(57)【要約】【課題】設計自由度およびフィルタの特性を向上させることのできる共振器、その製造方法前記共振器を備えた装置を提供する。 【解決手段】本発明の共振器は、基板１１０と、基板１１０上に形成され、下部電極１４０、圧電膜１５０、および上部電極１６０を備える共振部と、を含み、下部電極１４０は、圧電薄膜係数を調節するように少なくとも２つの層で形成されたことを特徴とする。下部電極１６０は結晶学的な特性、詳細には、グレインサイズおよび表面粗さのうちいずれか１つが相異なる第１電極層１４１および第２電極層１４２で形成される。また、第１電極層１４１および第２電極層１４２は、所定の厚さ比率を有するよう形成されることもできる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、下部電極、圧電膜、および上部電極を備える共振部を含み、
前記下部電極は圧電膜係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成されたことを特徴とする共振器。
【請求項２】
前記下部電極は、結晶学的な特性が異なる第１電極層および第２電極層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記第１電極層および前記第２電極層は、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）がそれぞれ異なるように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項４】
前記第２電極層は、前記第１電極層上に形成され、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）が前記第１電極層よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の共振器。
【請求項５】
前記第１電極層と前記第２電極層とは、所定の厚さの比率を有するように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項６】
前記第１電極層および前記第２電極層は、同一の金属から形成されたことを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項７】
前記第１電極層および前記第２電極層は、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか１つで形成されたことを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項８】
基板上に相異なる結晶学的な特性を有する第１電極層および第２電極層を含んだ下部電極を形成するステップと、
前記下部電極上に、圧電膜および上部電極を順次に積層して共振部を形成するステップと、
を含むことを特徴とする共振器の製造方法。
【請求項９】
前記第１電極層および前記第２電極層は、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）がそれぞれ異なるように形成されたことを特徴とする請求項８に記載の共振器の製造方法。
【請求項１０】
前記第２電極層は、前記第１電極層上に形成され、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）が前記第１電極層よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の共振器の製造方法。
【請求項１１】
前記第１電極層および前記第２電極層は、所定の厚さの比率を有するよう形成されたことを特徴とする請求項８に記載の共振器の製造方法。
【請求項１２】
前記第１電極層および前記第２電極層は同一の金属から形成されたことを特徴とする請求項８に記載の共振器の製造方法。
【請求項１３】
前記第１電極層および前記第２電極層は、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか１つで形成されたことを特徴とする請求項８に記載の共振器の製造方法。
【請求項１４】
基板と、
前記基板上に形成され、圧電膜の電気機械結合係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成された第１下部電極、第１圧電膜、および第１上部電極と備えた第１共振器と、
前記基板上に形成され、圧電膜の圧電膜係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成された第２下部電極、第２圧電膜、および第２上部電極と備えた第２共振器と、
前記第１共振器および前記第２共振器のいずれか１つに形成され、前記第１共振器および前記第２共振器のいずれか一方の共振器が、他の共振器よりも低い共振周波数を有するように周波数を調整する周波数調整層を備えることをと特徴とする複数の共振器を備えた装置。
【請求項１５】
前記周波数調整層は、前記第１上部電極または前記第２上部電極上に形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項１６】
前記第１下部電極および前記第２下部電極は、結晶学的な特性が異なる第１電極層および第２電極層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項１７】
前記第１電極層および前記第２電極層は、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）が異なるように形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項１８】
