特許 7383417 弾性波デバイスおよびその製造方法、圧電薄膜共振器、フィルタ並びにマルチプレクサ

(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】

(24)【登録日】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】弾性波デバイスおよびその製造方法、圧電薄膜共振器、フィルタ並びにマルチプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20231113BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20231113BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20231113BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H9/54 Z

H03H3/02 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019140932

(22)【出願日】2019-07-31

(65)【公開番号】P2021027382

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-06-29

(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】矢神 義之

(72)【発明者】

【氏名】岡村 龍一

(72)【発明者】

【氏名】川上 博士

(72)【発明者】

【氏名】折戸 悟士

(72)【発明者】

【氏名】青▲柳▼ 航

【審査官】志津木 康

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２２５６８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１７１２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０７３８９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０７５７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８１１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－９９９８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ３／００７－Ｈ０３Ｈ３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００－Ｈ０３Ｈ９／７６

(57)【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第１下部電極と、前記第１下部電極上に設けられた第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に設けられ前記第１圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第１下部電極と対向して第１共振領域を形成する第１上部電極と、前記第１共振領域の一部である第１中央領域に設けられておらず、前記第１中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第１共振領域の外周に沿って前記第１中央領域を囲むように、前記第１下部電極と前記第１上部電極との間に挿入された第１挿入膜と、前記第１挿入膜との間に前記第１圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第１中央領域の少なくとも一部および前記第１挿入膜が設けられた領域における前記第１挿入膜と前記第１上部電極との間に挿入された第２挿入膜と、を備える第１圧電薄膜共振器と、
前記基板上に設けられた第２下部電極と、前記第２下部電極上に設けられた第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に設けられ前記第２圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第２下部電極と対向して第２共振領域を形成する第２上部電極と、前記第２共振領域の一部である第２中央領域に設けられておらず、前記第２中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第２共振領域の外周に沿って前記第２中央領域を囲むように、前記第２下部電極と前記第２上部電極との間に挿入された第３挿入膜と、前記第３挿入膜との間に前記第２圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第２中央領域の少なくとも一部および前記第３挿入膜が設けられた領域における前記第３挿入膜と前記第２下部電極との間に挿入された第４挿入膜と、を備える第２圧電薄膜共振器と、
を備え、
前記第１挿入膜の膜厚と前記第４挿入膜の膜厚とは略等しく、前記第１挿入膜の材料と前記第４挿入膜の材料は略同じであり、
前記第２挿入膜の膜厚と前記第３挿入膜の膜厚とは略等しく、前記第２挿入膜の材料と前記第３挿入膜の材料は略同じであり、
前記第１挿入膜と前記第２挿入膜との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第３挿入膜と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第１挿入膜と前記第２挿入膜との間の前記第１圧電膜の材料と前記第３挿入膜と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じであり、
前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間の前記第１圧電膜の材料と前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じである、または、前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間には前記第１圧電膜は設けられておらず、前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間には前記第２圧電膜は設けられていない弾性波デバイス。

【請求項2】

前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間の前記第１圧電膜の材料と前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じである、または、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間には前記第１圧電膜は設けられておらず、前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間には前記第２圧電膜は設けられていない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記第１挿入膜および前記第４挿入膜の主成分と前記第２挿入膜および前記第３挿入膜の主成分は同じである請求項１または２に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記第２挿入膜の弾性定数の温度係数の符号は前記第１圧電膜の弾性定数の符号と反対であり、前記第４挿入膜の弾性定数の温度係数の符号は前記第２圧電膜の弾性定数の符号と反対である請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記第１挿入膜、前記第２挿入膜、前記第３挿入膜および前記第４挿入膜の主成分は酸化シリコンであり、
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜の主成分は窒化アルミニウムである請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項6】

前記第１挿入膜と前記第１下部電極との間に前記第１圧電膜の一部が設けられ、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間に前記第１圧電膜の一部が設けられ、
前記第４挿入膜と前記第２下部電極との間に前記第２圧電膜の一部が設けられ、前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間に前記第２圧電膜の一部が設けられる請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。

【請求項8】

請求項７に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。

【請求項9】

基板上に、第１下部電極および第２下部電極を形成する工程と、
前記第１下部電極上に第１圧電膜と、前記第２下部電極上に第２圧電膜と、を形成する工程と、
前記第１下部電極上に前記第１圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第１下部電極と対向して第１共振領域を形成する第１上部電極と、前記第２下部電極上に前記第２圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第２下部電極と対向して第２共振領域を形成する第２上部電極と、を形成する工程と、
前記第１共振領域の一部である第１中央領域に設けられておらず、前記第１中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第１共振領域の外周に沿って前記第１中央領域を囲むように、前記第１下部電極と前記第１上部電極との間に挿入された第１挿入膜と、前記第１挿入膜との間に前記第１圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第１中央領域の少なくとも一部および前記第１挿入膜が設けられた領域における前記第１挿入膜と前記第１上部電極との間に挿入された第２挿入膜と、前記第２共振領域の一部である第２中央領域に設けられておらず、前記第２中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第２共振領域の外周に沿って前記第２中央領域を囲むように、前記第２下部電極と前記第２上部電極との間に挿入された第３挿入膜と、前記第３挿入膜との間に前記第２圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第２中央領域の少なくとも一部および前記第３挿入膜が設けられた領域における前記第３挿入膜と前記第２下部電極との間に挿入された第４挿入膜と、のうち前記第１挿入膜と前記第４挿入膜とを同時に形成する工程と、
前記第２挿入膜と前記第３挿入膜とを同時に形成する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法。

【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、圧電薄膜共振器、フィルタ並びにマルチプレクサに関し、例えば挿入膜を有する弾性波デバイスおよびその製造方法、圧電薄膜共振器、フィルタ並びに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積層構造を有している。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。共振領域の圧電膜内に、外周領域が中央領域より厚い挿入膜を設け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】

