JP2003037469A - 圧電薄膜振動子及びその周波数調整方法 - Google Patents
圧電薄膜振動子及びその周波数調整方法Info
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-
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電薄膜振動子において、共振周波数を高い
精度で微調整することができ、それによって良好な共振
特性を得ること。 【解決手段】 圧電薄膜振動子の最上層部に周波数調整
層１８’を形成し、調整層に励起エネルギーを照射する
ことによりその一部を漸減することによって共振周波数
を調整することを特徴とする。また、圧電薄膜振動子の
最上層部に超微粒子を漸増しつつ堆積することによって
共振周波数を調整することを特徴とする。これにより、
共振周波数を微小単位で精度よく調整することで、共振
周波数を正確に合わせ込むことができ、良好かつ安定な
共振特性を得ることができる。
精度で微調整することができ、それによって良好な共振
特性を得ること。 【解決手段】 圧電薄膜振動子の最上層部に周波数調整
層１８’を形成し、調整層に励起エネルギーを照射する
ことによりその一部を漸減することによって共振周波数
を調整することを特徴とする。また、圧電薄膜振動子の
最上層部に超微粒子を漸増しつつ堆積することによって
共振周波数を調整することを特徴とする。これにより、
共振周波数を微小単位で精度よく調整することで、共振
周波数を正確に合わせ込むことができ、良好かつ安定な
共振特性を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電薄膜振動子及
びその周波数調整方法に関するものであり、特に、高周
波用圧電デバイスに利用され得る良好な共振特性を得る
ことのできる、圧電薄膜振動子及びその周波数調整方法
に関するものである。
びその周波数調整方法に関するものであり、特に、高周
波用圧電デバイスに利用され得る良好な共振特性を得る
ことのできる、圧電薄膜振動子及びその周波数調整方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ
(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ3 ）等の圧電体化合物は、薄膜化し
てその圧電特性を利用して、圧電振動子、圧電フィル
タ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の
各種圧電デバイスに広く応用されている。特に、近年の
半導体技術の進歩による電子部品の集積化及び小型化に
伴い、圧電体デバイスも小型化、薄膜化に対する需要が
強く、数多くの研究がなされている。
(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ3 ）等の圧電体化合物は、薄膜化し
てその圧電特性を利用して、圧電振動子、圧電フィル
タ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の
各種圧電デバイスに広く応用されている。特に、近年の
半導体技術の進歩による電子部品の集積化及び小型化に
伴い、圧電体デバイスも小型化、薄膜化に対する需要が
強く、数多くの研究がなされている。
【０００３】このような圧電薄膜振動子を製造する場
合、機械的振動部を形成する際の精度等に起因して振動
子の共振周波数がばらつくため、共振周波数を一定の値
に調整する必要がある。従来の調整方法としては、第一
の方法として、上部電極の厚さを薄くして周波数を高め
る方向に調整を行い、周波数を合わせ込む方法がある。
また、第二の方法として、上部電極上に熱硬化性樹脂を
その膜厚を調整して印刷する方法がある。
合、機械的振動部を形成する際の精度等に起因して振動
子の共振周波数がばらつくため、共振周波数を一定の値
に調整する必要がある。従来の調整方法としては、第一
の方法として、上部電極の厚さを薄くして周波数を高め
る方向に調整を行い、周波数を合わせ込む方法がある。
また、第二の方法として、上部電極上に熱硬化性樹脂を
その膜厚を調整して印刷する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第一の
方法では、電極の厚さを薄くする工程で、電極表面を励
起することにより雰囲気酸素により電極が酸化する等の
化学反応が起こり、安定な共振特性を得ることは難し
い。これに対し、周波数調整を超高真空装置内で行う方
法もあるが、この場合、製造コストがかかるだけでな
く、電子機器における使用状態と異なる条件で調整を行
うため、高精度に共振周波数を合わせ込むことは困難で
あった。また、第二の方法では、樹脂の厚みを制御する
ことが、樹脂粘度や印刷条件の変動によって極めて困難
であり、調整精度が悪いという問題点を有している。ま
た、１回の樹脂印刷での周波数特性の変化が大きいた
め、高周波用振動子に要求される、共振周波数の±０．
１％程度の厳しい精度で調整することは不可能である。
方法では、電極の厚さを薄くする工程で、電極表面を励
起することにより雰囲気酸素により電極が酸化する等の
化学反応が起こり、安定な共振特性を得ることは難し
い。これに対し、周波数調整を超高真空装置内で行う方
法もあるが、この場合、製造コストがかかるだけでな
く、電子機器における使用状態と異なる条件で調整を行
うため、高精度に共振周波数を合わせ込むことは困難で
あった。また、第二の方法では、樹脂の厚みを制御する
ことが、樹脂粘度や印刷条件の変動によって極めて困難
であり、調整精度が悪いという問題点を有している。ま
た、１回の樹脂印刷での周波数特性の変化が大きいた
め、高周波用振動子に要求される、共振周波数の±０．
１％程度の厳しい精度で調整することは不可能である。
【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、圧電薄膜共振子の共振周波数を高い精度で微調整
することができ、良好かつ安定な共振特性を得ることが
できる圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法を提
供することを目的とする。
あり、圧電薄膜共振子の共振周波数を高い精度で微調整
することができ、良好かつ安定な共振特性を得ることが
できる圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電薄膜振動
子の最上層部に周波数調整層を形成し、調整層に励起エ
ネルギーを照射することによりその一部を漸減すること
によって共振周波数を調整することを特徴とする。
子の最上層部に周波数調整層を形成し、調整層に励起エ
ネルギーを照射することによりその一部を漸減すること
によって共振周波数を調整することを特徴とする。
【０００７】また、圧電薄膜振動子の最上層部に超微粒
子を漸増しつつ堆積することによって共振周波数を調整
することを特徴とする。
子を漸増しつつ堆積することによって共振周波数を調整
することを特徴とする。
【０００８】本発明の請求項１に記載の発明は、基板
と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に形成され
励起エネルギーを照射することによりその一部を漸減す
ることによって共振周波数を調整する調整層と、を備え
ていることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に形成され
励起エネルギーを照射することによりその一部を漸減す
ることによって共振周波数を調整する調整層と、を備え
ていることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１の圧電薄膜振動子において、さらに、圧電体薄膜下部
の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子である。
１の圧電薄膜振動子において、さらに、圧電体薄膜下部
の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１０】本発明の請求項３に記載の発明は、基板
と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、
圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に形成され励起
エネルギーを照射することによりその一部を漸減するこ
とによって共振周波数を調整する調整層と、を備えてい
ることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、
圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に形成され励起
エネルギーを照射することによりその一部を漸減するこ
とによって共振周波数を調整する調整層と、を備えてい
ることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１１】ここで、請求項４記載のように、多層膜を
構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜
であることが好適である。
構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜
であることが好適である。
【００１２】以上の構成により、正確に共振周波数の調
整された圧電薄膜振動子を得ることができる。
整された圧電薄膜振動子を得ることができる。
【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１から４のいずれかに記載の圧電薄膜振動子において、
調整層の組成が、圧電体薄膜と同じ組成である圧電薄膜
振動子である。この構成により、製造プロセスの簡略化
を図ることができる。
１から４のいずれかに記載の圧電薄膜振動子において、
調整層の組成が、圧電体薄膜と同じ組成である圧電薄膜
振動子である。この構成により、製造プロセスの簡略化
を図ることができる。
【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、基板
と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波
数を調整するように形成された超微粒子層と、を備えて
いることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波
数を調整するように形成された超微粒子層と、を備えて
いることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
６の圧電薄膜振動子において、さらに、圧電体薄膜下部
の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子である。
６の圧電薄膜振動子において、さらに、圧電体薄膜下部
の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１６】本発明の請求項８に記載の発明は、基板
と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、
圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を
調整するように形成された超微粒子層と、を備えている
ことを特徴とする圧電薄膜振動子である。
と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、
圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を
調整するように形成された超微粒子層と、を備えている
ことを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１７】ここで、請求項９記載のように、多層膜を
構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜
であることが好適である。
構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜
であることが好適である。
【００１８】以上において、請求項１０記載のように、
超微粒子層が、タングステン、モリブデン、アルミニウ
ム、チタン等の金属から構成されることが望ましい。
超微粒子層が、タングステン、モリブデン、アルミニウ
ム、チタン等の金属から構成されることが望ましい。
【００１９】以上の構成により、正確に共振周波数の調
整された多層膜振動子を得ることができる。
整された多層膜振動子を得ることができる。
【００２０】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の圧電薄膜振動子を用い
たフィルタである。以上の構成により、優れた特性を有
するフィルタを実現することができる。
項１から１０のいずれかに記載の圧電薄膜振動子を用い
たフィルタである。以上の構成により、優れた特性を有
するフィルタを実現することができる。
【００２１】本発明の請求項１２に記載の発明は、圧電
薄膜振動子の最上層部に周波数調整層を形成する工程
と、形成された調整層を、励起エネルギーを照射するこ
とによりその一部を漸減して共振周波数を調整する工程
とを具備する共振周波数の調整方法である。
薄膜振動子の最上層部に周波数調整層を形成する工程
と、形成された調整層を、励起エネルギーを照射するこ
とによりその一部を漸減して共振周波数を調整する工程
とを具備する共振周波数の調整方法である。
【００２２】ここで、請求項１３記載のように、励起エ
ネルギーとして、パルスレーザを用いることが好適であ
る。
ネルギーとして、パルスレーザを用いることが好適であ
る。
【００２３】これらの方法によれば、調整層の厚さを極
めて微小に調整することができ、正確な共振周波数の調
整が可能となる。
めて微小に調整することができ、正確な共振周波数の調
整が可能となる。
【００２４】本発明の請求項１４に記載の発明は、ター
ゲット材及び圧電薄膜振動子を反応室内に配置する工程
と、反応室に一定圧力で雰囲気ガスを導入しながら、前
記ターゲット材にビーム光を照射することにより励起
し、脱離した前記ターゲット材に含まれる物質を前記圧
電薄膜振動子の最上層に堆積して超微粒子層を形成する
工程とを具備する共振周波数の調整方法である。
ゲット材及び圧電薄膜振動子を反応室内に配置する工程
と、反応室に一定圧力で雰囲気ガスを導入しながら、前
記ターゲット材にビーム光を照射することにより励起
し、脱離した前記ターゲット材に含まれる物質を前記圧
電薄膜振動子の最上層に堆積して超微粒子層を形成する
工程とを具備する共振周波数の調整方法である。
【００２５】ここで、請求項１５記載のように、前記雰
囲気ガスの圧力が、０．０１〜１０Ｔｏｒｒの範囲であ
ることが望ましい。
囲気ガスの圧力が、０．０１〜１０Ｔｏｒｒの範囲であ
ることが望ましい。
【００２６】これらの方法によれば、レーザ照射により
ターゲットから射出した物質（主に原子・イオン・クラ
スター）と雰囲気ガスとの相互作用（衝突、散乱、閉じ
込め効果）の最適化により、高純度雰囲気で超微粒子を
好適に形成することができる。
ターゲットから射出した物質（主に原子・イオン・クラ
スター）と雰囲気ガスとの相互作用（衝突、散乱、閉じ
込め効果）の最適化により、高純度雰囲気で超微粒子を
好適に形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。 （実施の形態１）以下、本発明の圧電薄膜振動子の原理
的な構成及びその周波数調整方法を、図１及び図２を用
いて詳細に説明する。
て、図１から図４を用いて説明する。 （実施の形態１）以下、本発明の圧電薄膜振動子の原理
的な構成及びその周波数調整方法を、図１及び図２を用
いて詳細に説明する。
【００２８】本実施の形態においては、圧電体薄膜とし
てＡｌＮ薄膜を用いた圧電薄膜振動子について説明す
る。
てＡｌＮ薄膜を用いた圧電薄膜振動子について説明す
る。
【００２９】図１は、圧電薄膜振動子の構造の断面図で
ある。図１において、１１は（１００）シリコン（Ｓ
ｉ）基板、１２及び１３はＳｉ基板１１の両面に形成さ
れたシリコン窒化膜からなる絶縁層、１４はＳｉ基板１
１に形成された空隙領域、１５は金（Ａｕ）薄膜からな
る下部電極、１６はＡｌＮからなる圧電体薄膜、１７は
Ａｕ薄膜からなる上部電極、１８はＡｌＮ薄膜からなる
調整層である。
ある。図１において、１１は（１００）シリコン（Ｓ
