JP3296158B2 - Piezoelectric thin film vibrator - Google Patents

Piezoelectric thin film vibrator

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JP3296158B2
JP3296158B2 JP24876495A JP24876495A JP3296158B2 JP 3296158 B2 JP3296158 B2 JP 3296158B2 JP 24876495 A JP24876495 A JP 24876495A JP 24876495 A JP24876495 A JP 24876495A JP 3296158 B2 JP3296158 B2 JP 3296158B2
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piezoelectric thin
electrode
substrate
insulating film
lower electrode
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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、例えば加速度セン
サや角速度センサ等に用いられる、半導体結晶基板等を
用いた圧電薄膜振動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 piezoelectric thin film vibrator using a semiconductor crystal substrate or the like, which is used for, for example, an acceleration sensor or an angular velocity sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば加速度センサや角速度センサ等に
用いられる圧電薄膜振動子として、半導体結晶基板を使
用した圧電薄膜振動子が用いられており、図4には、こ
の圧電薄膜振動子の一例が示されている。図4に示すも
のは、特開平1−71208号公報に記載されているも
のであり、同図の(a)には圧電薄膜振動子の平面図
が、同図の(b)には(a)のA−A断面図が示されて
いる。これらの図において、半導体結晶の基板1上に薄
肉の第1の絶縁膜としての酸化膜2が形成されており、
この酸化膜2の両端間の中央部分には基板1との間に空
隙8が形成され、それにより、酸化膜2上に基板1から
浮かしたダイアフラム形成領域が形成されている。この
酸化膜2のダイアフラム形成領域の上部側、すなわち、
空隙8に対応する位置には、下部電極3が形成され、さ
らに、引き出し電極13、下部電極接続パッド(接続用パ
ッド)4が順に基板1の一端側(図の右側)にかけて形
成されており、下部電極接続パッド4は引き出し電極13
を介して下部電極3に導通接続されている。
2. Description of the Related Art For example, a piezoelectric thin film vibrator using a semiconductor crystal substrate is used as a piezoelectric thin film vibrator used for an acceleration sensor, an angular velocity sensor or the like. FIG. 4 shows an example of the piezoelectric thin film vibrator. It is shown. FIG. 4 shows the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-71208. FIG. 4A is a plan view of the piezoelectric thin film vibrator, and FIG. 2) is a sectional view taken along line AA. In these figures, a thin oxide film 2 as a first insulating film is formed on a semiconductor crystal substrate 1.
A void 8 is formed between the two ends of the oxide film 2 at the center between the oxide film 2 and the substrate 1, thereby forming a diaphragm formation region floating above the oxide film 2 from the substrate 1. The upper side of the diaphragm forming region of the oxide film 2, that is,
A lower electrode 3 is formed at a position corresponding to the gap 8, and a lead electrode 13 and a lower electrode connection pad (connection pad) 4 are formed in this order on one end side (right side in the figure) of the substrate 1. The lower electrode connection pad 4 is a lead electrode 13
And is electrically connected to the lower electrode 3 via the.

【0003】下部電極3の上部側には酸化膜2の中央側
から図の左側の端側を覆う圧電薄膜5が形成されてお
り、この圧電薄膜5の上部側には、前記下部電極3と対
向する上部電極6が形成され、上部電極6には引き出し
電極16を介して上部電極接続パッド(接続用パッド)7
が導通接続されている。この圧電薄膜振動子には、上部
電極接続パッド7と下部電極接続パッド4の形成領域の
上部側に、コンタクトホール9a,9bを形成した酸化
膜12(同図の(a)には図示せず)が形成されており、
コンタクトホール9a,9bの形成領域を除く圧電薄膜
5と酸化膜2の上部側のほぼ全体領域が、酸化膜12によ
って覆われている。なお、酸化膜12は第2の絶縁膜とし
て機能するものである。
A piezoelectric thin film 5 is formed on the upper side of the lower electrode 3 so as to cover the left end side of the figure from the center of the oxide film 2. A facing upper electrode 6 is formed, and an upper electrode connection pad (connection pad) 7 is connected to the upper electrode 6 via a lead-out electrode 16.
Are electrically connected. The piezoelectric thin film vibrator has an oxide film 12 having contact holes 9a and 9b formed on the upper side of a region where the upper electrode connection pad 7 and the lower electrode connection pad 4 are formed (not shown in FIG. ) Is formed,
Almost the entire area on the upper side of the piezoelectric thin film 5 and the oxide film 2 excluding the formation areas of the contact holes 9a and 9b is covered with the oxide film 12. Note that the oxide film 12 functions as a second insulating film.

【0004】なお、このような圧電薄膜振動子は、上部
電極接続パッド7および下部電極接続パッド4にそれぞ
れ接続される電圧印加装置(図示せず)によって、上部
電極6と下部電極3との間に電圧を印加すると、この電
圧によって、上部電極6と下部電極3とに挟まれた圧電
薄膜5が伸縮して、同図の(b)の上下方向にダイアフ
ラム形成領域が振動する。
[0004] Such a piezoelectric thin-film vibrator is connected between the upper electrode 6 and the lower electrode 3 by voltage applying devices (not shown) connected to the upper electrode connecting pad 7 and the lower electrode connecting pad 4 respectively. When a voltage is applied to the diaphragm, the piezoelectric thin film 5 sandwiched between the upper electrode 6 and the lower electrode 3 expands and contracts by this voltage, and the diaphragm forming region vibrates in the vertical direction in FIG.

【0005】また、上部電極接続パッド7および下部電
極接続パッド4に電圧検出装置(図示せず)を接続し、
例えば、この圧電薄膜振動子をセンサ等に設ければ、こ
のセンサ等に加速度等が加わることにより、ダイアフラ
ム形成領域が振動し、そのとき、圧電薄膜5が伸縮す
る。その圧電薄膜5の伸縮に伴って変化する上部電極6
と下部電極3との間の電圧を前記電圧検出装置によって
検出すれば、加速度の検出を行うことができる。
A voltage detecting device (not shown) is connected to the upper electrode connecting pad 7 and the lower electrode connecting pad 4,
For example, if the piezoelectric thin-film vibrator is provided in a sensor or the like, an acceleration or the like is applied to the sensor or the like, whereby the diaphragm forming region vibrates, and at that time, the piezoelectric thin film 5 expands and contracts. Upper electrode 6 that changes with expansion and contraction of the piezoelectric thin film 5
If the voltage between the electrode and the lower electrode 3 is detected by the voltage detecting device, the acceleration can be detected.

【0006】しかしながら、図4で示したような圧電薄
膜振動子は、基板抵抗が無限大でない限り、基板1が仮
想電極の役割をし、基板1と、引き出し電極13,16およ
び、上部電極接続パッド7、下部電極接続パッド4との
間に寄生容量が発生するため、共振特性が劣化してしま
うという問題があった。
However, in the piezoelectric thin-film vibrator as shown in FIG. 4, the substrate 1 functions as a virtual electrode unless the substrate resistance is infinite, and the substrate 1 is connected to the lead electrodes 13, 16 and the upper electrode connection. Since a parasitic capacitance is generated between the pad 7 and the lower electrode connection pad 4, there is a problem that the resonance characteristics are deteriorated.