【文献】特開２０１５－１３９１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数の圧電薄膜共振器を有する弾性波デバイスにおいて、電気機械結合係数を異ならせたい場合がある。例えば、ラダー型フィルタの直列共振器と並列共振器とで電気機械結合係数を異ならせることで、所望のフィルタ特性を得ることができる。電気機械結合係数を小さくするため、圧電薄膜共振器にキャパシタを並列接続する。このため、弾性波デバイスが大型化する。また、製造工程が増加する。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、所望の電気機械結合係数と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第１下部電極と、前記第１下部電極上に設けられた第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に設けられ前記第１圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第１下部電極と対向して第１共振領域を形成する第１上部電極と、前記第１共振領域の一部である第１中央領域に設けられておらず、前記第１中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第１共振領域の外周に沿って前記第１中央領域を囲むように、前記第１下部電極と前記第１上部電極との間に挿入された第１挿入膜と、前記第１挿入膜との間に前記第１圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第１中央領域の少なくとも一部および前記第１挿入膜が設けられた領域における前記第１挿入膜と前記第１上部電極との間に挿入された第２挿入膜と、を備える第１圧電薄膜共振器と、前記基板上に設けられた第２下部電極と、前記第２下部電極上に設けられた第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に設けられ前記第２圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第２下部電極と対向して第２共振領域を形成する第２上部電極と、前記第２共振領域の一部である第２中央領域に設けられておらず、前記第２中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第２共振領域の外周に沿って前記第２中央領域を囲むように、前記第２下部電極と前記第２上部電極との間に挿入された第３挿入膜と、前記第３挿入膜との間に前記第２圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第２中央領域の少なくとも一部および前記第３挿入膜が設けられた領域における前記第３挿入膜と前記第２下部電極との間に挿入された第４挿入膜と、を備える第２圧電薄膜共振器と、を備え、前記第１挿入膜の膜厚と前記第４挿入膜の膜厚とは略等しく、前記第１挿入膜の材料と前記第４挿入膜の材料は略同じであり、前記第２挿入膜の膜厚と前記第３挿入膜の膜厚とは略等しく、前記第２挿入膜の材料と前記第３挿入膜の材料は略同じであり、前記第１挿入膜と前記第２挿入膜との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第３挿入膜と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第１挿入膜と前記第２挿入膜との間の前記第１圧電膜の材料と前記第３挿入膜と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じであり、前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間の前記第１圧電膜の材料と前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じである、または、前記第１下部電極と前記第１挿入膜との間には前記第１圧電膜は設けられておらず、前記第２下部電極と前記第４挿入膜との間には前記第２圧電膜は設けられていない弾性波デバイスである。

【0007】

上記構成において、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間の前記第１圧電膜の膜厚と前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間の前記第２圧電膜の膜厚とは略等しく、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間の前記第１圧電膜の材料と前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間の前記第２圧電膜の材料とは略同じである、または、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間には前記第１圧電膜は設けられておらず、前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間には前記第２圧電膜は設けられていない構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記第１挿入膜および前記第４挿入膜の主成分と前記第２挿入膜および前記第３挿入膜の主成分は同じであ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挿入膜の弾性定数の温度係数の符号は前記第１圧電膜の弾性定数の符号と反対であり、前記第４挿入膜の弾性定数の温度係数の符号は前記第２圧電膜の弾性定数の符号と反対である構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第１挿入膜、前記第２挿入膜、前記第３挿入膜および前記第４挿入膜の主成分は酸化シリコンであり、前記第１圧電膜および前記第２圧電膜の主成分は窒化アルミニウムである構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第１挿入膜と前記第１下部電極との間に前記第１圧電膜の一部が設けられ、前記第２挿入膜と前記第１上部電極との間に前記第１圧電膜の一部が設けられ、前記第４挿入膜と前記第２下部電極との間に前記第２圧電膜の一部が設けられ、前記第３挿入膜と前記第２上部電極との間に前記第２圧電膜の一部が設けられる構成とすることができる。

【0013】

本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。

【0014】

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。

【0015】

本発明は、基板上に、第１下部電極および第２下部電極を形成する工程と、前記第１下部電極上に第１圧電膜と、前記第２下部電極上に第２圧電膜と、を形成する工程と、前記第１下部電極上に前記第１圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第１下部電極と対向して第１共振領域を形成する第１上部電極と、前記第２下部電極上に前記第２圧電膜の少なくとも一部を挟み前記第２下部電極と対向して第２共振領域を形成する第２上部電極と、を形成する工程と、前記第１共振領域の一部である第１中央領域に設けられておらず、前記第１中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第１共振領域の外周に沿って前記第１中央領域を囲むように、前記第１下部電極と前記第１上部電極との間に挿入された第１挿入膜と、前記第１挿入膜との間に前記第１圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第１中央領域の少なくとも一部および前記第１挿入膜が設けられた領域における前記第１挿入膜と前記第１上部電極との間に挿入された第２挿入膜と、前記第２共振領域の一部である第２中央領域に設けられておらず、前記第２中央領域を囲む少なくとも一部の領域において前記第２共振領域の外周に沿って前記第２中央領域を囲むように、前記第２下部電極と前記第２上部電極との間に挿入された第３挿入膜と、前記第３挿入膜との間に前記第２圧電膜の少なくとも一部が設けられるように、前記第２中央領域の少なくとも一部および前記第３挿入膜が設けられた領域における前記第３挿入膜と前記第２下部電極との間に挿入された第４挿入膜と、のうち前記第１挿入膜と前記第４挿入膜とを同時に形成する工程と、前記第２挿入膜と前記第３挿入膜とを同時に形成する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、所望の電気機械結合係数とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図2】図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における挿入膜の平面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｄ）は、実施例１に係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4】図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係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5】図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。

【図6】図６（ａ）は、実験１における回折角度２θに対する回折強度を示す図、図６（ｂ）は、Ｒｒｍｓに対するロッキングカーブのＦＷＨＭを示す図である。

【図7】図７（ａ）から図７（ｄ）は、実験２において作製したサンプルＡからＤを示す断面図である。

【図8】図８は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図9】図９（ａ）から図９（ｃ）は、それぞれ実施例１の変形例１から３に係る圧電薄膜共振器の断面図である。

