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特表2024-533900バルク音響共振器、共振器ユニット、フィルタ及び電子機器

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-13

(54)【発明の名称】バルク音響共振器、共振器ユニット、フィルタ及び電子機器

(51)【国際特許分類】

H03H 9/17 20060101AFI20240906BHJP

H03H 9/54 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H9/54 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546075

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2023-07-28

(86)【国際出願番号】 CN2022121570

(87)【国際公開番号】W WO2024040678

(87)【国際公開日】2024-02-29

(31)【優先権主張番号】202211034164.7

(32)【優先日】2022-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520296211

【氏名又は名称】見聞録（浙江）半導体有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＪＷＬ（ＺＨＥＪＩＡＮＧ）ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＢＵＩＬＤＩＮＧ３，ＮＯ．５５，ＤＡＣＨＵＡＮＷＡＮＲＯＡＤ，ＬＯＮＧＸＩＳＵＢ－ＤＩＳＴＲＩＣＴ，ＨＵＺＨＯＵ，ＺＨＥＪＩＡＮＧ３１３０００，ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161746

【弁理士】

【氏名又は名称】地代信幸

(72)【発明者】

【氏名】リリンピン

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108AA01

5J108AA07

5J108BB08

5J108CC08

5J108CC11

5J108EE03

(57)【要約】

本出願はバルク音響共振器、その製造方法、フィルタ及び電子機器を開示し、当該バルク音響共振器は基底、基底に背離する方向に沿って順に配列される音響反射構造、下電極、圧電層及び上電極を含み、下電極の、基底に背離する表面には第１凹みが設けられ、下電極の、基底に背離する側には圧電層が形成された場合、第１凹み形状は圧電層の、基底に背離する表面に伝達され、圧電層の、基底に背離する表面には第２凹みが形成され、圧電層の各箇所の厚さが等しく、即ち、圧電層に対してエッチングなどの何れかの物理的破壊を行っていないため、圧電層の、第２凹み付近での局所応力分布を破壊することなく、圧電層における応力分布がより均一になり、バルク音響共振器の性能及び良品率を向上し、第１凹み及び第２凹みは実効共振領域のエッジ付近に位置することで、横波共振を抑制して、横波漏れを減少して、バルク音響共振器の品質係数を向上する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルク音響共振器であって、
第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電層を含み、音響反射素子は前記第１電極の、前記圧電層に背離する側に設けられ、前記音響反射素子、前記第１電極、前記圧電層及び前記第２電極の重畳部分は実効共振領域であり、
前記第２電極は、前記実効共振領域内に位置する部分以外に、第２電極接続部をさらに含み、
前記圧電層は、前記第１電極のエンドを超えるように延在して、且つその厚さが不変であり、前記第２電極接続部と前記圧電層との間には第１隙間があり、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第１隙間の上面は、前記実効共振領域内の圧電層の上面を超えないことを特徴とするバルク音響共振器。

【請求項2】

前記第１隙間の一方は、前記音響反射素子の内側に位置するか又は前記音響反射素子のエッジと重なり、他方は前記第１電極エンドの外側に位置することを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項3】

前記第１隙間は前記第１電極の一部と重畳することを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項4】

前記圧電層は成長欠陥を有する欠陥領域を含み、前記第１隙間は前記欠陥領域の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項5】

前記第１電極のエンドは前記音響反射素子のエッジを超えていることを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項6】

前記第１電極は第１厚さ薄肉化領域を有し、前記第１厚さ薄肉化領域の厚さを前記実効共振領域内の第１電極の厚さより小さくすることで、前記圧電層が直接的に前記第１厚さ薄肉化領域を覆うようにし、前記圧電層と前記第２電極接続部との間には前記第１隙間が形成され、前記第１厚さ薄肉化領域の一方は前記音響反射素子の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項7】

前記第１厚さ薄肉化領域の他方は前記第１電極のエンドと重なるか、又は前記第１電極のエンドと一定の距離を有することを特徴とする請求項６に記載のバルク音響共振器。

【請求項8】

前記第１厚さ薄肉化領域と前記圧電層との接触面は階段状、円弧状又は傾斜状であることを特徴とする請求項６に記載のバルク音響共振器。

【請求項9】

前記第１電極は積層されている第１金属電極と第２金属電極とを含み、前記第２金属電極は前記第１金属電極の、前記圧電層に近接する側に位置し、前記第２金属電極のエンドは前記第１金属電極のエンドに対して収縮して前記第１厚さ薄肉化領域を形成することを特徴とする請求項６に記載のバルク音響共振器。

【請求項10】

基底をさらに含み、前記音響反射素子は前記基底内に嵌め込まれるか、又は前記基底の表面に位置することを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項11】

前記音響反射素子は前記基底表面に位置し、前記第１電極は前記基底の表面で上に突出し、前記音響反射素子が前記第１電極の上に突出した部分と前記基底の表面との間に位置するようにし、前記圧電層が直接的に前記第１電極を覆い、前記圧電層と前記第２電極接続部との間に前記第１隙間が形成されるようにすることを特徴とする請求項１０に記載のバルク音響共振器。

【請求項12】

前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２電極接続部の上面は、前記実効共振領域内の第２電極の上面を超えないことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項13】

前記第２電極接続部の上面は前記実効共振領域内の第２電極の上面と整合していることを特徴とする請求項１２に記載のバルク音響共振器。

【請求項14】

前記第２電極接続部は凹み部を介して前記実効共振領域内の第２電極に接続され、前記凹み部の、前記実効共振領域内の第２電極に接続される部分は、前記圧電層に直接的に接触していることを特徴とする請求項１３に記載のバルク音響共振器。

【請求項15】

前記凹み部はＶ字型又はＵ字型を呈していることを特徴とする請求項１４に記載のバルク音響共振器。

【請求項16】

前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２電極接続部の上面は、前記実効共振領域内の第２電極の上面より低く、前記第２電極接続部は傾斜部を介して前記実効共振領域内の第２電極に接続されることを特徴とする請求項１２に記載のバルク音響共振器。

【請求項17】

前記傾斜部は前記圧電層に直接的に接触し、
又は、前記実効共振領域内の第２電極が一定の距離だけ水平に延在した後、前記傾斜部に接続されることで、前記傾斜部は前記圧電層に接触しないことを特徴とする請求項１６に記載のバルク音響共振器。

【請求項18】

前記第２電極接続部を除いた第２電極は前記実効共振領域から離れるように、延在して第２電極延在部を形成し、前記第２電極延在部と前記圧電層との間には第２隙間があり、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２隙間の上面は、前記実効共振領域内の圧電層の上面を超えないことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項19】

前記第１電極は第２厚さ薄肉化領域をさらに有し、前記第２厚さ薄肉化領域の厚さを前記実効共振領域内の第１電極の厚さより小さくすることで、前記圧電層が直接的に前記第２厚さ薄肉化領域を覆い、前記圧電層と前記第２電極延在部との間に前記第２隙間が形成されるようにすることを特徴とする請求項１８に記載のバルク音響共振器。

【請求項20】

前記音響反射素子はキャビティ又はブラッグ反射鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響共振器。

【請求項21】

共振器ユニットであって、少なくとも第１共振器、電気素子、及び接続構造を含み、前記第１共振器は請求項１～２０の何れか１項に記載のバルク音響共振器であり、
前記接続構造の両端には前記第１共振器の第２電極接続部及び前記電気素子がそれぞれ接続されることを特徴とする共振器ユニット。

【請求項22】

前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は、前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面を超えないことを特徴とする請求項２１に記載の共振器ユニット。

【請求項23】

前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、前記接続構造と前記圧電層との間には第３隙間があることを特徴とする請求項２２に記載の共振器ユニット。

【請求項24】

前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は、前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面より低く、前記接続構造と前記圧電層との間には第３隙間があり、又は前記接続構造は前記圧電層に直接的に接触していることを特徴とする請求項２２に記載の共振器ユニット。

【請求項25】

前記第２電極接続部の、前記接続構造に近接する側は少なくとも１つの凹凸構造を有し、前記接続構造は前記少なくとも１つの凹凸構造を介して、前記第１共振器の第２電極接続部及び／又は前記電気素子に接続されることを特徴とする請求項２１に記載の共振器ユニット。

【請求項26】

前記電気素子はバルク音響共振器、インダクタ、コンデンサ又はパッドを含むことを特徴とする請求項２１に記載の共振器ユニット。

【請求項27】

前記第１共振器の第２電極はその第２電極接続部、前記接続構造及び接続部材を介して前記電気素子に接続され、前記圧電層は貫通しているスルーホールを有し、前記接続部材は前記スルーホール内に位置して前記電気素子に接続され、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続部材はさらに前記スルーホールから前記圧電層の上面まで延在していることを特徴とする請求項２１に記載の共振器ユニット。

【請求項28】

前記接続部材の、前記圧電層の上面に位置する一端は持ち上げられて持ち上げ部を形成し、前記持ち上げ部と前記圧電層との間には第４隙間があることを特徴とする請求項２７に記載の共振器ユニット。

【請求項29】

フィルタであって、請求項１～２０の何れか１項に記載のバルク音響共振器、又は請求項２１～２８の何れか１項に記載の共振器ユニットを含むことを特徴とするフィルタ。

【請求項30】

電子機器であって、請求項１～２０の何れか１項に記載のバルク音響共振器、又は請求項２１～２８の何れか１項に記載の共振器ユニットを含むことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２２年０８月２６日にて中国特許庁に提出され、出願番号が２０２２１１０３４１６４．７であり、発明の名称が「バルク音響共振器、共振器ユニット、フィルタ及び電子機器」である中国特許出願の優先権を主張して、その全ての内容は本出願に援用されている。

【0002】

本出願は、半導体の技術分野に関して、特にバルク音響共振器、共振器ユニット、フィルタ及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0003】

電磁スペクトルがますます混雑になって、無線通信機器の周波数帯及び機能が段々増え、無線通信電磁スペクトルが５００ＭＨｚから５ＧＨｚ以上へ高速に成長していくことに連れて、性能が高く、コストが低く、電力消費が低く、体積が小さい無線周波数フロントエンドモジュールに対するニーズが日々増えている。無線周波数フロントエンドモジュールの１つとして、フィルタは信号の送受信を改善する機能を備え、無線周波数フロントエンドモジュールにおいて重要な作用を発揮する。トポロジネットワーク構造で複数のバルク音響共振器（Ｔｈｉｎｆｉｌｍｂｕｌｋａｃｏｕｓｔｉｃｒｅｓｏｎａｔｏｒ、Ｆｂａｒ）が接続されて構成されたフィルタは、体積が小さく、集積能力が強く、高周波でも高品質係数及び強い電力処理能力を有するという特点のため、無線周波数フロントエンドモジュールの高規格要求を満たしている。従って、高性能バルク音響共振器の製造は、現在、人気のある研究の１つになっている。