ｉ）基板、１２及び１３はＳｉ基板１１の両面に形成さ
れたシリコン窒化膜からなる絶縁層、１４はＳｉ基板１
１に形成された空隙領域、１５は金（Ａｕ）薄膜からな
る下部電極、１６はＡｌＮからなる圧電体薄膜、１７は
Ａｕ薄膜からなる上部電極、１８はＡｌＮ薄膜からなる
調整層である。
【００３０】以上の構成を有する圧電薄膜振動子におい
て、下部電極１５および上部電極１７を介して圧電薄膜
振動子に電界を印加すると、圧電体薄膜１６の下部電極
１５および上部電極１７に挟まれた部分が厚み方向に振
動する。この時、圧電体薄膜１６の下部に空隙領域１４
が形成されていることにより、下部への圧電損失が生じ
ることなく、効率的に圧力／電気変換動作を行うことが
できる。
て、下部電極１５および上部電極１７を介して圧電薄膜
振動子に電界を印加すると、圧電体薄膜１６の下部電極
１５および上部電極１７に挟まれた部分が厚み方向に振
動する。この時、圧電体薄膜１６の下部に空隙領域１４
が形成されていることにより、下部への圧電損失が生じ
ることなく、効率的に圧力／電気変換動作を行うことが
できる。
【００３１】なお、ここでは、絶縁層１２及び１３とし
てシリコン窒化膜を用いたが、酸化シリコン、酸化マグ
ネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄膜を用
いることができる。また、下部電極１５及び上部電極１
７としてＡｕ薄膜を用いたが、タングステン（Ｗ）、モ
リブデン、白金、アルミニウム、チタン／白金、クロム
／金、チタン／クロム等を用いることができ、下部電極
１５と上部電極１７が異なる薄膜を用いてもよいことは
いうまでもない。さらに、圧電体薄膜１６及び調整層１
８として、ＡｌＮ薄膜を用いたが、ＺｎＯ、ＰＺＴ、Ｂ
ａＴｉＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 、及びＬｉＴａ
Ｏ3 薄膜等の多元系の圧電体酸化物を用いることも可能
である。
てシリコン窒化膜を用いたが、酸化シリコン、酸化マグ
ネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄膜を用
いることができる。また、下部電極１５及び上部電極１
７としてＡｕ薄膜を用いたが、タングステン（Ｗ）、モ
リブデン、白金、アルミニウム、チタン／白金、クロム
／金、チタン／クロム等を用いることができ、下部電極
１５と上部電極１７が異なる薄膜を用いてもよいことは
いうまでもない。さらに、圧電体薄膜１６及び調整層１
８として、ＡｌＮ薄膜を用いたが、ＺｎＯ、ＰＺＴ、Ｂ
ａＴｉＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 、及びＬｉＴａ
Ｏ3 薄膜等の多元系の圧電体酸化物を用いることも可能
である。
【００３２】また、ここでは、調整層１８として、圧電
体薄膜１６と同じＡｌＮ薄膜を用いたが、圧電体薄膜１
６とは異なる薄膜で、窒化シリコン、酸化シリコン、酸
化マグネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄
膜を用いてもよい。
体薄膜１６と同じＡｌＮ薄膜を用いたが、圧電体薄膜１
６とは異なる薄膜で、窒化シリコン、酸化シリコン、酸
化マグネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄
膜を用いてもよい。
【００３３】次に、以上のように構成された圧電薄膜振
動子の製造方法及び周波数調整方法について、図２を用
いて具体的に説明する。まず、Ｓｉ基板１１の両面に、
ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜よりなる絶縁層１２及び
１３を形成する。次に、絶縁層１２上にレジスト層２１
を形成し、さらに写真製版法を用いて開口２２をレジス
ト層２１に形成する（図２（ａ））。このようにして形
成したレジスト層２１をエッチングマスクとして、圧電
体薄膜を堆積する位置のＳｉ基板１１の上面部を異方性
エッチングすることにより、空隙領域１４を形成する
（図２（ｂ））。なお、こうして空隙領域１４を形成し
た後、レジスト層２１を除去しておく。次に、蒸着法等
で下部電極１５としてＡｕ薄膜を選択的に形成し、その
上に、圧電体薄膜１６としてスパッタリング法でＡｌＮ
薄膜を形成し、さらにその圧電体薄膜１６上に、上部電
極１７としてＡｕ薄膜を蒸着法等で形成する。そして、
さらに、調整層１８’としてＡｌＮ薄膜をスパッタリン
グ法で形成する（図２（ｃ））。その後調整層１８’と
して形成された層の厚みを、圧電薄膜振動子の共振周波
数を調整するべく、適切な厚み寸法になるように余分な
部分を除去して完成された調整層１８とすることにより
（図２（ｄ））、圧電薄膜振動子が製造される。
動子の製造方法及び周波数調整方法について、図２を用
いて具体的に説明する。まず、Ｓｉ基板１１の両面に、
ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜よりなる絶縁層１２及び
１３を形成する。次に、絶縁層１２上にレジスト層２１
を形成し、さらに写真製版法を用いて開口２２をレジス
ト層２１に形成する（図２（ａ））。このようにして形
成したレジスト層２１をエッチングマスクとして、圧電
体薄膜を堆積する位置のＳｉ基板１１の上面部を異方性
エッチングすることにより、空隙領域１４を形成する
（図２（ｂ））。なお、こうして空隙領域１４を形成し
た後、レジスト層２１を除去しておく。次に、蒸着法等
で下部電極１５としてＡｕ薄膜を選択的に形成し、その
上に、圧電体薄膜１６としてスパッタリング法でＡｌＮ
薄膜を形成し、さらにその圧電体薄膜１６上に、上部電
極１７としてＡｕ薄膜を蒸着法等で形成する。そして、
さらに、調整層１８’としてＡｌＮ薄膜をスパッタリン
グ法で形成する（図２（ｃ））。その後調整層１８’と
して形成された層の厚みを、圧電薄膜振動子の共振周波
数を調整するべく、適切な厚み寸法になるように余分な
部分を除去して完成された調整層１８とすることにより
（図２（ｄ））、圧電薄膜振動子が製造される。
【００３４】なお、ここでは、圧電体薄膜１６及び調整
層１８’の形成にスパッタリング法を用いたが、ＣＶＤ
法、レーザアブレーション法等を用いてもよい。
層１８’の形成にスパッタリング法を用いたが、ＣＶＤ
法、レーザアブレーション法等を用いてもよい。
【００３５】次に、本発明の圧電薄膜振動子の周波数調
整方法について述べる。共振周波数の調整は、上記調整
層１８’にパルスレーザ等を照射して生じるアブレーシ
ョンを用いて除去する。なお、レーザアブレーション法
とは、高いエネルギー密度（パルスエネルギー：０．１
Ｊ／ｃｍ2 程度又はそれ以上）のレーザ光をターゲット
材に照射し、被照射ターゲット材表面を溶融・脱離させ
る方法である。
整方法について述べる。共振周波数の調整は、上記調整
層１８’にパルスレーザ等を照射して生じるアブレーシ
ョンを用いて除去する。なお、レーザアブレーション法
とは、高いエネルギー密度（パルスエネルギー：０．１
Ｊ／ｃｍ2 程度又はそれ以上）のレーザ光をターゲット
材に照射し、被照射ターゲット材表面を溶融・脱離させ
る方法である。
【００３６】この方法の特徴は、レーザ光の透過性によ
り、種々のガス種、広い範囲のガス圧条件下での除去が
可能であることが挙げられる。また、この特性は融点・
蒸気圧にあまり依存しないので、レーザアブレーション
プロセスは、従来の熱平衡プロセス技術では困難とされ
ていた、融点・蒸気圧の異なる材料を同時に処理するこ
とが可能である。
り、種々のガス種、広い範囲のガス圧条件下での除去が
可能であることが挙げられる。また、この特性は融点・
蒸気圧にあまり依存しないので、レーザアブレーション
プロセスは、従来の熱平衡プロセス技術では困難とされ
ていた、融点・蒸気圧の異なる材料を同時に処理するこ
とが可能である。
【００３７】具体的には、調整層１８’に対して、大気
中でパルスレーザ光２３を照射する。ここでは、アルゴ
ン弗素（ＡｒＦ）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ、
パルス幅：１２ｎｓ、エネルギー密度：１Ｊ／ｃｍ2 、
繰返し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、調整層
１８’表面でレーザアブレーション現象が発生し、その
