特開 2021-175156 圧電薄膜共振器、フィルタ、マルチプレクサ、及び圧電薄膜共振器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-175156(P2021-175156A)

(43)【公開日】2021年11月1日

(54)【発明の名称】圧電薄膜共振器、フィルタ、マルチプレクサ、及び圧電薄膜共振器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20211004BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/17 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-80550(P2020-80550)

(22)【出願日】2020年4月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】矢神 義之

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108AA01

5J108AA07

5J108BB08

5J108CC04

5J108DD06

5J108HH05

(57)【要約】

【課題】共振領域内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることが可能な圧電薄膜共振器を提供する。
【解決手段】圧電薄膜共振器１００は、基板１０と、基板１０上に設けられた下部電極１２と、下部電極１２上に設けられた圧電膜１４と、圧電膜１４の少なくとも一部を挟み下部電極１２と平面視において重なる共振領域５０を形成するように圧電膜１４上に設けられた上部電極１６と、上部電極１６上で共振領域５０に設けられ、金属元素とこの金属元素の窒化物とを含んで形成され、平面視において共振領域５０内に領域２０ａと領域２０ａよりも金属元素の窒化物の濃度が高い領域２０ｂとを有する付加膜１８とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と平面視において重なる共振領域を形成するように前記圧電膜上に設けられた上部電極と、
前記上部電極上で前記共振領域に設けられ、金属元素と前記金属元素の窒化物とを含んで形成され、平面視において前記共振領域内に第１領域と前記第１領域よりも前記金属元素の窒化物の濃度が高い第２領域とを有する付加膜と、を備える圧電薄膜共振器。

【請求項2】

前記第１領域は前記共振領域の中央領域に設けられ、前記第２領域は前記共振領域の外周領域に設けられている、請求項１に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項3】

前記第２領域は前記共振領域の外周領域に設けられ且つ前記共振領域の中央領域に前記第１領域に囲まれて島状に設けられている、請求項２に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項4】

前記第２領域は前記共振領域の中央領域及び外周領域に設けられ、前記第１領域は前記共振領域の中央領域に前記第２領域に囲まれて島状に設けられている、請求項１に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項5】

前記金属元素はチタン又はタンタルである、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器を含むフィルタ。

【請求項7】

請求項６に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。

【請求項8】

基板上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と向かい合う共振領域が形成されるように上部電極を形成する工程と、
前記上部電極上で前記共振領域に金属元素を含む付加膜を形成する工程と、
前記付加膜に窒素をイオン注入して前記付加膜の前記金属元素を窒化させ、平面視において前記共振領域内に第１領域と前記第１領域よりも前記金属元素の窒化物の濃度が高い第２領域とを形成する工程と、を備える圧電薄膜共振器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電薄膜共振器、フィルタ、マルチプレクサ、及び圧電薄膜共振器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話等の無線端末の高周波回路用のフィルタ及びマルチプレクサとして圧電薄膜共振器を用いたフィルタ及びマルチプレクサが使用されている。圧電薄膜共振器は、基板上に下部電極と圧電膜と上部電極とが順次積層され、圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する共振領域を有している。共振周波数を調整するために上部電極上に周波数調整膜を設けること、及び、Ｑ値の低下を抑制するために圧電膜に挿入膜を挿入することが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−９５７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、共振周波数の調整は周波数調整膜の膜厚を変えて共振領域での積層膜の重さを変えることで行われ、Ｑ値の向上は圧電膜にヤング率が圧電膜と異なる挿入膜を挿入することで行われている。しかしながら、共振領域内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることが望まれている。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、共振領域内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と平面視において重なる共振領域を形成するように前記圧電膜上に設けられた上部電極と、前記上部電極上で前記共振領域に設けられ、金属元素と前記金属元素の窒化物とを含んで形成され、平面視において前記共振領域内に第１領域と前記第１領域よりも前記金属元素の窒化物の濃度が高い第２領域とを有する付加膜と、を備える圧電薄膜共振器である。

