DE19712496A1 - Piezoelectric thin-film component - Google Patents
Piezoelectric thin-film componentInfo
- Publication number
- DE19712496A1 DE19712496A1 DE1997112496 DE19712496A DE19712496A1 DE 19712496 A1 DE19712496 A1 DE 19712496A1 DE 1997112496 DE1997112496 DE 1997112496 DE 19712496 A DE19712496 A DE 19712496A DE 19712496 A1 DE19712496 A1 DE 19712496A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thin
- film
- substrate
- piezoelectric
- electrodes
- 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- Withdrawn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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/562—Monolithic crystal filters comprising a ceramic piezoelectric layer
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/0672—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/0672—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks
- G06K19/0675—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with resonating marks the resonating marks being of the surface acoustic wave [SAW] kind
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente, die für Resonatoren und Filter verwendet werden, welche akustische Wellen aus den piezoelektrischen Bauelemente ausnützen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, in dem ein dünner ferroelektrischer Film aus Bleititanatzirkonat (PZT) oder Bleititanat (PT) auf einem Substrat abgeschieden ist.The present invention relates to piezoelectric Thin-film devices used for resonators and filters be used, which acoustic waves from the take advantage of piezoelectric components. The present The invention relates in particular to a piezoelectric Thin-film device in which a thin ferroelectric film of lead titanate zirconate (PZT) or lead titanate (PT) on one Substrate is deposited.
Piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente werden in Resonatoren und Filtern eingebaut, um als Umformer zwischen elektrischen Signalen und akustischen Wellen zu wirken. Quarz, paraelektrisches AlN, CdS und ZnO und dgl. wurden als piezoelektrische Hochfrequenzmaterialien für diese piezoelektrischen Bauelemente verwendet. In den letzten Jahren wurde nach Filtern mit größeren Bandbreiten und Resonatoren mit breiteren Resonanzfrequenzbereichen verlangt; dabei haben ferroelektrische Metalloxid-Materialien wie z. B. Lithiumniobat, Lithiumtantalat, Bleititanatzirkonat (PZT) und Bleititanat (PT) Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Anstrengungen wurden insbesondere bei den praktischen Anwendungen von PZT und PT unternommen, welche große elektromechanische Kopplungskoeffizienten haben, die den Wirkungsgrad der Umformung zwischen elektrischen Signalen und akustischen Wellen angeben; es wurden einige Ideen in dieser Richtung vorgeschlagen oder offenbart.Piezoelectric thin-film devices are used in resonators and filters installed to as a converter between electrical To act signals and acoustic waves. Quartz, paraelectric AlN, CdS and ZnO and the like were reported as piezoelectric high frequency materials for these used piezoelectric components. In the last Years has been after filters with larger bandwidths and Resonators with wider resonant frequency ranges required; while having ferroelectric metal oxide materials such. B. Lithium niobate, lithium tantalate, lead titanate zirconate (PZT) and Lead titanate (PT) attracted attention. Efforts have been made in particular at the practical level Applications of PZT and PT made great have electromechanical coupling coefficients that the Efficiency of transformation between electrical signals and indicate acoustic waves; There have been some ideas in this Direction proposed or disclosed.
Solche Beispiele beinhalten ein piezoelektrisches Dünnfilm- Bauelement unter Verwendung einer Kamm-Elektrode als obere Elektrode zur Erzeugung einer akustischen Oberflächenwelle (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-145 370) sowie ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, das Massewellen in Schwingungen versetzt, indem eine Spannung an Elektroden, die auf und unter einem dünnen piezoelektrischen Film angeordnet sind, angelegt wird.Such examples include a piezoelectric thin film Device using a comb electrode as upper Electrode for generating a surface acoustic wave (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-145,370) and a piezoelectric thin film device, the Ground waves vibrated by applying a voltage Electrodes on and under a thin piezoelectric Film are arranged, is applied.
Diese Beispiele offenbaren nur den Aufbau piezoelektrischer Dünnfilm-Bauelemente; sie offenbaren nicht ausreichend Filmabscheidungsverfahren, Daten, die piezoelektrische Dünnfilm-Charakteristika aufweisen, und Mittel zum Erhalt von Filtern, die wünschenswerte Bandbreiten aufweisen, oder von Resonatoren, die wünschenswerte Oszillationsfrequenzen haben.These examples only reveal the structure of piezoelectric Thin-film devices; they do not reveal enough Film deposition method, data, the piezoelectric Having thin film characteristics, and means for obtaining Filters that have desirable bandwidths, or from Resonators that have desirable oscillation frequencies.
Bei den herkömmlich verwendeten piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelementen unter Anwendung einer Dicke-Vibration muß die untere Elektrode, da Massewellen in Schwingung versetzt werden, indem ein elektrisches Feld an Elektroden angelegt wird, die für eine vertikale Polarisation auf und unter dem piezoelektrischen Film angeordnet sind, als terminale Elektrode für die Polarisation unverdeckt (exponiert) sein. Somit muß ein piezoelektrischer Film an der unteren Elektrode so abgeschieden werden, daß ein Teil der unteren Elektrode unbedeckt bleibt, z. B. ein Teil der unteren Elektrode unbedeckt ist, indem der gleichmäßig abgeschiedene piezoelektrische Film unter Anwendung eines Ätzverfahrens entfernt wird, oder die untere Elektrode vor einer Abscheidung des piezoelektrischen Film teilweise maskiert wird. Probleme hinsichtlich dünner Filmmaterialien, die bei solche komplizierten Verfahren zum Freilegen der unteren Elektrode haltbar sind, und hinsichtlich einer Interdiffusion zwischen dünnen Filmen wurden noch nicht gelöst. Somit haben piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente, die mehrschichtige piezoelektrische Filme enthalten, noch kein praktisches Niveau erreicht.In the conventionally used piezoelectric thin film Components using a thickness vibration must the lower electrode, because ground waves vibrated be applied by applying an electric field to electrodes which is responsible for a vertical polarization on and under the piezoelectric film are arranged as terminal Electrode for polarization to be uncovered (exposed). Thus, a piezoelectric film needs to be attached to the lower electrode be deposited so that a part of the lower electrode remains uncovered, z. B. a part of the lower electrode is uncovered by the evenly deposited piezoelectric film using an etching process is removed, or the lower electrode in front of a Deposition of the piezoelectric film partially masked becomes. Problems with thinner film materials that occur such complicated procedures to expose the lower Electrode are durable, and in terms of interdiffusion between thin films have not been solved. Thus have Piezoelectric thin-film devices, the multilayer contain piezoelectric films, not yet practical Level reached.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die oben ausgeführten Nachteile zu beseitigen, ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement zu offenbaren, das eine Konfiguration hat, die die verschiedenen Schwierigkeiten der Filmabscheidung überwinden kann, und ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement bereitzustellen, das für einen Filter mit einer größeren Bandbreite und einen Resonator mit einem breiten Oszillationsfrequenzbereich verwendet wird.An object of the present invention is therefore to to eliminate the disadvantages outlined above to disclose a piezoelectric thin film device, the one Configuration has the different difficulties of the Can overcome film deposition, and a piezoelectric To provide a thin film device, which is suitable for a filter a larger bandwidth and a resonator with a wide oscillation frequency range is used.
Ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Substrat, einen auf dem Substrat ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film und Elektroden zum Anlegen einer Spannung an den dünnen ferroelektrischen Film, wobei mindestens zwei obere Elektroden als die Elektroden bereitgestellt werden, und der dünne ferroelektrische Film ein dünner Blei-Titanatzirkonat (PZT)- oder Blei-Titanat (PT)-Film ist, der durch ein Sol- Gel-Verfahren gebildet wird und durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektrode polarisiert wird.A piezoelectric thin film device according to a first Aspect of the present invention comprises a substrate, a formed on the substrate thin ferroelectric film and electrodes for applying a voltage to the thin ones ferroelectric film, wherein at least two upper Electrodes are provided as the electrodes, and the thin ferroelectric film a thin lead titanate zirconate (PZT) or lead titanate (PT) film formed by a sol Gel process is formed and by applying a voltage is polarized between the electrode.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.In the following, preferred embodiments of the piezoelectric thin film device according to the present invention described.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
(Ausführungsform Typ A) bezieht sich auf ein
piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, das Massewellen
oszilliert, indem eine Spannung an Elektroden auf und unter
einem dünnen piezoelektrischen Film angelegt wird; und
eine weitere Ausführungsform (Ausführungsform Typ B) bezieht
sich auf ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, das
akustische Oberflächenwellen oszilliert, indem eine Kamm-
Elektrode als obere Elektrode verwendet wird.An embodiment of the present invention (Embodiment Type A) relates to a piezoelectric thin film device which oscillates ground waves by applying a voltage to electrodes on and under a thin piezoelectric film; and
Another embodiment (Embodiment Type B) relates to a piezoelectric thin film device that oscillates surface acoustic waves by using a comb electrode as the upper electrode.
Diese Ausführungsformen (A) und (B) werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben.These embodiments (A) and (B) will now be described with reference to FIGS Drawings described.
Fig. 1 beinhaltet isometrische Darstellungen, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern; Fig. 1(a) zeigt eine Ausführungsform eines Si-Substrats, das mit einer Isolierschicht ausgestattet ist; und Fig. 1(b) zeigt eine Ausführungsform eines Si-Substrats, das mit einem dünnen Diamantfilm darauf versehen ist. Fig. 1 includes isometric views illustrating an embodiment of the present invention; Fig. 1 (a) shows an embodiment of a Si substrate provided with an insulating layer; and Fig. 1 (b) shows an embodiment of a Si substrate provided with a thin diamond film thereon.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 is a front view illustrating another embodiment of the present invention;
Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 3 is an isometric view illustrating another embodiment of the present invention;
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 4(a) eine Vorderansicht und Fig. 4(b) eine Seitenansicht ist. Fig. 4 shows another embodiment of the present invention, wherein Fig. 4 (a) is a front view and Fig. 4 (b) is a side view.
(Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform Typ B, die unten beschrieben wird, wobei Kamm-Elektroden eine obere Elektrode bilden). ( Figure 5 shows an example of a Type B embodiment, described below, with comb electrodes forming an upper electrode).
In den Fig. 1 bis 5 ist jedes Element, das dieselbe Funktion hat, mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In Figs. 1 to 5, each element having the same function is indicated by the same reference numeral.
In jeder Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 beschrieben ist, ist ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator, der ein Substrat 1, eine auf dem Substrat ausgebildete untere Elektrode 2, einen über eine dielektrische Pufferschicht auf der unteren Elektrode ausgebildeten dünner ferroelektrischen Film 3 aus PZT oder PT (in den Zeichnungen nicht gezeigt) und mindestens zwei obere Elektroden 4 (4A und 4B), die auf dem dünnen ferroelektrischen Film ausgebildet sind, umfaßt.In each embodiment, as described in FIG. 1, a piezoelectric thin film device is a piezoelectric thin film resonator comprising a substrate 1 , a lower electrode 2 formed on the substrate, and a thinner formed over a dielectric buffer layer on the lower electrode ferroelectric film 3 made of PZT or PT (not shown in the drawings) and at least two upper electrodes 4 (4A and 4B) formed on the thin ferroelectric film.
Als Substrat dieses Typs eines piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelements sind - obgleich ein Si-Substrat 1 mit einer Isolierschicht 1A in einfacher Weise erhalten werden kann - ein Einkristall- oder Polykristall-Diamantsubstrat und ein Einkristall- oder Polykristall-Diamant auf Si-Substrat ebenfalls bevorzugt. Im Hinblick auf die Verwendung des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelements ist es vorteilhaft, daß das Si-Substrat 1 mit Isolierschicht möglichst dünn ist. Da ein übermäßig dünner Film eine geringe mechanische Festigkeit hat, ist es allerdings günstig, daß seine Dicke etwa 100 bis 300 µm ist.As a substrate of this type of a piezoelectric thin-film device are - although a Si substrate 1 can be obtained with an insulating layer 1 A in a simple manner - a single crystal or polycrystal diamond substrate and a single crystal or polycrystal diamond on Si substrate also preferably , With regard to the use of the piezoelectric thin film device, it is advantageous that the Si substrate 1 with insulating layer is as thin as possible. However, since an excessively thin film has a low mechanical strength, it is favorable that its thickness is about 100 to 300 μm.
Ein dünner Film aus Siliciumoxid kann in einfacher Weise als Isolierschicht auf dem Si-Substrat abgeschieden werden, im Hinblick auf das Herstellungsverfahren kann auch ein dünner Film aus Siliciumnitrid verwendet werden. Die Isolierschicht glättet die Substratoberfläche, verhindert eine Elementdiffusion während einer Hitzebehandlung und verleiht dem Substrat eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit. Das Ergebnis ist, daß durch ein Sol-Gel-Verfahren ein dünner ferroelektrischer Film hoher Qualität erhalten werden kann. A thin film of silicon oxide can be easily Insulating layer are deposited on the Si substrate, in With regard to the manufacturing process can also be a thinner Film of silicon nitride can be used. The insulating layer smoothes the substrate surface, prevents one Element diffusion during heat treatment and confers the substrate a sufficiently high mechanical strength. The result is that through a sol-gel process a thinner ferroelectric film of high quality can be obtained.
Da der Oxidfilm 1A keine Antidiffusionswirkungen liefert, wenn er übermäßig dünn ist, oder da er Substratrisse oder Falten bildet, wenn er übermäßig dick ist, ist es bevorzugt, daß die Dicke etwa 0,5 bis 2 µm ist.Since the oxide film 1 A provides no anti-diffusion effects if it is excessively thin, or because it forms the substrate tears or wrinkles if it is excessively thick, it is preferable that the thickness is about 0.5 to 2 microns.
Wenn ein Diamant-Substrat verwendet wird, ist ein Si-Substrat 1, das mit einem dünnen Diamantfilm 1D versehen ist, günstig. Da das Si-Substrat 1 mit dem dünnen Diamantfilm 1D ausreichend hohe mechanische Festigkeit hat, kann mit einem Sol-Gel-Verfahren ein hochqualitativer dünner PZT- oder PT- Film gebildet werden.When a diamond substrate is used, an Si substrate 1 which is provided with a thin diamond film 1 D, low. Since the Si substrate 1 having the diamond thin film 1 D has sufficiently high mechanical strength, a high-quality thin PZT or PT film can be formed by a sol-gel method.
Wenn der dünne Diamantfilm 1D auf dem Si-Substrat 1 übermäßig dünn ist, wird der Diamant nicht einfach orientiert. Außerdem ist es schwierig, eine glatte Oberfläche und eine verbesserte mechanische Festigkeit zu erhalten. Wenn der Diamantfilm dagegen übermäßig dick ist, ist eine lange Zeitdauer zur Filmabscheidung notwendig, was in einem Anstieg der Kosten resultiert. Außerdem steigt der akustische Verlust an. Daher ist es günstig, daß die Dicke etwa 1 bis 30 µm ist.When the thin diamond film 1 D on the Si substrate 1 is excessively thin, the diamond is not easily oriented. In addition, it is difficult to obtain a smooth surface and improved mechanical strength. On the other hand, if the diamond film is excessively thick, a long time for film deposition is necessary, resulting in an increase in cost. In addition, the acoustic loss increases. Therefore, it is favorable that the thickness is about 1 to 30 μm.