【図10】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例４および５に係る圧電薄膜共振器の断面図である。

【図11】図１１（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１１（ｂ）は、実施例２の変形例１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】

【0018】

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】

【0019】

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１（ａ）は、基板１０、下部電極１２ａ、１２ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂを主に示す。図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における挿入膜の平面図である。図２（ａ）は挿入膜２８ａおよび２８ｂを主に示し、図２（ｂ）は挿入膜２６ａおよび２６ｂを主に示す。

【0020】

図１（ａ）から図２（ｂ）に示すように、基板１０上に圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂが設けられている。圧電薄膜共振器１１ａ（第１圧電薄膜共振器）は、空隙３０ａ（第１空隙）、下部電極１２ａ（第１下部電極）、圧電膜１４ａ（第１圧電膜）、上部電極１６ａ（第１上部電極）、挿入膜２６ａ（第１挿入膜）および挿入膜２８ａ（第２挿入膜）を主に備える。圧電薄膜共振器１１ｂ（第２圧電薄膜共振器）は、空隙３０ｂ（第２空隙）、下部電極１２ｂ（第２下部電極）、圧電膜１４ｂ（第２圧電膜）、上部電極１６ｂ（第２上部電極）、挿入膜２６ｂ（第４挿入膜）および挿入膜２８ｂ（第３挿入膜）を主に備える。

【0021】

基板１０上に、空隙３０ａを挟み下部電極１２ａが設けられ、空隙３０ｂを挟み下部電極１２ｂが設けられている。基板１０は例えばシリコン基板である。空隙３０ａおよび３０ｂは、圧電膜１４ａおよび１４ｂに励振された弾性波を反射する音響反射層として機能する。下部電極１２ａおよび１２ｂは例えば基板１０側からクロム（Ｃｒ）膜およびルテニウム（Ｒｕ）膜である。

【0022】

下部電極１２ａおよび１２ｂ上に、Ｃ軸配向性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする圧電膜１４ａおよび１４ｂがそれぞれ設けられている。圧電膜１４ａおよび１４ｂは、基板１０側から下部圧電膜１３ａ、中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃを各々有する。

【0023】

圧電膜１４ａおよび１４ｂ上に上部電極１６ａおよび１６ｂがそれぞれ設けられている。上部電極１６ａおよび１６ｂは例えば圧電膜１４ａおよび１４ｂ側からルテニウム膜およびクロム膜である。

【0024】

圧電薄膜共振器１１ａにおいて、共振領域５０ａ（第１共振領域）は、圧電膜１４ａの少なくとも一部を挟み下部電極１２ａと上部電極１６ａとが対向する領域で定義される。圧電薄膜共振器１１ｂにおいて、共振領域５０ｂ（第２共振領域）は、圧電膜１４ｂの少なくとも一部を挟み下部電極１２ｂと上部電極１６ｂとが対向する領域で定義される。共振領域５０ａおよび５０ｂは、楕円形状を有し、圧電膜１４ａおよび１４ｂ内に厚み縦振動モードの弾性波が共振する領域である。

【0025】

下部圧電膜１３ａと中間圧電膜１３ｂとの間に挿入膜２６ａおよび２６ｂが設けられている。中間圧電膜１３ｂと上部圧電膜１３ｃとの間に挿入膜２８ａおよび２８ｂが設けられている。

【0026】

圧電薄膜共振器１１ａにおいて、挿入膜２６ａは、共振領域５０ａの一部である中央領域５４ａ（第１中央領域）には設けられておらず、中央領域５４ａを囲む外周領域５２ａ（第１外周領域）に設けられている。中央領域５４ａは共振領域５０ａの中心（幾何学的な中心でなくてもよい）を含む領域であり、外周領域５２ａは共振領域５０ａの外周を含み外周に沿った領域である。挿入膜２８ａは共振領域５０ａの中央領域５４ａおよび外周領域５２ａの全体に設けられている。挿入膜２６ａおよび２８ａは例えば酸化シリコンを主成分とする。

【0027】

圧電薄膜共振器１１ｂにおいて、挿入膜２８ｂは、共振領域５０ｂの一部である中央領域５４ｂ（第２中央領域）には設けられておらず、中央領域５４ｂを囲む外周領域５２ｂ（第２外周領域）に設けられている。中央領域５４ｂは共振領域５０ｂの中心（幾何学的な中心でなくてもよい）を含む領域であり、外周領域５２ｂは共振領域５０ｂの外周を含み外周に沿った領域である。挿入膜２６ｂは共振領域５０ｂの中央領域５４ｂおよび外周領域５２ｂの全体に設けられている。挿入膜２６ｂおよび２８ｂは例えば酸化シリコンを主成分とする。

【0028】

挿入膜２６ａおよび２８ｂを共振領域５０ａおよび５０ｂの外周領域５２ａおよび５２ｂの少なくとも一部に設けることで、横方向に伝搬する弾性波の共振領域５０ａおよび５０ｂの外への漏洩を抑制できる。これにより、Ｑ値等の共振特性を向上できる。挿入膜２６ａおよび２８ｂのヤング率を圧電膜１４ａおよび１４ｂのヤング率より小さくすることで、共振特性をより向上できる。

【0029】

挿入膜２８ａおよび２６ｂを外周領域５２ａおよび５２ｂに加え中央領域５４ａの少なくとも一部および中央領域５４ｂの少なくとも一部に設けることで、周波数温度係数を小さくできる。挿入膜２８ａおよび２６ｂの弾性定数の温度係数の符号を圧電膜１４ａおよび１４ｂの弾性定数の温度係数の符号と正負を反対とすることで、周波数温度係数をより小さくできる。