【0007】

上記構成において、前記第１領域は前記共振領域の中央領域に設けられ、前記第２領域は前記共振領域の外周領域に設けられている構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記第２領域は前記共振領域の外周領域に設けられ且つ前記共振領域の中央領域に前記第１領域に囲まれて島状に設けられている構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記第２領域は前記共振領域の中央領域及び外周領域に設けられ、前記第１領域は前記共振領域の中央領域に前記第２領域に囲まれて島状に設けられている構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記金属元素はチタン又はタンタルである構成とすることができる。

【0011】

本発明は、上記に記載の圧電薄膜共振器を含むフィルタである。

【0012】

本発明は、上記に記載のフィルタを含むマルチプレクサである。

【0013】

本発明は、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上に圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と向かい合う共振領域が形成されるように上部電極を形成する工程と、前記上部電極上で前記共振領域に金属元素を含む付加膜を形成する工程と、前記付加膜に窒素をイオン注入して前記付加膜の前記金属元素を窒化させ、平面視において前記共振領域内に第１領域と前記第１領域よりも前記金属元素の窒化物の濃度が高い第２領域とを形成する工程と、を備える圧電薄膜共振器の製造方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、共振領域内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の平面図である。

【図2】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｄ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図5】図５（ａ）は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器の断面図、図５（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る圧電薄膜共振器の断面図である。

【図6】図６（ａ）は、実施例２に係る圧電薄膜共振器の平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図7】図７（ａ）は、実施例３に係る圧電薄膜共振器の平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図8】図８は、実施例４に係るフィルタの回路図である。

【図9】図９は、実施例５に係るデュプレクサの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0017】

図１は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１は、主に下部電極１２、上部電極１６、及び付加膜１８を図示している。図１において、図の明瞭化のために、付加膜１８の領域２０ａ及び２０ｂにハッチングを付している。図１及び図２を参照して、実施例１の圧電薄膜共振器１００は、基板１０上に下部電極１２が設けられている。基板１０の平坦上面と下部電極１２との間にアーチ状の膨らみを有する空隙３０が形成されている。アーチ状（又はブリッジ状）とは、例えば共振領域５０の中央では空隙３０の上面が高く、共振領域５０の端部では空隙３０の上面が低くなるような形状である。基板１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、その厚さは例えば１００μｍ〜１０００μｍである。下部電極１２は、例えばルテニウム（Ｒｕ）膜であり、その厚さは例えば３０ｎｍ〜４００ｎｍである。

【0018】

基板１０上及び下部電極１２上に圧電膜１４が設けられている。圧電膜１４は、例えばｃ軸配向性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とし、その厚さは８００ｎｍ〜１５００ｎｍである。主成分とするとは、アルミニウム原子と窒素原子の合計が５０原子％以上である場合でもよいし、８０原子％以上である場合でもよいし、９０原子％以上である場合でもよい。

【0019】

圧電膜１４を挟み下部電極１２と平面視において重なるように圧電膜１４上に上部電極１６が設けられている。共振領域５０は、圧電膜１４の少なくとも一部を挟み下部電極１２と上部電極１６が平面視において重なる領域で規定される。共振領域５０は、楕円形状を有し、厚み縦振動モードの弾性波が励振する領域である。平面視において共振領域５０は空隙３０に重なり、空隙３０は共振領域５０と同じか大きい。すなわち、平面視において共振領域５０の全ては空隙３０と重なる。共振領域５０は、楕円形状を有する場合に限らず、四角形又は五角形等の多角形状等を有していてもよい。上部電極１６は、例えばルテニウム膜であり、その厚さは３０ｎｍ〜４００ｎｍである。