前記第２電極層は、前記第１電極層上に形成され、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）が前記第１電極層よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項１９】
前記第１電極層および前記第２電極層は、所定の厚さの比率を有するよう形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項２０】
前記第１電極層および第２電極層は、同一の金属から形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の複数の共振器を備えた装置。
【請求項２１】
前記第１電極層および前記第２電極層は、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか１つで形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の複数の共振器を備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振現象を用いて特定周波数の振動あるいは波長をフィルタリングする共振器、それを備えた装置、および共振器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信機器、化学およびバイオ機器などの急速な発達に伴い、これらの機器に使用される小型軽量フィルタ、発振器、共振素子、音響共振質量センサーなどの需要が増大しつつある。
【０００３】
小型軽量フィルタ、発振器、共振素子、音響共振質量センサーなどを具現する手段として、圧電薄膜共振器（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、以下、「ＦＢＡＲ」と称する）が知られている。
【０００４】
一般に、ＦＢＡＲは、基板上に下部電極、圧電膜、および上部電極を順次積層して具現する共振部を含んだ構造で形成される。
【０００５】
このように構成されたＦＢＡＲは、１つまたは複数個が組み合わされて構成されたフィルタ、発振器、共振素子、音響共振質量センサー、デュプレクサなどのような電磁気回路用の部品を構成する。
【０００６】
例えば、複数のＦＢＡＲが直列形態や並列形態で適切に組み合わせられることにより、一定の中心周波数と周波数帯域幅を有するバンドパスフィルタが具現される。さらに、デュプレクサは、バンドパスフィルタをインダクタおよびコンデンサで構成された位相遷移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）と共に組み合わせることによって具現されることができる。
【０００７】
このようなデュプレクサのフィルタリング性能は、バンドパスフィルタのロールオフ特性（Ｒｏｌｌ−ｏｆｆ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）により左右される。
【０００８】
例えば、ＵＳ−ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）デュプレクサの場合、図１における点線で示すように、トランスミッターフィルタ（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｆｉｌｔｅｒ（Ｔｘ））とレシーバーフィルタ（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｉｌｔｅｒ（Ｒｘ））のロールオフは、トランスミッターフィルタ（Ｔｘ）−レシーバーフィルタ（Ｒｘ）保護周波数帯域（ｇｕａｒｄｂａｎｄ）１９１０ＭＨｚ〜１９３０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ）で温度係数（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＴＣ）効果による影響帯域±３ＭＨｚ（６ＭＨｚ）と厚さ均一性を考慮した工程マージン帯域±２ＭＨｚ（４ＭＨｚ）を差引いた帯域（１９１５ＭＨｚ〜１９２５ＭＨｚ（１０ＭＨｚ）に位置する。かかるロールオフは、トランスミッターフィルタ（Ｔｘ）の有効周波数の温度係数効果による影響を説明するための図２の波形図から分かるように、極めて狭い帯域に位置している。
【０００９】
従って、フィルタを構成するＦＢＡＲの動作時、ＦＢＡＲの共振周波数とフィルタの有効周波数とが互いに干渉を引き起こさないようにするためには、ＦＢＡＲの有効圧電膜係数（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：以下、「Ｋｔ２＿ｅｆｆ」と称する）値がフィルタのロールオフを満たすようにＦＢＡＲを製造することが重要である。ここで、ＦＢＡＲの有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）はＦＢＡＲの動作時に音響エネルギーに対する電気エネルギーの比を示すもので、図３に示すように、共振周波数の頂点で反共振周波数の頂点間の幅で表示され得る。
このように、フィルタのロールオフを満足させるためにはＦＢＡＲの有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値を自由に調節することのできるＦＢＡＲの必要性が求められている。
【特許文献１】米国特許第６４６９５９７号明細書
