(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜、前記圧電体薄膜の厚み方向の一表面上に積層される第１電極、および前記圧電体薄膜の厚み方向の他表面上に積層される第２電極を備え、前記圧電体薄膜と前記第１および第２電極とによって共振部が形成され、この共振部が音響的に絶縁される共振子本体と、
導電性を有し、前記共振子本体の前記厚み方向の一方または他方の少なくともいずれかで、前記共振部に離間して設けられ、前記共振子本体のうち前記共振部を除く残余の部分に接続されて、前記共振部に直列または並列に接続されるインピーダンス調整用の導体パターン膜と、
電気絶縁性を有し、前記厚み方向において前記共振部と前記導体パターン膜との間に設けられる絶縁部材とを含み、
前記導体パターン膜は、前記絶縁部材上において、インダクタンス素子を形成し、
前記絶縁部材は、積層構造を有し、前記導体パターン膜に接する側の層が磁性材料によって形成され、前記共振部側の層がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ベンゾシクロブテン、ポリイミドのいずれかによって形成されることを特徴とする薄膜バルク音響波共振子。
【請求項２】
前記絶縁部材は、前記厚み方向において前記共振部との間に空隙を形成することを特徴とする請求項１記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項３】
前記厚み方向において前記共振部と前記絶縁部材との間に、前記共振部に接触して音響波を反射する音響反射部材が積層して設けられることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項４】
前記絶縁部材は、前記音響反射部材とともに音響波を反射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項５】
前記導体パターン膜は、前記絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項６】
基板に、複数の前記共振子本体が形成され、各共振子本体に前記導体パターン膜が個別に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の薄膜バルク音響波共振子を用いて形成されることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項８】
請求項７記載のフィルタ装置と、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の薄膜バルク音響波共振子の製造方法であって、
基板上に、複数の前記共振子本体と、各共振子本体に個別に接続される複数の前記導体パターン膜とを、複数の導体パターン膜が、各共振部のインピーダンスのばらつきを打ち消すように形成し、前記基板を分断して、複数の薄膜バルク音響波共振子を形成することを特徴とする薄膜バルク音響波共振子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電共振子の一種である薄膜バルク音響波共振子、それを備えるフィルタおよび通信装置ならびに薄膜バルク音響波共振子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信および電気回路に用いられる電気信号の周波数の高周波化に伴い、高周波化された電気信号に対して用いられるフィルタについても高周波数に対応したものが開発されている。特に、無線通信においては２ＧＨｚ近傍のマイクロ波が主流になりつつあり、また既に数ＧＨｚ以上の規格策定の動きもあることから、それらの周波数に対応した、安価で高性能なフィルタが求められている。このようなフィルタとして、圧電性を示す薄膜の厚み縦振動モードを用いた共振子を用いたものが提案されている。圧電性を示す薄膜（以後、圧電体薄膜と記載する）の厚み縦振動モードを用いた共振子は、入力される高周波の電気信号に対して、圧電体薄膜が厚み縦振動を起こし、その振動が圧電体薄膜の厚さ方向において共振を起こすことによって、そのインピーダンスが変化する。このような圧電体薄膜の厚み縦振動モードを用いた共振子は、薄膜バルク音響波共振子（Film Bulk
Acoustic Resonator：略称ＦＢＡＲ）と呼ばれている。ＦＢＡＲは、基板の一表面上に薄膜形成プロセスによって第１電極、圧電体薄膜および第２電極を順次積層して形成される共振部を有する。
【０００３】
図２５は、セラミックパッケージを用いたＦＢＡＲ１０の構成を模式的に示す断面図である。このＦＢＡＲ１０は、基板１１の厚み方向の一表面上に、共振部１５Ａ，１５Ｂが形成されて構成される。各共振部１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ第１電極１２Ａ，１２Ｂ、圧電体膜１３Ａ，１３Ｂおよび第２電極１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ積層されて成る。