【0004】

バルク音響共振器は一般的に上下電極及び上下電極の間に介在される圧電層から構成された「サンドイッチ」構造であり、上下電極に電界を印加した場合、逆圧電効果によって圧電層は電気エネルギーを力学的エネルギーに変換し、力学的エネルギーは音波の形態で存在し、そして、圧電効果によって力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して出力し、上電極は空気と接触することで、音波は上電極と空気との境界箇所で全反射が生じて、その同時に、下電極の下方には音響反射素子が設けられることで、音波に対して全反射を行って、エネルギーの漏れを抑制する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のバルク音響共振器の上電極の少なくとも一方は、他方の共振器又はパッド、或いは他の電気素子と接続するように、音響反射素子のエッジ外側に延在する必要があるが、このような接続方式を採用すれば、一般的に、上電極と下電極とが音響反射素子以外の領域で重畳してしまい、当該重畳領域の下方は基底であり、音波全反射を形成できないため、寄生発振が生じて、出力信号では、スプリアス信号になり、バルク音響共振器の性能を劣化させる。

【0006】

また、成長過程で圧電層には成長欠陥が生じて、例えば、圧電層形状が変化した位置で、材料の間の結晶格子の不一致によって多くの成長欠陥が生じて、これによって、共振器の音響エネルギーの損失を招いて、Ｑ係数を低下させる。また、共振器が動作する時に生じる横方向モードの音波も、Ｑ係数を低下させる。

【0007】

従って、如何にバルク音響共振器の音響エネルギー損失を低減して、Ｑ係数を向上するかということは、注目される問題になっている。

【0008】

上記技術問題を解決するために、本出願の実施例はバルク音響共振器、共振器ユニット、フィルタ及び電子機器を提供することで、共振器の音響エネルギー損失を低減して、Ｑ係数を向上する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を実現するために、本出願の第１態様によれば、バルク音響共振器であって、
第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電層を含み、音響反射素子は前記第１電極の、前記圧電層に背離する側に設けられ、前記音響反射素子、前記第１電極、前記圧電層及び前記第２電極の重畳部分は実効共振領域であり、
前記第２電極は前記実効共振領域内に位置する部分以外に、第２電極接続部をさらに含み、
前記圧電層は前記第１電極のエンドを超えるように延在して、且つその厚さが不変であり、前記第２電極接続部と前記圧電層との間には第１隙間があり、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第１隙間の上面は、前記実効共振領域内の圧電層の上面を超えていない。

【0010】

好ましくは、前記第１隙間の一方は、前記音響反射素子の内側に位置するか又は前記音響反射素子のエッジと重なり、他方は前記第１電極エンドの外側に位置する。

【0011】

好ましくは、前記第１隙間は前記第１電極の一部と重畳する。

【0012】

好ましくは、前記圧電層は成長欠陥を有する欠陥領域を含み、前記第１隙間は前記欠陥領域の少なくとも一部を覆う。

【0013】

好ましくは、前記第１電極のエンドは前記音響反射素子のエッジを超えている。

【0014】

好ましくは、前記第１電極は第１厚さ薄肉化領域を有し、前記第１厚さ薄肉化領域の厚さを前記実効共振領域内の第１電極の厚さより小さくすることで、前記圧電層が直接的に前記第１厚さ薄肉化領域を覆い、前記圧電層と前記第２電極接続部との間には前記第１隙間が形成されるようにし、前記第１厚さ薄肉化領域の一方は前記音響反射素子の内側に位置する。

【0015】

好ましくは、前記第１厚さ薄肉化領域の多方は前記第１電極のエンドと重なり、又は前記第１電極のエンドと一定の距離を有する。

【0016】

好ましくは、前記第１厚さ薄肉化領域と前記圧電層との接触面は階段状、円弧状又は傾斜状である。

【0017】

好ましくは、前記第１電極は積層されている第１金属電極と第２金属電極とを含み、前記第２金属電極は前記第１金属電極の、前記圧電層に近接する側に位置し、そのエンドは前記第１金属電極のエンドに対して収縮して前記第１厚さ薄肉化領域を形成する。

【0018】

好ましくは、前記バルク音響共振器は基底をさらに含み、前記音響反射素子は前記基底内に嵌め込まれるか、又は前記基底の表面に位置する。

【0019】

好ましくは、前記音響反射素子は前記基底表面に位置し、前記第１電極は前記基底の表面で上に突出することで、前記音響反射素子が前記第１電極の上に突出した部分と前記基底の表面との間に位置して、前記圧電層が直接的に前記第１電極を覆い、前記圧電層と前記第２電極接続部との間には前記第１隙間が形成される。

【0020】

好ましくは、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２電極接続部の上面は、前記実効共振領域内の第２電極の上面を超えていない。

【0021】

好ましくは、前記第２電極接続部の上面は前記実効共振領域内の第２電極の上面と整合している。

【0022】

好ましくは、前記第２電極接続部は凹み部を介して前記実効共振領域内の第２電極に接続され、前記凹み部の、前記実効共振領域内の第２電極に接続される部分は、前記圧電層に直接的に接触している。

【0023】

好ましくは、前記凹み部はＶ字型又はＵ字型を呈している。

【0024】

好ましくは、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２電極接続部の上面は、前記実効共振領域内の第２電極の上面より低く、前記第２電極接続部は傾斜部を介して前記実効共振領域内の第２電極に接続される。

【0025】

好ましくは、前記傾斜部は前記圧電層に直接的に接触し、
又は、前記実効共振領域内の第２電極が一定の距離だけ水平に延在した後、前記傾斜部に接続されることで、前記傾斜部は前記圧電層に接触していない。

【0026】

好ましくは、前記第２電極接続部を除いた第２電極は前記実効共振領域から離れるように、延在して第２電極延在部を形成し、前記第２電極延在部と前記圧電層との間には第２隙間があり、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記第２隙間の上面は、前記実効共振領域内の圧電層の上面を超えていない。

【0027】

好ましくは、前記第１電極は第２厚さ薄肉化領域をさらに有し、前記第２厚さ薄肉化領域の厚さを前記実効共振領域内の第１電極の厚さより小さくすることで、前記圧電層が直接的に前記第２厚さ薄肉化領域を覆い、前記圧電層と前記第２電極延在部との間には前記第２隙間が形成されるようにする。

【0028】

好ましくは、前記音響反射素子はキャビティ又はブラッグ反射鏡を含む。

【0029】

本出願の第２態様によれば、共振器ユニットであって、少なくとも第１共振器、電気素子、及び接続構造を含み、前記第１共振器は上記の何れか１項に記載のバルク音響共振器であり、
前記接続構造の両端には前記第１共振器の第２電極接続部及び前記電気素子がそれぞれ接続される。

【0030】

好ましくは、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は、前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面を超えていない。

【0031】

好ましくは、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、前記接続構造と前記圧電層との間には第３隙間がある。

【0032】

好ましくは、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続構造の上面は、前記第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面より低く、前記接続構造と前記圧電層との間には第３隙間があり、又は前記接続構造は前記圧電層に直接的に接触している。

【0033】

好ましくは、前記第２電極接続部の、前記接続構造に近接する側は少なくとも１つの凹凸構造を有し、前記接続構造は前記少なくとも１つの凹凸構造を介して、前記第１共振器の第２電極接続部及び／又は前記電気素子に接続される。

【0034】

好ましくは、前記電気素子はバルク音響共振器、インダクタ、コンデンサ又はパッドを含む。

【0035】

好ましくは、前記第１共振器の第２電極はその第２電極接続部、前記接続構造及び接続部材を介して前記電気素子に接続され、前記圧電層は貫通しているスルーホールを有し、前記接続部材は前記スルーホール内に位置して前記電気素子に接続され、前記第１電極から前記第２電極を指向する方向で、前記接続部材はさらに前記スルーホールから前記圧電層の上面まで延在している。

【0036】

好ましくは、前記接続部材の、前記圧電層の上面に位置する一端は持ち上げられて持ち上げ部を形成し、前記持ち上げ部と前記圧電層との間には第４隙間がある。

【0037】

本発明の第３態様によれば、フィルタであって、上記の何れか１項に記載のバルク音響共振器、又は上記の何れか１項に記載の共振器ユニットを含む。

【0038】

本発明の第４態様によれば、電子機器であって、上記の何れか１項に記載のバルク音響共振器、又は上記の何れか１項に記載の共振器ユニットを含む。

【発明の効果】

【0039】

従来の技術に対して、上記技術案は少なくとも以下の利点を具備し：
本出願の実施例が提供するバルク音響共振器は第１電極、第２電極及び第１電極と第２電極との間に位置する圧電層を含み、音響反射素子は第１電極の、圧電層に背離する側に設けられ、音響反射素子、第１電極、圧電層及び第２電極の重畳部分は実効共振領域であり、第２電極は実効共振領域内に位置する部分以外に、第２電極接続部をさらに含み、圧電層は第１電極のエンドを超えるように延在し、第２電極接続部と圧電層との間には第１隙間が設けられることで、第２電極接続部と圧電層とを離間させ、第２電極接続部、第１電極及び圧電層が音響反射素子以外の領域で重畳して、寄生発振が生じることを回避する。

【0040】

そして、従来の技術において上電極接続部に対して上に突出したエアブリッジ構造を採用することに対して、本出願の実施例が提供するバルク音響共振器において、第１電極から第２電極を指向する方向で、第１隙間の上面は、実効共振領域内の圧電層の上面を超えず、即ち、第２電極接続部はブリッジ型構造として上に突出せず、水平に延在し又は圧電層の一方に凹むように延在し、このように、上に突出したブリッジ型構造より、機械的安定性がよりよく、陥没及び破断などの状況が生じにくく、そして、水平に延在し又は圧電層の一方に凹むように延在する第２電極接続部は、共振器の中心領域に対して横方向引張の作用を発揮し、これによって、共振器の中心領域の陥没又は変形を抑制する。

【0041】

また、本出願の実施例所が提供するバルク音響共振器において、圧電層の厚さはそのまま保持され、つまり、圧電層に対してエッチングなどの物理的破壊を行うことで、第２電極接続部と圧電層との間に第１隙間を形成しておらず、圧電層の下方の膜層に対して厚さ薄肉化を行って又は他の方式で斜面形状を形成し、これによって、斜面形状に圧電層を沈積させ、斜面形状を直接的に圧電層の上面に伝達することで、第２電極接続部と圧電層との間に第１隙間を形成し、従って、圧電層の局所応力を破壊することなく、ウェハ全体で、圧電層の水平方向での厚さが同じであり、その応力分布の変動が小さく、応力分布がより均一になるため、デバイスの良品率を高めて、デバイスの実効電気機械結合係数も高くなり、さらに、デバイスの機械的強度及び確実性を保証し、そして、形状伝達の方式で圧電層を成長させ、プロセスが簡単であり、操作しやすい。

【0042】

本出願の他の目的、利点について、図面を結合して以下の実施例において詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0043】

