(57)【要約】  基板６と、圧電層２、上部電極１０及び下部電極８を有する圧電共振器スタック１２と、空隙４と、を含んでなる。圧電共振器スタック１２は、厚み方向に見て上部電極と下部電極とが互いに重なる振動領域４０を有し、振動領域は第１振動領域、第２振動領域及び第３振動領域からなる。厚み方向に見て、第１振動領域は最外側に存在し、第３振動領域は最内側に存在し且つ第１振動領域とは接しておらず、第２振動領域は第１振動領域と第３振動領域との間に介在している。振動領域４０の一次厚み縦振動の共振周波数は、第１振動領域においてｆ１であり、第３振動領域においてｆ２であり、ここでｆ１とｆ２とがｆ１＜ｆ２の関係を満たし、第２振動領域においては第１振動領域に接する外側部分から第３振動領域に接する内側部分に向かってｆ１からｆ２の間の値をとりながら増加している。
2010095640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上にあって、圧電層と該圧電層を挟んで互いに対向するように形成された上部電極及び下部電極とを有する圧電共振器スタックと、前記基板と前記圧電共振器スタックとの間に形成された空隙または音響反射層と、を含んでなる薄膜圧電共振器であって、
前記圧電共振器スタックは、該圧電共振器スタックの厚み方向に見て前記上部電極と前記下部電極とが互いに重なる振動領域を有し、
該振動領域は第１振動領域、第２振動領域及び第３振動領域からなり、
前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記第１振動領域は最外側に存在し、前記第３振動領域は最内側に存在し且つ前記第１振動領域とは接しておらず、前記第２振動領域は前記第１振動領域と前記第３振動領域との間に介在しており、
前記振動領域の一次厚み縦振動の共振周波数は、前記第１振動領域においてｆ１であり、前記第３振動領域においてｆ２であり、ここで前記ｆ１と前記ｆ２とがｆ１＜ｆ２の関係を満たし、前記第２振動領域においては前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かってｆ１からｆ２の間の値をとりながら増加していることを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項２】
前記圧電共振器スタックは、前記第１振動領域、前記第２振動領域及び前記第３振動領域において、互いに厚みが異なることを特徴とする、請求項１記載の薄膜圧電共振器。
【請求項３】
前記圧電共振器スタックは、前記振動領域の外周部において、前記上部電極の上に追加形成されたフレーム層を有することを特徴とする、請求項２記載の薄膜圧電共振器。
【請求項４】
前記フレーム層は、前記第２振動領域において、前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かって厚みが減少していることを特徴とする、請求項３記載の薄膜圧電共振器。
【請求項５】
前記フレーム層は、前記第２振動領域において、スロープ状の上面を持ち、前記基板の上面に対する前記スロープ状上面の角度が６０°以下であることを特徴とする、請求項４記載の薄膜圧電共振器。
【請求項６】
前記フレーム層は、ヤング率が１．０×１０１１Ｎ／ｍ２以上である材質からなることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項７】
前記フレーム層の材質の音響インピーダンスをＺｆとし、前記上部電極の材質の音響インピーダンスをＺｕとした場合に、前記Ｚｆと前記Ｚｕとが０．５Ｚｕ＜Ｚｆ＜２Ｚｕの関係を満たすことを特徴とする、請求項３乃至６のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項８】
前記上部電極または前記下部電極は、前記第２振動領域において、前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かって厚みが減少していることを特徴とする、請求項２記載の薄膜圧電共振器。
【請求項９】
前記上部電極または前記下部電極は、前記第２振動領域において、スロープ状の上面を持ち、前記基板の上面に対する前記スロープ状上面の角度が６０°以下であることを特徴とする、請求項８記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１０】
前記上部電極または前記下部電極は、ヤング率が１．０×１０１１Ｎ／ｍ２以上である材質からなることを特徴とする、請求項１、２、８及び９のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１１】
前記第１振動領域は、幅が３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１２】
前記圧電層は窒化アルミニウムからなることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１３】
前記振動領域は、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記空隙または前記音響反射層の外周縁より内側に存在することを特徴とする、請求項１乃至１２いずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１４】
前記圧電共振器スタックは、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記振動領域の外側に位置する支持領域と、前記振動領域及び前記支持領域の間に位置する緩衝領域と、を更に有し、前記支持領域において前記基板に接していることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１５】
前記圧電共振器スタックは、前記振動領域の外周部において、前記上部電極の上に追加形成されたフレーム層を有しており、
該フレーム層は、前記第１振動領域、前記緩衝領域及び前記支持領域に亘って厚みが同等であることを特徴とする、請求項１４記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１６】
前記下部電極は、前記支持領域内において該支持領域と前記緩衝領域との境界に沿って延びる支持部分を有しており、
前記支持部分の幅ｗ１と前記振動領域の圧電共振器スタックの厚みｔとが２．１７≦ｗ１／ｔ≦１０の関係を満たし、前記緩衝領域の幅ｗ２と前記振動領域の圧電共振器スタックの厚みｔとが０．２５≦ｗ２／ｔ≦２の関係を満たすことを特徴とする、請求項１４または１５記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１７】
前記下部電極の支持部分は、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記上部電極及び該上部電極に接続された外部接続導体の双方と重ならないように形成されていることを特徴とする、請求項１６記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１８】
前記振動領域の形状は楕円形であることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項１９】
前記楕円の長軸径ａと短軸径ｂとが１＜ａ／ｂ≦１．９の関係を満たすことを特徴とする、請求項１８に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項２０】
前記圧電共振器スタックは、前記上部電極の上および／又は前記下部電極の下にＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＳｉＡｌＯＮからなる群より選択される少なくとも１つの材質からなる誘電体層を有することを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタ。
【請求項２２】
直列薄膜圧電共振器と並列薄膜圧電共振器とがラダー型またはラティス型に接続されているラダー型フィルタまたはラティス型フィルタであって、前記並列薄膜圧電共振器にのみ請求項１乃至２０のいずれか一項記載の薄膜圧電共振器が用いられている薄膜圧電フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜圧電共振器とそれを用いた薄膜圧電フィルタに関するもので、特に高い品質係数（Ｑ値）を有するとともにノイズの発生を抑制した薄膜圧電共振器およびそれを用いた薄膜圧電フィルタに関するものである。薄膜圧電共振器及び薄膜圧電フィルタは、例えばセルラ電話機等の通信機器を構成するのに利用される。
【背景技術】
【０００２】
セルラ電話機のＲＦ回路部には常に小型化が求められる。最近では、セルラ電話機に多様な機能を付与することが要望されており、その実現のためにはできるだけ多くのコンポーネントを組み込むことが好ましい。一方で、セルラ電話機の大きさには制約があるので、結局、機器における専有面積（実装面積）及び高さを低減する要求が厳しい。従って、ＲＦ回路部を構成するコンポーネントについても、専有面積が小さく、高さの低いものが求められている。【０００３】
このような事情から、ＲＦ回路に使用される帯域通過フィルタとして、小型でかつ軽量化が可能である薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタが利用されるようになっている。前記のような薄膜圧電フィルタは、半導体基板上に上下の電極で挟まれるように窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の圧電薄膜を形成し、且つ弾性波エネルギーが半導体基板中に漏洩しないように、その直下に空洞を設けた薄膜圧電共振器（Thin  Film  Bulk  Acoustic  Resonator：ＦＢＡＲ）を用いたＲＦフィルタである。【０００４】
図１７Ａ〜１７Ｃに、従来の薄膜圧電共振器の一例を示す。図１７Ａは、その模式的平面図であり、図１７Ｂは図１７ＡのＸ−Ｘ断面図であり、図１７Ｃは図１７ＡのＹ−Ｙ断面図である。図１７Ａ〜１７Ｃの薄膜圧電共振器は、エアーギャップ４が形成された基板６と、該エアーギャップ４に近接する基板６の上面上の端縁に周縁部が支持されて吊られた形態の圧電共振器スタック１２とを有する。該圧電共振器スタック１２は、圧電薄膜２と該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極８および上部電極１０とを有する。以下において、圧電薄膜、下部電極および上部電極の各層を、それぞれ圧電体層（圧電層）、下部電極層および上部電極層ということがある。【０００５】
圧電層２、下部電極層８および上部電極層１０の積層体から構成される圧電共振器スタック１２は、その周縁部で吊られており、その中央部（エアーギャップ４に対応する部分）における主表面が両方とも空気その他の周囲ガス、又は真空と接している。この場合、圧電共振器スタック１２はＱ値が高い音波共振器を形成する。下部電極層８および上部電極層１０に加えられる交流信号は、圧電共振器スタック１２における音速を該スタック１２の重み付き厚さの２倍で割った値に等しい周波数を持つものである。即ち、ｆｒ＝ｖ／２ｔ０（ここで、ｆｒは共振周波数であり、ｖはスタック１２内の音速であり、ｔ０はスタック１２の重み付き厚さである）の場合、その交流信号によって、圧電共振器スタック１２が共振する。スタック１２を構成する層内における音速が各層を構成する材料ごとに異なるため、圧電共振器スタック１２の共振周波数は、物理的厚さではなく、圧電層２や下部電極層８および上部電極層１０内の音速とそれらの物理的厚みを考慮した重み付き厚さにより決まる。圧電共振器スタック１２の上記共振が発生する領域である振動領域は、上部電極１０と下部電極８とが厚み方向にみて互いに重なる領域である。【０００６】
従来の薄膜圧電共振器において、共振器の形状を四角形及び円形とした場合には、横音響モードによる特性劣化が起こることが知られている。【０００７】
、特許文献１には、以上のような不要な横音響モード（スプリアス振動）による特性劣化を防ぐための技術が開示されている。図１８Ａ及び１８Ｂに特許文献１に記載の薄膜圧電共振器の断面図を示す。ここでは、上部電極の端部（周辺部）にフレームのような枠様ゾーン６０を設けることにより、横音響モードによるノイズの発生を抑制している。図１８Ａは圧電層がＺｎＯなどの低域遮断型の分散曲線となるタイプ１の圧電材料である場合に適用される構造であり、図１８Ｂは圧電層がＡｌＮなどの高域遮断型の分散曲線となるタイプ２の圧電材料である場合に用いられる構造である。【０００８】
また、薄膜圧電共振器に要求される重要な性能として、品質係数（Ｑ値）及び電気機械結合係数（ｋｔ２）の増大がある。Ｑ値を大きくすることにより、ＦＢＡＲフィルタの挿入損失を小さくすることが可能となるため、Ｑ値の増大は、薄膜圧電共振器にとって非常に重要な因子となる。また、ｋｔ２は薄膜圧電共振器の共振周波数と反共振周波数との周波数間隔を決定する因子であり、ｋｔ２が大きくなればＦＢＡＲフィルタの通過帯域幅を大きくすることが可能となる。【０００９】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、それぞれ薄膜圧電共振器のインピーダンス特性図の一例及びスミスチャート図の一例を示す。図中に記載されている共振周波数（ｆｓ）におけるインピーダンス（Ｒｓ）とＱ値（Ｑｓ）、及び反共振周波数（ｆｐ）におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）が主要な特性因子となる。共振周波数ｆｓ及び反共振周波数ｆｐにおけるＱ値を大きくするためにはＲｓを小さくし及びＲｐを大きくすることになる。図１９Ｂに示すスミスチャート図では、チャート図の左端が共振周波数（ｆｓ）になり、チャート図の右端が反共振周波数（ｆｐ）になる。ｆｓからｆｐまでの周波数帯（チャート図の上半分）において、チャート図の外周円に接するようになるほど薄膜圧電共振器の特性が良好であることになる。薄膜圧電共振器においては、Ｒｓは主として電極の電気抵抗に因るところが大きく、Ｒｐは主として弾性エネルギーの熱的損失と弾性波の振動領域外への漏洩によるエネルギー損失に因るところが大きい。【００１０】