Es ist vorteilhaft, daß das Si-Substrat 1 mit einem dünnen Diamantfilm des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelements möglichst dünn ist. Wenn er allerdings übermäßig dünn ist, verschlechtert sich seine mechanische Festigkeit in unbefriedigender Weise. Somit ist die vorteilhafte Dicke etwa 200 bis 600 µm.It is preferable that the Si substrate 1 having a thin diamond film of the piezoelectric thin film device is as thin as possible. However, if it is excessively thin, its mechanical strength deteriorates unsatisfactorily. Thus, the advantageous thickness is about 200 to 600 microns.
Es ist vorteilhaft, wenn die Dicke des SiO₂-Films 1A, der auf der Rückseite des Si-Substrats angeordnet ist, 0,5 bis 1,5 µm ist.It is advantageous if the thickness of the SiO 2 film 1 A, which is arranged on the back of the Si substrate, 0.5 to 1.5 microns.
Ein solches Si-Substrat 1 mit einem dünnen Diamantfilm kann hergestellt werden, indem ein dünner Diamantfilm mit einer gewünschten Dicke auf einem Si-Substrat unter Anwendung eines Dampfphasen-Abscheidungsverfahrens hergestellt werden.Such a Si substrate 1 with a thin diamond film can be produced by preparing a thin diamond film having a desired thickness on a Si substrate by using a vapor-phase deposition method.
In dem piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelement, Typ A, muß eine untere Elektrode 2 auf der Isolierschicht 1A oder dem dünnen Diamantfilm 1D des Substrats 1 gebildet werden. Als untere Elektrode 2 kann eine leitende Metallschicht durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren unter Verwendung von Pt, Ir, Al oder dgl. abgeschieden werden. Die Dicke beträgt im allgemeinen etwa 1 000 bis 2 000 Å.In the piezoelectric thin film device, type A, a lower electrode 2 must be formed on the insulating layer 1 A or the thin diamond film 1 D of the substrate 1 . As the lower electrode 2 , a conductive metal layer may be deposited by a vacuum deposition method using Pt, Ir, Al, or the like. The thickness is generally about 1,000 to 2,000 Å.
Zur Abscheidung eines dünnen ferroelektrischen Films ist es vorteilhaft, daß eine Ti-Schicht (in den Zeichnungen nicht gezeigt) vor Abscheidung der unteren Elektrode 2 gebildet wird.For depositing a thin ferroelectric film, it is preferable that a Ti layer (not shown in the drawings) is formed before deposition of the lower electrode 2 .
Da ein Sol-Gel-Verfahren von einer Schrumpfung während Trocknungs- und Heizschritten bei der Abscheidung eines dünnen ferroelektrischen Films begleitet wird, wird gerade noch ein dünner Film mit über 5 µm abgeschieden. Allerdings ist eine Dicke des dünnen ferroelektrischen Films von weniger als 0,1 µm nicht günstig, da dies zu wenig ist, um als dünner piezoelektrischer Film zu arbeiten. Wenn dagegen die Ti- Schicht auf dem Si- oder Diamant-Substrat, das einen Oxidfilm hat, abgeschieden wird, kann ein dünner ferroelektrischer Film mit einer relativ großen Dicke abgeschieden werden, indem die Ti-Schicht als Haftschicht zwischen dem Si-Substrat und der unteren Elektrode fungiert.As a sol-gel method of shrinkage during Drying and heating steps in the deposition of a accompanied by thin ferroelectric film, is watching still a thin film deposited over 5 microns. Indeed is a thickness of the thin ferroelectric film of less less than 0.1 μm, as this is too little to be thinner Piezoelectric film to work. In contrast, if the Layer on the Si or diamond substrate containing an oxide film has, is deposited, can be a thin ferroelectric Film deposited with a relatively large thickness, by the Ti layer as an adhesive layer between the Si substrate and the lower electrode functions.
Die Ti-Schicht kann durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung oder dgl. abgeschieden werden, und es ist vorteilhaft, daß die Dicke etwa 50 bis 500 Å ist. Für die Abscheidung der Ti-Schicht ist eine Dicke von weniger als 50 Å nicht ausreichend. Bei diesem Typ des piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelements wird ein ferroelektrischer Film, der PZT oder PT enthält, auf der unteren Elektrode 2 abgeschieden. Im Fall eines dünnen PZT-Films ist es zur Abscheidung eines hochqualitativen dünnen PZT-Films vorteilhaft, wenn vor der Abscheidung des PZT-Films eine PbTiO₃-Pufferschicht (Bleititanat oder PT), die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, abgeschieden wird. PT verbessert die Filmcharakteristika, da PT bei niedriger Temperatur kristallisiert und eine Bleidiffusion in den darauf abgeschiedenen PZT-Film verhindern kann.The Ti layer may be deposited by a sputtering method or the like, and it is preferable that the thickness is about 50 to 500 Å. For the deposition of the Ti layer, a thickness of less than 50 Å is not sufficient. In this type of the piezoelectric thin film device, a ferroelectric film containing PZT or PT is deposited on the lower electrode 2 . In the case of a thin PZT film, it is advantageous for depositing a high quality thin PZT film if a PbTiO₃ buffer layer (lead titanate or PT) not shown in the drawings is deposited before deposition of the PZT film. PT improves film characteristics because PT crystallizes at low temperature and can prevent lead diffusion into the PZT film deposited thereon.
Die PT-Pufferschicht kann wie im Fall des dünnen PCT-Film ebenfalls durch ein Sol-Gel-Verfahren abgeschieden werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke etwa 0,01 bis 0,1 µm. Eine Dicke des dünnen PT-Films von weniger als 0,01 µm liefert keine zufriedenstellenden Merkmale, während eine Dicke von über 0,1 µm die Merkmale des dünnen PCT-Films verschlechtert.The PT buffer layer may be as in the case of the thin PCT film also be deposited by a sol-gel method. Preferably, the thickness is about 0.01 to 0.1 microns. A Thickness of the thin PT film of less than 0.01 microns provides no satisfactory features, while a thickness of over 0.1 microns deteriorates the characteristics of the thin PCT film.
Die Dicke des dünnen piezoelektrischen PZT-Films 3 gemäß der vorliegenden Erfindung muß für einen hohen Frequenzbereich nicht größer als 10 µm sein. Die Dicke ist vorzugsweise 0,1 bis 10 µm und bevorzugter 0,2 bis 3 µm und wird in diesem Dickebereich entsprechend der Verwendung festgelegt. Wenn der dünne PZT-Film übermäßig dünn ist, können keine zufriedenstellenden piezoelektrischen Wirkungen erzielt werden. Wenn er dagegen übermäßig dick ist, kann kein qualitativ hochwertiger Film gebildet werden.The thickness of the thin piezoelectric PZT film 3 according to the present invention need not be larger than 10 μm for a high frequency range. The thickness is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.2 to 3 μm, and is set in this thickness range according to use. When the thin PZT film is excessively thin, satisfactory piezoelectric effects can not be obtained. On the other hand, if it is excessively thick, a high-quality film can not be formed.
Als obere Elektroden 4 (4A und 4B) kann auf dem dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Film 3 unter Anwendung eines Vakuumzerstäubungsverfahrens durch eine Schablone eine leitende Metallschicht, die der für die untere Elektrode 2, wie sie oben beschrieben wurde, entspricht, gebildet werden. Die Dicke ist dabei im allgemeinen 1 000 bis 2 000 Å. As the upper electrodes 4 (4A and 4B), on the PZT or Pt thin ferroelectric film 3, by using a sputtering method by a stencil, a conductive metal layer similar to that for the lower electrode 2 as described above can be formed , The thickness is generally 1,000 to 2,000 Å.
In der vorliegenden Erfindung sind zwei obere Elektroden 4A und 4B ausgebildet. Der Abstand zwischen den zwei oberen Elektroden 4A und 4B ist größer als die Dicke des dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Films 3.In the present invention, two upper electrodes 4 A and 4 B are formed. The distance between the two upper electrodes 4 A and 4 B is larger than the thickness of the PZT or Pt thin ferroelectric film 3 .
Wenn der Abstand zwischen den oberen Elektrode kleiner als die Dicke des dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Films 3 ist, wird ein Kurzschluß auftreten, wenn zur Polarisation zwischen den oberen Elektrode 4A und 4B eine Spannung angelegt wird. Auf diese Weise kann keine Polarisation des dünnen ferroelektrischen Films in vertikaler Richtung erreicht werden. Ein übermäßig großer Abstand zwischen den oberen Elektroden bewirkt allerdings ein unerwünschtes Ansteigen in der Bauelementgröße.If the distance between the upper electrode is smaller than the thickness of the PZT or Pt thin ferroelectric film 3 , a short circuit will occur if a voltage is applied to the polarization between the upper electrodes 4 A and 4 B. In this way, no polarization of the thin ferroelectric film in the vertical direction can be achieved. However, an excessively large distance between the upper electrodes causes an undesirable increase in device size.
Vorzugsweise entspricht der Abstand zwischen den oberen Elektroden dem 2- bis 200-fachen der Dicke des dünnen ferroelektrischen Films, d. h. 0,2 bis 2000 µm für einen dünnen PZT- oder PT-Film mit einer Dicke von 0,1 bis 10 µm, und bevorzugter dem 10- bis 100-fache der Dicke des dünnen ferroelektrischen Films.Preferably, the distance between the upper Electrodes 2 to 200 times the thickness of the thin ferroelectric film, d. H. 0.2 to 2000 microns for a thin PZT or PT film with a thickness of 0.1 to 10 μm, and more preferably 10 to 100 times the thickness of the thin one ferroelectric film.
Bei den piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren ist die Ausbildung eines hochqualitativen dünnen PZT- oder PT-Films äußerst wichtig. Der dünne PZT-Film arbeitet als dünner piezoelektrischer Film mit ausreichender Polarisation. Wenn allerdings die Filmqualität minderwertig ist, kann kein zur Polarisation ausreichendes elektrisches Feld angelegt werden, und damit kann der dünne Film nicht als dünner piezoelektrischer Film wirken.In the piezoelectric thin-film resonators is the Training a high quality thin PZT or PT film extremely important. The thin PZT film works as a thinner piezoelectric film with sufficient polarization. If However, the film quality is inferior, no to Polarization sufficient electric field can be applied and so the thin film can not be thinner act piezoelectric film.
Da zur Polarisation ein elektrisches Feld zwischen zwei oberen Elektroden - wie oben bereits ausgeführt wurde - und nicht zwischen der unteren und oberen Elektrode angelegt wird, kann ein dünner piezoelektrischer Film, der zufriedenstellend arbeitet, ohne Schwierigkeiten durch herkömmliche Filmabscheidungsverfahren erhalten werden.As for polarization, an electric field between two upper electrodes - as already stated above - and not applied between the lower and upper electrodes can be a thin piezoelectric film, the works satisfactorily, without difficulty conventional film deposition methods are obtained.
In der vorliegenden Erfindung kann ein hohler Abschnitt 5 gebildet werden, indem die Seite des Si-Substrats 1, die der die untere Elektrode bildenden Seite gegenüberliegt geätzt wird. Eine solche Formung des hohlen Abschnitts 5 ermöglicht ausgedehntes Oszillieren niedriger Modi und verbessert Oszillationsfrequenz und Einfügungsdämpfungs-Charakteristika, obgleich sich die mechanische Festigkeit leicht verschlechtert.In the present invention, a hollow portion 5 may be formed by etching the side of the Si substrate 1 opposite to the side forming the lower electrode. Such formation of the hollow portion 5 allows for long oscillation of low modes and improves oscillation frequency and insertion loss characteristics, though the mechanical strength deteriorates slightly.
Der hohle Abschnitt wird vorzugsweise bis zu einer Tiefe, die 50 bis 100% der des Si-Substrats 1 entspricht, angebracht, so daß sie in einer Position auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Elektroden 4A und 4B liegt.The hollow portion is preferably attached to a depth corresponding to 50 to 100% of that of the Si substrate 1 so as to be in a position on the opposite side of the upper electrodes 4 A and 4 B.
Eine Isolierschicht 6 kann teilweise auf dem ferroelektrischen Film 3 ausgebildet sein, und die oberen Elektroden 4A und 4B als terminale Elektroden sind so ausgebildet, daß sie über die Isolierschicht 6 und den ferroelektrischen Film 3 eine Brücke schlagen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Isolierschicht kann aus SiO₂, SiN, AlN, TiO₂, Al₂O₃ gebildet werden und die bevorzugte Dicke ist etwa 0,05 bis 1 µm.An insulating layer 6 may be partially formed on the ferroelectric film 3 , and the upper electrodes 4 A and 4 B as terminal electrodes are formed so as to bridge over the insulating layer 6 and the ferroelectric film 3 as shown in FIG. 3 is shown. The insulating layer may be formed of SiO₂, SiN, AlN, TiO₂, Al₂O₃, and the preferable thickness is about 0.05 to 1 μm.
Wenn die Isolierschicht 6 in dieser Weise gebildet ist, kann das Substrat Si mit einem hohlen Abschnitt 5 versehen sein, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.When the insulating layer 6 is formed in this manner, the substrate Si may be provided with a hollow portion 5 , as shown in FIG .
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelements, Typ A beschrieben. In the following, a preferred embodiment of a Method for producing a piezoelectric thin-film Component, type A described.
Zunächst werden getrennt voneinander eine Ti-Schicht und eine untere Elektrode an der Oberfläche einer oxidischen Isolierschicht, die auf einem Si-Substrat angebracht ist, durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung abgeschieden.First, a Ti layer and a separately lower electrode on the surface of an oxidic Insulating layer mounted on a Si substrate, deposited by a process of sputtering.
Als nächstes wird eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung eines dünnen PbTiO₃-Films auf die untere Elektrode aufgetragen und bei 150 bis 400°C getrocknet, wobei die flüssige Zusammensetzung hergestellt wird, indem eine Blei- Verbindung wie z. B. Bleiacetat und eine Titan-Verbindung wie z. B. Titanisopropoxid oder Titanbutoxid in einem gegebenen Molverhältnis in einem Lösungsmittel wie z. B. Methoxyethanol oder einem Essigsäureester aufgelöst werden, so daß das Gesamtgewicht der gelösten Stoffe 1 bis 10 Gew.-% ist. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis die PT-Pufferschicht eine vorher bestimmte Dicke erreicht.Next, a liquid composition for formation of a thin PbTiO₃ film on the lower electrode applied and dried at 150 to 400 ° C, the liquid composition is prepared by adding a lead Connection such. As lead acetate and a titanium compound such as z. Example, titanium isopropoxide or titanium butoxide in a given Molar ratio in a solvent such. For example, methoxyethanol or an acetic acid ester, so that the Total weight of the solutes 1 to 10 wt .-% is. This The process is repeated until the PT buffer layer has a previously reached certain thickness.
