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CN1171382C - 薄膜压电元件 - Google Patents

薄膜压电元件 Download PDF

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CN1171382C CNB988051702A CN98805170A CN1171382C CN 1171382 C CN1171382 C CN 1171382C CN B988051702 A CNB988051702 A CN B988051702A CN 98805170 A CN98805170 A CN 98805170A CN 1171382 C CN1171382 C CN 1171382C
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Abstract

在具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极的薄膜压电元件中，进而具有从上述第1上部电极的中心看在上述压电薄膜上的上述第1上部电极的外侧形成的质量负荷比上述第1上部电极大的第2上部电极，上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性。可以使质量负荷大的第2上部电极部压电体的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。

Description

薄膜压电元件
技术领域
本发明涉及利用弹性波的谐振器和滤波器等薄膜压电元件。
背景技术
薄膜压电元件是利用压电材料进行电信号与弹性波的变换作用、作为谐振器及滤波器而动作的元件。
下面，参照附图说明先有的薄膜压电元件。图34和图35是表示例如由“Fundamental mode VHF/UHF bulk acoustic wave resonators andfilters on silicon”，1980，IEEE，Ultrasonics symposium，PP.829-833(以下，称为文献1)所示的先有的薄膜压电元件的结构的图。图34是俯视图，图35是图34的剖面图。
另外，图36和图37是表示例如由美国专利第4320365号(以下，称为文献2)所示的先有的其他薄膜压电元件的结构的图。图36是俯视图，图37是图36的剖面图。
在图34～图37中，1是硅基板，2是下部电极，3是压电薄膜，4是上部电极，5是辅助孔，6是音响的谐振部。
薄膜压电元件的特性与音响的谐振部6关系极大。图38是图35所示的音响的谐振部6的放大图。这里，为了简单起见，下部电极2表示为与上部电极4同样的大小，但是，在实际的薄膜压电元件中，如图35所示，下部电极2与上部电极4的大小不同。
在图38中，将覆盖在上部电极4上的压电薄膜3的区域称为电极部压电体7a，将上部电极4的外侧的压电薄膜3的区域称为无电极部压电体7b。设电极部压电体7a上的弹性波的波数为「km」，无电极部压电体7b上的弹性波的波数为「kf」。
电信号加到上部电极4与下部电极2之间时，在上部电极4与下部电极2之间就产生电场。压电薄膜3具有电致伸缩的性质，所以，就激励起与所加的电信号对应的弹性振动。这时，对于所加的电场的方向，激励起什么样的振动成分的弹性振动，取决于所使用的压电薄膜3的材质及结晶方位。在先有的薄膜压电元件中，压电薄膜3是使用氧化锌(ZnO)和氮化铝(AlN)。
加在上部电极4与下部电极2之间的电场激励电极部压电体7a发生弹性振动，产生沿厚度方向传播的弹性波和沿与表面平行的方向传播的弹性波。这时，由于上部电极4的上侧面和下部电极2的下侧面与大气接触，所以，上述沿厚度方向传播的弹性波就在与大气接触的面上几乎完全反射。另一方面，沿与表面平行的方向传播的弹性波在电极部压电体7a和无电极部压电体7b中具有传播特性不同的性质。
图39是表示例如由「弹性波元件技术ハンドブック」、日本学术振兴会弹性波元件技术第150委员会编、PP.82-87、1991(以下，称为文献3)所示的弹性波的传播特性的图。图中，横轴是沿与压电薄膜3的表面平行的方向传播的弹性波的波数，纵轴的右侧是波数为实数的区域，纵轴的左侧是波数为虚数的区域。纵轴是频率。用实线所示的8表示在电极部压电体7a中传播的弹性波的弥散特性，虚线所示的9表示在无电极部压电体7b中传播的弹性波的弥散特性。
在图39中，波数为实数，就表示是可以沿与上述压电薄膜3表面平行的方向传播的传播区域，波数为虚数，就表示是不能沿与上述压电薄膜3表面平行的方向传播的截止区域。与纵轴交叉的频率是与上述压电薄膜3的厚度方向谐振时的频率，即表示厚度谐振频率，以该厚度谐振频率为界，分为传播区域和截止区域，所以，将上述厚度谐振频率称为截止频率。这里，设在电极部压电体7a中传播的弹性波的截止频率为「fOm」、在无电极部压电体7b中传播的弹性波的截止频率为「fOf」。通常，电极部压电体7a就是上部电极4和下部电极2的厚度，厚度谐振的距离比无电极部压电体7b的厚度长，并且受上部电极4和下部电极2的质量负荷的影响大，所以，电极部压电体7a的截止频率「fOm」比无电极部压电体7b的截止频率「fOf」低。
图39所示的特性，在比截止频率高的频率区域是传播区域，在比截止频率低的频率区域是截止区域。这样，就将在比截止频率低的频率成为截止区域的特性称为「低频截止型弥散特性」，以往广泛使用的氧化锌(ZnO)和氮化铝(AlN)就具有这样的低频截止型弥散特性。
使用具有这样的低频截止型弥散特性的压电薄膜3时，激励的弹性波的频率高，在电极部压电体7a的波数「km」与无电极部压电体7b的波数「kf」都是实数时，在电极部压电体7a中激励的弹性波就沿与上述压电薄膜3表面平行的方向传播，在无电极部压电体7b中仍然沿该方向传播。
另一方面，在频率f介于电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm」与无电极部压电体7b的厚度谐振频率「fOf」的中间时，在电极部压电体7a中是传播区域，与此相反，在无电极部压电体7b中是截止区域。因此，在电极部压电体7a与无电极部压电体7b的界面，沿与表面平行的方向传播的弹性波发生反射，弹性波的能量被封闭在电极部压电体7a中。该现象称为「能量封闭」，由于弹性波的能量不会散逸到电极部以外，所以，具有可以实现表示谐振的性能的Q值高的谐振器的优点。先有的使用氧化锌(ZnO)的薄膜压电元件，利用能量封闭可以得到Q值高的振器。
但是，如「弹性波元件技术ハンドブック」、日本学术振兴会弹性波元件技术第150委员会编、PP.125-129、1991(以下，称为文献4)所示的那样，在压电陶瓷中广泛使用的锆酸钛酸铅(PZT)及钛酸铅(PbTi3)等的铅系压电材料的电机耦合系数「kt」为0.4～0.8，与此相反，氧化锌(ZnO)的电机耦合系数「kt」小，约为0.3。如果电机耦合系数小，则做成谐振器时的容量比就增大，例如，使用上述谐振器构成电压可调振荡器时，可调频率范围就窄。另外，构成滤波器时，如果电机耦合系数小，在相同的介入损耗下所能实现的频带就窄。即，使用电机耦合系数小的氧化锌等材料构成谐振器及滤波器等元件时，元件性能就受到很大的限制。
与此相反，例如典型的铅系压电陶瓷的钛酸铅(PbTiO3)就具有大的电机耦合系数，具有图40所示的高频截止型的弥散特性。即，比截止频率高的频率区域成为截止区域，比截止频率低的频率区域成为传播区域。频率f比电极部压电体7a的截止频率「fOm」高、比无电极部压电体7b的截止频率「f0f」低时，在电极部压电体7a中成为截止区域，在无电极部压电体7b中成为传播区域，所以，不能将能量封闭在电极部压电体7a中，激励的弹性波的能量将向无电极部压电体7b传播而散逸。这将导致大的损失。
作为使用这样的高频截止型的压电体来实现压电元件的方法，在例如文献3中介绍了图41所示的方法。即，使电极部压电体7a的厚度「h2」比无电极部压电体7b的厚度「h1」薄，在其上构成上部电极4和下部电极2。图41所示的薄膜压电元件的例子不是薄膜压电元件，而是使用烧结的压电陶瓷的板材的在数十MHz频带以下的频率使用的压电元件。
图42是表示用于说明图41所示的先有的压电元件的动作的弥散特性的图。在压电体3的厚度相同、其厚度全为「h1」时，无电极部压电体7b的截止频率就是「fOf」，两面有电极时的截止频率为「fOf1」，由于电极的质量负荷的影响等，比无电极部压电体7b的截止频率「fOf」低。与此相反，如果使压电体3的厚度比无电极部压电体7b薄，则电极部压电体7a的截止频率「fOm2」就增高。这是由于厚度谐振的谐振长度随压电体的厚度「h2」而变化的缘故。只要选择了某一适当的厚度「h2」，就可以使电极部压电体7a的截止频率「fOm2」高于无电极部压电体7b的截止频率。
这时，电极部压电体7a的弥散特性8在相同的波数下便可呈现比无电极部压电体7b的弥散特性9高的频率。因此，在比无电极部压电体7b的截止频率「fOf」高、比电极部压电体7a的截止频率「fO m2」低的频率下，电极部压电体7a成为传播区域，而无电极部压电体7b成为截止区域。即，可以将弹性波的能量封闭在电极部压电体7a中，从而可以实现损失小的压电元件。
图43和图44是表示例如由「压电反作用の制御による周波数上升形エネルギ—闭じこめ」、电子通信学会论文志、79/1、Vol.J62-A、No.1、PP.8-15、(以下，称为文献5)所示的先有的压电元件的例子的图。图43是俯视图，图44是剖面图。这里，所示的是上部电极4和下部电极2为圆形的情况。
这时，也不是薄膜压电元件，而是使用烧结的压电陶瓷的板材的在数十MHz频带以下的频率使用的压电元件。电极部压电体7a进行了极化处理，无电极部压电体7b未进行极化处理。另外，在上部电极4与下部电极2之间串联地插入电容器11。
图45是表示用于说明图43和图44所示的先有的压电元件的动作的弥散特性的图。图中，13是进行了极化处理时的无电极部压电体的弥散特性，14是未进行极化处理时的无电极部压电体的弥散特性，15是根据电气端子计算时的弥散特性。
多数钛酸铅(PbTiO3)那样的铅系压电陶瓷，通过对压电体3加热并加直流电压，可以使压电体3内部的极化整齐。因此，可以限定进行极化处理的压电体3的区域，在图43和图44所示的例子中，只对电极部压电体7a进行极化处理，而对无电极部压电体7b不进行极化处理。如在文献5中所述的那样，未进行极化处理的无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」比进行了极化处理时的截止频率「fOf1」低，成为弥散特性13。