一部が除去される。照射するレーザ光のパルス数を増や
し、除去量を増やすことによって調整層１８’の厚みを
漸減して共振周波数を連続的に上昇するように変化させ
ていき、調整層１８として所望の共振周波数に合わせ込
めばよい（図２（ｄ））。
中でパルスレーザ光２３を照射する。ここでは、アルゴ
ン弗素（ＡｒＦ）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ、
パルス幅：１２ｎｓ、エネルギー密度：１Ｊ／ｃｍ2 、
繰返し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、調整層
１８’表面でレーザアブレーション現象が発生し、その
一部が除去される。照射するレーザ光のパルス数を増や
し、除去量を増やすことによって調整層１８’の厚みを
漸減して共振周波数を連続的に上昇するように変化させ
ていき、調整層１８として所望の共振周波数に合わせ込
めばよい（図２（ｄ））。
【００３８】上記実施例によれば、圧電体薄膜１６及び
上部電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数
の調整が可能となる。また、上部電極１７の上に形成さ
れた調整層１８が保護層として働くため、電極の酸化等
の化学変化による質量の変化を考慮する必要もない。さ
らに、共振周波数の調整は、電子機器における使用状態
と同じ条件で、大気中で連続的に行うことができ、１パ
ルスでの除去量も少ないため微調整が可能であり、極め
て正確に共振周波数を合わせ込むことができる。
上部電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数
の調整が可能となる。また、上部電極１７の上に形成さ
れた調整層１８が保護層として働くため、電極の酸化等
の化学変化による質量の変化を考慮する必要もない。さ
らに、共振周波数の調整は、電子機器における使用状態
と同じ条件で、大気中で連続的に行うことができ、１パ
ルスでの除去量も少ないため微調整が可能であり、極め
て正確に共振周波数を合わせ込むことができる。
【００３９】なお、ここでは大気中で除去を行っている
が、除去個所付近に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付け
ることが有効である。これにより、除去個所の化学反応
を防ぐとともに、除去された物質が再付着することを防
ぐことができる。
が、除去個所付近に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付け
ることが有効である。これにより、除去個所の化学反応
を防ぐとともに、除去された物質が再付着することを防
ぐことができる。
【００４０】以上述べてきたように、本実施の形態の圧
電薄膜振動子の周波数調整方法により、共振周波数を正
確に合わせ込むことができた。この方法を用いれば、真
空装置を必要とすることも無いため、製造工程の簡略化
と低コスト化を図ることができる。また、電子機器にお
ける使用状態と同じ条件で、大気中で連続的に共振周波
数の調整を行うことができ、１パルスでの除去量も少な
いため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を
合わせ込むことができる。したがって、以上により得ら
れた圧電薄膜振動子により、従来にない高周波用フィル
タの実現が可能となる。また、本実施の形態で得られた
共振周波数調整された圧電薄膜振動子は、圧電フィル
タ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の
各種圧電デバイスへの応用を図ることができる。
電薄膜振動子の周波数調整方法により、共振周波数を正
確に合わせ込むことができた。この方法を用いれば、真
空装置を必要とすることも無いため、製造工程の簡略化
と低コスト化を図ることができる。また、電子機器にお
ける使用状態と同じ条件で、大気中で連続的に共振周波
数の調整を行うことができ、１パルスでの除去量も少な
いため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を
合わせ込むことができる。したがって、以上により得ら
れた圧電薄膜振動子により、従来にない高周波用フィル
タの実現が可能となる。また、本実施の形態で得られた
共振周波数調整された圧電薄膜振動子は、圧電フィル
タ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の
各種圧電デバイスへの応用を図ることができる。
【００４１】特に、５ＧＨｚレベル以上の高周波フィル
タになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１
００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオ
ーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に
係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振
周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られる
ことを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応でき
る。
タになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１
００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオ
ーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に
係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振
周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られる
ことを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応でき
る。
【００４２】なお、ここでは、圧電体薄膜の下部に空隙
領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としている
が、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板と
の間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜
が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同
様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層
膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材
料（Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｇ等）と低い材料（Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さら
に、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組
成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることがで
きる。
領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としている
が、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板と
の間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜
が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同
様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層
膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材