【0030】

挿入膜２６ａおよび２８ｂは、それぞれ中央領域５４ａおよび５４ｂを囲む少なくとも一部の領域において共振領域５０ａおよび５０ｂの外周に沿って中央領域５４ａおよび５４ｂを囲むように設けられていればよい。挿入膜２８ａおよび２６ｂは、それぞれ中央領域５４ａおよび５４ｂの少なくとも一部および挿入膜２６ａおよび２８ｂが設けられた領域に設けられていればよい。挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂは共振領域５０ａおよび５０ｂの外に設けられていてもよいし、共振領域５０ａおよび５０ｂの外に設けられていなくてもよい。

【0031】

共振領域５０ａおよび５０ｂから上部電極１６ａおよび１６ｂが引き出される領域では共振領域５０ａおよび５０ｂの外周は下部電極１２ａおよび１２ｂの外周により規定される。共振領域５０ａおよび５０ｂから下部電極１２ａおよび１２ｂが引き出される領域では共振領域５０ａおよび５０ｂの外周は上部電極１６ａおよび１６ｂの外周により規定される。

【0032】

共振領域５０ａおよび５０ｂの外周が上部電極１６ａおよび１６ｂの外周により規定される領域では、上部圧電膜１３ｃの端面は上部電極１６ａおよび１６ｂの外周に略一致し、中間圧電膜１３ｂおよび下部圧電膜１３ａの端面は上部電極１６ａおよび１６ｂの外周より外側に位置する。下部圧電膜１３ａ、中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃの端面の位置は適宜設定できる。

【0033】

上部電極１６ａおよび１６ｂ上に保護膜２４が設けられている。保護膜２４は例えば酸化シリコン膜である。下部電極１２ａ、１２ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂ上に金属層２０が設けられている。金属層２０は、下部電極１２ａ、１２ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂと電気的に接続されている。金属層２０は、配線および／または電極として機能する。空隙３０ａおよび３０ｂは、平面視において共振領域５０ａおよび５０ｂと重なり、共振領域５０ａおよび５０ｂと同じ大きさまたは共振領域５０ａおよび５０ｂより大きい。

【0034】

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。下部電極１２ａ、１２ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂとしては、ルテニウムおよびクロム以外にもアルミニウム（Ａｌ）、チタン、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。

【0035】

圧電膜１４ａおよび１４ｂ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）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）等を用いることができる。また、例えば、圧電膜１４ａおよび１４ｂ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。例えば、添加元素として、スカンジウム（Ｓｃ）、２族元素と４族元素との２つの元素、または２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１４ａおよび１４ｂ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）または亜鉛（Ｚｎ）である。４族元素は、例えばチタン、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、ニオブ（Ｎｂ）またはバナジウム（Ｖ）である。さらに、圧電膜１４ａおよび１４ｂは、窒化アルミニウムを主成分とし、ボロン（Ｂ）を含んでもよい。

【0036】

挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂとしては酸化シリコンを主成分とし、弗素等の不純物を含んでもよい。保護膜２４は、酸化シリコン膜以外に窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜等の絶縁膜を用いることができる。金属層２０は例えば銅層、金層またはアルミニウム層である。

【0037】

［実施例１の製造方法］
図３（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイス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上に空隙を形成するための犠牲層３８を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い形成する。犠牲層３８の膜厚は、例えば１０ｎｍから１００ｎｍである。犠牲層３８は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）または酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等である。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。これにより所望の平面形状の犠牲層３８ａおよび３８ｂが形成される。犠牲層３８ａおよび３８ｂの形状は、それぞれ空隙３０ａおよび３０ｂの平面形状に相当する形状である。

【0038】

犠牲層３８ａ、３８ｂおよび基板１０上に下部電極１２を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い形成する。下部電極１２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。これにより所望形状の下部電極１２ａおよび１２ｂが形成される。下部電極１２ａおよび１２ｂは、リフトオフ法により形成してもよい。

【0039】

図３（ｂ）に示すように、下部電極１２ａ、１２ｂおよび基板１０上に下部圧電膜１３ａを、例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い成膜する。図３（ｃ）に示すように、下部圧電膜１３ａ上に挿入膜２６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。図３（ｄ）に示すように、挿入膜２６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。これにより、挿入膜２６ａおよび２６ｂが形成される。挿入膜２６ａおよび２６ｂは、リフトオフ法を用い形成してもよい。

【0040】

図４（ａ）に示すように、下部圧電膜１３ａ、挿入膜２６ａおよび２６ｂ上に中間圧電膜１３ｂを、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。図４（ｂ）に示すように、中間圧電膜１３ｂ上に挿入膜２８を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い形成する。図４（ｃ）に示すように、挿入膜２８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。これにより、挿入膜２８ａおよび２８ｂが形成される。挿入膜２８ａおよび２８ｂは、リフトオフ法を用い形成してもよい。

【0041】

図４（ｄ）に示すように、中間圧電膜１３ｂ、および挿入膜２８ａおよび２８ｂ上に上部圧電膜１３ｃを、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。下部圧電膜１３ａ、中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃにより圧電膜１４ａおよび１４ｂが形成される。圧電膜１４内に挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂが挿入される。圧電膜１４上に上部電極１６を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い形成する。

【0042】

図５（ａ）に示すように、上部電極１６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。これにより、上部電極１６ａおよび１６ｂが形成される。上部電極１６ａおよび１６ｂは、リフトオフ法を用い形成してもよい。上部電極１６ａおよび１６ｂをマスクに上部圧電膜１３ｃ、中間圧電膜１３ｂおよび下部圧電膜１３ａをエッチング法を用い除去する。中間圧電膜１３ｂおよび下部圧電膜１３ａは挿入膜２８ａおよび２８ｂをマスクに除去される。

【0043】

図５（ｂ）に示すように、下部電極１２ａ、１２ｂ、圧電膜１４ａ、１４ｂ、挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂを覆うように保護膜２４を形成する。保護膜２４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。

【0044】

図５（ｃ）に示すように、下部電極１２ａ、１２ｂ、上部電極１６ａおよび１６ｂ上に金属層２０を、例えばめっき法、スパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。

【0045】

その後、犠牲層３８をエッチング液を用い除去する。下部電極１２ａおよび１２ｂと基板１０との間にそれぞれドーム状の膨らみを有する空隙３０ａおよび３０ｂが形成される。これにより、図１（ａ）および図１（ｂ）の圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂが製造される。

