JPH0418806A

JPH0418806A - 圧電薄膜デバイス

Info

Publication number: JPH0418806A
Application number: JP12118590A
Authority: JP
Inventors: Chikau Takahashi; 高橋　誓; Atsushi Azuma; 篤志東
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-01-23
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2983252B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、弾性波デバイスの一種である圧電薄膜デバ
イス、特に基板と圧電性膜を含む振動膜との間に空隙を
有する空隙型圧電薄膜デバイスに関する。

（従来の技術）空隙型圧電薄膜デバイスは、基板上に基板との間に空隙
部を有するように圧電性膜を含む振動膜を形成した圧電
薄膜デバイスである。このデバイスは、水晶等では実現
が困難であった１００ＭＨｚ以上の周波数での基本モー
ドの動作が可能であり、高周波帯での使用が可能な超小
型の弾性波デバイスを実現できる。また、この圧電薄膜
デバイスはシリコン基板をはじめとする半導体基板上に
直接形成可能、Ｑ値が１０００程度とＬＣを用いた共振
子に比べ高い、振動などの外乱に強いといった特徴があ
る。このデノ（イスの応用例としては例えば共振子、フ
ィルタ、遅延線回路、コンボルバ、コリレータ等がある
。

ところで、従来の圧電薄膜デバイスは厚み振動モード、
すなわち厚み縦振動モードまたは厚みすべり振動モード
を使用しているため、動作中心周波数は振動膜の厚さに
より決定されていた。また、振動膜を圧電性膜と非圧電
性膜の多層膜構造とした場合、それらの膜厚比によって
も動作中心周波数は大きく変化してしまう。この様に従
来の圧電薄膜デバイスは、動作中心周波数の膜厚依存性
が大きいため、周波数の制御が難しく、−度のプロセス
で中心周波数の異なる共振子その他の素子を同一基板上
に形成することか困難である。

これを解決する方法として、厚み振動モードに代えて、
薄膜中を伝搬するＬａａ＋ｂ波の対称０次モード（以下
、ＳＯモードと略す）を用いた新しいタイプの圧電薄膜
デバイスが考えられている。ＳＯモードは従来の厚み振
動モードとは異なり、遮断周波数と減衰モードを持たず
、伝搬モードたけである。また波の波長に対して振動膜
の膜厚が十分薄い場合、ＳＯモードの位相速度（以下、
単に速度という）は周波数、膜厚によらずほぼ一定と見
なすことができる。その動作の厚み振動との比較を第１
６図に示す。同図かられかるように、（ａ）の厚み振動
モード（図では厚み縦振動モード）を用いた圧電薄膜デ
バイスの場合、その主振動方向が厚み方向なのに対して
、（ｂ）のＳＯモードを用いた圧電薄膜デバイスでは、
主振動方向が膜に平行な方向になる。このＳＯモードを
用いた新しいデバイスは、振動膜上に設けた交差指電極
（インタディジタル電極；以下ＩＤＴと略す）により弾
性波を励振あるいは検出することができ、その動作中心
周波数はＩＤＴの周期によって決定され、振動膜の膜厚
にほとんど依存しない、従ってＩＤＴの周期を変化させ
ることにより、同一振動膜上に動作中心周波数の異なる
素子を形成することが可能となる。また、ＳＯモードは
電気機械結合係数が厚み振動モードのそれと同程度また
はそれ以上であるという長所もある。

しかし、ＳＯモードには減衰モードが存在しないため、
厚み振動モードを用いた圧電薄膜デバイスで用いられて
来たエネルギー閉じ込めの手法が適用出来ず、振動膜の
端部からの反射がデバイスの特性に重大な影響を与えて
しまう。

例えばＩＤＴ二組を用いてフィルタを構成した場合、伝
搬路端部での反射によりフィルタの周波数特性にスプリ
アスが生じてしまう。また、ＩＤＴの両側に反射器を設
けて共振子を構成した場合にも、同様に共振特性にスプ
リアスを生じてしまうことになる。第１５図は、振動膜
が無限遠まで続く特性２１（端部ての反射係数ｒ”−０
）　、弾性波の一部が端部で反射する特性２２　（「−
−０，４）　、弾性波が全反射する特性２３　（ｒ−−
１）の正規形ＩＤＴを用いたフィルタの特性をシミュレ
ーションした例である。

