(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板に支持される部分と該基板から音響的に分離されている部分とを含む薄膜部と、
を備えた圧電共振子であって、
前記薄膜部の前記基板から音響的に分離されている部分は、
ポアソン比が３分の１以下の圧電膜と該圧電膜を挟んでいる一対の電極とが平面視で重なっている振動部と、
平面視で前記振動部の外側で、かつ前記振動部の外周の少なくとも一部分に沿って前記圧電膜又は前記電極上に設けられた付加膜と、
を含み、
ｘ（ＭＮ・秒／ｍ３）を密度とヤング率の積の平方根で定義される前記付加膜の音響インピーダンスとし、前記付加膜の密度と厚さの積をＡ、前記一対の電極のそれぞれの構成材料の密度とその厚さの積の総和をＢ、ｙ＝Ａ／Ｂとすると、
Ａ／Ｂ比ｙが、次の式（１ａ）又は（１ｂ）
（ｉ）９．０≦ｘ＜４４．０のとき、
０．００９２・ｘ＋０．８８≦ｙ＜０．０６７・ｘ＋０．６０  ・・・（１ａ）
（ii）４４．０≦ｘ＜７９．０のとき、
−０．００３５・ｘ＋１．４５≦ｙ＜０．０１５・ｘ＋２．９  ・・・（１ｂ）
を満たすことを特徴とする、圧電共振子。
【請求項２】
基板と、
該基板に支持される部分と該基板から音響的に分離されている部分とを含む薄膜部と、
を備えた圧電共振子であって、
前記薄膜部の前記基板から音響的に分離されている部分は、
ポアソン比が３分の１以下の圧電膜と該圧電膜を挟んでいる一対の電極とが平面視で重なっている振動部と、
平面視で前記振動部の外側で、かつ前記振動部の外周の少なくとも一部分に沿って前記圧電膜又は前記電極上に設けられた付加膜と、
を含み、
前記付加膜はＳｉＯ２、Ａｌ、ＡｌＮ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｐｔのうちいずれか１つであり、
前記付加膜の密度と厚さの積をＡ、前記一対の電極のそれぞれの構成材料の密度とその厚さの積の総和をＢ、ｙ＝Ａ／Ｂとすると、Ａ／Ｂ比ｙが、次の表１に示した音響インピーダンスを有する付加膜材料ごとに、
【表１】
0004803183.tif 000019
表１に示した下限と上限の間の範囲内であることを特徴とする、圧電共振子。
【請求項３】
上記一対の電極のうち前記基板とは反対側の前記電極上に、平面視で前記振動部の前記外周から間隔を設けて内側に延在する段差形成膜を設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電共振子。
【請求項４】
前記振動部の端と前記付加膜の前記振動部に隣接する端との間の距離Ｌ（μｍ）を、前記振動部から前記付加膜の前記端が離れる方向を負に、前記振動部に前記付加膜が重なる方向を正にとり、ｔ（μｍ）を前記振動部の膜厚としたとき、次の式（２）
−ｔ／５≦Ｌ≦ｔ／５  ・・・（２）
を満たすことを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の圧電共振子。
【請求項５】
前記圧電膜がＡｌＮであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の圧電共振子。
【請求項６】
前記付加膜が、ＳｉＯ２、ＡｌＮであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の圧電共振子。
【請求項７】
前記付加膜が導電材料であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の圧電共振子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の圧電共振子を少なくとも１つ以上、平面方向に並べて配置したことを特徴とする、フィルタ。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の圧電共振子を少なくとも１つ以上、厚み方向に積層し、厚み方向に音響的に結合させたことを特徴とする、２重モードフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電薄膜共振子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電共振子は、圧電膜を上下電極で挟んだ薄膜部が基板上に設けられ、上下電極の重なり部分である振動部が基板から音響的に分離された構造を有し、交流電圧印加により振動部の厚み寸法が半波長となる周波数で厚み縦振動する。このとき、圧電膜の平面方向に伝搬するラム波が同時に励起され、振動部の平面形状が方形の場合、振動部の対向辺同士の間で定在波が発生することにより、スプリアスが発生する。【０００３】
ラム波スプリアスを抑圧する先行技術としては、特許文献１に、振動部の平面形状を非方形の不規則な多角形にすることが開示されている。【０００４】
また、特許文献２には、振動部の外周部に付加膜を設けることが開示されている。【０００５】
また、特許文献３には、振動部の端の電極膜厚を中央部よりも薄くして段差を設けることが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３３２５６８号公報
【特許文献２】ＷＯ９９／３７０２３号公報
【特許文献３】特表２００３−５０５９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、長い波長と短い波長のラム波スプリアスの両方を抑制できるが、共振のＱ値が低下する欠点がある。また、振動部の平面形状を非矩形の不規則な多角形とすると、小型化が困難になる。【０００７】
