JP5047660B2 - Piezoelectric thin film device - Google Patents

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Description

本発明は、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric thin film device including one or more piezoelectric thin film resonators.

圧電薄膜共振子(FBAR;Film Bulk Acoustic Resonator)は、支持体に支持された圧電体薄膜の両主面に電極を形成し、圧電体薄膜を挟んで電極を対向させた構造を有する。圧電薄膜共振子は、圧電体薄膜を挟んで電極が対向する対向領域に励振された厚み縦振動に起因する電気的な応答を利用した共振子となっている。   2. Description of the Related Art A piezoelectric thin film resonator (FBAR) has a structure in which electrodes are formed on both main surfaces of a piezoelectric thin film supported by a support, and the electrodes are opposed to each other with the piezoelectric thin film interposed therebetween. The piezoelectric thin film resonator is a resonator using an electrical response due to thickness longitudinal vibration excited in a facing region where electrodes face each other with a piezoelectric thin film interposed therebetween.

しかし、圧電薄膜共振子では、圧電体薄膜の広がり方向に伝播する弾性波が対向領域の外郭において反射して定在波を引き起こし、副共振の原因となる場合がある。この副共振の問題を解決するため、対向領域の平面形状を不規則形状とした圧電伝薄膜共振子が特許文献1に紹介されている。   However, in the piezoelectric thin film resonator, the elastic wave propagating in the spreading direction of the piezoelectric thin film may be reflected on the outer surface of the opposing region to cause a standing wave, which may cause sub-resonance. In order to solve this sub-resonance problem, a piezoelectric thin film resonator in which the planar shape of the opposing region is an irregular shape is introduced in Patent Document 1.

特開2000−332568号公報JP 2000-332568 A

しかし、特許文献1の圧電薄膜共振子は、確かに副共振を抑制することができるものの、その効果が不十分であるという問題を有していた。本発明は、この課題を解決するためになされたもので、圧電薄膜共振子の副共振を効果的に抑制し、圧電薄膜デバイスの特性を向上することを目的とする。   However, although the piezoelectric thin film resonator of Patent Document 1 can surely suppress the sub-resonance, it has a problem that the effect is insufficient. The present invention has been made to solve this problem, and an object thereof is to effectively suppress the sub-resonance of the piezoelectric thin film resonator and improve the characteristics of the piezoelectric thin film device.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスであって、圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜の両主面にそれぞれ形成され、対向領域において前記圧電体薄膜を挟んで対向する電極と、前記圧電体薄膜を支持する支持体とを備え、前記圧電体薄膜が前記支持体から離隔された自由振動領域の平面形状が非円形であって、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が連続する平行部分を実質的に含まない。前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭は、波形である。前記自由振動領域は、前記対向領域を内包する。前記対向領域から漏洩し前記圧電体薄膜の広がり方向に伝播する弾性波が到達しうる位置に前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭があり、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭において弾性波が反射される。 In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1 is a piezoelectric thin film device including one or more piezoelectric thin film resonators, which are formed on both main surfaces of the piezoelectric thin film and the piezoelectric thin film, respectively. And a support for supporting the piezoelectric thin film, and the planar shape of the free vibration region in which the piezoelectric thin film is separated from the support is non-circular. Thus, it does not substantially include a parallel portion having a continuous contour that defines the planar shape of the free vibration region. The contour that defines the planar shape of the free vibration region is a waveform. The free vibration region includes the facing region. There is a contour that defines the planar shape of the free vibration region at a position where an elastic wave that leaks from the facing region and propagates in the spreading direction of the piezoelectric thin film can reach, and the contour that defines the planar shape of the free vibration region Elastic waves are reflected.

請求項2の発明は、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、前記対向領域の平面形状を規定する輪郭と平行な連続する平行部分を実質的に含まない請求項1に記載の圧電薄膜デバイスである。   According to a second aspect of the present invention, the contour defining the planar shape of the free vibration region does not substantially include a continuous parallel portion parallel to the contour defining the planar shape of the opposing region. It is a thin film device.

請求項3の発明は、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、複数の直線区分を含み、前記複数の直線区分の各々が相互に非平行となっている請求項1又は請求項2に記載の圧電薄膜デバイスである。   According to a third aspect of the present invention, the contour defining the planar shape of the free vibration region includes a plurality of straight sections, and each of the plurality of straight sections is non-parallel to each other. The piezoelectric thin film device described in 1.

請求項4の発明は、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、曲線区分を含む請求項1又は請求項2に記載の圧電薄膜デバイスである。 The invention according to claim 4 is the piezoelectric thin film device according to claim 1 or 2, wherein a contour defining a planar shape of the free vibration region includes a curved section.

請求項5の発明は、前記自由振動領域の平面形状が、回転対称軸Cn(n≧2)を持たない請求項1に記載の圧電薄膜デバイスである。 A fifth aspect of the present invention is the piezoelectric thin film device according to the first aspect, wherein a planar shape of the free vibration region does not have a rotational symmetry axis C n (n ≧ 2).

請求項6の発明は、前記電極が前記圧電体薄膜の平坦な両主面に形成される請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の圧電薄膜デバイスである
A sixth aspect of the present invention is the piezoelectric thin film device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electrodes are formed on both flat main surfaces of the piezoelectric thin film .

本発明によれば、圧電薄膜共振子の副共振を効果的に抑制し、圧電薄膜デバイスの特性を向上することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the subresonance of a piezoelectric thin film resonator can be suppressed effectively, and the characteristic of a piezoelectric thin film device can be improved.

請求項2の発明によれば、圧電薄膜デバイスの特性をさらに向上することができる。   According to invention of Claim 2, the characteristic of a piezoelectric thin film device can further be improved.

