特許 6573853 弾性波デバイスおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573853

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】弾性波デバイスおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 3/02 20060101AFI20190902BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20190902BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H03H3/02 B

   H03H9/17 F

   H03H9/54 Z

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-158253(P2016-158253)

(22)【出願日】2016年8月10日

(65)【公開番号】特開2018-26735(P2018-26735A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2018年3月5日

(73)【特許権者】

【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】関根 英行

(72)【発明者】

【氏名】川内 治

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１８７７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２１５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５４０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８１１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９３４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１１５１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ３／００７−９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電膜を挟み第１下部電極と第１上部電極とが対向する共振領域を有する圧電薄膜共振器と、前記共振領域外において上に前記圧電膜および前記第１上部電極が形成されていない第２下部電極と、を基板上に形成する工程と、
前記共振領域内と、前記共振領域外の前記第２下部電極上と、にそれぞれ前記圧電膜と異なる材料の第１誘電体膜と第２誘電体膜とを同時に形成する工程と、
前記第２誘電体膜上に前記第２下部電極と対向するように前記第１上部電極に電気的に接続される第２上部電極を形成する工程と、
を含む弾性波デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜を形成する工程は、前記第１誘電体膜を前記共振領域内の前記第１上部電極上に形成する工程を含む請求項１記載の弾性波デバイスの製造方法。

【請求項3】

前記圧電薄膜共振器と前記第２下部電極とを形成する工程は、前記第１下部電極と前記第２下部電極とを同時に形成する工程を含む請求項１または２記載の弾性波デバイスの製造方法。

【請求項4】

前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線を形成する工程を含み、
前記第２上部電極を形成する工程は、前記配線と同時に前記第２上部電極を形成する工程を含む請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイスの製造方法。

【請求項5】

基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、
前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、
を具備し、
前記第１誘電体膜は前記共振領域内の前記第１上部電極上に設けられており、
前記第１上部電極と前記第２上部電極とは電気的に接続される弾性波デバイス。

【請求項6】

基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、
前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、
を具備し、
前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、
前記第２上部電極は、前記配線と同じ材料かつ略同じ膜厚を有し、
前記第１上部電極と前記第２上部電極とは電気的に接続される弾性波デバイス。

【請求項7】

基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、
前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、
を具備し、
前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、
前記配線と前記第２上部電極とは接続して設けられ、
前記第１下部電極と前記第２下部電極とは接続して設けられている弾性波デバイス。

【請求項8】

前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、
前記配線と前記第２上部電極とは接続して設けられ、
前記第１誘電体膜と前記第２誘電体膜とは接続して設けられている請求項５記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

前記第２誘電体膜の膜厚は前記圧電膜の膜厚より小さい請求項５から８のいずれか一項記載の弾性波デバイス。

【請求項10】

前記圧電薄膜共振器と前記キャパシタとを含むフィルタを具備する請求項５から９のいずれか一項記載の弾性波デバイス。

【請求項11】

前記フィルタを含むマルチプレサを具備する請求項１０記載の弾性波デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性波デバイスおよびその製造方法に関し、例えば圧電薄膜共振器を有する弾性波デバイスおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは、例えば携帯電話等の無線機器のフィルタおよびマルチプレクサとして用いられている。圧電薄膜共振器は、圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する構造を有している（例えば特許文献１）。圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する領域が共振領域である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１６１００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圧電薄膜共振器に直列または並列にキャパシタを接続することがある。圧電薄膜共振器は共振周波数を外せばキャパシタとして機能するため、圧電薄膜共振器をキャパシタとして用いることが考えられる。しかしながら、圧電薄膜共振器の圧電膜は厚いため、キャパシタの面積が大きくなってしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、キャパシタを小型化す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、圧電膜を挟み第１下部電極と第１上部電極とが対向する共振領域を有する圧電薄膜共振器と、前記共振領域外において上に前記圧電膜および前記第１上部電極が形成されていない第２下部電極と、を基板上に形成する工程と、
前記共振領域内と、前記共振領域外の前記第２下部電極上と、にそれぞれ前記圧電膜と異なる材料の第１誘電体膜と第２誘電体膜とを同時に形成する工程と、前記第２誘電体膜上に前記第２下部電極と対向するように前記第１上部電極に電気的に接続される第２上部電極を形成する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。