また、特許文献２に開示された技術は、付加膜により振動部の外周部の共振周波数を低くして、振動部の共振周波数を相対的に高める周波数上昇型エネルギー閉じ込めを実現するものであり、ラム波スプリアスを抑圧する課題を有していない。【０００８】
また、特許文献３に開示された技術は、長い波長のラム波スプリアスを抑圧できるが、短い波長のスプリアスを抑圧できない。【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、短い波長のスプリアスを抑制することができる圧電薄膜共振子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した圧電薄膜共振子を提供する。【００１１】
圧電薄膜共振子は、基板と、該基板に支持される部分と該基板から音響的に分離されている部分とを含む薄膜部と、を備える。前記薄膜部の前記基板から音響的に分離されている部分は、ａ）ポアソン比が３分の１以下の圧電膜と該圧電膜を挟んでいる一対の電極とが平面視で重なっている振動部と、ｂ）平面視で前記振動部の外側で、かつ前記振動部の外周の少なくとも一部分に沿って前記圧電膜又は前記電極上に設けられた付加膜と、を含む。ｘ（ＭＮ・秒／ｍ３）を密度とヤング率の積の平方根で定義される前記付加膜の音響インピーダンスとし、前記付加膜の密度と厚さの積をＡ、前記一対の電極のそれぞれの構成材料の密度とその厚さの積の総和をＢ、ｙ＝Ａ／Ｂとすると、
Ａ／Ｂ比ｙが、次の式（１ａ）又は（１ｂ）
（ｉ）９．０≦ｘ＜４４．０のとき、
０．００９２・ｘ＋０．８８≦ｙ＜０．０６７・ｘ＋０．６０  ・・・（１ａ）
（ii）４４．０≦ｘ＜７９．０のとき、
−０．００３５・ｘ＋１．４５≦ｙ＜０．０１５・ｘ＋２．９  ・・・（１ｂ）
を満たす。
【００１２】
上記構成において、ポアソン比が３分の１以下の圧電膜を用いることによって、厚み縦振動のエネルギーを閉じ込めることができる。【００１３】
上記構成によれば、付加膜についてＡ／Ｂ比を適切な値にすることによって、短い波長のラム波を振動部から外周部（振動部の外側）へ透過させ、振動部に反射しないようにすることができる。これにより、短い波長のラム波スプリアスを抑制できる。【００１４】
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した圧電薄膜共振子を提供する。【００１５】
圧電薄膜共振子は、基板と、該基板に支持される部分と該基板から音響的に分離されている部分とを含む薄膜部と、を備える。前記薄膜部の前記基板から音響的に分離されている部分は、ａ）ポアソン比が３分の１以下の圧電膜と該圧電膜を挟んでいる一対の電極とが平面視で重なっている振動部と、ｂ）平面視で前記振動部の外側で、かつ前記振動部の外周の少なくとも一部分に沿って前記圧電膜又は前記電極上に設けられた付加膜と、を含む。前記付加膜はＳｉＯ２、Ａｌ、ＡｌＮ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｐｔのうちいずれか１つである。前記付加膜の密度と厚さの積をＡ、前記一対の電極のそれぞれの構成材料の密度とその厚さの積の総和をＢ、ｙ＝Ａ／Ｂとすると、Ａ／Ｂ比ｙが、次の表１に示した音響インピーダンスを有する付加膜材料ごとに、
【表１】
0004803183.tif 000002
表１に示した下限と上限の間の範囲内である。
【００１６】
上記構成において、ポアソン比が３分の１以下の圧電膜を用いることによって、厚み縦振動のエネルギーを閉じ込めることができる。【００１７】
上記構成によれば、付加膜についてＡ／Ｂ比を適切な値にすることによって、短い波長のラム波を振動部から外周部（振動部の外側）へ透過させ、振動部に反射しないようにすることができる。これにより、短い波長のラム波スプリアスを抑制できる。【００１８】
好ましくは、上記各構成の圧電共振子において、上記一対の電極のうち前記基板とは反対側の前記電極上に、平面視で前記振動部の前記外周から間隔を設けて内側に延在する段差形成膜を設ける。【００１９】
上記構成によれば、振動部の端における厚さを振動部の中央部より薄くすることによって、共振周波数以下のスプリアスが抑制される。【００２０】
好ましくは、前記振動部の端と前記付加膜の前記振動部に隣接する端との間の距離Ｌ（μｍ）を、前記振動部から前記付加膜の前記端が離れる方向を負に、前記振動部に前記付加膜が重なる方向を正にとり、ｔ（μｍ）を前記振動部の膜厚としたとき、次の式（２）
−ｔ／５≦Ｌ≦ｔ／５  ・・・（２）
を満たす。【００２１】
上記構成によれば、振動部と付加膜の間の距離Ｌを適切な値にすることによって、短い波長のラム波を振動部から外周部（振動部の外側）へ透過させ、振動部に反射しないようにすることができる。これにより、短い波長のラム波スプリアスを抑制できる。【００２２】
好ましくは、前記圧電膜がＡｌＮである。【００２３】
この場合、厚み縦振動の音速が速くなり、高周波化が容易である。【００２４】
好ましくは、前記付加膜が、ＳｉＯ２、ＡｌＮである。【００２５】
上記構成によれば、付加膜に共振子の構造材料に用いられている材料（例えば、圧電膜や絶縁膜と同じ材料）を用いることにより、新規に材料を用意することが不要となるので、デバイスの低コスト化を実現することができる。【００２６】
好ましくは、前記付加膜が導電材料である。【００２７】