【０００４】
基板１１の厚み方向の他表面から、共振部１５Ａ，１５Ｂにかけて貫通孔１６がそれぞれ形成され、共振部１５Ａ，１５Ｂを基板１１から離間させて、共振部１５Ａ，１５Ｂが音響的にアイソレートされている。図２５では、２つの共振部１５Ａ，１５Ｂが同一の基板１１上に形成されて、直列に接続されている例を示している。一方の共振部１５Ａの第２電極１４Ａと、他方の共振部１５Ｂの第１電極１２Ｂとが接続される。これらの各共振部１５Ａ，１５Ｂへの信号の入力および出力は、一方の共振部１５Ａの第１電極１２Ａおよび他方の共振部１５Ｂの第２電極１４Ｂと、外部接続端子（図示せず）とを、ワイヤボンドを用いてボンディングワイヤ１７によって接続し、外部接続端子を介して行なわれる。基板１１、前記共振部１５Ａ，１５Ｂおよびボンディングワイヤ１７は、パッケージ１８に収容されている。以後、第１電極１２Ａ，１２Ｂを、まとめて第１電極１２と記載し、圧電体膜１３Ａ，１３Ｂを、まとめて圧電体膜１３と記載し、第２電極１４Ａ，１４Ｂをまとめて第２電極１４と記載する。
【０００５】
また、このようなＦＢＡＲの共振部１５Ａ，１５Ｂに異物が付着したり、水分が吸着したりすることにより、共振周波数が変化してしまうことを防ぐために、共振部１５Ａ、１５Ｂの表面に保護膜（図示せず）をつける場合もある。
【０００６】
前述した図２５に示すようなＦＢＡＲを使用して電子回路を形成するとき、ＦＢＡＲそのものの特性だけでは、電子回路に要求される条件を満たせない場合が生じる。たとえば、複数の前記ＦＢＡＲを組み合わせてラダー型フィルタを構成した場合、外部回路とのインピーダンスマッチングを取るために、ＦＢＡＲの他に、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子を用いたインピーダンスマッチング回路が必要となる。従来の技術では、帯域幅、挿入損失および減衰量などのフィルタの特性を向上させるため、ＦＢＡＲの外部に意図的にインダクタンス素子を接続している（たとえば特許文献１参照）。
【０００７】
またＦＢＡＲの特徴として、共振周波数が、ＦＢＡＲを構成する各層の膜厚、主として圧電体膜１３および第１および第２電極１２，１４の膜厚で決定されることが挙げられる。すなわちＦＢＡＲでは、共振周波数の膜厚依存性が発生するので、共振周波数を変化させる場合には、圧電体膜１３および第１および第２電極１２，１４の膜厚を変化させる必要が生じる。このため、ＦＢＡＲを形成するためには、共振周波数の調整技術としてＦＢＡＲを構成する各層の膜厚の調整技術が必須となっている。圧電体膜１３および第１および第２電極１２，１４などの膜厚を変化させて調整すると、同時に帯域幅およびＱ値などの電気特性が若干変化するので、電気特性を総合的に判断して膜厚調整を行なければならない。
【０００８】
前述したＦＢＡＲの製造では、Ｓｉ（シリコン）などのウエハ上に、スパッタリング、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：略称ＣＶＤ）または蒸着などの成膜方法を用いて、複数の共振部１５を形成する。前記成膜方法を実行する薄膜形成装置では、ウエハ内での膜厚の分布が不可避となる。たとえば、マグネトロン・スパッタ装置を用いた成膜では、４ｉｎｃｈ（インチ）のウエハの面内での膜厚の変動が約１％程度となる。ＦＢＡＲの共振周波数は、圧電体膜１３および第１および第２電極１２，１４の膜厚にほぼ反比例するので、ウエハの面内での膜厚の変動が約１％程度の場合、ウエハを分断することによって形成される複数のＦＢＡＲにおける共振周波数の変動は約１％（共振周波数２ＧＨｚの場合は２０ＭＨｚ）となる。すなわち１つのウエハ上に複数の共振部１５を形成し、ウエハを分断して形成される複数のＦＢＡＲの各共振周波数は、目的とする共振周波数からこの共振周波数の約１％の範囲でばらついてしまう。ＦＢＡＲを用いたフィルタが使用されるＲＦ（Radio Frequency）帯のフィルタの帯域幅が数１０ＭＨｚであることを考えると、ＦＢＡＲの共振周波数の変動が約１％となると変動幅が大き過ぎるので、何らかの補正を講じる必要がある。
【０００９】
このような問題に鑑み、電極および圧電体膜のウエハ面内での膜厚分布と逆の分布を持つ周波数調整膜を成膜するか、または電極、圧電体膜および保護膜のいずれかをイオンビームまたはレーザを用いてトリミングすることによって、ウエハ面の一部で膜厚を減少させることによって、１つのウエハを用いて製造される各ＦＢＡＲの共振周波数のばらつきを小さくしている。また、成長促進媒体を使用して、前記周波数調整層の膜厚をコントロールし、ウエハ面内での周波数分布を補正する方法によって、ＦＢＡＲを形成している（たとえば特許文献２参照）。