本出願の実施例又は従来の技術の技術案をより明らかに説明するために、以下、実施例又は従来の技術の記載の必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に記載の図面は本出願のいくつかの実施例であり、当業者にとって、進歩性に値する労働をしないことを前提として、これらの図面に基づいて、他の図面を取得できる。

【図1】従来の下電極が、音響反射素子を部分的に覆うバルク音響共振器の構造概略図である。

【図2】従来の下電極が、音響反射素子を完全に覆うバルク音響共振器の構造概略図である。

【図3】従来のエアブリッジを上電極接続部とするバルク音響共振器の構造概略図である。

【図4】従来の大きな面積を有する共振器の中心領域に陥没変形が出現する概略図である。

【図5】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-1】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-2】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-3】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-4】本出願の１つの実施例が提供するバルク音響共振器の構造概略図である。

【図5-5】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-6】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-7】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-8】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-9】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図5-10】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図6】図５のバルク音響共振器の拡大概略図である。

【図6-1】図６の第１厚さ薄肉化領域１０の拡大概略図である。

【図7】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図7-1】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図8】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図8-1】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図8-2】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図8-3】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図9】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図9-1】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図9-2】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図9-3】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図9-4】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図10】従来のエアブリッジを上電極接続部とする場合、フォトエッチング及びエッチングプロセスの、理想状態と実際状態での比較概略図である。

【図11】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図12】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図13】本出願の異なる実施例が提供するバルク音響共振器及び共振器ユニットの構造概略図である。

【図14】本出願の図５のバルク音響共振器及び伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器のＳｍｉｔｈチャート概略図である。

【図15】本出願の図５のバルク音響共振器及び伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器の抵抗が、周波数に連れて変化する関係概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、本出願の実施例の図面を結合して、本出願の実施例の技術案を明らか且つ完全に記載し、明らかに、記載の実施例は全ての実施例ではなく、本出願の一部の実施例に過ぎない。本出願の実施例に基づいて、当業者が進歩性に値する労働をしないことを前提として取得した他の全ての実施例は何れも本出願の保護範囲に属する。

【0045】

本出願を十分に理解するために、以下の記載において、多くの具体な細部を説明するが、本出願はここと異なる他の形態で実施されてもよく、当業者は本出願の精神を逸脱しない前提で、類似的に普及してもよいため、本出願は以下に開示する具体的な実施例に限定されない。

【0046】

本出願は概略図を結合して詳しく記載し、本出願の実施例を説明する時に、説明を容易にするために、デバイス構造を示す断面図は一般的な比率によらず局所的に拡大し、前記概略図はただ例示的なものであるため、本出願の保護範囲を限定しない。また、実際の製造において、長さ、幅及び深さの３次元空間サイズを含むべきである。

【0047】

本出願の「重畳」は、基底に位置する膜層の、基底に垂直する方向での投影領域の重畳を指す。

【0048】

本出願の「第１電極」は、成長基底に近接する電極に定義され、「第２電極」は、成長基底から離れた電極に定義される。

【0049】

本出願において、隙間の「上面」は、隙間全体の形状に対して、底面に対応する表面を指し、水平面の上方に位置する表面を含むだけでなく、水平面に対して傾斜する表面をさらに含む可能性がある。

【0050】

背景技術部分に記載したように、如何にバルク音響共振器の音響エネルギー損失を低減して、Ｑ係数を向上し、上電極と下電極とが音響反射素子以外の領域で重畳することで生じた寄生発振を減少するかということは、注目される問題になっている。

【0051】

発明者が研究して発見したように、バルク音響共振器の上電極０１と下電極０２とが音響反射素子０３以外の領域で重畳することを回避することで、寄生発振の生成を減少するか又は抑制するために、下電極０２により音響反射素子０３を部分的に覆うことで実現できる。具体的に、図１に示すように、図１において０４は圧電層であり、０５は基底であり、図面から分かるように、下電極０２の１つのエンドは音響反射素子０３のエッジの内側に位置して、音響反射素子０３のエッジと一定の距離を有し、この場合、上電極０１は下電極０２に対応するエンドの上方で外部へ延在して他の電気素子に接続し、このように、上電極０１は音響反射素子０３以外の領域で下電極０２と重畳して寄生発振が生じることなく、図１において、両破線の間の領域には寄生発振が生じていない。しかしながら、このような構造の機械的安定性が悪く、下電極０２及び圧電層０４の沈積プロセスに大きく影響し、特に、音響反射素子がキャビティである場合、キャビティが開放した後、圧電層０４の底部の、下電極０２によって支持されていない領域は大きなひずみが生じやすく、異なるデバイスの性能の不一致を招くため、デバイスの良品率が悪く、量産プロセスの角度から考えると、あまり使用されていない。

【0052】

下電極０２が音響反射素子０３を完全に覆って、音響反射素子０３がキャビティである場合、具体的に、図２に示すように、下電極０２はキャビティ０３のエッジを超えて、基底０５と部分的に重なり、下電極０２は基底０５によって支持され、これによって、デバイス構造の機械的安定性を保証するとともに、下電極０２及び圧電層０４を沈積させる時のプロセスの安定性を保証する。しかしながら、上電極０１の一方が他の電気素子に接続されるように、外部へ延在していると、音響反射素子０３以外の領域、例えば図２において実効共振領域以外の両破線の間の領域で下電極０２と重畳し、当該重畳領域で寄生発振が生じるため、出力信号にはスプリアス信号が出現して、共振器の性能を劣化させる。従って、デバイスの性能と確実性とのバランスを実現するために、如何に下電極を使用して音響反射素子を完全に覆うと同時に、当該寄生発振をできるだけ減少するかということについて、多くの研究者が今研究している。

【0053】

当該寄生発振を減少するか又は取り除くために、上電極０１と他の電気素子との接続部分（即ち、上電極接続部）を上に突出したブリッジ型構造に製造する方式を提出し、具体的に、図３に示すように、図３において、０１は上電極であり、０２は下電極であり、０３は音響反射素子であり、０４は圧電層であり、０５は基底であり、図面から分かるように、ブリッジ型構造と圧電層０４とは空気によって離間され、即ち、エアブリッジを形成し、これによって、上電極接続部と圧電層０４とを離間させ、上電極接続部と下電極０２とが音響反射素子０３以外の領域で重畳して寄生発振が生じることを回避する。

【0054】

しかしながら、発明者がさらに研究して分かるように、上に突出したエアブリッジを上電極接続部とすれば、以下の問題がある：
（１）高周波で応用される時、陥没及び破断の状況が生じやすく、機械的安定性が悪い。

【0055】

その原因は以下の通り、即ち、高周波共振器の電極厚さが薄く、例えば、３．５ＧＨｚ周波数での電極厚さは１５０ｎｍであり、５ＧＨｚ周波数での電極厚さはわずかに９０ｎｍであり、７ＧＨｚ周波数での電極厚さはたった５０ｎｍであり、且つ、電極が沈積する時、単位体積の材料が一定であり、上に突出したブリッジ型構造の斜辺の長さが増えるため、ここに沈積した材料はより薄くなり、また、電極は一般的に、硬さが大きい材料、例えばＭｏ、Ｒｕ又はＷなどの金属を採用し、そうすれば、上電極が特に薄く、且つ突起形状の変化がある場合、沈積する時、その湾曲部位はひび割れが生じやすく、特に、上電極の水平部分及び上に突出した部分のコーナーには金属材料がより沈積しにくく、当該コーナーにひび割れがより生じやすいため、外力によって引っ張られて、例えば、環境において共振器が熱による膨張・収縮するか、又は折曲、落下などの条件で、陥没及び破断が生じやすい。

【0056】

（２）共振器の面積が大きい場合、共振器の中心領域には陥没変形が生じやすい。

【0057】

具体的に、図４に示すように、図４において、０１は上電極であり、０２は下電極であり、０３は音響反射素子であり、０４は圧電層であり、０５は基底であり、図面から分かるように、共振器の面積が大きい場合、共振器の中心領域には陥没変形が生じやすいが、共振器の中心領域に陥没変形が出現した場合、突起したエアブリッジの両側は引っ張られることで、突起したエアブリッジの高さが低くなり、即ち、突起したエアブリッジによって、共振器の中心領域は引張力を受けず、共振器の中心領域の陥没変形をもたらす。

【0058】

上記研究に基づいて、本出願の例示的な実施例はバルク音響共振器１００を提供し、図５、図７、図８及び図９に示すように、当該バルク音響共振器１００は、
第１電極１０、第２電極２０及び第１電極１０と第２電極２０との間に位置する圧電層３０を含み、音響反射素子４０は第１電極１０の、圧電層３０に背離する側に設けられ、音響反射素子４０、第１電極１０、圧電層３０及び第２電極２０の重畳部分は実効共振領域に定義され、実効共振領域内に位置する部分以外に、第２電極２０は第２電極接続部２１をさらに含み、圧電層３０は第１電極１０のエンドを超えるように延在し、且つその厚さが不変であり、第２電極接続部２１と圧電層３０との間には第１隙間Ｋ１があり、第１電極１０から第２電極２０と指向する方向で、第１隙間Ｋ１の上面は、実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えない。

【0059】

好ましくは、バルク音響共振器は基底５０をさらに含み、音響反射素子４０は基底５０内に嵌め込まれてもよいし（図５及び図７を参照）、基底５０の表面に位置してもよい（図８及び図９を参照）。基底５０を成長基底とし、バルク音響共振器は基底５０に膜層を沈積させることで直接的に形成されてもよいし、他の仮基底に沈積して形成された後、剥離－結合プロセスによって基底５０に結合されてもよい。

【0060】

本出願の実施例が提供するバルク音響共振器において、第２電極接続部２１と圧電層３０との間は第１隙間Ｋ１を介して離間され、これによって、第２電極接続部２１、第１電極１０及び圧電層３０は音響反射素子４０以外の領域で接触して重畳することで寄生発振が生じることを回避する。

【0061】

そして、従来の技術において、上電極接続部は上に突出したエアブリッジ構造を採用し、即ち、上電極接続部と圧電層との間の隙間の上面が実効共振領域内の圧電層の上面より高いことに対して、本出願の実施例が提供するバルク音響共振器によれば、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１隙間Ｋ１の上面が実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えず、即ち、第２電極接続部２１はブリッジ型構造として上に突出せず、水平に延在するか又は圧電層３０の一方に凹むように延在し、上に突出したブリッジ型構造より、機械的安定性がよりよく、陥没及び破断などの状況が生じにくい。そして、水平に延在するか又は圧電層３０の一方に凹むように延在している第２電極接続部２１は、共振器の中心領域に対して横方向引張の作用を発揮し、例えば、図５の黒い矢印（力の方向）に示すように、水平に延在している第２電極接続部２１は共振器の中心領域に対して横方向の引張力を発揮し、これによって、共振器の中心領域の陥没又は変形を抑制する。

