JPH10261934A - 圧電薄膜共振子 - Google Patents
圧電薄膜共振子Info
- Publication number
- JPH10261934A JPH10261934A JP9064198A JP6419897A JPH10261934A JP H10261934 A JPH10261934 A JP H10261934A JP 9064198 A JP9064198 A JP 9064198A JP 6419897 A JP6419897 A JP 6419897A JP H10261934 A JPH10261934 A JP H10261934A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- piezoelectric thin
- piezoelectric
- resonator
- film
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気機械結合係数が大きく、共振子、フィル
タ等に適用した場合の帯域幅及び発振周波数範囲が広い
圧電薄膜共振子を提供する。 【解決手段】 単結晶基板と、該単結晶基板上に形成さ
れた圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された導電性
膜よりなる2つの電極を備えた圧電薄膜共振子におい
て、上記圧電体薄膜は、例えばゾルゲル法により形成さ
れた厚さ0.1〜10μmのチタン酸ジルコン酸鉛(P
ZT)またはチタン酸鉛(PT)薄膜よりなり、上記2
つの電極間に電界をかけ、分極処理し圧電体薄膜とした
圧電薄膜共振子。必要に応じて、上記2つの電極の間隔
は0.5〜10μmであり、単結晶基板の裏面の一部を
エッチング除去したものである。
タ等に適用した場合の帯域幅及び発振周波数範囲が広い
圧電薄膜共振子を提供する。 【解決手段】 単結晶基板と、該単結晶基板上に形成さ
れた圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された導電性
膜よりなる2つの電極を備えた圧電薄膜共振子におい
て、上記圧電体薄膜は、例えばゾルゲル法により形成さ
れた厚さ0.1〜10μmのチタン酸ジルコン酸鉛(P
ZT)またはチタン酸鉛(PT)薄膜よりなり、上記2
つの電極間に電界をかけ、分極処理し圧電体薄膜とした
圧電薄膜共振子。必要に応じて、上記2つの電極の間隔
は0.5〜10μmであり、単結晶基板の裏面の一部を
エッチング除去したものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波域で動作す
る圧電体薄膜の横方向のバルク波を利用した共振器、フ
ィルタ−等に好適な圧電薄膜共振子に関するものであ
る。
る圧電体薄膜の横方向のバルク波を利用した共振器、フ
ィルタ−等に好適な圧電薄膜共振子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、高周波帯域において使用される
圧電振動子では、薄板の厚み振動が利用されている。従
来、提供されている高周波用の圧電振動子としては、次
の〜の構成のものなどがある。
圧電振動子では、薄板の厚み振動が利用されている。従
来、提供されている高周波用の圧電振動子としては、次
の〜の構成のものなどがある。
【0003】 水晶、圧電セラミックス等の圧電板を
薄く研磨し、その基本振動を用いた圧電振動子。 水晶、圧電セラミックス等の高次振動を利用した高
次モード振動子。 圧電性蒸着膜を基板上に形成し、この圧電性蒸着膜
を励振して基板を高次振動させて用いる複合振動子。
薄く研磨し、その基本振動を用いた圧電振動子。 水晶、圧電セラミックス等の高次振動を利用した高
次モード振動子。 圧電性蒸着膜を基板上に形成し、この圧電性蒸着膜
を励振して基板を高次振動させて用いる複合振動子。
【0004】上記従来の圧電振動子のうち、の構成の
ものでは、水晶、圧電セラミックス等の圧電板を薄くす
れば、板厚に反比例して基本共振周波数が高くなるが、
板厚を薄くすればするほど、機械加工が困難となる。こ
のため、現在では、板厚30〜40μmで共振周波数5
0MHz程度が限界である。
ものでは、水晶、圧電セラミックス等の圧電板を薄くす
れば、板厚に反比例して基本共振周波数が高くなるが、
板厚を薄くすればするほど、機械加工が困難となる。こ
のため、現在では、板厚30〜40μmで共振周波数5
0MHz程度が限界である。
【0005】の構成のものでは、高次振動を用いるた
め電気機械結合係数が小さくなり、周波数帯域幅が小さ
すぎて実用的ではなく、また、電気機械結合係数が大き
い低次振動ではスプリアスとなる欠点がある。また、
の構成のものでも同様の欠点がある。
め電気機械結合係数が小さくなり、周波数帯域幅が小さ
すぎて実用的ではなく、また、電気機械結合係数が大き
い低次振動ではスプリアスとなる欠点がある。また、
