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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE19712496 A1
Publication typeApplication
Application numberDE1997112496
Publication date30 Oct 1997
Filing date25 Mar 1997
Priority date26 Mar 1996
Publication number1997112496, 97112496, DE 19712496 A1, DE 19712496A1, DE-A1-19712496, DE19712496 A1, DE19712496A1, DE1997112496, DE97112496
InventorsTadashi Yonezawa, Shuji Tsutsumi, Naoyuki Hanajima, Katsumi Ogi, Ken-Ya Hashimoto
ApplicantMitsubishi Materials Corp
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Piezoelectric thin-film component
DE 19712496 A1
Abstract
The component comprises a substrate, a thin ferro-electric film which is formed through a Sol-Gel method on the substrate, and at least two upper electrodes arranged on the thin ferro-electric film. The thin ferro-electric film is a lead-titanate-zirconate or lead-titanate film which is polarized through applying a voltage at the upper electrodes.
Claims(21)  translated from German
1. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, das ein Substrat, einen durch ein Sol-Gel-Verfahren auf diesem Substrat ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film und Elektroden zum Anlegen einer Spannung an den dünnen elektrischen Film umfaßt, wobei mindestens zwei obere Elektroden als die Elektroden angeordnet sind und der dünne ferroelektrische Film ein dünner Bleititanatzirkonat (PZT)- oder Bleititanat (PT)-Film ist, der durch Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden polarisiert wird. 1. A piezoelectric thin film device comprising a substrate, one formed by a sol-gel process on this substrate ferroelectric thin film and electrodes for applying a voltage to the thin-electric film, wherein at least two upper electrodes and the electrodes are arranged and the ferroelectric thin film, a thin lead titanate zirconate (PZT) -, or lead titanate (PT) film, which is polarized by applying a voltage between the electrodes.
2. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement ein dünner piezoelektrischer Resonator ist, der ein Substrat, eine auf dem Substrat ausgebildete untere Elektrode, einen auf der unteren Elektrode ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film, der PZT oder PT enthält, und zwei auf dem dünnen ferroelektrischen Film angebrachte Elektroden umfaßt, wobei der dünne ferroelektrische Film durch Anlegen einer Spannung zwischen den oberen Elektroden polarisiert wird. 2. The piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film device is a thin piezoelectric resonator including a substrate, a formed on said substrate, lower electrode, one formed on the lower electrode thin ferroelectric film, the PZT or PT, and two mounted on the ferroelectric thin film electrodes, wherein the ferroelectric thin film by applying a voltage between the upper electrode is polarized.
3. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 2, wobei der dünne ferroelektrische Film, der PZT oder PT enthält, durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildet wird und eine Dicke zwischen 0,1 und 10 µm hat. 3. The piezoelectric thin film device according to claim 2, wherein the ferroelectric thin film, the PZT or PT contains, is formed by a sol-gel method and has a thickness between 0.1 and 10 microns.
4. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 2, wobei das Substrat ein Si-Substrat, das mit einer Isolierschicht versehen ist, ein Einkristall- oder Polykristall-Diamantsubstrat, oder ein Si-Substrat, das mit einem dünnen Einzelkristall- oder Polykristall- Diamantfilm versehen ist, ist. 4. The piezoelectric thin film device according to claim 2, wherein the substrate is a Si substrate, which is provided with an insulating layer, a single crystal or poly-crystal diamond substrate, or an Si substrate provided with a thin Einzelkristall- or polycrystal diamond film is, is.
5. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 2, wobei das Substrat ein Si-Substrat, das mit einer Isolierschicht versehen ist, ist, und der dünne ferroelektrische Film, der PZT oder PT enthält, an der unteren Elektrode, welche auf dem Substrat ausgebildet ist, über eine dielektrische Pufferschicht gebildet wird. 5. The piezoelectric thin film device according to claim 2, wherein the substrate is a Si substrate, which is provided with an insulating layer, and the ferroelectric thin film, the PZT or PT includes, on the lower electrode which is formed on the substrate is formed on a dielectric buffer layer.
6. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 5, wobei die dielektrische Pufferschicht eine durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildete Bleititanat (PT)-Schicht ist und eine Dicke zwischen 0,01 und 0,3 µm hat. 6. A piezoelectric thin film device according to claim 5, wherein the dielectric buffer layer is a lead titanate formed by a sol-gel method (PT) layer and has a thickness between 0.01 and 0.3 microns.
7. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen den zwei oberen Elektroden größer als die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films, der PZT oder PT enthält, ist. 7. The piezoelectric thin-film device according to claim 2, wherein the distance between the two upper electrodes contains greater than the thickness of the thin ferroelectric film, the PZT or PT is.
8. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 7, wobei der Abstand zwischen den zwei oberen Elektroden das 2- bis 200-fache der Dicke des dünnen ferroelektrischen Films, der PZT oder PT enthält, ist. 8. The piezoelectric thin-film device according to claim 7, wherein the distance between the two upper electrodes contains 2 to 200 times the thickness of the thin ferroelectric film, the PZT or PT is.
9. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 2, wobei durch Ätzen an der Seite des Substrats, die der, an der die untere Elektrode ausgebildet ist, gegenüber liegt, ein hohler Abschnitt gebildet wird. 9. The piezoelectric thin-film device according to claim 2, wherein by etching on the side of the substrate that at which the lower electrode is formed, is opposed to a hollow portion is formed.
10. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 1, wobei das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement ist, das ein Substrat, einen durch ein Sol-Gel-Verfahren auf der unteren Elektrode ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film, der PZT oder PT enthält, und mindestens zwei obere Kamm-Elektroden, die auf dem dünnen ferroelektrischen Film ausgebildet sind, umfaßt, und wobei der dünne ferroelektrische Film durch Anlegen einer Spannung zwischen die oberen Elektrode polarisiert wird. 10. A piezoelectric thin film device according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film device is a surface acoustic wave device that includes a substrate, a formed by a sol-gel method on the lower electrode thin ferroelectric film, the PZT or PT, and at least two upper comb electrodes that are formed on the ferroelectric thin film comprises, and wherein the ferroelectric thin film is polarized by applying a voltage between the upper electrode.
11. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 10, wobei der dünne ferroelektrische Film, der PZT und PT enthält, durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildet wird und eine Dicke zwischen 0,03 und 5 µm hat. 11. A piezoelectric thin film device according to claim 10, wherein the ferroelectric thin film, the PZT and Pt, is formed by a sol-gel method and has a thickness from 0.03 to 5 microns.
12. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 10, wobei das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement ist, das ein Si-Einkristall-Substrat, das mit einer Isolierschicht versehen ist, einen dünnen ferroelektrischen Film, der PZT oder PT enthält und durch eine dielektrische Pufferschicht auf dem Si-Einkristall-Substrat ausgebildet ist, und zwei auf dem dünnen ferroelektrischen Film ausgebildete obere Kamm- Elektroden umfaßt. 12. A piezoelectric thin film device according to claim 10, wherein the piezoelectric thin film device is a surface acoustic wave device that includes a Si single crystal substrate, which is provided with an insulating layer a thin ferroelectric film, the PZT or PT and a dielectric buffer layer is formed on the Si single crystal substrate, and comprises two formed on the ferroelectric thin film upper comb electrodes.
13. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 12, wobei die dielektrische Pufferschicht durch ein Sol-Gel- Verfahren gebildet wird und Barium-Strontium-Titanat (BST), Strontiumtitanat (STO) oder Bariumtitanat (BTO) enthält. 13. A piezoelectric thin film device according to claim 12, wherein the dielectric buffer layer is formed by a sol-gel process, and barium strontium titanate (BST), strontium titanate (STO) or barium titanate (BTO) contains.
14. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 10, wobei das Substrat ein Si-Einkristall-Substrat, das mit einer Isolierschicht versehen ist, ein Einkristall- oder Polykristall-Diamanten-Substrat, oder ein Einkristall- Substrat, das Saphir, Magnesiumoxid oder Strontiumtitanat enthält, ist. 14. A piezoelectric thin film device according to claim 10, wherein the substrate comprises a Si single crystal substrate, which is provided with an insulating layer, a single crystal or poly-crystal diamond substrate, or a single crystal substrate of sapphire, magnesium oxide or strontium titanate is.
15. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 10, wobei die Polarisationsrichtung des dünnen ferroelektrischen Films, der PZT oder PT enthält, in geeigneter Weise veränderbar ist, indem wechselweise eine positive oder negative Spannung zwischen die beiden oberen Kamm-Elektroden angelegt wird. 15. A piezoelectric thin film device according to claim 10, wherein the polarization direction of the thin ferroelectric film, the PZT or PT contains, in a suitable manner can be varied by alternately a positive or negative voltage between the two upper comb electrodes.
16. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 15, wobei der Abstand zwischen den zwei oberen Elektroden größer als die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films, der PZT oder PT enthält, ist. 16. A piezoelectric thin film device according to claim 15, wherein the distance between the two upper electrodes contains greater than the thickness of the thin ferroelectric film, the PZT or PT is.
17. Piezoelektrisches Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 15, wobei das piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement mit einer Spannung anlegenden Einheit zum wechselweisen Anlegen einer positiven oder negativen Spannung zwischen den zwei oberen Elektroden ausgestattet ist, ein Ausgangscode festgelegt wird, indem der dünne ferroelektrische Film durch wechselweises Anlegen von positiver oder negativer Spannung zwischen den Elektroden polarisiert wird, und der Ausgangscode nach Entfernung der angelegten Spannung mittels Remanenz aufrecht erhalten wird. 17. A piezoelectric thin film device according to claim 15, wherein the piezoelectric thin film device is provided with a voltage applying unit for alternately applying a positive or negative voltage between the two upper electrodes, an output code is determined by the ferroelectric thin film by alternately applying is polarized by a positive or negative voltage between the electrodes, and the output code after removal of the applied voltage is maintained by means of remanence.
18. Akustischer Oberflächenwellen-Resonator oder -filter, der das in Anspruch 15 beschriebene piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement verwendet. 18. A surface acoustic wave resonator or filter that uses the process described in claim 15 piezoelectric thin film device.
19. ID-Karte für ein automatisches Identifizierungssystem, die das in Anspruch 15 beschriebene piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement verwendet. 19, ID card for an automatic identification system that uses the process described in claim 15 piezoelectric thin film device.
20. Akustisches Oberflächenwellen-Bauelement, umfassend: eine unten angeordnete Elektrode und einen dünnen ferroelektrischen Film, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat laminiert sind; 20. A surface acoustic wave device comprising: a bottom electrode disposed, and a ferroelectric thin film, which are laminated in this order on a substrate; eine Reihe von schmalen ersten oberen Elektroden, die auf dem dünnen ferroelektrischen Film angeordnet sind; a series of narrow first top electrode disposed on the ferroelectric thin film; eine Reihe von schmalen zweiten oberen Elektroden, die zwischen den ersten oberen Elektroden angeordnet sind, wobei die Dicke des ferroelektrischen Films kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten oberen Elektrode und der zweiten oberen Elektrode; a series of narrow second upper electrodes, which are arranged between the first top electrode, wherein the thickness of the ferroelectric film is less than the distance between the first upper electrode and the second upper electrode; eine Spannung anlegende Einheit für ein wechselweises Anlegen einer positiven oder negativen Spannung; a voltage applying unit for an alternate application of a positive or negative voltage; einen Reflektor für elastische Wellen, der an beiden Seiten entlang der Richtung der Elektrodengruppierung der oberen Elektrodengruppe, die die ersten und zweiten oberen Elektroden umfaßt, angeordnet ist. a reflector for elastic waves, which is arranged on both sides along the direction of the electrode group of the upper electrode group comprising the first and second upper electrodes.
21. Akustischer Oberflächenwellen-Resonator oder -filter, der das in Anspruch 20 beschriebene piezoelektrische Dünnfilm-Bauelement verwendet. 21. A surface acoustic wave resonator or filter that uses the process described in claim 20 piezoelectric thin film device.
Description  translated from German

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente, die für Resonatoren und Filter verwendet werden, welche akustische Wellen aus den piezoelektrischen Bauelemente ausnützen. The present invention relates to piezoelectric thin-film devices to be used for resonators and filters, which make use of acoustic waves from the piezoelectric devices. 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 particularly relates to a piezoelectric thin film device in which a ferroelectric thin film of lead titanate zirconate (PZT) or lead titanate (PT) is deposited on a substrate.

Piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente werden in Resonatoren und Filtern eingebaut, um als Umformer zwischen elektrischen Signalen und akustischen Wellen zu wirken. The thin film piezoelectric devices are installed in resonators and filters, to act as a converter between electrical signals and acoustic waves. Quarz, paraelektrisches AlN, CdS und ZnO und dgl. wurden als piezoelektrische Hochfrequenzmaterialien für diese piezoelektrischen Bauelemente verwendet. Quartz, paraelectric AlN, ZnO and CdS, and the like. Were used as piezoelectric materials for these high-frequency piezoelectric devices. In den letzten Jahren wurde nach Filtern mit größeren Bandbreiten und Resonatoren mit breiteren Resonanzfrequenzbereichen verlangt; In recent years, demands for filters with wider bandwidth and resonators having resonance wider frequency ranges; dabei haben ferroelektrische Metalloxid-Materialien wie z. B. Lithiumniobat, Lithiumtantalat, Bleititanatzirkonat (PZT) und Bleititanat (PT) Aufmerksamkeit auf sich gezogen. thereby ferroelectric metal oxide materials such. as lithium niobate, lithium, lead zirconate titanate (PZT) and lead titanate (PT) have attracted attention in coming. 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; Efforts have been made especially for the practical applications of PZT and PT, which have large electromechanical coupling coefficient, indicating the efficiency of the conversion between electrical signals and acoustic waves; es wurden einige Ideen in dieser Richtung vorgeschlagen oder offenbart. some ideas have been proposed in this direction 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 an upper electrode for generating a surface acoustic wave (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-145370), and a piezoelectric thin film device, the mass waves oscillated by applying a voltage to electrodes that are disposed on and under a thin piezoelectric film, is applied.

Diese Beispiele offenbaren nur den Aufbau piezoelektrischer Dünnfilm-Bauelemente; These examples reveal only the structure of piezoelectric thin film devices; 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. they do not disclose sufficient film deposition method, data having thin film piezoelectric characteristics, and means for obtaining of filters that exhibit the desirable bandwidth, or of resonators which 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. In the conventionally-used piezoelectric thin-film devices using a thickness vibration has the lower electrode because ground waves are caused to vibrate by applying an electrical field is applied to electrodes which are arranged for vertical polarization on and under the piezoelectric film, as terminal electrode for the polarization uncovered (exposed) to be. 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. Thus, a piezoelectric film on the lower electrode must so be deposited, that a part of the lower electrode remains uncovered, for. Example, a part of the lower electrode is uncovered by the uniformly deposited piezoelectric film is removed using an etching method, or the lower electrode is masked prior to deposition of the piezoelectric film partially. 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. Problems with regard to thin film materials, which are durable at such a complicated process for exposing the lower electrode, and with respect to an inter-diffusion between thin films have not yet been solved. Somit haben piezoelektrische Dünnfilm-Bauelemente, die mehrschichtige piezoelektrische Filme enthalten, noch kein praktisches Niveau erreicht. Thus have piezoelectric thin film devices containing multilayer piezoelectric films not yet reached a practical level.

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. Therefore, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks set forth above to reveal a piezoelectric thin film device having a configuration that can overcome the various difficulties of the film deposition, and to provide a piezoelectric thin film device, which for a filter is used with a larger bandwidth and a resonator having a wide oscillation frequency range.

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 said substrate ferroelectric thin film and electrodes for applying a voltage to the ferroelectric thin film, wherein at least two upper electrodes and the electrodes are provided, and the thin a thin ferroelectric film lead-Titanatzirkonat (PZT) -, or lead titanate (PT) film is formed by a sol-gel process and is polarized by applying a voltage between the electrode.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelementes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In the following preferred embodiments of the piezoelectric thin-film component according to the present invention will be 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; An embodiment of the present invention (Embodiment type A) relates to a piezoelectric thin film device, the mass waves oscillated by applying a voltage to electrodes on and under a thin piezoelectric film is applied; und and
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. Another embodiment (embodiment B type) refers to a piezoelectric thin film device, the surface acoustic wave is oscillated by a comb electrode is used 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 the drawings.

AUSFÜHRUNGSFORM TYP A EMBODIMENT TYPE A

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; Fig. 1 includes isometric views illustrating an embodiment of the present invention; Fig. 1 (a) shows an embodiment of a Si substrate, which is equipped with an insulating layer; und Fig. 1(b) zeigt eine Ausführungsform eines Si-Substrats, das mit einem dünnen Diamantfilm darauf versehen ist. and Fig. 1 (b) shows an embodiment of an Si substrate which is provided with a diamond thin film thereon.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 is a front view illustrating a further 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 a further 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 a further 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). (Fig. 5 shows an example of an embodiment of type B, which is described below, with comb-electrodes form 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 are marked with the same reference numerals.

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 thin film piezoelectric resonator which includes a substrate 1, an electrode formed on the substrate, a lower electrode 2, a a dielectric buffer layer on the lower electrode formed thinner 3 ferroelectric film of PZT or PT (not shown in the drawings) and at least two upper electrodes 4 (4a and 4b) which are formed on the ferroelectric thin film comprises.

Als Substrat dieses Typs eines piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelements sind - obgleich ein Si-Substrat 1 mit einer Isolierschicht 1 A in einfacher Weise erhalten werden kann - ein Einkristall- oder Polykristall-Diamantsubstrat und ein Einkristall- oder Polykristall-Diamant auf Si-Substrat ebenfalls bevorzugt. 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 , Im Hinblick auf die Verwendung des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelements ist es vorteilhaft, daß das Si-Substrat 1 mit Isolierschicht möglichst dünn ist. With regard to the use of the piezoelectric thin film device, it is advantageous that the Si substrate 1 is as thin as possible with the insulating layer. Da ein übermäßig dünner Film eine geringe mechanische Festigkeit hat, ist es allerdings günstig, daß seine Dicke etwa 100 bis 300 µm ist. Since an excessively thin film has a low mechanical strength, however, it is favorable that its thickness is about 100 to 300 microns.

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. A thin film of silicon oxide can be deposited in a simple manner as an insulating layer on the Si substrate, with regard to the manufacturing method, a thin film of silicon nitride can be used. Die Isolierschicht glättet die Substratoberfläche, verhindert eine Elementdiffusion während einer Hitzebehandlung und verleiht dem Substrat eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit. The insulating layer smooths the substrate surface, preventing element diffusion during heat treatment, and provides the substrate with a sufficiently high mechanical strength. Das Ergebnis ist, daß durch ein Sol-Gel-Verfahren ein dünner ferroelektrischer Film hoher Qualität erhalten werden kann. The result is that a ferroelectric thin film of high quality can be obtained by a sol-gel process.

Da der Oxidfilm 1 A 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 1A are no anti-diffusion effects if it is excessively thin, or because it forms substrate cracks or wrinkles, if it is excessively thick, it is preferred 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 1 D versehen ist, günstig. If a diamond substrate is used, a Si substrate 1 is provided with a thin diamond film 1 D, cheap. Da das Si-Substrat 1 mit dem dünnen Diamantfilm 1 D ausreichend hohe mechanische Festigkeit hat, kann mit einem Sol-Gel-Verfahren ein hochqualitativer dünner PZT- oder PT- Film gebildet werden. Since the Si substrate 1 with the thin diamond film 1 D has sufficiently high mechanical strength can be formed with a sol-gel process, a high quality thin film PZT or PT.

Wenn der dünne Diamantfilm 1 D auf dem Si-Substrat 1 übermäßig dünn ist, wird der Diamant nicht einfach orientiert. When the thin diamond film 1 D is excessively thin on the Si substrate 1, the diamond is not simply oriented. Außerdem ist es schwierig, eine glatte Oberfläche und eine verbesserte mechanische Festigkeit zu erhalten. Moreover, it is difficult to obtain a smooth surface and improved mechanical strength. Wenn der Diamantfilm dagegen übermäßig dick ist, ist eine lange Zeitdauer zur Filmabscheidung notwendig, was in einem Anstieg der Kosten resultiert. If the diamond film, however, is excessively thick, a long time is necessary for film deposition, which results in an increase in cost. Außerdem steigt der akustische Verlust an. In addition, the acoustic loss increases. Daher ist es günstig, daß die Dicke etwa 1 bis 30 µm ist. Therefore, it is desirable that the thickness is about 1 to 30 microns.

Es ist vorteilhaft, daß das Si-Substrat 1 mit einem dünnen Diamantfilm des piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelements möglichst dünn ist. It is preferable that the Si substrate 1 is as thin as possible with a thin diamond film of the piezoelectric thin film device. Wenn er allerdings übermäßig dünn ist, verschlechtert sich seine mechanische Festigkeit in unbefriedigender Weise. If he is, however, excessively thin, its mechanical strength deteriorates in an unsatisfactory manner. Somit ist die vorteilhafte Dicke etwa 200 bis 600 µm. Thus, the favorable thickness is about 200 to 600 microns.

Es ist vorteilhaft, wenn die Dicke des SiO₂-Films 1 A, der auf der Rückseite des Si-Substrats angeordnet ist, 0,5 bis 1,5 µm ist. It is advantageous if the thickness of the SiO₂ film 1A, 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 a thin diamond film can be produced with a desired thickness on a Si substrate using a vapor phase deposition method.