【特許文献２】大韓民国公開特許２００４−００８７６７６号公報
【特許文献３】大韓民国公開特許２００４−００７５５４６号公報
【特許文献４】特開平６−３５０１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであって、下部電極率を、他のグレインサイズおよび／または所定の厚さ比率を有する２つの電極層で形成することによって、別の工程およびデザインを必要とせず、かつ圧電薄膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値を自在に調節することができ、それによって設計自由度およびフィルタの特性が向上された共振器、それを備えた装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための本発明に係る共振器は、基板と、前記基板上に形成され、下部電極、圧電膜、および上部電極を備える共振部を含み、前記下部電極は圧電膜係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成されたことを特徴とする。
【００１２】
好適な実施形態において、前記下部電極は、結晶学的な特性が異なる第１電極層および第２電極層を含んでいる。具体的には、前記第１電極層および第２電極層は、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）がそれぞれ異なるように形成される。この場合、前記第２電極層は、前記第１電極層上に形成され、グレインサイズまたは表面の粗さ（Ｒａ）が前記第１電極層よりも大きいことが好ましい。
【００１３】
さらに、前記第１電極層および第２電極層は、所定の厚さ比率を有するよう形成されることができる。
【００１４】
さらに、前記第１電極層および第２電極層は同一の金属から形成されることが好ましい。この場合、前記第１電極層および第２電極層は、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか１つで形成されることが好ましい。
【００１５】
前記目的を達成するための本発明に係る共振器の製造方法は、基板上に相異なる結晶学的な特性を有する第１電極層および第２電極層を含んだ下部電極を形成するステップと、前記下部電極上に圧電膜および上部電極を順次積層して共振部を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記第１電極層および第２電極層は、グレインサイズおよび表面の粗さ（Ｒａ）のうち１つが異なるように形成される。この場合、前記第２電極層は、前記第１電極層上に形成され、グレインサイズおよび表面の粗さ（Ｒａ）のうち１つが前記第１電極層よりも大きいことが好ましい。
【００１７】
さらに、前記第１電極層および第２電極層は、所定の厚さ比率を有するよう形成されることが好ましい。
【００１８】
また、前記第１電極層および第２電極層は同一の金属から形成されることができる。この場合、前記第１電極層および第２電極層は、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか１つで形成されることが好ましい。
【００１９】
前記目的を達成するための本発明に係る共振器を備えた装置は、基板と、前記基板上に形成され、圧電膜係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成された第１下部電極、第１圧電膜、および第１上部電極と備えた第１共振器と、前記基板上に形成され、圧電膜係数を調節するよう少なくとも２つの層で形成された第２下部電極、第２圧電膜、および第２上部電極と備えた第２共振器と、前記第１共振器および前記第２共振器のいずれか１つに形成され、前記第１共振器および前記第２共振器のいずれか１つが別の１つよりも低い共振周波数を有するよう周波数を調整する周波数調整層を備えることをと特徴とする。
【００２０】
なお、前記周波数調整層は、前記第１上部電極および前記第２上部電極のいずれか１つの上に形成されることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る共振器、それを備えた装置および共振器の製造方法は、下部電極を、相異なるグレインサイズおよび／または所定の厚さ比率で形成された第１および第２電極層にて形成することで、フィルタ、デュプレクサなどのような電磁気回路用部品が求める有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値を適切に調節することができる。従って、本発明の共振器、それを備える装置および共振器の製造方法は、有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を調節するため別の工程およびデザインを要せず、下部電極が形成される工程装備内で第１および第２電極層を形成するための工程条件のみ変化させることによって、自在に有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を調節することができる。その結果、従来に有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を調節するために制約であった下部電極外の共振器の構成に対する設計自由度が増進されるだけでなく、共振器を適用するフィルタのような電磁気回路用部品のロールオフ特性が向上される効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態に係る共振器であって、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）を例示する断面図である。
