(57)【要約】【課題】  フィルタモジュール内に立体的な配線がなく小型で高性能であると共に、すべての外部接続端子が同一の平面上に存在し機器への組み込みが容易な、圧電体の厚さ方向の縦振動を利用する圧電共振器を用いたフィルタを実現できるようにする。【解決手段】  フィルタモジュール内に形成された各共振器１１１の上部電極１５２同士又は下部電極１５１同士が接続されるようにし、上部電極１５２と下部電極１５１との間を接続する立体的な配線を不用とする。また、外部接続端子１１５及び外部接続端子１１６はすべて圧電体層１６３の上面に設け、各外部接続端子はいずれかの上部電極１５２と接続されるようにし、立体的な配線を不用とすると共に、外部の回路との接続も平面的に行えるようにする。【選択図】  図２
2006109431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
それぞれが前記基板の上に形成され、前記基板の主面上に該主面に沿って保持された圧電体層を有し、該圧電体層の厚さ方向の縦振動を利用する複数の共振器と、
前記圧電体層の上側又は下側に設けられ、外部の回路と電気的に接続される複数の外部接続端子と、
前記圧電体層の前記外部接続端子と同一の側に設けられ、前記各外部接続端子を前記複数の共振器のうちのいずれかと電気的に接続する複数の第１の配線とを備えていることを特徴とするフィルタモジュール。
【請求項２】
前記複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する複数の第２の配線をさらに備え、
前記各共振器は、前記圧電体層の下面及び上面にそれぞれ形成された下部電極及び上部電極からなる複数対の電極を有し、
前記各第１の配線は、前記下部電極及び前記上部電極のうち前記圧電体層の前記外部接続端子が形成されている側の面に形成された前記電極とそれぞれ電気的に接続され、
前記各第２の配線は、前記下部電極同士をそれぞれ電気的に接続するか又は前記上部電極同士をそれぞれ電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のフィルタモジュール。
【請求項３】
前記各下部電極の下には、空洞部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタモジュール。
【請求項４】
前記各下部電極の下には、複数の音響多層膜が設けられており、
前記音響多層膜は、第１の薄膜と、該第１の薄膜と比べて音響インピーダンスが高い第２の薄膜とが交互に積層され、且つ、最上層が第１の薄膜であることを特徴とする請求項２に記載のフィルタモジュール。
【請求項５】
前記複数の外部接続端子は、前記圧電体層の上側に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルタモジュール。
【請求項６】
前記複数の外部接続端子は、前記圧電体層の下側に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルタモジュール。
【請求項７】
前記フィルタモジュールはラダー型フィルタであり、
前記外部接続端子は、前記フィルタモジュールに信号を入出力する２個の入出力端子を含み、
前記入出力端子の間には少なくとも１つの共振器ユニットが接続され、
前記共振器ユニットは、前記複数の共振器のうち前記入出力端子の間に電気的に直列に接続された前記共振器からなる直列要素と、前記複数の共振器のうち前記入出力端子と接地との間に電気的に接続された前記共振器からなる少なくとも１つの並列要素とを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のフィルタモジュール。
【請求項８】
前記直列要素は、順に電気的に直列に接続された第１の共振器及び第２の共振器であり、
前記並列要素は前記直列要素の両端部及び前記直列要素における第１の共振器と第２の共振器とが接続された接続部のうちの少なくとも１つと接地との間に接続されており、
前記並列要素のうちの前記接続部と接続される並列要素は第３の共振器であり、
前記並列要素のうち前記直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、前記入出力端子側から直列に接続された第４の共振器及び第５の共振器であることを特徴とする請求項７に記載のフィルタモジュール。
【請求項９】
前記並列要素のうち前記直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、前記第５の共振器と並列に接続された１個又は２個以上の第６の共振器を有していることを特徴とする請求項８に記載のフィルタモジュールことを特徴とする請求項８に記載のフィルタモジュール。
【請求項１０】
前記並列要素のうち前記直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、前記第５の共振器と並列に接続された１個又は２個以上の容量素子を有していることを特徴とする請求項８に記載のフィルタモジュール。
【請求項１１】
前記容量素子は、前記圧電体層の所定の領域を容量絶縁膜として用いて形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のフィルタモジュール。
【請求項１２】
前記圧電体層は、成膜用基板の上に成膜され且つ前記基板の上に貼り合わされた膜であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のフィルタモジュール。
【請求項１３】
第１のフィルタと第２のフィルタと移相回路とを備え、
前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、それぞれ請求項１から１２のいずれか１項に記載のフィルタモジュールからなることを特徴とする共用器。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のフィルタモジュールを備えていることを特徴とする通信機器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の共用器を備えていることを特徴とする通信機器。
【請求項１６】
基板の上に形成された複数の共振器からなるフィルタモジュールの製造方法であって、
第１の基板の上に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の上に複数の下部電極を形成する工程と、
前記圧電体層における該圧電体層を挟んで前記各下部電極と対向する領域に上部電極をそれぞれ形成する工程と、
第２の基板の上に複数の凹部を備えた保持構造を形成する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記複数の下部電極が形成された前記圧電体層と前記複数の凹部が形成された前記保持構造とを対向させて貼り合わせることにより、前記各下部電極の下に空洞部がそれぞれ設けられた貼り合わせ構造を形成する工程と、
前記貼り合わせ構造を形成した後に、前記第１の基板を剥離する工程と、
前記圧電体層の上側又は下側に、外部の回路と接続される複数の外部接続端子を形成する工程と、
前記各外部接続端子と前記複数の共振器のうちいずれかの共振器とを電気的に接続する複数の第１の配線を形成する工程と
前記複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する第２の配線を形成する工程とを備え、
前記各第１の配線は、前記圧電体層の前記外部接続端子が形成されている側の面に設けられた前記下部電極又は前記上部電極と電気的に接続され、
前記第２の配線は、前記下部電極同士を接続するか又は前記上部電極同士を接続することを特徴とするフィルタモジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記上部電極は、前記第１の基板を剥離した後に形成することを特徴とする請求項１６に記載のフィルタモジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記貼り合わせ構造を形成する工程は、共晶接合を用いて前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のフィルタモジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記貼り合わせ構造を形成する工程よりも前に、
前記下部電極の上に第１の接着層を形成する工程及び前記前記保持部材の上に第２の接着層を形成する工程のうち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１６から１８のいずれか１項に記載のフィルタモジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記第１の接着層及び前記第２の接着層は、金又は金を含む合金であることを特徴とする請求項１９に記載のフィルタモジュールの製造方法。
【請求項２１】
基板の上に形成された複数の共振器からなるフィルタモジュールの製造方法であって、
前記基板の上に複数の凹部を形成する工程と、
前記各凹部を犠牲層により埋める工程と、