【0020】

上部電極１６上に共振領域５０を覆うように付加膜１８が設けられている。付加膜１８は、例えば共振領域５０と略同じ大きさであるが、共振領域５０を覆っていれば共振領域５０よりも大きくてもよい。略同じとは製造誤差程度に同じ場合を含む。付加膜１８は、例えばチタン（Ｔｉ）と窒化チタン（ＴｉＮ）を含んで形成され、その厚さは例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍである。付加膜１８は、平面視において共振領域５０内に領域２０ａと領域２０ａよりも窒化チタン（ＴｉＮ）の濃度が高い領域２０ｂとを有する。ここでは、付加膜１８は領域２０ａと領域２０ｂの２つの領域で構成される場合を例に示すがこの場合に限られない。例えば付加膜１８は３つの領域で構成されるとしてもよい。この場合、領域２０ａはチタンで形成され意図的な窒素を含まず、領域２０ｂは窒化チタンで形成されチタンは含まず、領域２０ａと領域２０ｂの間にチタンの濃度が領域２０ａから領域２０ｂに向かって徐々に減少する、言い換えると窒化チタンの濃度が領域２０ａから領域２０ｂに向かって徐々に増加する領域が形成されているとしてもよい。領域２０ａの窒素濃度は５０原子％以下である場合が好ましい。領域２０ｂの窒素濃度は５０原子％以上である場合が好ましい。

【0021】

領域２０ａは共振領域５０の中央領域５２に設けられ外周領域５４には設けられていない。領域２０ｂは共振領域５０の外周領域５４に設けられ中央領域５２には設けられていない。中央領域５２は、共振領域５０内の領域であって、共振領域５０の中央を含む領域である。中央は幾何学的な中心でなくてもよい。外周領域５４は、共振領域５０内の領域であって、共振領域５０の外周に沿った領域である。

【0022】

付加膜１８上に密着層２２が設けられている。密着層２２は例えばクロム（Ｃｒ）膜である。上部電極１６及び密着層２２上に保護膜２４が設けられている。保護膜２４は、例えば付加膜１８の端面、上部電極１６の端面、及び圧電膜１４の端面を覆い、上部電極１６上から下部電極１２上に延在している。保護膜２４は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜であり、その厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍである。

【0023】

下部電極１２には犠牲層をエッチングするための導入路３２が形成されている。犠牲層は空隙３０を形成するための層である。導入路３２の先端付近は圧電膜１４で覆われておらず、下部電極１２は導入路３２の先端に孔部３４を有する。

【0024】

基板１０としては、シリコン基板以外に、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、ガラス基板、セラミック基板、又はＧａＡｓ基板等を用いることができる。下部電極１２及び上部電極１６としては、ルテニウム以外にも、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、又はイリジウム（Ｉｒ）等の単層膜又はこれらの積層膜を用いることができる。

【0025】

圧電膜１４は、窒化アルミニウム以外にも、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）等を用いることができる。また、圧電膜１４は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上又は圧電性の向上のため他の元素を含んでもよい。例えば、添加元素として、スカンジウム（Ｓｃ）、２族元素若しくは１２族元素と４族元素との２つの元素、又は２族元素若しくは１２族元素と５族元素との２つの元素を用いることにより、圧電膜１４の圧電性が向上する。このため、圧電薄膜共振器の実効的電気機械結合係数を向上できる。２族元素は例えばカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）であり、１２族元素は例えば亜鉛（Ｚｎ）である。４族元素は例えばチタン、ジルコニウム（Ｚｒ）、又はハフニウム（Ｈｆ）である。５族元素は例えばタンタル、ニオブ（Ｎｂ）、又はバナジウム（Ｖ）である。さらに、圧電膜１４は、窒化アルミニウムを主成分とし、フッ素（Ｆ）又はホウ素（Ｂ）を含んでもよい。

【0026】

付加膜１８は、チタンと窒化チタンを含んで形成される場合に限られず、金属元素とこの金属元素の窒化物とを含んで形成されている場合であればよい。例えば、付加膜１８は、タンタルと窒化タンタルを含んで形成されている場合でもよい。実施例１においては、金属元素で形成される領域２０ａが共振領域５０の中央領域５２に設けられ、金属元素の窒化物で形成される領域２０ｂが共振領域５０の外周領域５４に設けられていればよい。金属元素と、この金属元素の窒化物とは、密度及びヤング率が異なる。表１に、チタン、窒化チタン、タンタル、及び窒化タンタルの密度及びヤング率を示す。

【表1】

【0027】

金属元素と、この金属元素の窒化物とは、密度及びヤング率が異なるため、付加膜１８の領域２０ａが共振領域５０の中央領域５２に設けられ、領域２０ｂが外周領域５４に設けられることで、共振領域５０は中央領域５２と外周領域５４で音速が異なるようになる。