【0046】

［実験１］
圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの電気機械結合係数は圧電膜１４ａおよび１４ｂの結晶性（例えば配向性）に依存する。圧電膜１４ａおよび１４ｂの結晶性が悪いと電気機械結合係数は低くなり、結晶性が良いと電気機械結合係数は高くなる。そこで、下地膜の表面の表面粗さに対する圧電膜１４の結晶性を評価した。

【0047】

サンプルは以下のように作製した。シリコン基板上にスパッタリング法を用い厚さが２００ｎｍのルテニウム膜を形成した。ルテニウム膜の表面を逆スパッタリングすることでルテニウム膜の表面の粗さをサンプル毎に異ならせた。ルテニウム膜の表面の表面粗さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用い測定した。表面粗さとして、二乗平均平方根高さＲｒｍｓを測定した。ルテニウム膜上にスパッタリング法を用い圧電膜として厚さが約１０００ｎｍの窒化アルミニウム膜を成膜した。作製した窒化アルミニウム膜をＸ線回折（ＸＲＤ：X‐Ray Diffraction）法を用い評価した。

【0048】

図６（ａ）は、実験１における回折角度２θに対する回折強度を示す図、図６（ｂ）は、Ｒｒｍｓに対するロッキングカーブのＦＷＨＭを示す図である。図６（ａ）に示すように、Ｒｒｍｓが１．９ｎｍのサンプルは２．５ｎｍのサンプルに比べ、（００２）面のピークの回折強度が大きく、かつ半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が小さい。ロッキングカーブのＦＷＨＭは結晶性の指標であり、ＦＷＨＭが大きいと結晶性が悪く、ＦＷＨＭが小さいと結晶性が良い。

【0049】

図６（ｂ）に示すように、４つのサンプルのＲｒｍｓに対するＦＷＨＭをドットで示す。ドットの近似直線を破線で示す。ルテニウム膜の表面のＲｒｍｓが大きくなるとＦＷＨＭが大きくなる（すなわち結晶性が悪くなる）。

【0050】

実験１より、圧電膜を成膜する下地膜の表面の表面粗さが大きくなると圧電膜の結晶性が悪くなることがわかる。

【0051】

［実験２］
図７（ａ）から図７（ｄ）は、実験２において作製したサンプルＡからＤを示す断面図である。図７（ａ）に示すように、サンプルＡでは、基板１０であるシリコン基板上にスパッタリング法を用い厚さが約１０００ｎｍの窒化アルミニウム膜を圧電膜１４として成膜した。

【0052】

図７（ｂ）に示すように、サンプルＢでは基板１０上にスパッタリング法を用い厚さが約５００ｎｍの窒化アルミニウム膜を下部圧電膜１３ａとして成膜した。下部圧電膜１３ａ上にＣＶＤ法を用い厚さが約１００ｎｍの酸化シリコン膜を挿入膜２６として成膜した。挿入膜２６上にスパッタリング法を用い厚さが約５００ｎｍの窒化アルミニウム膜を上部圧電膜１３ｃとして成膜した。

【0053】

図７（ｃ）に示すように、サンプルＣでは、基板１０であるシリコン基板上にスパッタリング法を用い厚さが約２００ｎｍのルテニウム膜を下部電極１２として成膜した。下部電極１２上にスパッタリング法を用い厚さが約１０００ｎｍの窒化アルミニウム膜を圧電膜１４として成膜した。

【0054】

図７（ｄ）に示すように、サンプルＤでは、基板１０上にスパッタリング法を用い厚さが約２００ｎｍのルテニウム膜を下部電極１２として成膜した。下部電極１２上にスパッタリング法を用い厚さが約５００ｎｍの窒化アルミニウム膜を下部圧電膜１３ａとして成膜した。下部圧電膜１３ａ上にＣＶＤ法を用い厚さが約１００ｎｍの酸化シリコン膜を挿入膜２６として成膜した。挿入膜２６上にスパッタリング法を用い厚さが約５００ｎｍの窒化アルミニウム膜を上部圧電膜１３ｃとして成膜した。

【0055】

サンプルＡからＤの圧電膜１４および上部圧電膜１３ｃの（００２）面のピークのロッキングカーブのＦＷＨＭを測定した。測定したＦＷＨＭを以下に示す。
サンプルＡ：１．８０°
サンプルＢ：２．０２°
サンプルＣ：２．８９°
サンプルＤ：３．３３°

【0056】

サンプルＡとＢとの比較、およびサンプルＣとＤとの比較のように、圧電膜１４内に挿入膜２６を挿入すると、挿入膜２６上の上部圧電膜１３ｃの結晶性が劣化する。これは、下部圧電膜１３ａ上に成膜した挿入膜２６の表面の表面粗さが大きくなるためと考えられる。例えば窒化アルミニウム膜上に酸化シリコン膜を成膜すると、酸化アルミニウム膜は欠陥の多いアモルファスとなるため、酸化シリコン膜の表面の表面粗さは大きくなる。酸化シリコン膜以外でも圧電膜１４に挿入膜を挿入すると挿入膜の表面粗さは大きくなる。

【0057】

図８は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。結晶性の良い圧電膜２５ａは図１（ｂ）の圧電膜１３ａから１３ｃと同じハッチングで図示し、結晶性の悪い圧電膜２５ｂはクロスで図示した。図８に示すように、実験１の結果から、下部圧電膜１３ａは結晶性の良い圧電膜２５ａである。中間圧電膜１３ｂのうち挿入膜２６ａおよび２６ｂ上は結晶性の悪い圧電膜２５ｂであり、その他の中間圧電膜１３ｂは結晶性の良い圧電膜２５ａである。上部圧電膜１３ｃのうち挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂ上は結晶性の悪い圧電膜２５ｂであり、その他の上部圧電膜１３ｃは結晶性の良い圧電膜２５ａである。

