JP3371050B2 - 薄膜圧電素子 - Google Patents

薄膜圧電素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、弾性波を利用し
た共振器、フィルタ等の薄膜圧電素子及び薄膜圧電素子
を用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜圧電素子は、圧電体材料が電気信号
と弾性波との変換作用を行うことを利用して、共振器や
フィルタとして動作するものである。
【０００３】図５４は、例えば、文献“1983 IEEE Ultr
asonics Symposium, pp.299-310 ”（以下、文献１と記
す）や、日本公開特許公報“特開昭６３−１８７７１
３”（以下、文献２と記す）、及び、文献“IEEE 41st
Annual Frequency Control Symposium, pp.371-381, 19
87”（以下、文献３と記す）等に示されている従来のこ
の種の薄膜圧電素子を示す図である。１はシリコン（S
i）やガリウム砒素（GaAs）等の半導体基板であり、２
は酸化亜鉛（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）等の圧
電薄膜、３は半導体回路部である。
【０００４】圧電薄膜２を用いた素子には、文献１に示
されたような弾性表面波素子を使う場合と、文献２、文
献３に示されたような薄膜圧電素子を使う場合がある。
弾性表面波素子は、圧電薄膜２の表面に微細なすだれ状
電極を構成し、共振器、フィルタ、遅延線、相関器等を
実現することができる。一方、薄膜圧電素子は、バルク
超音波共振器、及び、上記バルク超音波共振器を組み合
わせたバルク超音波フィルタを実現することができる。
弾性表面波共振器とバルク超音波共振器は、素子構造は
異なるが、電気的にはほぼ同じ機能を持つ。以下、薄膜
圧電素子の場合について、説明する。
【０００５】図５５、及び、図５６は、文献２、文献
３、文献“1985 IEEE Ultrasonics Symposium, pp.311-
318”（以下、文献４と記す）、文献“1990 IEEE Ultra
sonicsSymposium, pp.529-536”（以下、文献５と記
す）、及び、日本公開特許公報“特開平６−３５０１５
４”（以下、文献６と記す）等にて示された従来のこの
種のバルク超音波共振器を示す図である。図５５は、従
来のこの種のバルク超音波共振器の上面図を示したもの
である。図５６は、図５５に示したバルク超音波共振器
のＡ−Ａ断面図である。図中、４は酸化シリコン（Si
O2）、５は不純物を高濃度にドープした半導体層あるい
は金属からなる下地導体、６は金属からなる上側電極、
７はバイアホールである。
【０００６】次に、動作について説明する。図５６に
て、下地導体５と上側電極６との間に電圧が印加される
と、圧電薄膜２内部には電界が発生する。上記圧電薄膜
２は、電界を加えると歪を生じる特性があるので、上記
印加電圧が時間的に変化する場合には、上記印加電圧に
対応して圧電薄膜２内部に弾性波を生じる。このとき、
生じる弾性波の伝搬方向や弾性振動の変位方向、及び、
印加電圧に対する弾性波の励振効率は、使用する圧電薄
膜２の材料や下地導体５と上側電極６の形状等によって
決定される。ここでは、例えば、弾性波の伝搬方向が圧
電薄膜２の厚み方向であり、弾性振動の変位方向が圧電
薄膜２の厚み方向である場合を考えるものとする。
【０００７】弾性波は、上側電極６と下地導体５との間
の電界が存在する領域にて励振されるから、近似的に
は、上記上側電極６と上記下地導体５に挟まれた領域内
で励振される。励振された弾性波は、厚み方向に伝搬す
るため、上記上側電極６の表面６ａと上記酸化シリコン
４の裏面４ａの大気に接する面にて反射される。これ
は、上記上側電極６、上記圧電薄膜２、上記下地導体
５、上記酸化シリコン４等の個体媒質と大気とでは音響
インピーダンスが大きく異なり、上記上側電極６の表面
６ａと上記酸化シリコン４の裏面４ａの大気に接する面
を実質的に完全反射面とみなせるためである。このよう
な媒質表面での境界条件については、例えば、文献“尾
上監修、個体振動論の基礎、昭和５７年９月発行、オー
ム社、第５章無限平板における波動、ｐｐ．７７−１１
６”（以下、文献７と記す）にて述べられている。この
ため、図５６に示した構造のバルク超音波共振器では、
上記半導体基板１の材質は、上記弾性波の励振特性に直
接影響しない。
【０００８】上記弾性波は、上記上側電極６の表面６ａ
と上記酸化シリコン４の裏面４ａとの間で閉じ込めら
れ、近似的に、上記上側電極６の表面６ａと上記酸化シ
リコン４の裏面４ａとの間の長さが、上記弾性波の２分
の１波長の整数倍となる周波数付近にて共振を生じる。
すなわち、図５６に示す薄膜圧電素子は、バルク超音波
共振器として動作する。このとき、上記酸化シリコン４
は、上記上側電極６、上記下地導体５、上記圧電薄膜２
に比べ、通常、厚みが薄く、かつ、密度も低いため、弾
性的な共振条件への寄与は低いとみなすことができる。
図５７は、バルク超音波共振器の簡易構成図を示してお
り、この簡易構成は、上記上側電極６、上記圧電薄膜
２、及び、上記下地導体５からなる３層構造が共振条件
をほぼ決定する場合に用いられる。図中、８は共振器と
して動作する共振素子である。
【０００９】図５７にて、上側電極６、及び、下地導体
５のそれぞれの厚みをｄとし、圧電薄膜２の厚みをｈと
し、上記上側電極６、及び、上記下地導体５の質量によ
る負荷効果を無視すると、共振周波数ｆr は、式１によ
り決まる。 式１：
【００１０】
【数１】
【００１１】式１にて、ｎは整数であり、Ｖp は上記圧
電薄膜２での弾性波の伝搬速度、Ｖm は上記上側電極６
及び上記下地導体５での弾性波の伝搬速度である。上記
伝搬速度Ｖp ，Ｖm は、それぞれ、上記圧電薄膜２、上
記上側電極６及び上記下地導体５の材料、及び、伝搬方
向、振動方向により決まる。図５７に示した共振素子８
として動作する部分の実際の共振周波数は、式１で無視
した上記上側電極６と上記下地導体５の質量による負荷
効果によって、式１により求められる共振周波数ｆr よ
り低くなることが、例えば、文献“尾上監修、個体振動
論の基礎、昭和５７年９月発行、オーム社、第９章 圧
電板の波動、ｐｐ．１８９−１９５”（以下、文献８と
記す）中で述べられている。
【００１２】文献５にて示されているように、圧電材料
の音速は、酸化亜鉛の場合６０００ｍ／ｓｅｃ程度、窒
化アルミニウムの場合１００００ｍ／ｓｅｃ程度であ
る。このような圧電材料を用いて、図５７に示したよう
な薄膜圧電共振器を構成すると、例えば、基本波、すな
わち、ｎ＝１の場合の共振周波数が２ＧＨｚの場合、上
側電極６、及び、下地導体５のそれぞれの厚みｄを無視
した場合でも、上記圧電薄膜２の厚みｈは、式１から、
１．５μｍから２．５μｍと計算され、極めて薄い膜厚
が必要なことがわかる。更に、上記上側電極６、及び、
上記下地導体５のそれぞれの厚みｄを考慮すると、所要
の圧電薄膜２の膜厚ｈは、更に薄くなる。このような数
μｍの厚みの圧電薄膜２は、従来から広く用いられてい
る圧電共振器や圧電フィルタであって、中間周波数（以
下、ＩＦと記す）帯の圧電共振器や圧電フィルタに用い
られている圧電薄膜の製造方法のように板材を削る方法
では実現できない。
【００１３】図５７に示したような薄膜圧電共振器の特
性は、従来から広く用いられている水晶振動子やセラミ
ック振動子であって、板材を用いたＩＦ帯の水晶振動子
やセラミック振動子と基本的には同じである。例えば、
文献“弾性波素子技術ハンドブック、日本学術振興会弾
性波素子技術第１５０委員会編、オーム社発行、平成３
年１１月３０日第１版発行、ＩＩ編 バルク波デバイ
ス、第３章 圧電バルク波デバイス、ｐｐ．９０〜１４
３”（以下、文献９と記す）中には、上記水晶振動子及
び上記セラミック振動子について詳しく述べられてい
る。
【００１４】図５８は、文献９中でも示されているよう
に、図５７に示したバルク超音波共振器の等価回路を示
す図である。図中、９は上側電極６と下地導体５ではさ
まれた共振素子８の電極間容量Ｃ0 、１０は等価インダ
クタンスＬ1 、１１は等価容量Ｃ1 、１２は等価抵抗Ｒ
1 である。図５９は、図５８に示した等価回路の代表的
なインピーダンス特性を示す図である。
【００１５】図５８に示した等価回路は、周波数Ｆr に
て共振を示し、この周波数Ｆr は、等価インダクタンス
Ｌ1 １０と等価容量Ｃ1 １１とが直列共振する周波数で
あり、等価抵抗Ｒ1 が零の場合はインピーダンスが零に
なる。また、周波数Ｆa にて反共振を示し、この周波数
Ｆa は、等価インダクタンスＬ1 １０及び等価容量Ｃ1
１１との直列回路と、電極間容量Ｃ0 ９とが並列共振す
る周波数であり、等価抵抗Ｒ1 が零の場合はインピーダ
ンスが無限大になる。図５９に示したインピーダンス特
性は、等価抵抗Ｒ1 が零でない場合を示しているので、
周波数Ｆa におけるインピーダンスが有限の値を示して
いる。
【００１６】電極間容量Ｃ0 ９、等価インダクタンスＬ
1 １０、等価容量Ｃ1 １１と、共振周波数Ｆr 、反共振
周波数Ｆa との間には一意的な関係が成り立ち、文献９
中でも示されているように、式２、及び、式３の関係が
成り立つ。 式２：
【００１７】
【数２】
【００１８】式３：
【００１９】
【数３】
【００２０】更に、共振器の性能指数の１つであるＱm
も、図５８に示した回路定数と関係付けられ、文献９中
でも示されているように、式４の関係がある。 式４：
【００２１】
【数４】
【００２２】式１にて示した周波数ｆr は、上述した共
振周波数Ｆr 及び反共振周波数Ｆａの近似値であり、厳
密には、上記上側電極６、上記下地導体５の材料及び物
理形状と、上記圧電薄膜２の材料、結晶方向、及び、物
理形状によって決定される。また、共振周波数Ｆｒ と
反共振周波数Ｆa との差とＱm は、主に、上記圧電薄膜
２の材料及び結晶方向によって決定される。共振周波数
Ｆr と反共振周波数Ｆaとの差は、上記バルク超音波共
振器を用いて発振回路を構成した場合の周波数調整範囲
の限界値や、上記バルク超音波共振器を組み合わせてフ
ィルタを構成した場合の通過帯域幅の限界値に大きく影
響する。
【００２３】上記共振周波数Ｆr と上記反共振周波数Ｆ
a とを用いて、実効電気機械結合係数ｋ2 eff は、式５
のように表される。 式５：
【００２４】
【数５】
【００２５】一方、電気機械結合係数ｋ2 は、上記圧電
薄膜２の材料と結晶方向、及び、使用する弾性波の伝搬
方向及び振動方向により決定され、例えば、文献“超音
波技術便覧、日刊工業新聞社発行、１９９１年６月２５
日第８刷発行、ｐｐ．３６３〜３７１”（以下、文献１
０と記す）中に示されている。ここで、実効電気機械結
合係数ｋ2 eff の限界値として、電気機械結合係数ｋ2
を仮定すると、上記共振周波数Ｆr と上記反共振周波数
Ｆa との周波数差ΔＦは、式６にて求めることができ
る。 式６：
【００２６】
【数６】
【００２７】図６０は、バルク超音波共振器のインピー
ダンス特性の例である。図６０に示す特性のバルク超音
波共振器は、周波数が増加するにしたがって、容量性リ
アクタンス領域から誘導性リアクタンス領域にインピー
ダンスが変化し、リアクタンス成分が零になる周波数を
Ｆr とし、更に再び、誘導性リアクタンス領域から容量
性リアクタンス領域にインピーダンスが変化し、再びリ
アクタンス成分が零になる周波数をＦa とする。上記周
波数Ｆr が式２〜５で示された共振周波数であり、同様
に、上記周波数Ｆa が反共振周波数である。
【００２８】図６１は、従来から広く知られているコル
ピッツ型の発振回路の基本部である。図中、１３はトラ
ンジスタ、１４はコンデンサＣC ，ＣB 、１５はバルク
超音波共振器である。
【００２９】図６１に示した発振回路が発振する条件の
１つは、トランジスタ１３の影響が小さいと仮定する
と、近似的に、式７で示される。なお、発振回路につい
ては、文献“高周波・発振・変調・復調、東京電気大出
版局、昭和６１年５月１０日第１版発行”（以下、文献
１１と記す）中のｐｐ．４９〜９１にて詳しく述べられ
ている。 式７：
【００３０】
【数７】
【００３１】式７にて、ωは角周波数、Ｙは上記バルク
超音波共振器１５のアドミタンスであり、図５８の等価
回路から、式８で与えられる。 式８：
【００３２】
【数８】
【００３３】式７を満足するには、バルク超音波共振器
１５が誘導性リアクタンス特性を示すことが必要であ
り、少なくとも、発振可能な周波数が、周波数Ｆr から
反共振周波数Ｆa の間に限定されることがわかる。すな
わち、図６０に示した特性のバルク超音波共振器１５を
用いて、発振回路を構成した場合の発振可能な周波数範
囲は、共振周波数Ｆr と反共振周波数Ｆa との周波数差
ΔＦ以下となる。
【００３４】このため、ある特定の周波数で安定した発
振が要求される場合は、共振周波数Ｆr と反共振周波数
Ｆa との周波数差ΔＦが小さい狭帯域な共振器が適して
いる。従来から、この目的のために、文献９で示されて
いるように、水晶共振器が広く用いられてきた。水晶
は、電気機械結合係数ｋ2 が極めて小さいので、上記共
振周波数Ｆr と上記反共振周波数Ｆa との周波数差ΔＦ
が極めて小さく、かつ、温度特性も安定しているので、
発振回路を構成した場合の発振周波数の安定性が極めて
大きい。しかし、水晶では圧電薄膜２を構成できないの
で、図５６に示したような圧電薄膜２を用いたバルク超
音波共振器を構成することはできない。また、水晶は上
記共振周波数Ｆr と上記反共振周波数Ｆa との周波数差
が極めて小さいので、電圧制御発振器（以下、ＶＣＯと
記す）を構成した場合の周波数可変範囲は極めて狭い。
【００３５】また、水晶ほどの高安定性が必要ない場合
には、例えば、文献２、文献３で示されているように、
酸化亜鉛（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）を用いた
バルク超音波共振器が用いられてきた。上記酸化亜鉛
（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）を用いたバルク超
音波共振器は、単独では上記水晶発振器のような高安定
な発振をすることはできないため、コンデンサＣB １
４、あるいは、コンデンサＣC １４のどちらかを可変容
量ダイオード等で置き換えて、上記可変容量ダイオード
への印加電圧によって上記可変容量ダイオードの静電容
量を可変させて発振周波数を変化させるＶＣＯとして用
いることが多い。この場合、発振可能な周波数範囲の限
界は、使用する圧電薄膜２の電気機械結合係数ｋ2 に大
きく依存する。すなわち、使用する圧電薄膜２の材料に
よって、実現可能な発振周波数範囲が決まる。
【００３６】図６２は、従来から知られているバルク超
音波共振器１５ａ，１５ｂをラダー形に接続して構成し
たバルク超音波フィルタの１セクションの回路図の一例
である。図中、１６は入力端子、１７は出力端子、１８
は接地端子である。図６３は、図６２に示したバルク超
音波フィルタを構成するバルク超音波共振器１５ａ，１
５ｂの各インピーダンス特性を示す図である。図中、１
９は図６２にて並列要素となっているバルク超音波共振
器１５ａのインピーダンス特性であり、２０は図６２に
て直列要素となっているバルク超音波共振器１５ｂのイ
ンピーダンス特性である。図６４は、図６２に示したバ
ルク超音波フィルタの通過特性を示す図である。
【００３７】図６２に示すようなラダー形接続によって
フィルタを構成する場合は、文献９にて示されているよ
うに、上記並列要素のバルク超音波共振器１５ａの反共
振周波数Ｆapと上記直列要素のバルク超音波共振器１５
ｂの共振周波数Ｆrsとをほぼ同じ周波数に設定する。こ
れらの周波数Ｆap，Ｆrs付近では、上記並列要素のバル
ク超音波共振器１５ａは、ほぼ無限大とみなせるインピ
ーダンスを有し、かつ、上記直列要素のバルク超音波共
振器１５ｂは、ほぼ短絡とみなせるインピーダンスを有
するので、入力端子１６と出力端子１７との間はほぼ短
絡とみなすことができ、図６２に示した回路は伝送線路
とみなすことができる。すなわち、このバルク超音波フ
ィルタは、周波数Ｆap，Ｆrs付近を通過域とするように
動作する。一方、上記並列要素のバルク超音波共振器１
５ａの共振周波数Ｆrp付近では、上記並列要素のバルク
超音波共振器１５ａは、ほぼ短絡とみなせるインピーダ
ンスを有し、また、上記直列要素のバルク超音波共振器
１５ｂの反共振周波数Ｆａｓ付近では、上記直列要素の
バルク超音波共振器１５ｂは、ほぼ無限大とみなせるイ
ンピーダンスを有する。このため、入力端子１６と出力
端子１７との間はほぼ開放とみなすことができ、図６２
に示した回路は周波数Ｆｒｐ，Ｆas付近に減衰極を有す
るように動作する。したがって、図６３に示したような
インピーダンス特性のバルク超音波共振器１５ａ，１５
ｂを図６２に示したように接続して構成したバルク超音
波フィルタは、図６４に示すような通過特性を示すこと
がわかる。
【００３８】このとき、上記並列要素のバルク超音波共
振器１５ａの共振周波数Ｆrpと反共振周波数Ｆapとの差
と、上記直列要素のバルク超音波共振器１５ｂの共振周
波数Ｆrsと反共振周波数Ｆasとの差が、共にほぼ同じ周
波数差ΔＦであるとすると、図６４に示した通過特性に
おける通過帯域幅は、２ΔＦを越えることはできない。
周波数差ΔＦは、式６からもわかるように、上記圧電薄
膜２の電気機械結合係数ｋ2 に依存するから、上記バル
ク超音波フィルタの通過帯域幅の限界値は、使用する上
記圧電薄膜２の材料に大きく依存する。
【００３９】このとき、図６２のバルク超音波共振器１
５ａ，１５ｂを図５８に示した等価回路で置き換えてみ
ると明らかなように、上記バルク超音波フィルタの挿入
損失や減衰極における減衰量は、各バルク超音波共振器
１５ａ，１５ｂの等価抵抗に大きく依存する。したがっ
て、挿入損失、通過帯域幅、減衰極での減衰量等の上記
バルク超音波フィルタの通過特性は、上記圧電薄膜２の
電気機械結合係数ｋ2やＱm に大きく依存する。
【００４０】図６５及び図６６は、従来から知られてい
