(57)【要約】【課題】電気機械結合係数を向上させること。【解決手段】本発明は、基板１０と、基板１０上に形成された低比重下部電極１２ａと、低比重下部電極１２ａ上に形成され低比重下部電極１２ａより比重の大きい高比重下部電極１２ｂと、を備えた下部電極１２と、高比重下部電極１２ｂ上に形成された圧電膜１４と、圧電膜１４上に形成され高比重下部電極１２ｂより厚い高比重上部電極１６ｂと、高比重上部電極１６ｂ上に形成され高比重上部電極１６ｂより比重の小さい低比重上部電極１６ａと、を備えた上部電極１６と、を具備し、下部電極１２と上部電極１６との質量は等しい共振子である。【選択図】図６
2010118951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板上に形成された低比重下部電極と、前記低比重下部電極上に形成され前記低比重下部電極より比重の大きい高比重下部電極と、を備えた下部電極と、
前記高比重下部電極上に形成された圧電膜と、
前記圧電膜上に形成され前記高比重下部電極より厚い高比重上部電極と、前記高比重上部電極上に形成され前記高比重上部電極より比重の小さい低比重上部電極と、を備えた上部電極と、
を具備し、
前記下部電極と前記上部電極との質量は等しいことを特徴とする共振子。
【請求項２】
前記下部電極と前記上部電極との質量の等しさの許容範囲は１０％以内であることを特徴とする請求項１記載の共振子。
【請求項３】
前記低比重下部電極と前記低比重上部電極との比重は等しく、
前記高比重下部電極と前記高比重上部電極との比重は等しいことを特徴とする請求項１または２記載の共振子。
【請求項４】
前記低比重下部電極および前記低比重上部電極はＣｒであり、
前記高比重下部電極および前記高比重上部電極はＲｕであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の共振子。
【請求項５】
前記高比重上部電極と前記低比重上部電極との間に共振周波数を調整する調整膜を具備することを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の共振子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載の共振子を含むフィルタ。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項記載の共振子とする直列腕共振子および並列腕共振子を備え、
前記直列腕共振子の前記高比重上部電極と前記低比重上部電極とは接しており、
前記並列腕共振子は、前記高比重上部電極と前記低比重上部電極との間に前記並列腕共振子の共振周波数を調整するための調整膜を備えることを特徴とするフィルタ。
【請求項８】
請求項６または７記載のフィルタを含むデュープレクサ。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか一項記載の共振子を含む電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子、フィルタ、デュープレクサおよび電子装置に関し、特に、下部電極および上部電極がそれぞれ低比重膜と高比重膜とを備える共振子、フィルタ、デュープレクサおよび電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される無線機器の急速な普及により、小型で軽量な共振器およびこれを組み合わせて構成したフィルタの需要が増大している。これまでは主として誘電体と表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタが使用されてきたが、最近では、特に高周波での特性が良好で、かつ小型化とモノリシック化が可能な素子である圧電薄膜共振器およびこれを用いて構成されたフィルタが注目されつつある。
【０００３】
圧電薄膜共振子の中には、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）タイプとＳＭＲ(Solidly Mounted Resonator)タイプがある。図１から図３のように、ＦＢＡＲは、基板１０上に下部電極１２、圧電膜１４、および上部電極１６からなる積層膜構造を有している。圧電膜１４を挟み下部電極１２と上部電極１６とが対向する部分（共振部）の下部電極１２下に空隙２０が形成されている。下部電極１２下または基板１０下には絶縁膜１５が設けられている。図１の例においては、空隙２０は基板１０裏面からのウェットまたはドライエッチング等により基板１０に形成される。図２の例においては、空隙２０は基板１０表面に設けた犠牲層のウェットエッチングにより、下部電極１２と基板１０との間に形成される。図３の例においては、空隙２０は基板１０の窪みに形成される。図４のように、ＳＭＲにおいては、空隙の代わりに音響多層膜２２を有している。音響多層膜２２は、音響インピーダンスが高い膜と低い膜を交互にλ/４（λ：弾性波の波長）の膜厚で積層されている。