【0058】

圧電薄膜共振器１１ａでは中央領域５４ａの中間圧電膜１３ｂは結晶性の良い圧電膜２５ａであるのに対し、圧電薄膜共振器１１ｂでは中央領域５４ｂの中間圧電膜１３ｂは結晶性の悪い圧電膜２５ｂである。圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂともに、下部圧電膜１３ａは結晶性の良い圧電膜２５ａであり、中間圧電膜１３ｂの外周領域５２ａおよび５２ｂ並びに上部圧電膜１３ｃは結晶性の悪い圧電膜２５ｂである。

【0059】

共振領域５０ａおよび５０ｂに対する外周領域５２ａおよび５２ｂの面積比は非常に小さい。例えば、外周領域５２ａおよび５２ｂの幅は共振領域５０ａおよび５０ｂの幅の１／１０以下であり、１／５０以下の場合もある。このため、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの電気機械結合係数は主に中央領域５４ａおよび５４ｂの圧電膜１４ａおよび１４ｂの結晶性で決まる。圧電薄膜共振器１１ｂの共振領域５０ｂ（主に中央領域５４ｂ）内の圧電膜１４ｂのうち結晶性の悪い圧電膜２５ｂの割合は、圧電薄膜共振器１１ａの共振領域５０ａ（主に中央領域５４ａ）内の圧電膜１４ａのうち結晶性の悪い圧電膜２５ｂの割合より大きい。このため、圧電薄膜共振器１１ｂの電気機械結合係数は圧電薄膜共振器１１ａの電気機械結合係数より小さくなる。

【0060】

一方、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂは、各々挿入膜２６ａおよび２８ｂを備える。これにより、横方向に伝搬する弾性波の共振領域５０ａおよび５０ｂ外への漏洩を抑制し、Ｑ値等の共振特性を向上させることができる。圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂは、各々挿入膜２８ａおよび２６ｂを備える。これにより、周波数温度係数を小さくできる。以上のように、共振特性が良好で温度変化の小さく、かつ電気機械結合係数の異なる圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂを製造工程を増加させることなく同一基板上に形成することができる。また、電気機械結合係数を小さくするため、圧電薄膜共振器１１ｂにキャパシタを並列接続しなくてもよい。これにより、弾性波デバイスを小型化できる。

【0061】

下部圧電膜１３ａ、中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃの厚さを適宜設定することで、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの電気機械結合係数を適宜設定できる。例えば中間圧電膜１３ｂの厚さを下部圧電膜１３ａおよび上部圧電膜１３ｃの厚さより大きくすることで、圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数の差を大きくできる。下部圧電膜１３ａの厚さを中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃの厚さより大きくすることで、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの電気機械結合係数を大きくできる。上部圧電膜１３ｃの厚さを下部圧電膜１３ａおよび中間圧電膜１３ｂの厚さより大きくすることで、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの電気機械結合係数を小さくできる。

【0062】

下部圧電膜１３ａ、中間圧電膜１３ｂおよび上部圧電膜１３ｃの厚さは例えば各々１００ｎｍから４００ｎｍであり、挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂの厚さは例えば各々３０ｎｍから１００ｎｍである。

【0063】

［実施例１の変形例１］
図９（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である。図９（ａ）に示すように、実施例１の変形例１では、上部圧電膜１３ｃが設けられておらず、挿入膜２８ａおよび２８ｂが上部電極１６ａおよび１６ｂに接している。圧電薄膜共振器１１ａでは、共振領域５０ａ（特に中央領域５４ａ）内はほとんど結晶性の良い圧電膜２５ａである。このため、実施例１の圧電薄膜共振器１１ａに比べ電気機械結合係数を大きくできる。

【0064】

圧電薄膜共振器１１ｂでは、共振領域５０ｂ内の結晶性の悪い圧電膜２５ｂの体積の割合が大きくなる。このため、電気機械結合係数を小さくできる。中間圧電膜１３ｂの厚さを下部圧電膜１３ａの厚さより大きくすることで圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数の差を大きくできる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0065】

［実施例１の変形例２］
図９（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９（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２では、下部圧電膜１３ａが設けられておらず、挿入膜２６ａおよび２６ｂが下部電極１２ａおよび１２ｂに接している。圧電薄膜共振器１１ａでは、共振領域５０ａ内の結晶性の良い圧電膜２５ａの体積の割合が大きくなる。このため、電気機械結合係数を大きくできる。

【0066】

圧電薄膜共振器１１ｂでは、共振領域５０ｂ（特に中央領域５４ｂ）内はほとんど結晶性の悪い圧電膜２５ｂである。このため、電気機械結合係数を小さくできる。挿入膜２６ｂと下部電極１２ｂとの密着性が悪い場合には、挿入膜２６ｂと下部電極１２ｂとの間に密着層を設けることもできる。中間圧電膜１３ｂの厚さを上部圧電膜１３ｃの厚さより大きくすることで圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数の差を大きくできる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0067】

［実施例１の変形例３］
図９（ｃ）は、実施例１の変形例３に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図９（ｃ）に示すように、実施例１の変形例３では、下部圧電膜１３ａおよび上部圧電膜１３ｃが設けられておらず、挿入膜２６ａおよび２６ｂが下部電極１２ａおよび１２ｂに接し、挿入膜２８ａおよび２８ｂが上部電極１６ａおよび１６ｂに接している。圧電薄膜共振器１１ａでは、共振領域５０ａ（特に中央領域５４ａ）内のほとんどは結晶性の良い圧電膜２５ａである。このため、電気機械結合係数を大きくできる。

【0068】

圧電薄膜共振器１１ｂでは、共振領域５０ｂ（特に中央領域５４ｂ）内はほとんど結晶性の悪い圧電膜２５ｂである。このため、電気機械結合係数を小さくできる。実施例１の変形例３は、実施例１およびその変形例１，２に比べ圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数の差を大きくできる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0069】