另外，通过将适当的电容量的电容器11插入到上部电极4与电气端子12a之间，可以使根据电气端子12a计算的有效的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」高于电极部压电体7a的截止频率「fOf1」，从而成为弥散特性15。因此，根据电气端子12a计算时的动作就是电极部压电体7a成为弥散特性15，而无电极部压电体7b成为弥散特性13，所以，在频率f高于无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」、低于根据电气端子12a计算的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」时，在电极部压电体7a中就是传播区域，在无电极部压电体7b中就是截止区域，从而可以实现能量封闭。
图46和图47是表示例如文献5所示的先有的压电元件的例子的图。图46是俯视图，图47是剖面图。这里，示出了的是上部电极4和下部电极2为圆形的情况。
这时，也不是薄膜压电元件，而是使用烧结的压电陶瓷的板材的在数十MHz频带以下的频率使用的压电元件。图中，16是短路电极，17是短路电极部压电体。在文献5所示的例中，短路电极部压电体17进行了极化处理。短路电极16在上部电极4的外侧相隔很小的间隔而构成，短路电极16与下部电极2电气短路。另外，在上部电极4与电气端子12a之间串联地插入电容器11。
图48是表示用于说明图46和图47所示的先有的压电元件的动作的弥散特性的图。图中，18是短路电极部压电体17的弥散特性。
如在文献5中所述的那样，由短路电极16和下部电极2覆盖表面的短路电极部压电体17的截止频率「fOf2」低于表面为自由表面的无电极部压电体7b的截止频率「fOf1」，成为弥散特性18。
另外，通过将适当的电容量的电容器11插入到上部电极4与电气端子12a之间，可以使根据电气端子12a计算的有效的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」高于电极部压电体7a的截止频率「fOm1」，成为弥散特性15。因此，根据电气端子12a计算时的动作就是电极部压电体7a成为弥散特性15，而短路电极部压电体17成为弥散特性18，所以，在频率f高于短路电极部压电体17的截止频率「fOf2」、低于根据电气端子12a计算的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」时，在电极部压电体7a中为传播区域，而在短路电极部压电体17中为截止区域，从而可以实现能量封闭。
在上述先有的薄膜压电元件中，压电薄膜使用的是氧化锌(ZnO)及氮化铝(AlN)。这些压电薄膜的弥散特性是在比截止频率高的频率区域为传播区域、而在比上述截止频率低的频率区域为截止区域的低频区截止型弥散特性，可以实现将弹性波的能量封闭在电极部压电体7a中的能量封闭，从而可以实现Q值高的谐振器及损耗低的滤波器。但是，氧化锌(ZnO)及氮化铝(AlN)的电机耦合系数小，在实现谐振器及滤波器时元件性能受到极大的限制。
另外，在使用不是薄膜压电元件但电机耦合系数大的铅系压电陶瓷实现压电元件时，根据所使用的压电体不同，有时表现为比截止频率高的频率区域成为截止区域的高频区截止型弥散特性，这时，就不能将弹性波的能量封闭在电极部压电体7a中，从而不能实现性能充分的压电元件。
为了克服这一缺点，迄今所知道的方法就是使电极部压电体7a的厚度比其外侧的无电极部压电体7b的厚度薄，要将该方法应用于压电薄膜3，必须利用液体或等离子体进行蚀刻。但是，严格地讲，压电薄膜是单晶这样的微细的粒子聚集而构成的多晶结构，如果进行上述蚀刻处理，就具有出现该多晶粒子的粒子界面的性质。薄膜压电元件的目的在于能够在从数百MHz到数GHz以上的频率下动作，所以，压电薄膜的弹性波的波长非常小，约为微米或亚微米级。对上述压电薄膜要求的表面的平滑度是波长的数分之一到数十分之一，所以，上述薄膜压电元件所必须的需平滑度非常小。上述多晶粒子的粒子界面的尺寸多数为数十微米到数百微米，比所需要的表面平滑度粗糙。即，在薄膜压电元件中，使压电薄膜的厚度部分地变薄，在制造上是困难的。
另外，由图35、图37可知，薄膜压电元件的压电薄膜3也是机械地支持由于辅助孔5而成为悬浮结构的电极部周边的重要的结构部件。另一方面，如「ECR-MBE法による20面サフアイア基板上へのZnO薄膜のエピタキシヤル成长」、日本学术振兴会弹性波素子技术第150委员会第52回研究资料、PP.1-6、1997(以下，称为文献6)、或「压电体の面积を缩小したGHz带薄膜バルク超音波フイルタ」、1997年电子情报通信学会基础·境界ソサイエテイ大会、A-11-6、pp.163、1997(以下，称为文献7)所示的那样，在压电薄膜3内部一定存在内部应力，多数情况是压缩应力，所以，存在使上述压电薄膜弯曲的应力。因此，如果使上述压电薄膜3部分地变薄，则应力将集中到厚度变薄的端面上，在该端面将发生大的变形，从而薄膜压电元件的性能将显著地劣化，招致薄膜压电元件被破坏。
通过只将电极部压电体7a进行极化处理而对无电极部压电体7b未进行极化处理并且将电容器11串联地插入到上部电极4上，使根据电气端子12a计算的有效的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」高于无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」的方法是迄今所知道的方法，但是，必须未极化的无电极部压电体7b的截止频率「fOf1」比进行了极化处理时的无电极部压电体7b的截止频率「fOf1」低到所需要的程度，并且通过插入电容器11使根据电气端子12a计算的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」高于上述未极化的无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」。但是，能实现这一要求的条件是有限的，例如，在上部电极4使用质量负荷效果大的金(Au)或白金(Pt)时，由于电极部压电体7a的截止频率「fOf1」比无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」低得多，所以，即使插入电容器11，也难于使根据电气端子12a计算的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」低于无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」。
在以往在低频广泛使用的通过烧结陶瓷而制造的压电陶瓷中，未极化时，各结晶粒子内的偶极矩的方向是杂乱无章的，作为压电陶瓷全体而言，各结晶粒子内的偶极矩相互抵消，不表现出压电性。另一方面，在压电薄膜3的情况时，即使各结晶粒子内的偶极矩是杂乱的，就全体而言，多数情况是具有某一方向的偶极矩，即使未极化，也具有弱的压电性。因此，与烧结陶瓷而制造的压电陶瓷相比，由于未极化时与进行了极化处理时的压电薄膜的特性之差小，所以，未极化的无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」与进行了极化处理时的无电极部压电体7b的截止频率「fOf1」的频率之差小，从而难于使根据电气端子12a计算的电极部压电体7a的厚度谐振频率「fOm2」低于无电极部压电体7b的截止频率「fOf2」。
在将短路电极16形成到上部电极4的外侧的方法中，必须使短路电极16与下部电极2电气短路。但是，如薄膜压电元件那样，在以半导体工艺为主制造的元件中，在上述压电薄膜3上开设通孔将短路电极16与下部电极2连接的方法，能够实现的通孔的直径大，不能作为现实的连接方式来使用。另外，在压电薄膜3的外侧的端面连接的方法，从压电薄膜3的外侧的端面到短路电极16的上部电极4侧的端面有一定距离，由于短路电极16的电阻成分和电抗成分，上部电极4侧的短路电极16的端面的电位不会成为接地电位，所以，短路电极部压电体17的弥散特性将偏离使短路电极16成为接地电位时的弥散特性。特别是在高频使用的薄膜压电元件中，这一影响很大，从而难于实现所设计的特性。
本发明就是为了解决上述问题而提案的，目的旨在使用电机耦合系数大的压电薄膜得到可以实现良好的性能的薄膜压电元件。
发明的公开
首先，本发明的薄膜压电元件，是在上部电极的上侧等设置增大厚度的第2上部电极，具体情况如下。
一种薄膜压电元件，具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极，所述基板形成通孔以使位于所述第1上部电极的下侧的所述下部电极的下侧的面与空气接触，其特征在于：进而具有从上述第1上部电极的中心看在上述第1上部电极的外侧的所述压电薄膜上侧、在与所述压电薄膜的表面平行的方向传送的弹性波的传送方向上形成、质量负荷比上述第1上部电极大的第2上部电极，上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，经所述第2上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第2截止频率比经所述第1上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第1截止频率低，施加于所述第1上部电极与所述下部电极之间的电信号频率是所述第1截止频率与所述第2截止频率之间的频率。
另外，本发明的薄膜压电元件，上述第1和第2上部电极是一体地形成的，上述第2上部电极的厚度比上述第1上部电极大。
另外，本发明的薄膜压电元件，上述第2上部电极的电极厚度与密度之积比上述第1上部电极的电极厚度与密度之积大。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将上述第2上部电极重叠到上述第1上部电极上的一部分上。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将上述第1上部电极与上述第2上部电极连接。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将宽度比上述第1上部电极窄的上述第2上部电极重叠到上述第1上部电极上。
此外，本发明的薄膜压电元件，上述第1和第2上部电极是分为2个。
另外，本发明的薄膜压电元件，进而具有在上述分为2个的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第3上部电极。
此外，本发明的薄膜压电元件，是将上述基板作为半导体基板或电介质基板使用。
此外，本发明的薄膜压电元件，使上述压电薄膜的泊松比小于0.34。