特許文献２には、ＡｌＮ薄膜を用いて振動領域の外周部の枠状に上部電極の厚みを増した構造を導入することにより、スプリアス振動の発生を抑制し、Ｑ値に優れる薄膜圧電共振器が得られることが示されている。【００１１】
特許文献３には、上部電極及び下部電極のうちの一方の表面上に位置づけられた環帯を備え、環帯内の領域は第１の音響インピーダンスを有し、環帯は第２の音響インピーダンスを有し、環帯の外側の領域は第３の音響インピーダンスを有しており、第２の音響インピーダンスは第１及び第３の音響インピーダンスより大きい薄膜圧電共振器が示されており、これによりＱ値に優れる薄膜圧電共振器が得られることが示されている。【００１２】
一方、圧電層と下部電極および上部電極とにより構成される圧電共振器スタックは、空隙部上に形成されるため、構造的には脆弱であり、製造工程において機械的破損を招きやすい。そこで、薄膜圧電共振器の破損を防止するために、特許文献４および特許文献５に記載されているように、下部電極で空隙部を覆うようにし、つまり、下部電極を基板に接するようにすることが提案されている。【００１３】
また、空隙部外にて上部電極および下部電極が重なりあう領域が存在すると、不要な容量が発生して実効的電気機械結合係数（実効的ｋｔ２）が低下するため、上部電極および下部電極が重なり合う領域は、空隙部の内側となるように形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許３７３５７７７号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６３３７号公報
【特許文献３】特開２００６−１０９４７２号公報
【特許文献４】特開２００２−１４００７５号公報
【特許文献５】特開２００６−３１１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載の手法は、スプリアス振動の発生を抑制することはできるが、特許文献３に記載されているように薄膜圧電共振器のＱ値の低下が起こり好ましくない。【００１６】
特許文献２に記載の手法は、薄膜圧電共振器のＱ値を向上させることは可能である。しかし、この手法では、振動領域の厚みを外周部と中心部とで異ならせているので、１次厚み縦振動の共振周波数が外周部と中心部とで異なることになる。このため、薄膜圧電共振器のＲＦ信号への応答において、本来必要としていない振動領域外周部の１次厚み縦振動によるピークが発生し、フィルタ特性の劣化を招きやすいという問題点がある。さらに、ｋｔ２が小さくなるという問題点がある。【００１７】
特許文献３に記載の手法は、薄膜圧電共振器のＱ値を向上させることは可能である。しかし、この手法では、振動領域の外周部（環帯部）の音響インピーダンスを、振動領域の中心部及び緩衝領域よりも大きくし、つまり、特許文献２と同様に振動領域の外周部の厚みを厚くしており、特許文献２と同様の問題点がある。さらに、特許文献３の実施例からも、１次厚み振動モードにおける共振周波数（ｆｓ）より低い周波数において、別の振動モードに起因するスプリアス応答が大きくなっていることがわかる。【００１８】
以上のように、従来技術においては、薄膜圧電共振器に要求される別の振動モードや不要な厚み縦振動モードに起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制し、高いＱ値と高いｋｔ２を得るという点に関しては、未だ充分ではなく改良の余地がある。【００１９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スプリアスノイズの発生を抑制するとともに、高いＱ値と高いｋｔ２とを有する薄膜圧電共振器を提供することを目的としている。また、本発明は、前記薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタを提供することを目的としている。【００２０】
一方、薄膜圧電フィルタには、通過帯域に出現するスプリアス特性を抑制し、且つ、低挿入損失を実現することが求められている。そのために薄膜圧電共振器としては、不要振動である横音響モードの抑制と高い品質係数Ｑ値を有することとが求められるとともに、薄膜圧電フィルタの通過帯域幅を決定する主要因子である実効的電気機械結合係数（実効的ｋｔ２）を大きくすることが求められる。また、製造歩留まりの向上のためには、製造工程中に破損の起こらない堅牢な共振器構造が求められる。【００２１】
前述の従来技術においては、空隙部と下部電極との位置関係や、空隙部と下部電極及び上部電極が圧電層を挟んで重なり合う振動領域との位置関係については議論がなされているものの、各構成要素の詳細な位置関係やサイズ等については十分な議論がなされておらず、堅牢で且つ良好な共振器特性を得るためには未だ改良の余地がある。【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有するとともに、堅牢で破損の少ない薄膜圧電共振器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、上記目的の何れかを達成するものとして、
基板と、該基板上にあって、圧電層と該圧電層を挟んで互いに対向するように形成された上部電極及び下部電極とを有する圧電共振器スタックと、前記基板と前記圧電共振器スタックとの間に形成された空隙または音響反射層と、を含んでなる薄膜圧電共振器であって、
前記圧電共振器スタックは、該圧電共振器スタックの厚み方向に見て前記上部電極と前記下部電極とが互いに重なる振動領域を有し、
該振動領域は第１振動領域、第２振動領域及び第３振動領域からなり、
前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記第１振動領域は最外側に存在し、前記第３振動領域は最内側に存在し且つ前記第１振動領域とは接しておらず、前記第２振動領域は前記第１振動領域と前記第３振動領域との間に介在しており、
前記振動領域の一次厚み縦振動の共振周波数は、前記第１振動領域においてｆ１であり、前記第３振動領域においてｆ２であり、ここで前記ｆ１と前記ｆ２とがｆ１＜ｆ２の関係を満たし、前記第２振動領域においては前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かってｆ１からｆ２の間の値をとりながら増加していることを特徴とする薄膜圧電共振器、
が提供される。これによれば、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制するとともに、高いＱ値と大きなｋｔ２を有する薄膜圧電共振器を提供することができる。【００２４】
上記構成において、好ましくは、前記圧電共振器スタックは、前記第１振動領域、前記第２振動領域及び前記第３振動領域において、互いに厚みが異なる。【００２５】
上記構成において、好ましくは、前記圧電共振器スタックは、前記振動領域の外周部において、前記上部電極の上に追加形成されたフレーム層を有する。【００２６】
上記構成において、好ましくは、前記フレーム層は、前記第２振動領域において、前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かって厚みが減少している。【００２７】
上記構成において、好ましくは、前記フレーム層は、前記第２振動領域において、スロープ状の上面を持ち、前記基板の上面に対する前記スロープ状上面の角度が６０°以下である。【００２８】
上記構成において、好ましくは、前記フレーム層は、ヤング率が１．０×１０１１Ｎ／ｍ２以上である材質からなる。【００２９】
上記構成において、好ましくは、前記フレーム層の材質の音響インピーダンスをＺｆとし、前記上部電極の材質の音響インピーダンスをＺｕとした場合に、前記Ｚｆと前記Ｚｕとが０．５Ｚｕ＜Ｚｆ＜２Ｚｕの関係を満たす。【００３０】
上記構成において、好ましくは、前記上部電極または前記下部電極は、前記第２振動領域において、前記第１振動領域に接する外側部分から前記第３振動領域に接する内側部分に向かって厚みが減少している。【００３１】
上記構成において、好ましくは、前記上部電極または前記下部電極は、前記第２振動領域において、スロープ状の上面を持ち、前記基板の上面に対する前記スロープ状上面の角度が６０°以下である。【００３２】
上記構成において、好ましくは、前記上部電極または前記下部電極は、ヤング率が１．０×１０１１Ｎ／ｍ２以上である材質からなる。【００３３】
上記構成において、好ましくは、前記第１振動領域は、幅が３μｍ以下である。【００３４】
上記構成において、好ましくは、前記圧電層は窒化アルミニウムからなる。【００３５】
上記構成において、好ましくは、前記振動領域は、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記空隙または前記音響反射層の外周縁より内側に存在する。【００３６】
上記構成において、好ましくは、前記圧電共振器スタックは、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記振動領域の外側に位置する支持領域と、前記振動領域及び前記支持領域の間に位置する緩衝領域と、を更に有し、前記支持領域において前記基板に接している。【００３７】
上記構成において、好ましくは、前記圧電共振器スタックは、前記振動領域の外周部において、前記上部電極の上に追加形成されたフレーム層を有しており、該フレーム層は、前記第１振動領域、前記緩衝領域及び前記支持領域に亘って厚みが同等である。これによれば、一層高いＱ値と大きなｋｔ２を有するとともに、共振周波数における抵抗値が一層小さい薄膜圧電共振器を提供することができる。【００３８】
上記構成において、好ましくは、前記下部電極は、前記支持領域内において該支持領域と前記緩衝領域との境界に沿って延びる支持部分を有しており、前記支持部分の幅ｗ１と前記振動領域の圧電共振器スタックの厚みｔとが２．１７≦ｗ１／ｔ≦１０の関係を満たし、前記緩衝領域の幅ｗ２と前記振動領域の圧電共振器スタックの厚みｔとが０．２５≦ｗ２／ｔ≦２の関係を満たす。これによれば、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有するとともに極めて堅牢な薄膜圧電共振器を実現することができる。【００３９】
上記構成において、好ましくは、前記下部電極の支持部分は、前記圧電共振器スタックの厚み方向に見て、前記上部電極及び該上部電極に接続された外部接続導体の双方と重ならないように形成されている。【００４０】
上記構成において、好ましくは、前記振動領域の形状は楕円形である。【００４１】
上記構成において、好ましくは、前記楕円の長軸径ａと短軸径ｂとが１＜ａ／ｂ≦１．９の関係を満たす。これによれば、不要振動モードの発生を抑制し、薄膜圧電フィルタの通過帯域内に発生するリップルを抑制することができる薄膜圧電共振器を実現することができる。【００４２】
上記構成において、好ましくは、前記圧電共振器スタックは、前記上部電極の上および／又は前記下部電極の下にＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＳｉＡｌＯＮからなる群より選択される少なくとも１つの材質からなる誘電体層を有する。これによれば、上部電極および／又は下部電極の保護が可能となり、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値を有する極めて堅牢な薄膜圧電共振器を実現することができ、また、下部電極の下に前記誘電体層を形成した場合には、該誘電体層が圧電共振器スタックの支持層として働き支持力が高められるため、より堅牢な薄膜圧電共振器を提供することができる。【００４３】
更に、本発明によれば、上記目的の何れかを達成するものとして、上記薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタ、とくに、直列薄膜圧電共振器と並列薄膜圧電共振器とがラダー型またはラティス型に接続されているラダー型フィルタまたはラティス型フィルタであって、前記並列薄膜圧電共振器にのみ上記薄膜圧電共振器が用いられている薄膜圧電フィルタ、が提供される。これによれば、通過帯域内のノイズを極めて小さくするとともに、通過帯域内における挿入損失を低減した薄膜圧電フィルタを提供することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の薄膜圧電共振器によれば、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制するとともに、高いＱ値と大きなｋｔ２を有する薄膜圧電共振器を提供することができる。さらに、通過帯域内のノイズを極めて小さくするとともに、通過帯域内における挿入損失を低減した薄膜圧電フィルタを提供することができる。【００４５】
また、本発明の薄膜圧電共振器によれば、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有するとともに極めて堅牢な薄膜圧電共振器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＹ−Ｙ断面図である。
