JP2003060478A - 圧電薄膜共振子、その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフィルタならびに電子機器 - Google Patents
圧電薄膜共振子、その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフィルタならびに電子機器Info
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- JP2003060478A JP2003060478A JP2001247725A JP2001247725A JP2003060478A JP 2003060478 A JP2003060478 A JP 2003060478A JP 2001247725 A JP2001247725 A JP 2001247725A JP 2001247725 A JP2001247725 A JP 2001247725A JP 2003060478 A JP2003060478 A JP 2003060478A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電薄膜共振子において、基板の反りや膜の剥
離などの不具合の発生がなく、良好な共振特性を達成す
る。 【解決手段】開口部５を有する基板２と、開口部５を覆
うように基板２上に形成された絶縁性薄膜３と、絶縁性
薄膜３上に形成された上下一対の対向電極６，７間に圧
電体層８を介装してなる圧電素子部４とを有する、ダイ
ヤフラム構造の圧電薄膜共振子において、圧電体層８
は、全体として同一素材からなる圧電薄膜、もしくは主
成分が同一素材からなる圧電薄膜が二層以上形成される
ものであり、圧電体層８の最下層である第１層８１とこ
の第１層８１上に形成される第２層８２とが異なる成膜
条件で連続成膜され、かつ、第２層８２は圧電素子部４
全体の応力を緩和する応力を有する。
離などの不具合の発生がなく、良好な共振特性を達成す
る。 【解決手段】開口部５を有する基板２と、開口部５を覆
うように基板２上に形成された絶縁性薄膜３と、絶縁性
薄膜３上に形成された上下一対の対向電極６，７間に圧
電体層８を介装してなる圧電素子部４とを有する、ダイ
ヤフラム構造の圧電薄膜共振子において、圧電体層８
は、全体として同一素材からなる圧電薄膜、もしくは主
成分が同一素材からなる圧電薄膜が二層以上形成される
ものであり、圧電体層８の最下層である第１層８１とこ
の第１層８１上に形成される第２層８２とが異なる成膜
条件で連続成膜され、かつ、第２層８２は圧電素子部４
全体の応力を緩和する応力を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電薄膜共振子、
その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフ
ィルタならびに電子機器に関する。この圧電薄膜共振子
は、フィルタや発振子などに使用されて、ＶＨＦ帯、Ｕ
ＨＦ帯、さらにそれ以上の超高周波帯において厚み縦振
動するものである。
その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフ
ィルタならびに電子機器に関する。この圧電薄膜共振子
は、フィルタや発振子などに使用されて、ＶＨＦ帯、Ｕ
ＨＦ帯、さらにそれ以上の超高周波帯において厚み縦振
動するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電薄膜共振子としては、例えばシリコ
ン（Ｓｉ）などの基板上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2)か
らなる絶縁性薄膜と、この絶縁性薄膜上に形成された上
下一対の対向電極間に１つの圧電体層を介装してなる圧
電素子部とを有し、基板において振動子として使用する
部分をエッチングにより除去することでダイヤフラム構
造となっているものが提案されている。
ン（Ｓｉ）などの基板上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2)か
らなる絶縁性薄膜と、この絶縁性薄膜上に形成された上
下一対の対向電極間に１つの圧電体層を介装してなる圧
電素子部とを有し、基板において振動子として使用する
部分をエッチングにより除去することでダイヤフラム構
造となっているものが提案されている。
【０００３】このように、絶縁性薄膜を設けていること
によって、この絶縁性薄膜を設けていない場合に生ずる
高周波信号の漏洩を抑制していた。すなわち、絶縁性薄
膜を設けていない場合、励振用の電極と基板との間の浮
遊容量、あるいは、基板そのものを経由して高周波信号
が漏洩して、高い反共振特性が得られないという問題が
あったが、絶縁性薄膜を設けることにより改善された。
によって、この絶縁性薄膜を設けていない場合に生ずる
高周波信号の漏洩を抑制していた。すなわち、絶縁性薄
膜を設けていない場合、励振用の電極と基板との間の浮
遊容量、あるいは、基板そのものを経由して高周波信号
が漏洩して、高い反共振特性が得られないという問題が
あったが、絶縁性薄膜を設けることにより改善された。
