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(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2021-27581(P2021-27581A)
(43)【公開日】2021年2月22日
(54)【発明の名称】バルク音響共振器
(51)【国際特許分類】
H03H 9/17 20060101AFI20210125BHJP
【ＦＩ】
H03H9/17 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2020-108281(P2020-108281)
(22)【出願日】2020年6月23日
(31)【優先権主張番号】10-2019-0093323
(32)【優先日】2019年7月31日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0031588
(32)【優先日】2020年3月13日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】594023722
【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ハン、ウォン
(72)【発明者】
【氏名】キム、スン ウク
(72)【発明者】
【氏名】ジョン、ダエ フン
(72)【発明者】
【氏名】ソン、サン ウク
(72)【発明者】
【氏名】ハン、サン ホン
(72)【発明者】
【氏名】リョウ、ジョン フン
【テーマコード（参考）】
5J108
【Ｆターム（参考）】
5J108AA01
5J108AA07
5J108BB07
5J108BB08
5J108CC12
5J108DD06
5J108EE03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高アスペクト比を有しても、共振点における抵抗損失及びスプリアスノイズの性能を改善させるとともに、Ｑ性能も向上させることができるバルク音響共振器を提供する。【解決手段】基板１１０と、基板の上部に配置される下部電極１５０と、下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層１６０と、圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極１７０と、を含むバルク音響共振器１００であって、下部電極、圧電層及び上部電極がすべて重なるように配置される活性領域を上部から見たとき、活性領域の重心と、活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致する。活性領域は、上記アスペクト比を定義する長方形の中心を通過する少なくとも一つの軸に対して対称な多角形状を有し、活性領域のアスペクト比は２以上１０以下である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の上部に配置される下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層と、
前記圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電層、及び前記上部電極がすべて重なるように配置される活性領域を上部から見たとき、前記活性領域の重心と、前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致し、
前記活性領域は、前記アスペクト比を定義する前記長方形の中心を通過する少なくとも一つの軸に対して対称な多角形状を有し、
前記活性領域のアスペクト比は２以上１０以下である、バルク音響共振器。
前記基板の上部に配置される下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層と、
前記圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電層、及び前記上部電極がすべて重なるように配置される活性領域を上部から見たとき、前記活性領域の重心と、前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致し、
前記活性領域は、前記アスペクト比を定義する前記長方形の中心を通過する少なくとも一つの軸に対して対称な多角形状を有し、
前記活性領域のアスペクト比は２以上１０以下である、バルク音響共振器。
【請求項2】
前記アスペクト比を定義する長方形は、アスペクト比が最大値を有する長方形である、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項3】
前記多角形は、Ｎ角形（Ｎ≧４、Ｎは偶数）である、請求項１または２に記載のバルク音響共振器。
【請求項4】
前記基板とともにキャビティを形成する膜層をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のバルク音響共振器。
【請求項5】
前記キャビティを囲むように配置されるエッチング防止部をさらに含む、請求項４に記載のバルク音響共振器。
【請求項6】
前記エッチング防止部の外側に配置される犠牲層をさらに含む、請求項５に記載のバルク音響共振器。
【請求項7】
少なくとも一部が前記下部電極と前記圧電層の間に配置される挿入層をさらに含む、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項8】
前記下部電極及び前記上部電極の一部が露出するように配置されるパッシベーション層をさらに含む、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項9】
前記パッシベーション層から露出した前記下部電極及び前記上部電極に接触する金属パッドをさらに含む、請求項８に記載のバルク音響共振器。
【請求項10】
基板と、
前記基板の上部に配置される下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層と、
前記圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電層、及び前記上部電極がすべて重なるように配置される活性領域の重心と、前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＸ軸の座標値は一致し、前記活性領域の重心と前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＹ軸の座標値は一致せず、
前記活性領域の重心と前記長方形の中心とのＹ軸方向における離隔距離ｙ'と前記活性領域のＹ軸方向の長さｈはｈ／ｙ'＜０．０６７の条件を満たす、バルク音響共振器。
前記基板の上部に配置される下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層と、
