JPS6068711A - 圧電薄膜共振子 - Google Patents
圧電薄膜共振子Info
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- JPS6068711A JPS6068711A JP17626983A JP17626983A JPS6068711A JP S6068711 A JPS6068711 A JP S6068711A JP 17626983 A JP17626983 A JP 17626983A JP 17626983 A JP17626983 A JP 17626983A JP S6068711 A JPS6068711 A JP S6068711A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は圧電薄膜共振子に関し、詳しく言えば半導体結
晶基板を用いた圧電薄膜共振子に関する。
晶基板を用いた圧電薄膜共振子に関する。
近年、材料技術や加工技術の進歩に伴ない電子部品の１
１積化が進み、その集積度も大規模なものとなっている
。
１積化が進み、その集積度も大規模なものとなっている
。
しかしながら共振子やフィルタ等受動部品についての集
積化は遅れており、通信機器あるいはＯＡ機器等の応用
分野において、Ｖ、Ｉ（ＦあるいはＵ ＨＦ帯域で使用
可能な小型の共振子の出現が望まれている。
積化は遅れており、通信機器あるいはＯＡ機器等の応用
分野において、Ｖ、Ｉ（ＦあるいはＵ ＨＦ帯域で使用
可能な小型の共振子の出現が望まれている。
従来、共振子やフィルタとして水晶等圧電基板の厚み縦
振動を利用したものが実用化され数多く使用されている
。ところが、この圧電基板の基本厚み振動を利用した素
子は、加工技術上及び圧電基板の機械的強度の制約から
圧′ル基板の厚みをせいぜい数十μｍ程度とするにとど
まり、したがって利用可能な共振周波数も数十ＭＨｚが
殆んど限界となっていた。それ以上の周波数を必要とす
る場合には、高次厚み振動を利用することとなるが、高
次に々ると励振効率や尖鋭度Ｑが低下するため使用しに
〈〈実用的でなかった。
振動を利用したものが実用化され数多く使用されている
。ところが、この圧電基板の基本厚み振動を利用した素
子は、加工技術上及び圧電基板の機械的強度の制約から
圧′ル基板の厚みをせいぜい数十μｍ程度とするにとど
まり、したがって利用可能な共振周波数も数十ＭＨｚが
殆んど限界となっていた。それ以上の周波数を必要とす
る場合には、高次厚み振動を利用することとなるが、高
次に々ると励振効率や尖鋭度Ｑが低下するため使用しに
〈〈実用的でなかった。
これに対し、最近、厚み振動等の基本モードあして、半
導体結晶基板を使用した圧電薄膜共振子が研究されてい
る。例えば、１９８０年ＩＢＢＥ学会の超音波７ンボジ
ウムにおける論文集あるいは１９８３年第１２回ＥＭシ
ンポジウムにおける論文集等において発表されているも
ので、第１図ないし第２図に示す如きものが知られてい
る。尚、第１図は圧電膜として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用
いた圧電薄膜共振子の斜視図であり、第２図はその構成
を示すものでＡ−Ａ’面における断面図である。
導体結晶基板を使用した圧電薄膜共振子が研究されてい
る。例えば、１９８０年ＩＢＢＥ学会の超音波７ンボジ
ウムにおける論文集あるいは１９８３年第１２回ＥＭシ
ンポジウムにおける論文集等において発表されているも
ので、第１図ないし第２図に示す如きものが知られてい
る。尚、第１図は圧電膜として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用
いた圧電薄膜共振子の斜視図であり、第２図はその構成
を示すものでＡ−Ａ’面における断面図である。
ここで、中央部に凹部が形成されている振動子支持体止
はシリコン（Ｓ【）基板ｌとその両面に積層した酸化シ
