JPH11284480A - Piezoelectric thin film resonator - Google Patents
Piezoelectric thin film resonatorInfo
- Publication number
- JPH11284480A JPH11284480A JP8108598A JP8108598A JPH11284480A JP H11284480 A JPH11284480 A JP H11284480A JP 8108598 A JP8108598 A JP 8108598A JP 8108598 A JP8108598 A JP 8108598A JP H11284480 A JPH11284480 A JP H11284480A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- piezoelectric thin
- film
- piezoelectric
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体薄膜を用い
た圧電体薄膜素子、特に数百MHzからGHz帯の周波
数域で動作するフィルタ、共振器に用いることができる
圧電体薄膜素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric thin film element using a piezoelectric thin film, and more particularly to a piezoelectric thin film element which can be used in a filter or a resonator operating in a frequency range from several hundred MHz to GHz band.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、移動体通信の発達に伴い、比較的
高い周波数で使用されるフィルタや共振器の需要が拡大
している。なかでも圧電体を用いた振動子は、小型軽量
化が可能であることから、圧電体の体積振動を利用した
振動子や圧電体の表面を伝搬する表面弾性波を用いたも
の等、種々のタイプのものの高周波化が検討されてい
る。圧電体の体積振動(バルク振動)を利用した振動子
は、圧電体がその厚さに比例した波長で共振することを
利用して所定の周波数で振動させるものであるため、高
い周波数で振動させるためには、圧電体の膜厚を薄くす
る必要がある。例えば、このタイプの素子を、移動体通
信等の通信機器に適用しようとすると、これらの機器に
用いられる周波数は数百MHzからGHz帯におよぶ高
い周波数であるために、圧電体の厚さを1〜2ミクロン
以下にすることが必要となる。このタイプの振動子とし
ては、水晶発振器があるが、この水晶発振器は、圧電体
として用いる単結晶水晶を研磨して作製されるので、薄
板化に一定の限界があり、上述の高い周波数帯で使用す
ることはできない。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of mobile communication, the demand for filters and resonators used at relatively high frequencies has been increasing. Above all, a vibrator using a piezoelectric body can be reduced in size and weight. Higher frequency of the type is being studied. A vibrator using the volume vibration (bulk vibration) of a piezoelectric body vibrates at a predetermined frequency by utilizing the fact that the piezoelectric body resonates at a wavelength proportional to its thickness, and therefore vibrates at a high frequency. For this purpose, it is necessary to reduce the thickness of the piezoelectric body. For example, when an element of this type is applied to a communication device such as a mobile communication device, the frequency used in these devices is a high frequency ranging from several hundred MHz to a GHz band. It is necessary to reduce the thickness to 1 to 2 microns or less. As a vibrator of this type, there is a crystal oscillator, and since this crystal oscillator is manufactured by polishing a single crystal crystal used as a piezoelectric body, there is a certain limit in thinning, and in the above high frequency band, Can not be used.
【0003】従って、最近では、種々の薄膜形成法によ
り膜厚1〜2ミクロン程度の厚さに形成した圧電体薄膜
を用いて、移動体通信に用いることができる体積振動を
利用した圧電薄膜素子が検討されている。すなわち、該
圧電薄膜素子では、薄膜形成法により膜厚1〜2ミクロ
ン程度の厚さに形成された圧電体薄膜の両面に、薄膜電
極が形成され、この電極に交流電圧を印加することによ
り、圧電体薄膜の厚さに対応した周波数で共振させてい
る。この構成では、振動エネルギーのロスを防ぐために
通常は共振部の下の基板を除去し、共振部を浮かせた浮
き構造が取られる。この浮き構造の製造手法としては、
基板としてヒ化ガリウム(GaAs)を用いて上部構造
を形成し、基板裏面からの硫酸等のエッチング液により
基板をエッチング除去して素子を形成する例が良く知ら
れている。また、基板としてシリコン(Si)を用いて
上部構造を形成し、基板裏面からの水酸化カリウム等の
アルカリによるSiの異方性エッチングにより圧電膜下
の基板を除去して形成することも可能である。Accordingly, recently, a piezoelectric thin film element utilizing volume vibration, which can be used for mobile communication, using a piezoelectric thin film formed to a thickness of about 1 to 2 μm by various thin film forming methods. Is being considered. That is, in the piezoelectric thin film element, thin film electrodes are formed on both sides of a piezoelectric thin film formed to a thickness of about 1 to 2 microns by a thin film forming method, and by applying an AC voltage to the electrodes, It resonates at a frequency corresponding to the thickness of the piezoelectric thin film. In this configuration, in order to prevent loss of vibration energy, a floating structure in which the substrate below the resonance section is removed and the resonance section is lifted is usually adopted. As a manufacturing method of this floating structure,
It is well known that an upper structure is formed using gallium arsenide (GaAs) as a substrate, and the substrate is etched away from the back surface of the substrate with an etchant such as sulfuric acid to form an element. It is also possible to form the upper structure by using silicon (Si) as the substrate and to remove the substrate under the piezoelectric film by anisotropic etching of Si from the back surface of the substrate with alkali such as potassium hydroxide. is there.
【0004】従来、報告されている素子の一例を示せ
ば、例えば、特開平6−350154号公報に開示され
た素子では、基板上に絶縁膜を介して、下側薄膜電極、
圧電膜、上側薄膜電極を形成し、基板裏面からの基板を
除去することで、振動部となる部分の下の基板を除去
し、浮き構造を実現している。[0004] An example of a conventionally reported device is as follows. For example, in the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-350154, a lower thin film electrode,
By forming a piezoelectric film and an upper thin-film electrode and removing the substrate from the back surface of the substrate, the substrate below the portion serving as the vibrating portion is removed, thereby realizing a floating structure.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電体
薄膜の体積振動を利用した素子の場合、その動作周波数
となる共振周波数は、上述のように圧電体の厚さに対応
して一義的に決定されるので、特定の周波数で振動させ
るためには、極めて高精度な膜厚制御が必要とされる。
高周波化するために膜厚を薄くするとますます膜厚の制
御は困難なものとなる。そのために実際には、膜厚を制
御するだけでは、所定の共振周波数に設定することは困
難であり、何らかの方法を用いて周波数を調整する必要
があるが、現状では簡便で効果的な周波数調整方法がな
いために、調整工程に関わるコストが高くなり素子価格
を安価にできないという問題点があった。また、表面弾
性波を利用した振動子においても、その共振周波数は電
極のパターンによって決定されるため、精度よく電極パ
ターンを形成する必要があるが、電極パターンを精度よ
く形成するだけで、所定の共振周波数に設定することが
困難であり、何らかの周波数調整方法を用いる必要があ
る。従って、表面弾性波を利用した振動子においても、
同様の問題点を有していた。However, in the case of an element utilizing the volume vibration of the piezoelectric thin film, the resonance frequency which is the operating frequency is uniquely determined according to the thickness of the piezoelectric body as described above. Therefore, in order to vibrate at a specific frequency, extremely accurate film thickness control is required.
When the film thickness is reduced to increase the frequency, it becomes more difficult to control the film thickness. Therefore, in practice, it is difficult to set a predetermined resonance frequency only by controlling the film thickness, and it is necessary to adjust the frequency using some method. Since there is no method, there is a problem that the cost involved in the adjustment process increases and the element price cannot be reduced. Also, in a vibrator utilizing surface acoustic waves, the resonance frequency is determined by the electrode pattern, so it is necessary to accurately form the electrode pattern. It is difficult to set the resonance frequency, and it is necessary to use some frequency adjustment method. Therefore, even in a vibrator utilizing surface acoustic waves,
It had similar problems.