挿入膜２６ａおよび２８ｂは圧電膜１４ａおよび１４ｂの中央付近に設けると最も横方向の弾性波の漏洩を抑制できる。このため、実施例１のように下部圧電膜１３ａおよび上部圧電膜１３ｃを設けることで、Ｑ値等の共振特性を実施例１の変形例１から３より向上できる。挿入膜２８ａおよび２６ｂは共振領域５０ａおよび５０ｂのほぼ全面に設けられている。このため、挿入膜２８ａと上部電極１６ａとの密着性、および挿入膜２６ｂと下部電極１２ｂとの密着性が悪いと挿入膜２８ａおよび２６ｂが剥がれる可能性がある。このため、実施例１のように下部圧電膜１３ａおよび上部圧電膜１３ｃを設けることで、挿入膜２８ａおよび２６ｂの密着性を向上できる。

【0070】

［実施例１の変形例４］
図１０（ａ）は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの断面図である。図１０（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１２ａおよび１２ｂは、基板１０上に平坦に形成されている。これにより、空隙３０ａおよび３０ｂが、基板１０の窪みに形成されている。空隙３０ａおよび３０ｂは共振領域５０ａおよび５０ｂ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３０ａおよび３０ｂは、基板１０を貫通するように形成されていてもよい。

【0071】

［実施例１の変形例５］
図１０（ｂ）は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの断面図である。図１０（ｂ）に示すように、共振領域５０ａおよび５０ｂの下部電極１２ａおよび１２ｂ下にそれぞれ音響反射膜３１ａおよび３１ｂが設けられている。音響反射膜３１ａおよび３１ｂで、音響インピーダンスの高い膜３１ｃと音響インピーダンスの低い膜３１ｄとが交互に設けられている。膜３１ｃおよび３１ｄ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３１ｃと膜３１ｄの積層数は任意に設定できる。音響反射膜３１ａおよび３１ｂ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３１ａおよび３１ｂ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３１ａおよび３１ｂ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。

【0072】

実施例１およびその変形例１から４のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０ａおよび５０ｂにおいて空隙３０ａおよび３０ｂが基板１０と下部電極１２ａおよび１２ｂ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１の変形例５のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０ａおよび５０ｂにおいて下部電極１２ａおよび１２ｂ下に圧電膜１４ａおよび１４ｂを伝搬する弾性波を反射する音響反射膜３１ａおよび３１ｂを備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。弾性波を反射する音響反射層は、空隙３０ａおよび３０ｂまたは音響反射膜３１ａおよび３１ｂを含めばよい。

【0073】

実施例１およびその変形例において、共振領域５０ａおよび５０ｂの平面形状として楕円形状を例に説明したが、四角形状または五角形状等の多角形状でもよい。

【0074】

実施例１およびその変形例によれば、圧電薄膜共振器１１ａでは、挿入膜２６ａ（第１挿入膜）は下部電極１２ａと上部電極１６ａとの間に挿入され、挿入膜２８ａ（第２挿入膜）は挿入膜２６ａとの間に圧電膜１４ａの少なくとも一部の中間圧電膜１３ｂが設けられるように、挿入膜２６ａと上部電極１６ａとの間に挿入されている。挿入膜２６ａは、中央領域５４ａに設けられておらず、中央領域５４ａを囲む少なくとも一部の領域において共振領域５０ａの外周に沿って中央領域５４ａを囲むように設けられている。挿入膜２８ａは中央領域５４ａの少なくとも一部および挿入膜２６ａが設けられた領域に設けられている。

【0075】

一方、圧電薄膜共振器１１ｂでは、挿入膜２８ｂ（第３挿入膜）は下部電極１２ｂと上部電極１６ｂとの間に挿入され、挿入膜２６ｂ（第４挿入膜）は挿入膜２８ｂとの間に圧電膜１４ｂの少なくとも一部の中間圧電膜１３ｂが設けられるように、挿入膜２８ｂと下部電極１２ｂとの間に挿入されている。挿入膜２８ｂは、中央領域５４ｂを囲む少なくとも一部の領域において共振領域５０ｂの外周に沿って中央領域５４ｂを囲むように設けられている。挿入膜２６ｂは中央領域５４ｂの少なくとも一部および挿入膜２８ｂが設けられた領域に設けられている。

【0076】

挿入膜２６ａおよび２８ｂにより圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂのＱ値等の共振特性を向上できる。挿入膜２８ａおよび２６ｂにより圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの周波数温度特性を小さくできる。また、圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数を独立に所望の値とすることができる。また、電気機械結合係数を小さくするための並列キャパシタを用いなくてもよいため小型化が可能となる。

【0077】

図３（ｃ）および図３（ｄ）のように、挿入膜２６ａおよび２６ｂを同時に形成し、図４（ｂ）および図４（ｃ）のように、挿入膜２８ａおよび２８ｂを同時に形成する。これにより、圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数を独立に所望の値とすることができ、かつ製造工程を簡略化できる。

【0078】

このように弾性波デバイスを製造すると、挿入膜２６ａの膜厚と挿入膜２６ｂの膜厚とは略等しく、挿入膜２６ａの材料と挿入膜２６ｂの材料は略同じとなる。挿入膜２８ａの膜厚と挿入膜２８ｂの膜厚とは略等しく、挿入膜２８ａの材料と挿入膜２８ｂの材料は略同じとなる。

【0079】

また、図４（ａ）のように、圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの中間圧電膜１３ｂを同時に形成する。これにより、圧電薄膜共振器１１ａと１１ｂとの電気機械結合係数を独立に所望の値とすることができ、かつ製造工程を簡略化できる。

【0080】

このように弾性波デバイスを製造すると、挿入膜２６ａと２８ａとの間の中間圧電膜１３ｂの膜厚と挿入膜２６ｂと２８ｂとの間の中間圧電膜１３ｂの膜厚とは略等しく、挿入膜２６ａと２８ａとの間の中間圧電膜１３ｂの材料と挿入膜２６ｂと２８ｂとの間の中間圧電膜１３ｂの材料とは略同じとなる。なお、膜厚が略等しく材料が略同じとは、製造誤差程度の差を許容する。

【0081】

挿入膜２６ａおよび２６ｂの主成分と挿入膜２８ａおよび２８ｂの主成分は同じである。これにより、挿入膜２６ａと２８ｂとを同じ目的の膜として用い、挿入膜２８ａと２６ｂとを同じ目的の膜として用いることができる。

【0082】

挿入膜２８ａの弾性定数の温度係数の符号は圧電膜１４ａの弾性定数の符号と反対であり、挿入膜２６ｂの弾性定数の温度係数の符号は圧電膜１４ｂの弾性定数の符号と反対である。これにより、挿入膜２８ａおよび２６ｂを温度補償膜として用いることができる。

【0083】

挿入膜２８ａおよび２６ｂはそれぞれ共振領域５０ａおよび５０ｂの面積の８０％以上に設けられていることが好ましく、共振領域５０ａおよび５０ｂの全てに設けられていることが好ましい。これにより、周波数温度係数をより小さくできる。

【0084】

挿入膜２６ａのヤング率は圧電膜１４ａのヤング率より小さく、挿入膜２８ｂのヤング率は圧電膜１４ｂのヤング率より小さい。これにより、挿入膜２６ａおよび２８ｂは横方向に伝搬する弾性波の共振領域５０ａおよび５０ｂからの漏洩をより抑制できる。よって、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの共振特性をより向上できる。

【0085】

挿入膜２６ａおよび２８ｂの幅（共振領域５０ａおよび５０ｂの外周の接線に直交する方向の幅）は共振領域５０ａおよび５０ｂの幅（例えば楕円の短軸の長さ）に対し１／５以下が好ましく１／１０以下がより好ましい。これにより、共振特性を向上できる。共振領域５０ａおよび５０ｂの幅は、弾性波の波長の１０倍以上が好ましい。

【0086】

挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂの主成分は酸化シリコンであり、圧電膜１４ａおよび１４ｂの主成分は窒化アルミニウムである。これにより、挿入膜２８ａおよび２６ｂの弾性定数の温度係数の符号を圧電膜１４ａおよび１４ｂの弾性定数の符号と反対にでき、かつ挿入膜２６ａおよび２８ｂのヤング率を圧電膜１４ａおよび１４ｂのヤング率より小さくできる。

【0087】

なお、主成分とは意図的また意図せず含まれる不純物を含むことを許容し、実施例１およびその変形例の効果を奏する程度に含むことである。例えば、圧電膜１４ａおよび１４ｂは窒化およびアルミニウムを合計で５０原子％または８０原子％以上含み、挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂは酸化およびシリコンを合計で５０原子％以上または８０原子％以上含む。

【0088】

実施例１のように、下部圧電膜１３ａが挿入膜２６ａおよび２６ｂと下部電極１２ａおよび１２ｂとの間に設けられ、上部圧電膜１３ｃが挿入膜２８ａおよび２８ｂと上部電極１６ａおよび１６ｂとの間に設けられている。これにより、挿入膜２６ａ、２６ｂ、２８ａおよび２８ｂの剥がれを抑制できる。また、圧電薄膜共振器１１ａおよび１１ｂの共振特性を向上できる。

【0089】

特許文献１のように、共振領域の圧電膜内に、外周領域が中央領域より厚い挿入膜を設けると、周波数温度係数を小さくしかつ共振特性を向上できる。しかし、製造工程の問題等により、挿入膜２６と２８との間に中間圧電膜１３ｂを設ける場合がある。この場合、圧電薄膜共振器１１ａのように、下側の挿入膜２６ａを共振特性の向上のための挿入膜とする方法と、圧電薄膜共振器１１ｂのように、上側の挿入膜２８ｂを共振特性の向上のための挿入膜とする方法と、がある。

【0090】

圧電薄膜共振器１１ａのように、中央領域５４ａに設けられておらず、中央領域５４ａを囲む少なくとも一部の領域において共振領域５０ａの外周に沿って中央領域５４ａを囲む挿入膜２６ａ（第１挿入膜）を下部圧電膜１３ａと中間圧電膜１３ｂとの間に挿入する。中央領域５４ａの少なくとも一部および挿入膜２６ａが設けられた領域に設けられた挿入膜２８ａ（第２挿入膜）を中間圧電膜１３ｂと上部圧電膜１３ｃとの間に挿入する。これにより、圧電薄膜共振器１１ｂに比べ電気機械結合係数を大きくできる。

【実施例2】

【0091】

実施例２は、実施例１およびその変形例の圧電薄膜共振器を用いたフィルタおよびデュプレクサの例である。図１１（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１１（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１また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または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３が並列に接続されている。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４および１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３の少なくとも２つの共振器に実施例１およびその変形例の弾性波デバイス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等は適宜設定できる。

【0092】

１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４の少なくとも１つを圧電薄膜共振器１１ａとすることで、ラダー型フィルタの通過帯域の高周波側のスカート特性を急峻にできる。他の共振器を圧電薄膜共振器１１ｂとすることで、通過帯域を広帯域化できる。１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３の少なくとも１つを圧電薄膜共振器１１ａとすることで、通過帯域の高周波側のスカート特性を急峻にできる。他の共振器を圧電薄膜共振器１１ｂとすることで、通過帯域を広帯域化できる。

【0093】

図１１（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１１（ｂ）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４０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４２が接続されている。送信フィルタ４０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４２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４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。

【0094】

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またはクワッドプレクサでもよい。

【0095】

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】

【0096】

１０ 基板
１１ａ、１１ｂ 圧電薄膜共振器
１２、１２ａ、１２ｂ 下部電極
１３ａ 下部圧電膜
１３ｂ 中間圧電膜
１３ｃ 上部圧電膜
１４ａ、１４ｂ 圧電膜
１６、１６ａ、１６ｂ 上部電極
２６、２６ａ、２６ｂ、２８、２８ａ、２８ｂ 挿入膜
３０ａ、３０ｂ 空隙
３１ａ、３１ｂ 音響反射膜
４０ 送信フィルタ
４２ 受信フィルタ
５０ａ、５０ｂ 共振領域
５２ａ、５２ｂ 外周領域
５４ａ、５４ｂ 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】