この図かられかるように、振動膜の端部からの反射があ
ると、スプリアス応答が現れてくることになり、特性に
悪影響を与える。このようなスプリアスが発生する理由
は、振動膜の端部からの反射波がＩＤＴの方に戻って、
ＩＤＴで検出されてしまうためと考えられる。

また、振動膜が圧電性膜と非圧電性膜の多層構造をとる
圧電薄膜デバイスは、動差中心周波数の膜厚依存性が少
ないとは言っても、多層振動膜の材質や膜厚比が変化す
るとＳＯモードの速度が変化するため、ある程度の膜厚
異存性を持つ。従って、デバイスの特性を厳密にコント
ロールするためには、膜厚の正確な調整やトリミングが
必要となり、コストが高くなる。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、Ｌａｍｂ波の０次の対称モード（ＳＯ
モード）を用いた圧電薄膜デバイスを構成しようとした
場合、振動膜の端部での弾性波の反射によるスプリアス
によって特性の劣化が生じたり、圧電性膜や非圧電性膜
の膜厚のばらつきにより動作中心周波数が変化すること
によって、所望とする良好な周波数特性が得られにくい
という問題があった。

本発明の目的は、振動膜端部での弾性波の反射の影響を
低減して、スプリアスの少ない所望の周波数特性が得ら
れる圧電薄膜デバイスを提供することにある。

本発明の他の目的は、振動膜を構成する圧電性膜や非圧
電性膜の膜厚のばらつきによる中心周波数の変化を小さ
くして所望の周波数特性が得られる圧電薄膜デバイスを
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記の課題を解決するため、基板と圧電性膜と
の間の空隙部の端部のうち、空隙部上に形成された交差
指電極により励振される弾性波の伝搬路上に位置する端
部を弾性波の伝搬方向に対して斜めに形成したことを特
徴とする。

この空隙部の弾性波伝搬路上の端部形状は、言い換えれ
ば大部分が弾性波の伝搬方向に対して垂直となっていな
ければ良く、全体として一つないし幾つかの直線または
曲線を形成してもよいし、例えば鋸歯状ないし波状のよ
うに細かく変化する形状であっても構わない。

また、本発明は上記の課題を解決するため、振動膜がＳ
ｉＯ２膜／　Ｚ　ｎ　Ｏ膜／下部ＳｉＯ２膜からなる三
層膜構造の場合、弾性波を励振する交差指電極の周期か
ら求められる波長をλとし、ＺｎＯ膜の膜厚をｔｐ、上
部ＳｉＯ２膜の膜厚をｔｓ、、下部ＳｉＯ２の膜厚をｔ
ｓ２として、規格化波数をｋ　ｔ　ｐ−２πｔｐ／λと
し、上部および下部ＳｉＯ２膜全体のＺｎＯ膜に対する
膜厚比をｒ　＝　（ｔ　ｓ　１＋　ｔ　Ｓ　２　）　／
　ｉ　ｐとしたとき、規格化波数ｋｔｐと膜厚比ｒが、
ｒ＜２．５　　　　　　　　　　　　・・・■ｋｔｐ＋
ｒ＞１．４　　　　　　　・・・Ｏ２，５ｋ　ｔ　ｐ　
＋０．９　ｒ　＜３．５　　　−■３つの不等式を満た
すような膜厚及び波長を用いてデバイスを構成するよう
にしたものである。

この場合、ＺｎＯ膜の両面に形成される交差指電極その
他の電極の電極材料は、アルミニウムまたはニッケルが
望ましい。

（作用）弾性波の伝搬路上における空隙部の端部を弾性波の伝搬
方向に対して斜めに形成することにより、この端部へ入
射した弾性波は伝搬方向に対して斜めに反射し、あるい
は端部が鋸歯状の場合、端部への入射波は乱反射を起こ
す。従って、空隙部の端部での反射波は、交差指電極の
方に戻る事が少なくなり、反射によるスプリアスが抑制
される。

また、０〜０式の条件を満たすように膜厚及び波長を設
定すると、後述するように膜厚のばらつきに対するＳＯ
モードでの速度変化が極めて小さく抑えられ、結果的に
動作中心周波数の膜厚依存性が少なくなり、所望の周波
数特性が容易に得られる。さらに、電極材料としてアル
ミまたはニッケルを用いると、電極材料による速度の変
化も小さく抑えられる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る圧電薄膜デバイス
（この例では圧電薄膜フィルタ）を示したもので、（ａ
）は上部ＳｉＯ２膜７を除去して示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。基板１（例え
ば８１基板）上に、基板１との間に空隙部２を有するよ
うに下部Ｓ　ｉ　０２膜３／ＺｎＯ膜５／上部ＳｉＯ２
膜７の三層膜が振動膜として形成されている。