In dem piezoelektrischen Dünnfilm-Bauelement, Typ A, muß eine untere Elektrode 2 auf der Isolierschicht 1 A oder dem dünnen Diamantfilm 1 D des Substrats 1 gebildet werden. In the piezoelectric thin film device, type A, a lower electrode 2 on the insulating layer 1 A or the thin diamond film 1 D 1 of the substrate must be formed. Als untere Elektrode 2 kann eine leitende Metallschicht durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren unter Verwendung von Pt, Ir, Al oder dgl. abgeschieden werden. As the lower electrode 2, a conductive metal layer by a vacuum deposition method using Pt, Ir, Al, or the like. Be deposited. Die Dicke beträgt im allgemeinen etwa 1 000 bis 2 000 Å. The thickness is about 1000 to 2000 Å in general.

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 the deposition of a thin ferroelectric film, it is preferable that a Ti layer is formed prior to deposition of the lower electrode 2 (not shown in the drawings).

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. Since a sol-gel process is accompanied by shrinkage during drying and heating steps in the deposition of a ferroelectric thin film, a thin film having about 5 microns is deposited at the moment. 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. However, a thickness of the thin ferroelectric film of less than 0.1 microns is not favorable, since it is enough to work as a thin piezoelectric film. 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. In contrast, if the Ti layer is formed on the Si or diamond substrate having an oxide film, is deposited, a thin ferroelectric film with a relatively large thickness may be deposited by the Ti layer as an adhesive layer between the Si substrate and the lower electrode acts.

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. The Ti layer, by a process of sputtering or the like. Be deposited, and it is advantageous that the thickness is about 50 to 500 Å. Für die Abscheidung der Ti-Schicht ist eine Dicke von weniger als 50 Å nicht ausreichend. For the deposition of the Ti layer has a thickness of less than 50 Å is not sufficient. Bei diesem Typ des piezoelektrischen Dünnfilm- Bauelements wird ein ferroelektrischer Film, der PZT oder PT enthält, auf der unteren Elektrode 2 abgeschieden. In this type of the piezoelectric thin-film device, a ferroelectric film, the PZT or PT is contains, deposited on the lower electrode 2. 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. In the case of a thin PZT film, it is for the deposition of a high quality thin PZT film advantageous if, is deposited prior to the deposition of the PZT film PbTiO₃ a buffer layer (lead titanate or PT), which is not shown in the drawings. PT verbessert die Filmcharakteristika, da PT bei niedriger Temperatur kristallisiert und eine Bleidiffusion in den darauf abgeschiedenen PZT-Film verhindern kann. PT improves film characteristics, since PT crystallized at low temperature and can prevent diffusion of lead in the PZT film deposited thereon.

Die PT-Pufferschicht kann wie im Fall des dünnen PCT-Film ebenfalls durch ein Sol-Gel-Verfahren abgeschieden werden. The PT buffer layer may also be deposited by a sol-gel method as in the case of the thin-film PCT. Vorzugsweise beträgt die Dicke etwa 0,01 bis 0,1 µm. The thickness is preferably about 0.01 to 0.1 microns. 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. A thickness of the thin Pt film of less than 0.01 micrometer does not provide satisfactory characteristics, while a thickness of more than 0.1 microns deteriorate the characteristics of the thin-film PCT.

Die Dicke des dünnen piezoelektrischen PZT-Films 3 gemäß der vorliegenden Erfindung muß für einen hohen Frequenzbereich nicht größer als 10 µm sein. The thickness of the thin PZT piezoelectric film 3 according to the present invention must be for a high frequency range not larger than 10 microns. 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. The thickness is preferably 0.1 to 10 .mu.m, and more preferably 0.2 to 3 microns and is defined in this thickness range according to the use. Wenn der dünne PZT-Film übermäßig dünn ist, können keine zufriedenstellenden piezoelektrischen Wirkungen erzielt werden. When the PZT thin film is excessively thin, no satisfactory piezoelectric effects can be achieved. Wenn er dagegen übermäßig dick ist, kann kein qualitativ hochwertiger Film gebildet werden. If he is excessively thick, however, no high-quality film can 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. The upper electrodes 4 (4a and 4b) can on the thin ferroelectric PZT or PT film 3 using a sputtering method through a mask, a conductive metal layer, which corresponds to the for the bottom electrode 2, as described above, can be formed , Die Dicke ist dabei im allgemeinen 1 000 bis 2 000 Å. The thickness is generally from 1000 to 2000 Å.

In der vorliegenden Erfindung sind zwei obere Elektroden 4 A und 4 B ausgebildet. In the present invention, two upper electrodes are formed 4 A and 4 B. Der Abstand zwischen den zwei oberen Elektroden 4 A und 4 B ist größer als die Dicke des dünnen ferroelektrischen PZT- oder PT-Films 3 . The distance between the two upper electrodes 4 A and 4 B is greater than the thickness of the thin ferroelectric PZT or PT film third

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 4 A und 4 B eine Spannung angelegt wird. If the distance between the upper electrode is smaller than the thickness of the thin ferroelectric PZT or PT-film 3, a short circuit will occur when the polarization between the upper electrode 4 A and 4 B, a voltage is applied. Auf diese Weise kann keine Polarisation des dünnen ferroelektrischen Films in vertikaler Richtung erreicht werden. In this way, no polarization of the thin ferroelectric film in the vertical direction can be achieved. Ein übermäßig großer Abstand zwischen den oberen Elektroden bewirkt allerdings ein unerwünschtes Ansteigen in der Bauelementgröße. An excessively large distance between the upper electrode, however, 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, dh 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 electrode corresponds to 2 to 200 times the thickness of the ferroelectric thin film, that is from 0.2 to 2000 microns for a thin PZT or PT film having a thickness of 0.1 to 10 microns, and more preferably the 10 to 100 times the thickness of the thin ferroelectric film.

Bei den piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren ist die Ausbildung eines hochqualitativen dünnen PZT- oder PT-Films äußerst wichtig. In the piezoelectric thin film resonators, the formation of a high-quality thin PZT or PT film is extremely important. Der dünne PZT-Film arbeitet als dünner piezoelektrischer Film mit ausreichender Polarisation. The PZT thin film works as a thin piezoelectric film having sufficient polarization. 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. However, if the film quality is inferior, a sufficient electric field for polarization can be applied, and thus can not function as a thin piezoelectric film of the thin 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 to the polarization, an electric field between two upper electrodes - has already been stated above - and is not applied between the lower and upper electrodes, a thin piezoelectric film which functions satisfactorily, can be obtained without difficulty by conventional film deposition method.

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. In the present invention, a hollow portion 5 are formed by the side of Si substrate 1, the lower electrode forming side is etched opposite. 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. Such a shaping of the hollow portion 5 allows extended low oscillation modes and improves oscillation frequency and insertion loss characteristics, although the mechanical strength easily deteriorates.

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 4 A und 4 B liegt. The hollow portion is preferably to a depth corresponding to 50 to 100% of the Si substrate 1, mounted so that it 4 A and 4 B is located in a position on the opposite side of the upper electrodes.

Eine Isolierschicht 6 kann teilweise auf dem ferroelektrischen Film 3 ausgebildet sein, und die oberen Elektroden 4 A und 4 B 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. An insulating layer 6 may be partially formed on the ferroelectric film 3 and the upper electrode 4 A and 4 B as terminal electrodes are formed to the ferroelectric film 3 build a bridge over the insulating layer 6 and, as shown in Fig. 3 is shown. Die Isolierschicht kann aus SiO₂, SiN, AlN, TiO₂, Al₂O₃ gebildet werden und die bevorzugte Dicke ist etwa 0,05 bis 1 µm. The insulating layer may be formed of SiO₂, SiN, AlN, TiO₂, Al₂O₃, and the preferred thickness is about 0.05 to 1 micron.

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 Si substrate can be provided with a hollow portion 5, as shown in Fig. 4.

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 manufacturing a piezoelectric thin-film device, type A will be 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 be separated from each other, a Ti layer and a lower electrode on the surface of an oxide insulating layer, which is mounted on a Si substrate, is deposited by a method 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. Next, a liquid composition to form a thin-film PbTiO₃ is applied to the lower electrode and dried at 150 to 400 ° C, wherein the liquid composition is prepared by mixing a lead compound, such as. For example, lead acetate and a titanium compound such. as titanium isopropoxide or titanium butoxide are dissolved in a given molar ratio in a solvent such. as methoxyethanol or an acetic acid ester such that the total weight of the dissolved substances 1 to 10 wt .-% is. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis die PT-Pufferschicht eine vorher bestimmte Dicke erreicht. This process is repeated until the PT buffer layer reaches a predetermined 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; In addition, a liquid composition for forming a thin PZT film by a method of spin coating is applied thereon and dried at 150 to 600 ° C, wherein the liquid composition is prepared by mixing a lead compound such as, for. Example, a lead carboxylate such as lead acetate or a lead alkoxide, such as Bleidiisopropoxid; eine Zirkonium-Verbindung wie z. B. Zirkoniumalkoxid wie Tetraethoxyzirkonium, Tetraisopropoxyzirkonium, Tetrabutoxyzirkonium oder Dimethoxydiisopropoxyzirkonium; a zirconium compound such as zirconium alkoxide such as tetraethoxyzirconium, tetraisopropoxyzirconium, tetrabutoxyzirconium or 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. and a titanium compound, such as. for example, titanium alkoxide such as tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetrabutoxytitanium or Dimethoxydiisopropoxytitan be dissolved in a given molar ratio in a solvent such as. for example, 2-methoxyethanol so that the total weight of the dissolved compounds 10 to 20 wt. -% expressed as metal oxides, is. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der PZT-Film eine vorherbestimmte Dicke erreicht. This process is repeated until the PZT film reaches a predetermined thickness. Das Substrat wird bei 600 bis 700°C für 1 min bis 1 h getrocknet, wobei ein dünner PZT-Film erhalten wird. The substrate is at 600 to 700 ° C for 1 minute to 1 hours to yield 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; On the resulting thin PZT film, by a process of sputtering or a CVD method, if necessary, an insulating layer, such as a SiO₂ film may be deposited. dann werden durch ein Verfahren der Vakuumzerstäubung zwei obere Elektroden in einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Then, two upper electrodes are formed in a predetermined pattern by a method of sputtering. 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. A DC electric field of 200 to 500 kV / cm is applied at 120 to 200 ° C for 10 to 60 minutes between the two electrodes to polarize the PZT thin film. Nach einer Polarisation arbeitet der dünne PZT-Film als dünner piezoelektrischer Film. According to a polarization of the PZT thin film works 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. When a thin PZT film was not formed in sufficient quality, a sufficient polarization can be achieved in the piezoelectric thin film. 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. Thus, the conditions for forming the substrate, the lower electrode, the PZT thin film and the upper electrodes are optimized in the present invention to produce a satisfactory PZT thin film in the present invention.