る多重モード共振を用いたバルク超音波フィルタの一例
である。図６５は上面図、図６６はＢ−Ｂ断面図であ
る。図６５及び図６６は、文献“Applied Physics Lett
ers, Vol.37, No.11,pp.993-995, Dec 1980 ”（以下、
文献１２と記す）中にて示されていた２重モードフィル
タについての図である。図中、１はシリコンからなる半
導体基板、２１はエピタキシャル成長させたシリコン、
５は金（Au）をチタン（Ti）で挟んだ下地導体、２は酸
化亜鉛（ZnO ）からなる圧電薄膜、６はアルミニウム
（Al）からなる上側電極、２２は入力側引き出し電極、
２３は出力側引き出し電極、７はバイアホールである。
【００４１】図６７は、図６６に示したバルク超音波フ
ィルタの等価回路の一例である。図中、添字ｓで示され
る対称モード共振における等価回路部分Ｃs ，Ｌs ，Ｒ
s と、添字ａで示される非対称モード共振における等価
回路部分Ｃa ，Ｌa ，Ｒa が変成器Ｔによって結合して
おり、上記変成器Ｔの結合量や結合容量Ｃ13は、上記圧
電薄膜２や上側電極６、下地導体５の材料や厚み、か
つ、上記上側電極６の形状、及び、配置等によって決ま
る。図６６に示した構造のバルク超音波フィルタについ
ては、文献９にて図６７と同じ等価回路が示されてお
り、また、図６５及び図６６に示したバルク超音波フィ
ルタの特性は、図６２に示したラダー接続構成のバルク
超音波フィルタの１セクションに相当する特性を有する
ことが説明されている。すなわち、図６５及び図６６に
示した構造のバルク超音波フィルタの場合でも、バルク
超音波フィルタを構成した場合の挿入損失、通過帯域
幅、減衰極での減衰量等の上記バルク超音波フィルタの
通過特性は、上記圧電薄膜２の電気機械結合係数ｋ2 や
Ｑm に大きく依存する。
【００４２】以上のように、バルク超音波共振器、及
び、バルク超音波フィルタを実現する上で、使用する圧
電薄膜２の材料特性である電気機械結合係数ｋ2 やＱm
は、素子の特性に大きく影響する重要な値である。以下
の表１は、文献９にて示された主な圧電材料の材料定数
の代表値である。
【００４３】
【表１】
【００４４】一般的に、単結晶は、Ｑm が極めて大き
く、かつ、電気機械結合係数ｋ2 も大きいが、ウエハと
して用いられており、ウエハと同等の特性を有する薄膜
の報告はない。セラミクスは、電気機械結合係数ｋ2 と
誘電率が大きいのが特徴だが、反面、Ｑm が小さい。上
記セラミクスは、構成成分の配合比や微量の添加物を変
えることによって、電気機械結合係数ｋ2 ，Ｑm 、誘電
率の異なる多くの種類が知られている。通常は、セラミ
クスを焼結した板材がＩＦ帯で動作する共振器、フィル
タに用いられている。文献６にはジルコン酸チタン酸鉛
を用いた薄膜の例が示されている。薄膜としては、従来
から酸化亜鉛（ZnO ）や、表１には示されていないが窒
化アルミニウム（AlN ）が広く用いられている。これら
の材料は、上記単結晶や上記セラミクスに比べ、電気機
械結合係数ｋ2 が小さい。また、Ｑm は、上記単結晶と
上記セラミクスの中間的な値が知られている。
【００４５】上記のように、ＩＦ帯で使用する板材を用
いたバルク超音波共振器、及び、バルク超音波フィルタ
については、例えば、文献９に示されるように、様々な
材料が適用されている。しかし、半導体基板１上に圧電
薄膜２を構成したバルク超音波共振器、及び、バルク超
音波フィルタは、使用材料が限定されている。すなわ
ち、実現例としては、文献１、文献２、文献３、文献５
等に示されている酸化亜鉛（ZnO ）及び窒化アルミニウ
ム（AlN ）か、文献６に示されているジルコン酸チタン
酸鉛（PZT ）である。表１、及び、文献３、文献５か
ら、酸化亜鉛（ZnO）の電気機械結合係数ｋ2 は、０．
０２から０．１の範囲であり、窒化アルミニウム（AlN
）の電気機械結合係数ｋ2 は、０．０３である。これ
らの値から、式６を用いて、共振周波数Ｆr に対する共
振周波数Ｆr と反共振周波数Ｆa の周波数差の割合ΔＦ
／Ｆr を計算すると、酸化亜鉛（ZnO ）は１〜５％、窒
化アルミニウム（AlN ）は１％程度である。また、ジル
コン酸チタン酸鉛（PZT ）の電気機械結合係数ｋ2 を
０．５とすると、同様に、ΔＦ／Ｆr は２２％程度であ
る。
【００４６】これらの材料を圧電薄膜２として半導体基
板１上に構成した場合、ウエハ等の板状の材料を削るの
ではなく、蒸着やスパッタ等のプロセス技術を用いて薄
膜成長させるため、厚さ数ミクロン程度の薄膜を作成す
ることができ、従来のＩＦ帯のバルク超音波共振器やバ
ルク超音波フィルタよりも高いＧＨｚ帯の周波数で動作
させることができる。同時に半導体回路と同じ基板上に
バルク超音波共振器やバルク超音波フィルタを作成でき
るため、回路全体の小型・軽量化を図ることができる。
しかし、実際に上記バルク超音波共振器や上記バルク超
音波フィルタを作成するときには、製造上の誤差が必ず
存在する。特に、上記圧電薄膜２の厚みや上記上側電極
６の厚み、上記下地導体５の厚みを厳密に制御すること
は不可能である。
【００４７】従来のこの種のバルク超音波共振器では、
文献“圧電材料の製造と応用、シーエムシー発行、１９
８５年８月５日第２刷発行、ｐｐ．１６８”（以下、文
献１３と記す）に示されているように、バルク超音波共
振器を構成した後に、例えば、上側電極６に対して、金
属等を蒸着して付加するか、あるいは、レーザ等でトリ
ミングするかの方法により、共振周波数及び反共振周波
数の調整を行う方法が用いられてきた。図６８は、従来
のこの種のバルク超音波共振器の周波数調整法を示す図
である。図中、２４は、レーザ等により上側電極６をト
リミングした部位である。
【００４８】先に述べたように、バルク超音波共振器で
は、近似的には式１で与えられるように、上側電極６の
厚みと圧電薄膜２の厚みと下地導体５の厚みの和が、半
波長となる周波数で弾性波は共振を示す。しかし、実際
には、更に、上側電極６の質量負荷と下地導体５の質量
負荷によって、共振周波数は式１で与えられる周波数よ
りも低くなる。図６８に示すように、上側電極６の一部
をトリミングすると、上側電極６による質量負荷が僅か
に軽減されるので、上記共振周波数が僅かに高くなる。
逆に、上側電極６に金属等を蒸着等の手段で付加した場
合は、上記共振周波数は低くなる。また、上記共振周波
数が変化すれば、反共振周波数も上記共振周波数と連動
して変化する。
【００４９】しかし、このような周波数調整法は、バル
ク超音波共振器を個々に調整する方法であり、しかも付
加、あるいは、トリミングする質量を正確に把握して調
整を行う必要があり、調整のためのコストが高くなる。
また、バルク超音波共振器や、バルク超音波共振器を組
み合わせたバルク超音波フィルタのみの場合なら、圧電
薄膜素子のプロセスでの製造となるため、上記調整法で
も可能であるが、上記バルク超音波共振器や、上記バル
ク超音波共振器を組み合わせた上記バルク超音波フィル
タが、半導体回路と同じ半導体基板１上に構成された場
合は、上記半導体回路のプロセスの中での製造となる。
上記半導体回路の製造プロセスは、ウエハを一単位とし
て製造する工程をとるので、個々の素子の調整を行ため
には、上記半導体回路の製造プロセスと異なるプロセス
が必要となり、この点でも製造コスト上昇の要因とな
る。
【００５０】また、付加、あるいは、トリミングする質
量が適正量でない場合、調整量が不足の場合は、更に再
調整を行えばよいが、過調整した場合には、調整と同じ
方法による再調整ができない。すなわち、金属等を蒸着
して付加する調整法で、付加金属を必要量より多く付加
した場合には、上記付加による調整法では過調整の修正
ができない。同じく、トリミングによる調整法で、トリ
ミング量が必要量より多くトリミングした場合には、上
記トリミングによる調整では過調整の修正ができない。
【００５１】図６９及び図７０は、従来のこの種の薄膜
圧電素子の別の周波数調整法の例を示す図である。図６
９は、バルク超音波共振器１５に可変容量コンデンサ２
５を直列接続した例、図７０は、バルク超音波共振器１
５にに可変容量コンデンサ２５を並列接続した例であ
る。図７１は、図６９に示した回路の等価回路、図７２
は、図７０に示した回路の等価回路である。
【００５２】例えば、図７１に示した回路について考え
ると、簡単のため等価抵抗Ｒ1 １２が零の場合、端子Ａ
Ｂ間のインピーダンスが零になる周波数は、可変容量コ
ンデンサＣv ２５を接続したことにより、バルク超音波
共振器１５の共振周波数Ｆrとは異なる周波数になる。
これは、回路的には、上記バルク超音波共振器１５の共
振周波数が変化したことと等価である。ただし、共振周
波数と反共振周波数との周波数差ΔＦの限界値は、使用
する圧電薄膜２の電気機械結合係数ｋ2 によって制限さ
れるため、実際には、可変容量コンデンサＣv ２５によ
って調整できる周波数範囲には制限がある。すなわち、
概略、共振周波数と反共振周波数との周波数差ΔＦの限
界値を越えた調整はできない。更に、使用する可変容量
コンデンサＣv ２５に損失があると、等価的に上記バル
ク超音波共振器１５のＱm が劣化するのと同じになる。
【００５３】このため、例えば、従来のこの種のバルク
超音波共振器１５で用いられてきた酸化亜鉛（ZnO ）を
用いた場合の調整可能周波数範囲の限界値は１〜５％程
度であり、また、窒化アルミニウム（AlN ）は１％程度
である。上記バルク超音波共振器１５固有の共振周波数
あるいは反共振周波数の製造上のばらつきは、上記圧電
薄膜２の厚みや組成、上記上側電極６の厚み、上記下地
導体５の厚み等の製造上のばらつきが主な原因である。
上記圧電薄膜２の厚みだけでも特別な配慮をしても数％
程度、特別な配慮をしなければ１０％程度の製造上のば
らつきが生じるため、調整可能周波数範囲が１〜５％程
度の電気的調整による周波数調整は、実質的に役にたた
ない。ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）を薄膜として用い
た場合は、文献６中に薄膜としての電気機械結合係数ｋ
2 が示されていないが、表１に示したバルク材のセラミ
クスと同等であるとすると、調整可能周波数範囲の限界
値は約２２％であり、この値は上記の共振周波数、ある
いは、反共振周波数の製造上のばらつきとして想定され
る範囲を十分満足できる。
【００５４】一方、上記共振周波数及び反共振周波数の
製造上のばらつきの別の要因として、上記上側電極６や
上記下地導体５のパターン精度がある。図７３及び図７
４は、パターン精度が上記共振周波数及び上記反共振周
波数のばらつきに影響することを説明するための図であ
る。図７３は、上面図、図７４は、Ｃ−Ｃ断面図であ
る。図中、２６は上側電極６に電気的に接続された引き
出し電極である。なお、ここでは、酸化シリコン（Si
O2）等の誘電体４は、上記共振周波数及び上記反共振周
波数への影響が相対的に小さいので、省略している。
【００５５】バルク超音波共振器の電極間容量Ｃ0 は、
通常の誘電体を導体で挟んだ場合と同様に、式９から求
めることができる。 式９：
【００５６】
【数９】
【００５７】ここで、εr は圧電薄膜２の比誘電率、ε
0 は真空中の誘電率、Ａは上記上側電極６と上記下地導
体５が交差する部分の面積、ｈは上記圧電薄膜２の厚み
である。図７３に示すように、上記上側電極６が上記下
地導体５の内側に位置する構造の場合は、上記面積Ａは
上記上側電極６の面積となる。上記面積Ａは、バルク超
音波共振器に要求される特性によって異なるが、上記電
極間容量Ｃ0 によるインピーダンスが、使用する回路の
特性インピーダンス相当の値になる面積とすることがで
きる。例えば、周波数２ＧＨｚ付近で使用する回路は、
特性インピーダンスを５０Ωとすることが通常であるか
ら、インピーダンスが５０Ωとなる上記電極間容量Ｃ0
を計算すると、約１．６ｐＦとなる。文献６に示されて
いる従来のこの種のバルク超音波共振器について、上記
電極間容量が１．６ｐＦとなる上側電極６の寸法を求め
ると、上記圧電薄膜２の厚みが２μｍ、上記圧電薄膜２
の比誘電率が１０００の場合、式９から、約１９μｍ角
となる。上記圧電薄膜２の比誘電率が更に大きい場合に
は、上記上側電極６の寸法は更に小さくなり、例えば、
比誘電率が２０００の場合は、約１３μｍ角となる。
【００５８】一方、上記上側電極６のパターン精度は、
ほぼ上記上側電極６の厚み相当が限界値である。文献６
に示された従来のこの種のバルク超音波共振器の場合で
は、上記上側電極６の厚みは０．２μｍであるから、上
記上側電極６の各辺の位置精度の限界値を±０．２μｍ
とすると、上記上側電極６の寸法誤差による上記電極間
容量Ｃ0 の変化率は、面積の変化率に等しいので、例え
ば、１９μｍ角の電極の場合（19.4/19 ）2 から変化率
４％であり、１３μｍ角の電極の場合（13.4/13 ）2 か
ら変化率６％である。すなわち、上記上側電極６の寸法
精度で決まる上記電極間容量Ｃ0 は、４〜６％以上の誤
差を含む。この値は、上記上側電極６の寸法を大きくす
ることにより相対的に小さくすることができるが、同時
に、上記電極間容量Ｃ0 も大きくなる。上記バルク超音
波共振器に接続する周辺回路との関係から実際に実現可
能な電極間容量Ｃ0 には制限があるため、上記上側電極
６の寸法を無制限に大きくすることはできない。
【００５９】更に、電極間容量Ｃ0 は、引き出し電極２
６の影響も受ける。圧電薄膜２が酸化亜鉛（ZnO ）や窒
化アルミニウム（AlN ）である場合は、通常、結晶軸の
１つであるｃ軸方向を上記圧電薄膜２の厚み方向に配向
するので、これらの圧電薄膜２は成膜するだけで圧電性
を示す。また、文献６に示されたジルコン酸チタン酸鉛
（PZT ）についても、配向度７０％以上に成膜された圧
電薄膜２なので、同様に、成膜するだけで圧電性を示
す。すなわち、従来のこの種の圧電薄膜２は、成膜する
だけで圧電性を示す自発分極膜である。したがって、成
膜された上記圧電薄膜２は全ての場所で圧電性を示す。
【００６０】図７３及び図７４に示すような、引き出し
電極２６と下地導体５が交差する部分２６ａは、上記上
側電極６と上記下地導体５が交差する部分と、電気的な
作用は全く同じである。すなわち、上記引き出し電極２
６と下地導体５が交差する部分２６ａは、上記圧電薄膜
２を誘電体とするコンデンサであり、かつ、弾性波も励
振する。また、上記下地導体５と交差しない引き出し電
極２６の部分２６ｂも、上記圧電薄膜２の誘電率が半導
体基板１等に比べて極めて大きいので、上記下地導体５
との間に集中的に電界が生じる。このため、上記下地導
体５と交差しない引き出し電極２６の部分２６ｂも静電
容量をもつと同時に、内部に発生する電界によって弾性
波が励振される。上記引き出し電極２６は、上記上側電
極６と周囲の電子回路とを接続するので、バイアホール
７上以外の場所にも引き出す必要がある。このような場
所で励振された弾性波は、半導体基板１内部に伝搬する
ため、不要な共振点や損失の原因となる。上記引き出し
電極２６による不要な共振点や損失は、上記上側電極６
の面積と上記引き出し電極２６の面積の比に依存し、上
記引き出し電極２６は要求される導体抵抗値や線路イン
ピーダンスによって線幅が所要の範囲に制限されるか
ら、上記上側電極６の面積が大きくできない場合は、相
対的に上記引き出し電極２６による不要な共振点や損失
による影響が大きくなる。
【００６１】半導体回路と一体化された上記薄膜圧電素
子は、素子全体の機能としては、上記バルク超音波共振
器や上記バルク超音波フィルタの機能だけでなく、その
他電子装置で搭載される様々な電子回路の機能も一体化
により統合することができる。しかし、上記バルク超音
波共振器や上記バルク超音波フィルタが、製造コストが
高かったり、製造上の特性のばらつきや不要共振、損失
増加等の不具合を解決することができないと、結局、上
記様々な電子回路を一体化して製造する利点がなく、同
じ半導体基板上に多くの電子回路を一体化した小型・軽
量で無調整で使用できる薄膜圧電素子を提供することが
できない。
【００６２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、酸化亜
鉛（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）を用いた従来の
この種の薄膜圧電素子は、製造上の厚みばらつきによる
共振周波数及び反共振周波数のずれを、電気的な調整手
段で調整することができず、素子毎個別に上側電極６を
付加するかトリミングするかのどちらかの方法を用いる
必要があるため、製造コストが高くなる問題があった。
【００６３】また、ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）等を
用いた従来のこの種の薄膜圧電素子は、誘電率が極めて
大きいため、電極間容量の制限から使用する上側電極の
寸法を大きくすることができず、製造上のパターン誤差
の影響を大きく受けやすい問題があった。
【００６４】更に、従来のこの種の薄膜圧電素子は、自
発分極する圧電薄膜であったため、電極引き出し部でも
弾性波が励振され、バイアホール以外の半導体基板にも
弾性波が伝搬し、不要な共振を生じたり、損失増加の原
因となる問題があった。
【００６５】そして、従来のこの種の薄膜圧電素子は、
上記の問題点を解決することができないため、他の電子
回路を同じ半導体基板上に一体化して製造することがで
きない問題があった。
【００６６】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたもので、製造ばらつきの影響による薄膜圧電
素子の特性ばらつきを安価な方法で調整するとともに、
不要な共振点や損失増加のない、良好な特性の薄膜圧電
素子を提供するとともに、電子回路を同じ半導体基板上
に一体化し、小型・軽量で無調整で使用できる電子装置
を提供することにある。
【００６７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る薄膜圧電
素子は、半導体基板と、上記半導体基板上に設けられ
た、厚さｄの下地導電体層と、上記下地導電体層上に設
けられた、厚さｈの圧電セラミクス薄膜と、上記圧電セ