【0028】

密着層２２としては、付加膜１８と保護膜２４の密着性を良好にする膜であればクロム膜以外であってもよい。保護膜２４としては、酸化シリコン膜以外にも、窒化シリコン膜又は窒化アルミニウム膜等の窒化金属膜又は酸化金属膜を用いることができる。

【0029】

［製造方法］
図３（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図である。図３（ａ）を参照して、基板１０上に犠牲層３８をスパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い成膜する。犠牲層３８は、例えば厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等である。その後、犠牲層３８をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。犠牲層３８の形状は、空隙３０の平面形状に相当する形状である。犠牲層３８及び基板１０上に下部電極１２をスパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ法を用い成膜する。その後、下部電極１２をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。下部電極１２はリフトオフ法により形成してもよい。

【0030】

図３（ｂ）を参照して、下部電極１２及び基板１０上に圧電膜１４をスパッタリング法又は真空蒸着法を用い成膜する。圧電膜１４上に上部電極１６をスパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ法を用い成膜する。上部電極１６上にスパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ法を用い金属元素を含む金属膜である付加膜１８を成膜する。

【0031】

図３（ｃ）を参照して、付加膜１８上に窒素をイオン注入するための開口を有するレジスト膜４０を形成する。レジスト膜４０をマスクとして付加膜１８に窒素をイオン注入する。これにより、付加膜１８には、領域２０ａと領域２０ａよりも金属元素の窒化物の濃度が高い領域２０ｂとが形成される。イオン注入をした後に例えば４００℃程度の熱処理を行ってもよいし、熱処理を行わなくてもよい。

【0032】

図３（ｄ）を参照して、レジスト膜４０を除去した後、付加膜１８をパターニングするためのレジスト膜４２を形成する。レジスト膜４２の形状は、空隙３０の平面形状に相当する形状である。レジスト膜４２をマスクとして付加膜１８をエッチングして所望の形状にパターニングする。

【0033】

図４（ａ）を参照して、レジスト膜４２を除去する。その後、上部電極１６及び圧電膜１４をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。

【0034】

図４（ｂ）を参照して、密着層２２をスパッタリング法、真空蒸着法、又はＣＶＤ法を用い成膜した後、密着層２２をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。密着層２２はリフトオフ法により形成してもよい。その後、保護膜２４をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。保護膜２４はリフトオフ法により形成してもよい。

【0035】

図４（ｃ）を参照して、孔部３４及び導入路３２（図１参照）を介し、犠牲層３８のエッチング液を下部電極１２の下の犠牲層３８に導入して犠牲層３８を除去する。下部電極１２、圧電膜１４、及び上部電極１６を含む積層膜の応力を圧縮応力に設定しておく。これにより、犠牲層３８が除去されると、下部電極１２と基板１０との間にアーチ状の膨らみを有する空隙３０が形成される。以上により、実施例１に係る圧電薄膜共振器１００が製造される。

【0036】

実施例１によれば、上部電極１６上で共振領域５０に付加膜１８が設けられている。付加膜１８は、チタンと窒化チタンを含んで形成され、平面視において共振領域５０内に領域２０ａと領域２０ａよりも窒化チタンの濃度が高い領域２０ｂとを有する。表１のように、窒化チタンはチタンよりも密度及びヤング率が高い。したがって、共振領域５０内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることができる。

【0037】

実施例１では、付加膜１８は、平面視において共振領域５０内の中央領域５２に領域２０ａを有し、共振領域５０内の外周領域５４に領域２０ｂを有する。窒化チタンはチタンよりも密度及びヤング率が高いことから音響インピーダンスが大きい。よって、領域２０ａが共振領域５０内の中央領域５２に設けられ、領域２０ｂが共振領域５０内の外周領域５４に設けられることで、共振領域５０は中央領域５２と外周領域５４で音速が異なるようになる。このため、共振領域５０の外周部で音速の変化点が生じ、弾性波のエネルギーが共振領域５０の外に漏れることが抑制される。よって、Ｑ値を向上させることができる。