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. If a hollow portion is formed by etching of the Si substrate, as shown in FIGS. 2 and 4, the substrate such as, for. Example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be partially removed using an etching solution.

Die Ausführungsform, Typ B, wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben. The embodiment, Type B will now be described with reference to the drawings.

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 an upper electrode instead of two electrodes in FIGS. 1-4.

In den Fig. 1 bis 5 werden Elemente, die dieselbe Funktion haben, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In Figs. 1 to 5 are elements that have the same function are marked with 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 ( 4 a, 4 b, 4 c und 4 d), die auf der dünnen ferroelektrischen Schicht ausgebildet sind, umfaßt. This version Type a surface acoustic wave device is disclosed which comprises a substrate 1, a thin ferroelectric PZT or PT film 3, which is formed on a dielectric buffer layer on the substrate 1, and upper comb electrodes 4 (4 a, 4 b, 4 c and 4 d), which are formed on the ferroelectric thin layer. Ein Si-Substrat 1 mit einer Isolierschicht 1 A 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. A Si substrate 1 with an insulating layer 1, the substrate A is most easily available for this type of a piezoelectric thin film device, but it can also be single crystal substrates such as. For example, sapphire, MgO and SrTiO₃ may 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 ferroelectric thin PZT or PT-film 3 is formed on the substrate, preferably a thin ferroelectric film for example, a barium strontium titanate (BST) film, strontium titanate (STO) film or barium titanate (BTO) film as buffer layer formed on the substrate to form a ferroelectric thin 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. The thin BST, STO or BTO film buffer layer can be as thin ferroelectric PZT or PT film can be formed by a sol-gel method. Eine übermäßig große Dicke beeinträchtigt die piezoelektrischen Charakteristika nachteilig, wohingegen eine übermäßig geringe Dicke den Verlust des den Blei-Antidiffusionseffekt bedeutet. An excessively large thickness affects the piezoelectric characteristics adversely, while an excessively small thickness means the loss of the lead anti-diffusion effect. Daher beträgt die Dicke im allgemeinen 0,01 bis 0,2 µm und vorzugsweise 0,01 bis 0,15 µm. Therefore, the thickness is generally from 0.01 to 0.2 .mu.m and preferably from 0.01 to 0.15 micron.

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 4 a und 4 b und zwischen den Kamm-Elektroden 4 c und 4 d angelegt wird, polarisiert wird. The ferroelectric thin film 3 is as thin piezoelectric film which is formed on the buffer layer, provided by a thin, by a sol-gel method deposited film by DC voltage, the b between the comb electrodes 4 a and 4 and between the comb electrodes 4 c and 4 d 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. The thickness of the ferroelectric thin film which was formed in this manner can be determined as a function of a desired resonant frequency and the electromechanical coupling coefficient and is generally 0.03 to 5 microns. 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. At a thickness of less than 0.03 micron surface acoustic waves are not oscillated, while also does not oscillate at a thickness of about 5 microns surface acoustic waves due to faults in the film quality.

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 for the formation of two upper comb electrodes is measured using a conductive material such as, for example, Al, Pt, or Au by a conventional method with line width and line spacing (referred to as L * S = line width and space hereinafter) depend on the desired characteristics is formed in a pattern configuration in a conventional method.

Die Polarisation des dünnen PZT- oder PT-Films kann durch Anlegen einer Gleichstromspannung mit 20 bis 50 V zwischen zwei oberen Kamm-Elektroden (zwischen 4 a und 4 b und zwischen 4 c und 4 d in Fig. 5), die auf dem dünnen PZT- oder PT-Film ausgebildet sind, für 1 bis 60 min erreicht werden. The polarization of the thin PZT or Pt film, 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) formed on the thin PZT or PT film are formed can be achieved for 1-60 min. Wenn der dünne PZT- oder PT-Film ausreichend polarisiert ist, arbeitet der Film als dünner piezoelektrischer Film. When the thin PZT or PT-film is sufficiently polarized, the film works as a thin piezoelectric 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. However, when the thin PZT or PT film of poor quality, it does not work as a thin piezoelectric film, because no sufficient electric field to the polarization of 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 manufacturing a surface acoustic wave device is described as an embodiment of type B in accordance with the present invention by way of PZT acoustic surface wave device, which uses a Si substrate.

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: First, on a Si substrate, which is provided with an oxide film formed with a sol-gel processes follows a thin BST, or BTO STO film as a buffer layer:
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, dh Barium-2- ethylhexanoat; A liquid composition to form a thin BST, or BTO STO film by means of spin coating on the Si substrate having an oxide film, and dried at 400 to 600 ° C, wherein the liquid composition is prepared by mixing a barium . - compound such as barium, ie, barium 2-ethylhexanoate; eine Strontium-Verbindung wie z. B. ein Strontiumcarboxylat, wie Strontium-2-ethylhexanoat; . a strontium compound such as a strontium, such as strontium-2-ethylhexanoate; 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. a titanium compound such. as a titanium alkoxide, for example tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetrabutoxy or Dimethoxydiisopropoxytitan and a carboxylic acid such as 2-ethyl hexanoic acid or 2-ethylpropionic acid in a given molar ratio in a solvent such. as isoamylpropionate be dissolved, that the total weight of the dissolved compounds from 0.5 to 8 wt .-%, expressed as metal oxides. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der dünne BST-, STO- oder BTO-Film eine vorher bestimmte Dicke erreicht. This process is repeated until the thin BST, STO or BTO film reaches a predetermined thickness. 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. The substrate is fired at 600 to 700 ° C for 1 minute to 1 hour to form a thin BST, or BTO STO film is obtained.

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 ferroelectric thin PZT or PT film with a similar method as the method for forming the ferroelectric thin PZT or PT film in the embodiment type A, described above, is formed on the buffer layer.

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 containing a conductive material, such. As Al, Pt or Au, forming with a conventional pattern process with a line width and a line spacing in accordance with the desired characteristics on the thin PZT or PT film are formed, the thin PZT or PT film is polarized by applying a voltage between the two comb-electrodes, wherein a surface acoustic wave device is completed.

(Anwendung der Ausführungsform Typ B) (Application of the embodiment type B)

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 the embodiment of type B according to the present invention, a programmable surface acoustic wave resonator and a surface acoustic wave filter will be described.

Ein herkömmliches programmierbares akustisches Oberflächenwellen-Bauelement, das Ausgangscodes neu speichern kann, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird von DP Morgan ("Surface Wave Device For Signal Processing" Elsevier, 1991, S. 286 bis 288) offenbart. A conventional programmable surface acoustic wave device that can store the output code new, as shown in Fig. 7, DP Morgan ("Surface Wave Device For Signal Processing", Elsevier, 1991, pp 286-288) disclosed. 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 . The programmable surface acoustic wave device comprising Eingangskamm- electrodes 8 and a plurality of independent Umformerelementen 9, which are arranged on a paraelectric substrate 10 ', and a voltage applying unit 7 for alternately applying a positive or negative voltage to this Umformerelemente 9th

Jedes Umformerelement 9 umfaßt eine erste Elektrode 9 a und eine zweite Elektrode 9 b, und die Spannung anlegende Einheit 7 kann die zwischen der ersten und zweiten Elektrode 9 a und 9 b angelegte Spannung positiv oder negativ ändern. Each transducer element 9 comprises a first electrode and a second electrode 9 a 9 b, and the voltage applying unit 7, the 9 a and 9 b applied voltage is positive or negative change between the first and second electrodes. Der Polarisationszustand des paraelektrischen Substrats 10 ′ zwischen den Elektrode 9 a und 9 b wird umgekehrt, indem die Polarität der zwischen den Elektrode 9 a und 9 b angelegten Spannung geändert wird; The polarization state of the paraelectric substrate 10 'between the electrode 9 a and 9 b is reversed by the polarity of the 9 a and 9 b applied voltage is changed between the electrode; der Ausgangscode aus dem Umformerelement 9 kann willkürlich in 0 oder 1 geändert werden. the output code from the transducer 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; . The programmable surface acoustic wave device, which is shown in Fig 7, must be for the operation of the surface acoustic wave device with the voltage-applying unit 7 is equipped; von der Spannung anlegenden Einheit 7 muß zu jedem Umformerelement 9 eine Spannung angelegt werden. investing from the power unit 7 must be applied to each transducer element 9 a voltage.

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 surface acoustic wave device using a piezoelectric thin film in accordance with the present invention to produce predetermined output signals without a constant voltage is applied to the transducer element.

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 12 a und zweite Elektrode 12 b, die den ersten Elektroden gegenüberliegen, umfaßt, und kann Ausgangscodes verhindern oder neu schreiben, indem die Polarität der Spannung, die zwischen der ersten Elektrode 12 a und der zweiten Elektrode 12 b angelegt ist, umgekehrt wird. More specifically, an acoustic surface wave device according to the present invention, which is illustrated in FIG. 6 is provided with a transducer element on the piezoelectric substrate, the first electrode 12a and second electrode 12b, which face the first electrodes, comprising and can prevent output codes or rewrite by the polarity of the voltage applied between the first electrode and the second electrode 12 a 12 b is reversed. Das piezoelektrische Substrat umfaßt einen Substrathauptkörper und einen auf dem Substrathauptkörper ausgebildeten dünnen ferroelektrischen Film. The piezoelectric substrate comprises a substrate main body and a formed on the substrate main body ferroelectric thin 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. The ferroelectric thin film between the electrodes is polarized by a voltage which is applied between the first and second electrodes to adjust an output code. Der eingestellte Ausgangscode wird durch Remananz sogar nach Entfernen der angelegten Spannung beibehalten. The set output code is maintained by Remananz 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, is applied, the thin dielectric film between the electrodes is polarized and the Umformerelemente Code 1 or 2 can be adjusted in the transducer 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. However, when a ferroelectric thin film is used as the electrodes of the Umformerelements, the code described above due to the Remaneszens of the ferroelectric material remains. 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. The adjusted by applying a voltage to the conversion element code may be set as the set code of the surface acoustic wave device, 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; In addition, the polarization state can be reversed by applying a voltage with reversed polarity is applied to the conversion element; auf diese Weise wird der Ausgangscode gelöscht, nachdem der Code in das Umformerelement eingegeben worden war. In this way, the output code is deleted after the code was entered into the transducer element. Auf diese Weise ist das akustische Oberflächenwellen-Bauelement programmierbar. In this way, the surface acoustic wave device is programmable.

Dementsprechend kann das akustische Oberflächenwellen- Bauelement als programmierbarer akustischer Oberflächenwellen- Resonator und programmierbarer akustischer Oberflächenwellen- Filter eingesetzt werden. Accordingly, the surface acoustic wave device can be used as a programmable acoustic surface wave resonator and Programmable acoustic surface wave filter. Bei einem automatischen Identifizierungssystem, das mit dem akustischen Oberflächenwellen-Bauelement ausgestattet ist, kann ein ID- Code von einem Transponder (ID-Karte) neu beschrieben werden. In an automatic identification system which is equipped with the surface acoustic wave device, an ID code can be rewritten by a transponder (ID card).