<1.1 全体構造>
以下では、単独の圧電薄膜共振子(FBAR;Film Bulk Acoustic Resonator)を例として、本発明の圧電薄膜デバイスの望ましい実施形態について説明する。しかし、以下で説明する実施形態は、本発明の圧電薄膜デバイスが単独の圧電薄膜共振子に限定されることを意味するものではない。すなわち、本発明における圧電薄膜デバイスとは、一般的にいえば、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイス全般を意味しており、単一の圧電薄膜共振子を含む発振子及びトラップ等並びに複数の圧電薄膜共振子を含むフィルタ、デュプレクサ、トリプレクサ及びトラップ等を包含している。
<1.1 Overall structure>
In the following, a preferred embodiment of the piezoelectric thin film device of the present invention will be described using a single piezoelectric thin film resonator (FBAR) as an example. However, the embodiment described below does not mean that the piezoelectric thin film device of the present invention is limited to a single piezoelectric thin film resonator. That is, the piezoelectric thin film device in the present invention generally means all piezoelectric thin film devices including one or a plurality of piezoelectric thin film resonators, and an oscillator and a trap including a single piezoelectric thin film resonator. And filters including a plurality of piezoelectric thin film resonators, duplexers, triplexers, traps, and the like.

図1〜図3は、圧電薄膜共振子1の模式図である。図1は、圧電薄膜共振子1の斜視図、図2は、圧電薄膜共振子1の平面図、図3は、図2のIII-IIIで示される切断線における圧電薄膜共振子1の断面図となっている。図1〜図3には、説明の便宜上、左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とする共通のXYZ直交座標系が定義されている。   1 to 3 are schematic views of the piezoelectric thin film resonator 1. 1 is a perspective view of the piezoelectric thin film resonator 1, FIG. 2 is a plan view of the piezoelectric thin film resonator 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric thin film resonator 1 taken along the section line III-III in FIG. It has become. 1 to 3, a common XYZ orthogonal coordinate system is defined in which the left-right direction is the X-axis direction, the front-rear direction is the Y-axis direction, and the up-down direction is the Z-axis direction.

図1〜図3に示すように、圧電薄膜共振子1は、支持基板11の上に、接着層12、キャビティ形成膜13、下面電極14、圧電体薄膜15及び上面電極16(161,162)をこの順序で積層した構造を有している。圧電薄膜共振子1の製造にあたっては、単独で自重に耐え得る後述の圧電体基板17を除去加工することにより圧電体薄膜15を得ているが、除去加工によって得られる圧電体薄膜15は単独で自重に耐え得ない。このため、圧電薄膜共振子1の製造にあたっては、除去加工に先立って、キャビティ形成膜13及び下面電極14を形成した圧電体基板17を支持体となる支持基板11にあらかじめ接着している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the piezoelectric thin film resonator 1 includes an adhesive layer 12, a cavity forming film 13, a lower surface electrode 14, a piezoelectric thin film 15, and an upper surface electrode 16 (161, 162) on a support substrate 11. Are stacked in this order. When the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured, the piezoelectric thin film 15 is obtained by removing a piezoelectric substrate 17 (described later) that can withstand its own weight, but the piezoelectric thin film 15 obtained by the removing process is independent. I can't stand my own weight. For this reason, when the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured, the piezoelectric substrate 17 on which the cavity forming film 13 and the lower surface electrode 14 are formed is bonded in advance to the support substrate 11 serving as a support prior to the removal processing.

<1.2 支持基板>
支持基板11は、圧電薄膜共振子1の製造途上で圧電体基板17を除去加工するときに、キャビティ形成膜13及び下面電極14が下面に形成された圧電体基板17を接着層12を介して支持する支持体としての役割を有している。加えて、支持基板11は、圧電薄膜共振子1の製造後に、キャビティ形成膜13及び下面電極14が下面に形成され、上面電極16が上面に形成された圧電体薄膜15を接着層12を介して支持する支持体としての役割も有している。したがって、支持基板11には、圧電体基板17を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子1の製造後にも強度が低下しないこととが要請される。
<1.2 Support substrate>
When the piezoelectric substrate 17 is removed during the manufacturing process of the piezoelectric thin film resonator 1, the support substrate 11 has the piezoelectric substrate 17 on which the cavity forming film 13 and the lower surface electrode 14 are formed on the lower surface via the adhesive layer 12. It has a role as a support to support. In addition, after the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured, the support substrate 11 has the piezoelectric thin film 15 having the cavity forming film 13 and the lower surface electrode 14 formed on the lower surface and the upper surface electrode 16 formed on the upper surface via the adhesive layer 12. It also has a role as a support body that supports. Therefore, the support substrate 11 is required to be able to withstand the force applied when the piezoelectric substrate 17 is removed, and that the strength does not decrease after the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured.

支持基板11の材料及び厚さは、このような要請を満足するように、適宜選択することができる。ただし、支持基板11の材料を、圧電体薄膜15を構成する圧電材料と近い熱膨張率、より望ましくは、圧電体薄膜15を構成する圧電材料と同じ熱膨張率を有する材料、例えば、圧電体薄膜15を構成する圧電材料と同じ材料とすれば、圧電薄膜共振子1の製造途上において、熱膨張率の差に起因する反りや破損を抑制することができ、圧電薄膜共振子1の製造後において、熱膨張率の差に起因する特性変動や破損を抑制することができる。なお、熱膨張率に異方性がある材料を用いる場合、支持基板11と圧電体薄膜15とで各方向の熱膨張率がともに同じとなるように配慮することが望ましく、支持基板11と圧電体薄膜15とに同じ圧電材料を用いる場合、支持基板11と圧電体薄膜15とで結晶方位を一致させることが望ましい。   The material and thickness of the support substrate 11 can be appropriately selected so as to satisfy such requirements. However, the material of the support substrate 11 is a material having a thermal expansion coefficient close to that of the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15, more preferably a material having the same thermal expansion coefficient as the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15, for example, a piezoelectric body If the same material as the piezoelectric material constituting the thin film 15 is used, warping and breakage due to the difference in thermal expansion coefficient can be suppressed during the manufacturing of the piezoelectric thin film resonator 1. Thus, characteristic fluctuations and breakage due to the difference in thermal expansion coefficient can be suppressed. When a material having an anisotropic thermal expansion coefficient is used, it is desirable to consider that the thermal expansion coefficient in each direction is the same between the support substrate 11 and the piezoelectric thin film 15. When the same piezoelectric material is used for the body thin film 15, it is desirable that the crystal orientations of the support substrate 11 and the piezoelectric thin film 15 are matched.