この場合、基板とは反対側の電極上に形成される導電材料の付加膜は、電極の配線抵抗を下げるので、電気損失を低減することができる。付加膜は、例えば蒸着法とリフトオフによる組み合わせにより、容易に高精度なパターニング精度で形成することができる。また、リフトオフ法を用いることで、振動部にダメージを与えることなく、付加膜をパターニングすることができる。【００２８】
また、本発明は、上記各構成のいずれか一つの圧電共振子を少なくとも１つ以上、平面方向に並べて配置したフィルタを提供する。【００２９】
このフィルタは、共振子の電極形状に関係なく高いＱ値が得られるため、フィルタ内共振子のレイアウトが容易になり、小型化することができる。【００３０】
また、本発明は、上記各構成のいずれか一つの圧電共振子を少なくとも１つ以上、厚み方向に積層し、厚み方向に音響的に結合させた２重モードフィルタを提供する。【００３１】
この場合、厚み方向に共振子を並べるため、圧電フィルタの小型化を実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の圧電薄膜共振子は、短い波長のスプリアスを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１ａ】圧電共振子の第１断面図である。（実施例１）
【図１ｂ】圧電共振子平面図である。（実施例１）
【図１ｃ】圧電共振子の第２断面図である。（実施例１）
【図２】圧電共振子のスミスチャートである。（実施例１）
【図３】圧電共振子のスミスチャートである。（実施例２）
【図４】Ａ／Ｂ比の上限及び下限を示すグラフである。（実施例１〜１０）
【図５】圧電共振子の構成を示す断面図である。（実施例１４）
【図６】圧電共振子のスミスチャートである。（実施例１４）
【図７】圧電共振子の構成を示す断面図である。（実施例１５）
【図８】圧電共振子の構成を示す断面図である。（実施例１６）
【図９】圧電共振子の構成を示す断面図である。（実施例１７）
【図１０】２重モードフィルタの構成を示す断面図である。（実施例２０）
【符号の説明】
【００３４】
１０，１０ａ〜１０ｃ  圧電共振子（圧電薄膜共振子）
１０ｄ  ２重モードフィルタ
１２，１２ｂ  基板
１３  空隙
１４，１４ｓ，１４ｔ  下部電極
１５  音響反射層
１６，１６ｓ，１６ｔ  圧電膜
１７  追加膜
１８，１８ｓ，１８ｔ  上部電極
１９  音響結合層
２０，２０ａ〜２０ｅ  付加膜
２１  開口
２２  段差形成膜
２４  振動部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態として実施例について、図１ａ〜図１０を参照しながら説明する。【００３６】
（実施例１）  実施例１の圧電共振子１０について、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図２を参照しながら説明する。図１ｂは平面図、図１ａは図１ｂの線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。図１ｃは、図１ｂの線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。【００３７】
圧電共振子１０は、図１ａ、図１ｂ及び図１ｃに模式的に示すように、基板１２上に薄膜部が形成されている。すなわち、基板１２上に、下部電極１４、圧電膜１６、上部電極１８、付加膜２０が順に積層されている。下部電極１４は、基板１２に支持された部分と、基板１２から空隙１３を介して浮いた部分とを有する。この浮いた部分に、下部電極１４と上部電極１８との間に圧電膜１６が挟まれた振動部２４が形成されている。空隙１３は、図１ｂに示すように基板１２上に犠牲層１１を配置し、その上に下部電極１４等を積層した後に犠牲層１１を除去することによって形成する。【００３８】
振動部２４は、厚さ方向（図１ｂにおいて紙面垂直方向）から見たとき、下部電極１４と上部電極１８とが重なり合う部分である。付加膜２０は、厚さ方向から見たとき、振動部２４の外縁に沿って外側に略口字状に延在し、付加膜２０の開口２１の内側に振動部２４が配置されている。すなわち、図１ａに示すように、符号Ｗ１で示す幅の振動部２４に隣接して外側に、付加膜２０により厚みが増した符号Ｗ３で示す幅の付加膜部が配置され、その外側に符号Ｋで示す外側部が続いている。【００３９】
なお、図１ｂにおいて、点線の斜線によって下部電極１４の見えていない部分を示している。また、実線の斜線によって、付加膜２０の開口２１の内側において上部電極１８の見えている部分を示している。図１ｂでは、重なり関係が分かるように、下部電極１４、上部電極１８、付加膜２０の開口２１の大きさを異ならせて図示しているが、実際には、これらは全て略同じ大きさ（例えば、１４５μｍ×１４５μｍ）に形成され、厚さ方向から見たときに略重なり合う。【００４０】
付加膜２０には、圧電共振子１０の構造材料に用いられる材料を用いると、新規に材料を用意する必要がないため、デバイスの低コスト化が実現できる。したがって、付加膜２０には、導電材料や、ＳｉＯ２、ＡｌＮが好ましい。特に、上部電極１８上に形成される付加膜２０が導電材料であれば、上部電極１８の配線抵抗を下げるので、電気損失を低減することができる。この場合、付加膜２０は、例えば蒸着法とリフトオフによる組み合わせにより、容易に高精度なパターニング精度で形成することができる。また、リフトオフ法を用いることで、振動部２４にダメージを与えることなく、付加膜２０をパターニングすることができる。【００４１】