【0062】

ここで、本出願の実施例が提供するバルク音響共振器において、第２電極接続部２１と圧電層３０との間の第１隙間Ｋ１内には空気であってもよいし、媒体、例えば低音響抵抗の媒体、具体的に炭素ドーピングされたＳｉＯ_２、誘電体樹脂、ベンゾシクロブテンなどが充填されてもよく、具体的に、状況に応じて決定すればよい。

【0063】

また、圧電層３０と第２電極接続部２１との間に第１隙間Ｋ１を形成して、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１隙間Ｋ１の上面が実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えないように配置したいと、第２電極接続部２１の下方の圧電層３０の上面を、実効共振領域内の圧電層３０の上面より低くする必要があり、通常のプロセス手段は圧電層３０をエッチングして、一部の圧電層を除去するが、エッチングなどの物理的破壊の方式は、圧電層３０の局所応力の破壊を招いて、共振器の局所応力制御の困難さを増加し、また、ウェハ全体で、薄膜沈積過程中の応力重畳などの各種要素の影響のため、圧電層の、ウェハ全体の異なる箇所での応力変化が大きく、応力分布が不一致であり、デバイスの製造良品率に影響する。

【0064】

本出願の実施例が提供するバルク音響共振器において、圧電層３０の厚さがそのまま保持され、即ち、第２電極接続部２１の下方の圧電層３０の厚さは、実効共振領域内の圧電層３０の厚さに等しく、つまり、実効共振領域外部の圧電層３０に対してエッチングなどの物理的破壊を行って、第２電極接続部２１の下方の圧電層３０の上面を実効共振領域内の圧電層３０の上面より低くすることではなく、圧電層３０の下方の膜層（例えば、第１電極１０など）に対して厚さ薄肉化を行うか又は他の方式で斜面形状を形成することで、斜面形状に圧電層を沈積させて、斜面形状を直接的に圧電層３０の上面に伝達して、第２電極接続部２１と圧電層３０との間に第１隙間Ｋ１を形成し、ここで斜面形状は傾斜面、階段面、弧状面などに限定されない。

【0065】

このように、本出願の実施例が提供するバルク音響共振器によれば、圧電層３０の厚さがそのまま保持される場合、圧電層３０と第２電極接続部２１との間に第１隙間Ｋ１が形成され、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１隙間Ｋ１の上面は、実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えず、圧電層に対してエッチングなどの何れかの物理的破壊を行っていないため、圧電層の局所応力を破壊することなく、ウェハ全体で、圧電層の水平方向での厚さが同様であり、その応力分布の変動が小さく、応力分布がより均一になるため、デバイスの良品率を高めて、デバイスの実効電気機械結合係数も向上して、さらに、デバイスの機械的強度及び確実性を保証し、且つ、形状伝達の方式で圧電層を成長させ、プロセスが簡単であり、操作しやすい。

【0066】

また、圧電層３０と第２電極接続部２１との間には第１隙間Ｋ１が形成されることで、第２電極接続部２１をエッチングする時、第２電極接続部２１の下方の圧電層３０を破壊しないことを保証するとともに、デバイス平面全体上の圧電層３０の完全性を保証して、有効領域付近の圧電層に対する応力変化を回避して、デバイスの許容電力及び静電破壊耐性を最大限で向上する。

【0067】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、第１隙間Ｋ１の一方は音響反射素子４０の内側に位置し（図５、図７及び図８を参照）、又は音響反射素子４０のエッジと重なり（図９を参照）、他方は第１電極１０エンドの外側に位置し（図５、図７～図９を参照）、この場合、第１隙間Ｋ１は実効共振領域が終了するエンドの外部に位置して、当該終了エンドから開始する。第１隙間Ｋ１の上方に位置する第２電極接続部２１も音響反射素子４０の内側、又は音響反射素子４０のエッジから圧電層３０と離間して第１電極１０エンドの外側まで維持し、即ち、第２電極接続部２１は音響反射素子４０の内側、又は音響反射素子４０のエッジから第１電極１０エンドの外側まで、圧電層３０及び第１電極１０と直接的に接触して重畳しない。第１隙間Ｋ１の他方は第１電極１０のエンドの外側に位置するため、第１電極１０のエンドが音響反射素子４０のエッジを超える場合、第１隙間Ｋ１の他方も音響反射素子４０のエッジを超え、第１隙間Ｋ１による仕切は、音響反射素子４０以外の領域で第２電極接続部２１、圧電層３０、及び第１電極１０が直接的に接触して重畳して寄生発振が生じることを回避できる。第１電極１０のエンドが音響反射素子４０の内側に位置する場合、第１隙間Ｋ１によって、圧電層３０の欠陥領域の少なくとも一部は実効共振領域内に位置しておらず、音響エネルギー損失を減少する。

【0068】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図７～図９に示すように、第１隙間Ｋ１は第１電極１０の一部と重畳する。第１電極１０のエンドが音響反射素子４０のエッジを超えた場合、第１電極１０を含むエンド全体が音響反射素子４０の外側に位置し、又は第１電極１０のエンドが傾斜状を呈し、傾斜領域が音響反射素子４０のエッジにまたがって、第１隙間Ｋ１は少なくとも音響反射素子４０以外の第１電極１０の領域を覆うことで、第２電極接続部２１が当該領域の第１電極１０と直接的に接触して重畳しないようにし、寄生発振の発生を回避する。第１電極１０のエンドが音響反射素子４０の内側に位置し、例えば、第１電極１０のエンドが傾斜状を呈していると、第１隙間Ｋ１は第１電極１０のエンドの傾斜領域と重畳して、実効共振領域内には、当該傾斜領域に対応する圧電層部分が含まれず、傾斜領域の上方の圧電層には多くの成長欠陥が生じるため、実効共振領域内の音響損失を減少できる。

【0069】

上記から分かるように、圧電層３０の下方の膜層（例えば、第１電極１０）に対して厚さ薄肉化を行って、又は他の形態で斜面形状を形成した後、斜面形状に圧電層３０を沈積させて、斜面形状を直接的に圧電層３０の上面に伝達することで、第２電極接続部２１と圧電層３０との間に第１隙間Ｋ１を形成するが、実際のプロセスでは、斜面形状に圧電層を形成する際、材料の間の結晶格子差によって成長欠陥を有する欠陥領域を圧電層に形成し、当該欠陥領域の成長欠陥が実効共振領域内の圧電層の欠陥より大きく、当該欠陥領域が実効共振領域内に位置すると、音響エネルギー損失を招くため、実効共振領域外部に位置する第１隙間Ｋ１は欠陥領域の少なくとも一部を覆って、より好ましくは、第１隙間Ｋ１は欠陥領域全体を覆うことで、欠陥領域が実効共振領域外部に位置し、音響エネルギー損失を減少して、Ｑ係数を向上する。

【0070】

第１電極１０に斜面形状を形成することを例とし、斜面形状の開始点が第１隙間の開始点に近接するため、本実施例において、第１隙間Ｋ１は圧電層３０の欠陥領域の大部分を覆うことで、実効共振領域内には、第１隙間Ｋ１によって覆われる欠陥領域が含まれていないため、本実施例が提供するバルク音響共振器において、実効共振領域の音響損失が小さくなり、デバイスの品質係数（Ｑ係数）を向上する。

【0071】

また、実効共振領域内の圧電層に比べると、第１隙間Ｋ１の下方の圧電層３０は斜面形状を有し、形状変化が生じて、実効共振領域内に生じた横方向モードの音波を反射して、音響エネルギー損失をさらに減少する。また、第１隙間Ｋ１は実効共振領域のエンドに位置して、共振器の実効共振領域及び実効共振領域以外の非実効共振領域に、異なる音響抵抗を有する界面を提供し、横方向モードの音波をさらに反射して、音響エネルギー損失を減少する。

【0072】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図７～図９に示すように、第１電極１０のエンドは音響反射素子４０のエッジを超え、即ち、第１電極１０は音響反射素子４０を完全に覆うことで、第１電極１０は圧電層を支持し、基底５０は第１電極１０を支持して、デバイス構造の機械的安定性を保証するとともに、電極及び圧電層を沈積させる時のプロセスの安定性を保証する。

【0073】

好ましくは、音響反射素子４０はキャビティであってもよいし、ブラッグ反射鏡であってもよく、音響反射素子４０がキャビティである場合、デバイス構造の機械的安定性を保証するために、第１電極１０のエンドは音響反射素子４０のエッジを超える必要があり、音響反射素子４０がブラッグ反射鏡であると、第１電極１０のエンドは音響反射素子４０のエッジを超えてもよいし、音響反射素子４０のエッジを超えなくてもよく、図５－１及び図７－１は、音響反射素子４０がブラッグ反射鏡であり、第１電極１０のエンドが音響反射素子４０のエッジを超えない概略図を示す。

【0074】

ここで、音響反射素子がブラッグ反射鏡である場合、形成されるのはソリッドマウントバルク音響共振器（ＳＭＲ）であり、ブラッグ反射鏡は音波が共振器から基底の方向に沿って射出されることを防止する。ブラッグ反射鏡は、異なる音響抵抗を有する低音響抵抗材料と高音響抵抗材料とが交互的に積層されることで形成され、低音響抵抗層又は高音響抵抗層の厚さは、音響抵抗層材料における音波波長の１／４であり、高音響抵抗の材料はタングステンを含み、低音響抵抗の材料は酸化シリコンを含む。

【0075】

上記から分かるように、圧電層３０の下方の膜層に対して厚さ薄肉化を行うか、又は他の方式で斜面形状を形成することで、斜面形状に圧電層３０を沈積させる場合、斜面形状を直接的に圧電層３０の上面に伝達して、第２電極接続部２１と圧電層３０との間に第１隙間Ｋ１を形成し、圧電層３０の下方の膜層は第１電極１０を含むため、第１電極１０に対して厚さ薄肉化を行うか、又は他の方式で斜面形状を形成し、以下、実施例ごとに、詳しく説明する。

【0076】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図７及び図８に示すように、第１電極１０は第１厚さ薄肉化領域１１を有し、第１厚さ薄肉化領域１１の厚さを実効共振領域内の第１電極１０の厚さより小さくすることで、圧電層３０が第１厚さ薄肉化領域１１を直接的に覆うようにし、圧電層３０と第２電極接続部２１との間には第１隙間Ｋ１が形成され、第１厚さ薄肉化領域１１の一方が音響反射素子４０の内側に位置する。

【0077】

本実施例において、第１電極１０における第１厚さ薄肉化領域１１は圧電層３０の下方の斜面形状を形成し、第１厚さ薄肉化領域１１の一方が音響反射素子４０の内側に位置し、即ち、第１厚さ薄肉化領域１１は少なくとも音響反射素子４０の内側から開始するため、第１電極１０に圧電層３０を沈積させた場合、第１厚さ薄肉化領域１１の斜面形状が直接的に圧電層３０の上面に伝達され、圧電層３０の上面にも斜面形状が形成され、圧電層の上面の斜面形状の開始点は少なくとも音響反射素子４０のエッジ、又は音響反射素子４０の内側から開始し、そうすれば、第１隙間Ｋ１は少なくとも音響反射素子４０のエッジ、又は音響反射素子４０の内側から開始して、音響反射素子４０の外側で第２電極接続部２１と圧電層３０とは完全的に第１隙間Ｋ１によって仕切られることを保証して、寄生発振を減少又は抑制する。

