JPS60149215A - 圧電薄膜複合振動子 - Google Patents
圧電薄膜複合振動子Info
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- JPS60149215A JPS60149215A JP24676583A JP24676583A JPS60149215A JP S60149215 A JPS60149215 A JP S60149215A JP 24676583 A JP24676583 A JP 24676583A JP 24676583 A JP24676583 A JP 24676583A JP S60149215 A JPS60149215 A JP S60149215A
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Links
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/174—Membranes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野）
本発明は圧電薄膜を用いたＶＨＦ、 ＵＨＦ用高周波圧
電振動子に関し、特にシリコン・ダイアフラムと圧電薄
膜との組み合わせからなる複合構造の振動部位を有する
圧電薄膜振動子に関するものである。
電振動子に関し、特にシリコン・ダイアフラムと圧電薄
膜との組み合わせからなる複合構造の振動部位を有する
圧電薄膜振動子に関するものである。
（従来技術）
一般に、高周波領域で使用される圧電振動子は振動モー
ドとして板面が厚さに比べて十分広い圧電性薄板の厚み
振動が用いられている。
ドとして板面が厚さに比べて十分広い圧電性薄板の厚み
振動が用いられている。
厚み振動の共振周波数は圧電性薄膜の厚さ忙反比例する
ので高周波帯で使用するためには厚さを薄くしなければ
ならないが、厚さが４０ミク四ン程度以下になると平行
平面研磨などの加工が非常に困難となる。
ので高周波帯で使用するためには厚さを薄くしなければ
ならないが、厚さが４０ミク四ン程度以下になると平行
平面研磨などの加工が非常に困難となる。
振動部分の厚さを薄くして５０ＭＨｚ以上の厚み振動圧
電振動子を得る方法としては、第１図、第２図の構造の
圧電薄膜振動子が公知である。この圧電薄膜振動子はシ
リコン基板２２の上に新らたにシリコン薄Ｍ２３と絶縁
体の薄Ｍ２４を形成した後、エツチングによってシリコ
ン基板２２に空孔２１を形成し、さらに絶縁体薄膜部材
２４の上に順に下地電極２６、圧電薄膜２５、上部電極
２７を形成することによって製造するもので、一般に非
圧電性である薄膜部材２３．２４と圧電薄膜２５とから
なる複合ダイアフラムが周縁部を基板２２によって支持
された構造となっている。
電振動子を得る方法としては、第１図、第２図の構造の
圧電薄膜振動子が公知である。この圧電薄膜振動子はシ
リコン基板２２の上に新らたにシリコン薄Ｍ２３と絶縁
体の薄Ｍ２４を形成した後、エツチングによってシリコ
ン基板２２に空孔２１を形成し、さらに絶縁体薄膜部材
２４の上に順に下地電極２６、圧電薄膜２５、上部電極
２７を形成することによって製造するもので、一般に非
圧電性である薄膜部材２３．２４と圧電薄膜２５とから
なる複合ダイアフラムが周縁部を基板２２によって支持
された構造となっている。
一般に１圧電薄膜を利用した複合振動子では圧電薄膜上
にとシつける電極の大きさは、圧電膜よシ小さい場合普
通である。複合構造における振動部位の全体の厚さと円
形電極の直径の比Ｌ／Ｔ Ｋ対して、ある値以下では基
本モードだけがエネルギー閉じ込め条件にあシ、スプリ
アスは生じない。
にとシつける電極の大きさは、圧電膜よシ小さい場合普
通である。複合構造における振動部位の全体の厚さと円
形電極の直径の比Ｌ／Ｔ Ｋ対して、ある値以下では基
本モードだけがエネルギー閉じ込め条件にあシ、スプリ
アスは生じない。
全体の厚さＴが一定ならば電極直径りがある値以上では
基本モードに加え、インハーモニック・オーバートーン
がエネルギー閉じ込め条件になり、スプリアスが生じる
ようになる。広帯域フィルタや発振器においては、共振
抵抗をできるだけ小さくあるいは入出力インピーダンス
をできるだけ低くするために、振動子の電極寸法はでき
るだけ大きくしなければ々らない。しかし、圧電膜より
電極が小さい時にはある程度の大きさ以上ではスプリア
スが生じることは避けられなかった。
基本モードに加え、インハーモニック・オーバートーン
がエネルギー閉じ込め条件になり、スプリアスが生じる
ようになる。広帯域フィルタや発振器においては、共振
抵抗をできるだけ小さくあるいは入出力インピーダンス
をできるだけ低くするために、振動子の電極寸法はでき
るだけ大きくしなければ々らない。しかし、圧電膜より
電極が小さい時にはある程度の大きさ以上ではスプリア
スが生じることは避けられなかった。
（発明の目的）
本発明は、上記のような欠点を解消するもので、ＺｎＯ
／Ｓｉ複合振動子において、圧電薄膜の全面に電極が付
着された構造をもちかつ圧電薄膜がダイアフラムよシ小
さい面積をもつことくよって良いスプリアス特性となる
複合振動子を実現することを目的とする。
／Ｓｉ複合振動子において、圧電薄膜の全面に電極が付
着された構造をもちかつ圧電薄膜がダイアフラムよシ小
さい面積をもつことくよって良いスプリアス特性となる
複合振動子を実現することを目的とする。
（発明の構成）
本発明は、シリコンダイアフラムの薄層上の厚み方向に
絶縁薄膜、下部電極、ＺｎＯ薄膜、上部電極の順に形成
された多層構造の振動部位を有し、その周縁部をシリコ
ン基板によって支持された厚み振動圧電振動子において
、圧電薄膜がダイヤスラム薄層部面積より小さく、少が
くとも圧電薄膜の振動部分の全面に電極が付着されたこ
とを特徴としている。次に本発明について詳＃ｌＫ説明
する。
絶縁薄膜、下部電極、ＺｎＯ薄膜、上部電極の順に形成
された多層構造の振動部位を有し、その周縁部をシリコ