リコン（８ｉ０ｚ）薄膜２から成る。その酸化シリコン
（８ｉ０．）薄膜２の上に第１の電極３が形成されてい
る。第１（１）電極３の上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）圧電膜
４が形成され、さらに、圧電膜４の上に第２の成極５が
形成されている。酸化シリコン（８ｉ０．）薄膜２は共
振子としては必ずしも必要なものではないが、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）圧電膜４に対して異符号の温度係数を有する
ことから、この性質を利用して零温度係数化を図る為に
設けられている。このようにして作られたこの圧電薄膜
共振子は、次の様な特長を持っている。即ち、■ １０
０Ｍｆ（ｚ〜数ＧＨｚの周波数帯において基本モードあ
るいは低次モードで動作する。
はシリコン（Ｓ【）基板ｌとその両面に積層した酸化シ
リコン（８ｉ０ｚ）薄膜２から成る。その酸化シリコン
（８ｉ０．）薄膜２の上に第１の電極３が形成されてい
る。第１（１）電極３の上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）圧電膜
４が形成され、さらに、圧電膜４の上に第２の成極５が
形成されている。酸化シリコン（８ｉ０．）薄膜２は共
振子としては必ずしも必要なものではないが、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）圧電膜４に対して異符号の温度係数を有する
ことから、この性質を利用して零温度係数化を図る為に
設けられている。このようにして作られたこの圧電薄膜
共振子は、次の様な特長を持っている。即ち、■ １０
０Ｍｆ（ｚ〜数ＧＨｚの周波数帯において基本モードあ
るいは低次モードで動作する。
■ 電気機械結合係数Ｋｔが大きく広帯域化が計れる。
■ 圧電膜と異符号の弾性スティフネスに対する温度係
数をもつ酸化シリコン（８ｉ０．）膜との組合せにより
零温度係数が得られる。
数をもつ酸化シリコン（８ｉ０．）膜との組合せにより
零温度係数が得られる。
■ 共振子の超小型化が可能である。
■ 共振子の製作工程が一般的な集積回路とコンパチブ
ルであるため、集積回路内に組み込むことが可能である
。
ルであるため、集積回路内に組み込むことが可能である
。
（リ 従来のバルク波共振子のように板ばね等で支持す
る必要がなく、使い易い。
る必要がなく、使い易い。
等である。
ところが、このようなシリコン（Ｓｉ） 基板の中央部
に凹部を形成した圧電薄膜共振子では、■酸化シリコン
（８ｉ０２）膜がシリコン（Ｓｌ）基板と異符号の弾性
ステイフネスに対する温度係数をもつため、破損したり
ふくれるという現象を呈することがある。■耐酸・耐ア
ルカリ・耐湿等の点で圧電膜の保護が不十分で信頼性に
難がある。■シリコン（Ｓｉ）基板を異方性エツチング
により加工する場合、酸化シリコン（８ｉ０２）表面が
荒されやすく、従って酸化シリコン（Ｓｉｎ２）膜厚を
あまり薄くすることができない、という問題点があった
。
に凹部を形成した圧電薄膜共振子では、■酸化シリコン
（８ｉ０２）膜がシリコン（Ｓｌ）基板と異符号の弾性
ステイフネスに対する温度係数をもつため、破損したり
ふくれるという現象を呈することがある。■耐酸・耐ア
ルカリ・耐湿等の点で圧電膜の保護が不十分で信頼性に
難がある。■シリコン（Ｓｉ）基板を異方性エツチング
により加工する場合、酸化シリコン（８ｉ０２）表面が
荒されやすく、従って酸化シリコン（Ｓｉｎ２）膜厚を
あまり薄くすることができない、という問題点があった
。
（発明の目的〕
本発明は、超小型で高周波帯域で動作するとともに、信
頼性の高い圧電薄膜共振子を提供することを目的とする
。
頼性の高い圧電薄膜共振子を提供することを目的とする
。
上記目的を達成するために、本発明においては少なくと
も一面にチン化シリコン（ＳｌｓＮ４）を主成分とする