【０００４】すなわち、そのダイヤフラムは、Ｓｉ基板
と圧電素子部との間の電気的絶縁を基板とは別の絶縁性
薄膜でとっている。これによって、両電極間の高周波信
号がＳｉ基板と共振子との間の浮遊容量で漏れるのを防
止して高い反共振特性を可能とし良好な共振特性を達成
させている。
と圧電素子部との間の電気的絶縁を基板とは別の絶縁性
薄膜でとっている。これによって、両電極間の高周波信
号がＳｉ基板と共振子との間の浮遊容量で漏れるのを防
止して高い反共振特性を可能とし良好な共振特性を達成
させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、基板の反りや膜の剥離などによる圧電素子部の割れ
などの破損に関与する膜応力について研究を進めていく
過程で次のことを見出した。
は、基板の反りや膜の剥離などによる圧電素子部の割れ
などの破損に関与する膜応力について研究を進めていく
過程で次のことを見出した。
【０００６】すなわち、圧電薄膜共振子はその全体の応
力均衡をとることが、膜剥離などの圧電素子部の破損
や、基板の反りを無くすうえで重要である。
力均衡をとることが、膜剥離などの圧電素子部の破損
や、基板の反りを無くすうえで重要である。
【０００７】そして、上述したように良好な共振特性達
成のために絶縁性薄膜として設けられたＳｉＯ2薄膜
は、強い圧縮性応力を有している。一方、圧電薄膜であ
るＺｎＯ薄膜はその圧電性を良好にするため配向性を高
めるほど、圧縮性の応力が大きくなる傾向がある。
成のために絶縁性薄膜として設けられたＳｉＯ2薄膜
は、強い圧縮性応力を有している。一方、圧電薄膜であ
るＺｎＯ薄膜はその圧電性を良好にするため配向性を高
めるほど、圧縮性の応力が大きくなる傾向がある。
【０００８】このようなことにより、上記従来構造の圧
電薄膜共振子では、ＺｎＯ薄膜の圧電性を高めて共振特
性を良好にしようとすると、ＳｉＯ2薄膜との応力均衡
をとることができなくなる。
電薄膜共振子では、ＺｎＯ薄膜の圧電性を高めて共振特
性を良好にしようとすると、ＳｉＯ2薄膜との応力均衡
をとることができなくなる。
【０００９】この場合、ＳｉＯ2薄膜とＺｎＯ薄膜との
応力均衡を優先するとＺｎＯ薄膜の圧電性を低下させて
引張性応力を有するものとせざるを得ず、また、ＺｎＯ
薄膜の圧電性を優先すると、応力均衡を犠牲にせざるを
得ない。
応力均衡を優先するとＺｎＯ薄膜の圧電性を低下させて
引張性応力を有するものとせざるを得ず、また、ＺｎＯ
薄膜の圧電性を優先すると、応力均衡を犠牲にせざるを
得ない。
【００１０】そこで、本発明者らは、従来技術の１つで
ある特開２０００−１９９０４８号公報に開示の圧電素
子に関する技術を検討した。同公報の圧電素子では、Ｚ
ｎＯ薄膜を異なる成膜条件で連続して成膜することによ
り、良好な圧電性を呈する下層と応力の小さい上層の上
下２層に成膜することで、下層側で良好な圧電性を確保
し上層側で応力均衡を図ろうとするものである。
ある特開２０００−１９９０４８号公報に開示の圧電素
子に関する技術を検討した。同公報の圧電素子では、Ｚ
ｎＯ薄膜を異なる成膜条件で連続して成膜することによ
り、良好な圧電性を呈する下層と応力の小さい上層の上
下２層に成膜することで、下層側で良好な圧電性を確保
し上層側で応力均衡を図ろうとするものである。
【００１１】しかしながら、同公報に開示された圧電素
子の場合、Ｓｉ基板そのものがダイヤフラムの振動子と
なり、Ｓｉ基板に例えばその表裏面を貫通するような開
口を設け、該開口を覆う形態でＳｉＯ2薄膜を絶縁性薄
膜として形成して、このＳｉＯ2薄膜をダイヤフラムの
振動子として使用していない構造である。
子の場合、Ｓｉ基板そのものがダイヤフラムの振動子と
なり、Ｓｉ基板に例えばその表裏面を貫通するような開
口を設け、該開口を覆う形態でＳｉＯ2薄膜を絶縁性薄
膜として形成して、このＳｉＯ2薄膜をダイヤフラムの
振動子として使用していない構造である。
【００１２】さらに、同公報に開示の圧電素子の場合、
単に、ＺｎＯ薄膜をその上層側で小応力化しただけで、
その上層側が引張性応力なのか圧縮性応力なのかが不明
であり、ＳｉＯ2薄膜との間での応力均衡つまり圧電素
子部全体における応力均衡を図る技術が開示されていな
い。
単に、ＺｎＯ薄膜をその上層側で小応力化しただけで、
その上層側が引張性応力なのか圧縮性応力なのかが不明
であり、ＳｉＯ2薄膜との間での応力均衡つまり圧電素
子部全体における応力均衡を図る技術が開示されていな
い。
【００１３】したがって、本発明は、圧電薄膜共振子に
おいて破損防止しなければならない圧電素子部における
全体的な応力均衡を容易に調整可能にして、基板の反り
や膜の剥離などの不具合の発生を無くす一方で、良好な
共振特性を達成可能とすることを解決すべき課題として
いる。
おいて破損防止しなければならない圧電素子部における
全体的な応力均衡を容易に調整可能にして、基板の反り
や膜の剥離などの不具合の発生を無くす一方で、良好な
共振特性を達成可能とすることを解決すべき課題として
いる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】(１)本発明の圧電薄膜共
振子は、開口部を有する基板と、前記開口部を覆うよう
に前記基板上に形成された絶縁性薄膜と、前記絶縁性薄
