(57)【要約】【課題】工程を複雑化することなく基板の上に形成された圧電共振器の共振周波数を互いに異なる周波数に調整し、周波数特性がそろった高周波フィルタを実現できるようにする。【解決手段】基板１の上に保持され且つ圧電膜３１、第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３からなる複数の第１の圧電共振器１１と、基板１の上に保持され且つ圧電膜３１、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４からなる複数の第２の圧電共振器１２とにより高周波フィルタが形成されている。第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３の少なくとも一方は、第１の電極形成材料により形成され、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４の少なくとも一方は、第１の電極形成材料とは異なる第２の電極形成材料により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面上に保持されており、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、
前記基板の主面上に保持されており、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなり、前記第１の圧電共振器とは異なる共振周波数を有する第２の圧電共振器とを備え、
前記第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は、第１の電極形成材料からなり、前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方は、第２の電極形成材料からなることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項２】
前記第１の電極形成材料は、第１のエッチャントによりエッチングされ且つ前記第２の電極形成材料をエッチングする第２のエッチャントに対してエッチング耐性を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波フィルタ。
【請求項３】
前記第１の電極形成材料は白金であり、
前記第２の電極形成材料は金であることを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
前記第２の電極形成材料は、前記第１のエッチャントに対してエッチング耐性を有することを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
前記第１の電極形成材料は金であり、
前記第２の電極形成材料はチタン又はアルミニウムであることを特徴とする請求項４に記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
前記第１の上部電極の上面及び第１の下部電極の下面のうちの少なくとも一方に形成され第１の材料からなる第１の付加膜と、前記第２の上部電極の上面及び第２の下部電極の下面のうちの少なくとも一方に形成され第２の材料からなる第２の付加膜とのうちの少なくとも一方をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの一方が前記第１の上部電極又は第１の下部電極と電気的に接続され、前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの他方が接地されてなるラダー型共振器の基本ユニットが形成されており、
前記第１の電極形成材料及び第２の電極形成材料の組み合わせは、前記第１の圧電共振器の挿入損失が前記第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の高周波フィルタ。
【請求項８】
前記第２の上部電極又は第２の下部電極と接地との間にはインダクタが電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の高周波フィルタ。
【請求項９】
第１の入出力端子、第２の入出力端子、第３の入出力端子及び第４の入出力端子をさらに備え、
前記第１の共振器は２つであり、該２つの第１の共振器の一方は、前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に電気的に接続され、前記２つの第１の共振器他方は、前記第３の入出力端子と前記第４の入出力端子との間に電気的に接続され、
前記第２の共振器は２つであり、該２つの第２の共振器の一方は、前記第１の入出力端子と前記第４の入出力端子との間に電気的に接続され、前記２つの第２の共振器の他方は、前記第３の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に電気的に接続され、
前記第１の電極形成材料及び第２の電極形成材料の組み合わせは、前記第１の圧電共振器の挿入損失が前記第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の高周波フィルタ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の主面上に保持されており、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、
前記基板の主面上に保持されており、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなり、前記第１の圧電共振器とは異なる共振周波数を有する第２の圧電共振器と、
前記第１の上部電極の上面に形成された第１の上部電極付加膜及び前記第１の下部電極の下面に形成された第１の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方と、
前記第２の上部電極の上面に形成された第２の上部電極付加膜及び前記第２の下部電極の下面に形成された第２の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方とを備え、
前記第１の上部電極付加膜及び第１の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第１の付加膜形成材料からなり、
前記第２の上部電極付加膜及び第２の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第２の付加膜形成材料からなることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項１１】