【００１０】
また、複数のＦＢＡＲを組み合わせてフィルタを構成するとき、各ＦＢＡＲの電気的特性を調整する、特に共振周波数をシフトさせることが好ましい場合がある。たとえば、ラダー型フィルタでは、直列に接続されるＦＢＡＲと並列に接続されるＦＢＡＲの共振周波数を、所定の帯域幅だけシフトさせることが必要である。また、共振周波数をシフトさせた複数の直列に接続されるＦＢＡＲを使用することによって、フィルタの特性が向上することが判っている。また他の従来の技術では、共振周波数をシフトさせるために、共振周波数をシフトさせるべきＦＢＡＲの電極上に追加膜を形成している（たとえば特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２４４７０４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３７６１号公報
【特許文献３】特開２００１−３２６５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記したような外部素子を用いたＦＢＡＲによって形成されるフィルタのインピーダンスマッチングおよび特性向上を図る場合には、外部素子分だけコストアップとなるのみならず、外部素子およびＦＢＡＲと外部素子とを接続するための配線の引き回しによって生じる信号の干渉および損失が無視できなくなる。この問題を解決するために、ＦＢＡＲを形成する基板上に外部素子を形成する方法が考えられるが、この場合、基板１枚あたりに形成されるＦＢＡＲの数が減少するため、ＦＢＡＲの１個あたりのコストが大幅に上昇し、またＦＢＡＲが形成されるチップを小型化することができない。
【００１３】
また基板内の膜厚分布を補正してＦＢＡＲを形成する場合、次のような課題が生じる。まず、周波数調整膜を成膜する方法では、膜厚分布を完全に消すことが困難であり、完成したＦＢＡＲの基板面内での周波数分布が比較的大きなものとなる。このため、歩留まりが低下するという問題がある。また、イオンビームおよびレーザを用いてトリミングによって共振周波数を調整すると、一度に処理することができる面積が限られるため、ウエハに形成される全てのＦＢＡＲの共振周波数を調整するには非常に時間がかかるという問題がある。
【００１４】
図２６は、従来の薄膜バルク音響波共振子における、共振部１５の膜厚を変化させたときの共振特性を示すグラフである。図２６に示すグラフにおいて、縦軸はインピーダンスを示し、横軸は入力される信号の周波数を示す。図２６において、共振部１５全体を膜厚Ａとしたときの共振特性を点線で示し、共振部１５全体を膜厚Ｂとしたときの共振特性を破線で示し、共振部１５全体を膜厚Ｃとしたときの共振特性を実線で示す。膜厚Ａ＜膜厚Ｂ＜膜厚Ｃである。図２６からも判るように、共振部１５の膜厚を変化させた場合、直列共振周波数と並列共振周波数との差（以後、周波数差という）は変化せず、共振周波数が全体的にシフトしてしまう。すなわち、従来の技術のように、周波数調整膜または追加膜を付加して、共振周波数のシフトを行うと、周波数差を変化させることができないので、設計の自由度が低く、このようなＦＢＡＲを用いたフィルタの設計の自由度を向上させることができない。
【００１５】
本発明の目的は、小型で、回路に組み込んで用いるときに生じる信号の干渉および損失を抑制することができるとともに、設計の自由度の高く、低コストで所望の共振周波数特性を得ることができる薄膜バルク音響波共振子およびその製造方法を提供することである。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、小型で、信号の干渉および損失が少なく、かつ設計の自由度の高いフィルタおよび通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の薄膜バルク音響波共振子は、圧電体薄膜、前記圧電体薄膜の厚み方向の一表面上に積層される第１電極、および前記圧電体薄膜の厚み方向の他表面上に積層される第２電極を備え、前記圧電体薄膜と前記第１および第２電極とによって共振部が形成され、この共振部が音響的に絶縁される共振子本体と、
導電性を有し、前記共振子本体の前記厚み方向の一方または他方の少なくともいずれかで、前記共振部に離間して設けられ、前記共振子本体のうち前記共振部を除く残余の部分に接続されて、前記共振部に直列または並列に接続されるインピーダンス調整用の導体パターン膜と、
電気絶縁性を有し、前記厚み方向において前記共振部と前記導体パターン膜との間に設けられる絶縁部材とを含み、
前記導体パターン膜は、前記絶縁部材上において、インダクタンス素子を形成し、
