JPH07142954A - 圧電薄膜複合共振子およびその製造方法 - Google Patents
圧電薄膜複合共振子およびその製造方法Info
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- JPH07142954A JPH07142954A JP5308693A JP30869393A JPH07142954A JP H07142954 A JPH07142954 A JP H07142954A JP 5308693 A JP5308693 A JP 5308693A JP 30869393 A JP30869393 A JP 30869393A JP H07142954 A JPH07142954 A JP H07142954A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的品質係数Ｑが大きく、かつ、加工が容
易で生産性の高い超小型の圧電薄膜複合共振子およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１の内部に酸素イオンを注入し、Ｓ
ｉ基板１面に沿って伸びるＳｉＯ2 層11を形成し、単結
晶Ｓｉ層15をエピタキシャル成長させ、この単結晶Ｓｉ
層15上に誘電体膜としてのＳｉＯ2 膜２を介して励振用
圧電膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂを形成し、前記ＳｉＯ2
層11をエッチングして空隙穴７を形成して、単結晶Ｓｉ
層15を振動体８とした複合共振子10ｅを得る。
易で生産性の高い超小型の圧電薄膜複合共振子およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１の内部に酸素イオンを注入し、Ｓ
ｉ基板１面に沿って伸びるＳｉＯ2 層11を形成し、単結
晶Ｓｉ層15をエピタキシャル成長させ、この単結晶Ｓｉ
層15上に誘電体膜としてのＳｉＯ2 膜２を介して励振用
圧電膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂを形成し、前記ＳｉＯ2
層11をエッチングして空隙穴７を形成して、単結晶Ｓｉ
層15を振動体８とした複合共振子10ｅを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信機器やＯＡ機器等
に利用される圧電薄膜複合共振子およびその製造方法に
関するものである。
に利用される圧電薄膜複合共振子およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７および図８には従来の圧電薄膜複合
共振子が示されている。図７の（ａ）の圧電薄膜複合共
振子10ａでは、Ｓｉ基板１を熱酸化して誘電体膜として
の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 膜）２がＳｉ基板１の表面
に形成されており、このＳｉＯ2 膜２上に酸化亜鉛膜
（ＺｎＯ膜）等の励振用圧電膜５と、この圧電膜５を励
振駆動する電極３Ａ，３Ｂが形成されている。また、Ｓ
ｉ基板１の中央部には、Ｓｉ基板１の裏面側からシリコ
ンの異方性エッチング等によりＳｉＯ2 膜２に到達する
領域までＳｉ材が除去されて開口６が形成され、ＳｉＯ
2 膜２が振動体８となっている。
共振子が示されている。図７の（ａ）の圧電薄膜複合共
振子10ａでは、Ｓｉ基板１を熱酸化して誘電体膜として
の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 膜）２がＳｉ基板１の表面
に形成されており、このＳｉＯ2 膜２上に酸化亜鉛膜
（ＺｎＯ膜）等の励振用圧電膜５と、この圧電膜５を励
振駆動する電極３Ａ，３Ｂが形成されている。また、Ｓ
ｉ基板１の中央部には、Ｓｉ基板１の裏面側からシリコ
ンの異方性エッチング等によりＳｉＯ2 膜２に到達する
領域までＳｉ材が除去されて開口６が形成され、ＳｉＯ
2 膜２が振動体８となっている。
【０００３】図７の（ｂ）に示される圧電薄膜複合共振
子10ｂでは、Ｓｉ基板１上に、エピタキシャル成長、拡
散、イオン注入等によってホウ素（Ｂ）を高濃度（1020
cm-3程度）にドープしたドープ層４が形成されている。
このドープ層４の表面には熱酸化等によりＳｉＯ2 膜２
が形成されており、このＳｉＯ2 膜２上に励振用圧電膜
５と励振用電極３Ａ，３Ｂが形成されている。また、Ｓ
ｉ基板１の中央部には、Ｓｉ基板１の裏面側からシリコ
ンの異方性エッチング等によりドープ層４に到達する領
域までＳｉ材を除去して開口６を形成し、ドープ層４と
ＳｉＯ2 膜２を振動体としている。
子10ｂでは、Ｓｉ基板１上に、エピタキシャル成長、拡
散、イオン注入等によってホウ素（Ｂ）を高濃度（1020
cm-3程度）にドープしたドープ層４が形成されている。
このドープ層４の表面には熱酸化等によりＳｉＯ2 膜２