【図２】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態の振動領域、緩衝領域、および支持領域を示す模式的平面図である。
【図３Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態のフレーム層の断面形状を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態のフレーム層の断面形状を示す模式図である。
【図３Ｃ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態のフレーム層の断面形状を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をリフトオフ法により製造する方法を示す概略図である。
【図４Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をリフトオフ法により製造する方法を示す概略図である。
【図４Ｃ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をリフトオフ法により製造する方法を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をＲＩＥ法により製造する方法を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をＲＩＥ法により製造する方法を示す概略図である。
【図５Ｃ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をＲＩＥ法により製造する方法を示す概略図である。
【図５Ｄ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層をＲＩＥ法により製造する方法を示す概略図である。
【図６Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。
【図７Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。
【図８Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。
【図９Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。
【図１０Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示す模式的平面図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図１０Ｃ】図１０ＡのＹ−Ｙ断面図である。
【図１１】本発明の薄膜圧電共振器を用いたフィルタの一実施形態であるラダー型フィルタの回路を示す図である。
【図１２】本発明の薄膜圧電共振器を用いたフィルタの一実施形態であるラティス型フィルタの回路を示す図である。
【図１３Ａ】実施例１で得られた本発明の薄膜圧電共振器のインピーダンス特性図である。
【図１３Ｂ】実施例１で得られた本発明の薄膜圧電共振器のスミスチャート図である。
【図１４Ａ】比較例１で得られた本発明の薄膜圧電共振器のインピーダンス特性図である。
【図１４Ｂ】比較例１で得られた本発明の薄膜圧電共振器のスミスチャート図である。
【図１５Ａ】比較例５で得られた本発明の薄膜圧電共振器のインピーダンス特性図である。
【図１５Ｂ】比較例５で得られた本発明の薄膜圧電共振器のスミスチャート図である。
【図１６】実施例２９及び３０並びに比較例６で得られた薄膜圧電フィルタの通過特性を示す図である。
【図１７Ａ】従来の薄膜圧電共振器の一例を示す模式的平面図である。
【図１７Ｂ】図１７ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図１７Ｃ】図１７ＡのＹ−Ｙ断面図である。
【図１８Ａ】従来のタイプ１の枠様構造をもつ薄膜圧電共振器の一例を示す模式的断面図である。
【図１８Ｂ】従来のタイプ２の枠様構造をもつ薄膜圧電共振器の一例を示す模式的断面図である。
【図１９Ａ】一般的な薄膜圧電共振器のインピーダンス特性図である。
【図１９Ｂ】一般的な薄膜圧電共振器のスミスチャート図である。
【図２０Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的平面図である。
【図２０Ｂ】図２０ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図２０Ｃ】図２０ＡのＹ−Ｙ断面図である。
【図２１】図１の実施形態における振動領域、緩衝領域、支持領域及び下部電極支持部分を示す模式的平面図である。
【図２２Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２２Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２３Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２３Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２４Ａ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２４Ｂ】本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２５】実施例３６〜３９及び比較例１２〜１５で得られた薄膜圧電共振器のＱ値を示す図である。
【図２６】実施例４０〜４２及び比較例１２，１６〜１８で得られた薄膜圧電共振器のＱ値及び実効的ｋｔ２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図１Ａは本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＹ−Ｙ断面図である。この薄膜圧電共振器は、基板６と圧電共振器スタック１２とを含んでなる。基板６は上層部に絶縁層７を有する。すなわち、基板６は絶縁層７を含んでなる。基板６と圧電共振器スタック１２との間に、空隙（エアーギャップ）すなわち振動空間４が形成されている。
【００４９】
圧電共振器スタック１２は、基板６上すなわち絶縁層７上にあって、圧電薄膜（圧電層）２と、該圧電薄膜を挟んで膜厚方向に互いに対向するように形成された下部電極８および上部電極１０とを有する。圧電薄膜２の下部電極８と上部電極１０とにより挟まれた部分の外形（圧電共振器スタック１２の厚み方向に見た時の形状）は楕円形である。ただし、上部電極１０および下部電極８を外部回路に接続するために形成されている導電性の薄膜である接続導体（外部接続導体）１４は、これらの形状には含めないものとする。また、接続導体１４と上部電極１０または下部電極８との境界は、上部電極１０または下部電極８の外形の線を延長することにより求められる。
【００５０】
圧電共振器スタック１２は、該圧電共振器スタックの厚み方向に見て、上部電極１０と下部電極８とが互いに重なる領域である振動領域４０を有する。圧電共振器スタック１２は、更に、該圧電共振器スタックの厚み方向に見て、振動領域４０の外側に位置する支持領域４８と、振動領域４０及び支持領域４８の間に位置する緩衝領域４６とを有する。圧電共振器スタック１２は、支持領域４８において、基板６に接している。下部電極８は、支持領域４８内において該支持領域４８と緩衝領域４６との境界に沿って延びる支持部分１８’を有している。この支持部分１８’は、図示されているように、圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て上部電極１０およびそれに接続された外部接続導体１４とは重ならないようにすることができる。
【００５１】
図２は本実施形態の振動領域４０、緩衝領域４６、および支持領域４８を示す模式的平面図である。図２に示されるように、振動領域４０は、第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３からなる。圧電共振器スタックの厚み方向に見て、第１振動領域４１は最外側に存在し且つ緩衝領域４６と接しており、第３振動領域４３は最内側に存在し且つ第１振動領域及び緩衝領域４６のいずれとも接しておらず、第２振動領域４２は第１振動領域４１と第３振動領域４３との間に介在している。第１振動領域４１の幅はＷｔであり、第２振動領域４２の幅はＷｓである。
【００５２】
振動領域４０の一次厚み縦振動の共振周波数は、第１振動領域４１においてｆ１であり、第３振動領域４３においてｆ２であり、ここでｆ１とｆ２とはｆ１＜ｆ２の関係を満たし、第２振動領域４２においては第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かってｆ１からｆ２の間の値をとりながら増加している。
【００５３】
このような一次厚み縦振動周波数の関係は、圧電共振器スタック１２の厚み及び／または構成層の材質を第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３において互いに異なるようにすることで、実現することができる。そのための手法としては、たとえば、振動領域４０を構成している下部電極８、圧電層２及び上部電極１０のいずれかの厚み及び／または構成材料を振動領域４０の場所に応じて変化させる方法、または、圧電共振器スタックを構成する層を更に追加する方法が挙げられる。
【００５４】
図１Ａ〜図１Ｃの実施形態においては、上部電極１０上に、追加される層としてのフレーム層１６を形成することにより、上記の本発明の主要な特徴を実現している。フレーム層１６は、振動領域４０の外周部において上部電極１０上に形成されており、緩衝領域４６と接する外側部分が第１振動領域４１を構成すると共に、内側部分が第２振動領域４２を構成している。フレーム層１６は、第１振動領域４１における厚みがＴである。第２振動領域４２を構成する内側部分におけるフレーム層１６の断面形状（振動領域４０の中心を通る縦断面の形状）はスロープ状とされている。すなわち、図１Ｂ及び図１Ｃに示されるように、フレーム層１６は、第２振動領域４２において、第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって次第に厚みが減少している。かくして、フレーム層１６の上面は、基板６の上面に対して傾斜し、スロープ状の上面とされている。
【００５５】
図３Ａ〜図３Ｃはフレーム層１６の断面形状を示す模式図である。図１Ａ〜図１Ｃの実施形態においては、フレーム層１６は、第２振動領域４２において、図３Ａに示すように、縦断面形状が直線的なスロープとなっている。スロープの角度（すなわち第２振動領域４２においてフレーム層１６のスロープ状上面が基板６の上面に対してなす角度）θは、１度以上６０度以下であるのが、好ましい。その理由は、角度θが１度未満で小さすぎると第２振動領域４２の幅Ｗｓが大きくなりすぎて共振器の小型化に不利となり且つ製造の困難性も増加する傾向にあり、角度θが６０度を超えて大きすぎると第２振動領域４２の幅Ｗｓが小さくなりすぎて本発明で目標とする良好な共振器特性が得にくくなる傾向にあるからである。
【００５６】
本発明におけるフレーム層１６の第２振動領域４２における縦断面形状は、以上のようなものに限定されない。該縦断面形状は、たとえば、図３Ｂに示すように、曲線状のスロープ形状であってもよいし、さらには図３Ｃに示すようなステップ状（折れ線状）のスロープ形状とすることもでき、その他の形状であってもよい。これら直線状以外のスロープ形状の場合には、上記角度θは直線近似したときの角度であるとする。
【００５７】
以上のように第２振動領域４２においてフレーム層１６の縦断面形状をスロープ状にする代わりに、フレーム層１６を設けることなく、後述のように、上部電極１０または上部電極８の縦断面形状を同様にスロープ状にしてもよい。
【００５８】
第２振動領域４２を構成している上部電極１０、下部電極８または追加の層であるフレーム層１６の縦断面形状をスロープ状にすることで、第２振動領域４２における一次厚み縦振動の共振周波数は、第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かってｆ１からｆ２の間の値をとりながら徐々に変化（増加）するようになる。図３Ａに示されるような直線的なスロープにおいては、第２振動領域４２における一次厚み縦振動の共振周波数は、スロープの角度θに従い第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって単調に増加する。図３Ｃに示されるようなステップ状のスロープにおいては、水平なステップ部分における一次厚み縦振動の共振周波数は、一定の値を有する。
【００５９】
圧電共振器スタック１２を以上のように構成し、とくに第２振動領域４２における一次厚み縦振動の共振周波数が第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって徐々に増加するようにすることで、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制し、高いＱ値を有する優れた薄膜圧電共振器が得られる。
【００６０】