次に、具体例について説明する。実施例１では、下部電極１４、圧電膜１６、上部電極１８の寸法・構成が同じで、付加膜２０の厚さのみが異なる圧電共振子１０を作製した。【００４２】
圧電共振子１０の共振周波数Ｆｓは１８４０ＭＨｚ、反共振周波数Ｆｐは１８９１ＭＨｚである。以下の実施例１〜１０の圧電共振子は、共振周波数Ｆｓ及び反共振周波数Ｆｐが同じである。【００４３】
圧電膜１６は厚さ２６４０ｎｍのＡｌＮである。ＡｌＮは、ポアソン比が１／３以下である。圧電膜１６にＡｌＮを用いると、厚み縦振動の音速が速く、高周波化が容易であるので好ましい。上部電極１８は、厚さ１００ｎｍのＡｌと、厚さ１０ｎｍのＴｉからなり、Ｔｉが圧電膜１６側となる。下部電極１４は、圧電膜１６側から順に、厚さ１０ｎｍのＰｔ、厚さ１０ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＡｌ、厚さ１０ｎｍのＴｉからなる。【００４４】
付加膜２０は、密度８．９ｇ／ｃｍ３のＣｕを、厚さ１１０ｎｍ、１２０ｎｍ、２００ｎｍ、２４０ｎｍ、２５０ｎｍにそれぞれ形成した。【００４５】
図２に、これらの圧電共振子１０のインピーダンススミスチャートを示す。図２において一点鎖線で囲まれている範囲、すなわち付加膜２０の厚さが１２０ｎｍと２４０ｎｍとの間では、共振周波数から反共振周波数の間の周波数帯域であるスミスチヤートの上半円内におけるインピーダンスが滑らかであり、スプリアスが抑圧されていることが分かる。【００４６】
付加膜２０の密度と厚さの積をＡ、電極１４，１８の密度と厚さの積の和をＢとし、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表２に示す。スプリアス抑圧度は、スプリアスが抑圧されている場合を○で示している。
【表２】
0004803183.tif 000003
【００４７】
表２から、Ａ／Ｂ比が１．２と２．４の間でスプリアスを抑圧できることが分かる。【００４８】
ここで、電極１４，１８の密度と厚さの積Ｂは、下部電極１４及び上部電極１８のそれぞれの構成材料の密度とその厚さの積の総和である。これを、表３に示す。
【表３】
0004803183.tif 000004
【００４９】
なお、圧電膜ＡｌＮ膜の密度と厚さの積を同様に計算すると、密度３．３ｇ／ｃｍ３と厚さ２６４０ｎｍの積が８７１２となる。【００５０】
ここで、付加膜２０の密度と厚さの積をＡ、電極１４，１８の密度と厚さの積をＢとし、Ａ／Ｂ比を導入したのは、振動部２４の共振周波数と、振動部２４の周囲に延在する外周部の共振周波数との比が、スプリアスの抑圧に関係するからである。また、振動部２４の共振周波数は振動部２４における質量負荷に比例して低くなり、外周部の共振周波数は外周部における質量負荷に比例して低くなるので、結局、Ａ／Ｂ比がスプリアス抑圧に影響するためである。【００５１】
（実施例２）  実施例２は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例２では、付加膜２０として、密度２．２ｇ／ｃｍ３のＳｉＯ２を、厚さ２００ｎｍ、３４０ｎｍ、３５０ｎｍ、４５０ｎｍ、５２０ｎｍ、５３０ｎｍに形成した。【００５２】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０のインピーダンススミスチヤートを、図３に示す。【００５３】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表４に示す。
【表４】
0004803183.tif 000005
【００５４】
表４から、Ａ／Ｂ比が０．９と１．２の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。なお、電極１４，１８の膜構成が実施例１と同じであるので、Ｂは実施例１の表２と同じ値となる。【００５５】
（実施例３）  実施例３は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例３では、付加膜２０として、密度２．７ｇ／ｃｍ３のＡｌを、厚さ３１０ｎｍ、３２０ｎｍ、５１０ｎｍ、５２０ｎｍに形成した。【００５６】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表５に示す。
【表５】
0004803183.tif 000006
【００５７】
表５から、Ａ／Ｂ比が１．０と１．５の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００５８】
（実施例４）  実施例４は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例４では、付加膜２０として、密度３．３ｇ／ｃｍ３のＡｌＮを、厚さ３２０ｎｍ、３３０ｎｍ、６５０ｎｍ、６６０ｎｍに形成した。【００５９】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表６に示す。
【表６】
0004803183.tif 000007
【００６０】
表６から、Ａ／Ｂ比が１．２と２．４の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００６１】
（実施例５）  実施例５は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例５では、付加膜２０として、密度４．５ｇ／ｃｍ３のＴｉを、厚さ２２０ｎｍ、２３０ｎｍ、３７０ｎｍ、３８０ｎｍに形成した。【００６２】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表７に示す。
