JPH11284480A - 圧電薄膜振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、一対の励振用電極の間に
さらに第１誘電体薄膜を設け、圧電体薄膜の厚さと第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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   特徴とする圧電薄膜振動子。
2. 【請求項２】 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
   り容量素子を形成した請求項１記載の圧電薄膜振動子。
3. 【請求項３】 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
   んで形成された請求項１又は２記載の圧電薄膜振動子。
4. 【請求項４】 上記第１誘電体薄膜が、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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちのいずれか１つに記
   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。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 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。
9. 【請求項９】 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圧電薄膜振動子。