ラミクス薄膜上に設けられた導電性電極パターンとを備
え、厚さｄ／厚さｈが０．１以下であることを特徴とす
る。
【００６８】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた、厚さｈの圧電セラミ
クス薄膜と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導
電性電極パターンとを備え、上記圧電セラミクス薄膜
は、圧電セラミクス薄膜表面と平行な方向に伝搬する弾
性波を発生し、その弾性波の波数ｋが２／厚さｈ以下で
あることを特徴とする。
【００６９】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた圧電セラミクス薄膜
と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極
パターンと、上記半導体基板上に設けられた半導体回路
とを備え、上記半導体回路は、上記圧電セラミクス薄膜
の一部を利用して構成されたことを特徴とする。
【００７０】上記半導体回路は、誘導性リアクタンス素
子であることを特徴とする。
【００７１】上記誘導性リアクタンス素子は、上記圧電
セラミクス薄膜と上記導電性電極パターンの形状により
特性が決定されることを特徴とする。
【００７２】上記誘導性リアクタンス素子は、更に、上
記下地導電体層の形状により特性が決定されることを特
徴とする。
【００７３】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた圧電セラミクス薄膜
と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極
パターンとを備え、上記圧電セラミクス薄膜は、分極操
作を行った圧電体部と、分極操作を行わない誘電体部と
を備えたことを特徴とする。
【００７４】上記誘電体部は、容量性リアクタンス素子
の一部として用いられることを特徴とする。
【００７５】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた圧電セラミクス薄膜
と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極
パターンと、上記半導体基板上に設けられた半導体回路
と、上記圧電セラミクス薄膜の分極操作に用いる分極回
路と、上記分極回路による分極操作から上記半導体回路
を保護する保護回路とを備えたことを特徴とする。
【００７６】上記保護回路は、少なくとも上記下地導電
体層と上記導電性電極パターンとのいずれか一方と上記
半導体回路との間に、直列に接続された容量性リアクタ
ンスを備えたことを特徴とする。
【００７７】上記半導体回路は、接地電位電極を備え、
上記保護回路は、分極操作時に上記導電性電極パターン
と上記下地導体層とのいずれか一方を上記半導体回路の
接地電位電極と同電位とし、上記導電性電極パターンと
上記下地導電体層とのいずれか他方を上記半導体回路の
接地電位電極とを直流的に分離して、他方に分極用直流
電圧を印加させる回路としたことを特徴とする。
【００７８】上記半導体回路は、接地電位電極を備え、
上記保護回路は、分極操作時に上記導電性電極パターン
と上記下地導体層とのいずれか一方を上記半導体回路の
接地電位電極と同電位とし、上記導電性電極パターンと
上記下地導体層とのいずれか他方に抵抗を介して分極用
直流電圧を印加させる回路とし、上記抵抗は上記分極用
直流電圧の印加点から上記半導体回路の接地電位電極に
至る電気的な経路上に存在する抵抗素子の抵抗値よりも
大きな抵抗値を有することを特徴とする。
【００７９】上記分極回路は、複数の薄膜圧電素子に対
して１つ設けられたことを特徴とする。
【００８０】上記分極回路は、複数の上記下地導体層を
直流的に接続する線路と、複数の上記導電性電極パター
ンを直流的に接続する線路のいずれかを備えたことを特
徴とする。
【００８１】上記線路は、特性インピーダンスが５０Ω
以上の線路であることを特徴とする。
【００８２】上記線路は、抵抗が５０Ω以上の線路であ
ることを特徴とする。
【００８３】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた圧電セラミクス薄膜
と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極
パターンとを備え、上記半導体基板上に設けられた複数
のリアクタンス素子と、上記複数のリアクタンス素子の
接続方法を変更する接続変更手段とを備えたことを特徴
とする。
【００８４】上記複数のリアクタンス素子の内少なくと
も１つは、上記圧電セラミクス薄膜の一部を利用してい
ることを特徴とする。
【００８５】この発明に係る薄膜圧電素子は、半導体基
板と、上記半導体基板上に設けられた下地導電体層と、
上記下地導電体層上に設けられた圧電セラミクス薄膜
と、上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極
パターンとを備え、上記半導体基板上に設けられ、容量
性リアクタンスを変更できる能動素子回路とを備えたこ
とを特徴とする。
【００８６】上記能動素子回路は、能動素子と、複数の
抵抗素子と、上記複数の抵抗素子の接続方法を変更する
接続変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００８７】上記接続変更手段は、素子を選択して直列
接続することを特徴とする。
【００８８】上記接続変更手段は、素子を選択して並列
接続することを特徴とする。
【００８９】上記接続変更手段は、ワイヤボイディンク
により素子の接続方法を変更することを特徴とする。
【００９０】上記接続変更手段は、電極作成用マスクに
より素子の接続方法を変更することを特徴とする。
【００９１】上記接続変更手段は、電極パターンの切断
により素子の接続方法を変更することを特徴とする。
【００９２】上記圧電セラミクス薄膜は、チタン酸鉛と
ジルコン酸チタン酸鉛のいずれかを主成分としているこ
とを特徴とする。
【００９３】上記半導体基板は、シリコンとガリウム砒
素のいずれかを主成分としていることを特徴とする。
【００９４】上記下地導電体層は、少なくとも白金と金
のいずれかを用いていることを特徴とする。
【００９５】上記下地導電体層は、更に、チタンとタン
グステンのいずれかを用いていることを特徴とする。
【００９６】上記導電性電極パターンは、金属と導電性
半導体層と導電性材料のいずれかを用いていることを特
徴とする。
【００９７】上記薄膜圧電素子は、更に、上記半導体基
板と上記下地導電体層との間に、誘電体層を備えたこと
を特徴とする。
【００９８】上記圧電セラミクス薄膜は、一部分上記誘
電体層上に設けられていることを特徴とする。
【００９９】上記誘電体層は、酸化シリコンと窒化シリ
コンと酸化タンタルのいずれかを主成分としていること
を特徴とする。
【０１００】上記薄膜圧電素子は、更に、上記半導体基
板上に少なくとも半導体回路と能動回路素子と受動回路
素子のいずれかを備え、電子システムを構成したことを
特徴とする。
【０１０１】上記下地導電体層は厚さがｄであり、上記
圧電セラミクス薄膜は厚さがｈであり、厚さｄ／厚さｈ
が０．１以下であることを特徴とする。
【０１０２】上記圧電セラミクス薄膜は、厚さがｈであ
り、上記圧電セラミクス薄膜は、圧電セラミクス薄膜表
面と平行な方向に伝搬する弾性波を発生し、その弾性波
の波数ｋが２／厚さｈ以下であることを特徴とする。
【０１０３】この発明に係る薄膜圧電素子の製造方法
は、以下の工程を備えたことを特徴とする。 （ａ）半導体基板上に下地導電体層を形成する工程、
（ｂ）上記下地導電体層上に、チタン酸鉛とジルコン酸
チタン酸鉛のいずれかを用いて圧電セラミクス薄膜を形
成する工程、（ｃ）上記圧電セラミクス薄膜上に、導電
性電極パターンを形成する工程。
【０１０４】上記薄膜圧電素子の製造方法は、更に、半
導体基板と下地導電体層の間に酸化シリコンと窒化シリ
コンと酸化タンタルのいずれかを用いて誘電体層を形成
する工程を備えたことを特徴とする。
【０１０５】上記下地導電体層を形成する工程は、下地
導電体層の厚さを所定の厚さｄにする工程を有し、上記
圧電セラミクス薄膜を形成する工程は、圧電セラミクス
薄膜の厚さを上記厚さｄの１０倍以上の厚さｈとする工
程を有することを特徴とする。
【０１０６】上記圧電セラミクス薄膜を形成する工程
は、圧電セラミクス薄膜の厚さｈと圧電セラミクス薄膜
の表面に平行な方向に伝搬する弾性波の波数ｋの積が２
以下になるようなサイズの圧電セラミクス薄膜を形成す
る工程を有することを特徴とする。
【０１０７】上記薄膜圧電素子の製造方法は、更に、上
記圧電セラミクス薄膜の一部を用いて半導体回路を形成
する工程を備えたことを特徴とする。
【０１０８】上記薄膜圧電素子の製造方法は、更に、上
記圧電セラミクス薄膜の一部を分極処理し、他部を分極
処理しない工程を備えたことを特徴とする。
【０１０９】上記薄膜圧電素子の製造方法は、更に、半
導体基板上に半導体回路を形成する工程と、上記圧電セ
ラミクス薄膜を分極処理する工程と、上記分極処理時
に、上記半導体回路を保護する工程を備えたことを特徴
とする。
【０１１０】上記薄膜圧電素子の製造方法は、更に、上
記薄膜圧電素子の特性を調節する複数の素子を形成する
工程と、上記複数の素子を選択的に接続して薄膜圧電素
子の特性を調節する工程を備えたことを特徴とする。
【０１１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１及び図２は、
この発明の実施の形態１に係るバルク超音波共振器を示
す図である。図１は、上面図、図２は、Ｄ−Ｄ断面図で
ある。図中、１はシリコン（Si）やガリウム砒素（GaA
s）等を主成分とする半導体基板であり、４は酸化シリ
コン（SiO2）や窒化シリコン（SiN ）、あるいは、酸化
タンタル（Ta2O5 ）を主成分とする誘電体、５は白金
（Pt）、あるいは、金（Au）等の下地導体、６は白金
（Pt）、金（Au）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、チ
タン（Ti）、タングステン（W ）等の金属、あるいは、
不純物濃度を高めた高導電性の半導体層、あるいは、ポ
リシコン等の高い導電性を示す材料を用いた上側電極、
７はバイアホール、２７はチタン酸鉛（PbTiO3）を主成
分とする圧電セラミクス薄膜又は圧電薄膜（以下、単に
チタン酸鉛ともいう）である。以下、バルク超音波共振
器は、弾性波を使って共振を生じる素子の部分を示し、
バルク超音波フィルタは、上記バルク超音波共振器を複
数組み合わせてフィルタとして動作する素子の部分を示
し、薄膜圧電素子は上記バルク超音波共振器、上記バル
ク超音波フィルタ、及び、同じ半導体基板１上に存在す
るその他の回路素子を全て含めた素子を示すものとす
る。
【０１１２】上記半導体基板１上に上記誘電体４があ
り、上記誘電体４上に上記下地導体５があり、上記下地
導体５上に圧電薄膜２７があり、上記圧電薄膜２７上に
上記上側電極６があり、更に、上記上側電極６を内側に
含むような上記バイアホール７があるのは従来のこの種
のバルク超音波共振器と同じである。しかし、この発明
に係るバルク超音波共振器は、上記圧電薄膜２７にチタ
ン酸鉛（PbTiO3）を主成分とする圧電材料を用い、か
つ、上記下地導体５の厚みをｄとし、上記圧電薄膜２７
の厚みをｈとし、上記圧電薄膜２７の表面に平行な方向
に伝搬する弾性波の波数をｋとしたときに、ｋｈが２以
下であるか、あるいは、ｄ／ｈが０．１以下である。上
記電極６の厚みは、ｄであってもよい。あるいは、ｄ以
外であってもよい。
【０１１３】この発明に係るバルク超音波共振器は、上
記圧電薄膜２７にチタン酸鉛（PbTiO3）を用いている。
上記チタン酸鉛（PbTiO3）は、従来のこの種のバルク超
音波共振器で用いられてきた酸化亜鉛（ZnO ）や窒化ア
ルミニウム（AlN ）の２倍以上の電気機械結合係数ｋ2
を有し、かつ、比誘電率も数百程度（表１においては１
７９）であり、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）の１
０００を越える比誘電率よりかなり小さい特徴がある。
また、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）よりも構成元
素数が少ないので、成膜時の特性のばらつきが少ない。
上記チタン酸鉛（PbTiO3）は、良質な膜質を得るために
は、成膜時に上記半導体基板１を数百度以上の高温にす
る必要がある。このため、上記半導体基板１中の特定の
元素が析出し、上記下地導体５や上記圧電薄膜２７の膜
質劣化や成膜不良の原因となることがある。特に、ガリ
ウム砒素（GaAs）半導体基板１では、砒素（As）が析出
する危険性がある。これを防ぐために、上記半導体基板
１の表面を酸化シリコン（SiO2）や窒化シリコン（SiN
）、あるいは、酸化タンタル（Ta2O5）の誘電体４で覆
うことが重要である。特に、窒化シリコン（SiN ）は、
砒素（As）等の析出防止には極めて効果があり、上記窒
化シリコン（SiN ）上に直接成膜されたチタン酸鉛（Pb
TiO3）が圧電性を示さなくなる性質があるので、上記下
地導体５の成膜範囲を利用して共振する領域を限定する
ために用いると効果が大きい。一方、酸化シリコンは、
上記酸化シリコン（SiO2）上に直接上記チタン酸鉛（Pb
TiO3）が成膜されても、上記チタン酸鉛（PbTiO3）の膜
質が上記酸化シリコン（SiO2）を境界にして変化しない
ので、フィルタのような上記バルク超音波共振器を複数
近接して配置する場合には特に適している。また、酸化
タンタル（Ta2O5 ）は、機械的に他の上記窒化シリコン
（SiN ）や酸化シリコン（SiO2）より強いので、上記誘
電体４裏面にバイアホールのようなエアギャップを形成
し、上記誘電体４が上記圧電薄膜２７等を支える構造と
なったときに、上記窒化シリコン（SiN ）や酸化シリコ
ン（SiO2）では、機械的強度が不足する場合に適してい
る。また、当然、上記誘電体４は、全て電気的絶縁性に
も優れ、上記半導体基板１の表面付近が導電性を有して
いる場合でも、上記誘電体４によって、上記下地導体５
と電位を分けることができる。
【０１１４】更に、上記圧電薄膜２７が酸素を含む材料
であるので、上記のように高温であり、かつ、化学的反
応性の高い酸素雰囲気中で上記圧電薄膜２７を成膜する
必要がある。このため、上記下地導体５の材料が、融点
が低かったり、高温における拡散性が高かったり、ある
いは、高温の酸素雰囲気中で簡単に酸化されたりする
と、上記圧電薄膜２７の成膜中に上記下地導体５が劣化
する。また、部分的には上記下地導体５や上記誘電体４
の上に、保護膜を形成する方法もあるが、通常の保護膜
でも、上記圧電薄膜２７を成膜する環境下では劣化す
る。従来のこの種のバルク超音波共振器で用いられてき
た酸化亜鉛（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）は、上
記下地導体５の劣化を考慮しなければならないほどの高
温で成膜する必要がなかったので、上記のような問題は
なかった。しかし、この発明に係るバルク超音波共振器
の圧電薄膜２７では、上記のような処理温度が高い問題
があり、これを防ぐために、化学的安定性の優れた白金
（Pt）や金（Au）を上記下地導体５として用いる必要が
ある。特に、白金（Pt）は、高温下での耐酸素反応性に
優れている。このようにして、平滑な上記誘電体４面上
に構成された白金（Pt）は＜１１１＞配向であり、チタ
ン酸鉛（PbTiO3）は正方晶系の多結晶質であり、成膜直
後は各結晶質の分極方向が乱雑な方向であるので圧電性
が弱く、必要温度以上で適切な直流電圧を上記チタン酸
鉛（PbTiO3）に与えることにより、上記乱雑な分極方向
が揃うため、大きな圧電性を示すようになる。
【０１１５】しかし、白金（Pt）や金（Au）のように比
重の重い金属は、その質量負荷のために、上記圧電薄膜
２７の共振周波数に大きく影響する。図３は、上記誘電
体４を無視し、上記下地導体５、上記圧電薄膜２７、上
記上側電極６からなる３層構造における等価回路を示す
図である。ここでは、簡単のため、上記下地導体５と上
記上側電極６は共に白金（Pt）であるものとし、厚みも
同じであるとする。図中、２８は上記上側電極６の等価
回路、２９は上記圧電薄膜２７の等価回路、３０は上記
下地導体５の等価回路である。３１ａは上記上側電極６
に相当する電気端子であり、３１ｂは上記下地導体５に
相当する電気端子である。各等価回路にて、θm は上記
上側電極６、及び、上記下地導体５の厚みに相当する電
気長であり、θp は上記圧電薄膜２７の厚みに相当する
電気長である。Ｚs1，Ｚs2はそれぞれ上記上側電極６の
表面の境界条件、上記下地導体５の裏面の境界条件に相
当するもので、ここでは短絡として扱う。なお、図３に
示すような等価回路については、文献“尾上監修、固体
振動論の基礎、昭和５７年９月発行、オーム社、第６章
圧電方程式とその応用、ｐｐ．１１５−１５７”（以
下、文献１４と記す）中にて詳しく説明されている。
【０１１６】図４は、図３の等価回路を用いて、電気端
子３１ａと３１ｂから見込んだアドミタンスが零になる
周波数Ｆa と、電気端子３１ａと３１ｂから見込んだイ
ンピーダンスが零になる周波数Ｆr を計算した例であ
る。ここで、上記周波数Ｆa は反共振周波数に相当し、
上記周波数Ｆr は共振周波数に相当する。図中、横軸
は、上記下地導体５の厚みｄと上記圧電薄膜２７の厚み
ｈとの比である規格化膜厚であり、左側の縦軸は周波数
Ｆa と上記圧電薄膜２７の厚みｈを半波長とする周波数
ｆ0 との比である規格化反共振周波数であり、右側の縦
軸は周波数Ｆa とＦr との差と上記圧電薄膜２７の厚み
ｈを半波長とする周波数ｆ0 との比である規格化共振周
波数差である。なお、計算に使用した材料定数は、上記
チタン酸鉛（PbTiO3）については、密度ρが７７００
（ｋｇ／ｍ3 ）、弾性定数ｃ33が１３．２×１０10（Ｎ
／ｍ2 ）、圧電定数ｅ33が６．５２（Ｃ／ｍ2 ）、比誘