此外，本发明的薄膜压电元件，上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分。
此外，本发明的薄膜压电元件，在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层。
其次，本发明的薄膜压电元件，是在上部电极的上侧等设置电介质，具体情况如下。
一种薄膜压电元件，具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极，所述基板形成通孔以使位于所述上部电极的下侧的所述下部电极的下侧的面与空气接触，其特征在于：进而具有从上述上部电极的中心看上述上部电极的外侧的所述压电薄膜上侧、在与所述压电薄膜的表面平行的方向传送的弹性波的传送方向上形成的电介质，上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，经所述电介质的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第2截止频率比经所述上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第1截止频率低，施加于所述上部电极与所述下部电极之间的电信号频率是所述第1截止频率与所述第2截止频率之间的频率。
另外，本发明的薄膜压电元件，上述电介质是形成在上述上部电极上的一部分上。
另外，本发明的薄膜压电元件，使上述电介质的膜厚与密度之积大于上述上部电极的电极厚度与密度之积。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将上述电介质重叠在上述上部电极上的一部分上。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将上述上部电极与上述电介质连接。
另外，本发明的薄膜压电元件，是将宽度比上述上部电极窄的上述电介质重叠到上述上部电极上。
此外，本发明的薄膜压电元件，上述上部电极和上述电介质分为2个。
另外，本发明的薄膜压电元件，进而具有在上述分为2个的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第2上部电极。
此外，本发明的薄膜压电元件，是将上述基板作为半导体基板或电介质基板使用。
此外，本发明的薄膜压电元件，是上述压电薄膜的泊松比小于0.34。
此外，本发明的薄膜压电元件，是使上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分。
此外，本发明的薄膜压电元件，是在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层。
附图的简单说明
图1是表示本发明实施例1的薄膜压电元件的上面的图。
图2是表示本发明实施例1的薄膜压电元件的剖面的图。
图3是将图2所示的音响的谐振部放大的图。
图4是表示图3所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图5是表示本发明实施例2的薄膜压电元件的上面的图。
图6是表示本发明实施例2的薄膜压电元件的剖面的图。
图7是将图6所示的音响的谐振部放大的图。
图8是表示本发明实施例3的薄膜压电元件的图。
图9是表示本发明实施例4的薄膜压电元件的上面的图。
图10是表示本发明实施例4的薄膜压电元件的剖面的图。
图11是将图10所示的音响的谐振部放大的图。
图12是表示图11所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图13是表示本发明实施例5的薄膜压电元件的图。
图14是表示图13所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图15是表示本发明实施例6的薄膜压电元件的图。
图16是表示本发明实施例7的薄膜压电元件的图。
图17是表示本发明实施例8的薄膜压电元件的图。
图18是表示本发明实施例9的薄膜压电元件的上面的图。
图19是表示本发明实施例9的薄膜压电元件的剖面的图。
图20是将图19所示的音响的谐振部放大的图。
图21是表示图20所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图22是表示本发明实施例10的薄膜压电元件的上面的图。
图23是表示本发明实施例10的薄膜压电元件的剖面的图。
图24是将图23所示的音响的谐振部放大的图。
图25是表示本发明实施例11的薄膜压电元件的图。
图26是表示本发明实施例12的薄膜压电元件的上面的图。
图27是表示本发明实施例12的薄膜压电元件的剖面的图。
图28是将图27所示的音响的谐振部放大的图。
图29是表示图28所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图30是表示本发明实施例13的薄膜压电元件的图。
图31是表示图30所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。
图32是表示本发明实施例14的薄膜压电元件的图。
图33是表示本发明实施例15的薄膜压电元件的图。
图34是表示先有的薄膜压电元件的上面的图。
图35是表示图34所示的薄膜压电元件的剖面的图。
图36是表示先有的其他薄膜压电元件的上面的图。
图37是表示图36所示的薄膜压电元件的剖面的图。
图38是表示图34所示的薄膜压电元件的音响的谐振部的放大图。
图39是表示弹性波的传播特性的例子的图。
图40是表示高频区截止型弥散特性的例子的图。
图41是表示先有的压电元件的剖面的图。
图42是表示图41所示的压电元件的弥散特性的图。
图43是表示先有的其他压电元件的上面的图。
图44是表示图43所示的压电元件的剖面的图。
图45是表示图43和图44所示的压电元件的弥散特性的图。
图46是表示先有的其他压电元件的上面的图。
图47是表示图45所示的压电元件的剖面的图。
图48是表示图46和图47所示的压电元件的弥散特性的图。
实施发明的最佳的形式
下面，根据附图说明本发明的各实施例。
首先，对于以下的实施例1～8说明将增大厚度的第2上部电极设置到上部电极的上侧等的薄膜压电元件。
实施例1.
参照图1～图4说明本发明实施例1的薄膜压电元件。图1是表示本发明实施例1的薄膜压电元件的上面的图。另外，图2是表示本发明实施例1的薄膜压电元件的剖面的图。各图中，相同的符号表示相同或相当的部分。
在图1和图2中，19是半导体基板或电介质基板、2是下部电极、3是压电薄膜、4是上部电极、5是辅助孔、6是音响的谐振部、20是增大上部电极4的厚度的上部电极、21是空气桥、22是垫片。
半导体基板或电介质基板19与薄膜压电元件的音响的特性没有直接的关系，所以，以往所使用的硅(Si)半导体基板、砷化镓(GaAs)半导体基板那样的半导体基板，也可以是玻璃、蓝宝石、氧化镁(MgO)那样的没有半导体特性的绝缘性的电介质基板。
特别是硅(Si)基板、砷化镓(GaAs)基板、氧化镁(MgO)基板耐高温特性好，是优异的基板材料。下面，将半导体基板或电介质基板19总称为半导体基板19。
在该半导体基板19上形成下部电极2。有时，在半导体基板19与下部电极2之间插入氧化硅(SiO、SiO2)及氮化硅(SiN)等电介质层。这对以下所示的所有的实施例也一样。在下部电极2上形成压电薄膜3，进而在压电薄膜3上形成上部电极4。
空气桥21用于将上部电极4与垫片22电气连接，有时也使用与压电薄膜3表面紧密接触的线路与垫片22连接。
从半导体基板19的反面形成辅助孔5，使之成为下部电极2的下侧的面与空气接触的结构。插入上述电介质层时，也有将上述电介质层除去而使下部电极2的下侧的面与空气接触的情况和使上述电介质层的下侧的面与空气接触的情况。这些结构与先有的薄膜压电元件相同。
但是，实施例1的薄膜压电元件的压电薄膜3使用具有高频区截止型的弥散特性的材料，并且在上部电极4的外侧形成加厚的上部电极20的区域。
图3是表示将图2所示的音响的谐振部6放大的图。图中，23a是薄的地方的上部电极4部分的压电体，23b是厚的上部电极20部分的压电体，23c是无电极部压电体，26是封闭谐振的反射面。
图4是表示图3所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。图中，24是薄的上部电极部压电体23a的弥散特性，25是厚的上部电极部压电体23b的弥散特性。
虽然图3所示的薄膜压电元件的下部电极2与图2所示的薄膜压电元件的下部电极2结构不同，但是，图3所示的下部电极2是简略地表示的，实际的薄膜压电元件是图2所示的结构。
压电薄膜3使用具有高频区截止型的弥散特性的材料。例如，除了钛酸铅(PbTiO3)的基频厚度纵振动、锆酸钛酸铅(PZT)的3次谐波厚度滑行振动、钽酸锂(LiTaO3)Z板的基频厚度纵振动等外，泊松比σ小于1/3的压电体的基频厚度纵振动等也具有高频区截止型的弥散特性。这些压电体具有非常大的电机耦合系数，与使用氧化锌(ZnO)及氮化铝(AlN)的先有的薄膜压电元件相比，可以实现更良好的元件性能。泊松比σ是一种表示压电体材料的特性的材料常数，在例如「弹性波素子技术ハンドブック」、日本学术振兴会弹性波素子技术第150委员会编、pp.10-21、1991(以下，称为文献8)中有详细的说明。
由于上部电极4和下部电极2的厚度与质量负荷效果，薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm1」比无电极部压电体23c的截止频率「fOf」低。
另外，如果将上部电极4的外侧的区域的电极厚度加厚、形成厚的上部电极20，由于厚的上部电极20的厚度与质量负荷效果，厚的上部电极部压电体23b的截止频率「fom2」比薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm1」更低。
因此，在薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm1」与厚的上部电极部压电体23b的截止频率「fOm2」之间的频率区域，在薄的上部电极部压电体23a中成为传播区域，而在厚的上部电极部压电体23b中则成为截止区域，所以，薄的上部电极部压电体23a与厚的上部电极部压电体23b的界面就成为反射面26，将弹性波的能量封闭，从而可以实现封闭谐振。
因此，通过采用这样的结构，使用电机耦合系数大的钛酸铅(PbTiO3)、锆酸钛酸铅(PZT)、钽酸锂(LiTaO3)等压电体就可以实现能量封闭，从而可以实现元件性能更良好的薄膜压电元件。
实施例2.