Außerdem wird eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung eines dünnen PZT-Films durch ein Verfahren der Schleuderbeschichtung darauf aufgetragen und bei 150 bis 600°C getrocknet, wobei die flüssige Zusammensetzung hergestellt wird, indem eine Blei-Verbindung wie z. B. ein Bleicarboxylat, beispielsweise Bleiacetat oder ein Bleialkoxid, beispielsweise Bleidiisopropoxid; eine Zirkonium-Verbindung wie z. B. Zirkoniumalkoxid wie Tetraethoxyzirkonium, Tetraisopropoxyzirkonium, Tetrabutoxyzirkonium oder Dimethoxydiisopropoxyzirkonium; und eine Titan-Verbindung wie z. B. Titanalkoxid, beispielsweise Tetraethoxytitan, Tetraisopropoxytitan, Tetrabutoxytitan oder Dimethoxydiisopropoxytitan in einem gegebenen Molverhältnis in einem Lösungsmittel wie z. B. 2-Methoxyethanol gelöst werden, so daß das Gesamtgewicht der gelösten Verbindungen 10 bis 20 Gew.-%, ausgedrückt als Metalloxide, beträgt. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der PZT-Film eine vorherbestimmte Dicke erreicht. Das Substrat wird bei 600 bis 700°C für 1 min bis 1 h getrocknet, wobei ein dünner PZT-Film erhalten wird.In addition, a liquid composition for forming a thin PZT film by a method of Spin coating applied to it and at 150 to Dried at 600 ° C, the liquid composition is prepared by a lead compound such. B. a Lead carboxylate, for example lead acetate or a Lead alkoxide, for example lead diisopropoxide; a Zirconium compound such. For example, zirconium alkoxide Tetraethoxyzirconium, tetraisopropoxyzirconium, Tetrabutoxyzirconium or dimethoxydiisopropoxyzirconium; and a titanium compound such as. B. titanium alkoxide, for example Tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetrabutoxytitanium or Dimethoxydiisopropoxytitan in a given molar ratio in a solvent such. B. 2-methoxyethanol dissolved so that the total weight of the dissolved compounds 10 to 20 wt .-%, expressed as metal oxides. This The process is repeated until the PZT film has a reaches predetermined thickness. The substrate is at 600 to Dried at 700 ° C for 1 min to 1 h, using a thin PZT film is obtained.
Auf dem resultierenden dünnen PZT-Film kann durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung oder ein CVD-Verfahren, wenn notwendig, eine Isolierschicht, wie z. B. ein SiO₂-Film, abgeschieden werden; dann werden durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung zwei obere Elektroden in einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Ein elektrisches Gleichstromfeld mit 200 bis 500 kV/cm wird bei 120 bis 200°C für 10 bis 60 min zwischen den beiden Elektrode angelegt, um den dünnen PZT- Film zu polarisieren. Nach einer Polarisation arbeitet der dünne PZT-Film als dünner piezoelektrischer Film.On the resulting thin PZT film can by a Method of sputtering or a CVD method, when necessary, an insulating layer, such. B. an SiO₂ film, be deposited; then be through a process of Sputtering two upper electrodes in a given Pattern formed. An electric DC field with 200 to 500 kV / cm is at 120 to 200 ° C for 10 to 60 min applied between the two electrodes to allow the thin PZT Polarize film. After a polarization the thin PZT film as a thin piezoelectric film.
Wenn ein dünner PZT-Film nicht in ausreichender Qualität ausgebildet wurde, kann keine ausreichende Polarisation bei dem dünnen piezoelektrischen Film erreicht werden. Somit sind in der vorliegenden Erfindung die Bedingungen zur Bildung des Substrats, der unteren Elektrode, des dünnen PZT-Films und der oberen Elektroden in der vorliegenden Erfindung optimiert, um einen zufriedenstellenden dünnen PZT-Film herzustellen.If a thin PZT film is not in sufficient quality has been formed, can not provide sufficient polarization the thin piezoelectric film can be achieved. Thus are in the present invention, the conditions for forming the Substrate, the lower electrode, the thin PZT film and the upper electrodes in the present invention optimized to produce a satisfactory thin PZT film manufacture.
Wenn ein hohler Abschnitt durch Ätzen des Si-Substrats gebildet wird, wie dies in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, kann das Substrat unter Verwendung einer Ätz-Lösung wie z. B. Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) teilweise entfernt werden.When a hollow portion is formed by etching the Si substrate, as shown in FIGS. 2 and 4, the substrate may be formed by using an etching solution such as an etching solution. As tetramethylammonium hydroxide (TMAH) are partially removed.
Die Ausführungsform, Typ B, wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben.The embodiment, type B, will now be described with reference to the drawings described.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, Typ B, gemäß der vorliegenden Erfindung, in der Kamm-Elektroden als obere Elektroden anstelle der zwei Elektroden in den Fig. 1 bis 4 ausgebildet sind. Fig. 5 shows an embodiment, type B, according to the present invention, in which comb electrodes are formed as upper electrodes instead of the two electrodes in Figs .
In den Fig. 1 bis 5 werden Elemente, die dieselbe Funktion haben, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In Figs. 1 to 5, elements having the same function are denoted by the same reference numerals.
Mit diesem Ausführungstyp wird ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement offenbart, das ein Substrat 1, einen dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Film 3, der über eine dielektrische Pufferschicht auf dem Substrat 1 ausgebildet ist, und obere Kamm-Elektroden 4 (4a, 4b, 4c und 4d), die auf der dünnen ferroelektrischen Schicht ausgebildet sind, umfaßt. Ein Si-Substrat 1 mit einer Isolierschicht 1A ist das am einfachsten erhältliche Substrat für diesen Typ eines piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelements, aber es können auch Einkristall-Substrate wie z. B. Saphir, MgO und SrTiO₃ verwendet werden.With this type of embodiment, there is disclosed a surface acoustic wave device comprising a substrate 1 , a thin ferroelectric PZT or PT film 3 formed on the substrate 1 via a dielectric buffer layer, and upper comb electrodes 4 ( 4 a, 4 b, 4 c and 4 d) formed on the thin ferroelectric layer. An Si substrate 1 with an insulating layer 1 A is the most easily available substrate for this type of piezoelectric thin film device, but it can also be single crystal substrates such. As sapphire, MgO and SrTiO₃ be used.
Bevor ein dünner ferroelektrischer PZT- oder PT-Film 3 auf dem Substrat ausgebildet wird, kann vorzugsweise ein dünner ferroelektrischer Film beispielsweise ein Barium-Strontium- Titanat (BST)-Film, Strontiumtitanat (STO)-Film oder Bariumtitanat (BTO)-Film als Pufferschicht auf dem Substrat ausgebildet werden, um einen dünnen ferroelektrischen Film 3 hoher Qualität herzustellen.Before a thin ferroelectric PZT or PT film 3 is formed on the substrate, a thin ferroelectric film, for example, a barium strontium titanate (BST) film, strontium titanate (STO) film or barium titanate (BTO) film may be preferably used as Buffer layer are formed on the substrate to produce a thin ferroelectric film 3 of high quality.
Die dünne BST-, STO- oder BTO-Filmpufferschicht kann wie der dünne ferroelektrisch PZT- oder PT-Film durch ein Sol-Gel- Verfahren gebildet werden. Eine übermäßig große Dicke beeinträchtigt die piezoelektrischen Charakteristika nachteilig, wohingegen eine übermäßig geringe Dicke den Verlust des den Blei-Antidiffusionseffekt bedeutet. Daher beträgt die Dicke im allgemeinen 0,01 bis 0,2 µm und vorzugsweise 0,01 bis 0,15 µm. The thin BST, STO or BTO film buffer layer can be like the thin ferroelectric PZT or PT film through a sol-gel Procedures are formed. An excessively large thickness affects the piezoelectric characteristics disadvantageous, whereas an excessively small thickness the Loss of the lead anti-diffusion effect means. Therefore the thickness is generally 0.01 to 0.2 microns and preferably 0.01 to 0.15 microns.
Der dünne ferroelektrische Film 3 wird als dünner piezoelektrischer Film, der an der Pufferschicht ausgebildet ist, bereitgestellt, indem ein dünner, durch ein Sol-Gel- Verfahren abgeschiedener Film mittels Gleichstromspannung, die zwischen den Kamm-Elektroden 4a und 4b und zwischen den Kamm-Elektroden 4c und 4d angelegt wird, polarisiert wird.The thin ferroelectric film 3 is provided as a thin piezoelectric film formed on the buffer layer by using a thin, by a sol-gel process deposited film by means of DC voltage between the comb electrodes 4 a and 4 b and between the Comb electrodes 4 c and 4 d is applied, is polarized.
Die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films, der in dieser Weise gebildet wurde, kann in Abhängigkeit von einer gewünschten Resonanzfrequenz und dem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten bestimmt werden und ist im allgemeinen 0,03 bis 5 µm. Bei einer Dicke von weniger als 0,03 µm werden akustische Oberflächenwellen nicht oszilliert, während bei einer Dicke von über 5 µm akustische Oberflächenwellen aufgrund von Fehlern in der Filmqualität ebenfalls nicht oszilliert werden.The thickness of the thin ferroelectric film used in this Manner was formed, depending on one desired resonant frequency and the electromechanical Coupling coefficients are determined and is in general 0.03 to 5 μm. At a thickness of less than 0.03 microns Surface acoustic waves do not oscillate while at a thickness of over 5 microns surface acoustic waves also due to errors in the film quality also not be oscillated.
Der leitende Film zur Bildung von zwei oberen Kamm-Elektroden wird unter Verwendung eines leitenden Materials wie z. B. Al, Pt oder Au nach einem herkömmlichen Verfahren mit Linienbreite und Linienabstand (nachfolgend als L·S = line width and space bezeichnet), die von den gewünschten Charakteristika abhängen, in einem herkömmlichen Verfahren musterförmig ausgebildet.The conductive film to form two upper comb electrodes is using a conductive material such. Al, Pt or Au according to a conventional method with Line width and line spacing (hereinafter referred to as L · S = line width and space), by the desired Characteristics depend in a conventional method patterned.
Die Polarisation des dünnen PZT- oder PT-Films kann durch Anlegen einer Gleichstromspannung mit 20 bis 50 V zwischen zwei oberen Kamm-Elektroden (zwischen 4a und 4b und zwischen 4c und 4d in Fig. 5), die auf dem dünnen PZT- oder PT-Film ausgebildet sind, für 1 bis 60 min erreicht werden. Wenn der dünne PZT- oder PT-Film ausreichend polarisiert ist, arbeitet der Film als dünner piezoelektrischer Film. Wenn allerdings der dünne PZT- oder PT-Film von schlechter Qualität ist, arbeitet er nicht als dünner piezoelektrischer Film, da kein zur Polarisation des Films ausreichendes elektrisches Feld angelegt werden kann.The polarization of the thin PZT or PT film can be achieved by applying a DC voltage of 20 to 50 V between two upper comb electrodes (between 4 a and 4 b and between 4 c and 4 d in FIG. 5) PZT or PT film are formed, can be achieved for 1 to 60 min. When the thin PZT or PT film is sufficiently polarized, the film operates as a thin piezoelectric film. However, if the thin PZT or PT film is of poor quality, it does not work as a thin piezoelectric film since no electric field sufficient for polarizing the film can be applied.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines akustischen Oberflächenwellen-Bauelements als Ausführungsform Typ B in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung anhand eines akustischen PZT-Oberflächenwellen-Bauelements, das ein Si- Substrat verwendet, beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of a Method for producing an acoustic Surface acoustic wave device as embodiment type B in Accordance with the present invention with reference to a acoustic PZT surface acoustic wave device having a silicon Substrate used, described.
Zunächst wird auf einem Si-Substrat, das mit einem Oxidfilm
versehen ist, mit einem Sol-Gel-Verfahren folgendermaßen ein
dünner BST-, STO- oder BTO-Film als Pufferschicht gebildet:
Eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung eines dünnen BST-,
STO- oder BTO-Films wird mittels Aufschleuderverfahren auf
das Si-Substrat, das einen Oxidfilm aufweist, aufgetragen und
bei 400 bis 600°C getrocknet, wobei die flüssige
Zusammensetzung hergestellt wird, indem eine Barium-
Verbindung wie z. B. Bariumcarboxylat, d. h. Barium-2-
ethylhexanoat; eine Strontium-Verbindung wie z. B. ein
Strontiumcarboxylat, wie Strontium-2-ethylhexanoat; eine
Titan-Verbindung, wie z. B. ein Titanalkoxid, beispielsweise
Tetraethoxytitan, Tetraisopropoxytitan, Tetrabutoxytitan oder
ein Dimethoxydiisopropoxytitan und eine Carbonsäure wie 2-
Ethylhexansäure oder 2-Ethylpropionsäure in einem gegebenen
Molverhältnis in einem Lösungsmittel wie z. B.
Isoamylpropionat aufgelöst werden, so daß das Gesamtgewicht
der gelösten Verbindungen 0,5 bis 8 Gew.-%, ausgedrückt in
Metalloxiden, ist. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der
dünne BST-, STO- oder BTO-Film eine vorher bestimmte Dicke
erreicht. Das Substrat wird bei 600 bis 700°C für 1 min bis
1 h gebrannt, wobei ein dünner BST-, STO- oder BTO-Film
erhalten wird.
First, on a Si substrate provided with an oxide film by a sol-gel method, a thin BST, STO or BTO film is formed as a buffer layer as follows:
A liquid composition for forming a thin BST, STO or BTO film is spin-coated on the Si substrate having an oxide film and dried at 400 to 600 ° C to prepare the liquid composition by adding barium - Connection such. Barium carboxylate, ie, barium 2-ethylhexanoate; a strontium compound such as. A strontium carboxylate such as strontium 2-ethylhexanoate; a titanium compound, such as. Example, a titanium alkoxide, for example, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetrabutoxytitanium or a Dimethoxydiisopropoxytitan and a carboxylic acid such as 2-ethylhexanoic acid or 2-ethylpropionic acid in a given molar ratio in a solvent such as. For example, isoamyl propionate can be dissolved so that the total weight of the dissolved compounds is 0.5 to 8% by weight, expressed in metal oxides. This process is repeated until the thin BST, STO or BTO film reaches a predetermined thickness. The substrate is fired at 600 to 700 ° C for 1 minute to 1 hour to obtain a thin BST, STO or BTO film.
Als nächstes wird ein dünner ferroelektrischer PZT- oder PT- Film mit einem ähnlichen Verfahren wie das Verfahren zur Bildung des dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Films in der Ausführungsform Typ A, das oben beschrieben wurde, auf der Pufferschicht ausgebildet.Next, a thin ferroelectric PZT or PT Film with a similar process as the procedure for Formation of the thin ferroelectric PZT or PT film in Embodiment Type A described above the buffer layer is formed.
Nachdem obere Kamm-Elektroden, die ein leitfähiges Material wie z. B. Al, Pt oder Au enthalten, mit einem herkömmlichen Muster bildenden Verfahren mit einer Linienbreite und einem Linienabstand entsprechend den gewünschten Charakteristika auf dem dünnen PZT- oder PT-Film ausgebildet sind, wird der dünne PZT- oder PT-Film durch Anlegen einer Spannung zwischen die beiden Kamm-Elektroden polarisiert, wobei ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement fertiggestellt wird.After upper comb electrodes, which is a conductive material such as As Al, Pt or Au, with a conventional Pattern forming method with a line width and a Line spacing according to the desired characteristics are formed on the thin PZT or PT film, the Thin PZT or PT film by applying a voltage between the two comb electrodes polarized, with an acoustic Surface wave device is completed.