【0006】従って、本発明の目的は、短い時間でかつ
簡便に周波数調整することができる構造を有し、安価に
製造できる圧電薄膜素子を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric thin-film element having a structure capable of adjusting the frequency in a short time and easily, and which can be manufactured at low cost.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の従来例
の問題点を解決するためになされたものである。すなわ
ち、本発明に係る圧電薄膜振動子は、一対の励振用電極
の間に圧電体薄膜を備えた圧電薄膜振動子において、上
記一対の励振用電極の間にさらに第1誘電体薄膜を設
け、上記圧電体薄膜の厚さと上記第1誘電体薄膜の厚さ
とを合わせた厚さに対応した周波数で共振させたことを
特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional example. That is, the piezoelectric thin-film vibrator according to the present invention, in a piezoelectric thin-film vibrator provided with a piezoelectric thin film between a pair of excitation electrodes, further provided a first dielectric thin film between the pair of excitation electrodes, The resonance is performed at a frequency corresponding to the combined thickness of the piezoelectric thin film and the thickness of the first dielectric thin film.
【0008】また、上記圧電薄膜振動子において、上記
一対の励振用電極のうち上部に位置する励振用電極上に
第2誘電体薄膜を介して容量形成用電極を形成すること
により容量素子を形成することが好ましい。これによっ
て、容量素子の静電容量値を変化させることにより、共
振周波数を変化させることができる。In the piezoelectric thin-film vibrator, a capacitance element is formed by forming a capacitance-forming electrode on the upper excitation electrode of the pair of excitation electrodes via a second dielectric thin film. Is preferred. Thus, the resonance frequency can be changed by changing the capacitance value of the capacitance element.
【0009】さらに、上記圧電薄膜振動子においては、
安定した圧電特性を得るために、上記圧電体薄膜が、酸
化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン酸鉛、チタン酸ジル
コン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム及びタ
ンタル酸リチウムからなる群から選ばれた少なくとも1
つの圧電材料を含んで形成されることが好ましい。Further, in the above-mentioned piezoelectric thin film vibrator,
In order to obtain stable piezoelectric characteristics, the piezoelectric thin film is at least selected from the group consisting of zinc oxide, aluminum nitride, lead titanate, lead zirconate titanate, barium titanate, lithium niobate and lithium tantalate. 1
Preferably, it is formed to include two piezoelectric materials.
【0010】またさらに、上記圧電薄膜振動子において
は、上記第1誘電体薄膜が、それぞれ膜厚制御性に優れ
た、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコ
ン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化タンタル、
酸化チタン及び酸化ニオブからなる群から選ばれた少な
くとも1つの誘電体を含んで形成されることが好まし
い。Further, in the piezoelectric thin film vibrator, the first dielectric thin film may be formed of magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum oxide,
It is preferable that the insulating layer is formed to include at least one dielectric selected from the group consisting of titanium oxide and niobium oxide.
【0011】また、上記圧電薄膜振動子においては、上
記第1誘電体薄膜に圧電体薄膜をエッチングするときの
マスクとしての機能をもたせるために、上記第1誘電体
薄膜が上記圧電体薄膜上面のほぼ全面に形成されている
ことが好ましい。In the piezoelectric thin-film vibrator, the first dielectric thin film is formed on the upper surface of the piezoelectric thin film so that the first dielectric thin film has a function as a mask when the piezoelectric thin film is etched. Preferably, it is formed on almost the entire surface.
【0012】また、本発明では、上記圧電薄膜振動子を
基板上に絶縁膜を介して設け、上記基板において該圧電
薄膜振動子の直下に開口部を形成するように構成しても
よい。In the present invention, the piezoelectric thin-film vibrator may be provided on a substrate via an insulating film, and an opening may be formed on the substrate directly below the piezoelectric thin-film vibrator.
【0013】さらに、上記圧電薄膜振動子においてさら
に、上記開口部の外側に位置する基板上に上記絶縁膜を
介して第1と第2のパッド電極を形成し、上記第1のパ
ッド電極を上記1対の励振用電極のうちの下部に位置す
る電極に接続し、かつ上記第2のパッド電極を上記1対
の励振用電極のうちの上部に位置する電極又は上記容量
形成用電極に接続するようにしてもよい。Further, in the piezoelectric thin-film vibrator, first and second pad electrodes are formed on the substrate located outside the opening with the insulating film interposed therebetween. The second pad electrode is connected to the lower electrode of the pair of excitation electrodes, and the second pad electrode is connected to the upper electrode or the capacitance forming electrode of the pair of excitation electrodes. You may do so.
【0014】また、上記圧電薄膜振動子では、上記第2
のパッド電極と上記1対の励振用電極のうちの上部に位
置する電極又は上記容量形成用電極との間を、導電性架
橋で接続することが好ましい。In the piezoelectric thin-film vibrator, the second
It is preferable that the pad electrode and the electrode located above the pair of excitation electrodes or the capacitance forming electrode be connected by a conductive bridge.
【0015】また、本発明に係る別の態様の圧電薄膜振
動子は、一対の励振用電極と圧電体薄膜とを備えた圧電
薄膜振動子において、上記一対の励振用電極のうちの少
なくとも一方の電極上に、誘電体薄膜を介して容量形成
用電極を形成することにより容量素子を形成したことを
特徴とし、この容量素子を用いて共振周波数を調整する
ことができる。According to another aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric thin film vibrator comprising a pair of excitation electrodes and a piezoelectric thin film, wherein at least one of the pair of excitation electrodes is provided. The capacitor is formed by forming a capacitor forming electrode on the electrode via a dielectric thin film, and the resonance frequency can be adjusted using the capacitor.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施の形態
について説明する。 実施の形態1.実施の形態1の圧電薄膜素子は、開口部
21を有する基板上に絶縁膜2を介して振動部が形成さ
れた素子であって、その振動部が、図1に示すように、
下部電極16と上部電極15との間に圧電体薄膜13及
び誘電体薄膜14の2種類の層を備え、上部電極15
(励振用電極)と下部電極16(励振用電極)とによっ
て励振される振動部が圧電体薄膜13及び誘電体薄膜1
4の合計の厚さに対応した周波数で共振させることを特
徴とする。尚、実施の形態1において、振動部は開口部
21の直上に位置する絶縁膜2(自由に振動することが
できる部分)上に設けられる。Embodiments of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. The piezoelectric thin film element according to the first embodiment is an element in which a vibrating portion is formed on a substrate having an opening 21 via an insulating film 2, and the vibrating portion is, as shown in FIG.
Two types of layers, a piezoelectric thin film 13 and a dielectric thin film 14, are provided between the lower electrode 16 and the upper electrode 15.
(Exciting electrode) and the lower electrode 16 (exciting electrode) are vibrated by the piezoelectric thin film 13 and the dielectric thin film 1.
4 is resonated at a frequency corresponding to the total thickness. In the first embodiment, the vibrating part is provided on the insulating film 2 (a part that can vibrate freely) located immediately above the opening 21.
【0017】以上のように構成された実施の形態1の圧
電薄膜素子において、音波は圧電体薄膜13と誘電体薄
膜14との複合層内を厚さ方向に伝搬して、その厚み方
向で共振を起こす。従って、実施の形態1の圧電薄膜素
子の共振周波数は、主として圧電体薄膜13の圧電定数
と、圧電体薄膜13の厚さと誘電体薄膜14の厚さとの
合計の厚さとによって決定される。尚、本実施の形態1
において、圧電体薄膜13の材料としては酸化亜鉛、窒
化アルミニウム、チタン酸鉛或いはチタン酸ジルコン酸
鉛に代表される鉛系圧電材料、チタン酸バリウムおよび
その変成材料、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム
等のアルカリ金属とニオブ、タンタルとの複合酸化物な
どを用いることが好ましく、これらの材料で形成するこ
とにより比較的安定した圧電特性を得ることができる。In the piezoelectric thin film element of the first embodiment configured as described above, sound waves propagate in the composite layer of the piezoelectric thin film 13 and the dielectric thin film 14 in the thickness direction, and resonate in the thickness direction. Cause Therefore, the resonance frequency of the piezoelectric thin film element according to the first embodiment is mainly determined by the piezoelectric constant of the piezoelectric thin film 13 and the total thickness of the thickness of the piezoelectric thin film 13 and the thickness of the dielectric thin film 14. The first embodiment
As the material of the piezoelectric thin film 13, a lead-based piezoelectric material represented by zinc oxide, aluminum nitride, lead titanate or lead zirconate titanate, barium titanate and its modified material, lithium niobate, lithium tantalate, etc. It is preferable to use a composite oxide of an alkali metal and niobium or tantalum, and by using these materials, relatively stable piezoelectric characteristics can be obtained.