前記基板の前記各犠牲層が形成された領域の上に下部電極をそれぞれ形成する工程と、
前記下部電極が形成された前記基板の上に圧電体層を形成する工程と、
前記各犠牲層を除去して、前記各下部電極の下に空洞部を形成する工程と、
前記圧電体層における該圧電体層を挟んで前記各下部電極と対向する領域に上部電極をそれぞれ形成する工程と、
前記圧電体層の上側又は下側に、外部の回路と接続される複数の外部接続端子を形成する工程と、
前記各外部接続端子と前記複数の共振器のうちいずれかの共振器とを電気的に接続する複数の第１の配線を形成する工程と
前記複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する第２の配線を形成する工程とを備え、
前記各第１の配線は、前記圧電体層の前記外部接続端子が形成された側の面に設けられた前記下部電極又は前記上部電極と電気的に接続され、
前記第２の配線は、前記下部電極同士を接続するか又は前記上部電極同士を接続することを特徴とするフィルタモジュールの製造方法。
【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フィルタに関し、特に、携帯電話及び無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路に用いる基板上に形成されたフィルタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮ等の移動体通信端末に内蔵される部品は、小型化及び軽量化と共に高性能化することが要求されており、小型軽量で且つ高性能なフィルタが求められている。このような要求を実現することを目的として圧電体によって構成される圧電共振器を用いたフィルタが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２を参照。）。この圧電共振器として薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）等の圧電体の厚さ方向の縦振動を利用する共振器を用いることによりより小形で且つ高性能なフィルタを得ることができる可能性がある。
【０００３】
このようなフィルタを小型化且つ高性能化するためには、１枚の基板の上に複数の圧電共振器を形成しなければならない。また、高い周波数において使用できるフィルタを得るためには、個々の圧電共振器の特性を向上させる必要があるばかりでなく、圧電共振器の配置、圧電共振器間の配線さらにはフィルタと外部の回路との接続等について最適化する必要がある。
【０００４】
１枚の基板の上に複数の圧電共振器を形成する技術は特許文献３に開示されている。これによれば、複数の圧電共振器を単一の基板上に形成し、ウエハ上にパターニングされた電気的接続部によって各圧電共振器が電気的に接続されるため、フィルタを小型化することができる。
【特許文献１】特許第２８００９０５号明細書
【特許文献２】米国特許第５３７３２６８号
【特許文献３】特開平９−６４６８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のフィルタにおいては、基板の上に複数の共振器を形成し、フィルタを小型化することについては考慮されているが、共振器間の接続及びフィルタと外部の回路との接続については考慮されていない。このため、従来のフィルタ構成及び製造方法においては、圧電体層をエッチングして圧電体層を跨いで上部電極と下部電極とを接続する立体配線を形成したり、外部との信号をやり取りする入出力端子及び接地端子等の外部接続端子が圧電体層の上部と下部の両方に形成され、フィルタと外部の回路との間に複雑で立体的な配線を形成したりする必要があるという問題がある。
【０００６】
従って、プロセスが複雑になると共に製造バラツキが増加して共振器の高周波数における特性が悪化する。さらには、非常に精密なエッチングを行う必要があり、エッチング時に圧電共振器として必要な部分までエッチングされる恐れがある。また、圧電共振器の上部電極の表面粗度が悪化し圧電共振器の共振特性が劣化する恐れもある。
【０００７】
また、エッチングを避けるためにマスクを用いて圧電体層の形状を制御し、下部電極の一部を露出させることは可能ではあるが、工程が非常に複雑になる。また、いずれにしても圧電体層の厚さに相当する段差を有する立体配線を形成することになるので、圧電体層の膜厚が厚くなるとパターニングされた電極の導通不良等が発生し、共振器の抵抗損失の増加、さらには共振器としての共振特性が悪化する。
【０００８】
一方、外部接続端子を圧電体層の上側と下側の両方に設けることは可能であるが、この場合には、フィルタモジュールと外部回路とを接続する際に立体配線を形成する必要がある。従って、フィルタモジュールを機器に組み込む際に複雑な配線を形成しなければならない。高周波回路においてはわずかな配線のとりまわしが機器全体の性能の低下を招く恐れがある。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、フィルタモジュール内に圧電体層を跨ぐ立体的な配線がなく小型で高性能であると共に、すべての外部接続端子が同一の平面上に存在し機器への組み込みが容易な、圧電体の厚さ方向の縦振動を利用する圧電共振器を用いた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】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は、フィルタモジュールと外部の回路との接続をすべて圧電体層の一の面において行う構成とする。
【００１１】
具体的に本発明に係るフィルタモジュールは、基板と、それぞれが基板の上に形成され、基板の主面上に該主面に沿って保持された圧電体層を有し、該圧電体層の厚さ方向の縦振動を利用する複数の共振器と、圧電体層の上側又は下側に設けられ、外部の回路と電気的に接続される複数の外部接続端子と、圧電体層の外部接続端子と同一の側に設けられ、各外部接続端子を複数の共振器のうちのいずれかと電気的に接続する複数の第１の配線とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のフィルタモジュールによれば、圧電体層の外部接続端子と同一の側に設けられ、各外部接続端子を複数の共振器のうちのいずれかと電気的に接続する複数の第１の配線外部接続端子と共振器とを接続する立体配線を形成する必要がなく、立体配線形成のために圧電体層をエッチングする必要がない。このため、圧電体層にエッチングによるダメージが加えられることがないので、高周波領域における特性劣化のないフィルタが得られる。また、フィルタモジュール内の配線が単純化できるためフィルタモジュールの占有面積を小さくすることが可能となる。さらに、フィルタモジュールと外部の回路との接続も容易となる。
【００１３】
本発明のフィルタモジュールは、複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する複数の第２の配線をさらに備え、各共振器は、圧電体層の下面及び上面にそれぞれ形成された下部電極及び上部電極からなる複数対の電極を有し、各第１の配線は、下部電極及び上部電極のうち圧電体層の外部接続端子が形成されている側の面に形成された電極とそれぞれ電気的に接続され、各第２の配線は、下部電極同士をそれぞれ電気的に接続するか又は上部電極同士をそれぞれ電気的に接続することが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、フィルタモジュール内に圧電体層を跨ぐ立体配線を形成する必要がなく、立体配線形成のために圧電体層をエッチングする必要がない。従って、圧電体層にエッチングによるダメージが加えられることがないので、高周波領域における特性劣化のないフィルタが得られる。また、フィルタモジュール内の配線が単純化できるためフィルタモジュールの占有面積を小さくすることが可能となる。さらに、フィルタモジュールと外部の回路との接続も容易となる。
【００１５】
本発明のフィルタモジュールにおいて、各下部電極の下には、空洞部が設けられ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、圧電体の厚さ方向の縦振動を用いる圧電共振器を基板上に確実に形成することができる。
【００１６】
また、各下部電極の下には、複数の音響多層膜が設けられており、音響多層膜は、第１の薄膜と、該第１の薄膜と比べて音響インピーダンスが高い第２の薄膜とが交互に積層され、且つ、最上層が第１の薄膜であることが好ましい。このような構成であっても圧電体の厚さ方向の縦振動を用いる圧電共振器を基板上に確実に形成することができる。
【００１７】
本発明のフィルタモジュールにおいて、複数の外部接続端子は、圧電体層の上側に設けられていても、圧電体層の下側に設けられていてもよい。このような構成とすることにより外部接続端子と外部の回路との接続が容易となる。
【００１８】
本発明のフィルタモジュールは、ラダー型フィルタであり、外部接続端子は、フィルタモジュールに信号を入出力する２個の入出力端子を含み、入出力端子の間には少なくとも１つの共振器ユニットが接続され、共振器ユニットは、複数の共振器のうち入出力端子の間に電気的に直列に接続された共振器からなる直列要素と、複数の共振器のうち入出力端子と接地との間に電気的に接続された共振器からなる少なくとも１つの並列要素とを含むことが好ましい。