【表７】
0004803183.tif 000008
【００６３】
表７から、Ａ／Ｂ比が１．２と１．８の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００６４】
（実施例６）  実施例６は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例６では、付加膜２０として、密度７．２ｇ／ｃｍ３のＣｒを、厚さ１４０ｎｍ、１５０ｎｍ、３８０ｎｍ、３９０ｎｍに形成した。【００６５】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表８に示す。
【表８】
0004803183.tif 000009
【００６６】
表８から、Ａ／Ｂ比が１．２と３．１の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００６７】
（実施例７）  実施例７は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例７では、付加膜２０として、密度１０．２ｇ／ｃｍ３のＭｏを、厚さ１００ｎｍ、１１０ｎｍ、３３０ｎｍ、３４０ｎｍに形成した。【００６８】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表９に示す。
【表９】
0004803183.tif 000010
【００６９】
表９から、Ａ／Ｂ比が１．３と３．８の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００７０】
（実施例８）  実施例８は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例８では、付加膜２０として、密度１２．２ｇ／ｃｍ３のＲｕを、厚さ８０ｎｍ、９０ｎｍ、２９０ｎｍ、３００ｎｍに形成した。【００７１】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表１０に示す。
【表１０】
0004803183.tif 000011
【００７２】
表１０から、Ａ／Ｂ比が１．２と４．０の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００７３】
（実施例９）  実施例９は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例９では、付加膜２０として、密度１６．６ｇ／ｃｍ３のＴａを厚さ６０ｎｍ、７０ｎｍ、１９０ｎｍ、２００ｎｍに形成した。【００７４】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表１１に示す。
【表１１】
0004803183.tif 000012
【００７５】
表１１から、Ａ／Ｂ比が１．３と３．６の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００７６】
（実施例１０）  実施例１０は、付加膜２０以外は、実施例１の具体例と同じ寸法・構成である。実施例１０では、付加膜２０として、密度２１．４ｇ／ｃｍ３のＰｔを、厚さ５０ｎｍ、５５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍに形成した。【００７７】
それぞれの厚さの付加膜２０を設けた圧電共振子１０について、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を、表１２に示す。
【表１２】
0004803183.tif 000013
【００７８】
表１２から、Ａ／Ｂ比が１．３と３．６の間でスプリアスが抑圧されることが分かる。【００７９】
（実施例１〜１０のまとめ）【００８０】
表１３は、実施例１〜１０のスプリアスが抑圧されたＡ／Ｂ比の範囲の上限と下限を、付加膜２０の音響インピーダンスで整理したものである。音響インピーダンスは、密度ρとヤング率Ｅの積の平方根（ρ×Ｅ）１／２で定義される。
【表１３】
0004803183.tif 000014
【００８１】
図４は、表１３をもとに、付加膜２０の音響インピーダンスとＡ／Ｂ比の上限（◆で示す）及び下限（■で示す）の関係を示したグラフである。図４から、付加膜２０の音響インピーダンスは、Ａ／Ｂ比の上限及び下限と相関が高いことが分かる。付加膜２０の音響インピーダンスは、付加膜２０についての他の材料定数（密度、ヤング率など）と比べ、Ａ／Ｂ比の上限及び下限と相関が高い。【００８２】
図４中の直線３０，３２，３４，３６は、Ａ／Ｂ比の上下限の線形近似直線であり、付加膜２０の音響インピーダンスをｘ（ＭＮ・秒／ｍ３）とし、Ａ／Ｂ比をｙとすると、
（ｉ）９．０≦ｘ＜４４．０において、
Ａ／Ｂ比の下限の近似直線３０は、ｙ＝０．００９２ｘ＋０．８８
Ａ／Ｂ比の上限の近似直線３２は、ｙ＝０．０６７ｘ＋０．６０
（ii）４４．０≦ｘ＜７９．０において、
Ａ／Ｂ比の下限の近似直線３４は、ｙ＝−０．００３５ｘ＋１．４５
Ａ／Ｂ比の上限の近似直線３６は、ｙ＝０．０１５ｘ＋２．９
と表される。
【００８３】
すなわち、付加膜２０の音響インピーダンスｘに応じて、次式（３ａ）又は（３ｂ）
（ｉ）９．０≦ｘ＜４４．０のとき、
０．００９２・ｘ＋０．８８≦ｙ＜０．０６７・ｘ＋０．６０  ・・・（３ａ）