ＳｉＯ２膜３，７は非圧電性膜、ＺｎＯ膜５は圧電性膜
である。ＺｎＯ膜５の上面には、空隙部２上において第
１の電極６として二組の交差指電極（インタディジタル
電極、ＩＤＴ）形成され、下面に第２の電極４として第
１の電極６と対向する部分を覆うようにフローティング
電極が形成されている。

そして、空隙部２は第１の電極６である交差指電極によ
り励振される弾性波の伝搬路上に位置する端部２Ａ、２
Ｂが、弾性波の伝搬方向に対して斜めに形成されている
。

この圧電薄膜フィルタは、従来の厚み振動モードを用い
た空隙型圧電薄膜デバイスと基本的に同一の工程で作成
でき、集積回路基板上に直接作成可能である。すなわち
、まず基板１上の空隙部２を形成すべき領域に、エツチ
ングされやすい物質（Ａ１１等の金属やＺｎＯ等の酸化
物）で数千人程度の厚さにバターニングして形成する。

次いで、下部ＳｉＯ２膜３、第２の電極４、ＺｎＯ膜５
、第１の電極６、上部５ｉＯ７膜７を順次バターニング
して形成する。この後、上部ＳｉＯ□膜７に接続孔８、
下部５１０２膜３に空隙部エツチング用孔９をそれぞれ
形成し、最後に空隙部２を形成すべき領域にあるＡｐＺ
ｎＯ等の膜をエツチングすることにより、空隙部２を形
成する。振動膜は空隙部エツチング用孔９を除いて全て
基板１と接触しているため、その機械的強度は十分に確
保される。また、このような空隙型圧電薄膜デバイスで
は、空隙部２のパターンをＰＥＰ　（フォトエツチング
プロセス）を用いて形成するため、基板の裏面からエツ
チングして空隙部を形成するタイプの圧電薄膜デバイス
に比べ、空隙部の微細なバターニング、高精度の位置合
わせが可能であり、また高い寸法精度が得られる。

次に、この実施例の圧電薄膜フィルタの動作を第２図を
参照して説明する。第２図は第１図のフィルタを上面か
ら見た模式図である。第１の電極６によって励振された
ＳＯモードＬａｍｂ波は、空隙部２の端部２Ａ、２Ｂに
入射する（入射波１４）。この入射波１４は空隙部２の
端部２Ａ、２Ｂで反射する際、弾性波、特に弾性表面波
（ＳＡＷ）にモード変換を起こし、大部分のエネルギー
が基板１中に放出され（透過波１６）、一部が反射して
電極６の方向に戻って行く　（反射波１５）。

この場合、本実施例では空隙２の端部２Ａ。

２Ｂが弾性波の伝搬方向に対して斜めとなっているため
、反射波１５は入射波１４とは異なる角度の方向に伝搬
することになり、電極６ではほとんど検出されない。さ
らに、この反射波１５は振動膜の電極６の側面の端部や
、反対側の端部で反射を繰り返すわけであるが、反射の
度に大部分のエネルギーを基板１中に放出するため、振
動膜端部での反射による定在波が立つおそれが少ない。

従って、反射波１５が電極６に戻って検出されることに
よるスプリアスの発生が抑制され、良好な周波数特性が
得られる。

第３図は、本発明の第２の実施例の上面から見た模式図
である。この実施例の圧電膜膜デバイスは共振子の例で
あり、空隙部２の弾性波伝搬方向の端部が弾性波伝搬路
の中央を中心として伝搬路両側で対称形状となるように
、伝搬方向に対して斜めに形成されている。この実施例
によっても、第１の実施例と同様の効果が得られ、スプ
リアスの少ない共振特性を実現することかできる。

第４図は、本発明の第３の実施例の上面から見た模式図
である。第１の実施例では空隙部２の弾性波伝搬方向の
両側の端部２Ａ、２Ｂが平行となっていたが、本実施例
では図に示すように、端部２Ａ、２Ｂが平行とならない
ようにそれぞれ弾性波伝搬方向に対して斜めとなってい
る。この実施例によっても、第１および第２の実施例と
同様の効果が得られる。