【００１９】
本発明のフィルタモジュールにおいて、直列要素は、順に電気的に直列に接続された第１の共振器及び第２の共振器であり、並列要素は直列要素の両端部及び直列要素における第１の共振器と第２の共振器とが接続された接続部のうちの少なくとも１つと接地との間に接続されており、並列要素のうちの接続部と接続される並列要素は第３の共振器であり、並列要素のうち直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、入出力端子側から直列に接続された第４の共振器及び第５の共振器であることが好ましい。このような構成であれば、フィルタモジュール内の配線形成を単純化でき、高性能のフィルタを確実に実現できる。
【００２０】
また、並列要素のうち直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、第５の共振器と並列に接続された１個又は２個以上の第６の共振器を有していてもよく、並列要素のうち直列要素の両端部の少なくとも一方に接続される並列要素は、第５の共振器と並列に接続された１個又は２個以上の容量素子を有していてもよい。この場合において、容量素子は、圧電体層の所定の領域を容量絶縁膜として用いて形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明のフィルタモジュールにおいて、圧電体層は、成膜用基板の上に成膜され且つ基板の上に貼り合わされた膜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、Ｑ値及び結合係数が高い高品質な圧電膜を備えており、低損失で且つ広帯域のフィルタモジュールを確実に実現できる。
【００２２】
本発明に係る共用器は、第１のフィルタと第２のフィルタと移相回路とを備え、第１のフィルタ及び第２のフィルタは、それぞれ本発明のフィルタモジュールからなることを特徴とする。
【００２３】
本発明の共用器によれば、本発明のフィルタモジュールを用いているため、配線パターンを単純化できるので、小型で且つ高性能の共用器を得ることができる。
【００２４】
本発明に係る第１の通信機器は、本発明のフィルタモジュールを備えることを特徴とする。第１の通信機器によれば本発明のフィルタモジュールを用いているため、配線パターンを単純化できるので、小型で且つ高性能の通信機器を得ることができる。
【００２５】
本発明に係る第２の通信機器は、本発明の共用器を備えることを特徴とする。第２の通信機器によれば本発明の共用器を用いているため、配線パターンを単純化できるので、小型で且つ高性能の通信機器を得ることができる。
【００２６】
本発明に係る第１のフィルタモジュールの製造方法は、基板の上に形成された複数の共振器からなるフィルタモジュールの製造方法を対象とし、第１の基板の上に圧電体層を形成する工程と、圧電体層の上に複数の下部電極を形成する工程と、圧電体層における該圧電体層を挟んで各下部電極と対向する領域に上部電極をそれぞれ形成する工程と、第２の基板の上に複数の凹部を備えた保持構造を形成する工程と、第１の基板と第２の基板とを、複数の下部電極が形成された圧電体層と複数の凹部が形成された保持構造とを対向させて貼り合わせることにより、各下部電極の下に空洞部がそれぞれ設けられた貼り合わせ構造を形成する工程と、貼り合わせ構造を形成した後に、第１の基板を剥離する工程と、圧電体層の上側又は下側に、外部の回路と接続される複数の外部接続端子を形成する工程と、各外部接続端子と複数の共振器のうちいずれかの共振器とを電気的に接続する複数の第１の配線を形成する工程と複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する第２の配線を形成する工程とを備え、各第１の配線は、圧電体層の外部接続端子が形成されている側の面に設けられた下部電極又は上部電極と電気的に接続され、第２の配線は、下部電極同士を接続するか又は上部電極同士を接続することを特徴とする。
【００２７】
第１の製造方法によれば、第１の基板と第２の基板とを、複数の下部電極が形成された圧電体層と複数の凹部が形成された保持構造とを対向させて貼り合わせることにより、各下部電極の下に空洞部を形成し、且つ、各第１の配線は、圧電体層の外部接続端子が形成されている側の面に設けられた下部電極又は上部電極と電気的に接続され、第２の配線は、下部電極同士を接続するか又は上部電極同士を接続するため、フィルタモジュールを形成する際に圧電体層をエッチングする必要がないので、圧電体層がエッチングにより劣化することがない。また、空洞部を容易に精度よく形成できるため、基板上に形成する各共振器の特性をそろえることが可能であり、その結果、高性能のフィルタを容易に得ることができる。さらに、圧電体層の上側又は下側の一方に、フィルタモジュールと外部の回路とを接続する複数の外部接続端子を形成するため、外部の回路との接続の際に配線のとりまわしをする必要がなく、高周波特性が劣化しにくいフィルタが得られる。
【００２８】
第１の製造方法において、上部電極は第１の基板を剥離した後に形成することが好ましい。
【００２９】
また、第１の製造方法は、貼り合わせ構造を形成する工程よりも前に、下部電極の上に第１の接着層を形成する工程及び保持部材の上に第２の接着層を形成する工程のうち少なくとも一方を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、圧電体層と保持構造とを確実に貼り合わせることが可能となる。また、この場合において、第１の接着層及び第２の接着層は、金又は金を含む合金であることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る第２のフィルタモジュールの製造方法は、基板の上に形成された複数の共振器からなるフィルタモジュールの製造方法を対象とし、基板の上に複数の凹部を形成する工程と、各凹部を犠牲層により埋める工程と、基板の各犠牲層が形成された領域の上に下部電極をそれぞれ形成する工程と、下部電極が形成された基板の上に圧電体層を形成する工程と、各犠牲層を除去して、各下部電極の下に空洞部を形成する工程と、圧電体層における該圧電体層を挟んで各下部電極と対向する領域に上部電極をそれぞれ形成する工程と、圧電体層の上側又は下側に、外部の回路と接続される複数の外部接続端子を形成する工程と、各外部接続端子と複数の共振器のうちいずれかの共振器とを電気的に接続する複数の第１の配線を形成する工程と複数の共振器のうち所定の共振器同士を電気的に接続する第２の配線を形成する工程とを備え、各第１の配線は、圧電体層の外部接続端子が形成された側の面に設けられた下部電極又は上部電極と電気的に接続され、第２の配線は、下部電極同士を接続するか又は上部電極同士を接続することを特徴とする。
【００３１】
第２の製造方法によれば、圧電体層の上側又は下側の一方に、複数の外部接続端子を形成し、各第１の配線は、圧電体層の外部接続端子が形成された側の面に設けられた下部電極又は上部電極と電気的に接続され、第２の配線は、下部電極同士を接続するか又は上部電極同士を接続するため、圧電体層をエッチングして立体配線を形成することなく、すべての外部接続端子を圧電体層の同一の面に形成することができる。従って、エッチングによるダメージがなく、小型で高性能なフィルタユニットを容易に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の圧電共振器を用いたフィルタモジュールによれば、フィルタモジュール内に圧電体層を跨ぐ立体的な配線がなく小型で高性能であると共に、すべての外部接続端子が同一の平面上に存在し機器への組み込みが容易な、圧電体の厚さ方向の縦振動を利用する圧電共振器を用いた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】
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュール用いたフィルタの回路図である。図１に示すように、６つの共振器からなるラダー型のフィルタモジュール１０１の入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂにそれぞれインダクタ１１３Ａ及びインダクタ１１３Ｂが接続され、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂがそれぞれインダクタ１１３Ｃ及びインダクタ１１３Ｄを介して接地されてフィルタが形成されている。
【００３４】
フィルタモジュール１０１は、３個の共振器がＴ字型に接続された共振器のユニット１１４Ａ及びユニット１１４Ｂが直列に接続されて形成されている。ユニット１１４Ａを構成する共振器のうち共振器１１１Ｃは、一端が接地端子１１６Ａに接続され、さらにインダクタ１１３Ｃを介して接地されており、入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂに対して並列に接続された並列要素である。また、共振器１１１Ａ及び共振器１１１Ｂは、入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂに対して直列に接続された直列要素であり、同様に、ユニット１１４Ｂにおいては、共振器１１１Ｄ及び共振器１１１Ｅが直列要素であり、共振器１１１Ｆが並列要素である。