【０００４】
圧電薄膜共振子の動作原理について、ＦＢＡＲを例に説明する。上部電極と下部電極との間に電気信号である高周波の電圧を印加すると、共振部の圧電膜内に逆圧電効果に起因する弾性波が励振される。また、弾性波によって生じる圧電膜の歪みは圧電効果により上部電極と下部電極との間の電気信号に変換される。この弾性波は、上部電極と下部電極（上部電極上や下部電極下に付加される膜を含む）とがそれぞれ空気と接する面で全反射される。このため、圧電膜の厚み方向に主変位をもつ縦型振動となる。この縦型振動の共振現象を利用することで、所望の周波数特性を有する共振子またはフィルタを得ることができる。
【０００５】
共振現象は、下部電極、圧電膜および上部電極（上部電極上や下部電極下に付加される膜を含む）からなる積層膜の総膜厚Ｈが、弾性波の波長λの１／２（１／２波長）の整数倍（ｎ倍）となる周波数（つまりＨ＝ｎλ／２となる周波数）において生じる。ここで、圧電膜の材料によって決まる弾性波の伝搬速度をＶとすると、共振周波数Ｆは、Ｆ＝ｎＶ／（２Ｈ）となる。このことから、積層膜の総膜厚Ｈにより共振周波数Ｆを制御することができる。
【０００６】
ここで、上部電極および下部電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等またはこれらを組み合わせた膜を用いることができる。圧電膜としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、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、基板１０としては、シリコン、ガラス等を用いることができる。
【０００７】
圧電薄膜共振子においては、電気機械結合係数（ｋ２）やＱファクタを大きくすることが求められている。これにより、例えば、フィルタ特性の広帯域化が可能となる。電気機械結合係数を向上させる方法として以下の方法が知られている。
【０００８】
第１に、大きな電気機械結合係数を有する圧電膜を用いる技術（技術１）である。一般的に用いられる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に比べ大きな電気機械結合係数を有する圧電膜として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）が知られている。
【０００９】
第２に、圧電膜の配向性を向上させることにより電気機械結合係数を向上させる技術（技術２）が知られている。非特許文献１には、圧電膜として窒化アルミニウムを用いた場合の配向性と電気機械結合係数の相関関係が開示されている。
【００１０】
第３に、下部電極と上部電極との膜厚の和と、圧電膜との膜厚比を制御することにより電気機械結合係数を向上させる技術（技術３）が知られている。特許文献１には、上部電極および下部電極をタングステン、アルミニウム、金、銅としたときの、上部電極と下部電極との膜厚の和と、圧電膜の膜厚と、の比に対する電気機械結合係数の関係が開示されている。
【特許文献１】米国特許６２９１９３１号明細書
【非特許文献１】IEEE Ultrasonics Symposium, p807-811 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、技術１では、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸鉛の高品質な成膜が難しく、これらを用いた圧電薄膜共振器では実用的な共振特性は得られてない。技術２では、圧電膜の下地の材料、下地の表面ラフネスおよび圧電膜の成膜条件等の多くの制御が求められる。しかし、これらの制御が不十分な場合、圧電膜の配向性の揺らぎが生じてしまい、共振特性が揺らいでしまう。技術３では、電気機械結合係数の向上のため下部電極と上部電極との膜厚の和と、圧電膜との膜厚比を小さくすることになる。しかし、下部電極と上部電極との膜厚の和を小さくすると電極の抵抗が増大し、挿入損失が大きくなってしまう。このように、圧電薄膜共振器の電気機械結合係数を向上させることが難しいという課題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電気機械結合係数を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本共振器は、基板と、基板上に形成された低比重下部電極と、前記低比重下部電極上に形成され前記低比重下部電極より比重の大きい高比重下部電極と、を備えた下部電極と、前記高比重下部電極上に形成された圧電膜と、前記圧電膜上に形成され前記高比重下部電極より厚い高比重上部電極と、前記高比重上部電極上に形成され前記高比重上部電極より比重の小さい低比重上部電極と、を備えた上部電極と、を具備し、前記下部電極と前記上部電極との質量は等しい。