【0018】上述の圧電材料を用いて圧電体薄膜13を
形成することにより、圧電体薄膜13の圧電定数は比較
的精度よく管理できるので、圧電体薄膜13の厚さと誘
電体薄膜14の厚さとの合計の厚さを一定の範囲内に精
度よく管理することにより、共振周波数の精度を向上が
期待できる。従って、実施の形態1の圧電薄膜素子にお
いて、誘電体薄膜14は圧電体薄膜13に比較して精度
よく膜厚を形成できることが好ましい。By forming the piezoelectric thin film 13 using the above-described piezoelectric material, the piezoelectric constant of the piezoelectric thin film 13 can be managed with relatively high accuracy, so that the thickness of the piezoelectric thin film 13 and the thickness of the dielectric thin film 14 are reduced. By accurately managing the total thickness of the components within a certain range, the accuracy of the resonance frequency can be expected to be improved. Therefore, in the piezoelectric thin film element of the first embodiment, it is preferable that the dielectric thin film 14 can form the film thickness more accurately than the piezoelectric thin film 13.
【0019】また、本実施の形態1の圧電薄膜素子にお
いて、音波を圧電体薄膜13と誘電体薄膜14との複合
層内を厚さ方向に伝搬させるので、誘電体薄膜14は圧
電体薄膜13に比較的近い音響インピーダンスを有する
材料で形成することが好ましい。しかしながら、音響イ
ンピーダンスに関しては、密度が著しくことならなけれ
ば良く、化合物系の膜、特に酸化物系の膜で有れば、イ
ンピーダンスの面からは殆ど問題なく用いることができ
る。結晶構造についても、圧電体薄膜13の結晶構造と
誘電体薄膜14の結晶構造とが同一であったり、類似で
ある必要はない。さらに、誘電体薄膜14は高い絶縁性
が要求されることはいうまでもない。尚、本明細書にお
いて、単に誘電体薄膜又は誘電体膜というときは、圧電
性を持たない絶縁性材料よりなる膜を意味するものとす
る。In the piezoelectric thin film element of the first embodiment, since the sound wave propagates in the thickness direction in the composite layer of the piezoelectric thin film 13 and the dielectric thin film 14, the dielectric thin film 14 It is preferable to use a material having an acoustic impedance relatively close to However, as for the acoustic impedance, it is sufficient that the density is not remarkable. If it is a compound-based film, especially an oxide-based film, it can be used with almost no problem in terms of impedance. Regarding the crystal structure, the crystal structure of the piezoelectric thin film 13 and the crystal structure of the dielectric thin film 14 do not need to be the same or similar. Further, needless to say, the dielectric thin film 14 is required to have high insulation properties. In this specification, the term “dielectric thin film” or “dielectric film” means a film made of an insulating material having no piezoelectricity.
【0020】誘電体薄膜14の誘電率は、圧電体薄膜と
電気的に並列接続にする場合には、特に制限は無いが、
本実施の形態1のように、直列に接続する場合には、回
路として電圧印加能力が十分にあり、圧電体薄膜13に
十分な電圧が印加できればよい。しかしながら、圧電体
薄膜13の容量に比較して誘電体薄膜14の持つ容量が
同等以下程度となるように設定することが好ましい。以
上説明したような要件を満足し、誘電体薄膜14に適し
た材料としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、
酸化タンタル、酸化チタン、酸化ニオブなどを挙げるこ
とができる。The dielectric constant of the dielectric thin film 14 is not particularly limited when it is electrically connected in parallel with the piezoelectric thin film.
When they are connected in series as in the first embodiment, it is sufficient that the circuit has sufficient voltage application capability and that a sufficient voltage can be applied to the piezoelectric thin film 13. However, it is preferable that the capacitance of the dielectric thin film 14 is set to be equal to or less than the capacitance of the piezoelectric thin film 13. Materials satisfying the requirements described above and suitable for the dielectric thin film 14 include magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride,
Tantalum oxide, titanium oxide, niobium oxide, and the like can be given.
【0021】以上説明したように、実施の形態1の圧電
薄膜振動子は、誘電体薄膜14として膜厚制御性のよい
誘電体を用いることにより、圧電体薄膜13と誘電体薄
膜14とを合わせた膜厚を精度よく形成できるので、よ
り所定の周波数に近い周波数で共振させることができ
る。As described above, the piezoelectric thin film vibrator according to the first embodiment uses the dielectric thin film 14 having a good thickness controllability to combine the piezoelectric thin film 13 with the dielectric thin film 14. Since the thickness can be formed with high accuracy, resonance can be performed at a frequency closer to a predetermined frequency.
【0022】次に、実施の形態1の圧電薄膜素子の作製
手順について説明する。最初に、例えば、主表面が(1
00)面となるように形成されたGaAsからなる基板
1上に、反応ガスとしてシランと酸素を用い、成膜温度
300℃としたプラズマCVD(Chemical v
apour deposition)法により膜厚約2
00nmの二酸化シリコン膜(絶縁膜2)を形成する。
次に、絶縁膜2上に、30nmの厚さのチタン膜と、7
0nmの厚さ白金膜とからなる2層構造の下部電極を蒸
着法により形成する。この下部電極は後述するようにパ
ターンニングされて、下部電極16、パッド電極17,
18となる。次に、下部電極上に、鉛20mol%過剰
のチタン酸鉛よりなるターゲットを用いて、アルゴンガ
スと酸素ガスとの混合ガス中、成膜圧力1Pa、基板温
度600℃にてスパッタ法により、チタン酸鉛からなる
圧電体薄膜を0.95μmの厚さに形成する。Next, a procedure for manufacturing the piezoelectric thin film element of the first embodiment will be described. First, for example, if the main surface is (1
A plasma CVD (Chemical v) process using silane and oxygen as reaction gases at a film forming temperature of 300 ° C. is performed on a GaAs substrate 1 formed to have a (00) plane.
a film thickness of about 2 by an apour deposition method.
A 00 nm silicon dioxide film (insulating film 2) is formed.
Next, on the insulating film 2, a titanium film having a thickness of 30 nm,
A lower electrode having a two-layer structure composed of a platinum film having a thickness of 0 nm is formed by an evaporation method. The lower electrode is patterned as described below, and the lower electrode 16, the pad electrode 17,
It becomes 18. Next, using a target made of lead titanate with an excess of 20 mol% of lead on a lower electrode, a titanium film was formed by sputtering at a film forming pressure of 1 Pa and a substrate temperature of 600 ° C. in a mixed gas of argon gas and oxygen gas. A piezoelectric thin film made of lead oxide is formed to a thickness of 0.95 μm.
