(57)【要約】【課題】            薄膜圧電フィルタを構成する並列共振子の周波数調整を精度良く行うための材料選択方法と共振器構造およびそれを用いた薄膜圧電フィルタを提供する。【解決手段】        本発明の薄膜圧電共振器は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有し、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さい。【選択図】          図７
2006013839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さいことを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項２】
圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極が、材料の異なる多層電極で構成されており、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している多層電極中で前記圧電薄膜と接している電極層の音響インピーダンスより小さいことを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項３】
前記下部電極または前記上部電極が、モリブデン、タンタル、タングステン、金、白金、およびイリジウムからなる群から選択される材料で形成されており、前記周波数調整膜が、アルミニウム、シリコン、チタン、亜鉛、錫、鉄、銅、鉛、銀、ビスマス、および窒化アルミニウムからなる群から選択される材料で形成されてい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４】
前記下部電極または前記上部電極が、モリブデン、タンタル、タングステン、金、白金、およびイリジウムからなる群から選択される材料で形成されており、前記周波数調整膜が、アルミニウム、シリコン、チタン、亜鉛、錫、鉄、銅、鉛、銀、ビスマス、および窒化アルミニウムからなる群から選択される材料で形成され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５】
請求項１ないし４記載の薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器の技術分野に属するものであり、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、特にフィルタを構成する並列共振子の周波数調整方法に関するものである。
【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く、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）及び高さの低減の要求が厳しく、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及び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。
【０００４】
前記のような薄膜圧電フィルタとしては、薄膜圧電共振器を直列腕、並列腕と交互に配置した梯子型の帯域通過フィルタがある。特許文献１および特許文献２に記載されているように、梯子型の帯域通過フィルタは直列共振子と並列共振子とが同一のチップ上に形成されている。この梯子型の帯域通過フィルタでは、直列共振子と並列共振子の共振周波数を変える必要があり、通常並列共振子の反共振周波数と直列共振子の共振周波数が一致するように周波数の調整が行われ、良好なフィルタ特性を有する帯域通過フィルタとするためには、精度良い周波数調整が要求される。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，８９４，６４７号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、前述の周波数調整は、薄膜圧電共振器を構成する材料を変える、またはその厚みを変化させることにより行われている。しかしながら、薄膜の膜厚は製造ロットごとに変動し、また薄膜圧電素子を形成する基板面内においても完全に均一な膜を形成することも困難であるのが現状である。また、前記した並列共振子の共振周波数と直列共振子の周波数調整幅は圧電薄膜と電極の材料特性から決まる実効電気機械結合係数（実効ｋｔ２）によって決まり、通常薄膜圧電素子に用いられる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）では実効ｋｔ２は１０％以下であるため、数ギガＨｚ程度の使用周波数での周波数シフト幅は１００ＭＨｚ以下であり、そのための周波数調整膜の厚みは数十ｎｍと非常に薄くなるため、周波数調整は非常に困難なものとなる。
【０００７】
特許文献１および２に記載されている薄膜圧電フィルタでは、上部電極、下部電極、上部電極上の誘電体層、下部電極下の下地層の厚みを変えることによる「質量負荷」で周波数の調整が行われている。しかし、周波数調整はフィルタ特性に大きく影響するため、出来るだけ周波数調整の精度を良くするように薄膜圧電共振器を構成する材料、その組み合わせと共振器の構造が選択されなければならない。