Als Beispiele zur Erläuterung einer Anwendung der Ausführungsform Typ B gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein programmierbarer akustischer Oberflächenwellen-Resonator und ein akustischer Oberflächenwellen-Filter beschrieben.As examples for explaining an application of Embodiment Type B according to the present invention a programmable surface acoustic wave resonator and a surface acoustic wave filter.
Ein herkömmliches programmierbares akustisches Oberflächenwellen-Bauelement, das Ausgangscodes neu speichern kann, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird von D. P. Morgan ("Surface Wave Device For Signal Processing" Elsevier, 1991, S. 286 bis 288) offenbart. Das programmierbare akustische Oberflächenwellen-Bauelement umfaßt Eingangskamm- Elektroden 8 und eine Vielzahl von unabhängigen Umformerelementen 9, die an einem paraelektrischen Substrat 10′ angeordnet sind, sowie eine Spannung anlegende Einheit 7 für ein wechselweises Anlegen einer positiven oder negativen Spannung an diese Umformerelemente 9. A conventional programmable surface acoustic wave device which can resave output codes as shown in Fig. 7 is disclosed by DP Morgan ("Surface Wave Device For Signal Processing" Elsevier, 1991, pp. 286-288). The programmable surface acoustic wave device comprises input comb electrodes 8 and a plurality of independent transducer elements 9 disposed on a paraelectric substrate 10 'and a voltage applying unit 7 for alternately applying a positive or negative voltage to these transducer elements 9 .
Jedes Umformerelement 9 umfaßt eine erste Elektrode 9a und eine zweite Elektrode 9b, und die Spannung anlegende Einheit 7 kann die zwischen der ersten und zweiten Elektrode 9a und 9b angelegte Spannung positiv oder negativ ändern. Der Polarisationszustand des paraelektrischen Substrats 10′ zwischen den Elektrode 9a und 9b wird umgekehrt, indem die Polarität der zwischen den Elektrode 9a und 9b angelegten Spannung geändert wird; der Ausgangscode aus dem Umformerelement 9 kann willkürlich in 0 oder 1 geändert werden.Each transducer element 9 comprises a first electrode and a second electrode 9 a 9 b, and the voltage applying unit 7, the a and 9 b applied voltage is positive or negative change between the first and second electrodes. 9 The polarization state of the paraelectric substrate 10 'between the electrode 9 a and 9 b is reversed by the polarity of the electrode between the 9 a and 9 b applied voltage is changed; the output code from the converter element 9 can be arbitrarily changed to 0 or 1.
Das programmierbare akustische Oberflächenwellen-Bauelement, das in Fig. 7 dargestellt ist, muß zum Betrieb des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements mit der Spannung anlegenden Einheit 7 ausgestattet sein; von der Spannung anlegenden Einheit 7 muß zu jedem Umformerelement 9 eine Spannung angelegt werden.The programmable surface acoustic wave device shown in Fig. 7 must be provided with the voltage applying unit 7 for operating the surface acoustic wave device; from the voltage application unit 7 , a voltage must be applied to each converter element 9 .
Im Gegensatz dazu kann ein programmierbares akustisches Oberflächenwellen-Bauelement, das einen dünnen piezoelektrischen Film in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet, vorbestimmte Ausgangssignale erzeugen, ohne daß konstant eine Spannung an das Umformerelement angelegt ist.In contrast, a programmable acoustic Surface wave device that has a thin piezoelectric film in accordance with the present invention uses predetermined Generate output signals without a constant voltage the transducer element is created.
Genauer ausgedrückt, ein akustisches Oberflächenwellen- Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 6 dargestellt ist, ist mit einem Umformerelement auf dem piezoelektrischen Substrat versehen, das erste Elektroden 12a und zweite Elektrode 12b, die den ersten Elektroden gegenüberliegen, umfaßt, und kann Ausgangscodes verhindern oder neu schreiben, indem die Polarität der Spannung, die zwischen der ersten Elektrode 12a und der zweiten Elektrode 12b angelegt ist, umgekehrt wird. Das piezoelektrische Substrat umfaßt einen Substrathauptkörper und einen auf dem Substrathauptkörper ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film. Der dünne ferroelektrische Film zwischen den Elektroden wird durch eine Spannung polarisiert, welche zwischen den ersten und zweiten Elektroden angelegt wird, um einen Ausgangscode einzustellen. Der eingestellte Ausgangscode wird durch Remananz sogar nach Entfernen der angelegten Spannung beibehalten.More specifically, a surface acoustic wave device according to the present invention, which is shown in Fig. 6, is provided with a transducer element on the piezoelectric substrate, the first electrode 12 a and second electrode 12 b, which are opposite to the first electrode comprises, and can prevent the output code or re-write by the polarity of the voltage which is applied between the first electrode 12 a and the second electrode 12 b is reversed. The piezoelectric substrate comprises a substrate main body and a thin ferroelectric film formed on the substrate main body. The thin ferroelectric film between the electrodes is polarized by a voltage applied between the first and second electrodes to set an output code. The set output code is retained by remanance even after removal of the applied voltage.
Wenn eine Spannung an das akustische Oberflächenwellen- Bauelement der vorliegenden Erfindung, wie es in dem Beispiel von Fig. 7 dargestellt ist, angelegt wird, wird der dünne dielektrische Film zwischen den Elektroden der Umformerelemente polarisiert und Code 1 oder 2 kann in dem Umformerelement eingestellt werden.When a voltage is applied to the surface acoustic wave device of the present invention as shown in the example of Fig. 7, the thin dielectric film is polarized between the electrodes of the converter elements, and code 1 or 2 can be set in the converter element ,
Wenn allerdings ein dünner ferroelektrischer Film als Elektroden des Umformerelements eingesetzt wird, bleibt der oben beschriebene Code aufgrund der Remaneszens des ferroelektrischen Materials zurück. Der durch Anlegen einer Spannung an das Umformerelement eingestellte Code kann als eingestellter Code von dem akustischen Oberflächenwellen- Bauelement ausgegeben werden, selbst nachdem die Spannung anlegende Einheit entfernt ist.However, if a thin ferroelectric film than Is used electrodes of the converter element, the remains Code described above due to the Remaneszens of ferroelectric material back. The by applying a Voltage to the transducer element set code can as set code from the surface acoustic wave Component can be output even after the voltage applying unit is removed.
Außerdem kann der Polarisationszustand umgekehrt werden, indem eine Spannung mit umgekehrter Polarität an das Umformerelement angelegt wird; auf diese Weise wird der Ausgangscode gelöscht, nachdem der Code in das Umformerelement eingegeben worden war. Auf diese Weise ist das akustische Oberflächenwellen-Bauelement programmierbar.In addition, the polarization state can be reversed, by applying a voltage with reversed polarity to the Transducer element is applied; in this way will the Output code cleared after the code in the Transformer element was entered. That way is the surface acoustic wave device programmable.
Dementsprechend kann das akustische Oberflächenwellen- Bauelement als programmierbarer akustischer Oberflächenwellen- Resonator und programmierbarer akustischer Oberflächenwellen- Filter eingesetzt werden. Bei einem automatischen Identifizierungssystem, das mit dem akustischen Oberflächenwellen-Bauelement ausgestattet ist, kann ein ID- Code von einem Transponder (ID-Karte) neu beschrieben werden.Accordingly, the surface acoustic wave Component as a programmable surface acoustic wave Resonator and programmable surface acoustic wave Filters are used. In an automatic Identification system with the acoustic Surface wave component is equipped, an ID Code from a transponder (ID card) are rewritten.
Das akustische Oberflächenwellen-Bauelement in der oben angeführten Ausführungsform wird nun detaillierter anhand der Zeichnungen beschrieben.The surface acoustic wave device in the above The above embodiment will now be described in more detail with reference to Drawings described.
Fig. 6(a) ist eine Draufsicht des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements, und Fig. 6(b) ist ein Schaltplan der Spannung anlegenden Einheit des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements. Fig. 6 (a) is a plan view of the surface acoustic wave device, and Fig. 6 (b) is a circuit diagram of the voltage applying unit of the surface acoustic wave device.
Nr. 10 bezeichnet in den Zeichnungen eine Oberfläche des dünnen ferroelektrischen Films 3, der PZT oder PT enthält und auf dem Substrathauptkörper ausgebildet ist; auf der Oberfläche des dünnen ferroelektrischen Films 3 ist eine Gruppe von Eingangs-Kamm-Elektroden 11 und eine Gruppe Ausgangs-Kamm-Elektroden (Umformerelemente) 12 angeordnet. Die Gruppe von Eingangs-Kamm-Elektroden 11 besteht aus einer ersten Kamm-Elektrode 11a und einer zweiten Kamm-Elektrode 11b, die sich einem bestimmten Abstand gegenüberliegen.Numeral 10 in the drawings denotes a surface of the thin ferroelectric film 3 containing PZT or PT and formed on the substrate main body; On the surface of the thin ferroelectric film 3 , a group of input comb electrodes 11 and a group of output comb electrodes (transducer elements) 12 are arranged. The group of input comb electrodes 11 consists of a first comb electrode 11 a and a second comb electrode 11 b, which are opposite to a certain distance.
Die Umformerelemente 12 bestehen aus ersten Elektroden 12a und zweiten Elektrode 12b; vier ersten Elektrode 12a sind in dieser Ausführungsform wie ein Kamm miteinander verbunden, was in den Zeichnungen dargestellt ist. Jede der zweiten Elektroden 12b ist gerade und zwischen benachbarten ersten Elektroden 12a und 12a angeordnet.The converter elements 12 consist of first electrodes 12 a and second electrode 12 b; four first electrode 12 a are connected in this embodiment as a comb, which is shown in the drawings. Each of the second electrodes 12 b is arranged straight and between adjacent first electrodes 12 a and 12 a.
In dieser Ausführungsform werden drei Umformerelemente 12 durch drei zweite Elektroden 12b, die zwischen den ersten Elektroden 12a angeordnet sind, gebildet. In this embodiment, three converter elements 12 by three second electrodes 12 b, which are arranged between the first electrode 12 a, formed.
Jede zweite Elektrode 12b kann durch Batterien 14 und 15 in der Spannung anlegenden Einheit über eine Spule 16 und einen Umschalter 17 mit Strom versorgt werden. Jede zweite Elektrode 12 ist über einen Kondensator 18 mit einer Ausgangsklemme 19 verbunden, um Gleichstromspannung auszuschalten und Wechselstromspannung durchzulassen. Die ersten Elektroden 12a sind an die Ausgangsklemme 20 angeschlossen. Die ersten Elektroden 12a sind über eine Erdung an die Batterien 14 und 15 angeschlossen.Each second electrode 12 b can be powered by batteries 14 and 15 in the voltage applying unit via a coil 16 and a switch 17 with power. Each second electrode 12 is connected via a capacitor 18 to an output terminal 19 to turn off DC voltage and pass AC voltage. The first electrodes 12 a are connected to the output terminal 20 . The first electrodes 12 a are connected via a ground to the batteries 14 and 15 .
In dem akustischen Oberflächenwellen-Bauelement mit einer derartigen Konfiguration kann mittels eines Umschalters 17 sowohl positive wie negative Spannung an die drei Umformerelemente 12 angelegt werden. Wenn eine positive Spannung an die drei zweiten Elektroden 12b angelegt wird, ist der Ausgangscode [111], und wenn negative Spannung an diese zweiten Elektrode 12b angelegt wird, ist der Ausgangscode [000]. Durch Veränderung der Polarität der an diese zweiten Elektrode 12b angelegten Spannungen kann jede Kombination von 0 und 1 erhalten werden.In the surface acoustic wave device having such a configuration, by means of a changeover switch 17, both positive and negative voltages can be applied to the three converter elements 12 . When a positive voltage is applied to the three second electrode is applied 12 b, the output code [111], and if negative voltage is applied to this second electrode 12 b is applied, the output code [000]. By changing the polarity of b applied to this second electrode 12 voltages each combination can be obtained from 0 to 1.
Wenn einmal eine Spannung an jedes Umformerelement 12 mit Hilfe der Spannung anlegenden Einheit 13 angelegt ist, wird der eingestellte Code durch Remanenz des dünnen ferroelektrischen Films 3 nach Entfernen der angelegten Spannung beibehalten (d. h. wenn jede zweite Elektrode 12b von den Batterien 14 und 15 abgeschaltet ist).Once a voltage is applied to each transducer element 12 by means of the voltage applying unit 13 , the set code is maintained by remanence of the thin ferroelectric film 3 after removal of the applied voltage (ie, if every second electrode 12 b is switched off by the batteries 14 and 15 is).
Daher kann das akustische Oberflächenwellen-Bauelement nach Einstellung des Codes allein ohne die Spannung anlegende Einheit 13 betrieben werden, wie dies in Fig. 6(c) dargestellt ist. Der eingestellte Code ist durch Umkehren der Spannung, die an jedes Umformerelement 12 angelegt ist, unter Verwendung der Spannung anlegenden Einheit 13 veränderbar. Therefore, the surface acoustic wave device can be operated after setting the code alone without the voltage applying unit 13 , as shown in Fig. 6 (c). The set code is changeable by reversing the voltage applied to each transducer element 12 using the voltage applying unit 13 .
Fig. 8 ist ein Schaltkreis, der eine andere Spannung anlegende Einheit 13′ zum Anlegen einer positiven oder negativen Spannung an jede zweite Elektrode 12b darstellt. Jede Elektrode 12b ist über Dioden, die in derselben oder entgegengesetzten Richtung parallel angeordnet sind, mit einer Schaltungsverknüpfung verbunden. Die Schaltungsverknüpfung 23 ist mit einem positiven oder negativen Impulsgenerator 24 verbunden. Ein Befehlssignal wird von einem Codegenerator 25 zu der Schaltungsverknüpfung 23 und dem Impulsgenerator 24 gegeben, um die Polarität der an jede Elektrode 12b angelegten Spannung zu bestimmen. Fig. 8 is a circuit which another voltage applying unit 13 'for applying a positive or negative voltage to each second electrode 12 b represents. Each electrode 12 b is connected via diodes which are arranged in parallel in the same or opposite direction, connected to a switching circuit. The circuit link 23 is connected to a positive or negative pulse generator 24 . A command signal is provided by a code generator 25 to the switching circuit 23 and the pulse generator 24 to determine the polarity of the applied voltage 12 b to each electrode.
Der Pulsgenerator 24 gibt basierend auf dem Signal aus dem Codegenerator 25 einen positiven oder negativen Impuls aus; der Impuls wird durch die Schaltungsverknüpfung 23 in eine der drei Elektroden 12b eingegeben. Der Code wird durch die Remanenz jedes Umformerelements 12 eingestellt.The pulse generator 24 outputs a positive or negative pulse based on the signal from the code generator 25 ; the pulse is input through the circuit link 23 in one of the three electrodes 12 b. The code is set by the remanence of each transducer element 12 .
Obgleich in Fig. 6 3 Umformerelemente verwendet werden, kann die Anzahl der Umformerelemente 2, 4 oder mehr sein.Although 3 converter elements are used in Fig. 6, the number of converter elements may be 2, 4 or more.
Außerdem kann ein Ausgangscode eingestellt werden, indem eine Spannung in die Eingangs-Kamm-Elektroden in der vorliegenden Erfindung angelegt wird.In addition, an output code can be set by a Tension in the input comb electrodes in the present Invention is created.