【0023】次に、その圧電体薄膜上に、上記と同様な
プラズマCVDにより二酸化シリコン薄膜からなる誘電
体薄膜を0.05μmとなるように(すなわち、圧電体
薄膜13との合計の厚さが1μmとなるように)形成す
る。次に、二酸化シリコン膜からなる誘電体薄膜上に下
部電極と同様の2層構造からなる電極を形成した後、リ
フトオフ法を用いて所定の形状の上部電極15を形成す
る。ここで、上部電極15は、図示はしていないが、チ
タン膜と白金膜との2層構造を有する。その後、二酸化
シリコン膜からなる誘電体薄膜を1%フッ酸水溶液によ
りレジストを用いたウェットエッチングで、上部電極1
5と同形状になるようにパターンニングを行うことによ
り、誘電体薄膜14を形成する。更に、圧電体薄膜をレ
ジストマスクにより、70℃の塩酸と硝酸との混合溶液
により不要部分をエッチング除去し、200ミクロン×
100ミクロンの方形の圧電体薄膜15を形成する。Next, a dielectric thin film made of a silicon dioxide thin film is formed on the piezoelectric thin film by the same plasma CVD as described above so as to have a thickness of 0.05 μm (that is, the total thickness of the dielectric thin film and the piezoelectric thin film 13 is reduced to 0.05 μm). 1 μm). Next, an electrode having the same two-layer structure as the lower electrode is formed on the dielectric thin film made of the silicon dioxide film, and then the upper electrode 15 having a predetermined shape is formed by using a lift-off method. Here, although not shown, the upper electrode 15 has a two-layer structure of a titanium film and a platinum film. Thereafter, the dielectric thin film made of a silicon dioxide film is wet-etched with a resist using a 1% hydrofluoric acid aqueous solution to form an upper electrode 1.
The dielectric thin film 14 is formed by performing patterning to have the same shape as 5. Further, unnecessary portions of the piezoelectric thin film were removed by etching with a resist mask and a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid at 70 ° C.
A 100 μm square piezoelectric thin film 15 is formed.
【0024】次に、下部電極をイオンミリング法により
パターンニングを行い、250ミクロン×150ミクロ
ンの方形の下部電極16を形成する。このとき、同時に
圧電体薄膜13の外側の基板1上に上部電極15と接続
するためのパッド電極17を下部電極16から離れて形
成し、下部電極16と接続電極19で接続されたパッド
電極18を形成する。尚、パッド電極17はチタン膜3
aと白金膜4aとからなり、パッド電極18はチタン膜
3bと白金膜4bとからなる。そして、上部電極15と
パッド電極17とを架橋20を形成することにより接続
する。ここで、架橋20は、上部電極15上の架橋20
との接続部分とパッド電極17上の架橋20との接続部
分を除いてレジストを形成した後、金メッキ膜を約20
μm形成し、その後、レジストを除去することにより形
成される。Next, the lower electrode is patterned by ion milling to form a square lower electrode 16 of 250 μm × 150 μm. At this time, a pad electrode 17 for connecting to the upper electrode 15 is formed separately from the lower electrode 16 on the substrate 1 outside the piezoelectric thin film 13 at the same time, and the pad electrode 18 connected to the lower electrode 16 and the connection electrode 19 is formed. To form The pad electrode 17 is made of the titanium film 3
a and the platinum film 4a, and the pad electrode 18 is composed of the titanium film 3b and the platinum film 4b. Then, the upper electrode 15 and the pad electrode 17 are connected by forming a bridge 20. Here, the bridge 20 is a bridge 20 on the upper electrode 15.
After the resist is formed except for the connection portion with the bridge 20 on the pad electrode 17, the gold plating film is
It is formed by forming a μm and then removing the resist.
【0025】最後に、基板を約100μmの厚さまで研
磨し、薄板化した後、基板裏面からエッチングすること
により開口部21を形成する。以上のようにして実施の
形態1の圧電薄膜素子を作製することができる。以上の
ように作製した圧電薄膜素子において、圧電体薄膜13
の厚さが0.95μmであり、誘電体薄膜14の厚さが
0.047μmである素子の共振周波数は、1.74G
Hzであった。さらに、同様なプロセスにより、ウェハ
の異なる素子10個を作製して評価したところ、各素子
の共振周波数は1.71〜1.78GHzの範囲であ
り、共振周波数の標準偏差は±0.03GHzであっ
た。Finally, the substrate is polished to a thickness of about 100 μm, thinned, and then the opening 21 is formed by etching from the back surface of the substrate. As described above, the piezoelectric thin film element of Embodiment 1 can be manufactured. In the piezoelectric thin film element manufactured as described above, the piezoelectric thin film 13
Is 0.95 μm, and the resonance frequency of the element in which the thickness of the dielectric thin film 14 is 0.047 μm is 1.74 G
Hz. Furthermore, when ten different elements on a wafer were manufactured and evaluated by the same process, the resonance frequency of each element was in the range of 1.71 to 1.78 GHz, and the standard deviation of the resonance frequency was ± 0.03 GHz. there were.
【0026】また、本発明者らは、比較例として図2に
示す素子を作製して、上述の実施の形態1に基づいて作
製した素子と比較した。図2の比較例の圧電薄膜素子
は、図1の実施の形態1の圧電薄膜素子から誘電体薄膜
14を除い構成した以外は、実施の形態1と同様に構成
される。尚、図2において図1と同様のものには同様の
符号を付して示している。この比較例の圧電薄膜素子を
10個作製して、それぞれの共振周波数を測定したとこ
ろ、1.60(最小)〜1.81(最大)GHzの範囲
で共振が観測され、共振周波数のばらつきを表す標準偏
差は、±0.08GHzであった。尚、圧電体薄膜13
の膜厚は、目標値1μmに対して、0.96〜1.05
μmの範囲でばらついていた。以上の結果から、実施の
形態1に示したように誘電体薄膜14を形成することに
より、共振周波数のばらつきを小さくできることがわか
る。The present inventors fabricated a device shown in FIG. 2 as a comparative example and compared it with a device fabricated based on the first embodiment. The piezoelectric thin film element of the comparative example of FIG. 2 is configured in the same manner as the first embodiment except that the dielectric thin film 14 is removed from the piezoelectric thin film element of the first embodiment of FIG. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. When ten piezoelectric thin film elements of this comparative example were manufactured and their resonance frequencies were measured, resonance was observed in the range of 1.60 (minimum) to 1.81 (maximum) GHz, and the variation of the resonance frequency was reduced. The standard deviation represented was ± 0.08 GHz. The piezoelectric thin film 13
Is 0.96 to 1.05 with respect to the target value of 1 μm.
It varied in the range of μm. From the above results, it is understood that the variation in the resonance frequency can be reduced by forming the dielectric thin film 14 as described in the first embodiment.
【0027】実施の形態2.次に本発明に係る実施の形
態2の圧電薄膜素子について説明する。この実施の形態
2の圧電薄膜素子は、図3に示すように、実施の形態1
の圧電薄膜素子においてさらに、上部電極15上に誘電
体薄膜22を介して容量形成用電極23を形成したこと
を特徴とし、それ以外は実施の形態1と同様に構成され
る。すなわち、実施の形態2の圧電薄膜素子は、実施の
形態1と同様にして上部電極15まで形成した後、上部
電極15上にプラズマCVDにより膜厚0.1μmの二
酸化シリコン薄膜22(誘電体薄膜22)を形成し、そ
の二酸化シリコン膜22上に、100μm×100μm
角の容量形成用電極23を蒸着及びリフトオフ法を用い
て形成した。その後は実施の形態1と同様に、圧電体薄
膜の不要部分のエッチング除去、下部電極用薄膜のパタ
ーンニング、下部薄膜電極と下部電極パッド及び架橋を
形成し、さらに、開口部21を形成して圧電体薄膜素子
を形成した。Embodiment 2 FIG. Next, a piezoelectric thin film element according to a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 3, the piezoelectric thin film element according to the second embodiment has a structure similar to that of the first embodiment.
The piezoelectric thin film element of the above embodiment is further characterized in that a capacitance forming electrode 23 is formed on the upper electrode 15 with a dielectric thin film 22 interposed therebetween, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. That is, in the piezoelectric thin film element of the second embodiment, after forming up to the upper electrode 15 in the same manner as in the first embodiment, a 0.1 μm thick silicon dioxide thin film 22 (dielectric thin film) is formed on the upper electrode 15 by plasma CVD. 22) is formed, and 100 μm × 100 μm is formed on the silicon dioxide film 22.
