JPH0568128B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0568128B2 JPH0568128B2 JP58015650A JP1565083A JPH0568128B2 JP H0568128 B2 JPH0568128 B2 JP H0568128B2 JP 58015650 A JP58015650 A JP 58015650A JP 1565083 A JP1565083 A JP 1565083A JP H0568128 B2 JPH0568128 B2 JP H0568128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- piezoelectric vibrator
- silicon
- piezoelectric
- silicon thin
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; 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)
Description
【発明の詳細な説明】
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、特にシリコン薄膜と圧電薄
膜との組合せからなる複合構造の振動部位を有す
る薄膜圧電振動子に関するものである。
波圧電振動子に関し、特にシリコン薄膜と圧電薄
膜との組合せからなる複合構造の振動部位を有す
る薄膜圧電振動子に関するものである。
一般に数十ＭHz以上のような高い周波数で使用
される圧電振動子は振動モードとして板面が厚さ
に比して十分広い圧電性薄膜の厚み振動を使用す
る。
される圧電振動子は振動モードとして板面が厚さ
に比して十分広い圧電性薄膜の厚み振動を使用す
る。
厚み振動の共振周波数は圧電性薄膜の厚さに反
比例するので高い周波数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ミクロン
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。したがつてバルク圧電結晶或いは
圧電セラミツクを用いて50MHz以上の厚み振動圧
電振動子を量産することは困難である。
比例するので高い周波数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ミクロン
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。したがつてバルク圧電結晶或いは
圧電セラミツクを用いて50MHz以上の厚み振動圧
電振動子を量産することは困難である。
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
の構造の薄膜圧電振動子が公知である。この薄膜
圧電振動子は基板１１の上に半導体或いは絶縁体
の薄膜部材１３を形成した後、エツチングによつ
て基板１１に空孔１２を形成し、さらに薄膜部材
１３の上に順に下地電極１４、圧電薄膜１５、上
部電極１６を形成することによつて製造するもの
で、一般に非圧電性である薄膜部材１３と圧電性
薄膜１５とからなる複合ダイアフラムが周縁部を
基板１１によつて支持された構造となつている。
動圧電振動子を得る方法としては第１図，第２図
の構造の薄膜圧電振動子が公知である。この薄膜
圧電振動子は基板１１の上に半導体或いは絶縁体
の薄膜部材１３を形成した後、エツチングによつ
て基板１１に空孔１２を形成し、さらに薄膜部材
１３の上に順に下地電極１４、圧電薄膜１５、上
部電極１６を形成することによつて製造するもの
で、一般に非圧電性である薄膜部材１３と圧電性
薄膜１５とからなる複合ダイアフラムが周縁部を
基板１１によつて支持された構造となつている。
第１図，第２図の構造の薄膜圧電振動子におい
て、基板１１としては一般に表面が（100）面で
あるようなシリコンが用いられ、エチレンジアミ
ン，ピロカテコール，水からなるエツチング液
（以下EDP液という）或いは水酸化カリウム
（KOH）水溶液による異方性エツチングを利用し
て精密に空孔１２を作成することができる。
て、基板１１としては一般に表面が（100）面で
あるようなシリコンが用いられ、エチレンジアミ
ン，ピロカテコール，水からなるエツチング液
（以下EDP液という）或いは水酸化カリウム
（KOH）水溶液による異方性エツチングを利用し
て精密に空孔１２を作成することができる。
薄膜部材１３としては上記のEDP液或いは
KOH水溶液に対してできるだけエツチング速度
の小さい材料が必要であり、従来この目的に適合
する材料として種々の酸化物、窒化物なども提案
されているが、最も理想的な材料はシリコン薄膜
である。なぜならば、シリコン薄膜は単結晶であ
るので機械的強度が大きく、音響的クオリテイ・