Das akustische Oberflächenwellen-Bauelement in der oben angeführten Ausführungsform wird nun detaillierter anhand der Zeichnungen beschrieben. The surface acoustic wave device in the above embodiment will now be described in more detail with reference to the drawings.

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; . # 10 referred to in the drawings a surface of the ferroelectric thin film 3, the PZT or PT and being formed on the substrate main body; 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. on the surface of the ferroelectric thin film 3 is (Umformerelemente) arranged a group 12 of input comb-electrodes 11 and a group of output comb-electrodes. Die Gruppe von Eingangs-Kamm-Elektroden 11 besteht aus einer ersten Kamm-Elektrode 11 a und einer zweiten Kamm-Elektrode 11 b, die sich einem bestimmten Abstand gegenüberliegen. The set of input comb-electrodes 11 is constituted by a first comb electrode 11a and a second comb electrode 11b which lie opposite each other a certain distance.

Die Umformerelemente 12 bestehen aus ersten Elektroden 12 a und zweiten Elektrode 12 b; The Umformerelemente 12 consist of first electrodes 12 a and second electrode 12 b; vier ersten Elektrode 12 a sind in dieser Ausführungsform wie ein Kamm miteinander verbunden, was in den Zeichnungen dargestellt ist. four first electrode 12 a are connected to each other like a comb, in this embodiment, which is illustrated in the drawings. Jede der zweiten Elektroden 12 b ist gerade und zwischen benachbarten ersten Elektroden 12 a und 12 a angeordnet. 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 12 b, die zwischen den ersten Elektroden 12 a angeordnet sind, gebildet. In this embodiment, three Umformerelemente 12, formed by three second electrodes 12 b, the 12 a are disposed between the first electrodes.

Jede zweite Elektrode 12 b kann durch Batterien 14 und 15 in der Spannung anlegenden Einheit über eine Spule 16 und einen Umschalter 17 mit Strom versorgt werden. Each second electrode 12 b, by batteries 14 and 15 in the voltage-applying unit through a coil 16 and a switch 17 are supplied with power. Jede zweite Elektrode 12 ist über einen Kondensator 18 mit einer Ausgangsklemme 19 verbunden, um Gleichstromspannung auszuschalten und Wechselstromspannung durchzulassen. Each second electrode 12 is connected via a capacitor 18 to an output terminal 19 to turn off the DC voltage and to transmit AC voltage. Die ersten Elektroden 12 a sind an die Ausgangsklemme 20 angeschlossen. The first electrodes 12a are connected to the output terminal 20. Die ersten Elektroden 12 a sind über eine Erdung an die Batterien 14 und 15 angeschlossen. The first electrodes 12a are connected via a grounding 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. In the surface acoustic wave device having such a configuration can be applied to the three Umformerelemente 12 by means of a changeover switch 17 both positive and negative voltage. Wenn eine positive Spannung an die drei zweiten Elektroden 12 b angelegt wird, ist der Ausgangscode [111], und wenn negative Spannung an diese zweiten Elektrode 12 b angelegt wird, ist der Ausgangscode [000]. When a positive voltage is applied to the three second electrodes 12 b is applied, the output code [111], and if negative voltage is applied to this second electrode 12 b is applied, the output code [000]. Durch Veränderung der Polarität der an diese zweiten Elektrode 12 b angelegten Spannungen kann jede Kombination von 0 und 1 erhalten werden. By changing the polarity of the second electrode 12 b to these applied voltages, any combination can be obtained from 0 and 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 (dh wenn jede zweite Elektrode 12 b von den Batterien 14 und 15 abgeschaltet ist). Once a voltage to each transducer element 12 berthing with the aid of the supply unit is applied 13, the set code maintained by remanence of the ferroelectric thin film 3 after removal of the applied voltage (that is, when each second electrode 12 b disconnected from 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. Therefore, the surface acoustic wave device 13 can be operated on the setting of the code alone without the voltage applying unit, as shown in Fig. 6 (c). Der eingestellte Code ist durch Umkehren der Spannung, die an jedes Umformerelement 12 angelegt ist, unter Verwendung der Spannung anlegenden Einheit 13 veränderbar. The set code can be changed 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 12 b darstellt. Fig. 8 is a circuit that has a different voltage applying unit 13 'for applying a positive or negative voltage to each second electrode 12 b represents. Jede Elektrode 12 b ist über Dioden, die in derselben oder entgegengesetzten Richtung parallel angeordnet sind, mit einer Schaltungsverknüpfung verbunden. Each electrode 12 b is connected via diodes which are arranged in parallel in the same or opposite direction at a switching circuit. Die Schaltungsverknüpfung 23 ist mit einem positiven oder negativen Impulsgenerator 24 verbunden. The switching circuit 23 is connected to a positive or negative pulse generator 24. Ein Befehlssignal wird von einem Codegenerator 25 zu der Schaltungsverknüpfung 23 und dem Impulsgenerator 24 gegeben, um die Polarität der an jede Elektrode 12 b angelegten Spannung zu bestimmen. A command signal is given by a code generator 25 to the switching circuit 23 and the pulse generator 24 to determine the polarity of each electrode 12 b on the applied voltage.

Der Pulsgenerator 24 gibt basierend auf dem Signal aus dem Codegenerator 25 einen positiven oder negativen Impuls aus; The pulse generator 24 are based on the signal from the code generator 25 has a positive or negative pulse from; der Impuls wird durch die Schaltungsverknüpfung 23 in eine der drei Elektroden 12 b eingegeben. the pulse is input through the switching circuit 23 in one of the three electrodes 12 b. Der Code wird durch die Remanenz jedes Umformerelements 12 eingestellt. The code is set by the remanence each Umformerelements 12.

Obgleich in Fig. 6 3 Umformerelemente verwendet werden, kann die Anzahl der Umformerelemente 2, 4 oder mehr sein. Although 6 3 Umformerelemente used in Fig., The number of Umformerelemente 2, 4 or more can be.

Außerdem kann ein Ausgangscode eingestellt werden, indem eine Spannung in die Eingangs-Kamm-Elektroden in der vorliegenden Erfindung angelegt wird. Furthermore, an output code can be set by applying a voltage is applied to the input comb-electrodes in the present invention.

Fig. 9(a) zeigt eine Ausführungsform, in der Bezugszeichen Nr. 11 ′ Eingangs-Kamm-Elektroden darstellt und Bezugszeichen Nr. 12 ′ Ausgangs-Kamm-Umformerelemente darstellt. Fig. 9 (a) shows an embodiment in which reference numeral no. 11 'represents input comb electrodes and reference numeral no. 12' represents output comb-Umformerelemente. 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. Pulse voltages of a pulse generator 24 ports in the power unit 13 'to the input comb electrode 11 via a switching circuit 23 and diode 22', respectively. Bezugszeichen Nr. 26 stellt eine Einheit dar, die die Dioden 26 und den Kondensator 18 umfaßt. Reference numeral no. 26 represents a unit which includes the diodes 26 and 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 an acoustic surface wave device in which the polarity of each input comb electrode 11 '' with switches 27, which are arranged on both sides of the input comb-electrode, can be varied.

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 also all the materials for the substrate, ferroelectric thin film and electrodes, which have been described above (embodiment of type B) are preferably used.

Als weitere Ausführungsform werden im folgenden ein akustischer Oberflächenwellen-Resonator und ein akustischer Oberflächenwellen-Filter beschrieben. As a further embodiment, a surface acoustic wave resonator and a surface acoustic wave filter will be described below.

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. As shown in Fig. 10, a bottom electrode and a ferroelectric thin film in the order named, in the surface acoustic wave device of this embodiment is laminated on a substrate, a series of narrow first upper electrode 41 is parallel to the surface of the ferroelectric thin film 3 is disposed and close second upper electrode 42 are arranged between the first top electrode 41. Die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films ist kleiner als der Abstand zwischen der ersten oberen Elektrode 41 und der zweiten oberen Elektrode 42 . The thickness of the ferroelectric thin film is smaller than the distance between the first upper electrode 41 and the second upper electrode 42nd Das Bauelement ist mit einer Spannung anlegenden Einheit für ein wechselweises Anlegen einer positiven oder negativen Ladung an jede obere Elektrode ausgestattet. The device is equipped with a voltage applying unit for alternately applying a positive or negative charge on each upper electrode. 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. In addition, elastic wave reflectors 50 are arranged at both sides of the group of the upper electrode 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. If the substrate is conductive, the substrate may be a lower electrode itself.

Fig. 10(a) ist eine Draufsicht des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 10 (a) is a plan view of the surface acoustic wave device according to the present invention; und Fig. 10(b) ist eine Querschnitt entlang der Linie BB in Fig. 10(a). and Fig. 10 (b) is a cross section 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 mounted on a rectangular substrate 1 and on it a thin ferroelectric film 3 is formed.

In der Mitte des Substrats sind in Längsrichtung schmale erste obere Elektroden 41 ausgebildet; In the center of the substrate narrow first upper electrode 41 are formed in the longitudinal direction; zwischen den ersten oberen Elektroden 1 sind schmale zweite obere Elektroden 42 ausgebildet. between the first top electrode 1 42 narrow second upper electrodes are formed. Diese ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 sind in Querrichtung des Substrats parallel angeordnet. These first and second upper electrodes 41 and 42 are arranged in parallel in the transverse direction of the substrate. Die ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 sind in gleichem Abstand angeordnet. The first and second upper electrodes 41 and 42 are arranged at the same distance. Die Dicke des dünnen ferroelektrischen Films ist kleiner als der Abstand P zwischen der ersten oberen Elektrode 41 und der zweiten oberen Elektrode 42 . The thickness of the ferroelectric thin film is smaller than the distance P between the first upper electrode 41 and the second upper electrode 42nd

An beiden Seiten der oberen Elektroden-Gruppe, die aus den ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 besteht, sind Reflektoren 50 angebracht. On both sides of the upper electrode group, which consists of the first and second upper electrodes 41 and 42, reflectors 50 are attached. Jeder Reflektor 50 besteht aus einer Reihe von Reflexionsabschnitten 5 a parallel zu den ersten und zweiten oberen Elektrode 41 , 42 sowie aus Kurzschlußabschnitten 50 b zum Verbinden der Reflexionsabschnitte 50 a miteinander. Each reflector 50 is parallel from a number of reflection portions 5 a to the first and second upper electrode 41, 42 as well as short-circuit portions 50 b for connecting the reflection portions 50 a with each other. Der Abstand zwischen den Reflexionsabschnitten 50 a ist derselbe wie der zwischen den ersten und zweiten oberen Elektroden 41 , 42 . The distance between the reflection portions 50 a is the same as that between the first and second upper electrodes 41, 42nd

Die oberen Elektroden 41 sind über ihre jeweiligen Kondensatoren 61 mit einer Anschlußklemme 20 verbunden. The upper electrodes 41 are connected via their respective capacitors 61 to a terminal 20. Ferner können die oberen Elektroden 41 über ihre jeweiligen Spulen 42 und Umschalter 81 an Batterie 14 oder Batterie 15 angeschlossen sein. Furthermore, the upper electrode 41 may be connected through their respective coils 42 and switch 81 to the battery 14 or battery 15. 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 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 electrode 41.