が形成されており、このＳｉＯ2 膜２上に励振用圧電膜
５と励振用電極３Ａ，３Ｂが形成されている。また、Ｓ
ｉ基板１の中央部には、Ｓｉ基板１の裏面側からシリコ
ンの異方性エッチング等によりドープ層４に到達する領
域までＳｉ材を除去して開口６を形成し、ドープ層４と
ＳｉＯ2 膜２を振動体としている。
【０００４】図８の（ａ）に示される複合共振子10ｃ
は、Ｓｉ基板１の表面側中央部に空隙７が形成されてお
り、Ｓｉ基板１の表面上には、ＳｉＯ2 膜２を介して圧
電膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂが形成されている。前記空
隙７は、Ｓｉ基板１表面中央部の空隙形成予定部上に酸
化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）９を突出形成し、ＺｎＯ膜９上に
ＳｉＯ2 膜２や圧電膜５や電極３Ａ，３Ｂを形成後Ｚｎ
Ｏ膜９をエッチングして、空隙７がＳｉ基板１表面から
突出した状態で形成される。
は、Ｓｉ基板１の表面側中央部に空隙７が形成されてお
り、Ｓｉ基板１の表面上には、ＳｉＯ2 膜２を介して圧
電膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂが形成されている。前記空
隙７は、Ｓｉ基板１表面中央部の空隙形成予定部上に酸
化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）９を突出形成し、ＺｎＯ膜９上に
ＳｉＯ2 膜２や圧電膜５や電極３Ａ，３Ｂを形成後Ｚｎ
Ｏ膜９をエッチングして、空隙７がＳｉ基板１表面から
突出した状態で形成される。
【０００５】図８の（ｂ）の複合共振子10ｄは、Ｓｉ基
板１の表面中央部に凹状の空隙７が形成されており、Ｓ
ｉ基板１の表面上には、ＳｉＯ2 膜２を介して圧電膜５
と電極３Ａ，３Ｂが形成されている。前記凹状の空隙７
は、Ｓｉ基板１の表面中央部の空隙形成予定部を水酸化
カリ（ＫＯＨ）等のアルカリエッチャントで凹部を形成
し、この凹部にＺｎＯ膜９を埋め込んだ後段差のない平
坦面とし、このＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２を介して圧
電膜５と電極３Ａ，３Ｂを形成した後、ＺｎＯ膜９をエ
ッチング除去して、凹状の空隙７として形成したもので
ある。
板１の表面中央部に凹状の空隙７が形成されており、Ｓ
ｉ基板１の表面上には、ＳｉＯ2 膜２を介して圧電膜５
と電極３Ａ，３Ｂが形成されている。前記凹状の空隙７
は、Ｓｉ基板１の表面中央部の空隙形成予定部を水酸化
カリ（ＫＯＨ）等のアルカリエッチャントで凹部を形成
し、この凹部にＺｎＯ膜９を埋め込んだ後段差のない平
坦面とし、このＳｉ基板１上にＳｉＯ2 膜２を介して圧
電膜５と電極３Ａ，３Ｂを形成した後、ＺｎＯ膜９をエ
ッチング除去して、凹状の空隙７として形成したもので
ある。
【０００６】上記の各圧電薄膜複合共振子10ａ〜10ｄの
振動体は、何れもＳｉ基板１の開口６あるいは空隙７の
上部部分に形成されているＳｉＯ2 膜２によって構成さ
れている。これら圧電薄膜複合共振子10ａ〜10ｄの一対
の駆動電極３Ａ，３Ｂに電圧を印加すると、励振用圧電
膜５の圧電効果により、ＳｉＯ2 膜２と圧電膜５とから
なる複合圧電膜（複合体膜）が振動する構成となってい
る。
振動体は、何れもＳｉ基板１の開口６あるいは空隙７の
上部部分に形成されているＳｉＯ2 膜２によって構成さ
れている。これら圧電薄膜複合共振子10ａ〜10ｄの一対
の駆動電極３Ａ，３Ｂに電圧を印加すると、励振用圧電
膜５の圧電効果により、ＳｉＯ2 膜２と圧電膜５とから
なる複合圧電膜（複合体膜）が振動する構成となってい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電薄膜複合共振子10ａ〜10ｄは振動体８として何れも
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２を用いているので、その材質の
特性から機械的品質係数Ｑが低いという問題がある。ま
た、圧電薄膜複合共振子10ａ，10ｂはＳｉ基板１の裏面
を大きくエッチング除去するので、機械的強度が弱いと
いう問題があり、Ｓｉ基板１自体を大きくエッチングす
るので、振動体８の共振領域として動作する面積に比べ
てＳｉ基板１自体の面積を大きくしなければならないた
め、圧電薄膜複合共振子10ａ，10ｂが大型化するという
問題がある。
圧電薄膜複合共振子10ａ〜10ｄは振動体８として何れも
酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２を用いているので、その材質の
特性から機械的品質係数Ｑが低いという問題がある。ま
た、圧電薄膜複合共振子10ａ，10ｂはＳｉ基板１の裏面
を大きくエッチング除去するので、機械的強度が弱いと
いう問題があり、Ｓｉ基板１自体を大きくエッチングす