フアクタＱが大きいからである。とくにホウ素を
高濃度にドープしたシリコンはEDP液に対する
エツチング速度が極めて小さいことが知られてお
り、したがつて従来シリコン基板の上にエピタキ
シヤル成長、拡散、イオン注入などによつて作成
したホウ素を高濃度にドープしたシリコン薄膜が
薄膜部材として使用されている。
KOH水溶液に対してできるだけエツチング速度
の小さい材料が必要であり、従来この目的に適合
する材料として種々の酸化物、窒化物なども提案
されているが、最も理想的な材料はシリコン薄膜
である。なぜならば、シリコン薄膜は単結晶であ
るので機械的強度が大きく、音響的クオリテイ・
フアクタＱが大きいからである。とくにホウ素を
高濃度にドープしたシリコンはEDP液に対する
エツチング速度が極めて小さいことが知られてお
り、したがつて従来シリコン基板の上にエピタキ
シヤル成長、拡散、イオン注入などによつて作成
したホウ素を高濃度にドープしたシリコン薄膜が
薄膜部材として使用されている。
しかし、ホウ素を高濃度にドープしたシリコン
薄膜は導電率が非常に大きため第１図，第２図に
示した従来の薄膜圧電振動子では次のような重大
な欠点を有していた。すなわち、このような振動
子ではワイヤ・ボンデイングなどによる配線を行
なうために上部電極の引き出し電極１７が必要で
あるが、この引き出し電極とシリコン薄膜との間
の容量が振動子に並列に加わる結果、振動子の容
量比が見かけ上大きくなつてしまうという欠点で
ある。薄膜圧電振動子の上部電極の寸法は通常
100〜200μmの程度であり、引き出し電極は可能
な限り小さくしても100μm角程度は必要であるか
ら振動子の見かけの容量比は２〜３倍に大きくな
つてしまう。このため従来の薄膜圧電振動子を用
いたのでは発振器の制御範囲或いはフイルタの比
帯域幅を十分に広く取ることができなかつた。
薄膜は導電率が非常に大きため第１図，第２図に
示した従来の薄膜圧電振動子では次のような重大
な欠点を有していた。すなわち、このような振動
子ではワイヤ・ボンデイングなどによる配線を行
なうために上部電極の引き出し電極１７が必要で
あるが、この引き出し電極とシリコン薄膜との間
の容量が振動子に並列に加わる結果、振動子の容
量比が見かけ上大きくなつてしまうという欠点で
ある。薄膜圧電振動子の上部電極の寸法は通常
100〜200μmの程度であり、引き出し電極は可能
な限り小さくしても100μm角程度は必要であるか
ら振動子の見かけの容量比は２〜３倍に大きくな
つてしまう。このため従来の薄膜圧電振動子を用
いたのでは発振器の制御範囲或いはフイルタの比
帯域幅を十分に広く取ることができなかつた。
本発明の目的は上記のような欠点を除いた薄膜
圧電振動子を提供することであり、本発明の最た
る特徴はシリコン薄膜が低抵抗層と高抵抗層との
二層からなる構造にある。
圧電振動子を提供することであり、本発明の最た
る特徴はシリコン薄膜が低抵抗層と高抵抗層との
二層からなる構造にある。
シリコン薄膜の上に順に下地電極、圧電薄膜、
上部電極が形成された構造の振動部位を持ち、振
動部位にあたる部分が取除かれた基板によつて該
振動部位の外縁部が支持されている構造の薄膜圧
電振動子において、該シリコン薄膜が低抵抗層と
高抵抗層との二層構造からなることを特徴とする
薄膜圧電振動子である。
上部電極が形成された構造の振動部位を持ち、振
動部位にあたる部分が取除かれた基板によつて該
振動部位の外縁部が支持されている構造の薄膜圧
電振動子において、該シリコン薄膜が低抵抗層と
高抵抗層との二層構造からなることを特徴とする
薄膜圧電振動子である。
以下、実施例にしたがつて本発明を詳細に説明
する。
する。
第３図，第４図に本発明の薄膜圧電振動子の実
施例の構造を示す。第３図，第４図において３１
は表面が（100）面であるようなシリコン基板、
３２はエツチングによつて基板に作成した空孔、
３３はホウ素を高濃度にドープしたシリコン薄膜
である。３３′は本発明の特徴であるところの高
抵抗シリコン薄膜であり、シリコン薄膜３３の上
にエピタキシヤル成長させる。３４は下地電極、
３５は圧電薄膜、３６は上部電極、３７は上部電
極の引き出し電極である。第３図，第４図からわ
かるように本発明の薄膜圧電振動子においては振
動子に加わる容量は下地電極３４とシリコン薄膜
３３の間の容量と引き出し電極３７とシリコン薄
膜３３の間の容量が直列に接続されたものであ
り、この容量の大きさは従来の構造に比べて1/3
以下である。したがつて本発明の薄膜圧電振動子
の容量比は第１図，第２図のような従来の構造の
場合に比べて約1/2となり、本発明の薄膜圧電振
動子を使用することにより発振器の制御範囲或い
はフイルタの比帯域幅は従来に比べて約２倍とな
る。
施例の構造を示す。第３図，第４図において３１
は表面が（100）面であるようなシリコン基板、
３２はエツチングによつて基板に作成した空孔、
３３はホウ素を高濃度にドープしたシリコン薄膜
