(57)【要約】【課題】  良好な特性を保持すると共に、構造的な強度を向上させ、梁部の破損や配線部の断線を防いで信頼性を向上させることができる共振子を提供する。【解決手段】  共振部２と支持部１とを接続する梁部３０が、共振部２と同等の幅で共振部２と一体に形成され、共振部２の１組のＩＤＴ電極５の電極指片５２同士が交差する交差幅ｗが、所望の振動特性が得られるよう最適な幅で形成され、更に、ＩＤＴ電極５が、当該電極の幅で支持部１の方向に延長されて梁部３０上に形成され、支持部１に形成された励振電極６に接続された共振子としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電薄膜上に対向して形成された少なくとも１組の櫛型電極を備え、基板上にエアギャップを介して保持された共振部と、前記共振部を支持する支持部と、前記共振部の両端で前記共振部と前記支持部とを接続する２つの梁部とを有するラム波型共振子であって、
前記梁部が、前記共振部の幅と同程度の幅で一体に形成され、
前記共振部における前記櫛型電極の交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されていることを特徴とする共振子。
【請求項２】
櫛型電極の交差幅が、ラム波の波長をλとした場合に、３λ、６λ、９λ、１２λのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の共振子。
【請求項３】
櫛型電極は、前記電極の幅で支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、前記支持部に形成された励振電極に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の共振子。
【請求項４】
櫛形電極が、共振部の端部に形成されたバスバー電極と、一端が前記バスバー電極に接続されると共に他方が開放された複数の電極指片とを備え、
前記バスバー電極が、前記電極指片が接続されている辺の長さと同じ幅で、支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、前記支持部に形成された励振電極に接続され、
１組の櫛型電極の内の一方の前記電極指片が他方の前記電極指片と交差する交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の共振子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、櫛型電極（ＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極）を備えた圧電共振子に係り、特に共振部の構造体を支持する梁の破損や電極の断線を防ぎ、信頼性を向上させることができる共振子に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
従来、高周波共振子として、ラム波（Lamb Wave）を用いたラム波型共振子がある。
また、ラム波型共振子としては、半導体製造技術を用いてシリコン基板上に作製されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）タイプのものがある。
【０００３】
［従来の共振子の構成：図３］
従来の共振子の構成について図３を用いて説明する。図３は、従来の共振子の平面図である。
図３に示すように、従来の共振子は、例えば、シリコン基板上に形成された支持部１の内側のシリコン基板が露出した領域（シリコン領域）１１上に、エアギャップ（間隙）を介して共振部２が形成され、共振部２が、梁部３によって支持部１に接続されたものがある。
【０００４】
支持部１は、共振部２及び梁部３を支える構造部分であり、シリコン領域１１の周囲に形成された領域である。
シリコン領域１１は、エアギャップを形成するための犠牲層が除去された領域であり、支持部１より低く形成されている。
【０００５】
共振部２は、上に凸の形状で梁部３によってシリコン領域１１上に保持されている。
そして、共振部２の上面部には、２つのＩＤＴ電極５が互いに向かい合って形成されている。ＩＤＴ電極５は、共振部２の端部に形成されたバスバー電極５１と、一端がバスバー電極５１に接続されると共に他方が開放され、バスバー電極５１から反対側の端部に向かって形成された複数の電極指片５２を備えている。２つのＩＤＴ電極５の電極指片５２は、幅ｗに亘って交差している（重なって形成されている）。ｗを交差幅と称する。
更に、ＩＤＴ電極５は、それぞれ、梁部３に形成された配線を介して、支持部１上の励振電極６に接続されている。
【０００６】
上記構成の共振子においては、例えば、支持部１、共振部２及び梁部３は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）とＡｌＮ（窒化アルミニウム）の圧電薄膜とが積層されて形成され、その上に、ＩＤＴ電極５、励振電極６のパターンがＭｏ（モリブデン）によって形成されている。
【０００７】
そして、上記構成の共振子では、共振部２における良好な振動特性を得るために、支持部１と共振部２とを接続する梁部３を細く形成していた。