電率ε33が１９０であり、上記白金（Pt）については、
密度ρが２１３００（ｋｇ／ｍ3）、弾性定数ｃ33が３
０．９×１０10（Ｎ／ｍ2 ）であるとした。上記材料定
数は、全て薄膜での値ではなく、バルク材において測定
された値である。このため、薄膜を構成した場合には上
記と異なる材料定数となることが考えられ、また、上記
チタン酸鉛（PbTiO3）や白金（Pt）の成膜方法や成膜条
件、及び、上記チタン酸鉛（PbTiO3）に添加する不純物
の種類、添加比率によって異なる値となる。
【０１１７】上記規格化膜厚が大きくなると、上記規格
化反共振周波数及び上記規格化共振周波数差は共に小さ
くなる。これは、上記上側電極６や上記下地導体５によ
る質量負荷が、上記規格化膜厚が大きくなると、増大す
るためである。特に、白金（Pt）や金（Au）は密度が他
の金属材料に比べて大きいので、上記規格化膜厚に対す
る上記規格化反共振周波数や上記規格化共振周波数差の
低下量が大きい。上記規格化共振周波数差は、バルク超
音波共振器を用いた発振器の発振周波数範囲の限界値
や、バルク超音波フィルタの帯域幅の限界値、及び、上
記バルク超音波共振器や上記バルク超音波フィルタの共
振周波数及び反共振周波数の製造ばらつきの調整範囲の
限界値を決定する値である。上記規格化膜厚が零のと
き、すなわち、上記上側電極６や上記下地導体５の質量
負荷の影響を無視した上記圧電薄膜２７のみの場合に
は、上記規格化共振周波数差は約８％であるのに対し
て、上記規格化膜厚が０．２のときは、上記規格化共振
周波数差は約４％となり、従来のこの種の薄膜圧電素子
で使われていた酸化亜鉛（ZnO ）と同程度となってしま
い、チタン酸鉛（PbTiO3）の大きな電気機械結合係数を
適切に利用することができない。すなわち、規格化膜厚
（ｄ／ｈ）を０．１以下とすることにより、電気機械結
合係数を５％以上とすることができ、従来のこの種の薄
膜圧電素子よりも大きな電気機械結合係数を得ることが
できる。
【０１１８】図５及び図６は、この発明の実施の形態１
に係るチタン酸鉛（PbTiO3）薄膜内を伝搬する弾性波の
分散特性計算結果例である。図５及び図６は、上記チタ
ン酸鉛（PbTiO3）薄膜の表面に平行に伝搬し、上記チタ
ン酸鉛（PbTiO3）薄膜の表面に垂直な振幅成分と厚み方
向に平行な振幅成分を有する弾性波についての計算結果
であり、上記弾性波の波数をｋとし、上記チタン酸鉛
（PbTiO3）薄膜の厚みをｈとし、上記チタン酸鉛（PbTi
O3）薄膜の厚みｈを半波長とする周波数をｆ0 として、
横軸が上記チタン酸鉛（PbTiO3）薄膜の規格化膜厚（ｋ
ｈ／２）であり、縦軸が規格化周波数（ｆ／ｆ0 ）であ
る。更に、横軸は、縦軸との交差点よりも右側は上記規
格化膜厚が実数の領域であり、縦軸との交差点よりも左
側は上記規格化膜厚が虚数の領域である。上記規格化膜
厚が実数の場合は、上記弾性波が伝搬可能であることを
示し、上記規格化膜厚が虚数の場合は、上記弾性波が伝
搬できないことを示している。図５にて、実線は上記チ
タン酸鉛（PbTiO3）薄膜が１層のみ存在する場合の分散
特性であり、破線は上記チタン酸鉛（PbTiO3）薄膜の両
面に規格化膜厚（ｄ／ｈ）が０．０８の白金（Pt）層が
ある３層の場合の分散特性である。図６にて、実線は図
５中の破線と同じ分散特性であり、破線は上記チタン酸
鉛（PbTiO3）薄膜の両面に規格化膜厚（ｄ／ｈ）が０．
０２の白金（Pt）層がある３層の場合の分散特性であ
る。なお、計算は、文献８中にて述べられている方法に
準じた。
【０１１９】図５及び図６にて、縦軸の値と横軸の値が
比例するということは、上記弾性波の伝搬速度が一定で
あることを示す。このとき、上記比例直線の傾斜は、上
記弾性波の伝搬速度と上記チタン酸鉛（PbTiO3）薄膜の
厚みｈにより決定される。図５及び図６に示した分散特
性の各計算値が直線でないということは、上記チタン酸
鉛（PbTiO3）薄膜の厚みｈや上記周波数ｆによって、上
記弾性波の伝搬速度が変化することを示している。
【０１２０】例えば、図２に示したバルク超音波共振器
にて、誘電体４が弾性振動に対して実質的に無視できる
と仮定し、上側電極６、圧電薄膜２７、下地導体５の３
層構造の場合を考えると、図５の破線で示した分散特性
が、上記３層構造において存在可能な弾性波のモードと
なる。このとき、弾性波が厚み方向のみに伝搬する厚み
共振の場合は、上記弾性波のモードが縦軸と交差する点
が上記厚み共振に相当し、図５の実線と破線、及び、図
６の実線と破線が縦軸と交差する値は、上記上側電極６
及び上記下地導体５の厚みｄが大きくなるほど小さくな
る。これは、上記上側電極６及び上記下地導体５の厚み
によって、共振周波数が低くなることを示している。更
に、図５にて、実線は上記圧電薄膜２７表面に何もない
場合の特性であるから、破線が縦軸と交差する規格化周
波数（ｆ／ｆ0 ）近傍に実線で示されるモードが縦軸よ
り左側の領域に存在する場合、上記上側電極６や上記下
地導体５のない領域において、上記弾性波が上記圧電薄
膜２７に平行な方向に伝搬可能であることを示してお
り、これは、図２に示したようなバルク超音波共振器に
とっては不要な弾性波の励振に相当し、共振器としての
性能指数Ｑの低下につながる。また、破線で示されるモ
ードについても、縦軸と交差する上記規格化周波数（ｆ
／ｆ0 ）の近傍に、上記圧電薄膜２７の表面に平行な方
向に伝搬する弾性波のモードが存在すると、それは上記
上側電極６や上記下地導体５のある領域内で、上記圧電
薄膜２７の表面に平行に伝搬する弾性波が存在できるこ
とになり、共振器として不要なスプリアスを発生する原
因になる。
【０１２１】更に、バルク超音波フィルタを構成した場
合でも、上記バルク超音波共振器を電気的に接続したバ
ルク超音波フィルタでは、同じように上記バルク超音波
共振器のスプリアスの悪影響は受けるし、また、上記バ
ルク超音波共振器を近接配置して複数の上側電極６間で
の対称モードと非対称モードの閉じ込め共振を利用した
バルク超音波フィルタでは、近接した上記規格化周波数
の近傍に異なる伝搬モードの弾性波が存在すると、スプ
リアスの原因となり、バルク超音波フィルタとしての特
性が劣化する原因になる。図５及び図６を見ると、規格
化膜厚（ｋｈ）が２以上では同じ規格化周波数（ｆ／ｆ
0 ）で多くのモードが存在し、スプリアスが発生する原
因となるため、良好な特性のバルク超音波共振器やバル
ク超音波フィルタを実現するには、規格化膜厚（ｋｈ）
を２以下とする必要がある。
【０１２２】図７及び図８は、図１及び図２に示した構
造の試作バルク超音波共振器のインピーダンス測定結果
である。図７は、分極前の測定結果、図８は、分極後の
測定結果である。圧電薄膜２７にはチタン酸鉛（PbTi
O3）を用い、厚さｈは約１μｍである。上側電極６と下
地導体５には、厚さ約０．０３μｍのチタン（Ti）を下
地とした厚さ約０．０７μｍの白金（Pt）を用い、上記
上側電極６とボンディングパッド部との引き出しにはエ
アブリッジを用いた。上記上側電極６のボンディングパ
ッド部と上記下地導体５のボンディングパッド部は、厚
さ約３μｍの金（Au）の層を更に構成してある。誘電体
４は、厚さ約０．１μｍの酸化シリコン（SiO2）であ
る。分極処理は、２００°Ｃに上記バルク超音波共振器
を加熱した状態で、直流電圧１５Ｖを約１時間印加させ
た。
【０１２３】図７に示す分極前の特性でも、圧電性を示
している。バルク材のような圧電セラミクスの粒径に比
べ板厚が相対的に厚い場合は、分極前は上記各粒子の分
極の向きが乱雑であるため、圧電性はほとんど示さない
が、図７に示した上記バルク超音波共振器の場合は、上
記圧電セラミクスが薄膜であるため、分極前でもある程
度の分極の方向性があるものと思われる。図８に示す分
極後の特性と、図７に示す分極前の特性を比べると、分
極後の特性の方が共振円が大きくなっており、分極によ
ってより圧電性が大きくなっていることが確認できる。
共振は２つの周波数域で生じており、マーカ（△で示さ
れる）１の周波数が約１．４ＧＨｚであり、マーカ２の
周波数が約７００ＭＨｚである。
【０１２４】上記試作バルク超音波共振器のチタン酸鉛
（PbTiO3）２７の厚みは約１μｍであり、この厚みが半
波長となる周波数ｆ0 は約２ＧＨｚである。したがっ
て、規格化周波数で示すと、上記マーカ１の周波数は約
０．７（＝１．４ＧＨｚ／２ＧＨｚ）、上記マーカ２の
周波数は約０．４（＝７００ＭＨｚ／２ＧＨｚ）であ
る。一方、図５に示した計算結果を見ると、点Ｐ１に
て、規格化周波数０．８より僅かに小さい規格化周波数
の値で縦軸と交差する破線で示される分散曲線が、上記
チタン酸鉛（PbTiO3）２７の厚み方向に伝搬する縦波を
示しており、これが、測定結果では上記マーカ１で示さ
れる規格化周波数約０．７付近の共振に相当している。
規格化周波数に差が生じているのは、計算に使用した材
料定数や各膜厚が上記試作バルク超音波共振器と僅かに
異なるためである。更に、図５の点Ｐ２にて規格化周波
数約０．５で縦軸と交差する破線で示される分散曲線
が、マーカ２で示される規格化周波数約０．４付近の共
振に相当している。これは、上記チタン酸鉛（PbTiO3）
２７の表面に平行な方向に伝搬する弾性波を示してお
り、上記チタン酸鉛（PbTiO3）２７表面に金属がない場
合の実線で示される同じモードの弾性波は、同じ規格化
膜厚（ｋｈ／２）では遮断周波数となることから、上記
上側電極６の両端面間で共振する閉じ込め共振に相当し
ている。上記試作バルク超音波共振器の上記上側電極６
は１００μｍ角であるから、このときの波長は２００μ
ｍであり、したがって、上記チタン酸鉛（PbTiO3）２７
の厚みを１μｍとして、規格化膜厚（ｋｈ／２）は、 式１０：
【０１２５】
【数１０】
【０１２６】となり、図５で示した縦軸より僅かに右側
の規格化膜厚（ｋｈ／２）で共振していることを示して
おり、この周波数近傍には不要なスプリアスがなく、良
好な共振特性を示していることが上記試作バルク超音波
共振器の測定によっても確認された。また、比誘電率を
上記試作バルク超音波共振器から測定すると、約２００
程度であった。
【０１２７】更に、この発明に係る薄膜圧電素子が用い
るチタン酸鉛（PbTiO3）は、分極処理を行わなければ、
圧電性が弱い。このため、従来のこの種のバルク超音波
共振器では、引き出し電極２６と下地導体５とが交差し
ない部分の圧電薄膜２でも交差する部分とほぼ同じの圧
電性があるため、不要なスプリアスを発生する原因とな
っていたが、この発明に係る薄膜圧電素子の圧電薄膜２
７では、分極処理を行うときに、所要値以上の直流電界
が印加できないと、交差する部分と同等に圧電性を強く
することができないため、上記引き出し電極２６と上記
下地導体５とが交差しない部分の上記圧電薄膜２７は圧
電性が弱く、従来のこの種のバルク超音波共振器のよう
な大きなスプリアスを発生することがない。
【０１２８】更に、この発明の薄膜圧電素子で用いるチ
タン酸鉛（PbTiO3）は、比誘電率が数百程度であるた
め、例えば、比誘電率を２００とした場合の周波数２Ｇ
Ｈｚ付近で電極間容量Ｃ0 が５０Ωとなるような上側電
極６の寸法は、約３０μｍ角であり、上記上側電極６の
寸法誤差による上記電極間容量の誤差は、従来のこの種
の薄膜圧電素子で用いられてきたジルコン酸チタン酸鉛
（PZT ）の約１３μｍ角〜１９μｍ角の場合よりも、３
割以上小さくすることができる。
【０１２９】以上述べてきたように、規格化膜厚（ｋ
ｈ）を２以下とするか、あるいは、規格化膜厚（ｄ／
ｈ）を０．１以下とすることにより、この発明の実施の
形態１に係る薄膜圧電素子は、電気機械結合係数ｋ2 が
５％以上のスプリアスのない特性を実現し、また、上記
圧電薄膜２７に分極処理を行うことにより、圧電性を有
する上記圧電薄膜２７の場所を限定することができるた
め、引き出し電極２６部のような本来弾性的な共振に無
関係な場所で生じるスプリアスを低減することができ
る。特に、電気機械結合係数ｋ2 が５％以上を実現でき
るということは、各膜厚等を数％程度のばらつきの現実
的な管理範囲内とすることにより、素子製造後に電気的
に調整可能となることを示しており、半導体製造プロセ
スの工程中に素子を個別に調整する必要がなくなる。こ
のため、量産性に優れた薄膜圧電素子の製造が可能とな
る。更に、半導体プロセスに向かない工程を避けること
ができるようになったため、大規模な半導体回路と一体
化させることも可能となり、従来、分割して製造しなけ
ればならなかった各半導体素子を１つの半導体チップ内
に集積化することが可能となり、電子装置全体の画期的
な小型化が可能となる。
【０１３０】実施の形態２．図９及び図１０は、この発
明の実施の形態２に係る薄膜圧電素子を示す図である。
図９は、上面図、図１０は、Ｅ−Ｅ断面図である。図
中、３２はジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）、３３はバイ
アホール、３４は下地導体５からの引き出し電極、３５
はバルク超音波共振器である。
【０１３１】図９及び図１０に示したバルク超音波共振
器３５の構造は、図２に示した実施の形態１に係るバル
ク超音波共振器と異なり、半導体基板１上のジルコン酸
チタン酸鉛（PZT ）３２のある側の面から異方性エッチ
ングを用いてバイアホール３３を形成している。しか
し、バルク超音波共振器３５としての弾性的な共振を生
じる構造は、図２に示した場合と基本的に同じであり、
誘電体４の上に下地導体５があり、上記下地導体５の上
に圧電体であるジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２があ
り、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２の上に上側
電極６がある。そして、上記下地導体５は、引き出し電
極３４により半導体回路３と電気的に接続され、上記上
側電極６は引き出し電極２６により上記半導体回路３と
電気的に接続される。図１０に示すような構造の場合、
上記誘電体４が上記バルク超音波共振器３５を支える構
造となるので、上記誘電体４の機械的強度が不足する
と、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２が反って共
振特性が劣化するので、このような場合には、酸化タン
タル（Ta2O5 ）を主成分とした誘電体が最も適してい
る。
【０１３２】上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２
は、実施の形態１のバルク超音波共振器のチタン酸鉛
（PbTiO3）２７と同様に、多結晶質であり、成膜直後は
各結晶質の分極方向が乱雑な方向となって強い圧電性を
示さず、必要温度以上で適切な直流電圧を上記ジルコン
酸チタン酸鉛（PZT ）３２に与えることにより、上記乱
雑な分極方向を揃えることにより強い圧電性を示すよう
になる。そして、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３
２は、ジルコン酸鉛（PbZrO3）とチタン酸鉛（PbTiO3）
の組成比によって電気機械結合係数ｋ2 や誘電率、Ｑが
変化することが例えば、文献“弾性波素子技術ハンドブ
ック、日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会
編、オーム社発行、平成３年１１月３０日第１版発行、
ＩＶ編 弾性波材料、第２章 材料の製造法と定数、ｐ
ｐ．２８０〜３２９”（以下、文献１５と記す）中に述
べられている。上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）は、
文献１５中で述べられているように、通常のバルク材の
場合、上記ジルコン酸鉛（PbZrO3）と上記チタン酸鉛
（PbTiO3）の組成比が５２：４８付近で相転移が現れ、
上記チタン酸鉛（PbTiO3）の組成比が小さい側では菱面
体晶系、上記チタン酸鉛（PbTiO3）の組成比が大きい側
では正方晶系となり、上記相転移の現れる組成比近傍で
大きな電気機械結合係数ｋ2 を示すことが知られてい
る。
【０１３３】上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２の
場合も、成膜時の処理温度が高く、酸素雰囲気中で成膜
するため、上記下地導体５には化学的に安定な白金（P
t）や金（Au）が不可欠である。特に、白金（Pt）は、
高温時の化学的安定性に優れている。一方、白金（Pt）
や金（Au）は、密度が大きく、図４に計算例を示したよ
うに、上記下地導体５の厚みｄを大きくすると、反共振
周波数Ｆa と共振周波数Ｆr の周波数差が小さくなり、
上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２の大きな電気機
械結合係数ｋ2 を生かすことができない。また、図５及
び図６の計算例で示したように、上記ジルコン酸チタン
酸鉛（PZT ）３２の厚みｈと弾性波の波数ｋの積ｋｈを
大きくすると、不要なスプリアスが発生する原因にもな
る。すなわち、上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２
を用いて所要の特性を有するバルク超音波共振器３５を
得るには、規格化膜厚（ｋｈ）を２以下とするか、規格
化膜厚（ｄ／ｈ）を０．１以下とする必要がある。
【０１３４】実施の形態３．図１１は、この発明の実施
の形態３に係る薄膜圧電発振器を示す図である。図中、
圧電薄膜２７は、例えば、チタン酸鉛（PbTiO3）であ
り、３５はバルク超音波共振器であり、図１や図９に示
したバルク超音波共振器３５を簡単化して示している。
１３は能動素子であるトランジスタであり、図１１は、
バイポーラトランジスタの記号で表されているが、電界
効果トランジスタでもよい。３６は半導体回路３内に構
成された抵抗、１４は半導体回路３内に構成されたコン
デンサ、３７は出力端子、３８は電源端子、３９は接地
端子である。
【０１３５】図１１に示した発振回路は、バルク超音波
共振器３５のアドミタンスＹとコンデンサＣB １４とコ
ンデンサＣC １４が式７を満足する周波数ωで発振す