（ii）４４．０≦ｘ＜７９．０のとき、
−０．００３５・ｘ＋１．４５≦ｙ＜０．０１５・ｘ＋２．９  ・・・（３ｂ）
を満たす適切なＡ／Ｂ比ｙにすることによって、スプリアスを抑圧することができる。【００８４】
付加膜２０は、上述した実施例１〜１０のＳｉＯ２、Ａｌ、ＡｌＮ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｐｔ以外の金属膜、合金膜、多層膜、又は化合物膜の場合にも、上記の関係式（３ａ）又は（３ｂ）を満足するＡ／Ｂ比にすることにより、スプリアス抑圧の効果を奏する。【００８５】
（実施例１１）  圧電膜１６の厚さを、実施例１の厚さ２６４０ｎｍより薄い８００ｎｍとして、共振周波数Ｆｓが４９５５ＭＨｚ、反共振周波数Ｆｐが５１００ＭＨｚの圧電共振子１０を作製した。付加膜２０に密度３．３ｇ／ｃｍ３のＡｌＮを用い、厚さをそれぞれ２５０ｎｍ、２９０ｎｍ、３６０ｎｍ、４００ｎｍに形成した。電極１４，１８の膜構成は、実施例１の具体例と同じにした。【００８６】
圧電膜１６のＡｌＮ膜の密度×厚さを同様に計算すると、密度３．３ｇ／ｃｍ３と厚さ８００ｎｍの積が２６４０となる。実施例１と同様に、Ａ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を表１４に示す。
【表１４】
0004803183.tif 000015
【００８７】
表１４から、Ａ／Ｂ比が１．１と１．３の間で、スプリアスを抑圧できることが分かる。【００８８】
（実施例１２）  実施例１２の圧電共振子１０は、付加膜２０として密度８．９ｇ／ｃｍ３のＣｕを、厚さ１００ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍ、１６０ｎｍに形成した以外は、実施例１１と同様に形成した。【００８９】
実施例１２の圧電共振子１０のＡ／Ｂ比とスプリアス抑圧度との関係を表１５に示す。
【表１５】
0004803183.tif 000016
【００９０】
表１５から、Ａ／Ｂ比が１．２と１．３の間でスプリアスを抑圧できることが分かる。【００９１】
（実施例１３）  実施例１３の圧電共振子１０は、上部電極１８及び下部電極１４に含まれるＡｌの厚さをそれぞれ２５０ｎｍとし、圧電膜１６の厚さは２３６０ｎｍとした以外は、実施例１の具体例と同様に構成で作製した。付加膜２０として、密度８．９ｇ／ｃｍ３のＣｕを、厚さ２２０ｎｍ、２３０ｎｍ、３４０ｎｍ、３５０ｎｍに形成した。【００９２】
それぞれ厚さの付加膜２０を有する圧電共振子１０についてインピーダンススミスチヤートを求め、インピーダンススミスチヤートからスプリアスの抑圧される付加膜２０の厚さの範囲を求めた。付加膜２０の各膜厚において、付加膜２０と電極１４，１８の密度×厚さの比とスプリアス抑圧度は、表１６のようにまとめられる。
【表１６】
0004803183.tif 000017
【００９３】
表１６から、Ａ／Ｂ比が１．２と１．８の間でスプリアスを抑圧できることが分かる。【００９４】
なお、圧電膜１６のＡｌＮ膜の密度×厚さを同様に計算すると、密度３．３ｇ／ｃｍ３と厚さ２３６０ｎｍの積が７７８８となる。電極の密度と厚さの積Ｂは、上部電極１８及び下部電極１４の構成材料の密度と厚さの積の総和である。これを表１７に示す。
【表１７】
0004803183.tif 000018
【００９５】
（実施例１４）  実施例１４の圧電共振子１０ａについて、図５を参照しながら説明する。【００９６】
図５の断面図に示すように、実施例１４の圧電共振子１０ａは、実施例１と略同様に構成され、基板１２上に、順に、下部電極１４、圧電膜１６、上部電極１８、付加膜２０が積層され、基板１２から空隙１３を介して浮いた部分に、振動部２４が形成され、振動部２４の外縁に沿って付加膜２０が配置されている。【００９７】
実施例１と異なり、厚さ方向から見たとき振動部２４の内側において、上部電極１８の上に段差形成層２２が形成されている。すなわち、符号Ｗ１で示す幅の振動部２４の外縁に沿って内側に、符号Ｗ２で示す幅の段差部２６が形成されている。【００９８】
具体的には、基板１２はＳｉである。圧電膜１６は厚さ２６４０ｎｍのＡｌＮである。上部電極１８は、厚さ１００ｎｍのＡｌと、厚さ１０ｎｍのＴｉからなり、Ｔｉが圧電膜１６側となる。下部電極１４は、圧電膜１６側から順に、厚さ１００ｎｍのＡｌ、厚さ１０ｎｍのＴｉからなる。付加膜２０は厚さ３７０ｎｍのＳｉＯ２、段差形成層は厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２である。圧電共振子１０ａの共振周波数Ｆｓは１８４０ＭＨｚ、反共振周波数Ｆｐは１８９１ＭＨｚである。【００９９】
圧電膜１６のＡｌＮ膜は、基板１２の上面全体に広がっていても、符号Ｗ１で示す幅の振動部２４及び符号Ｗ３で示す幅の付加膜部にのみ形成し、符号Ｋで示す外側部には形成しないようにパターニングしてもよい。下部電極１４の端子部分は、エッチングによって圧電膜１６のＡｌＮ膜に穴を開けて取り出す。【０１００】
振動部２４の主要な膜構造が、Ａｌ／ＡｌＮ／Ａｌ＝１００／２６４０／１００（ｎｍ）の場合（Ｔｉは小さいため無視できる）、
（１）付加膜２０のＳｉＯ２膜は、３００ｎｍから５００ｎｍ程度の厚さが適している。
（２）段差形成層２２のＳｉＯ２膜は、５ｎｍから３０ｎｍ程度の厚さが適している。
（３）段差部２６の幅Ｗ２は、１０μｍから３０μｍ程度が適している。
（４）付加膜部の幅Ｗ３は、５μｍから５０μｍ程度が適している。