The corner capacitance forming electrode 23 was formed by vapor deposition and lift-off. Thereafter, as in the first embodiment, unnecessary portions of the piezoelectric thin film are removed by etching, patterning of the thin film for the lower electrode, the lower thin film electrode, the lower electrode pad, and the bridge are formed. Further, the opening 21 is formed. A piezoelectric thin film element was formed.
【0028】以上のように作製することにより、圧電体
薄膜13上に、圧電振動子と直列に、上部電極15、二
酸化シリコン膜22及び容量形成用電極23によって構
成される静電容量が形成され、その容量値は4pFであ
った。また、上述のようにして作製された圧電薄膜素子
の共振周波数は1.6GHzであった。By manufacturing as described above, a capacitance constituted by the upper electrode 15, the silicon dioxide film 22, and the capacitance forming electrode 23 is formed on the piezoelectric thin film 13 in series with the piezoelectric vibrator. And its capacitance value was 4 pF. In addition, the resonance frequency of the piezoelectric thin film element manufactured as described above was 1.6 GHz.
【0029】以上のように作製された圧電薄膜振動子で
は、圧電体薄膜13上に形成された、上部電極15、二
酸化シリコン膜22及び容量形成用電極23によって形
成される静電容量は周波数調整用のコンデンサ(容量素
子)として用いることができる。尚、上述の例では、二
酸化シリコン膜22を用いて周波数調整用のコンデンサ
を形成したが、本発明はこれに限らず、他の誘電体薄膜
を用いてもよい。In the piezoelectric thin-film vibrator manufactured as described above, the capacitance formed by the upper electrode 15, the silicon dioxide film 22, and the capacitance forming electrode 23 formed on the piezoelectric thin film 13 is adjusted by the frequency adjustment. (Capacitance element) for use. In the above example, the capacitor for frequency adjustment is formed using the silicon dioxide film 22, but the present invention is not limited to this, and another dielectric thin film may be used.
【0030】すなわち、本実施の形態2の圧電薄膜素子
は、圧電薄膜素子において、圧電振動子と直列に形成さ
れた静電容量を変化させることにより、共振周波数を数
%の範囲内で変化させることができることを利用したも
のであり、かつ周波数調整用コンデンサを素子と一体で
形成したものである。この周波数調整用コンデンサの静
電容量は誘電体薄膜22上の容量形成用電極23をレー
ザ等を用いて一部除去することにより、変化させること
が可能である。尚、誘電体薄膜22は、誘電体薄膜14
と同様な材料を適用することができる。That is, in the piezoelectric thin film element of the second embodiment, the resonance frequency is changed within a range of several percent by changing the capacitance formed in series with the piezoelectric vibrator in the piezoelectric thin film element. That is, the capacitor for frequency adjustment is formed integrally with the element. The capacitance of the frequency adjustment capacitor can be changed by partially removing the capacitance forming electrode 23 on the dielectric thin film 22 using a laser or the like. Note that the dielectric thin film 22 is
The same material as described above can be applied.
【0031】また、誘電体薄膜22上の容量形成用電極
23を部分的に削除することにより周波数調整用コンデ
ンサの静電容量を変化させようとすると、結果的に容量
形成用電極23の重量を変化させることになり、その重
量変化によっても共振周波数を変化させることになる。
従って、実施の形態2では、容量形成用電極23の質量
と周波数調整用コンデンサの付加容量とを変化させるこ
とによってて周波数を調整していることになる。ここ
で、実施の形態2の構成では、容量形成用電極23を削
ることにより、容量形成用電極23の質量を減少させか
つ周波数調整用コンデンサの付加容量を減少させ、それ
ぞれの変化はいずれも一方向に周波数を変化(重畳して
変化させる)させるので、この工程により周波数調整幅
を拡大することができ、周波数調整の作業時間の短縮す
ることができる。If the capacitance of the capacitor 23 for frequency adjustment is changed by partially removing the electrode 23 for capacitance formation on the dielectric thin film 22, the weight of the electrode 23 for capacitance formation is consequently reduced. The resonance frequency is also changed by the weight change.
Therefore, in the second embodiment, the frequency is adjusted by changing the mass of the capacitance forming electrode 23 and the additional capacitance of the frequency adjusting capacitor. Here, in the configuration of the second embodiment, the mass of the capacitor forming electrode 23 is reduced by shaving the capacitor forming electrode 23, and the additional capacitance of the frequency adjusting capacitor is reduced. Since the frequency is changed (superimposed and changed) in the direction, the frequency adjustment width can be expanded by this step, and the operation time of the frequency adjustment can be shortened.
【0032】実施の形態3.以下、本発明に係る実施の
形態3の圧電薄膜素子について説明する。実施の形態3
の圧電薄膜素子は、実施の形態1における上部電極15
と実質的に同じ大きさに形成された誘電体薄膜14に代
えて、圧電体薄膜13と実質的に同じ大きさに形成され
た誘電体薄膜24を用いた以外は、実施の形態1と同様
に構成される。すなわち、実施の形態3の厚保手銭薄膜
素子では、実施の形態1と同様にして、100μm×1
00μm角の薄膜電極15まで形成した後、二酸化シリ
コン膜を最終的に残留させる圧電薄膜13と同形状の2
00μm×100μmになるように、1%フッ酸水溶液
にてライトエッチングしてパターンニングする。その
後、圧電薄膜をレジストマスクにより、70℃の塩酸と
硝酸との混合溶液により不要部分をエッチング除去し、
200ミクロン×100ミクロンの形状とする。この
時、二酸化シリコン膜24(誘電体薄膜24)の存在に
より、圧電薄膜をエッチングする時のサイドエッチング
量が低減され、従来約10μm程度あったサイドエッチ
ング量が3μm程度に低減され、圧電薄膜のパターンニ
ング精度を向上させることができる。Embodiment 3 FIG. Hereinafter, a piezoelectric thin film element according to a third embodiment of the present invention will be described. Embodiment 3
Is the upper electrode 15 of the first embodiment.
Same as the first embodiment except that a dielectric thin film 24 formed substantially the same size as the piezoelectric thin film 13 is used instead of the dielectric thin film 14 formed substantially the same size as It is composed of That is, in the same way as in the first embodiment, the thickness-saving hand-held thin film element of the third embodiment has a thickness of 100 μm × 1.
After the formation of the thin film electrode 15 having a size of 00 μm square, the same shape as the piezoelectric thin film 13 in which the silicon dioxide film is finally left is used.
Light etching is performed with a 1% hydrofluoric acid aqueous solution so that the patterning becomes 00 μm × 100 μm. Then, unnecessary portions are removed by etching the piezoelectric thin film with a resist mask using a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid at 70 ° C.
The shape is 200 μm × 100 μm. At this time, the amount of side etching when etching the piezoelectric thin film is reduced by the presence of the silicon dioxide film 24 (dielectric thin film 24). Patterning accuracy can be improved.
【0033】この後、実施の形態1と同様にして下部電
極16のパターンニング、下部薄膜電極と下部電極パッ
ドとの接続等を行い、さらに架橋20を形成した後、開
口部21を形成して図4に示す圧電薄膜素子を形成し
た。この図4の圧電薄膜素子を異なる10ウェハを用い
て各ウエハから合計10個の圧電薄膜素子を作製しそれ
ぞれ測定した結果、平均共振周波数は1.55GHz
で、ばらつきは±0.04GHzであった。すなわち、
以上のように構成しても比較例に比べ製造ばらつきを低
減できる圧電薄膜素子を提供できる。Thereafter, patterning of the lower electrode 16, connection between the lower thin film electrode and the lower electrode pad, and the like are performed in the same manner as in the first embodiment. Further, after forming a bridge 20, an opening 21 is formed. The piezoelectric thin film element shown in FIG. 4 was formed. Using a total of ten piezoelectric thin film elements from each of the piezoelectric thin film elements shown in FIG. 4 using ten different wafers and measuring the results, the average resonance frequency was 1.55 GHz.