るので、振動体８の共振領域として動作する面積に比べ
てＳｉ基板１自体の面積を大きくしなければならないた
め、圧電薄膜複合共振子10ａ，10ｂが大型化するという
問題がある。
【０００８】さらに、圧電薄膜複合共振子10ａ，10ｂは
Ｓｉ基板１をエッチングする際に、Ｓｉのエッチング速
度は通常60μｍ／ｈ程度のため、厚さ300 μｍのＳｉ基
板１をエッチングするには約５時間かかり、生産性が非
常に悪いという問題がある。
Ｓｉ基板１をエッチングする際に、Ｓｉのエッチング速
度は通常60μｍ／ｈ程度のため、厚さ300 μｍのＳｉ基
板１をエッチングするには約５時間かかり、生産性が非
常に悪いという問題がある。
【０００９】さらにまた、圧電薄膜複合共振子10ａ，10
ｂはＳｉ基板１の表裏両面から両面露光により異方性エ
ッチングを行う必要があるので、手間がかかるという問
題があった。
ｂはＳｉ基板１の表裏両面から両面露光により異方性エ
ッチングを行う必要があるので、手間がかかるという問
題があった。
【００１０】圧電薄膜複合共振子10ｃの場合は、凸状の
空隙７に起因する大きな段差により圧電膜５とＳｉＯ2
膜２との段差部の強度が弱くなり、複合共振子としての
信頼性が低下するという問題がある。また、空隙７を形
成するために、空隙形成予定部にＺｎＯ膜９を形成する
際にピンホールのない均一な膜形成が困難なため、形
状、寸法が設定値通りにならない虞があり、振動にばら
つきを生ずる虞があった。
空隙７に起因する大きな段差により圧電膜５とＳｉＯ2
膜２との段差部の強度が弱くなり、複合共振子としての
信頼性が低下するという問題がある。また、空隙７を形
成するために、空隙形成予定部にＺｎＯ膜９を形成する
際にピンホールのない均一な膜形成が困難なため、形
状、寸法が設定値通りにならない虞があり、振動にばら
つきを生ずる虞があった。
【００１１】前記圧電薄膜複合共振子10ｃでは、凸状の
空隙７による圧電膜５とＳｉＯ2 膜２による段差部で強
度低下を起こすという問題があったが、圧電薄膜複合共
振子10ｄの場合は、この段差部の強度低下を避けるため
に空隙７を凹状にして段差部を解消しようとしたもので
あるが、実際の作製に際しては、この凹状の空隙７の空
隙予定部にＺｎＯ膜９を埋め込む際に、段差のない完全
な平面を形成することが困難であり、かつ、ピンホール
のない均一な膜厚のＺｎＯ膜を形成することが困難なた
め、このＺｎＯ膜９上に形成するＳｉＯ2 膜２が平面に
形成されない虞があり、振動にばらつきを生ずる虞があ
った。
空隙７による圧電膜５とＳｉＯ2 膜２による段差部で強
度低下を起こすという問題があったが、圧電薄膜複合共
振子10ｄの場合は、この段差部の強度低下を避けるため
に空隙７を凹状にして段差部を解消しようとしたもので
あるが、実際の作製に際しては、この凹状の空隙７の空
隙予定部にＺｎＯ膜９を埋め込む際に、段差のない完全
な平面を形成することが困難であり、かつ、ピンホール
のない均一な膜厚のＺｎＯ膜を形成することが困難なた
め、このＺｎＯ膜９上に形成するＳｉＯ2 膜２が平面に
形成されない虞があり、振動にばらつきを生ずる虞があ
った。
【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、機械的品質係数Ｑが大き
く、加工が容易で生産性の高い超小型の圧電薄膜複合共
振子およびその製造方法を提供することにある。
たものであり、その目的は、機械的品質係数Ｑが大き
く、加工が容易で生産性の高い超小型の圧電薄膜複合共
振子およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の圧電薄膜複合共振子は、Ｓｉ基板の内部に該Ｓｉ
基板の面に沿って伸びるトンネル状の空隙穴を形成し
て、該空隙穴の上側部分のＳｉ材を振動体と成し、この
振動体の上側に誘電体膜を介して励振用の圧電膜と、こ
の圧電膜を励振駆動する電極とが形成されていることを
特徴として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の圧電薄膜複合共振子は、Ｓｉ基板の内部に該Ｓｉ
基板の面に沿って伸びるトンネル状の空隙穴を形成し
て、該空隙穴の上側部分のＳｉ材を振動体と成し、この
振動体の上側に誘電体膜を介して励振用の圧電膜と、こ
の圧電膜を励振駆動する電極とが形成されていることを
特徴として構成されている。
【００１４】また、本発明の圧電薄膜複合共振子の製造
方法は、Ｓｉ基板内に酸素イオンを注入した後、熱処理
を行ってＳｉ基板の内部にＳｉＯ2 層を形成し、このＳ
ｉＯ2 層の上側のＳｉ層に誘電体膜を介して圧電膜と電
極を形成して共振子を形成し、この共振子の下側のＳｉ
Ｏ2 層をエッチング除去して共振子の下側にトンネル状
の空隙穴を形成することを特徴としている。
方法は、Ｓｉ基板内に酸素イオンを注入した後、熱処理
を行ってＳｉ基板の内部にＳｉＯ2 層を形成し、このＳ
ｉＯ2 層の上側のＳｉ層に誘電体膜を介して圧電膜と電