前記圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電層、及び前記上部電極がすべて重なるように配置される活性領域の重心と、前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＸ軸の座標値は一致し、前記活性領域の重心と前記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＹ軸の座標値は一致せず、
前記活性領域の重心と前記長方形の中心とのＹ軸方向における離隔距離ｙ'と前記活性領域のＹ軸方向の長さｈはｈ／ｙ'＜０．０６７の条件を満たす、バルク音響共振器。
【請求項11】
前記活性領域は、アスペクト比を定義する長方形のＸ軸に対して対称である、請求項１０に記載のバルク音響共振器。
【請求項12】
前記アスペクト比を定義する長方形は、アスペクト比が最大値を有する長方形である、請求項１０または１１に記載のバルク音響共振器。
【請求項13】
一部分が前記下部電極と前記圧電層の間に配置される挿入層をさらに含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のバルク音響共振器。
【請求項14】
前記挿入層は環状を有する、請求項１３に記載のバルク音響共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バルク音響共振器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタは、スマートフォンやタブレット（Ｔａｂｌｅｔ）などのフロントエンドモジュール（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）におけるＲＦ信号のうち、所望の周波数帯域は通過させ、所望しない周波数帯域は遮断する核心素子であって、モバイル（Ｍｏｂｉｌｅ）市場が大きくなるにつれて、その需要が増加している状況である。
【0003】
一方、市場が大きくなっている５Ｇ帯域に対応するために、ＢＡＷフィルタの周波数を高くすることが求められている。この場合、共振器の全厚さを垂直波長（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｗａｖｅ）の半分にする必要がある。換言すると、周波数を高くするためには、共振器の全厚さを薄くする必要がある。そこで、共振器に備えられる下部電極及び上部電極の厚さも薄くなり、結果として、高電源（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ）の印加時に放熱特性が問題になったり、又は共振点におけるＱ性能が低下して共振器の挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ、ＩＬ）の性能が低下するという問題がある。
【0004】
かかる問題を解決するために、共振器のアスペクト比を増やし、共振器の短軸方向に電流が流れるようにする。すなわち、共振器形状のアスペクト比を増やし、共振器の短軸方向に電流が流れるようにして、共振点における抵抗損失を低減させることができる。
【0005】
しかし、共振器のアスペクト比を増やすと、Ｑ性能が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５２２９９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、高アスペクト比を有しても、共振点における抵抗損失及びスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能を改善させるとともに、Ｑ性能も向上させることができるバルク音響共振器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態によるバルク音響共振器は、基板と、上記基板の上部に配置される下部電極と、上記下部電極の少なくとも一部を覆う圧電層と、上記圧電層の少なくとも一部を覆う上部電極と、を含み、上記下部電極、上記圧電層、及び上記上部電極がすべて重なるように配置される活性領域を上部から見たとき、上記活性領域の重心と、上記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致し、上記活性領域は、上記アスペクト比を定義する上記長方形の中心を通過する少なくとも一つの軸に対して対称な多角形状を有し、上記活性領域のアスペクト比は２以上１０以下であることができる。
【発明の効果】
【0009】
高アスペクト比を有しても、共振点における抵抗損失及びスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能を改善させるとともに、Ｑ性能も向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態によるバルク音響共振器を示す概略平面図である。
【図4】非対称の多角形のアスペクト比及び重心を説明するための説明図である。
【図5】非対称の多角形のアスペクト比を定義するための長方形を説明するための説明図である。
【図6】アスペクト比に応じたバルク音響共振器の性能を示すグラフである。
【図7】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図である。
【図8】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図である。
【図9】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図である。
【図10】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図である。
【図11】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が３．０である場合を示す概略平面図である。
【図12】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【図13】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有する共振器を示す概略平面図である。
【図14】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有する共振器を示す概略平面図である。
【図15】共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有する共振器を示す概略平面図である。
【図17】軸対称菱形の夾角に応じた各辺の法線ベクトルの重なり面積の割合を示すグラフである。
【図18】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図である。