である。３３′は本発明の特徴であるところの高
抵抗シリコン薄膜であり、シリコン薄膜３３の上
にエピタキシヤル成長させる。３４は下地電極、
３５は圧電薄膜、３６は上部電極、３７は上部電
極の引き出し電極である。第３図，第４図からわ
かるように本発明の薄膜圧電振動子においては振
動子に加わる容量は下地電極３４とシリコン薄膜
３３の間の容量と引き出し電極３７とシリコン薄
膜３３の間の容量が直列に接続されたものであ
り、この容量の大きさは従来の構造に比べて1/3
以下である。したがつて本発明の薄膜圧電振動子
の容量比は第１図，第２図のような従来の構造の
場合に比べて約1/2となり、本発明の薄膜圧電振
動子を使用することにより発振器の制御範囲或い
はフイルタの比帯域幅は従来に比べて約２倍とな
る。
以下に本発明の実施例についてさらに具体的に
説明する。
説明する。
表面が（100）面であるようなシリコン基板の
表面にホウ素を1020／cm3の濃度にドープしたシリ
コン薄膜を1μmの厚さにエピタキシヤル成長さ
せ、さらにその上に高抵抗のシリコン薄膜を3μm
の厚さにエピタキシヤル成長させた。次に基板の
両面にSi3N4薄膜を形成し、裏面のSi3N4薄膜に
ウインドウを形成して振動部位にあたるシリコン
基板をエチレンジアミン，ピロカテコール及び水
からなるエツチング液を用いて裏面からエツチン
グし、シリコン薄膜のダイアフラムを形成した。
次にシリコン薄膜上に蒸着法でAu／Cr電極を形
成し、続いてスパツタリング法で厚さ4μmの酸化
亜鉛（ZnO）薄膜を形成した。最後に蒸着法で
ZnO薄膜上にAl電極を形成した第３図，第４図
の構造の薄膜圧電振動子を製造した。全く用様の
工程でシリコン薄膜がすべてホウ素を1020／cm3の
濃度にドープしたシリコン薄膜であるような従来
構造の振動子を同時に製造した。２種類の振動子
の特性を測定した結果、従来構造の振動子の容量
比は80、本発明の構造を用いた振動子の容量比は
40であり、本発明の有用性が実証された。
表面にホウ素を1020／cm3の濃度にドープしたシリ
コン薄膜を1μmの厚さにエピタキシヤル成長さ
せ、さらにその上に高抵抗のシリコン薄膜を3μm
の厚さにエピタキシヤル成長させた。次に基板の
両面にSi3N4薄膜を形成し、裏面のSi3N4薄膜に
ウインドウを形成して振動部位にあたるシリコン
基板をエチレンジアミン，ピロカテコール及び水
からなるエツチング液を用いて裏面からエツチン
グし、シリコン薄膜のダイアフラムを形成した。
次にシリコン薄膜上に蒸着法でAu／Cr電極を形
成し、続いてスパツタリング法で厚さ4μmの酸化
亜鉛（ZnO）薄膜を形成した。最後に蒸着法で
ZnO薄膜上にAl電極を形成した第３図，第４図
の構造の薄膜圧電振動子を製造した。全く用様の
工程でシリコン薄膜がすべてホウ素を1020／cm3の
濃度にドープしたシリコン薄膜であるような従来
構造の振動子を同時に製造した。２種類の振動子
の特性を測定した結果、従来構造の振動子の容量
比は80、本発明の構造を用いた振動子の容量比は
40であり、本発明の有用性が実証された。
以上のように本発明によれば従来構造に比べて
容量比の小さい薄膜圧電振動子の提供が可能であ
り、本発明の薄膜圧電振動子を用いれば制御範囲
の広い発振器或いは比帯域の広いフイルタが実現
できる。
容量比の小さい薄膜圧電振動子の提供が可能であ
り、本発明の薄膜圧電振動子を用いれば制御範囲
の広い発振器或いは比帯域の広いフイルタが実現
できる。
第１図，第２図は従来の薄膜圧電振動子の構造
を示す図であり、第１図は平面図、第２図は断面
図である。第３図，第４図は本発明の薄膜圧電振
動子の構造を示す図であり、第３図は平面図、第
４図は断面図である。 第１図から第４図において１１，３１はシリコ
ン基板、１２，３２は空孔、１３，３３，３３′
はシリコン薄膜、１４，３４は下地電極、１５，
３５は圧電薄膜、１６，３６は上部電極、１７，
３７は引き出し電極である。
を示す図であり、第１図は平面図、第２図は断面
図である。第３図，第４図は本発明の薄膜圧電振
動子の構造を示す図であり、第３図は平面図、第
４図は断面図である。 第１図から第４図において１１，３１はシリコ
ン基板、１２，３２は空孔、１３，３３，３３′
はシリコン薄膜、１４，３４は下地電極、１５，
３５は圧電薄膜、１６，３６は上部電極、１７，
３７は引き出し電極である。
Claims (1)
- １ シリコン薄膜の上に順に下地電極、圧電薄
膜、上部電極が形成された構造の振動部位を持
ち、振動部位にあたる部分が取除かれた基板によ
つて該振動部位の外縁部が支持されている構造の
薄膜圧電振動子において、該シリコン薄膜が低抵
抗層と高抵抗層との二層構造からなることを特徴