第５図は、本発明の第４の実施例の上面から見た模式図
であり、空隙部２の弾性波伝搬方向の両側の端部２Ａ、
２Ｂが第１〜第３の実施例のように直線でなく、鋸歯状
に形成されている。

この実施例によると、空隙部２の端部２Ａ。

２Ｂに入射した波１４は乱反射１５を起こすので、実効
的に反射をなくすことができる。なお、端部２Ａ、２Ｂ
を鋸歯状にする代わりに、多数の曲面で構成される波状
にしても同様の効果が得られる。

第６図は、本発明の第５の実施例の上面から見た模式図
である。この実施例においては、空隙部２の弾性波伝搬
方向の端部２Ａ、２Ｂは空隙部エツチング用孔９に通ず
る開口部となっており、やはり弾性波の伝搬方向に対し
て斜めに形成されている。この場合、端部２Ａ、２Ｂで
の減衰は生じないが、先の実施例と同様に反射波１５は
入射波１４と異なる角度の方向に反射するため、電極６
によって検出されることはない。

以上、請求項１に対応するＭ１〜第５の実施例を説明し
たが、これに限定されるものではない。例えば第１〜第
５の実施例では、振動膜としてＳｉＯ２膜／　Ｚ　ｎ　
Ｏ膜／　Ｓ　ｉＯ２膜の三層膜を示したが、例えば圧電
性膜としてＡＩ　Ｎ。

Ｎｂ２Ｏ，、Ｔａ２Ｏ，、ＰｂＴｉ０．等の膜を用いる
ことができ、非圧電性膜である誘電体膜としては５ｉｌ
Ｎ４．ＰＳＧ膜等も使用可能である。また、圧電性膜と
誘電体膜との二層構造、もしくは圧電性膜単体の振動膜
の使用も可能である。第１の実施例のように第１の電極
６として２組のＩＤＴを用いてフィルタを構成する場合
、各種の重み付けの手法を適用することもできる。

第２の電極としては第１の実施例のように共通のフロー
ティング電極とする代わりに、第１の電極を構成するＩ
ＤＴと対向するようにＩＤＴを第２の電極として用い、
そのＩＤＴに電界が生じるようにＭｌ、第２の電極を構
成する両ＩＤＴを接続して用いることも可能である。

また、第１の電極と第２の電極は位置を交換することが
可能であり、どちらが上部、下部電極になっても問題な
い。さらに、場合によっては第２の電極を省略して、第
１の電極のみで動作させることも可能である。要するに
、電極の構成は特性および他のデバイスとの接続を考え
て決定すれば良い。

次に、請求項２に対応する第６の実施例を説明する。第
７図は第６の実施例に係る圧電薄膜デバイス（この例で
は共振子）を示したものであり、第１図と同様に（ａ）
は上部ＳｉＯ２膜７を除去して示す平面図、（ｂ）は（
ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。基板１（例えば
Ｓｉ基板）上に、基板１との間に空隙部２を有するよう
に下部ＳｉＯ２膜３　／　Ｚ　ｎ　Ｏ膜５／上部ＳｉＯ
２膜７の三層膜が振動膜として形成されている。ＳｉＯ
２膜３，７は非圧電性膜、ＺｎＯ膜５は圧電性膜である
。ＺｎＯ膜５の上面には空隙部２上において第１の電極
６として交差指電極（ＩＤＴ）が形成され、下面に第２
の電極４として第１の電極６と対向する部分を覆うよう
にフローティング電極が形成されている。

この圧電薄膜フィルタは、従来の厚み振動モードを用い
た空隙型圧電薄膜デバイスと基本的に同一の工程で作成
でき、集積回路基板上に直接作成可能である。すなわち
、まず基板１上の空隙部２を形成すべき領域に、エツチ
ングされやすい物質（１等の金属やＺｎＯ等の酸化物）
で数千人程度の厚さにバターニングして形成する。次い
で、下部ＳｉＯ２膜３、第２の電極４、ＺｎＯ膜５、第
１の電極６、上部５ｉＯ２膜７を順次バターニングして
形成する。この後、上部ＳｉＯ２［１７１：接続孔８、
下部ＳｉＯ２膜３に空隙部エツチング用孔９をそれぞれ
形成し、最後に空隙部２を形成すべき領域にあるＡｇ。