【００１４】
本フィルタ、デュープレクサおよび電子装置は、上記共振子を含むフィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
本共振子は、高比重上部電極を高比重下部電極より厚くすることにより電気機械結合係数およびＱ値を向上させることができる。また、下部電極と上部電極の質量がほぼ等しくことにより、共振子の特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照に本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図５は、実施例１に係る圧電薄膜共振子を用いるラダー型フィルタ１００を示す図である。入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４が接続されている。また直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４間のノードとグランドとの間に並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３が接続されている。並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の共振周波数は直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４より低く設計されている。これにより、ラダー型フィルタ１００はバンドパスフィルタとして機能する。
【００１８】
図６は、フィルタ１００の直列腕共振子に相当する圧電薄膜共振子の断面図である。図６のように、平坦主面を備えるＳｉ基板１０上に下部電極１２が形成されている。下部電極１２は、基板１０上に形成されたＣｒを主に含む低比重下部電極１２ａと、Ｒｕを主に含む高比重下部電極１２ｂとからなる二重構造を備えている。下部電極１２の高比重下部電極１２ｂ上に（００２）方向を主軸とするＡｌＮを主に含む圧電膜１４が形成されている。圧電膜１４上に上部電極１６が形成されている。上部電極１６は、圧電膜１４上に形成されたＲｕを主に含む高比重上部電極１６ｂと、Ｃｒを主に含む低比重上部電極１６ａとからなる二重構造を備えている。上部電極１６は、圧電膜１４を挟み下部電極１２と対向する領域（共振部４０）を有するように設けられている。上部電極１６上に、絶縁膜であるＳｉＯ２を主に含む第１調整膜２４が形成されている。第１調整膜２４は、共振子の共振周波数を調整するための膜であり、共振部４０を保護するための膜である。基板１０上に、基板１０との間に下部電極１２側にドーム状の膨らみを有する空隙２０が形成されるように下部電極１２が設けられている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙２０の周辺では空隙２０の高さが小さく、空隙２０の内部ほど空隙２０の高さが高くなるような形状の膨らみである。
【００１９】
図６のように、圧電膜１４には、低比重下部電極１２ａおよび低比重上部電極１６ａより比重の大きい高比重下部電極１２ｂおよび高比重上部電極１６ｂが接して形成されている。以下、圧電膜１４の膜厚をｔ４、低比重下部電極１２ａの膜厚をｔ２ａ、高比重下部電極１２ｂの膜厚をｔ２ｂ、低比重上部電極１６ａの膜厚をｔ６ａ、高比重上部電極１６ｂの膜厚をｔ６ｂとする。実施例１では、ｔ２ｂ＜ｔ６ｂである。
【００２０】
図７は、フィルタ１００の並列腕共振子に相当する圧電薄膜共振子の断面図である。図６の直列腕共振子においては、高比重上部電極１６ａと低比重上部電極１６ｂとが直接接しているのに対し、図７の並列腕共振子においては、高比重上部電極１２ｂと低比重上部電極１６ａとの間にＴｉを主に含む第２調整膜２８が設けられている。製造工程において第１調整膜２４の膜厚を調整することにより、直列腕共振子と並列腕共振子との両方の共振周波数を調整することができる。一方、第２調整膜２８の膜厚を調整することにより、並列腕共振子のみの共振周波数を調整することができる。このように、第１調整膜２４と第２調整膜２８とを用いることにより、所望のフィルタ特性を得ることができる。