膜上に形成された上下一対の対向電極間に圧電体層を介
装してなる圧電素子部とを有する、ダイヤフラム構造の
圧電薄膜共振子において、前記圧電体層は、全体として
同一素材からなる圧電薄膜、もしくは主成分が同一素材
からなる圧電薄膜が二層以上形成されるものであり、前
記圧電体層の最下層である第１層とこの第１層上に形成
される第２層とが異なる成膜条件で連続成膜され、か
つ、前記第２層は前記圧電素子部全体の応力を緩和する
応力を有することを特徴とする。
振子は、開口部を有する基板と、前記開口部を覆うよう
に前記基板上に形成された絶縁性薄膜と、前記絶縁性薄
膜上に形成された上下一対の対向電極間に圧電体層を介
装してなる圧電素子部とを有する、ダイヤフラム構造の
圧電薄膜共振子において、前記圧電体層は、全体として
同一素材からなる圧電薄膜、もしくは主成分が同一素材
からなる圧電薄膜が二層以上形成されるものであり、前
記圧電体層の最下層である第１層とこの第１層上に形成
される第２層とが異なる成膜条件で連続成膜され、か
つ、前記第２層は前記圧電素子部全体の応力を緩和する
応力を有することを特徴とする。
【００１５】本発明の圧電薄膜共振子によると、共振特
性を有する圧電薄膜共振子において、基板の反りや膜の
剥離など圧電素子部を破損させるような不具合が発生し
ないよう圧電体層のうち最下層の第１層上に形成される
第２層により圧電素子部全体を緩和するものとなってい
る一方、圧電体層の前記第１層により良好な共振特性を
達成することができるものとなっている。
性を有する圧電薄膜共振子において、基板の反りや膜の
剥離など圧電素子部を破損させるような不具合が発生し
ないよう圧電体層のうち最下層の第１層上に形成される
第２層により圧電素子部全体を緩和するものとなってい
る一方、圧電体層の前記第１層により良好な共振特性を
達成することができるものとなっている。
【００１６】また、本発明の圧電薄膜共振子は、好まし
くは、前記第１層が配向性を確保するシーズ層である。
くは、前記第１層が配向性を確保するシーズ層である。
【００１７】また、本発明の圧電薄膜共振子は、好まし
くは、前記第１層と前記第２層とにおける全体の応力が
引っ張り応力となる。
くは、前記第１層と前記第２層とにおける全体の応力が
引っ張り応力となる。
【００１８】また、本発明の圧電薄膜共振子は、好まし
くは、前記圧電薄膜は、ＺｎＯを主成分とする。
くは、前記圧電薄膜は、ＺｎＯを主成分とする。
【００１９】また、本発明の圧電薄膜共振子は、好まし
くは、前記基板は、Ｓｉを主成分とする。
くは、前記基板は、Ｓｉを主成分とする。
【００２０】また、本発明の圧電薄膜共振子は、好まし
くは、前記絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2を主成分とする。
くは、前記絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2を主成分とする。
【００２１】(２)本発明の圧電薄膜共振子の製造方法
は、基板に開口部を形成する開口部形成工程と、前記開
口部を覆うように前記基板上に絶縁性薄膜を形成する工
程と、前記絶縁性薄膜上に、上下一対の対向電極間に圧
電薄膜を積層した圧電体層を介装してなる圧電素子部を
形成する工程を有するダイヤフラム構造の圧電薄膜共振
子の製造方法であって、前記圧電体層の最下層である第
１層と前記第１層上に形成される第２層とを、全体とし
て同一素材、もしくは主成分に同一素材を用いて、異な
る条件で連続成膜することを特徴とする。
は、基板に開口部を形成する開口部形成工程と、前記開
口部を覆うように前記基板上に絶縁性薄膜を形成する工
程と、前記絶縁性薄膜上に、上下一対の対向電極間に圧
電薄膜を積層した圧電体層を介装してなる圧電素子部を
形成する工程を有するダイヤフラム構造の圧電薄膜共振
子の製造方法であって、前記圧電体層の最下層である第
１層と前記第１層上に形成される第２層とを、全体とし
て同一素材、もしくは主成分に同一素材を用いて、異な
る条件で連続成膜することを特徴とする。
【００２２】本発明によると、共振特性を有する圧電薄
膜共振子において、基板の反りや膜の剥離など圧電素子
部を破損させるような不具合が発生しないよう圧電体層
のうち最下層の第１層上に形成される第２層により圧電
素子部全体を緩和するものが製造される一方、圧電体層
の前記第１層により良好な共振特性を達成することがで
きるものが製造される。
膜共振子において、基板の反りや膜の剥離など圧電素子
部を破損させるような不具合が発生しないよう圧電体層
のうち最下層の第１層上に形成される第２層により圧電
素子部全体を緩和するものが製造される一方、圧電体層
の前記第１層により良好な共振特性を達成することがで
きるものが製造される。
【００２３】また、本発明の圧電薄膜共振子の製造方法
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、ＺｎＯおよびＺｎの一方を主成分とす
るターゲットを用いる。
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、ＺｎＯおよびＺｎの一方を主成分とす
るターゲットを用いる。
【００２４】また、本発明の圧電薄膜共振子の製造方法