Fig. 9(a) zeigt eine Ausführungsform, in der Bezugszeichen Nr. 11′ Eingangs-Kamm-Elektroden darstellt und Bezugszeichen Nr. 12′ Ausgangs-Kamm-Umformerelemente darstellt. Impulsspannungen aus einem Impulsgenerator 24 in der Spannung anlegenden Einheit 13′ werden über eine Schaltungsverknüpfung 23 und Dioden 22 den Eingangs-Kamm-Elektroden 11′ zugeführt. Bezugszeichen Nr. 26 stellt eine Einheit dar, die die Dioden 26 und den Kondensator 18 umfaßt. Fig. 9 (a) shows an embodiment in which reference numeral no. 11 'represents input comb electrodes and numeral no. 12 ' represents output comb transducing elements. Pulse voltages from a pulse generator 24 in the voltage applying unit 13 'are supplied through a circuit link 23 and diodes 22 to the input comb electrodes 11 '. Reference numeral 26 represents a unit including the diodes 26 and the capacitor 18 .
Fig. 9(b) zeigt ein akustisches Oberflächenwellen- Bauelement, in dem die Polarität jeder Eingangs-Kamm- Elektrode 11′′ mit Umschaltern 27, die an beiden Seiten der Eingangs-Kamm-Elektrode angeordnet sind, veränderbar ist. Fig. 9 (b) shows a surface acoustic wave device in which the polarity of each input comb electrode 11 "is changeable with switches 27 disposed on both sides of the input comb electrode.
In dieser Ausführungsform werden ebenfalls alle die Materialien für Substrat, dünnen ferroelektrischen Film und Elektroden, die oben beschrieben wurden (Ausführungsform Typ B), bevorzugt verwendet.In this embodiment, all the Materials for substrate, thin ferroelectric film and Electrodes described above (embodiment type B), preferably used.
Als weitere Ausführungsform werden im folgenden ein akustischer Oberflächenwellen-Resonator und ein akustischer Oberflächenwellen-Filter beschrieben.As a further embodiment will be in the following Acoustic surface acoustic wave resonator and an acoustic Surface wave filter described.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, sind in dem akustischen Oberflächenwellen-Bauelement dieser Ausführungsform eine untere Elektrode und ein dünner ferroelektrischer Film in der genannten Reihenfolge auf ein Substrat laminiert, ist eine Reihe von engen ersten oberen Elektrode 41 parallel auf der Oberfläche des dünnen ferroelektrischen Films 3 angeordnet und sind enge zweite obere Elektroden 42 zwischen den ersten oberen Elektroden 41 angeordnet. Die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films ist kleiner als der Abstand zwischen der ersten oberen Elektrode 41 und der zweiten oberen Elektrode 42. Das Bauelement ist mit einer Spannung anlegenden Einheit für ein wechselweises Anlegen einer positiven oder negativen Ladung an jede obere Elektrode ausgestattet. Außerdem sind elastische Wellenreflektoren 50 an beiden Seiten der Gruppe der oberen Elektrode, die aus den ersten und zweiten oberen Elektroden besteht, entlang der Elektrodengruppierung angeordnet.As shown in FIG. 10, in the surface acoustic wave device of this embodiment, a lower electrode and a thin ferroelectric film are laminated on a substrate in the order named, a row of narrow first upper electrode 41 is parallel to the surface of the thin ferroelectric Films 3 are arranged and narrow second upper electrodes 42 between the first upper electrodes 41 are arranged. The thickness of the thin ferroelectric film is smaller than the distance between the first upper electrode 41 and the second upper electrode 42 . The device is equipped with a voltage applying unit for alternately applying a positive or negative charge to each upper electrode. In addition, elastic wave reflectors 50 are disposed on both sides of the upper electrode group consisting of the first and second upper electrodes along the electrode array.
Wenn das Substrat leitend ist, kann das Substrat selbst eine untere Elektrode sein. When the substrate is conductive, the substrate itself may be a be lower electrode.
Fig. 10(a) ist eine Draufsicht des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 10(b) ist eine Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 10(a). Fig. 10 (a) is a plan view of the surface acoustic wave device according to the present invention; and Fig. 10 (b) is a cross section taken along the line BB in Fig. 10 (a).
Eine untere Elektrode 2 ist an einem rechteckigen Substrat 1 angebracht und darauf ist ein dünner ferroelektrischer Film 3 ausgebildet.A lower electrode 2 is attached to a rectangular substrate 1 and a thin ferroelectric film 3 is formed thereon.
In der Mitte des Substrats sind in Längsrichtung schmale erste obere Elektroden 41 ausgebildet; zwischen den ersten oberen Elektroden 1 sind schmale zweite obere Elektroden 42 ausgebildet. Diese ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 sind in Querrichtung des Substrats parallel angeordnet. Die ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 sind in gleichem Abstand angeordnet. Die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films ist kleiner als der Abstand P zwischen der ersten oberen Elektrode 41 und der zweiten oberen Elektrode 42.In the middle of the substrate, narrow first upper electrodes 41 are formed in the longitudinal direction; between the first upper electrodes 1 narrow second upper electrodes 42 are formed. These first and second upper electrodes 41 and 42 are arranged in parallel in the transverse direction of the substrate. The first and second upper electrodes 41 and 42 are equidistantly spaced. The thickness of the thin ferroelectric film is smaller than the distance P between the first upper electrode 41 and the second upper electrode 42 .
An beiden Seiten der oberen Elektroden-Gruppe, die aus den ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 besteht, sind Reflektoren 50 angebracht. Jeder Reflektor 50 besteht aus einer Reihe von Reflexionsabschnitten 5a parallel zu den ersten und zweiten oberen Elektrode 41, 42 sowie aus Kurzschlußabschnitten 50b zum Verbinden der Reflexionsabschnitte 50a miteinander. Der Abstand zwischen den Reflexionsabschnitten 50a ist derselbe wie der zwischen den ersten und zweiten oberen Elektroden 41, 42.Reflectors 50 are attached to both sides of the upper electrode group consisting of the first and second upper electrodes 41 and 42 . Each reflector 50 consists of a series of reflection sections 5 a parallel to the first and second upper electrodes 41 , 42 and short-circuit sections 50 b for connecting the reflection sections 50 a to each other. The distance between the reflecting portions 50 a is the same as that between the first and second upper electrodes 41 , 42 .
Die oberen Elektroden 41 sind über ihre jeweiligen Kondensatoren 61 mit einer Anschlußklemme 20 verbunden. Ferner können die oberen Elektroden 41 über ihre jeweiligen Spulen 42 und Umschalter 81 an Batterie 14 oder Batterie 15 angeschlossen sein. Die positive Elektrode der Batterie 14 ist mit den oberen Elektroden 41 verbunden, und die negative Elektrode der Batterie 15 ist mit den oberen Elektroden 41 verbunden.The upper electrodes 41 are connected via their respective capacitors 61 to a terminal 20 . Further, the upper electrodes 41 may be connected to the battery 14 or the battery 15 via their respective coils 42 and switches 81 . The positive electrode of the battery 14 is connected to the upper electrodes 41 , and the negative electrode of the battery 15 is connected to the upper electrodes 41 .
Die oberen Elektroden 42 sind über ihre jeweiligen Kondensatoren 62 mit einer Anschlußklemme 19 verbunden. Auch die oberen Elektroden 42 können über ihre jeweiligen Spulen 72 und Umschalter 82 mit der Batterie 14 oder 15 verbunden sein. Die positive Elektrode der Batterie 15 ist an die oberen Elektroden angeschlossen und die negative Elektrode der Batterie 15 ist an die oberen Elektroden 42 angeschlossen.The upper electrodes 42 are connected via their respective capacitors 62 to a terminal 19 . Also, the upper electrodes 42 may be connected to the battery 14 or 15 through their respective coils 72 and switches 82 . The positive electrode of the battery 15 is connected to the upper electrodes, and the negative electrode of the battery 15 is connected to the upper electrodes 42 .
An die ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements, das eine derartige Konfiguration hat, können sowohl positive wie negative Spannungen angelegt werden. Beim Oszillieren dieses akustischen Oberflächenwellen-Bauteils werden Schwingungswellen, die durch die Elektrodengruppe erzeugt werden, durch die Reflektoren 50 reflektiert und erzeugen eine stationäre Welle, was zur Resonanz führt. Die Resonanzfrequenz hängt von der an die ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 angelegte Spannung ab.To the first and second upper electrodes 41 and 42 of the surface acoustic wave device having such a configuration, both positive and negative voltages may be applied. In oscillating this surface acoustic wave device, vibration waves generated by the electrode group are reflected by the reflectors 50 and generate a stationary wave, resulting in resonance. The resonance frequency depends on the voltage applied to the first and second upper electrodes 41 and 42 .
Die Resonanzfrequenz ist auf f eingestellt, wenn eine positive oder negative Spannung an alle ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 angelegt ist (Fall 1 unten). Wenn eine positive Spannung an die ersten oberen Elektroden 41 und eine negative Spannung an die zweiten oberen Elektroden angelegt ist (Fall 2 unten), ist die Resonanzfrequenz 2f. Die Resonanzfrequenz ist wie folgt veränderbar, indem die Kombination der an die ersten und zweiten unteren Elektroden 41 und 42 angelegten Spannungen modifiziert wird.The resonance frequency is set to f when a positive or negative voltage is applied to all first and second upper electrodes 41 and 42 (Case 1 below). When a positive voltage is applied to the first upper electrodes 41 and a negative voltage is applied to the second upper electrodes (Case 2 below), the resonance frequency is 2 f. The resonance frequency is variable as follows by modifying the combination of the voltages applied to the first and second lower electrodes 41 and 42 .
Wenn N 2 (wobei N die Anzahl derselben Polaritäten in den oberen Elektroden angibt) hat eine abwechselnde Anordnung auf N positiven Polaritäten (+) und N negativen Polaritäten (-) eine Resonanzfrequenz von f/N.If N 2 (where N is the number of the same polarities in the upper electrodes indicates) has an alternating arrangement N positive polarities (+) and N negative polarities (-) a resonant frequency of f / N.
Nachdem Spannungen aus den Batterien 14 und 15 zu den ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 angelegt wurden und die Batterien abgeschaltet wurden, können die Resonanzfrequenz-Charakteristika aufgrund einer Remanenz des dünnen ferroelektrischen Films 3 aufrecht erhalten werden. Die Polarität kann auch umgekehrt werden, indem die umgekehrte Spannung angelegt wird, um eine andere Resonanzfrequenz zu erzeugen.After voltages are applied from the batteries 14 and 15 to the first and second upper electrodes 41 and 42 and the batteries are turned off, the resonance frequency characteristics due to remanence of the thin ferroelectric film 3 can be maintained. The polarity can also be reversed by applying the reverse voltage to produce a different resonant frequency.
Dieses akustische Oberflächenwellen-Bauelement kann als programmierbarer akustischer Oberflächenwellen-Resonator oder -Filter verwendet werden.This surface acoustic wave device can as programmable surface acoustic wave resonator or filters are used.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter anhand von Beispielen beschrieben. The present invention will now be described in more detail with reference to FIG Examples are described.
Durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung wurden eine Ti-Schicht mit einer Dicke von 500 Å und eine Pt-Schicht als untere Elektrode mit einer Dicke von 2 000 Å getrennt auf einem 250 µm dickes Si-Substrat, das eine Oxid-Schicht in einer Dicke von 1 µm aufwies, abgeschieden.By a method of sputtering were a Ti layer with a thickness of 500 Å and a Pt layer as lower electrode separated by a thickness of 2,000 Å a 250 μm thick Si substrate containing an oxide layer in a thickness of 1 micron, deposited.
Mit einem Sol-Gel-Verfahren wurde ein dünner PZT- oder PT-Film der in Tabelle 1 beschrieben ist, auf der PT-Schicht als untere Elektrode abgeschieden.With a sol-gel method was a thin PZT or PT film described in Table 1 on the PT layer as lower electrode deposited.
Vor Abscheidung des dünnen PZT- oder PT-Films wurde ein dünner PT-Film mit einer Dicke von 0,01 µm als Pufferschicht durch ein Sol-Gel-Verfahren abgeschieden.Before deposition of the thin PZT or PT film was a thin PT film having a thickness of 0.01 μm as a buffer layer deposited by a sol-gel method.
Bei der Abscheidung der PT-Pufferschicht wurde eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung des dünnen PT-Films verwendet, wobei die flüssige Zusammensetzung durch Auflösen von Bleiacetat und Titanisopropoxid in Methoxyethanol in einem bestimmtem Molverhältnis hergestellt wurde.In the deposition of the PT buffer layer was a liquid Composition used to form the thin PT film, wherein the liquid composition by dissolving Lead acetate and titanium isopropoxide in methoxyethanol in one certain molar ratio was prepared.
Bei der PZT-Filmabscheidung wurde eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung des dünnen PZT-Films verwendet, wobei die flüssige Zusammensetzung hergestellt wurde, indem ein vorbestimmtes Molverhältnis von Bleiacetat, Zirkoniumbutoxid und Titanisopropoxid in einer Lösung aufgelöst wurden, so daß der Gesamtgehalt an gelösten Verbindungen 10 bis 20 Gew.-% betrug. Die Lösung wurde durch ein Aufschleuderverfahren aufgetragen und bei 400°C getrocknet. Das Verfahren wurde wiederholt, bis der Film eine bestimmte Dicke erreichte. Schließlich wurde der gebildete dünne PZT-Film eine Stunde lang bei 650°C gebrannt. In the PZT film deposition was a liquid Composition used to form the thin PZT film, wherein the liquid composition was prepared by a predetermined molar ratio of lead acetate, Zirconium butoxide and titanium isopropoxide in a solution were dissolved, so that the total content of dissolved Compounds 10 to 20 wt .-% was. The solution was through a spin-on and applied at 400 ° C. dried. The process was repeated until the film became a reached certain thickness. Finally, the educated thin PZT film fired for one hour at 650 ° C.
Ein Beispiel für die flüssige Zusammensetzung zur Bildung eines dünnen PZT-Films (der Gesamtgehalt als Metalloxide: 20 Gew.-%) ist folgendes:An example of the liquid composition for formation of a thin PZT film (the total content as metal oxides: 20 % By weight) is the following:
Bei Abscheidung des dünnen PT-Films wurde der dünne PT-Film direkt ohne Abscheidung einer Pufferschicht auf der Pt-Schicht der unteren Elektrode abgeschieden.Upon deposition of the thin PT film, the thin PT film became directly without deposition of a buffer layer on the Pt layer of the lower electrode deposited.
In diesem Fall wurde eine flüssige Zusammensetzung zur Bildung eines dünnen PT-Films verwendet, wobei die flüssige Zusammensetzung durch Auflösen von Bleiacetat und Titanisopropoxid in Methoxymethanol in einem bestimmten Molverhältnis hergestellt wurde, so daß der Gesamtgehalt an gelösten Verbindungen 10 Gew.-% betrug.In this case, a liquid composition was used for Formation of a thin PT film used, wherein the liquid Composition by dissolving lead acetate and Titanium isopropoxide in methoxymethanol in a given Mole ratio was prepared so that the total content of dissolved compounds was 10 wt .-% was.