【0078】

本実施例において、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面の形状を限定しない。好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５に示すように、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は階段状であってもよい。

【0079】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５及び図６に示すように、図６は図５のバルク音響共振器の拡大概略図であり、図面から分かるように、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は階段状であり、具体的に、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は第１斜面Ｘ１、第２斜面Ｘ２及び第１斜面Ｘ１と第２斜面Ｘ２とを接続する第１平面Ｘ３を含み、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１斜面Ｘ１は第２斜面Ｘ２より高い。

【0080】

本実施例において、エッチングプロセスによって第１電極１０に階段状の第１厚さ薄肉化領域１１を形成する。

【0081】

本実施例において、第１厚さ薄肉化領域１１に圧電層３０を沈積させた場合、階段形状は形状伝達の方式で圧電層３０の上面に伝達されるため、圧電層３０の上面は第３斜面Ｙ１、第４斜面Ｙ２、及び第３斜面Ｙ１と第４斜面Ｙ２とを接続する第２平面Ｙ３を含み、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第３斜面Ｙ１は第４斜面Ｙ２より高く、第１厚さ薄肉化領域の第１斜面Ｘ１は圧電層の第３斜面Ｙ１に対応し、第１厚さ薄肉化領域の第１平面Ｘ３は圧電層の第２平面Ｙ３に対応し、第１厚さ薄肉化領域の第２斜面Ｘ２は圧電層の第４斜面Ｙ２に対応し、即ち、第１厚さ薄肉化領域１１の上面の階段形状と圧電層３０の上面の階段形状とは完全に同様である。

【0082】

ここで、バルク音響共振器において、圧電層３０の厚さ方向に沿って伝搬される縦波が主な作用を発揮するが、基底５０が所在する平面に平行する方向に沿って伝搬される一部の横波を不可避的に励起し、且つ横波は実効共振領域の側辺エッジから漏れやすくて、エネルギー損失を招き、本実施例において、圧電層３０の上面において、第３斜面Ｙ１、第２平面Ｙ３及び第４斜面Ｙ２からなる階段形状は実効共振領域のエッジ付近に位置し、当該階段形状は圧電層と、第１隙間Ｋ１に充填される空気又は他の媒体との境界を構成して、音響抵抗変化を発生させるため、横波共振を抑制して、横波漏れ、即ち音響エネルギー損失を減少して、バルク音響共振器の品質係数（Ｑ係数）を向上する。

【0083】

本実施例において、第１斜面Ｘ１と第２斜面Ｘ２とは平行してもよいが、本出願はこれに限定されず、即ち、第１斜面Ｘ１と第２斜面Ｘ２とは平行しなくてもよい。

【0084】

本実施例において、図６及び図６－１に示すように、図６－１は図６における第１厚さ薄肉化領域１１の拡大概略図であり、第１斜面Ｘ１と実効共振領域内の第１電極の上面との間の夾角は第１夾角ａ１であり、第１夾角ａ１は９０°より大きく、同じように、第１斜面Ｘ１と第１平面Ｘ３との間の夾角は第２夾角ａ２であり、第２夾角ａ２も９０°より大きく、第２斜面Ｘ２と第１平面Ｘ３との間の夾角は第３夾角ａ３であり、第３夾角ａ３も９０°より大きい。第１斜面Ｘ１と第２斜面Ｘ２とが平行すると、第１夾角ａ１、第２夾角ａ２及び第３夾角ａ３は等しい。ここで、第１夾角ａ１、第２夾角ａ２及び第３夾角ａ３の角度が大きいほど、第１厚さ薄肉化領域１１の階段変化が緩くなり、以降、圧電層を成長させる場合、圧電層の成長により有利であり、圧電層の、実効共振領域エッジ付近での応力突然変異を減少するとともに、階段の形状突然変化による圧電層の欠陥、破断などの異常を減少する。

【0085】

第１斜面Ｘ１及び第２斜面Ｘ２を２つの垂直面に置き換えてもよいが、傾斜面に対して、形状の突然変異のため、圧電層は垂直面で多くの欠陥が生じて、即ち、垂直面に対して、傾斜面は圧電層の成長により有利であるとともに、圧電層の、階段位置での成長の不連続性の減少により有利である。

【0086】

無論、第１斜面Ｘ１及び第２斜面Ｘ２を２つの弧状面に置き換えてもよく、傾斜面に対して、弧状面であれば、圧電層の成長がより連続になり、圧電層の成長欠陥がより少なくなる。

【0087】

本実施例において、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面に含まれる具体的な階段数を限定せず、即ち、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は１つの階段を含んでもよいし、複数の階段を含んでもよいが、ここで、１つの階段より、複数の階段であれば、圧電層の成長際の応力効果が低下する（なぜならば、２つ又は複数の部分に分けられることで、応力を分散させるためである）とともに、第１厚さ薄肉化領域１１の開始位置（即ち、斜面形状の開始位置）で圧電層３０に生じる欠陥も少なくなる。

【0088】

本実施例において、図６に示すように、実効共振領域内において、第１電極１０の上面と第１斜面Ｘ１との交差点はＡ点であり、実効共振領域内において、圧電層３０の上面と第３斜面Ｙ１との交差点はＢ点であり、Ａ点は音響反射素子４０の内側に位置することで、Ｂ点も音響反射素子４０の内側に位置し、又は音響反射素子４０のエッジと重なることを保証する。

【0089】

本実施例において、図６－１に示すように、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１電極１０の厚さはＤ１であり、第１平面Ｘ３と実効共振領域内の第１電極の上面との間の距離はＤ２であり、Ｄ２をＤ１の半分以下にすることで、第１厚さ薄肉化領域１１の開始位置がよりなだらかになり、圧電層は形状突然変異が生じることなく、圧電層内の欠陥を減少する。

【0090】

第１電極１０において、第１厚さ薄肉化領域１１の高さ及び幅は第１隙間Ｋ１の大きさを决定するから、圧電層の欠陥領域及び応力突然変異を最小にするために、第１隙間Ｋ１の高さを１０ｎｍ～１００ｎｍにして、第１厚さ薄肉化領域１１の幅Ｗ（図６－１におけるＷ）を１００ｎｍ～５００ｎｍにする。

【0091】

ここで、圧電層３０は階段開始箇所（第１厚さ薄肉化領域開始箇所）でわずかな欠陥及び応力突然変異を有すれば、圧電薄膜の実効電気機械結合係数を向上することでそのわずかな影響を相殺し、ＡｌＮ圧電材料を例として、スカンジウム（Ｓｃａｎｄｉｕｍ）元素をドーピングし、ドーピング比は７％～２５％であり、異なるＳｃ比を有するＳｃＡｌＮを使用して、圧電層の階段開始箇所（第１厚さ薄肉化領域開始箇所）でのわずかな欠陥及び応力突然変異を相殺することができる。

【0092】

好ましくは、本出願の別の実施例において、図７及び図７－１に示すように、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は傾斜状であってもよい。

【0093】

本実施例において、エッチングすることで第１電極１０のエンドに傾斜側壁（即ち、第１厚さ薄肉化領域１１）を形成し、傾斜側壁の開始点が音響反射構造４０の内側に位置し、傾斜側壁の傾斜角度が小さいため、傾斜側壁がなだらかであり、圧電層における欠陥が少ない。

【0094】

本実施例において、図７において音響反射構造４０はキャビティであり、図７－１において音響反射構造４０はブラッグ反射鏡であり、ここで、音響反射構造４０がブラッグ反射鏡である場合、第１電極１０は音響反射構造４０を完全に覆わなくてもよく、即ち、第１電極１０は音響反射構造４０を部分的に覆って、圧電層の底部が支持されず大きなひずみが生じることがない。

【0095】

好ましくは、本出願の別の実施例において、図８に示すように、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面は円弧状であってもよい。

【0096】

本実施例において、図８に示すように、音響反射構造４０は基底５０の表面に位置して、地上型であり、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面が円弧状であっても、音響反射構造４０が基底５０内に嵌め込まれる状況に適する。

【0097】

本実施例において、音響反射構造４０のエンドは弧状を呈することで、第１電極１０が音響反射構造４０を覆った後、第１電極１０も弧状の斜面形状に形成され、以降、圧電層を沈積させた後形成される第１隙間Ｋ１の開始点が音響反射構造４０の内側に位置することを確保するために、弧状斜面形状に形成される第１電極１０を引き続いてエッチングして、第１厚さ薄肉化領域１１を形成する。

【0098】

本実施例において、第１厚さ薄肉化領域１１と圧電層３０との接触面を円弧状にすることで、圧電層の連続成長に有利であり、圧電層の欠陥がより少なくなり、品質がより高くなる。

【0099】

上記何れか１つの実施例に基づいて、好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図５－１、図７及び図７－１に示すように、第１厚さ薄肉化領域１１の他方が第１電極１０のエンドと重なることで、圧電層３０は実効共振領域から第１厚さ薄肉化領域１１に沿って基底５０の表面まで延在して、基底５０の表面を覆う。

【0100】

好ましくは、本出願の別の実施例において、図８に示すように、第１厚さ薄肉化領域１１の他方と第１電極１０のエンドとは一定の距離を有し、この場合、圧電層３０は実効共振領域から第１厚さ薄肉化領域１１に沿って延在した後、第１電極１０を一定の距離だけ覆ってから、基底５０の表面まで延在して、基底５０の表面を覆う。

【0101】

ここで、第１厚さ薄肉化領域１１の他方が第１電極１０のエンドと重なっても、第１電極１０のエンドと一定の距離を有しても、音響反射素子４０がキャビティであり、第１電極１０のエンドが音響反射素子４０のエッジの外側に位置する場合、圧電層を支持して、機械的安定性をよりよくするために、第１厚さ薄肉化領域１１の一方がキャビティの内側に位置し、他方がキャビティのエッジ外側に位置する必要がある。音響反射素子４０がブラッグ反射鏡である場合、第１厚さ薄肉化領域１１の一方がブラッグ反射鏡の内側に位置し、他方がブラッグ反射鏡のエッジ外側に位置してもよいし、ブラッグ反射鏡のエッジと重なってもよいし、さらに、ブラッグ反射鏡のエッジ内側に位置してもよく、具体的に、状況に応じて決定すればよい。

【0102】

以上の実施例は、第１電極１０をエッチングすることで、第１厚さ薄肉化領域１１を形成して、圧電層３０が第１厚さ薄肉化領域１１を直接的に覆った後、圧電層３０と第２電極接続部２１との間に第１隙間Ｋ１が形成される。また、第１電極をエッチングすることで第１厚さ薄肉化領域を形成する以外に、金属電極の積層によって第１厚さ薄肉化領域を形成してもよく、この場合、第１電極は複合金属電極である。