前記絶縁部材は、積層構造を有し、前記導体パターン膜に接する側の層が磁性材料によって形成され、前記共振部側の層がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ベンゾシクロブテン、ポリイミドのいずれかによって形成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記絶縁部材は、前記厚み方向において前記共振部との間に空隙を形成することを特徴とする。
【００２０】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記厚み方向において前記共振部と前記絶縁部材との間に、前記共振部に接触して音響波を反射する音響反射部材が積層して設けられることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記絶縁部材は、前記音響反射部材とともに音響波を反射することを特徴とする。
【００２２】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記導体パターン膜は、前記絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極に接続されることを特徴とする。
【００２３】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、基板に、複数の前記共振子本体が形成され、各共振子本体に前記導体パターン膜が個別に接続されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明のフィルタは、前記薄膜バルク音響波共振子を用いて形成されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明の通信装置は、前記フィルタ装置と、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えることを特徴とする。
【００２６】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子の製造方法は、前記薄膜バルク音響波共振子の製造方法であって、
基板上に、複数の前記共振子本体と、各共振子本体に個別に接続される複数の前記導体パターン膜とを、複数の導体パターン膜が、各共振部のインピーダンスのばらつきを打ち消すように形成し、前記基板を分断して、複数の薄膜バルク音響波共振子を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、薄膜バルク音響波共振子に共振子本体とインピーダンス調整用の導体パターン膜とが含まれており、前記導体パターン膜が共振子本体に直列または並列に接続されるので、薄膜バルク音響波共振子のインピーダンスは、共振子本体のインピーダンスではなく、共振子本体と導体パターン膜とによって決定される。すなわち薄膜バルク音響波共振子のインピーダンスを、インピーダンス調整用の導体パターン膜によって変化させることができる。
【００２８】
導体パターン膜は、共振子本体のうち前記共振部を除く残余の部分に接続されるので、第１および第２電極に電圧が印加されることによって、振動する共振部の振動を妨げることがない。また共振部の層厚を変化させることによって共振特性を変化させるのではなく、共振子部に導体パターン膜が直列または並列に接続されることによって共振特性を変化させるので、薄膜バルク音響波共振子における直列共振周波数と並列共振周波数の差を変化させることができ、これによって設計の自由度を向上させることができる。
【００２９】
また薄膜バルク音響波共振子のインピーダンスが、共振子本体と導体パターン膜とによって決定されるので、外部素子を接続しなくても、導体パターン膜によって薄膜バルク音響波共振子のインピーダンスを調整することができる。すなわち電子回路に組み込んで用いるときに、外部素子を接続しなくても、導体パターン膜によって、インピーダンスマッチングを取ることができるので、回路に組み込んで用いるときに、外部素子に起因して発生する信号の損失および干渉を抑制することができる。また外部素子を接続する必要がないので、低コストで所望の共振周波数特性、すなわち所望の特性を持つ共振子およびそれを組合わせたフィルタ等の回路を得ることができる。
【００３０】
また導体パターン膜は、共振子本体の前記厚み方向の一方または他方の少なくともいずれかに設けられており、共振子本体と導体パターン膜とが圧電体薄膜の厚み方向に積層されることによって、導体パターン膜を設けても薄膜バルク音響波共振子を小型に形成することができる。
【００３１】
また、前記導体パターン膜が、インダクタンス素子を形成することによって、前述した効果を達成することができる。たとえば、インダクタンス素子を形成する導体パターン膜を共振部に直列に接続すると、インダクタンスの大きさに応じて直列共振周波数のみをシフトさせることができる。
