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- Withdrawn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 |