前記第１の付加膜形成材料は、第１のエッチャントによりエッチングされ且つ前記第２の付加膜形成材料をエッチングする第２のエッチャントに対するエッチング耐性を有することを特徴とする請求項１０に記載の高周波フィルタ。
【請求項１２】
前記第１の付加膜形成材料は白金であり、
前記第２の付加膜形成材料は金であることを特徴とする請求項１１に記載の高周波フィルタ。
【請求項１３】
前記第２の付加膜形成材料は、前記第１のエッチャントに対してエッチング耐性を有することを特徴とする請求項１１に記載の高周波フィルタ。
【請求項１４】
前記第１の付加膜形成材料は窒化シリコンであり、
前記第２の付加膜形成材料は酸化シリコンであることを特徴とする請求項１３に記載の高周波フィルタ。
【請求項１５】
前記第１の付加膜形成材料は金であり、
前記第２の付加膜形成材料はチタン又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１３に記載の高周波フィルタ。
【請求項１６】
前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの一方が、前記第１の上部電極又は前記第１の下部電極と電気的に接続され且つ前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの他方が、接地されてなるラダー型共振器の基本ユニットが形成されており、
前記第１の付加膜形成材料及び第２の付加膜形成材料の組み合わせは、前記第１の圧電共振器の挿入損失が前記第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることを特徴とする請求項１０に記載の高周波フィルタ。
【請求項１７】
前記第２の上部電極又は第２の下部電極と接地との間にはインダクタが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の高周波フィルタ。
【請求項１８】
第１の入出力端子、第２の入出力端子、第３の入出力端子及び第４の入出力端子をさらに備え、
前記第１の共振器は２つであり、該２つの第１の共振器の一方は、前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に電気的に接続され、前記２つの第１の共振器の他方は、前記第３の入出力端子と前記第４の入出力端子との間に電気的に接続され、
前記第２の共振器は２つであり、該２つの第２の共振器の一方は、前記第１の入出力端子と前記第４の入出力端子との間に電気的に接続され、前記２つの第２の共振器の他方は、前記第３の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に電気的に接続され、
前記第１の付加膜形成材料及び第２の付加膜形成材料の組み合わせは、前記第１の圧電共振器の挿入損失が前記第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることを特徴とする請求項１０に記載の高周波フィルタ。
【請求項１９】
基板の主面上に、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するように形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するようにそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなる第２の圧電共振器とを保持する工程と、
前記第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第１のエッチャントを用いて前記第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、
前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第２のエッチャントを用いて前記第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えていることを特徴とする高周波フィルタの製造方法。
【請求項２０】
前記第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は金からなり、前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方はチタン又はアルミニウムからなり、前記第１のエッチャントはヨウ素系のエッチング液であり、前記第２のエッチャントはフッ酸系のエッチング液であることを特徴とする請求項１９に記載の高周波フィルタの製造方法。
【請求項２１】
前記第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は白金からなり、前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方は金からなり、前記第１のエッチャントは王水であり、前記第２のエッチャントは水酸化カリウム溶液であることを特徴とする請求項１９に記載の高周波フィルタの製造方法。
【請求項２２】
基板の主面上に、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するように形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するようにそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなる第２の圧電共振器を保持する工程と、
前記第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方における前記第１の圧電膜と接する面と反対側の面に第１の付加膜を形成する工程と、
前記第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方における前記第２の圧電膜と接する面と反対側の面に第２の付加膜を形成する工程と、
前記第１の付加膜をエッチング可能な第１のエッチャントを用いて前記第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、
前記第２の付加膜をエッチング可能な第２のエッチャントを用いて前記第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えていることを特徴とする高周波フィルタの製造方法。
【請求項２３】
前記第１の付加膜は窒化シリコンからなり、
前記第２の付加膜は酸化シリコンからなり、
前記第１のエッチャントはリン酸であり、