【００２１】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、直列腕共振子の製造方法を示す断面図である。図８（ａ）を参照に、基板１０上に、膜厚が約２０〜１００ｎｍのＭｇＯ（酸化マグネシウム）を犠牲層３０としてスパッタリング法を用い形成する。実施例１では、犠牲層３０としてＭｇＯを用いているが、ＺｎＯ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＳｉＯ２等、エッチングで容易に溶解できる材料を用いることもできる。露光技術およびエッチング技術を用い、犠牲層３０を所定の形状とする。犠牲層３０は、共振部４０となる領域よりやや大きめとする。これにより、図８（ｃ）において、ドーム形状が容易に形成される。
【００２２】
図８（ｂ）を参照に、犠牲層３０を覆うように、下部電極１２として、Ｃｒ膜（低比重下部電極）およびＲｕ膜（高比重下部電極）を０．６〜１．２Ｐａの圧力下のＡｒガス雰囲気中でスパッタリング法を用い形成する。Ｃｒ膜とＲｕ膜とは連続的に成膜される。露光技術およびエッチング技術を用い、下部電極１２を所定の形状とする。下部電極１２および基板１０上に、圧電膜１４としてＡｌＮを約０．３Ｐａの圧力下のＡｒ／Ｎ２ガス雰囲気中でスパッタリング法を用い形成する。圧電膜１４上に，Ｒｕ膜（高比重上部電極）およびＴｉ膜（第２調整膜）をそれぞれ０．６〜１．２Ｐａの圧力下のＡｒガス雰囲気中でスパッタリング法を用い形成する。並列腕共振子の共振部４０にＴｉ膜を残存させ、直列腕共振子のＴｉ膜を除去する。Ｃｒ膜（低比重下部電極）を０．６〜１．２Ｐａの圧力下のＡｒガス雰囲気中でスパッタリング法を用い形成する。上部電極１６上に第１調整膜２４を形成する。露光技術およびエッチング技術を用い、第１調整膜２４、上部電極１６および圧電膜１４を所定の形状とする。これにより、下部電極１２、圧電膜１４および上部電極１６からなる共振部が形成される、また、圧電膜１４には、下部電極１２の信号を外部に取り出すための開口部２６が形成される。
【００２３】
図８（ｃ）を参照に、犠牲層３０をエッチングするためのエッチング液を導入路（不図示）を経て導入し、犠牲層３０を除去する。ここで、下部電極１２、圧電膜１４および上部電極１６からなる積層膜の応力は、スパッタリング条件の調整により圧縮応力となるように設定されている。このため、犠牲層３０のエッチングが完了した時点で、下部電極１２、圧電膜１４および上部電極１６を含む複合膜は膨れ上がり、下部電極１２と基板１０の間にドーム状形状を有する空隙２０が形成される。なお、実施例１では複合膜の圧縮応力は−１５０ＭＰａから−３００ＭＰａとなるように設定されている。
【００２４】
次に、共振子を作製し、高比重膜の総膜厚と圧電膜の膜厚との比（膜厚比）と、共振子の特性との関係を調べた。図９（ａ）から図９（ｃ）は、作製した共振子におけるそれぞれ膜厚比に対する電気機械結合係数の基準共振子からの差（Δｋ２）、共振点のＱ値の基準共振子からの差（ΔＱｒ）および反共振点のＱ値の基準共振子からの差（ΔＱａ）を示す図である。図６において、高比重膜の総膜厚はｔ２ｂ＋ｔ６ｂであり、圧電膜の膜厚はｔ４である。膜厚比は（ｔ２ｂ＋ｔ６ｂ）／ｔ４である。まず、圧電膜１４の膜厚が１１９０ｎｍ、高比重下部電極１２ｂおよび高比重上部電極１６ｂの膜厚が各々２４０ｎｍの共振子を基準とした。基準の共振子は膜厚比が０．４であり、図９（ａ）から図９（ｃ）において白四角で示している。
【００２５】
比較例１とし、圧電膜１４の膜厚増加分を、共振周波数が一定となるように高比重下部電極１２ｂと高比重上部電極１６ｂの膜厚を等しく減少させて（つまり、ｔ２ｂ＝ｔ６ｂの関係を保ちながら）、膜厚比を０．４から減少させた共振子を作製した。また、実施例１として、高比重上部電極１６ｂの膜厚ｔ６ｂを２４０ｎｍとし、圧電膜１４の膜厚の増加分を共振周波数が一定となるように高比重下部電極１２ｂの膜厚を減少させることにより、膜厚比を減少させた共振子を作製した。なお、低比重下部電極１２ａおよび低比重上部電極１６ａの膜厚は、ｔ２ａ＋ｔ６ａ＝１３０ｎｍとなるようにし、下部電極１２と上部電極１６との質量がほぼ同じとなるように、それぞれの膜厚ｔ２ａおよびｔ６ａを設定している。なお、共振部４０は２４７×１７７μｍの楕円形である。図９（ａ）から図９（ｃ）において、実施例１を黒丸、比較例１を白丸で示す。
【００２６】