ＺｎＯ等の膜をエツチングすることにより、空隙部２を
形成する。振動膜は空隙部エツチング用孔９を除いて全
て基板１と接触しているため、その機械的強度は十分に
確保される。また、このような空隙型圧電薄膜デバイス
では、空隙部２のパターンをＰＥＰ　（フォトエツチン
グプロセス）を用いて形成するため、基板の裏面がらエ
ツチングして空隙部を形成するタイプの圧電薄膜デバイ
スに比べ、空隙部の微細なバターニング、高精度の位置
合わせが可能であり、また高い寸法精度が得られる。

そして、この実施例の圧電薄膜フィルタにおいては、第
１の電極６を構成する交差指電極の周期から求められる
波長をλとし、ＺｎＯ膜５の膜厚をｔｐ、上部ＳｉＯ２
膜７の膜厚をｔｓＨ１下部ＳｉＯ□３の膜厚をｔｓ２と
して、規格化波数をｋ　ｔ　ｐ−２πｔｐ／λとし、上
部および下＠Ｓｉｎ、膜７，３全体のＺｎＯ膜５に対す
る膜厚比をｒ−（ｔｓ、＋ｔｓ２）／ｌｐとしたときに
、規格化波数ｋｔｐと膜厚比ｒが、ｒ　＜　２．５　　　　　　　　　　　　・・・■ｋｔ
ｐ＋ｒ＞１．４　　　　　　　・・・■２．５　ｋ　ｔ
　ｐ　＋０．９　ｒ　＜３．５　　−■の３つの不等式
を満足するように構成される。

第８図に膜厚比ｒ−１，９４の場合のＺｎＯ膜５の膜厚
ｔｐで規格化した波数ｋｔｐと、ＺｎＯ膜５の縦波の速
度で規格化した速度の関係を示す。図中のＴＥ、ＴＳの
記号はそれぞれ厚み縦振動モード（ｔｈｌｃｋｎｅｓｓ
　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｍｏｄｅ；Ｔ　ＥＩＩＩｏｄｅ
）、厚み滑り振動モード（ｔｈｌｃｋｎｅｓｓ　ｓｈａ
ｒｅｍｏｄｅ；　Ｔ　Ｓ　　ｍｏｄｅ）を表わしている
。また、５Ｏ１ＡＯはそれぞれＬａｍｂ波の０次対称モ
ード、反対称モードを表している。ＴＥ、ＴＳモードに
は遮断周波数があり、その近傍で伝搬モード、減衰モー
ドか存在しており、エネルギー閉じ込めの手法によるデ
バイスが作製できる。一方、ＳＯモードには減衰モード
が存在せず、波数の小さな領域においては、その速度は
ほぼ一定となる。従って、ＳＯモードのこの波数の小さ
い領域を用いて第７図のような圧電薄膜デバイスを作製
することにより、ＺｎＯ膜５の膜厚によらず速度がほぼ
一定のデバイスが得られることになる。

波数ｋｔｐの小さい領域におけるＳＯモードの速度の分
散性を第９図に示す。ここで、ＳｉＯ２膜７，３の膜厚
ｔｓ、、ｔｓ２は等しいものとして、膜厚比ｒをパラメ
ータとしている。また、図中の点線はＺｎＯ膜５の表面
が電気的にオーブンの場合（以下、ｏｐｅｎと呼ぶ）で
あり、実線はＺｎＯ膜５の表面か電気的にショートの場
合（以下、５ｈｏｒｔと呼ぶ）である。電極の膜厚はＯ
としている。この図から分かるように、規格化波数ｋｔ
ｐが小さい領域では、速度はほぼ一定と見なせる。膜厚
比ｒが大きいほどその速度は大きく、分散性も大きくな
っている。

次に、規格化波数ｋｔｐの小さな領域におけるＳＯモー
ドの速度と膜厚比ｒの関係を第１０図に示す。横軸は膜
厚比ｒであり、縦軸は速度である。この図においてもＳ
ｉＯ２［１７，３の膜厚ｔｓ、、ｔｓ２は等しいものと
している。