【０００８】
また、薄膜圧電共振器の特性として重要である実効ｋｔ２は、薄膜圧電共振器を構成する、圧電層、下部電極および上部電極等の全ての材料特性と厚みによって決定されるため、実効ｋｔ２が劣化しないように、薄膜圧電共振器を構成する材料、その組み合わせと共振器の構造が選択されなければならない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄膜圧電フィルタを構成する並列共振子の周波数調整を精度良く行うための材料選択方法と共振器構造およびそれを用いた薄膜圧電フィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さい薄膜圧電共振器に関する。
【００１１】
また、本発明は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極が、材料の異なる多層電極で構成されており、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している多層電極中で前記圧電薄膜と接している電極層の音響インピーダンスより小さい薄膜圧電共振器に関する。
【００１２】
また、本発明は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さい薄膜圧電共振器であって、前記下部電極または前記上部電極が、モリブデン、タンタル、タングステン、金、白金、およびイリジウムからなる群から選択される材料で形成されており、前記周波数調整膜が、アルミニウム、シリコン、チタン、亜鉛、錫、鉄、銅、鉛、銀、ビスマス、および窒化アルミニウムからなる群から選択される材料で形成されている薄膜圧電共振器に関する。
【００１３】
また、本発明は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極が、材料の異なる多層電極で構成されており、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している多層電極中で前記圧電薄膜と接している電極層の音響インピーダンスより小さい薄膜圧電共振器であって、前記下部電極または前記上部電極が、モリブデン、タンタル、タングステン、金、白金、およびイリジウムからなる群から選択される材料で形成されており、前記周波数調整膜が、アルミニウム、シリコン、チタン、亜鉛、錫、鉄、銅、鉛、銀、ビスマス、および窒化アルミニウムからなる群から選択される材料で形成されている薄膜圧電共振器に関する。
【００１４】
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に関する。より具体的には、複数の直列共振子と並列共振子からなる梯子型フィルタに適用する薄膜圧電共振器に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の薄膜圧電共振器によれば、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極下または該上部電極上に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の音響インピーダンスを、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さくすることで、実効ｋｔ２の劣化なしに、周波数調整膜の膜厚のばらつきによる周波数のばらつきを小さくすることができる。また、前記上部電極と下部電極が材料の異なる多層構造となっている場合にも、前記周波数調整膜の音響インピーダンスを、接している多層電極中で圧電層の接している電極層の音響インピーダンスに比べ小さくすることで、実効ｋｔ２の劣化なしに、周波数調整膜の膜厚のばらつきによる周波数のばらつきを小さくすることができる。また、実効ｋｔ２の劣化なしに周波数調整膜の膜厚のばらつきによる周波数のばらつきを小さくすることにより、薄膜圧電共振器を用いた、優れた特性を有する薄膜圧電フィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、従来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２は図１のＸ−Ｘ断面図である。図１の薄膜圧電共振器は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する。薄膜圧電共振器１０は、エアーギャップ１４を有する基板１６と、該基板１６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スタック２２とを有する。該圧電スタック２２は、圧電薄膜（圧電体層）１２と該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極（下部電極層）１８および上部電極（上部電極層）２０とからなる。電極層１８、２０にはそれぞれ端子２６、２８が付されており、該端子２６、２８には電源が接続される。圧電共振器スタック２２において、電極端子２６、２８の間に印加される電圧に応答して圧電層１２は矢印２４で示される方向に伸張および収縮する。