薄膜を積層した７リコン（Ｓｉ）基板の中央部を薄肉に
加工することにより振動子支持体を形成し、この振動子
支持体上に少なくとも圧電膜を含む圧電体及び励振用電
極をそれぞれ形成し、さらに少なくとも前記圧電体を酸
化シリコン（Ｓｉｎ、）を主成分とする被覆体で覆った
圧電薄膜共振子を提供する。
も一面にチン化シリコン（ＳｌｓＮ４）を主成分とする
薄膜を積層した７リコン（Ｓｉ）基板の中央部を薄肉に
加工することにより振動子支持体を形成し、この振動子
支持体上に少なくとも圧電膜を含む圧電体及び励振用電
極をそれぞれ形成し、さらに少なくとも前記圧電体を酸
化シリコン（Ｓｉｎ、）を主成分とする被覆体で覆った
圧電薄膜共振子を提供する。
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第３図は、本発明に係る圧電薄膜共振子の斜視図で
あり、第４図は、本発明に係る圧電薄膜共振子の構成を
示すものでＢ−ｄにおける断面図である。尚、図面中同
−箇所については同一符号を付している。
る。第３図は、本発明に係る圧電薄膜共振子の斜視図で
あり、第４図は、本発明に係る圧電薄膜共振子の構成を
示すものでＢ−ｄにおける断面図である。尚、図面中同
−箇所については同一符号を付している。
まず、シリコン（Ｓｉ）基板ｌｏの両面にはチン化シリ
コン（Ｓｉ３Ｎ４）を主成分とする薄膜（以下、［チン
化シリコン（８ｒ ｓ Ｎ４ ） 系ｔａ Ｍ Ｊ ｃ
！：いう。）１１を積層しである。さらに、チン化シリ
コン（Ｓｉ３Ｎ４ ）系薄膜１１の片面の一部を、例え
ばり７ 酸（Ｉ（３ＰＯ４） を使い、方形にエツチン
グ加工する。そして、方形の窓１２を開けたｔｉｖ膜１
１面側からシリコン（Ｓｉ）基板１ｏを異方性エツチン
グし、中央部が凹部形をした振動子支持体」を形成して
いる。尚、シリコン（Ｓｉ）基板１０及び方形の窓１２
を加工していない面のチン化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４ ）
系薄膜１１の厚みに、所望する共振子の共振周波数及び
７リコン（Ｓｉ）基板１０の中央部を加工するエツチン
グ液に対するエツチング量等から定められる。チン化シ
リコン（Ｓ １ｓＮ４） 糸導ＰＡｌｌは化学的にも熱
的にも安定であるため、従来の酸化シリコン（Ｓｉｎ２
）に比べ極めて薄いもので十分である。さらに、機械的
性質が優れているので、酸化シリコン（Ｓｉｎ、）の場
合のように破損したりふくれたりする虞れがない。また
、薄膜１１の組成は必ずしも１００％００％テラコン（
ＳｊａＮ４）である必要はなく、チン化シリコン（Ｓ！
３Ｎ＋）を主成分とし化学的・物理的にチン化シリコン
（Ｓ！ｓＮ＜ ） と同様の物性を有するものであれば
足りる。次に、中央部が薄肉の振動子支持体口の上に＆
′ｉ第１の電極１４が形成されている。
コン（Ｓｉ３Ｎ４）を主成分とする薄膜（以下、［チン
化シリコン（８ｒ ｓ Ｎ４ ） 系ｔａ Ｍ Ｊ ｃ
！：いう。）１１を積層しである。さらに、チン化シリ
コン（Ｓｉ３Ｎ４ ）系薄膜１１の片面の一部を、例え
ばり７ 酸（Ｉ（３ＰＯ４） を使い、方形にエツチン
グ加工する。そして、方形の窓１２を開けたｔｉｖ膜１
１面側からシリコン（Ｓｉ）基板１ｏを異方性エツチン
グし、中央部が凹部形をした振動子支持体」を形成して
いる。尚、シリコン（Ｓｉ）基板１０及び方形の窓１２
を加工していない面のチン化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４ ）
系薄膜１１の厚みに、所望する共振子の共振周波数及び
７リコン（Ｓｉ）基板１０の中央部を加工するエツチン
グ液に対するエツチング量等から定められる。チン化シ
リコン（Ｓ １ｓＮ４） 糸導ＰＡｌｌは化学的にも熱
的にも安定であるため、従来の酸化シリコン（Ｓｉｎ２
）に比べ極めて薄いもので十分である。さらに、機械的
性質が優れているので、酸化シリコン（Ｓｉｎ、）の場