参照图5～图7说明本发明实施例2的薄膜压电元件。图5是表示本发明实施例2的薄膜压电元件的上面的图。图6是表示本发明实施例2的薄膜压电元件的剖面的图。此外，图7是将图6所示的音响的谐振部放大所示的图。实施例2的薄膜压电元件是2电极结构的滤波器的例子。
图7的薄膜压电元件的弥散特性和图4所示的弥散特性相同。压电薄膜3具有高频区截止型的弥散特性，厚的上部电极部压电体23b的截止频率「fOm2」低于薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm1」。
因此，在薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm1」与厚的上部电极部压电体23b的截止频率「fOm2」之间的频率区域，在薄的上部电极部压电体23a中成为传播区域，而在厚的上部电极部压电体23b中则成为截止区域，所以，薄的上部电极部压电体23a与厚的上部电极部压电体23b的界面就成为反射面26，将弹性波的能量封闭，从而可以实现封闭谐振。
在封闭谐振中，在与压电薄膜3的表面平行的方向发生谐振，在滤波器的情况下，上部电极4分为2个电极，所以，2个上部电极4发生电位相同的对称模式的谐振和极性相反的非对称模式的谐振。并且，在改善对称模式谐振的谐振频率与发生非对称模式谐振的谐振频率接近时，在2个上部电极4间发生耦合，显示滤波特性。
2个谐振模式的谐振频率取决于所使用的压电薄膜3的种类、上部电极4的间隔、薄的上部电极4的物理尺寸、厚的上部电极20的物理尺寸和电极材料。在文献3中详细说明了使用能量封闭的滤波器动作。
在滤波器的情况时，如果不能发生封闭谐振，介入损耗将增大，在频带外将发生很多寄生信号，但是，通过使用图7所示的薄膜压电元件，就可以实现封闭谐振，与可以使用电机耦合系数大的压电薄膜的情况一致，从而可以实现损耗更低的具有良好的特性的薄膜压电元件。
实施例3.
参照图8说明本发明实施例3的薄膜压电元件。图8是将本发明实施例3的薄膜压电元件的音响的谐振部放大所示的图。实施例3的薄膜压电元件的其他结构与实施例2相同。
与图7所示的实施例2的情况所不同的是上部电极4的外侧部分采用和薄的上部电极4相同的电极厚度。封闭谐振在反射面26的内侧发生，所以，即使在反射面26的外侧存在薄的上部电极4，在原理上也与封闭谐振无关，图8所示的薄膜压电元件的动作和图7所示的薄膜压电元件相同。
为了将图3、图7和图8所示的上部电极4的一部分的电极厚度加厚，有预先用厚的上部电极20的电极厚度形成上部电极、然后利用蚀刻等方式形成薄的上部电极4的方法和先形成薄的上部电极4、然后利用分离等方法将电极进而重叠到厚的上部电极上来增厚电极厚度的方法。实施例3的薄膜压电元件可以适用于上述任何一种制造方法。
实施例4.
参照图9～图12说明本发明实施例4的薄膜压电元件。图9是表示本发明实施例4的薄膜压电元件的上面的图。另外，图10是表示本发明实施例4的薄膜压电元件的剖面的图。
在图9和图10中，4是第1上部电极，27是第2上部电极。
图11是将图10所示的音响的谐振部放大所示的图。图中，28a是第1上部电极4部分的压电体，28b是第2上部电极27部分的压电体，28c是无电极部压电体。
图12是表示图11所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。图中，29是第1上部电极部压电体28a的弥散特性，30是第2上部电极部压电体28b的弥散特性。
设第1上部电极4的电极厚度为「d1」、密度为「ρ1」，第2上部电极27的电极厚度为「d2」、密度为「ρ2」。在第2上部电极27的电极厚度「d2」与密度「ρ2」之积(d2ρ2)大于第1上部电极4的电极厚度「d1」与密度「ρ1」之积(d1ρ1)时，第2上部电极部压电体28b的截止频率「fOm2」就比第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm1」低。
因此，在第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm1」与第2上部电极部压电体28b的截止频率「fOm2」之间的频率区域就可以实现能量封闭，从而可以实现性能良好的薄膜压电元件。
在第2上部电极27的材料与第1上部电极4相同时，就必须使第2上部电极27的电极厚度「d2」比第1上部电极4的电极厚度「d1」厚。
另一方面，如果使用不同的材料，例如第2上部电极27的密度比第1上部电极4的密度大时，有时可以使第2上部电极27的电极厚度「d2」与第1上部电极4的电极厚度「d1」相等或比其薄。
实施例5.
参照图13和图14说明本发明实施例5的薄膜压电元件。图13是表示将本发明实施例5的薄膜压电元件的音响的谐振放大的部分的图。另外，图14是表示图13所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。实施例5的薄膜压电元件的其他结构与实施例4相同。
在图13中，31是第1上部电极4与第2上部电极27重叠的区域的压电体。
在图14中，32是第1和第2上部电极重叠的区域的压电体31的弥散特性。
在图13所示的薄膜压电元件中，封闭谐振的反射面26是重叠在第1上部电极4上的第2上部电极27的端面的下侧。由于第1上部电极4的电极厚度「d1」与质量负荷效果和第2上部电极27的电极厚度「d2」与质量负荷效果，第1和第2上部电极重叠的区域的压电体31的截止频率「fOm2」比第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm1」低。
因此，在第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm1」与第1和第2上部电极重叠的区域的压电体31的截止频率「fOm2」之间的频率区域发生能量封闭。即，可以实现能量封闭的滤波动作。
在图13所示的薄膜压电元件中，只要第2上部电极27的电极厚度「d2」及密度「ρ2」可以使第1和第2上部电极重叠的区域的压电体31的截止频率「fOm2」低到滤波动作上所需要的程度就可以，对第1上部电极4的电极厚度「d1」和密度「ρ1」的限制比图11所示的情况宽。这就是要利用将第2上部电极27重叠到第1上部电极4上的结构的原因。
实施例6.
参照图15说明本发明实施例6的薄膜压电元件。图15是表示将本发明实施例6的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。实施例6的薄膜压电元件的其他结构与实施例4相同。
图15所示的薄膜压电元件相当于将图11所示的薄膜压电元件的第1上部电极4与第2上部电极27连接而成的元件。因此，能量封闭的动作原理与图11所示的薄膜压电元件的情况相同。
因此，第2上部电极27的质量负荷必须大于第1上部电极4的质量负荷。即，第2上部电极27的电极厚度「d2」与密度「ρ2」之积(d2ρ2)必须大于第1上部电极4的电极厚度「d1」与密度「ρ1」之积(d1ρ1)。
这时，在第1上部电极4和第2上部电极27为相同材料时，由于密度相同，所以，第2电极27的电极厚度「d2」必须比第1电极4的电极厚度「d1」厚，这样，就成为与图7所示的实施例2的薄膜压电体相同的结构。
实施例7.
参照图16说明本发明实施例7的薄膜压电元件。图16是表示将本发明实施例7的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。实施例7的薄膜压电元件的其他结构与实施例4相同。
在实施例7中，采用的是将第2上部电极27全体重叠在第1上部电极4上的结构。第2上部电极27重叠在第1上部电极4上的部分的弥散特性与图14所示的弥散特性相同，所以，能量封闭的动作原理和图13所示的实施例5的薄膜压电元件的情况基本上相同。
因此，在图16所示的薄膜压电元件中，和图13所示的情况相同，只要第2上部电极27的电极厚度「d2」及密度「ρ2」可以使第1和第2的上部电极重叠的区域的压电体31的截止频率「fOm2」降低到滤波动作上所需要的程度就可以，所以，对第1上部电极4的电极厚度「d1」和密度「ρ1」的限制比图15所示的实施例6的情况宽。这就是利用将第2上部电极27重叠到第1上部电极4上的结构的原因。
实施例8.
参照图17说明本发明实施例8的薄膜压电元件。图17是表示将本发明实施例8的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。实施例8的薄膜压电元件的其他结构和实施例7相同。
在图17中，33是第3上部电极，34是第3上部电极部压电体。
第3上部电极33是为了提高薄膜压电元件的滤波特性的设计的自由度而插入的。该第3上部电极部压电体34的弥散特性与第1上部电极部压电体28a的弥散特性接近。即，可以认为第3上部电极部压电体34的截止频率「fOm3」与第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm1」接近。
因此，图17所示的薄膜压电体的弥散特性可以使用图14进行考虑。即，能量封闭的反射面26是在将第2上部电极27重叠到第1上部电极上的内侧的端面的下侧。
本发明不限定于钛酸铅(PbTiO3)、锆酸钛酸铅(PZT)、钽酸锂(LiTaO3)、泊松比σ小于1/3的压电体，可以应用于具有高频区截止型的弥散特性的所有的压电体。
另外，也可以将图11、图13、图15、图16所示的方法应用于图1和图2所示的谐振器。
此外，如图17所示，利用比2电极结构多的多电极构成薄膜压电元件时，也可以应用图7、图8、图11、图13、图15、图16所示的方法。
另外，在图1、图2和图3中，是使用空气桥21从上部电极4取出电信号，但是，从上部电极4取出电信号的方法并不限定于空气桥21，也可以是在压电薄膜3表面上构成线路的方法或其他任意的方法。
此外，这里辅助孔5是从半导体基板19的反面开孔的结构，但是，并不限于此，可以是从半导体基板19的表面使用各向异性蚀刻等方法在音响的谐振部6的下侧设置空隙的方法，也可以是利用蚀刻等除去预先准备的薄膜而设置层状的空隙的方法，或者将音响的特性不同的层重叠数层比利用上述多层结构反射沿厚度方向传播的弹性波的方法。
下面，对于以下的实施例9～15说明在上部电极的上侧等设置电介质的薄膜压电元件。
实施例9.