ン基板によって支持された厚み振動圧電振動子において
、圧電薄膜がダイヤスラム薄層部面積より小さく、少が
くとも圧電薄膜の振動部分の全面に電極が付着されたこ
とを特徴としている。次に本発明について詳＃ｌＫ説明
する。
第３図、第４図は本発明の振動子における振動部位の構
造を示している。第３図、第４図において、２２は表面
が（１００）面であるようなシリコ／基板、２１はエツ
チングによって基板に作成した空孔、２３はホウ素を高
濃度にドープしたシリコン薄膜である。２４は温度補償
のために設けられた薄いＳｉＯ□薄膜、２６は下地電極
、２５はＺｎＯ圧電薄膜、２７．２８は本発明の特徴で
あるような圧電薄膜の全面を覆っている上部円形電極で
ある。
造を示している。第３図、第４図において、２２は表面
が（１００）面であるようなシリコ／基板、２１はエツ
チングによって基板に作成した空孔、２３はホウ素を高
濃度にドープしたシリコン薄膜である。２４は温度補償
のために設けられた薄いＳｉＯ□薄膜、２６は下地電極
、２５はＺｎＯ圧電薄膜、２７．２８は本発明の特徴で
あるような圧電薄膜の全面を覆っている上部円形電極で
ある。
第３図、第４図のような複合振動子に対して一例として
、以下ＺｎＯ薄膜とシリコン薄膜の厚さ。
、以下ＺｎＯ薄膜とシリコン薄膜の厚さ。
の比Ｔ、／Ｔ、が１の場合について説明する。
第３図、第４図に示す構造において、まず表面が（１０
０）面であるシリコン基板２２にＣＶＤ法によシあらか
じめ裏面に形成したＳｔ、Ｎ４ＣＶＤ膜をマスクとして
、エチレンジアミン、パイロカテコール及び水からなる
エツチング液で空孔２１を設けた。さらに表面上に形成
されたＳｉ、Ｎ４薄膜上ＫＣｒを下地としてＡｎを蒸着
した後、フォトリソグラフィーにより下部電極２６を形
成し、この上に〜１０μｍのＺｎＯ薄膜を作製した。次
に１’の短絡電極２７．２８を振動部分の外側に短絡部
分が形成される部分を有するような形状に形成し、その
後、電極に覆われていない部分のＺｎＯ薄膜を酸によっ
て除去した。以上のようにして形成した複合振動４に対
して、その入力アドミタンス特性は第５図のように々る
。第５図において、入力アドミタンスが発散する周波数
が共振周波数に対応している。
０）面であるシリコン基板２２にＣＶＤ法によシあらか
じめ裏面に形成したＳｔ、Ｎ４ＣＶＤ膜をマスクとして
、エチレンジアミン、パイロカテコール及び水からなる
エツチング液で空孔２１を設けた。さらに表面上に形成
されたＳｉ、Ｎ４薄膜上ＫＣｒを下地としてＡｎを蒸着
した後、フォトリソグラフィーにより下部電極２６を形
成し、この上に〜１０μｍのＺｎＯ薄膜を作製した。次
に１’の短絡電極２７．２８を振動部分の外側に短絡部
分が形成される部分を有するような形状に形成し、その
後、電極に覆われていない部分のＺｎＯ薄膜を酸によっ
て除去した。以上のようにして形成した複合振動４に対
して、その入力アドミタンス特性は第５図のように々る
。第５図において、入力アドミタンスが発散する周波数
が共振周波数に対応している。
この図から、本発明による圧電薄膜振動子はインハーモ
ニック・オーバートーンの抑圧に有９ＪＪであることは
明白である。
ニック・オーバートーンの抑圧に有９ＪＪであることは
明白である。
以上、記述したように本発明に従えば圧電薄膜複合構造
において、高周波によるスプリアスを十分抑圧した高周
波用圧電薄膜複合振動子を提供することかで龜る。
において、高周波によるスプリアスを十分抑圧した高周
波用圧電薄膜複合振動子を提供することかで龜る。
第１図、第２図はＺｎＯ／Ｓｉ複合振動子の従来の構造
を示す図、第３図、第４図は本発明の振動子の構造を示
す図。第５図はＺｎＯ薄膜とｓｉ薄膜の膜厚比が１の時
の圧電薄膜振動子の入力アドミタンス特性を示す図であ
る。 以上の図において２２は８１基板、２３はＳｉ薄膜、２
４はＳｔＯ，薄膜、２５はＺｎＯ薄膜、２６゜２７゜乎
１ 図 Ｚ６ ギ ２ 關 賽 ３ 目 亭 ４ 図 手続補正書（自発） ＧＣ１２，２＋ 昭和 年 月 １１ 特許庁長官 殿 ２、発明の名称 圧電薄膜複合振動子 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 東京都港区芝五丁「１３３番１号− ４、代理人 （連絡宏 日本電気株式会社特、ｉ’ｌ’ｌ’ｆｌｌ）
５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおシに補正する。 特許請求の範囲 シリコン・ダイアフラムの薄層上の厚み方向に絶域薄膜
、下部電極、 ＺｎＯ圧電薄膜、上部電極の順で積層さ
れた構造の振動部位をもち、そのＪ小べ部をシリコン基
板において支持された厚み縦振動圧電複合振動子におい
て圧電薄膜がダイアフラム薄層部の面積より小さくかつ
上部電極が少なくとも圧電薄膜の振動部分全面に付着さ
れたことを特徴とする圧電薄Ｍ複合振動子。
を示す図、第３図、第４図は本発明の振動子の構造を示
す図。第５図はＺｎＯ薄膜とｓｉ薄膜の膜厚比が１の時
の圧電薄膜振動子の入力アドミタンス特性を示す図であ
る。 以上の図において２２は８１基板、２３はＳｉ薄膜、２
４はＳｔＯ，薄膜、２５はＺｎＯ薄膜、２６゜２７゜乎
１ 図 Ｚ６ ギ ２ 關 賽 ３ 目 亭 ４ 図 手続補正書（自発） ＧＣ１２，２＋ 昭和 年 月 １１ 特許庁長官 殿 ２、発明の名称 圧電薄膜複合振動子 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 東京都港区芝五丁「１３３番１号− ４、代理人 （連絡宏 日本電気株式会社特、ｉ’ｌ’ｌ’ｆｌｌ）
５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおシに補正する。 特許請求の範囲 シリコン・ダイアフラムの薄層上の厚み方向に絶域薄膜
、下部電極、 ＺｎＯ圧電薄膜、上部電極の順で積層さ
れた構造の振動部位をもち、そのＪ小べ部をシリコン基
板において支持された厚み縦振動圧電複合振動子におい