【0007】これに対し、このような問題点を解決する
ための手段として、特開平1−71208号公報におい
ては、図5に示すような圧電薄膜振動子が提案されてい
る。この圧電薄膜振動子においては、基板1上に形成さ
れた酸化膜2の両端間に空隙8が形成されている。
On the other hand, as a means for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-71208 proposes a piezoelectric thin film vibrator as shown in FIG. In this piezoelectric thin film vibrator, a gap 8 is formed between both ends of an oxide film 2 formed on a substrate 1.

【0008】すなわち、図5に示す圧電薄膜振動子にお
いては、前記空隙8は上部電極接続パッド7、下部電極
接続パッド4、引き出し電極13,16の直下に対応する位
置に、犠牲層エッチングを施すことにより形成されてお
り、このように上部電極6、下部電極3の形成領域だけ
でなく、上部電極接続パッド7、下部電極接続パッド
4、引き出し電極13,16の直下に対応する位置に空隙8
を設けることにより、これらの電極3,6,13,16およ
び接続パッド4,7を基板1に対して絶縁し、それによ
り、電極3,6,13,16および接続パッド4,7と基板
1との寄生容量を低減し、共振特性の劣化を防止できる
ようにしている。
That is, in the piezoelectric thin-film vibrator shown in FIG. 5, the sacrifice layer is etched at a position corresponding to the space 8 immediately below the upper electrode connecting pad 7, the lower electrode connecting pad 4, and the lead electrodes 13 and 16. In this manner, the gap 8 is formed not only in the formation region of the upper electrode 6 and the lower electrode 3 but also in the position corresponding to the upper electrode connection pad 7, the lower electrode connection pad 4, and the lead electrodes 13 and 16.
, The electrodes 3, 6, 13, 16 and the connection pads 4, 7 are insulated from the substrate 1 so that the electrodes 3, 6, 13, 16 and the connection pads 4, 7 and the substrate 1 To reduce the parasitic capacitance and prevent deterioration of resonance characteristics.

【0009】そして、このような圧電薄膜振動子は、図
4で示した圧電薄膜振動子と同様に、上部電極6と下部
電極3との間に電圧を印加することによって、上部電極
6と下部電極に挟まれた圧電薄膜5が伸縮してダイアフ
ラム形成領域が振動する。また、この圧電薄膜振動子を
センサ等に設ければ、圧電薄膜5の伸縮に伴って変化す
る上部電極6と下部電極3との間の電圧を電圧検出装置
に検出することにより、センサ出力を検出することがで
きる。
The piezoelectric thin-film vibrator of this type applies a voltage between the upper electrode 6 and the lower electrode 3 like the piezoelectric thin-film vibrator shown in FIG. The piezoelectric thin film 5 sandwiched between the electrodes expands and contracts, and the diaphragm forming region vibrates. If this piezoelectric thin-film vibrator is provided in a sensor or the like, the voltage between the upper electrode 6 and the lower electrode 3 that changes with the expansion and contraction of the piezoelectric thin film 5 is detected by a voltage detection device, so that the sensor output is obtained. Can be detected.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の圧電薄膜振動子においては、引き出し電極
13,16および下部電極接続パッド4、上部電極接続パッ
ド7の直下に対応する位置に空隙8が形成されているた
めに、共振特性の向上を図れるものの、その一方で、基
板1と酸化膜2との熱膨張差による応力によって、下部
電極接続パッド4および上部電極接続パッド7の形成領
域に対応する酸化膜2が破壊することがあるといった問
題があった。
However, in the above-described conventional piezoelectric thin-film vibrator, the extraction electrode
Since the gaps 8 are formed at positions corresponding to the portions 13 and 16 and the lower electrode connection pads 4 and the upper electrode connection pads 7, resonance characteristics can be improved, but on the other hand, the substrate 1 and the oxide film 2 can be improved. There is a problem in that the oxide film 2 corresponding to the formation region of the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 may be broken due to the stress due to the difference in thermal expansion between them.

【0011】また、共振周波数の温度係数を小さくする
ことが考慮されていることから、下部電極接続パッド4
の直下の酸化膜2の厚みは数μmと薄肉となるために、
ワイヤーボンディングを施して下部電極接続パッド4の
形成領域下部側に押し付けたときに、この下部電極接続
パッド4の形成領域が破壊することもあるといった問題
があった。
Also, since consideration has been given to reducing the temperature coefficient of the resonance frequency, the lower electrode connection pad 4
Since the thickness of the oxide film 2 immediately below is as thin as several μm,
When wire bonding is performed and pressed to the lower side of the lower electrode connection pad 4 formation region, there is a problem that the lower electrode connection pad 4 formation region may be broken.

【0012】さらに、上記圧電薄膜振動子においては、
上部電極接続パッド7が圧電薄膜5上に直接形成されて
いるために、前記ワイヤーボンディングによって、上部
電極接続パッド7形成領域下部側の圧電薄膜5にもダメ
ージを与えてしまうという問題もあった。
Further, in the above piezoelectric thin film vibrator,
Since the upper electrode connection pad 7 is formed directly on the piezoelectric thin film 5, there is also a problem that the wire bonding damages the piezoelectric thin film 5 below the upper electrode connection pad 7 formation region.

【0013】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、基板と基板上に形成される
絶縁膜との熱膨張差による応力やワイヤーボンディング
の応力等によって電極の接続パッド形成領域が破壊する
ことなく、しかも共振特性の優れた圧電薄膜振動子を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to connect electrodes by a stress due to a difference in thermal expansion between a substrate and an insulating film formed on the substrate or a stress of wire bonding. An object of the present invention is to provide a piezoelectric thin-film vibrator having excellent resonance characteristics without destruction of a pad formation region.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本発明は、基板と、該
板上に形成された薄肉の第1の絶縁膜とを備え、該第1
の絶縁膜の両端は前記基板の表面に密着して積層される
とともに、両端間の局部部位は前記基板から浮いたダイ
アフラム形成領域と成し、該ダイアフラム形成領域の上
表面に形成された下部電極と、該下部電極の上部表面
および前記第1の絶縁膜の上部表面のほぼ全体領域を覆
う圧電薄膜と、該圧電薄膜の上部表面に前記下部電極と
対向して形成された上部電極と、該上部電極の上部表面
および前記圧電薄膜の上部表面のほぼ全体領域を覆う第
2の絶縁膜と、前記基板前記第1の絶縁膜と前記圧電
薄膜と前記第2の絶縁膜との密着積層部の上部表面の前
記第2の絶縁膜の一端側に形成された前記下部電極の接
続用パッドと、前記密着積層部の上部表面の前記第2の
絶縁膜の他端側に形成された前記上部電極の接続用パッ
と、前記第2の絶縁膜の一端側の前記圧電薄膜および
第2の絶縁膜に形成された前記下部電極を露出させる第
1のコンタクトホールと、前記第2の絶縁膜の他端側の
前記第2の絶縁膜に形成された前記上部電極を露出させ
る第2のコンタクトホールと、前記第1のコンタクトホ
ールを介して前記下部電極と接続するために設けられ、
前記第2の絶縁膜の上部表面に形成された下部引き出し
電極と、前記第2のコンタクトホールを介して前記上部
電極と接続するために設けられ、前記第2の絶縁膜の上
部表面に形成された上部引き出し電極とを有し、前記下
部電極と前記下部電極の接続用パッドとを前記下部引き
出し電極を介して電気接続するとともに、前記上部電極
と前記上部電極の接続用パッドとを前記上部引き出し電
極を介して電気接続することを特徴として構成されてい
る。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention provides means for solving the problems by the following constitution. That is, the present invention comprises a substrate, a first insulating film of the thin formed on the base <br/> board, said first
Both ends of the insulating film are laminated in close contact with the surface of the substrate
Together with the local site across the form die <br/> Afuramu formation region had floating from the substrate, a lower electrode formed on the upper surface of the 該Da diaphragm and forming region, the top surface of the lower electrode
And almost a piezoelectric thin film the whole covering area, and an upper electrode formed to face the front Symbol lower electrode on the upper surface of the piezoelectric thin film, an upper surface of the upper electrode of the upper surface of the first insulating film
And a second insulating film covering substantially the entire region of the upper surface of the piezoelectric thin film, before Symbol substrate and the first insulating film and the piezoelectric thin film and the second upper surface of the adhesion laminated portion of the insulating film Previous
A connection pad for the lower electrode formed on one end side of the second insulating film; and a second pad on an upper surface of the close-stacked portion.
A connection pad for the upper electrode formed on the other end of the insulating film, the piezoelectric thin film on one end of the second insulating film,
A second exposing the lower electrode formed on the second insulating film;
1 contact hole and the other end of the second insulating film.
Exposing the upper electrode formed on the second insulating film;
A second contact hole, and the first contact hole.
Provided to connect to the lower electrode via a tool,
Lower drawer formed on the upper surface of the second insulating film
An electrode and the upper portion via the second contact hole.
An electrode is provided for connection with an electrode, and is provided on the second insulating film.
An upper extraction electrode formed on the surface of the
The lower electrode is connected to the lower electrode connecting pad by the lower electrode.
An electrical connection via a lead electrode and the upper electrode
And the connection pad for the upper electrode are connected to the upper
It is configured to be electrically connected via a pole .