【0103】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５－２に示すように、第１電極１０は積層されている第１金属電極Ｍ１と第２金属電極Ｍ２とを含み、第２金属電極Ｍ２は第１金属電極Ｍ１の、圧電層３０に近接する側に位置し、そのエンドは第１金属電極Ｍ１のエンドに対して収縮し、第１厚さ薄肉化領域１１を形成する。

【0104】

本実施例において、第１電極１０は多層金属電極積層から形成される複合電極であり、２層の金属電極のみを含んでもよいし、多層の金属電極を含んでもよく、上面の１層の金属電極のエンドが下面の１層の金属電極のエンドに対して収縮し、即ち、上面の１層の金属電極のサイズが、下面の１層の金属電極のサイズより小さく、このようにして、第１電極１０のエンドに階段状の第１厚さ薄肉化領域１１を形成して、圧電層３０が第１厚さ薄肉化領域１１を直接的に覆った後、圧電層３０と第２電極接続部２１との間には第１隙間Ｋ１が形成される。

【0105】

本実施例において、第１電極１０における各層の金属電極の材質が同様であってもよいし、異なってもよく、共振器の性能を強化させるために、第１電極１０における各層の金属電極は高音響抵抗、高導電型の材質を使用する。

【0106】

上記各実施例において、第１電極１０に対して厚さ薄肉化（エッチング方式又は多層金属電極を積層する方式を含む）を行うことで、第１電極の上面に斜面形状を形成する。以下、如何に第１電極１０に対して厚さ薄肉化を行わず、第１電極の上面に斜面形状を形成するかということを説明する。

【0107】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図９に示すように、音響反射素子４０は基底５０の表面に位置し、第１電極１０が基底５０の表面に突出することで、音響反射素子４０は第１電極の上に突出した部分と基底の表面との間に位置して、圧電層３０が第１電極１０を直接的に覆った後、圧電層３０と第２電極接続部２１との間には第１隙間Ｋ１が形成される。

【0108】

本実施例において、音響反射素子４０は基底の表面に位置し、音響反射素子４０のエンドが傾斜状を呈していることで、第１電極１０が音響反射素子４０のエンドを覆った後、斜面形状として形成され、圧電層３０が第１電極１０を直接的に覆った後、圧電層３０と第２電極接続部２１との間には第１隙間Ｋ１が形成され、第１隙間Ｋ１の開始点が音響反射素子４０の内側に位置するか、又は音響反射素子４０のエッジと重なり、本実施例における第１電極１０は図８の第１電極１０に類似し、その相違点は以下の通りであり、即ち、図８において、第１電極１０が音響反射素子４０を覆って傾斜形状として形成された後でも、依然として、第１電極１０の傾斜部分をエッチングして第１厚さ薄肉化領域１１を形成することに対して、図９において、第１電極１０が音響反射素子４０を覆って傾斜形状として形成された後、第１電極１０をエッチングせず、これによって、プロセスを簡略化する。

【0109】

本実施例において、音響反射素子４０のエンドの傾斜度を制御することで、第１電極１０が音響反射素子４０を覆って、圧電層３０が第１電極を覆った後、形成される第１隙間Ｋ１が少なくとも音響反射素子４０のエッジ、又は音響反射素子４０の内側から開始することを確保する。

【0110】

本実施例において、音響反射素子４０のエンドが傾斜状を呈しているため、実際のプロセスでは、第１電極１０の、音響反射素子４０のエンドに位置する部分は、実効共振領域に位置する部分に対して、その厚さも薄肉化され、具体的な薄肉化程度はプロセスに応じて決定される。

【0111】

本実施例において、第１電極１０に対してエッチングなどの物理的破壊を一切行わないため、圧電層３０の応力分布がより均一になり、デバイス性能及び良品率がよりよくなる。

【0112】

上記何れか１つの実施例に基づいて、本出願の１つの実施例において、図５、図７～図９に示すように、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第２電極接続部２１の上面は実効共振領域内の第２電極の上面を超えず、即ち、本実施例において、第２電極接続部２１は実効共振領域内の第２電極から水平に延在し、又は上に突出してブリッジ型構造を形成することなく、圧電層３０に近接する側に延在する。

【0113】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図７～図９に示すように、第２電極接続部２１の上面は実効共振領域内の第２電極の上面と整合する。

【0114】

一般的に、実効共振領域内の第２電極と第２電極接続部２１とは同一の金属電極であり、且つ同一のプロセスで形成されることに対して、本実施例において、第２電極接続部２１の上面は実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、第２電極接続部２１の下方の第１隙間Ｋ１の上面は、実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えないため、第２電極接続部２１は折曲がなく、水平平坦状である。

【0115】

本実施例において、第２電極接続部２１は折曲がなく、水平平坦状であるため、上に突出したエアブリッジを上電極接続部とすることに存在する問題（１）に対して、本実施例が提供するバルク音響共振器において、第２電極接続部の機械的安定性がより高く、陥没して破断しにくく、そして、上に突出したエアブリッジを上電極接続部とすることに存在する問題（２）に対して、水平平坦状の第２電極接続部の長さが最も短く、エアブリッジのように、外力のため短くなることなく、且つ第２電極の通常のＭｏ材料自体の硬さが大きいため、水平平坦状の第２電極接続部２１は共振器の中心領域に対して横方向引張の作用を発揮して、共振器の中心領域の陥没又は変形を抑制する。

【0116】

発明者は、上に突出したエアブリッジを上電極接続部とすることは、上記の問題（１）、（２）以外に、さらに以下の問題（３）が存在し、
（３）エアブリッジの上方に形成される不活性化層が均一でないことを研究して発見した。

【0117】

実際の応用で、第２電極の加工が完成した後、不活性化層をさらに沈積させる必要があり、エアブリッジ構造がでこぼこするため、エアブリッジの上方に形成される不活性化層の不均一を招き、具体的に、不活性化層（典型的な厚さは５０ｎｍ～１００ｎｍである）は傾斜勾配がある位置に沈積する時、その厚さが薄く、平面位置に沈積する時、その厚さが大きく、その結果、不活性化層の厚さの不一致は、周波数分布の均一性に影響し、１ｎｍの厚さごとに、１ＭＨｚ影響する。

【0118】

本実施例において、水平平坦状の第２電極接続部２１は、不活性化層の厚さの均一性を改善して、集中される周波数分布を実現して、デバイス良品率を向上する。

【0119】

（４）エアブリッジを上電極接続部として製造するプロセスは正確に制御しにくい。

【0120】

共振器の実効共振領域は一般的に第２電極２０によって決定されるため、第２電極、圧電層及び第１電極の位置合わせは非常に重要であり、位置ずれはデバイスモデルの一致性に影響して、加工される共振器と設計されるモデルとは偏差が存在し、デバイスの良品率にも影響する。

【0121】

エアブリッジを上電極接続部とする場合、上電極には突起形状が存在し、具体的に、図１０に示すように、図１０において、０１は上電極であり、０２は下電極であり、０３は音響反射素子であり、０４は圧電層であり、０５は基底であり、突起形状の付近領域のフォトエッチング効果及びエッチング効果は何れも大きく影響され、その理由は以下の通りであり、即ち、フォトエッチングは突起形状によって影響されて、露光及び現像後、フォトレジストに残ったパターンの変形又はずれを招き、エッチングもフォトレジストでの画像の歪みのため、エッチング効果に形状問題が生じる。そして、図１０に示すように、上に突出した構造をエッチングする場合、突起構造の側辺のフォトレジストが薄く、フォトエッチングする時、歪みの状況が生じて、パターンがずれるため、カンチレバーの長さの実際状態と理想状態とは偏差が存在し、カンチレバーの長さ変化は、共振器の性能に大きく影響し、カンチレバーの長さが所定値に達していないと、共振器の並列抵抗Ｒｐに影響して、Ｑｐを低減し、さらに、デバイスのＱ値（Ｑｓ及びＱｐで表徴される）を低減するため、デバイスの良品率にひどく影響し、プロセス最適化が難しいため、間接的にコストを大幅に増やす。

【0122】

本実施例において、第２電極接続部２１は水平平坦状であり、水平平面のフォトエッチング効果、エッチング効果、及び金属層と圧電層との間の整合効果が最適であり、且つ最も簡単であるため、加工プロセスをよりよく制御して、加工プロセスを最適化でき、コストが低く、効果がよりよい。

【0123】

（５）上電極接続部として、エアブリッジの抵抗が大きい。

【0124】

ここで、上電極接続部に対してエアブリッジ構造を採用すると、隣接する共振器の間の電気接続の長さ（突起するブリッジ部のため）が大きくなり、電気信号の伝搬経路が長くなり、損失が大きくなってしまい、特に、高周波の場合、電極の厚さが薄く、電気接続の長さの、抵抗の大きさへの影響が非常に敏感であるため、共振器の直列抵抗Ｒｓに影響する。具体的に、電気接続の長さが大きい場合、電極の抵抗が大きくなり、生じたオーム損失が大きくて、より多くの電気エネルギーは熱エネルギーに変換されて、空気に放散され、損失を増やし、共振器の直列抵抗Ｒｓを高めて、共振器のＱｓを低下し、さらに、共振器のＱ係数（Ｑｓ及びＱｐで表徴される）を低下する。フィルタにおいて、共振器の直列抵抗Ｒｓ及び並列抵抗Ｒｐは、通過帯域挿入損失及びエコー損失を決定し、一般的に、共振器の並列抵抗Ｒｐが高く、直列抵抗Ｒｓが低いほど、対応するフィルタの通過帯域挿入損失がよく、これから分かるように、長い電気接続の長さは共振器の性能を劣化させて、さらに、フィルタの性能に影響する。

【0125】

本実施例において、直線接続は最も短く、且つ最適な接続方式であるため、本実施例において、第２電極接続部２１を水平平坦状にすることで、隣接する共振器の間の電気接続長さを大幅に短くして、音波損失を減少して、共振器のＱ係数を向上する。

【0126】

上記実施例に基づいて、好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５、図７～図９に示すように、第２電極接続部２１は実効共振領域内の第２電極に直接的に水平に接続されている。

【0127】

実際プロセスを配慮すると、好ましくは、本出願の別の実施例において、図１１に示すように、第２電極接続部２１と実効共振領域内の第２電極とは凹み部Ｌ１を介して接続され、凹み部Ｌ１の、実効共振領域内の第２電極に接続される部分は圧電層３０に直接的に接触している。

【0128】

本実施例において、凹み部Ｌ１はＶ字型又はＵ字型を呈しているが、本出願は凹み部Ｌ１の具体的な形状を限定せず、具体的に、状況に応じて決定すればよい。

【0129】

本実施例において、凹み部Ｌ１は実効共振領域のエッジの付近に位置し、且つ凹み部Ｌ１は第２電極と、凹み部Ｌ１に充填される空気又は他の媒体の境界を構成して、音響抵抗変化を発生させるため、横波共振を抑制して、横波漏れ、即ち、音響エネルギー損失を減少して、バルク音響共振器の品質係数を向上する。