の構成のものでも同様の欠点がある。
【0006】ところで、圧電素子用の高周波用圧電材料
としては、例えば、常誘電体のAlN、CdS、ZnO
等が用いられている。これらの材料は、機械加工により
薄く加工したとしても、40μm程度の厚みが限界であ
り、この程度の厚みのものでは、基本波の共振周波数
は、いずれの材料でも数十MHzが限界である。これら
の材料を用いた高周波用圧電薄膜共振子においては、例
えば、500MHz以上の高い共振周波数の基本振動を
得るためには、板厚を10μm以下にする必要がある。
としては、例えば、常誘電体のAlN、CdS、ZnO
等が用いられている。これらの材料は、機械加工により
薄く加工したとしても、40μm程度の厚みが限界であ
り、この程度の厚みのものでは、基本波の共振周波数
は、いずれの材料でも数十MHzが限界である。これら
の材料を用いた高周波用圧電薄膜共振子においては、例
えば、500MHz以上の高い共振周波数の基本振動を
得るためには、板厚を10μm以下にする必要がある。
【0007】一方、数百MHzの高周波帯域において、
電気機械結合係数の大きな圧電振動子を得る方法として
は、スパッタ法等の薄膜製造技術とエッチング技術を用
いる方法があり、例えば、特開昭60−31305号公
報には、スパッタ法で酸化亜鉛及びチタン酸鉛の薄膜を
形成した圧電素子が記載されている。この特開昭60−
31305号公報に記載される圧電素子は、基板の影響
をなくし、圧電体薄膜の振動特性を活かすために、基板
の一部をエッチングで除去している。
電気機械結合係数の大きな圧電振動子を得る方法として
は、スパッタ法等の薄膜製造技術とエッチング技術を用
いる方法があり、例えば、特開昭60−31305号公
報には、スパッタ法で酸化亜鉛及びチタン酸鉛の薄膜を
形成した圧電素子が記載されている。この特開昭60−
31305号公報に記載される圧電素子は、基板の影響
をなくし、圧電体薄膜の振動特性を活かすために、基板
の一部をエッチングで除去している。
【0008】なお、従来、厚み振動を用いた圧電薄膜共
振子では、特開平8−148968号公報に記載される
圧電薄膜共振子に代表されるように、圧電体膜の上下の
電極により厚み方向のバルク波を励起させていた。しか
し、従来のように厚み方向のバルク波を利用している圧
電薄膜振動子の場合、下部電極が不活性領域であるため
に、それが妨げになって共振子の重要な要素であるQ値
が小さくなってしまう。
振子では、特開平8−148968号公報に記載される
圧電薄膜共振子に代表されるように、圧電体膜の上下の
電極により厚み方向のバルク波を励起させていた。しか
し、従来のように厚み方向のバルク波を利用している圧
電薄膜振動子の場合、下部電極が不活性領域であるため
に、それが妨げになって共振子の重要な要素であるQ値
が小さくなってしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来の圧
電材料は、いずれも電気機械結合係数が20〜30%程
度と小さいため、共振子、フィルタ等を構成した場合、
帯域幅及び発振周波数範囲が限定される。なお、特開昭
60−31305号公報では、この点を改善するため
に、基板の一部を除去しているが、このように基板を除
去した場合、素子強度が低下するという欠点がある。
電材料は、いずれも電気機械結合係数が20〜30%程
度と小さいため、共振子、フィルタ等を構成した場合、
帯域幅及び発振周波数範囲が限定される。なお、特開昭
60−31305号公報では、この点を改善するため
に、基板の一部を除去しているが、このように基板を除
去した場合、素子強度が低下するという欠点がある。
【0010】従来、PZTのような電気機械結合係数の
大きい圧電薄膜材料を構成するには、成膜プロセスに問
題があり、良質な膜質の圧電体薄膜を得ることは困難と
言う問題があった。また、PTのような誘電率が小さ
く、キュ−リ−点が約500度と高く、厚み方向の結合
係数と広がり方向の結合係数の値が大きく異なる等の特
徴を持つ圧電薄膜材料を構成するには成膜プロセスに問
題があり、良質な膜質の圧電体薄膜を得ることは困難と
言う問題があっつた。そして下部電極を端子電極として
露出させるために、圧電体膜をエッチングしたり、下部
電極の一部を残して圧電体膜を上に形成したりするな
ど、下部電極を露出させるために工程が複雑になること
がある。また、音響的に不活性領域であるためにそれが
妨げになっつて、Q値が小さくなってしまう。
大きい圧電薄膜材料を構成するには、成膜プロセスに問
題があり、良質な膜質の圧電体薄膜を得ることは困難と
言う問題があった。また、PTのような誘電率が小さ
く、キュ−リ−点が約500度と高く、厚み方向の結合
係数と広がり方向の結合係数の値が大きく異なる等の特
徴を持つ圧電薄膜材料を構成するには成膜プロセスに問
題があり、良質な膜質の圧電体薄膜を得ることは困難と
言う問題があっつた。そして下部電極を端子電極として