【0038】

また、実施例１によれば、基板１０上に下部電極１２を形成し、下部電極１２上に圧電膜１４を形成し、圧電膜１４上に圧電膜１４の少なくとも一部を挟み下部電極１２と平面視において重なる共振領域５０が形成されるように上部電極１６を形成する。上部電極１６上で共振領域５０に金属元素を含む付加膜１８を形成する。付加膜１８に窒素をイオン注入して付加膜１８の金属元素を窒化させて、平面視において共振領域５０内に領域２０ａと領域２０ａよりも金属元素の窒化物の濃度が高い領域２０ｂとを形成する。これにより、共振領域５０内に密度及びヤング率の異なる領域を容易に設けることができる。また、領域２０ｂをイオン注入によって形成することで、窒素イオンの注入領域と非注入領域の境界がガウス分布に従った窒素濃度分布となるため、領域２０ａと領域２０ｂで材料の不連続点が生じ難くなる。これにより、クラック等の構造上の欠陥が発生し難くなる。

【0039】

弾性波のエネルギーが共振領域５０の外に漏れることを抑制するために、共振領域５０の中央領域５２と外周領域５４で音速が大きく異なる場合が好ましい。このことから、付加膜１８に含まれる金属元素とこの金属元素の窒化物とは、ヤング率が２倍以上異なる場合が好ましく、３倍以上異なる場合がより好ましく、４倍以上異なる場合が更に好ましい。表１を踏まえると、付加膜１８に含まれる金属元素はチタン又はタンタルの場合が好ましい。

【0040】

付加膜１８に含まれる金属元素がチタンである場合、チタンは水素を吸収することで水素化物を形成するため、付加膜１８のヤング率が低下して共振特性が劣化する場合がある。しかしながら、図１のように、付加膜１８が共振領域５０の外周領域５４に窒化チタンを多く含む領域２０ｂを有することで、領域２０ａのチタンが水素を吸収し難くなり、チタンの水素化物が形成されることが抑制される。よって、共振特性の劣化を抑制できる。チタンの水酸化物の形成を抑制するため、共振領域５０の外周全周にわたって領域２０ｂが形成されている場合が好ましい。

【0041】

共振領域５０における厚み縦振動モードの弾性波の効率的な励振の点から、平面視で、領域２０ｂの面積は、領域２０ａの面積の１／３以下が好ましく、１／４以下がより好ましく、１／５以下が更に好ましい。

【0042】

図５（ａ）は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器の断面図、図５（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図５（ａ）を参照して、実施例１の変形例１の圧電薄膜共振器１１０では、基板１０の上面に窪みが形成されている。下部電極１２は、基板１０上に平坦に形成されている。これにより、空隙３０が基板１０の窪みに形成されている。空隙３０は共振領域５０を含むように形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。空隙３０は、基板１０を貫通するように形成されていてもよい。なお、下部電極１２の下面に絶縁膜が接して形成されていてもよい。すなわち、空隙３０は基板１０と下部電極１２に接する絶縁膜との間に形成されていてもよい。絶縁膜として例えば窒化アルミニウム膜を用いてもよい。

【0043】

図５（ｂ）を参照して、実施例１の変形例２の圧電薄膜共振器１２０では、共振領域５０の下部電極１２下に音響反射膜６０が形成されている。音響反射膜６０は、音響インピーダンスの低い膜６２と音響インピーダンスの高い膜６４とが交互に設けられている。膜６２及び６４の膜厚は、例えばそれぞれほぼλ／４（λは弾性波の波長）である。膜６２と膜６４の積層数は任意に設定できる。音響反射膜６０は、音響特性の異なる少なくとも２種類の層が間隔をあけて積層されていればよい。また、基板１０が音響反射膜６０の音響特性の異なる少なくとも２種類の層のうちの１層であってもよい。例えば、音響反射膜６０は、基板１０中に音響インピーダンスの異なる膜が一層設けられている構成でもよい。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。

【0044】

実施例１及びその変形例１のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０において空隙３０が基板１０と下部電極１２との間に形成されているＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）でもよい。実施例１の変形例２のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０において下部電極１２下に圧電膜１４を伝播する弾性波を反射する音響反射膜６０を備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。共振領域５０を含む音響反射層は、空隙３０又は音響反射膜６０を含めばよい。