【図19】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図である。
【図20】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図である。
【図21】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図である。
【図22】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が３．０である場合を示す概略平面図である。
【図23】共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【図24】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図である。
【図25】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図である。
【図26】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図である。
【図27】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図である。
【図28】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が３である場合を示す概略平面図である。
【図29】共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【図30】共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が２．４である共振器を示す概略平面図である。
【図31】共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図である。
【図32】共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図である。
【図33】共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が１２．４である共振器を示す概略平面図である。
【図36】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が２．４である共振器を示す概略平面図である。
【図37】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図である。
【図38】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図である。
【図39】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が１２．４である共振器を示す概略平面図である。
【図42】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図である。
【図43】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が４．８である共振器を示す概略平面図である。
【図44】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図である。
【図45】共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．６である共振器を示す概略平面図である。
【図48】共振器の活性領域がＸ軸対称の多角形状を有し、活性領域の重心とアスペクト比を定義する長方形の中心がＹ軸方向に離隔される共振器を説明するための説明図である。
【図49】活性領域の重心の離隔比による減衰性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、具体的な実施形態及び添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【0013】
図１〜図３を参照すると、本発明の一実施形態によるバルク音響共振器１００は、一例として、基板１１０、犠牲層１２０、エッチング防止部１３０、下部電極１５０、圧電層１６０、上部電極１７０、挿入層１８０、パッシベーション層１９０、及び金属パッド１９５を含んで構成されることができる。
【0014】
基板１１０は、シリコン基板であることができる。例えば、基板１１０としては、シリコンウェハが用いられてもよく、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）型の基板が用いられてもよい。
【0015】
基板１１０の上面には、絶縁層１１２が形成されることができ、上部に配置される構成と基板１１０を電気的に隔離させることができる。尚、絶縁層１１２は、製造過程において、キャビティＣを形成する場合、エッチングガスによって基板１１０がエッチングされることを防止する役割を果たす。
【0016】
この場合、絶縁層１１２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ3）、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のうち少なくとも一つで形成されることができ、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＲＦマグネトロンスパッタリング（ＲＦ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸発（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のいずれかの工程を介して形成されることができる。
【0017】
犠牲層１２０は、絶縁層１１２上に形成され、犠牲層１２０の内側には、キャビティＣ及びエッチング防止部１３０が配置されることができる。キャビティＣは、製造時に犠牲層１２０の一部を除去することによって形成される。このように、キャビティＣが犠牲層１２０の内側に形成されるため、犠牲層１２０の上部に配置される下部電極１５０などは平らに形成されることができる。
【0018】
エッチング防止部１３０は、キャビティＣの境界に沿って配置される。エッチング防止部１３０は、キャビティＣの形成過程において、キャビティ領域を超えてエッチングが行われることを防止する。
【0019】
下部電極１５０は、一部分がキャビティＣの上部に配置される。また、下部電極１５０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号などの電気信号を入出力する入力電極及び出力電極のいずれかとして用いられることができる。
【0020】