【００１８】
基板１６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ものでよく、エアーギャップ１４は異方性湿式エッチング、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの従来技術により形成することができる。圧電薄膜（圧電層）１２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よい。
【００１９】
圧電層１２と電極層１８、２０との積層体から構成される圧電共振器スタック２２は、その周縁部で吊られており、その主表面が両方とも空気その他の周囲ガス叉は真空と接している。この場合、圧電共振器スタック２２はＱの高い音波共振器を形成する。端子２６、２８を介して電極層１８，２０に加えられる交流信号は、圧電共振器スタック２２における音速を該スタック２２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２２内の音速であり、ｔ０はスタック２２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２２が共振する。スタック２２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２２の共振周波数は、物理的厚さではなく、圧電層１２や電極層１８，２０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。
【００２０】
図３は、図１及び図２のものとは異なる従来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。この例は、エアーギャップ１４の代わりに、音響インピーダンス変換器３０を用いていること以外は、図１及び図２のものと同様である。
【００２１】
図４は、従来の薄膜圧電フィルタの回路図である。直列共振子１１１、１１３、１１５と並列共振子１１２、１１４、１１６とからなる３段の梯子型回路となっている。直列共振子１１１と１１５は入出力ポート１０１と１０２に接続されている。また、並列共振子１１２、１１４、１１６は接地電極に接続されている。
【００２２】
ここで、直列共振子と並列共振子の共振周波数の関係を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。また、図６（ａ）〜（ｃ）には、図５で示した直列共振子と並列共振子から構成した梯子型回路フィルタの周波数特性を示す。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、並列共振子の反共振周波数を直列共振子の共振周波数と一致させるように、並列共振子の周波数を所定量低下させることにより、図６（ａ）に示すような優れた特性を有する薄膜圧電フィルタが得られる。
【００２４】
しかし、並列共振子の周波数調整が精度良く行われない場合には、例えば図５（ｂ）に示すように並列共振子の共振周波数が所定の周波数より低くなると、図６（ｂ）に示すように薄膜圧電フィルタの帯域は広がるものの帯域内に窪みができ、帯域内の挿入損失が悪化する。また、図５（ｃ）に示すように並列共振器の共振周波数が所定の周波数より高い場合には、図６（ｃ）に示すように帯域幅が狭くなるとともに、帯域内での挿入損失が大きくなる。このように、優れたフィルタ特性を示すフィルタを作製するためには、並列共振子の周波数調整が非常に重要である。
【００２５】
並列共振子の共振周波数を低くする一般的手段として、上部電極上に周波数調整膜を付加することが行われている。しかし従来の薄膜圧電共振器では、周波数調整膜による周波数調整を精度良く行うことは、非常に薄い薄膜を精度良く形成する必要があるために困難であった。例えば、中心周波数１９６０ＭＨｚで、実効ｋｔ２が５．５％の薄膜圧電共振器からフィルタを構成する場合、並列共振子の共振周波数は１９１５ＭＨｚとなり、４５ＭＨｚの周波数シフトが必要となる。薄膜圧電共振器に用いられる電極材料としては、音響特性の良いモリブデン、タングステン等が用いられており、調整電極膜も電極材料と同一の場合が多い。例えば上述のように４５ＭＨｚの周波数シフトを行うためには、モリブデンで３８ｎｍ、タングステンで３３ｎｍと非常に薄い調整電極膜を形成する必要がある。このように非常に薄い調整電極膜を精度良く形成するには限界があり、微小な厚みの変動も大きな共振周波数のずれに繋がるため、精度良く周波数調整することができない。
【００２６】
本発明の薄膜圧電共振器は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、さらに、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器が形成されており、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極の音響インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【００２７】