第９図と同様に、点線はｏｐｅｎの場合であり、実線は
５ｈｏｒｔの場合の速度である。この図かられかるよう
に、膜厚比ｒに対して速度はほぼ２次曲線を描き、その
頂点で膜厚に対する速度変化がゼロとなる。速度変化が
０となる膜厚比は電気的境界条件により異なるが、その
膜厚比の近傍で速度の膜厚比依存性は非常に小さくなる
。

ここで、膜厚比ｒに対する速度依存性を表わす量として
、次のようなものを定義する。

１　　１　　　　　・・・■ α（ｒ）　−− ■　　　　　　　　　　　ｒこのα（ｒ）の示す意味は、例えばα（ｒ）　＝０．０
１の場合、膜厚比「が０．１変化したときに速度かα（
ｒ）　Ｘ　Ｏ，１−０，００１だけ変化するということ
を意味する。また、α（ｒ）−０のとき、前述の速度変
化か０の点に相当する。

第１１図に膜厚比によるα（ｒ）　−０となる膜厚比と
波数の関係を示す。図中（ａ）の実線はｏｐｅｎの場合
の膜厚依存性０のところであり、（ｂ）の実線は５ｈｏ
ｒｔの場合である。また、（ｅ）の点線はＴＳ、モード
の遮断周波数であり、これより右の領域ではＴＳ、モー
ドの影響が出て特性にスプリアスを生じるようになる。

また、この図において斜線で囲まれた領域か、膜厚比が
５％ずれても速度の変化が０．１％以内に収まる範囲で
ある。従って、この斜線の範囲の膜厚比、波数でデバイ
スを作製した場合、実用上、膜厚比の誤差に対してその
速度変化が無視できることになる。この領域を示す関係
式は、■■■に示したようになる。

■式は膜厚比ｒの上限を示す式であり、膜厚比が大きく
なるに従って全体の膜厚が厚くなり、作成が困難になっ
てくると共に、速度の規格化波数ｋｔｐに対する分散性
がきつくなってくるので、実用上の上限としてｒ＜２．
５とした。００式は、前述のように膜厚比が５％ずれて
も速度の変化が０．１％以内となる条件である。

次に、第１２図に膜厚比に対する速度変化が０となる点
でのＳｉＯ□膜７，３の膜厚ｔｓ、。

ｔｓ２が非対称になった場合の速度の変化を示す。図の
横軸は膜厚非対称の度合いであり、縦軸は速度である。

速度は膜厚が等しい場合が最も大きく、膜厚非対称の度
合いが強くなるに従って低下してくる。しかし、片側の
膜厚が０となった場合でも、その速度変化は高々　０．
３％程度であり、対称構造に近い状態でＳｉＯ２膜３゜
７の全体の膜厚を合わせることにより、精度を向上させ
ることが可能である。

第１３図はＳＯモードの電気機械結合係数にの膜厚比依
存性である。規格化波数ｋｔｐが０．５以下では結合係
数には単調減少となるが、規格化波数ｋｔｐが増加する
に従って略一定となってくる。さらに、ＳＯモードの電
気機械結合係数は、どの膜厚比をとっても１次の厚み縦
振動モードの結合係数よりも大きくなっている。

このことからも、ＳＯモードが広帯域のデノ（イスとし
て有利であることがわかる。

第１４図はＺｎＯｎ単膜からなる振動膜の両面にＡｆｉ
またはＮ１膜を付加した場合の速度分散曲線である。図
の横軸は振動膜上部および下部の第１および第２の電極
６，４の膜厚をそれぞれｔｈ、、ｔｈ２とした場合の膜
厚比ｈ−（ｔｈ、＋ｔｈ２）／ｌｐである。図中実線は
アルミニウム、点線がニッケルを示し、それぞれ規格化
波数が０，５の場合と１．０の場合を示した。この図か
られかるように、アルミニウムやニッケルを電極６．４
の電極材料として用いた場合、その電極による速度変化
は膜厚比りが０．４以下では１％以下である。これは、
これら二種類の材料単体の電極でのＳＯモードの速度が
ＺｎＯに近いことによる。通常、電極の膜厚比は０．０
５〜０．２程度であり、これらの材料を電極として用い
ても、速度はほとんど変化しないことになる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によればＳＯモードを用いた
空隙型圧電薄膜デバイスにおいて、振動膜端部からの弾
性波の反射による影響を抑圧することが可能となり、反
射によるスプリアスが少なく良好な周波数特性を有する
圧電薄膜デバイスを提供できる。