また、共振子において、交差幅ｗを変えることにより、共振子の振動特性が変化することが知られている。
【０００８】
また、上記構成の共振子では、共振部２は、下部をシリコン基板から浮かせたエアギャップ構造となっており、上に凸の形状で保持されるため、共振部２を支える梁部３には段差３５が生じ、梁部３や梁部３の上に形成された電極が破損し易い。
【０００９】
［梁部の段差：図３、図４］
ここで、梁部３に生じる段差３５について図３及び図４を用いて説明する。図４は、図３に示した従来の共振子のＡ−Ａ′間の断面を示す模式断面説明図である。
図４に示すように、支持部１は、シリコン基板１０上に積層されたＳｉＯ２層１２及びＡｌＮ層１３によって形成されており、図３に示したシリコンが露出したシリコン領域１１に、共振部２が設けられている。シリコン領域１１は、犠牲層が除去された領域に相当する。
また、図３，４に示すように、共振部２は、エアギャップ１６を介してシリコン領域１１上に梁部３によって保持された構成となっている。
【００１０】
ここで、共振子の製造方法について簡単に説明する。
まず、シリコン基板１０の上にゲルマニウム等から成る犠牲層（図示せず）を形成する。
その上にＳｉＯ２層１２を形成してシリコン領域１１との境界や共振部２の形状をパターニングする。
【００１１】
そして、下電極１４となる金属（Ｍｏ）層を形成し、ＡｌＮ層１３を積層してパターニングし、ＩＤＴ電極、励振電極、及び配線部分を形成する。
最後に、犠牲層であるゲルマニウムがガスを用いたエッチングにより除去されて、エアギャップ１６が形成される。
【００１２】
つまり、従来の共振子においては、エアギャップ１６の形成により生じる梁部３の段差３５は、ＳｉＯ２層１２とシリコン領域１１との境界部分に相当する位置に形成され、梁部３に共振部２を支える負荷が集中することになる。
【００１３】
［関連技術］
尚、ラム波共振子に関する技術としては、 Jan H. Kuypers et al, "Intrinsic Temperature Compensation of Aluminum Nitride Lamb Wave Resonators for Multiple-Frequency References", Proc. IEEE 2008, p240-249 （非特許文献１）、特開２００９−２４６９４３号公報「ラム波型共振子及び発振器」（セイコーエプソン株式会社、特許文献１）がある。
また、エアギャップ構造を備えた共振子に関する技術として、特開２００４−２８２５１４号公報「圧電共振回路およびその製造方法」（株式会社メムス・コア、特許文献２）がある。
【００１４】
非特許文献１には、ＡｌＮを用いたラム波共振を１００MHz〜１０００MHz帯域の水晶振動子及びＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）に適用する際の温度補償についての記載がある。
【００１５】
特許文献１には、ラム波の伝搬方向に垂直方向の振動漏れを抑圧するラム波型共振子について記載され、また、櫛型電極の電極指片の交差幅を２０λ以上とすることが記載されている。
【００１６】
特許文献２には、ゲルマニウムを犠牲層に用いて、エアギャップ構造の圧電共振子を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２４６９４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８２５１４号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Jan H. Kuypers et al, "Intrinsic Temperature Compensation of Aluminum Nitride Lamb Wave Resonators for Multiple-Frequency References", PROC. IEEE 2008, p240-249
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来の共振子では、梁部が細く形成されており、また、梁部の途中でエアギャップによる段差が形成されるため、梁部にかかる負荷が大きく、梁部の破損やその上に形成される配線の断線が発生し易いという問題点があった。
【００２０】
尚、特許文献１、２及び非特許文献１には、ＩＤＴ電極の電極指片の交差幅を調整して良好な振動特性を保持し、且つ、梁部を共振部と同等の太さとして一体に形成することは記載されていない。
【００２１】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、良好な特性を保持すると共に、構造的な強度を向上させ、梁部の破損や配線部の断線を防いで信頼性を向上させることができる共振子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、圧電薄膜上に対向して形成された少なくとも１組の櫛型電極を備え、基板上にエアギャップを介して保持された共振部と、共振部を支持する支持部と、共振部の両端で共振部と支持部とを接続する２つの梁部とを有するラム波型共振子であって、梁部が、共振部の幅と同程度の幅で一体に形成され、共振部における櫛型電極の交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記共振子において、櫛型電極の交差幅が、ラム波の波長をλとした場合に、３λ、６λ、９λ、１２λのいずれかであることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明は、上記共振子において、櫛型電極は、電極の幅で支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、支持部に形成された励振電極に接続されていることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明は、上記共振子において、櫛形電極が、共振部の端部に形成されたバスバー電極と、一端がバスバー電極に接続されると共に他方が開放された複数の電極指片とを備え、バスバー電極が、電極指片が接続されている辺の長さと同じ幅で、支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、支持部に形成された励振電極に接続され、１組の櫛型電極の内の一方の電極指片が他方の電極指片と交差する交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、圧電薄膜上に対向して形成された少なくとも１組の櫛型電極を備え、基板上にエアギャップを介して保持された共振部と、共振部を支持する支持部と、共振部の両端で共振部と支持部とを接続する２つの梁部とを有するラム波型共振子であって、梁部が、共振部の幅と同程度の幅で一体に形成され、共振部における櫛型電極の交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されている共振子としているので、アンカーロスを抑え、共振部の振動特性を損なうことなく、梁部の構造的な強度を増大させて、エアギャップによる段差があっても梁部の破損や配線の断線を防ぐことができ、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００２７】
また、本発明によれば、櫛型電極の交差幅が、ラム波の波長をλとした場合に、３λ、６λ、９λ、１２λのいずれかである上記共振子としているので、梁部の幅寸法にかかわらず、アンカーロスを抑え、良好な振動特性を保つことができる効果がある。
【００２８】
また、本発明によれば、櫛型電極は、電極の幅で支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、支持部に形成された励振電極に接続されている上記共振子としているので、段差上における配線や電極の断線を防ぐことができる効果がある。
【００２９】
また、本発明によれば、櫛形電極が、共振部の端部に形成されたバスバー電極と、一端がバスバー電極に接続されると共に他方が開放された複数の電極指片とを備え、バスバー電極が、電極指片が接続されている辺の長さと同じ幅で、支持部の方向に延長されて梁部の上に形成され、支持部に形成された励振電極に接続され、１組の櫛型電極の内の一方の電極指片が他方の電極指片と交差する交差幅は、振動特性が良好となるよう調整されている上記共振子としているので、アンカーロスを抑え、共振部の振動特性を損なうことなく、配線や電極の断線を防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る共振子の平面図である。
【図２】本共振子の位相特性及びインピーダンス特性の例を示す模式説明図である。
【図３】従来の共振子の上面図である。
【図４】図３に示した従来の共振子のＡ−Ａ′間の断面を示す模式断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る共振子は、梁部が共振部と同等の太さに形成されており、更に、ＩＤＴ電極の電極指片が交差する交差幅ｗが良好な特性が得られる最適な幅に調節されて形成されているものであり、共振部の振動特性を良好に保持し、梁部の強度を増大させて、エアギャップによる段差による梁部の破損や配線部の断線を防ぎ、信頼性を向上させることができるものである。
【００３２】
［実施の形態に係る共振子：図１］
本発明の実施の形態に係る共振子について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る共振子の上面図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る共振子（本共振子）は、図３に示した従来の共振子と同様に、シリコン基板上に、支持部１と、共振部２と、梁部３０が形成され、エアギャップ構造の共振部２が梁部３０によって支持部１に接続されてシリコン領域１１上に保持されている。共振部２の上には、バスバー電極５１と電極指片５２とから成る１組のＩＤＴ電極５が形成されている。
【００３３】
［梁部３０］