る。このため、上記バルク超音波共振器３５が誘導性リ
アクタンスを示す周波数範囲で発振可能であり、上記発
振可能範囲の限界値は、反共振周波数と共振周波数の間
である。チタン酸鉛（PbTiO3）２７を用いて、かつ、規
格化膜厚（ｄ／ｈ）を０．１以下とすることにより、上
記反共振周波数と上記共振周波数の周波数差を、上記チ
タン酸鉛（PbTiO3）２７の膜厚ｈを半波長とする周波数
ｆ0 の５％以上とすることができると共に、スプリアス
のない良好な特性の発振回路を構成することができる。
また、上記チタン酸鉛（PbTiO3）２７が化学的に安定し
ているので、上記半導体回路３のプロセスを経ても、劣
化することがなく、上記半導体回路３との一体化によっ
て歩留まりが低下するようなことがない。
【０１３６】実施の形態４．図１２及び図１３は、この
発明の実施の形態４に係る薄膜圧電増幅器を示す図であ
る。図１２と図１３は、同じ薄膜圧電増幅器を示してお
り、図１２は構造を示し、図１３は回路構成を示してい
る。図中、４０は上側電極、４１はバルク超音波フィル
タ、４２は半導体回路３内に構成された半導体増幅器で
あり、トランジスタ等の能動回路素子とコンデンサ、抵
抗、インダクタ、伝送線路、スタブ等の受動回路素子と
からなる。４３は入力端子である。
【０１３７】上記上側電極６は、引き出し電極２６によ
って上記半導体増幅器４２と接続され、直接外部回路と
の接続経路を持たない上側電極４０と上記上側電極６と
の間には、弾性的な共振が生じ、対称モードと非対称モ
ードの各共振周波数を適切に設定することにより、上記
バルク超音波フィルタ４１は帯域通過形フィルタとして
動作する。このとき、実現可能な帯域幅の限界は、反共
振周波数と共振周波数の間になるため、ジルコン酸チタ
ン酸鉛（PZT ）３２を用いた上記バルク超音波フィルタ
４１は、比帯域の限界値｛（Ｆa −Ｆr ）／ｆ0 ｝を２
０％以上にまで広げることが可能となる。このとき、こ
の発明に係るバルク超音波フィルタ４１は、下地導体５
に白金（Pt）、あるいは、金（Au）を用いているので、
上記ジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２成膜中も化学的
に安定しており、かつ、規格化膜厚（ｋｈ）を２以下と
するか、あるいは、規格化膜厚（ｄ／ｈ）を０．１以下
としているので、スプリアスのない良好な特性の薄膜圧
電増幅器を得ることができる。また、上記ジルコン酸チ
タン酸鉛（PZT ）３２が化学的に安定しているので、上
記半導体回路３のプロセスを経ても劣化することがな
く、上記半導体回路３との一体化によって歩留まりが低
下するようなことがない。
【０１３８】実施の形態５．図１４は、この発明の実施
の形態５に係る薄膜圧電フィルタを示す図である。図
中、１４はコンデンサ、４４はインダクタであり、半導
体基板１上の半導体回路３として構成されている。４１
は例えば、図１２に示したようなバルク超音波フィルタ
であり、チタン酸鉛（PbTiO3）２７上に構成されてい
る。
【０１３９】バルク超音波フィルタ４１は、接続される
外部回路の特性インピーダンスと整合がとれるように構
成するのが好ましいが、例えば、製造上の上側電極６の
寸法誤差を考慮すると、上記特性インピーダンスとの整
合が不十分なことがある。または、上記チタン酸鉛（Pb
TiO3）２７上で構成したバルク超音波フィルタ４１は、
設計上の限界から、上記特性インピーダンスとの整合が
不十分なことがある。この場合、上記外部回路との整合
をとるために、インダクタ４４やコンデンサ１４、更
に、図１４には示されていないが、伝送線路やスタブ等
の受動回路素子を用いた整合回路を、上記バルク超音波
フィルタ４１の前後段に接続する必要がある。このと
き、上記バルク超音波フィルタ４１と同じ半導体基板１
上に、上記整合回路を構成することにより、小型・軽量
で、かつ、量産性に優れたフィルタを構成することがで
きる。上記バルク超音波フィルタ４１は、上記チタン酸
鉛（PbTiO3）２７を用い、かつ、規格化膜厚（ｈｋ）が
２以下であるか、あるいは、規格化膜厚（ｄ／ｈ）が
０．１以下であるため、スプリアスのない広帯域な特性
のフィルタを得ることができる。
【０１４０】実施の形態６．図１５は、この発明の実施
の形態６に係る薄膜圧電素子を示す図である。図１５
は、トランジスタ１３を用いた増幅回路の出力端子３７
側の回路図の例を示しており、入力端子４３側のバイア
ス回路や整合回路等は省略している。
【０１４１】増幅回路では、一般に、使用するトランジ
スタ１３の入出力インピーダンスが外部回路の特性イン
ピーダンスと異なるため、上記トランジスタ１３の上記
入出力端子にそれぞれ整合回路が必要である。通常、上
記トランジスタは、容量性アドミタンスを有することが
多いので、上記整合回路には誘導性アドミタンスを有す
る素子が必要である。上記誘導性アドミタンスを有する
素子には、インダクタや伝送線路、スタブ等が知られて
いる。上記伝送線路及び上記スタブは、使用する周波数
における上記半導体回路が構成された半導体基板１上で
の電磁波の波長相当の寸法が必要であるから、上記周波
数が比較的低い場合には、上記伝送線路及び上記スタブ
に必要な領域が大きくなり、上記増幅回路を構成するの
に必要な半導体チップの面積が大きくなる。このため、
上記半導体チップの製造コストが上昇したり、現実的な
チップ面積で上記半導体を構成できない問題があり、多
くの場合、１〜２ＧＨｚ付近の周波数より低い周波数域
では、上記誘導性アドミタンスを有する素子にはインダ
クタを使うことが多い。しかし、上記インダクタでも、
上記半導体回路内の上記トランジスタ１３やコンデンサ
１４に比べると、大きな面積を必要とする。また、上記
インダクタの面積を小さくするために、上記インダクタ
の線幅を狭くし、上記インダクタの線密度を高めようと
すると、上記インダクタの抵抗成分が大きくなり、上記
インダクタにおける損失が増大するため、上記インダク
タの小型化は難しく、その結果、上記半導体チップの面
積が大きくなり、上記半導体チップの製造コストが上昇
する。
【０１４２】これに対して、チタン酸鉛（PbTiO3）やジ
ルコン酸チタン酸鉛（PZT ）等の圧電セラミクスを用い
たバルク超音波共振器３５は、トランジスタ１３やコン
デンサ１４、抵抗３６等の半導体回路と同じ半導体基板
上に構成できると共に、占有する面積が数百μｍ角以下
とインダクタに比べはるかに少ない面積で済む。更に、
酸化亜鉛（ZnO ）や窒化アルミニウム（AlN ）よりもは
るかに大きな電気機械結合係数を有するので、広い周波
数範囲にわたり誘導性リアクタンスを示すことができ、
通常の半導体回路に要求される帯域にわたりインダクタ
として使用することができる。その結果、上記バルク超
音波共振器３５を含む半導体回路全体の面積を小さくす
ることができ、製造コストを低減することができる。
【０１４３】実施の形態７．図１６は、この発明の実施
の形態７に係る薄膜圧電発振器を示す図である。図１６
に示す回路は、図１１に示した回路と同じである。しか
し、図１１に示した回路要素の中で、大きな静電容量を
必要とするコンデンサＣO とＣE にはバルク超音波共振
器３５と同じチタン酸鉛（PbTiO3）２７を誘電体として
用いている。図１７及び図１８は、上記バルク超音波共
振器３５と同じチタン酸鉛（PbTiO3）２７を誘電体とし
て用いたコンデンサ４５の構造の一例を示す図である。
図１７は、上面図を示す図であり、図１８は、Ｆ−Ｆ断
面図を示す図である。また、図１９及び図２０は、上記
バルク超音波共振器３５と同じチタン酸鉛（PbTiO3）２
７を誘電体として用いたコンデンサ４５の構造の別の一
例を示す図である。図１９は、上面図を示す図であり、
図２０は、Ｇ−Ｇ断面図を示す図である。図中、４６は
エアブリッジであり、４７は引き出し端子である。
【０１４４】コンデンサの静電容量は、使用する誘電体
の誘電率と厚みと電極面積で決まる。半導体回路の中で
使用されるコンデンサの中には、直流成分の遮断や使用
周波数帯域で短絡とみなせる用途に用いられるものがあ
る。このようなコンデンサ４５は、大きな静電容量が必
要とされるが、使用する誘電体材料や、実現可能な誘電
体厚、誘電体面積には当然制限があり、また、半導体回
路としてはチップ面積をなるべく小さくする方が製造コ
ストの点で優れているため、誘電率の大きな誘電体が求
められている。チタン酸鉛（PbTiO3）２７は、ＧＨｚ帯
でも２００程度の比誘電率があり、酸化シリコン（Si
O2）と比べると数十倍以上の誘電率があり、これは同じ
静電容量を実現するのに、面積が数十分の１でよいこと
になり、半導体回路のチップ面積を小さくして製造コス
トを低減するのに大きく寄与する。しかも、新たな誘電
体材料を用いるのではなく、上記バルク超音波共振器３
５を作成する過程で同時にコンデンサ４５を作ることが
できるので、誘電体材料の異なるコンデンサ４５が混在
することによる製造プロセスの増加が生じない利点があ
る。
【０１４５】コンデンサ４５の構造としては、図１７，
図１８に示したようなチタン酸鉛（PbTiO3）２７の厚み
方向に下地導体５と上側電極６で挟む構造にする場合
と、図１９、図２０に示したようなチタン酸鉛（PbTi
O3）２７の表面に、上側電極６を互いに交差させてイン
ターディジタル構造とする場合がある。どちらの場合
も、バルク超音波共振器３５を構成する場合と異なり、
分極処理は行わず、かつ、裏面のバイアホールは必要で
はない。
【０１４６】実施の形態８．図２１は、この発明の実施
の形態８に係るバルク超音波発振器を示す図である。図
中、４８ａ及び４８ｂは分極用の直流電圧を印加するた
めの端子、４９はコンデンサ、５０は直流電源である。
【０１４７】チタン酸鉛（PbTiO3）２７のような圧電セ
ラミクスを用いた場合、上記チタン酸鉛（PbTiO3）２７
に必要温度以上で適切な直流電圧を一定時間以上印加さ
せないと、大きな圧電性を示すことができない。この分
極処理は、従来の酸化亜鉛（ZnO ）、窒化アルミニウム
（AlN ）や自発分極性のある圧電セラミクスでは不要な
処理である。分極処理では、例えば、バルク超音波共振
器３５の上側電極６と下地導体５の間に直流電圧を印加
することになるが、半導体回路３と一体化している場合
には、上記バルク超音波共振器３５に接続されている半
導体回路３にも直流電圧が印加され、この分極のための
直流電圧が上記半導体回路３、特に、トランジスタ１３
のような能動素子を損傷させる原因になる問題がある。
これを避けるため、上記バルク超音波共振器３５の直流
電圧が印加される端子４８ａよりも、半導体回路３側に
コンデンサ４９を直列に挿入することにより、分極時の
直流電圧が上記半導体回路３側に印加されないようにす
ることができる。このとき、挿入したコンデンサ４９の
容量は、上記バルク超音波共振器３５の動作周波数で
は、実質的に上記コンデンサ４９のインピーダンスが無
視できるような大きな値であっても、あるいは、上記バ
ルク超音波共振器３５の外部付加容量として用いること
ができるような値であってもよい。安全のために、分極
処理中は、直流電圧が印加される端子以外の他の全ての
端子３７，３８，３９を接地しておいてもよい。このよ
うな方法をとることにより、分極処理による半導体回路
３の損傷を防ぐことができる。
【０１４８】実施の形態９．図２２は、この発明の実施
の形態９に係るバルク超音波発振器を示す図である。図
中、５１ａはバルク超音波共振器３５側の端子、５１ｂ
は半導体回路３側の端子である。
【０１４９】分極処理を行うときには、端子５１ａと端
子５１ｂとを電気的に分離しておき、かつ、分極時の直
流電圧を印加するときに、半導体回路３内のトランジス
タ１３等の能動素子に電気的に接続されている側の端子
４８ａを接地するようにする。このような方法をとるこ
とにより、半導体回路３内に分極処理のための電圧が印
加されるのを防ぐことができる。分極処理が終了し、バ
ルク超音波発振器として動作させる場合は、端子５１ａ
と端子５１ｂとをボンディング、あるいは、実装する基
板のパターン等により接続すればよい。また、図２２で
は端子４８ｂと端子５１ａは、同一の端子であっても構
わない。
【０１５０】実施の形態１０．図２３は、この発明の実
施の形態１０に係るバルク超音波発振器を示す図であ
る。図中、５２は抵抗であり、電源５０との接続端子４
８ａから接地電位に至る直流経路に存在する半導体回路
３内の抵抗３６よりも大きな抵抗値を有する。
【０１５１】分極処理では、直流電圧は印加するが、バ
ルク超音波共振器３５中を直流電流は実質的に流れな
い。このため、上記バルク超音波共振器３５と直流電源
５０との間に抵抗５２が直列に挿入されても、分極処理
には影響しない。このため、電源５０との接続端子４８
ａから接地電位に至る直流経路に存在する半導体回路３
内の抵抗３６よりも大きな抵抗値を有するような抵抗５
２を配置することにより、半導体回路３、あるいは、電
子回路内に存在するトランジスタ１３のような能動素子
が、不適切な直流の印加方法により破壊されるのを防ぐ
ことができる。また、直流の印加方法が適切であって
も、直流電源５０を接続したときの過渡応答によって、
過電流が流れるような現象が生じて、上記能動素子を破
壊することを防ぐこともできる。さらに、実際に上記半
導体回路３、あるいは、電子回路が動作する場合には、
他の抵抗３６の抵抗値より大きな値を有するから、実質
的に上記抵抗５２の存在を無視できるため、上記半導体
回路３、あるいは、電子回路が動作する周波数帯におい
ては、上記抵抗５２が上記半導体回路３、あるいは、電
子回路の動作に悪影響を与えるのを防ぐことができる。
ただし、当然のことながら、端子４８ａから接地電位に
至る経路に上記抵抗５２と直列接続となるように抵抗３
６が存在する場合は、上記バルク超音波共振器３５に印
加される直流電位は、上記抵抗５２と上記抵抗５２と接
地電位との間に存在する抵抗３６との分圧比によって決
まるから、この場合の分極は正しく行われないことがあ
り、この実施の形態１０による分極処理法には、適用可
能な半導体回路３、あるいは、電子回路に制限がある。
【０１５２】実施の形態１１．図２４は、この発明の実
施の形態１１に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、５３はバルク超音波発振器チップであり、図２２に
示したバルク超音波共振器３５の部分を回路図ではな
く、図１に示したような構造図で示している。５４は分
極時の電圧を印加するためのパターンを形成した半導体
部分であり、上記バルク超音波発振器チップ５３と同じ
半導体上１に構成されている。５５は分極時の電圧を印
加させるためのパターンであり、一部パターンが交差す
る必要がある場合は、多層配線を用いる。
【０１５３】バルク超音波発振器チップ５３は、通常、
１枚の半導体ウエハ上に同時に複数作成されるから、分
極処理は、個々のバルク超音波発振器チップ５３に分割
してから行うよりは、一度に複数のバルク超音波発振器
チップ５３を処理した方が分極に要するプロセスコスト
を低減することができる。このとき、図２４のように、
ウエハ上の適量の上記バルク超音波発振器チップ５３内
のバルク超音波共振器３５をまとめて分極用パターン５
５で接続し、分極処理後、分極用パターン５５を形成し
た半導体基板部分５４を切断する。このようにすること
により、バルク超音波発振器チップ５３に発振器として
不要なパターンが残ることがなく、上記バルク超音波発
振器チップ５３をプリント基板やパッケージ、あるい
は、他の別のチップに実装するときのチップの実装面積
を小さくすることができる。
【０１５４】また、分極処理を行う場合、同じ半導体ウ
エハ上の全てのバルク超音波共振器３５を分極用パター
ン５５で接続すると、上記半導体ウエハ上の上記バルク
超音波共振器３５に１つでも不良があって上側電極６と
下地導体５との間に直流電流が漏洩すると、上記半導体
ウエハ上の他の正常なバルク超音波共振器３５の分極処
理が行えなくなるため、上記半導体ウエハ上の上記バル
ク超音波共振器３５をいくつかのグループに分け、各グ
ループ毎に分極用パターン５５で接続して分極処理する
ことにより、不良バルク超音波共振器３５による悪影響
を適度に低減することができる。
【０１５５】実施の形態１２．図２５は、この発明の実
施の形態１２に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、５６は複数の上側電極６を直流的に接続するための
パターンである。
【０１５６】図２５は、複数のバルク超音波共振器を近
接配置することによりバルク超音波フィルタを構成した
例である。このようなバルク超音波フィルタは、１つの
フィルタ内に複数のバルク超音波共振器が存在するの
で、これらの複数のバルク超音波共振器が同じ圧電性を
有するように同じ条件で分極処理する必要がある。図２
５に示すように、パターン５６で接続し、直流電圧が同
じように印加される構造とすることにより、全く同じ条
件で複数のバルク超音波共振器を分極処理することがで
きるので、分極処理のための処理コストを低減し、か
つ、バルク超音波共振器の圧電性を揃えることができる
ので、良好な特性のバルク超音波フィルタを低コストで
処理することができる。
【０１５７】更に、パターン５６を特性インピーダンス
が５０Ωより大きい線路を用いることにより、上記バル
ク超音波フィルタの動作周波数近傍において、上記パタ
ーン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダンスで動作
するため、分極処理後に上記パターン５６部が残ってい
ても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響しないよ
うにすることができる。このため、上記パターン５６を
分極処理後に切断する工程を省略することができる。
【０１５８】また、パターン５６を抵抗が５０Ωより大
きい抵抗線路で構成しても、分極処理には影響せずに、
上記バルク超音波フィルタの動作周波数近傍において、
上記パターン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダン
スで動作するため、分極処理後に上記パターン５６部が
残っていても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響
しないようにすることができる。このため、上記パター
ン５６を分極処理後に切断する工程を省略することがで
きる。
【０１５９】また、パターン５６を特性インピーダンス
が５０Ωより大きく、かつ、抵抗が５０Ωより大きい抵
抗線路で構成しても、分極処理には影響せずに、上記バ
ルク超音波フィルタの動作周波数近傍において、上記パ
ターン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダンスで動
作するため、分極処理後に上記パターン５６部が残って
いても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響しない
ようにすることができる。このため、上記パターン５６
を分極処理後に切断する工程を省略することができる。
【０１６０】実施の形態１３．図２６は、この発明の実
施の形態１３に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、５６は複数の下地導体５を直流的に接続するための
パターンである。
【０１６１】図２６は、複数のバルク超音波共振器を近
接配置することによりバルク超音波フィルタを構成した
例である。このようなバルク超音波フィルタは、１つの
フィルタ内に複数のバルク超音波共振器が存在するの
で、これらの複数のバルク超音波共振器が同じ圧電性を
有するように同じ条件で分極処理する必要がある。図２
６に示すように、パターン５６で接続し、直流電圧が同
じように印加させる構造とすることにより、全く同じ条
件で複数のバルク超音波共振器を分極処理することがで
きるので、分極処理のための処理コストを低減し、か
つ、バルク超音波共振器の圧電性を揃えることができる
ので、良好な特性のバルク超音波フィルタを低コストで
処理することができる。
【０１６２】更に、パターン５６を特性インピーダンス
が５０Ωより大きい線路を用いることにより、上記バル
ク超音波フィルタの動作周波数近傍において、上記パタ
ーン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダンスで動作
するため、分極処理後に上記パターン５６部が残ってい
ても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響しないよ
うにすることができる。このため、上記パターン５６を
分極処理後に切断する工程を省略することができる。
【０１６３】また、パターン５６を抵抗が５０Ωより大
きい抵抗線路で構成しても、分極処理には影響せずに、
上記バルク超音波フィルタの動作周波数近傍において、
上記パターン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダン
スで動作するため、分極処理後に上記パターン５６部が
残っていても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響
しないようにすることができる。このため、上記パター
ン５６を分極処理後に切断する工程を省略することがで
きる。
【０１６４】また、パターン５６を特性インピーダンス
が５０Ωより大きく、かつ、抵抗が５０Ωより大きい抵
抗線路で構成しても、分極処理には影響せずに、上記バ
ルク超音波フィルタの動作周波数近傍において、上記パ
ターン５６がほぼ開放とみなさせるインピーダンスで動
作するため、分極処理後に上記パターン５６部が残って
いても、上記バルク超音波フィルタの動作に影響しない
ようにすることができる。このため、上記パターン５６
を分極処理後に切断する工程を省略することができる。
【０１６５】実施の形態１４．図２７は、この発明の実
施の形態１４に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、５７は誘電体、５８は下側電極、５９は上側電極、
６０はワイヤである。
【０１６６】下側電極５８と上側電極５９で挟まれた誘
電体５７の部分は、コンデンサとして動作し、上記誘電
体材料は、同じ半導体基板１上に構成されたチタン酸鉛
（PbTiO3）２７のような未分極の圧電体であっても、他
の酸化シリコン（SiO2）のような一般的な絶縁体材料で
あってもよい。バルク超音波共振器の上側電極６に対し
て複数のコンデンサが直列接続されており、上記複数の
コンデンサは、ワイヤ６０によって引き出し電極４７に
接続される。すなわち、バルク超音波共振器に容量性リ
アクタンスが直列接続されているので、この容量性リア
クタンスの値を変化させることにより、上記バルク超音
波共振器の共振周波数を調整することができる。このと
き、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに異なる
ように設定されており、上記バルク超音波共振器の共振
周波数の目標値からのずれ量に応じて、ワイヤ６０で接
続するコンデンサを適宜選択して接続すればよい。この
場合、ワイヤ６０によって各コンデンサは並列接続され
るから、コンデンサを接続すると、上記バルク超音波共
振器に直列に挿入された容量性リアクタンス成分が大き
くなる。ワイヤ６０による接続は経時変化がなく、コン
デンサの静電容量も必要な経時変化量に応じた材料を用
いればよいので、このような手段を用いて共振周波数を
調整された上記バルク超音波共振器は、安定した共振特
性を示すことができる。また、共振周波数の調整以外
に、共振器のインピーダンス調整にも適用できる。
【０１６７】実施の形態１５．図２８は、この発明の実
施の形態１５に係る薄膜圧電素子を示す図である。ここ
では、バルク超音波共振器の下地導体５が各コンデンサ
の下側電極を兼ねている。各コンデンサは、バルク超音
波共振器に対して並列接続されており、このコンデンサ
の静電容量値を変化させることにより、上記バルク超音
波共振器の共振周波数を調整することができる。このと
き、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに異なる
ように設定されており、上記バルク超音波共振器の共振
周波数の目標値からのずれ量に応じて、ワイヤ６０で接
続するコンデンサを適宜選択して接続すればよい。この
場合、ワイヤ６０によって各コンデンサは並列接続され
るから、コンデンサを接続すると、上記バルク超音波共
振器に並列に挿入された容量性リアクタンス成分が大き
くなる。
【０１６８】実施の形態１６．図２９は、この発明の実
施の形態１６に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、６１はパッドである。各コンデンサは互いに直列接
続されており、更に、直列接続されたコンデンサがバル
ク超音波共振器に直列接続されている。このコンデンサ
の静電容量値を変化させることにより、上記バルク超音
波共振器の共振周波数を調整することができる。このと
き、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに異なる
ように設定されており、上記バルク超音波共振器の共振
周波数の目標値からのずれ量に応じて、ワイヤ６０で接
続するコンデンサを適宜選択して、各パッド６１を短絡
接続すればよい。この場合、ワイヤ６０によって各コン
デンサは短絡接続されるから、各パッド６１を短絡接続
すると、上記バルク超音波共振器に直列に挿入された容
量性リアクタンス成分が大きくなる。
【０１６９】実施の形態１７．図３０は、この発明の実
施の形態１７に係る薄膜圧電素子を示す図である。各コ
ンデンサは互いに直列接続されており、更に、直列接続
されたコンデンサがバルク超音波共振器に並列接続され
ている。このコンデンサの静電容量値を変化させること
により、上記バルク超音波共振器の共振周波数を調整す
ることができる。このとき、各コンデンサの上側電極５
９の面積が互いに異なるように設定されており、上記バ
ルク超音波共振器の共振周波数の目標値からのずれ量に
応じて、ワイヤ６０で接続するコンデンサを適宜選択し
て、各パッド６１を短絡接続すればよい。この場合、ワ
イヤ６０によって各コンデンサは短絡接続されるから、
各パッド６１を短絡接続すると、上記バルク超音波共振
器に並列に挿入された容量性リアクタンス成分が大きく
なる。
【０１７０】実施の形態１８．図３１は、この発明の実
施の形態１８に係る薄膜圧電素子を示す図である。下側
電極５８と上側電極５９で挟まれた誘電体５７の部分
は、コンデンサとして動作し、上記誘電体材料は、同じ
半導体基板１上に構成されたチタン酸鉛（ＰｂＴｉ
Ｏ３）２７のような未分極の圧電体であっても、他の酸
化シリコン（ＳｉＯ２）のような一般的な絶縁体材料で
あってもよい。バルク超音波共振器の上側電極６に対し
て複数のコンデンサが直列接続されており、上記複数の
コンデンサは、線路パターン６２によって引き出し電極
４７に接続される。すなわち、バルク超音波共振器に容
量性リアクタンスが直列接続されているので、この容量
性リアクタンスの値を変化させることにより、上記バル
ク超音波共振器の共振周波数を調整することができる。
このとき、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに
異なるように設定されており、上記バルク超音波共振器
の共振周波数の目標値からのずれ量に応じて、線路パタ
ーン６２で接続するコンデンサを適宜選択して接続すれ
ばよい。この場合、線路パターン６２によって各コンデ
ンサは並列接続されるから、コンデンサを接続すると、
上記バルク超音波共振器に直列に挿入された容量性リア
クタンス成分が大きくなる。線路パターン６２による接
続は経時変化がなく、コンデンサの静電容量も必要な経
時変化量に応じた材料を用いればよいので、このような
手段を用いて共振周波数を調整された上記バルク超音波
共振器は安定した共振特性を示すことができる。線路パ
ターン６２を用いた接続法は、バルク超音波共振器を個
別に調整するのには向かないが、１つのロット毎にばら
つきが一定の範囲内に収まり、一括して調整する程度の
調整でも十分な場合には、ウエハ上のバルク超音波共振
器を一括して調整できる利点がある。
【０１７１】実施の形態１９．図３２は、この発明の実
施の形態１９に係る薄膜圧電素子を示す図である。ここ
では、バルク超音波共振器の下地導体５が各コンデンサ
の下側電極を兼ねている。各コンデンサは、バルク超音
波共振器に対して並列接続されており、このコンデンサ
の静電容量値を変化させることにより、上記バルク超音
波共振器の共振周波数を調整することができる。このと
き、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに異なる
ように設定されており、上記バルク超音波共振器の共振
周波数の目標値からのずれ量に応じて、線路パターン６
２で接続するコンデンサを適宜選択して接続すればよ
い。この場合、線路パターン６２によって各コンデンサ
は並列接続されるから、コンデンサを接続すると、上記
バルク超音波共振器に並列に挿入された容量性リアクタ
ンス成分が大きくなる。
【０１７２】実施の形態２０．図３３は、この発明の実
施の形態２０に係る薄膜圧電素子を示す図である。各コ
ンデンサは互いに直列接続されており、更に、直列接続
されたコンデンサがバルク超音波共振器に直列接続され
ている。このコンデンサの静電容量値を変化させること
により、上記バルク超音波共振器の共振周波数を調整す
ることができる。このとき、各コンデンサの上側電極５
９の面積が互いに異なるように設定されており、上記バ
ルク超音波共振器の共振周波数の目標値からのずれ量に
応じて、線路パターン６２で接続するコンデンサを適宜
選択して、各パッド６１を短絡接続すればよい。この場
合、線路パターン６２によって各コンデンサは短絡接続
されるから、上記バルク超音波共振器に直列に挿入され
た容量性リアクタンス成分が大きくなる。
【０１７３】実施の形態２１．図３４は、この発明の実
施の形態２１に係る薄膜圧電素子を示す図である。各コ
ンデンサは互いに直列接続されており、更に、直列接続
されたコンデンサがバルク超音波共振器に並列接続され
ている。このコンデンサの静電容量値を変化させること
により、上記バルク超音波共振器の共振周波数を調整す
ることができる。このとき、各コンデンサの上側電極５
９の面積が互いに異なるように設定されており、上記バ
ルク超音波共振器の共振周波数の目標値からのずれ量に
応じて、線路パターン６２で接続するコンデンサを適宜
選択して、各パッド６１を短絡接続すればよい。この場
合、線路パターン６２によって各コンデンサは短絡接続
されるから、上記バルク超音波共振器に並列に挿入され
た容量性リアクタンス成分が大きくなる。
【０１７４】実施の形態２２．図３５は、この発明の実
施の形態２２に係る薄膜圧電素子を示す図である。６３
は予め線路パターン６２で接続された部分をレーザ等で
切断した部位である。下側電極５８と上側電極５９で挟
まれた誘電体５７の部分は、コンデンサとして動作し、
上記誘電体材料は、同じ半導体基板１上に構成されたチ
タン酸鉛（PbTiO3）２７のような未分極の圧電体であっ
ても、他の酸化シリコン（SiO2）のような一般的な絶縁
体材料であってもよい。バルク超音波共振器の上側電極
６に対して複数のコンデンサが直列接続されており、上
記複数のコンデンサは、線路パターン６２によって引き
出し電極４７に接続されている。バルク超音波共振器に
容量性リアクタンスが直列接続されているので、この容
量性リアクタンスの値を変化させることにより、上記バ
ルク超音波共振器の共振周波数を調整することができ
る。このとき、各コンデンサの上側電極５９の面積が互
いに異なるように設定されており、上記バルク超音波共
振器の共振周波数の目標値からのずれ量に応じて、線路
パターン６２をレーザ等で切断することにより、コンデ
ンサを適宜選択して電気的に分離すればよい。この場
合、切断によって各コンデンサは並列接続から分離され
るから、上記バルク超音波共振器に直列に挿入された容
量性リアクタンス成分が小さくなる。線路パターン６２
による接続は経時変化がなく、コンデンサの静電容量も
必要な経時変化量に応じた材料を用いればよいので、こ
のような手段を用いて共振周波数を調整された上記バル
ク超音波共振器は、安定した共振特性を示すことができ
る。この方法は、一括してロット毎に切断する部位６３
を決めたり、個別に切断する部位を変えたりできるの
で、比較的調整誤差範囲が広い場合から、個々のバルク
超音波共振器を厳密に調整する場合まで、広く対応でき
る利点がある。
【０１７５】実施の形態２３．図３６は、この発明の実
施の形態２３に係る薄膜圧電素子を示す図である。ここ
では、バルク超音波共振器の下地導体５が各コンデンサ
の下側電極を兼ねている。各コンデンサは、バルク超音
波共振器に対して並列接続されており、このコンデンサ
の静電容量値を変化させることにより、上記バルク超音
波共振器の共振周波数を調整することができる。このと
き、各コンデンサの上側電極５９の面積が互いに異なる
ように設定されており、上記バルク超音波共振器の共振
周波数の目標値からのずれ量に応じて、線路パターン６
２を切断する部位６３を選び、コンデンサを適宜選択し
て分離すればよい。この場合、切断によって各コンデン
サは並列接続から分離されるから、上記バルク超音波共
振器に並列に挿入された容量性リアクタンス成分が小さ
くなる。
【０１７６】実施の形態２４．図３７は、この発明の実
施の形態２４に係る薄膜圧電素子を示す図である。各コ
ンデンサは互いに直列接続されており、更に、直列接続
されたコンデンサがバルク超音波共振器に直列接続され
ている。更に、予め、各コンデンサは線路パターン６２
により短絡されている。このコンデンサの静電容量値を
変化させることにより、上記バルク超音波共振器の共振
周波数を調整することができる。このとき、各コンデン
サの上側電極５９の面積が互いに異なるように設定され
ており、上記バルク超音波共振器の共振周波数の目標値
からのずれ量に応じて、接続すべきコンデンサを短絡さ
せている線路パターン６２を切断することにより、コン
デンサが動作するようにすればよい。この場合、切断に
よって各コンデンサが互いに直列接続されるから、上記
バルク超音波共振器に直列に挿入された容量性リアクタ
ンス成分が小さくなる。
【０１７７】実施の形態２５．図３８は、この発明の実
施の形態２５に係る薄膜圧電素子を示す図である。各コ
ンデンサは互いに直列接続されており、更に、直列接続
されたコンデンサがバルク超音波共振器に並列接続され
ている。更に、予め、各コンデンサは線路パターン６２
により短絡されている。このコンデンサの静電容量値を
変化させることにより、上記バルク超音波共振器の共振
周波数を調整することができる。このとき、各コンデン
サの上側電極５９の面積が互いに異なるように設定され
ており、上記バルク超音波共振器の共振周波数の目標値
からのずれ量に応じて、接続すべきコンデンサを短絡さ
せている線路パターン６２を切断することにより、コン
デンサが動作するようにすればよい。この場合、切断に
よって各コンデンサが互いに直列接続されるから、上記
バルク超音波共振器に並列に挿入された容量性リアクタ
ンス成分が大きくなる。
【０１７８】実施の形態２６．図３９は、この発明の実
施の形態２６に係る薄膜圧電素子を示す図である。図
中、６４は電源であり、６５は可変容量ダイオードであ
る。
【０１７９】上記可変容量ダイオード６５は、上記電源
６４から印加される電圧によって静電容量を変化させる
ことができる。このため、図３９に示したように上記可
変容量ダイオード６５と上記バルク超音波共振器３５と
を並列接続するか、あるいは、上記可変容量ダイオード
６５と上記バルク超音波共振器３５とを直列接続し、上
記電源６４からの印加電圧を制御することにより、上記
バルク超音波共振器３５に並列接続、あるいは、直列接
続した容量性リアクタンス値を変化させることになり、
等価的に、上記バルク超音波共振器３５の共振周波数を
調整することになる。この発明に係るバルク超音波共振
器３５は、半導体回路と一体化することが可能なので、
上記電源６４は、上記バルク超音波共振器３５と同じ半
導体基板１上にトランジスタ等を用いて簡単に一体化す
ることができる。
【０１８０】実施の形態２７．図４０は、この発明の実
施の形態２７の薄膜圧電素子を示す図である。図中、６
６は抵抗であり、６７は端子である。
【０１８１】図４０に示した薄膜圧電素子は、可変容量
ダイオード６５への印加電圧を、抵抗６６の分圧比で決
定している。端子６７を有する各抵抗６６は、それぞれ
異なる抵抗値を有し、例えば、別の電源６４との接続、
あるいは、上記薄膜圧電素子と同じ半導体基板１上にあ
る電源６４との接続のときに、ワイヤ等で適切な調整量
となるような端子６７を選択して、上記可変容量ダイオ
ード６５への印加電圧を決めることで、上記バルク超音
波共振器３５の共振周波数を簡単に調整することができ
る。
【０１８２】実施の形態２８．図４１は、この発明の実
施の形態２８の薄膜圧電素子を示す図である。図４１に
示した薄膜圧電素子は、可変容量ダイオード６５への印
加電圧を、抵抗６６の分圧比で決定している。端子６７
を有する各抵抗６６は、それぞれ異なる抵抗値を有し、
例えば、別の電源６４との接続、あるいは、上記薄膜圧
電素子と同じ半導体基板１上にある電源６４との接続
を、線路パターン６２を用いて、適切な調整量となるよ
うに端子６７と引き出し電極４７とを接続する。このよ
うな方法は、ロット毎に一括して調整する場合に優れて
いる。
【０１８３】実施の形態２９．図４２は、この発明の実
施の形態２９の薄膜圧電素子を示す図である。図４２に
示した薄膜圧電素子は、可変容量ダイオード６５への印
加電圧を、抵抗６６の分圧比で決定している。それぞれ
異なる抵抗値を有する各抵抗６６の端子６７は、予め線
路パターン６２によって引き出し電極４７と接続されて
おり、適切な調整量となるように端子６７と引き出し電
極４７との接続をレーザ等を用いて切断する。このよう
な方法は、ロット毎に一括して調整する場合でも、上記
薄膜圧電素子を個々に調整する場合でも適用できる利点
がある。
【０１８４】実施の形態３０．図４３は、この発明の実
施の形態３０の薄膜圧電素子を示す図である。図４３に
示した薄膜圧電素子は、可変容量ダイオード６５への印
加電圧を、抵抗６６の分圧比で決定している。端子６７
を有する各抵抗６６は、それぞれ異なる抵抗値を有し、
ワイヤ等で適切な調整量となるような端子６７を選択し
て抵抗６６を短絡することにより、上記可変容量ダイオ
ード６５への印加電圧を決め、上記バルク超音波共振器
３５の共振周波数を簡単に調整することができる。
【０１８５】実施の形態３１．図４４は、この発明の実
施の形態３１の薄膜圧電素子を示す図である。図４４に
示した薄膜圧電素子は、可変容量ダイオード６５への印
加電圧を、抵抗６６の分圧比で決定している。端子６７
を有する各抵抗６６は、それぞれ異なる抵抗値を有し、
線路パターン６２を用いて、適切な調整量となるように
端子６７を選択して抵抗６６を短絡することにより、上
記可変容量ダイオード６５への印加電圧を決め、上記バ
ルク超音波共振器３５の共振周波数を簡単に調整するこ
とができる。このような方法は、ロット毎に一括して調
整する場合に優れている。
【０１８６】実施の形態３２．図４５は、この発明の実
施の形態３２の薄膜圧電素子を示す図である。図４５に
示した薄膜圧電素子は、可変容量ダイオード６５への印
加電圧を、抵抗６６の分圧比で決定している。それぞれ
異なる抵抗値を有する各抵抗６６の端子６７は、予め線
路パターン６２によって各抵抗６６は短絡されており、
適切な調整量となるように端子６７間の線路パターン６
２の接続をレーザ等を用いて切断する。このような方法
は、ロット毎に一括して調整する場合でも、上記薄膜圧
電素子を個々に調整する場合でも適用できる利点があ
る。
【０１８７】なお、図１，図２は、圧電体にチタン酸鉛
（PbTiO3）２７を用いた例を示したが、この発明はこれ
に限らず、圧電体にジルコン酸チタン酸鉛（PZT ）３２
を用いてもよく、また、同様に、図９，図１０にて圧電
体にチタン酸鉛（PbTiO3）２７を用いても効果は同じで
ある。更に、図１，図２，図９，図１０は、バルク超音
波共振器のみを示しているが、バルク超音波フィルタ
や、他の半導体回路３が同じ半導体基板１上にあっても
よい。また、下地導体５裏面側のバイアホール７やバイ
アホール３３の構造は、図１，図２，図９，図１０に示
した場合に限らず、図４６〜図５３に示すように、下地
導体５、あるいは、誘電体４の裏面側にバイアホール７
又は３３又はエアギャップ８８ができる構造であれば効
果は同じである。
【０１８８】図１１，図１６，図２１，図２２，図２
３，図２４は、バルク超音波共振器を用いたバルク超音
波発振器を例にして示したが、この発明はこれに限ら
ず、バルク超音波フィルタや半導体増幅器、半導体ミク
サ、アナログディジタル変換器、ディジタルアナログ変
換器、ＣＰＵ、ＤＳＰ、メモリ等の一般に用いられる他
の半導体回路と同じ半導体基板１上に構成しても効果は
同じであり、また、このように、同じ半導体基板１上に
多くの種類の半導体回路と一体化できるので、ある特定
の素子に限定することなく、薄膜圧電素子を用いた電子
回路全体に適用できる。
【０１８９】図１５は、トランジスタ１３と出力端子３
７との間に、バルク超音波共振器３５をインダクタとし
て挿入した例を示したが、この発明はこれに限らず、半
導体回路内の任意の位置に挿入してよい。
【０１９０】図１６は、コンデンサＣo ４５とコンデン
サＣE ４５の誘電体にバルク超音波共振器３５と同じ圧
電体を用いた例を示したが、この発明はこれに限らず、
半導体回路３内の任意のコンデンサ４５に適用してよ
い。
【０１９１】図１７，図１８，図１９，図２０は、コン
デンサのみを示し、圧電体にチタン酸鉛（PbTiO3）を用
いた例を示しているが、この発明はこれに限らず、コン
デンサ以外に、バルク超音波共振器やバルク超音波フィ
ルタ、任意の半導体回路３と共に用いてよい。また、引
き出し電極４７との接続には、エアブリッジ４６以外の
接続手段を用いても効果は同じである。
【０１９２】図２１，図２２，図２３は、それぞれ個別
の分極処理法を示しているが、これらを組み合わせた方
法を用いれば、効果はより優れたものになる。また、図
２４は、複数のチップ５３を処理する例としてバルク超
音波発振器を示したが、他のバルク超音波フィルタや半
導体回路の場合でも効果は同じである。更に、分極用パ
ターンの形状、及び、分極用パターンを形成した半導体
部分の形状は、図２４に示した形状と同じである必要は
なく、任意の形状の場合でも効果は同じである。図２４
は、各チップ５３内の構造は、図２２に示した分極処理
法を使用した例を示したが、図２１，図２３に示した方
法を用いてもよい。
【０１９３】図２５，図２６は、２つの電極からなるバ
ルク超音波フィルタの例を示したが、この発明はこれに
限らず、３電極以上のバルク超音波フィルタや、図２４
のように複数のチップにわたるバルク超音波共振器や、
バルク超音波フィルタの接続に用いても効果は同じであ
る。
【０１９４】図２７から図３８に示した例は、バルク超
音波共振器の場合を示しているが、この発明はこれに限
らず、バルク超音波フィルタに用いてもよい。更に、コ
ンデンサの形状は、図２７から図３８に示した構造に限
定されることはない。
【０１９５】図３９から図４５は、可変容量ダイオード
６５を用いた例を示したが、トランジスタでも可変容量
ダイオード６５と同じ動作をさせることができる。ま
た、バルク超音波共振器３５に対して、可変容量ダイオ
ード６５を並列接続した例のみ示したが、直列接続して
いてもよい。
【０１９６】以上のように、この発明によれば、圧電体
にチタン酸鉛（PbTiO3）やジルコン酸チタン酸鉛（PZT
）を主成分とする圧電セラミクスを用い、かつ、上記
圧電セラミクスの厚みをｈとし、下地導体として用いる
白金（Pt）、あるいは、金（Au）の厚みをｄとし、上記
圧電セラミクスの表面に平行な方向に伝搬する弾性波の
波数をｋとして、ｋｈが２以下であるか、あるいは、ｄ
／ｈが０．１以下であるように構成するので、不要なス
プリアスがなく、大きな電気機械結合係数を実現するこ
とができるので、良好な特性の薄膜圧電素子を得ること
ができる。
【０１９７】更に、圧電セラミクスは、大きな電気機械
結合係数を有するので、電気的な手段を用いた共振周波
数の調整を行うことができるので、半導体回路と一体化
しても、半導体回路の製造プロセスに合った調整手段を
選択することができ、製造コストの上昇を防ぐことがで
きる。
【０１９８】また、この発明によれば、圧電セラミクス
が広い周波数範囲で誘導性リアクタンス特性を示すこと
ができるため、半導体回路中のインダクタとして使用す
ることができ、その結果、半導体回路の面積を小さくす
ることができるので、半導体回路の製造コストを低減す
ることができる。
【０１９９】また、この発明によれば、分極処理によっ
て圧電性が強くなる圧電セラミクスを用いるので、分極
処理の有無により、一部をコンデンサ用の高誘電体材料
として用いて、コンデンサによる面積を小さくし、他方
を薄膜圧電素子として用いることができるので、薄膜圧
電素子の製造プロセスのみで、同時にコンデンサの小型
化も図ることができ、製造コストの低減を図ることがで
きる。
【０２００】また、この発明によれば、分極処理による
半導体回路内の素子の損傷を防ぎ、かつ、同時に多くの
バルク超音波共振器やバルク超音波フィルタの分極処理
を行うことができるので、分極処理のための処理費用を
押さえ、かつ、歩留まりのよい分極処理を行うことがで
きる。
【０２０１】また、この発明によれば、制御の難しい圧
電薄膜の膜厚ばらつきによって生じた共振周波数のばら
つきを、電気的に簡単に調整することができるので、特
性の良好な薄膜圧電素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１のバルク超音波共振
器の上面図を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１のバルク超音波共振
器の横断面図を示す図である。
【図３】 バルク超音波共振器の等価回路を示す図であ
る。
【図４】 反共振周波数、及び、反共振周波数と共振周
波数との差の計算結果例を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の分散特性計算結果
を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１の別の分散特性計算
結果を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態１のバルク超音波共振
器の分極前のインピーダンス測定結果を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態１のバルク超音波共振
器の分極後のインピーダンス測定結果を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２の薄膜圧電素子の上
面図を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２の薄膜圧電素子の
横断面図を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３の薄膜圧電発振器
を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４の薄膜圧電増幅器
を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態４の薄膜圧電増幅器
を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態５の薄膜圧電フィル
タを示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態６の圧電薄膜素子を
示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態７の薄膜圧電発振器
を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態７の薄膜圧電発振器
のコンデンサの上面図を示す図である。
【図１８】 この発明の実施の形態７の薄膜圧電発振器
のコンデンサの横断面図を示す図である。
【図１９】 この発明の実施の形態７の薄膜圧電発振器
の別のコンデンサの上面図を示す図である。
【図２０】 この発明の実施の形態７の薄膜圧電発振器
の別のコンデンサの横断面図を示す図である。
【図２１】 この発明の実施の形態８の薄膜圧電発振器
を示す図である。
【図２２】 この発明の実施の形態９の薄膜圧電発振器
を示す図である。
【図２３】 この発明の実施の形態１０の薄膜圧電発振
器を示す図である。
【図２４】 この発明の実施の形態１１の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図２５】 この発明の実施の形態１２の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図２６】 この発明の実施の形態１３の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図２７】 この発明の実施の形態１４の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図２８】 この発明の実施の形態１５の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図２９】 この発明の実施の形態１６の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３０】 この発明の実施の形態１７の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３１】 この発明の実施の形態１８の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３２】 この発明の実施の形態１９の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３３】 この発明の実施の形態２０の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３４】 この発明の実施の形態２１の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３５】 この発明の実施の形態２２の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３６】 この発明の実施の形態２３の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３７】 この発明の実施の形態２４の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３８】 この発明の実施の形態２５の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図３９】 この発明の実施の形態２６の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４０】 この発明の実施の形態２７の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４１】 この発明の実施の形態２８の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４２】 この発明の実施の形態２９の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４３】 この発明の実施の形態３０の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４４】 この発明の実施の形態３１の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４５】 この発明の実施の形態３２の薄膜圧電素子
を示す図である。
【図４６】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図４７】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図４８】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図４９】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図５０】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図５１】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図５２】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図５３】 この発明のバルク超音波共振器の他の例を
示す図である。
【図５４】 従来のこの種の圧電薄膜素子を示す図であ
る。
【図５５】 従来のこの種のバルク超音波共振器の上面
図を示す図である。
【図５６】 従来のこの種のバルク超音波共振器の断面
図を示す図である。
【図５７】 バルク超音波共振器の簡易構成図を示す図
である。
【図５８】 バルク超音波共振器の等価回路を示す図で
ある。
【図５９】 バルク超音波共振器のインピーダンス特性
を示す図である。
【図６０】 バルク超音波共振器のインピーダンス特性
を示す図である。
【図６１】 発振回路を示す図である。
【図６２】 ラダー形接続したバルク超音波フィルタの
回路図を示す図である。
【図６３】 バルク超音波フィルタの各バルク超音波共
振器のインピーダンス特性を示す図である。
【図６４】 バルク超音波フィルタの通過特性を示す図
である。
【図６５】 多重モード共振を用いたバルク超音波フィ
ルタの上面図を示す図である。
【図６６】 多重モード共振を用いたバルク超音波フィ
ルタの横断面図を示す図である。
【図６７】 多重モード共振を用いたバルク超音波フィ
ルタの等価回路を示す図である。
【図６８】 従来のこの種のバルク超音波共振器の周波
数調整法を示す図である。
【図６９】 従来のこの種のバルク超音波共振器の周波
数調整法を示す図である。
【図７０】 従来のこの種のバルク超音波共振器の周波
数調整法を示す図である。
【図７１】 図６９に示した回路の等価回路を示す図で
ある。
【図７２】 図７０に示した回路の等価回路を示す図で
ある。
【図７３】 パターン精度の影響を説明するための上面
図である。
【図７４】 パターン精度の影響を説明するための横断
面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板、２ 酸化亜鉛（ZnO ）や窒化アルミニ
ウム（AlN ）等の圧電薄膜、３ 半導体回路、４ 酸化
シリコン（SiO2）、５ 下地導体、６ 上側電極、７
バイアホール、８ 共振素子、９ 電極間容量、１０
等価インダクタンス、１１ 等価容量、１２ 等価抵
抗、１３ トランジスタ、１４ コンデンサ、１５ バ
ルク超音波共振器、１６ 入力端子、１７ 出力端子、
１８ 接地端子、１９ 並列要素であるバルク超音波共
振器のインピーダンス特性、２０直列要素であるバルク
超音波共振器のインピーダンス特性、２１ エピタキシ
ャル成長シリコン、２２ 入力側引き出し電極、２３
出力側引き出し電極、２４トリミング部、２５ 可変容
量コンデンサ、２６ 引き出し電極、２７ 圧電セラミ
クス薄膜又は圧電薄膜又はチタン酸鉛、２８ 上側電極
の等価回路、２９圧電薄膜の等価回路、３０ 下地導体
の等価回路、３１ａ 上側電極に相当する電気端子、３
１ｂ 下地導体に相当する電気端子、３２ ジルコン酸
チタン酸鉛、３３ バイアホール、３４ 引き出し電
極、３５ バルク超音波共振器、３６ 抵抗、３７ 出
力端子、３８ 電源端子、３９ 接地端子、４０ 上側
電極、４１ バルク超音波フィルタ、４２ 半導体増幅
器、４３ 入力端子、４４インダクタ、４５ コンデン
サ、４６ エアブリッジ、４７ 引き出し端子、４８ａ
分極用端子、４８ｂ 分極用端子、４９ コンデン
サ、５０ 直流電源、５１ａ バルク超音波共振器側端
子、５１ｂ 半導体回路側端子、５２ 抵抗、５３ 薄
膜圧電素子チップ、５４ 分極用パターンを形成した半
導体部分、５５分極用パターン、５６ 分極用パター
ン、５７ 誘電体、５８ 下側電極、５９ 上側電極、
６０ ワイヤ、６１ パッド、６２ 線路パターン、６
３ 切断部、６４ 電源、６５ 可変容量ダイオード、
６６ 抵抗、６７ 端子。
フロントページの続き (72)発明者 木村 友則 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 亀山 俊平 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 前田 智佐子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 山田 朗 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 本多 俊久 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−226648（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−96005（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−113616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−31305（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−81848（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−36048（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4640756（ＵＳ，Ａ) Ｙｏｉｃｈｉ ＭＩＹＡＳＡＫＡ，Ｓ ｈｉｇｅｋｉ ＨＯＳＨＩＮＯ，Ｓａｄ ａｙｕｋｉ ＴＡＫＡＨＡＳＨＩ，ＡＤ ＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲ Ｅ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ，ＩＥＥＥ Ｕ ＬＴＲＡＳ．ＳＹＭＰ．ＰＲＯＣ．，米 国，ＩＥＥＥ，1987年，ｐ．385−393 Ｙｏｉｃｈｉ ＭＩＹＡＳＡＫＡ，Ｓ ｈｉｇｅｋｉ ＨＯＳＨＩＮＯ，Ｓａｄ ａｙｕｋｉ ＴＡＫＡＨＡＳＨＩ，Ｚｎ Ｏ／ＳｉＯ２／Ｓｉ Ｄｉａｐｈｒａｇ ｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａ ｖｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｅｓｏｎ ａｔｏｒｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ４ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏ ｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｅｌｅｃｔ ｒｏ，日本，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕ ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ，1984年, Ｖｏｌ．23 Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ 23 −１，ｐ．119−121 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/17

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板と、 上記半導体基板上に設けられた、厚さｄの下地導電体層
    と、 上記下地導電体層上に設けられた、厚さｈの圧電セラミ
    クス薄膜と、 上記圧電セラミクス薄膜上に設けられた導電性電極パタ
    ーンと、 上記圧電セラミクス薄膜の分極操作に用いる分極回路
    と、 上記分極回路による分極操作から上記半導体回路を保護
    する保護回路とを備え、 厚さｄ／厚さｈが０．１以下であり、 上記圧電セラミクス薄膜は、圧電セラミクス薄膜表面と
    平行な方向に伝搬する弾性波を発生し、その弾性波の波
    数ｋが２／厚さｈ以下であり、 上記圧電セラミクス薄膜は、分極操作を行った圧電体部
    と、分極操作を行わない誘電体部とを備えたことを特徴
    とする薄膜圧電素子。
  2. 【請求項２】 上記薄膜圧電素子は、さらに、 上記半導体基板上に設けられた半導体回路を備え、 上記半導体回路は、上記圧電セラミクス薄膜の一部を利
    用して構成されたことを特徴とする請求項１記載の薄膜
    圧電素子。
  3. 【請求項３】 上記薄膜圧電素子は、さらに、 上記半導体基板上に設けられた複数のリアクタンス素子
    と、 上記複数のリアクタンス素子の接続方法を変更する接続
    変更手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の薄
    膜圧電素子。
  4. 【請求項４】 上記薄膜圧電素子は、さらに、 上記半導体基板上に設けられ、容量性リアクタンスを変
    更できる能動素子回路を備えたことを特徴とする請求項
    １記載の薄膜圧電素子。
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6396200B2 (en) * 1998-01-16 2002-05-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thin film piezoelectric element
US6081171A (en) * 1998-04-08 2000-06-27 Nokia Mobile Phones Limited Monolithic filters utilizing thin film bulk acoustic wave devices and minimum passive components for controlling the shape and width of a passband response
US6060818A (en) * 1998-06-02 2000-05-09 Hewlett-Packard Company SBAR structures and method of fabrication of SBAR.FBAR film processing techniques for the manufacturing of SBAR/BAR filters
JP2000209063A (ja) 1998-11-12 2000-07-28 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
JP3531522B2 (ja) * 1999-04-19 2004-05-31 株式会社村田製作所 圧電共振子
KR100506534B1 (ko) * 2000-01-31 2005-08-05 긴세키 가부시키가이샤 압전진동자를 사용한 발진회로용 용기, 그 제조방법 및발진기
US6384697B1 (en) * 2000-05-08 2002-05-07 Agilent Technologies, Inc. Cavity spanning bottom electrode of a substrate-mounted bulk wave acoustic resonator
GB0012437D0 (en) 2000-05-24 2000-07-12 Univ Cranfield Improvements to filters
GB0012439D0 (en) 2000-05-24 2000-07-12 Univ Cranfield Improvements to filters
GB0014630D0 (en) * 2000-06-16 2000-08-09 Koninkl Philips Electronics Nv Bulk accoustic wave filter
US6355498B1 (en) * 2000-08-11 2002-03-12 Agere Systems Guartian Corp. Thin film resonators fabricated on membranes created by front side releasing
JP3953315B2 (ja) * 2001-12-26 2007-08-08 宇部興産株式会社 窒化アルミニウム薄膜−金属電極積層体およびそれを用いた薄膜圧電共振子
WO2002093740A1 (fr) * 2001-05-11 2002-11-21 Ube Electronics, Ltd. Resonateur d'onde acoustique en volume a couche mince
US6662419B2 (en) * 2001-12-17 2003-12-16 Intel Corporation Method for fabricating film bulk acoustic resonators to achieve high-Q and low loss
JP2005033775A (ja) * 2003-06-18 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品及びその製造方法
US7486003B1 (en) * 2005-09-22 2009-02-03 Sei-Joo Jang Polymer bulk acoustic resonator
US7567024B2 (en) 2007-09-26 2009-07-28 Maxim Integrated Products, Inc. Methods of contacting the top layer of a BAW resonator
US8512800B2 (en) 2007-12-04 2013-08-20 Triquint Semiconductor, Inc. Optimal acoustic impedance materials for polished substrate coating to suppress passband ripple in BAW resonators and filters
US7768364B2 (en) 2008-06-09 2010-08-03 Maxim Integrated Products, Inc. Bulk acoustic resonators with multi-layer electrodes
JP5286016B2 (ja) * 2008-10-03 2013-09-11 京セラ株式会社 フィルタおよびデュプレクサ、ならびにフィルタの製造方法
DE102008052222B4 (de) * 2008-10-17 2019-01-10 Snaptrack, Inc. Antennen Duplexer mit hoher GPS-Unterdrückung
WO2011142845A2 (en) * 2010-01-20 2011-11-17 Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona Acting For And On Behalf Of Arizona State University Film bulk acoustic wave resonator-based high energy radiation detectors and methods using the same
CN103985949B (zh) * 2014-05-15 2016-03-09 中国电子科技集团公司第二十六研究所 高频体声波延迟线换能器制备方法及高频体声波延迟线
EP3185413B1 (en) * 2015-12-23 2019-12-04 Nokia Technologies Oy An oscillator apparatus and associated methods
CN113644895B (zh) * 2021-06-30 2024-02-23 中国电子科技集团公司第十三研究所 薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5877920U (ja) * 1981-11-20 1983-05-26 日本特殊陶業株式会社 圧電共振器
US4640756A (en) * 1983-10-25 1987-02-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of making a piezoelectric shear wave resonator
DE3922977A1 (de) * 1989-07-12 1991-01-24 Texas Instruments Deutschland Trimmschaltung und unter verwendung einer solchen trimmschaltung ausfuehrbares abgleichverfahren
JPH03151705A (ja) * 1989-11-08 1991-06-27 Murata Mfg Co Ltd 圧電振動素子
JP2643620B2 (ja) * 1991-03-13 1997-08-20 松下電器産業株式会社 電圧制御発振器とその製造方法
US5260596A (en) * 1991-04-08 1993-11-09 Motorola, Inc. Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator
EP0526048B1 (en) * 1991-07-18 1997-11-12 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia
JP3125454B2 (ja) * 1992-07-07 2001-01-15 株式会社村田製作所 ３端子型圧電共振子
US5446335A (en) * 1993-02-19 1995-08-29 Murata Mfg. Co., Ltd. Piezoresonator with a built-in capacitor and a manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｙｏｉｃｈｉ ＭＩＹＡＳＡＫＡ，Ｓｈｉｇｅｋｉ ＨＯＳＨＩＮＯ，Ｓａｄａｙｕｋｉ ＴＡＫＡＨＡＳＨＩ，ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ，ＩＥＥＥ ＵＬＴＲＡＳ．ＳＹＭＰ．ＰＲＯＣ．，米国，ＩＥＥＥ，１９８７年，ｐ．３８５−３９３
Ｙｏｉｃｈｉ ＭＩＹＡＳＡＫＡ，Ｓｈｉｇｅｋｉ ＨＯＳＨＩＮＯ，Ｓａｄａｙｕｋｉ ＴＡＫＡＨＡＳＨＩ，ＺｎＯ／ＳｉＯ２／Ｓｉ Ｄｉａｐｈｒａｇｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ４ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ，日本，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ，１９８４年，Ｖｏｌ．２３ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２３−１，ｐ．１１９−１２１

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