前記第２のエッチャントはフッ酸であることを特徴とする請求項２２に記載の高周波フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電共振器を用いた高周波フィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的な携帯電話の普及により、携帯電話の使用台数が加速度的に増加している。携帯電話においては周波数の異なる複数の高周波信号を処理する必要があり、目的とする周波数以外の周波数の高周波信号を除去することが一般的に必要となる。例えば、端末において、基地局から送信された周波数の信号を受信するフロントエンドと呼ばれる回路においては、受信する周波数の信号以外の高周波信号を除去することが必ず必要になる。また、受信した周波数の信号を、端末内部において信号処理する周波数である中間周波数の信号に変換する回路においても、中間周波数以外の周波数の信号を除去する必要がある。このような、不要な周波数の高周波信号を除去し、所望の周波数の高周波信号のみを通過させるために、高周波フィルタと呼ばれる部品が一般に用いられている。
【０００３】
高周波フィルタに求められる特性としては、所望の周波数の信号を通過させるときの損失が小さいこと、所望以外の周波数の信号を大きく減衰させることが求められる。このとき、所望以外の周波数の信号を通過させたり、所望の周波数の信号を減衰させたりしないように、高周波フィルタの周波数特性が重要となる。特に、端末から基地局へ送信する高周波信号の周波数と基地局から端末へ送信する高周波信号の周波数は一般に近接しているために、厳密に設計値通りの周波数特性となっていることが要求される。
【０００４】
このようなフィルタを構成する部品の一つに共振器がある。高周波フィルタの周波数特性を所望のものとするには、高周波フィルタに用いる共振器の共振周波数を正確に設計値通り実現することが非常に重要となる。近年、フィルタを小型化及び高性能化するために、共振器に表面弾性波を用いるＳＡＷ共振器や、バルク弾性波を用いる圧電共振器等を用いることが試みられている。
【０００５】
圧電共振器の共振周波数を設計値通りにするためには、圧電膜の厚さ、上部電極の厚さ及び下部電極の厚さの合計の厚さを正確に設計値通りに作製しなければならない。しかし、一般には、薄膜の厚さを正確に設計値通りにすることは困難である。従って、圧電共振器においては、圧電共振器を形成した後、共振周波数を正確に所望の値にするための調整を行う必要がある。
【０００６】
例えば、特許文献１においては、上部電極を下部電極よりも厚く形成し、共振周波数を測定しながら、上部電極を薄くすることにより、所望の共振周波数になるように調整を行っている。
【０００７】
また、特許文献２においては、圧電共振器を形成した基板の厚さの偏差を測定し、下部電極の蒸着条件を決定した後、その条件に従い下部電極を蒸着することにより、下部電極の厚さを決定し、共振周波数を所望の値に調整している。
【特許文献１】特開２００１−１９６８８３号公報
【特許文献２】米国特許第６５０７９８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の方法を用いて圧電共振器の共振周波数を調整して高周波フィルタの周波数特性を所望のものとするには以下のような問題がある。
【０００９】
高周波フィルタは、互いに共振周波数が異なる少なくとも２つの圧電共振器を組み合わせて形成する。このため、一般に基板の上に形成した複数の圧電共振器が互いに異なる少なくとも２種類の共振周波数を有するように調整にする必要がある。しかし、従来の方法においては、基板に形成されたすべての圧電共振器を等しい共振周波数となるよう調整することが可能であるにすぎない。このため、従来の方法を用いて圧電共振器を調整しようとすると、調整工程が非常に複雑になるという問題がある。
【００１０】
例えば、まず、基板の上に形成された圧電共振器の一部にマスクをし、マスクをしていない圧電共振器の共振周波数を調整する。次に、調整済みの圧電共振器にマスクをし、未調整の圧電共振器のマスクを除去して共振周波数を調整する。この方法では、マスクを適用する工程が増えてしまう。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決し、工程を複雑化することなく基板の上に形成された圧電共振器の共振周波数を互いに異なる周波数に調整し、周波数特性がそろった高周波フィルタを実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するため、本発明は高周波フィルタを、上部電極及び下部電極のうちの少なくとも一方が互いに異なった材料により形成された２種類の共振器を備える構成とする。
【００１３】
具体的に本発明に係る第１の高周波フィルタは、基板と、基板の主面上に該主面に沿って保持されており、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、基板の主面上に該主面に沿って保持されており、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなり、第１の圧電共振器とは異なる共振周波数を有する第２の圧電共振器とを備え、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は、第１の電極形成材料からなり、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方は、第２の電極形成材料からなることを特徴とする。
【００１４】
第１の高周波フィルタによれば、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は、第１の電極形成材料からなり、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方は、第２の電極形成材料からなるため、第１の電極形成材料をエッチングすることにより第１の圧電共振器の共振周波数を調整し、第２の電極形成材料をエッチングすることにより第２の圧電共振器の共振周波数を調整することができる。従って、第１の圧電共振器の共振周波数と第２の圧電共振器の共振周波数とを互いに異なった周波数に調整することが容易となるので、周波数特性がそろった高周波フィルタを実現することが可能となる。
【００１５】
第１の高周波フィルタにおいて、第１の電極形成材料は、第１のエッチャントによりエッチングされ且つ第２の電極形成材料をエッチングする第２のエッチャントに対してエッチング耐性を有することが好ましい。このような構成とすることにより、第２のエッチャントを用いて第２の圧電共振器の共振周波数を調整する際に、第１の圧電共振器の共振周波数が変動することを確実に防止できる。従って、マスクの形成工程等を増やすことなく、高周波フィルタを調整することが可能となる。
【００１６】
この場合において、第１の電極形成材料は白金であり、第２の電極形成材料は金であることが好ましい。
【００１７】