【００３５】
図２は図１の回路図に示されたフィルタモジュールが形成された基板の平面構成の一例を示している。また、図３は図２に示す基板の断面構成を示しており図３（ａ）はIIIａ−IIIａ線における断面を示し、図３（ｂ）はIIIｂ−IIIｂ線における断面を示している。
【００３６】
図２及び図３に示すように、基板１６０の上にはユニット１１４Ａを構成する共振器１１１Ａ、共振器１１１Ｂ及び共振器１１１Ｃ並びにユニット１１４Ｂを構成する共振器１１１Ｄ、共振器１１１Ｅ及び共振器１１１Ｆの６個の共振器が形成されている。
【００３７】
各共振器の断面構造はほぼ同一であり、例えば共振器１１１Ｃにおいては、図３（ｂ）の左側に示すように、空洞部１６１が設けられたシリコンからなる基板１６０の上に酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる絶縁体層１６２が堆積されている。絶縁体層１６２の空洞部１６１に対向する領域の上にはモリブデン（Ｍｏ）からなる下部電極１５１Ｃが形成され、下部電極１５１Ｃの上には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる圧電体層１６３が形成されている。さらに、圧電体層１６３を挟んで下部電極１５１Ｃと対向する領域には上部電極１５２Ｃが形成されている。なお、絶縁体層１６２及び圧電体層１６３は、一体に形成されており各共振器に共通である。
【００３８】
基板１６０の上に形成された６個の共振器のうち、ユニット１１４Ａを構成する共振器１１１Ａの下部電極１５１Ａと共振器１１１Ｂの下部電極１５１Ｂと共振器１１１Ｃの下部電極１５１Ｃとは互いに配線１５３により電気的に接続されている。また、ユニット１１４Ｂを構成する共振器１１１Ｄの下部電極１５１Ｄと共振器１１１Ｅの下部電極１５１Ｅと共振器１１１Ｆの下部電極１５１Ｆとは互いに配線１５３により電気的に接続されている。さらに、共振器１１１Ｂの上部電極１５２Ｂと共振器１１１Ｄの上部電極１１６Ｄとは配線１５４により電気的に接続されており、ユニット１１４Ａとユニット１１４Ｂとは直列に接続されている。なお、本実施形態においては各配線は電極と一体に形成されている。
【００３９】
このように、フィルタモジュール内の各共振器は、上部電極同士又は下部電極同士が接続されており、上部電極と下部電極との間を接続するために圧電体層を跨ぐ立体的な配線は設けられていない。
【００４０】
また、本実施形態のフィルタモジュールには、フィルタモジュールと外部の回路とを接続する外部接続端子として、入出力端子１１５Ａ、入出力端子１１５Ｂ、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂが設けられているが、これらの外部接続端子はすべて圧電体層１６３の上面に設けられている。
【００４１】
さらに、入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂは共振器１１１Ａの上部電極１５２Ａ及び共振器１１１Ｅの上部電極１５２Ｅとそれぞれ配線１５５を介して電気的に接続されている。また、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂは共振器１１１Ｃの上部電極１５２Ｃ及び共振器１１１Ｆの上部電極１５２Ｆとそれぞれ配線１５５を介して電気的に接続されている。従って、各外部接続端子と各共振器とを接続する配線もすべて平面的な配線であり、立体配線は設けられていない。
【００４２】
なお、本実施形態において、入出力端子１１５Ａと上部電極１５２Ａ、入出力端子１１５Ｂと上部電極１５２Ｅ、接地端子１１６Ａと上部電極１５２Ｃ及び接地端子１１６Ｂと上部電極１５２Ｆとはそれぞれ一体に形成されている。
【００４３】
以上のように、本実施形態のフィルタモジュールには、圧電体層を跨ぐ立体配線が設けられていない。従って、立体配線を形成するために圧電体層をエッチングする必要がなく、エッチングによる圧電体層の劣化を防止することができる。また、外部接続端子がすべて圧電体層の上面に設けられており、すべての外部接続端子が同一平面上にある。従って、機器にフィルタモジュールを組み込む際にも立体的な配線を行う必要がなく、機器に組み込む際に高周波特性が劣化することを防止できる。さらに、機器の構成を簡略化することができるので機器の小型化及び高性能化を図ることができる。
【００４４】
本実施形態においては、外部接続端子の下部には支持部が形成されていなかったが、図４に示すように支持部材１６４を入出力端子１１５Ａ、入出力端子１１５Ｂ、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂの下に形成してもよい。この場合には、外部接続端子が形成された領域が下側から支持されるため、端子の強度が上昇し、フィルタモジュールの信頼性が向上する。
【００４５】
この場合において、支持部材１６４には絶縁材料を用いてもよいし、各下部電極と同じ材料を用いてもよい。各下部電極と同じ材料を用いた場合、各下部電極の形成工程において支持部材を一体に形成できるため製造工程を簡略化することが可能となる。また、支持部材を容量として形成することで、フィルタのインピーダンス整合を行うことも可能であり、フローティングとすれば、浮遊容量の影響を低減することができる。
【００４６】
本実施形態においては、圧電体層の上部に外部接続端子を設けたが、圧電体層の下側に外部接続端子を設けることも可能である。
【００４７】
図５は図１の回路構成のフィルタモジュールの平面構成の別の例を示している。また、図６は図１の回路構成のフィルタモジュールの断面構成の別の例を示しており、図６（ａ）は図５のVIａ−VIａ線における断面を示し、図６（ｂ）はVIｂ−VIｂ線における断面を示している。
【００４８】
図５及び図６に示すように、電極の取り出しを上下逆にした場合にも、圧電体層をエッチングして立体的な配線を形成する必要がない。さらに、外部接続端子を圧電体の下側に配置することが可能であるため、外部接続端子を基板で保持することができる。そのため、接続端子の強度が高くなり、高信頼性を実現することが可能である。
【００４９】
本実施形態においては圧電共振器を組み合わせたユニットを２つ直列に接続したが、ユニットは１つであっても、３つ以上を直列に接続してもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては３個の圧電共振器をＴ字型に組み合わせたユニットを用いたが、図７（ａ）〜（ｅ）に示すような、共振器を組み合わせた種々のユニットを用いることができ、さらにこれらのユニットを任意に組み合わせることが可能である。
【００５１】
フィルタユニットを組み合わせる際に、例えば、図７（ｆ）に示すように並列要素の接地側の端子同士の間に２個の共振器を直列に接続してもよい。このような構成とすることにより、帯域外減衰極を設定することが可能となり、通過帯域内の特性のみならず、通過帯域外の特性についても改善することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、フィルタの構成要素として、インダクタを配置したが必ずしも外部の回路との接続点にインダクタを挿入する必要はない。また、複数の並列要素に対して、インダクタを共通とすることもできる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図８は第２の実施形態の一変形例に係るフィルタモジュールを用いたフィルタの回路構成を示す。図８に示すように本実施形態のフィルタモジュール１０２は、共振器のユニット１１４Ｃ及びユニット１１４Ｄが直列に接続されて形成されている。
【００５４】
ユニット１１４Ｃは１つの直列要素と２つの並列要素とから構成されており、直列要素は、入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂに対して直列に接続された共振器１１１Ａ及び共振器１１１Ｂである。また、第１の並列要素は、一端が共振器１１１Ａと共振器１１１Ｂとの間に接続され、他端が接地端子１１６Ａに接続されている共振器１１１Ｃであり、第２の並列要素は、共振器１１１Ａと圧電共振器１１１Ｂを挟んで反対側に一端が接続された共振器１１１Ｄと、共振器１１１Ｄの他端に一端が接続され他端が接地端子１１６Ｂに接地されている共振器１１１Ｅとからなる。また、ユニット１１４Ｄは共振器１１１Ｆ、共振器１１１Ｇ及び共振器１１１ＨがＴ字型に接続されており、第１の実施形態におけるユニット１１４Ｂと同一の構成である。
【００５５】
図９は図８に回路図が示された本実施形態のフィルタモジュールを形成した基板の平面構成の一例を示している。図９に示すように、本実施形態のフィルタモジュールは基板の上に形成された８個の共振器からなる。８個の共振器のうち、ユニット１１４Ｃを構成する共振器１１１Ａの下部電極１５１Ａ、共振器１１１Ｂの下部電極１５１Ｂ及び共振器１１１Ｃの下部電極１５１Ｃ並びに共振器１１１Ｄの下部電極１５１Ｄ及び共振器１５１Ｅの下部電極１５１Ｅはそれぞれ配線１５３と一体に形成されて電気的に接続されている。また、ユニット１１４Ｄを構成する共振器１１１Ｆの下部電極１５１Ｆ、共振器１１１Ｇの下部電極１５１Ｇ及び共振器１１１Ｈの下部電極１５１Ｈは、配線１５３と一体に形成され電気的に接続されている。