露出させるために、圧電体膜をエッチングしたり、下部
電極の一部を残して圧電体膜を上に形成したりするな
ど、下部電極を露出させるために工程が複雑になること
がある。また、音響的に不活性領域であるためにそれが
妨げになっつて、Q値が小さくなってしまう。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決し、電気
機械結合係数が大きく、共振子、フィルタ等に適用した
場合の帯域幅及び発振周波数範囲が広い圧電薄膜共振子
であって、下部電極が必要なく、高いQ値が得られ、従
って製造が容易な所望の圧電薄膜共振子を提供すること
を目的とする。
機械結合係数が大きく、共振子、フィルタ等に適用した
場合の帯域幅及び発振周波数範囲が広い圧電薄膜共振子
であって、下部電極が必要なく、高いQ値が得られ、従
って製造が容易な所望の圧電薄膜共振子を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電薄膜共振子
は、単結晶基板と、該単結晶基板上の圧電体膜と、該圧
電体薄膜上に形成された導電膜よりなる2個の電極とを
備えた圧電薄膜共振子において、上記圧電体膜がゾルゲ
ル法により形成した厚み0.1〜10μmのチタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)(以
下、単にPZTまたはPTと言う)薄膜を有し、上記薄
膜上に簡単な2つの上部電極を有し、該2つの上部電極
に電界を印加して分極処理することにより圧電体薄膜と
するものである。従って、下部電極が存在しないため分
極処理は横方向に分極されることになる。また、音響的
に不活性領域が存在しないために高いQ値が得られる。
は、単結晶基板と、該単結晶基板上の圧電体膜と、該圧
電体薄膜上に形成された導電膜よりなる2個の電極とを
備えた圧電薄膜共振子において、上記圧電体膜がゾルゲ
ル法により形成した厚み0.1〜10μmのチタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)(以
下、単にPZTまたはPTと言う)薄膜を有し、上記薄
膜上に簡単な2つの上部電極を有し、該2つの上部電極
に電界を印加して分極処理することにより圧電体薄膜と
するものである。従って、下部電極が存在しないため分
極処理は横方向に分極されることになる。また、音響的
に不活性領域が存在しないために高いQ値が得られる。
【0013】本発明の圧電薄膜共振子は、圧電体膜が電
気機械結合係数の大きい圧電材料であるPZTまたはP
Tで形成されているため、高周波領域で広帯域なフィル
タや発振周波数範囲の広い共振器を実現できる。
気機械結合係数の大きい圧電材料であるPZTまたはP
Tで形成されているため、高周波領域で広帯域なフィル
タや発振周波数範囲の広い共振器を実現できる。
【0014】しかも、上部電極が間隔をあけて2個形成
されているため、この上部電極間に電界を印加すること
により圧電体膜を、下部電極がないため、横方向に分極
できる。
されているため、この上部電極間に電界を印加すること
により圧電体膜を、下部電極がないため、横方向に分極
できる。
【0015】ところで、特にPZTまたはPTは、通常
良質な膜質の圧電体薄膜を得ることが困難である。例え
ば、スパッタ法では、振動の共振を十分確認できるほど
良好なPZTまたはPT薄膜を形成できない。
良質な膜質の圧電体薄膜を得ることが困難である。例え
ば、スパッタ法では、振動の共振を十分確認できるほど
良好なPZTまたはPT薄膜を形成できない。
【0016】これに対して、ゾルゲル法によるPZTま
たはPT薄膜の成膜であれば、厚み振動に対して高い共
振を示し、圧電体薄膜として有効に機能する良好な膜質
のPZTまたはPT薄膜を形成することができる。この
PZTまたはPT薄膜の膜厚は0.1〜10μmである
ことが好ましい。
たはPT薄膜の成膜であれば、厚み振動に対して高い共
振を示し、圧電体薄膜として有効に機能する良好な膜質
のPZTまたはPT薄膜を形成することができる。この
PZTまたはPT薄膜の膜厚は0.1〜10μmである
ことが好ましい。
【0017】また、分極処理効果の面から、上部電極同
士の間の間隔(以下、「上部電極間隔」と称す。)は、
0.1〜10μmであることが好ましく、更に好ましく
は0.5〜5μmである。
士の間の間隔(以下、「上部電極間隔」と称す。)は、
0.1〜10μmであることが好ましく、更に好ましく
は0.5〜5μmである。
【0018】本発明におては、単結晶基板の一部エッチ
ングで除去して凹部を形成しても良く、これにより、発
信周波数、挿入損失の特性を向上させることができる。
ングで除去して凹部を形成しても良く、これにより、発
信周波数、挿入損失の特性を向上させることができる。
【0019】本発明によれば、PZTまたはPT薄膜の
膜厚は0.1〜10μmであり、上部電極間隔0.5〜