下部電極１５０は、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ：Ｍｏ）のような導電性材料又はその合金を用いて形成することができる。但し、これに限定されず、下部電極１５０は、ルテニウム（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ：Ｒｕ）、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ：Ｗ）、イリジウム（Ｉｒｉｄｉｙｍ：Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｌａｔｉｎｉｕｍ：Ｐｔ）、銅（Ｃｏｐｐｅｒ：Ｃｕ）、チタン（Ｔｉｔａｎｉｕｍ：Ｔｉ）、タンタル（Ｔａｎｔａｌｕｍ：Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ：Ｎｉ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ：Ｃｒ）などの導電性材料又はその合金からなることもできる。
【0021】
圧電層１６０は、少なくともキャビティＣの上部に配置される下部電極１５０を覆うように形成される。一方、圧電層１６０は、電気的エネルギーを弾性波の形の機械的エネルギーに変換する圧電効果を引き起こす部分であって、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、鉛ジルコニウムチタン酸化物（ＰＺＴ；ＰｂＺｒＴｉＯ）のいずれかで形成されることができる。特に、圧電層１６０が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成される場合、圧電層１６０は、希土類金属（Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）をさらに含むことができる。一例として、希土類金属は、スカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、及びランタン（Ｌａ）のうち少なくとも一つを含むことができる。さらに、遷移金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、及びニオビウム（Ｎｂ）のうち少なくとも一つを含むことができる。また、圧電層１６０には、２価金属であるマグネシウム（Ｍｇ）も含まれることができる。
【0022】
一方、圧電層１６０は、平坦部Ｓに配置される圧電部１６２と、拡張部Ｅに配置される屈曲部１６４と、を含む。
【0023】
圧電部１６２は、下部電極１５０の上部面に直接積層される部分である。これにより、圧電部１６２は、下部電極１５０と上部電極１７０の間に介在され、下部電極１５０及び上部電極１７０とともに平らな形で形成される。
【0024】
屈曲部１６４は、圧電部１６２から外側に延長され、拡張部Ｅ内に位置する領域として定義することができる。
【0025】
屈曲部１６４は、後述する挿入層１８０上に配置され、挿入層１８０の形状に沿って隆起する形で形成される。これにより、圧電層１６０は、圧電部１６２と屈曲部１６４の境界で屈曲され、屈曲部１６４は、挿入層１８０の厚さ及び形状に対応して隆起する。
【0026】
屈曲部１６４は、傾斜部１６４ａと延長部１６４ｂに区分されることができる。
【0027】
傾斜部１６４ａは、後述する挿入層１８０の傾斜面Ｌに沿って傾斜するように形成される部分を意味する。そして、延長部１６４ｂは、傾斜部１６４ａから外側に延長される部分を意味する。
【0028】
傾斜部１６４ａは、挿入層１８０の傾斜面Ｌと平行に形成され、傾斜部１６４ａの傾斜角は、挿入層１８０の傾斜面Ｌの傾斜角θと同一に形成されることができる。
【0029】
上部電極１７０は、少なくともキャビティＣの上部に配置される圧電層１６０を覆うように形成される。上部電極１７０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号などの電気信号を入出力する入力電極及び出力電極のいずれかとして用いられることができる。すなわち、下部電極１５０が入力電極として用いられる場合、上部電極１７０は、出力電極として用いられる。また、下部電極１５０が出力電極として用いられる場合、上部電極１７０は、入力電極として用いられることができる。
【0030】
上部電極１７０は、一例として、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ：Ｍｏ）のような導電性材料又はその合金を用いて形成することができる。但し、これに限定されず、上部電極１７０は、ルテニウム（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ：Ｒｕ）、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ：Ｗ）、イリジウム（Ｉｒｉｄｉｙｍ：Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｌａｔｉｎｉｕｍ：Ｐｔ）、銅（Ｃｏｐｐｅｒ：Ｃｕ）、チタン（Ｔｉｔａｎｉｕｍ：Ｔｉ）、タンタル（Ｔａｎｔａｌｕｍ：Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ：Ｎｉ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ：Ｃｒ）などの導電性材料又はその合金からなることもできる。
【0031】
一方、活性領域とは、下部電極１５０、圧電層１６０、及び上部電極１７０がすべて重なって配置される領域のことである。
【0032】
そして、図１に示すように、活性領域は、上部から見たとき、活性領域の重心と活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致し、活性領域は、アスペクト比を定義する長方形の中心を通過する少なくとも一つの軸に対して対称な多角形状を有することができる。
【0033】
ここで、アスペクト比、及びアスペクト比を定義する長方形の定義についてより詳しく説明する。
【0034】
図４は非対称の多角形のアスペクト比及び重心を説明するための説明図である。
【0035】
図４を参照すると、多角形におけるアスペクト比は、多角形の３つ以上の頂点に接する長方形の短軸と長軸の比として定義する。
【0036】
すなわち、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）＝ｈ／ｂとする。
【0037】
還言すると、非対称の多角形の場合、図４に示すように、３つの頂点に接する長方形を描くことができる。そして、図４に示すように、アスペクト比が１に近い場合、多角形に接する長方形の中心（ｘ、ｙ）と多角形状の重心（ｘ'、ｙ'）はほぼ一致するが、アスペクト比が大きくなるほど多角形に接する長方形の中心（ｘ、ｙ）と多角形状の重心（ｘ'、ｙ'）は一致しなくなる。
【0038】
図５は非対称の多角形のアスペクト比を定義するための長方形を説明するための説明図である。
【0039】
図５に示すように、非対称の多角形の３つ以上の頂点に接する長方形は、同一の多角形の回転角に応じて様々な種類の長方形に示されることができる。一方、アスペクト比を定義するための長方形は、図５に示されたいくつかの種類の長方形のうち長方形のアスペクト比が最大値を有する長方形として定義する。すなわち、回転角０°において多角形に接する長方形をアスペクト比を定義するための長方形として定義する。
【0040】
一方、アスペクト比は２以上１０以下であることができる。すなわち、図６に示すように、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）が増加するほど、ピーク挿入損失（Ｐｅａｋ＿ＩＬ）が改善されることが分かる。さらに、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）が増加するほど、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が改善されることが分かる。
【0041】
すなわち、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）が増加するほど、共振点における抵抗損失が減少する。一例として、アスペクト比が２よりも大きくなると、ピークの挿入損失（Ｐｅａｋ＿ＩＬ）が−０．０６ｄＢ程度に改善され、アスペクト比が３よりも大きくなると、ピークの挿入損失（Ｐｅａｋ＿ＩＬ）が−０．０５ｄＢ程度に改善されることが分かる。
【0042】
そして、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）が増加するほど、各辺で反射される共振モードによる高調波（Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）モードの重なりが減少し、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が改善される。一例として、アスペクト比が２よりも大きくなると、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が０．０８ｄＢ以下と小さくなり、アスペクト比が３よりも大きくなると、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が０．０７ｄＢ以下と小さくなることが分かる。
【0043】
一方、一例として、活性領域が菱形状を有し、アスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ、ＡＲ）が１０超過では、菱形の夾角が非常に狭くなって、この間で高調波（Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）モードの重なりが増加したり、又は共振駆動自体が円滑でない可能性がある。
【0044】
再び図２及び図３を参照すると、挿入層１８０は、下部電極１５０と圧電層１６０の間に配置される。挿入層１８０は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの誘電体で形成されることができるが、圧電層１６０とは異なる材質で形成される。
【0045】
また、挿入層１８０は、少なくとも一部が圧電層１６０と下部電極１５０の間に配置される。一例として、挿入層１８０は、環状を有することができる。
【0046】
パッシベーション層１９０は、下部電極１５０及び上部電極１７０の一部分を除いた領域に形成される。一方、パッシベーション層１９０は、工程中に、上部電極１７０及び下部電極１５０が損傷することを防止する役割を果たす。
【0047】
一方、パッシベーション層１９０は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかの材料を含有する誘電体層（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ）が用いられることができる。
【0048】
金属パッド１９５は、下部電極１５０及び上部電極１７０の上記したパッシベーション層１９０が形成されない部分に形成される。一例として、金属パッド１９５は、金（Ａｕ）、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）合金、銅（Ｃｕ）、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）合金、及びアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金などの材料からなることができる。例えば、アルミニウム合金は、アルミニウム−ゲルマニウム（Ａｌ−Ｇｅ）合金であることができる。
【0049】
上記したように、活性領域が軸対称の菱形状を有することから、共振駆動時のＱ性能を向上させることができる。そして、活性領域が軸対称の菱形状を有することから、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）を減らすことができる。
【0050】
図７は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図であり、図８は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図であり、図９は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図であり、図１０は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図であり、図１１は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が３．０である場合を示す概略平面図であり、図１２は共振器の活性領域が軸対称の菱形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【0053】
一方、図１３に示された共振器（ＡＲ １．０）は、菱形の夾角（θ）が９０°、アスペクト比が１である場合である。この際、各辺の法線ベクトル同士の重なり面積（ＯＡ、Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｎｏｒｍａｌ Ｖｅｃｔｏｒ ｏｎ Ｅａｃｈ Ｓｉｄｅ）は、菱形の全面積と同一の１００％になる。
【0054】
そして、図１４に示された共振器（ＡＲ １．７）は、菱形の夾角（θ）が６０°、アスペクト比が１．７である場合である。この際、各辺の法線ベクトル同士の重なり面積（ＯＡ、Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｎｏｒｍａｌ Ｖｅｃｔｏｒ ｏｎ Ｅａｃｈ Ｓｉｄｅ）は、菱形の全面積の５０％になる。
【0055】