【００５６】
さらに、共振器１１１Ｂの上部電極１５２Ｂ、共振器１１１Ｄの上部電極１５２Ｄ及び共振器１１１Ｆの上部電極１５２Ｆは配線１５４と一体に形成されて電気的に接続されている。なお、本実施形態においては各配線は各電極と一体に形成している。
【００５７】
このように、フィルタモジュール内の各共振器は、上部電極同士又は下部電極同士が接続されており、上部電極と下部電極との間を接続する立体的な配線は設けられていない。
【００５８】
一方、本実施形態のフィルタモジュールには、フィルタモジュールと外部の回路とを接続する外部接続端子として、入出力端子１１５Ａ、入出力端子１１５Ｂ、接地端子１１６Ａ、接地端子１１６Ｂ及び接地端子１１６Ｃが設けられているが、これらの外部接続端子はすべて圧電体層１６３の上面に設けられている。
【００５９】
また、入出力端子１１５Ａ及び入出力端子１１５Ｂは共振器１１１Ａの上部電極１５２Ａ及び共振器１１１Ｇの上部電極１５２Ｇと電気的に接続されている。また、接地端子１１６Ａ、接地端子１１６Ｂ及び接地端子１１６Ｃは共振器１１１Ｃの上部電極１５２Ｃ、共振器１１１Ｅの上部電極１５２Ｅ及び共振器１１１Ｈの上部電極１５２Ｈとそれぞれ電気的に接続されている。従って、各外部接続端子と各共振器とを接続する配線１５５もすべて平面的な配線であり、立体配線は設けられていない。
【００６０】
なお、本実施形態においては、入出力端子１１５Ａと上部電極１５２Ａ、入出力端子１１５Ｂと上部電極１５２Ｇ、接地端子１１６Ａと上部電極１５２Ｃ、接地端子１１６Ｂと上部電極１５２Ｅ及び接地端子１１６Ｃと上部電極１５２Ｈとはそれぞれ一体に形成されている。
【００６１】
このように、本実施形態のフィルタモジュールにおいてもフィルタモジュール内の電気的接続はすべて同一の平面内において行われている。従って、立体的な配線を形成するために、圧電体層をエッチングする必要がなく、エッチングによる圧電共振器の特性の劣化は生じない。
【００６２】
また、外部の回路と接続される外部接続端子は、すべて圧電体層１６３の上に形成されており且つ上部電極と接続されている。このため、外部接続端子を設けるために引き出し電極を設ける必要がない。従って、引き出し電極を設けるために圧電体層をエッチングする必要がなく、エッチングによる共振器の特性の劣化が生じない。
【００６３】
また、外部接続端子がすべて同一の平面に設けられているため、機器にフィルタモジュールを組み込む際にも立体的な配線を行う必要がなく、機器に組み込む際に高周波特性が劣化することを防止できる。さらに、機器の構成を簡略化することができるので機器の小型化及び高性能化を図ることができる。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、第２の並列要素を共振器が２つ直列に接続された回路としている。このため、直列に接続された２つの共振器の構成を変化させることによりインピーダンス整合を容易に行うことができる。また、直列に接続された２つの共振器の共振周波数がわずかに異なるように設定することにより、所望の周波数に減衰極を形成することが可能となる。
【００６５】
（第２の実施形態の一変形例）
図１０は第２の実施形態の一変形例に係るフィルタモジュールを用いたフィルタの回路構成を示す。図１０に示すように本実施形態のフィルタモジュール１０２は、共振器のユニット１１４Ｅ及びユニット１１４Ｆが直列に接続されて形成されており、ユニット１１４Ｅの共振器１１１Ｅと並列に共振器１１１Ｆ及び共振器１１１Ｇが接続されている。
【００６６】
このように、並列要素を構成する共振器１１１Ｅと並列に共振器を接続することにより、並列要素を構成する共振器のインピーダンスを下げることができ、所望の減衰極において減衰量の確保が容易に行えるようになる。
【００６７】
図１１は図１０に示した回路を基板上に形成した場合の平面構成の一例を示している。図１１に示すように、このような回路構成とした場合にも、立体配線を形成するために圧電体層をエッチングする必要がなく、また外部の回路とのすべての接続を圧電体層の同一の面において行うことが可能である。
【００６８】
なお、本実施形態においては、共振器１１１Ｅと並列に接続する共振器を２個としたが、１個でもよく又は３個以上でもよい。また、共振器１１１Ｆ及び共振器１１１Ｇはそれぞれ共振器１１１Ｃ及び共振器１１１Ｊと共に接地する構成としたが、それぞれ独立して接地してもよく、共振器１１１Ｅと共通に接地してもよい。
【００６９】
さらに、インピーダンスの整合等においては圧電効果は寄与しないため、図１２に示すように共振器に代えて容量素子１１２Ａ及び容量素子１１２Ｂを接続してもよい。この場合には、縦振動を確保するための空洞部を基板に設けずに共振器を形成すればコンデンサが得られる。
【００７０】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態に係るフィルタモジュール及びその製造方法について図を参照しながら説明する。なお、本実施形態のフィルタモジュールの等価回路は図１と同一であり、平面構成は図２と同一である。また、以下においては共振器１１１Ｂ及び共振器１１１Ｄの形成について説明するが、共振器１１１Ａ、共振器１１１Ｃ、共振器１１１Ｅ及び共振器１１１Ｆも同様にして基板上に一体に形成する。
【００７１】
図１３は本実施形態に係るフィルタモジュールの製造方法について工程ごとに図２のIIIａ−IIIａ線における断面の状態を示したものである。
【００７２】
図１３（ａ）に示すようにシリコンからなる基板１６０をエッチングして凹部１７０を形成する。続いて図１３（ｂ）に示すように凹部１７０にモリブデン及びタングステンシリサイドからなる膜を下から順に積層することにより、犠牲層１７１を形成する。
【００７３】
次に、図１３（ｃ）に示すように酸化珪素（ＳｉＯ2）又は窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等からなる絶縁体層１６２を犠牲層１７１を覆うように基板１６０の全面に形成する。なお、絶縁体層１６２は省略することも可能である。
【００７４】
次に、図１３（ｄ）に示すように金（Ａｕ）からなる導電膜を絶縁体層１６２の上に形成した後、パターニングして下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄを形成する。この際に、下部電極１５１Ｂは共振器１１１Ａの下部電極１５１Ａ及び共振器１１１Ｃの下部電極１５１Ｃと、下部電極１５１Ｄは共振器１１１Ｅの下部電極１５１Ｅ及び共振器１１１Ｆの下部電極１５１Ｆと電気的に接続されるようにパターニングする。
【００７５】
次に、図１３（ｅ）に示すように下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄを覆うように窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる圧電体層１６３を有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＣＶＤ）法により基板１６０上の全面に形成する。ＭＯＣＶＤ法は窒素雰囲気において１２００℃の温度で行う。本実施形態においては、犠牲層１７１、絶縁体層１６２、下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄに高融点の材料を用いているため、高温の条件下においてＭＯＣＶＤ法により圧電体層１６３を成膜してもプロセス上問題は生じない。
【００７６】
このように、ＭＯＣＶＤ法を用いることにより、膜質に優れた圧電体層１６３を形成することができるため、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を得ることができるので、高性能のフィルタモジュールを製造することができる。
【００７７】
次に、犠牲層１７１をエッチングにより除去して圧電体層１６３の厚さ方向の縦振動を確保するための空洞部１６１を形成する。
【００７８】
なお、本実施形態においては犠牲層１７１は、モリブデン膜及びタングステンシリサイド膜が下から順次積層された積層体である。このため、例えば過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）をウェットエッチャントとして用いた場合には、モリブデンのエッチングレートの方がタングステンシリサイドのエッチングレートよりも早いので、モリブデンの方がタングステンシリサイドよりも早くエッチングされる。これにより、犠牲層１７１の下層のモリブデンが先に除去されて、犠牲層１７１の上層であるタングステンシリサイドの下側にも過酸化水素水が進入する。従って、上層のタングステンシリサイドは、横方向及び縦方向からエッチングされるので、犠牲層１７１のエッチングに要する時間を短縮することができる。
【００７９】
次に、圧電体層１６３の上に、例えば金（Ａｕ）からなる導電体層を形成した後、パターニングを行い上部電極１５２Ｂ及び上部電極１５２Ｄを形成する。この際、上部電極１５２Ｂと上部電極１５２Ｄとが電気的に接続されるようにパターニングを行う。