本発明の薄膜圧電共振器の各構成部材の材料としては、従来の薄膜圧電共振器のものと同様な材料を使用することができる。例えば、基板６は、シリコン基板、ガリウム砒素基板、ガラス基板などからなる。圧電薄膜（圧電層）２は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような薄膜として製造できる圧電材料からなるものであり、好ましくは高域遮断型の分散曲線を示す窒化アルミニウムからなる。また、下部電極８および上部電極１０は、たとえば、モリブデン、タングステン、ルテニウム、白金、アルミニウムなどの薄膜として製造できる金属材料からなる。
【００６１】
図１Ａ〜図１Ｃの実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のように作製することができる。
【００６２】
シリコン基板などの半導体基板６上に、スパッタリング法及びＣＶＤ法等の成膜技術により絶縁層７を形成する。絶縁層がＳｉＯ２からなる場合には熱酸化により絶縁層７を形成することも可能である。その後、スパッタリング法及び蒸着法などの成膜法により、エッチング液にて容易に溶解する犠牲層を形成し、湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて、振動空間４を形成すべき位置に犠牲層を残留させるように、パターニングする。犠牲層としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属またはそれらの酸化物が適当である。その後、スパッタリング法及び蒸着法などの成膜方法で下部電極８、圧電層２及び上部電極１０を成膜するとともに、湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて各層をパターニングする。
【００６３】
さらに、フレーム層１６を成膜およびパターニングする。この際、フレーム層１６が振動領域４０の外周部に形成されるようにするとともに、振動領域４０の中心側（内側）における上面（端面ということもある）をスロープ形状を有するように加工して第２振動領域４２を形成する。また、第２振動領域４２の外側のフレーム層１６の厚みが一様である領域を第１振動領域４１とする。前記のスロープ形状を達成する手法としては、リフトオフ法またはＲＩＥ法によるパターニングが好ましい。
【００６４】
図４Ａ〜図４Ｃは本実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層１６をリフトオフ法により製造する方法を示す概略図である。リフトオフ法で形成する場合、主としてネガ型レジストを用いて、露光条件を制御することにより、図４Ａに示すような逆テーパー形状のスロープを有したレジスト膜７０が形成される。その後、フレーム層１６の成膜を行い（図４Ｂの状態）、剥離液を用いてレジスト膜７０を剥離することにより、図４Ｃに示すように端面がスロープ形状のフレーム層１６を形成することができる。
【００６５】
図５Ａ〜図５Ｄは本実施形態におけるスロープ形状の端面を有するフレーム層１６をＲＩＥ法により製造する方法を示す概略図である。ＲＩＥ法で形成する場合には、図５Ａに示すように、フレーム層１６を成膜後、レジスト膜７０の端部がスロープ形状となるように露光および現像条件を選択し、端面がスロープ状のレジスト膜７０を形成する。さらに、エッチングガスにＯ２ガスを添加することで、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、フレーム層１６のエッチングとともに、次第にレジスト膜７０の端部もエッチングされ後退していく。これにより、図５Ｄに示すような端面がスロープ形状のフレーム層１６を形成することができる。
【００６６】
その後、上部電極１０の外周形状に合わせて、フレーム層１６をＲＩＥ法などのパターニング技術によりパターニングすることにより、周縁部の端面（外側端面）がスロープ形状でないフレーム層１６が形成される。さらに、前記パターニング技術を用いて、上部電極１０の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、該貫通孔３０を介して供給されるエッチング液にて犠牲層をエッチングし除去する。さらに、絶縁層７のエッチングが可能なエッチング液を選択し、絶縁層７をエッチングすることにより、犠牲層と同一パターンで絶縁層７をエッチングすることができる。これにより除去された犠牲層及び絶縁層７の部分に振動空間（エアーギャップすなわち空隙）４が形成される。下部電極８は犠牲層より所定形状大きくし、上部電極１０は犠牲層より所定形状小さく設定することにより、エアーギャップ４上に緩衝領域４６が形成され、さらに基板６の絶縁層７上に支持領域４８が形成される。振動領域４０は、圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て、空隙４の外周縁より内側に存在する。
【００６７】
図６Ａは本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図であり、図６Ｂは図６Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。本実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態とは第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３の形成方法のみ異なる。すなわち、本実施形態では、フレーム層１６は設けられておらず、上部電極１０の厚みを場所により異ならせることで、振動領域４０において第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３を形成している。ここで、第１振動領域４１における上部電極１０の厚みは、第３振動領域４３における上部電極１０の厚みよりＴだけ大きい。第２振動領域４２においては、上部電極１０の厚みは第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって減少している。かくして、上部電極１０の上面は、第２振動領域４２において、基板６の上面に対して傾斜しており、スロープ状の上面とされている。
【００６８】
図６Ａ及び図６Ｂに示した実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。絶縁層から圧電層までの形成方法は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態と同様である。上部電極１０をスパッタリング法、蒸着法及びＣＶＤ法などの成膜技術にて成膜後、ＲＩＥなどのエッチング技術にて、第１振動領域４１および第２振動領域４２以外の領域を所定量エッチング除去する。この際、第２振動領域となる領域の断面形状がスロープ状となるように、前述したＲＩＥの方法により加工する。さらに、湿式エッチング及びＲＩＥなどのパターニング技術を用いてパターニングすることにより、上部電極１０の外形を所定形状とする。その後、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態と同様に、上部電極上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、エッチング液にて犠牲層および絶縁層の一部を除去することにより、振動空間４を形成する。
【００６９】
図７Ａは本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図であり、図７Ｂは図７Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。本実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態とは第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３の形成方法のみ異なる。すなわち、本実施形態では、フレーム層１６は設けられておらず、下部電極８の厚みを互いに異ならせることにより、振動領域４０において第１振動領域４１、第２振動領域４２及び第３振動領域４３を形成している。ここで、第１振動領域４１における下部電極８の厚みは、第３振動領域４３における下部電極８の厚みよりＴだけ大きい。第２振動領域４２においては、下部電極８の厚みは第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって減少している。かくして、下部電極８の上面は、第２振動領域４２において、基板６の上面に対して傾斜しており、スロープ状の上面とされている。
【００７０】
図７Ａ及び図７Ｂに示した実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。絶縁層から犠牲層までの形成方法は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態と同様である。下部電極８をスパッタリング法、蒸着法及びＣＶＤ法などの成膜技術にて成膜後、ＲＩＥなどのエッチング技術にて、第１振動領域４１および第２振動領域４２以外の領域を所定量エッチング除去する。この際、第２振動領域となる領域の断面形状がスロープ状となるように、前述したＲＩＥの方法により加工する。その後、下部電極８を所定形状となるように前述のエッチング技術にてパターニングする。さらに、圧電層２および上部電極１０を前述の成膜方法にて成膜した後、各層を前述のパターニング技術を用いてパターニングする。その後、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態と同様に、上部電極上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、エッチング液にて犠牲層および絶縁層の一部を除去することにより、振動空間４を形成する。
【００７１】
図８Ａは本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図であり、図８Ｂは図８Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。本実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態とは、エアーギャップ４の代わりに音響反射層２２を設けている点のみ異なる。
【００７２】
図８Ａ及び図８Ｂに示した実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。シリコン基板などの基板６に、湿式エッチング等の技術によりピット部を形成した後、前述の成膜技術により音響反射層２２を形成する。その後、ＣＭＰ法などの平坦化技術により基板上の音響反射層２２の全体表面を平坦化し、ピット部内にのみ音響反射層２２が堆積された形態とする。音響反射層２２において、低インピーダンス層としてＳｉＯ２やＡｌＮなどの音響インピーダンスの小さな材料が好ましく、高インピーダンス層としてはＭｏ、Ｗ、Ｔａ２Ｏ５などの音響インピーダンスの大きな材料が好ましい。音響反射層２２は、低インピーダンス層と高インピーダンス層とを、それぞれの厚みが弾性波の４分の１波長に相当するように交互に積層することにより、作製される。スパッタリング法、蒸着法などの成膜方法で下部電極８、圧電層２、上部電極１０を成膜するとともに、湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて各層をパターニングする。さらに、フレーム層１６を前述の成膜技術で成膜するとともに、前述のパターニング技術を用いてパターニングする。この際、フレーム層１６が振動領域４０の外周部に形成されるようにするとともに、振動領域４０の中心側の端面はスロープ形状を有するように加工し、第２振動領域４２とする。前記のスロープ形状を達成する手法としては、リフトオフ法またはＲＩＥによるパターニングが好ましい。振動領域４０は、圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て、音響反射層２２の外周縁より内側に存在する。
【００７３】
図９Ａは本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示すＸ−Ｘ断面図であり、図９Ｂは図９Ａの実施形態を示すＹ−Ｙ断面図である。本実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態とは、下部電極８の下に下部誘電体層１８が形成され、上部電極１０の上に上部誘電体層２０が形成されていることのみ異なる。下部誘電体層１８及び上部誘電体層２０としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ、たとえばＡｌＯｘＮｙ（ここで、ｘ及びｙは例えば、０．９＜ｘ＜１．４、０．１＜ｙ＜０．５を満たす。））、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、およびサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）などの比較的弾性率の大きな材料からなるものが好ましく、これらからなる群より選択される少なくとも一種の材質を主成分とする誘電体層から形成されることが好ましい。その他は図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態と同様であり、同様の方法にて作製することができる。
【００７４】
図９Ａ及び図９Ｂに示すような下部誘電体層１８および／又は上部誘電体層２０を有した薄膜圧電共振器であっても、図１Ａ〜図８Ｂの何れかに関して説明した実施形態の薄膜圧電共振器と同様に、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制することができるとともに、高いＱ値を得ることができる。さらに、下部誘電体層１８および／又は上部誘電体層２０を設けることにより、下部電極８および／又は上部電極１０を保護することができる。