極を形成して共振子を形成し、この共振子の下側のＳｉ
Ｏ2 層をエッチング除去して共振子の下側にトンネル状
の空隙穴を形成することを特徴としている。
【００１５】
【作用】Ｓｉ基板内にＳｉ基板面に沿って伸びるトンネ
ル状の空隙穴を形成し、この空隙穴の上側部分のＳｉ材
を振動体とする。励振駆動電極に直流電圧を印加する
と、励振用圧電膜は圧電効果により、圧電膜とＳｉ材と
からなる複合圧電膜を振動させる。前記Ｓｉ材を振動体
とすることにより機械的品質係数Ｑを高める。
ル状の空隙穴を形成し、この空隙穴の上側部分のＳｉ材
を振動体とする。励振駆動電極に直流電圧を印加する
と、励振用圧電膜は圧電効果により、圧電膜とＳｉ材と
からなる複合圧電膜を振動させる。前記Ｓｉ材を振動体
とすることにより機械的品質係数Ｑを高める。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省
略する。図１には、第１の実施例の圧電薄膜複合共振子
10ｅが示されている。この複合共振子10ｅには、Ｓｉ基
板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸びるトンネル状の空
隙穴７が形成されており、この空隙穴７の周端側にはＳ
ｉＯ2 層11が形成されている。この空隙穴７の上側部分
には単結晶のＳｉ層15が形成され、このＳｉ層15が振動
体８となっている。この振動体８の上側には誘電体膜
（ＳｉＯ2 膜）２を介して励振用の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
等からなる圧電膜５と、この圧電膜５を励振駆動する電
極３Ａ，３Ｂが形成されている。
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省
略する。図１には、第１の実施例の圧電薄膜複合共振子
10ｅが示されている。この複合共振子10ｅには、Ｓｉ基
板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸びるトンネル状の空
隙穴７が形成されており、この空隙穴７の周端側にはＳ
ｉＯ2 層11が形成されている。この空隙穴７の上側部分
には単結晶のＳｉ層15が形成され、このＳｉ層15が振動
体８となっている。この振動体８の上側には誘電体膜
（ＳｉＯ2 膜）２を介して励振用の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
等からなる圧電膜５と、この圧電膜５を励振駆動する電
極３Ａ，３Ｂが形成されている。
【００１７】図４には、第１の実施例の圧電薄膜複合共
振子10ｅの製造プロセスが示されている。まず、図４の
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面側に酸素イオン
を注入し、熱処理を行ってＳｉ基板１の内部にＳｉ基板
面に沿って伸びるＳｉＯ2 層11を形成し、図４の（ｂ）
に示すように、このＳｉＯ2 層11の上側に単結晶Ｓｉ層
15を必要の厚さまでエピタキシャル成長させる。図４の
（ｃ）では、単結晶Ｓｉ層15の表面を酸化して誘電体膜
としてのＳｉＯ2 膜２を形成し、このＳｉＯ2膜２の上
面に酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の励振用圧電膜５と、この圧
電膜５を励振駆動する電極３Ａ，３Ｂを形成した後、図
４の（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１の内部に形成した
ＳｉＯ2 層11の中央部をエッチングして空隙穴７を形成
し、空隙穴７の上面の単結晶Ｓｉ層15を振動体８とす
る。
振子10ｅの製造プロセスが示されている。まず、図４の
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面側に酸素イオン
を注入し、熱処理を行ってＳｉ基板１の内部にＳｉ基板
面に沿って伸びるＳｉＯ2 層11を形成し、図４の（ｂ）
に示すように、このＳｉＯ2 層11の上側に単結晶Ｓｉ層
15を必要の厚さまでエピタキシャル成長させる。図４の
（ｃ）では、単結晶Ｓｉ層15の表面を酸化して誘電体膜
としてのＳｉＯ2 膜２を形成し、このＳｉＯ2膜２の上
面に酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の励振用圧電膜５と、この圧
電膜５を励振駆動する電極３Ａ，３Ｂを形成した後、図
４の（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１の内部に形成した
ＳｉＯ2 層11の中央部をエッチングして空隙穴７を形成
し、空隙穴７の上面の単結晶Ｓｉ層15を振動体８とす
る。
【００１８】第１の実施例によれば、単結晶Ｓｉ層15を
振動体８とするので、従来例のようなＳｉＯ2 膜２の振