【００８０】
同様にして共振器１１１Ａ、共振器１１１Ｃ、共振器１１１Ｅ及び共振器１１１Ｆを同時に形成し、基板１６０の上に６個の共振器を一体に形成し図１に示す回路構成のフィルタを形成する。
【００８１】
また、圧電体層１６３の上に形成した導電膜をパターニングする際に、入出力端子１１５Ａ、入出力端子１１５Ｂ、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂの４つの外部接続端子を形成し、それぞれが共振器１１１Ａの上部電極１５２Ａ、共振器１１１Ｅの上部電極１５２Ｅ、共振器１１１Ｃの上部電極１５２Ｃ及び共振器１１１Ｆの上部電極１５２Ｆと電気的に接続されるようにする。
【００８２】
なお、圧電体層１６３を基板１６０の全面に形成し、基板１６０の上に形成するすべての共振器に共通とすることにより基板の上に一体に共振器を形成できるため、各共振器の特性をそろえることが容易になり、高周波特性に優れたフィルタモジュールを得ることができる。
【００８３】
また、犠牲層１７１エッチングは、圧電体層１６３を貫通するにビアホールを形成して行えばよい。この場合において、圧電体層１６３を保護するための保護層を圧電体層１６３の上に形成してもよい。このようなビアホールの形成は、圧電体層１６３のごく一部をエッチングするに過ぎないため、引き出し電極を形成する場合のエッチングと異なり圧電体層１６３にほとんどダメージを与えない。
【００８４】
また、犠牲層１７１の一部が表面に露出するように絶縁体層１６２、下部電極１５１Ａから下部電極１５１Ｆ、圧電体層１６３及び上部電極１５２Ａから上部電極１５２Ｆを配置して形成すれば、犠牲層１７１をエッチングするためにビアホールを形成する必要がなく、工程を簡略化することができる。
【００８５】
また、本実施形態において圧電体層１６３の厚さ方向の縦振動を確保するための空洞部１６１は、方形の開口部を有する形状としたが、多角形、円形又は楕円形等のいかなる形状であってもよい。また、空洞部１６１の側壁はテーパを有していてもよい。
【００８６】
さらに、空洞部１６１は、基板１６０を貫通していてもよい。凹部１７０を形成することなく、絶縁体層１６２、下部電極１５１Ａから下部電極１５１Ｆ、圧電体層１６３及び上部電極１５２Ａから上部電極１５２Ｆを形成し、最後に基板１６０の裏面から絶縁体層１６２の下部にまで至る貫通孔を形成することにより空洞部１６１を形成すればよい。この場合も同様の効果を得ることができる。
【００８７】
また、本実施形態において、凹部１７０は基板１６０をエッチングすることにより形成したが、基板１６０の上に形成した絶縁体層１６２をエッチングして形成してもよい。
【００８８】
本実施形態においては犠牲層１７１をモリブデン及びタングステンシリサイドの積層体としたが、その他の金属、誘電体及び絶縁体のいずれかであってもよい。
【００８９】
また、犠牲層を成膜後に化学的機械研磨（ＣＭＰ）プロセス等を用いて平坦化を行ってもよい。平坦化を行うことにより、フィルタモジュールの上下面の平行が維持され、厚さ方向の縦振動を励振させる場合に、所望の周波数による励振の強制がより容易となる。
【００９０】
以上のように、本実施形態のフィルタモジュールの製造方法によれば、圧電体層をエッチングしなければならない立体配線及び引き出し電極の形成工程がないため、圧電体層をほとんどエッチングする必要がない。従って圧電体層にダメージを与えることなくフィルタモジュールを形成することができるので、高周波特性に優れたフィルタモジュールを得ることができる。
【００９１】
また、本実施形態においては、圧電体層をＭＯＣＶＤ法を用いて成膜する例を示したが、スパッタ法を用いて成膜することも可能である。スパッタ法を用いた場合には、成膜温度を４００℃〜５００℃程度とすることができ、ＭＯＣＶＤ法と比べて低温で圧電体層を成膜することができる。これにより、基板と圧電体層との熱膨張係数の差による応力の発生を緩和することができる等の効果が得られる。
【００９２】
なお、本実施形態においては図１に示す回路構成のフィルタを製造する場合について説明したが、他の回路構成のフィルタについても同様に製造することができる。
【００９３】
（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態に係るフィルタモジュール及びその製造方法について図を参照しながら説明する。なお、本実施形態のフィルタモジュールの回路構成は図１と同一であり、平面構成は図２と同一である。また、以下においては共振器１１１Ｂ及び共振器１１１Ｄの形成について説明するが、共振器１１１Ａ、共振器１１１Ｃ、共振器１１１Ｅ及び共振器１１１Ｆも同様にして基板上に一体に形成する。
【００９４】
本実施形態においては、凹部を形成した保持基板と圧電体層を形成した形成基板とを貼り合わせることにより複数の共振器を備えたフィルタモジュールを形成している。
【００９５】
図１４は保持基板に凹部を形成する工程を示しており、図１４（ａ）は凹部が形成された保持基板の平面構成を示しており、図１４（ｂ）から図１４（ｅ）はそれぞれ図１４（ａ）のXIV−XIV線における断面の状態を各工程順に示したものである。
【００９６】
まず図１４（ｂ）に示すように、シリコンからなる基板１６０の上に、酸化珪素（ＳｉＯ2）又は窒化窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等からなる絶縁体層１６２を形成する。次に図１４（ｃ）に示すように絶縁体層１６２の上にレジスト膜１７３を用いて格子状のマスクパターンを形成する。続いて、図１４（ｄ）に示すようにマスクパターンを用いて金を格子状に蒸着した後、レジストを除去することにより図１４（ｅ）に示すように金からなる保持部材１７５に囲まれた凹部１７４を形成する。図１４（ａ）に示すように、凹部１７４は基板１６０の上に形成する各共振器の位置に対応させて形成する。
【００９７】
図１５は形成基板に圧電体層を形成する工程について工程ごとに断面の状態を示している。まず、図１５（ａ）に示すように、サファイアからなる形成基板１８２の上にＧａＮからなるバッファ層１８３を成膜する。バッファ層１８３は、後述する貼り合わせ工程の後にサファイア基板１８２を剥離するために設ける。
【００９８】
次に、図１５（ｂ）に示すように、バッファ層１８３の上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる圧電体層１６３を有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて成膜する。このように、ＭＯＣＶＤ法を用いることにより、膜質に優れた圧電体層を形成することができる。このため、広帯域、高Ｑ値で、且つ信頼性の高い共振器を製造することができる。また、ＭＯＣＶＤ法は、１２００℃という高温下で行われるが、本実施形態においては、高融点材料であるＧａＮをバッファ層として用いていており、１２００℃という高温に十分に耐えられる。従って、圧電体層の成膜にＭＯＣＶＤ法を用いることは、製造プロセス上何ら問題とならない。
【００９９】
次に、図１５（ｃ）に示すように圧電体層１６３の上に、金（Ａｕ）からなる導電体層を形成した後、パターニングして下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄを形成する。この際に、下部電極１５１Ｂは共振器１１１Ａの下部電極１５１Ａ及び共振器１１１Ｃの下部電極１５１Ｃと、下部電極１５１Ｄは共振器１１１Ｅの下部電極１５１Ｅ及び共振器１１１Ｆの下部電極１５１Ｆと電気的に接続されるように一体に形成する。
【０１００】
図１６は保持基板と形成基板とを貼り合わせる工程について工程ごとに断面の状態を示している。まず、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜１６３及び保持部材１７５が形成された基板１６０とバッファ層１８３、圧電体層１６３、下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄが形成された形成基板１８２とを貼り合わせる。本実施形態においては、保持部材１７５並びに下部電極１５１Ｂ及び下部電極１５１Ｄに金を用いており、２枚の基板を対向させて１Ｎ／ｃｍ2の圧力を加えた状態で、３７５℃の温度を１０分間加えることにより貼り合わせを行う。
【０１０１】
次に、図１６（ｂ）に示すように、サファイアからなる形成基板１８２の裏面からイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）レーザを照射することでバンドギャップの小さいＧａＮからなるバッファ層１８３の接合を切ることにより、サファイアからなる形成基板１８２を剥離する。ここで、剥離にはＹＡＧレーザを用いたが、使用する形成基板１８２及びバッファ層１８３の膜厚や種類に応じてレーザの波長を選択することにより、バッファ層１８３の厚さによるバンドギャップの変化や、他の材料を選択した場合にも対応が可能である。
【０１０２】
次に、図１６（ｃ）に示すように圧電体層１６３の上に金からなる導電膜を形成した後、パターニングすることにより上部電極１５２Ｂ及び上部電極１５２Ｄを形成する。この際、上部電極１５２Ｂと上部電極１５２Ｄとが電気的に接続されるようにパターニングを行う。