【0007】

上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜を形成する工程は、前記第１誘電体膜を前記共振領域内の前記第１上部電極上に形成する工程を含む構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記圧電薄膜共振器と前記第２下部電極とを形成する工程は、前記第１下部電極と前記第２下部電極とを同時に形成する工程を含む構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線を形成する工程を含み、前記第２上部電極を形成する工程は、前記配線と同時に前記第２上部電極を形成する工程を含む構成とすることができる。

【0010】

本発明は、基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、
前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、を具備し、前記第１誘電体膜は前記共振領域内の前記第１上部電極上に設けられており、前記第１上部電極と前記第２上部電極とは電気的に接続される弾性波デバイスである。

【0012】

本発明は、基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、を具備し、前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、前記第２上部電極は、前記配線と同じ材料かつ略同じ膜厚を有し、前記第１上部電極と前記第２上部電極とは電気的に接続される弾性波デバイス。

【0013】

本発明は、基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟む第１下部電極および第１上部電極と、前記圧電膜を挟み前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する共振領域内に設けられた第１誘電体膜と、を備える圧電薄膜共振器と、前記基板上に設けられた第１誘電体膜と同じ材料かつ略同じ膜厚を有する第２誘電体膜と、前記圧電膜は挟まず前記第２誘電体膜を挟む第２下部電極および第２上部電極と、を備えるキャパシタと、を具備し、前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、前記配線と前記第２上部電極とは接続されて設けられ、前記第１下部電極と前記第２下部電極とは接続されて設けられている弾性波デバイスである。

【0014】

上記構成において、前記共振領域外の前記第１上部電極上に前記第１上部電極と電気的に接続する配線が設けられ、前記配線と前記第２上部電極とは接続されて設けられ、前記第１誘電体膜と前記第２誘電体膜とは接続されて設けられている構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記第２誘電体膜の膜厚は前記圧電膜の膜厚より小さい構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記圧電薄膜共振器と前記キャパシタとを含むフィルタを具備する構成とすることができる。

【0017】

上記構成において、前記フィルタを含むマルチプレサを具備する構成とすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、キャパシタを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、比較例１に係るフィルタの回路図である。

【図2】図２は、比較例１におけるキャパシタの断面図である。

【図3】図３は、実施例１に係るフィルタの回路図である。

【図4】図４は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図5】図５は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。

【図6】図６（ａ）から図６（ｄ）は、それぞれ下部電極１２、上部電極１６、配線２０および誘電体膜１８の平面図である。

【図7】図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。

【図8】図８（ａ）から図８（ｃ）は、実施例１における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。

【図9】図９は、実施例１および比較例２に係るフィルタの通過特性を示す図である。

【図10】図１０は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図11】図１１は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。

【図12】図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、それぞれ下部電極１２、上部電極１６、配線２０および誘電体膜１８の平面図である。

【図13】図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図（その１）である。

【図14】図１４（ａ）から図１４（ｃ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図（その２）である。

【図15】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例４およびその変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図16】図１６は、実施例５に係るフィルタの回路図である。