動体８に比べて機械的品質係数Ｑを大幅に高めることが
できる。また、Ｓｉ基板１の裏面側をエッチングする必
要がないので両面露光の必要がなく、かつ、Ｓｉ基板１
の厚み方向のエッチングが不用のためエッチング時間を
極端に短縮することができ、生産性を大幅に向上させる
ことができる。さらに、Ｓｉ基板１の基材自体は大部分
残存のままのため機械的強度の劣化がなく、複合共振子
の信頼性をアップすることができる。
振動体８とするので、従来例のようなＳｉＯ2 膜２の振
動体８に比べて機械的品質係数Ｑを大幅に高めることが
できる。また、Ｓｉ基板１の裏面側をエッチングする必
要がないので両面露光の必要がなく、かつ、Ｓｉ基板１
の厚み方向のエッチングが不用のためエッチング時間を
極端に短縮することができ、生産性を大幅に向上させる
ことができる。さらに、Ｓｉ基板１の基材自体は大部分
残存のままのため機械的強度の劣化がなく、複合共振子
の信頼性をアップすることができる。
【００１９】さらにまた、本実施例の圧電薄膜複合共振
子10ｅは両面露光のシリコンの異方性エッチングが不要
であり、また、Ｓｉ基板を回路基板として兼用させて他
の小型電子部品との回路一体化が図れる。
子10ｅは両面露光のシリコンの異方性エッチングが不要
であり、また、Ｓｉ基板を回路基板として兼用させて他
の小型電子部品との回路一体化が図れる。
【００２０】図２には第２の実施例の圧電薄膜複合共振
子10ｆが示されている。この第２の実施例は、第１の実
施例と同様にＳｉ基板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸
びるトンネル状の空隙穴７が形成されており、この空隙
穴７の上部のＳｉ層15が振動体８を形成している。Ｓｉ
基板１の表面には酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２を介して圧電
膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂが形成されている。
子10ｆが示されている。この第２の実施例は、第１の実
施例と同様にＳｉ基板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸
びるトンネル状の空隙穴７が形成されており、この空隙
穴７の上部のＳｉ層15が振動体８を形成している。Ｓｉ
基板１の表面には酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２を介して圧電
膜５と駆動電極３Ａ，３Ｂが形成されている。
【００２１】この第２の実施例の圧電薄膜複合共振子10
ｆの製造プロセスが図５に示されている。まず、図５の
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2膜）２を形成し、振動体形成領域12のＳｉＯ2 膜２
をエッチング除去する。図５の（ｂ）では、振動体形成
領域12のＳｉ基板１内に酸素イオンを注入し、熱処理を
行ってＳｉ基板１の内部にＳｉＯ2 層11を形成した後、
周縁側のマスクのＳｉＯ2 膜２を除去する。図５の
（ｃ）では、ＳｉＯ2 層11上の単結晶Ｓｉ層15を設計の
厚さまでエピタキシャル成長させ、図５の（ｄ）では、
単結晶Ｓｉ層15上にＳｉＯ2 膜２を介して圧電膜５と電
極３Ａ，３Ｂを形成し、Ｓｉ基板１内部のＳｉＯ2 層11
をエッチングして空隙穴７を形成し、圧電薄膜複合共振
子10ｆを得る。
ｆの製造プロセスが図５に示されている。まず、図５の
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2膜）２を形成し、振動体形成領域12のＳｉＯ2 膜２
をエッチング除去する。図５の（ｂ）では、振動体形成
領域12のＳｉ基板１内に酸素イオンを注入し、熱処理を
行ってＳｉ基板１の内部にＳｉＯ2 層11を形成した後、
周縁側のマスクのＳｉＯ2 膜２を除去する。図５の
（ｃ）では、ＳｉＯ2 層11上の単結晶Ｓｉ層15を設計の
厚さまでエピタキシャル成長させ、図５の（ｄ）では、
単結晶Ｓｉ層15上にＳｉＯ2 膜２を介して圧電膜５と電
極３Ａ，３Ｂを形成し、Ｓｉ基板１内部のＳｉＯ2 層11
をエッチングして空隙穴７を形成し、圧電薄膜複合共振
子10ｆを得る。
【００２２】第２の実施例によれば、第１の実施例と同
様にＳｉ基板１の裏面側のエッチングを不要としたの
で、第１の実施例と同様にエッチング時間が短縮され、
生産性のアップおよび信頼性を向上することができる。
また、同様に振動体として単結晶Ｓｉ材を用いるので、
機械的品質係数Ｑを高めることができる。さらに、振動
体形成領域12を予め設計段階で限定することができる。
さらにまた、第１の実施例と同様に片面露光でよく、回
路一体化が図れる。
様にＳｉ基板１の裏面側のエッチングを不要としたの
で、第１の実施例と同様にエッチング時間が短縮され、
生産性のアップおよび信頼性を向上することができる。