【0015】また、前記上部電極は互いに間隔を介して
配設された2極の電極によって形成されており、これら
2極の上部電極にはそれぞれ別個の引き出し電極と接続
用パッドとが設けられていること、前記基板は半導体結
晶により形成されており、該基板に凹部が形成され、該
凹部形成面上に第1の絶縁膜が形成されていることも本
発明の特徴的な構成とされている。
Further, the upper electrode is formed of two electrodes arranged at intervals from each other, and these two upper electrodes are provided with separate extraction electrodes and connection pads, respectively. Wherein the substrate is formed of a semiconductor crystal, a recess is formed in the substrate, and a first insulating film is formed on the surface on which the recess is formed. I have.

【0016】上記構成の本発明において、上部電極と下
部電極とに電圧を印加するための各電極の接続用パッド
は、圧電薄膜の上部側のほぼ全体領域を覆う第2の絶縁
膜の、ダイアフラム形成領域を避けた位置にそれぞれ分
離して設けられており、この位置は、基板上の前記第1
の絶縁膜と前記圧電薄膜と前記第2の絶縁膜との密着積
層体上であるために、応力に対する強度が高くなってお
り、従来のように空隙を介して形成した第1の絶縁膜上
に接続用パッドが形成されている場合と異なり、基板と
第1の絶縁膜との熱膨張差による応力やワイヤーボンデ
ィングによる応力等が接続用パッド形成領域に加えられ
ても接続用パッドの形成領域が破壊することはない。
In the present invention having the above-described structure, the connection pad for each electrode for applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode is a diaphragm of the second insulating film covering substantially the entire upper side of the piezoelectric thin film. They are provided separately from each other at positions avoiding the formation region, and this position is the first position on the substrate.
Since it is on the close-contact laminate of the insulating film, the piezoelectric thin film, and the second insulating film, the strength against stress is high, and the first insulating film formed through a gap as in the related art is formed on the first insulating film. Unlike the case where connection pads are formed on the connection pad, even if stress due to a difference in thermal expansion between the substrate and the first insulating film, stress due to wire bonding, or the like is applied to the connection pad formation region, Will not be destroyed.

【0017】また、下部電極の接続用パッドおよび上部
電極の接続用パッドは、上記のように、基板上の第1の
絶縁膜と圧電薄膜と第2の絶縁膜との密着積層体上に形
成されており、各接続用パッドと基板との間には2つの
絶縁膜が介設されていることにより、接続用パッドと基
板の寄生容量がこの2つの絶縁膜によって小さくなって
ほぼ絶縁され、それにより、共振特性の劣化が防止され
て、共振特性の優れた圧電薄膜振動子となり、上記課題
が解決される。
Further, the connection pad for the lower electrode and the connection pad for the upper electrode are formed on the close-contact laminate of the first insulating film, the piezoelectric thin film, and the second insulating film on the substrate as described above. Since two insulating films are interposed between each connection pad and the substrate, the parasitic capacitance between the connection pad and the substrate is reduced by the two insulating films and almost insulated. As a result, deterioration of the resonance characteristics is prevented, and the piezoelectric thin-film vibrator having excellent resonance characteristics is obtained.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図1には、本発明に係る圧電薄膜振
動子の第1の実施形態例が示されており、同図の(a)
には、圧電薄膜振動子の平面図が、同図の(b)には
(a)のA−A断面図が示されている。同図に示すよう
に、本実施形態例においても、従来例と同様に、半導体
結晶の基板1上には薄肉の酸化膜2が形成されている
が、本実施形態例においては、この酸化膜2の両端間の
中央側の局部部位にのみ空隙8が形成されており、この
局部部位がダイアフラム形成領域と成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as those in the conventional example, and the overlapping description will be omitted. FIG. 1 shows a first embodiment of a piezoelectric thin film vibrator according to the present invention, and FIG.
2A is a plan view of the piezoelectric thin film vibrator, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in the figure, in this embodiment, a thin oxide film 2 is formed on a semiconductor crystal substrate 1 as in the conventional example. An air gap 8 is formed only in a local portion on the center side between the two ends of 2, and this local portion forms a diaphragm formation region.

【0019】この酸化膜2のダイアフラム形成領域の上
側には下部電極3が形成され、この下部電極3の上部側
には、酸化膜2の上部側のほぼ全体領域を覆う圧電薄膜
5が形成されている。ダイアフラム形成領域の圧電薄膜
5の上部側には、下部電極3と対向する上部電極6が形
成されており、上部電極6の上部側には圧電薄膜5の上
部側のほぼ全体領域を覆う酸化膜12が形成されている。
A lower electrode 3 is formed above the diaphragm formation region of the oxide film 2, and a piezoelectric thin film 5 is formed on the upper side of the lower electrode 3 so as to cover almost the entire upper region of the oxide film 2. ing. An upper electrode 6 facing the lower electrode 3 is formed on the upper side of the piezoelectric thin film 5 in the diaphragm formation region, and an oxide film covering almost the entire upper side of the piezoelectric thin film 5 is formed on the upper side of the upper electrode 6. 12 are formed.