また絶縁部材に導体パターン膜が積層して設けられるので、導体パターン膜と共振部とを前記厚み方向に離間させた状態を保持して、共振部とこの共振部に直列または並列に接続される導体パターン膜との不所望な電気的接触を防止することができる。
【００３２】
また本発明によれば、電気絶縁性を有する絶縁部材によって、共振部本体と導体パターン膜との間に厚み方向において共振部との間に空隙が形成されるので、共振部の振動が絶縁部材に漏れ出すことを抑制することができ、共振部を音響的に好適に絶縁することができる。
【００３３】
また本発明によれば、前記厚み方向において共振部と導体パターン膜との間に、前記共振部に接触して音響信号を反射する音響反射部材と、電気絶縁性を有する絶縁部材とが前記厚み方向に積層して設けられるので、共振部の振動が絶縁部材に漏れ出すことを抑制することができ、共振部を音響的に好適に絶縁することができるとともに、機械的に強固な共振子を形成することができる。
【００３４】
また本発明によれば、前記絶縁部材が、前記音響反射部材とともに音響波を反射する。音響反射部材は、たとえば低い音響インピーダンスを有する層と、高い音響インピーダンスを有する層とを積層して形成される。このような音響反射部材とともに絶縁部材が音響波を反射するので、音響反射部材を構成する層の数を低減することができ、音響反射部材を小型に形成することができるとともに、製造工程数および使用材料を低減して低コストで薄膜バルク音響波共振子を形成することができる。
【００３５】
また本発明によれば、導体パターン膜は、絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極に接続されるので、導体パターン膜と絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極とは、同電位となる。導体パターン膜と絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極との間には結合容量が形成されるが、導体パターン膜と絶縁部材を挟んで対向する第１電極または第２電極とは、同電位となるので、前記結合容量を最小限に抑制することができ、すなわち寄生容量を最小限に抑制することができる。これによって、導体パターン膜の厚みおよび形状にのみに依存させて、薄膜バルク音響波共振子のインピーダンスを調整することができるので、薄膜バルク音響波共振子の設計が容易となる。
【００３６】
また本発明によれば、基板に、複数の共振子本体が形成され、各共振子本体に導体パターン膜が個別に接続されるので、各共振子本体に個別に接続される導体パターン膜によって各共振部の共振周波数をそれぞれ個別にシフトさせることができる。たとえば、各共振部に接続される導体パターン膜のインピーダンスをそれぞれ異ならせることによって、薄膜バルク音響波共振子を使用した回路で使用される互いにインピーダンスの異なった共振子を形成することができ、薄膜バルク音響波共振子を回路に組み込むときの利便性を向上させることができる。
【００３７】
また本発明によれば、前記各構成のいずれかの薄膜バルク音響波共振子を、フィルタを構成する共振子として用いるので、従来の技術のＦＢＡＲおよびＳＭＲ（Solid Mounted
Resonator）を使用したフィルタに比べて、小型で、信号の干渉および損失が少なく、かつ設計の自由度の高いフィルタを構成することができる。またこのようなフィルタを低コストで製造することができる。
【００３８】
また本発明によれば、前記構成のフィルタを受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えるので、受信回路および送信回路における損失が小さくなったり、不要波の除去性能が上がったりする効果がある。また小型で、信号の干渉および損失が少なく、かつ設計の自由度の高いフィルタを用いて受信回路および送信回路を構成できるので、より感度を向上させることができ、小型で信頼性が高い通信装置を提供することができる。
【００３９】
また本発明によれば、前述した薄膜バルク音響波共振子を製造するときに、基板上に複数の共振子本体を形成して、これら各共振子本体に接続される導体パターン膜を、各共振子本体のインピーダンスのばらつきを抑制する、すなわち基板面内の各共振子本体の共振周波数分布を打ち消すように形成されるので、基板に複数の共振子本体を形成して、複数の薄膜バルク音響波共振子を、薄膜形成プロセスによって一括して形成するときに、複数の薄膜バルク音響波共振子の電気的な特性、すなわちインピーダンスを揃えることができ、歩留まりの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、本発明の実施の一形態の薄膜バルク音響波共振子２０の構造を模式的に示す平面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図であり、図３は図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。