図９（ａ）を参照に、膜厚比が小さくなると電気機械結合係数は大きくなる。これは、特許文献１の結果と一致している。一方、図９（ｂ）および図９（ｃ）のように、膜厚比が小さくなるとＱ値は小さくなる。これは、電極の抵抗が大きくなったためである。このように、電気機械結合係数とＱ値とはトレードオフの関係にある。図９（ａ）のように、同じ膜厚比では、実施例１が比較例１に比べ電気機械結合係数が大きい。図９（ｂ）および図９（ｃ）のように、同じ膜厚比では、実施例１が比較例１に比べＱ値が大きい。このように、ｔ２ｂ＜ｔ６ｂとすることにより、同じＱ値であっても電気機械結合係数を向上させることができる。
【００２７】
また、弾性波を圧電膜１４の上下で対称に励振させるためには、下部電極１２と上部電極１６の質量がほぼ等しいことが求められる。弾性波が圧電膜１４の上下で対称に励振しないと、共振子の特性が劣化してしまう。
【００２８】
そこで、電気機械結合係数およびＱ値に主に影響する比重の大きく圧電膜１４に接している高比重下部電極１２ｂおよび高比重上部電極１６ｂの膜厚をｔ２ｂ＜ｔ６ｂとし、高比重上部電極１６ｂを高比重下部電極１２ｂより厚くする。これにより電気機械結合係数およびＱ値を向上させる。一方、圧電膜１４内の弾性波の励振は、下部電極１２および上部電極１６の質量で主に決まる。そこで、下部電極１２と上部電極１６の質量がほぼ等しくする。これにより、圧電膜１４内の弾性波の励振を上下対称とすることができ、共振子の特性を向上させることができる。
【００２９】
次に、フィルタを作製した。図１０（ａ）は、基準となる共振子（膜厚比が０．４）と実施例１の各膜厚比の共振子で形成した図５の作製したフィルタの通過特性を示す図である。なお、第１調整膜２４および第２調整膜２８の膜厚は、それぞれ５０ｎｍおよび１２５ｎｍである。図１０（ｂ）は、各膜厚比に対して、損失が−１．８ｄＢのときの通過帯域幅を示す図であり、図１０（ｃ）は、各膜厚比に対して、通過帯域内の最大損失を示す図である。通過帯域幅および通過帯域内最大損失とも膜厚比が約０．３５のときが最良であった。
【００３０】
次に、膜厚比に対するフィルタの周波数変動をＭａｓｏｎの等価回路を用いシミュレーションした。図１１（ａ）は比較例１における膜厚比に対するフィルタの中心周波数を、図１１（ｂ）は比較例１における膜厚比に対する第２調整膜２８の膜厚１ｎｍ当たりの通過帯域幅変動量を、図１１（ｃ）は実施例１における膜厚比に対するフィルタの中心周波数を、図１１（ｄ）は実施例１における膜厚比に対する第２調整膜２８の膜厚１ｎｍ当たりの通過帯域幅変動量を、それぞれ示す図である。
【００３１】
図１１（ａ）および図１１（ｃ）のように、比較例１および実施例１ともに膜厚比が０．３５付近で中心周波数は極小値を有する。極小値近傍では、製造工程において膜厚比が変動しても中心周波数の変動を抑えることができる。図１１（ｂ）および図１１（ｄ）を参照に、膜厚比が０．３５付近では、実施例１は比較例１に比べ、第２調整膜２８の膜厚１ｎｍ当たりの通過帯域幅変動量が小さい。すなわち、実施例１では、第２調整膜２８が変動しても通過帯域幅変動量を小さくできることがわかった。
【００３２】
以上のように、実施例１の共振子を用いたフィルタは、膜厚比の変動による中心周波数の変動を抑制し、かつ、第２調整膜２８の膜厚の変動による通過帯域幅の変動を抑制することができる。
【００３３】
次に、下部電極１２と上部電極１６との質量比の好ましい範囲について、同様のシミュレーションを行なった。図１２（ａ）から図１３（ｅ）内の黒丸は、図１１（ｃ）と同様に、実施例１における膜厚比をそれぞれ０．３１５、０．３３、０．３５、０．３７５、０．４０、０．４３としたときの質量比（上部電極１６／下部電極１２）に対する中心周波数を示した図である。膜厚比が０．３５の点を二重丸としている。図１２（ａ）から図１３（ｅ）では、低比重下部電極１２ａおよび低比重上部電極１６ａの総膜厚ｔ２ａ＋ｔ６ａは１３０ｎｍとし、低比重下部電極１２ａの膜厚ｔ２ａを７５ｎｍ〜１２５ｎｍとしている。
【００３４】
図１２（ａ）から図１３（ｅ）を参照に、質量比がほぼ１のとき、中心周波数が極小値となる。質量比の極値近傍では、質量比の変動に起因した中心周波数の変動が最小になる。一方、図１０（ａ）から図１０（ｃ）のように、通過帯域幅および最大損失の観点からは膜厚比が０．３５であることが最も好ましい。また、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）より、膜厚比の変動により中心周波数の変動が最小になるのは膜厚比が０．３５のときである。そこで、膜厚比が０．３５の点が、質量比に対する中心周波数の極小となることにより、質量比および膜厚比の変動に起因した中心周波数の変動が最小になり、かつ通過帯域幅および最大損失が最も改善する。
