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公開番号2025130516
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027739
出願日2024-02-27
発明の名称圧電共振器
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03H 9/24 20060101AFI20250901BHJP(基本電子回路)
要約【課題】圧電膜3の結晶配向性を高めることにより位相雑音を小さくする。
【解決手段】圧電共振器100は、シリコンからなる振動板1と、振動板1を支持する支持部2と、振動板1の第1主面1Aの上方に積層された単結晶圧電体からなる圧電膜3と、圧電膜3の上に積層された上部電極41、42とを有する。第1主面1Aには、(111)面に対して-4°以上4°以下のオフ角が付いた結晶面が表出している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
シリコンからなる振動板と、
前記振動板を支持する支持部と、
前記振動板の第１主面の上方に積層された単結晶圧電体からなる圧電膜と、
前記圧電膜の上に積層された上部電極と、を有し、
前記第１主面には、（１１１）面に対して－４°以上４°以下のオフ角が付いた結晶面が表出している、圧電共振器。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記第１主面には、（１１１）面が表出している、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項３】
前記振動板と前記圧電膜の間に配置されたシード層を更に有する、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項４】
前記第１主面の法線方向から見て、前記振動板の長辺は凸形状を有している、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項５】
前記振動板には、３価又は５価の元素が１．０×１０
１９
ｃｍ
－３
以上の濃度で添加されている、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項６】
前記振動板は、下部電極である、請求項５記載の圧電共振器。
【請求項７】
前記圧電膜は、前記振動板の前記第１主面における格子配置を引き継いだ結晶構造を有する、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項８】
前記振動板に埋め込まれた温度補償部材を更に有する、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項９】
前記振動板の第１主面側及び前記第１主面側の逆方向に面する第２主面側の少なくとも一方に成膜された温度補償膜を更に有する、請求項１記載の圧電共振器。
【請求項１０】
前記支持部には、３価又は５価の元素が１．０×１０
１９
ｃｍ
－３
以下の濃度で添加されている、請求項１記載の圧電共振器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電共振器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、単結晶シリコン層と金属層の間に圧電薄膜（窒化アルミニウムの薄膜）を挟んで構成された共振器が記載されている。単結晶シリコン層は高濃度にドープされて導電性があり、共振器の接地電極として使用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Yi Zhang et la、Fully－Differential TPoS Resonators Based on Dual Interdigital Electrodes for Feedthrough Suppression、2. Resonator Model and Design, ５～９行目、［online］、令和２年１月２１日発行、MDPI Open Access Journals、［令和６年２月２日検索］、＜URL：https://www.mdpi.com/2072-666X/11/2/119＞
【０００４】
［概要］
上記のように、単結晶シリコンと圧電薄膜とを組み合わせた圧電薄膜オンシリコン(Thin-Film Piezoelectric-on-Silicon：TPoS)は、圧電薄膜とシリコン基板とを組み合わせることにより低運動抵抗及び高Ｑ値を実現することができる。
【０００５】
TPoSの性能を決める要素の１つに圧電薄膜の結晶配向性（Crystal Orientation）が挙げられる。結晶配向性が高い圧電薄膜は、電気エネルギーと機械エネルギーの変換の割合を表す電気機械結合係数（ｋ
２
）が良好な値となる。電気機械結合係数の向上により高い効率で電力を伝達することが可能となり、共振器における運動抵抗（Ｒｍ）が低くなる。共振器の位相雑音を表すリーソンの式の項には電力を示す係数（Ｐｏ）が含まれる。動作抵抗を下げ、電力効率を向上させることにより、位相雑音を小さくすることができる。
【０００６】
本開示の目的は、圧電膜の結晶配向性を高めることにより位相雑音が小さい圧電共振器を提供することにある。
【０００７】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、シリコンからなる振動板と、振動板を支持する支持部と、振動板の第１主面の上方に積層された単結晶圧電体からなる圧電膜と、圧電膜の上に積層された上部電極とを有する圧電共振器である。第１主面には、（１１１）面に対して－４°以上４°以下のオフ角が付いた結晶面が表出している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る圧電共振器１００の構成を示す平面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ切断面における圧電共振器１００の構成を示す断面図である。
図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ切断面における圧電共振器１００の構成を示す断面図である。
図４Ａは、図１～図３に示した圧電共振器１００の製造方法の一例を示す工程断面図である（その１）。
図４Ｂは、図１～図３に示した圧電共振器１００の製造方法の一例を示す工程断面図である（その２）。
図４Ｃは、図１～図３に示した圧電共振器１００の製造方法の一例を示す工程断面図である（その３）。
図４Ｄは、図１～図３に示した圧電共振器１００の製造方法の一例を示す工程断面図である（その４）。
図５は、第２実施形態に係る圧電共振器１０１の構成を示す断面図である。
図６は、第３実施形態に係る圧電共振器１０２の構成を示す平面図である。
図７は、第４実施形態に係る圧電共振器１０３の構成を示す断面図である。
図８は、振動板１の第１主面１Ａ側に成膜された温度補償膜１１を有する圧電共振器１０４の構成を示す断面図である。
図９は、振動板１の第１主面１Ａ側及び第２主面１Ｂ側の双方に成膜された温度補償膜１１、１２を有する圧電共振器１０５の構成を示す断面図である。
図１０は、振動板１の第２主面１Ｂ側に成膜された温度補償膜１２を有する圧電共振器１０６の構成を示す断面図である。
【０００９】
［詳細な説明］
以下、複数の実施形態に係わる圧電共振器及び圧電共振器の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
なお、以下で説明する実施形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置及び接続形態は、一例であり、本開示に限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施形態及びその変形例には、同様の構成要素が含まれている場合があり、同様の構成要素には共通の符号を付与し、重複する説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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