この場合において、第２の電極形成材料は、第１のエッチャントに対してエッチング耐性を有することが好ましく、第１の電極形成材料は金であり、第２の電極形成材料はチタン又はアルミニウムであることが好ましい。
【００１８】
第１の高周波フィルタは、第１の上部電極の上面及び第１の下部電極の下面のうちの少なくとも一方に形成され第１の材料からなる第１の付加膜と、第２の上部電極の上面及び第２の下部電極の下面のうちの少なくとも一方に形成され第２の材料からなる第２の付加膜とのうちの少なくとも一方をさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、第１の圧電共振器及び第２の圧電共振器の少なくとも一方は、付加膜をエッチングすることにより共振周波数を調整することができるため、圧電共振器の共振周波数の調整がさらに容易となる。
【００１９】
第１の高周波フィルタにおいて、第２の上部電極及び第２の下部電極の一方は、第１の上部電極又は第１の下部電極と電気的に接続され、第２の上部電極及び第２の下部電極の他方は接地と電気的に接続されてなるラダー型共振器の基本ユニットが形成されており、第１の電極形成材料及び第２の電極形成材料の組み合わせは、第１の圧電共振器の挿入損失が第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることが好ましい。このような構成とすることにより、高周波フィルタの挿入損失を低減することができる。
【００２０】
この場合において、第２の上部電極又は第２の下部電極と接地との間にはインダクタが電気的に接続されていることが好ましい。
【００２１】
第１の高周波フィルタは、第１の入出力端子、第２の入出力端子、第３の入出力端子及び第４の入出力端子をさらに備え、第１の共振器は２つであり、該２つの第１の共振器の一方は、第１の入出力端子と第２の入出力端子との間に電気的に接続され、２つの第１の共振器の他方は、第３の入出力端子と第４の入出力端子との間に電気的に接続され、第２の共振器は２つであり、該２つの第２の共振器の一方は、第１の入出力端子と第４の入出力端子との間に電気的に接続され、２つの第２の共振器の他方は、第３の入出力端子と第２の入出力端子との間に電気的に接続され、第１の電極形成材料及び第２の電極形成材料の組み合わせは、第１の圧電共振器の挿入損失が第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることが好ましい。このような構成とすることにより、高周波フィルタの挿入損失を小さくすることができると共に、平行入力、平行出力型の高周波フィルタを実現できる。
【００２２】
本発明に係る第２の高周波フィルタは、基板と、基板の主面上に該主面に沿って保持されており、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、基板の主面上に該主面に沿って保持されており、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面の互いに対向する位置にそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなり、第１の圧電共振器とは異なる共振周波数を有する第２の圧電共振器と、第１の上部電極の上面に形成された第１の上部電極付加膜及び第１の下部電極の下面に形成された第１の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方と、第２の上部電極の上面に形成された第２の上部電極付加膜及び第２の下部電極の下面に形成された第２の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方とを備え、第１の上部電極付加膜及び第１の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第１の付加膜形成材料からなり、第２の上部電極付加膜及び第２の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第２の付加膜形成材料からなることを特徴とする。
【００２３】
第２の高周波フィルタによれば、第１の上部電極付加膜及び第１の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第１の付加膜形成材料からなり、第２の上部電極付加膜及び第２の下部電極付加膜のうちの少なくとも一方は、第２の付加膜形成材料からなるため、材質の異なる２つの膜をエッチングすることにより第１の圧電共振器と第２の圧電共振器の共振周波数をそれぞれ調整することができる。従って、第１の圧電共振器の共振周波数と第２の圧電共振器の共振周波数とを互いに異なった周波数に調整することが容易となる。また、付加膜には絶縁膜を用いることもできるため、付加膜の形成及びエッチングが容易となるという効果も得られる。
【００２４】
第２の高周波フィルタにおいて、第１の付加膜形成材料は、第１のエッチャントによりエッチングされ且つ第２の付加膜形成材料をエッチングする第２のエッチャントに対するエッチング耐性を有することが好ましい。この場合において、第１の付加膜形成材料は白金であり、第２の付加膜形成材料は金であることが好ましい。このような構成とすれば、第１の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく、第２の圧電共振器の共振周波数を調整することが可能となる。
【００２５】
第２の高周波フィルタにおいて、第２の付加膜形成材料は、第１のエッチャントに対してエッチング耐性を有することが好ましい。この場合において、第１の付加膜形成材料は窒化シリコンであり、第２の付加膜形成材料は酸化シリコンであることが好ましく、第１の付加膜形成材料は金であり、第２の付加膜形成材料はチタン又はアルミニウムであってもよい。
【００２６】
第２の高周波フィルタにおいて、第２の上部電極及び第２の下部電極の一方は、第１の上部電極又は第１の下部電極と電気的に接続され、第２の上部電極及び第２の下部電極の他方は接地されてなるラダー型共振器の基本ユニットが形成されており、第１の付加膜形成材料及び第２の付加膜形成材料の組み合わせは、第１の圧電共振器の挿入損失が第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることが好ましい。
【００２７】
この場合において、第２の上部電極又は第２の下部電極と接地との間にはインダクタが電気的に接続されていることが好ましい。
【００２８】