合のように破損したりふくれたりする虞れがない。また
、薄膜１１の組成は必ずしも１００％００％テラコン（
ＳｊａＮ４）である必要はなく、チン化シリコン（Ｓ！
３Ｎ＋）を主成分とし化学的・物理的にチン化シリコン
（Ｓ！ｓＮ＜ ） と同様の物性を有するものであれば
足りる。次に、中央部が薄肉の振動子支持体口の上に＆
′ｉ第１の電極１４が形成されている。
この第１の電極１４は圧電体１５に゛底圧を印加し励振
させるためのものであり、圧電薄膜共振子の共振特性を
考慮してその形状等が定められる。このｉＨ１の電極１
４は、例えばＡｌ 、 Ｃｒ −Ａｕ 、 Ｔｉ −Ａ
ｕ等を成極材料として形成することができる。一般的に
％第１の４極１４を振動子支持体目上に形成する場合、
第１の電極１４の振動部分が、振動子支持体すの凹部１
３の中央に略対向する位置に在るように形成する（？！
！、４図）。これは、振動部分の厚み縦振動のみを利用
し、不要振動による影響をなくすためである。第１の電
極１４の振動部分上には圧電膜を含む圧電体１５が形成
される。
させるためのものであり、圧電薄膜共振子の共振特性を
考慮してその形状等が定められる。このｉＨ１の電極１
４は、例えばＡｌ 、 Ｃｒ −Ａｕ 、 Ｔｉ −Ａ
ｕ等を成極材料として形成することができる。一般的に
％第１の４極１４を振動子支持体目上に形成する場合、
第１の電極１４の振動部分が、振動子支持体すの凹部１
３の中央に略対向する位置に在るように形成する（？！
！、４図）。これは、振動部分の厚み縦振動のみを利用
し、不要振動による影響をなくすためである。第１の電
極１４の振動部分上には圧電膜を含む圧電体１５が形成
される。
圧電体１５は、所望の共振特性だより、圧電膜と誘電体
膜との組合せから成る多屑購造とすることも゛できる。
膜との組合せから成る多屑購造とすることも゛できる。
圧電体１５を構成する圧電膜は所望する共振周波数やそ
の温度係数及び電気機械結合係数の大きさ等からその材
質が決定されるが、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ） 、チン
化アルミニウｌ、（ＡＩＮ） 。
の温度係数及び電気機械結合係数の大きさ等からその材
質が決定されるが、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ） 、チン
化アルミニウｌ、（ＡＩＮ） 。
硫化カドミニウム（Ｃｄ８）等が周知である。これらの
中で、特に酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、眠気機械結合係数が
大きくしかも膜の形成が容易であることから好適である
。この圧電体１５の厚みｔ（＋＋＋＋ｎ）は、所望の共
振周波数をｆ（Ｈｚ）、少なくとも圧電膜を含む圧電体
１５の複合振動膜固有の周波数定数をＮ（Ｈｚ−關）と
すれば、おおよそｆ＝Ｎ／ｌなる関係から定められる。
中で、特に酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、眠気機械結合係数が
大きくしかも膜の形成が容易であることから好適である
。この圧電体１５の厚みｔ（＋＋＋＋ｎ）は、所望の共
振周波数をｆ（Ｈｚ）、少なくとも圧電膜を含む圧電体
１５の複合振動膜固有の周波数定数をＮ（Ｈｚ−關）と
すれば、おおよそｆ＝Ｎ／ｌなる関係から定められる。
圧電体１５の上には、第２の電極１６が形成される。こ
の第２の電極１６は、第１の電極１４と共に圧電体１５
に”電圧を印加し励振させるだめのものである。従って
、第２の電極１６は、振動部分が圧電体１５を介し第１
の電極１４と略対向する位置に形成するのが望ましい。
の第２の電極１６は、第１の電極１４と共に圧電体１５
に”電圧を印加し励振させるだめのものである。従って
、第２の電極１６は、振動部分が圧電体１５を介し第１
の電極１４と略対向する位置に形成するのが望ましい。