And the variation was ± 0.04 GHz. That is,
Even with the above configuration, it is possible to provide a piezoelectric thin film element that can reduce manufacturing variations as compared with the comparative example.
【0034】以上の実施の形態3の圧電薄膜素子では、
圧電薄膜上に所定の大きさに誘電体薄膜24を形成した
後、誘電体薄膜24をマスクとして用いて圧電体薄膜1
3を形成している。このようにすると、誘電体薄膜24
は圧電体薄膜に対して、一般にレジストよりも優れた密
着性を持っているので、圧電体薄膜13のサイドエッチ
ング量を低減することができ、圧電体薄膜を精度よく形
成できる。すなわち、圧電体薄膜を塩酸、硝酸等の強酸
により、湿式でエッチングする場合には、レジストのみ
をエッチングマスクとして用いると、密着性の不完全さ
からマスク下の圧電薄膜がエッチングされる現象が見ら
れるが、本実施の形態3では、圧電薄膜に対して密着性
のよい誘電体薄膜を用いて圧電薄膜をエッチングしてい
るので、圧電薄膜のサイドエッチング量を低減すること
ができる。尚、本実施の形態3では二酸化シリコンを用
いて誘電体薄膜24を形成したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、他の誘電体材料を用いることもで
きる。In the piezoelectric thin film element according to the third embodiment,
After forming the dielectric thin film 24 to a predetermined size on the piezoelectric thin film, the piezoelectric thin film 1 is formed using the dielectric thin film 24 as a mask.
3 is formed. By doing so, the dielectric thin film 24
Has a better adhesion to the piezoelectric thin film than a resist, so that the amount of side etching of the piezoelectric thin film 13 can be reduced and the piezoelectric thin film can be formed with high accuracy. That is, when the piezoelectric thin film is wet-etched with a strong acid such as hydrochloric acid or nitric acid, when only the resist is used as an etching mask, a phenomenon that the piezoelectric thin film under the mask is etched due to imperfect adhesion is observed. However, in the third embodiment, since the piezoelectric thin film is etched using the dielectric thin film having good adhesion to the piezoelectric thin film, the side etching amount of the piezoelectric thin film can be reduced. Although the dielectric thin film 24 is formed using silicon dioxide in the third embodiment, the present invention is not limited to this, and other dielectric materials can be used.
【0035】実施の形態4.本発明に係る実施の形態4
の圧電薄膜素子は、表面弾性波を利用した素子であっ
て、基板100上に絶縁膜102を介して圧電膜113
が形成され、その圧電膜113上に櫛形電極116a,
116bが形成されてなる。ここで、特に実施の形態4
の圧電薄膜素子では、櫛形電極116a,116b上に
それぞれ誘電体薄膜124a,124bを介して容量形
成用電極115a,115bが形成され、その電極11
5a,115bがそれぞれ、架橋120a,120bを
介してパッド電極117,118に接続されていること
を特徴とする。尚、パッド電極117,118はそれぞ
れ、チタン膜103a,103bと白金104a,10
4bとからなる。すなわち、本実施の形態4の圧電薄膜
素子では、櫛形電極116a,116bがそれぞれ、誘
電体薄膜124a,124bを用いて構成された周波数
調整用のコンデンサを介してパッド電極117,118
に接続されている。これによって、電極115a,11
5bの面積を例えばレーザを用いて削る等して変化させ
ることにより、共振周波数を調整することができる。Embodiment 4 FIG. Embodiment 4 according to the present invention
Is a device utilizing surface acoustic waves, and a piezoelectric film 113 is provided on a substrate 100 via an insulating film 102.
Are formed, and the comb-shaped electrodes 116 a,
116b is formed. Here, in particular, the fourth embodiment
In the piezoelectric thin film element of (1), capacitance forming electrodes 115a and 115b are formed on comb-shaped electrodes 116a and 116b via dielectric thin films 124a and 124b, respectively.
5a and 115b are connected to pad electrodes 117 and 118 via bridges 120a and 120b, respectively. Note that the pad electrodes 117 and 118 are formed of titanium films 103a and 103b and platinum 104a and
4b. That is, in the piezoelectric thin film element according to the fourth embodiment, the comb-shaped electrodes 116a and 116b are respectively connected to the pad electrodes 117 and 118 via the capacitors for frequency adjustment constituted by using the dielectric thin films 124a and 124b.
It is connected to the. Thereby, the electrodes 115a and 11a
The resonance frequency can be adjusted by changing the area of 5b by, for example, shaving using a laser.
【0036】以上説明した各実施の形態において、振動
部の電極とパッド電極との間を架橋により接続してい
る。これにより、接続部分における断線を防止でき、か
つ振動部の自由な振動を確保でき振動特性を良好にでき
る。しかしながら、本発明はこれに限られるものではな
く、通常の表面配線を用いて接続してもよい。また、架
橋自体を構成する材料は良導電性で有ればよいが、簡便
には通常のマイクロ波IC用プロセス等で用いられてい
る金メッキで形成することができる。In each of the embodiments described above, the electrodes of the vibrating section and the pad electrodes are connected by bridging. Thereby, disconnection at the connection portion can be prevented, and free vibration of the vibrating portion can be secured, so that vibration characteristics can be improved. However, the present invention is not limited to this, and connection may be made using ordinary surface wiring. Further, the material constituting the cross-linking itself may be a material having good conductivity, but can be simply formed by gold plating used in an ordinary microwave IC process or the like.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る圧電薄膜振動子は、上記圧電体薄膜に加え上記第1誘
電体薄膜を設け、上記圧電体薄膜の厚さと上記第1誘電
体薄膜の厚さとを合わせた厚さに対応した周波数で共振
させているので、該膜厚を精度よく設定でき、共振周波
数のばらつきを小さくできる。これによって、周波数の
調整範囲を小さくできるので、短い時間で周波数調整す
ることができ、安価に製造できる。As described in detail above, the piezoelectric thin film vibrator according to the present invention is provided with the first dielectric thin film in addition to the piezoelectric thin film, and has a thickness of the piezoelectric thin film and the first dielectric thin film. Since the resonance is performed at a frequency corresponding to the combined thickness of the thin film, the thickness can be accurately set, and the variation in the resonance frequency can be reduced. As a result, the frequency adjustment range can be reduced, so that the frequency can be adjusted in a short time, and the device can be manufactured at low cost.
【0038】また、上記圧電薄膜振動子において、上記
励振用電極上に第2誘電体薄膜を介して容量形成用電極
を形成されてなる容量素子を形成して、該容量素子の静
電容量値を変化させることにより、共振周波数を調整す
ることができる。In the piezoelectric thin-film vibrator, a capacitance element having a capacitance-forming electrode formed on the excitation electrode via a second dielectric thin film is formed, and the capacitance value of the capacitance element is determined. , The resonance frequency can be adjusted.
【0039】さらに、上記圧電薄膜振動子において、上
記圧電体薄膜を、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン
酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオ
ブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムからなる群から選
ばれた少なくとも1つの圧電材料を含んで形成すること
により、安定した圧電特性を得ることができ、共振周波
数のばらつきをさらに小さくできる。これによって、周
波数の調整範囲をさらに小さくできるので、より短い時
間で周波数調整することができ、さらに安価に製造でき
る。Further, in the piezoelectric thin film vibrator, the piezoelectric thin film is selected from the group consisting of zinc oxide, aluminum nitride, lead titanate, lead zirconate titanate, barium titanate, lithium niobate and lithium tantalate. By including at least one piezoelectric material, stable piezoelectric characteristics can be obtained, and the variation in resonance frequency can be further reduced. As a result, the frequency adjustment range can be further reduced, so that the frequency can be adjusted in a shorter time, and the device can be manufactured at lower cost.