【００７５】
図１０Ａは本発明の薄膜圧電共振器の他の一実施形態を示す模式的平面図であり、図１０Ｂは図１０ＡのＸ−Ｘ断面図であり、図１０Ｃは図１０ＡのＹ−Ｙ断面図である。本実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃ他に関し説明した実施形態とは、第１振動領域４１および第２振動領域４２に加えて、緩衝領域４６および支持領域４８においても、フレーム層１６が存在することのみ異なる。この場合、フレーム層１６は、第１振動領域４１、緩衝領域４６及び支持領域４８に亘って厚みが同等なものとすることができる。フレーム層１６は、上部電極１０に接続された接続導体１４の上面上にまで延びている。緩衝領域４６および支持領域４８にまでフレーム層１６を拡張することにより、接続導体１４における電気抵抗を小さくすることが可能となり、薄膜圧電共振器の共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｓ）を小さくでき、Ｑ値（Ｑｓ）を大きくできる。
【００７６】
本発明による薄膜圧電共振器において、振動領域４０を第１振動領域４１、第２振動領域４２および第３振動領域４３に区画（画定）することに寄与している層（振動領域画定層）、すなわち第２振動領域４２で縦断面がスロープ状をなす層として、上部電極層１０または下部電極層８を用いる場合にも、この層を緩衝領域４６および支持領域４８まで拡張した構造とすることができる。この場合においても、第１振動領域４１、緩衝領域４６及び支持領域４８に亘って振動領域画定層の厚みを同等なものとすることができる。
【００７７】
以上のような本発明の薄膜圧電共振器を複数使用することによって、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制した薄膜圧電フィルタを構成することができる。薄膜圧電フィルタの実施形態としては、図１１に示すような薄膜圧電共振器をラダー型に配置したフィルタ及び図１２に示すような薄膜圧電共振器をラティス型に配置したフィルタがあるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
図１１に示したラダー型フィルタは、入出力ポート１０４に直列に接続された直列薄膜圧電共振器（１３１、１３３、１３５、１３７）と、直列薄膜圧電共振器間のノードと接地との間に接続される並列薄膜圧電共振器（１３２、１３４、１３６、１３８）とからなる。直列薄膜圧電共振器の共振周波数をｆｓ１とし且つ反共振周波数をｆｐ１とし、並列薄膜圧電共振器の共振周波数をｆｓ２とし且つ反共振周波数をｆｐ２とした場合、ｆｓ１とｆｐ２とが帯域通過フィルタの中心周波数近傍になるように設定される。従って、直列薄膜圧電共振器の共振周波数近傍での共振器性能（Ｒｓ、Ｑｓ）、及び並列薄膜圧電共振器の反共振周波数近傍での共振器性能（Ｒｐ、Ｑｐ）が帯域通過フィルタの通過帯域での性能に大きく影響することになる。
【００７９】
前述のように、本発明による薄膜圧電共振器は、反共振周波数におけるＲｐを高くし、Ｑｐを大きくできる特徴を有している。一方、共振周波数より低い周波数帯におけるノイズの発生を抑制することも可能であるが、後述する比較例５に示すように振動領域が一様である薄膜圧電共振器に比べて前記のノイズが大きい。そこで、本発明による薄膜圧電共振器を、図１１に示したラダー型フィルタ及び図１２に示したラティス型フィルタの並列薄膜圧電共振器としてのみ用いることで、本発明による薄膜圧電共振器における主要な効果の１つであるＲｐが大きいという特徴を活かし、更に、共振周波数より低い周波数におけるノイズの影響を排除することが可能になり、通過帯域におけるノイズの発生を抑制し、挿入損失を低減した薄膜圧電フィルタを得ることができる。
【００８０】
図２０Ａは本発明の薄膜圧電共振器の一実施形態を示す模式的平面図であり、図２０Ｂ及び図２０Ｃはそれぞれ図２０ＡのＸ−Ｘ断面図及びＹ−Ｙ断面図である。本実施形態の薄膜圧電共振器は、圧電共振器スタック１２と、該圧電共振器スタックの下に形成された空隙部４と、該空隙部４を形成するように圧電共振器スタック１２を支持する支持部材としての基板６とからなる。
【００８１】
圧電共振器スタック１２は、圧電層２と、該圧電層２をその厚み方向すなわち圧電共振器スタック１２の厚み方向（図２０Ａにおける紙面と垂直の方向、すなわちＸ−Ｘ方向及びＹ−Ｙ方向の双方と直交する方向：以下同様）に挟むように形成された下部電極８およびその外部接続導体８１４並びに上部電極１０およびその外部接続導体１０１４とを含む積層体である。下部電極８と外部接続導体８１４とは、圧電層２の下側に位置しており、互いに接続されている。上部電極１０と外部接続導体１０１４とは、圧電層２の上側に位置しており、互いに接続されている。外部接続導体８１４，１０１４は、それぞれ上部電極８および下部電極１０を不図示の外部回路に接続するために形成されている導電性の薄膜であり、それぞれ上部電極８及び下部電極１０と同一の材質により同一層として形成することができる。尚、下部電極８と外部接続導体８１４との境界または上部電極１０と外部接続導体１０１４との境界は、上部電極または下部電極の外部接続導体に接していない部分の外形の線を延長したものとする。外部接続導体８１４，１０１４は、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態等における外部接続導体１４に対応する。
【００８２】
圧電共振器スタック１２は、圧電層２と上部電極８及び外部接続導体８１４と下部電極１０及び外部接続導体１０１４との全てが形成されている領域に限定されるものではなく、電極や外部接続導体が形成されていない領域まで含むものである。圧電共振器スタック１２は、上部電極１０と下部電極８とが圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て互いに重なる振動領域１６’と、基板６に接する支持領域１７と、振動領域１６’と支持領域１７との間の緩衝領域２０’とを有する。振動領域１６’は圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て空隙部４の外周縁より内側に存在する。下部電極８は、支持領域１７内において該支持領域１７と緩衝領域２０’との境界に沿って延びる幅ｗ１の支持部分１８’を有している。この支持部分１８’は、図示されているように、圧電共振器スタック１２の厚み方向に見て上部電極１０およびそれに接続された外部接続導体１０１４とは重ならないようにすることができる。
【００８３】
図２１は、図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態における振動領域１６’、緩衝領域２０’、支持領域１７及び下部電極支持部分１８’の関係を明確にするために、それぞれの領域及び部分を表記したものである。また、圧電共振器スタック１２の厚み方向に見た空隙部４の領域が、空隙領域２２’として示されている。この空隙領域２２’は、振動領域１６’と緩衝領域２０’とを合わせた領域に相当する。
【００８４】
尚、ここで図示はされていないが、本実施形態において、圧電共振器スタック１２は、上記図１Ａ〜図１０Ｃに関し説明したような特徴的構成を有しており、振動領域１６’は上記の振動領域４０と同様に第１〜第３の振動領域４１〜４３からなる。従って、図１Ａ〜図１０Ｃに関し説明したように、圧電共振器スタック１２を、第２振動領域４２における一次厚み縦振動の共振周波数が第１振動領域４１に接する外側部分から第３振動領域４３に接する内側部分に向かって徐々に増加するようにすることで、別の振動モードや不要な厚み縦振動に起因するスプリアスに基づくノイズの発生を抑制し、高いＱ値を有する優れた薄膜圧電共振器が得られる。
【００８５】
図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態では、振動領域１６’での圧電共振器スタック１２の厚み（振動領域１６’の中心部すなわち第３振動領域での厚みを指すものとする）をｔとし、更に緩衝領域２０’の幅をｗ２として、下部電極支持部分１８’の幅ｗ１と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとが２．１７≦ｗ１／ｔ≦１０の関係を満たし、緩衝領域２０’の幅ｗ２と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとが０．２５≦ｗ２／ｔ≦２の関係を満たす。これにより、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値（上記Ｑｐ値に相当）とを有するとともに、極めて堅牢で破損の少ない薄膜圧電共振器を実現することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態では、振動領域１６’の形状が楕円であり、この楕円の長軸径をａとし短軸径をｂとして、これら長軸径ａと短軸径ｂとが１＜ａ／ｂ≦１．９の関係を満たす。これにより、不要振動モードの発生が抑制され、薄膜圧電フィルタの通過帯域内に発生するリップルを抑制することができるとともに、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有する極めて堅牢な薄膜圧電共振器を実現することができる。ａ／ｂ＞１．９とした場合には、実効的ｋｔ２が幾分低下するとともに、短軸径に対して長軸径が非常に長くなるために、圧電共振器スタック１２の撓みが生じ、製造工程における破損が幾分起こりやすくなる。
【００８７】
本発明の薄膜圧電共振器の材料としては、従来の薄膜圧電共振器と同様な材料を適用することができる。例えば、基板６は、シリコン基板、ガリウム砒素基板及びガラス基板などからなる。空隙部４は異方性湿式エッチング及びＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などにより形成することができる。圧電層２は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のように薄膜として製造できる圧電材料からなるものでよい。また、下部電極８及び外部接続導体８１４並びに上部電極１０及び外部接続導体１０１４は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）及び金（Ａｕ）のように、薄膜として製造できパターニングが可能な金属材料からなるものでよく、あるいはそのような薄膜の積層体からなるものでもよい。
【００８８】
本実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。シリコンウェハなどの基板６上に湿式エッチング等の技術によりピット部を形成した後、ＣＶＤ法等の成膜技術により犠牲層を形成する。その後、ＣＭＰ法などの平坦化技術により犠牲層及び基板の全体の表面を平坦化し、ピット部内にのみ犠牲層が堆積された形態とする。犠牲層としては、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）のように、容易にエッチングされる材料が適当である。スパッタリング法及び蒸着法などの成膜方法及び湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて下部電極８及び外部接続導体８１４、圧電層２、並びに上部電極１０及び外部接続導体８１４からなる圧電共振器スタック１２を形成する。この際のパターニングで、上記のような下部電極支持部分１８’の幅ｗ１と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係、及び緩衝領域２０’の幅ｗ２と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係が満たされるようにする。また、上記のような振動領域１６’の楕円の長軸径ａと短軸径ｂとの関係が満たされるようにする。更に、前記パターニング技術を用いて、圧電共振器スタック１２の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、該貫通孔３０を介して供給されるエッチング液にて犠牲層を除去する。これにより、ピット部は空隙部４となる。
【００８９】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本発明の薄膜圧電共振器の他の実施形態を示す模式的断面図であり、図２２Ａは図２０Ｂに対応する断面図であり、図２２Ｂは図２０Ｃに対応する断面図である。本実施形態の平面図は、図２０Ａと同様である。
【００９０】
図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態では、支持部材として基板６が用いられており、該基板６に空隙部４が形成されている。これに対して、図２２Ａ及び図２２Ｂの実施形態では、基板６として上層部に絶縁層７を有するものを用いている。空隙部４は、絶縁層７の一部を除去することで形成されている。その他は、図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態と同様である。
【００９１】