（５）下部電極１４は、圧電膜１６側からＰｔ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ＝１０／１０／１００／１０（ｎｍ）の構成でもよい。
（６）段差形成方法は、段差形成層２２としてＳｉＯ２を付加する以外に、ＴｉやＡｌを付加してもよい。【０１０１】
圧電共振子１０ａは、振動部２４の周囲に適切な膜厚にコントロールされた付加膜２０を堆積することで、共振周波数−反共振周波数にかけてのスプリアスを、厚み縦振動のエネルギーを損失せずに抑制できる。【０１０２】
また、振動部２４の周囲であって付加膜２０の内側にコントロールされた段差部２６を形成することで、共振周波数以下のスプリアスを厚み縦振動のエネルギーを損失せずに抑制できる。【０１０３】
図５に示した構造の共振特性のスミスチャートは、後述する図６（ｃ）のようになる。段差形成膜２２を備えない場合の図３の共振特性と比較すると、共振周波数以下のスプリアスが抑制されていることが分かる。【０１０４】
段差部２６の幅Ｗ２と付加膜２０の材料、膜厚を適切に調整することによって、段差部２６と振動部２４の境界が自由端となり、その点で最大変位が得られる。これにより振動部２４内はよりいっそう一様に変位するため、スプリアス振動が抑制された理想的な主振動のみの厚み縦振動に近づくことになる。スプリアスを抑制する効果のある段差部２６の幅や膜厚は、段差形成膜２２の材料特性（密度、ヤング率、音響インピーダンス）によって異なる。【０１０５】
以上まとめると、ＡｌＮ単層基本波を代表とする高域遮断型分散特性を持つ共振子では、
（１）振動部の周囲に適切な膜厚にコントロールされた付加膜を堆積することで、共振周波数以上のスプリアスを厚み縦振動の主振動のエネルギーを損失せずに抑制できる。
（２）振動部の周囲であって付加膜部の内部に適切な膜厚と幅にコントロールされた段差部を形成することで、共振周波数以下のスプリアスを厚み縦振動の主振動のエネルギーを損失せずに抑制できる。【０１０６】
次に、厚さ方向から見たときの付加膜２０の開口２１と振動部２４の端との位置ずれの影響について説明する。【０１０７】
厚さ方向から見たときの付加膜２０の開口２１と振動部２４の端との間の距離Ｌを、付加膜２０の開口２１と振動部２４の端とが一致する場合をＬ＝０とし、振動部２４と付加膜２０が離れる方向を負、振動部２４に付加膜２０が重なる方向（すなわち、付加膜２０が振動部２４の中心に向かう方向）を正の距離とする。ただし、端面がテーパー形状になっている場合は、最も間隔の狭いところを距離Ｌと見なす。振動部２４の膜厚ｔに対して厚み縦振動の波長λがλ／２＝ｔ（μｍ）となるとき、距離Ｌが−λ／５、−λ／１０、０、λ／１０、λ／５の場合のインピーダンススミスチヤートを図６（ａ）〜（ｅ）に示す。【０１０８】
図６から、振動部２４の端と付加膜２０の端の距離Ｌは、鎖線で囲んだ−λ／１０以上λ／１０以下、すなわち−ｔ／５以上ｔ／５以下のスプリアスが抑圧されている範囲内が好ましい。【０１０９】
（実施例１５）  実施例１５の圧電共振子について、図７を参照しながら説明する。【０１１０】
実施例１５は、段差形成膜２２を設けている点と、付加膜２０ａ〜２０ｅの形状とが、実施例１と異なる。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、相違点を中心に説明する。図７は、実施例１の図１ｂに対応する。【０１１１】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、振動部２４の周囲の一部のみに付加膜２０ａ〜２０ｃを形成してもよい。【０１１２】
また、図７（ｄ）に示す付加膜２０ｄのように、空隙１３を形成する犠牲層１１や圧電膜１６からはみ出して、基板１２に到達してもよい。【０１１３】
付加膜の幅は全て均一でなくてもよい。例えば図７（ｅ）に示す付加膜２０ｅのように、幅が大きい部分と小さい部分とがあってもよい。【０１１４】
いずれの場合も、程度の差はあるにしろ、実施例１及び実施例１４と同様の効果が得られる。【０１１５】
（実施例１６）  実施例１６の圧電共振子１０ｂについて、図８を参照しながら説明する。【０１１６】
図８に示すように、圧電共振子１０ｂは、電極１４ｂ，１８ｂの間に圧電膜１６ｂが挟まれた振動部２４ｂが、空隙の代わりに設けられている音響反射層１５上に形成されている。音響反射層１５は、基板１２ｂに、それぞれ動作周波数の４分の１波長の厚さを有し、音響インピーダンスの異なる層１５ａ，１５ｂを交互に、少なくとも３層以上積層することによって形成する。符号Ｗ１で示す幅の振動部２４ｂは、音響反射層１５によって基板１２ｂから音響的に分離されている。付加膜２０ｂは、上部電極１８ｂ上にのみ配置され、符号Ｗ３で示す幅Ｗ３の付加膜部が形成されている。符号Ｋは外側部である。【０１１７】
具体的には、基板１２ｂはＳｉ、音響反射層１５の一方の層１５ａは厚さ７８０ｎｍのＳｉＯ２、他方の層１５ｂは厚さ６５０ｎｍのＷである。圧電膜１６ｂは厚さ２６４０ｎｍのＡｌＮである。上部電極１８ｂは、厚さ１００ｎｍのＡｌと、厚さ１０ｎｍのＴｉからなり、Ｔｉが圧電膜１６ｂ側となる。下部電極１４ｂは、圧電膜１６ｂ側から順に、厚さ１００ｎｍのＡｌ、厚さ１０ｎｍのＴｉからなる。付加膜２０ｂはＣｕである。圧電共振子１０ｂの共振周波数Ｆｓは１９１０ＭＨｚ、反共振周波数Ｆｐは１９５１ＭＨｚである。【０１１８】
圧電共振子１０ｂは、実施例１と同様の効果が得られる。【０１１９】
（実施例１７）  実施例１７の圧電共振子１０ｃについて、図９を参照しながら説明する。【０１２０】