尚、第１の電極１４と第２の電極１６は必ずしも上述の
実施例の如く、圧電体１５の上下にある必要はない。即
ち、圧電体１５を励振させるため圧電体１５の構造等に
応じて配置・形成するからである。第２の′電極１６は
第１の電極１４と同じ材質で造ることができる。さらに
、圧電体１５は被覆体１７によって略すっばり覆われて
いる。このとき、第１．第２の′成極１４，１６につい
ても例えばリード線取付部分を除き被覆体１７で覆って
もよい。この被覆体１７は、酸化シリコン（Ｓｉｎ、）
を主成分とするもので、弾性ステイフネスに対する正の
温度係数をもつ。従って、一般に負の温度係数をもつ圧
電膜材料に対し温度補償ができる為共振子の温度特性を
良好なものとすることができる。さらに、酸化シリコン
（Ｓｉｎ、）膜はイヒ学白りに安定であるから、圧電体
１．５や各電極１４．１６を外界あるいは周囲雰囲気か
ら保護するのに適し耐酸健耐アルカリあるいは耐湿の点
から共振子の１ｇ頼性を高めることができる。また、被
覆体１７の組成は必ずしも１ｏｏｓ酸化シリコン（Ｓｉ
ｎ、）である必要はなく、例えば酸化７リコン（８ｉ０
２）にリンを数％〜１０チ程度ドープしたＰＳＧ（Ｐｈ
ｏｓｐＨｏ ８ｉ ｌ １ｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）や、
ｙｌ？ ロンと１ノンをドープした１３ Ｐ Ｓ Ｇ
（Ｂｏｒｏ Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉ ＋ １ｃａｔｅ
Ｇｌａｓｓ）等でも良い。
実施例の如く、圧電体１５の上下にある必要はない。即
ち、圧電体１５を励振させるため圧電体１５の構造等に
応じて配置・形成するからである。第２の′電極１６は
第１の電極１４と同じ材質で造ることができる。さらに
、圧電体１５は被覆体１７によって略すっばり覆われて
いる。このとき、第１．第２の′成極１４，１６につい
ても例えばリード線取付部分を除き被覆体１７で覆って
もよい。この被覆体１７は、酸化シリコン（Ｓｉｎ、）
を主成分とするもので、弾性ステイフネスに対する正の
温度係数をもつ。従って、一般に負の温度係数をもつ圧
電膜材料に対し温度補償ができる為共振子の温度特性を
良好なものとすることができる。さらに、酸化シリコン
（Ｓｉｎ、）膜はイヒ学白りに安定であるから、圧電体
１．５や各電極１４．１６を外界あるいは周囲雰囲気か
ら保護するのに適し耐酸健耐アルカリあるいは耐湿の点
から共振子の１ｇ頼性を高めることができる。また、被
覆体１７の組成は必ずしも１ｏｏｓ酸化シリコン（Ｓｉ
ｎ、）である必要はなく、例えば酸化７リコン（８ｉ０
２）にリンを数％〜１０チ程度ドープしたＰＳＧ（Ｐｈ
ｏｓｐＨｏ ８ｉ ｌ １ｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）や、
ｙｌ？ ロンと１ノンをドープした１３ Ｐ Ｓ Ｇ
（Ｂｏｒｏ Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉ ＋ １ｃａｔｅ
Ｇｌａｓｓ）等でも良い。
次に、本発明に係る圧電薄膜共振子をどのように製造す
るか、その一実施例を説明する。第５図はその製造工程
を示す説明図である。まず、第５図ａに示す如く、いわ
ゆる結晶面を表わすミラー指数で（１００）面をなすシ
リコン（Ｓｉ）基板１０の両面にチン化シリコン（Ｓｉ
３Ｎ４ ）を主成分とする薄膜１１をＣＶ Ｄ （Ｃｂ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
により形成する。このチン化シリコン（ＳｉｓＮ４）系
薄膜１１は化学的にも熱的にも極めて安定であり、シリ
コン（Ｓｉ）基板１０のエツチング液に対するエツチン
グ速度がら最小厚さが決定される。
るか、その一実施例を説明する。第５図はその製造工程
を示す説明図である。まず、第５図ａに示す如く、いわ
ゆる結晶面を表わすミラー指数で（１００）面をなすシ