第２の高周波フィルタは、第１の入出力端子、第２の入出力端子、第３の入出力端子及び第４の入出力端子をさらに備え、第１の共振器は２つであり、該２つの第１の共振器の一方は、第１の入出力端子と第２の入出力端子との間に電気的に接続され、２つの第１の共振器の他方は、第３の入出力端子と第４の入出力端子との間に電気的に接続され、第２の共振器は２つであり、該２つの第２の共振器の一方は、第１の入出力端子と第４の入出力端子との間に電気的に接続され、２つの第２の共振器の他方は、第３の入出力端子と第２の入出力端子との間に電気的に接続され、第１の付加膜形成材料及び第２の付加膜形成材料の組み合わせは、第１の圧電共振器の挿入損失が第２の圧電共振器の挿入損失と比べて小さくなる組み合わせであることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第１の高周波フィルタの製造方法は、基板の主面上に、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するように形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するようにそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなる第２の圧電共振器とを保持する工程と、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第１のエッチャントを用いて第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第２のエッチャントを用いて第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えていることを特徴とする。
【００３０】
第１の高周波フィルタの製造方法によれば、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第１のエッチャントを用いて第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方をエッチング可能な第２のエッチャントを用いて第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えているため、第１の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく第２の圧電共振器の共振周波数を調整することが可能となる。従って、複雑なマスクを形成する必要がなく、周波数特性がそろった高周波フィルタを容易に得ることが可能となる。
【００３１】
第１の高周波フィルタの製造方法において、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は金からなり、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方はチタン又はアルミニウムからなり、第１のエッチャントはヨウ素系のエッチング液であり、第２のエッチャントはフッ酸系のエッチング液であることが好ましい。このような構成とすることにより、第２の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく第１の圧電共振器の共振周波数を調整することができ、第１の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく第２の圧電共振器の共振周波数を調整することができる。
【００３２】
第１の高周波フィルタの製造方法において、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方は白金からなり、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方は金からなり、第１のエッチャントは王水であり、第２のエッチャントは水酸化カリウム溶液であることが好ましい。このような構成とすることにより、第１の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく第２の圧電共振器の共振周波数を調整することができる。
【００３３】
第２の高周波フィルタの製造方法は、基板の主面上に、第１の圧電膜並びに該第１の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するように形成された第１の上部電極及び第１の下部電極からなる第１の圧電共振器と、第２の圧電膜並びに該第２の圧電膜の上面及び下面に互いに対向するようにそれぞれ形成された第２の上部電極及び第２の下部電極からなる第２の圧電共振器とを保持する工程と、第１の上部電極及び第１の下部電極のうちの少なくとも一方における第１の圧電膜と接する面と反対側の面に第１の付加膜を形成する工程と、第２の上部電極及び第２の下部電極のうちの少なくとも一方における第２の圧電膜と接する面と反対側の面に第２の付加膜を形成する工程と、第１の付加膜をエッチング可能な第１のエッチャントを用いて第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、第２の付加膜をエッチング可能な第２のエッチャントを用いて第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えていることを特徴とする。
【００３４】
第２の高周波フィルタの製造方法によれば、第１の付加膜をエッチングする第１のエッチャントを用いて第１の圧電共振器の共振周波数を調整する工程と、第２の付加膜をエッチングする第２のエッチャントを用いて第２の圧電共振器の共振周波数を調整する工程とを備えているため、第１の圧電共振器の共振周波数を変動させることなく第２の圧電共振器の共振周波数を調整することが可能となる。従って、複雑なマスクを形成する必要がなく、周波数特性がそろった高周波フィルタを容易に得ることが可能となる。
【００３５】
第２の高周波フィルタの製造方法において、第１の付加膜は窒化シリコンからなり、第２の付加膜は酸化シリコンからなり、第１のエッチャントはリン酸であり、第２のエッチャントはフッ酸であることが好ましい。このような構成とすることにより、付加膜を確実に形成することができる。また、マスクを形成することなく、第１の圧電共振器の共振周波数と第２の圧電共振器の共振周波数とを互いに独立して調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の高周波フィルタ及びその製造方法によれば、工程を複雑化することなく基板の上に形成された圧電共振器の共振周波数を互いに異なる周波数に調整し、周波数特性がそろった高周波フィルタを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタ及びその製造方法について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の高周波フィルタの基本回路構成を示している。図１（ａ）に示すように入出力端子２１と入出力端子２２との間に接続された直列素子である第１の圧電共振器１１と、出力端子２２と接地との間に接続された並列素子である第２の圧電共振器１２とによりラダー型フィルタが形成されている。