【実施例2】

【0045】

図６（ａ）は、実施例２に係る圧電薄膜共振器の平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、実施例２の圧電薄膜共振器２００では、付加膜１８の領域２０ａは共振領域５０の中央領域５２に設けられ、領域２０ｂは共振領域５０の外周領域５４に設けられるとともに中央領域５２に島状に設けられている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。実施例２の圧電薄膜共振器２００は、実施例１の図３（ａ）から図４（ｃ）の製造工程においてレジスト膜４０のパターンを異ならせる点以外が同じ方法を用いて製造することができる。

【0046】

実施例２によれば、領域２０ｂは共振領域５０の外周領域５４に設けられ且つ中央領域５２に領域２０ａに囲まれて島状に設けられている。中央領域５２に島状に設けられる領域２０ｂの面積を調整することで、共振領域５０における付加膜１８の重さを調整できる。よって、Ｑ値を向上させることに加えて、共振周波数を調整することができる。したがって、共振周波数を調整するための周波数調整膜を別途設けなくて済む。

【0047】

実施例２において、図５（ａ）のような空隙３０の形状としてもよいし、図５（ｂ）のように空隙３０の代わりに音響反射膜６０を設けてもよい。

【実施例3】

【0048】

図７（ａ）は、実施例３に係る圧電薄膜共振器の平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、実施例３の圧電薄膜共振器３００では、付加膜１８の領域２０ｂは共振領域５０の全体にわたって設けられ、領域２０ａは共振領域５０の中央領域５２に島状に設けられている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。実施例３の圧電薄膜共振器３００は、実施例１の図３（ａ）から図４（ｃ）の製造工程においてレジスト膜４０のパターンを異ならせる点以外が同じ方法を用いて製造することができる。

【0049】

実施例３によれば、領域２０ｂは共振領域５０の中央領域５２及び外周領域５４に設けられ、領域２０ａは共振領域５０の中央領域５２に領域２０ｂに囲まれて島状に設けられている。中央領域５２に島状に設けられる領域２０ａの面積を調整することで共振領域５０における付加膜１８の重さを調整できる。よって、共振周波数を調整することができる。

【0050】

実施例３において、図５（ａ）のような空隙３０の形状としてもよいし、図５（ｂ）のように空隙３０の代わりに音響反射膜６０を設けてもよい。

【0051】

実施例１から実施例３において、圧電膜１４の弾性定数の温度係数の符号とは反対の符号である弾性定数の温度係数を有する温度補償膜が下部電極１２及び／又は上部電極１６に設けられていてもよい。

【実施例4】

【0052】

実施例４は、実施例１から実施例３の圧電薄膜共振器を用いたフィルタの例である。図８は、実施例４に係るフィルタの回路図である。図８を参照して、フィルタ４００は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１又は複数の並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ４及び１又は複数の並列共振器Ｐ１からＰ４の少なくとも１つの共振器に、実施例１から実施例３の圧電薄膜共振器を用いることができる。ラダー型フィルタの共振器の個数などは適宜設定できる。

【実施例5】

【0053】

実施例５は、実施例４のフィルタを用いたデュプレクサの例である。図９は、実施例５に係るデュプレクサの回路図である。図９を参照して、デュプレクサ５００は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ７０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ７２が接続されている。送信フィルタ７０は、送信端子Ｔｘから入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ７２は、共通端子Ａｎｔから入力された信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ７０及び受信フィルタ７２の少なくとも一方を、実施例４のフィルタとすることができる。マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したが、トリプレクサ又はクワッドプレクサでもよい。

【0054】

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０ 基板
１２ 下部電極
１４ 圧電膜
１６ 上部電極
１８ 付加膜
２０ａ、２０ｂ 領域
２２ 密着層
２４ 保護膜
３０ 空隙
３２ 導入路
３４ 孔部
３８ 犠牲層
４０、４２ レジスト膜
５０ 共振領域
５２ 中央領域
５４ 外周領域
６０ 音響反射膜
７０ 送信フィルタ
７２ 受信フィルタ
１００、１１０、１２０、２００、３００ 圧電薄膜共振器
４００ フィルタ
５００ デュプレクサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】