リコン（Ｓｉ）基板１０の両面にチン化シリコン（Ｓｉ
３Ｎ４ ）を主成分とする薄膜１１をＣＶ Ｄ （Ｃｂ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
により形成する。このチン化シリコン（ＳｉｓＮ４）系
薄膜１１は化学的にも熱的にも極めて安定であり、シリ
コン（Ｓｉ）基板１０のエツチング液に対するエツチン
グ速度がら最小厚さが決定される。
次に第５図すに示す如く、フォトレジスＨ−マスキング
材として用い、シリコン（Ｓｉ）基板裏面のチン化シリ
コン（ＳｉｓＮ４）系薄膜１１の一部分をリン酸（Ｈｓ
Ｐ ０４ ）でエツチングして方形の窓１２を開ける
。この窓１２はシリコン（８ｉ）基板を異方性エツチン
グする際のゲージとなるもので、その大きさは圧電体１
５の外形寸法を考慮して定められる。なお、窓１２の形
状は円形であっても差し支えない。いずれにしてもシリ
コン（Ｓｉ）基板は異方性エツチングすると、結晶面（
１１１）に浴ってエツチングされるからである。その次
に第５図Ｃに示す如く、方形の窓１２を開けた方のチン
化シリコン（ＳｉｓＮ４）系薄膜１１をマスクとして利
用し、例えばＰｌｉＤ液を用いてシリコン（Ｓｉ）基板
１０の異方性エツチングを行ないピラミッド形の穴１３
を形成する。ここでＰＨＤ液とは、ピロカテコールＣａ
ｄ４（ＯＨ）ｚ 、エチレンジアミ：ｙＮＨ。
材として用い、シリコン（Ｓｉ）基板裏面のチン化シリ
コン（ＳｉｓＮ４）系薄膜１１の一部分をリン酸（Ｈｓ
Ｐ ０４ ）でエツチングして方形の窓１２を開ける
。この窓１２はシリコン（８ｉ）基板を異方性エツチン
グする際のゲージとなるもので、その大きさは圧電体１
５の外形寸法を考慮して定められる。なお、窓１２の形
状は円形であっても差し支えない。いずれにしてもシリ
コン（Ｓｉ）基板は異方性エツチングすると、結晶面（
１１１）に浴ってエツチングされるからである。その次
に第５図Ｃに示す如く、方形の窓１２を開けた方のチン
化シリコン（ＳｉｓＮ４）系薄膜１１をマスクとして利
用し、例えばＰｌｉＤ液を用いてシリコン（Ｓｉ）基板
１０の異方性エツチングを行ないピラミッド形の穴１３
を形成する。ここでＰＨＤ液とは、ピロカテコールＣａ
ｄ４（ＯＨ）ｚ 、エチレンジアミ：ｙＮＨ。
（ＣＨ，）、 ＮＨ，、及び水Ｈ，０の混合液である。
この液はエツチング速度の結晶方位依存性が大きい。
従って、−辺がミラー指数で（１１０）方向に平行な矩
形を底面としく１１１）面を斜面とするピラミッド形の
穴が、窓１２に外接して堀れることになる。このように
して中央部が薄肉の振動子支持体」を造ることができる
。振動子支持体■が出来たら、窓１２を開けてない方の
チン化シリコン（ＳｆｓＮ４）系薄膜ｌｌ上に第１の電
極１４を形成する。この形成は、フォトリングラフィや
リフトオフ法あるいは金属マスク法等の手法を用い真空
蒸着等により行うことができる（第５図ｄ）。圧電体１
５は、第１の電極１４の上に例えばＲＦマグネトロンス
パッタリング法により形成される（第５図ｅ）。さらに
、第５図ｆに示す様に、圧電体１５の上に第２の電極１
６を形成する。この場合、フォトリングラフィの手法に
よると圧電体１５の表面を損傷する虞れがあるので、金
属マスクを用いて真空蒸着法によるのが望ましい。最後
に、酸化シリコン（８ｉ０２）を主成分とする被覆体１
７ｆＲ，Ｆマグネトロンスパッタリング法等により形成
することによ１）（８５図ｇ）、本発明に係る圧電薄膜
共振子を製作することができる。
形を底面としく１１１）面を斜面とするピラミッド形の
穴が、窓１２に外接して堀れることになる。このように
して中央部が薄肉の振動子支持体」を造ることができる
。振動子支持体■が出来たら、窓１２を開けてない方の
チン化シリコン（ＳｆｓＮ４）系薄膜ｌｌ上に第１の電
極１４を形成する。この形成は、フォトリングラフィや
リフトオフ法あるいは金属マスク法等の手法を用い真空
蒸着等により行うことができる（第５図ｄ）。圧電体１