なお、図１〜図３の各図では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子２０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図１では、図解を容易にするために導体パターン膜２７に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【００４１】
薄膜バルク音響波共振子２０は、基板２１と、第１音響反射部材２２と、共振子本体２３と、接続電極２４と、第２音響反射部材２５と、絶縁部材２６と、インピーダンス調整用の導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。
【００４２】
基板２１は、薄膜バルク音響波共振子２０のベース部材である。基板２１上に、第１音響反射部材２２、共振子本体２３、接続電極２４、第２音響反射部材２５、絶縁部材２６、導体パターン膜２７および層間接続部材２８が形成される。基板２１は、厚みが０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度に選ばれる。本実施の形態では、基板２１は、直方体形状を有する。基板２１は、Ｓｉ（シリコン）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）およびガラスなどによって形成され、電気絶縁性を有する。基板２１の長手方向をＸ方向とし、短手方向をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。前記長手方向、短手方向および厚みは、互いに直交する。前記長手方向および短手方向は、基板２１の一表面２１ａの各辺に平行または垂直に延びる。
【００４３】
第１音響反射部材２２は、音響多層膜反射器を構成する。第１音響反射部材２２は、基板２１の厚み方向の一表面２１ａに積層される。第１音響反射部材２２は、ｎ×λ／４（記号ｎは正の奇数、記号λは層を伝播する音響波の波長）の厚みを持つ２種類の膜を、交互に複数層積層して構成される。本実施の形態では、前記ｎは、１に選ばれる。
【００４４】
第１音響反射部材２２は、第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３を積層して構成され、音響波を反射する。第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の音響インピーダンスの相違が大きいほど、良好な反射特性を得ることができ、音響波の反射率を高めることができる。第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の音響インピーダンスの比率は、好ましくは、５：１程度に選ばれる。第１音響反射部材構成膜３２は、高い固有音響インピーダンスを有し、たとえばＷおよびＭｏなどの金属材料、またはＡｌ２Ｏ３、ＺｎＯおよびＡｌＮなどの無機材料を用いて形成される。第２音響反射部材構成膜３３は、低い固有音響インピーダンスを有し、ＳｉＯ２などの無機材料、またはＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）およびポリイミドなどの有機材料を用いて形成される。第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の積層数は、２層〜８層程度に選ばれ、本実施の形態では、４層に選ばれる。
【００４５】
第１音響反射部材２２のうち、基板２１からこの基板２１の厚み方向Ｚに最も離反した表層には、第２音響反射部材構成膜３３が形成される。第２音響反射部材構成膜３３は、電気絶縁性を有するので、第１音響反射部材２２の厚み方向Ｚの一表面２２ａ上に積層して共振子本体２３が形成される。第１音響反射部材２２を構成する第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の積層数をどの様に選んだとしても、第１音響反射部材２２のうち、共振子本体２３の後述する共振部４０に接触する部分は、低い音響固有インピーダンスを有する第２音響反射部材構成膜３３によって形成される。このように第１音響反射部材２２を構成することによって、共振子本体２３の共振部４０を音響的に絶縁することができる。
【００４６】