【0020】また、本実施例では、酸化膜12の上部側の
ダイアフラム形成領域を避けた位置に形成される、基板
1上の酸化膜2と圧電薄膜5と酸化膜12との密着積層体
上に、引き出し電極13を介して下部電極3に導通接続さ
れる下部電極接続パッド4と、引き出し電極16を介して
上部電極6に導通接続される上部電極接続パッド7とが
それぞれ分離して形成されている。このように、本実施
形態例においては、下部電極接続パッド4と上部電極接
続パッド7とを、酸化膜12の上部側のダイアフラム形成
領域を避けた位置に形成しており、それにより、下部電
極接続パッド4および上部電極接続パッド7を、それぞ
れ、基板1上の酸化膜2と圧電薄膜5と酸化膜12との密
着積層体上に設けたことが本実施形態例の最も特徴的な
ことである。
Further, in this embodiment, on the close-contact laminated body of the oxide film 2, the piezoelectric thin film 5, and the oxide film 12 on the substrate 1, which is formed at a position avoiding the diaphragm formation region on the upper side of the oxide film 12. A lower electrode connection pad 4 electrically connected to the lower electrode 3 via the extraction electrode 13 and an upper electrode connection pad 7 electrically connected to the upper electrode 6 via the extraction electrode 16 are separately formed. ing. As described above, in the present embodiment, the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are formed at positions avoiding the diaphragm formation region on the upper side of the oxide film 12, whereby the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are formed. The most characteristic feature of the present embodiment is that the connection pads 4 and the upper electrode connection pads 7 are provided on the close-contact laminate of the oxide film 2, the piezoelectric thin film 5, and the oxide film 12 on the substrate 1, respectively. is there.

【0021】なお、本実施形態例では、下部電極接続パ
ッド4および上部電極接続パッド7を共に酸化膜12上に
形成し、各引き出し電極13,16によって、それぞれ、下
部電極3、上部電極と導通接続するために、引き出し電
極16を挿通するコンタクトホール9aが酸化膜12に形成
されており、なお、引き出し電極13を挿通するためのコ
ンタクトホール9bが酸化膜12および圧電薄膜5に形成
されている。また、本実施形態例においては、下部電極
接続パッド4と上部電極接続パッド7は、基板1の各端
側(下部電極接続パッド4は図の右側、上部電極接続パ
ッド7は図の左端側)に分離して形成されている。な
お、図1においても、同図の(a)には、酸化膜12を省
略した状態で示されている。
In this embodiment, both the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are formed on the oxide film 12, and the lead electrodes 13 and 16 connect the lower electrode 3 and the upper electrode to each other. For connection, a contact hole 9a for inserting the extraction electrode 16 is formed in the oxide film 12, and a contact hole 9b for inserting the extraction electrode 13 is formed in the oxide film 12 and the piezoelectric thin film 5. . Further, in the present embodiment, the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are provided on each end side of the substrate 1 (the lower electrode connection pad 4 is on the right side in the figure, and the upper electrode connection pad 7 is on the left side in the figure). Are formed separately. It should be noted that FIG. 1A also shows a state in which the oxide film 12 is omitted in FIG.

【0022】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、従来例と同様の動作が行われる。次に本実施形態例
の圧電薄膜振動子の作製工程について説明する。まず、
半導体結晶の基板1上の中央部局部部位に、空隙8の形
成領域に対応させて犠牲層を形成し、この犠牲層の上部
側に、数μmの厚みの酸化膜2を形成して、基板1のほ
ぼ全体領域を酸化膜2によって覆うようにする。次に、
前記犠牲層をエッチングして、酸化膜2と基板1との間
に空隙8を形成し、酸化膜2の中央側の局部部位に基板
1から浮かしたダイアフラム形成領域を形成する。
The present embodiment is configured as described above, and performs the same operation as the conventional example. Next, a manufacturing process of the piezoelectric thin film vibrator of the embodiment will be described. First,
A sacrificial layer is formed at a central local portion of the semiconductor crystal on the substrate 1 so as to correspond to a region where the void 8 is formed, and an oxide film 2 having a thickness of several μm is formed on the sacrificial layer. Almost the entire region of the semiconductor device 1 is covered with the oxide film 2. next,
The sacrifice layer is etched to form a gap 8 between the oxide film 2 and the substrate 1, and a diaphragm formation region floating from the substrate 1 is formed at a local portion on the center side of the oxide film 2.

【0023】次に、酸化膜2のダイアフラム形成領域の
上部側に下部電極3を形成し、下部電極3の上部側に圧
電薄膜5を形成して、酸化膜2の上部側のほぼ全体領域
を圧電薄膜5によって覆うようにする。そして、圧電薄
膜5に、下部電極3と下部電極接続パッド4を導通接続
するためのコンタクトホール9b用の穴を開ける。
Next, the lower electrode 3 is formed on the upper side of the diaphragm forming region of the oxide film 2, and the piezoelectric thin film 5 is formed on the upper side of the lower electrode 3, and almost the entire area on the upper side of the oxide film 2 is formed. It is covered by the piezoelectric thin film 5. Then, a hole for a contact hole 9b for electrically connecting the lower electrode 3 and the lower electrode connection pad 4 is formed in the piezoelectric thin film 5.

【0024】次に、ダイアフラム形成領域の圧電薄膜5
の上部側に、下部電極3と対向するように上部電極6を
形成し、上部電極6の上部側に酸化膜12を形成して、酸
化膜12によって圧電薄膜5の上部側のほぼ全体領域を覆
うようにする。そして、下部電極3と下部電極接続パッ
ド4とを導通接続するためのコンタクトホール9b用の
穴と、上部電極6と上部電極接続パッド7とを導通接続
するためのコンタクトホールを9a用の穴を酸化膜12に
開ける。そして、最後に、ワイヤーボンディングを施す
ことにより、下部電極3をコンタクトホール9bを介し
て引き出し電極13によって下部電極接続パッド4と接続
し、上部電極6をコンタクトホール9aを介して引き出
し電極16によって上部電極接続パッド7接続する。
Next, the piezoelectric thin film 5 in the diaphragm forming region
An upper electrode 6 is formed on the upper side of the piezoelectric thin film 5 so as to face the lower electrode 3, and an oxide film 12 is formed on the upper side of the upper electrode 6. Cover it. A hole for a contact hole 9b for electrically connecting the lower electrode 3 to the lower electrode connection pad 4 and a contact hole 9a for electrically connecting the upper electrode 6 to the upper electrode connection pad 7 are formed. Open in oxide film 12. And, finally, by performing wire bonding, the lower electrodes 3 connected to the lower electrode contact pad 4 by the extraction electrode 13 via the contact hole 9b, the lead-out electrode 16 and the upper electrode 6 through the contact hole 9a connected to the upper electrode contact pad 7.

【0025】本実施形態例は以上のようにして作製され
るものであり、従来例と同様に、下部電極接続パッド4
および上部電極接続パッド7にワイヤーボンディングが
施されて、それぞれ、引き出し電極13,16が接続される
が、本実施形態例においては、下部電極接続パッド4お
よび上部電極接続パッド7の形成領域は、ダイアフラム
形成領域を避けた位置であり、基板1上の酸化膜2と圧
電薄膜5を酸化膜12との密着積層体上であるために、応
力に対する強度は高く、従来のような基板1から浮かし
た酸化膜2を上側から押し付ける場合と異なり、ワイヤ
ーボンディングによる応力が接続パッド形成領域に加え
られても、接続パッド形成領域が破壊することはなく、
接続パッド形成領域の破壊を確実に抑制することができ
る。
The present embodiment is manufactured as described above. Like the conventional example, the lower electrode connection pad 4 is formed.
The lead electrodes 13 and 16 are respectively connected by wire bonding to the upper electrode connection pad 7 and the upper electrode connection pad 7. In this embodiment, the formation regions of the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are: Since it is located at a position avoiding the diaphragm formation region and is on a close-adhesion laminate of the oxide film 2 and the piezoelectric thin film 5 on the substrate 1 and the oxide film 12, the strength against stress is high, and the substrate is floated from the conventional substrate 1. Unlike the case where the oxide film 2 is pressed from above, the connection pad formation region is not broken even when the stress due to wire bonding is applied to the connection pad formation region.
Destruction of the connection pad formation region can be reliably suppressed.