また、図１５に示された共振器（ＡＲ ３．８）は、菱形の夾角（θ）が２６°、アスペクト比が３．８である場合である。この際、各辺の法線ベクトル同士の重なり面積（ＯＡ、 Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｎｏｒｍａｌ Ｖｅｃｔｏｒ ｏｎ Ｅａｃｈ Ｓｉｄｅ）は、菱形の全面積の１２％になる。
【0056】
かかる共振器のスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）は、図１６に示すように、ＡＲ １．０である場合に最も大きく、ＡＲ １．７である場合にはＡＲ １．０よりも減少し、ＡＲ ３．８である場合に最も小さくなる。
【0057】
つまり、菱形状におけるアスペクト比に応じて、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が変化する。アスペクト比が１．０に近い菱形は、向かい合う辺が平行になった状態で、各辺で反射される共振モードによる高調波モード（Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｍｏｄｅ）の重なりが１００％発生するようになり、その結果、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が大きくなる。
【0058】
これに対し、アスペクト比が大きくなるほど、菱形の向かい合う辺に平行ではあるが、各辺における法線ベクトルが重なり面積（ＯＡ）を相対的に減少させることにより、各辺で反射される共振モードによる高調波モード（Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｍｏｄｅ）の重なりが減少する。結果として、アスペクト比が大きい軸対称の多角形構造では、かかる原理によってスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）を減らすことができる。
【0059】
特に、軸対称の菱形状では、各辺の長さが同一であるため、図１７に示すように、各辺の法線ベクトルの重なり面積の割合は、菱形の夾角（θ）の値に応じて変化することが分かる。そして、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）を減らすための菱形の夾角（θ）は３０°以下とすることが好ましい。
【0060】
一方、菱形の夾角（θ）が３０°である場合、各辺の法線ベクトルの重なり面積の割合は１３．４％であり、この際の軸対称の菱形のアスペクト比は３．７である。
【0061】
【表1】
【0062】
一方、図１３〜図１５に示された共振器のうちアスペクト比が３．８である図１５に示した共振器の場合、上記した表１に示すように、共振点における挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）の性能が格段によくなることが分かる。これは、共振点における抵抗損失が小さくなったことを示すものである。ここで、ＩＬは共振点でのＳ２１サイズ（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の最大値、Ａｔｔｎ．は反共振点におけるＳ２１サイズ（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の最小値を意味する。
【0063】
図１８は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図であり、図１９は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図であり、図２０は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図であり、図２１は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図であり、図２２は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が３．０である場合を示す概略平面図であり、図２３は共振器の活性領域が軸対称の六角形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【0065】
このように、軸対称の六角形状では、高アスペクト比を用いても対称性が維持されて、共振駆動時のＱ性能を向上させることができる。また、高アスペクト比の六角形状では、六角形の構成の上辺／下辺の追加による設計変数が追加されることから、設計自由度を高めることができ、共振点の抵抗をより低減させることができる。この場合、六角形の上辺／下辺は互いに平行ではあるものの、高アスペクト比の六角形になると、六角形の上辺／下辺の距離が遠くなって互いへの影響が減少し、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能劣化を抑制することができる。
【0066】
図２４は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が１である場合を示す概略平面図であり、図２５は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が１．５である場合を示す概略平面図であり、図２６は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が２．０である場合を示す概略平面図であり、図２７は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が２．５である場合を示す概略平面図であり、図２８は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が３である場合を示す概略平面図であり、図２９は共振器の活性領域が軸対称の八角形状を有し、アスペクト比が３．５である場合を示す概略平面図である。
【0068】
このように、軸対称の八角形状では、高アスペクト比を用いても対称性が維持されて、共振駆動時のＱ性能を向上させることができる。また、高アスペクト比の八角形状では、六角形の上辺／下辺のように、各辺の法線ベクトルが重なり領域をさらに減らすことができるため、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能向上に有利である。
【0069】
図３０は共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が２．４である共振器を示す概略平面図であり、図３１は共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図であり、図３２は共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図であり、図３３は共振器の活性領域が非対称の多角形状を有し、アスペクト比が１２．４である共振器を示す概略平面図である。
【0070】