【0040】またさらに、上記圧電薄膜振動子におい
て、上記第1誘電体薄膜を、それぞれ膜厚制御性に優れ
た、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコ
ン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化タンタル、
酸化チタン及び酸化ニオブからなる群から選ばれた少な
くとも1つの誘電体を含んで形成することにより、上記
圧電体薄膜と上記第1誘電体薄膜の合計の膜厚を精度よ
く管理でき、共振周波数のばらつきを極めて小さくでき
る。Further, in the piezoelectric thin film vibrator, the first dielectric thin film may be made of magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum oxide,
By including at least one dielectric selected from the group consisting of titanium oxide and niobium oxide, the total thickness of the piezoelectric thin film and the first dielectric thin film can be accurately controlled, and the resonance frequency can be reduced. Variation can be made extremely small.
【0041】また、上記圧電薄膜振動子においては、上
記第1誘電体薄膜を上記圧電体薄膜上面のほぼ全面に形
成することにより、上記第1誘電体薄膜に圧電体薄膜を
エッチングするときのマスクとしての機能をもたせるこ
とができ、圧電体薄膜の形状を精度よく形成することが
できる。In the piezoelectric thin-film vibrator, the first dielectric thin film is formed on almost the entire upper surface of the piezoelectric thin film, so that the first dielectric thin film can be masked when the piezoelectric thin film is etched. , And the shape of the piezoelectric thin film can be accurately formed.
【0042】また、本発明では、上記圧電薄膜振動子を
基板上に絶縁膜を介して設けることにより、容易に製造
することができる。According to the present invention, the piezoelectric thin film vibrator can be easily manufactured by providing the piezoelectric thin film vibrator on a substrate with an insulating film interposed therebetween.
【0043】さらに、上記圧電薄膜振動子においてさら
に、上記第1と第2のパッド電極を形成し、上記第1の
パッド電極を上記1対の励振用電極のうちの下部に位置
する電極に接続し、かつ上記第2のパッド電極を上記1
対の励振用電極のうちの上部に位置する電極又は上記容
量形成用電極に接続することにより、外部回路との接続
を容易にできる。Further, in the piezoelectric thin film vibrator, the first and second pad electrodes are further formed, and the first pad electrode is connected to the lower electrode of the pair of excitation electrodes. And the second pad electrode is connected to the first pad electrode.
By connecting to the upper electrode or the capacitance forming electrode of the pair of excitation electrodes, connection to an external circuit can be facilitated.
【0044】また、上記圧電薄膜振動子では、上記第2
のパッド電極と上記1対の励振用電極のうちの上部に位
置する電極又は上記容量形成用電極との間を、導電性架
橋で接続することにより、振動部分の自由な振動を確保
でき、安定した損失の小さい共振が可能となる。Further, in the piezoelectric thin film vibrator, the second
By connecting the pad electrode and the upper electrode of the pair of excitation electrodes or the capacitance forming electrode by conductive bridging, free vibration of the vibrating portion can be secured and stable. Resonance with small loss can be realized.
【0045】また、本発明に係る別の態様の圧電薄膜振
動子は、上記一対の励振用電極のうちの少なくとも一方
の電極上に、誘電体薄膜を介して容量形成用電極を形成
することにより容量素子を形成しているので、この容量
素子を用いて共振周波数を容易に調整することができ
る。A piezoelectric thin-film vibrator according to another aspect of the present invention is configured such that a capacitance forming electrode is formed on at least one of the pair of excitation electrodes via a dielectric thin film. Since the capacitance element is formed, the resonance frequency can be easily adjusted using the capacitance element.
【図1】 本発明に係る実施の形態1の圧電薄膜振動子
の構成を示す図であって、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のA−A’線についての断面図であり、
(c)は(a)のB−B’線についての断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric thin film vibrator according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line AA 'of (a),
(C) is a sectional view taken along line BB 'of (a).
【図2】 比較例の圧電薄膜振動子の構成を示す図であ
って、(a)は平面図であり、(b)は(a)のC−
C’線についての断面図であり、(c)は(a)のD−
D’線についての断面図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a configuration of a piezoelectric thin-film vibrator of a comparative example, where FIG. 2A is a plan view and FIG.
It is sectional drawing about C 'line, (c) is D- of (a).
It is sectional drawing about the D 'line.
【図3】 本発明に係る実施の形態2の圧電薄膜振動子
の構成を示す図であって、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のC−C’線についての断面図であり、
(c)は(a)のD−D’線についての断面図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric thin film vibrator according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line CC ′ of (a),
(C) is a sectional view taken along line DD ′ of (a).
【図4】 本発明に係る実施の形態3の圧電薄膜振動子
の構成を示す図であって、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のG−G’線についての断面図であり、
(c)は(a)のH−H’線についての断面図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric thin-film vibrator according to a third embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line GG ′ of (a),
(C) is a sectional view taken along line HH 'of (a).
【図5】 本発明に係る実施の形態4の圧電薄膜振動子
の構成を示す図であって、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のI−I’線についての断面図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric thin-film vibrator according to a fourth embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view,
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG.
1,100 基板、2,102 絶縁膜、3,3a,3
b チタン膜、4,4a,4b 白金膜、13,113
圧電体薄膜、14,22,24,124a,124b
誘電体薄膜、15 上部電極、16 下部電極、1
7,18,117,118 パッド電極、19 接続電
極、20,120a,120b 導電性架橋、21 開
口部、23,115a,115b 容量形成用電極、1
16a,116b 櫛形電極。1,100 substrate, 2,102 insulating film, 3, 3a, 3
b Titanium film, 4, 4a, 4b Platinum film, 13, 113
Piezoelectric thin film, 14, 22, 24, 124a, 124b
Dielectric thin film, 15 upper electrode, 16 lower electrode, 1
7, 18, 117, 118 Pad electrode, 19 Connection electrode, 20, 120a, 120b Conductive bridge, 21 Opening, 23, 115a, 115b Capacitor forming electrode, 1
16a, 116b Comb electrodes.
フロントページの続き (72)発明者 内川 英興 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Continued on the front page (72) Inventor Hideko Uchikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation
Claims (9)
えた圧電薄膜振動子において、 上記一対の励振用電極の間にさらに第1誘電体薄膜を設
け、上記圧電体薄膜の厚さと上記第1誘電体薄膜の厚さ
とを合わせた厚さに対応した周波数で共振させたことを
特徴とする圧電薄膜振動子。1. A piezoelectric thin-film vibrator having a piezoelectric thin film between a pair of excitation electrodes, further comprising a first dielectric thin film between the pair of excitation electrodes, and a thickness of the piezoelectric thin film. A piezoelectric thin film vibrator characterized by resonating at a frequency corresponding to a thickness obtained by combining the thickness of the first dielectric thin film.
の励振用電極のうち上部に位置する励振用電極上に第2
誘電体薄膜を介して容量形成用電極を形成することによ
り容量素子を形成した請求項1記載の圧電薄膜振動子。2. The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 2, wherein a second one of the pair of excitation electrodes is provided on an excitation electrode located above.
The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 1, wherein the capacitance element is formed by forming a capacitance-forming electrode via a dielectric thin film.
ミニウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン
酸バリウム、ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウム
からなる群から選ばれた少なくとも1つの圧電材料を含
んで形成された請求項1又は2記載の圧電薄膜振動子。3. The piezoelectric thin film according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film is at least one piezoelectric material selected from the group consisting of zinc oxide, aluminum nitride, lead titanate, lead zirconate titanate, barium titanate, lithium niobate and lithium tantalate. The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 1, wherein the piezoelectric thin-film vibrator is formed including:
ム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、
酸化窒化シリコン、酸化タンタル、酸化チタン及び酸化
ニオブからなる群から選ばれた少なくとも1つの誘電体
を含んで形成された請求項1〜3のうちのいずれか1つ
に記載の圧電薄膜振動子。4. The method according to claim 1, wherein the first dielectric thin film is made of magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride,
The piezoelectric thin-film vibrator according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric thin-film vibrator is formed to include at least one dielectric selected from the group consisting of silicon oxynitride, tantalum oxide, titanium oxide, and niobium oxide.
面のほぼ全面に形成されている請求項1〜4のうちのい
ずれか1つに記載の圧電薄膜振動子。5. The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 1, wherein the first dielectric thin film is formed on substantially the entire upper surface of the piezoelectric thin film.
載の圧電薄膜振動子が基板上に絶縁膜を介して設けら
れ、かつ上記基板において該圧電薄膜振動子の直下に開
口部が形成されている圧電薄膜振動子。6. The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 1, wherein the piezoelectric thin-film vibrator is provided on a substrate via an insulating film, and an opening is provided on the substrate directly below the piezoelectric thin-film vibrator. A piezoelectric thin film vibrator on which is formed.
記開口部の外側に位置する基板上に上記絶縁膜を介して
第1と第2のパッド電極が形成され、上記第1のパッド
電極が上記1対の励振用電極のうちの下部に位置する電
極に接続され、かつ上記第2のパッド電極が上記1対の
励振用電極のうちの上部に位置する電極又は上記容量形
成用電極に接続された請求項6記載の圧電薄膜振動子。7. The piezoelectric thin-film vibrator further includes first and second pad electrodes formed on the substrate located outside the opening with the insulating film interposed therebetween, wherein the first pad electrode is connected to the first pad electrode. The second pad electrode is connected to the lower electrode of the pair of excitation electrodes, and the second pad electrode is connected to the upper electrode or the capacitance forming electrode of the pair of excitation electrodes. The piezoelectric thin-film vibrator according to claim 6.
用電極のうちの上部に位置する電極又は上記容量形成用
電極との間が、導電性架橋で接続された請求項7記載の
圧電薄膜振動子。8. The conductive pad according to claim 7, wherein the second pad electrode and the upper electrode of the pair of excitation electrodes or the capacitance forming electrode are connected by a conductive bridge. Piezoelectric thin film vibrator.
た圧電薄膜振動子において、 上記一対の励振用電極のうちの少なくとも一方の電極上
に、誘電体薄膜を介して容量形成用電極を形成すること
により容量素子を形成した圧電薄膜振動子。9. A piezoelectric thin-film vibrator comprising a pair of excitation electrodes and a piezoelectric thin film, wherein a capacitance forming electrode is provided on at least one of the pair of excitation electrodes via a dielectric thin film. A piezoelectric thin-film vibrator in which a capacitive element is formed by forming.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8108598A JPH11284480A (en) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Piezoelectric thin film resonator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8108598A JPH11284480A (en) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Piezoelectric thin film resonator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11284480A true JPH11284480A (en) | 1999-10-15 |
Family
ID=13736561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8108598A Pending JPH11284480A (en) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Piezoelectric thin film resonator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11284480A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002041052A (en) * | 2000-05-23 | 2002-02-08 | Agere Systems Guardian Corp | Sound-reflecting material of acoustic element |
WO2002093740A1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Ube Electronics, Ltd. | Film bulk acoustic resonator |
JP2003037469A (en) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric thin-film oscillator and frequency adjusting method therefor |
JP2003198319A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Ube Electronics Ltd | Aluminum nitride thin film-metallic electrode stack, and thin film piezoelectric resonator using it |
WO2004042921A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-05-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Demultiplexer and communication device |
KR100616508B1 (en) * | 2002-04-11 | 2006-08-29 | 삼성전기주식회사 | Film bulk acoustic resonator and method for fabrication thereof |
US7432785B2 (en) | 2003-09-09 | 2008-10-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film resonator, method for making thin film resonator and filter having thin film resonators |
US7498717B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-03-03 | Fujitsu Media Devices Limited | Resonator, filter and fabrication of resonator |
JP4513169B2 (en) * | 2000-05-17 | 2010-07-28 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric filter, communication device, and method of manufacturing piezoelectric filter |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP8108598A patent/JPH11284480A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4513169B2 (en) * | 2000-05-17 | 2010-07-28 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric filter, communication device, and method of manufacturing piezoelectric filter |
JP2002041052A (en) * | 2000-05-23 | 2002-02-08 | Agere Systems Guardian Corp | Sound-reflecting material of acoustic element |
WO2002093740A1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Ube Electronics, Ltd. | Film bulk acoustic resonator |
US6936837B2 (en) | 2001-05-11 | 2005-08-30 | Ube Industries, Ltd. | Film bulk acoustic resonator |
JP2003037469A (en) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric thin-film oscillator and frequency adjusting method therefor |
JP2003198319A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Ube Electronics Ltd | Aluminum nitride thin film-metallic electrode stack, and thin film piezoelectric resonator using it |
KR100616508B1 (en) * | 2002-04-11 | 2006-08-29 | 삼성전기주식회사 | Film bulk acoustic resonator and method for fabrication thereof |
WO2004042921A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-05-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Demultiplexer and communication device |
US7304551B2 (en) | 2002-11-08 | 2007-12-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Branching filter and communication device |
US7432785B2 (en) | 2003-09-09 | 2008-10-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film resonator, method for making thin film resonator and filter having thin film resonators |
US7498717B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-03-03 | Fujitsu Media Devices Limited | Resonator, filter and fabrication of resonator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3903842B2 (en) | Piezoelectric resonator, filter and electronic communication device | |
US7109826B2 (en) | Tapered electrode in an acoustic resonator | |
KR100906551B1 (en) | Manufacturing method of ladder type filter | |
US7498717B2 (en) | Resonator, filter and fabrication of resonator | |
KR100506729B1 (en) | Film bulk acoustic resonator and method for fabrication thereof | |
JP4648911B2 (en) | Device incorporating a tunable thin film bulk acoustic resonator for amplitude and phase modulation | |
US8367305B1 (en) | Method for fabricating a microelectromechanical resonator | |
JP3940932B2 (en) | Thin film piezoelectric resonator, thin film piezoelectric device and manufacturing method thereof | |
US20040195937A1 (en) | Film bulk acoustic resonator and film bulk acoustic resonator circuit | |
US20020038989A1 (en) | Acoustic wave resonator and method of operating the same to maintain resonance when subjected to temperature variations | |
JP2004064786A (en) | Resonator having seed layer | |
JP3514224B2 (en) | Piezoelectric resonator, filter and electronic device | |
JP2021509555A (en) | Manufacturing method of bulk elastic wave resonator with reduced parasitic capacitance | |
JP4395892B2 (en) | Piezoelectric thin film device and manufacturing method thereof | |
JP2004064785A (en) | Resonator having protecting layer | |
JP2004064088A (en) | Thin film resonator protected from electrostatic discharge | |
WO2022000809A1 (en) | Resonator and method for making same | |
JPH11284480A (en) | Piezoelectric thin film resonator | |
JP2007129776A (en) | Thin film piezoelectric oscillator, thin film piezoelectric device, and manufacturing method thereof | |
US20120056684A1 (en) | Method of fabricating resonator, resonator, and oscillator | |
US6741147B2 (en) | Method and apparatus for adjusting the resonant frequency of a thin film resonator | |
JPH1188101A (en) | Surface acoustic wave element and manufacture of the surface acoustic wave element | |
CN103825574B (en) | Acoustic wave device and its manufacture method | |
JP2005236338A (en) | Piezoelectric thin-film resonator | |
JP2004146963A (en) | Super-thin plate piezoelectric device and manufacturing method thereof |