【００２４】
同図に示すように、本発明のＦＢＡＲ１００は、基板１１０、絶縁層１２０、空洞部１１２、および共振部１３５を備えている。
【００２５】
基板１１０は、通常のシリコン基板で構成される。
【００２６】
基板１１０の上面には基板１１０に対して共振部１３５を電気的に絶縁する絶縁層１２０が備えられている。絶縁層１２０は化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＲＦマグネトロンスパッタリング法（ＲＦ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、あるいは蒸着法（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）に基づいて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を基板１１０上に蒸着することによって形成される。
【００２７】
絶縁層１２０上には、空洞部１１２が配置される。空洞部１１２は、共振部１３５が所定の方向に振動することができるよう共振部１３５の下部に位置する。空洞部１１２は、後述のように、絶縁層１２０上にエアキャビティ犠牲層パターン１１１（図５Ｂ参照）を形成してから、エアキャビティ犠牲層パターン１１１上にメンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）１３０を形成する。その後、エアキャビティ犠牲層パターン１１１をエッチングして取り除くことにより形成される。
【００２８】
共振部１３５は、空洞部１１２の上部に位置するよう順次積層された下部電極１４０、圧電膜１５０、および上部電極１６０を備えている。
【００２９】
下部電極１４０は、空洞部１１２を構成するメンブレイン１３０の上面に配置される。
【００３０】
下部電極１４０は第１および第２電極層１４１，１４２から構成される。
【００３１】
第１電極層１４１および第２電極層１４２は、同一工程および装置を用いて形成することができるように、互いに同一の金属から形成される。詳細には、第１電極層１４１および第２電極層１４２は導電性の優れた物質、たとえば、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはニッケル（Ｎｉ）から形成されることが好ましい。
【００３２】
第１電極層１４１および第２電極層１４２は、相異なるグレインサイズ（Ｇｒａｉｎ  ｓｉｚｅ）および／または所定の厚さの比率を有して形成される。その理由として、グレインサイズおよび／または厚さ比率を適切に調節し、第１電極層１４１および第２電極層１４２を形成すると、最終的に形成されるＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）が電子回路用部品にて求められる広範囲の値で調節することができるためである。
【００３３】
詳細に説明すると、従来、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を調節するために、ＦＢＡＲを構成している多数層の厚さと位置などの幾何学な条件および圧電膜の結晶学的な条件を変化させる試みはあったものの、下部電極１４０の結晶学的な条件と幾何学的な条件を変化させようとする試みはなかった。本発明では、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値を適切に調節するために、下部電極１４０の幾何学的な条件と結晶学的な条件を変化させ、これによって、後に形成される圧電膜１５０の結晶学的な条件とＦＢＡＲ１００の幾何学的な条件を変化させるようにしている。このため、下部電極１４０は相異なるグレインサイズおよび／または所定比率の厚さを有する複数の層、即ち、第１電極層１４１および第２電極層１４２で構成される。その結果、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値はバンドパスフィルタ、デュプレクサなどのような電子回路用部品にて求められる幅広い範囲で容易に調節することができるようになる。なお、「圧電膜係数」は電気機械結合係数を意味し、「有効圧電膜係数」は有効電気機械結合係数を意味する。
【実施例】
【００３４】
ここで、本発明に係るＦＢＡＲの実施例について下記に示す。
【００３５】
本発明者の実験によれば、下記の表１および図６の実施１と同様に、下部電極１４０を、それぞれ約８．５５Å、約１３.６４Åの表面粗さＲａ（なお、本実験ではグレインサイズを表面粗さ（Ｒａ）として測定している）と約３０００Å、約１０００Åの厚さを有するモリブデン（Ｍｏ）から形成された第１電極層１４１および第２電極層１４２を形成し、圧電膜１５０を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から形成する場合、圧電膜１５０の半値幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）は、約２．１の値で獲得された。ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）は、電子回路用部品、例えば、ＵＳ  ＰＣＳデュプレクサにて求められる約４．０％値で獲得された（図７参照）。
【００３６】