【図17】図１７は、実施例６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】

【0020】

まず、比較例について説明する。
図１は、比較例１に係るフィルタの回路図である。図１に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に直列共振器Ｓ１からＳ４が接続されている。直列共振器Ｓ２およびＳ３は各々直列に分割されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に並列共振器Ｐ１からＰ３が接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３は圧電薄膜共振器である。分割された直列共振器Ｓ２の片方に並列にキャパシタＣｓが接続されている。キャパシタＣｓは圧電薄膜共振器で形成したキャパシタである。直列共振器Ｓ２に並列にキャパシタＣｓを接続することで、直列共振器Ｓ２の電気機械結合係数ｋ^２を小さくすることができる。これにより、ラダー型フィルタのスカート特性を急峻にすることができる。例えば直列共振器の電気機械結合係数を小さくすると、通過帯域の高周波側のスカート特性を急峻にできる。よって、通過帯域の高周波側のバンドとの遷移域の急峻性を向上させ、遷移幅を狭くすることができる。

【0021】

次にキャパシタＣｓについて説明する。図２は比較例１におけるキャパシタの断面図である。図２に示すように、キャパシタ６４において、基板１０上に下部電極１２、圧電膜１４、上部電極１６および誘電体膜１８が積層されている。下部電極１２と基板１０との間には、空隙３０が形成されている。圧電膜１４を挟み下部電極１２と上部電極１６とが対向する領域がキャパシタ領域６０である。キャパシタ領域６０外において、下部電極１２および上部電極１６上に、下部電極１２および上部電極１６とそれぞれ電気的に接続する配線２０が設けられている。

【0022】

比較例１では、圧電膜１４を用いキャパシタ６４を形成するため、圧電薄膜共振器と同じ基板１０にキャパシタ６４を形成することができる。しかしながら、圧電膜１４の膜厚は圧電薄膜共振器を所望の性能とするように定める。圧電膜１４として窒化アルミニウムを用いる場合、圧電膜１４の膜厚は例えば１０００ｎｍである。窒化アルミニウムの比誘電率は約８．５である。このように、厚い圧電膜１４を用いるため、キャパシタ領域６０の面積は大きくなってしまう。

【実施例1】

【0023】

図３は、実施例１に係るフィルタの回路図である。図３に示すように、圧電薄膜共振器を用いたキャパシタＣｓの代わりにＭＩＭ（Metal Insulator Metal）キャパシタＣを用いる。その他の構成は比較例１と同じであり説明を省略する。

【0024】

図４は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図４に示すように、基板１０上に圧電薄膜共振器６２およびキャパシタ６４が設けられている。圧電薄膜共振器６２およびキャパシタ６４は、それぞれ共振領域５０およびキャパシタ領域６０を有している。共振領域５０は、圧電薄膜共振器６２において、圧電膜１４ａを挟み下部電極１２ａと上部電極１６ａとが対向する領域であり、縦振動モードの弾性波が励振する領域である。キャパシタ領域６０は、キャパシタ６４において、誘電体膜１８ｂを挟み下部電極１２ｂと上部電極２０ｂとが対向する領域である。キャパシタンスはキャパシタ領域６０の面積に比例する。

【0025】

基板１０上に下部電極１２ａおよび１２ｂが設けられている。共振領域５０内の下部電極１２ａは基板１０上に空隙３０を介し設けられている。共振領域５０内の下部電極１２ａ上に圧電膜１４ａが形成されている。共振領域５０内の圧電膜１４ａ上に上部電極１６ａが設けられている。共振領域５０内の上部電極１６ａ上に誘電体膜１８ａが設けられている。誘電体膜１８ａは、膜厚を調整することで共振周波数を調整する周波数調整膜として機能する。また、誘電体膜１８ａは共振領域５０における保護膜として機能する。キャパシタ領域６０の下部電極１２ｂ上に誘電体膜１８ｂが設けられている。共振領域５０外の下部電極１２および上部電極１６上にそれぞれ配線２０ｃおよび２０ａが設けられている。キャパシタ領域６０内の誘電体膜１８ｂ上に配線２０が上部電極２０ｂとして設けられている。