て圧電薄膜がダイアフラム薄層部の面積より小さくかつ
上部電極が少なくとも圧電薄膜の振動部分全面に付着さ
れたことを特徴とする圧電薄Ｍ複合振動子。
Claims (1)
- シリコン・ダイアフラムの薄膜上の厚み方向に絶縁薄膜
、下部電極２’ｎＯ圧電薄膜、上部電極の順で積層され
た構造の振動部位をもち、その周縁部をシリコン基板に
おいて支持された厚み縦振動圧電複合振動子において圧
電薄膜がダイアフラム薄層部の面積より小さくかつ上部
電極が少なくとも圧電薄膜の振動部分全面に付着された
ことを特徴とする圧電薄膜複合振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676583A JPS60149215A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧電薄膜複合振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676583A JPS60149215A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧電薄膜複合振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149215A true JPS60149215A (ja) | 1985-08-06 |
Family
ID=17153329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24676583A Pending JPS60149215A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 圧電薄膜複合振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60149215A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02113616A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-25 | Hitachi Ltd | 弾性波フィルタ、及びそれを用いたアンテナ分波器 |
| US5194836A (en) * | 1990-03-26 | 1993-03-16 | Westinghouse Electric Corp. | Thin film, microwave frequency manifolded filter bank |
| EP1653612A2 (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-03 | Fujitsu Media Devices Limited | Piezoelectric thin-film resonator and filter using the same |
| US7501739B2 (en) | 2004-04-30 | 2009-03-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thin film piezoelectric resonator and manufacturing process thereof |
| US10608166B2 (en) | 2015-01-13 | 2020-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a piezoelectric device |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP24676583A patent/JPS60149215A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02113616A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-25 | Hitachi Ltd | 弾性波フィルタ、及びそれを用いたアンテナ分波器 |
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| JP2006128993A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Fujitsu Media Device Kk | 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタ |
| JP4535841B2 (ja) * | 2004-10-28 | 2010-09-01 | 富士通メディアデバイス株式会社 | 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタ |
| EP2259425A1 (en) * | 2004-10-28 | 2010-12-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric thin-film resonator and filter using the same |
| US7884527B2 (en) | 2004-10-28 | 2011-02-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric thin-film resonator and filter using the same |
| US10608166B2 (en) | 2015-01-13 | 2020-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a piezoelectric device |
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