10μmで、共振周波数帯域200MHz〜10GHz
の高特性圧電薄膜共振子が提供される。
膜厚は0.1〜10μmであり、上部電極間隔0.5〜
10μmで、共振周波数帯域200MHz〜10GHz
の高特性圧電薄膜共振子が提供される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【0021】図1は本発明の実施の形態を示す斜視図、
図2は本発明の他の実施の形態を示す正面図、図3は本
発明の別の実施の形態を示す斜視図、図4は本発明の異
なる実施の形態を示す図であって、図4(a)は正面
図、図4(b)は側面図である。
図2は本発明の他の実施の形態を示す正面図、図3は本
発明の別の実施の形態を示す斜視図、図4は本発明の異
なる実施の形態を示す図であって、図4(a)は正面
図、図4(b)は側面図である。
【0022】図1〜4において、同一機能を奏する部材
には同一符号を付してある。
には同一符号を付してある。
【0023】本発明の圧電薄膜共振子で用いる基板は、
例えば、サファイア、MgO、SrTiO3などの単結晶
基板を用いることが出来る。単結晶基板1であれば、表
面が平滑であり、かつ機械的強度も十分であることによ
り、ゾルゲル法により、比較的簡単に、良好な膜質のP
ZTまたはPT薄膜を形成することができる。また、2
つの電極を構成する導電膜としては、Al、Pt、Au
等を主成分とする膜を用いることが出来る。
例えば、サファイア、MgO、SrTiO3などの単結晶
基板を用いることが出来る。単結晶基板1であれば、表
面が平滑であり、かつ機械的強度も十分であることによ
り、ゾルゲル法により、比較的簡単に、良好な膜質のP
ZTまたはPT薄膜を形成することができる。また、2
つの電極を構成する導電膜としては、Al、Pt、Au
等を主成分とする膜を用いることが出来る。
【0024】本発明の圧電薄膜共振子は、上記の様な単
結晶基板上に、PZTまたはPT薄膜および上部電極層
を順次成膜して得られる。圧電体薄膜としてのPZTま
たはPT薄膜は、例えば、ゾルゲル法により成膜した厚
さ0.1〜10μmの薄膜であり、2つの電極を構成す
る導電膜としては、上記金属または合金膜を、例えばス
パッタ法等で形成することが出来、その厚さは、通常の
場合1000〜2000Å程度であり、この2つの電極
に電界をかけて分極処理することにより圧電性を付与す
る。
結晶基板上に、PZTまたはPT薄膜および上部電極層
を順次成膜して得られる。圧電体薄膜としてのPZTま
たはPT薄膜は、例えば、ゾルゲル法により成膜した厚
さ0.1〜10μmの薄膜であり、2つの電極を構成す
る導電膜としては、上記金属または合金膜を、例えばス
パッタ法等で形成することが出来、その厚さは、通常の
場合1000〜2000Å程度であり、この2つの電極
に電界をかけて分極処理することにより圧電性を付与す
る。
【0025】本発明において、圧電体薄膜としてのPZ
TまたはPT薄膜3は、高周波対応とするために膜厚1
0μm以下であることが必要とされ、好ましくは0.1
〜10μm、より好ましくは0.2〜3μmの範囲で使
用目的に応じて適宜決定される。なお、PZTまたはP
T薄膜の膜厚が薄過ぎると圧電効果が十分得られず、逆
に、厚過ぎると良好な膜質が得られない。
TまたはPT薄膜3は、高周波対応とするために膜厚1
0μm以下であることが必要とされ、好ましくは0.1
〜10μm、より好ましくは0.2〜3μmの範囲で使
用目的に応じて適宜決定される。なお、PZTまたはP
T薄膜の膜厚が薄過ぎると圧電効果が十分得られず、逆
に、厚過ぎると良好な膜質が得られない。
【0026】PZTまたはPT薄膜3上の上部電極4
(4A,4B)としては、前述の導電性金属層をスパッ
タ法等によりパターニング形成することが出来る。
(4A,4B)としては、前述の導電性金属層をスパッ
タ法等によりパターニング形成することが出来る。
【0027】本発明においては、図2に示す如く、単結
晶基板1の裏面をエッチング処理して凹部5を形成した
方が良い、このように凹部5を形成することにより、圧
電薄膜共振子の機械的強度は若干劣るものの低次モード
をより強く励振することが可能となり、発信周波数、挿
入損失の特性を向上させることができる。
晶基板1の裏面をエッチング処理して凹部5を形成した
方が良い、このように凹部5を形成することにより、圧
電薄膜共振子の機械的強度は若干劣るものの低次モード
をより強く励振することが可能となり、発信周波数、挿
入損失の特性を向上させることができる。
【0028】この凹部5は、上部電極4A,4Bの形成
位置に対向する位置(上部電極を基板上に厚さ方向に透
影した位置)に単結晶基板1の厚さの50〜100%の
深さで形成するのが好ましい。この際基板を圧電体膜の
数倍程度にする。
位置に対向する位置(上部電極を基板上に厚さ方向に透
影した位置)に単結晶基板1の厚さの50〜100%の
深さで形成するのが好ましい。この際基板を圧電体膜の