料（Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｇ等）と低い材料（Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さら
に、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組
成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることがで
きる。
【００４３】また、ここでは、圧電性薄膜の厚み方向の
振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電
性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振
動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄
膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整が
できる。
振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電
性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振
動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄
膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整が
できる。
【００４４】（実施の形態２）以下、本発明の他の圧電
薄膜振動子の原理的な構成及びその周波数調整方法を、
図３を用いて詳細に説明する。
薄膜振動子の原理的な構成及びその周波数調整方法を、
図３を用いて詳細に説明する。
【００４５】図３は、圧電薄膜振動子の構造の断面図で
ある。図３において、１１から１７までの構成は、実施
の形態１で述べた図１と同様である。３１は、上部電極
１７の上に形成されたタングステン（Ｗ）からなる超微
粒子層である。
ある。図３において、１１から１７までの構成は、実施
の形態１で述べた図１と同様である。３１は、上部電極
１７の上に形成されたタングステン（Ｗ）からなる超微
粒子層である。
【００４６】なお、ここでは、超微粒子層としてＷを用
いたが、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、
チタン（Ｔｉ）等の金属材料を用いることができる。次
に、以上のように構成された圧電薄膜振動子の製造方法
及び共振周波数調整方法を述べる。上部電極１７を形成
するまでの製造方法は、実施の形態１で図２を用いて述
べた方法と同様である。
いたが、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、
チタン（Ｔｉ）等の金属材料を用いることができる。次
に、以上のように構成された圧電薄膜振動子の製造方法
及び共振周波数調整方法を述べる。上部電極１７を形成
するまでの製造方法は、実施の形態１で図２を用いて述
べた方法と同様である。
【００４７】次に、本発明の圧電薄膜振動子の共振周波
数調整方法について述べる。共振周波数の調整は、超微
粒子層３１の形成により行う。超微粒子層３１を形成す
る方法として、本実施の形態では、希ガス（Ａｒ，Ｈｅ
等）雰囲気中におけるレーザアブレーションを用いる。
数調整方法について述べる。共振周波数の調整は、超微
粒子層３１の形成により行う。超微粒子層３１を形成す
る方法として、本実施の形態では、希ガス（Ａｒ，Ｈｅ
等）雰囲気中におけるレーザアブレーションを用いる。
【００４８】この方法の特徴は、非熱平衡性プロセスで
あることから、空間的・時間的選択励起が可能であるこ
とが挙げられる。特に、空間的選択励起性を有すること
から、従来の熱プロセスやプラズマプロセスにおいては
反応槽のかなり広い領域あるいは全体が熱やイオンに晒
されるのに対し、必要な物質源のみを励起することがで
きるので、不純物混入が抑制されたクリーンなプロセス
となる。したがって、不純物の混入・組成・結晶性等が
制御された超微粒子の作製に適している。また、このレ
ーザアブレーションプロセスは、実施の形態１でも述べ
たように、レーザ光の透過性により、種々のガス種、広
い範囲のガス圧条件下での堆積が可能である。さらに、
この特性は融点・蒸気圧にあまり依存しないので、レー
ザアブレーションプロセスは、従来の熱平衡プロセス技
術では困難とされていた、融点・蒸気圧の異なる材料を
同時に処理（蒸発・堆積）することが可能である。
あることから、空間的・時間的選択励起が可能であるこ
とが挙げられる。特に、空間的選択励起性を有すること
から、従来の熱プロセスやプラズマプロセスにおいては
反応槽のかなり広い領域あるいは全体が熱やイオンに晒
されるのに対し、必要な物質源のみを励起することがで
きるので、不純物混入が抑制されたクリーンなプロセス
となる。したがって、不純物の混入・組成・結晶性等が
制御された超微粒子の作製に適している。また、このレ
ーザアブレーションプロセスは、実施の形態１でも述べ
たように、レーザ光の透過性により、種々のガス種、広
い範囲のガス圧条件下での堆積が可能である。さらに、
この特性は融点・蒸気圧にあまり依存しないので、レー
ザアブレーションプロセスは、従来の熱平衡プロセス技
術では困難とされていた、融点・蒸気圧の異なる材料を
同時に処理（蒸発・堆積）することが可能である。
【００４９】図４は、本発明の超微粒子形成方法に使用
する超微粒子形成装置を示す図である。ここでは、金属
ターゲットを用いてレーザアブレーションを行うことに
より、超微粒子を形成する場合について説明する。
する超微粒子形成装置を示す図である。ここでは、金属
ターゲットを用いてレーザアブレーションを行うことに
より、超微粒子を形成する場合について説明する。
【００５０】図４において、１０１はターゲットが配置
される金属製の反応室を示す。反応室１０１の底部に
は、反応室１０１内の空気を排気して反応室１０１内を
超真空にする超真空排気系１０２が設けられている。反
応室１０１には、反応室１０１へ雰囲気ガスを供給する
ガス導入ライン１０４が取り付けられている。このガス
導入ライン１０４には、反応室１０１へ供給する雰囲気
ガスの流量を制御するマスフローコントローラ１０３が
取り付けられている。また、反応室１０１の底部には、
反応室１０１内の雰囲気ガスを排気するガス排気系１０
５が設けられている。
される金属製の反応室を示す。反応室１０１の底部に
は、反応室１０１内の空気を排気して反応室１０１内を
超真空にする超真空排気系１０２が設けられている。反
応室１０１には、反応室１０１へ雰囲気ガスを供給する
ガス導入ライン１０４が取り付けられている。このガス
導入ライン１０４には、反応室１０１へ供給する雰囲気
ガスの流量を制御するマスフローコントローラ１０３が
取り付けられている。また、反応室１０１の底部には、
反応室１０１内の雰囲気ガスを排気するガス排気系１０
５が設けられている。
【００５１】反応室１０１内には、ターゲット１０７を
保持するターゲットホルダー１０６が配置されている。
このターゲットホルダー１０６には、回転シャフトが取
り付けられており、この回転シャフトが図示しない回転
制御部の制御で回転することにより、ターゲット１０７
が回転するようになっている。このターゲット１０７の
表面に対向するようにして、上部電極まで形成された圧
電薄膜振動子１０９が配置されている。この圧電薄膜振
動子１０９には、レーザ光の照射により励起されたター
ゲット１０７から脱離・射出された物質が堆積される。
なお、ここでは、ターゲットとして、Ｗ金属ターゲット
を用いる。
保持するターゲットホルダー１０６が配置されている。
このターゲットホルダー１０６には、回転シャフトが取
り付けられており、この回転シャフトが図示しない回転
制御部の制御で回転することにより、ターゲット１０７
が回転するようになっている。このターゲット１０７の
表面に対向するようにして、上部電極まで形成された圧
電薄膜振動子１０９が配置されている。この圧電薄膜振
動子１０９には、レーザ光の照射により励起されたター
ゲット１０７から脱離・射出された物質が堆積される。
なお、ここでは、ターゲットとして、Ｗ金属ターゲット