【００３８】
直列素子である第１の圧電共振器１１の共振周波数は、高周波フィルタの通過域の最高周波数に調整し、並列素子である第２の圧電共振器１２の共振周波数は、高周波フィルタの通過域の最低周波数に調整する必要がある。なお、図１（ａ）には第１の圧電共振器１１及び第２の圧電共振器１２がそれぞれ１つずつ接続された高周波フィルタの最小構成単位を示しているが、実際の高周波フィルタは、図１（ａ）に示す最小構成単位が複数個シリーズに接続されて形成されている。
【００３９】
また、図１（ｂ）に示すように末端に直列素子である第１の共振器がさらに１個接続されていてもよい。また、図１（ｃ）に示すように第２の圧電共振器１２と接地との間にインダクタ１５が接続されていてもよい。
【００４０】
図２は第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の断面構成を示している。図２に示すように互いに間隔をおいて形成された２つのエアギャップ１ａを有するシリコンからなる保持基板１の上に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる圧電膜３１が保持されている。圧電膜３１の下面における一方のエアギャップ１ａの上側の部分には、第１の電極形成材料からなる第１の下部電極４３が形成され、他方のエアギャップ１ａの上側の部分には、第２の電極形成材料からなる第２の下部電極４４が形成されている。圧電膜３１の上面における第１の下部電極４３と対向する部分には第１の電極形成材料からなる第１の上部電極４１が形成され、第２の下部電極４４と対向する部分には第２の電極形成材料からなる第２の上部電極４２が形成されている。
【００４１】
圧電膜３１のエアギャップ１ａの上側の部分は、自由に振動することができるキャビティ部分であり、圧電膜３１、第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３により第１の圧電共振器１１が形成され、圧電膜３１、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４により第２の圧電共振器１２が形成されている。なお、図示していないが、第１の上部電極４１、第１の下部電極４３、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４には、それぞれ配線が接続されており、図１（ａ）に示す高周波フィルタの回路が形成されている。
【００４２】
また、図２には保持基板１の上に２つの圧電共振器が保持されている状態を示したが保持基板１の上に、それぞれ２つ以上の第１の圧電共振器１１及び第２の圧電共振器１２が保持されていてもよい。また、圧電膜３１がすべての圧電共振器において共通である例を示しているが、おのおの独立していてもよい。
【００４３】
本実施形態の高周波フィルタにおいては、第１の電極形成材料には金（Ａｕ）を用い、第２の電極形成材料にはチタン（Ｔｉ）を用いている。第１の電極形成材料であるＡｕは、ヨウ素系のエッチング液によりエッチングされるが、第２の電極形成材料であるＴｉは、ほとんどエッチングされない。逆に、Ｔｉはフッ酸系のエッチング液によりエッチングされるが、Ａｕはほとんどエッチングされない。
【００４４】
従って、ヨウ素系のエッチング液を用いてウェットエッチングを行うことにより、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４をエッチングすることなく、第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３をエッチングすることができる。従って、第２の圧電共振器１２の共振周波数をほとんど変動させることなく、第１の圧電共振器１１の共振周波数を調整することができる。一方、フッ酸系のエッチング液を用いてウェットエッチングを行うことにより第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３をエッチングすることなく、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４をエッチングすることができる。従って、第１の圧電共振器１１の共振周波数をほとんど変動させることなく、第２の圧電共振器１２の共振周波数を調整することができる。
【００４５】
このため、マスクを形成することなく第１の圧電共振器１１と第２の圧電共振器１２とが互いに異なる共振周波数を有するように調整することが可能となり、高周波フィルタを容易に製造することができる。
【００４６】
なお、ヨウ素系のエッチング液としては、ヨウ素（Ｉ）とヨウ化カリウム（ＫＩ）又はヨウ化アンモニウム（ＮＨ4Ｉ）等のヨウ化アルカリとの混合溶液を用いればよい。また、フッ酸系のエッチング液としては、希フッ酸等を用いればよい。
【００４７】
以下に、高周波フィルタの製造工程の一例として帯域が約２ＧＨｚの高周波フィルタの製造工程について図面を参照して説明する。図３及び４は本実施形態の高周波フィルタの製造工程を工程順に示している。まず、図３（ａ）に示すようにサファイア又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等からなる形成用基板５１の上に厚さが５００ｎｍの窒化アルミニウムからなる圧電膜３１を形成する。続いて、圧電膜３１の上に厚さが２３０ｎｍのＡｕからなる導電膜を形成した後、パターニングして第１の下部電極４３を形成する。続いて、圧電膜３１の上に厚さが６００ｎｍのＴｉからなる導電膜を形成した後、パターニングして第２の下部電極４４を形成する。続いて、あらかじめエアギャップ１ａを形成しておいたシリコンからなる保持基板１と圧電膜３１を形成した形成用基板５１とを位置合わせをした後貼り合わせる。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように形成用基板５１を剥離した後、露出した圧電膜３１の表面に、厚さが２３０ｎｍのＡｕからなる導電膜を形成した後パターニングして第１の上部電極４１を形成する。
【００４９】
次に、図３（ｃ）に示すように、厚さが６００ｎｍのＴｉからなる導電膜を形成した後パターニングして第２の上部電極４２を形成することにより、第１の圧電共振器１１及び第２の圧電共振器１２を形成する。
【００５０】
次に、図４（ａ）に示すように共振周波数をモニタしながら、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合溶液からなる第１のエッチャント６１を用いてウェットエッチングを行うことにより、第１の圧電共振器１１の共振周波数を高周波フィルタの通過域の最高周波数に調整する。
【００５１】