【００３５】
図１２（ａ）から図１３（ｅ）より、膜厚比が０．３５の点が 極小値になるのは、図１２（ｂ）から図１３（ｃ）の間である。このように、下部電極１２と上部電極１６との質量の等しさの許容範囲は１０％以内である。さらに、図１２（ｃ）から図１３（ｂ）の間のように、下部電極１２と上部電極１６との質量の等しさの許容範囲は５％以内であることが好ましい。
【００３６】
実施例１においては、低比重下部電極１２ａおよび低比重上部電極１６ａとしてＣｒ膜、高比重下部電極１２ｂおよび高比重上部電極１６ｂとしてＲｕ膜を例に説明したが、低比重下部電極１２ａより高比重下部電極１２ｂの比重が大きく、かつ低比重上部電極１６ａより高比重上部電極１６ｂの比重が大きければよい。低比重下部電極１２ａと低比重上部電極１６ａとの比重は等しく、高比重下部電極１２ｂと高比重上部電極１６ｂとの比重は等しいことが好ましい。これらに用いる材料として、例えば背景技術に記載した材料を用いることができる。例えば、高比重下部電極１２ｂおよび高比重上部電極１６ｂとして、比重の比較的大きなＷ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｉｒの少なくとも１つを用いることができる。
【００３７】
圧電膜１４は、（００２）方向を主軸とする配向性のＡｌＮまたはＺｎＯを用いることができる。これにより、高品質な薄膜が得られ、安定した共振特性を得ることができる。
【００３８】
共振部４０を基板１０に投影した形状は楕円形状を有することが好ましい。つまり、下部電極１２および上部電極１６の少なくとも一方は楕円形状であることが好ましい。これにより、不要なスプリアスを抑制することができる。基板１０としては、Ｓｉ基板以外にもガラス基板、石英基板等を用いることができる。
【００３９】
空隙２０は基板１０と下部電極１２との間に形成されていてもよいが、図１のように基板を貫通する空隙が形成されていてもよい。つまり、圧電膜１４を挟み下部電極１２と上部電極１６とが重なる領域（共振部４０）の下部電極１２の下方に共振部４０を包含し下部電極１２が露出する空隙を有していればよい。また、実施例１は、ＦＢＡＲの例であるが図４のようにＳＭＲでもよい。つまり、空隙２０の代わりに音響多層膜２２が形成されていてもよい。
【実施例２】
【００４０】
実施例２は実施例１の共振子を用いたデュープレクサの例である。図１４は実施例２に係るデュープレクサのブロック図である。デュープレクサ６２は受信フィルタ６２ａおよび送信フィルタ６２ｂを備えている。受信フィルタ６２ａおよび送信フィルタ６２ｂは共通に共通端子（アンテナ端子）６１に接続されている。受信フィルタ６２ａは平衡出力端子である２つの受信端子６３ａおよび６３ｂに接続されている。送信フィルタ６２ｂはパワーアンプ６４を介し送信端子６５に接続されている。共通端子６１と受信フィルタ６２ａおよび送信フィルタ６２ｂの少なくとも一方との間にインピーダンス整合のための移相器等の整合回路を設けてもよい。
【００４１】
デュープレクサ６２の受信フィルタ６２ａは、バンドパスフィルタであり、受信周波数の信号を通過させる。このため、共通端子６１から入力した受信信号は受信フィルタ６２ａを通過し、受信端子６３ａおよび６３ｂにバランス出力する。送信フィルタ６２ｂは受信周波数の信号を抑圧するため、送信端子６５に受信信号は出力しない。デュープレクサ６２の送信フィルタ６２ｂは、バンドパスフィルタであり、送信周波数の信号を通過させる。このため、送信端子６５から入力しパワーアンプ６４で増幅された送信信号は送信フィルタ６２ｂを通過し共通端子６１に出力する。受信フィルタ６２ａは送信信号の周波数を抑圧するため、送信端子６５に受信信号は出力しない。
【００４２】
実施例２においては、受信フィルタ６２ａおよび送信フィルタ６２ｂの少なくとも一方を実施例１の共振子を用いたフィルタとする。これにより、フィルタを構成する共振子の電気機械結合係数を向上させフィルタ特性を向上させることができる。また、膜厚比や第２調整膜厚の変動に対し周波数変動の小さなフィルタを提供することができる。よって、デュープレクサの特性を向上させることができる。デュープレクサは、受信端子が不平衡端子でもよく、その他のデュープレクサでもよい。
【実施例３】
【００４３】