<1.3 接着層>
接着層12は、圧電薄膜共振子1の製造途上で圧電体基板17を除去加工するときに、キャビティ形成膜13及び下面電極14が下面に形成された圧電体基板17を支持基板11に接着固定する役割を有している。加えて、接着層12は、圧電薄膜共振子1の製造後に、キャビティ形成膜13及び下面電極14が下面に形成され、上面電極16が上面に形成された圧電体薄膜15を支持基板11に接着固定する役割も有している。したがって、接着層12には、圧電体基板17を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子1の製造後にも接着力が低下しないこととが要請される。
<1.3 Adhesive layer>
The adhesive layer 12 adheres and fixes the piezoelectric substrate 17 having the cavity forming film 13 and the lower surface electrode 14 formed on the lower surface to the support substrate 11 when the piezoelectric substrate 17 is removed during the manufacturing of the piezoelectric thin film resonator 1. Have a role to play. In addition, after the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured, the adhesive layer 12 bonds the piezoelectric thin film 15 having the cavity forming film 13 and the lower electrode 14 formed on the lower surface and the upper electrode 16 formed on the upper surface to the support substrate 11. It also has a fixing role. Therefore, the adhesive layer 12 is required to be able to withstand the force applied when the piezoelectric substrate 17 is removed, and that the adhesive force does not decrease even after the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured.

このような要請を満足する接着層12の望ましい例としては、有機接着剤、望ましくは、充填効果を有し、接着対象が完全に平坦ではなくても十分な接着力を発揮するエポキシ接着剤(熱硬化性を利用するエポキシ樹脂の接着剤)やアクリル接着剤(光硬化性及び熱硬化性を併用するアクリル樹脂の接着剤)により形成された接着層12を挙げることができる。このような樹脂を採用することにより、支持基板11と圧電体基板17との間に期待しない空隙が生じることを防止し、当該空隙により圧電体基板17の除去加工時にクラック等が発生することを防止可能である。ただし、このことは、これ以外の接着層12によって支持基板11と圧電体薄膜15とが接着固定されることを妨げるものではない。   Desirable examples of the adhesive layer 12 satisfying such requirements include an organic adhesive, preferably an epoxy adhesive having a filling effect and exhibiting sufficient adhesive force even if the object to be bonded is not completely flat ( Examples thereof include an adhesive layer 12 formed of an epoxy resin adhesive using thermosetting) and an acrylic adhesive (an acrylic resin adhesive using both photo-curing property and thermosetting property). By adopting such a resin, it is possible to prevent an unexpected gap from being generated between the support substrate 11 and the piezoelectric substrate 17 and to cause a crack or the like when the piezoelectric substrate 17 is removed by the gap. It can be prevented. However, this does not prevent the support substrate 11 and the piezoelectric thin film 15 from being bonded and fixed by the other adhesive layer 12.

<1.4 キャビティ形成膜>
キャビティ形成膜13は、絶縁材料を成膜することにより得られた絶縁体膜である。キャビティ形成膜13は、対向領域191の外側に形成され、自由振動領域192において圧電体薄膜15を支持基板11から離隔させるキャビティ(空洞)135を形成している。このようなスペーサとしての役割を有するキャビティ形成膜13により、自由振動領域192において圧電体薄膜15が支持基板11と干渉しなくなり、対向領域191における励振が阻害されることがなくなる。
<1.4 Cavity forming film>
The cavity forming film 13 is an insulator film obtained by forming an insulating material. The cavity forming film 13 is formed outside the facing region 191, and forms a cavity 135 that separates the piezoelectric thin film 15 from the support substrate 11 in the free vibration region 192. Due to the cavity forming film 13 serving as such a spacer, the piezoelectric thin film 15 does not interfere with the support substrate 11 in the free vibration region 192, and excitation in the opposing region 191 is not hindered.

キャビティ形成膜13を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化ケイ素(SiO2)等の絶縁材料から選択することが望ましい。 The insulating material constituting the cavity forming film 13 is not particularly limited, but is preferably selected from insulating materials such as silicon dioxide (SiO 2 ).

<1.5 圧電体薄膜>
圧電体薄膜15は、圧電体基板17を除去加工することにより得られる。より具体的には、圧電体薄膜15は、単独で自重に耐え得る厚み(例えば、50μm以上)を有する圧電体基板17を、単独で自重に耐え得ない膜厚(例えば、10μm以下)まで除去加工で薄肉化することにより得られる。
<1.5 Piezoelectric thin film>
The piezoelectric thin film 15 is obtained by removing the piezoelectric substrate 17. More specifically, the piezoelectric thin film 15 removes the piezoelectric substrate 17 having a thickness that can withstand its own weight (for example, 50 μm or more) to a film thickness that cannot withstand its own weight (for example, 10 μm or less). It is obtained by thinning by processing.

圧電体薄膜15を構成する圧電材料としては、所望の圧電特性を有する圧電材料を選択することができるが、水晶(SiO2)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、酸化亜鉛(ZnO)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)及びランガサイト(La3Ga3SiO14)等の粒界を含まない単結晶材料を選択することが望ましい。圧電体薄膜15を構成する圧電材料として単結晶材料を用いることにより、圧電体薄膜15の電気機械結合係数及び機械的品質係数を向上することができるからである。 As a piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15, a piezoelectric material having desired piezoelectric characteristics can be selected, but quartz (SiO 2 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), Select single crystal materials that do not contain grain boundaries such as lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), zinc oxide (ZnO), potassium niobate (KNbO 3 ) and langasite (La 3 Ga 3 SiO 14 ) It is desirable. This is because by using a single crystal material as the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15, the electromechanical coupling coefficient and the mechanical quality factor of the piezoelectric thin film 15 can be improved.

また、圧電体薄膜15における結晶方位も、所望の圧電特性を有する結晶方位を選択することができる。ここで、圧電体薄膜15における結晶方位は、圧電薄膜共振子1の共振周波数や反共振周波数の温度特性が良好となる結晶方位とすることが望ましく、周波数温度係数が「0」となる結晶方位とすることがさらに望ましい。   In addition, as the crystal orientation in the piezoelectric thin film 15, a crystal orientation having desired piezoelectric characteristics can be selected. Here, the crystal orientation in the piezoelectric thin film 15 is preferably a crystal orientation in which the temperature characteristics of the resonance frequency and antiresonance frequency of the piezoelectric thin film resonator 1 are favorable, and the crystal orientation in which the frequency temperature coefficient is “0”. Is more desirable.