一方、下記表１および図６の比較例のように、下部電極を、約８．５５Åの表面粗さ（Ｒａ）と約４０００Åの厚さを有するモリブデン（Ｍｏ）から形成された１つの金属層に形成し、圧電膜をＡｌＮで形成した場合に、圧電膜の半値幅は約１．７が得られ、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）は約５．６％といった割合高い値が得られた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
さらに、この実験結果によると、上記表１および図７に例示したように、圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）は、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）に反比例し、第２電極層１４２の表面粗さ（Ｒａ）に比例することが分かった。例えば、第１電極層１４１および第２電極層１４２がそれぞれ約８．５５Åおよび約１３．６４Åの表面粗さ（Ｒａ）を有するよう形成した時における圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）値は約２．１であり、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値は約４．０％であったのに対して（実施例）、第１電極層１４１および第２電極層１４２がそれぞれ約８．５５Åおよび約２１．５３Åの表面粗さ（Ｒａ）を有するように形成された時における圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）値は約２.５４であり、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値は約２.１３％であった（実施例）。
【００３９】
従って、下部電極１４０を、第１電極層１４１および第２電極層１４２で形成し、第１電極層１４１および第２電極層１４２の表面粗さ（Ｒａ）をそれぞれ異なるようにして、特に、第２電極層１４２の表面粗さ（Ｒａ）が第１電極層１４１の表面粗さ（Ｒａ）よりも大きく調節されるようにすることで、ＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）が幅広い値で調節されることが分かる。
【００４０】
さらに、上記実験の結果に基づくと、表１および図８に示すように、第１電極層１４１の厚さは下部電極１４０および圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）に反比例し、第２電極層１４２の厚さは下部電極１４０および圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）と比例することが分かる。従って、図７に示すように、圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）がＦＢＡＲ１００の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）に反比例するので、第１電極層１４１の厚さは有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）と比例し、第２電極層１４２の厚さは有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）と反比例する。
【００４１】
例えば、第１電極層１４１および第２電極層１４２がそれぞれ約３０００Åおよび約１０００Åの厚さを有するよう形成された場合、下部電極１４０および圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）値はそれぞれ約３．１７と約２．１であり（実施例１）、有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）は約４．０％であった。
【００４２】
これに対して、第１電極層１４１および第２電極層１４２がそれぞれ約２０００Åおよび約２０００Åの厚さを有するよう形成された場合、下部電極１４０および圧電膜１５０の半値幅（ＦＷＨＭ）値はそれぞれ約３．３６と約２．５４であり、有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）は約２．１３％であった（実施例２）。
【００４３】
従って、下部電極１４０を第１電極層１４１および第２電極層１４２で形成し、第１電極層１４１および第２電極層１４２を所定の厚さ比率で形成することによって、有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を幅広い値で適切に調節することができるようになる。
【００４４】
このように、本発明の下部電極１４０は、第１電極層１４１および第２電極層１４２のグレインサイズ、即ち、表面粗さ（Ｒａ）を相違に形成するだけでなく、第１および第２電極層１４１、１４２の厚さを所定比率で形成することによって、有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を幅広い値で適切に調節することができる。
【００４５】
圧電膜１５０は、絶縁層１２０および下部電極１４０の上面を覆うように配置される。圧電膜１５０は、電気的なエネルギーを弾性波形態の機械的なエネルギーに変換する圧電効果を引き起こす部分であって、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、あるいは鉛ジルコニウムチタニウム酸化物（ＰＺＴ：ＰｂＺｒＴｉＯ）などで形成される。