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、前記第１層と第２層とが成膜ガス圧の
異なる条件で形成される。
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、前記第１層と第２層とが成膜ガス圧の
異なる条件で形成される。
【００２５】また、本発明の圧電薄膜共振子の製造方法
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、前記第１層を形成するガス圧が０．０
５Ｐａ以上で０．７Ｐａ未満の範囲、前記第２層を形成
するガス圧が０．７Ｐａ以上で２．０Ｐａ以下の範囲の
異なる条件で形成する。 （３）本発明のフィルタまたは電子機器は、上記圧電薄
膜共振子を用いることを特徴とする。
は、好ましくは、前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリ
ング法であって、前記第１層を形成するガス圧が０．０
５Ｐａ以上で０．７Ｐａ未満の範囲、前記第２層を形成
するガス圧が０．７Ｐａ以上で２．０Ｐａ以下の範囲の
異なる条件で形成する。 （３）本発明のフィルタまたは電子機器は、上記圧電薄
膜共振子を用いることを特徴とする。
【００２６】本発明によると、フィルタまたは電子機器
は、これに用いられている圧電薄膜共振子の圧電素子部
の破損が発生しにくいものとなっているから、共振特性
に優れた高性能で耐久性の高いものとなる。
は、これに用いられている圧電薄膜共振子の圧電素子部
の破損が発生しにくいものとなっているから、共振特性
に優れた高性能で耐久性の高いものとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施の形態に基づいて説明する。
実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】図１は、圧電薄膜共振子の要部縦断面図で
ある。図１において、圧電薄膜共振子１は、基板２と、
絶縁性薄膜３と、圧電素子部４とを有する。
ある。図１において、圧電薄膜共振子１は、基板２と、
絶縁性薄膜３と、圧電素子部４とを有する。
【００２９】基板２は、その表裏面を貫通する開口部５
を有するＳｉ基板である。
を有するＳｉ基板である。
【００３０】絶縁性薄膜３は、前記開口部５を覆う形態
で基板２上に設けられたＳｉＯ2薄膜からなるものであ
って、圧縮性応力を有する。
で基板２上に設けられたＳｉＯ2薄膜からなるものであ
って、圧縮性応力を有する。
【００３１】圧電素子部４は、上下一対の電極６、７間
にＺｎＯ薄膜からなる圧電体層８が介装されて構成され
ている。
にＺｎＯ薄膜からなる圧電体層８が介装されて構成され
ている。
【００３２】本実施の形態の圧電薄膜共振子１は、次の
圧電体層８の構成に特徴を有する。
圧電体層８の構成に特徴を有する。
【００３３】すなわち、圧電体層８は、最下層に位置し
て所要の圧電性を確保するため配向性をもって膜形成さ
れるシーズ層を成す第１層８１と、この第１層８１上に
連続成膜されて当該圧電薄膜共振子１全体における応力
調整を行うための第２層８２との少なくとも２層の薄膜
部からなる。
て所要の圧電性を確保するため配向性をもって膜形成さ
れるシーズ層を成す第１層８１と、この第１層８１上に
連続成膜されて当該圧電薄膜共振子１全体における応力
調整を行うための第２層８２との少なくとも２層の薄膜
部からなる。
【００３４】これら第１層８１と第２層８２は、どちら
もＺｎＯを材料とするもので、互いに異なる成膜条件に
より連続成膜されたものである。
もＺｎＯを材料とするもので、互いに異なる成膜条件に
より連続成膜されたものである。
【００３５】第２層８２は、絶縁性薄膜３および第１層
８１の圧縮応力との関係で当該圧電薄膜共振子１全体の
応力均衡をとるよう圧電薄膜８全体に対して引張応力を
付与する応力を備える状態に形成されるものである。
８１の圧縮応力との関係で当該圧電薄膜共振子１全体の
応力均衡をとるよう圧電薄膜８全体に対して引張応力を
付与する応力を備える状態に形成されるものである。
【００３６】この場合、第１層８１は、良好な圧電性を
有するために、配向膜であることで圧縮応力を有する。
一方、絶縁性薄膜３は本実施の形態ではＳｉＯ2薄膜で
あるから、強い圧縮性応力を有する。
有するために、配向膜であることで圧縮応力を有する。
一方、絶縁性薄膜３は本実施の形態ではＳｉＯ2薄膜で
あるから、強い圧縮性応力を有する。
【００３７】したがって、本実施の形態の第２層８２
は、第１層８１と絶縁性薄膜３との両者の圧縮応力に応
じて、絶縁性薄膜３も含めた圧電素子部４全体における
応力が極力零となるよう引張応力を有するものとして形
成してあるのであって、圧電薄膜共振子１全体の応力を
調整している。
は、第１層８１と絶縁性薄膜３との両者の圧縮応力に応
じて、絶縁性薄膜３も含めた圧電素子部４全体における
応力が極力零となるよう引張応力を有するものとして形
成してあるのであって、圧電薄膜共振子１全体の応力を
調整している。
【００３８】すなわち、第１層８１と第２層８２とにお
ける応力は、第２層８２の引っ張り応力が第１層８１の
圧縮応力に勝るため、幾分引っ張り応力が作用している