圧電体基板17の除去加工は、切削、研削及び研磨等の機械加工並びにエッチング等の化学加工等により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を段階的に切り替えながら圧電体基板を除去加工すれば、高い生産性を維持しつつ、圧電体薄膜15の品質を向上し、圧電薄膜共振子1の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板17を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板17を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板17に生じた加工変質層を仕上げ研磨により除去するようにすれば、圧電体基板17を削る速度が早くなり、圧電薄膜共振子1の生産性を向上することができるとともに、圧電体薄膜15の品質を向上することにより、圧電薄膜共振子1の特性を向上することができる。   The removal processing of the piezoelectric substrate 17 is performed by mechanical processing such as cutting, grinding and polishing, and chemical processing such as etching. Here, if a plurality of removal processing methods are combined and the piezoelectric substrate is removed while switching the removal processing method step by step from the removal processing method with a high processing speed to the removal processing method with a small process alteration occurring on the processing target. The quality of the piezoelectric thin film 15 can be improved and the characteristics of the piezoelectric thin film resonator 1 can be improved while maintaining high productivity. For example, after performing grinding in which the piezoelectric substrate 17 is brought into contact with fixed abrasive grains and polishing in which the piezoelectric substrate 17 is brought into contact with loose abrasive grains are sequentially performed, a work-affected layer generated on the piezoelectric substrate 17 by the polishing. Is removed by finish polishing, the speed of cutting the piezoelectric substrate 17 can be increased, the productivity of the piezoelectric thin film resonator 1 can be improved, and the quality of the piezoelectric thin film 15 can be improved. The characteristics of the piezoelectric thin film resonator 1 can be improved.

このような圧電薄膜共振子1では、圧電体薄膜15をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜15を構成する圧電材料や圧電体薄膜15における結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜15を構成する圧電材料や圧電体薄膜15における結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、圧電薄膜共振子1では、所望の特性を実現することが容易になっている。   In such a piezoelectric thin film resonator 1, unlike the case where the piezoelectric thin film 15 is formed by sputtering or the like, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15 and the crystal orientation in the piezoelectric thin film 15 are not restricted by the base. The degree of freedom in selecting the crystal orientation of the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 15 and the piezoelectric thin film 15 is high. Therefore, the piezoelectric thin film resonator 1 can easily achieve desired characteristics.

この圧電体薄膜15には、圧電体薄膜15の下面と上面との間を貫通し、圧電体薄膜15を挟んで対向する下面電極14と上面電極162とを導通させるバイアホール155が形成されている。バイアホール155は、その内側面に成膜された導電体薄膜により下面電極14と上面電極162とを電気的に接続する。   A via hole 155 is formed in the piezoelectric thin film 15 so as to penetrate between the lower surface and the upper surface of the piezoelectric thin film 15 and to connect the lower electrode 14 and the upper electrode 162 facing each other with the piezoelectric thin film 15 interposed therebetween. Yes. The via hole 155 electrically connects the lower electrode 14 and the upper electrode 162 with a conductive thin film formed on the inner surface thereof.

<1.6 下面電極及び上面電極>
下面電極14及び上面電極16は、それぞれ、圧電体薄膜15の平坦に研磨された下面及び上面に導電材料を成膜することにより形成された導電体薄膜である。ここで、圧電体薄膜15の下面及び上面が「平坦」であるとは、研磨後に不可避的に残存する表面粗さを超えるような凹凸がない状態をいう。圧電体薄膜15の平坦な下面に下面電極14を形成すること及び圧電体薄膜15の平坦な上面に上面電極16を成膜することには、フォトリソグラフィにより下面電極14及び上面電極16を形成する場合に、上面電極14及び下面電極16の寸法精度を向上することができるという利点がある。このような寸法精度の向上効果は、下面電極14及び上面電極16の輪郭が圧電体薄膜15の下面及び上面の平坦な部分に位置していれば得ることができる。
<1.6 Bottom electrode and top electrode>
The lower electrode 14 and the upper electrode 16 are conductor thin films formed by depositing a conductive material on the flat and polished lower and upper surfaces of the piezoelectric thin film 15, respectively. Here, the “lower surface” and the “upper surface” of the piezoelectric thin film 15 are in a state where there is no unevenness exceeding the surface roughness inevitably remaining after polishing. In order to form the lower electrode 14 on the flat lower surface of the piezoelectric thin film 15 and to form the upper electrode 16 on the flat upper surface of the piezoelectric thin film 15, the lower electrode 14 and the upper electrode 16 are formed by photolithography. In this case, there is an advantage that the dimensional accuracy of the upper surface electrode 14 and the lower surface electrode 16 can be improved. Such an effect of improving the dimensional accuracy can be obtained if the contours of the lower surface electrode 14 and the upper surface electrode 16 are located on flat portions of the lower surface and the upper surface of the piezoelectric thin film 15.

下面電極14及び上面電極16を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、金(Au)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)及びタンタル(Ta)等の金属から選択することが望ましい。もちろん、下面電極14及び上面電極16を構成する導電材料として合金を用いてもよい。また、複数種類の導電材料を重ねて成膜することにより、下面電極14及び上面電極16を形成してもよい。   The conductive material constituting the lower electrode 14 and the upper electrode 16 is not particularly limited, but aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), chromium (Cr), nickel It is desirable to select from metals such as (Ni), molybdenum (Mo), tungsten (W) and tantalum (Ta). Of course, an alloy may be used as the conductive material constituting the lower electrode 14 and the upper electrode 16. Further, the lower electrode 14 and the upper electrode 16 may be formed by stacking a plurality of kinds of conductive materials.

図4及び図5は、それぞれ、下面電極14及び上面電極16のパターンを示す図である。図4及び図5にも、図2〜図4と共通のXYZ直交座標系が定義されている。   4 and 5 are diagrams showing patterns of the lower surface electrode 14 and the upper surface electrode 16, respectively. 4 and 5 also define an XYZ orthogonal coordinate system common to FIGS.