次に、図４（ｂ）に示すように共振周波数をモニタしながら希フッ酸からなる第２のエッチャント６２を用いてウェットエッチングを行うことにより、第２の圧電共振器１２の共振周波数を高周波フィルタの通過域の最低周波数に調整する。なお、共振周波数の調整順序は逆にしてもよい。
【００５２】
さらに、必要に応じて図４（ｃ）に示すように圧電膜３１の不要な部分をエッチングにより除去してもよい。このようにすることにより、隣接する圧電共振器との間隔が狭い場合にもスプリアス特性が劣化することを防止できる。
【００５３】
以上のように、第１の実施形態の高周波フィルタの製造方法によれば、マスクを用いることなく第１の圧電共振器１１と第２の圧電共振器１２とが互いに異なる共振周波数を有するように調整することができる。
【００５４】
本実施形態においては、第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３を第１の電極形成材料であるＡｕとし、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４を第２の電極形成材料であるＴｉとする例を示した。しかし、第１の電極形成材料と第２の電極形成材料とには、互いに異なるエッチャントによりエッチングされる材料を用いればよく、例えば金（Ａｕ）とアルミニウム（Ａｌ）との組み合わせでもよい。この場合にも第１のエッチャント６１にはヨウ素系のエッチング液を用い、第２のエッチャント６２にはフッ酸系のエッチング液を用いればよい。
【００５５】
また、第１の電極材料と第２の電極材料とを入れ替えて、第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３を第２の電極材料により形成し、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４を第１の電極材料により形成してもよい。また、共振周波数を調整する順序を逆にしてもよく、第２の共振器１２の共振周波数を調整した後、第１の共振器１１の共振周波数を調整してもよい。
【００５６】
さらに、第１のエッチャント６１により共にエッチングされる第１の電極形成材料及び第２の電極形成材料と、第２のエッチャント６２によってはエッチングされない第１の電極形成材料とを組み合わせて用いてもよい。例えば、第１の電極形成材料に白金（Ｐｔ）を用い、第２の電極形成材料に金（Ａｕ）を用い、第１のエッチャント６１を王水とし、第２のエッチャント６２を水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液とする。
【００５７】
この場合には、まず第１のエッチャント６１を用いて第１の圧電共振器１１の共振周波数を調整する。次に、第２のエッチャント６２を用いて第２の圧電共振器１２の共振周波数を調整すればよい。第１の圧電共振器１１の共振周波数を調整する際に第２の圧電共振器１２の共振周波数も変動するが、その後第２の圧電共振器１２の共振周波数を調整するため問題は生じない。なお、水酸化カリウム溶液に代えて水酸化ナトリウム溶液を用いてもよい。
【００５８】
本実施形態においては、第１の上部電極４１と第１の下部電極４３と及び第２の上部電極４２と第２の下部電極４４とをそれぞれ同一の材料により形成している。この場合、共振周波数を調整する際には上部電極及び下部電極の両方がエッチングされる。しかし、上部電極及び下部電極の一方の厚さを調整できれば、共振周波数の調整が可能である。従って、図５に示すように第１の下部電極４３及び第２の下部電極４４を、第１のエッチャント６１及び第２のエッチャント６２の両方に侵されない第３の電極形成材料により形成してもよい。
【００５９】
例えば、第１の下部電極４３及び第２の下部電極４４をモリブデン（Ｍｏ）とし、第１の上部電極４１を金（Ａｕ）とし、第２の上部電極４２をチタン（Ｔｉ）として、第１のエッチャント６１にヨウ素系のエッチング液を用い、第２のエッチャント６２にフッ酸系のエッチング液を用いればよい。この場合には、導電膜の形成工程は３つでよいため、製造工程を簡略化できる。また、上部電極の材料と下部電極の材料とは逆にしてもよい。
【００６０】
また、第１の上部電極４１、第１の下部電極４３、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４のうちのいずれか１つのみが、異なるエッチング液によりエッチングされる材料で形成されている場合にも、マスクを用いることなく第１の圧電共振器１１の共振周波数と第２の圧電共振器１２の共振周波数とを互いに異なる周波数に調整することができる。例えば、図６に示すように第１の上部電極４１、第１の下部電極４３及び第２の下部電極４４を第１のエッチャント６１によりエッチングされる材料により形成し、第２の上部電極４２のみを第２のエッチャント６２によりエッチングされる材料により形成してもよい。
【００６１】
具体的には、第１の上部電極４１、第１の下部電極４３及び第２の下部電極４４を金（Ａｕ）により形成し、第２の上部電極４２をチタン（Ｔｉ）により形成する。この場合、ヨウ素系のエッチング液により第１の上部電極４１、第１の下部電極４３及び第２の下部電極４４がエッチングされるため、第１の圧電共振器１１の共振周波数と第２の圧電共振器１２の共振周波数とを変動させることができる。一方、フッ酸系のエッチング液によっては、第２の上部電極４２のみがエッチングされるため、第２の圧電共振器１２の共振周波数のみを変動させることができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、第１の圧電共振器１１を構成する第１の上部電極４１及び第１の下部電極４３をＡｕとし、第２の圧電共振器１２を構成する第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４をＴｉとしている。ＡｕはＴｉと比べて硬く且つ音響インピーダンスが小さいため、第１の圧電共振器１１の挿入損失は第２の圧電共振器１２と比べて小さい。
【００６３】
挿入損失が小さい第１の圧電共振器１１を、入出力端子２１と入出力端子２２との間に直列に接続された直列素子とし、第２の圧電共振器１２を入出力端子２１と入出力端子２２との間に互いに並列に接続された並列素子とした方が、高周波フィルタ全体としての挿入損失を小さく抑えることが可能となるため好ましい。
【００６４】
また、本実施形態においては高周波フィルタをラダー型フィルタとしたが、図７に示すような、ラティス型の高周波フィルタにおいても同様の効果が得られる。この場合には、入出力端子２３と入出力端子２４との間及び入出力端子２５と入出力端子２６との間にそれぞれ接続された圧電共振器１３は、共振周波数が通過帯域の最高周波数に調整し、入出力端子２３と入出力端子２６との間及び入出力端子２５と入出力端子２４との間にそれぞれ接続された圧電共振器１４は、共振周波数が通過帯域の最低周波数に調整する。
【００６５】