図７は本発明の一実施形態を示す、周波数調整膜４０を有する薄膜圧電共振器の断面図である。薄膜圧電共振器は、圧電薄膜（圧電層）１２と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極１８および上部電極２０と、さらに上部電極２０上に周波数調整膜４０が形成されている。そして、前記周波数調整膜４０の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している上部電極２０の音響インピーダンスより小さい材料の組み合わせとしている。本発明者らは、周波数調整膜４０の音響インピーダンスを、周波数調整膜４０が接している上部電極２０の音響インピーダンスより小さくした場合、上部電極２０が音響圧縮層として作用し、あたかも周波数調整膜４０の音速が大きくなったかのようになることを見出した。共振周波数は上述したように、ｆｒ＝ｖ／２ｔ０で表されることから、音速が大きい場合には、単位膜厚当たりの周波数変化量は小さくなる。従って、膜厚みの変動による周波数の変動が小さくなるという利点がある。
【００２８】
一方で、音速の大きい導電性材料を上部電極または下部電極材料として用い、上部電極または下部電極の厚みを変化させた場合にも、単位膜厚当たりの周波数変化量は小さくなることが予想されるが、この場合には、圧電性を有しない電極層の厚みが厚くなりすぎるため、実効ｋｔ２の劣化が起こり好ましくない。
【００２９】
このような電極とそれに接して設けられた周波数調整膜との組み合わせとして次のような材料を挙げることができる。下部電極または上部電極としては、音響インピーダンスが大きなモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、または白金（Ｐｔ）からなら群から選択される材料が好ましい。また、周波数調整膜としては、音響インピーダンスの小さいアルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる群から選択される材料が好ましい。
【００３０】
表１に電極材料または、周波数調整膜材料として利用可能な材料の音響特性を示す。音響インピーダンス（Ｚｍｅｃｈ）は、Ｚｍｅｃｈ＝ρ×ｖ（ここで、ρは密度であり、ｖは媒質内の音速である）で表される。
【００３１】
【表１】
2006013839.tif 000003
【００３２】
上記のような薄膜圧電共振器は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１６上にスパッタリング法、蒸着法などの成膜方法で下部電極１８、圧電層１２、上部電極２０、および周波数調整膜４０を成膜するとともに、湿式エッティング、ＲＩＥ、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。更に、基板１６の裏面より異方性湿式エッティング、ＲＩＥなどの従来技術でエアーキャビティー１４を形成する。
【００３３】
図８は図７とは異なる本発明の一実施形態を示す、周波数調整膜４０を有する薄膜圧電共振器の断面図である。下部電極１８の下方に、下部電極に接して周波数調整膜４０が形成されており、周波数調整膜４０の音響インピーダンスが、周波数調整膜４０が接している下部電極１８の音響インピーダンスより小さい場合、あたかも周波数調整膜４０の音速が大きくなったかのように振る舞い、周波数調整膜４０の厚み変動による周波数変動が小さくなる。
【００３４】
また、本発明の薄膜圧電共振器は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極および上部電極と、該下部電極または該上部電極に接して設けられた周波数調整膜とを有する薄膜圧電共振器であって、前記周波数調整膜の接している下部電極または上部電極が、材料の異なる多層電極で構成されており、前記周波数調整膜の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜の接している多層電極中で前記圧電薄膜と接している電極層の音響インピーダンスより小さいことを特徴とする。
【００３５】
図９はこのような薄膜圧電共振器の実施形態を示す断面図であり、図７、図８とは異なる周波数調整膜４０を有する薄膜圧電共振器の断面図である。薄膜圧電共振器は、圧電薄膜（圧電層）１２と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極１８および上部電極２０と、さらに上部電極２０上に周波数調整膜４０が形成されている。そして、上部電極２０は材料の異なる多層電極であり、上部第１電極層２０ａと上部第２電極層２０ｂとからなっている。上部電極２０上に周波数調整膜４０が形成されており、前記周波数調整膜４０の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜４０の接している多層電極２０中で前記圧電薄膜１２と接している電極層（上部第１電極層）２０ａの音響インピーダンスより小さくなっている。
【００３６】