状態となっているが、さらに、圧縮応力が作用している
絶縁性薄膜３との関係において、絶縁性薄膜３も含んだ
圧電素子部４全体の応力は極力零になるようにしてい
る。
ける応力は、第２層８２の引っ張り応力が第１層８１の
圧縮応力に勝るため、幾分引っ張り応力が作用している
状態となっているが、さらに、圧縮応力が作用している
絶縁性薄膜３との関係において、絶縁性薄膜３も含んだ
圧電素子部４全体の応力は極力零になるようにしてい
る。
【００３９】ところで、本実施の形態は、圧電薄膜８
が、圧電性を高い良好なものにすると圧縮性応力を有す
るようになり、また、圧電性を低いものにすると引張性
応力を有するようになることを利用している。
が、圧電性を高い良好なものにすると圧縮性応力を有す
るようになり、また、圧電性を低いものにすると引張性
応力を有するようになることを利用している。
【００４０】なお、圧電薄膜８がいずれの形態の薄膜の
性質を有するかは、その成膜条件により決定することが
でき、容易に実現可能である。この成膜条件は以下にお
いても説明している。
性質を有するかは、その成膜条件により決定することが
でき、容易に実現可能である。この成膜条件は以下にお
いても説明している。
【００４１】このような点において本実施の形態は従来
技術である特開２０００−１９９０４８号公報に開示の
技術と異なっている。
技術である特開２０００−１９９０４８号公報に開示の
技術と異なっている。
【００４２】次に圧電薄膜共振子の製造方法を説明す
る。
る。
【００４３】(１００)面Ｓｉ基板２の上面に熱酸化やス
パッタやＣＶＤ法などでＳｉＯ２薄膜からなる絶縁性薄
膜３を形成する。次いで、基板２下面に対してＴＭＡＨ
やＫＯＨ等のエッチング液により異方性エッチングする
ことにより開口部５を形成する。次いで、絶縁性薄膜３
上面に、蒸着やスパッタリングで下側電極６を形成す
る。
パッタやＣＶＤ法などでＳｉＯ２薄膜からなる絶縁性薄
膜３を形成する。次いで、基板２下面に対してＴＭＡＨ
やＫＯＨ等のエッチング液により異方性エッチングする
ことにより開口部５を形成する。次いで、絶縁性薄膜３
上面に、蒸着やスパッタリングで下側電極６を形成す
る。
【００４４】そして、この下側電極６および絶縁性薄膜
３上に圧電薄膜８を成膜するとともに、この圧電薄膜８
の上に下側電極７と同様な手法で形成する。
３上に圧電薄膜８を成膜するとともに、この圧電薄膜８
の上に下側電極７と同様な手法で形成する。
【００４５】本実施の形態の製造方法は、両電極６，７
間に介装された圧電薄膜８の成膜に特徴を有する。
間に介装された圧電薄膜８の成膜に特徴を有する。
【００４６】すなわち、本実施の形態では、互いに異な
る成膜条件で圧電薄膜８を第１層８１と第２層８２との
上下２層に連続成膜する。
る成膜条件で圧電薄膜８を第１層８１と第２層８２との
上下２層に連続成膜する。
【００４７】まず、ＺｎＯターゲットを用いた高周波
(ＲＦ)スパッタリング法で、基板温度１００℃、ＲＦパ
ワー３００Ｗ、ガス圧０．０５Ｐａ以上０．７Ｐａ未満
でもって、予め下層電極６が形成された絶縁性薄膜３上
に下層薄膜として、所要の圧電性を有する第１層８１を
成膜する。
(ＲＦ)スパッタリング法で、基板温度１００℃、ＲＦパ
ワー３００Ｗ、ガス圧０．０５Ｐａ以上０．７Ｐａ未満
でもって、予め下層電極６が形成された絶縁性薄膜３上
に下層薄膜として、所要の圧電性を有する第１層８１を
成膜する。
【００４８】次いで、基板温度１００℃、ＲＦパワー３
００Ｗ、ガス圧０．０７Ｐａ以上２．０Ｐａ以下で上層
薄膜として絶縁性薄膜３の圧縮応力との関係で当該圧電
薄膜共振子１全体の応力均衡をとる第２層８２を構成す
る。
００Ｗ、ガス圧０．０７Ｐａ以上２．０Ｐａ以下で上層
薄膜として絶縁性薄膜３の圧縮応力との関係で当該圧電
薄膜共振子１全体の応力均衡をとる第２層８２を構成す
る。
【００４９】以上の成膜条件により製造された圧電薄膜
共振子１においては、その圧電薄膜８における第１層８
１により所要の圧電性を確保することができる一方、第
２層８２により当該圧電薄膜共振子１全体における応力
調整を行うことができるものとなる。
共振子１においては、その圧電薄膜８における第１層８
１により所要の圧電性を確保することができる一方、第
２層８２により当該圧電薄膜共振子１全体における応力
調整を行うことができるものとなる。
【００５０】なお、本発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。 (１)上述の実施形態の圧電薄膜共振子１は、図２(ａ)で
示すようなπ型ラダーフィルタ１０、図２(ｂ)で示すよ
うなＴ型フィルタ１１、図２(ｃ)で示すようなＬ型フィ
ルタ１２に組み込んで使用することができる。このよう
なフィルタの場合、基板の反りや膜の剥離などの不具合
が発生しないよう圧電薄膜共振子１の圧電素子部４の第
２層８２により全体の応力均衡を調整することができる
一方、第１層８１により良好なフィルタ特性を達成する
ことができるものとなる。 （２）本実施の形態の圧電薄膜共振子１を、携帯電話や
無線ＬＡＮやその他、あらゆる各種電子通信機器に搭載
することで、当該電子通信機器の電子通信動作に使用す
る場合、特性的にもその動作特性を安定させることがで
きる。 (３)上述の実施形態の場合、絶縁性薄膜や圧電薄膜の材
料は、上述に限定されるものではなく、本発明の目的達
成において種々な組み合わせが考えられる。例えば、圧
電薄膜材料としては、ＡｌＮ，ＰＺＴ，ＰＴ，ＢＴ，Ｌ
ｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3のいずれかを主成分としても良
い。また、例えば、絶縁性薄膜材料としては、ＳｉＮ，
ＡｌＯ3，Ｔａ2Ｏ5のいずれかを主成分としても良い。 （４）上述の実施の形態における圧電体層の第１層と第
２層との成膜条件を成膜ガス圧を異なる状態にしたもの
を示したが、例えば、基板温度条件を異なる状態にした
り、蒸着粒子の速度（運動エネルギー）を異なる状態に
したりしても良く、これらの異なる条件を組み合わせて
さらに多種の条件を設定しても良い。 （５）上述の実施の形態における開口部の形成工程を、
絶縁性薄膜の形成工程より後に行うものを示したが開口
部の形成を絶縁性薄膜の形成工程より先に行っても良
い。 （６）上述の実施の形態における圧電薄膜共振子の圧電
体層は第１層と第２層との二層の圧電薄膜を成膜したも
のを示したが、第２層よりさらに上に圧電薄膜を一層ま
たは複数層成膜する構成にしても良い。この場合でも、
第２層より上層の圧電薄膜を含む圧電素子部全体の応力
が極力零になるように、第２層より上層の圧電薄膜の応
力も設定する。
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。 (１)上述の実施形態の圧電薄膜共振子１は、図２(ａ)で
示すようなπ型ラダーフィルタ１０、図２(ｂ)で示すよ
うなＴ型フィルタ１１、図２(ｃ)で示すようなＬ型フィ
ルタ１２に組み込んで使用することができる。このよう
なフィルタの場合、基板の反りや膜の剥離などの不具合
が発生しないよう圧電薄膜共振子１の圧電素子部４の第
２層８２により全体の応力均衡を調整することができる
一方、第１層８１により良好なフィルタ特性を達成する
ことができるものとなる。 （２）本実施の形態の圧電薄膜共振子１を、携帯電話や
無線ＬＡＮやその他、あらゆる各種電子通信機器に搭載
することで、当該電子通信機器の電子通信動作に使用す
る場合、特性的にもその動作特性を安定させることがで
きる。 (３)上述の実施形態の場合、絶縁性薄膜や圧電薄膜の材
料は、上述に限定されるものではなく、本発明の目的達
成において種々な組み合わせが考えられる。例えば、圧
電薄膜材料としては、ＡｌＮ，ＰＺＴ，ＰＴ，ＢＴ，Ｌ
ｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3のいずれかを主成分としても良
い。また、例えば、絶縁性薄膜材料としては、ＳｉＮ，
ＡｌＯ3，Ｔａ2Ｏ5のいずれかを主成分としても良い。 （４）上述の実施の形態における圧電体層の第１層と第
２層との成膜条件を成膜ガス圧を異なる状態にしたもの
を示したが、例えば、基板温度条件を異なる状態にした
り、蒸着粒子の速度（運動エネルギー）を異なる状態に
したりしても良く、これらの異なる条件を組み合わせて
さらに多種の条件を設定しても良い。 （５）上述の実施の形態における開口部の形成工程を、
絶縁性薄膜の形成工程より後に行うものを示したが開口
部の形成を絶縁性薄膜の形成工程より先に行っても良
い。 （６）上述の実施の形態における圧電薄膜共振子の圧電
体層は第１層と第２層との二層の圧電薄膜を成膜したも
のを示したが、第２層よりさらに上に圧電薄膜を一層ま
たは複数層成膜する構成にしても良い。この場合でも、
第２層より上層の圧電薄膜を含む圧電素子部全体の応力
が極力零になるように、第２層より上層の圧電薄膜の応
力も設定する。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振特性を有する圧電薄膜共振子において、基板の反り
や膜の剥離など圧電素子部を破損させるような不具合が
発生しないよう圧電体層のうち最下層の第１層上に形成
される第２層により圧電素子部全体を緩和するものとな
っている一方、圧電体層の前記第１層により良好な共振
特性を達成することができるものとなっている。
共振特性を有する圧電薄膜共振子において、基板の反り
や膜の剥離など圧電素子部を破損させるような不具合が
発生しないよう圧電体層のうち最下層の第１層上に形成
される第２層により圧電素子部全体を緩和するものとな
っている一方、圧電体層の前記第１層により良好な共振
特性を達成することができるものとなっている。
【００５２】したがって、本発明に係る圧電薄膜共振子
では、圧電性薄膜層のみならず、圧電素子全体における
応力を小さいものにすることで、圧電素子部の破壊の抑
制が十分達成でき、素子としての信頼性が高くなるとと
もに、長寿命化し、さらに、良好な共振特性が得られ、
きわめて高い周波数帯域での良好な共振特性を得ること
もできる。
では、圧電性薄膜層のみならず、圧電素子全体における
応力を小さいものにすることで、圧電素子部の破壊の抑
制が十分達成でき、素子としての信頼性が高くなるとと
もに、長寿命化し、さらに、良好な共振特性が得られ、
きわめて高い周波数帯域での良好な共振特性を得ること
もできる。
【図１】本発明の実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面