【００４６】
上部電極１６０は、圧電膜１５０上に配置される。上部電極１６０は、下部電極１４０の第１電極層１４１および第２電極層１４２と同様に、導電性の優れた物質、即ち、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはニッケル（Ｎｉ）で形成される。
【００４７】
このように構成された共振部１３５は、前述の圧電膜１５０の圧電効果を用いて特定周波数の無線信号をフィルタリングする。即ち、上部電極１６０を介して印加されるＲＦ信号は、共振部１３５を介して下部電極１４０の方向に出力することができる。この場合、共振部１３５は、圧電膜１５０に生じる振動による一定共振周波数を有するので、入力されたＲＦ信号のうち共振部１３５の共振周波数と一致する信号のみ出力する。
【００４８】
以上、本発明に係る共振器は空洞部１１２を備えたＦＢＡＲ１００に適用されると例示かつ説明したが、圧電膜を使用するそれ以外の装置、例えば、空洞部の代わりに反射層を備えたブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｃｔｏｒ）型ＦＢＡＲにも同一構成と原理で適用されることができる。
【００４９】
次に、図４に示すＦＢＡＲ１００を製造する方法について、図４〜図５Ｇに基づいて説明する。
【００５０】
まず、図５Ａに示すように、基板１１０の上面に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成された絶縁層１２０が蒸着される。
【００５１】
次に、図５Ｂに示すように、エアキャビティ犠牲層パターン１１１を形成するために、絶縁層１２０上に犠牲層（図示せず）が形成される。この犠牲層は後でエッチング工程によりエアキャビティ犠牲層パターン１１１が除去することができるように、後続工程における電極および圧電膜の成膜が容易で、かつエッチングが容易なフォトレジストのような物質で形成される。犠牲層は、フォトリソグラフィ工程によって形成された空洞部１１２のパターンを有する犠牲層マスクパターン（図示せず）をマスクとして使用してエッチングされ、これによって、犠牲層マスクパターンは除去される。この結果、基板１１０の絶縁層１２０上には、エアキャビティ犠牲層パターン１１１が形成される。エアキャビティ犠牲層パターン１１１は、後のエッチング工程によって除去され、空洞部１１２内面の形態を画定する。
【００５２】
次に、図５Ｃに示すように、エアキャビティ犠牲層パターン１１１の形成された基板１１０上にはメンブレイン１３０が伸縮性誘電体物質であるシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜で形成される。
【００５３】
メンブレイン１３０の形成後に、図５Ｄ〜図５Ｆに示すように、メンブレイン１３０上には下部電極１４０、圧電膜１５０、上部電極１６０が順次積層されて共振部１３５が形成される。
【００５４】
具体的に説明すると、最初に、図５Ｄに示すように、メンブレイン１３０の上部表面の全面にわたって金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはニッケル（Ｎｉ）のような導電性の優れた物質で形成された第１電極層１４１が所定の厚さ、例えば、ＵＳ−ＰＣＳデュプレクサにて要求する約４．０％の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）値を獲得するための約３０００Åの厚さ（表１の実施形態１）で蒸着される。なお、蒸着条件として、第１電極層が所定のグレインサイズ、例えば、約８．５５の表面粗さ（Ｒａ）を有するグレインサイズで形成されるよう調節される。
【００５５】
続いて、第１電極層の上には第１電極層と同一材料の第２電極層１４２が約１０００Åの厚さで蒸着される。なお、蒸着条件は第２電極層が約１３．６４の表面粗さ（Ｒａ）を有するグレインサイズに形成されるよう調節される。
【００５６】
次に、第１電極層および第２電極層は、フォトリソグラフィ工程によって、第２電極層上に形成された下部電極１４０のパターンを有する下部電極パターン（図示せず）をマスクとして使用してエッチングを行なったり、あるいはレーザトリミング方法によってパターニングされたりする。その結果、図５Ｅに示すように、メンブレイン１３０と絶縁層１２０の一定領域を露出する下部電極１４０が形成される。
【００５７】
次に、露出されたメンブレイン１３０と絶縁層１２０および下部電極１４０の上部表面に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、あるいは鉛ジルコニウムチタニウム酸化物（ＰＺＴ）で形成された圧電層１５１が、図５Ｆに示すように所定の厚さで蒸着される。
【００５８】
それから、圧電層１５１の上面全面にわたって第１電極層および第２電極層１４２と同じ導電性物質から形成された第３電極層（図示せず）が蒸着される。第３電極層は下部電極１４０と同様にエッチング工程やレーザトリミング方法によってパターニングされ、その結果、図５Ｇに示すように上部電極１６０が形成される。
【００５９】
それから、圧電層１５１は、下部電極１４０と同様にエッチング工程やレーザトリミング方法によりパターニングされ、その結果、圧電膜１５０が形成される。
【００６０】