また、同様に振動体として単結晶Ｓｉ材を用いるので、
機械的品質係数Ｑを高めることができる。さらに、振動
体形成領域12を予め設計段階で限定することができる。
さらにまた、第１の実施例と同様に片面露光でよく、回
路一体化が図れる。
【００２３】図３には、第３の実施例の圧電薄膜複合共
振子10ｇが示されている。この実施例は第２の実施例と
同様にＳｉ基板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸びるト
ンネル状の空隙穴７が形成されており、この空隙穴７の
上部のＳｉ層15が振動体８を形成している。Ｓｉ基板１
の表面には、厚膜に形成された保護膜としてのＳｉＯ2
膜２を介して圧電膜５と電極３Ａ，３Ｂが形成されてい
る。
振子10ｇが示されている。この実施例は第２の実施例と
同様にＳｉ基板１の内部にＳｉ基板面に沿って伸びるト
ンネル状の空隙穴７が形成されており、この空隙穴７の
上部のＳｉ層15が振動体８を形成している。Ｓｉ基板１
の表面には、厚膜に形成された保護膜としてのＳｉＯ2
膜２を介して圧電膜５と電極３Ａ，３Ｂが形成されてい
る。
【００２４】図６には、第３の実施例の圧電薄膜複合共
振子10ｇの製造プロセスが示されている。図６の（ａ）
では、Ｓｉ基板１の表面にＳｉＯ2 膜２を形成し、Ｓｉ
基板１表面中央部に空隙形成領域12を設定し、この空隙
形成領域12のＳｉＯ2 膜２をエッチング除去する。図６
の（ｂ）では、空隙形成領域12のＳｉ基板１内に酸素イ
オンを注入し、Ｓｉ基板１の面に沿って伸びるトンネル
状のＳｉＯ2 層11を形成する。図６の（ｃ）では、前記
ＳｉＯ2 層11の上側の単結晶のＳｉ層15をエピタキシャ
ル成長させ、単結晶Ｓｉ層15の表面および周縁部のＳｉ
Ｏ2 膜２表面をエッチングしてＳｉ層15表面とＳｉＯ2
膜２の表面を位置合わせする。図６の（ｄ）では、前記
Ｓｉ層15とＳｉＯ2 膜２の表面に所定厚の誘電体膜のＳ
ｉＯ2 膜２を形成し、このＳｉＯ2 膜２上に圧電膜５と
電極３Ａ，３Ｂを形成し、図６の（ｅ）では、Ｓｉ基板
１の内部に形成したＳｉＯ2 層11をエッチングして空隙
７を形成し、圧電薄膜複合共振子10ｇを作製する。
振子10ｇの製造プロセスが示されている。図６の（ａ）
では、Ｓｉ基板１の表面にＳｉＯ2 膜２を形成し、Ｓｉ
基板１表面中央部に空隙形成領域12を設定し、この空隙
形成領域12のＳｉＯ2 膜２をエッチング除去する。図６
の（ｂ）では、空隙形成領域12のＳｉ基板１内に酸素イ
オンを注入し、Ｓｉ基板１の面に沿って伸びるトンネル
状のＳｉＯ2 層11を形成する。図６の（ｃ）では、前記
ＳｉＯ2 層11の上側の単結晶のＳｉ層15をエピタキシャ
ル成長させ、単結晶Ｓｉ層15の表面および周縁部のＳｉ
Ｏ2 膜２表面をエッチングしてＳｉ層15表面とＳｉＯ2
膜２の表面を位置合わせする。図６の（ｄ）では、前記
Ｓｉ層15とＳｉＯ2 膜２の表面に所定厚の誘電体膜のＳ
ｉＯ2 膜２を形成し、このＳｉＯ2 膜２上に圧電膜５と
電極３Ａ，３Ｂを形成し、図６の（ｅ）では、Ｓｉ基板
１の内部に形成したＳｉＯ2 層11をエッチングして空隙
７を形成し、圧電薄膜複合共振子10ｇを作製する。
【００２５】第３の実施例では、第１および第２の実施
例と同様にＳｉ基板１の裏面側のエッチングを不要とし
たので、第１および第２の実施例と同様に生産性アップ
および信頼性を向上することができる。また、同様に振
動体として単結晶のＳｉ材を用いるので、機械的品質係
数Ｑを高めることができる。さらに、第２の実施例と同
様に振動体形成領域を予め設計段階で限定することがで
きる。さらにまた、第１の実施例と同様に片面露光でよ
く、回路一体化も図れる。
例と同様にＳｉ基板１の裏面側のエッチングを不要とし
たので、第１および第２の実施例と同様に生産性アップ
および信頼性を向上することができる。また、同様に振
動体として単結晶のＳｉ材を用いるので、機械的品質係
数Ｑを高めることができる。さらに、第２の実施例と同
様に振動体形成領域を予め設計段階で限定することがで
きる。さらにまた、第１の実施例と同様に片面露光でよ
く、回路一体化も図れる。
【００２６】さらにまた、振動体の領域以外の所では、
電極３Ａ，３Ｂは容量結合しない所定の厚さの誘電体膜
としてのＳｉＯ2 膜２上に形成されるので、電極３Ａ，
３ＢとＳｉ基板１間で容量結合を生じることがなく、発
振器の制御範囲やフィルタの比帯域幅を広げることがで
きる。
電極３Ａ，３Ｂは容量結合しない所定の厚さの誘電体膜
としてのＳｉＯ2 膜２上に形成されるので、電極３Ａ，
３ＢとＳｉ基板１間で容量結合を生じることがなく、発
振器の制御範囲やフィルタの比帯域幅を広げることがで
きる。
【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、誘電体膜としてＳｉＯ2 膜２を用いたが、
ＳｉＯ2 膜２の替わりに、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