実施例３は、実施例１の共振子を用いた電子装置として携帯電話端末の例である。図１６は、実施例２に係る携帯電話端末９０の主にＲＦ（Radio Frequency）部のブロック図である。携帯電話端末９０は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）通信方式およびＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）通信方式に対応している。ＧＳＭ方式については、８５０ＭＨｚ帯（ＧＳＭ８５０）、９００ＭＨｚ帯（ＧＳＭ９００）、１８００ＭＨｚ帯（ＧＳＭ１８００）、１９００ＭＨｚ帯（ＧＳＭ１９００）に対応している。アンテナ７１は、ＧＳＭ方式およびＷ−ＣＤＭＡ方式いずれの送受信信号をも送受信させることができる。アンテナスイッチ７２は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の信号を送受信する場合、Ｗ−ＣＤＭＡ部９２を選択し、Ｗ−ＣＤＭＡ部９２とアンテナ７１とを接続する。ＧＳＭ方式の信号を送受信する場合、ＧＳＭ部９４を選択し、ＧＳＭ部９４とアンテナ７１とを接続する。
【００４４】
Ｗ−ＣＤＭＡ部９２は、デュープレクサ７３、ローノイズアンプ７４、パワーアンプ７５および信号処理部７６を備えている。信号処理部７６はＷ−ＣＤＭＡ送信信号を生成する。パワーアンプ７５は送信信号を増幅する。デュープレクサ７３の受信フィルタ７３ａは送信信号を通過させアンテナスイッチ７２に出力する。受信フィルタ７３ａは、アンテナスイッチ７２が出力するＷ−ＣＤＭＡ受信信号を通過させローノイズアンプ７４に接続する。ローノイズアンプ７４は受信信号を増幅する。信号処理部７６は受信信号をダウンコーバートし、以後の処理部に出力する。
【００４５】
ＧＳＭ部９４は、フィルタ７７〜８０、パワーアンプ８１および８２、および信号処理部８３を備えている。信号処理部８３はＧＳＭ送信信号を生成する。ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００の信号の場合、パワーアンプ８１が送信信号を増幅する。ＧＳＭ１８００、ＧＳＭ１９００の信号の場合、パワーアンプ８２が送信信号を増幅する。アンテナスイッチ７２は、ＧＳＭ信号の種類に応じパワーアンプ８１または８２を選択する。アンテナスイッチ７２は、アンテナ７１から受信したＧＳＭ信号の種類に応じフィルタ７７〜８０を選択する。フィルタ７７〜８０は、受信信号をフィルタリングし信号処理部８３に出力する。信号処理部８３は受信信号をダウンコーバートし、以後の処理部に出力する。
【００４６】
実施例３においては、フィルタ７３ａ、７３ｂ、７７〜８０の少なくとも１つを実施例１の共振子を用いたフィルタとする。これにより、フィルタ特性の向上した電子装置を提供することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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。
【００４８】
以上、実施例１〜３を含む実施形態に関し、さらに、以下に付記を開示する。
【００４９】
付記１：基板と、基板上に形成された低比重下部電極と、前記低比重下部電極上に形成され前記低比重下部電極より比重の大きい高比重下部電極と、を備えた下部電極と、前記高比重下部電極上に形成された圧電膜と、前記圧電膜上に形成され前記高比重下部電極より厚い高比重上部電極と、前記高比重上部電極上に形成され前記高比重上部電極より比重の小さい低比重上部電極と、を備えた上部電極と、を具備し、前記下部電極と前記上部電極との質量は等しいことを特徴とする共振子。
【００５０】
付記２：前記下部電極と前記上部電極との質量の等しさの許容範囲は１０％以内であることを特徴とする付記１記載の共振子。
【００５１】
付記３：前記低比重下部電極と前記低比重上部電極との比重は等しく、前記高比重下部電極と前記高比重上部電極との比重は等しいことを特徴とする付記１または２記載の共振子。
【００５２】
付記４：前記低比重下部電極および前記低比重上部電極はＣｒであり、前記高比重下部電極および前記高比重上部電極はＲｕであることを特徴とする付記１から３のいずれか一項記載の共振子。
【００５３】
付記５：前記高比重上部電極と前記低比重上部電極との間に共振周波数を調整する調整膜を具備することを特徴とする付記１から４いずれか一項記載の共振子。
【００５４】
付記６：付記１から５のいずれか一項記載の共振子を含むフィルタ。
【００５５】
付記７：付記１から４のいずれか一項記載の共振子とする直列腕共振子および並列腕共振子を備え、前記直列腕共振子の前記高比重上部電極と前記低比重上部電極とは接しており、前記並列腕共振子は、前記高比重上部電極と前記低比重上部電極との間に前記並列腕共振子の共振周波数を調整するための調整膜を備えることを特徴とするフィルタ。
【００５６】
付記８：付記６または７記載のフィルタを含むデュープレクサ。
【００５７】