また、本発明によれば特に振動膜が上部Ｓｉｎ□膜／Ｚ
ｎＯ膜／下部ＳｉＯ２膜からなる三層膜構造の場合にお
いて、それらの膜の膜厚のばらつきに対して周波数特性
の変化が少なく、膜厚の厳密な調整やトリミングを必要
とする事なく、所望の周波数特性を容易に実現できる圧
電薄膜デバイスを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明の第１の実施例の平面図
及び断面図、第２図は同実施例の平面模式図、第３図、
第４図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の第２、第
３、第４及び第５の実施例の平面模式図、第７図は本発
明の第６の実施例の正面図及び断面図、第８図は第６の
実施例を説明するためのＳ　ｉ　Ｏ□／　Ｚ　ｎ　Ｏ／
　Ｓ　ｉ　Ｏ２三層膜からなる振動膜中を伝搬するＬａ
ｌ１ｂ波の速度分散曲線を示す図、第９図は同しく三層
膜の膜厚比ｒ　（−（ｔｓ、＋ｔｓ２）／ｌｐ）をパラ
メタとしたＳＯモードＬａｍｐ波の速度分散曲線を示す
図、第１０図は同じく規格化波数ｋｔｐをパラメータと
したＳＯモードＬａｇ　ｐ波の速度の膜厚依存性を示す
図、第１１図は同じく速度の膜厚依存性が０となる膜厚
比と規格化波数の関係を表わす図、第１２図は同じく上
部および下部ＳｉＯ２膜の膜厚が等しくない場合の速度
変化を表す図、第１３図は同じく電気機械結合係数の膜
厚比による変化を表す図、第１４図は同じく電極材料と
してアルミニウムおよびニッケルを用いた場合の電極の
膜厚比に対する速度変化の図、第１５図は従来のＳＯモ
ードを用いた圧電薄膜フィルタにおける振動膜端部での
反射による周波数特性の変化を示す図、第１６図は厚み
振動モードとＳＯモードを比較して示す図である。１・・・基板、２・・・空隙部、２Ａ、２Ｂ・・・弾性
波伝搬路上の空隙部端部、３・・・下部ＳｉＯ２膜、４
・・・第１の電極（交差指電極）、５・・・ＺｎＯ膜、
６・・・第２の電極（）０−ティング電極）、７・・・
上部ＳｉＯ２膜、８・・・接続孔、９・・・空隙部エツ
チング用孔、１０・・・振動膜端、１４・・・振動膜端
部入射波、１５・・・振動膜端部反射波、１６・・・振
動膜端部透過波。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図（ｂ）第図（ａ）（ｂ）第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板と、この基板との間に空隙部を有するように
形成された圧電性膜と、この圧電性膜の少なくとも一方
の面の前記空隙部上に形成され、所定方向に伝搬する弾
性波を励振する交差指電極とを有する圧電薄膜デバイス
において、前記交差指電極により励振される弾性波の伝
搬路上に位置する前記空隙部の端部が弾性波の伝搬方向
に対して斜めに形成されていることを特徴とする圧電薄
膜デバイス。
（２）基板と、この基板との間に空隙部を有するように
形成された、ＳｉＯ＿２膜とＺｎＯ膜およびＳｉＯ＿２
膜からなる三層膜と、前記ＺｎＯ膜の少なくとも一方の
面の前記空隙部上に形成され、弾性波を励振する所定の
周期を持つ交差指電極とを有する圧電薄膜デバイスにお
いて、前記交差指電極の周期から求められる波長をλと
し、ＺｎＯ膜の膜厚をｔｐ、上部ＳｉＯ＿２膜の膜厚を
ｔｓ＿１、下部ＳｉＯ＿２膜の膜厚をｔｓ＿２として、
規格化波数をｋｔｐ＝２πｔｐ／λとし、上部および下
部ＳｉＯ＿２膜全体のＺｎＯ膜に対する膜厚比をｒ＝（
ｔｓ＿１＋ｔｓ＿２）／ｔｐとしたとき、規格化波数ｋ
ｔｐと膜厚比ｒが、ｒ＜２．５・・・１ｋｔｐ＋ｒ＞１．４・・・２２．５ｋｔｐ＋０．９ｒ＜３．５・・・３の不等式を満足するように構成されることを特徴とする
圧電薄膜デバイス。