やリン（Ｐ）をドープしたＰＳＧ（Phospho Silicate G
lass）、ＳｉＯ2 にボロン（Ｂ）をドープしたＢＰＳＧ
（Boro Phospho Silicate Glass ）等のガラス類でもよ
く、また、圧電薄膜の周波数温度係数と逆であれば複数
種類の誘電体膜を重ねた複合膜でもよい。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、誘電体膜としてＳｉＯ2 膜２を用いたが、
ＳｉＯ2 膜２の替わりに、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
やリン（Ｐ）をドープしたＰＳＧ（Phospho Silicate G
lass）、ＳｉＯ2 にボロン（Ｂ）をドープしたＢＰＳＧ
（Boro Phospho Silicate Glass ）等のガラス類でもよ
く、また、圧電薄膜の周波数温度係数と逆であれば複数
種類の誘電体膜を重ねた複合膜でもよい。
【００２８】また、上記実施例では、圧電薄膜５として
ＺｎＯを用いたが、ＺｎＯの替わりに、例えば、チタン
酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）や五酸化タンタル（Ｔａ
2 Ｏ5 ）、五酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）等を用いてもよ
い。
ＺｎＯを用いたが、ＺｎＯの替わりに、例えば、チタン
酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）や五酸化タンタル（Ｔａ
2 Ｏ5 ）、五酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）等を用いてもよ
い。
【００２９】さらに、上記実施例では、基板としてＳｉ
基板を用いたが、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体
を基板として用いてもよい。
基板を用いたが、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体
を基板として用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、Ｓｉ基板の内部にこのＳｉ基
板の面に沿って伸びるトンネル状の空隙穴を設け、この
空隙穴の上側部分のＳｉ材を振動体とし、この振動体上
に誘電体膜を介して圧電膜と駆動電極を形成する構成と
したので、従来のようにＳｉ基板を裏面からエッチング
する必要がなく、加工時間を大幅に短縮することがで
き、生産性を大幅にアップすることができる。
板の面に沿って伸びるトンネル状の空隙穴を設け、この
空隙穴の上側部分のＳｉ材を振動体とし、この振動体上
に誘電体膜を介して圧電膜と駆動電極を形成する構成と
したので、従来のようにＳｉ基板を裏面からエッチング
する必要がなく、加工時間を大幅に短縮することがで
き、生産性を大幅にアップすることができる。
【００３１】また、従来のＳｉＯ2 膜に替えて、Ｓｉ基
板のＳｉ材をそのまま振動体として用いるので、機械的
品質係数Ｑを高めることができる。
板のＳｉ材をそのまま振動体として用いるので、機械的
品質係数Ｑを高めることができる。
【図１】第１の実施例の圧電薄膜複合共振子の説明図で
ある。
ある。
【図２】第２の実施例の圧電薄膜複合共振子の説明図で
ある。
ある。
【図３】第３の実施例の圧電薄膜複合共振子の説明図で
ある。
ある。
【図４】第１の実施例の圧電薄膜複合共振子の製造プロ
セスの説明図である。
セスの説明図である。
【図５】第２の実施例の圧電薄膜複合共振子の製造プロ
セスの説明図である。
セスの説明図である。
【図６】第３の実施例の圧電薄膜複合共振子の製造プロ
セスの説明図である。
セスの説明図である。
【図７】従来の圧電薄膜複合共振子の説明図である。
【図８】従来の他構成の圧電薄膜複合共振子の説明図で
ある。
ある。
１ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ2 膜（誘電体膜） ３ 励振駆動電極 ５ 励振用圧電膜 ８ 振動体 ９ ＺｎＯ膜 10 圧電薄膜複合共振子 11 ＳｉＯ2 層 15 単結晶Ｓｉ層
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板の内部に該Ｓｉ基板の面に沿っ
て伸びるトンネル状の空隙穴を形成して、該空隙穴の上
側部分のＳｉ材を振動体と成し、この振動体の上側に誘
電体膜を介して励振用の圧電膜と、この圧電膜を励振駆
動する電極とが形成されている圧電薄膜複合共振子。 - 【請求項２】 Ｓｉ基板内に酸素イオンを注入した後、
熱処理を行ってＳｉ基板の内部にＳｉＯ2 層を形成し、
このＳｉＯ2 層の上側のＳｉ層に誘電体膜を介して圧電
膜と電極を形成して共振子を形成し、この共振子の下側