図２２Ａ及び図２２Ｂの実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。シリコンウェハなどの基板６上に、スパッタリング法及びＣＶＤ法等の成膜技術を用いて、あるいは熱酸化により絶縁層としての酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を形成する。その後、スパッタリング法及び蒸着法などの成膜法により、エッチング液にて容易に溶解する犠牲層を形成し、湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いてパターニングし、空隙部４を形成すべき領域にのみ犠牲層を残留させる。犠牲層としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びマグネシウム（Ｍｇ）などの金属またはそれらの酸化物が適当である。その後、スパッタリング法及び蒸着法などの成膜方法並びに湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて下部電極８及び外部接続導体８１４、圧電層２、並びに上部電極１０及び外部接続導体１０１４からなる圧電共振器スタック１２を形成する。この際のパターニングで、上記のような下部電極支持部分１８’の幅ｗ１と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係、及び緩衝領域２０’の幅ｗ２と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係が満たされるようにする。また、振動領域１６’の楕円の長軸径ａと短軸径ｂとの関係が満たされるようにする。更に、前記パターニング技術を用いて、圧電共振器スタック１２の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、該貫通孔３０を介して供給されるエッチング液にて犠牲層を除去する。さらに、ＳｉＯ２層のエッチングが可能なエッチング液を選択し、貫通孔３０を介して供給されるエッチング液にて犠牲層と同一パターンでＳｉＯ２層をエッチングすることができる。これにより、除去された犠牲層及び絶縁層の部分に空隙部４を形成することができる。
【００９２】
図２３Ａ及び図２３Ｂは、本発明の薄膜圧電共振器の他の実施形態を示す模式的断面図であり、図２３Ａは図２０Ｂに対応する断面図であり、図２３Ｂは図２０Ｃに対応する断面図である。本実施形態の平面図は、図２０Ａと同様である。
【００９３】
図２３Ａ及び図２３Ｂの実施形態は、基板６に空隙部４を形成している点では図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態と同様であるが、空隙部４を基板６を貫通するように該基板の裏面より形成している点が異なる。尚、本発明においては、このような形態の空隙部４も、基板６と圧電共振器スタック１２との間に形成された空隙部に該当するものとする。その他は、図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態と同様である。
【００９４】
図２３Ａ及び図２３Ｂの実施形態の薄膜圧電共振器は、例えば次のようにして作製することができる。基板６上にスパッタリング法及び蒸着法などの成膜方法並びに湿式エッチング、ＲＩＥ及びリフトオフ法などのパターニング技術を用いて下部電極８及び外部接続導体８１４、圧電層２、並びに上部電極１０及び外部接続導体１０１４からなる圧電共振器スタック１２を形成する。この際のパターニングで、上記のような下部電極支持部分１８’の幅ｗ１と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係、及び緩衝領域２０’の幅ｗ２と振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔとの関係が満たされるようにする。また、振動領域１６’の楕円の長軸径ａと短軸径ｂとの関係が満たされるようにする。その後、基板６の裏面より、異方性湿式エッチング及びＤｅｅｐ−ＲＩＥ等の深掘エッチング技術にて、圧電共振器スタック１２の下までエッチングすることにより、空隙部４を形成することができる。
【００９５】
図２４Ａ及び図２４Ｂは、本発明の薄膜圧電共振器の更に別の実施形態を示す模式的断面図であり、図２４Ａは図２０Ｂに対応する断面図であり、図２４Ｂは図２０Ｃに対応する断面図である。
【００９６】
本実施形態の薄膜圧電共振器では、圧電共振器スタック１２は、下部電極８の下側に下部誘電体層２４を有しており、上部電極１０の上側に上部誘電体層２６を有している。誘電体層２４，２６は、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＳｉＡｌＯＮなどの比較的弾性率の大きな材料からなるものが好ましい。その他は、図２３Ａ及び図２３Ｂの実施形態と同様である。本実施形態の平面図は、誘電体層２４，２６を除けば、図２０Ａと同様である。
【００９７】
下部誘電体層２４および／又は上部誘電体層２６を設けることにより、下部電極８及び外部接続導体８１４並びに／又は上部電極１０及び外部接続導体１０１４の酸化劣化を防止することが可能となる。また、下部誘電体層２４を設けた場合には、下部誘電体層２４が圧電共振器スタック１２の支持力が高められるため、より堅牢な薄膜圧電共振器を実現することができる。
【００９８】
本実施形態の薄膜圧電共振器においても、図２０Ａ〜図２０Ｃの実施形態から図２３Ａ及び図２３Ｂの実施形態までの薄膜圧電共振器と同様に、横音響モードによる特性劣化を招くことなく、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有した極めて堅牢な薄膜圧電共振器を得ることができる。
【実施例】
【００９９】
表１に以下の実施例１〜２８および比較例１〜５の実施条件を、表２にこれらの実施例及び比較例で得られた薄膜圧電共振器の電気特性を示す。【０１００】
（実施例１）
上部電極１０の形状即ち振動領域４０の形状が楕円形で、該楕円の長軸径ａが１０７μｍで短軸径ｂが７２μｍで、貫通孔３０の形状が一辺５μｍの正方形とした図１Ａ〜図１Ｃに記載の薄膜圧電共振器を作製した。本実施例での各構成層の厚みは次のように設定した。下部電極８は材質がＭｏで厚みが３００ｎｍ、圧電層２は材質がＡｌＮで厚みが１２００ｎｍ、上部電極１０は材質がＲｕで厚みが３００ｎｍとした。さらに、フレーム層１６は材質がＭｏで厚み（Ｔ）が１００ｎｍとし、第１振動領域４１は幅（Ｗｔ）が３μｍとし、第２振動領域４２はスロープ角度θが２０°とした。この場合、幅（Ｗｓ）は０．２７μｍ（Ｗｓ＝Ｔ／ｔａｎθ）となる。【０１０１】
実施例１の薄膜圧電共振器は、次のように作製した。シリコン基板６上に、熱酸化法により絶縁層であるＳｉＯ２層７を形成した。その後、スパッタリング法により、犠牲層であるチタン（Ｔｉ）層を形成し、ＲＩＥ法によりパターニングした。その後、スパッタリング法で下部電極８となるＭｏ層、圧電層２となるＡｌＮ層、上部電極１０となるＲｕ層を成膜するとともに、ＲＩＥ法を用いて各層をパターニングした。さらに、フレーム層１６となるＭｏ層を成膜し、ＲＩＥ法によりフレーム層１６の内周形状に合わせて、内周部の端面形状がスロープ状となるようにパターニングした。具体的には、レジストの端部がスロープ形状となるようにレジストを形成し、その後、エッチングガスをＣｌ２ガスとＯ２ガスの混合ガスとしてＲＩＥを行い、エッチングを行った。レジスト端部のスロープの角度を約４５°とし、エッチングガスのＯ２ガス流量を３０ｓｃｃｍとすることによって、フレーム層１６の内周部端面のスロープ角度θが２０°になるように設定した。その後、フレーム層１６の外周形状に合わせて、エッチングガスとしてＣｌ２ガスを用いたＲＩＥ法により上部電極１０及びフレーム層１６をエッチングした。さらに、ＲＩＥ法を用いて上部電極１０の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、エッチング液であるフッ化水素酸にて犠牲層と絶縁層７の一部をエッチング除去した。これにより除去された犠牲層及び絶縁層７の部分に振動空間４が形成された。また、下部電極８は犠牲層より所定形状大きくし、上部電極１０は犠牲層より所定形状小さくすることにより、エアーギャップ４上に緩衝領域４６が、さらに基板６の絶縁層７上に支持領域４８が形成された。【０１０２】
このようにして作製した共振器のインピーダンスの周波数特性及びスミスチャート図を、それぞれ図１３Ａ及び図１３Ｂに示す。共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺においては、ノイズの発生が抑制されていることがわかる。なお、以下の実施例及び比較例において図１３Ａ及び図１３Ｂに示される程度のノイズレベルは「小」と評価した。また、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２６００Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は、１４３０であり高い値を示した。【０１０３】
（実施例２〜５）
フレーム層１６の第２振動領域４２における断面のスロープ角度θを表１に示すように３０°、４５°、６０°、７０°とした以外は実施例１と同様にして、図１Ａ〜図１Ｃに記載の薄膜圧電共振器を作製した。フレーム層１６の内周部端面のスロープ角度θの調整は、エッチングガスのＯ２ガス流量を調整することによって行った。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．０４〜０．１７μｍとなった。【０１０４】
表２に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２３８０〜２７４０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４２０〜１５００であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。尚、実施例及び比較例でのノイズレベル評価に関し、「中」は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される程度の上記「小」と、後述の図１４Ａ及び図１４Ｂに示される程度の「大」との中間程度を意味する。【０１０５】
（比較例１）
フレーム層１６の第２振動領域４２における断面のスロープ角度θを９０°とした以外は実施例１と同様にして、図１Ａ〜図１Ｃに記載の様な薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０μｍとなった。【０１０６】
このようにして作製した共振器のインピーダンスの周波数特性及びスミスチャート図を、それぞれ図１４Ａ及び図１４Ｂに示す。共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺においては、ノイズの発生が大きくなっていることがわかる。なお、以下の実施例及び比較例において図１４Ａ及び図１４Ｂに示される程度のノイズレベルは「大」と評価した。また、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２０６０Ωで実施例１〜５と比較して小さくなっていることがわかる。また、Ｑ値（Ｑｐ）は１２６０で実施例１〜５と比較して小さくなっている。【０１０７】
（実施例６〜１１）
第１振動領域４１の幅（Ｗｔ）を表１で示すように１．５μｍ、４．０μｍ、６．０μｍとし、第２振動領域４２におけるフレーム層１６の断面のスロープ角度θを４５°、６０°とした以外は実施例１と同様にして、図１Ａ〜図１Ｃに記載の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．１０μｍ、０．０６μｍとなった。【０１０８】
表２に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２２２０〜２４８０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１３３０〜１４３０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。【０１０９】
（比較例２〜４）
第１振動領域４１の幅（Ｗｔ）を１．５μｍ、４．０μｍ、６．０μｍとし、第２振動領域４２におけるフレーム層１６の断面のスロープ角度θを９０°とした以外は実施例１と同様にして、図１Ａ〜図１Ｃに記載の様な薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０μｍとなった。【０１１０】
表２に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は１８８０〜２０８０Ωで実施例６〜１１と比較して小さくなっていることがわかる。また、Ｑ値（Ｑｐ）は１２００〜１２７０で実施例６〜１１と比較して小さくなっている。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズレベルの大きさは大であり、ノイズの発生が大きくなっていることがわかる。【０１１１】
（実施例１２）
緩衝領域４６及び支持領域４８における上部電極１０の外部接続導体１４の上面上にまで拡張したフレーム層１６を有する図１０Ａ〜図１０Ｃに記載の薄膜圧電共振器を作製した。ここで、フレーム層１６は、第１振動領域４１、緩衝領域４６及び支持領域４８に亘って厚みが同一すなわち一定であった。フレーム層１６が拡張されていること以外は、実施例３と同様である。【０１１２】