このように、共振部１３５が形成された後、空洞部１１２の形成のためエアキャビティ犠牲層パターン１１１は、このエアキャビティ犠牲層パターン１１１のフォトレジストについてエッチング選択性溶媒を用いる湿式エッチングあるいはＸｅＦ２ガスを用いるエッチング工程により除去される。なお、エアキャビティ犠牲層パターン１１１は基板１１０に形成されたエッチング通路（図示せず）を介して除去されることができる。その結果、基板１１０上には空洞部１１２が形成されることでＦＢＡＲ１００の製造工程は完了される。
【００６１】
図９には上記のように構成された複数のＦＢＡＲ１００、１０１、１０２を使用する装置２００が例示されている。
【００６２】
装置２００は、複数のＦＢＡＲがそれぞれ微小に異なる共振周波数を有して、１つのウエハあるいは基板に形成された装置、例えば、バンドパスフィルタなどのような電磁気回路用部品が挙げられる。
【００６３】
装置２００は、基板１１０、並列ＦＢＡＲ１０１、直列ＦＢＡＲ１０２，周波数チューニング層１７０を含んでなる。
【００６４】
並列ＦＢＡＲ１０１は、第１下部電極１４０、第１圧電膜１５０、第１上部電極１６０から構成される。直列ＦＢＡＲ１０２は、第２下部電極１４０、第２圧電膜１５０、第２上部電極１６０から構成される。並列および直列ＦＢＡＲ１０１、１０２それぞれの構成は図４〜図５Ｇに基づいて説明したＦＢＡＲ１００の構成と同一であるので、同一の構成要素についての説明は、重複記載を避けるため省略する。
【００６５】
周波数調整層（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｔｕｎｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１７０は、周波数がＦＢＡＲの厚さに反比例する原理を用いて並列ＦＢＡＲ１０１が直列ＦＢＡＲ１０２より微小に、例えば、数パーセントの低い共振周波数を有するよう周波数を調整するもので、並列ＦＢＡＲ１０１の第１上部電極１６０上に形成される。周波数調整層１７０は、下部電極１４０および上部電極１６０と同一金属で形成されるか、誘電体物質で形成されることができる。
【００６６】
このように構成された装置２００は、図４〜図５Ｇに基づいて説明したＦＢＡＲ１００と同様に、第１下部電極および第２下部電極１４０を相異なるグレインサイズおよび／あるいは所定の厚さ比率を有する第１および第２電極層で形成することによって、並列ＦＢＡＲ１０１および直列ＦＢＡＲ１０２の有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）を広範囲に自由調節でき、その結果としてロールオフ特性が向上される。
【００６７】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、共振器に係る技術分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】圧電薄膜共振器を使用する一般のＵＳ−ＰＣＳデュプレクサのトランスミッターフィルタ（Ｔｘ）とレシーバーフィルタ（Ｒｘ）のロールオフ特性を説明する波形図である。
【図２】図１におけるトランスミッターフィルタ（Ｔｘ）の有効周波数の温度係数効果による影響を説明する波形図である。
【図３】一般の圧電薄膜共振器の有効電圧薄膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）による周波数の波形図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る圧電薄膜共振器を例示する断面図である。
【図５Ａ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｃ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｄ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｅ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｆ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｇ】図４に示す共振器の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明によって製造された圧電薄膜共振器（実施例）と従来の方法により製造された圧電薄膜共振器（比較例）の圧電膜表面と、下部電極および圧電膜の断面を例示する図である。
【図７】図６に示す実施例と比較例とにおける、圧電膜の半値幅（ＦＷＨＭ）と有効圧電膜係数（Ｋｔ２＿ｅｆｆ）、および圧電膜の半値幅（ＦＷＨＭ）と第２電極層の表面粗さ（Ｒａ）との相関関係を示すグラフである。
【図８】図６に示す実施例および比較例の第１電極層の厚さと下部電極、および第１電極層の厚さと圧電膜の半値幅（ＦＷＨＭ）との間の相関関係を示すグラフである。
【図９】図４に示す圧電薄膜振器を使用する装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００、１０１、１０２      共振器、
１１０      基板、
１１１      エアキャビティ犠牲層パターン、
１１２      空洞部、
１２０      絶縁層、
１３０      メンブレイン、
１３５      共振部、
１４０      下部電極、
１４１、１４２      電極層、
１５０      圧電膜、
１６０      上部電極、
１７０      周波数調整層。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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