【0026】

基板１０は、シリコン基板である。基板１０としては、サファイア基板、アルミナ基板またはスピネル基板等を用いることができる。圧電膜１４は（００２）配向した窒化アルミニウムである。圧電膜１４として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）またはＰｂＴｉＯ₃（チタン酸鉛）を用いることができる。圧電膜１４は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上または圧電性の向上のため他の元素を含んでもよい。下部電極１２は、例えばＣｒ（クロム）膜とＣｒ膜上のＲｕ（ルテニウム）膜である。上部電極１６は、Ｒｕ膜とＲｕ膜上のＣｒ膜である。下部電極１２および上部電極１６として、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）またはＩｒ（イリジウム）等の単層膜またはこれらの積層膜を用いることができる。誘電体膜１８は、酸化シリコン膜（例えばＳｉＯ_２膜）である。誘電体膜１８としては、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができる。配線２０は、例えばＴｉ膜とＴｉ膜上のＡｕ（金）膜である。

【0027】

図５は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図６（ａ）から図６（ｄ）は、それぞれ下部電極１２、上部電極１６、配線２０および誘電体膜１８の平面図である。図５において、圧電膜１４の平面パターンは上部電極１６の平面パターンとほぼ同じである。図５から図６（ｄ）に示すように、共振領域５０は、上部電極１６の引き出し領域では下部電極１２の輪郭により規定され、下部電極１２の引き出し領域では上部電極１６の輪郭により規定される。キャパシタ領域６０は、上部電極２０ｂの引き出し領域では誘電体膜１８ｂの輪郭で規定され、他の領域では上部電極２０ｂの輪郭で規定される。キャパシタ領域６０における誘電体膜１８ｂ上に上部電極２０ｂとして配線２０が設けられている。上部電極２０ｂは配線２０ａと一体に設けられ、配線２０ｃとは分離されている。下部電極１２ａおよび１２ｂは一体に設けられている。共振領域５０の長軸方向の外側において、下部電極１２に犠牲層を除去するエッチング液を導入する孔部が設けられえているが、詳細の説明は省略する。

【0028】

図７（ａ）から図８（ｃ）は、実施例１における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、平坦主面を有する基板１０上に空隙を形成するための犠牲層３８を形成する。犠牲層３８の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍであり、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＺｎＯ、Ｇｅ（ゲルマニウム）またはＳｉＯ_２（酸化シリコン）等のエッチング液またはエッチングガスに容易に溶解できる材料から選択される。その後、犠牲層３８を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術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り、例えば共振領域５０となる領域を含む。次に、犠牲層３８および基板１０上に下部電極１２を形成する。犠牲層３８および下部電極１２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い成膜される。その後、下部電極１２を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術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。

【0029】

図７（ｂ）に示すように、下部電極１２および基板１０上に圧電膜１４を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ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、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い成膜する。

【0030】

図７（ｃ）に示すように、上部電極１６を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。上部電極１６は、リフトオフ法により形成してもよい。圧電膜１４を所望の形状にパターニングする。このとき、圧電膜１４は上部電極１６をマスクにエッチングしてもよい。これにより、圧電膜１４は上部電極１６と同じ形状にパターニングされる。

【0031】

図８（ａ）に示すように、下部電極１２および上部電極１６上に誘電体膜１８を、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法を用い成膜する。誘電体膜１８を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。これにより、共振領域における上部電極１６上に誘電体膜１８ａが形成され、キャパシタ領域における下部電極１２ｂ上に誘電体膜１８ｂが形成される。

【0032】

図８（ｂ）に示すように、配線２０を形成する。配線２０は例えばメッキ法、スパッタリング法または蒸着法を用い形成する。配線を、フォトリソグラフィ技術および／またはエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。

【0033】

図８（ｃ）に示すように、犠牲層３８のエッチング液を下部電極１２の下の犠牲層３８に導入する。これにより、犠牲層３８が除去される。犠牲層３８をエッチングする媒体としては、犠牲層３８以外の共振器を構成する材料をエッチングしない媒体であることが好ましい。特に、エッチング媒体は、エッチング媒体が接触する下部電極１２がエッチングされない媒体であることが好ましい。下部電極１２から誘電体膜１８までの積層膜の応力を圧縮応力となるように設定しておく。これにより、犠牲層３８が除去されると、積層膜が基板１０の反対側に基板１０から離れるように膨れる。下部電極１２と基板１０との間にドーム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６２およびキャパシタ６４が作製される。

【0034】

図３の実施例１に係るフィルタの通過特性を測定した。各共振器は、圧電薄膜共振器である。下部電極１２を膜厚が７０ｎｍのＣｒ膜および膜厚が１７８ｎｍのＲｕ膜、圧電膜１４を膜厚が９９９ｎｍの（００２）配向した窒化アルミニウム膜、上部電極１６を膜厚が１５４ｎｍのＲｕ膜および膜厚が５５ｎｍのＣｒ膜、誘電体膜１８を膜厚が７０ｎｍの酸化シリコン膜とした。キャパシタＣのキャパシタンスを０．７ｐＦとした。キャパシタＣが設けられていない比較例２に係るフィルタについても通過特性を測定した。

【0035】

図９は、実施例１および比較例２に係るフィルタの通過特性を示す図である。図９に示すように、実施例１では比較例２より通過帯域の高周波側のスカート特性が急峻となっている。減衰量が−２ｄＢから−３０ｄＢの変遷移幅は、比較例２で１５．６ＭＨｚに対し、実施例１で１２．９ＭＨｚである。このように、直列共振器Ｓ２にキャパシタＣを並列に接続することにより、高周波側の遷移幅を小さくできる。

【0036】

実施例１によれば、図７（ａ）から図７（ｃ）のように、圧電膜１４ａを挟み下部電極１２ａ（第１下部電極）と上部電極１６ａ（第１上部電極）とが対向する共振領域５０を有する圧電薄膜共振器６２と、共振領域５０外において上に圧電膜１４および上部電極１６が形成されていない下部電極１２ｂ（第２下部電極）と、を基板１０上に形成する。図８（ａ）のように、共振領域５０内と、共振領域５０外の下部電極１２ｂ上と、にそれぞれ誘電体膜１８ａと１８ｂとを同時に形成する。図８（ｂ）のように、誘電体膜１８ｂ上に下部電極１２ｂと対向するように上部電極２０ｂを形成する。

【0037】

これにより、圧電薄膜共振器６２の共振領域５０内の誘電体膜１８ａとキャパシタ領域６０の誘電体膜１８ｂとを同時に形成できるため、製造工数を削減できる。また、圧電膜１４の膜厚は１０００ｎｍ程度であるのに対し誘電体膜１８ｂの膜厚は５０ｎｍ程度にできる。窒化アルミニウムの比誘電率は８．５程度であり、酸化シリコンの比誘電率は３．８程度である。よって、実施例１のキャパシタ領域６０の容量密度は比較例１の約１０倍である。よって、同じキャパシタンスを得るために、キャパシタ領域６０の面積を約１／１０とすることができる。このように、誘電体膜１８ｂの膜厚を圧電膜１４の膜厚より小さくできる。誘電体膜１８ｂの膜厚は圧電膜１４の膜厚の１／２以下が好ましく、１／５以下がより好ましく、１／１０いかがさらに好ましい。また、誘電体膜１８ｂの膜厚は、２００ｎ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。誘電体膜１８ｂの膜厚は、１０ｎｍ以上が好ましく、２５ｎｍ以上がより好ましい。

【0038】

このようにして製造した弾性波デバイスにおいては、図４のように、圧電薄膜共振器６２は、基板１０上に設けられた圧電膜１４ａと、圧電膜１４ａを挟む下部電極１２ａおよび上部電極１６ａと、共振領域５０内に設けられた誘電体膜１８ａと、を備えている。キャパシタ６４は、基板１０に設けられた誘電体膜１８ａと同じ材料かつ略同じ膜厚を有する誘電体膜１８ｂと、圧電膜１４を挟まず誘電体膜１８ｂを挟む下部電極１２ｂおよび上部電極２０ｂと、を備える。

【0039】

誘電体膜１８ａを周波数調整膜として用いる場合、誘電体膜１８ａは共振領域５０内に形成されていればよい。例えば、誘電体膜１８ａは下部電極１２ａ下、下部電極１２ａ内、下部電極１２ａと圧電膜１４ａの間、圧電膜１４ａ内、圧電膜１４ａと上部電極１６ａの間または上部電極１６ａ内に形成されていればよい。図８（ａ）のように、誘電体膜１８ａを共振領域５０内の上部電極１６ａ上に形成することにより、誘電体膜１８ａを保護膜として用いることができる。

【0040】

さらに、図７（ａ）のように、下部電極１２ａと１２ｂは同時に形成されることが好ましい。これにより製造工数を削減できる。この場合、下部電極１２ａと１２ｂの材料は同じとなり、下部電極１２ａと１２ｂの膜厚は略同じとなる。

【0041】

さらに、図８（ｂ）のように、上部電極２０ｂは、上部電極１６ａと接続される配線２０ａと同時に形成されることが好ましい。この場合、配線２０ａと上部電極２０ｂの材料は同じとなり、配線２０ａと上部電極２０ｂの膜厚は略同じとなる。

【0042】

図５および図６（ｃ）のように、配線２０ａと上部電極２０ｂとは一体として設けられている。図５および図６（ａ）のように、下部電極１２ａと下部電極１２ｂとは一体として設けられている。これにより、圧電薄膜共振器６２にキャパシタ６４を並列に接続することができる。

【実施例2】

【0043】

図１０は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図１０に示すように、誘電体膜１８ａと１８ｂが一体となり形成されている。図１１は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、それぞれ下部電極１２、上部電極１６、配線２０および誘電体膜１８の平面図である。

【0044】

図１０から図１２（ｄ）に示すように、誘電体膜１８ａおよび１８ｂが一体として形成されている。これにより、弾性波デバイスの小型化が可能となる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【実施例3】

【0045】

実施例３は圧電膜１４ａが挿入膜２８または温度補償膜を含む例である。図１３（ａ）から図１４（ｃ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図１３（ａ）に示すように、圧電膜１４ａ内に挿入膜２８が挿入されている。図１３（ｂ）に示すように、圧電膜１４ａと上部電極１６ａとの間に挿入膜２８が挿入されている。図１３（ｃ）に示すように、下部電極１２ａと圧電膜１４ａとの間に挿入膜２８が挿入されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0046】

挿入膜２８は、共振領域５０内の外周領域５２に設けられ中央領域５４に設けられていない。外周領域５２は、共振領域５０内の領域であって、共振領域５０の外周を含み外周に沿った領域である。中央領域５４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。

【0047】

挿入膜２８を圧電膜１４ａよりヤング率の小さい材料または音響インピーダンスの小さい材料とする。これにより、共振領域５０から横方向に漏洩する弾性波を抑制できる。よって、圧電薄膜共振器６２のＱ値を向上できる。挿入膜２８としては、例えば酸化シリコン膜またはアルミニウム膜を用いることができる。

【0048】

図１４（ａ）に示すように、圧電膜１４ａ内に温度補償膜２９が挿入されている。図１４（ｂ）に示すように、圧電膜１４ａと上部電極１６ａとの間に温度補償膜２９が挿入されている。図１４（ｃ）に示すように、下部電極１２ａと圧電膜１４ａとの間に温度補償膜２９が挿入されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0049】

温度補償膜２９は、共振領域５０の少なくとも一部に設けられ、好ましくは共振領域５０の全面に設けられている。温度補償膜２９は、圧電膜１４ａの弾性定数の温度係数とは逆符号の弾性定数の温度係数を有する。これにより、圧電薄膜共振器６２の周波数温度依存性を抑制できる。温度補償膜２９としては、例えば酸化シリコン膜を用いる。

【0050】

実施例３のように、圧電薄膜共振器６２は挿入膜２８または温度補償膜２９を有していてもよい。挿入膜２８または温度補償膜２９が誘電体膜のとき、誘電体膜１８ｂは挿入膜２８または温度補償膜２９と同時に形成されてもよい。すなわち、誘電体膜１８ｂの材料および膜厚は、挿入膜２８または温度補償膜２９の材料および膜厚と実質的に同じでもよい。また、実施例２に係る弾性波デバイスの圧電薄膜共振器６２が挿入膜２８または温度補償膜２９を有してもよい。

【実施例4】

【0051】

実施例４は、空隙の構成を変えた例である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例４およびその変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図１５（ａ）に示すように、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と同じであり説明を省略する。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。絶縁膜としては、例えば窒化アルミニウム膜を用いることができる。

【0052】

図１５（ｂ）に示すように、共振領域５０の下部電極１２下に音響反射膜３１が形成されている。音響反射膜３１は、音響インピーダンスの低い膜３１ａと音響インピーダンスの高い膜３１ｂとが交互に設けられている。膜３１ａおよび３１ｂの膜厚は例えばそれぞれ略λ／４（λは弾性波の波長）である。膜３１ａと膜３１ｂの積層数は任意に設定できる。例えば、音響反射膜３１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。

【0053】

実施例１から３において、実施例４と同様に空隙３０を形成してもよく、実施例４の変形例１と同様に空隙３０の代わりに音響反射膜３１を形成してもよい。

【0054】

実施例１から４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。また、実施例４の変形例１のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０において下部電極１２下に圧電膜１４を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜３１を備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。このように、基板１０内または上に設けられる音響反射層は、空隙３０、または音響特性の異なる少なくとも２種類の層が積層された音響反射膜３１を含めばよい。

【0055】

実施例１から４において、共振領域５０は楕円形状を例に説明したが、共振領域５０は四角形または五角形等の多角形でもよい。

【実施例5】

【0056】

図１６は、実施例５に係るフィルタの回路図である。図１６に示すように、直列共振器Ｓ２に並列にキャパシタＣは接続されておらず、入力端子Ｔｉｎと直列共振器Ｓ１との間に直列にキャパシタＣが接続されている。キャパシタＣは実施例１から４のキャパシタ６４である。このように、キャパシタＣは圧電薄膜共振器６２と同じ基板１０上に形成されていればよい。ラダー型フィルタの直列共振器および並列共振器の個数は適宜設定できる。キャパシタＣが電気的に接続される圧電薄膜共振器は適時設定できる。キャパシタＣは基板１０上においていずれの圧電薄膜共振器とも電気的に接続されていなくてもよい。フィルタは多重モード型フィルタ等、ラダー型フィルタ以外のフィルタでもよい。

【実施例6】

【0057】

図１７は、実施例６に係るデュプレクサの回路図である。図１７に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４４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４６が接続されている。送信フィルタ４４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４６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４４および受信フィルタ４６の少なくとも一方を実施例１から５のフィルタとすることができる。

【0058】

マルチプレクサの例としてデュプレクサを説明したが、マルチプレクサは、トリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

【0059】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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】

【0060】

１０ 基板
１２、１２ａ、１２ｂ 下部電極
１４、１４ａ 圧電膜
１６、１６ａ、２０ｂ 上部電極
１８、１８ａ、１８ｂ 誘電体膜
２０、２０ａ、２０ｃ 配線
２８ 挿入膜
２９ 温度補償膜
３０ 空隙
３１ 音響反射膜
５０ 共振領域
５２ 外周領域
５４ 中央領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】