周波数調整膜４０の音響インピーダンスが圧電層と接している上部第１電極層２０ａの音響インピーダンスより小さい場合、あたかも周波数調整膜４０の音速が大きくなったかのように振る舞い、周波数調整膜４０の厚み変動による周波数変動が小さくなる。
【００３７】
図１０は図７〜９とは異なる本発明の一実施形態を示す、周波数調整膜４０を有する薄膜圧電共振器の断面図である。下部電極１８は材質の異なる下部第１電極層１８ａと下部第２電極層１８ｂとからなる多層電極である。下部電極１８の下方に下部電極１８に接して周波数調整膜４０が形成されており、前記周波数調整膜４０の音響インピーダンスが、前記周波数調整膜４０の接している多層電極１８中で前記圧電薄膜１２と接している電極層（上部第１電極層）１８ａの音響インピーダンスより小さくなっている。
【００３８】
周波数調整膜４０の音響インピーダンスが圧電層と接している下部第１電極層１８ａの音響インピーダンスより小さい場合、あたかも周波数調整膜４０の音速が大きくなったかのように振る舞い、周波数調整膜４０の厚み変動による周波数変動が小さくなる。
【００３９】
このような電極とそれに接して設けられた周波数調整膜との組み合わせとして次のような材料を挙げることができる。下部電極または上部電極としては、音響インピーダンスが大きなモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、または白金（Ｐｔ）からなら群から選択される材料が好ましい。また、周波数調整膜としては、音響インピーダンスの小さいアルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる群から選択される材料が好ましい。
【００４０】
また、本発明の薄膜圧電フィルタは、基板上に前記の本発明の薄膜圧電共振器を複数形成し、例えば、図４に示したように、直列共振器と並列共振器とを梯子型に形成したフィルタであり、上記の薄膜圧電共振器と同様な方法で形成することが出来る。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
図７に示す形態の薄膜圧電共振器を次のようにして作製した。シリコンウェハからなる基板１６上に、スパッタリング法によりＭｏ薄膜を成膜し、所定形状のみ下部電極が保護されるようにレジスト膜でマスキングした後、湿式エッティング法によりＭｏ薄膜をエッティングした。その後、レジスト膜を剥離液で剥離することにより所定形状にパターニングされた下部電極１８を形成した。下部電極１８がパターニングされた基板１６上に、反応性スパッタリング法によりＡｌＮ薄膜を成膜した。その後、リフトオフ法により所定形状にパターニングされたＭｏからなる上部電極２０とＡｌからなる周波数調整膜４０を形成した。具体的には、所定形状にパターニングされたレジスト膜を形成し、スパッタリング法によりＭｏ薄膜を成膜した。レジスト膜を剥離液で剥離することにより、所定形状にパターニングされた上部電極２０を形成した。更に、並列共振子の上部電極上に周波数調整膜が成膜されるようにレジスト膜をパターニングした後、スパッタリング法によりＡｌ薄膜を成膜した。レジスト膜を剥離液で剥離することにより、並列共振子の上部電極２０上に周波数調整膜４０を形成した。基板１６の圧電共振スタックを形成した面をレジスト膜で保護し、更に裏面側に所定形状にパターニングされたレジスト膜を形成した。シリコンウェハからなる基板１６を水酸化カリウム水溶液を用いて異方性エッティングすることにより、エアーギャップ１４を形成した。その後、レジスト膜を剥離液で剥離することで、図７に示した薄膜圧電共振器を作製した。
【００４２】
本実施例での各構成層の厚みは次のように設定した。下部電極をＭｏで厚み３００ｎｍ、圧電層をＡｌＮで厚み１７００ｎｍ、上部電極をＭｏで厚み２００ｎｍとした。Ｍｏの音響インピーダンスより小さい音響インピーダンスを有するＡｌを周波数調整膜として形成した。このようにして作製した薄膜圧電共振器の周波数調整膜であるＡｌの厚みと反共振周波数との関係を図１１に示す。周波数調整膜の厚み変化による反共振周波数の変化量は図１４と図１５に示す比較例１と比較例２に比べ小さく、周波数調整膜の厚み変動による反共振周波数の変動が小さいことがわかる。また、図１６に周波数調整膜厚みと実行ｋｔ２との関係を示した。図１６中、○印がＡｌ／Ｍｏ／ＡｌＮ／Ｍｏの構成であり、本実施形態では、実効ｋｔ２は５．６〜５．８％であり、ｋｔ２が劣化していないことがわかる。
【００４３】
（実施例２）
図７に示す実施形態において、下部電極をＭｏで厚み３００ｎｍ、圧電層をＡｌＮで厚み１７００ｎｍ、上部電極をＭｏで厚み２００ｎｍとした場合に、Ｍｏの音響インピーダンスより小さい音響インピーダンスを有するＡｌＮを周波数調整膜として用いて薄膜圧電共振器を作製した。周波数調整膜であるＡｌＮの厚みと並列共振器の反共振周波数との関係を図１２に示す。周波数調整膜の厚み変化による反共振周波数の変化量は図１４と図１５に示す比較例１と比較例２に比べ小さく、周波数調整膜の厚み変動による反共振周波数の変動が小さいことがわかる。また、図１６に周波数調整膜厚みと実行ｋｔ２との関係を示した。図１６中、▲印がＡｌＮ／Ｍｏ／ＡｌＮ／Ｍｏの構成であり、本実施形態では、実効ｋｔ２は５．６〜５．８％であり、実効ｋｔ２が劣化していないことがわかる。