図2、図4及び図5に示すように、下面電極14の一部を占める細長の五角形の駆動部141は、対向領域191において、上面電極161の一部を占める細長の五角形の駆動部1611と圧電体薄膜15を挟んで対向している。下面電極141の、駆動部1411を除く残余を占める給電部144は、バイアホール155によって、上面電極162に接続されている。   As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the elongated pentagonal drive unit 141 occupying a part of the lower surface electrode 14 is an elongated pentagonal drive unit 1611 occupying a part of the upper surface electrode 161 in the opposing region 191. And the piezoelectric thin film 15 therebetween. The power feeding portion 144 occupying the remainder of the lower surface electrode 141 excluding the driving portion 1411 is connected to the upper surface electrode 162 by a via hole 155.

このような下面電極14及び上面電極16のパターンにより、圧電薄膜共振子1では、外部に露出している上面電極161と上面電極162の給電部1622とに励振信号が印加されると、下面電極14の駆動部141と上面電極161の駆動部1611とに励振信号が供給され、対向領域191に振動が励振されることになる。これにより、圧電薄膜共振子1は、厚み縦振動又は厚みすべり振動を利用したエネルギー閉じ込め型の共振子として機能する。   With such a pattern of the lower surface electrode 14 and the upper surface electrode 16, in the piezoelectric thin film resonator 1, when an excitation signal is applied to the upper surface electrode 161 exposed to the outside and the power feeding portion 1622 of the upper surface electrode 162, the lower surface electrode The excitation signal is supplied to the drive unit 141 of 14 and the drive unit 1611 of the upper surface electrode 161, and vibration is excited in the facing region 191. Thereby, the piezoelectric thin film resonator 1 functions as an energy confinement type resonator using thickness longitudinal vibration or thickness shear vibration.

<1.7 自由振動領域及び対向領域の平面形状>
圧電薄膜共振子1では、図2に示すように、キャビティ133の平面形状、すなわち、下面電極14及び上面電極16が形成された圧電体薄膜15が支持基板11から離隔された自由振動領域192の平面形状は、五角形となっており、五角形の輪郭134を構成する5個135〜139の辺の各々は相互に非平行になっている。
<1.7 Planar shape of free vibration region and opposing region>
In the piezoelectric thin film resonator 1, as shown in FIG. 2, the planar shape of the cavity 133, that is, the free vibration region 192 in which the piezoelectric thin film 15 in which the lower electrode 14 and the upper electrode 16 are formed is separated from the support substrate 11. The planar shape is a pentagon, and the five sides 135 to 139 constituting the pentagonal outline 134 are not parallel to each other.

これは、圧電体薄膜15の音響インピーダンスが自由振動領域192の内側と外側とで大きく異なり、輪郭134となっている部分が固定端に近い状態となっていることを考慮したものである。仮に自由振動領域192の平面形状が、輪郭に平行部分を有する(平行な辺を有する)多角形の場合、自由振動領域192に内包される対向領域191から漏洩した圧電体薄膜の広がり方向に伝搬する横モードは自由振動領域192の平行の辺の間で励振されやすくなり、厚み縦振動モードに対する副共振(スプリアス)となる。しかしながら、図2に示すように、自由振動領域192の平面形状を五角形とすることで、横モードが励振されにくくなり(横モードのQが小さくなり)、厚み縦振動モードに対する副共振が抑圧されるようになる。   This is because the acoustic impedance of the piezoelectric thin film 15 is greatly different between the inner side and the outer side of the free vibration region 192, and the portion that is the contour 134 is in a state close to the fixed end. If the planar shape of the free vibration region 192 is a polygon having a part parallel to the contour (having parallel sides), it propagates in the spreading direction of the piezoelectric thin film leaked from the facing region 191 included in the free vibration region 192. The transverse mode is easily excited between parallel sides of the free vibration region 192, and becomes a secondary resonance (spurious) with respect to the thickness longitudinal vibration mode. However, as shown in FIG. 2, when the planar shape of the free vibration region 192 is a pentagon, the transverse mode is less likely to be excited (the transverse mode Q is reduced), and the secondary resonance with respect to the thickness longitudinal vibration mode is suppressed. Become so.

この観点からは、自由振動領域192の平面形状は、五角形である必要はなく、平行な辺さえ持たなければ、三角形、四角形、六角形及び七角形等であってもよい。すなわち、4個以下又は6個以上の辺から輪郭が構成される多角形であってもよい。   From this point of view, the planar shape of the free vibration region 192 does not need to be a pentagon, and may be a triangle, a quadrangle, a hexagon, a heptagon, or the like as long as it does not have parallel sides. That is, it may be a polygon whose outline is composed of four or less or six or more sides.

また、自由振動領域192の平面形状の輪郭が、辺(直線区分)のみから構成されることも必須ではなく、連続する平行部分を含まなければ、図6に示すように、円弧等の曲線区分235及び直線区分236〜239の両方から構成されていてもよいし、図7に示すように、曲線区分335〜339のみから構成されていてもよい。   Also, it is not essential that the planar contour of the free vibration region 192 is composed only of sides (straight line segments), and if it does not include a continuous parallel portion, as shown in FIG. 235 and the straight line sections 236 to 239 may be configured, or as illustrated in FIG. 7, only the curved line sections 335 to 339 may be configured.

ここで、「連続する平行部分を含まない」とは、輪郭の特定の部分と平行な部分が連続しないという意味である。したがって、図8に示すように、波形の輪郭335の特定の部分(例えば、点439)と平行な部分(例えば、点436〜438)が複数あっても、それが連続していなければ問題とはならない。   Here, “does not include a continuous parallel part” means that a part parallel to a specific part of the contour does not continue. Therefore, as shown in FIG. 8, even if there are a plurality of portions (for example, points 436 to 438) parallel to a specific portion (for example, point 439) of the waveform contour 335, it is problematic if they are not continuous. Must not.

また、連続する平行部分を含まないことについては、連続する平行部分を実質的に含んでいるか否かに基づいて判断すべきである。すなわち、圧電薄膜共振子1の特性に実質的に影響を及ぼさないようなごく短い(概ね輪郭の全長の3%以下の)連続する平行部分を輪郭が含んでいても、「連続する平行部分を含まない」とみなすべきである。   Whether or not to include a continuous parallel portion should be determined based on whether or not the continuous parallel portion is substantially included. That is, even if the contour includes a very short continuous portion (approximately 3% or less of the total length of the contour) that does not substantially affect the characteristics of the piezoelectric thin film resonator 1, Should not be included.