Mit einem Vakuumzerstäubungsverfahren wurden zwei 70 µm × 70 µm große quadratische obere Aluminium-Elektroden mit einer Dicke von 1 500 Å und einem Zwischenelektrodenabstand von 180 µm - wie in Fig. 1 dargestellt ist - auf dem dünnen PZT- oder PT-Film ausgebildet.With a sputtering method, two 70 μm × 70 μm square aluminum top electrodes having a thickness of 1,500 Å and an inter-electrode gap of 180 μm as shown in Fig. 1 were formed on the thin PZT or PT film.
Zwischen den oberen Elektroden wurde bei 150°C 10 min lang ein elektrisches Gleichstromfeld von 300 kV/cm angelegt. Die dünnen PZT- und PT-Filme wurden in vertikaler Richtung polarisiert und dadurch piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt. Between the upper electrodes was at 150 ° C for 10 minutes a DC electric field of 300 kV / cm applied. The thin PZT and PT films were in the vertical direction polarized and thereby piezoelectric thin-film resonators manufactured.
Die Grund-Resonanzfrequenz der vertikalen Schwingung jedes resultierenden dünnen piezoelektrischen Films ist in Fig. 1 dargestellt.The fundamental resonance frequency of the vertical vibration of each resultant thin piezoelectric film is shown in FIG .
Wie in Beispiel A1 bzw. A12, außer der Abstand zwischen den oberen Elektroden 0,2 µm war, was kleiner war als die Dicke des dünnen PZT-Films und des dünnen PT-Films, wurden ein dünner PZT-Film und einer dünner PT-Film hergestellt.As in example A1 or A12, except the distance between the upper electrodes was 0.2 μm, which was smaller than the thickness of the thin PZT film and the thin PT film, became one thin PZT film and a thinner PT film.
Die Polarisation dieser Filme durch Anlegen eines elektrischen Gleichstromfeldes war wegen eines Kurzschlusses zwischen den oberen Elektrode unbefriedigend.The polarization of these films by applying a DC electric field was due to a short circuit unsatisfactory between the upper electrode.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator, wie in Beispiel A1 hergestellt, außer daß die PZT-Filmdicke 0,8 µm betrug und zwei rechteckige (80 µm × 75 µm) obere Aluminium- Elektroden mit einem Zwischenelektrodenabstand von 75 µm gebildet wurden. Die Resonanzfrequenz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben.It became a piezoelectric thin-film resonator, as in Example A1 except that the PZT film thickness is 0.8 μm and two rectangular (80 μm × 75 μm) upper aluminum Electrodes with an inter-electrode distance of 75 μm were formed. The resonance frequency and the Insertion loss are given in Table 2.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator wie in Beispiel A17 hergestellt, außer daß ein hohler Abschnitt in einer Größe von 235 µm × 75 µm × 235 µm (Tiefe) an der Seite des Si-Substrats, die der Seite, an der die oberen Elektroden ausgebildet waren gegenüberlag, bereitgestellt wurde, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben. A piezoelectric thin-film resonator was fabricated as in Example A17 except that a hollow portion of 235 μm × 75 μm × 235 μm (depth) on the side of the Si substrate, that on the side where the upper electrodes were were formed opposite, was provided, as shown in Fig. 2. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator wie in Beispiel A12 hergestellt, außer daß die PZT-Filmdicke 0,8 µm war und zwei rechteckige (80 µm × 75 µm) obere Aluminium- Elektroden mit einem Zwischenelektrodenabstand von 75 µm ausgebildet wurden. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben.There was a piezoelectric thin-film resonator as in Example A12 except that the PZT film thickness is 0.8 μm was and two rectangular (80 microns × 75 microns) upper aluminum Electrodes with an inter-electrode distance of 75 μm were trained. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator wie in Beispiel A19 hergestellt, außer daß ein hohler Abschnitt in einer Größe von 235 µm × 75 µm × 235 µm (Tiefe) auf der Seite des Si-Substrats angebracht war, die der Seite gegenüberlag, an der die oberen Elektroden ausgebildet waren, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben.A piezoelectric thin-film resonator was fabricated as in Example A19 except that a hollow portion of 235 μm × 75 μm × 235 μm (depth) was attached on the side of the Si substrate opposite to the side at which the upper electrodes were formed, as shown in Fig. 2. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.
Nach Abscheidung eines dünnen PZT-Films und eines dünnen PT-Films wie in Beispiel A7 bzw. A20 wurde durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung auf diesem - allerdings nicht im Schwingungsbereich - ein SiO₂-Film mit einer Dicke von 1 µm ausgebildet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist; dann wurden oberen Elektroden mit einem Elektrodenzwischenabstand von 10 µm für den PZT-Film oder 75 µm für den PT-Film gebildet, um so eine Brücke zwischen dem SiO₂-Film und dem dünnen PZT- oder PT-Film zu bilden. Es wurden zwei piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt. In diesen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren war die Fläche des Bereichs, der auf dem dünnen PZT-Film ausgebildet war, 70 µm × 70 µm, der Bereich des Abschnitts, der auf dem dünnen PT-Film ausgebildet war 80 µm × 75 µm, die Fläche es Bereichs, der auf dem SiO₂-Film ausgebildet war, 100 µm × 100 µm. Die Breite der Verbindung betrug 20 µm.After deposition of a thin PZT film and a thin PT film as in Example A7 and A20 was by a method of sputtering on this - but not in the vibration region - an SiO₂ film formed with a thickness of 1 micron, as shown in FIG 3 is shown. then, upper electrodes having an inter-electrode pitch of 10 μm were formed for the PZT film or 75 μm for the PT film so as to form a bridge between the SiO₂ film and the PZT or PT thin film. Two piezoelectric thin-film resonators were produced. In these thin film piezoelectric resonators, the area of the area formed on the PZT thin film was 70 μm × 70 μm, and the area of the portion formed on the PT thin film was 80 μm × 75 μm, the area It area, which was formed on the SiO₂ film, 100 microns × 100 microns. The width of the connection was 20 μm.
Die Scheinwiderstände der piezoelektrischen Dünnfilm- Resonatoren wurden mit jenen der Beispiele A7 und A20 verglichen, um die Abhängigkeit des Scheinwiderstands im oberen Elektrodenbereich zu klären. Die Scheinwiderstände der piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren in Beispiel A7 und A20 waren annähernd 50 Ω und jene in den Beispielen A21 und A22 waren ebenfalls etwa 50 Ω. Somit ändern sich die elektrischen Charakteristika nicht mit der Resonator- Konfiguration; es kann eine verstärkte Struktur erreicht werden, indem die Positionen, an denen die oberen Elektroden ausgebildet werden, verschoben werden.The impedance of the piezoelectric thin-film Resonators were compared with those of Examples A7 and A20 compared to the dependence of the impedance in the clarify the upper electrode area. The impedance of the piezoelectric thin-film resonators in Example A7 and A20 were approximately 50Ω and those in Examples A21 and A22 were also about 50 Ω. Thus, the change electrical characteristics with the resonator Configuration; it can reach a reinforced structure Be aware of the positions where the upper electrodes be trained to be moved.
Als nächstes werden Beispiele für eine Abscheidung eines dünnen PZT- oder PT-Films unter Verwendung eines dünnen Diamantfilm-Substrats beschrieben.Next, examples of deposition of a thin PZT or PT film using a thin film Diamond film substrate described.
Mit einem Verfahren der Vakuumzerstäubung wurden auf einen 250 µm dicken Si-Substrat, auf dem ein dünner Diamantfilm mit einer Dicke von 20 µm ausgebildet war, eine Ti-Schicht mit einer Dicke von 500 Å und eine Pt-Schicht als untere Elektrode mit einer Dicke von 2 000 Å getrennt abgeschieden.With a method of the sputtering were on a 250 micron thick Si substrate on which a thin diamond film with a thickness of 20 microns was formed, a Ti layer with a thickness of 500 Å and a Pt layer as the lower one Separated electrode with a thickness of 2 000 Å separately.
Auf der Pt-Schicht als der unteren Elektrode wurde mittels Sol-Gel-Verfahren ein dünner PZT- oder PT-Film mit einer Dicke von 0,8 µm abgeschieden.On the Pt layer as the lower electrode was by means of Sol-gel method a thin PZT or PT film with a Thickness of 0.8 microns deposited.
Es wurde eine flüssige Zusammensetzung zur PZT- Filmabscheidung verwendet, in der Bleiacetat, Zirkoniumbutoxid und Titanisopropoxid in einem bestimmten Molverhältnis in einer Lösung aufgelöst waren, so daß der Gesamtgehalt an gelösten Bestandteilen 18 Gew.-% war; zur PT-Filmabscheidung wurde eine flüssige Zusammensetzung verwendet, in der Bleiacetat und Titanpropoxid in einem bestimmten Verhältnis in einer Lösung aufgelöst waren, so daß der Gesamtfeststoffgehalt 10 Gew.-% betrug. Diese flüssigen Zusammensetzungen wurden schleuderbeschichtet und bei 400°C getrocknet. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis der Film eine vorherbestimmte Dicke erreichte, dann wurde das Substrat 1 h lang bei 650°C gebrannt.It was a liquid composition for PZT Film deposition used in the lead acetate, Zirconium butoxide and titanium isopropoxide in a given Molar ratio were dissolved in a solution, so that the Total dissolved content was 18% by weight; to PT film deposition became a liquid composition used in the lead acetate and titanium propoxide in one certain ratio were dissolved in a solution, so that the total solids content was 10% by weight. This liquid Compositions were spin-coated and heated at 400 ° C dried. This procedure was repeated until the film reached a predetermined thickness, then the substrate became Fired at 650 ° C for 1 h.
Als nächstes wurden zwei rechteckige (70 µm × 75 um) obere Elektroden 4A und 4B, die eine Dicke von 1 500 Å und einen Elektrodenzwischenabstand hatten, in einem Verfahren der Vakuumzerstäubung auf den dünnen PZT- oder PT-Film aufgemustert, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist.Next, two rectangular (70 μm × 75 μm) upper electrodes 4 A and 4 B having a thickness of 1500 Å and an inter-electrode gap were patterned on the thin PZT or PT film by a sputtering method as described is shown in Fig. 1b.
Zwischen die oberen Elektroden wurde 10 min lang bei 150°C ein elektrisches Gleichstromfeld mit 300 kV/cm angelegt. Sowohl der dünne PZT- wie auch der PT-Film wurden in vertikaler Richtung polarisiert und dadurch piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt.Between the upper electrodes was at 150 ° C for 10 min a DC electric field with 300 kV / cm applied. Both the thin PZT and the PT film were in polarized in the vertical direction and thus piezoelectric Thin-film resonators produced.
Die Grund-Resonanzfrequenz und die Einfügungsdämpfung der vertikalen Schwingung für jeden resultierenden piezoelektrischen dünnen Film sind in Tabelle 3 angegeben.The fundamental resonance frequency and the insertion loss of the vertical vibration for each resulting piezoelectric thin film are given in Table 3.
Es wurden ein Dünnfilm-PZT-Resonator und ein Dünnfilm-PT- Resonator wie in den Beispielen A23 bzw. A24 hergestellt, außer daß 250 µm dicke Si-Substrate, die einen Oberflächenoxidfilm mit einer Dicke von 1 µm hatten, verwendet wurden. Die Grund-Resonanzfrequenz und die Einfügungsdämpfung der vertikalen Schwingung für jeden dünnen piezoelektrischen Film sind in Tabelle 3 angegeben. A thin film PZT resonator and a thin film PT were used. Resonator as prepared in Examples A23 and A24, except that 250 microns thick Si substrates, a Had surface oxide film with a thickness of 1 μm, were used. The fundamental resonance frequency and the Insertion loss of vertical vibration for each thin Piezoelectric films are shown in Table 3.
Die in Tabelle 3 angeführten Resultate erläutern, daß sich die Einfügungsdämpfung verbessert, wenn eine dünner Diamantfilm verwendet wird.The results given in Table 3 illustrate that the insertion loss improves when a thinner Diamond film is used.
Es wurde ein PZT-Dünnfilm-Resonator und ein PT-Dünnfilm- Resonator, wie sie in Beispiel A23 bzw. Beispiel A24 verwendet wurden, mit der Ausnahme, daß der Elektrodenabstand 0,2 µm war, was kleiner war als die Dicke des dünnen PZT- oder des dünnen PT-Films, hergestellt. Die Resonatoren konnten wegen eines Kurzschlusses, der auftrat, wenn ein elektrisches Gleichstromfeld zwischen den oberen Elektroden angelegt wurde, nicht polarisiert werden.It was a PZT thin-film resonator and a PT thin-film Resonator, as in Example A23 or Example A24 were used, with the exception that the electrode spacing 0.2 μm, which was smaller than the thickness of the thin PZT or the thin PT film. The resonators could because of a short circuit that occurred when a DC electric field between the upper electrodes was created, not polarized.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator, wie er in Beispiel A23 hergestellt wurde, allerdings mit der Ausnahme, daß die PZT-Filmdicke 0,8 µm war und daß zwei rechteckige (80 µm × 75 µm) obere Aluminium-Elektroden mit einem Elektrodenabstand ausgebildet wurden. Die Frequenzresonanz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 4 angegeben.It became a piezoelectric thin-film resonator, as in Example A23 was prepared, but with the exception that the PZT film thickness was 0.8 microns and that two rectangular (80 microns × 75 microns) upper aluminum electrodes with a Electrode spacing were formed. The frequency resonance and the insertion loss are given in Table 4.
Es wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator wie in Beispiel A25 hergestellt, allerdings mit der Ausnahme, daß ein hohler Abschnitt mit 235 µm × 75 µm × 235 µm (Tiefe) auf der Seite des Si-Substrats ausgebildet wurde, die der Seite, auf der die oberen Elektroden ausgebildet waren, gegenüberlag, was in Fig. 2 dargestellt ist. Die Frequenzresonanz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 4 dargestellt. Der hohle Abschnitt beeinträchtigt wegen des dünnen Diamantfilms, der auf dem Substrat abgeschieden ist, die Festigkeit nicht.A piezoelectric thin-film resonator was fabricated as in Example A25 except that a hollow portion of 235 μm × 75 μm × 235 μm (depth) was formed on the side of the Si substrate facing the side on which the upper electrodes were formed opposite to each other, as shown in FIG . The frequency resonance and the insertion loss are shown in Table 4. The hollow portion does not affect the strength because of the thin diamond film deposited on the substrate.
Nachdem ein dünner PZT-Film wie in Beispiel A23 abgeschieden worden war, wurde mittels eines Verfahrens der Vakuumzerstäubung ein SiO₂-Film mit einer Dicke von 1 µm auf dem dünnen PZT-Film - außer im Vibrationsbereich - abgeschieden; dann wurden die oberen Elektroden 4A und 4B, die eine Dicke von 1 500 Å hatten, mit einem Elektrodenzwischenraum so ausgebildet, daß sie eine Brücke zwischen dem SiO₂-Film und dem dünnen PZT-Film bildeten. Auf diese Weise wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator hergestellt. Die Fläche des Abschnitts der oberen Elektrode, die auf dem dünnen PZT-Film ausgebildet war, war 70 µm × 70 µm; die Fläche des Abschnitts der oberen Elektrode, die auf dem SiO₂-Film ausgebildet war, war 100 µm × 100 µm, und die Breite der Verbindung war 20 µm.After a thin PZT film was deposited as in Example A23, a SiO 2 film having a thickness of 1 μm was deposited on the thin PZT film except for the vibration region by a sputtering method; Then, the upper electrodes 4 A and 4 B, which had a thickness of 1500 Å, were formed with an electrode gap so as to form a bridge between the SiO₂ film and the PZT thin film. In this way, a piezoelectric thin-film resonator was produced. The area of the portion of the upper electrode formed on the thin PZT film was 70 μm × 70 μm; the area of the portion of the upper electrode formed on the SiO₂ film was 100 μm × 100 μm, and the width of the joint was 20 μm.