図３０〜図３３に示された共振器の周波数に応じたインピーダンス値は、図３４に示されたグラフから確認できる。一方、図３０〜図３３に示された共振器のスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）は、図３５に示されたグラフから確認できる。図３５に示すように、アスペクト比が１０以上である図３３に示された共振器において、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が多く劣化することが分かる。
【0071】
そして、下記表２に示すように、アスペクト比が大きくなるにつれて、共振点における抵抗損失が小さくなり、挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）が改善されることが分かる。これに対し、ｋｔ２性能及び減衰（Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）の性能は劣化することが分かる。
【0072】
【表2】
【0073】
図３６は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が２．４である共振器を示す概略平面図であり、図３７は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図であり、図３８は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図であり、図３９は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が１２．４である共振器を示す概略平面図である。
【0074】
図３６〜図３９に示された共振器の周波数に応じたインピーダンス値は、図４０に示されたグラフから確認できる。一方、図３６〜図３９に示された共振器のスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）は、図４１に示されたグラフから確認できる。図４１に示すように、アスペクト比が１０超過である図３９に示された共振器において、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）が多く劣化することが分かる。
【0075】
【表3】
【0076】
一方、下記表３に示すように、上記表２の非対称の多角形共振器の性能と対比し、軸対称の多角形共振器の挿入損失（ＩＬ）、ｋｔ２性能、スプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能と同等以上のレベルであることが分かる。特に、下記表３に示すように、上記表２の非対称の多角形共振器の性能と対比し、軸対称の多角形共振器の減衰（Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）性能が向上することが分かる。
【0077】
これは、高アスペクト比の構造において非対称の多角形共振器に比べて、軸対称の多角形共振器において共振駆動が円滑になってＱ性能の改善に起因したものである。また、軸対称の多角形共振器のアスペクト比が１２．４である場合、非対称の多角形共振器に比べてスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）の性能が改善されたことが分かる。
【0078】
図４２は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が３．８である共振器を示す概略平面図であり、図４３は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が４．８である共振器を示す概略平面図であり、図４４は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．１である共振器を示す概略平面図であり、図４５は共振器の活性領域が軸対称の多角形状を有し、アスペクト比が５．６である共振器を示す概略平面図である。
【0081】
図４２〜図４５に示された共振器の周波数に応じたインピーダンス値は、図４６に示されたグラフから確認できる。一方、図４２〜図４５に示された共振器のスプリアスノイズ（Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｎｏｉｓｅ）は、図４７に示されたグラフから確認できる。
【0082】
【表4】
【0083】
図４２に示された共振器と図４３に示された共振器の性能を対比すると、図４３に示された共振器の挿入損失（ＩＬ）性能及び減衰（Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）性能が改善されたことが分かる。また、図４４に示された共振器と図４５に示された共振器の性能を対比すると、図４５に示された共振器の挿入損失（ＩＬ）性能及び減衰（Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）性能が改善されたことが分かる。
【0084】
図４８は共振器の活性領域がＸ軸対称の多角形状を有し、活性領域の重心とアスペクト比を定義する長方形の中心がＹ軸方向に離隔される共振器を説明するための説明図であり、図４９は活性領域の重心の離隔比による減衰性能を示すグラフである。
【0085】
一方、図４８に示すように、活性領域を上部から見たとき、活性領域の重心と、上記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心が一致しない。但し、活性領域の重心と、上記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＸ軸の座標値は一致し、活性領域の重心と、上記活性領域のアスペクト比を定義する長方形の中心のＹ軸の座標値は一致しないことが分かる。
【0086】
また、上記活性領域の重心と上記長方形の中心とのＹ軸方向における離隔距離ｙ'と上記活性領域のＹ軸方向の長さｈは、ｈ／ｙ'＜０．０６７の条件を満たす。すなわち、図４９に示すように、ｈ／ｙ'の値が０．０６７よりも大きい場合には減衰性能が急激に劣化することが分かる。逆に、ｈ／ｙ'の値が０．０６７よりも小さい場合には、活性領域の対称性が少しずれても、減衰性能が大きく劣化しないことが分かる。
【0087】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれ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発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは、当技術分野における通常の知識を有する者には自明である。
【符号の説明】
【0088】
１００ バルク音響共振器１１０ 基板
１２０ 犠牲層
１３０ エッチング防止部
１５０ 下部電極
１６０ 圧電層
１７０ 上部電極
１８０ 挿入層
１９０ パッシベーション層
１９５ 金属パッド