数倍程度にする。
【0029】また、本発明においては、図3に示す如
く、PZTまたはPT薄膜3上に絶縁膜4を部分的に形
成し、上部電極4A,4Bを、この絶縁膜4とPZTま
たはPT膜3の表出面とにまたがるように形成すること
により、端子電極としての上部電極4A,4Bの形成位
置をずらして構造上の補強を図ることができる。この場
合、この絶縁膜4の厚さは0.05〜1μm程度である
ことが好ましい。
く、PZTまたはPT薄膜3上に絶縁膜4を部分的に形
成し、上部電極4A,4Bを、この絶縁膜4とPZTま
たはPT膜3の表出面とにまたがるように形成すること
により、端子電極としての上部電極4A,4Bの形成位
置をずらして構造上の補強を図ることができる。この場
合、この絶縁膜4の厚さは0.05〜1μm程度である
ことが好ましい。
【0030】本発明の圧電体薄膜であるPZTまたはP
T薄膜は、例えば、次に様にして形成される。単結晶基
板上に、酢酸鉛等のカルボン酸鉛、ジイソプロポキシ鉛
などの鉛アルコキシド等の鉛化合物;テトラエトキシジ
ルコウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラ
ブトキシジルコニウム、ジメトキシジイソプロポキシジ
ルコニウム等のジルコニウムアルコキシド等のジルコシ
チタン、ジメトキシジイソプロポキシチタン等のチタン
アルコキシド等のチタン化合物を、2−メトキシエタノ
−ル等の溶剤に、所定のモル比で、かつ、金属酸化物換
算の合計濃度が10〜20重量%程度となるように溶解
して得られたPZTまたはPT薄膜形成用組成物を、単
結晶基板上にスピンコ−タ等により塗布して400〜6
00℃で乾燥する。この塗布、乾燥を所望の膜厚のPZ
TまたはPT薄膜が得られるまで繰り返し、最後に60
0〜700℃で1分〜1時間焼成してPZTまたはPT
薄膜を得る。
T薄膜は、例えば、次に様にして形成される。単結晶基
板上に、酢酸鉛等のカルボン酸鉛、ジイソプロポキシ鉛
などの鉛アルコキシド等の鉛化合物;テトラエトキシジ
ルコウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラ
ブトキシジルコニウム、ジメトキシジイソプロポキシジ
ルコニウム等のジルコニウムアルコキシド等のジルコシ
チタン、ジメトキシジイソプロポキシチタン等のチタン
アルコキシド等のチタン化合物を、2−メトキシエタノ
−ル等の溶剤に、所定のモル比で、かつ、金属酸化物換
算の合計濃度が10〜20重量%程度となるように溶解
して得られたPZTまたはPT薄膜形成用組成物を、単
結晶基板上にスピンコ−タ等により塗布して400〜6
00℃で乾燥する。この塗布、乾燥を所望の膜厚のPZ
TまたはPT薄膜が得られるまで繰り返し、最後に60
0〜700℃で1分〜1時間焼成してPZTまたはPT
薄膜を得る。
【0031】PZTまたはPT薄膜の分極処理は、この
PZTまたはPT薄膜上に形成した2つの電極に20〜
50VのDC電圧を1〜60分間印加することにより行
うことができる。ここで、十分な分極処理をすることで
圧電体薄膜として機能するようになるが、上記のPZT
またはPT薄膜の膜質が不十分だと分極処理の電界を十
分にかけられず、圧電体薄膜として機能しないことにな
る。
PZTまたはPT薄膜上に形成した2つの電極に20〜
50VのDC電圧を1〜60分間印加することにより行
うことができる。ここで、十分な分極処理をすることで
圧電体薄膜として機能するようになるが、上記のPZT
またはPT薄膜の膜質が不十分だと分極処理の電界を十
分にかけられず、圧電体薄膜として機能しないことにな
る。
【0032】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【0033】[実施例1]単結晶基板であるサファイア
基板上に、ゾルゲル法で0.8μmのPZT薄膜を形成
した。ゾルゲル法に用いるPZTは18%濃度溶液を用
いる。400℃の熱処理で塗布を繰り返し所望の膜厚を
得、最後に650℃の温度で焼成する。更に、PZT薄
膜の上にAl:1500Åを形成し、図1の様にAlを
70×70μm角のパタ−ンを3μm間隔で2つパタ−
ニングした。そして、図2の様に基板の裏面を70×3
μm角の開口部を逆スパッタ法によってドライエッチン
グした。そした、分極処理は、上部電極間に150℃
で、300kV/cmの直流電界を10分間印可した。
こうすることで、横方向に分極されたことになり、本発
明の圧電薄膜共振子1(以下、本発明共振子1と言う)
を得た。
基板上に、ゾルゲル法で0.8μmのPZT薄膜を形成
した。ゾルゲル法に用いるPZTは18%濃度溶液を用
いる。400℃の熱処理で塗布を繰り返し所望の膜厚を
得、最後に650℃の温度で焼成する。更に、PZT薄
膜の上にAl:1500Åを形成し、図1の様にAlを
70×70μm角のパタ−ンを3μm間隔で2つパタ−