【0026】また、本実施形態例においては、上記のよ
うに、下部電極接続パッド4および上部電極接続パッド
7の形成領域が前記密着積層体上に形成されているため
に、基板1から浮かした酸化膜2の上部側に接続パッド
形成領域が設けられている従来例と異なり、たとえ、基
板1と酸化膜2との熱膨張差による応力が生じても、そ
の応力によって酸化膜2が破壊することも抑制すること
もできる。
Further, in the present embodiment, since the formation regions of the lower electrode connection pads 4 and the upper electrode connection pads 7 are formed on the close-contact laminate as described above, they are floated from the substrate 1. Unlike the conventional example in which the connection pad formation region is provided on the upper side of the oxide film 2, even if a stress is generated due to a difference in thermal expansion between the substrate 1 and the oxide film 2, the oxide film 2 is broken by the stress. Can also be suppressed.

【0027】さらに、本実施形態例においては、上記の
ように、下部電極接続パッド4および上部電極接続パッ
ド7の形成領域が前記密着積層体上に形成されており、
基板1と下部電極接続パッド4、上部電極接続パッド7
および引き出し電極13,16の間には、第1、第2の絶縁
膜として機能する2つの酸化膜2,12および圧電薄膜5
が介設されているために、下部電極3と上部電極6との
容量に比べて、基板1と下部電極接続パッド4との寄生
容量および基板1と上部電極接続パッド7との寄生容量
が共に非常に小さくなり、また、下部電極接続パッド4
と上部電極接続パッド7との間の容量も小さくなる。そ
のため、ダイアフラム形成領域を避けた部分の引き出し
電極13,16および下部電極接続パッド4、上部電極接続
パッド7と基板1との間の寄生容量によって、インピー
ダンスレスポンス低下等の共振特性の劣化が生じること
はなく、共振特性に優れた圧電薄膜振動子とすることが
できる。
Further, in this embodiment, as described above, the formation regions of the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are formed on the close-contact laminate,
Substrate 1, lower electrode connection pad 4, upper electrode connection pad 7
The two oxide films 2 and 12 functioning as first and second insulating films and the piezoelectric thin film 5
Are provided, the parasitic capacitance between the substrate 1 and the lower electrode connection pad 4 and the parasitic capacitance between the substrate 1 and the upper electrode connection pad 7 are both smaller than the capacitance between the lower electrode 3 and the upper electrode 6. Very small, and the lower electrode connection pad 4
And the capacitance between the upper electrode connecting pad 7 and the upper electrode connecting pad 7 is also reduced. For this reason, the parasitic characteristics between the extraction electrodes 13 and 16, the lower electrode connection pad 4, the upper electrode connection pad 7, and the substrate 1 in portions avoiding the diaphragm formation region may cause deterioration of resonance characteristics such as a decrease in impedance response. However, a piezoelectric thin-film vibrator having excellent resonance characteristics can be obtained.

【0028】さらに、本実施形態例によれば、下部電極
接続パッド4および上部電極接続パッド7は、共に、酸
化膜12上に形成されており、各接続パッド4,7と圧電
薄膜5との間に酸化膜12が介設されているために、圧電
薄膜5上に直接上部電極接続パッド7を形成した従来例
と異なり、圧電薄膜5にダメージを与えることを抑制
し、圧電薄膜振動子を作製するときの歩留まりを向上す
ることができるし、耐久性を向上させることもできる。
Further, according to the present embodiment, the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 are both formed on the oxide film 12, and the connection pads 4 and 7 and the piezoelectric thin film 5 Since the oxide film 12 is interposed therebetween, unlike the conventional example in which the upper electrode connection pad 7 is formed directly on the piezoelectric thin film 5, damage to the piezoelectric thin film 5 is suppressed, and the piezoelectric thin film vibrator is formed. The yield at the time of manufacturing can be improved, and the durability can be improved.

【0029】さらに、本実施形態例によれば、基板1は
半導体結晶基板により構成し、この半導体結晶基板1を
用いて圧電薄膜振動子を形成しているために、従来例の
圧電薄膜振動子と同様に、素子の小型化を図ることが可
能となり、しかも、周辺回路と一体化することも可能と
なり、加速度センサ等のセンサやその他の様々な装置に
容易に組み込んで広く適用することができる。
Further, according to the present embodiment, the substrate 1 is formed of a semiconductor crystal substrate, and the piezoelectric thin film vibrator is formed using the semiconductor crystal substrate 1. Therefore, the conventional piezoelectric thin film vibrator is used. Similarly to the above, it is possible to reduce the size of the element, and it is also possible to integrate the element with a peripheral circuit, and it can be easily incorporated into sensors such as an acceleration sensor and other various devices to be widely applied. .

【0030】図2には、本発明に係る圧電薄膜振動子の
第2の実施形態例が、平面図(a)および、(a)のA
−A断面図(b)により示されている。本実施形態例が
上記第1の実施形態例と異なる特徴的なことは、上部電
極6が互いに間隔を介して配設された2極の電極6a,
6bによって形成されており、これら2極の上部電極6
a,6bには、それぞれ別個の引き出し電極16a,16b
と上部電極接続パッド7a,7bが設けられていること
である。
FIGS. 2A and 2B are plan views of a piezoelectric thin-film vibrator according to a second embodiment of the present invention.
-A is shown by the sectional view (b). This embodiment is different from the first embodiment in that the upper electrode 6 has two electrodes 6a,
6b, and these two upper electrodes 6
a, 6b have separate extraction electrodes 16a, 16b, respectively.
And upper electrode connection pads 7a and 7b.

【0031】なお、同図には図示されていないが、本実
施形態例においても、上記第1の実施形態例と同様に、
下部電極接続パッドが、酸化膜12の上部側のダイアフラ
ム形成領域を避けた位置に形成される、基板1上の酸化
膜2と圧電薄膜5と酸化膜12との密着積層体上に、上部
電極接続パッド7とは分離して形成されており、この下
部電極接続パッドと下部電極3とは引き出し電極(図示
せず)介して導通接続されている。また、図2の
(a)においても、酸化膜12は省略した状態で示されて
いる。
Although not shown in the figure, in this embodiment, as in the first embodiment,
The lower electrode connection pad is formed at a position avoiding the diaphragm formation region on the upper side of the oxide film 12, and the upper electrode is formed on the close-contact laminate of the oxide film 2, the piezoelectric thin film 5, and the oxide film 12 on the substrate 1. the connection pad 7 are formed separately, it is conductively connected via the lead electrode (not shown) and the lower electrode contact pad and the lower electrode 3. In FIG. 2A, the oxide film 12 is omitted.

【0032】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例の圧電薄膜振動子も上記第1の実施形
態例の圧電薄膜振動子とほぼ同様の作製工程により作製
されるが、本実施形態例では、上部電極6を2極設ける
ために、圧電薄膜5の上部側に2極の上部電極6a,6
bを形成し、この上部電極6a,6bの上部側に形成さ
れる酸化膜12には、各上部電極6a,6bと各上部電極
接続パッド7a,7bとを導通接続するためのコンタク
トホール9a1 ,9a2 用の穴を開ける。そして、コン
タクトホール9a1 ,9a2 を介して、各上部電極6
a,6bを、引き出し電極16a,16bによって各上部電
極接続パッド7a,7bにそれぞれ接続する。
The present embodiment is configured as described above, and the piezoelectric thin-film vibrator of this embodiment is manufactured by substantially the same manufacturing steps as the piezoelectric thin-film vibrator of the first embodiment. In the present embodiment, two upper electrodes 6a, 6a are provided on the upper side of the piezoelectric thin film 5 in order to provide two upper electrodes 6.
The contact holes 9a 1 for electrically connecting the upper electrodes 6a, 6b and the upper electrode connection pads 7a, 7b are formed in the oxide film 12 formed on the upper side of the upper electrodes 6a, 6b. , drilling holes for 9a 2. Then, each upper electrode 6 is contacted via the contact holes 9a 1 and 9a 2.
a, 6b are connected to the respective upper electrode connection pads 7a, 7b by the lead electrodes 16a, 16b.

【0033】本実施形態例は以上のように作製され、上
記第1の実施形態例と同様の動作を行い、同様の効果を
奏することができる。
The present embodiment is manufactured as described above, performs the same operation as that of the first embodiment, and can provide the same effect.

【0034】また、本実施形態例によれば、上部電極6
を2極の上部電極6a,6bにより形成し、それぞれ別
個の引き出し電極16a,16bと上部電極接続パッド7
a,7bとを設けたために、例えば、一方の上部電極6
a側をダイアフラム形成領域の振動用の駆動電極とし、
他方側の上部電極6bを検出用電極として、この検出用
の上部電極6b側で検出される検出電圧に基づいてダイ
アフラム形成領域の振動駆動を上部電極6a側で行え
ば、振動周波数制御等を行い易くすることができる。
According to this embodiment, the upper electrode 6
Is formed by two upper electrodes 6a and 6b, and separate extraction electrodes 16a and 16b and upper electrode connection pads 7 are respectively provided.
a and 7b, for example, one upper electrode 6
a side is a driving electrode for vibration of the diaphragm forming region,
If the upper electrode 6b on the other side is used as a detection electrode and the upper electrode 6a drives the vibration of the diaphragm forming region based on the detection voltage detected by the upper electrode 6b for detection, vibration frequency control and the like are performed. It can be easier.

【0035】図3には、本発明に係る圧電薄膜振動子の
第3の実施例が、その平面図(a)および、(a)のA
−A断面図(b)により示されている。本実施形態例が
上記第1の実施形態例と異なる特徴的なことは、半導体
結晶の基板1に凹部11を形成し、この凹部11の形成面上
に酸化膜2を形成して基板1の中央側の局部部位にダイ
アフラム形成領域を形成したことである。本実施形態例
においては、上記第1、第2の実施形態例のように、基
板1と酸化膜2との間に空隙8を形成して酸化膜2に基
板1から浮かしたダイアフラム形成領域を形成する場合
と異なり、基板1の凹部形成面上に酸化膜2を形成する
ことにより酸化膜2を基板1から浮かした状態としてお
り、したがって、酸化膜2や酸化膜2の上部側に形成さ
れている圧電薄膜5の形成面は平坦面と成している。
FIG. 3 is a plan view of a third embodiment of the piezoelectric thin film vibrator according to the present invention, and FIG.
-A is shown by the sectional view (b). This embodiment is different from the first embodiment in that a recess 11 is formed in a substrate 1 of a semiconductor crystal, and an oxide film 2 is formed on a surface on which the recess 11 is formed. That is, a diaphragm forming region was formed in a local portion on the center side. In the present embodiment, as in the first and second embodiments, a gap 8 is formed between the substrate 1 and the oxide film 2 so that the diaphragm formation region floating from the substrate 1 in the oxide film 2 is formed. Unlike the case where the oxide film 2 is formed, the oxide film 2 is formed on the concave portion forming surface of the substrate 1 so that the oxide film 2 is floated from the substrate 1. The surface on which the piezoelectric thin film 5 is formed is a flat surface.

【0036】本実施形態例の上記以外の構成は、上記第
1の実施形態例と同様に構成されており、次に、本実施
形態例の作製工程について説明する。まず、表面14およ
び裏面10が共に平坦な半導体結晶基板1を用意し、この
基板1の表面14側の全体領域に酸化膜2を形成し、基板
1の裏面10側には、凹部11の形成領域(基板1の中央
部)を除く領域にエッチングマスク用の酸化膜(図示せ
ず)を形成する。そして、このエッチングマスク用の酸
化膜をマスクとして、基板1を異方性エッチングするこ
とにより、凹部11を形成し、その後、エッチングマスク
用の酸化膜を除去する。そうすると、基板1の凹部形成
面上(表面14側)に酸化膜2が形成された状態となり、
凹部11に対応する位置にダイアフラム形成領域が形成さ
れる。
Other than the above, the structure of this embodiment is the same as that of the first embodiment. Next, the manufacturing process of this embodiment will be described. First, a semiconductor crystal substrate 1 having a flat front surface 14 and a rear surface 10 is prepared, an oxide film 2 is formed on the entire surface 14 of the substrate 1, and a concave portion 11 is formed on the rear surface 10 of the substrate 1. An oxide film (not shown) for an etching mask is formed in a region excluding the region (the central portion of the substrate 1). Then, using the oxide film for the etching mask as a mask, the substrate 1 is anisotropically etched to form the concave portion 11, and thereafter, the oxide film for the etching mask is removed. Then, the oxide film 2 is formed on the surface of the substrate 1 on which the concave portion is formed (the surface 14 side).
A diaphragm formation region is formed at a position corresponding to the recess 11.

【0037】次に、酸化膜2のダイアフラム形成領域の
上部側に下部電極3を形成し、以下、上記第1の実施形
態例の作製工程と同様の作製工程により、図3に示すよ
うな圧電薄膜振動子を形成する。
Next, a lower electrode 3 is formed on the upper side of the diaphragm formation region of the oxide film 2, and thereafter, a piezoelectric element as shown in FIG. A thin film oscillator is formed.

【0038】本実施形態例は以上のように作製され、上
記第1の実施形態例と同様の動作を行い、同様の効果を
奏することができる。
The present embodiment is manufactured as described above, performs the same operation as that of the first embodiment, and can provide the same effect.

【0039】また、本実施形態例によれば、上記第1、
第2の実施形態例と異なり、基板1上に犠牲層を形成
し、この犠牲層上に酸化膜2を形成した後に犠牲層エッ
チングを行って空隙8を形成するといった手間を省略す
ることが可能であり、半導体結晶基板1の異方性エッチ
ングといった、非常に加工が容易で加工精度の優れた方
法により凹部11を形成してダイアフラム形成領域を形成
することができるために、非常に簡単に圧電薄膜振動子
を作製することができる。
According to this embodiment, the first,
Unlike the second embodiment, it is possible to omit the labor of forming a sacrifice layer on the substrate 1, forming the oxide film 2 on the sacrifice layer, and then etching the sacrifice layer to form the void 8. In addition, since the concave portion 11 can be formed by a method that is very easy to process and has excellent processing accuracy, such as anisotropic etching of the semiconductor crystal substrate 1, the diaphragm formation region can be formed very easily. A thin-film vibrator can be manufactured.