参照图18～图21说明本发明实施例9的薄膜压电元件。图18是表示本发明实施例9的薄膜压电元件的上面的图。另外，图19是表示本发明实施例9的薄膜压电元件的剖面的图。
各图中，相同的符号表示相同或相当的部分。
在图18和图19中，19是半导体基板或电介质基板、2是下部电极、3是压电薄膜、4是上部电极、5是辅助孔、6是音响的谐振部、20A是电介质、21是空气桥、22是垫片。
半导体基板或电介质基板19与薄膜压电元件的音响的特性没有直接关系，所以，以往所使用的硅(Si)半导体基板、砷化镓(GaAs)半导体基板那样的半导体基板，也可以是玻璃、蓝宝石、氧化镁(MgO)那样的没有半导体特性的绝缘性的电介质基板。
特别是硅(Si)基板、砷化镓(GaAs)基板、氧化镁(MgO)基板耐高温特性好，是优异的基板材料。下面，将半导体基板或电介质基板19总称为半导体基板19。
在该半导体基板19上形成下部电极2。有时，在半导体基板19与下部电极2之间插入氧化硅(SiO、SiO2)及氮化硅(SiN)等电介质层。这对以下所示的所有的实施例也一样。在下部电极2上形成压电薄膜3，进而在压电薄膜3上形成上部电极4。
空气桥21用于将上部电极4与垫片22电气连接，有时也使用与压电薄膜3表面紧密接触的线路与垫片22连接。
从半导体基板19的反面形成辅助孔5，使之成为下部电极2的下侧的面与空气接触的结构。插入上述电介质层时，也有将上述电介质层除去而使下部电极2的下侧的面与空气接触的情况和使上述电介质层的下侧的面与空气接触的情况。这些结构与先有的薄膜压电元件相同。
但是，实施例1的薄膜压电元件的压电薄膜3使用具有高频区截止型的弥散特性的材料，并且在上部电极4的外侧形成电介质20A的区域。
图20是将图19所示的音响的谐振部6放大的图。图中，23a是上部电极4部分的压电体，23b是电介质20A部分的压电体，23c是无电极部压电体，26是封闭谐振的反射面。
图21是表示图20所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。图中，24是上部电极部压电体23a的弥散特性，25是电介质部压电体23b的弥散特性。
虽然图20所示的薄膜压电元件的下部电极2与图19所示的薄膜压电元件的下部电极2结构不同，但是，图20所示的下部电极2是简略地表示的。另外，图19所示的薄膜压电元件是空气桥21与上部电极4电气连接，表示的是在空气桥21与上部电极4之间没有电介质20A的图，在图20中表示的是有电介质20A的情况。实际的薄膜压电元件是图19所示的结构。
压电薄膜3使用具有高频区截止型的弥散特性的材料。例如，除了钛酸铅(PbTiO3)的基频厚度纵振动、锆酸钛酸铅(PZT)的3次谐波厚度滑行振动、钽酸锂(LiTaO3)Z板的基频厚度纵振动等外，泊松比σ小于1/3的压电体的基频厚度纵振动等也具有高频区截止型的弥散特性。这些压电体具有非常大的电机耦合系数，与使用氧化锌(ZnO)及氮化铝(AlN)的先有的薄膜压电元件相比，可以实现更良好的元件性能。泊松比σ是一种表示压电体材料的特性的材料常数，在例如「弹性波素子技术ハンドブツク」、日本学术振兴会弹性波素子技术第150委员会编、pp.10-21、1991(文献8)中有详细的说明。
由于上部电极4和下部电极2的厚度和质量负荷效果，上部电极部压电体23a的截止频率「fOm」比无电极部压电体23c的截止频率「fOf1」低。
另外，如果在上部电极4的上侧的区域形成电介质20A，由于上部电极4和电介质20A的厚度和质量负荷效果，电介质部压电体23b的「fOf2」比上部电极部压电体23a的「fOm」更低。
因此，在薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm」与电介质部压电体23b的截止频率「fOf2」之间的频率区域，在上部电极部压电体23a中成为传播区域，而在电介质部压电体23b中则成为截止区域，所以，上部电极部压电体23a与电介质部压电体23b的界面就成为反射面26，将弹性波的能量封闭，从而可以实现封闭谐振。
因此，通过采用这样的结构，使用电机耦合系数大的钛酸铅(PbTiO3)、锆酸钛酸铅(PZT)、钽酸锂(LiTaO3)等压电体就可以实现能量封闭，从而可以实现元件性能更良好的薄膜压电元件。
实施例10.
参照图22～图24说明本发明实施例10的薄膜压电元件。图22是表示本发明实施例10的薄膜压电元件的上面的图。另外，图23是表示本发明实施例10的薄膜压电元件的剖面的图。此外，图24是将图23所示的音响的谐振部放大所示的图。实施例10的薄膜压电元件是2电极结构的滤波器的例子。
图24的薄膜压电元件的弥散特性和图21所示的弥散特性相同。压电薄膜3具有高频区截止型的弥散特性，电介质部压电体23b的截止频率「fOf2」比上部电极部压电体23a的截止频率「fOm」低。
因此，在薄的上部电极部压电体23a的截止频率「fOm」与电介质部压电体23b的截止频率「fOf2」之间的频率区域，在上部电极部压电体23a中成为传播区域，而在电介质部压电体23b中则成为截止区域，所以，上部电极部压电体23a与电介质部压电体23b的界面就成为反射面26，将弹性波的能量封闭，从而可以实现封闭谐振。
在封闭谐振中，在与压电薄膜3的表面平行的方向发生谐振，在滤波器的情况下，上部电极4分为2个电极，所以，2个上部电极4发生电位相同的对称模式的谐振和极性相反的非对称模式的谐振。并且，在改善对称模式谐振的谐振频率与发生非对称模式谐振的谐振频率接近时，在2个上部电极4间发生耦合，显示滤波特性。
2个谐振模式的谐振频率取决于所使用的压电薄膜3的种类、上部电极4的间隔、薄的上部电极4的物理尺寸、厚的上部电极20的物理尺寸和电极材料。在文献3中详细说明了使用能量封闭的滤波器动作。
在滤波器的情况时，如果不能发生封闭谐振，介入损耗将增大，在频带外将发生很多寄生信号，但是，通过使用图7所示的薄膜压电元件，就可以实现封闭谐振，与可以使用电机耦合系数大的压电薄膜的情况一致，从而可以实现损耗更低的具有良好的特性的薄膜压电元件。
实施例11.
参照图25说明本发明实施例11的薄膜压电元件。图25是将本发明实施例11的薄膜压电元件的音响的谐振部放大所示的图。实施例11的薄膜压电元件的其他结构和实施例10相同。
和图24所示的实施例10的情况所不同的是在上部电极4的外侧部分的端部的内侧形成电介质20A。由于封闭谐振在反射面26的内侧发生，所以，即使在反射面26的外侧存在没有电介质20A的区域，在原理上也与封闭谐振无关，图25所示的薄膜压电元件的动作和图24所示的薄膜压电元件基本上相同。
为了在图20、图24和图25所示的上部电极4上形成电介质20A，有预先在上部电极4的上面全部形成电介质20A、然后利用蚀刻等方式除去不需要的电介质20A的方法和先形成上部电极4、然后利用分离或掩膜等方法限定形成电介质20A的区域的方法。实施例11的薄膜压电元件可以适用于上述任何一种制造方法。
另外，所使用的电介质，可以是氧化硅(SiO、SiO2)、氮化硅(SiN)等硅系的化合物、也可以是二氧化钛(TiO2)等钛系的化合物或其他电介质，另外，也可以使用适合于与薄膜压电元件使用的各部分结构的材料组合的电介质。
实施例12.
参照图26～图29说明本发明实施例12的薄膜压电元件。图26是表示本发明实施例12的薄膜压电元件的上面的图。另外，图27是表示本发明实施例12的薄膜压电元件的剖面的图。
在图26和图27中，4是上部电极，27A是电介质。
图28是将图27所示的音响的谐振部放大所示的图。图中，28a是上部电极4部分的压电体，28b是电介质27A部的压电体，28c是无电极部压电体。
图29是表示图28所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。图中，29是上部电极部压电体28a的弥散特性，30是电介质部压电体28b的弥散特性。
设上部电极4的电极厚度为「d1」、密度为「ρ1」，电介质27A的膜厚为「d2」、密度为「ρ2」。在电介质27A的膜厚「d2」与密度「ρ2」之积(d2ρ2)大于上部电极4的电极厚度「d1」与密度「ρ1」之积(d1ρ1)时，电介质部压电体28b的截止频率「fOf2」就比上部电极部压电体28a的截止频率「fOm」低。
因此，在上部电极部压电体28a的截止频率「fOm」与电介质部压电体28b的截止频率「fOf2」之间的频率区域就可以实现能量封闭，从而可以实现性能良好的薄膜压电元件。
实施例13.