表２に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２７４０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１５００であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように「小」であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。さらに、他の実施例と比べた場合に、共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｓ）は１．１Ωと小さく、Ｑ値（Ｑｓ）は１５８０と大きな値となっていることがわかる。【０１１３】
従って、フレーム層１６を、緩衝領域４６および支持領域４８の上部電極外部接続導体１４上にまで拡張することにより、さらに良好な薄膜圧電共振器を得ることができることが明らかとなった。【０１１４】
（実施例１３〜１５）
第１〜第３の振動領域４１〜４３を画定している構成層（振動領域画定層）をＲｕ上部電極層１０とし、第１振動領域４１における上部電極層１０の増加した厚みＴを１２０ｎｍとし、第２振動領域４２における断面のスロープ角度θを４５°、６０°、７０°として、図６Ａ及び図６Ｂに記載の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．０４〜０．１２μｍとなった。各構成層の厚みおよび材質は、実施例１と同様とした。【０１１５】
実施例１３〜１５の薄膜圧電共振器は、次のように作製した。シリコン基板６上に、熱酸化法により絶縁層であるＳｉＯ２層７を形成した。その後、スパッタリング法により、犠牲層であるチタン（Ｔｉ）層を形成し、ＲＩＥ法によりパターニングした。その後、スパッタリング法で下部電極となるＭｏ層、圧電層となるＡｌＮ層を成膜するとともに、ＲＩＥ法を用いて各層をパターニングした。さらに、上部電極１０となるＲｕ層を成膜し、第２振動領域４２の形状に合わせて、ＲＩＥ法により第２振動領域４２での内周部の端面形状がスロープ状となるようにＲｕ層をパターニングした。具体的には、レジストの端部がスロープ形状となるようにレジストを形成し、その後、エッチングガスをＣＦ４ガスとＯ２ガスの混合ガスとしてＲＩＥを行い、エッチングを行った。その後、上部電極１０の外周形状に合わせて、エッチングガスとしてＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ法により上部電極１０をエッチングした。さらに、ＲＩＥ法を用いて上部電極１０の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、エッチング液であるフッ化水素酸にて犠牲層と絶縁層７の一部をエッチング除去した。これにより除去された犠牲層及び絶縁層７の部分に振動空間４が形成された。また、下部電極８は犠牲層より所定形状大きくし、上部電極１０は犠牲層より所定形状小さくすることにより、エアーギャップ４上に緩衝領域４６が、さらに基板６の絶縁層７上に支持領域４８が形成された。【０１１６】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２３３０〜２６４０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４００〜１４５０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。【０１１７】
（実施例１７〜１９）
第１〜第３の振動領域４１〜４３を画定している構成層（振動領域画定層）をＭｏ下部電極層８とし、第１振動領域４１における下部電極層８の増加した厚みＴを１２０ｎｍとし、第２振動領域４２における断面のスロープ角度θを４５°、６０°、７０°として、図７Ａ及び図７Ｂに記載の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．０４〜０．１２μｍとなった。各構成層の厚みおよび材質は、実施例１と同様とした。【０１１８】
実施例１７〜１９の薄膜圧電共振器は、次のように作製した。シリコン基板６上に、熱酸化法により絶縁層であるＳｉＯ２層７を形成した。その後、スパッタリング法により、犠牲層であるチタン（Ｔｉ）層を形成し、ＲＩＥ法によりパターニングした。その後、スパッタリング法で下部電極８となるＭｏ層を成膜し、第２振動領域４２の形状に合わせて、ＲＩＥ法により第２振動領域４２での内周部の端面形状がスロープ状となるようにＭｏ層をパターニングした。具体的には、レジストの端部がスロープ形状となるようにレジストを形成し、その後、エッチングガスをＣｌ２ガスとＯ２ガスの混合ガスとしてＲＩＥを行い、エッチングを行った。その後、下部電極８の外周形状に合わせて、エッチングガスとしてＣｌ２ガスを用いたＲＩＥ法により下部電極をエッチングした。その後、圧電層２であるＡｌＮ層、上部電極１０であるＲｕ層を成膜するとともに、ＲＩＥ法によりパターニングを行った。さらに、ＲＩＥ法を用いて上部電極１０の上面から犠牲層にまで達する貫通孔３０を形成した後、エッチング液であるフッ化水素酸にて犠牲層と絶縁層７の一部をエッチング除去した。これにより除去された犠牲層及び絶縁層７の部分に振動空間４が形成された。また、下部電極８は犠牲層より所定形状大きくし、上部電極１０は犠牲層より所定形状小さくすることにより、エアーギャップ４上に緩衝領域４６が、さらに基板６の絶縁層７上に支持領域４８が形成された。【０１１９】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２３３０〜２６００Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４００〜１４５０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。【０１２０】
（実施例１６及び２０）
第１〜第３の振動領域４１〜４３を画定している構成層（振動領域画定層）である上部電極１０または下部電極８の厚みを増している部分を、緩衝領域４６及び支持領域４８における上部電極または下部電極の外部接続導体１４にまで拡張した以外は、実施例１３または１７と同様にして薄膜圧電共振器を作製した。ここで、振動領域画定層である上部電極１０または下部電極８は、第１振動領域４１、緩衝領域４６及び支持領域４８に亘って厚みが同一すなわち一定であった。【０１２１】
表２に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２６２０Ω、２６３０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４５０、１４２０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように「小」であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。さらに、実施例１３〜１５または実施例１７〜１９と比べた場合に、表２に示されているように、共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｓ）は１．２Ω、１．１Ωと小さく、Ｑ値（Ｑｓ）は１５３０、１５９０と大きな値となっていることがわかる。【０１２２】
（実施例２１及び２２）
フレーム層１６に用いる材質をアルミニウム（Ａｌ）とし、フレーム層の厚みＴを２００ｎｍとした以外は実施例３及び４と同様の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．２０μｍ、０．１２μｍとなった。【０１２３】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２２００Ω、２１８０Ωで、Ｑ値（Ｑｐ）は１３３０、１３２０であった。実施例３及び４と比較して反共振周波数における共振特性が僅かに悪化していることがわかる。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。【０１２４】
（実施例２３及び２４）
フレーム層１６に用いる材質を金（Ａｕ）とした以外は実施例３及び４と同様の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．１０μｍ、０．０６μｍとなった。【０１２５】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２２２０Ω、２１９０Ωで、Ｑ値（Ｑｐ）は１３３０、１３２０であった。実施例３及び４と比較して反共振周波数における共振特性が僅かに悪化していることがわかる。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。【０１２６】
（実施例２５及び２６）
フレーム層１６に用いる材質をタングステン（Ｗ）とした以外は実施例３及び４と同様の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．１０μｍ、０．０６μｍとなった。【０１２７】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２６８０Ω、２６２０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４８０、１４５０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。また、ｋｔ２は、６．０％、６．１％であり、実施例３及び４と比較して僅かに低下している。【０１２８】
（実施例２７及び２８）
フレーム層１６に用いる材質をイリジウム（Ｉｒ）とし、フレーム層の厚みＴを８０ｎｍとした以外は実施例３及び４と同様の薄膜圧電共振器を作製した。この場合、第２振動領域４２の幅（Ｗｓ）は０．０８μｍ、０．０５μｍとなった。【０１２９】
表２に得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）とＱ値（Ｑｐ）とノイズレベルの大きさとを示している。得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２４２０Ω、２４００Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４３０、１４００であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表２のノイズレベルに示すように、小または中であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。また、ｋｔ２は、５．８％であり、実施例３及び４と比較して低下している。【０１３０】
（比較例５）
フレーム層１６を形成していない以外は実施例１と同様の薄膜圧電共振器を作製した。【０１３１】
このようにして作製した共振器のインピーダンスの周波数特性及びスミスチャート図を、それぞれ図１５Ａ及び図１５Ｂに示す。表２に得られた薄膜圧電共振器の電気特性を示す。共振周波数より低い周波数帯域におけるノイズの発生は極めて小さくなっているが、反共振周波数におけるＲｐが１３２０Ωと小さく、Ｑ値（Ｑｐ）が８２０と小さくなっていることがわかる。【０１３２】
（実施例２９）
図１Ａ〜図１Ｃに記載の薄膜圧電共振器において、フレーム層１６に関する条件は実施例１２と同様とした薄膜圧電共振器を用いて、図１１に示すラダー型の薄膜圧電フィルタを作製した。本実施例では、直列薄膜圧電共振器および並列薄膜圧電共振器の双方に実施例１２で示した薄膜圧電共振器のフレーム層１６を適用した。【０１３３】
薄膜圧電フィルタの通過特性を図１６に示す。フレーム層１６を有していない薄膜圧電共振器のみにて作製した後述の比較例６の薄膜圧電フィルタの通過特性と比べ、通過帯域（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）での挿入損失が小さくなっていることがわかる。しかし、通過帯域の低域側（１９２０〜１９４０ＭＨｚ）および、減衰帯域である１８００〜１９００ＭＨｚにおいてノイズが発生していることがわかる。【０１３４】
（実施例３０）
図１Ａ〜図１Ｃに記載の薄膜圧電共振器において、フレーム層１６に関する条件は実施例１２と同様とした薄膜圧電共振器を用いて、図１１に示すラダー型の薄膜圧電フィルタを作製した。本実施例では、並列薄膜圧電共振器にのみ実施例１２で示した薄膜圧電共振器のフレーム層１６を適用し、他はフレーム層を有していない薄膜圧電共振器とした。【０１３５】
薄膜圧電フィルタの通過特性を図１６に示す。フレーム層１６を有していない薄膜圧電共振器のみにて作製した後述の比較例６の薄膜圧電フィルタの通過特性と比べ、通過帯域（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）での挿入損失が小さくなっていることがわかる。また、実施例２９に比べ、通過帯域の低域側におけるノイズの発生が抑制されており、極めて良好な通過特性を有していることがわかる。【０１３６】
（比較例６）
図１７に示す形態で、構成層に関する条件は比較例５と同様とした薄膜圧電共振器を用いて、図１１に示すラダー型の薄膜圧電フィルタを作製した。【０１３７】
薄膜圧電フィルタの通過特性を図１６に示す。フレーム層１６を有している薄膜圧電共振器にて作製した実施例２９及び３０の薄膜圧電フィルタの通過特性と比べ、通過帯域（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）での挿入損失が大きくなっていることがわかる。【０１３８】
【表１】
2010095640.tif 000003
【０１３９】
【表２】
2010095640.tif 000004
【０１４０】
（実施例３１〜３３）