さらに、副共振の縮退を解除して副共振の強度を低下させるためには、自由振動領域192の平面形状の対称性は低いことが望ましい。より具体的には、当該平面形状に垂直な回転対称軸Cn(n≧2)を持たないことが望ましい。したがって、回転対称軸Cn(n≧2)を有する多角形よりは回転対称軸Cn(n≧2)を有さない多角形が望ましい。また、自由振動領域192の平面形状を無限回対称軸Cを持つ円形とすることは望ましくなく、非円形とすることが望ましい。 Furthermore, in order to cancel the degeneration of the sub-resonance and lower the strength of the sub-resonance, it is desirable that the symmetry of the planar shape of the free vibration region 192 is low. More specifically, it is desirable not to have a rotational symmetry axis C n (n ≧ 2) perpendicular to the planar shape. Therefore, from the polygon having an axis of rotational symmetry C n (n ≧ 2) is polygonal having no axis of rotational symmetry C n (n ≧ 2) is desirable. In addition, it is not desirable that the planar shape of the free vibration region 192 is a circle having an infinite symmetry axis C∞ , and is preferably non-circular.

加えて、圧電薄膜共振子1では、対向領域191の平面形状と自由振動領域192の平面形状とは非相似となっており、輪郭134を構成する5個135〜139の辺の各々は、対向領域191の平面形状(五角形)の輪郭194を構成する5個の辺195〜199のいずれとも非平行になっている。このように、輪郭194が輪郭134と平行な連続する平行部分を含まないようにすれば、副共振をより強力に抑圧することができる。ここで、連続する平行部分を含まないことについては、先に述べたとのと同様に、連続する平行部分を実質的に含んでいるか否かに基づいて判断すべきであり、圧電薄膜共振子1の特性に実質的に影響を及ぼさないようなごく短い(概ね輪郭の全長の3%以下の)連続する平行部分を輪郭が含んでいても、「連続する平行部分を含まない」とみなすべきである。   In addition, in the piezoelectric thin film resonator 1, the planar shape of the facing region 191 and the planar shape of the free vibration region 192 are dissimilar, and each of the five sides 135 to 139 constituting the contour 134 is opposed to each other. None of the five sides 195 to 199 constituting the outline 194 of the planar shape (pentagon) of the region 191 is non-parallel. In this way, if the contour 194 does not include a continuous parallel portion parallel to the contour 134, the sub-resonance can be more strongly suppressed. Here, the fact that the continuous parallel portion is not included should be determined based on whether or not the continuous parallel portion is substantially included, as described above, and the piezoelectric thin film resonator 1 Even if the contour contains a very short continuous portion (approximately 3% or less of the total length of the contour) that does not substantially affect the characteristics of the contour, it should be regarded as "not including the continuous parallel portion" is there.

対向領域191の平面形状についても、自由振動領域192の平面形状と同様のことがいる。すなわち、対向領域191の平面形状も、連続する平行部分を実質的に含まない輪郭を有する非円形であることが望ましい。ただし、このことは、対向領域191の平面形状を円形や正方形や矩形等にすることを妨げるものではない。   The planar shape of the facing region 191 is the same as the planar shape of the free vibration region 192. That is, it is desirable that the planar shape of the facing region 191 is also a non-circular shape having a contour that does not substantially include a continuous parallel portion. However, this does not prevent the opposing region 191 from having a planar shape of a circle, a square, a rectangle, or the like.

なお、上述の説明では、自由振動領域192が対向領域191を内包しているとしたが、対向領域191の一部が自由振動領域192の外側にある場合にも本発明は適用可能である。   In the above description, the free vibration region 192 includes the opposing region 191, but the present invention is also applicable when a part of the opposing region 191 is outside the free vibration region 192.

<1.8 製造方法>
続いて、支持基板11及び圧電体薄膜15を構成する圧電材料としてニオブ酸リチウムの単結晶、接着層12を構成する材料としてエポキシ接着剤、キャビティ形成膜13を構成する絶縁材料として二酸化ケイ素、下面電極14及び上面電極16を構成する導電材料としてタングステンを用いた場合を例として、圧電薄膜共振子1の製造方法を説明する。ただし、以下で説明する製造方法は例示に過ぎず、所望の特性に応じて材料を変更することを妨げるものではない。また、圧電体薄膜15を圧電体基板17の除去加工により得ることも必須ではなく、従来から行われているように、基板の上に下面電極14、圧電体薄膜15及び上面電極16をスパッタリング等の付加加工で順次成膜することにより圧電薄膜共振子1を製造してもよい。
<1.8 Manufacturing method>
Subsequently, lithium niobate single crystal as the piezoelectric material constituting the support substrate 11 and the piezoelectric thin film 15, epoxy adhesive as the material constituting the adhesive layer 12, silicon dioxide as the insulating material constituting the cavity forming film 13, lower surface A method for manufacturing the piezoelectric thin film resonator 1 will be described by taking as an example the case where tungsten is used as the conductive material constituting the electrode 14 and the upper surface electrode 16. However, the manufacturing method described below is merely an example, and does not prevent the material from being changed according to desired characteristics. Further, it is not essential to obtain the piezoelectric thin film 15 by removing the piezoelectric substrate 17, and the lower electrode 14, the piezoelectric thin film 15, and the upper electrode 16 are sputtered on the substrate as conventionally performed. The piezoelectric thin film resonator 1 may be manufactured by sequentially forming a film by the additional processing.

なお、以下で説明する製造方法においては、圧電薄膜共振子1は、製造原価の低減のために、多数(典型的には、数100個〜数1000個)の圧電薄膜共振子1を一体化したマザー基板を作製して先述の周波数調整を行った後に、当該マザー基板をダイシングソーで切断して個々の圧電薄膜共振子1へ分離することによって得られている。   In the manufacturing method described below, the piezoelectric thin film resonator 1 is formed by integrating a large number (typically several hundred to several thousand) of piezoelectric thin film resonators 1 in order to reduce the manufacturing cost. After the mother substrate is manufactured and the frequency adjustment described above is performed, the mother substrate is cut with a dicing saw and separated into individual piezoelectric thin film resonators 1.

