＲＦスパ
ッタ法により、ＲＦ出力３５０Ｗ、基板温度４００℃
で、膜厚１０μｍのＳｉＯ₂薄膜を形成した。そして、
切削加工によりアモルファスＳｉＯ₂薄膜にＶ形状の溝
を形成した。音響反射体２８ａの傾斜面３０ａと３０ｂ
が基体に対して成す角度は４５．５°であった。この
時、音響反射体２８ａの高さｈは、１０μｍであった。

【００５７】これに続いて、この音響反射体２８ａを覆
うように、窒化珪素からなる反射促進体３１を、支持膜
２２と同様のＥＣＲスパッタ法を用いて作製した。

【００５８】得られたアモルファスＳｉＯ₂薄膜内及び
ＥＣＲスパッタ窒化珪素薄膜内の音速度を硬度測定の結
果をもとに算出した。アモルファスＳｉＯ₂薄膜内の音
速度は４．７ｋｍ／ｓ、ＥＣＲ窒化珪素薄膜内の音速度
は１０．８ｋｍ／ｓであった。したがって、ＥＣＲスパ
ッタ窒化珪素薄膜の音速度は、アモルファスＳｉＯ₂薄
膜内の音速度の約２．３倍であり、全反射条件を満足す
る。

【００５９】最後に、ＢＣＢを用いて膜厚１０μｍの層
を形成して保護層３２とし、素子全体を封止した。

【００６０】このようにして作製した圧電共振子の圧電
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。すなわち、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の周波数特性を測定
することにより、共振周波数を評価した。また、入出力
の信号強度から圧電共振子の出力損失を算出した。

【００６１】これらの評価を行って以下の結果を得た。
まず、基本共振周波数は、７００ＭＨｚであり、２次、
３次の共振を用いることにより、１ＧＨｚを越える共振
周波数を得ることができた。また、圧電共振子の損失は
２．４％であった。比較例１図６にある圧電共振子を作成した。ここで、シリコンウ
エハからなる基体６１上に、支持膜６２に窒化珪素、密
着層６３にＴｉ、第１電極６４及び第２電極６６にＡ
ｌ、圧電体６５にＰＺＴを用いた。これを作成後にＢＣ
Ｂ（ベンゾシクロブテン）にて膜厚１０μｍの層を形成
して全体の保護層とし、素子全体を封止した。作製方法
は、実施例１と同様であった。

【００６２】このようにして作製した圧電共振子の圧電
共振特性と出力損失を実施例１と同様に測定した結果、
基本共振周波数１６０ＭＨｚという結果を得た。また、
出力損失は２２％であった。実施例２図５に示された構造の圧電共振子を作製した。ここで、
基体４１にシリコン（１００）ウエハ、音響反射層４２
の下層４２ａと上層４２ｃにアモルファスＳｉＯ₂、中
層４２ｂに窒化珪素、第１電極４４及び第２電極４６に
Ａｌ、圧電体４５にＰＺＴ、音響反射体４８にアモルフ
ァスＳｉＯ₂、反射促進体５１に窒化珪素を用いた。な
お、保護層として素子全体をＢＣＢ（ベンゾシクロブテ
ン）にて膜厚１０μｍの層を形成して封止した。作製方
法は実施例１と同様であった。

【００６３】このようにして作製した圧電共振子の圧電
共振特性と出力損失を実施例１と同様に測定した結果、
基本共振周波数７１０ＭＨｚという結果を得た。また、
出力損失は２．８％であった。比較例２図７に示された構造の圧電共振子を作製した。ここで、
シリコンウエハからなる基体７１上に、第１音響反射層
７２および第２音響反射層７７の下層と上層にアモルフ
ァスＳｉＯ₂、中層に窒化珪素、第１電極７３及び第２
電極７５にＡｌ、圧電体７４にＰＺＴ、保護膜７８に窒
化珪素を用いた。これを作成後にＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテン）にて膜厚１０μｍの層を形成して全体の保護層
とし、素子全体を封止した。作製方法は、実施例２と同
様であった。

【００６４】このようにして作製した圧電共振子の圧電
共振特性と出力損失を実施例１と同様に測定した結果、
基本共振周波数７１０ＭＨｚという結果を得た。また、
出力損失は６．８％であった。

【００６５】

【発明の効果】本発明の圧電共振子は、音響反射体によ
り振動体から漏れ出た音響波を振動体に戻すため、振動
エネルギーの損失を小さくでき、また音響反射体の存在
により、水分やゴミの影響による共振周波数の変動や誤
動作を防止することができる。また、素子全体を封止す
る保護層を形成しても、共振子の特性劣化がなく、小型
で強固で高効率な圧電共振子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電共振子を示すもので、（ａ）は圧
電共振子の一部の断面図、（ｂ）は圧電共振子の斜視図
である。

【図２】本発明の圧電共振子の音響反射体およびその周
囲を示す断面図である。

【図３】本発明の他の圧電共振子の一部を示す断面図で
ある。

【図４】本発明のさらに他の圧電共振子の一部を示す断
面図である。

【図５】本発明のさらに他の圧電共振子の一部を示す断
面図である。

【図６】従来の圧電共振子の一部を示す断面図である。

【図７】従来の他の圧電共振子の一部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】１・・・基体２・・・支持膜４・・・第１電極５・・・圧電体６・・・第２電極７・・・振動体８ａ・・・音響反射体８ｂ・・・硬質保護膜９・・・底面１０ａ、１０ｂ・・・傾斜面２０・・・反射促進体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と、該基体上に設けられ、一対の電極
で圧電体を挟持してなる振動体とを具備してなる圧電共
振子において、該振動体表面に底面が当接され、かつ前
記底面に対して略４５°の角度をなす一対の傾斜面が形
成された音響反射体を複数連続して設けてなることを特
徴とする圧電共振子。
【請求項２】少なくとも音響反射体の表面に、該音響反
射体内における音速度の２^1/2倍以上の音速度を有する
反射促進体が設けれられていることを特徴とする請求項
１記載の圧電共振子。
【請求項３】反射促進体が窒化珪素、炭化珪素およびダ
イヤモンドのうちいずれかからなることを特徴とする請
求項２記載の圧電共振子。
【請求項４】基体と振動体との間に支持膜が形成されて
おり、前記振動体の下方の基体には、前記支持膜が露出
する振動空間が形成されていることを特徴とする請求項
１乃至３のうちいずれかに記載の圧電共振子。
【請求項５】基体と振動体との間に、２種以上の異なる
薄膜の積層体からなる音響反射層が形成されていること
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の圧
電共振子。