【０１０３】
以上説明したプロセスにおいて共振器１１１Ａ、共振器１１１Ｃ、共振器１１１Ｅ及び共振器１１１Ｆを同時に形成し、基板１６０の上に空洞部１６１を有する６個の共振器を一体に形成し図１に示す回路構成のフィルタを形成する。
【０１０４】
また、圧電体層１６３の上に形成した導電膜をパターニングする際に、入出力端子１１５Ａ、入出力端子１１５Ｂ、接地端子１１６Ａ及び接地端子１１６Ｂの４つの外部接続端子を形成し、それぞれが共振器１１１Ａの上部電極１５２Ａ、共振器１１１Ｅの上部電極１５２Ｅ、共振器１１１Ｃの上部電極１５２Ｃ及び共振器１１１Ｆの上部電極１５２Ｆと電気的に接続されるようにする。
【０１０５】
以上のように本実施形態のフィルタモジュールの製造方法によれば、空洞部の形成に犠牲層を用いないため、犠牲層をエッチングにより除去する必要がなく、極めて容易に１枚の基板の上に空洞部を有する複数の共振器を形成することができる。また、圧電体層をエッチングする工程がないため、圧電体層のエッチングによる劣化がなく高性能のフィルタを得ることができる。
【０１０６】
本実施形態においては、保持部材１７５及び下部電極１５１Ａから下部電極１５１Ｆに金を用いたが、金スズ等の合金を用いてもよい。また、保持部材１７５と下部電極１５１Ａから下部電極１５１Ｆとを別の材料により形成してもよい。さらに、保持部材１７５は、樹脂材料等の絶縁体により形成してもよい。
【０１０７】
本実施形態においては、保持部材１７５を絶縁体層１６２の上に導電膜を堆積することにより形成したが、絶縁体層１６２又は基板１６０自体をエッチングすることにより保持部材１７５を形成してもよい。
【０１０８】
また、基板１６０と形成基板１８２との貼り合わせにおいて、保持部材１７５及び下部電極１５１Ｂ等の材質並びにフィルタの構造に応じて温度、時間及び応力等の条件を変更することにより、貼り合わせ部の信頼性をより高めることができる。
【０１０９】
なお、本実施形態において基板１６０と形成基板１８２とを貼り合わせる際に、保持部材１７５と下部電極１５１Ｂ等とを直接貼り合わせたが、保持部材１７５及び下部電極１５１Ｂ等の少なくとも一方の上に接着層を設けてもよい。例えば図１７（ａ）に示すように、保持部材１７５の上に金スズ合金からなる第１の接着層１８４を形成する。また、図１７（ｂ）に示すように下部電極１５１Ｂ等の上には金スズ合金からなる第２の接着層１８５を形成する。この状態において図１７（ｃ）に示すように基板１６０と形成基板１８２とを対向させて１Ｎ／ｃｍ2の圧力を加えた状態で、３７５℃の温度を２０分間加えることにより金スズの共晶接合を用いて貼り合わせを行う。このように接着層１８４及び接着層１８５を設けることにより下部電極１５１Ｂ等の材質として導電性が高いアルミニウムを用いたり、音響インピーダンスが高いモリブデンを用いたりすることが可能となる。
【０１１０】
本実施形態においては、形成基板１８２としてサファイアからなる基板を用いたが、圧電体層１６３が成膜可能であればシリコン基板、酸化膜を形成したシリコン基板又は炭化珪素（ＳｉＣ）基板等を用いてもよい。シリコン単結晶基板等の高平坦性及び高結晶性を有する基板を用いた場合には、高品質の圧電体膜を得ることが可能となる。その結果、高周波特性に優れたフィルタモジュールを得ることができる。
【０１１１】
また、バッファ層１８３としてＧａＮからなる層を用いたが、基板から容易に剥離することができ、圧電体層が成膜可能な材料を用いることができる。例えば、モリブデンをバッファ層として用いることにより過酸化水素水により容易に形成基板から剥離することができる。なお、本実施形態のフィルタモジュールの製造方法において、形成基板の除去をエッチング等により行う場合には、バッファ層をなくすことも可能である。
【０１１２】
また、圧電体層１６３には、ＭＯＣＶＤ法により形成されたＡｌＮの他、高温スパッタ法より形成された酸化亜鉛、高温処理が施されたチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）又はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＺｒＯ：ＰＺＴ）等の材料を用いてもよい。但しこれらの膜を形成する際には酸素雰囲気下で８００℃程度の高温の処理を行わなければならないため、バッファ層に用いる材料には、耐熱性の材料を用いる必要がある。
【０１１３】
また、低温のスパッタ法により圧電膜を形成することも可能である。この場合には、成膜温度を４００℃から５００℃程度とすることができるので、ＭＯＣＶＤ法又は高温スパッタ法の場合と比べて低温で圧電膜を成膜することができる。これにより、基板と圧電体層との熱膨張係数の差による応力の発生を緩和することができる等の効果が得られる。
【０１１４】
（第５の実施形態）
以下に、第４の実施形態に係るフィルタモジュールについて図を参照しながら説明する。なお、本実施形態のフィルタモジュールの等価回路は図１と同一であり、平面構成は図２と同一である。
【０１１５】
図１８は本実施形態に係るフィルタモジュールの共振器１１１Ａを取り出して示している。図１８に示すように、１対の上部電極１５２Ａと下部電極１５１Ａとに挟まれた圧電体層１６３により形成された振動部１６６が、音響多層膜１６９の上に形成されている。音響多層膜１６９は基板１６０の上に交互に積層された、厚さが目的とする共振周波数の４分の１波長であり、音響インピーダンスが低い低インピーダンス層１６７と音響インピーダンスが高い高インピーダンス層１６８とにより形成されている。振動部１６６から見て音響多層膜１６９の１層目を低インピーダンス層１６７とすることにより、圧電体層１６３に対する負荷インピーダンスを十分に小さくすることができ、圧電体層１６３と基板１６０とを音響的にアイソレートすることができる。
【０１１６】
このような構造とすることにより、振動部１６６は基板１６０の上に固定されているにも拘わらず、何にも保持されていない自由振動の状態に近づくため、振動部１６６に弾性振動を保持することが可能となる。この低インピーダンス層１６７及び高インピーダンス層１６８の積層数は、多ければ多いほど振動部１６６が基板１６０から音響的にアイソレートされるが少なくとも２周期分積層されていれば振動部１６６を基板１６０から音響的にアイソレートすることができ、共振器として機能させることができる。
【０１１７】
なお、低インピーダンス層１６７には、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）又は窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等の材料を用いればよく、高インピーダンス層１６８には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化亜鉛（ＺｎＯ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等のうちいずれかの材料を用いればよい。
【０１１８】
このような構成の共振器を基板上に複数形成し、各上部電極及び下部電極を所定の回路構成となるようにパターニングすることによりフィルタモジュールとすることができる。
【０１１９】
以上のように、本実施形態のフィルタモジュールによれば、共振器を形成する際に空洞部を形成する必要がないため、信頼性の高いフィルタモジュールを形成することができる。
【０１２０】
（第６の実施形態）
以下に、第６の実施形態に係る共用器について図を参照しながら説明する。図１９は本実施形態の共用器の等価回路を示している。
【０１２１】
図１９に示すように、本実施形態の共用器２０１は送信フィルタ（Ｔｘフィルタ）２０２と、受信フィルタ（Ｒｘフィルタ）２０３と、移相回路２０４とから構成されている。Ｔｘフィルタ及びＲｘフィルタには第１の実施形態のフィルタモジュールが用いられており、移相回路は、例えば２つの伝送線路２０５から構成される。また、Ｔｘフィルタ２０２、Ｒｘフィルタ２０３及び移相回路２０４は１枚のシリコンからなる配線基板の上に一体に形成されている。
【０１２２】
本実施形態の共用器は、第１の実施形態で示したフィルタモジュールを用いており、共用器を一体に形成する際に、Ｔｘフィルタ２０２、Ｒｘフィルタ２０３及び移相回路２０４を接続する電気的配線はすべて基板内の同一平面に形成することが可能である。従って、配線パターンを簡略化することができ、その結果、共用器の小型化を実現することができる。また、立体的な配線を作るためのエッチング工程が不要であり、エッチングによる素子の劣化を防止することができるので、低損失の共用器を実現することができる。
【０１２３】
さらに、共用器のＴｘ端子２０７、Ｒｘ端子２０８及びアンテナ端子２０９を、基板の同一平面に設けることが可能であり、共用器を装置に組み込む際の工程を簡略化することが可能となる。
【０１２４】
なお、本実施形態ではＴｘフィルタ２０２及びＲｘフィルタ２０３として第１の実施形態のフィルタモジュールを用いたが、第２の実施形態のフィルタモジュールをはじめとする本発明のフィルタモジュールを同様に用いることができる。
【０１２５】
（第７の実施形態）
以下に、第７の実施形態に係る通信機器について図を参照しながら説明する。図２０は本実施形態の通信機器の構成を示している。