以下では、便宜上、当該マザー基板に含まれる1個の圧電薄膜共振子1に着目して説明を進めるが、マザー基板に含まれる他の圧電薄膜共振子1も着目した圧電薄膜共振子1と同時平行して製造されている。   In the following, for the sake of convenience, the description will be given focusing on one piezoelectric thin film resonator 1 included in the mother substrate, but other piezoelectric thin film resonators 1 included in the mother substrate are also simultaneously focused on the piezoelectric thin film resonator 1 focused on. Manufactured in parallel.

圧電薄膜共振子1の製造にあたっては、最初に、圧電体基板17の下面の全面にタングステン膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、図4に示すパターンを有する下面電極14を得る(図9)。   In manufacturing the piezoelectric thin film resonator 1, first, a tungsten film is formed on the entire lower surface of the piezoelectric substrate 17 by sputtering, and patterning is performed using a general photolithography process, so that the pattern shown in FIG. A bottom electrode 14 having the same is obtained (FIG. 9).

続いて、圧電体基板17の下面の全面に二酸化ケイ素膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、キャビティ形成膜13を形成する(図10)。   Subsequently, a silicon dioxide film is formed on the entire lower surface of the piezoelectric substrate 17 by sputtering, and patterning is performed using a general photolithography process to form a cavity forming film 13 (FIG. 10).

さらに続いて、支持基板11の上面に接着層12となるエポキシ接着剤を塗布し、支持基板11の上面と、下面電極14及びキャビティ形成膜13が形成された圧電体基板17の下面とを張り合わせる。そして、支持基板11及び圧電体基板17に圧力を印加してプレス圧着を行う。しかる後に、エポキシ接着剤を硬化させ、支持基板11と圧電体基板17を接着する(図11)。   Subsequently, an epoxy adhesive serving as an adhesive layer 12 is applied to the upper surface of the support substrate 11, and the upper surface of the support substrate 11 is bonded to the lower surface of the piezoelectric substrate 17 on which the lower electrode 14 and the cavity forming film 13 are formed. The Then, pressure is applied to the support substrate 11 and the piezoelectric substrate 17 to perform press-bonding. Thereafter, the epoxy adhesive is cured to bond the support substrate 11 and the piezoelectric substrate 17 (FIG. 11).

支持基板11と圧電体基板17との接着が完了した後、圧電体基板17を支持基板11に接着した状態を維持したまま、支持基板11の下面を研磨治具に接着固定し、圧電体基板17の上面を固定砥粒の研削機で研削加工し、圧電体基板17を薄肉化する。さらに、圧電体基板17の上面をダイヤモンド砥粒で研磨加工し、圧電体基板17をさらに薄肉化する。最後に、ダイヤモンド砥粒による研磨加工で圧電体基板17に生じた加工変質層を除去するために、遊離砥粒及び不繊布系研磨パッドを使用して圧電体基板17の仕上げ研磨を行い、所望の膜厚の圧電体薄膜15を得る(図12)。   After the bonding between the support substrate 11 and the piezoelectric substrate 17 is completed, the lower surface of the support substrate 11 is bonded and fixed to the polishing jig while maintaining the state where the piezoelectric substrate 17 is bonded to the support substrate 11. The upper surface of 17 is ground with a fixed abrasive grinder to thin the piezoelectric substrate 17. Further, the upper surface of the piezoelectric substrate 17 is polished with diamond abrasive grains to further reduce the thickness of the piezoelectric substrate 17. Finally, in order to remove the work-affected layer generated on the piezoelectric substrate 17 by the polishing process using diamond abrasive grains, the piezoelectric substrate 17 is subjected to final polishing using the free abrasive grains and the non-woven cloth polishing pad. A piezoelectric thin film 15 having a film thickness of is obtained (FIG. 12).

次に、圧電体薄膜15の上面(研磨面)を有機溶剤で洗浄し、クロム膜と金膜とを圧電体薄膜15の上面に順次成膜し、得られた積層膜を一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることにより、圧電体薄膜15の、バイアホール155を形成すべき部分のみを露出させたエッチングマスク18を得る(図13)。   Next, the upper surface (polished surface) of the piezoelectric thin film 15 is washed with an organic solvent, and a chromium film and a gold film are sequentially formed on the upper surface of the piezoelectric thin film 15, and the obtained laminated film is formed by general photolithography. By patterning using the process, an etching mask 18 is obtained in which only the portion of the piezoelectric thin film 15 where the via hole 155 is to be formed is exposed (FIG. 13).

エッチングマスク18の形成後、加熱したバッファードフッ酸で圧電体薄膜15のエッチングを行い、圧電体薄膜15の上面と下面との間を貫通するバイアホール155を形成して下面電極14を露出させるとともに、エッチングマスク18をエッチングにより除去した(図14)。   After the formation of the etching mask 18, the piezoelectric thin film 15 is etched with heated buffered hydrofluoric acid to form a via hole 155 that penetrates between the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film 15 to expose the lower electrode 14. At the same time, the etching mask 18 was removed by etching (FIG. 14).

そして、圧電体基板17の上面の全面にタングステン膜をスパッタリングにより成膜し、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングを行い、図5に示すパターンを有する上面電極16を得る(図15)。これにより、圧電薄膜共振子1が製造されたことになる。   Then, a tungsten film is formed on the entire upper surface of the piezoelectric substrate 17 by sputtering, and patterning is performed using a general photolithography process to obtain the upper surface electrode 16 having the pattern shown in FIG. 5 (FIG. 15). Thereby, the piezoelectric thin film resonator 1 is manufactured.