を用いる。
【００５２】反応室１０１の外側には、ターゲット１０
７にエネルギービームとしてのレーザ光を照射するパル
スレーザ光源１０８が配置されている。反応室１０１の
上部には、レーザ光を反応室１０１内に導入するレーザ
導入窓１１０が取り付けられている。パルスレーザ光源
１０８から出射したレーザ光の光路上には、レーザ光源
１０８から近い順にスリット１１１、レンズ１１２、及
び反射鏡１１３が配置されており、パルスレーザ光源１
０８から出射したレーザ光がスリット１１１により整形
され、レンズ１１２で集光され、反射鏡１１３で反射さ
れて、レーザ導入窓１１０を通って反応室１０１内に設
置されたターゲット１０７に照射されるようになってい
る。
７にエネルギービームとしてのレーザ光を照射するパル
スレーザ光源１０８が配置されている。反応室１０１の
上部には、レーザ光を反応室１０１内に導入するレーザ
導入窓１１０が取り付けられている。パルスレーザ光源
１０８から出射したレーザ光の光路上には、レーザ光源
１０８から近い順にスリット１１１、レンズ１１２、及
び反射鏡１１３が配置されており、パルスレーザ光源１
０８から出射したレーザ光がスリット１１１により整形
され、レンズ１１２で集光され、反射鏡１１３で反射さ
れて、レーザ導入窓１１０を通って反応室１０１内に設
置されたターゲット１０７に照射されるようになってい
る。
【００５３】上記構成を有する超微粒子製造装置におけ
る動作について説明する。反応室１０１の内部を、ター
ボ分子ポンプを主体とする超高真空排気系１０２により
到達真空１．０×１０-8 Ｔｏｒｒ程度まで排気した
後、マスフローコントローラ１０３を経由して、ガス導
入ライン１０４より、Ｈｅガスの導入を行う。ここで、
ドライロータリーポンプもしくは高圧用ターボ分子ポン
プを主体としたガス排気系１０５の動作と連動すること
により、反応室１０１内の希ガス圧力を、０．１〜１０
Ｔｏｒｒ程度の範囲の一圧力値に設定する。
る動作について説明する。反応室１０１の内部を、ター
ボ分子ポンプを主体とする超高真空排気系１０２により
到達真空１．０×１０-8 Ｔｏｒｒ程度まで排気した
後、マスフローコントローラ１０３を経由して、ガス導
入ライン１０４より、Ｈｅガスの導入を行う。ここで、
ドライロータリーポンプもしくは高圧用ターボ分子ポン
プを主体としたガス排気系１０５の動作と連動すること
により、反応室１０１内の希ガス圧力を、０．１〜１０
Ｔｏｒｒ程度の範囲の一圧力値に設定する。
【００５４】この状態で、自転機構を有するターゲット
ホルダー１０６に配置された、純度：５ＮのＷターゲッ
ト１０７の表面に対して、パルスレーザ光源１０８から
レーザ光を照射する。ここでは、ＱスイッチパルスＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長：５３２ｎｍ、パ
ルス幅：５ｎｓ、パルスエネルギー：３００ｍＪ、繰返
し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、Ｗターゲッ
ト１０７表面では、レーザアブレーション現象が発生
し、イオンあるいは中性粒子（原子、クラスター）が脱
離し、主にターゲット法線方向にクラスターレベルの大
きさを維持して、射出して行く。そして、脱離物質は、
雰囲気希ガス原子と衝突することにより、飛行方向が乱
雑になるとともに、運動エネルギーが雰囲気に散逸さ
れ、空中での会合と凝集が促進される。この結果、粒径
数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子に成長しつつ、約３ｃｍ
離れて対向した圧電薄膜振動子１０９上に堆積する。な
お、圧電薄膜振動子、ターゲット温度とも積極的な制御
は行っていない。
ホルダー１０６に配置された、純度：５ＮのＷターゲッ
ト１０７の表面に対して、パルスレーザ光源１０８から
レーザ光を照射する。ここでは、ＱスイッチパルスＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長：５３２ｎｍ、パ
ルス幅：５ｎｓ、パルスエネルギー：３００ｍＪ、繰返
し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、Ｗターゲッ
ト１０７表面では、レーザアブレーション現象が発生
し、イオンあるいは中性粒子（原子、クラスター）が脱
離し、主にターゲット法線方向にクラスターレベルの大
きさを維持して、射出して行く。そして、脱離物質は、
雰囲気希ガス原子と衝突することにより、飛行方向が乱
雑になるとともに、運動エネルギーが雰囲気に散逸さ
れ、空中での会合と凝集が促進される。この結果、粒径
数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子に成長しつつ、約３ｃｍ
離れて対向した圧電薄膜振動子１０９上に堆積する。な
お、圧電薄膜振動子、ターゲット温度とも積極的な制御
は行っていない。
【００５５】なお、ここでは雰囲気ガスとして、Ｈｅガ
スを用いているが、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等の他の不活性ガ
スを用いてもよい。この場合、気体密度がＨｅガスの場
合と同等になるように圧力を設定すればよい。例えば、
雰囲気ガスとしてＡｒ（気体密度：１．７８ｇ／ｌ）を
用いる場合には、Ｈｅ（気体密度：０．１８ｇ／ｌ）を
基準とすると０．１倍程度の圧力に設定すればよい。
スを用いているが、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等の他の不活性ガ
スを用いてもよい。この場合、気体密度がＨｅガスの場
合と同等になるように圧力を設定すればよい。例えば、
雰囲気ガスとしてＡｒ（気体密度：１．７８ｇ／ｌ）を
用いる場合には、Ｈｅ（気体密度：０．１８ｇ／ｌ）を
基準とすると０．１倍程度の圧力に設定すればよい。
【００５６】以上の超微粒子堆積過程において、共振周
波数の調整は、照射するレーザ光のパルス数を増やし、
堆積超微粒子数を増やすことによって超微粒子層３１の
厚みを漸増して共振周波数を連続的に減少するように変
化させていき、所望の共振周波数に合わせ込めばよい。
波数の調整は、照射するレーザ光のパルス数を増やし、
堆積超微粒子数を増やすことによって超微粒子層３１の
厚みを漸増して共振周波数を連続的に減少するように変
化させていき、所望の共振周波数に合わせ込めばよい。
【００５７】上記実施例によれば、圧電体薄膜１６及び
電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数の調
整が可能となる。また、超微粒子の堆積レートが小さい
ため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合
わせ込むことができる。
電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数の調
整が可能となる。また、超微粒子の堆積レートが小さい
ため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合
わせ込むことができる。
【００５８】なお、ここでは常温で超微粒子の堆積を行
っているが、結晶性向上のために、５００℃以下の基板
加熱を行うことも可能である。あるいは、形成直後の超
微粒子は、結晶性が悪い、欠陥が存在する等の問題を生
じることがある。このような場合には、結晶性、純度等
の膜質向上のために、窒素雰囲気中で熱処理をすること
が有効である。この際の熱処理温度は５００℃以下とす
れば、電極材料あるいは薄膜内応力による劣化を生じる
こともない。一例として、Ｈｅガス圧：５．０Ｔｏｒｒ
で形成したＷ超微粒子に対して、Ｎ2 ガス中で熱処理を
行った結果、結晶性の向上が確認された。
っているが、結晶性向上のために、５００℃以下の基板
加熱を行うことも可能である。あるいは、形成直後の超
微粒子は、結晶性が悪い、欠陥が存在する等の問題を生
じることがある。このような場合には、結晶性、純度等
の膜質向上のために、窒素雰囲気中で熱処理をすること
が有効である。この際の熱処理温度は５００℃以下とす
れば、電極材料あるいは薄膜内応力による劣化を生じる
こともない。一例として、Ｈｅガス圧：５．０Ｔｏｒｒ
で形成したＷ超微粒子に対して、Ｎ2 ガス中で熱処理を