【００４４】
（実施例３）
図９に示す実施形態において、下部電極をＭｏで厚み３００ｎｍ、圧電層をＡｌＮで厚み１５７０ｎｍ、上部第１電極をＭｏで厚み２００ｎｍ、上部第２電極をＡｌで厚み２００ｎｍとした場合に、Ｍｏの音響インピーダンスより小さい音響インピーダンスを有するＡｌＮを周波数調整膜として用いて薄膜圧電共振器を作製した。周波数調整膜であるＡｌＮの厚みと反共振周波数との関係を図１３に示す。周波数調整膜の厚み変化による反共振周波数の変化量は図１４と図１５に示す比較例１と比較例２に比べ小さく、周波数調整膜の厚み変動による反共振周波数の変動が小さいことがわかる。
【００４５】
（比較例１）
図７に示す実施形態において、下部電極をＭｏで厚み３００ｎｍ、圧電層をＡｌＮで厚み１７００ｎｍ、上部電極をＭｏで厚み２００ｎｍとした場合に、上部電極と同様にＭｏを周波数調整膜として用いて薄膜圧電共振器を作製した。つまり、上部電極と周波数調整膜の音響インピーダンスは等しくなっている。周波数調整膜であるＭｏの厚みと並列共振器の反共振周波数との関係を図１４に示す。周波数調整膜の厚み変化による反共振周波数の変化量は図１１〜１３に示す実施例に比べ大きく、周波数調整膜の厚み変動による反共振周波数の変動が大きいことがわかる。
【００４６】
（比較例２）
図７に示す実施形態において、下部電極をＭｏで厚み４００ｎｍ、圧電層をＡｌＮで厚み１７００ｎｍ、上部電極をＡｌで厚み４５０ｎｍとした場合に、上部電極と同様にＡｌを周波数調整膜として用いて薄膜圧電共振器を作製した。つまり、上部電極と周波数調整膜の音響インピーダンスは等しくなっている。周波数調整膜であるアルミニウムの厚みと並列共振器の反共振周波数との関係を図１５に示す。周波数調整膜の厚み変化による反共振周波数の変化量は図１１〜１３に示す実施例に比べ大きく、周波数調整膜の厚み変動による反共振周波数の変動が大きいことがわかる。また、図１６に周波数調整膜厚みと実行ｋｔ２との関係を示した。図１６中、◇印がＡｌ／Ａｌ／ＡｌＮ／Ｍｏの構成である。本実施形態では、実効ｋｔ２は５．４％以下であり、周波数調整膜厚みと共に減少する傾向にあり、実効ｋｔ２が劣化していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の薄膜圧電共振器の模式的平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】従来の薄膜圧電共振器の模式的断面図である。
【図４】従来の薄膜圧電フィルタの回路図である。
【図５】直列共振子と並列共振子の周波数関係を示す図である。
【図６】薄膜圧電フィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図７】本発明の薄膜圧電共振器の模式的断面図である。
【図８】本発明の薄膜圧電共振器の模式的断面図である。
【図９】本発明の薄膜圧電共振器の模式的断面図である。
【図１０】本発明の薄膜圧電共振器の模式的断面図である。
【図１１】本発明の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと反共振周波数の関係を示す図である。
【図１２】本発明の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと反共振周波数の関係を示す図である。
【図１３】本発明の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと反共振周波数の関係を示す図である。
【図１４】比較例の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと反共振周波数の関係を示す図である。
【図１５】比較例の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと反共振周波数の関係を示す図である。
【図１６】本発明と比較例の薄膜圧電共振器における周波数調整膜の厚みと実効ｋｔ２の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    薄膜圧電共振器
１２    圧電層
１４    エアーギャップ
１６    基板
１８    下部電極
１８ａ  下部第１電極層
１８ｂ  下部第２電極層
２０    上部電極
２０ａ  上部第１電極層
２０ｂ  上部第２電極層
２２    圧電共振器スタック
２３    直列共振子
２４    並列共振子
２６、２８    電極端子
３０    音響インピーダンス変換器
４０    周波数調整膜
１００    薄膜圧電フィルタ
１０１、１０２    入出力ポート
１１１、１１３、１１５    薄膜圧電フィルタの直列共振素子
１１２、１１４、１１６    薄膜圧電フィルタの分路共振素子
【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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【図１６】
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