５は、第１の電極１４の上に例えばＲＦマグネトロンス
パッタリング法により形成される（第５図ｅ）。さらに
、第５図ｆに示す様に、圧電体１５の上に第２の電極１
６を形成する。この場合、フォトリングラフィの手法に
よると圧電体１５の表面を損傷する虞れがあるので、金
属マスクを用いて真空蒸着法によるのが望ましい。最後
に、酸化シリコン（８ｉ０２）を主成分とする被覆体１
７ｆＲ，Ｆマグネトロンスパッタリング法等により形成
することによ１）（８５図ｇ）、本発明に係る圧電薄膜
共振子を製作することができる。
上述した製造工程では、チン化シリコン（ＳｊｓＮ４）
系薄膜１１を積層し中央部を薄肉に加工したシリボン基
板１０上に、圧電体１５や各第１の電極１４、第２の電
極１６をそれぞれ形成していったが、これに限定される
ことはない。即ち、第６図に示す如く、チン化シリコン
（Ｓｉ３Ｎ４） 系薄膜１１を積層したシリコン基板１
０そのものに、第１の電極１４、圧電体１５、第２の電
極１６及び被覆体１７をそれぞれ形成する（第６図ａ
−ｄ ）。
系薄膜１１を積層し中央部を薄肉に加工したシリボン基
板１０上に、圧電体１５や各第１の電極１４、第２の電
極１６をそれぞれ形成していったが、これに限定される
ことはない。即ち、第６図に示す如く、チン化シリコン
（Ｓｉ３Ｎ４） 系薄膜１１を積層したシリコン基板１
０そのものに、第１の電極１４、圧電体１５、第２の電
極１６及び被覆体１７をそれぞれ形成する（第６図ａ
−ｄ ）。
次に、Ｐ ＨＤ液のマスクに使えるＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ。
Ｔａ 等の金属膜１９を形成する（第６図ｅ）。その後
、シリコン基板ＩＯを異方性エツチングにより中央部が
薄肉となるように加工しく第６図ｆ）。
、シリコン基板ＩＯを異方性エツチングにより中央部が
薄肉となるように加工しく第６図ｆ）。
最後罠金属膜１９をエツチングにより除去する（第６図
ｇ）ことによっても、本発明に係る圧電薄膜共振子を製
作することができる。
ｇ）ことによっても、本発明に係る圧電薄膜共振子を製
作することができる。
この製造工程によれば、圧電体１５や各電極１４．１６
を形成した後、シリコン基板１０の異方性エツチングを
行なうので、共振子の振動部分即ち、薄膜部分における
熱や異種拐料の使用による応力歪を極力小さく押えるこ
とができ耐プロセス性も良好なものとすることができる
。
を形成した後、シリコン基板１０の異方性エツチングを
行なうので、共振子の振動部分即ち、薄膜部分における
熱や異種拐料の使用による応力歪を極力小さく押えるこ
とができ耐プロセス性も良好なものとすることができる
。
本発明によれば、少なくとも一面にチン化シリコン（Ｓ
ｊｓＮｉ）系薄膜に！Ｒ層したシリコン（Ｓｉ）基板の
中央部を薄肉に加工しているので、振動部分薄膜の機械
的性質が向上し、破伊したりふくれたりする欠陥が減少
し超小型で高帯域用の圧電薄膜共振子を得ることができ
る。さらに、圧電体を酸化シリコン（Ｓｉｎ２）で覆っ
ているので、従来の共振子と同様に温度特性に対する補
償が出来るだけでなく、この酸化シリコン（８ｉ０２）
は圧電体に対する保護層として作用し、特に湿度に対し
て不安定である圧電体全有効に保設する。従って、耐環
境性も優れている。
ｊｓＮｉ）系薄膜に！Ｒ層したシリコン（Ｓｉ）基板の
中央部を薄肉に加工しているので、振動部分薄膜の機械
的性質が向上し、破伊したりふくれたりする欠陥が減少
し超小型で高帯域用の圧電薄膜共振子を得ることができ
る。さらに、圧電体を酸化シリコン（Ｓｉｎ２）で覆っ
ているので、従来の共振子と同様に温度特性に対する補
償が出来るだけでなく、この酸化シリコン（８ｉ０２）
は圧電体に対する保護層として作用し、特に湿度に対し
て不安定である圧電体全有効に保設する。従って、耐環
境性も優れている。
第１図は従来の圧電薄膜共振子を示す斜視図、流側に係