圧電共振子１０ｃは、実施例１の圧電共振子と略同様に構成されるが、実施例１と異なり、下部電極１４ｃの下側に追加膜１７が形成され、電極１４ｃ，１８ｃの間に圧電膜１６ｃが挟まれた部分とともに、符号Ｗ１で示す幅の振動部２４ｃを形成する２倍波構造を持つ。追加膜１７と基板１２との間には、空隙１３が形成され、振動部２４ｃは音響的に分離されている。振動部２４ｃの周囲には、符号Ｗ３で示す幅の付加膜２０が形成され、符号Ｋで示す外側部が続くようになっている。【０１２１】
具体的には、基板１２はＳｉ、追加膜１７は厚さ２．１μｍのＳｉＯ２、圧電膜１６ｃは厚さ２．０μｍのＡｌＮである。上部電極１８ｃは、厚さ１００ｎｍのＡｌと、厚さ１０ｎｍのＴｉからなり、Ｔｉが圧電膜１６側となる。下部電極１４ｃは、圧電膜１６ｃ側から順に、厚さ１００ｎｍのＡｌ、厚さ１０ｎｍのＴｉからなる。付加膜２０はＳｉＯ２である。圧電共振子１０ｃの共振周波数Ｆｓは１９２２ＭＨｚ、反共振周波数Ｆｐは１９４１ＭＨｚである。【０１２２】
圧電共振子１０ｃは、実施例１と同様の効果を奏する。追加膜１７のＳｉＯ２はＴＣＦの温度係数が、圧電膜１６ｃに用いるＡｌＮやＺｎＯの逆符号となるのため、追加膜１７によって圧電共振子１０ｃの温度特性を改善することができる。【０１２３】
（実施例１８ａ）  実施例１８ａのラティスフィルタは、同一基板上に形成された複数の圧電共振子が平面方向に並べて配置されている。圧電共振子は、任意の段数の格子型に接続されている。実施例１８ａのラティスフィルタを構成する少なくとも一つの共振子は、実施例１〜１７のいずれかの構成の共振子である。これによって、実施例１８ａのラティスフィルタは、共振子のスプリアスが抑制され、電極形状に関係なく高いＱ値が得られるので、通過帯域内のリップルが抑制され、通過帯域での減衰特性が急峻となり、小型化することも容易である。【０１２４】
（実施例１８ｂ）  実施例１８ｂのラダーフィルタは、同一基板上に形成された複数の圧電共振子が平面方向に並べて配置され、直列共振子と並列共振子とが任意の段数の梯子型に接続されている。実施例１８ｂのラダーフィルタを構成する少なくとも一つの直列共振子又は並列共振子は、実施例１〜１７のいずれかの構成の共振子である。これによって、実施例１８ｂのラダーフィルタは、共振子のスプリアスが抑制され、電極形状に関係なく高いＱ値が得られるので、通過帯域内のリップルが抑制され、通過帯域での減衰特性が急峻となり、小型化することも容易である。【０１２５】
（実施例１９）  実施例１９のバランスフィルタは、同一基板上に形成された複数の圧電共振子が平面方向に並べて配置され、圧電共振子はバランスフィルタを構成するように接続されている。実施例１９のバランスフィルタは、バランスフィルタを構成する少なくとも一つの共振子が、実施例１〜１７のいずれかの構成の共振子である。これによって、実施例１９のバランスフィルタは、共振子のスプリアスが抑制され、電極形状に関係なく高いＱ値が得られるので、通過帯域内のリップルが抑制され、通過帯域での減衰特性が急峻となり、小型化することも容易である。【０１２６】
（実施例２０）  実施例２０の２重モードフィルタ１０ｄについて、図１０を参照しながら説明する。【０１２７】
２重モードフィルタ１０ｄは、基板１２上に、第１の共振子１０ｓを構成する下部電極１４ｓ、圧電膜１６ｓ、上部電極１８ｓが積層されている。その上に、音響結合層１９として、絶縁層１９ａ、圧電膜１９ｂ、絶縁層１９ａが積層されている。さらにその上に、第２の共振子１０ｔを構成する下部電極１４ｔ、圧電膜１６ｔ、上部電極１８ｔ、付加膜２０及び段差形成膜２２が積層されている。第１の共振子の電極１４ｓ，１８ｓが出力端子に接続され、第２の共振子の電極１４ｔ，１８ｔが入力端子に接続される。【０１２８】
音響結合層１９を介して結合された第１の共振子１０ｓと第２の共振子１０ｔは、２重モードの振動が励起され、フィルタ特性が得られる。【０１２９】
２重モードフィルタ１０ｄは、付加膜２０を設けた第１及び第２の共振子１０ｓ，１０ｔのスプリアスが抑制され、Ｑ値が大きくなるので、通過帯域内のリップルが抑制され、通過帯域端での減衰特性が急峻となる。【０１３０】
また、２重モードフィルタ１０ｄは、第１及び第２の共振子１０ｓ，１０ｔを厚み方向に重ね合わせているので、面積が小さい小型の２重モードフィルタを得ることができる。【０１３１】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することができる。例えば、圧電膜は、ポアソン比が１／３以下であればよく、実施例のＡｌＮ以外の圧電材料を用いてもよい。また、付加膜は表１に示した材料以外にも、段落００１１に記載した条件を満たす絶縁材料、半導体、金属でもよい。
【図１ａ】
0004803183.tif 000020
【図１ｂ】
0004803183.tif 000021
【図１ｃ】
0004803183.tif 000022
【図２】
0004803183.tif 000023
【図３】
0004803183.tif 000024
【図４】
0004803183.tif 000025
【図５】
0004803183.tif 000026
【図６】
0004803183.tif 000027
【図７】
0004803183.tif 000028
【図８】
0004803183.tif 000029
【図９】
0004803183.tif 000030
【図１０】
0004803183.tif 000031