参照图30和图31说明本发明实施例13的薄膜压电元件。图30是表示将本发明实施例13的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。另外，图31是表示图30所示的薄膜压电元件的弥散特性的图。实施例13的薄膜压电元件的其他结构和实施例12相同。
在图30中，31是上部电极4和电介质27A重叠的区域的压电体。
在图31中，32是上部电极4和电介质27A重叠的区域的压电体31的弥散特性。
在图30所示的薄膜压电元件中，封闭谐振的反射面26是在重叠在上部电极4上的电介质27A的端面的下侧。由于上部电极4的电极厚度「d1」和质量负荷效果及电介质27A的膜厚「d2」和质量负荷效果，上部电极4和电介质27A重叠的区域的压电体31的截止频率「fOf2」比上部电极部压电体28a的截止频率「fOm」低。
因此，在上部电极部压电体28a的截止频率「fOm」与上部电极4和电介质27A重叠的区域的压电体31的截止频率「fOf2」之间的频率区域发生能量封闭。即，可以实现利用能量封闭的滤波动作。
在图30所示的薄膜压电元件中，只要电介质27A的膜厚「d2」及密度「ρ2」可以使上部电极4和电介质27A重叠的区域的压电体31的截止频率「fOf2」降低到在滤波动作上所需要的程度就可以，对上部电极4的电极厚度「d1」和密度「ρ1」的限制比图28所示的情况宽。这就是利用将电介质27A重叠到上部电极4上的结构的原因。
实施例14.
参照图32说明本发明实施例14的薄膜压电元件。图32是表示将本发明实施例14的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。实施例14的薄膜压电元件的其他结构和实施例12相同。
图32所示的薄膜压电元件相当于将图28所示的薄膜压电元件的上部电极4与电介质27A连接而成的元件。因此，能量封闭的动作原理和图28所示的薄膜压电体的情况相同。
因此，电介质27A的质量负荷必须大于上部电极4的质量负荷。即，电介质27A的膜厚「d2」与密度「ρ2」之积(d2ρ2)必须大于上部电极4的电极厚度「d1」与密度「ρ1」之积(d1ρ1)。
实施例15.
参照图33说明本发明实施例15的薄膜压电元件。图33是表示将本发明实施例15的薄膜压电元件的音响的谐振部放大的部分的图。实施例15的薄膜压电元件的其他结构和实施例12相同。
在图33中，33是第2上部电极，34是第2上部电极部压电体。
第2上部电极33是为了提高薄膜压电元件的滤波特性的设计的自由度而插入的。该第2上部电极部压电体34的弥散特性与第1上部电极部压电体28a的弥散特性接近。即，可以认为第2上部电极部压电体34的截止频率「fOf3」与第1上部电极部压电体28a的截止频率「fOm」接近。
因此，图33所示的薄膜压电体的弥散特性可以使用图31进行考虑。即，能量封闭的反射面26是在将电介质27A重叠到第1上部电极4上的内侧的端面的下侧。
本发明不限定于钛酸铅(PbTiO3)、锆酸钛酸铅(PZT)、钽酸锂(LiTaO3)、泊松比σ小于1/3的压电体，可以应用于具有高频区截止型的弥散特性的所有的压电体。
另外，也可以将图28、图30、图32所示的方法应用于图18和图19所示的谐振器。
此外，如图33所示，利用比2电极结构多的多电极构成薄膜压电元件时，也可以应用图24、图25、图28、图30、图32所示的方法。
另外，在图18、图19和图20中，是使用空气桥21从上部电极4取出电信号，但是，从上部电极4取出电信号的方法并不限定于空气桥21，也可以是在压电薄膜3表面上构成线路的方法或其他任意的方法。
此外，这里辅助孔5是从半导体基板19的反面开孔的结构，但是，并不限于此，可以是从半导体基板19的表面使用各向异性蚀刻等方法在音响的谐振部6的下侧设置空隙的方法，也可以是利用蚀刻等除去预先准备的薄膜而设置层状的空隙的方法，或者将音响的特性不同的层重叠数层比利用上述多层结构反射沿厚度方向传播的弹性波的方法。
产业上利用的可能性
首先，本发明的薄膜压电元件，是在上部电极的上侧等设置将厚度增大的第2上部电极的元件，具体情况如下。
本发明的薄膜压电元件，如上所述，在具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极的薄膜压电元件中，进而具有从上述第1上部电极的中心看在上述压电薄膜上的上述第1上部电极的外侧形成的质量负荷比上述第1上部电极大的第2上部电极，上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，所以，可以使质量负荷大的第2上部电极部压电体的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述第1和第2上部电极一体地形成，上述第2上部电极的厚度大于上述第1上部电极，所以，可以使厚度大的第2上部电极的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，可以在第1上部电极部侧的区域将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述第2上部电极的电极厚度与密度之积大于上述第1上部电极的电极厚度与密度之积，所以，可以使电极厚度与密度之积大的第2上部电极的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述第2上部电极重叠在上述第1上部电极上的一部分上，所以，可以使第2上部电极与第1上部电极重叠的电极部的压电体的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述第1上部电极与上述第2上部电极连接，所以，可以使质量负荷大的第2上部电极部压电体的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率低，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将宽度比上述第1上部电极窄的上述第2上部电极重叠在上述第1上部电极上，所以，可以使第2上部电极与第1上部电极重叠的电极部的压电体的截止频率比第1上部电极部压电体的截止频率，在第1上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述第1和第2上部电极分为2个电极，所以，可以实现良好的滤波特性的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，进而具有在上述分为2个电极的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第3上部电极，从而可以实现良好的滤波特性的性能，同时可以提高滤波特性的设计的自由度。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述基板作为半导体基板或电介质基板使用，所以，可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，使上述压电薄膜的泊松比小于0.34，所以，可以使用电机耦合系数大的压电薄膜，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的压电元件，如上所述，上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分，所以，可以使用电机耦合系数大的压电薄膜，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层，所以，可以实现良好的性能。
其次，本发明的薄膜压电元件，在上部电极的上侧等设置电介质，具体情况如下。
本发明的薄膜压电元件，如上所述，在具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的上部电极的薄膜压电元件中，进而具有从上述上部电极的中心看在上述压电薄膜上的上述上部电极的外侧形成的电介质，上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，所以，可以使电介质部压电体的截止频率比上部电极部压电体的截止频率，在上部电极部侧的区域将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述电介质在上述上部电极上的一部分上形成，所以，在上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，由于使上述电介质的膜厚与密度之积大于上述上部电极的电极厚度与密度之积，所以，可以使膜厚与密度之积大的电介质的截止频率比上部电极部压电体的截止频率低，在上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述电介质重叠在上述上部电极上的一部分上，所以，可以使电介质与上部电极重叠的电极部的压电体的截止频率比上部电极部压电体的截止频率低，在上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述上部电极与上述电介质连接，所以，可以使电介质部压电体的截止频率比上部电极部压电体的截止频率低，在上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将宽度比上述上部电极窄的上述电介质重叠在上述上部电极上，所以，可以使电介质与上部电极重叠的电极部的压电体的截止频率比上部电极部压电体的截止频率低，在上部电极部侧的区域可以将弹性波的能量封闭，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述上部电极和上述电介质分为2个，所以，可以实现良好的滤波特性的性能。
另外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，进而具有在上述分为2个电极的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第2上部电极，所以，可以实现良好的滤波特性的性能，同时可以提高滤波特性的设计的自由度。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，将上述基板作为半导体基板或电介质基板使用，所以，可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，使上述压电薄膜的泊松比小于0.34，所以，可以使用电机耦合系数大的压电薄膜，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分，所以，可以使用电机耦合系数大的压电薄膜，从而可以实现良好的性能。
此外，本发明的薄膜压电元件，如上所述，在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层，所以，可以实现良好的性能。

Claims (24)

1.一种薄膜压电元件，具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极，所述基板形成通孔以使位于所述第1上部电极的下侧的所述下部电极的下侧的面与空气接触，其特征在于：进而具有从上述第1上部电极的中心看在上述第1上部电极的外侧的所述压电薄膜上侧、在与所述压电薄膜的表面平行的方向传送的弹性波的传送方向上形成、质量负荷比上述第1上部电极大的第2上部电极，
上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，
经所述第2上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第2截止频率比经所述第1上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第1截止频率低，施加于所述第1上部电极与所述下部电极之间的电信号频率是所述第1截止频率与所述第2截止频率之间的频率。
2.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述第1和第2上部电极一体地形成，上述第2上部电极的厚度大于上述第1上部电极。
3.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述第2上部电极的电极厚度与密度之积大于上述第1上部电极的电极厚度与密度之积。
4.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：将上述第2上部电极重叠在上述第1上部电极上的一部分上。
5.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：将上述第1上部电极与上述第2上部电极连接。
6.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：将宽度比上述第1上部电极窄的上述第2上部电极重叠在上述第1上部电极上。
7.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述第1和第2上部电极分为2个电极。
8.按权利要求7所述的薄膜压电元件，其特征在于：进而具有在上述分为2个电极的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第3上部电极。
9.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述基板是半导体基板或电介质基板。
10.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述压电薄膜的泊松比小于0.34。
11.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分。
12.按权利要求1所述的薄膜压电元件，其特征在于：在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层。
13.一种薄膜压电元件，具有基板、在上述基板的一面形成的下部电极、在上述下部电极上形成的压电薄膜和在上述压电薄膜上形成的第1上部电极，所述基板形成通孔以使位于所述上部电极的下侧的所述下部电极的下侧的面与空气接触，其特征在于：进而具有从上述上部电极的中心看上述上部电极的外侧的所述压电薄膜上侧、在与所述压电薄膜的表面平行的方向传送的弹性波的传送方向上形成的电介质，
上述压电薄膜具有高频区截止型的弥散特性，
经所述电介质的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第2截止频率比经所述上部电极的下侧的所述压电薄膜中传送的弹性波的第1截止频率低，施加于所述上部电极与所述下部电极之间的电信号频率是所述第1截止频率与所述第2截止频率之间的频率。
14.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述电介质在上述上部电极上的一部分上形成。
15.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述电介质的膜厚与密度之积大于上述上部电极的电极厚度与密度之积。
16.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：将上述电介质重叠在上述上部电极上的一部分上。
17.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：将上述上部电极与上述电介质连接。
18.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：将宽度比上述上部电极窄的上述电介质重叠在上述上部电极上。
19.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述上部电极和上述电介质分为2个。
20.按权利要求19所述的薄膜压电元件，其特征在于：进而具有在上述分为2个电极的第1上部电极间的上述压电薄膜上形成的第2上部电极。
21.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述基板是半导体基板或电介质基板。
22.如权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于，上述压电薄膜的泊松比小于0.34。
23.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：上述压电薄膜以钛酸铅(PbTiO3)为主要成分。
24.按权利要求13所述的薄膜压电元件，其特征在于：在上述基板与上述下部电极之间插入电介质层。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780219A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有带集成横向特征的复合电极的声共振器
CN108023563A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 稳懋半导体股份有限公司 具质量调整结构的体声波共振器及其应用于体声波滤波器

Families Citing this family (122)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244778A (ja) * 1999-12-22 2001-09-07 Toyo Commun Equip Co Ltd 高周波圧電振動子
US6384697B1 (en) * 2000-05-08 2002-05-07 Agilent Technologies, Inc. Cavity spanning bottom electrode of a substrate-mounted bulk wave acoustic resonator
GB0014963D0 (en) * 2000-06-20 2000-08-09 Koninkl Philips Electronics Nv A bulk acoustic wave device
US6617764B2 (en) * 2000-09-13 2003-09-09 University Of Dayton High temperature piezoelectric sensor
US6874211B2 (en) * 2001-03-05 2005-04-05 Agilent Technologies, Inc. Method for producing thin film bulk acoustic resonators (FBARs) with different frequencies on the same substrate by subtracting method and apparatus embodying the method
US6476536B1 (en) * 2001-04-27 2002-11-05 Nokia Corporation Method of tuning BAW resonators
JP2002368571A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電振動素子及びそれを用いたフィルタ
DE10241425B4 (de) * 2002-09-06 2015-06-18 Epcos Ag Mit akustischen Wellen arbeitender Resonator mit Unterdrückung störender Nebenmoden
JP4128836B2 (ja) 2002-09-27 2008-07-30 Ｔｄｋ株式会社 薄膜圧電共振子、それを用いたフィルタ及びデュプレクサ