付記９：付記１から５のいずれか一項記載の共振子を含む電子装置。
【００５８】
付記１０：前記高比重下部電極および前記高比重上部電極は、Ｒｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｉｒの少なくとも１つであることを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の共振子。
【００５９】
付記１１：  前記圧電膜は、（００２）方向を主軸とする配向性のＡｌＮまたはＺｎＯであることを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の共振子。
【００６０】
付記１２：前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方は楕円形状であることを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の共振子。
【００６１】
付記１３：前記圧電膜を挟み前記下部電極と前記上部電極とが重なる領域の前記下部電極の下方に前記領域を包含する空隙を有することを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の共振子。
付記１４：前記基板上に、前記基板との間に前記下部電極側にドーム状の膨らみを有する前記空隙が形成されるように下部電極が設けられていることを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の共振子。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、圧電薄膜共振子の例を示す断面図（その１）である。
【図２】図２は、圧電薄膜共振子の例を示す断面図（その２）である。
【図３】図３は、圧電薄膜共振子の例を示す断面図（その３）である。
【図４】図４は、圧電薄膜共振子の例を示す断面図（その４）である。
【図５】図５は、実施例１のラダー型フィルタの回路図である。
【図６】図６は、実施例１の直列腕共振子の断面図である。
【図７】図７は、実施例１の並列腕共振子の断面図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｃ）は、実施例１の共振子の製造工程を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）から図９（ｃ）は、それぞれ膜厚比に対する電気機械結合係数の基準共振子からの差（Δｋ２）、共振点のＱ値の基準共振子からの差（ΔＱｒ）および反共振点のＱ値の基準共振子からの差（ΔＱａ）を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、基準共振子と実施例１の各膜厚比の共振子で形成したフィルタの通過特性を示す図である。図１０（ｂ）は、各膜厚比に対して、損失が−１．８ｄＢのときの通過帯域幅を示す図であり、図１０（ｃ）は、各膜厚比に対して、通過帯域内の最大損失を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、比較例１および実施例１における膜厚比に対するフィルタの中心周波数、第２調整膜の膜厚１ｎｍ当たりの通過帯域幅変動量を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）から図１２（ｆ）は、各膜厚比の場合の質量比に対する中心周波数を示した図（その１）である。
【図１３】図１３（ａ）から図１３（ｅ）は、各膜厚比の場合の質量比に対する中心周波数を示した図（その２）である。
【図１４】図１４は実施例２に係るデュープレクサのブロック図である。
【図１５】図１５は実施例３に係る携帯電話端末のブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０            基板
１２            下部電極
１２ａ          低比重下部電極
１２ｂ          高比重下部電極
１４            圧電膜
１６            上部電極
１６ａ          低比重上部電極
１６ｂ          高比重上部電極
２０            空隙
２４            第１調整膜
２８            第２調整膜
４０            共振部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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