【0130】

好ましくは、本出願の別の実施例において、図１２及び図１３に示すように、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第２電極接続部２１の上面は実効共振領域内の第２電極の上面より低く、第２電極接続部２１と実効共振領域内の第２電極とは傾斜部Ｌ２を介して接続される。

【0131】

当該実施例に基づいて、好ましくは、本出願の１つの実施例において、図１２に示すように、傾斜部Ｌ２と圧電層とは直接的に接触している。

【0132】

好ましくは、本出願の別の実施例において、図１３に示すように、実効共振領域内の第２電極が一定の距離だけ水平に延在した後、傾斜部Ｌ２に接続されることで、傾斜部Ｌ２が圧電層３０に接触しない。傾斜部Ｌ２によって、当該位置に形状変化を発生させ、横方向モードの音波を反射して、音波損失を減少して、Ｑ係数を向上する。

【0133】

上記何れか１つの実施例に基づいて、本出願の１つの実施例において、図５－２～図５－４、図７～図７－１、図８及び図９に示すように、第２電極接続部２１を除いた第２電極は実効共振領域から離れて延在して第２電極延在部２２を形成し、第２電極延在部２２と圧電層３０との間には第２隙間Ｋ２があり、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第２隙間Ｋ２の上面は、実効共振領域内の圧電層の上面を超えない。

【0134】

ここで、実効共振領域内の第２電極は一般的に複数の側辺を含み、第２電極接続部２１は実効共振領域内の第２電極の１つの側辺に連結され、本実施例において、実効共振領域内の第２電極の、第２電極接続部に接続される側辺を除いた他の側辺（即ち、第２電極非接続端）は実効共振領域から離れて延在して第２電極延在部２２を形成し、第２電極非接続端における１つ又は複数の側辺に第２電極延在部２２を形成して、且つ第２電極延在部２２と圧電層との間には第２隙間Ｋ２があってもよい。

【0135】

本実施例において、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第２隙間Ｋ２の上面は、実効共振領域内の圧電層の上面を超えず、第１隙間Ｋ１の上面も実効共振領域内の圧電層の上面を超えず、即ち、第２電極２０全体は水平平坦状であってもよいため、機械的安定性がよりよくなる。

【0136】

そして、第１隙間Ｋ１に類似して、第２隙間Ｋ２は音響反射素子４０の内側、又は音響反射素子４０のエッジと重なる位置から開始して、音響反射素子４０の外側まで延在し、この場合、第２隙間Ｋ２は実効共振領域のエンドに位置し、圧電層３０と第２隙間Ｋ２に充填される空気又は他の媒体との間には音響抵抗変化が生じるため、横波共振を抑制して、横波漏れ、即ち、音響エネルギー損失を減少して、バルク音響共振器の品質係数を向上する。

【0137】

上記実施例に基づいて、好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５－２～図５－４、図７～図７－１及び図８に示すように、第１電極１０は第２厚さ薄肉化領域１２をさらに有し、第２厚さ薄肉化領域１２的の厚さを実効共振領域内の第１電極１０の厚さより小さくすることで、圧電層３０が第２厚さ薄肉化領域１２を直接的に覆うようにし、圧電層３０と第２電極延在部２２との間には第２隙間Ｋ２が形成される。

【0138】

第１厚さ薄肉化領域１１に類似して、第２電極延在部２２と圧電層３０との間に第２隙間Ｋ２を形成するために、第２厚さ薄肉化領域１２の一方は音響反射素子４０の内側に位置し、他方は第１電極１０のエンドと重なってもよいし、第１電極１０のエンドと一定の距離を有してもよい。

【0139】

第１厚さ薄肉化領域１１に類似して、第２厚さ薄肉化領域１２と圧電層３０との接触面は階段状、円弧状又は傾斜状であってもよい。また、好ましくは、第２隙間Ｋ２は図５－４に示される凹溝形態であってもよく、この場合、第２電極延在部２２のエンドは凹溝のエッジを超えず、別途の寄生発振が生じることを回避する。

【0140】

第１厚さ薄肉化領域１１に類似して、第１電極１０における第２厚さ薄肉化領域１２はエッチングプロセスによって形成されてもよいし、多層金属電極を積層するように形成されてもよく、具体的に、状況に応じて決定すればよい。

【0141】

第２電極接続部２１と圧電層３０との間の第１隙間Ｋ１に類似して、第２電極延在部２２と圧電層３０との間の第２隙間Ｋ２は、まず、第１電極１０に第２厚さ薄肉化領域１２を形成してから、第２厚さ薄肉化領域１２に圧電層３０を沈積させて、第２厚さ薄肉化領域１２の形状を直接的に圧電層３０の上面に伝達することで、第２電極延在部２２と圧電層３０との間に第２隙間Ｋ２を形成する。

【0142】

第２電極接続部２１と圧電層３０との間の第１隙間Ｋ１に類似して、第２電極延在部２２と圧電層３０との間の第２隙間Ｋ２は音響反射素子４０を基底５０の表面に配置して、音響反射素子４０のエンドを傾斜状に設置することにより、第１電極１０が音響反射素子４０のエンドを覆い斜面形状として形成されるようにし、これによって、圧電層３０が第１電極１０を直接的に覆い、圧電層３０と第２電極延在部２２との間に第２隙間Ｋ２を形成し、第２隙間Ｋ２の開始点は音響反射素子４０の内側に位置するか、又は音響反射素子４０のエッジと重なる。

【0143】

以上のように、本出願の実施例が提供するバルク音響共振器において、第１電極の上面に斜面形状を形成することで、第１電極に圧電層を沈積させる場合、斜面形状を直接的に圧電層の上面に伝達して、圧電層の上面に斜面形状を形成し、さらに、第２電極接続部と圧電層との間に第１隙間を形成して、第２電極接続部と圧電層とを離間させ、第２電極接続部と第１電極とが音響反射素子以外の領域で重畳して寄生発振が生じることを回避し、第１電極から第２電極を指向する方向で、第１隙間の上面は実効共振領域内の圧電層の上面を超えず、これによって、第２電極接続部の機械的安定性がよりよくなり、陥没及び破断などの状況が生じにくく、また、圧電層の厚さはそのまま保持され、圧電層に対してエッチングなどの物理的破壊を行わず、圧電層の局所応力を破壊することなく、応力分布がより均一になり、デバイスの良品率を高めて、デバイスの実効電気機械結合係数も向上して、さらに、デバイスの機械的強度及び確実性を保証し、形状伝達の方式で圧電層を成長させ、プロセスも簡単且つ操作しやすい。

【0144】

図１４は、本出願の図５のバルク音響共振器及び伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器のスミスチャート概略図を示し、Ｓｍｉｔｈチャートにおいて、曲線円が小さく、折点が多く、振幅が大きいほど、寄生モードが強く、スプリアスモードが多く、逆に、弱く、Ｓｍｉｔｈチャートにおいて、曲線が円の外側に近接し、滑らかであるほど、共振器のエコー損失が小さいことは既知である。図１４から分かるように、伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器に対して、本出願のバルク音響共振器のＳｍｉｔｈチャートにおいて、曲線円が小さく、折点が少なく、振幅が小さく、寄生が弱く、曲線が円の外側に近接し、共振器のエコー損失が小さい。

【0145】

図１５は、本出願の図５のバルク音響共振器及び伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器の抵抗が、周波数に連れて変化する関係概略図であり、共振器の寄生発振が小さくなると同時に、デバイスの直列抵抗Ｒｓも小さくなるため、デバイスのＱ値が高くなり、図１５から分かるように、２．１ＧＨｚ付近の共振器を例として、本出願のバルク音響共振器の直列抵抗Ｒｓは２．７Ωであり、伝統のサンドイッチ構造のバルク音響共振器の直列抵抗Ｒｓは３．５Ωであり、寄生共振は著しく改善され、特に、２.１８ＧＨｚ付近の寄生共振モードが大きく低下する。

【0146】

本出願の実施例は共振器ユニットをさらに提供し、図５～図５－３、図７～図７－１、図８及び図９に示すように、当該共振器ユニットは少なくとも第１共振器１００、電気素子２００、及び接続構造２３を含み、第１共振器１００は上記何れか１つの実施例が提供するバルク音響共振器であり、
接続構造２３の両端には第１共振器１００の第２電極接続部２１及び電気素子２００が接続される。

【0147】

ここで、第１共振器は寄生発振が少なく、機械的安定性が高く、圧電層の応力分布が均一であり、デバイス性能及び良品率が何れも高いなどの利点を有するため、当該共振器ユニットの性能もよい。

【0148】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、電気素子２００もバルク音響共振器であり、即ち、接続構造２３には２つのバルク音響共振器が接続される。具体的に、図５～図５－３、図５－５～図５－８、図７～図７－１、図８～図８－３、及び図９～図９－３は何れも接続構造２３に２つのバルク音響共振器が接続される概略図であり、電気素子２００は第１共振器１００と完全に同様である共振器であってもよく、即ち、電気素子も第１電極１０、第２電極２０、及び第１電極１０と第２電極２０との間に位置する圧電層３０を含み、音響反射素子４０は第１電極１０の、圧電層３０に背離する側に設けられ、音響反射素子４０、第１電極１０、圧電層３０及び第２電極２０の重畳部分は実効共振領域であり、第２電極２０は実効共振領域内に位置する部分以外、第２電極接続部２１をさらに含み、圧電層３０は第１電極１０のエンドを超えるように延在して、その厚さが不変であり、第２電極接続部２１と圧電層３０との間には第１隙間Ｋ１があり、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、第１隙間Ｋ１の上面は実効共振領域内の圧電層３０の上面を超えない。

【0149】

好ましくは、本出願の別の実施例において、電気素子２００はインダクタ、コンデンサ又はパッドなどの他の電気素子を含んでもよく、具体的に、図５－９～図５－１０及び図９－４は何れも接続構造に第１共振器１００、インダクタ、コンデンサ又はパッドなどの他の電気素子が接続される概略図であり、インダクタ、コンデンサ又はパッドなどの他の電気素子を図示せず、インダクタ、コンデンサ又はパッドなどの他の電気素子と第１共振器１００とが接続される金属層のみを図示する。

【0150】

上記何れか１つの実施例に基づいて、本出願の１つの実施例において、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、接続構造２３の上面は、第１共振器１００における実効共振領域内の第２電極の上面を超えない。

【0151】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、接続構造２３の上面は第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、接続構造２３と圧電層との間には第３隙間Ｋ３があり、具体的に、図５～図５－３、図５－８～図５－１０、図７～図７－１、図８及び図９を参照すればよい。