実施例３と同様にして、但し、緩衝領域４６の幅（図２０Ａ他に示されているＷ２）が２μｍとなるように犠牲層サイズを調整し、更に、下部電極８は長軸径ａが１２１〜１４７μｍで、短軸径ｂが８６〜１１２μｍとなる様に、つまり支持部分１８’の幅（図２０Ａ他に示されているＷ１）が５〜１８μｍとなるように設定して、薄膜圧電共振器を作製した。表３に実施条件を、表４に得られた薄膜圧電共振器の電気特性等を示す。【０１４１】
表４に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２４８０〜２７４０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４３０〜１５００であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表４のノイズレベルに示すように、「小」であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。さらに、製造工程における共振器の破損は抑制され、製造歩留まりは９０％以上と非常に優れている。【０１４２】
（比較例７〜９）
支持部分１８’の幅（Ｗ１）を−５μｍ、１μｍ、２０μｍとした以外は、実施例３１と同様にして、薄膜圧電共振器を作製した。表３に実施条件を、表４に得られた薄膜圧電共振器の電気特性等を示す。尚、圧電共振器スタックの厚み方向に見て下部電極の外周縁が空隙部の内側に存在する場合のＷ１は、マイナス符号を付して表記している。【０１４３】
表４に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は１５４０〜１７６０Ωと実施例３１〜３３に比べ小さくなっており、Ｑ値（Ｑｐ）は９８０〜１１００と実施例３１〜３３に比べ小さくなっていることがわかる。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、比較例７において「大」で、比較例８において「中」となっており、実施例３１〜３３に比べノイズの発生が大きくなっていることがわかる。【０１４４】
（実施例３４及び３５）
緩衝領域４６の幅（Ｗ２）を１μｍ、３μｍとした以外は、実施例３１と同様にして、薄膜圧電共振器を作製した。表３に実施条件を、表４に得られた薄膜圧電共振器の電気特性等を示す。【０１４５】
表４に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は２４１０Ω、２２１０Ωと大きく、Ｑ値（Ｑｐ）は１４００と１３２０であり高い値を示した。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、表４のノイズレベルに示すように、「小」であり、ノイズの発生を抑制できていることがわかる。さらに、製造工程における共振器の破損は抑制され、製造歩留まりは９１％以上と非常に優れている。【０１４６】
（比較例１０及び１１）
緩衝領域４６の幅（Ｗ２）を０μｍと４μｍとした以外は、実施例３１と同様にして、薄膜圧電共振器を作製した。表３に実施条件を、表４に得られた薄膜圧電共振器の電気特性等を示す。【０１４７】
表４に示されているように、得られた薄膜圧電共振器の反共振周波数におけるインピーダンス（Ｒｐ）は１４６０Ωと１７５０Ωと実施例３４及び３５に比べ小さくなっており、Ｑ値（Ｑｐ）は９６０と１０９０と実施例３４及び３５に比べ小さくなっていることがわかる。ｋｔ２はそれぞれ５．９％と６．０％と実施例３４及び３５に比べ小さくなっている。また、共振周波数から反共振周波数までの間の周波数帯およびその周辺におけるノイズの大きさは、比較例１１において「中」で、実施例３４及び３５に比べノイズの発生が大きくなっていることがわかる。さらに、比較例１１では製造工程における共振器の破損が発生し、製造歩留まりは８０％と低下するため好ましくない。【０１４８】
【表３】
2010095640.tif 000005
【０１４９】
【表４】
2010095640.tif 000006
【０１５０】
（実施例３６〜３９）
上部電極１０の形状即ち振動領域１６’の形状が楕円形で、該楕円の長軸径ａ＝１８０μｍで短軸径ｂ＝１４０μｍとした図２０Ａ〜図２０Ｃの形態の薄膜圧電共振器を作製した。但し、フレーム層１６は形成されておらず、振動領域１６’、緩衝領域２０’及び支持領域１７にわたって下部電極８及びその外部接続導体８１４並びに上部電極１０及びその外部接続導体１０１４はそれぞれ同等の厚みを有するものとした。本実施例での各構成層の材質及び厚みは次のように設定した。下部電極８及び外部接続導体８１４を材質Ｍｏで厚み３００ｎｍ、圧電層２を材質ＡｌＮで厚み１７００ｎｍ、上部電極１０及び外部接続導体１０１４を材質Ｍｏで厚み２００ｎｍ、即ち、振動領域１６’の圧電共振器スタック１２の厚みｔを２．２μｍとした。緩衝領域２０’の幅ｗ２を２μｍ（ｗ２／ｔ＝０．９１）とした場合の、下部電極支持部分１８’の幅ｗ１と薄膜圧電共振器の実効的ｋｔ２およびＱ値との関係を図２５および表５に示す。図２５および表５からわかるように、２．１７≦ｗ１／ｔ≦１０の範囲内では、Ｑ値は大きな値となり、良好な共振器特性を示すとともに、製造工程における共振器の破損が抑制されており、製造歩留まりは９０％以上と非常に優れている。【０１５１】
（比較例１２〜１５）
下部電極支持部分１８の幅ｗ１の値を表５に記載の値にした以外は、実施例３６と同様にして、圧電薄膜共振器を作製した。結果を図２５および表５に示す。尚、圧電共振器スタックの厚み方向に見て下部電極の外周縁が空隙部の内側に存在する場合のｗ１は、マイナス符号を付して表記している。図２５および表５からわかるように、ｗ１／ｔ＞１０の条件で且つ他の条件は実施例３６と同等にして作製した薄膜圧電共振器では、Ｑ値が小さくなり好ましくない。また、ｗ１／ｔ＜２．１７の条件で且つ他の条件は実施例３６と同等にして作製した薄膜圧電共振器では、Ｑ値が小さくなるとともに、製造工程における共振器の破損が発生し、製造工程における歩留まりが低下するため好ましくない。【０１５２】
（実施例４０〜４２）
上部電極１０の形状即ち振動領域１６’の形状が楕円形で、該楕円の長軸径ａ＝１８０μｍで短軸径ｂ＝１４０μｍとした図２０Ａ〜図２０Ｃの形態の薄膜圧電共振器を作製した。本実施例での各構成層の材質及び厚みは実施例３６と同様にした。下部電極支持部分１８’の幅ｗ１を５μｍ（ｗ１／ｔ＝２．２７）とした場合の、緩衝領域２０’の幅ｗ２と薄膜圧電共振器の実効的ｋｔ２およびＱ値との関係を図２６および表５に示す。図２６および表５からわかるように、０．２５≦ｗ２／ｔ≦２の範囲内では、実効的ｋｔ２とＱ値は大きな値となり、良好な共振器特性を示す。また、製造工程における共振器の破損は抑制され、製造歩留まりは９０％以上と非常に優れている。【０１５３】
（比較例１６〜１８）
緩衝領域の幅ｗ２の値を表５に記載の値にした以外は、実施例４０と同様にして、圧電薄膜共振器を作製した。結果を図２６および表５に示す。尚、圧電共振器スタックの厚み方向に見て空隙部が上部電極の外周縁の内側に存在する場合のｗ２は、マイナス符号を付して表記している。図２６および表５からわかるように、ｗ２／ｔ＜０．２５またはｗ２／ｔ＞２の条件で且つ他の条件は実施例４０と同等にして作製した薄膜圧電共振器では、実効的ｋｔ２またはＱ値が小さくなり好ましくない。【０１５４】
（実施例４３〜４６）
上部電極１０の形状即ち振動領域１６’の形状が楕円形で、該楕円の長軸径ａ及び短軸径ｂを、ａ＝１９５μｍ、ｂ＝１３０μｍ（ａ／ｂ＝１．５０）、ａ＝２１０μｍ、ｂ＝１２０μｍ（ａ／ｂ＝１．７５）、ａ＝２２０μｍ、ｂ＝１１５μｍ（ａ／ｂ＝１．９１）、ａ＝２３０μｍ、ｂ＝１１０μｍ（ａ／ｂ＝２．０９）とし、下部電極支持部分１８’の幅ｗ１を５μｍとし、緩衝領域２０’の幅ｗ２を２μｍとした図２０Ａ〜図２０Ｃの形態の薄膜圧電共振器を作製した。本実施例での各構成層の材質及び厚みは実施例３６と同様にした。結果を表５に示す。表５からわかるように、１＜ａ／ｂ≦１．９の範囲内とすることにより、より大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有する薄膜圧電共振器が得られており好ましい。さらに、製造工程における共振器の破損は抑制されており、製造歩留まりは８０％以上と優れている。【０１５５】
（実施例４７）
下部誘電体層２４および上部誘電体層２６として、それぞれ材質ＡｌＮで厚み０．０５μｍのものを使用して図２４Ａ及び図２４Ｂの形態の薄膜圧電共振器を作製した。本実施例での下部誘電体層２４および上部誘電体層２６以外の圧電共振器スタック１２の各構成層は実施例３６と同様にした。結果を表５に示す。得られた薄膜圧電共振器は、大きな実効的ｋｔ２と高いＱ値とを有しており、下部誘電体層２４および上部誘電体層２６を付加した場合にも、優れた特性の薄膜圧電共振器が得られることがわかる。さらに、製造工程における共振器の破損は抑制され、製造歩留まりは９７％と格段に優れている。【０１５６】
【表５】
2010095640.tif 000007
【符号の説明】
【０１５７】
２  圧電層
４  エアーギャップ（空隙、振動空間）
６  基板
７  絶縁層
８  下部電極
８１４  外部接続導体
１０  上部電極
１０１４  外部接続導体
１２  圧電共振器スタック
１４  接続導体
１６  フレーム層
１６’  振動領域
１７  支持領域
１８  下部誘電体層
１８’  下部電極支持部分
２０  上部誘電体層
２０’  緩衝領域
２２  音響反射層
２２’  空隙領域
２４  下部誘電体層
２６  上部誘電体層
３０  犠牲層エッチング用貫通孔
４０  振動領域
４１  第１振動領域
４２  第２振動領域
４３  第３振動領域
４６  緩衝領域
４８  支持領域
５０  膜層
６０  フレームのような枠様ゾーン
７０  レジスト
１０４、１０６  入出力ポート
１３１、１３３、１３５、１３７  ラダー型フィルタの直列共振素子（直列薄膜圧電共振子）
１３２、１３４、１３６、１３８  ラダー型フィルタの並列共振素子（並列薄膜圧電共振子）
１４１、１４３  ラティス型フィルタの直列共振素子（直列薄膜圧電共振子）
１４２、１４４  ラティス型フィルタの並列共振素子（並列薄膜圧電共振子）
【図１Ａ】
2010095640.tif 000008
【図１Ｂ】
2010095640.tif 000009
【図１Ｃ】
2010095640.tif 000010
【図２】
2010095640.tif 000011
【図３Ａ】
2010095640.tif 000012
【図３Ｂ】
2010095640.tif 000013
【図３Ｃ】
2010095640.tif 000014
【図４Ａ】
2010095640.tif 000015
【図４Ｂ】
2010095640.tif 000016
【図４Ｃ】
2010095640.tif 000017
【図５Ａ】
2010095640.tif 000018
【図５Ｂ】
2010095640.tif 000019
【図５Ｃ】
2010095640.tif 000020
【図５Ｄ】
2010095640.tif 000021
【図６Ａ】
2010095640.tif 000022
【図６Ｂ】
2010095640.tif 000023
【図７Ａ】
2010095640.tif 000024
【図７Ｂ】
2010095640.tif 000025
【図８Ａ】
2010095640.tif 000026
【図８Ｂ】
2010095640.tif 000027
【図９Ａ】
2010095640.tif 000028
【図９Ｂ】
2010095640.tif 000029
【図１０Ａ】
2010095640.tif 000030
【図１０Ｂ】
2010095640.tif 000031
【図１０Ｃ】
2010095640.tif 000032
【図１１】
2010095640.tif 000033
【図１２】
2010095640.tif 000034
【図１３Ａ】
2010095640.tif 000035
【図１３Ｂ】
2010095640.tif 000036
【図１４Ａ】
2010095640.tif 000037
【図１４Ｂ】
2010095640.tif 000038
【図１５Ａ】
2010095640.tif 000039
【図１５Ｂ】
2010095640.tif 000040
【図１６】
2010095640.tif 000041
【図１７Ａ】
2010095640.tif 000042
【図１７Ｂ】
2010095640.tif 000043
【図１７Ｃ】
2010095640.tif 000044
【図１８Ａ】
2010095640.tif 000045
【図１８Ｂ】
2010095640.tif 000046
【図１９Ａ】
2010095640.tif 000047
【図１９Ｂ】
2010095640.tif 000048
【図２０Ａ】
2010095640.tif 000049
【図２０Ｂ】
2010095640.tif 000050
【図２０Ｃ】
2010095640.tif 000051
【図２１】
2010095640.tif 000052
【図２２Ａ】
2010095640.tif 000053
【図２２Ｂ】
2010095640.tif 000054
【図２３Ａ】
2010095640.tif 000055
【図２３Ｂ】
2010095640.tif 000056
【図２４Ａ】
2010095640.tif 000057
【図２４Ｂ】
2010095640.tif 000058
【図２５】
2010095640.tif 000059
【図２６】
2010095640.tif 000060
【国際調査報告】
2010095640.tif 000061
2010095640.tif 000062
2010095640.tif 000063
2010095640.tif 000064