そして、本共振子の第１の特徴として、梁部３０が、共振部２と同等の幅（図１の縦方向の長さ）で形成されている。つまり、共振部２と梁部３０とは、同一の幅で一体に形成されており、共振部２が図１の左右方向に延長されて、そのまま支持部１に接続された構成となっている。ここでは、便宜的に、延長された共振部２が支持部１に接続される根元部分を梁部３０と称するものとする。したがって、図１において、共振部２と梁部３０との区別はできないものである。
【００３４】
これにより、支持部１と共振部２との接続部分（梁部３０）の強度を増大させ、エアギャップによる段差３５が形成されていても、負荷を集中させずに共振部２を保持することができ、梁部３０が破損するのを防ぐことができるものである。
【００３５】
［交差幅］
また、本共振子の第２の特徴として、ＩＤＴ電極５の電極指片５２の交差幅ｗが従来の幅とは異なる幅となっている。本共振子においては、交差幅ｗは、共振部２における振動特性が良好になる値としている。尚、電極指片５２の交差幅ｗは、請求項における「櫛型電極の交差幅」に相当する。
【００３６】
具体的には、ラム波の波長をλとした場合に、交差幅ｗを３λ、６λ、９λ、１２λに調整している。
交差幅ｗを最適に調節することにより、アンカーロスを低減することができ、梁部３０の幅寸法を任意に設定可能となるものである。つまり、ＩＤＴ電極５の交差幅ｗを最適化することによって、梁部３０を太く形成しても、アンカーロスを抑え、良好な振動特性を得ることができるものである。
尚、最適な交差幅ｗは、個々の共振子によって異なるものであり、各共振子のスペックに応じて最適な特性が得られる交差幅ｗとする。
【００３７】
すなわち、本共振子では、従来、アンカーロスを防ぐために細く形成しなければならないと考えられていた梁部３０を、共振部２と同程度の幅で幅広に形成して、構造的な強度を向上させ、更に、ＩＤＴ電極５の電極指片５２の交差幅を最適に調節することにより、十分良好な振動特性が得られる構成としたものである。
【００３８】
［梁部３０上の配線］
また、梁部３０の上に形成され、バスバー電極５１及び励振電極６を接続する配線は、梁部３０の形状に合わせて幅が広く形成され、つまり、バスバー電極５１がそのまま励振電極６の方向に延長されて、励振電極６に接続された形状に形成されている。尚、ここでは、梁部３０の上に形成されている電極を、便宜的に配線と称している。
これにより、梁部３０上の配線は、従来の梁部３に形成されていた配線に比べて太く形成され、段差３５があっても配線の断線を防ぐことができるものである。
このようにして、本共振子は、梁部３０の破損や配線の断線を防ぐことができ、製造時の歩留まりを向上させ、信頼性を向上させることができるものである。
【００３９】
［本共振子の特性：図２］
次に、本共振子の特性について図２を用いて説明する。図２は、本共振子の位相特性及びインピーダンス特性の例を示す模式説明図である。
直列共振周波数ｆｓ＝６１６．９００MHzの本共振子について、共振周波数付近のインピーダンス周波数特性を測定したところ、図２に示す特性が得られた。
通常、梁を太くすると特性が悪化するが、図２に示すように、本共振子は、従来の梁を細く形成したものと遜色ない良好な特性で、Ｑ＝１２４８、Ｒ１（等価直列抵抗）＝９６Ωが得られた。
【００４０】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る共振子によれば、共振部２と支持部１とを接続する梁部３０が、共振部２と同等の幅で共振部２と一体に形成され、共振部２の１組のＩＤＴ電極５の電極指片５２同士が交差する交差幅ｗが、所望の特性が得られるよう最適な幅で形成され、更に梁部３０上の配線の幅をＩＤＴ電極５と同等の幅に広く形成された共振子としているので、アンカーロスによる特性劣化を抑えつつ、段差３５が形成された部分の梁部３０やその上に形成される配線の構造的な強度を向上させることができ、梁部３０の破損や配線の断線を防ぐことができ、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００４１】
また、本共振子によれば、梁部３０や幅の広い配線部は、特別な工程を追加することなく従来と同様の構成で形成することができ、梁部や配線部の破損を防ぐ共振子を容易に実現することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、共振部の構造体を支持する梁の破損や電極の断線を防ぎ、信頼性を向上させることができる共振子に適している。
【符号の説明】
【００４３】
１...支持部、  ２...共振部、  ３，３０...梁部、  ５...ＩＤＴ電極、  ６...励振電極、  １０...シリコン基板、  １１...シリコン領域、  １２...ＳｉＯ２層、  １３...ＡｌＮ層、  １４...下電極、  １５...上電極、  １６...エアギャップ、  ５１...バスバー電極、  ５２...電極指片
【図１】
2013219498.tif 000003
【図２】
2013219498.tif 000004
【図３】
2013219498.tif 000005
【図４】
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