Der Scheinwiderstand dieses piezoelektrischen Dünnfilm- Resonators wurde mit dem von Beispiel A23 verglichen, um die Abhängigkeit des Scheinwiderstandes von der Fläche der oberen Elektroden zu klären. Die piezoelektrischen Dünnfilm- Resonatoren von Beispiel A23 und A27 hatten etwa 50 Ω. Damit ändert sich der Scheinwiderstand durch eine solche Konfigurationsveränderung nicht; es wird eine verstärkte Struktur durch Verschiebung der Positionen, an denen die oberen Elektroden ausgebildet sind, erreicht. The impedance of this piezoelectric thin-film Resonator was compared with that of Example A23 to the Dependence of the impedance on the surface of the upper Clarify electrodes. The piezoelectric thin-film Resonators of Example A23 and A27 had about 50 Ω. In order to the impedance changes through such Configuration change not; it will be a reinforced one Structure by shifting the positions at which the Upper electrodes are formed reached.
Auf einem Einkristall-Si-Substrat (3 inch Durchmesser, Dicke 250 µm), das einen Oberflächenoxidfilm (1 µm Dicke) hatte, wurde durch ein Sol-Gel-Verfahren eine dünne BST- Pufferschicht, eine dünne STO-Pufferschicht bzw. eine dünne BTO-Pufferschicht mit einer Dicke von jeweils 0,15 µm getrennt abgeschieden; dann wurde darauf ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 0,8 µm darauf abgeschieden.On a single crystal Si substrate ( 3 inches in diameter, 250 μm in thickness) having a surface oxide film (1 μm in thickness), a thin BST buffer layer, a thin STO buffer layer, and a thin BST buffer layer were formed by a sol-gel method Separated BTO buffer layer with a thickness of 0.15 microns each separately; then a thin PZT film of 0.8 μm thick was deposited thereon.
Um die dünnen BST-, STO-, BTO- und PZT-Filme zu bilden, wurden die folgenden Zusammensetzungen mit einer Apparatur zur Aufschleuderbeschichtung aufgetragen und bei 400°C getrocknet; dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine vorher bestimmte Dicke erreicht wurde, dann wurde das Substrat 1 h lang bei 650°C gebrannt.To make the thin BST, STO, BTO, and PZT films were the following compositions with an apparatus applied to the spin coating and at 400 ° C. dried; this procedure was repeated until one before certain thickness was reached, then that became Substrate fired at 650 ° C for 1 h.
Flüssige Zusammensetzung zur BST-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%):Liquid composition for BST film deposition (Total content of reduced metal oxides: 7% by weight):
Flüssige Zusammensetzung zur STO-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%):Liquid composition for STO film deposition (Total content of reduced metal oxides: 7% by weight):
Flüssige Zusammensetzung zur BTO-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%):Liquid composition for BTO film deposition (Total content of reduced metal oxides: 7% by weight):
Flüssige Zusammensetzung zur PZT-Filmabscheidung (Gesamtgehalt der reduzierten Metalloxide: 20 Gew.-%):Liquid composition for PZT film deposition (Total content of the reduced metal oxides: 20% by weight):
Es wurden Aluminium-Kamm-Elektroden mit dem in Fig. 5 angegebenen Muster (LAS ist in Tabelle 3 angegeben) gebildet; der dünne PZT-Film wurde polarisiert, indem eine Gleichstromspannung von 30 V zwischen Kamm-Elektroden 4a und 4b und zwischen Kamm-Elektroden 4c und 4d für 10 min angelegt wurde.Aluminum comb electrodes having the pattern shown in Fig. 5 (LAS is shown in Table 3) were formed; The thin PZT film was polarized by applying a DC voltage of 30 V between comb electrodes 4 a and 4 b and between comb electrodes 4 c and 4 d for 10 min.
Das akustische Oberflächenwellen-Bauelement oszilliert akustische Oberflächen aufgrund einer Oberflächenverformung, die durch den piezoelektrischen Effekt verursacht wird, wenn ein elektrisches Signal zwischen die Elektroden 4a und 4b gegeben wird. Wenn der Abstand zwischen den Elektrode 4c und 4d die Hälfte der akustischen Oberflächenwellenlänge ist, werden akustische Oberflächenwellen stark oszilliert und das Bauelement arbeitet als akustisches Oberflächenwellen- Bauelement.The surface acoustic wave device oscillates acoustic surfaces due to a surface deformation caused by the piezoelectric effect when an electric signal is given between the electrodes 4 a and 4 b. When the distance between the electrodes 4 c and 4 d is half the surface acoustic wave wavelength, surface acoustic waves are largely oscillated and the device operates as a surface acoustic wave device.
Es wurde ein elektrisches Signal zwischen die Elektroden 4a und 4b des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gebracht und das Ausgangssignal aus den Elektroden 4c und 4d gemessen. Die in Tabelle 5 angegebenen Grund-Resonanzfrequenzen wurden beobachtet.It was an electrical signal between the electrodes 4 a and 4 b of the surface acoustic wave device brought and the output signal from the electrodes 4 c and 4 d measured. The fundamental resonance frequencies given in Table 5 were observed.
In jedem Beispiel wurde ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 0,8 µm durch ein Sol-Gel-Verfahren an spiegelblanken Einkristall-Saphir (5 cm × 5 cm × 0,7 mm Tiefe) abgeschieden. Die flüssige Zusammensetzung für die PZT-Filmabscheidung und die Bedingungen dafür sind wie die, die oben beschrieben wurden und zur Abscheidung des dünnen PZT-Films verwendet wurden.In each example, a thin PZT film with a thickness was used of 0.8 .mu.m by a sol-gel method on mirror-thin Single crystal sapphire (5 cm × 5 cm × 0.7 mm depth) deposited. The liquid composition for PZT film deposition and the conditions are the same as those described above and used to deposit the thin PZT film were.
Es wurden obere Kamm-Elektroden mit unterschiedlichem Elektrodenabstand (LAS ist in Tabelle 4 angegeben) ausgebildet und der dünne PZT-Film wurde unter denselben Bedingungen wie oben bei der Herstellung eines akustischen Oberflächenwellen-Bauelements polarisiert.There were upper comb electrodes with different Electrode distance (LAS is given in Table 4) formed and the thin PZT film was under the same Conditions as above in the production of an acoustic Surface wave device polarized.
Es wurde ein elektrisches Signal zwischen die Elektroden 4a und 4b des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gebracht und das Ausgangssignal aus den Elektroden 4c und 4d gemessen. Die Grundresonanzfrequenzen, die in Tabelle 6 angegeben sind, wurden gemessen.It was an electrical signal between the electrodes 4 a and 4 b of the surface acoustic wave device brought and the output signal from the electrodes 4 c and 4 d measured. The fundamental resonance frequencies given in Table 6 were measured.
Da die Polarisationsrichtungen zwischen den oberen Elektroden in diesen Beispielen wechseln, ist die Frequenz die zweifache der, die auftritt, wenn die Polarisationsrichtungen vertikal zu den Kamm-Elektroden gleich sind.Since the polarization directions between the upper electrodes In these examples, the frequency is two times the one that occurs when the polarization directions are vertical are equal to the comb electrodes.
Wie in Beispiel B4 wurde ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 1 µm auf dem Si-Substrat abgeschieden. Das in Fig. 6 angegebene Elektrodenmuster, das eine Linienbreite (L·S) von µm hatte, wurde auf dem dünnen PZT-Film gebildet. Jede Kreuzungslänge zwischen den Elektroden 11a und 11b und zwischen den Elektrode 12a und 12b wurde auf 400 µm festgelegt. Die Batterien 14 und 15 hatten eine Spannung von 30 V.As in Example B4, a thin PZT film having a thickness of 1 μm was deposited on the Si substrate. The electrode pattern indicated in Fig. 6 having a line width (L • S) of μm was formed on the thin PZT film. Each crossing length between the electrodes 11 a and 11 b and between the electrodes 12 a and 12 b was set to 400 microns. The batteries 14 and 15 had a voltage of 30 V.
An jedes Umformerelement in dem akustischen Oberflächenwellen-Bauelement, das eine derartige Konfiguration hat, wurde eine positive oder negative Spannung angelegt; der Code wurde durch Entfernen der Spannung eingestellt. Wenn Eingangsimpulse mit einer Pulsdauer von 500 ns angewendet wurden, wurde eine Signalwellenform, die dem eingestellten Code entsprach, ausgegeben. Der eingegebene Code wurde wiederholt geändert und immer eine Signalwellenform, die dem eingegebenen Code entsprach, ausgegeben.To each transducer element in the acoustic Surface wave device, such a Configuration has been a positive or negative voltage applied; The code was removed by removing the voltage set. When input pulses with a pulse duration of 500 ns was applied, was a signal waveform, the corresponded to the set code. The entered Code has been changed repeatedly and always one Signal waveform corresponding to the inputted code, output.
Wie bereits oben ausgeführt wurde, ist der eingestellte Code in der vorliegenden Erfindung neu schreibbar, das akustische Oberflächenwellen-Bauelement und somit der Resonator, Filter und die ID-Karte, die dasselbe verwenden, können nach Entfernung der zur Code-Einstellung angelegten Spannung arbeiten.As stated above, the set code is rewritable in the present invention, the acoustic Surface wave device and thus the resonator, filter and the ID card using the same can after Removal of the voltage applied to the code setting work.
Das das akustische Oberflächenwellen-Bauelement nach Code- Einstellung ohne die Spannung anlegende Einheit allein arbeiten kann, ist es leicht und kompakt.The surface acoustic wave device according to Code Setting without the tension applying unit alone can work, it is lightweight and compact.
Auf einem 4 inch Silicium-Substrat wurde nach einem Sol-Gel- Verfahren ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 1 µm ausgebildet. Dann wurden Aluminium-Elektroden 41 und 42, die eine Dicke von 0,1 µm hatten, wie in Fig. 10 mit einer Linienbreite und einem Linienabstand von 4 µm auf den dünnen PZT-Film als Muster aufgebracht. Es wurden Reflektoren 50, die dieselbe Linienbreite und Linienabstand des Reflexionsbereichs hatten, angeordnet. Die Spannung der Batterien 14 und 15 war 30 Volt.On a 4 inch silicon substrate, a thin PZT film having a thickness of 1 μm was formed by a sol-gel method. Then, aluminum electrodes 41 and 42 having a thickness of 0.1 μm as shown in Fig. 10 with a line width and a line pitch of 4 μm were patterned on the thin PZT film. Reflectors 50 having the same line width and line spacing of the reflection area were arranged. The voltage of batteries 14 and 15 was 30 volts.
An die oberen Elektroden 41 und 42 des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements wurde eine positive Spannung angelegt und wieder entfernt. Das akustische Oberflächenwellen-Bauelement oszillierte mit einer Oszillationsfrequenz von 200 MHz. Es wurde immer eine Signalwellenform, die dem eingegebenen Code entsprach, ausgegeben. Die Resonanzfrequenz war 400 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 2 angelegt wurde; die Resonanzfrequenz war 100 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 3 angelegt wurde; und die Resonanzfrequenz war 66 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 4 angelegt wurde.A positive voltage was applied to the upper electrodes 41 and 42 of the surface acoustic wave device and removed again. The surface acoustic wave device oscillated at an oscillation frequency of 200 MHz. A signal waveform corresponding to the input code was always output. The resonance frequency was 400 MHz when the voltage pattern of Case 2 was applied; the resonance frequency was 100 MHz when the voltage pattern of case 3 was applied; and the resonance frequency was 66 MHz when the voltage pattern of Case 4 was applied.
Es wurde eine untere Pt-Elektrode mit einer Dicke von 0,2 µm auf einem MgO-Substrat gebildet. Unter Verwendung des MgO- Substrats wurde wie oben ausgeführt, ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement hergestellt. Das Bauelement hatte dieselbe Resonanzfrequenz wie das, das oben beschrieben wurde.It became a lower Pt electrode with a thickness of 0.2 microns formed on a MgO substrate. Using the MgO Substrate was made as above, an acoustic Surface wave component manufactured. The component had the same resonant frequency as that described above has been.
Da ein dünner piezoelektrischer PZT- oder PT-Film in einem piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelement, Ausführungsform Typ A gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, verwendet wird, kann das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement als Filter mit großer Bandbreite und als Resonator mit einer weiten Oszillationsfrequenz arbeiten. Since a thin piezoelectric PZT or PT film in one piezoelectric thin-film component, embodiment type A according to the present invention as described above is used, the piezoelectric thin film device as a filter with a large bandwidth and as a resonator with a wide oscillation frequency work.
Da die beiden oberen Elektroden in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, ist es nicht notwendig, daß die untere Elektrode als terminale Elektrode verwendet wird. Damit sind keine beschwerlichen Schritte zur Freilegung der unteren Elektrode erforderlich; der piezoelektrische Dünnfilmresonator kann in einfacher Weise hergestellt werden.Because the two upper electrodes at a certain distance are arranged, it is not necessary that the lower Electrode is used as a terminal electrode. This is No arduous steps to expose the bottom Electrode required; the piezoelectric Thin film resonator can be easily produced.
Durch Bildung eines dünnen dielektrischen Pufferfilms wie z. B. eines BST-, STO- oder BTO-Films kann ein billiges Einkristall-Si-Substrat verwendet werden, was zu einer Kostenverringerung führt.By forming a thin dielectric buffer film such as z. B. a BST, STO or BTO film can be a cheap Single crystal Si substrate can be used, resulting in a Cost reduction leads.
Da ein piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, das die Resonanzfrequenz verändern kann, in einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erhältlich ist, kann der eingestellte Code verändert werden. Das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement kann nach Entfernung der zur Code-Einstellung angelegten Spannung arbeiten, und wird wegen seiner in einfacher Weise veränderbaren Resonanzfrequenz vorzugsweise in Resonatoren, Filtern und ID- Karten eingesetzt.As a piezoelectric thin film device, the Resonant frequency can change, in another Embodiment obtainable according to the present invention is, the set code can be changed. The piezoelectric thin-film device can after removal of the voltage applied to the code setting work, and will because of its easily changeable Resonant frequency preferably in resonators, filters and ID Cards inserted.
Das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement kann nach Einstellung der Resonanzfrequenz (des Codes) allein ohne die Spannung anlegende Einheit verwendet werden und ist daher leicht und kompakt. The piezoelectric thin film device can after Setting the resonance frequency (of the code) alone without the Voltage applying unit can be used and is therefore lightweight and compact.
Isometrische Ansichten, die eine Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung darstellen; Fig. 1(a) zeigt ein Si- Substrat und Fig. 1(b) zeigt ein Si-Substrat, das einen dünnen Oberflächendiamantfilm hat.Isometric views illustrating one embodiment Type A of the present invention; Fig. 1 (a) shows a Si substrate, and Fig. 1 (b) shows a Si substrate having a thin surface diamond film.