ニングした。そして、図2の様に基板の裏面を70×3
μm角の開口部を逆スパッタ法によってドライエッチン
グした。そした、分極処理は、上部電極間に150℃
で、300kV/cmの直流電界を10分間印可した。
こうすることで、横方向に分極されたことになり、本発
明の圧電薄膜共振子1(以下、本発明共振子1と言う)
を得た。
【0034】PZT薄膜の形成には、下記組成のPZT
薄膜形成用組成物を用い、これをスピンコータにより塗
布した。PZT薄膜形成用組成物 (金属酸化物換算の合計濃度:
20重量%) 酢酸鉛:23.985重量% テトラブトキシジルコニウム:11.455重量% テトライソプロポキシチタン:7.842重量% 2−メトキシエタノール:残部
薄膜形成用組成物を用い、これをスピンコータにより塗
布した。PZT薄膜形成用組成物 (金属酸化物換算の合計濃度:
20重量%) 酢酸鉛:23.985重量% テトラブトキシジルコニウム:11.455重量% テトライソプロポキシチタン:7.842重量% 2−メトキシエタノール:残部
【0035】[実施例2]実施例1において、単結晶基
板にMgOを用い、裏面の開口部を化学ッチングによっ
て形成し、本発明の圧電薄膜共振子2(以下、本発明共
振子2と言う)を製作した。
板にMgOを用い、裏面の開口部を化学ッチングによっ
て形成し、本発明の圧電薄膜共振子2(以下、本発明共
振子2と言う)を製作した。
【0036】[実施例3]実施例1において、単結晶基
板にSrTiO3を用い、裏面の開口部を逆スパッタ法
により形成し、本発明の圧電薄膜共振子3(以下、本発
明共振子3と言う)を製作した。
板にSrTiO3を用い、裏面の開口部を逆スパッタ法
により形成し、本発明の圧電薄膜共振子3(以下、本発
明共振子3と言う)を製作した。
【0037】[実施例4]実施例1において、圧電体薄
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子4(以下、本発明共振子4と言う)を製作した。
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子4(以下、本発明共振子4と言う)を製作した。
【0038】[実施例5]実施例2において、圧電体薄
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子5(以下、本発明共振子5と言う)を製作した。
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子5(以下、本発明共振子5と言う)を製作した。
【0039】[実施例6]実施例3において、圧電体薄
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子6(以下、本発明共振子6と言うを製作した)。
膜が10%濃度溶液を用いたゾルゲル法で形成された
0.64μmのPT薄膜からなる本発明の圧電薄膜共振
子6(以下、本発明共振子6と言うを製作した)。
【0040】[実施例7]実施例1において、PZT薄
膜の成膜後、図3に示すごとく、振動領域以外に厚さ1
μmのSiO2膜をスパッタにより形成し、その後、この
SiO2膜とPZT薄膜とにまたがる様に、厚さ1500
ÅのAl上部電極を2つ形成したこと以外は同様にして
作製した本発明の圧電薄膜共振子7(以下、本発明共振
子7と言う)。この本発明共振子7について、上部電極
の面積の違いによるインピ−ダンスを調べ、本発明共振
子1と比較したところ、本発明共振子1と同じであるこ
とから、この様な構造にしても特性に変化はなく、上部
電極の端子位置を確保できることが確認できた。
膜の成膜後、図3に示すごとく、振動領域以外に厚さ1
μmのSiO2膜をスパッタにより形成し、その後、この
SiO2膜とPZT薄膜とにまたがる様に、厚さ1500
ÅのAl上部電極を2つ形成したこと以外は同様にして
作製した本発明の圧電薄膜共振子7(以下、本発明共振
子7と言う)。この本発明共振子7について、上部電極
の面積の違いによるインピ−ダンスを調べ、本発明共振
子1と比較したところ、本発明共振子1と同じであるこ
とから、この様な構造にしても特性に変化はなく、上部
電極の端子位置を確保できることが確認できた。
【0041】上述の様に、得られた本発明共振子1〜7
について、圧電薄膜共振子の厚み振動の基本共振周波数
を測定し、その結果を表1に示した。
について、圧電薄膜共振子の厚み振動の基本共振周波数
を測定し、その結果を表1に示した。
【0042】
【表1】
【0043】
【発明の効果】上記の様にゾルゲル法によって、電気機
械結合係数の大きいPZTを用いたり、誘電率が小さ
く、キユ−リ−点が約500度と高く、厚み方向の結合
係数と広がり方向の結合係数の値が大きく異なる等の特
徴を持つPTを用いるため、構造的に図1の様な簡単な
構造においても広帯域なフィルタや発振週波数の広い共
振器を実現する圧電薄膜共振子を得ることが出来る。ま