行った結果、結晶性の向上が確認された。
【００５９】以上述べてきたように、本実施の形態の圧
電薄膜振動子の共振周波数調整方法により、共振周波数
を連続的に正確に合わせ込むことができた。この方法を
用いれば、１パルスでの堆積量が少ないため微調整が可
能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことが
できる。また、超微粒子のサイズがｎｍオーダーであ
り、高周波の波長（１００ｎｍオーダー）に比べて十分
に小さいため、散乱等の原因になる表面状態への影響も
無視できる。したがって、以上により得られた圧電薄膜
振動子により、従来にない高周波用フィルタの実現が可
能となる。また、本実施の形態で得られた共振周波数調
整された圧電薄膜振動子は、圧電フィルタ、表面波フィ
ルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイ
スへの応用を図ることができる。
電薄膜振動子の共振周波数調整方法により、共振周波数
を連続的に正確に合わせ込むことができた。この方法を
用いれば、１パルスでの堆積量が少ないため微調整が可
能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことが
できる。また、超微粒子のサイズがｎｍオーダーであ
り、高周波の波長（１００ｎｍオーダー）に比べて十分
に小さいため、散乱等の原因になる表面状態への影響も
無視できる。したがって、以上により得られた圧電薄膜
振動子により、従来にない高周波用フィルタの実現が可
能となる。また、本実施の形態で得られた共振周波数調
整された圧電薄膜振動子は、圧電フィルタ、表面波フィ
ルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイ
スへの応用を図ることができる。
【００６０】特に、５ＧＨｚレベル以上の高周波フィル
タになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１
００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオ
ーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に
係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振
周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られる
ことを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応でき
る。
タになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１
００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオ
ーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に
係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振
周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られる
ことを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応でき
る。
【００６１】なお、ここでは、圧電体薄膜の下部に空隙
領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としている
が、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板と
の間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜
が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同
様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層
膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材
料（Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｇ等）と低い材料（Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さら
に、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組
成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることがで
きる。
領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としている
が、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板と
の間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜
が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同
様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層
膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材
料（Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｇ等）と低い材料（Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さら
に、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組
成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることがで
きる。
【００６２】また、ここでは、圧電性薄膜の厚み方向の
振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電
性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振
動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄
膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整が
できる。
振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電
性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振
動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄
膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整が
できる。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電薄
膜振動子において、最上層部に形成された調整層に対し
励起エネルギーを照射してその一部を漸減することによ
り、あるいは最上層部に超微粒子を漸増しつつ堆積する
ことにより、共振周波数を微小単位で精度よく調整する
ことで、共振周波数を正確に合わせ込むことができ、良
好かつ安定な共振特性を得ることができる。
膜振動子において、最上層部に形成された調整層に対し
励起エネルギーを照射してその一部を漸減することによ
り、あるいは最上層部に超微粒子を漸増しつつ堆積する
ことにより、共振周波数を微小単位で精度よく調整する
ことで、共振周波数を正確に合わせ込むことができ、良
好かつ安定な共振特性を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧電薄膜振動子の
構造を示す断面図
構造を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る圧電薄膜振動子の
製造工程図
製造工程図
【図３】本発明の実施の形態２に係る圧電薄膜振動子の
構造を示す断面図
構造を示す断面図
【図４】本発明の方法に使用する超微粒子製造装置を示
す構成図
す構成図
【符号の説明】
１１ シリコン基板
１２、１３ 絶縁層
１４ 空隙領域
１５ 下部電極
１６ 圧電体薄膜
１７ 上部電極
１８ 調整層
２１ レジスト層
２２ 開口
２３ パルスレーザ光
３１ 超微粒子層
１０１ 反応室
１０２ 超高真空排気系
１０３ マスフローコントローラ
１０４ ガス導入ライン
１０５ ガス排気系
１０６ ターゲットホルダー
１０７ ターゲット
１０８ パルスレーザ光源
１０９ 圧電薄膜振動子
１１０ レーザ導入窓
１１１ スリット
１１２ レンズ
１１３ 反射鏡
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋本 雅彦
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 鈴木 信靖
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 牧野 俊晴
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 5J108 BB04 BB07 BB08 CC11 FF01
FF11 HH04 KK05 NB03
Claims (15)
- 【請求項１】 基板と、圧電体薄膜と、一対の電極と、
最上層部に形成され励起エネルギーを照射することによ
りその一部を漸減することによって共振周波数を調整す
る調整層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動
子。 - 【請求項２】 圧電体薄膜下部の基板の一部が除去され
空洞部分が形成されていることを特徴とする請求項１記
載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項３】 基板と、少なくとも２種類の薄膜を積層
してなる多層膜と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上
層部に形成され励起エネルギーを照射することによりそ
の一部を漸減することによって共振周波数を調整する調
整層と、を備えていることを特徴とする圧電薄膜振動
子。 - 【請求項４】 多層膜を構成する１種類の薄膜が、圧電
体薄膜と同じ組成の薄膜であることを特徴とする請求項
３記載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項５】 調整層の組成が、圧電体薄膜と同じ組成
であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項６】 基板と、圧電体薄膜と、一対の電極と、
最上層部に共振周波数を調整するように形成された超微
粒子層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動
子。 - 【請求項７】 圧電体薄膜下部の基板の一部が除去され
空洞部分が形成されていることを特徴とする請求項６記
載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項８】 基板と、少なくとも２種類の薄膜を積層
してなる多層膜と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上
層部に共振周波数を調整するように形成された超微粒子
層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動子。 - 【請求項９】 多層膜を構成する１種類の薄膜が、圧電
体薄膜と同じ組成の薄膜であることを特徴とする請求項
８記載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項１０】 超微粒子層が、タングステン、モリブ
デン、アルミニウム、チタン等の金属から構成される、
請求項６から９のいずれかに記載の圧電薄膜振動子。 - 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれかに記載の
圧電薄膜振動子を用いたフィルタ。 - 【請求項１２】 圧電薄膜振動子の最上層部に周波数調
整層を形成する工程と、形成された調整層を、励起エネ
ルギーを照射することによりその一部を漸減して共振周
波数を調整する工程とを具備する共振周波数の調整方
法。 - 【請求項１３】 励起エネルギーとして、パルスレーザ
を用いる、請求項１２記載の共振周波数の調整方法。 - 【請求項１４】 ターゲット材及び圧電薄膜振動子を反
応室内に配置する工程と、反応室に一定圧力で雰囲気ガ
スを導入しながら、前記ターゲット材にビーム光を照射
することにより励起し、脱離した前記ターゲット材に含
まれる物質を前記圧電薄膜振動子の最上層に堆積して超
微粒子層を形成する工程とを具備する共振周波数の調整
方法。 - 【請求項１５】 前記雰囲気ガスの圧力が、０．０１〜
１０Ｔｏｒｒの範囲であることを特徴とする請求項１４
記載の共振周波数の調整方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225517A JP3984441B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 圧電薄膜振動子及びフィルタ |
| US10/202,892 US20030020365A1 (en) | 2001-07-26 | 2002-07-26 | Piezoelectric thin film vibrator and method of adjusting its frequency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225517A JP3984441B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 圧電薄膜振動子及びフィルタ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006279869A Division JP2007006542A (ja) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | 圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003037469A true JP2003037469A (ja) | 2003-02-07 |
| JP3984441B2 JP3984441B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=19058498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225517A Expired - Lifetime JP3984441B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 圧電薄膜振動子及びフィルタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030020365A1 (ja) |
| JP (1) | JP3984441B2 (ja) |
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| KR100698985B1 (ko) | 2004-03-31 | 2007-03-26 | 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 | 필터 및 필터의 제조 방법 |
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| JP5626512B2 (ja) | 2010-04-27 | 2014-11-19 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電素子 |
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