Eine Vorderansicht, die eine andere Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung zeigt.A front view showing another embodiment type A of the present invention.
Eine isometrische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung darstellt.An isometric view showing another embodiment Type A of the present invention.
Zeichnungen, die noch eine weitere Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung darstellen; Fig. 4(a) ist eine Vorderansicht und Fig. 4(b) ist eine Seitenansicht.Drawings illustrating still another embodiment type A of the present invention; Fig. 4 (a) is a front view and Fig. 4 (b) is a side view.
Eine Draufsicht, die ein Muster einer oberen Kamm-Elektrode eines akustischen Oberflächenwellen-Bauelements, das in Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung verwendet wird, darstellt. A top view showing a pattern of an upper comb electrode a surface acoustic wave device used in Embodiment Type B of the present invention is used is, represents.
Zeichnungen, die eine Konfiguration des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements, Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung zeigen; Fig. 6(a) ist eine Draufsicht, Fig. 6(b) ist ein Schaltkreis einer Spannung anlegenden Einheit und Fig. 6(c) ist ein Blockdiagramm, das den Zustand ohne die Spannung anlegende Einheit zeigt.Drawings showing a configuration of the surface acoustic wave device, embodiment type B of the present invention; Fig. 6 (a) is a plan view, Fig. 6 (b) is a voltage applying unit circuit, and Fig. 6 (c) is a block diagram showing the state without the voltage applying unit.
Ein Blockdiagramm eines herkömmlichen akustischen Oberflächenwellen-Bauelements.A block diagram of a conventional acoustic Surface acoustic wave component.
Ein Schaltkreis, der eine andere Spannung anlegende Einheit darstellt, die in einer Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung verwendet wird.A circuit that is another voltage applying unit which in one embodiment is type B of the present invention is used.
Ein Blockdiagramm eines akustischen Oberflächenwellen- Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung.A block diagram of a surface acoustic wave Component according to another embodiment type B of present invention.
Zeichnungen, die eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellen-Bauelements in Übereinstimmung mit Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung zeigen; Fig. 10(a) ist eine Draufsicht und Fig. 10(b) ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 10(a).Drawings showing a configuration of a surface acoustic wave device in accordance with Embodiment B of the present invention; Fig. 10 (a) is a plan view and Fig. 10 (b) is a cross section taken along the line BB in Fig. 10 (a).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Substrat (Si-Substrat)
1A Isolierschicht (Siliciumoxid-Film)
1D Dünner Diamantfilm
2 Untere Elektrode
3 Dünner ferroelektrischer Film (dünner PZT- oder
PT-Film)
4A, 4B Obere Elektrode
4a, 4b, 4c, 4d Obere Kamm-Elektrode
5 Hohler Abschnitt
6 Isolierschicht
8, 9 Obere Kamm-Elektrode in einem herkömmlichen
Bauelement
10 Substratoberfläche eines dünnen ferroelektrischen
Films
10′ Substratoberfläche eines dünnen paraelektrischen
Films
11, 11′ Obere Kammeingabe-Elektrode
11a, 11b, 12a, 12b Elektrode
13, 13′ Spannung anlegende Einheit
14, 15 Batterie
17 Umschalter
19, 20 Ausgangsklemme
22 Diode
23 Schaltungsverknüpfung
24 Impulsgeneratorstromkreis
25 Codegenerator
41 Erste obere Elektrode
42 Zweite obere Elektrode
50 Reflektor
61, 62 Kondensator
71, 72 Resistor
1 substrate (Si substrate)
1 A insulating layer (silicon oxide film)
1 D thin diamond film
2 lower electrode
3 Thin ferroelectric film (thin PZT or PT film)
4 A, 4 B Upper electrode
4 a, 4 b, 4 c, 4 d Upper comb electrode
5 Hollow section
6 insulating layer
8 , 9 Upper comb electrode in a conventional device
10 substrate surface of a thin ferroelectric film
10 ' substrate surface of a thin paraelectric film
11 , 11 ' Upper comb input electrode
11 a, 11 b, 12 a, 12 b electrode
13 , 13 ' tension applying unit
14 , 15 battery
17 switches
19 , 20 output terminal
22 diode
23 circuit connection
24 pulse generator circuit
25 code generator
41 First upper electrode
42 Second upper electrode
50 reflector
61 , 62 condenser
71 , 72 Resistor
Claims (21)
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7016796 | 1996-03-26 | ||
| JP22864696A JPH1075149A (en) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | Surface acoustic wave device, resonator and filter |
| JP8235197A JPH09321572A (en) | 1996-03-26 | 1996-09-05 | Surface acoustic wave device, resonator, filter and ID card |
| JP8272297A JPH10126204A (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Thin film piezoelectric element |
| JP28078596 | 1996-10-23 | ||
| JP30304796 | 1996-11-14 | ||
| JP374897A JPH10200369A (en) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | Piezoelectric thin film resonator |
| JP770197A JPH10209793A (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Piezoelectric thin film resonator |
| JP864697A JPH10209794A (en) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | Piezoelectric thin film resonator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19712496A1 true DE19712496A1 (en) | 1997-10-30 |
Family
ID=27576473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997112496 Withdrawn DE19712496A1 (en) | 1996-03-26 | 1997-03-25 | Piezoelectric thin-film component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19712496A1 (en) |
Cited By (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002009160A3 (en) * | 2000-07-24 | 2002-05-16 | Motorola Inc | Piezoelectric structures for acoustic wave devices and manufacturing processes |
| US6493497B1 (en) | 2000-09-26 | 2002-12-10 | Motorola, Inc. | Electro-optic structure and process for fabricating same |
| US6498358B1 (en) | 2001-07-20 | 2002-12-24 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-optic system having an electrochromic diffraction grating |
| US6501973B1 (en) | 2000-06-30 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject |
| US6501121B1 (en) | 2000-11-15 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure |
| US6531740B2 (en) | 2001-07-17 | 2003-03-11 | Motorola, Inc. | Integrated impedance matching and stability network |
| US6559471B2 (en) | 2000-12-08 | 2003-05-06 | Motorola, Inc. | Quantum well infrared photodetector and method for fabricating same |
| US6583034B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-06-24 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a compliant substrate having a graded monocrystalline layer and methods for fabricating the structure and semiconductor devices including the structure |
| US6585424B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-07-01 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-rheological lens |
| US6589856B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices |
| US6590236B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure for use with high-frequency signals |
| US6594414B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-07-15 | Motorola, Inc. | Structure and method of fabrication for an optical switch |
| US6638838B1 (en) | 2000-10-02 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same |
| US6639249B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
| US6646293B2 (en) | 2001-07-18 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates |
| WO2003017373A3 (en) * | 2001-08-13 | 2003-11-20 | Motorola Inc | Piezoelectric coupled component integrated devices |
| US6667196B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-12-23 | Motorola, Inc. | Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method |
| US6673667B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
| WO2003012874A3 (en) * | 2001-07-25 | 2004-01-08 | Motorola Inc | Monolithic semiconductor-piezoelectric and electro-acoustic charge transport devices |
| US6693033B2 (en) | 2000-02-10 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface |
| US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
| WO2003092915A3 (en) * | 2002-05-01 | 2004-03-04 | Philips Intellectual Property | Array of membrane ultrasound transducers |
| US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
| US6855992B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-02-15 | Motorola Inc. | Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same |
| US6885065B2 (en) | 2002-11-20 | 2005-04-26 | Freescale Semiconductor, Inc. | Ferromagnetic semiconductor structure and method for forming the same |
| US6916717B2 (en) | 2002-05-03 | 2005-07-12 | Motorola, Inc. | Method for growing a monocrystalline oxide layer and for fabricating a semiconductor device on a monocrystalline substrate |
| US6965128B2 (en) | 2003-02-03 | 2005-11-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices |
| US6992321B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-01-31 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing piezoelectric materials |
| US7005717B2 (en) | 2000-05-31 | 2006-02-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor device and method |
| US7019332B2 (en) | 2001-07-20 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure |
| US7020374B2 (en) | 2003-02-03 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Optical waveguide structure and method for fabricating the same |
| US7045815B2 (en) | 2001-04-02 | 2006-05-16 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor structure exhibiting reduced leakage current and method of fabricating same |
| US7067856B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-06-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
| US7105866B2 (en) | 2000-07-24 | 2006-09-12 | Freescale Semiconductor, Inc. | Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same |
| US7161227B2 (en) | 2001-08-14 | 2007-01-09 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices for detecting an object |
| US7169619B2 (en) | 2002-11-19 | 2007-01-30 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process |
| EP1311006A4 (en) * | 2000-07-24 | 2007-07-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | THIN FILM PIEZOELECTRIC ELEMENT |
| US7342276B2 (en) | 2001-10-17 | 2008-03-11 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator |
| US11522121B2 (en) | 2021-01-27 | 2022-12-06 | Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. | Tactile reproduction device, method for driving same, and tactile reproduction apparatus |
-
1997
- 1997-03-25 DE DE1997112496 patent/DE19712496A1/en not_active Withdrawn
Cited By (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6693033B2 (en) | 2000-02-10 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface |
| US7067856B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-06-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
| US7005717B2 (en) | 2000-05-31 | 2006-02-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor device and method |
| US6501973B1 (en) | 2000-06-30 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject |
| EP1311006A4 (en) * | 2000-07-24 | 2007-07-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | THIN FILM PIEZOELECTRIC ELEMENT |
| US6555946B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-04-29 | Motorola, Inc. | Acoustic wave device and process for forming the same |
| WO2002009160A3 (en) * | 2000-07-24 | 2002-05-16 | Motorola Inc | Piezoelectric structures for acoustic wave devices and manufacturing processes |
| US7105866B2 (en) | 2000-07-24 | 2006-09-12 | Freescale Semiconductor, Inc. | Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same |
| US6590236B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure for use with high-frequency signals |
| US6493497B1 (en) | 2000-09-26 | 2002-12-10 | Motorola, Inc. | Electro-optic structure and process for fabricating same |
| US6638838B1 (en) | 2000-10-02 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same |
| US6501121B1 (en) | 2000-11-15 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure |
| US6583034B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-06-24 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a compliant substrate having a graded monocrystalline layer and methods for fabricating the structure and semiconductor devices including the structure |
| US6559471B2 (en) | 2000-12-08 | 2003-05-06 | Motorola, Inc. | Quantum well infrared photodetector and method for fabricating same |
| US7045815B2 (en) | 2001-04-02 | 2006-05-16 | Freescale Semiconductor, Inc. | Semiconductor structure exhibiting reduced leakage current and method of fabricating same |
| US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
| US6992321B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-01-31 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing piezoelectric materials |
| US6531740B2 (en) | 2001-07-17 | 2003-03-11 | Motorola, Inc. | Integrated impedance matching and stability network |
| US6646293B2 (en) | 2001-07-18 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates |
| US7019332B2 (en) | 2001-07-20 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure |
| US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
| US6498358B1 (en) | 2001-07-20 | 2002-12-24 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-optic system having an electrochromic diffraction grating |
| US6855992B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-02-15 | Motorola Inc. | Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same |
| WO2003012874A3 (en) * | 2001-07-25 | 2004-01-08 | Motorola Inc | Monolithic semiconductor-piezoelectric and electro-acoustic charge transport devices |
| US6585424B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-07-01 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-rheological lens |
| US6594414B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-07-15 | Motorola, Inc. | Structure and method of fabrication for an optical switch |
| US6667196B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-12-23 | Motorola, Inc. | Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method |
| US6639249B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
| US6589856B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices |
| WO2003017373A3 (en) * | 2001-08-13 | 2003-11-20 | Motorola Inc | Piezoelectric coupled component integrated devices |
| US7161227B2 (en) | 2001-08-14 | 2007-01-09 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices for detecting an object |
| US6673667B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
| US7342276B2 (en) | 2001-10-17 | 2008-03-11 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator |
| WO2003092915A3 (en) * | 2002-05-01 | 2004-03-04 | Philips Intellectual Property | Array of membrane ultrasound transducers |
| CN100438991C (en) * | 2002-05-01 | 2008-12-03 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Thin Film Ultrasonic Transducer Array |
| US6916717B2 (en) | 2002-05-03 | 2005-07-12 | Motorola, Inc. | Method for growing a monocrystalline oxide layer and for fabricating a semiconductor device on a monocrystalline substrate |
| US7169619B2 (en) | 2002-11-19 | 2007-01-30 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process |
| US6885065B2 (en) | 2002-11-20 | 2005-04-26 | Freescale Semiconductor, Inc. | Ferromagnetic semiconductor structure and method for forming the same |
| US7020374B2 (en) | 2003-02-03 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Optical waveguide structure and method for fabricating the same |
| US6965128B2 (en) | 2003-02-03 | 2005-11-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices |
| US11522121B2 (en) | 2021-01-27 | 2022-12-06 | Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. | Tactile reproduction device, method for driving same, and tactile reproduction apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19712496A1 (en) | Piezoelectric thin-film component | |
| DE69412247T2 (en) | Piezoelectric transformer | |
| DE4202650C2 (en) | Piezoelectric bimorph device and method for driving a piezoelectric bimorph device | |
| DE602004000851T2 (en) | Acoustically coupled thin film transformer with two piezoelectric elements having opposite C-axes orientation | |
| DE69714909T2 (en) | Piezoelectric element of the thin film type | |
| DE69725910T2 (en) | Piezoelectric thin film arrangement | |
| DE10007577C1 (en) | Piezo resonator | |
| EP1438787B1 (en) | Baw resonator | |
| EP1435132B1 (en) | Piezo-electrical component and method for production thereof | |
| DE602004002363T2 (en) | Acoustically coupled thin film transformer with piezoelectric material having opposite C-axis orientation | |
| DE69519081T2 (en) | Piezoelectric / electrostrictive thin film element with a membrane with at least one voltage-absorbing area on the edge | |
| DE69401447T2 (en) | Piezoelectric arrangement | |
| DE69332335T2 (en) | ABOUT SILICON EPITACTIC ENGINEERED THIN CUBIC METAL OXYDSLAY | |
| DE69836011T2 (en) | PIEZOELECTRIC THIN LAYER ASSEMBLY | |
| DE69026765T2 (en) | Piezoelectric / electrostrictive actuator containing a piezoelectric / electrostrictive film | |
| DE69519700T2 (en) | Piezoelectric thin film arrangement and a color beam recording head containing the same | |
| DE3603337C2 (en) | ||
| WO2003012988A2 (en) | Piezoelectric resonator device comprising an acoustic reflector | |
| DE1928682A1 (en) | Coupled band filter | |
| DE9408282U1 (en) | Electrostrictive ultrasonic probe with an extended operating temperature range | |
| DE10311926B4 (en) | Piezoelectric element and method for its production | |
| DE102015101817A1 (en) | PIEZOELECTRIC DEVICE, PIEZOACTOR, HARD DRIVE AND INK JET PRINTER | |
| DE4005184C2 (en) | ||
| DE69213197T2 (en) | Process for ejecting ink drops in an acoustic ink printer and piezoelectric transducer for an ink printer | |
| DE60315286T2 (en) | GROUP OF MEMBRANE ULTRASOUND TRANSFORMERS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |