特開 2023-133978 圧電薄膜共振器、フィルタ、およびマルチプレクサ

(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】P2023133978

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】圧電薄膜共振器、フィルタ、およびマルチプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20230920BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H9/54 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039263

(22)【出願日】2022-03-14

(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】横田 雄斗

(72)【発明者】

【氏名】岡村 龍一

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108AA07

5J108BB07

5J108BB08

5J108CC04

5J108EE03

5J108FF02

5J108FF06

5J108HH03

(57)【要約】

【課題】下部電極と上部電極との間のＥＳＤ破壊を抑制する圧電薄膜共振器を提供する。
【解決手段】圧電薄膜共振器は、基板１０と、基板１０上に設けられた圧電膜１４と、圧電膜１４上に設けられた上部電極１６と、基板１０と圧電膜１４との間に設けられ、基板１０との間に形成された空隙３０上において圧電膜１４を挟んで上部電極１６と重なる共振領域５０を形成し、上部電極１６が共振領域５０から引き出された引出領域５２側における端面１１が空隙３０の周縁３１から離れて空隙３０上に位置する下部電極１２と、空隙３０と圧電膜１４との間に設けられ、引出領域５２において上部電極１６が共振領域５０から引き出された側における端面１７の下端１９が空隙３０の周縁３１に接し、圧電膜１４が端面１７を覆うように接する絶縁膜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圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた上部電極と、
前記基板と前記圧電膜との間に設けられ、前記基板との間に形成された空隙上において前記圧電膜を挟んで前記上部電極と重なる共振領域を形成し、前記上部電極が前記共振領域から引き出された引出領域側における第１端面が前記空隙の周縁から離れて前記空隙上に位置する下部電極と、
前記空隙と前記圧電膜との間に設けられ、前記引出領域において前記上部電極が前記共振領域から引き出された側における第２端面の下端が前記空隙の周縁に接しまたは前記第２端面が前記下部電極の前記第１端面より前記空隙の周縁の近くで前記空隙上に位置し、前記圧電膜が前記第２端面を覆うように接する絶縁膜と、を備える圧電薄膜共振器。

【請求項2】

前記下部電極の前記第１端面と前記下部電極の前記空隙側の面とがなす角度は、前記絶縁膜の前記第２端面と前記絶縁膜の前記空隙側の面とがなす角度より小さい、請求項１に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項3】

前記絶縁膜は、前記共振領域の中央領域には設けられていない、請求項１または２に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項4】

前記絶縁膜は、前記第２端面とは反対側の第３端面が前記下部電極の前記第１端面と前記空隙の周縁との間に位置するように、前記下部電極の前記第１端面と前記空隙の周縁との間に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項5】

前記絶縁膜の前記第３端面は、前記下部電極の前記第１端面に接している、請求項４に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項6】

前記空隙はドーム状の形状を有する、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。

【請求項7】

前記絶縁膜の厚さは、前記下部電極の厚さの１／２以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項8】

前記絶縁膜は、前記圧電膜よりヤング率の大きい材料で形成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。

【請求項9】

請求項１から８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10】

請求項９に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。

【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、およびマルチプレクサに関する。

【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デュ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積層膜を有する。積層膜を圧縮応力とすることにより、基板と下部電極との間にドーム状の空隙を形成することが知られている（例えば特許文献１－３）。また、下部電極の下面と上部電極の上面を保護膜で覆うことで膜質の変化を抑制することが知られている（例えば特許文献４）。さらに、圧電膜に応力が集中して圧電膜の劣化を抑制するために、空隙の内側から外側にかけて付加膜を設けることが知られている（例えば特許文献５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－３４７８９８号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８２４６３号公報

【特許文献3】特開２０１７－１０８２８８号公報

【特許文献4】特開２０１０－１５４２３３号公報

【特許文献5】特開２０２０－５７９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

空隙の端に応力が集中すると、空隙の端から圧電膜の内部に向かってクラックが生じることがある。圧電膜にクラックが発生すると、クラックの発生箇所において下部電極と上部電極との間でＥＳＤ（Electro-Static Discharge）破壊が起こることがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、下部電極と上部電極との間のＥＳＤ破壊を抑制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、基板と、前記基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜上に設けられた上部電極と、前記基板と前記圧電膜との間に設けられ、前記基板との間に形成された空隙上において前記圧電膜を挟んで前記上部電極と重なる共振領域を形成し、前記上部電極が前記共振領域から引き出された引出領域側における第１端面が前記空隙の周縁から離れて前記空隙上に位置する下部電極と、前記空隙と前記圧電膜との間に設けられ、前記引出領域において前記上部電極が前記共振領域から引き出された側における第２端面の下端が前記空隙の周縁に接しまたは前記第２端面が前記下部電極の前記第１端面より前記空隙の周縁の近くで前記空隙上に位置し、前記圧電膜が前記第２端面を覆うように接する絶縁膜と、を備える圧電薄膜共振器である。

【0007】

上記構成において、前記下部電極の前記第１端面と前記下部電極の前記空隙側の面とがなす角度は、前記絶縁膜の前記第２端面と前記絶縁膜の前記空隙側の面とがなす角度より小さい構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記絶縁膜は、前記共振領域の中央領域には設けられていない構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記絶縁膜は、前記第２端面とは反対側の第３端面が前記下部電極の前記第１端面と前記空隙の周縁との間に位置するように、前記下部電極の前記第１端面と前記空隙の周縁との間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、前記絶縁膜の前記第３端面は、前記下部電極の前記第１端面に接している構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記空隙はドーム状の形状を有する構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記絶縁膜の厚さは、前記下部電極の厚さの１／２以上である構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記絶縁膜は、前記圧電膜よりヤング率の大きい材料で形成されている構成とすることができる。

【0014】

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。

【0015】

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。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、下部電極と上部電極との間のＥＳＤ破壊を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図2】図２（ａ）は、実施例１における共振領域と引出領域の境界近傍の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における下部電極の端部および絶縁膜の端部近傍を拡大した断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（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）および図５（ｂ）は、比較例に係る圧電薄膜共振器で生じる課題を説明するための断面図である。

【図6】図６は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の効果を説明するための断面図である。

【図7】図７は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器の断面図である。

【図8】図８（ａ）は、実施例１の変形例２に係る圧電薄膜共振器の共振領域と引出領域の境界近傍の断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の絶縁膜の端面近傍を拡大した断面図である。

【図9】図９（ａ）は、実施例２に係る圧電薄膜共振器の平面図、図９（ｂ）は、実施例２における共振領域と引出領域の境界近傍の断面図である。

【図10】図１０（ａ）は、実施例３に係る圧電薄膜共振器の平面図、図１０（ｂ）は、実施例３における共振領域と引出領域の境界近傍の断面図である。

【図11】図１１は、実施例４に係るフィルタの回路図である。

【図12】図１２は、実施例５に係るデュプレクサのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

【実施例0019】

図１（ａ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１（ａ）では、下部電極１２、上部電極１６、絶縁膜１８、および空隙３０を主に図示している。また、図１（ａ）では、絶縁膜１８の輪郭を太線で示すとともに、絶縁膜１８が設けられた領域にハッチングを付している。また、空隙３０の輪郭を破線で示している。基板１０の面方向をＸ方向およびＹ方向とし、積層膜２０の積層方向をＺ方向とする。

【0020】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、基板１０上に絶縁膜１８が設けられている。基板１０の平坦主面と絶縁膜１８との間にドーム状の膨らみを有する空隙３０が形成されている。ドーム状の膨らみとは、空隙３０の周辺では空隙３０の高さが小さく、空隙３０の内部ほど空隙３０の高さが大きいような形状の膨らみである。基板１０は例えばシリコン基板である。絶縁膜１８は例えば窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）である。

【0021】

絶縁膜１８上に下部電極１２が設けられている。下部電極１２は、例えば基板１０側からクロム（Ｃｒ）膜とルテニウム（Ｒｕ）膜が積層された金属膜である。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（０００１）方向を主軸とする（すなわちＣ軸配向性を有する）窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする窒化アルミニウム膜である。

【0022】

圧電膜１４上に上部電極１６が設けられている。上部電極１６は、例えば圧電膜１４側からルテニウム膜とクロム膜が積層された金属膜である。空隙３０上において、圧電膜１４の少なくとも一部を挟んで下部電極１２と上部電極１６とが対向する領域は共振領域５０である。共振領域５０は、厚み縦振動モードの弾性波が共振する領域である。共振領域５０の平面形状は例えばほぼ楕円形状である。平面視において、空隙３０の大きさは共振領域５０より大きい。なお、共振領域５０の平面形状は、四角形または五角形等の多角形等、その他の形状をしていてもよい。

【0023】

圧電膜１４内に挿入膜２８が設けられている。挿入膜２８は、共振領域５０の外周領域に設けられ、中央領域には設けられていない。外周領域は、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。中央領域は幾何学的な中心でなくてもよい。挿入膜２８は、例えば外周領域に加えて共振領域５０を囲む領域まで連続して設けられているが、共振領域５０内にのみ設けられている場合でもよい。挿入膜２８は、例えば酸化シリコン膜である。挿入膜２８は、弾性波のエネルギーが共振領域５０から外に漏洩することを抑制するために設けられている。

【0024】

上部電極１６上および圧電膜１４上にカバー膜２４が設けられている。カバー膜２４は、周波数調整膜および／または保護膜として機能してもよい。カバー膜２４は、例えば酸化シリコン膜等の絶縁膜である。積層膜２０は、絶縁膜１８、下部電極１２、圧電膜１４、挿入膜２８、上部電極１６、およびカバー膜２４を含む。

【0025】

共振領域５０から上部電極１６が引き出された領域が引出領域５２である。引出領域５２は、共振領域５０の－Ｘ方向に設けられている。圧電膜１４の平面形状は、上部電極１６よりも大きい。圧電膜１４は、少なくとも共振領域５０および引出領域５２に設けられている。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）では、配線の図示を省略している。

【0026】

図２（ａ）は、実施例１における共振領域５０と引出領域５２の境界近傍の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における下部電極１２の端部および絶縁膜１８の端部近傍を拡大した断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、共振領域５０と引出領域５２の間における下部電極１２の端面１１は、空隙３０の周縁３１から空隙３０の内側に離れて空隙３０上に位置している。下部電極１２の端面１１はテーパ状に傾斜していて、端面１１と下部電極１２の空隙３０側の面２５とがなす角度θ１は、例えば６０°以下であり、４５°以下でもよいし、３０°以下でもよい。

【0027】

絶縁膜１８は、空隙３０と圧電膜１４との間に設けられている。絶縁膜１８は、例えば空隙３０全体を覆うようにして、空隙３０と圧電膜１４との間に設けられている。引出領域５２において、上部電極１６が共振領域５０から引き出される側における絶縁膜１８の端面１７の下端１９は、空隙３０の周縁３１に接している。下部電極１２の端面１１と絶縁膜１８の端面１７との間の距離Ｘは、例えば１μｍ以上である。距離Ｘは、例えば下部電極１２および絶縁膜１８の厚さよりも大きく、例えば下部電極１２および絶縁膜１８のうちの厚い方の厚さの２倍以上でもよいし、５倍以上でもよいし、１０倍以上でもよい。絶縁膜１８の端面１７は圧電膜１４で覆われて圧電膜１４に接している。したがって、絶縁膜１８の端部は圧電膜１４にめり込んでいる。絶縁膜１８の端面１７と絶縁膜１８の空隙３０側の面２７とがなす角度θ２は、角度θ１より大きく、例えば７０°以上９０°以下であり、７５°以上９０°以下の場合でもよいし、８０°以上９０°以下の場合でもよい。絶縁膜１８の厚さは、例えば下部電極１２の厚さの１／２以上である。

【0028】

引出領域５２において、上部電極１６上に金属配線２６が設けられている。金属配線２６は、例えば金により形成されている。

【0029】

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、またはＧａＡｓ基板等を用いることができる。

【0030】

下部電極１２および上部電極１６としては、ルテニウムおよびクロム以外に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、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）、またはイリジウム（Ｉｒ）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。

【0031】

圧電膜１４としては、窒化アルミニウム以外にも、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、またはチタン酸鉛（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、共振特性の向上または圧電性の向上のために他の元素を含んでもよい。添加元素として、例えばスカンジウム（Ｓｃ）、２族元素と４族元素の２つの元素、または２族元素と５族元素の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。これにより、圧電薄膜共振器の実効的電気機械結合係数が向上する。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）、または亜鉛（Ｚｎ）である。４族元素は、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、またはハフニウム（Ｈｆ）である。５族元素は、例えばタンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、またはバナジウム（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）またはホウ素（Ｂ）を含んでもよい。

【0032】

絶縁膜１８は、圧電膜１４よりヤング率の大きい材料で形成されることが好ましい。絶縁膜１８としては、窒化シリコン以外にも、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）または酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等を用いることができる。

【0033】

挿入膜２８は、圧電膜１４よりヤング率および／または音響インピーダンスが小さい材料により形成されることが好ましい。これにより、Ｑ値を向上できる。挿入膜２８は、酸化シリコン以外に、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、またはクロム（Ｃｒ）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。

【0034】

［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１００の製造方法を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、平坦主面を有する基板１０上に空隙３０を形成するための犠牲層３８を形成する。犠牲層３８の厚さは、例えば１０ｎｍ～１００ｎｍである。犠牲層３８は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛、ゲルマニウム（Ｇｅ）、または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する材料から選択される。犠牲層３８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。犠牲層３８を、フォトリソグラフィ法およ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はリフトオフ法により形成してもよい。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。次いで、犠牲層３８および基板１０上に絶縁膜１８を形成する。絶縁膜１８は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、またはＣＶＤ法を用い成膜される。絶縁膜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。このときに、引出領域５２（図１（ａ）から図２（ａ）参照）に位置するようになる絶縁膜１８の端面１７が犠牲層３８の端面に略一致するようにパターニングする。絶縁膜１８はリフトオフ法により形成してもよい。

【0035】

図３（ｂ）に示すように、絶縁膜１８上に下部電極１２を形成する。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法を用い成膜される。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。このときに、引出領域５２（図１（ａ）から図２（ａ）参照）側に位置するようになる下部電極１２の端面１１が犠牲層３８の端面から内側に離れて位置するようにパターニングする。また、エッチング条件を調整することで、下部電極１２の端面１１がテーパ形状となるよう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。

【0036】

図３（ｃ）に示すように、下部電極１２および基板１０上に下部圧電膜１４ａおよび挿入膜２８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。挿入膜２８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。挿入膜２８はリフトオフ法により形成してもよい。

【0037】

図４（ａ）に示すように、下部圧電膜１４ａ上に上部圧電膜１４ｂおよび上部電極１６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。下部圧電膜１４ａおよび上部圧電膜１４ｂから圧電膜１４が形成される。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。

【0038】

図４（ｂ）に示すように、圧電膜１４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。次いで、カバー膜２４を、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法を用い成膜した後、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。絶縁膜１８、下部電極１２、圧電膜１４、挿入膜２８、上部電極１６、およびカバー膜２４により積層膜２０が形成される。

【0039】

図４（ｃ）に示すように、犠牲層３８に繋がるように予め形成しておいた導入路（不図示）を介し、犠牲層３８のエッチング液を絶縁膜１８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。積層膜２０の応力を圧縮応力に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２０が基板１０の反対側に基板１０から離れるように膨らむ。基板１０と絶縁膜１８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。下部電極１２の端面１１は空隙３０の周縁３１から空隙３０の内側に離れて空隙３０上に位置し、絶縁膜１８の端面１７の下端１９は空隙３０の周縁３１に接するようになる。以上により、実施例１に係る圧電薄膜共振器１００が形成される。

【0040】

［比較例］
図５（ａ）および図５（ｂ）は、比較例に係る圧電薄膜共振器で生じる課題を説明するための断面図である。図５（ａ）は、比較例において図４（ｂ）に相当する製造工程のときの状態を示す断面図であり、図５（ｂ）は、図４（ｃ）に相当する製造工程のときの状態を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、比較例では、基板１０と下部電極１２の間に絶縁膜１８が設けられていない。また、下部電極１２の端面１１の下端が犠牲層３８の端に略一致するように形成されている。

【0041】

図５（ｂ）に示すように、犠牲層３８を除去することで、基板１０と下部電極１２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。空隙３０の周縁３１と基板１０とは箇所４０で接触する。また、箇所４０には下部電極１２と圧電膜１４も接触している。このため、箇所４０に応力が集中しやすくなる。例えば、ドーム状の空隙３０を形成するために積層膜２０を圧縮応力にすると、箇所４０に応力が集中する。また、温度が変化すると熱膨張係数の差に起因する応力が箇所４０に集中する。圧電膜１４は、スパッタリング法、真空蒸着法、またはＣＶＤ法により形成されるため脆い。例えば、基板１０上にスパッタリング法を用い窒化アルミニウム膜を形成すると、窒化アルミニウム膜は基板１０の表面に垂直方向に伸びる柱状の結晶構造を有する。このため、窒化アルミニウム膜は劈開しやすく割れやすい。したがって、下部電極１２の端面１１近傍を起点とするクラック４２が圧電膜１４内に発生することがある。なお、基板１０は積層膜２０を支持するために強固な材料で形成されるためクラックが発生しにくい。下部電極１２は金属膜であるため延性および展性が大きいためクラックが発生しにくい。

【0042】

下部電極１２の端面１１近傍を起点として圧電膜１４にクラック４２が発生すると、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ（Electro-Static Discharge）破壊が起こり、特性不良等の原因となってしまう。

【0043】

［実施例１の効果］
図６は、実施例１に係る圧電薄膜共振器１００の効果を説明するための断面図である。図６に示すように、実施例１では、下部電極１２の端面１１は空隙３０の周縁３１から離れて空隙３０上に位置している。絶縁膜１８の端面１７が、下部電極１２の端面１１よりも空隙３０の周縁３１の近くに位置している。これにより、クラック４２は、絶縁膜１８の端面１７近傍を起点として圧電膜１４内に発生しやすくなる。したがって、クラック４２は絶縁膜１８と上部電極１６の間に形成される。よって、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることが抑制される。

【0044】

［変形例］
図７は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器１１０の断面図である。図７に示すように、実施例１の変形例１では、基板１０の上面に窪みが形成されている。絶縁膜１８は、基板１０上に平坦に形成されている。これにより、基板１０の上面に形成された窪みにより空隙３０が形成されている。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。

【0045】

図８（ａ）は、実施例１の変形例２に係る圧電薄膜共振器１２０の共振領域５０と引出領域５２の境界近傍の断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の絶縁膜１８ａの端面１７近傍を拡大した断面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２では、絶縁膜１８ａの端面１７は、空隙３０の周縁３１から離れ、下部電極１２の端面１１よりも空隙３０の周縁３１の近くで空隙３０上に位置している。空隙３０の周縁３１と絶縁膜１８ａの端面１７との間の距離Ｘ１は、例えば０．１μｍ以上２μｍ以下である。絶縁膜１８ａの端面１７と下部電極１２の端面１１との間の距離Ｘ２は、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。距離Ｘ２は、例えば下部電極１２および絶縁膜１８の厚さよりも大きく、例えば下部電極１２および絶縁膜１８のうち厚い方の厚さの２倍以上でもよいし、５倍以上でもよいし、１０倍以上でもよい。距離Ｘ１は、距離Ｘ２よりも短く、例えば距離Ｘ２の１／２以下でもよいし、１／３以下でもよい。距離Ｘ１は、下部電極１２および絶縁膜１８のうち厚い方の厚さより小さくてもよいし、その厚さの１／２以下の場合でもよい、１／３以下の場合でもよい。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。

【0046】

実施例１の変形例１および変形例２においても、実施例１の図６と同様に、クラック４２は絶縁膜１８、１８ａの端面１７近傍を起点として圧電膜１４内に発生しやすくなる。したがって、クラック４２は絶縁膜１８、１８ａと上部電極１６の間に形成されるため、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることが抑制される。

【0047】

実施例１およびその変形例によれば、下部電極１２は、引出領域５２側における端面１１（第１端面）が空隙３０の周縁３１から離れて空隙３０上に位置している。絶縁膜１８、１８ａは、引出領域５２において上部電極１６が共振領域５０から引き出された側における端面１７（第２端面）の下端１９が空隙３０の周縁３１に接しまたは端面１７が下部電極１２の端面１１より空隙３０の周縁３１の近くで空隙３０上に位置している。絶縁膜１８、１８ａの端面１７は圧電膜１４に覆われて圧電膜１４に接している。これにより、圧電膜１４に発生するクラック４２は、絶縁膜１８、１８ａの端面１７近傍を起点にして発生しやすくなる。よって、クラック４２は、絶縁膜１８、１８ａと上部電極１６の間に形成されるようになり、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることを抑制できる。

【0048】

また、実施例１およびその変形例によれば、図２（ｂ）のように、下部電極１２の端面１１と空隙３０側の面２５とがなす角度θ１は、絶縁膜１８、１８ａの端面１７と空隙３０側の面２７とがなす角度θ２より小さい。このように、下部電極１２の端面１１がテーパ状に傾斜していることで、圧電膜１４内に下部電極１２の端面１１近傍を起点したクラックが発生しにくくなる。よって、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることを抑制できる。

【0049】

また、実施例１およびその変形例によれば、空隙３０はドーム状の形状を有する。この場合、積層膜２０は圧縮応力となり、図６における箇所４０に応力が集中しやすくなり、箇所４０近傍から圧電膜１４内にクラック４２が発生しやすくなる。よって、下部電極１２の端面１１を空隙３０の周縁３１から離し、絶縁膜１８、１８ａの端面１７を下部電極１２の端面１１より空隙３０の周縁３１の近くに設けることが好ましい。

【0050】

また、実施例１およびその変形例によれば、絶縁膜１８、１８ａの厚さは、下部電極１２の厚さの１／２以上である。これにより、圧電膜１４に発生するクラック４２は、絶縁膜１８、１８ａの端面１７近傍を起点に発生しやすくなり、下部電極１２の端面１１近傍を起点としては発生しにくくなる。よって、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることを抑制できる。クラック４２を絶縁膜１８、１８ａの端面１７近傍を起点として発生させる点から、絶縁膜１８、１８ａの厚さは、下部電極１２の厚さの２／３以上が好ましく、３／４以上がより好ましく、４／５以上が更に好ましい。絶縁膜１８、１８ａが厚すぎると、圧電薄膜共振器１００の大型化や、特性の劣化が懸念されるため、絶縁膜１８、１８ａの厚さは、下部電極１２の厚さの２倍以下が好ましく、１．５倍以下がより好ましく、１倍以下が更に好ましい。

【0051】

また、実施例１およびその変形例によれば、絶縁膜１８、１８ａは、圧電膜１４よりもヤング率の大きい材料で形成されている。これにより、圧電膜１４に発生するクラック４２は、絶縁膜１８、１８ａの端面１７近傍を起点に発生しやすくなる。

【実施例0052】

図９（ａ）は、実施例２に係る圧電薄膜共振器２００の平面図、図９（ｂ）は、実施例２における共振領域５０と引出領域５２の境界近傍の断面図である。図９（ａ）では、図１（ａ）と同様に、絶縁膜１８ｂの輪郭を太線で示すとともに、絶縁膜１８ｂが設けられた領域にハッチングを付している。また、空隙３０の輪郭を破線で示している。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、実施例２の圧電薄膜共振器２００では、絶縁膜１８ｂは、空隙３０の周縁３１と下部電極１２の端面１１との間で空隙３０上に設けられ、共振領域５０には設けられていない。したがって、絶縁膜１８ｂの下部電極１２側の端面２３は、下部電極１２の端面１１より空隙３０の周縁３１の近くに位置している。例えば、絶縁膜１８ａの端面２３は、少なくとも一部が下部電極１２の端面１１に接していて、例えば、半分以上または全てが下部電極１２の端面１１に接している。なお、絶縁膜１８ｂの端面２３と下部電極１２の端面１１との間に圧電膜１４が設けられ、絶縁膜１８ｂの端面２３と下部電極１２の端面１１とが接していない場合でもよい。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。

【0053】

実施例２においても、下部電極１２の端面１１は、空隙３０の周縁３１から離れて空隙３０上に位置している。絶縁膜１８ｂの端面１７は、下部電極１２の端面１１より空隙３０の周縁３１の近くに位置し、下端１９が空隙３０の周縁３１に接している。絶縁膜１８ｂの端面１７は圧電膜１４に覆われて圧電膜１４に接している。これにより、実施例１と同じく、圧電膜１４に発生するクラック４２は、絶縁膜１８ｂの端面１７近傍を起点にして発生しやすくなり、下部電極１２と上部電極１６との間でＥＳＤ破壊が起こることを抑制できる。

【0054】

また、実施例２によれば、絶縁膜１８ｂは、端面１７とは反対側の端面２３（第３端面）が下部電極１２の端面１１と空隙３０の周縁３１との間に位置するように、下部電極１２の端面１１と空隙３０の周縁３１との間に設けられている。したがって、絶縁膜１８ｂは、共振領域５０に設けられていない。これにより、圧電薄膜共振器２００の特性の劣化を抑制できる。

【0055】

また、実施例２によれば、絶縁膜１８ｂの端面２３は、下部電極１２の端面１１に接している。これにより、下部電極１２の端面１１近傍から圧電膜１４内にクラックが発生することを抑制できる。