とする薄膜圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1565083A JPS59141812A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 薄膜圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1565083A JPS59141812A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 薄膜圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141812A JPS59141812A (ja) | 1984-08-14 |
| JPH0568128B2 true JPH0568128B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=11894590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1565083A Granted JPS59141812A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 薄膜圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59141812A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6349454B1 (en) * | 1999-07-29 | 2002-02-26 | Agere Systems Guardian Corp. | Method of making thin film resonator apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58121817A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-20 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP1565083A patent/JPS59141812A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59141812A (ja) | 1984-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5446330A (en) | Surface acoustic wave device having a lamination structure | |
| CN101170303B (zh) | 压电薄膜谐振器和使用该压电薄膜谐振器的滤波器 | |
| JPS58137317A (ja) | 圧電薄膜複合振動子 | |
| EP0834989A3 (en) | A device incorporating a tunable thin film bulk acoustic resonator for performing amplitude and phase modulation | |
| JP2002033640A (ja) | 圧電デバイス | |
| JPH0548642B2 (ja) | ||
| EP0483358B1 (en) | Ultra thin quartz crystal filter element of multiple mode | |
| JPH0365046B2 (ja) | ||
| JPH0211043B2 (ja) | ||
| JP4820520B2 (ja) | 担体基板上の音響反射層に音響共振子を備えた圧電フィルタの製造方法 | |
| JPS58153412A (ja) | 圧電薄膜複合振動子 | |
| JP2001168674A (ja) | 圧電共振子及び電子機器 | |
| JPS6382116A (ja) | 圧電薄膜共振子およびその製造方法 | |
| JPS58156220A (ja) | 薄膜圧電フイルタ | |
| JP2003318695A (ja) | 圧電薄膜共振子およびその製造方法 | |
| JPH0131728B2 (ja) | ||
| JPH0161253B2 (ja) | ||
| JPH0640611B2 (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
| JPS59141812A (ja) | 薄膜圧電振動子 | |
| JPS58137318A (ja) | 薄膜圧電振動子 | |
| JPH0356013B2 (ja) | ||
| JPS59169215A (ja) | 薄膜圧電振動子の製造方法 | |
| JPS6175614A (ja) | 薄膜圧電振動子の製造方法 | |
| JP2000332573A (ja) | 圧電振動子 | |
| JPS6165614A (ja) | 薄膜圧電振動子の製造方法 |