る圧電薄膜共振子を示す斜視図、第４図発明の一実施例
に係る圧電薄膜共振子の製造工程を示す説明図、第６図
は他の例に係る製造工程を示す説明図である。 １、ｔｏ・・・シリコン（Ｓｉ）基板 旦４Ｊ・・・振動子支持体 １１・・・チン化シリコン（ＳｉｓＮ４）を主成分とす
る薄膜３．１４・・・第１の電極 ４・・・・圧電膜１
５・・・圧′環体 ５，１６・・・第２の電極１７・・
・酸化シリコン（Ｓｉｎ、）を主成分とする薄膜１９・
・・金属膜 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 ＠ ２ 図 第 ３ 図 （ｄ） ｔｄ＞ ／Ｊ ／ｆ （１１ン 第 ５ 図 第 ６ 図
る圧電薄膜共振子を示す斜視図、第４図発明の一実施例
に係る圧電薄膜共振子の製造工程を示す説明図、第６図
は他の例に係る製造工程を示す説明図である。 １、ｔｏ・・・シリコン（Ｓｉ）基板 旦４Ｊ・・・振動子支持体 １１・・・チン化シリコン（ＳｉｓＮ４）を主成分とす
る薄膜３．１４・・・第１の電極 ４・・・・圧電膜１
５・・・圧′環体 ５，１６・・・第２の電極１７・・
・酸化シリコン（Ｓｉｎ、）を主成分とする薄膜１９・
・・金属膜 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 ＠ ２ 図 第 ３ 図 （ｄ） ｔｄ＞ ／Ｊ ／ｆ （１１ン 第 ５ 図 第 ６ 図
Claims (1)
- 少なくとも一面にテラ化シリコン（８＋ｇＮ４ ）を主
成分とする薄膜を積層したシリコン（Ｓｉ）基板を、他
面から積層面に向って中央部を薄肉に加工した撮動子支
持体と、この据動子支持体のテラ化７リコン（Ｓｉ３Ｎ
、） を主成分とする薄膜上に、少なくとも圧這膜を含
んで形成した圧電体と、この圧或体を励振させる電極と
、酸化シリコン（Ｓｉｎ、）を主成分とし、少なくとも
前記圧電体を覆う被覆体とから成る圧電薄膜共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17626983A JPS6068711A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 圧電薄膜共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17626983A JPS6068711A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 圧電薄膜共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6068711A true JPS6068711A (ja) | 1985-04-19 |
Family
ID=16010614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17626983A Pending JPS6068711A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 圧電薄膜共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6068711A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6382116A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電薄膜共振子およびその製造方法 |
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-
1983
- 1983-09-26 JP JP17626983A patent/JPS6068711A/ja active Pending
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