【0152】

本実施例において、第１共振器１００の第２電極接続部２１及び接続構造２３は何れも第１共振器１００における実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、圧電層３０は第１共振器の実効共振領域から基底５０の表面まで延在して、これによって、接続構造２３と圧電層３０との間には第３隙間Ｋ３がある。

【0153】

ここで、実際の応用において、第２電極２０と接続構造２３とは同時に沈積して形成され、同一の金属層であるが、一般的に接続構造２３に対してエッチングを行う必要があり、接続構造２３と圧電層３０との間には第３隙間Ｋ３があり、これによって、接続構造２３をエッチングする時、接続構造２３の下方の圧電層３０を破壊しないことを保証するとともに、デバイス平面全体上の圧電層３０の完全性を保証して、実効共振領域付近の圧電層に対する応力変化を回避し、デバイスの許容電力及び静電破壊耐性を最大限で向上する。

【0154】

本実施例において、第１共振器１００の第２電極接続部２１及び接続構造２３は何れも第１共振器１００における実効共振領域内の第２電極の上面と整合し、さらに以下の利点を有する：
（ａ）第２電極２０及び接続構造２３全体は水平平坦状を呈し、折曲がなく、機械的安定性がより高い；
（ｂ）水平の第２電極接続部２１及び接続構造２３は長さをこれ以上短くできないため、共振器の中心領域に対して横方向引張の作用を発揮して（具体的な受力は、図５の矢印を参照すればよい）、共振器の中心領域の陥没及び変形を抑制する；
（ｃ）水平の第２電極２０及び接続構造２３の上方に成長する不活性化層の厚さの均一性が高く、集中される周波数分布を実現して、デバイス良品率を向上する；
（ｄ）水平の第２電極２０及び接続構造２３のフォトエッチング効果、エッチング効果、及び金属層と圧電層との間の整合効果が最もよいため、加工プロセスを最適化して、コストが最も低い；
（ｅ）水平の第２電極接続部２１及び接続構造２３によって、第１共振器１００と他の電気素子との間の接続距離を最短にして、接続抵抗を最小にして、これによって、音波損失を減少して、デバイスの品質係数（Ｑ係数）を向上する。

【0155】

本出願の別の実施例において、第１電極１０から第２電極２０に指向する方向で、接続構造２３の上面は第１共振器１００における実効共振領域内の第２電極の上面より低く、接続構造２３と圧電層３０との間には第３隙間Ｋ３があり、具体的に、図５－６、図８－２及び図９－２を参照すればよく、又は、接続構造２３と圧電層３０とは直接的に接触し、具体的に、図５－７、図８－３及び図９－３を参照すればよい。

【0156】

上記から分かるように、接続構造２３と圧電層３０との間に第３隙間Ｋ３がある場合、接続構造２３をエッチングする場合、接続構造２３の下方の圧電層３０を破壊しないことを保証するとともに、デバイス平面全体上の圧電層の完全性を保証する。

【0157】

接続構造２３は圧電層３０と直接的に接触すると、圧電層３０によって支持され、接続構造２３の機械的安定性がよくなる。

【0158】

上記何れか１つの実施例に基づいて、好ましくは、本出願の１つの実施例において、接続構造２３の両端は第１共振器１００の第２電極接続部２１及び電気素子２００にそれぞれ直接的に接続される。

【0159】

好ましくは、本出願の別の実施例において、第２電極接続部２１の、接続構造２３に近接する側は少なくとも１つの凹凸構造Ｌ３を有し、接続構造２３は少なくとも１つの凹凸構造Ｌ３を介して第１共振器１００の第２電極接続部２１及び／又は電気素子２００に接続され、具体的に、図５－５、図８－１及び図９－１を参照すればよい。

【0160】

ここで、図５－５、図８－１及び図９－１において、第１共振器１００の第２電極接続部２１と接続構造２３とは略整合と見なされ、両者の接続位置には凹凸構造Ｌ３が出現し、その原因は、第１共振器１００における第２電極接続部２１と圧電層３０との間の第１隙間Ｋ１でも、接続構造２３と圧電層３０との間の第３隙間Ｋ３でも、何れも隙間形成の対象となる位置に犠牲層を充填してから、第２電極接続部２１及び接続構造２３を形成した後、犠牲層を除去して、第１隙間Ｋ２及び第３隙間Ｋ３を形成するためである。

【0161】

発明者は、隙間の製造過程で、第２電極接続部２１と接続構造２３との間に少なくとも１つの突起を形成し、突起の両側は凹んで、即ち、凹凸構造Ｌ３を形成し、当該凹凸構造Ｌ３はちょうど空気と第２電極との境界を形成して、音響抵抗変化が生じて、従って、横波共振を抑制して、横波漏れ、即ち、音響エネルギー損失を減少して、バルク音響共振器の品質係数を向上することを研究して発見した。

【0162】

本実施例において、電気素子２００も共振器である場合、その第２電極接続部２１の、接続構造２３に近接する側も少なくとも１つの凹凸構造Ｌ３を有し、この時、接続構造２３は何れも少なくとも１つの凹凸構造Ｌ３を介して、第１共振器１００の第２電極接続部２１及び電気素子２００の第２電極接続部２１に接続される。電気素子２００はコンデンサ、インダクタ又はパッドなどの他の素子である場合、接続構造２３は少なくとも１つの凹凸構造Ｌ３を介して電気素子２００に電気接続されてもよいし、直接的に電気素子２００に電気接続されてもよく、且つ少なくとも１つの凹凸構造２３を介して第１共振器１００の第２電極接続部２１に電気接続される。

【0163】

ここで、第１共振器１００はその第２電極接続部２１及び接続構造２３を介して電気素子２００に接続される場合、第１共振器１００の第２電極接続部２１及び接続構造２３は実際に同一層の金属層であり、電気素子２００において、接続対象となる金属層も第１共振器１００の第２電極接続部２１及び接続構造２３と同一層の金属層、即ち、何れも第２電極が所在する金属層であると、第１共振器１００の第２電極接続部２１は直接的に接続構造２３を介して電気素子２００に接続さればよい。電気素子２００において、接続対象となる金属層は、第１共振器１００の第２電極接続部２１及び接続構造２３と同一層の金属層でなければ、第１共振器１００の第２電極接続部２１と接続構造２３とは直接的に接続されてもよいが、接続構造２３と、電気素子２００で接続対象となる金属層との間には、貫通するスルーホールが設けられる必要があり、且つスルーホール内には接続部材が設けられることで、接続構造２３と、電気素子２００で接続対象となる金属層とは接続部材を介して接続される。

【0164】

以下、電気素子２００において接続対象となる金属層と、第１共振器の第１電極１０とは同一層の金属層であることを例として詳しく説明する。

【0165】

好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５－８～図５－１０、及び図９－４に示すように、第１共振器１００の第２電極２０はその第２電極接続部２１、接続構造２３及び接続部材２４を介して電気素子２００に接続され、圧電層３０は貫通するスルーホールを有し、接続部材２４はスルーホール内に位置するとともに、電気素子２００に接続され、第１電極１０から第２電極２０を指向する方向で、接続部材２４はさらにスルーホールから圧電層３０の上面まで延在している。

【0166】

具体的に、図５－８～図５－１０は何れも第１共振器１００の第２電極接続部２１、接続構造２３及び圧電層３０を貫通するスルーホール内の接続部材２４が順に接続されて、電気素子２００において第１共振器１００の第１電極１０と同一層にある金属層に接続される概略図を示す。

【0167】

ここで、図５－８において、電気素子２００もバルク音響共振器であり、従って、接続部材２４は直接的にスルーホールの底部で電気素子２００の第１電極に接続される。

【0168】

図５－９、図５－１０及び図９－４において、電気素子２００はコンデンサ、インダクタ又はパッドなどの電気素子であってもよく、そうすれば、接続部材２４は直接的にスルーホールの底部で電気素子２００の金属層に接続されてもよいし、圧電層３０の上面まで延在してから、電気素子２００の金属層に接続されてもよく、これに対して本出願は限定せず、具体的に、状況に応じて決定すればよい。

【0169】

さらに、好ましくは、本出願の１つの実施例において、図５－１０及び図９－４に示すように、接続部材２４の、圧電層の上面に位置する一端は持ち上げられて持ち上げ部２５を形成し、持ち上げ部２５と圧電層３０との間には第４隙間Ｋ４がある。

【0170】

本実施例において、持ち上げ部２５と圧電層３０との間には第４隙間Ｋ４が形成されることで、加工する時、圧電層３０までオーバーエッチングすることなく、加工プロセスを簡略化し、圧電層３０全体において、開口以外の領域に対して物理的破壊又は除去がなく、実効共振領域付近の圧電層に対する応力変化を回避して、デバイスの許容電力及び静電破壊耐性を最大限で向上する。

【0171】

以上のように、本出願の実施例が提供する共振器ユニットにおいて、第１共振器と電気素子とを接続する接続構造の上面も、第１共振器における実効共振領域内の第２電極の上面を超えず、即ち、第１共振器の第２電極接続部及び接続構造は何れも水平平坦状であり、従って、機械的安定性がより高く、且つ水平の第２電極接続部及び接続構造は共振器の中心領域に対して横方向引張の作用を発揮して、共振器の中心領域の陥没又は変形を抑制し、水平の第２電極及び接続構造で成長する不活性化層の厚さの均一性もより高くなり、集中される周波数分布を実現し、また、水平の第２電極及び接続構造のフォトエッチング効果、エッチング効果、及び金属層と圧電層との間の整合効果が最適であり、従って、加工プロセスを最適化して、コストが最も低く、水平の第２電極接続部及び接続構造によって、接続距離を最短にして、接続抵抗を最小にして、これによって、音波損失を減少して、デバイスの品質係数を向上する。

【0172】

本出願の実施例はフィルタをさらに提供し、上記何れか１つの実施例が提供するバルク音響共振器、又は上記何れか１つの実施例が提供する共振器ユニットを含む。

【0173】

本出願の実施例は電子機器をさらに提供し、上記何れか１つの実施例が提供するバルク音響共振器、又は上記何れか１つの実施例が提供する共振器ユニットを含む。

【0174】

バルク音響共振器及び共振器ユニットについて、上記各実施例において詳しく記載したため、ここで、贅言しない。

【0175】

本明細書における各部分に対して並列と漸進とを結合する方式で記載し、各部分は何れも他の部分との相違点を主に説明し、各部分の間の同様／類似の部分について、互いに参照すればよい。

【0176】

開示された実施例に対する上記説明によれば、本明細書における各実施例に記載の特徴を互いに置き換え又は組み合わせることで、当業者は本出願を実現又は使用できる。これらの実施例に対する多種の補正は当業者にとって自明であり、本出願の精神又は範囲から逸脱しない場合、本明細書に定義される一般的な原理は他の実施例において実現できる。従って、本出願は本明細書に示される実施例に限定されず、本明細書が開示した原理及び新規特点と一致する最も幅広い範囲に合う。

【図1】