のＳｉＯ2 層をエッチング除去して共振子の下側にトン
ネル状の空隙穴を形成する圧電薄膜複合共振子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5308693A JPH07142954A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 圧電薄膜複合共振子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5308693A JPH07142954A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 圧電薄膜複合共振子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142954A true JPH07142954A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17984150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5308693A Pending JPH07142954A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 圧電薄膜複合共振子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142954A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056391A1 (fr) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | Tdk Corporation | Vibreur volumique piezoelectrique |
| JP2003289235A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 薄膜圧電共振子 |
| KR100438467B1 (ko) * | 1999-07-29 | 2004-07-03 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 박막 공진기 장치 및 이의 제조 방법 |
| JP2007159123A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Agilent Technol Inc | 温度補償型薄膜バルク音響共振器デバイス |
| KR101251031B1 (ko) * | 2010-05-17 | 2013-04-03 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 복합 압전기판의 제조방법 및 압전 디바이스 |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP5308693A patent/JPH07142954A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056391A1 (fr) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | Tdk Corporation | Vibreur volumique piezoelectrique |
| US6259187B1 (en) | 1998-04-28 | 2001-07-10 | Tdk Corporation | Piezoelectric bulk acoustic wave device |
| CN100389538C (zh) * | 1998-04-28 | 2008-05-21 | Tdk株式会社 | 压电体振子 |
| KR100438467B1 (ko) * | 1999-07-29 | 2004-07-03 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 박막 공진기 장치 및 이의 제조 방법 |
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| JP2007159123A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Agilent Technol Inc | 温度補償型薄膜バルク音響共振器デバイス |
| KR101251031B1 (ko) * | 2010-05-17 | 2013-04-03 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 복합 압전기판의 제조방법 및 압전 디바이스 |
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