た、上部電極を所定の間隔をあけて2個設けたため、横
方向のバルク波を利用する事で、音響的に不活性領域の
下部電極が存在しないために大きなQ値を得ることが出
来、さらに、絶縁層の上に端子電極を構成することによ
り、端子電極を確保でき端子電極下の共振をも抑制する
ことが出来ると共に、圧電薄膜共振子を容易に製造する
ことが可能となった。
械結合係数の大きいPZTを用いたり、誘電率が小さ
く、キユ−リ−点が約500度と高く、厚み方向の結合
係数と広がり方向の結合係数の値が大きく異なる等の特
徴を持つPTを用いるため、構造的に図1の様な簡単な
構造においても広帯域なフィルタや発振週波数の広い共
振器を実現する圧電薄膜共振子を得ることが出来る。ま
た、上部電極を所定の間隔をあけて2個設けたため、横
方向のバルク波を利用する事で、音響的に不活性領域の
下部電極が存在しないために大きなQ値を得ることが出
来、さらに、絶縁層の上に端子電極を構成することによ
り、端子電極を確保でき端子電極下の共振をも抑制する
ことが出来ると共に、圧電薄膜共振子を容易に製造する
ことが可能となった。
【図1】 本発明の実施の形態を示す斜視図である。
【図2】 本発明の他の実施の形態を示す正面図であ
る。
る。
【図3】 本発明の別の実施の形態を示す斜視図であ
る。
る。
【図4】 本発明の異なる実施の形態を示す図であっ
て、図4(A)は正面図、図4(B)は側面図である。
て、図4(A)は正面図、図4(B)は側面図である。
1 上部電極 2 圧電薄膜 3 単結晶基板 4 絶縁膜 5 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 研也 千葉県千葉市稲毛区弥生町1−33 千葉大 学工学部電子電気工学科内
Claims (4)
- 【請求項1】単結晶基板と、該単結晶基板上に形成され
た圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された導電性膜
よりなる2つの電極を備えた圧電薄膜共振子において、 上記圧電体薄膜はゾルゲル法により形成されたチタン酸
ジルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)薄膜
よりなり、上記2つの電極間に電界をかけ、チタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)またはチタン酸鉛(PT)薄膜を
分極処理することにより圧電体薄膜としたことを特徴と
する圧電薄膜共振子。 - 【請求項2】上記チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)また
はチタン酸鉛(PT)薄膜が、ゾルゲル法で形成された
厚さ0.1〜10μmの薄膜であることを特徴とする請
求項1記載の圧電薄膜共振子。 - 【請求項3】上記2つの電極の間隔が、0.5〜10μ
mの構造であることを特徴とする請求項1〜2のいずれ
かに記載の圧電薄膜共振子。 - 【請求項4】上記単結晶基板の裏面の一部をエッチング
により除去したことを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の圧電薄膜共振子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9064198A JPH10261934A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 圧電薄膜共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9064198A JPH10261934A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 圧電薄膜共振子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10261934A true JPH10261934A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13251142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9064198A Withdrawn JPH10261934A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 圧電薄膜共振子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10261934A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001048935A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Commutateur haute frequence, module de commutation haute frequence et dispositif de communications sans fil |
US7468608B2 (en) | 2002-07-19 | 2008-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and method for detecting a substance of a liquid |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP9064198A patent/JPH10261934A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001048935A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Commutateur haute frequence, module de commutation haute frequence et dispositif de communications sans fil |
US7468608B2 (en) | 2002-07-19 | 2008-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and method for detecting a substance of a liquid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4735840B2 (ja) | 圧電体積層体、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子および圧電アクチュエータ | |
JP4478910B2 (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
WO1999037023A1 (fr) | Element piezo-electrique a film mince | |
JP4395892B2 (ja) | 圧電薄膜デバイス及びその製造方法 | |
US20050168105A1 (en) | Electronic component, manufacturing method for the same, and filter, duplexer, and electronic communication apparatus using the same | |
JPH01157108A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JP2001044794A (ja) | 圧電共振子 | |
JPH10209794A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JP2001168674A (ja) | 圧電共振子及び電子機器 | |
JP3715831B2 (ja) | 圧電共振子 | |
JPH10200369A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JP2005303573A (ja) | 薄膜圧電共振器及びその製造方法 | |
JP3723697B2 (ja) | 圧電共振子 | |
JPH10261934A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JP2002151754A (ja) | 圧電体薄膜素子及びその製造方法 | |
JP2001285015A (ja) | 圧電共振子 | |
JP2005236338A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JPH10261933A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JPH0640611B2 (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JPH10276060A (ja) | 弾性表面波装置 | |
JPS61218214A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JPH10209793A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
JPH10256871A (ja) | 弾性表面波装置 | |
JP2001250995A (ja) | 圧電体薄膜素子 | |
JPH10276059A (ja) | 弾性表面波装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |