(57)【要約】【課題】  従来のラム波型共振子では、圧電薄膜の上面と下面に形成される電極の形状の対称性が悪く、共振特性が劣化するという問題点があり、共振特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】  圧電薄膜（ＡｌＮ層１）の上面に形成された上部櫛型電極２１と、圧電薄膜の下面に形成された下部櫛型電極３１とが、圧電薄膜に対して対称な形状及び配置となるよう形成されると共に、下部櫛型電極３１の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の下面に第１の二酸化ケイ素層３２が形成されている共振子であり、また、更に、上部櫛型電極２１の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の上面に二酸化ケイ素層２２が形成されている共振子としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電薄膜に複数の電極指片を有する櫛型電極が形成されるラム波型共振子であって、
前記圧電薄膜の上面には、上部櫛型電極が形成され、前記圧電薄膜の下面には、下部櫛型電極が形成され、
前記上部櫛型電極と前記下部櫛型電極とが、前記圧電薄膜に対して対称な形状及び配置となるよう形成されると共に、
前記下部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、前記圧電薄膜の下面に第１の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴とする共振子。
【請求項２】
上部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の上面に第２の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の共振子。
【請求項３】
下部櫛型電極と第１の二酸化ケイ素層の下に、前記下部櫛型電極と前記第１の二酸化ケイ素層の下面を覆うように第３の二酸化ケイ素層が形成されると共に、上部櫛型電極と第２の二酸化ケイ素層の上に、前記上部櫛型電極と前記第２の二酸化ケイ素層の上面を覆うように第４の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の共振子。
【請求項４】
圧電薄膜は、窒化アルミニウム、酸化亜鉛又はジルコン酸チタン酸鉛で形成され、上部櫛型電極及び下部櫛型電極はモリブデンで形成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）を備えたラム波型共振子に係り、特に共振特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】
ＭＥＭＳタイプの共振子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜の上に、モリブデン（Ｍｏ）等の金属から成るＩＤＴ電極を形成した構成となっている。
ＩＤＴ電極は、複数の櫛歯状の電極指片と、電極指片の一端が接続されるバスバー電極とから構成されている。そして、極性の異なる２つのＩＤＴ電極が対向して配置されている。
【０００４】
［従来の共振子の構成：図５］
従来の共振子の構成について図５を用いて説明する。図５は、従来の共振子のＩＤＴ電極が設けられた部分の模式断面説明図である。
ＡｌＮ層の厚みがＩＤＴ電極の電極指片のピッチに比べて十分に薄い場合には、ＡｌＮ層の上面に形成されたＩＤＴ電極だけで励振させることができるため、従来の共振子では、ＩＤＴ電極は圧電薄膜の上面にのみ形成されており、裏面にはＩＤＴ電極は形成されていない。
【０００５】
このような共振子では、素子内の位置によって、例えば、図５（ａ）に示すように、圧電薄膜としてのＡｌＮ層１の上面部に、ＩＤＴ電極の電極指片２が形成され、ＡｌＮ層１の下面（底面）部にはＩＤＴ電極ではない金属電極（ベタ電極）３が形成されていたり、図５（ｂ）に示すように、ＡｌＮ層１の上面部にＩＤＴ電極の電極指片２が形成され、ＡｌＮ層１の下面部には電極が形成されていないものとなっている。
【０００６】
［ＩＤＴ電極の対称性］
ところで、ラム波型共振子では、圧電薄膜の上面と下面とで、電極形状の対称性が悪いと、共振特性が劣化することが知られている。
つまり、図５（ａ）（ｂ）に示した従来の共振子の構成は、いずれも、ＡｌＮ層１の上部と下部とで電極形状が異なっていて対称性が悪く、共振特性が良好ではない。
【０００７】
［関連技術］
尚、ラム波型共振子に関する技術としては、特開２０１０−２２０２０４号公報「ラム波装置」（日本硝子株式会社、特許文献１）、特開２０１０−２２０１６４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２）がある。
【０００８】
特許文献１には、圧電薄膜の膜圧とＩＤＴ電極のピッチが、音速が５０００ｍ／ｓ以上となる高次モードのラム波が目的の周波数において励振されるように選択され、周波数のばらつきが小さいラム波装置が記載されている。
特許文献２には、ラム波の伝搬方向に垂直方向の振動漏れを抑制するラム波型共振子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２２０２０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のラム波型共振子では、圧電薄膜の上面と下面に形成される電極の形状の対称性が悪く、共振特性が劣化するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、共振特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】
【００１２】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、圧電薄膜に複数の電極指片を有する櫛型電極が形成されるラム波型共振子であって、圧電薄膜の上面には、上部櫛型電極が形成され、圧電薄膜の下面には、下部櫛型電極が形成され、上部櫛型電極と下部櫛型電極とが、圧電薄膜に対して対称な形状及び配置となるよう形成されると共に、下部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の下面に第１の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記共振子において、上部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の上面に第２の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記共振子において、下部櫛型電極と第１の二酸化ケイ素層の下に、下部櫛型電極と第１の二酸化ケイ素層の下面を覆うように第３の二酸化ケイ素層が形成されると共に、上部櫛型電極と第２の二酸化ケイ素層の上に、上部櫛型電極と第２の二酸化ケイ素層の上面を覆うように第４の二酸化ケイ素層が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記共振子において、圧電薄膜は、窒化アルミニウム、酸化亜鉛又はジルコン酸チタン酸鉛で形成され、上部櫛型電極及び下部櫛型電極はモリブデンで形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧電薄膜に複数の電極指片を有する櫛型電極が形成されるラム波型共振子であって、圧電薄膜の上面には、上部櫛型電極が形成され、圧電薄膜の下面には、下部櫛型電極が形成され、上部櫛型電極と下部櫛型電極とが、圧電薄膜に対して対称な形状及び配置となるよう形成されると共に、下部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の下面に第１の二酸化ケイ素層が形成されている共振子としているので、共振特性を向上させることができると共に、簡易な工程で破損しにくい構成とすることができる効果がある。
【００１７】
また、本発明によれば、上部櫛型電極の電極指片の間を埋めるように、圧電薄膜の上面に第２の二酸化ケイ素層が形成されている上記共振子としているので、圧電薄膜の上下の構造を対称として、共振特性を一層向上させることができ、強度を更に向上させ、破損を防ぐことができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、下部櫛型電極と第１の二酸化ケイ素層の下に、下部櫛型電極と第１の二酸化ケイ素層の下面を覆うように第３の二酸化ケイ素層が形成されると共に、上部櫛型電極と第２の二酸化ケイ素層の上に、上部櫛型電極と第２の二酸化ケイ素層の上面を覆うように第４の二酸化ケイ素層が形成されている上記共振子としているので、共振特性を向上させると共に、上下の櫛型電極を保護して破損を防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る共振子の構成を示す模式断面説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る共振子の構成を示す模式断面説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る共振子の製造方法を示すプロセス断面説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る共振子の製造方法を示すプロセス断面説明図である。
【図５】従来の共振子のＩＤＴ電極が設けられた部分の模式断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、圧電薄膜の上下の両主面にＩＤＴ電極が形成され、上面の電極形状と下面の電極形状とが圧電薄膜に対して対称となる形状及び配置で形成されているものであり、共振特性を向上させることができるものである。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る共振子は、両主面のＩＤＴ電極の金属パターンの間に、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層が形成された構成としており、共振特性を向上させることができると共に、構造的な強度を向上させることができるものである。
【００２２】
［第１の実施の形態に係る共振子の構成：図１］
本発明の第１の実施の形態に係る共振子の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る共振子の構成を示す模式断面説明図である。
本発明の第１の実施の形態に係る共振子（第１の共振子）は、ラム波型共振子であり、ＡｌＮ等の圧電薄膜の上下の主面にＩＤＴ電極が形成され、本発明の特徴として、両面のＩＤＴ電極の形状及び配置が、圧電薄膜に対して対称となるように形成されている。尚、図１では、ＩＤＴ電極の電極指片を横切るように切断した断面を示している。
【００２３】
図１に示すように、第１の共振子は、ＡｌＮ層１の上面に、上部ＩＤＴ電極２１の複数の電極指片が形成され、上面の電極指片と電極指片との間にＳｉＯ２層２２が形成され、ＡｌＮ層１の下面に、下部ＩＤＴ電極３１の複数の電極指片が形成され、下面の電極指片と電極指片との間にＳｉＯ２層３２が形成された構成である。尚、圧電薄膜は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）又はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛；組成式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）で形成してもよい。
第１の共振子は、請求項２に記載した共振子に相当している。
【００２４】
第１の共振子では、ＡｌＮ層１に対して、上下の電極パターンが対称となるよう形成されており、ＡｌＮ層１の上面に上部ＩＤＴ電極２１の電極指片が形成されている部分の下面には、下部ＩＤＴ電極３１の電極指片が対応して形成され、上面にＳｉＯ２層２２が形成されている部分の下面にはＳｉＯ２層３２が対応して形成されている。
【００２５】
尚、「ＡｌＮ層１に対して対称」とは、ＡｌＮ層１の上面（又は下面）から見た場合に、上面に形成された上部ＩＤＴ電極の電極パターンと、ＡｌＮ層１を挟んで下面に形成された下部ＩＤＴ電極の電極パターンとが重なるように形成されていることを示す。
【００２６】
このように、第１の共振子では、ＡｌＮ層１の上面と下面に形成されたＩＤＴ電極の形状及び配置をＡｌＮ層１に対して対称としているので、非対称の場合に比べて共振特性を向上させることができるものである。
【００２７】
更に、第１の共振子では、ＡｌＮ層１の上下両面のＩＤＴ電極２１，３１の間にＳｉＯ２層２２，３２を形成して、ＩＤＴ電極２１，３１の電極指片同士の間を埋めた構成としているので、構造的にも対称として共振特性を一層向上させると共に、ＩＤＴ電極２１，３１の電極指片を破損しにくくして強度を向上させることができるものである。
【００２８】
［第２の実施の形態に係る共振子の構成：図２］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る共振子の構成について図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る共振子の構成を示す模式断面説明図である。
図２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る共振子（第２の共振子）は、第１の共振子と同様に、ＡｌＮ層１の上下両面にＩＤＴ電極が形成されており、ＡｌＮ層１の上面には、上部ＩＤＴ電極２１の電極指片が形成され、ＡｌＮ層１の下面には、下部ＩＤＴ電極３１の電極指片が形成されると共に、下部ＩＤＴ電極３１の電極指片の間にＳｉＯ２層３２が形成されている。
第２の共振子は、請求項１に記載した共振子に相当する。
【００２９】
そして、第２の共振子においても、第１の共振子と同様に、ＡｌＮ層１に対して、上下の電極パターンが対称となるよう形成されており、ＡｌＮ層１の上面に上部ＩＤＴ電極２１の電極指片が形成されている部分の下面には、下部ＩＤＴ電極３１の電極指片が対応して形成されている。
【００３０】
第２の共振子では、ＡｌＮ層１の上下でＩＤＴ電極２１，３１の形状及び配置をＡｌＮ層１に対して対称としているので、共振特性を向上させることができるものである。
また、第２の共振子では、上部ＩＤＴ電極２１の電極指片の間にＳｉＯ２層を形成する工程を省略でき、特性が良好な共振子を簡易に製造することができるものである。
【００３１】
［本共振子の製造方法］
次に、第１、第２の共振子の製造方法について図３，４を用いて説明する。図３,４は、本発明の実施の形態に係る共振子の製造方法を示すプロセス断面説明図である。
［第１、第２の共振子に共通のプロセス：図３（ａ）〜（ｃ）］
第１、第２の共振子に共通のプロセスとして、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１０の上に犠牲層となるＧｅ（ゲルマニウム）層１１を形成し、更にその上にＳｉＯ２層１２を形成する。そして、Ｍｏ等の金属膜を成膜後、Ｍｏ層をエッチングして下部ＩＤＴ電極１３のパターンを形成する。その上に、ＳｉＯ２層１４を形成する（図３（ａ））。ＳｉＯ２層１２は、請求項に記載した第３の二酸化ケイ素層に相当し、ＳｉＯ２層１４は、第１の二酸化ケイ素層に相当している。
【００３２】
そして、ＳｉＯ２層１４をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等により研磨して、下部ＩＤＴ電極１３と同等の高さとする（図３（ｂ））。
そして、下部ＩＤＴ電極１３及びＳｉＯ２層１４の上に、圧電薄膜であるＡｌＮ層１５を形成し、Ｍｏ成膜、エッチングにより上部ＩＤＴ電極１６のパターンを形成する（図３（ｃ））。
ここで、下部ＩＤＴ電極１３と上部ＩＤＴ電極１６のパターンは、ＡｌＮ層１５に対して上下対称となるよう形成される。ここまでは、第１、第２の共振子に共通のプロセスである。
【００３３】
［第２の共振子の製造：図３（ｄ）］
そして、Ｇｅ層１１をエッチングすることにより、Ｇｅ層１１とＳｉ基板１０とを除去し、更にＳｉＯ２層１２をエッチングして除去する（図３（ｄ））。
これにより、図２に示した第２の共振子が形成されるものである。
【００３４】
［第１の共振子の製造：図４（ｅ）〜（ｇ）］
次に、第１の共振子の製造プロセスについて図３，４を用いて説明する。
第１の共振子は、図３（ｃ）の状態から、上部ＩＤＴ電極１６上にＳｉＯ２層を成膜し、研磨して上部ＩＤＴ電極１６のパターンの間にＳｉＯ２層１７を形成する（図４（ｅ））。ＳｉＯ２層１７は、請求項に記載した第２の二酸化ケイ素層である。
その後、Ｇｅ層１１をエッチングして、Ｇｅ層１１とＳｉ基板１０とを除去する（図４（ｆ））。
尚、図４（ｆ）の状態では、下面側のみにＳｉＯ２層１２が一面に形成されていて、上面側には形成されていないため、このままでは対称性がよくない。
【００３５】
そこで、下部のＳｉＯ２層１２を除去して（図４（ｇ））、下面側も上面側と同様にＳｉＯ２層のない構成とし、対称性を向上させる。これにより、図１に示した第１の共振子が形成される。
【００３６】
［別の構成の共振子の製造：図４（ｇ′）］
また、図４（ｆ）の状態から、上面側にもＳｉＯ２層１８を形成して、両面ともＳｉＯ２層１８で覆われた構成（図４（ｇ′））として、上下主面における対称性を向上させることも可能である。ＳｉＯ２層１８は、請求項に記載した第４の二酸化ケイ素層に相当する。
図４（ｇ′）の構成は、上下のＩＤＴ電極をＳｉＯ２層で覆っているので、ＩＤＴ電極を保護することができるものである。
【００３７】
［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、ＡｌＮ層１の上面に形成された上部ＩＤＴ電極２１と下面に形成された下部ＩＤＴ電極３１の電極パターンがＡｌＮ層１に対して対称となる形状及び配置で形成されているので、共振子の共振特性を向上させることができる。
【００３８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る共振子によれば、上部ＩＤＴ電極２１と下部ＩＤＴ電極３１の電極パターンの間にＳｉＯ２層２２，３２を形成して、電極パターン同士の間をＳｉＯ２層２２，３２によって埋めているので、ＩＤＴ電極２１，３１の電極指片の破損を防ぎ、共振子の強度を向上させることができる効果がある。
【００３９】
また、本発明の第２の実施の形態に係る共振子によれば、ＡｌＮ層１の下部側にのみＳｉＯ２層３２を形成した構成としているので、電極の形状及び配置の対称性を保持して共振特性を良好にすると共に、上部ＩＤＴ電極の電極指片２１の間にＳｉＯ２層を形成する工程を省略でき、特性が良好な共振子を簡易に製造することができる効果がある。
【００４０】
また、本実施の形態に係る共振子の別の構成によれば、ＡｌＮ層１の上面に形成された上部ＩＤＴ電極２１（１６）とＳｉＯ２層２２（１７）の上にＳｉＯ２層１８を積層し、ＡｌＮ層１の下面に形成された下部ＩＤＴ電極３１（１３）とＳｉＯ２層３２（１４）の下にＳｉＯ２層１２を備えた構成としているので、対称性を保持して良好な共振特性とすると共に、ＩＤＴ電極２１，３１を保護することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、共振特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】
【００４２】
１，１５...ＡｌＮ層、  １０...Ｓｉ基板、  １１...Ｇｅ層、  １２，１４，１７，１８，２２，３２...ＳｉＯ２層、  １３，３１...下部ＩＤＴ電極、  １６，２１...上部ＩＤＴ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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