US7275292B2 (en) * 2003-03-07 2007-10-02 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method for fabricating an acoustical resonator on a substrate
JP3966237B2 (ja) * 2003-06-19 2007-08-29 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、圧電デバイスを搭載した電子機器
US6946928B2 (en) 2003-10-30 2005-09-20 Agilent Technologies, Inc. Thin-film acoustically-coupled transformer
US7019605B2 (en) 2003-10-30 2006-03-28 Larson Iii John D Stacked bulk acoustic resonator band-pass filter with controllable pass bandwidth
EP1528677B1 (en) 2003-10-30 2006-05-10 Agilent Technologies, Inc. Film acoustically-coupled transformer with two reverse c-axis piezoelectric elements
US7332985B2 (en) 2003-10-30 2008-02-19 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd. Cavity-less film bulk acoustic resonator (FBAR) devices
US7391285B2 (en) 2003-10-30 2008-06-24 Avago Technologies Wireless Ip Pte Ltd Film acoustically-coupled transformer
US7161448B2 (en) * 2004-06-14 2007-01-09 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator performance enhancements using recessed region
US7615833B2 (en) 2004-07-13 2009-11-10 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic resonator package and method of fabricating same
TWI365603B (en) * 2004-10-01 2012-06-01 Avago Technologies Wireless Ip A thin film bulk acoustic resonator with a mass loaded perimeter
US7280007B2 (en) 2004-11-15 2007-10-09 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Thin film bulk acoustic resonator with a mass loaded perimeter
US7388454B2 (en) 2004-10-01 2008-06-17 Avago Technologies Wireless Ip Pte Ltd Acoustic resonator performance enhancement using alternating frame structure
CN100521819C (zh) * 2004-10-15 2009-07-29 清华大学 硅基铁电微声学传感器畴极化区域控制和电极连接的方法
JP4535841B2 (ja) * 2004-10-28 2010-09-01 富士通メディアデバイス株式会社 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタ
US8981876B2 (en) 2004-11-15 2015-03-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Piezoelectric resonator structures and electrical filters having frame elements
US7202560B2 (en) 2004-12-15 2007-04-10 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Wafer bonding of micro-electro mechanical systems to active circuitry
US7791434B2 (en) 2004-12-22 2010-09-07 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator performance enhancement using selective metal etch and having a trench in the piezoelectric
US7427819B2 (en) 2005-03-04 2008-09-23 Avago Wireless Ip Pte Ltd Film-bulk acoustic wave resonator with motion plate and method
US7369013B2 (en) 2005-04-06 2008-05-06 Avago Technologies Wireless Ip Pte Ltd Acoustic resonator performance enhancement using filled recessed region
US7436269B2 (en) * 2005-04-18 2008-10-14 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustically coupled resonators and method of making the same
JP4629492B2 (ja) 2005-05-10 2011-02-09 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振子およびフィルタ
US7675389B2 (en) 2005-06-29 2010-03-09 Panasonic Corporation Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, and duplexer and communication device using the same
US7868522B2 (en) 2005-09-09 2011-01-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Adjusted frequency temperature coefficient resonator
DE102005043034A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-15 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bewegung einer Flüssigkeit
JP2009510884A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 エヌエックスピー ビー ヴィ 薄膜バルク音響（ｂａｗ）共振器におけるまたはそれに関連する改良
US7391286B2 (en) 2005-10-06 2008-06-24 Avago Wireless Ip Pte Ltd Impedance matching and parasitic capacitor resonance of FBAR resonators and coupled filters
US7525398B2 (en) 2005-10-18 2009-04-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustically communicating data signals across an electrical isolation barrier
US7675390B2 (en) 2005-10-18 2010-03-09 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic galvanic isolator incorporating single decoupled stacked bulk acoustic resonator
US7737807B2 (en) * 2005-10-18 2010-06-15 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic galvanic isolator incorporating series-connected decoupled stacked bulk acoustic resonators
US7425787B2 (en) 2005-10-18 2008-09-16 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic galvanic isolator incorporating single insulated decoupled stacked bulk acoustic resonator with acoustically-resonant electrical insulator
US7423503B2 (en) 2005-10-18 2008-09-09 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic galvanic isolator incorporating film acoustically-coupled transformer
US7463499B2 (en) 2005-10-31 2008-12-09 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte Ltd. AC-DC power converter
WO2007052370A1 (ja) * 2005-11-04 2007-05-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電薄膜共振子
US7561009B2 (en) 2005-11-30 2009-07-14 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic resonator (FBAR) devices with temperature compensation
US7612636B2 (en) 2006-01-30 2009-11-03 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Impedance transforming bulk acoustic wave baluns
JP4963193B2 (ja) * 2006-03-07 2012-06-27 日本碍子株式会社 圧電薄膜デバイス
JP2007243521A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Ngk Insulators Ltd 圧電薄膜デバイス
JP4877966B2 (ja) * 2006-03-08 2012-02-15 日本碍子株式会社 圧電薄膜デバイス
US20070210748A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Mark Unkrich Power supply and electronic device having integrated power supply
US7746677B2 (en) 2006-03-09 2010-06-29 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. AC-DC converter circuit and power supply
US7479685B2 (en) 2006-03-10 2009-01-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Electronic device on substrate with cavity and mitigated parasitic leakage path
JP4688070B2 (ja) * 2006-03-31 2011-05-25 宇部興産株式会社 圧電薄膜共振子、圧電薄膜デバイスおよびその製造方法
EP2003775A4 (en) * 2006-04-05 2011-04-27 Murata Manufacturing Co PIEZOELECTRIC RESONATOR AND PIEZOELECTRIC FILTER
US7629865B2 (en) 2006-05-31 2009-12-08 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Piezoelectric resonator structures and electrical filters
JP4719623B2 (ja) * 2006-05-31 2011-07-06 太陽誘電株式会社 フィルタ
JP5027534B2 (ja) * 2006-07-07 2012-09-19 日本碍子株式会社 圧電薄膜デバイス
JP5073329B2 (ja) * 2006-07-13 2012-11-14 日本碍子株式会社 圧電薄膜デバイス
KR101238360B1 (ko) * 2006-08-16 2013-03-04 삼성전자주식회사 공진기 및 그 제조 방법
US7893793B2 (en) 2006-08-25 2011-02-22 Panasonic Corporation Film bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
US7508286B2 (en) 2006-09-28 2009-03-24 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. HBAR oscillator and method of manufacture
JP4838093B2 (ja) * 2006-10-25 2011-12-14 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振器およびフィルタ
WO2008090651A1 (ja) * 2007-01-24 2008-07-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電共振子及び圧電フィルタ
JP2008182543A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Ube Ind Ltd 薄膜圧電共振器とそれを用いた薄膜圧電フィルタ
WO2009013938A1 (ja) * 2007-07-20 2009-01-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電共振子及び圧電フィルタ装置
WO2009028027A1 (ja) * 2007-08-24 2009-03-05 Fujitsu Limited 圧電薄膜共振子、それを用いたフィルタ、そのフィルタを用いたデュプレクサおよびそのフィルタまたはそのデュプレクサを用いた通信機
US20090079514A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Tiberiu Jamneala Hybrid acoustic resonator-based filters
US7791435B2 (en) 2007-09-28 2010-09-07 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Single stack coupled resonators having differential output
JP5054491B2 (ja) 2007-11-21 2012-10-24 パナソニック株式会社 圧電振動子およびその製造方法
JP5563739B2 (ja) * 2008-02-20 2014-07-30 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振器、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、および通信装置
US7732977B2 (en) 2008-04-30 2010-06-08 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Transceiver circuit for film bulk acoustic resonator (FBAR) transducers
US7855618B2 (en) 2008-04-30 2010-12-21 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator electrical impedance transformers
US8248185B2 (en) 2009-06-24 2012-08-21 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure comprising a bridge
US8902023B2 (en) 2009-06-24 2014-12-02 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US10461719B2 (en) * 2009-06-24 2019-10-29 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US9673778B2 (en) 2009-06-24 2017-06-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Solid mount bulk acoustic wave resonator structure comprising a bridge
US9520856B2 (en) 2009-06-24 2016-12-13 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
EP2299593A1 (en) 2009-09-18 2011-03-23 Nxp B.V. Laterally coupled bulk acoustic wave device
US8193877B2 (en) 2009-11-30 2012-06-05 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Duplexer with negative phase shifting circuit
