压电薄膜谐振器制造技术

压电薄膜(1)具备压电元件(10)以及支承压电元件(10)的基板(4)。压电元件(10)包括压电薄膜(1)以及设置在隔着压电薄膜(1)而相互对置的位置的一对电极(第一电极(2)以及第二电极(3))。压电薄膜(1)构成为铝和钪各自的含有浓度在第一电极(2)侧比第二电极(3)侧高，并且氮的含有浓度在第一电极(2)侧比第二电极(3)侧低。侧低。侧低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电薄膜谐振器


[0001]本公开涉及压电薄膜谐振器。

技术介绍

[0002]关于压电薄膜谐振器中使用的压电薄膜，已知通过在氮化铝膜添加钪从而压电响应性提高(日本特开2009
‑
10926号公报(专利文献1)、日本特开2013
‑
128267号公报(专利文献2))。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2009
‑
10926号公报
[0006]专利文献2：日本特开2013
‑
128267号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Robert Aigner et al.，
″
Pushing BAW beyond
‘
known
’
Frontiers：Higher，Wider，Smaller，Cooler
″
，Seventh International Symposium on Acoustic Wave Devices for Future Mobile Communication Systems，2018年3月

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的问题
[0010]但是，根据非专利文献1，报告了若增加钪向氮化铝膜的添加量，则带宽变大，另一方面，表示谐振特性的Q值降低。
[0011]本公开是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种压电薄膜谐振器，能够兼顾带宽的提高和谐振特性的维持。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]本公开所涉及的压电薄膜谐振器具备：压电薄膜，以氮化铝为主成分，并且添加有钪；第1电极；第2电极，设置为夹着压电薄膜与第1电极对置；以及基板，对包括第1电极、第2电极以及压电薄膜的压电元件进行支承。压电薄膜构成为钪和铝各自的含有浓度在第1电极侧比第2电极侧高，并且氮的含有浓度在第1电极侧比第2电极侧低。
[0014]专利技术效果
[0015]根据本公开，能够提供一种压电薄膜谐振器，能够兼顾带宽的提高和谐振特性的维持。
附图说明
[0016]图1是本实施方式所涉及的压电薄膜谐振器的概略剖视图。
[0017]图2是压电元件的截面的示意图。
[0018]图3是示出用TEM
‑
EDX对试料编号1的压电薄膜的截面进行分析的结果的图。
[0019]图4是示出用TEM
‑
EDX对试料编号2的压电薄膜的截面进行分析的结果的图。
[0020]图5是示出用TEM
‑
EDX对试料编号3的压电薄膜的截面进行分析的结果的图。
[0021]图6是示出钪的原子浓度与被标准化的Q值的关系的图。
[0022]图7是示出钪的平均原子浓度与分数带宽的关系的图。
[0023]图8是变形例所涉及的压电薄膜谐振器的概略剖视图。
具体实施方式
[0024]以下，参照附图来详细说明本公开的实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分标注相同附图标记，不重复其说明。
[0025][压电薄膜谐振器的基本结构][0026]图1是本实施方式所涉及的压电薄膜谐振器的概略剖视图。压电薄膜谐振器100具备压电元件10以及支承压电元件10的基板4作为主要结构。
[0027]在压电元件10与基板4之间形成有空隙20。更具体而言，压电元件10被基板4支承，使得压电元件10的边缘部分与基板4相接，并且压电元件10的中央部分与基板4分离地设置。
[0028]压电元件10包括压电薄膜1以及被设置在隔着压电薄膜1而相互对置的位置的一对电极(第一电极2以及第二电极3)。
[0029]第一电极2以及第二电极3隔着压电薄膜1而相互对置。通过在第一电极2与第二电极3之间施加交流电场，从而压电元件10的中央部分被激励。压电薄膜谐振器100利用通过该激励而产生的体波(bulk wave)。
[0030]基板4由高电阻硅、玻璃、砷化镓、陶瓷烧结体、石英等任意材料构成。第一电极2以及第二电极3由钛、钼、钌、钨、铝、铂、铱、铜、铬、钪等金属以及它们的合金或层叠体等任意材料构成。
[0031]压电薄膜1是以氮化铝为主成分的薄膜，添加有钪。另外，压电薄膜1包括氮、铝、钪，但有时包括例如杂质那样的其他元素。这里，压电薄膜1的主成分，是指在压电薄膜1中相对于全部成分的原子浓度(atm％：原子％)大于50atm％的成分。即，在本实施方式所涉及的压电薄膜1中，压电薄膜1整体中的氮的原子浓度和压电薄膜1整体中的铝的原子浓度的合计为50atm％以上。
[0032]以下，将氮(N)、铝(Al)和钪(Sc)的总量设为100原子％时的各元素的原子数的百分比(atm％：原子％)设为含有浓度。
[0033]压电薄膜1构成为铝和钪各自的含有浓度在第一电极2侧比第二电极3侧高，并且氮的含有浓度在第一电极2侧比第二电极3侧低。另外，压电薄膜1也可以构成为铝和钪各自的含有浓度在第二电极3侧比第一电极2侧高，并且氮的含有浓度在第二电极3侧比第一电极2侧低。
[0034]即，压电薄膜1形成为在压电薄膜1的厚度方向且铝和钪的含有浓度降低的方向上氮的含有浓度上升。
[0035]本实施方式所涉及的压电薄膜谐振器100通过将压电薄膜1形成为在铝和钪的含有浓度降低的方向上氮的含有浓度上升，从而即使增加了钪的含有量，也能够抑制谐振特性的降低并且提高带宽，能够兼顾带宽的提高和谐振特性的维持。
[0036]钪、铝以及氮在压电薄膜1的厚度方向上具有浓度梯度而存在。在压电薄膜1的厚
度方向上具有浓度梯度，是指浓度在厚度方向上连续地变化。
[0037]另外，压电薄膜1也可以构成为将钪、铝以及氮的含有浓度彼此不同的多个膜层叠。
[0038]作为一例，本实施方式所涉及的压电薄膜1通过溅射或者CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)等任意方法形成。例如，使用包括铝的靶材和包括钪的靶材，在氮气气氛中进行溅射，通过使溅射时的条件(功率、气压、气体流量)随时间变化，从而形成在厚度方向上具有浓度梯度的压电薄膜。另外，虽然示出了利用两个靶材的例子，但是也可以通过使靶材为一个的一元溅射法(unitary sputtering)来形成。在该情况下，作为一例，将包括钪和铝的合金用作靶材。
[0039][压电薄膜的特性][0040]参照图2～图7，来说明通过使用本实施方式所涉及的压电薄膜，即使增加了钪的含有量，也能够抑制谐振特性的降低并且提高带宽。
[0041]准备了三种压电薄膜谐振器。图2是压电元件的截面的示意图。利用透射电子显微镜
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能量色散X射线分析(TEM
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EDX)，将氮(N)、铝(Al)和钪(Sc)的总量设为100原子％，测量了图2所示的压电薄膜1上的三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压电薄膜谐振器，具备：压电薄膜，以氮化铝为主成分，并且添加有钪；第1电极；第2电极，设置为夹着所述压电薄膜与所述第1电极对置；以及基板，对包括所述第1电极、所述第2电极以及所述压电薄膜的压电元件进行支承，所述压电薄膜构成为钪和铝各自的含有浓度在所述第1电极侧比所述第2电极侧高，并且氮的含有浓度在所述第1电极侧比所述第2电极侧低。2.根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电薄膜整体中的钪含有浓度为5atm％以上。3.根据权利要求1或2所述的压电薄膜谐振器，其中，在所述压电薄膜中，钪、铝以及氮在所述压电薄膜的厚度方向上具有浓度梯度而存在。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村哲也，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：