Die oberen Elektroden 42 sind über ihre jeweiligen Kondensatoren 62 mit einer Anschlußklemme 19 verbunden. The upper electrodes 42 are connected via their respective capacitors 62 to a terminal 19. Auch die oberen Elektroden 42 können über ihre jeweiligen Spulen 72 und Umschalter 82 mit der Batterie 14 oder 15 verbunden sein. Also, the upper electrode 42 may be connected via their respective coils 72 and switch 82 to the battery 14 or 15. 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 positive electrode of the battery 15 is connected to the upper electrode and the negative electrode of the battery 15 is connected to the upper electrode 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. To the first and second upper electrodes 41 and 42 of the surface acoustic wave device, which has such a configuration, both positive and negative voltages can be applied. 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. When this oscillation acoustic surface wave component are vibration waves which are generated by the electrode group, is reflected by the reflectors 50 and generate a standing wave, resulting in resonance. Die Resonanzfrequenz hängt von der an die ersten und zweiten oberen Elektroden 41 und 42 angelegte Spannung ab. The resonant frequency depends on the 41 and 42 applied to the first and second upper electrodes.

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). The resonant frequency is set to f, when a positive or negative voltage to all of the first and second upper electrodes 41 and 42 is applied (case 1 below). 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 2 f. When a positive voltage is applied to the first upper electrode 41 and a negative voltage to the second upper electrodes (case 2 below), the resonance frequency f 2. 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 resonant frequency is changed as follows by the combination of the first and second lower electrodes 41 and 42 voltages applied is modified.

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. When N 2 (where N is the number of the same polarities in the upper electrode) is an alternating arrangement on N positive polarities (+) and negative polarities N (-) a resonance 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. After voltages of the batteries 14 and 15 were applied to the first and second upper electrodes 41 and 42 and the batteries were switched off, the resonance frequency characteristics can be maintained due to a remanence of the ferroelectric thin film 3. Die Polarität kann auch umgekehrt werden, indem die umgekehrte Spannung angelegt wird, um eine andere Resonanzfrequenz zu erzeugen. The polarity can be reversed by the reverse voltage is applied 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 be used as a programmable surface acoustic wave resonator or filter.

[BEISPIELE] [Examples]

Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter anhand von Beispielen beschrieben. The present invention will now be described in more detail by way of examples.

Beispiele für die Ausführungsform Typ A Examples of the embodiment type A BEISPIELE A1 bis A16 EXAMPLES A1 to A16

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 process of sputtering, a Ti layer with a thickness of 500 Å and a Pt layer as the lower electrode having a thickness of 2000 Å separated on a 250 micron thick Si substrate by an oxide layer in a thickness were 1 micron had 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, a thin PZT or Pt film is described in Table 1, deposited on the Pt layer as the lower electrode.

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, a thin Pt film having a thickness of 0.01 micron was deposited as a buffer layer by a sol-gel process.

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 a liquid composition for formation of the thin Pt film was used, wherein the liquid composition has been prepared by dissolving lead acetate and titanium isopropoxide in methoxyethanol in a certain molar ratio.

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. In the PZT film deposition, a liquid composition for forming the thin PZT film was used, wherein the liquid composition was prepared by adding a predetermined molar ratio of lead acetate, zirconium butoxide, and titanium isopropoxide were dissolved in a solution so that the total content of dissolved compounds 10 to 20 wt .-%, respectively. Die Lösung wurde durch ein Aufschleuderverfahren aufgetragen und bei 400°C getrocknet. The solution was applied by a spin coating method and dried at 400 ° C. Das Verfahren wurde wiederholt, bis der Film eine bestimmte Dicke erreichte. The process was repeated until the film reached a certain thickness. Schließlich wurde der gebildete dünne PZT-Film eine Stunde lang bei 650°C gebrannt. Finally, the formed thin PZT film was baked 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 forming a thin PZT film (the total content as metal oxides: 20 wt .-%) is as follows:

Bleiacetat: Lead acetate: 23,985 Gew.-% 23.985 wt .-%
Tetrabutoxyzirkonium: Tetrabutoxyzirconium: 11,455 Gew.-% 11.455 wt .-%
Isopropoxytitan Isopropoxytitanium 7,842 Gew.-% 7.842 wt .-%
2-Methoxyethanol: 2-methoxyethanol: Ausgleich Compensation

Bei Abscheidung des dünnen PT-Films wurde der dünne PT-Film direkt ohne Abscheidung einer Pufferschicht auf der Pt-Schicht der unteren Elektrode abgeschieden. Wherein deposition of the thin Pt film, the thin Pt film was deposited directly, without deposition of a buffer layer on the Pt layer of the lower electrode.

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 to form a thin Pt film was used, wherein the liquid composition has been prepared by dissolving lead acetate and titanium isopropoxide in methoxymethanol in a specific molar ratio so that the total content of dissolved compounds 10 wt .-%, respectively.

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. Sputtering with a two 70 microns × 70 microns were large square upper aluminum electrode having a thickness of 1500 Å and an inter-electrode distance of 180 microns - as shown in Fig. 1 - is 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. Between the upper electrodes a DC electric field of 300 kV / cm was applied long min at 150 ° C 10. Die dünnen PZT- und PT-Filme wurden in vertikaler Richtung polarisiert und dadurch piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt. The thin PZT and PT films were polarized in the vertical direction and thereby produced piezoelectric thin-film resonators.

Die Grund-Resonanzfrequenz der vertikalen Schwingung jedes resultierenden dünnen piezoelektrischen Films ist in Fig. 1 dargestellt. The fundamental resonance frequency of the vertical oscillation of each resulting thin piezoelectric film is shown in Fig. 1.

VERGLEICHSBEISPIELE A1 bis A2 Comparative Examples A1 to A2

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 addition to the distance between the upper electrodes was 0.2 microns in Example A1 or A12, which was smaller than the thickness of the thin PZT film and the thin Pt film, a thin PZT film and a thin Pt- film made.

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 unsatisfactory due to a short circuit between the upper electrode.

BEISPIEL A17 EXAMPLE A17

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. It was a piezoelectric thin film resonator, prepared as in Example 1 except that the PZT film thickness was 0.8 microns and two rectangular (80 microns × 75 microns) upper aluminum electrodes were formed with an interelectrode distance of 75 microns. Die Resonanzfrequenz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben. The resonance frequency and the insertion loss are given in Table 2.

BEISPIEL A18 EXAMPLE A18

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. There is a piezoelectric thin-film resonator was prepared as in Example A17, except that a hollow portion in a size of 235 microns x 75 microns x 235 microns (depth) on the side of the Si substrate corresponding to the side on which the top electrodes was formed were gegenüberlag provided, as shown in Fig. 2. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.

BEISPIEL A19 EXAMPLE A19

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. There is a piezoelectric thin-film resonator as in Example A12 was prepared, except that the PZT film thickness was 0.8 microns and two rectangular (80 microns x 75 microns) aluminum upper electrode was formed with an inter-electrode distance of 75 microns. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.

BEISPIEL A20 EXAMPLE A20

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. There is a piezoelectric thin-film resonator as in Example A19 was prepared, except that a hollow portion was 235 microns (depth) mounted in a size of 235 microns x 75 microns x on the side of the Si substrate, the opposite to the side on which the upper electrodes were formed, as shown in Fig. 2. Resonanzfrequenz und Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 2 angegeben. Resonant frequency and insertion loss are given in Table 2.

BEISPIELE A21 UND A22 EXAMPLES A21 AND A22

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; A SiO₂ film having a thickness of 1 micron formed as shown in Fig - after deposition of a thin PZT film and a thin Pt film as in Example A7 or A20 was prepared by a method of sputtering in this - but not in the oscillation range 3 is shown. 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. then the upper electrode were formed with an electrode spacing of 10 microns for the PZT film or 75 microns for the Pt film, so as to form a bridge between the SiO₂ film and the thin PZT or PT film. Es wurden zwei piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt. There are two thin film piezoelectric resonators were prepared. 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. In this piezoelectric thin-film resonators, the area of the region, which was formed on the thin PZT film was 70 microns × 70 microns, of the area of the portion which was formed on the thin Pt film 80 microns x 75 microns, the surface There area that was formed on the SiO film 100 microns × 100 microns. Die Breite der Verbindung betrug 20 µm. The width of the compound was 20 microns.

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. The impedances of the piezoelectric thin film resonators were compared with those of Examples A7 and A20 to clarify the dependence of the impedance in the upper electrode region. 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. The impedances of the piezoelectric thin film resonators in Example A7 and A20 were approximately 50 Ω and those in the examples A21 and A22 were also about 50 Ω. Somit ändern sich die elektrischen Charakteristika nicht mit der Resonator- Konfiguration; Thus, the electrical characteristics do not change with the resonator configuration; es kann eine verstärkte Struktur erreicht werden, indem die Positionen, an denen die oberen Elektroden ausgebildet werden, verschoben werden. it may be a reinforced structure can be achieved by the positions at which the upper electrodes are formed, are moved.

Als nächstes werden Beispiele für eine Abscheidung eines dünnen PZT- oder PT-Films unter Verwendung eines dünnen Diamantfilm-Substrats beschrieben. Next, examples of a deposition of a thin PZT or PT-film can be described using a diamond thin-film substrate.

BEISPIELE A23 UND A24 EXAMPLES A23 AND A24

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. By a method of sputtering were coated on a 250 micron thick Si substrate, on which a thin diamond film was formed with a thickness of 20 microns, a Ti layer with a thickness of 500 Å and a Pt layer as the lower electrode having a thickness 2 000 Å separated.

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, a thin PZT or Pt film having a thickness of 0.8 microns was deposited by sol-gel method.

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; A liquid composition for PZT film deposition used were dissolved in acetate, zirconium butoxide and titanium isopropoxide in a given molar ratio in the solution so that the total content of dissolved constituents 18 wt .-% was; 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. for PT-film deposition, a liquid composition was used were dissolved in acetate and titanium propoxide in a certain ratio in a solution, so that the total solids content of 10 wt .-%, respectively. Diese flüssigen Zusammensetzungen wurden schleuderbeschichtet und bei 400°C getrocknet. These liquid compositions were spin-coated and dried at 400 ° C. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis der Film eine vorherbestimmte Dicke erreichte, dann wurde das Substrat 1 h lang bei 650°C gebrannt. This procedure was repeated until the film reached a predetermined thickness, then the substrate 1 was fired at 650 ° C.

Als nächstes wurden zwei rechteckige (70 µm × 75 um) obere Elektroden 4 A und 4 B, 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 microns × 75 m) were, be patterned upper electrode 4 A and 4 B, which had a thickness of 1500 Å and an electrode spacing in a process of sputtering on the thin PZT or PT film, as is shown in Fig. 1b.

Zwischen die oberen Elektroden wurde 10 min lang bei 150°C ein elektrisches Gleichstromfeld mit 300 kV/cm angelegt. Between the upper electrode was applied 10 min at 150 ° C, a DC electric field of 300 kV / cm. Sowohl der dünne PZT- wie auch der PT-Film wurden in vertikaler Richtung polarisiert und dadurch piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren hergestellt. Both the thin PZT as well as the Pt film were polarized in the vertical direction and thereby produced piezoelectric thin-film resonators.

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 oscillation of each resultant piezoelectric thin film are shown in Table 3.

VERGLEICHSBEISPIELE A3 UND A4 COMPARATIVE EXAMPLES AND A3 A4

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. It is a thin film resonator and a PZT thin film resonator PT as described in Examples A23 and A24 were prepared, except that 250 micron thick Si substrates which had a surface oxide film with a thickness of 1 micron, were used. Die Grund-Resonanzfrequenz und die Einfügungsdämpfung der vertikalen Schwingung für jeden dünnen piezoelektrischen Film sind in Tabelle 3 angegeben. The fundamental resonance frequency and the insertion loss of the vertical oscillation of each piezoelectric thin film are shown in Table 3.

Die in Tabelle 3 angeführten Resultate erläutern, daß sich die Einfügungsdämpfung verbessert, wenn eine dünner Diamantfilm verwendet wird. Explain the results shown in Table 3 that the insertion loss improves when a diamond thin film is used.

VERGLEICHSBEISPIELE A5 UND A6 AND COMPARATIVE EXAMPLES A5 A6

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. There was a PZT thin film resonator and a PT-thin-film resonator as used in Example A23 and Example A24, except that the electrode spacing was 0.2 microns, which was smaller than the thickness of the thin PZT - or the thin-PT film made. Die Resonatoren konnten wegen eines Kurzschlusses, der auftrat, wenn ein elektrisches Gleichstromfeld zwischen den oberen Elektroden angelegt wurde, nicht polarisiert werden. The resonators were due to a short circuit occurred when a DC electric field between the upper electrode was applied, not polarized.

BEISPIEL A25 EXAMPLE A25

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. It has a piezoelectric thin film resonator, as prepared in example A23, but with the exception that the PZT film thickness was 0.8 microns, and in that two rectangular (80 microns x 75 microns) formed upper aluminum electrode with an electrode distance were. Die Frequenzresonanz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 4 angegeben. The resonance frequency and the insertion loss are given in Table 4.

BEISPIEL A26 EXAMPLE A26

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. There is a piezoelectric thin-film resonator as in Example A25 was prepared, but with the exception that a hollow portion with 235 microns x 75 microns x 235 microns (depth) was formed on the side of the Si substrate corresponding to the side on which the upper electrodes were formed gegenüberlag, which is shown in Fig. 2. Die Frequenzresonanz und die Einfügungsdämpfung sind in Tabelle 4 dargestellt. The resonance frequency and the insertion loss are shown in Table 4. Der hohle Abschnitt beeinträchtigt wegen des dünnen Diamantfilms, der auf dem Substrat abgeschieden ist, die Festigkeit nicht. The hollow portion does not interfere because of the thin diamond film is deposited on the substrate, the strength.

BEISPIEL A27 EXAMPLE A27

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; After a thin PZT film as in Example A23 was deposited, was by a method of sputtering a SiO film with a thickness of 1 micron on the PZT thin film - except in the vibration area - deposited; dann wurden die oberen Elektroden 4 A und 4 B, 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. Then, the upper electrodes 4 A and 4 B, which had a thickness of 1500 Å, with an electrode gap formed so that they formed a bridge between the SiO₂ film and the thin PZT film. Auf diese Weise wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator hergestellt. In this way, a piezoelectric thin film resonator was prepared. Die Fläche des Abschnitts der oberen Elektrode, die auf dem dünnen PZT-Film ausgebildet war, war 70 µm × 70 µm; The area of the portion of the upper electrode was formed on the thin PZT film was 70 microns x 70 microns; 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. the surface of the portion of the upper electrode was formed on the SiO₂ film, was 100 microns x 100 microns, and the width of the compound was 20 microns.

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. The impedance of this piezoelectric thin-film resonator was compared with that of Example A23, in order to clarify the function of the impedance of the surface of the upper electrode. Die piezoelektrischen Dünnfilm- Resonatoren von Beispiel A23 und A27 hatten etwa 50 Ω. The piezoelectric thin-film resonators of Example A23 and A27 had about 50 Ω. Damit ändert sich der Scheinwiderstand durch eine solche Konfigurationsveränderung nicht; Thus, the impedance does not change by such a configuration change; es wird eine verstärkte Struktur durch Verschiebung der Positionen, an denen die oberen Elektroden ausgebildet sind, erreicht. It is a reinforced structure due to displacement of the positions at which the upper electrodes are formed is achieved.

Beispiele für die Ausführungsform Typ B Examples of the embodiment of type B BEISPIELE B1 BIS B7 EXAMPLES B1 TO B7

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; On a single crystal Si substrate (3 inch diameter, thickness 250 microns) having a surface oxide film (1 micron thick) had was obtained by a sol-gel method, a thin BST buffer layer, an STO thin buffer layer or a thin BTO buffer layer with a thickness of 0.15 microns separately deposited; dann wurde darauf ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 0,8 µm darauf abgeschieden. then it is a thin PZT film with a thickness of 0.8 .mu.m 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; To form the BST thin, STO, BTO and PZT films, the following compositions were applied with an apparatus for spin coating and dried at 400 ° C; dieses Verfahren wurde wiederholt, bis eine vorher bestimmte Dicke erreicht wurde, dann wurde das Substrat 1 h lang bei 650°C gebrannt. this procedure was repeated until a predetermined thickness has been reached, then the substrate 1 was fired at 650 ° C.

Flüssige Zusammensetzung zur BST-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%): Liquid composition for BST-film deposition (total amount of reduced metal oxides: 7 wt .-%):

Barium-2-ethylhexanoat: Barium 2-ethylhexanoate: 9,514 Gew.-% 9.514 wt .-%
Strontium-2-ethylhexanoat: Strontium-2-ethylhexanoate: 3,598 Gew.-% 3,598 wt .-%
Tetraisopropoxytitan: Tetraisopropoxytitanium: 9,205 Gew.-% 9,205 wt .-%
2-Ethylhexansäure: 2-ethylhexanoic acid: 18,50 Gew.-% 18.50 wt .-%
Isoamylpropionat: Isoamylpropionate: Ausgleich Compensation

Flüssige Zusammensetzung zur STO-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%): Liquid composition for STO film deposition (total amount of reduced metal oxides: 7 wt .-%):

Strontium-2-ethylhexanoat: Strontium-2-ethylhexanoate: 14,269 Gew.-% 14.269 wt .-%
Tetraisopropoxytitan: Tetraisopropoxytitanium: 10,950 Gew.-% 10,950 wt .-%
2-Ethylhexansäure: 2-ethylhexanoic acid: 22,015 Gew.% 22.015 wt.%
Isoamylpropionat: Isoamylpropionate: Ausgleich Compensation

Flüssige Zusammensetzung zur BTO-Filmabscheidung (Gesamtgehalt an reduzierten Metalloxiden: 7 Gew.-%): Liquid composition for BTO film deposition (total amount of reduced metal oxides: 7 wt .-%):

Barium-2-ethylhexanoat: Barium 2-ethylhexanoate: 12,722 Gew.-% 12.722 wt .-%
Tetraisopropoxytitan: Tetraisopropoxytitanium: 8,616 Gew.-% 8,616 wt .-%
2-Ethylhexansäure: 2-ethylhexanoic acid: 17,31 Gew.-% 17.31 wt .-%
Isoamylpropionat: Isoamylpropionate: Ausgleich Compensation

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 wt .-%):

Bleiacetat: Lead acetate: 23,985 Gew.-% 23.985 wt .-%
Tetraisopropoxytitan: Tetraisopropoxytitanium: 7,842 Gew.-% 7.842 wt .-%
2-Methoxyethanol: 2-methoxyethanol: Ausgleich Compensation

Es wurden Aluminium-Kamm-Elektroden mit dem in Fig. 5 angegebenen Muster (LAS ist in Tabelle 3 angegeben) gebildet; It aluminum comb electrodes were with the specified pattern in Figure 5 (LAS is given in Table 3).; der dünne PZT-Film wurde polarisiert, indem eine Gleichstromspannung von 30 V zwischen Kamm-Elektroden 4 a und 4 b und zwischen Kamm-Elektroden 4 c und 4 d für 10 min angelegt wurde. the thin PZT film was polarized by applying a DC voltage of 30 V between the comb electrodes 4 a and 4 b and between comb electrodes 4 c and 4 d was applied 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 4 a und 4 b gegeben wird. The surface acoustic wave device oscillates acoustic surfaces due to surface distortion caused by the piezoelectric effect when an electric signal between the electrodes 4 a and 4 b will be given. Wenn der Abstand zwischen den Elektrode 4 c und 4 d die Hälfte der akustischen Oberflächenwellenlänge ist, werden akustische Oberflächenwellen stark oszilliert und das Bauelement arbeitet als akustisches Oberflächenwellen- Bauelement. If the distance between the electrode 4 c and 4 d is half of the surface acoustic wavelength, surface acoustic waves are greatly oscillates, and the device operates as an acoustic surface wave component.

Es wurde ein elektrisches Signal zwischen die Elektroden 4 a und 4 b des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gebracht und das Ausgangssignal aus den Elektroden 4 c und 4 d gemessen. There was an electric signal between the electrodes 4 a and 4 b of the surface acoustic wave device and the output signal taken from the electrodes 4 c and 4 d measured. Die in Tabelle 5 angegebenen Grund-Resonanzfrequenzen wurden beobachtet. Shown in Table 5 were observed fundamental resonance frequencies.

BEISPIELE B8 BIS B10 EXAMPLES B8 TO B10

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. In each example, a thin PZT film with a thickness of 0.8 microns by a sol-gel method on mirror-finished single-crystal sapphire (5 cm × 5 cm × 0.7 mm depth) was deposited. 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. The liquid composition for the PZT film deposition and the conditions thereof are as described above and were used for the deposition of the thin PZT film.

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 are upper comb electrodes with different electrode distance (LAS is given in Table 4) and the PZT thin film was polarized under the same conditions as described above for the manufacture of a surface acoustic wave device.

Es wurde ein elektrisches Signal zwischen die Elektroden 4 a und 4 b des akustischen Oberflächenwellen-Bauelements gebracht und das Ausgangssignal aus den Elektroden 4 c und 4 d gemessen. There was an electric signal between the electrodes 4 a and 4 b of the surface acoustic wave device and the output signal taken from the electrodes 4 c and 4 d measured. Die Grundresonanzfrequenzen, die in Tabelle 6 angegeben sind, wurden gemessen. The fundamental resonant frequencies, which are shown 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 switch, the frequency is twice that which occurs when the polarization directions of the comb-electrodes are vertically equal.

BEISPIEL B11 EXAMPLE B11

Wie in Beispiel B4 wurde ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 1 µm auf dem Si-Substrat abgeschieden. As in Example B4, a thin PZT film with a thickness of 1 micron on the Si substrate was deposited. Das in Fig. 6 angegebene Elektrodenmuster, das eine Linienbreite (L·S) von µm hatte, wurde auf dem dünnen PZT-Film gebildet. The electrode pattern shown in Fig. 6, which had a line width (L · S) of microns was formed on the thin PZT film. Jede Kreuzungslänge zwischen den Elektroden 11 a und 11 b und zwischen den Elektrode 12 a und 12 b wurde auf 400 µm festgelegt. Each intersection length between the electrodes 11 a and 11 b and between the electrode 12 a and 12 b was set at 400 microns. Die Batterien 14 und 15 hatten eine Spannung von 30 V. 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; To each transducer element in the surface acoustic wave device having such a configuration, a positive or negative voltage was applied; der Code wurde durch Entfernen der Spannung eingestellt. the code has been set by removing the voltage. Wenn Eingangsimpulse mit einer Pulsdauer von 500 ns angewendet wurden, wurde eine Signalwellenform, die dem eingestellten Code entsprach, ausgegeben. If input pulses have been applied with a pulse duration of 500 ns, was a signal waveform corresponding to the set code is output. Der eingegebene Code wurde wiederholt geändert und immer eine Signalwellenform, die dem eingegebenen Code entsprach, ausgegeben. The entered code has been amended and getting a signal waveform corresponding to the entered code is 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 in the present invention is rewritable, the surface acoustic wave device and thus the resonator filter and the ID card that use the same may, after removal of the applied for code setting voltage work.

Das das akustische Oberflächenwellen-Bauelement nach Code- Einstellung ohne die Spannung anlegende Einheit allein arbeiten kann, ist es leicht und kompakt. This can work without the voltage applying unit alone, the surface acoustic wave device according to code setting, it is lightweight and compact.

BEISPIEL B12 EXAMPLE B12

Auf einem 4 inch Silicium-Substrat wurde nach einem Sol-Gel- Verfahren ein dünner PZT-Film mit einer Dicke von 1 µm ausgebildet. On a 4-inch silicon substrate, a thin PZT film with a thickness of 1 micron was formed by a sol-gel process. 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. Then, aluminum electrodes 41 and 42, which had a thickness of 0.1 microns, were applied as a pattern as in Fig. 10 having a line width and a line spacing of 4 microns on the thin PZT film. Es wurden Reflektoren 50 , die dieselbe Linienbreite und Linienabstand des Reflexionsbereichs hatten, angeordnet. There are reflectors 50, which have the same line width and line spacing of the reflection area were disposed. Die Spannung der Batterien 14 und 15 war 30 Volt. The voltage of the 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. To the upper electrodes 41 and 42 of the surface acoustic wave device, a positive voltage was applied and removed. Das akustische Oberflächenwellen-Bauelement oszillierte mit einer Oszillationsfrequenz von 200 MHz. The surface acoustic wave device oscillated with an oscillation frequency of 200 MHz. Es wurde immer eine Signalwellenform, die dem eingegebenen Code entsprach, ausgegeben. It was always a signal waveform corresponding to the entered code is output. Die Resonanzfrequenz war 400 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 2 angelegt wurde; The resonance frequency was 400 MHz when the voltage pattern was created from case 2; die Resonanzfrequenz war 100 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 3 angelegt wurde; the resonance frequency was 100 MHz when the voltage pattern was created from case 3; und die Resonanzfrequenz war 66 MHz, wenn das Spannungsmuster von Fall 4 angelegt wurde. 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. There was formed a Pt lower electrode having a thickness of 0.2 microns on a MgO substrate. Unter Verwendung des MgO- Substrats wurde wie oben ausgeführt, ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement hergestellt. Using the MgO substrate was as stated above, a surface acoustic wave device prepared. Das Bauelement hatte dieselbe Resonanzfrequenz wie das, das oben beschrieben wurde. The component had the same resonant frequency as that described above.

[VORTEILE] [FEATURES]

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 a piezoelectric thin film device, embodiment of Type A according to the present invention, as described above, is used, the piezoelectric thin film device as a filter with wide bandwidth and as a resonator having 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. Since the two upper electrodes are arranged at a certain distance, it is not necessary that the lower electrode is used as a terminal electrode. Damit sind keine beschwerlichen Schritte zur Freilegung der unteren Elektrode erforderlich; To avoid cumbersome steps to expose the lower electrode is required; der piezoelektrische Dünnfilmresonator kann in einfacher Weise hergestellt werden. the piezoelectric thin-film resonator can be manufactured in a simple manner.

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 a BST, or BTO STO film for a cheap single-crystal Si substrate can be used, leading to cost reduction.

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. As a piezoelectric thin film device, which can change the resonant frequency, in a further embodiment according to the present invention is obtainable, the set code can be changed. 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. The piezoelectric thin film device, after removal of the applied voltage to the code-setting work, and is preferably used because of its easily changeable resonance frequency resonators, filters and ID cards.

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 (the code) can be used alone without the voltage applying unit and is therefore lightweight and compact by adjusting the resonant frequency.

[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN] [BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS] [ Fig. 1] [Fig. 1]

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 an embodiment of type A of the present invention; Fig. 1 (a) shows a Si substrate, and Fig 1 (b) shows a Si substrate having a thin diamond film surface..

[ Fig. 2] [Fig. 2]

Eine Vorderansicht, die eine andere Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung zeigt. A front view showing another embodiment of type A of the present invention.

[ Fig. 3] [Fig. 3]

Eine isometrische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform Typ A der vorliegenden Erfindung darstellt. Is an isometric view illustrating a further embodiment of type A of the present invention.

[ Fig. 4] [Fig. 4]

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, still represent a further embodiment of type A of the present invention; Fig. 4 (a) is a front view and Figure 4 (b) is a side view..

[ Fig. 5] [Fig. 5]

Eine Draufsicht, die ein Muster einer oberen Kamm-Elektrode eines akustischen Oberflächenwellen-Bauelements, das in Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung verwendet wird, darstellt. Is a plan view showing a pattern of an upper comb electrode of an acoustic surface wave device that is used in Embodiment type B of the present invention.

[ Fig. 6] [Fig. 6]

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 of type B of the present invention; Fig. 6 (a) is a plan view, Fig 6 (b) is a circuit of a voltage applying unit, and FIG 6 (c) is.. a block diagram that shows the state without the voltage applying unit.

[ Fig. 7] [Fig. 7]

Ein Blockdiagramm eines herkömmlichen akustischen Oberflächenwellen-Bauelements. A block diagram of a conventional surface acoustic wave device.

[ Fig. 8] [Fig. 8]

Ein Schaltkreis, der eine andere Spannung anlegende Einheit darstellt, die in einer Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung verwendet wird. A circuit illustrating another voltage applying unit which is used in an embodiment of type B of the present invention.

[ Fig. 9] [Fig. 9]

Ein Blockdiagramm eines akustischen Oberflächenwellen- Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform Typ B der vorliegenden Erfindung. A block diagram of a surface acoustic wave device according to another embodiment of type B of the present invention.

[ Fig. 10] [Fig. 10]

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 BB in Fig. 10(a). Drawings showing a configuration of a surface acoustic wave device in accordance with Embodiment type B of the present invention;. 10 10 (a) is a plan view and Figure 10 (b) is a cross section along the line BB in Figure (a.. ).

Bezugszeichenliste Reference numeral list

1 Substrat (Si-Substrat) 1 substrate (Si substrate)
1 A Isolierschicht (Siliciumoxid-Film) 1 A insulating layer (silicon oxide film)
1 D Dünner Diamantfilm 1 D-thin diamond film
2 Untere Elektrode 2 Lower electrode
3 Dünner ferroelektrischer Film (dünner PZT- oder PT-Film) 3 Thin ferroelectric film (PZT thin film or PT)
4 A, 4 B Obere Elektrode 4 A, 4 B Upper electrode
4 a, 4 b, 4 c, 4 d Obere Kamm-Elektrode 4 a, 4 b, 4 c, 4 d Upper comb electrode
5 Hohler Abschnitt 5 Hollow section
6 Isolierschicht 6 insulating
8 , 9 Obere Kamm-Elektrode in einem herkömmlichen Bauelement 8, 9 Upper comb electrode in a conventional device
10 Substratoberfläche eines dünnen ferroelektrischen Films 10 substrate surface of a thin ferroelectric film
10′ Substratoberfläche eines dünnen paraelektrischen Films 10 'substrate surface of a thin film paraelectric
11 , 11′ Obere Kammeingabe-Elektrode 11, 11 'Upper comb input electrode
11 a, 11 b, 12 a, 12 b Elektrode 11 a, 11 b, 12 a, 12 b electrode
13 , 13′ Spannung anlegende Einheit 13, 13 'voltage applying unit
14 , 15 Batterie 14, 15 Battery
17 Umschalter 17 switch
19 , 20 Ausgangsklemme 19, 20 output terminal
22 Diode 22 diode
23 Schaltungsverknüpfung 23 circuit link
24 Impulsgeneratorstromkreis 24 pulse generator circuit
25 Codegenerator 25 Code Generator
41 Erste obere Elektrode 41 First upper electrode
42 Zweite obere Elektrode 42 Second top electrode
50 Reflektor 50 reflector
61 , 62 Kondensator 61, 62 capacitor
71 , 72 Resistor 71, 72 Resistor

Tabelle 1 Table 1

Tabelle 2 Table 2

PZT PZT

PT PT

Tabelle 3 Table 3

Tabelle 4 Table 4

Tabelle 5 Table 5

Tabelle 6 Table 6

Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
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Classifications
International ClassificationH03H9/25, H03H9/02, G06K19/077, H03H9/56, G06K19/067, H03H9/17
Cooperative ClassificationG06K19/0675, H03H9/02574, G06K19/07749, G06K19/0672, H03H9/564, H03H9/25, H03H9/562, G06K19/067
European ClassificationG06K19/067Q, G06K19/077T, H03H9/25, H03H9/02S2E, H03H9/56F, G06K19/067, H03H9/56C, G06K19/067Q1
Legal Events
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11 May 20008139Disposal/non-payment of the annual fee