<1.9 自由振動領域の平面形状による副共振の抑制効果>
図16及び図17は、それぞれ、自由振動領域192の平面形状を先述の五角形にした場合及び矩形にした場合の圧電薄膜共振子の周波数インピーダンス特性及び位相インピーダンス特性を示す図である。また、図18及び図19は、それぞれ、自由振動領域192の平面形状を上述の五角形にした場合及び矩形にした場合の圧電薄膜共振子の電圧反射係数のスミスチャート上での動きを示す図である。
<1.9 Suppression Effect of Sub-Resonance by Planar Shape of Free Vibration Region>
FIGS. 16 and 17 are diagrams showing the frequency impedance characteristic and the phase impedance characteristic of the piezoelectric thin film resonator when the planar shape of the free vibration region 192 is the pentagon and the rectangle, respectively. FIGS. 18 and 19 are diagrams showing the movement of the voltage reflection coefficient of the piezoelectric thin film resonator on the Smith chart when the planar shape of the free vibration region 192 is the pentagon and the rectangle, respectively. is there.

図18及び図19に示すように、自由振動領域192の平面形状を矩形とすると、共振周波数と反共振周波数との間や反共振周波数よりも高周波数側に副共振が重畳しているが(図17及び図19の中の矢印で示した部分)、自由振動領域192の平面形状を五角形にすることにより、これらの副共振を抑制することができている。このような副共振の抑制効果は、自由振動領域192の平面形状が五角形である場合のみならず、先述の形状とした場合にも得ることができる。   As shown in FIGS. 18 and 19, when the planar shape of the free vibration region 192 is rectangular, the sub-resonance is superimposed between the resonance frequency and the anti-resonance frequency or on the higher frequency side than the anti-resonance frequency ( These sub-resonances can be suppressed by making the planar shape of the free vibration region 192 a pentagon, as indicated by the arrows in FIGS. Such a sub-resonance suppressing effect can be obtained not only when the planar shape of the free vibration region 192 is a pentagon but also when the shape is as described above.

本発明の望ましい実施形態に係る圧電薄膜共振子の斜視図である。1 is a perspective view of a piezoelectric thin film resonator according to a preferred embodiment of the present invention. 圧電薄膜共振子の平面図である。It is a top view of a piezoelectric thin film resonator. 図2のIII-IIIで示される切断線における圧電薄膜共振子の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric thin film resonator taken along a cutting line indicated by III-III in FIG. 2. 下面電極のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a lower surface electrode. 上面電極のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of an upper surface electrode. キャビティの平面形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the planar shape of a cavity. キャビティの平面形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the planar shape of a cavity. キャビティの平面形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the planar shape of a cavity. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 製造途上の圧電薄膜共振子の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric thin film resonator in the middle of manufacture. 圧電薄膜共振子の周波数インピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency impedance characteristic of a piezoelectric thin film resonator. 圧電薄膜共振子の周波数インピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency impedance characteristic of a piezoelectric thin film resonator. 圧電薄膜共振子の電圧反射係数のスミスチャート上での動きを示す図である。It is a figure which shows the motion on the Smith chart of the voltage reflection coefficient of a piezoelectric thin film resonator. 圧電薄膜共振子の電圧反射係数のスミスチャート上での動きを示す図である。It is a figure which shows the motion on the Smith chart of the voltage reflection coefficient of a piezoelectric thin film resonator.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧電薄膜共振子
11 支持基板
12 接着層
13 キャビティ形成膜
14 下面電極
15 圧電体薄膜
16 上面電極
133 キャビティ
191 対向領域
192 自由振動領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric thin film resonator 11 Support substrate 12 Adhesive layer 13 Cavity formation film 14 Lower surface electrode 15 Piezoelectric thin film 16 Upper surface electrode 133 Cavity 191 Opposite area 192 Free vibration area

Claims (6)

単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスであって、
圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜の両主面にそれぞれ形成され、対向領域において前記圧電体薄膜を挟んで対向する電極と、
前記圧電体薄膜を支持する支持体と、
を備え、
前記圧電体薄膜が前記支持体から離隔された自由振動領域の平面形状が非円形であって、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が連続する平行部分を実質的に含まず、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が波形であり、
前記自由振動領域が前記対向領域を内包し、
前記対向領域から漏洩し前記圧電体薄膜の広がり方向に伝播する弾性波が到達しうる位置に前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭があり、前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭において弾性波が反射される圧電薄膜デバイス。
A piezoelectric thin film device including one or more piezoelectric thin film resonators,
A piezoelectric thin film;
Electrodes formed respectively on both main surfaces of the piezoelectric thin film and facing each other with the piezoelectric thin film interposed therebetween in an opposing region;
A support for supporting the piezoelectric thin film;
With
The planar shape of the free vibration region piezoelectric thin film is spaced apart from the support is a non-circular, free of parallel portions contour defining the planar shape of the free vibration region is continuous in substantially the free The contour that defines the planar shape of the vibration region is a waveform,
The free vibration region includes the opposing region;
There is a contour that defines the planar shape of the free vibration region at a position where an elastic wave that leaks from the facing region and propagates in the spreading direction of the piezoelectric thin film can reach, and the contour that defines the planar shape of the free vibration region Piezoelectric thin film devices that reflect elastic waves.
前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、前記対向領域の平面形状を規定する輪郭と平行な連続する平行部分を実質的に含まない請求項1に記載の圧電薄膜デバイス。   2. The piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein a contour defining a planar shape of the free vibration region does not substantially include a continuous parallel portion parallel to a contour defining a planar shape of the opposing region. 前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、複数の直線区分を含み、前記複数の直線区分の各々が相互に非平行となっている請求項1又は請求項2に記載の圧電薄膜デバイス。   3. The piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein a contour defining a planar shape of the free vibration region includes a plurality of linear sections, and each of the plurality of linear sections is non-parallel to each other. 前記自由振動領域の平面形状を規定する輪郭が、曲線区分を含む請求項1又は請求項2に記載の圧電薄膜デバイス。   The piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein a contour defining a planar shape of the free vibration region includes a curved section. 前記自由振動領域の平面形状が、回転対称軸C(n≧2)を持たない請求項1に記載の圧電薄膜デバイス。 2. The piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein a planar shape of the free vibration region does not have a rotational symmetry axis C n (n ≧ 2). 前記電極が前記圧電体薄膜の平坦な両主面に形成される請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の圧電薄膜デバイス。   The piezoelectric thin film device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrodes are formed on both flat main surfaces of the piezoelectric thin film.
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