US9243316B2 (en) 2010-01-22 2016-01-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method of fabricating piezoelectric material with selected c-axis orientation
US8796904B2 (en) 2011-10-31 2014-08-05 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising piezoelectric layer and inverse piezoelectric layer
US8791776B2 (en) * 2011-01-19 2014-07-29 Wei Pang Acoustic wave resonator having a gasket
JP5360432B2 (ja) * 2011-01-27 2013-12-04 株式会社村田製作所 圧電デバイス
US8962443B2 (en) 2011-01-31 2015-02-24 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Semiconductor device having an airbridge and method of fabricating the same
US9148117B2 (en) 2011-02-28 2015-09-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge and frame elements
US9154112B2 (en) 2011-02-28 2015-10-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge
US9203374B2 (en) 2011-02-28 2015-12-01 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic resonator comprising a bridge
US9099983B2 (en) 2011-02-28 2015-08-04 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic wave resonator device comprising a bridge in an acoustic reflector
US9048812B2 (en) 2011-02-28 2015-06-02 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic wave resonator comprising bridge formed within piezoelectric layer
US9571064B2 (en) 2011-02-28 2017-02-14 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator device with at least one air-ring and frame
US9136818B2 (en) 2011-02-28 2015-09-15 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked acoustic resonator comprising a bridge
US9083302B2 (en) 2011-02-28 2015-07-14 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked bulk acoustic resonator comprising a bridge and an acoustic reflector along a perimeter of the resonator
US9748918B2 (en) 2013-02-14 2017-08-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising integrated structures for improved performance
US8575820B2 (en) 2011-03-29 2013-11-05 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked bulk acoustic resonator
US9525397B2 (en) 2011-03-29 2016-12-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising acoustic reflector, frame and collar
US9490771B2 (en) 2012-10-29 2016-11-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising collar and frame
US9490418B2 (en) 2011-03-29 2016-11-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising collar and acoustic reflector with temperature compensating layer
US9401692B2 (en) 2012-10-29 2016-07-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator having collar structure
US9590165B2 (en) 2011-03-29 2017-03-07 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising aluminum scandium nitride and temperature compensation feature
US9444426B2 (en) 2012-10-25 2016-09-13 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Accoustic resonator having integrated lateral feature and temperature compensation feature
US8872604B2 (en) 2011-05-05 2014-10-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Double film bulk acoustic resonators with electrode layer and piezo-electric layer thicknesses providing improved quality factor
US8330325B1 (en) 2011-06-16 2012-12-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer
US8350445B1 (en) 2011-06-16 2013-01-08 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer and bridge
US8922302B2 (en) 2011-08-24 2014-12-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator formed on a pedestal
CN103765769B (zh) * 2011-09-01 2016-12-28 株式会社村田制作所 压电体波装置及其制造方法
CN102420582A (zh) * 2011-11-29 2012-04-18 浙江大学 基于柔性衬底的声表面波器件的结构及其制造方法
US9608592B2 (en) 2014-01-21 2017-03-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic wave resonator (FBAR) having stress-relief
US9385684B2 (en) 2012-10-23 2016-07-05 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator having guard ring
JP5591977B2 (ja) * 2013-04-30 2014-09-17 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振器、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、および通信装置
CN106291562A (zh) * 2015-05-30 2017-01-04 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 超声波感测器及其制造方法、超声波感测器阵列
US9735755B2 (en) * 2015-08-20 2017-08-15 Qorvo Us, Inc. BAW resonator having lateral energy confinement and methods of fabrication thereof
US10396755B2 (en) 2016-02-17 2019-08-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Resonator having frame and method of manufacturing the same
US11316496B2 (en) * 2016-03-11 2022-04-26 Akoustis, Inc. Method and structure for high performance resonance circuit with single crystal piezoelectric capacitor dielectric material
KR102642910B1 (ko) 2016-05-18 2024-03-04 삼성전기주식회사 음향 공진기 및 그 제조 방법
JP6807046B2 (ja) * 2016-09-08 2021-01-06 株式会社村田製作所 水晶振動素子及びその製造方法並びに水晶振動子及びその製造方法
US10903814B2 (en) 2016-11-30 2021-01-26 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
US11476826B2 (en) 2017-01-17 2022-10-18 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
US10873316B2 (en) 2017-03-02 2020-12-22 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Acoustic resonator and method of manufacturing the same
US10439580B2 (en) * 2017-03-24 2019-10-08 Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. Method for fabricating RF resonators and filters
US11271543B2 (en) 2018-02-13 2022-03-08 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
CN110319955B (zh) * 2018-03-29 2021-06-18 泰科电子(上海)有限公司 压电薄膜检测装置和压电薄膜传感器
US11469735B2 (en) * 2018-11-28 2022-10-11 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave device, filter, and multiplexer
JP7456734B2 (ja) * 2019-06-17 2024-03-27 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
CN111584709A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 淮阴师范学院 一种压电传感器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5124350B2 (zh) * 1971-11-12 1976-07-23
JPS5575324A (en) * 1978-12-01 1980-06-06 Seiko Instr & Electronics Ltd Thickness shear oscillator
JPS5774532U (zh) * 1980-10-22 1982-05-08
JPS5774532A (en) 1980-10-27 1982-05-10 Matsushita Seiko Co Ltd Ventilating system
DE3381424D1 (de) * 1982-04-20 1990-05-10 Fujitsu Ltd Herstellungsverfahrenfuer einen piezoelektrischen resonator.
JPS5943620A (ja) * 1982-09-03 1984-03-10 Murata Mfg Co Ltd 圧電セラミクス素子
JPS61218214A (ja) * 1985-03-25 1986-09-27 Toshiba Corp 圧電薄膜共振子
JP2644855B2 (ja) * 1988-10-24 1997-08-25 株式会社日立製作所 弾性波フィルタ、及びそれを用いたアンテナ分波器
JPH031710A (ja) * 1989-05-30 1991-01-08 Kinseki Ltd 圧電振動子
US5162691A (en) * 1991-01-22 1992-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Cantilevered air-gap type thin film piezoelectric resonator
JPH0590859A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子の製造方法
EP0620640B1 (en) 1993-04-15 1998-12-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric filter
US5612536A (en) * 1994-02-07 1997-03-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thin film sensor element and method of manufacturing the same
JPH08148968A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
JP3371050B2 (ja) * 1995-10-27 2003-01-27 三菱電機株式会社 薄膜圧電素子
JPH08186467A (ja) * 1994-12-29 1996-07-16 Murata Mfg Co Ltd 拡がり振動型圧電振動子およびその製造方法
JPH09130199A (ja) * 1995-10-27 1997-05-16 Mitsubishi Electric Corp 圧電薄膜素子およびその製法
US5661443A (en) 1996-03-13 1997-08-26 Motorola, Inc. Apparatus and method for an asymmetrical multi-pole monolithic crystal filter having improved phase response
EP0818882A3 (en) * 1996-07-10 1999-12-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Energy trapping piezoelectric device and producing method thereof
US6051907A (en) * 1996-10-10 2000-04-18 Nokia Mobile Phones Limited Method for performing on-wafer tuning of thin film bulk acoustic wave resonators (FBARS)
US6111341A (en) * 1997-02-26 2000-08-29 Toyo Communication Equipment Co., Ltd. Piezoelectric vibrator and method for manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780219A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有带集成横向特征的复合电极的声共振器
US9425764B2 (en) 2012-10-25 2016-08-23 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Accoustic resonator having composite electrodes with integrated lateral features
CN108023563A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 稳懋半导体股份有限公司 具质量调整结构的体声波共振器及其应用于体声波滤波器

Also Published As

Publication number Publication date
DE69836011D1 (de) 2006-11-09
US6396200B2 (en) 2002-05-28
KR20000076295A (ko) 2000-12-26
EP0973256A4 (en) 2002-01-30
WO1999037023A1 (en) 1999-07-22
CA2283887A1 (en) 1999-07-22
EP0973256A1 (en) 2000-01-19
JP3712423B2 (ja) 2005-11-02
CN1256809A (zh) 2000-06-14
US20020014808A1 (en) 2002-02-07
DE69836011T2 (de) 2007-05-24
EP0973256B1 (en) 2006-09-27
CA2283887C (en) 2003-11-25

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