【0040】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記第3の実施形態例では、半導体結晶基板1の異方性
エッチングにより凹部11を形成したが、凹部11の形成方
法は必ずしも基板1の異方性エッチングによるとは限ら
ず、異方性エッチング以外の、例えば切削等により凹部
11を形成してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example,
In the third embodiment, the recess 11 is formed by anisotropic etching of the semiconductor crystal substrate 1. However, the method of forming the recess 11 is not necessarily limited to the anisotropic etching of the substrate 1, but the anisotropic etching. Other than, for example, concave by cutting
11 may be formed.

【0041】また、上記第3の実施形態例では、凹部11
は基板1の表面14側から裏面10側にかけて貫通の凹部と
したが、凹部11は必ずしも貫通の凹部とするとは限ら
ず、例えば、基板1の断面形状がU型となるように凹部
11を形成し、その凹部形成面上に酸化膜2を形成してダ
イアフラム形成領域と成しても構わない。
In the third embodiment, the recess 11
Is a penetrating recess from the front surface 14 side to the back surface 10 side of the substrate 1. However, the concave portion 11 is not necessarily a penetrating concave portion. For example, the concave portion 11 is formed so that the cross-sectional shape of the substrate 1 becomes U-shaped.
11 may be formed, and the oxide film 2 may be formed on the concave portion forming surface to form a diaphragm forming region.

【0042】さらに、上記実施形態例では、第1、第2
の絶縁膜として、酸化膜2,12を形成したが、第1、第
2の絶縁膜は必ずしも酸化膜により形成するとは限ら
ず、酸化膜以外の他の絶縁性を有する膜により形成して
もよい。
Further, in the above embodiment, the first and second
Although the oxide films 2 and 12 are formed as the insulating films, the first and second insulating films are not necessarily formed of an oxide film, and may be formed of a film having an insulating property other than the oxide film. Good.

【0043】さらに、本発明の圧電薄膜振動子に設けら
れる下部電極接続パッド4、上部電極接続パッド7は、
酸化膜12のような第2の絶縁膜の上部側のダイアフラム
形成領域を避けた、基板1上の第1の絶縁膜(上記実施
形態例では酸化膜2)と圧電薄膜5と第2の絶縁膜との
密着積層体上の適宜の位置に設けられるものであり、例
えば、基板1の角部に対応する位置に下部電極接続パッ
ド4や上部電極接続パッド7を形成してもよい。
Further, the lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 provided on the piezoelectric thin film vibrator of the present invention
The first insulating film (the oxide film 2 in the above-described embodiment), the piezoelectric thin film 5 and the second insulating film on the substrate 1 avoiding the diaphragm formation region on the upper side of the second insulating film such as the oxide film 12. The lower electrode connection pad 4 and the upper electrode connection pad 7 may be provided at appropriate positions on the laminated body with the film, for example, at positions corresponding to the corners of the substrate 1.

【0044】さらに、上記実施形態例では、ダイアフラ
ム形成領域は酸化膜2の両端間の中央部の局部部位に形
成したが、ダイアフラム形成領域は必ずしも酸化膜2の
両端間の中央部に形成するとは限らず、中央部から端側
にずれた位置に形成してもよい。また、上記実施形態例
に形成した空隙8や凹部11よりも基板1の長手方向に長
い空隙8や凹部11を形成し、それにより、基板1の長手
方向に長いダイアフラム形成領域を形成してもよい。そ
のように形成した場合にも、本発明においては、下部電
極接続パッド4および上部電極接続パッド7がダイアフ
ラム形成領域を避けた、基板1と酸化膜2と圧電薄膜5
と酸化膜12の密着積層体上に形成されるために、上記実
施形態例と同様の効果を奏することができる。
Further, in the above-described embodiment, the diaphragm forming region is formed at a local portion at the center between both ends of the oxide film 2, but the diaphragm forming region is not necessarily formed at the center between the both ends of the oxide film 2. Not limited to this, it may be formed at a position shifted from the center to the end. Further, the gaps 8 and the recesses 11 longer in the longitudinal direction of the substrate 1 than the gaps 8 and the recesses 11 formed in the above-described embodiment are formed, thereby forming a diaphragm forming region longer in the longitudinal direction of the substrate 1. Good. Even in such a case, according to the present invention, the lower electrode connecting pad 4 and the upper electrode connecting pad 7 avoid the diaphragm formation region, and the substrate 1, the oxide film 2, and the piezoelectric thin film 5 are formed.
And the oxide film 12 are formed on the close-stacked body, so that the same effects as those of the above embodiment can be obtained.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、上部電極および下部電
極にそれぞれ引き出し電極を介して導通接続される下部
電極および上部電極の接続用パッドを、ダイアフラム形
成領域を避けた位置に形成される基板上の第1の絶縁膜
と圧電薄膜と第2の絶縁膜との密着積層体上に形成する
ことにより、接続用パッドの形成領域の応力に対する強
度を高くすることができるために、この領域にワイヤー
ボンディングを施すことによって接続用パッド形成領域
に応力が加えられても、接続用パッド形成領域の絶縁膜
や圧電薄膜および接続用パッドそのものが破壊すること
を抑制することができる。また、前記上部電極および下
部電極の接続用パッドの形成領域を前記密着積層体上に
形成することにより、基板1と空隙を介して形成された
第1の絶縁膜の上部側に接続用パッドを形成した従来の
圧電薄膜振動子と異なり、基板と第1の絶縁膜との熱膨
張差による応力が生じても、それにより第1の絶縁膜等
が破壊することを抑制することができる。
According to the present invention, the lower electrode and the upper electrode connection pad electrically connected to the upper electrode and the lower electrode via the lead-out electrode are formed at positions avoiding the diaphragm formation region. By forming the first insulating film, the piezoelectric thin film, and the second insulating film on the close contact laminated body, the strength of the connection pad formation region with respect to stress can be increased. Even if stress is applied to the connection pad formation region by performing wire bonding, it is possible to prevent the insulating film, the piezoelectric thin film, and the connection pad itself in the connection pad formation region from being broken. Further, by forming a region for forming a connection pad for the upper electrode and the lower electrode on the close-contact laminate, a connection pad is formed on the upper side of the substrate 1 and the first insulating film formed via a gap. Unlike the formed conventional piezoelectric thin-film vibrator, even if a stress is generated due to a difference in thermal expansion between the substrate and the first insulating film, it is possible to prevent the first insulating film and the like from being broken.

【0046】さらに、本発明によれば、上部電極および
下部電極の接続用パッドは第2の絶縁膜の上部側に形成
し、接続用パッドと圧電薄膜との間に第2の絶縁膜を介
設した状態とするために、圧電薄膜上に直接接続用パッ
ドを形成する従来の圧電薄膜振動子と異なり、圧電薄膜
にダメージを与えることがなく、圧電薄膜振動子を作製
するときの歩留まりを向上させることができる。
Further, according to the present invention, the connection pads for the upper electrode and the lower electrode are formed on the upper side of the second insulating film, and the second insulating film is interposed between the connection pads and the piezoelectric thin film. Unlike conventional piezoelectric thin film resonators, in which pads for direct connection are formed on the piezoelectric thin film, the yield of the piezoelectric thin film resonator is improved without damaging the piezoelectric thin film. Can be done.

【0047】さらに、本発明によれば、上部電極および
下部電極の接続用パッドは、上記のように、基板上の第
1の絶縁膜と圧電薄膜と第2の絶縁膜との密着積層体上
に形成しており、各接続用パッドと基板との間には第1
と第2の2つの絶縁膜を介設するために、前記密着積層
体上の各接続用パッドおよび各引き出し電極と基板との
容量は上部電極と下部電極との容量に比べて遥かに小さ
いものとすることができるために、第1の絶縁膜と基板
との間に空隙を設けて接続用パッドおよび引き出し電極
と基板との寄生容量の低減を図った従来の圧電薄膜振動
子と同様に、寄生容量の低減を図り、それにより、共振
特性の劣化を防ぎ、共振特性に優れた圧電薄膜振動子を
形成することができる。
Further, according to the present invention, as described above, the connection pads for the upper electrode and the lower electrode are formed on the close-contact laminate of the first insulating film, the piezoelectric thin film, and the second insulating film on the substrate. Formed between the connection pads and the substrate.
And the second two insulating films interposed therebetween, the capacitance between each connection pad and each lead electrode and the substrate on the close-contact laminated body is much smaller than the capacitance between the upper electrode and the lower electrode. Therefore, like the conventional piezoelectric thin-film vibrator in which a gap is provided between the first insulating film and the substrate to reduce the parasitic capacitance between the connection pad and the extraction electrode and the substrate, It is possible to reduce the parasitic capacitance, thereby preventing the deterioration of the resonance characteristics, and to form a piezoelectric thin-film vibrator excellent in the resonance characteristics.

【0048】そして、本発明においても、基板を半導体
結晶基板により形成し、この基板を用いて圧電薄膜振動
子を形成することにより、従来の圧電薄膜振動子と同様
に、周辺回路と一体化することが可能となり、加速度セ
ンサおよび角速度センサ等のセンサや、それ以外の様々
な装置に容易に組み込むことが可能となり、様々な装置
に広く適用することができる。
Also in the present invention, the substrate is formed of a semiconductor crystal substrate, and the piezoelectric thin-film vibrator is formed using this substrate, thereby being integrated with the peripheral circuit in the same manner as the conventional piezoelectric thin-film vibrator. This makes it possible to easily incorporate the sensor into sensors such as an acceleration sensor and an angular velocity sensor and various other devices, and can be widely applied to various devices.

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

【図1】本発明に係る圧電薄膜振動子の第1の実施形態
例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a piezoelectric thin-film vibrator according to the present invention.

【図2】本発明に係る圧電薄膜振動子の第2の実施形態
例を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a piezoelectric thin film vibrator according to the present invention.

【図3】本発明に係る圧電薄膜振動子の第3の実施形態
例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of a piezoelectric thin-film vibrator according to the present invention.

【図4】従来の圧電薄膜振動子の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a conventional piezoelectric thin-film vibrator.

【図5】従来の圧電薄膜振動子の別の例を示す説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of a conventional piezoelectric thin film vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,12 酸化膜 3 下部電極 4 下部電極接続パッド 5 圧電薄膜 6 上部電極 7 上部電極接続パッド 9a,9b,9a1 ,9a2 コンタクトホール 11 凹部1 substrate 2, 12 oxide film 3 lower electrode 4 lower electrode contact pad 5 the piezoelectric thin film 6 upper electrode 7 upper electrode connecting pads 9a, 9b, 9a 1, 9a 2 contact hole 11 recess

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に形成された薄肉の第
1の絶縁膜とを備え、該第1の絶縁膜の両端は前記基板
の表面に密着して積層されるとともに、両端間の局部部
位は前記基板から浮いたダイアフラム形成領域と成し、
該ダイアフラム形成領域の上部表面に形成された下部電
と、該下部電極の上部表面および前記第1の絶縁膜の
上部表面のほぼ全体領域を覆う圧電薄膜と、該圧電薄膜
の上部表面に前記下部電極と対向して形成された上部電
と、該上部電極の上部表面および前記圧電薄膜の上部
表面のほぼ全体領域を覆う第2の絶縁膜と、前記基板
前記第1の絶縁膜と前記圧電薄膜と前記第2の絶縁膜と
の密着積層部の上部表面の前記第2の絶縁膜の一端側に
形成された前記下部電極の接続用パッドと、前記密着積
層部の上部表面の前記第2の絶縁膜の他端側に形成され
た前記上部電極の接続用パッドと、前記第2の絶縁膜の
一端側の前記圧電薄膜および第2の絶縁膜に形成された
前記下部電極を露出させる第1のコンタクトホールと、
前記第2の絶縁膜の他端側の前記第2の絶縁膜に形成さ
れた前記上部電極を露出させる第2のコンタクトホール
と、前記第1のコンタクトホールを介して前記下部電極
と接続するために設けられ、前記第2の絶縁膜の上部表
面に形成された下部引き出し電極と、前記第2のコンタ
クトホールを介して前記上部電極と接続するために設け
られ、前記第2の絶縁膜の上部表面に形成された上部引
き出し電極とを有し、前記下部電極と前記下部電極の接
続用パッドとを前記下部引き出し電極を介して電気接続
するとともに、前記上部電極と前記上部電極の接続用パ
ッドとを前記上部引き出し電極を介して電気接続する
とを特徴とする圧電薄膜振動子。
1. A substrate and, a first insulating film of the thin formed on said substrate, said ends of the first insulating film above the substrate
Together are laminated in close contact with the surface of the local sites across the form a diaphragm forming region had floating from the substrate,
A lower electrode formed on the upper surface of the 該Da diaphragm and forming region, and a piezoelectric thin film that covers almost the entire area of the upper surface and the upper surface of the first insulating film of the lower electrode, before the upper surface of the piezoelectric thin film An upper electrode formed to face the lower electrode, an upper surface of the upper electrode and an upper portion of the piezoelectric thin film;
A second insulating film covering substantially the entire area of the surface, the prior SL substrate and <br/> the first insulating film and the piezoelectric thin film and the upper surface of the adhesion lamination portion between the second insulating film first On one end of the insulating film
And connecting pads formed the lower electrode, the adhesion product
The upper surface of the layer portion is formed on the other end side of the second insulating film.
A connection pad for the upper electrode ,
Formed on the piezoelectric thin film and the second insulating film on one end side
A first contact hole exposing the lower electrode;
Formed on the second insulating film on the other end side of the second insulating film;
Second contact hole exposing said upper electrode
And the lower electrode via the first contact hole.
And an upper surface of the second insulating film.
A lower extraction electrode formed on the surface, and the second contour
Provided to connect to the upper electrode through a via hole
And an upper pull-up formed on the upper surface of the second insulating film.
And a contact electrode between the lower electrode and the lower electrode.
Connection to the connection pad via the lower lead electrode
And a connection pad between the upper electrode and the upper electrode.
The piezoelectric thin film resonator, wherein the head through the upper extraction electrode and this <br/> for electrical connection.
【請求項2】 上部電極は互いに間隔を介して配設され
た2極の電極によって形成されており、これら2極の上
部電極にはそれぞれ別個の引き出し電極と接続用パッド
とが設けら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。
2. The upper electrode is formed by two electrodes arranged at an interval from each other, and each of the two upper electrodes is provided with a separate extraction electrode and a connection pad. The piezoelectric thin film vibrator according to claim 1, wherein:
【請求項3】 基板は半導体結晶により形成されてお
り、該基板に凹部が形成され、該凹部形成面上に第1の
絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の圧電薄膜振動子。
Wherein the substrate is formed by semiconductor crystal, a recess is formed on the substrate, also claim 1, characterized in that the first insulating film on the concave portion forming surface is formed
Is a piezoelectric thin-film vibrator according to claim 2 .
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