図
図
【図２】図１の圧電薄膜共振子を組み込んだフィルタの
回路図
回路図
１ 圧電薄膜共振子
２ 基板
３ 絶縁性薄膜
４ 圧電素子部
５ 開口部
６、７ 電極
８ 圧電体層
８１ 第１層
８２ 第２層
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０３Ｈ 3/02 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｚ
9/58 41/08 Ｕ
(72)発明者 河村 秀樹
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式
会社村田製作所内
Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA49 CA05 DC05 DC35
EA03
5J108 AA07 BB07 CC11 EE03 JJ01
KK01 MM11
Claims (11)
- 【請求項１】開口部を有する基板と、前記開口部を覆う
ように前記基板上に形成された絶縁性薄膜と、前記絶縁
性薄膜上に形成された上下一対の対向電極間に圧電体層
を介装してなる圧電素子部とを有する、ダイヤフラム構
造の圧電薄膜共振子において、 前記圧電体層は、全体として同一素材からなる圧電薄
膜、もしくは主成分が同一素材からなる圧電薄膜が二層
以上形成されるものであり、前記圧電体層の最下層であ
る第１層とこの第１層上に形成される第２層とが異なる
成膜条件で連続成膜され、かつ、前記第２層は前記圧電
素子部全体の応力を緩和する応力を有することを特徴と
する圧電薄膜共振子。 - 【請求項２】前記第１層が配向性を確保するシーズ層で
あることを特徴とする請求項１に記載の圧電薄膜共振
子。 - 【請求項３】前記第１層と前記第２層とにおける全体の
応力が引っ張り応力となることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の圧電薄膜共振子。 - 【請求項４】前記圧電薄膜は、ＺｎＯを主成分とするこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧電
薄膜共振子。 - 【請求項５】前記基板は、Ｓｉを主成分とすることを特
徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧電薄膜共
振子。 - 【請求項６】前記絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2を主成分とす
ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の
圧電薄膜共振子。 - 【請求項７】基板に開口部を形成する開口部形成工程
と、前記開口部を覆うように前記基板上に絶縁性薄膜を
形成する工程と、前記絶縁性薄膜上に、上下一対の対向
電極間に圧電薄膜を積層した圧電体層を介装してなる圧
電素子部を形成する工程とを有するダイヤフラム構造の
圧電薄膜共振子の製造方法であって、 前記圧電体層の最下層である第１層と前記第１層上に形
成される第２層とを、全体として同一素材、もしくは主
成分に同一素材を用いて、異なる条件で連続成膜するこ
とを特徴とする圧電薄膜共振子の製造方法。 - 【請求項８】前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリング
法であって、ＺｎＯおよびＺｎの一方を主成分とするタ
ーゲットを用いることを特徴とする請求項７に記載の圧
電薄膜共振子の製造方法。 - 【請求項９】前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリング
法であって、前記第１層と第２層とが成膜ガス圧の異な
る条件で形成されることを特徴とする請求項７または８
に記載の圧電薄膜共振子の製造方法。 - 【請求項１０】前記圧電薄膜の形成方法がスパッタリン
グ法であって、前記第１層を形成するガス圧が０．０５
Ｐａ以上で０．７Ｐａ未満の範囲、前記第２層を形成す
るガス圧が０．７Ｐａ以上で２．０Ｐａ以下の範囲の異
なる条件で形成することを特徴とする請求項７から９の
いずれかに記載の圧電薄膜共振子の製造方法。 - 【請求項１１】請求項１から６のいずれかに記載の圧電
薄膜共振子を用いていることを特徴とするフィルタなら
びに電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001247725A JP2003060478A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電薄膜共振子、その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフィルタならびに電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001247725A JP2003060478A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電薄膜共振子、その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフィルタならびに電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060478A true JP2003060478A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19076998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001247725A Pending JP2003060478A (ja) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | 圧電薄膜共振子、その製造方法、および、その圧電薄膜共振子を用いたフィルタならびに電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003060478A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008042871A (ja) * | 2006-03-08 | 2008-02-21 | Ngk Insulators Ltd | 圧電薄膜デバイス |
| WO2009031358A1 (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電共振子 |
| US9374060B2 (en) | 2012-12-18 | 2016-06-21 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric thin film resonator |
| JP2018023082A (ja) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | バルク音響共振器及びこれを含むフィルタ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09256139A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-09-30 | Fuji Electric Co Ltd | 酸化亜鉛膜の製造方法 |
| JP2001077438A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子、インクジェット式記録ヘッド、およびこれらの製造方法 |
| JP2001168674A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子及び電子機器 |
| JP2001203558A (ja) * | 1999-11-11 | 2001-07-27 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子、フィルタ及び電子機器 |
-
2001
- 2001-08-17 JP JP2001247725A patent/JP2003060478A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| WO2009031358A1 (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電共振子 |
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| JP4930595B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2012-05-16 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子 |
| US9374060B2 (en) | 2012-12-18 | 2016-06-21 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric thin film resonator |
| JP2018023082A (ja) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | バルク音響共振器及びこれを含むフィルタ |
| JP2021168494A (ja) * | 2016-08-03 | 2021-10-21 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | バルク音響共振器及びこれを含むフィルタ |
| JP7107515B2 (ja) | 2016-08-03 | 2022-07-27 | サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド． | バルク音響共振器及びこれを含むフィルタ |
| JP7302143B2 (ja) | 2016-08-03 | 2023-07-04 | サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド． | バルク音響共振器及びこれを含むフィルタ |
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