また、同一極性の入出力端子と入出力端子との間に接続された圧電共振器１３に硬く且つ音響インピーダンスが小さい方の電極形成材料を用いた挿入損失が小さい圧電共振器を用いた方が、高周波フィルタ全体としての挿入損失を小さく抑えることができるので好ましい。
【００６６】
本実施形態において、エアギャップを形成した保持基板に圧電膜を貼り合わせることによりキャビティ部を有する圧電膜を形成する例を示したが、下部電極に凸部を設けることにより、圧電膜の下側に空洞部を形成してもよい。また、貼り合わせ以外に犠牲層を用いる方法により圧電共振器を形成してもよい。また、エアギャップではなく、音響多層膜を有する圧電共振器であってもよい。
【００６７】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る高周波フィルタ及びその製造方法について図面を参照して説明する。図８は第２の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の断面構成を示している。なお、図８において図２と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００６８】
第２の実施形態の高周波フィルタも第１の実施形態と同様のラダー型フィルタであり、回路構成は図１（ａ）と同一である。
【００６９】
図８に示すように本実施形態においては、第１の上部電極４１、第１の下部電極４３、第２の上部電極４２及び第２の下部電極４４はそれぞれ厚さが４００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）により形成されている。第１の上部電極４１の上には第１の材料からなる第１の付加膜７１が形成され、第２の上部電極４２の上には第２の材料からなる第２の付加膜７２が形成されている。
【００７０】
第１の材料及び第２の材料には、互いに異なるエッチャントによりエッチングされる材料を用いればよく、本実施形態においては、第１の材料には窒化シリコン（ＳｉＮ）を用い、第１の付加膜７１の厚さは２００ｎｍとした。また、第２の材料には酸化シリコン（ＳｉＯ2）を用い、第２の付加膜７２の厚さは２００ｎｍとした。
【００７１】
ＳｉＮからなる第１の付加膜７１はリン酸によりエッチングされるが、ＳｉＯ2からなる第２の付加膜７２はほとんどエッチングされない。一方、ＳｉＯ2からなる第２の付加膜７２はフッ酸によりエッチングされるが、ＳｉＮからなる第１の付加膜７１はほとんどエッチングされない。
【００７２】
このため、リン酸を第１のエッチャント６１として第１の付加膜７１をウェットエッチングすることにより第２の圧電共振器１２の共振周波数をほとんど変動させることなく第１の圧電共振器１１の共振周波数を高周波フィルタの通過域の最高周波数に調整できる。
【００７３】
また、フッ酸を第２のエッチャント６２として第２の付加膜７２をウェットエッチングすることにより第１の圧電共振器１１の共振周波数をほとんど変動させることなく第２の圧電共振器１２の共振周波数を高周波フィルタの通過域の最低周波数に調整することができる。このように、電極自体ではなく電極の上に形成した付加膜をエッチングする構成とした場合にも共振周波数の調整が可能となる。
【００７４】
なお、第１の材料と第２の材料とを入れ替えて、第１の付加膜７１をＳｉＮにより形成し、第２の付加膜７２をＳｉＯ2により形成してもよい。また、第２の共振器１２の共振周波数を調整した後、第１の共振器１１の共振周波数を調整してもよい。
【００７５】
また、付加膜は絶縁膜には限られず、例えば第１の材料として白金（Ｐｔ）を用い、第２の材料として金（Ａｕ）を用いてもよい。この場合には、第１の実施形態と同様に、第１のエッチャント６１として王水を用い、第２のエッチャント６２として水酸化カリウム溶液を用いればよい。
【００７６】
また、上部電極ではなく下部電極が付加膜を有する構成としても、すべての電極が付加膜を有する構成としてもよい。また、図９に示すように一方の圧電共振器は上部電極の上に付加膜が形成されており、他方の圧電共振器は下部電極の下に付加膜が形成されている構成としてもよい。さらに、一方の圧電共振器は電極自体をエッチングすることにより共振周波数を調整し、他方の圧電共振器は付加膜をエッチングすることにより共振周波数を調整する構成としてもよい。
【００７７】
第２の実施形態においても、直列素子とする圧電共振器を構成する電極の上に形成する付加膜に硬く且つ音響インピーダンスが小さい方の材料を用いることにより、高周波フィルタ全体としての挿入損失を小さく抑えることができる。
【００７８】
また、図７に示すようなラティス型のフィルタを形成する場合においても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の高周波フィルタ及びその製造方法は、工程を複雑化することなく基板の上に形成された圧電共振器の共振周波数を互いに異なる周波数に調整し、周波数特性がそろった高周波フィルタを実現できるという効果を有し、圧電共振器を用いた高周波フィルタ及びその製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施に係る高周波フィルタを示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の別の例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の別の例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る高周波フィルタの別の例を示す回路図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る高周波フィルタに用いる圧電共振器の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１    保持基板
１ａ  エアギャップ
１１  第１の圧電共振器
１２  第２の圧電共振器
１３  第１の共振器
１４  第２の共振器
１５  インダクタ
２１  入出力端子
２２  入出力端子
２３  入出力端子
２４  入出力端子
２５  入出力端子
２６  入出力端子
３１  圧電膜
４１  第１の上部電極
４２  第２の下部電極
４３  第１の下部電極
４４  第２の下部電極
５１  形成用基板
６１  第１のエッチャント
６２  第２のエッチャント
７１  第１の付加膜
７２  第２の付加膜
【図１】
2006050591.tif 000003
【図２】
2006050591.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006050591.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2006050591.tif 000011