【０１２６】
図２０に示すように、第７の実施形態に係る通信機器は、アンテナ３１１と、分波器３１２と、共用器３０１Ａ及び共用器３０１Ｂとから構成される。共用器３０１Ａ及び共用器３０１Ｂのうち少なくとも一方は、第６の実施形態に係る共用器が用いられる。また、分波器３１２は、２つの周波数信号を分離するために用いられる。
【０１２７】
本実施形態の通信機器は、低損失で且つ基板の同一平面に入出力端子を有する第６の実施形態の共用器を用いているため、共用器を組み込む際の配線パターンを簡略化することができると共に、低損失で小型の通信機器を実現することができる。また、共用器を組み込む工程を簡略化することもできる。
【０１２８】
（第８の実施形態）
以下に、第８の実施形態に係る通信機器について図を参照しながら説明する。図２１は本実施形態の通信機器の構成を示している。
【０１２９】
図２１に示すように、第８の実施形態に係る通信機器は、２つのアンテナ４１１及びアンテナ４１１Ｂと、スイッチ４１２と、２つのフィルタ４０１Ａ及びフィルタ４０１Ｂとから構成される。フィルタ４０１Ａ及びフィルタ４０１Ｂには第１の実施形態に示したフィルタを用いた。なお、他の実施形態において示したフィルタを用いてもよい。
【０１３０】
このような構成とした場合にも、フィルタを組み込む際の配線パターンを簡略化することができると共に、低損失で小型の通信機器を実現することができる。また、フィルタを組み込む工程を簡略化することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の圧電共振器を用いたフィルタモジュールは、フィルタモジュール内に立体的な配線がなく小型で高性能であると共に、すべての外部接続端子が同一の平面上に存在し機器への組み込みが容易な、圧電体の厚さ方向の縦振動を利用する圧電共振器を用いたフィルタを実現できるため、圧電共振器を用いたフィルタモジュール、特に、携帯電話及び無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路に用いる基板上に一体に形成されたフィルタモジュール等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールを示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールの平面構成を示す上面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールを示す断面図であり、（ａ）は図２のIIIａ−IIIａ線における断面図であり、（ｂ）は図２のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールの別の例を示す上面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るフィルタモジュールの別の例を示す断面図であり、（ａ）は図５のVIａ−VIａ線における断面図であり、（ｂ）は図５のVIｂ−VIｂ線における断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る共振器のユニットの例を示す回路図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るフィルタモジュールを示す回路図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るフィルタモジュールの平面構成を示す上面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の一変形例に係るフィルタモジュールを示す回路図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の一変形例に係るフィルタモジュールの平面構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の一変形例に係るフィルタモジュールの他の例を示す回路図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るフィルタモジュールの製造工程を工程順に示す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るフィルタモジュールの製造工程のうち保持部材の形成工程を工程順に示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るフィルタモジュールの製造工程のうち圧電体層の形成工程を工程順に示す断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るフィルタモジュールの製造工程のうち貼り合わせ工程を工程順に示す断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係るフィルタモジュールの製造工程の他の例を工程順に示す断面図である
【図１８】本発明の第５の実施形態に係るフィルタモジュールを構成する共振器を示す断面図である。
【図１９】本発明の第６実施の形態に係る共用器の回路構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第７実施の形態に係る通信機器を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態に係る通信機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１    フィルタモジュール
１０２    フィルタモジュール
１０３    フィルタモジュール
１１１Ａ  共振器
１１１Ｂ  共振器
１１１Ｃ  共振器
１１１Ｄ  共振器
１１１Ｅ  共振器
１１１Ｆ  共振器
１１１Ｇ  共振器
１１１Ｈ  共振器
１１１Ｉ  共振器
１１１Ｊ  共振器
１１２Ａ  容量素子
１１２Ｂ  容量素子
１１３Ａ  インダクタ
１１３Ｂ  インダクタ
１１３Ｃ  インダクタ
１１３Ｄ  インダクタ
１１３Ｅ  インダクタ
１１５Ａ  入出力端子
１１５Ｂ  入出力端子
１１４    共振器ユニット
１１４Ａ  共振器ユニット
１１４Ｂ  共振器ユニット
１１４Ｃ  共振器ユニット
１１４Ｄ  共振器ユニット
１１４Ｅ  共振器ユニット
１１４Ｆ  共振器ユニット
１１６Ａ  接地端子
１１６Ｂ  接地端子
１１６Ｃ  接地端子
１５１Ａ  下部電極
１５１Ｂ  下部電極
１５１Ｃ  下部電極
１５１Ｄ  下部電極
１５１Ｅ  下部電極
１５１Ｆ  下部電極
１５１Ｇ  下部電極
１５１Ｈ  下部電極
１５１Ｉ  下部電極
１５１Ｊ  下部電極
１５１Ａ  上部電極
１５１Ｂ  上部電極
１５１Ｃ  上部電極
１５１Ｄ  上部電極
１５１Ｅ  上部電極
１５１Ｆ  上部電極
１５１Ｇ  上部電極
１５１Ｈ  上部電極
１５１Ｉ  上部電極
１５１Ｊ  上部電極
１５３    配線
１５４    配線
１５５    配線
１６０    基板
１６１    空洞部
１６２    絶縁体層
１６３    圧電体層
１６４    支持部材
１６６    振動部
１６７    低インピーダンス層
１６８    高インピーダンス層
１６９    音響多層膜
１７０    凹部
１７１    犠牲層
１７３    レジスト材
１７４    凹部
１７５    保持部材
１８２    形成基板
１８３    バッファ層
１８４    接着層
１８５    接着層
２０１    共用器
２０２    送信フィルタ
２０３    受信フィルタ
２０４    移相回路
２０７    Ｔｘ端子
２０８    Ｒｘ端子
２０９    アンテナ端子
３０１Ａ  共用器
３０１Ｂ  共用器
３１１    アンテナ
３１２    分配器
４０１Ａ  フィルタ
４０１Ｂ  フィルタ
４１１Ａ  アンテナ
４１１Ｂ  アンテナ
４１２    スイッチ
【図１】
2006109431.tif 000003
【図２】
2006109431.tif 000004
【図３】
2006109431.tif 000005
【図４】
2006109431.tif 000006
【図５】
2006109431.tif 000007
【図６】
2006109431.tif 000008
【図７】
2006109431.tif 000009
【図８】
2006109431.tif 000010
【図９】
2006109431.tif 000011
【図１０】
2006109431.tif 000012
【図１１】
2006109431.tif 000013
【図１２】
2006109431.tif 000014
【図１３】
2006109431.tif 000015
【図１４】
2006109431.tif 000016
【図１５】
2006109431.tif 000017
【図１６】
2006109431.tif 000018
【図１７】
2006109431.tif 000019
【図１８】
2006109431.tif 000020
【図１９】
2006109431.tif 000021
【図２０】
2006109431.tif 000022
【図２１】
2006109431.tif 000023