共振子本体２３は、音響反射部材２２の厚み方向の一表面２２ａ上に設けられる。共振子本体２３は、圧電体薄膜３５と、圧電体薄膜３５の厚み方向の一表面３５ａ上に少なくとも一部が積層される第１電極３６と、圧電体薄膜３５の厚み方向の他表面３５ｂ上に少なくとも一部が積層される第２電極３７とを含んで構成される。圧電体薄膜３５と、第１電極３６と、第２電極３７とがＺ方向に重なる部分が、共振部４０を形成する。圧電体薄膜３５の厚み方向は、前記Ｚ方向である。圧電体薄膜３５と第１および第２電極３６，３７とがＺ方向に積層される部分が、共振部４０を形成する。
【００４７】
第２電極３７は、第１音響反射部材２２の厚み方向の一表面２２ａ上に形成される。第２電極３７は、第１音響反射部材２２の厚み方向の一表面２２ａで、第１音響反射部材２２のＸ方向の一端部４１からＸ方向の中央４２にわたって設けられ、本実施の形態では、第１音響反射部材２２の一表面２２ａの周縁４３に離間して設けられる。また本実施の形態では、第２電極３７はＺ方向から見て矩形状に形成され、その周縁は、Ｘ方向またはＹ方向に平行に延びる。
【００４８】
第２電極３７は、圧電体薄膜３５に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの金属材料を用いて形成される。第２電極３７は、スパッタおよびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの薄膜形成プロセスによって、第１音響反射部材２２の一表面２２ａ上に所定の厚さで第２電極３７の前駆体である金属層を積層し、この金属層をフォトリソグラフィ技術によって所定の形状に加工して形成される。また第２電極３７は、電極としての機能と同時に、共振部４０を構成する機能も有するので、薄膜バルク音響波共振子２０が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、第２電極３７を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、第２電極３７を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。第２電極３７の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子２０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振子本体２３の設計寸法、圧電体薄膜材料、電極材料を用いて異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。
【００４９】
また第２電極３７のＸ方向の一端部３７Ａは後述する絶縁部材２６から露出し、外部接続端子として機能する。
【００５０】
圧電体薄膜３５は、少なくとも一部が第２電極３７の厚み方向の一表面３７ａ上に形成される。本実施の形態では圧電体薄膜３５は、第２電極３７の厚み方向の一表面３７ａ上と第１音響波反射層２２の厚み方向の一表面２２ａ上とにわたって形成される。本実施の形態では、圧電体薄膜３５は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、Ｘ方向およびＹ方向における中央部に形成される。圧電体薄膜３５のＹ方向の長さＬ１は、第２電極３７の短手方向Ｙの長さＬ２よりも短く選ばれ、圧電体薄膜３５のＹ方向の中央と、第２電極３７のＹ方向の中央とは、Ｙ方向に垂直で同一の仮想一平面上に設けられる。
【００５１】
圧電体薄膜３５は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）およびＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体材料から成り、第１電極３６および第２電極３７によって印加される高周波電圧に応じて伸縮し、電気的な信号を機械的な振動に変換する機能を有する。圧電体薄膜３５はスパッタおよびＣＶＤなどの薄膜形成プロセスによって、第２電極３７の厚み方向の一表面３７ａ上と第１音響波反射層２２の厚み方向の一表面２２ａ上に所定の厚さで圧電体薄膜３５の前駆体を積層し、この前駆体をフォトリソグラフィ技術によって所定の形状に加工して形成される。
【００５２】
薄膜バルク音響波共振子２０が必要な共振特性を発揮するために、圧電体薄膜３５の厚みは、圧電体薄膜３５を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、圧電体薄膜３５を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。圧電体薄膜３５の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子２０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振子本体２３の設計寸法、圧電体薄膜材料、電極材料を用いて異なるが、０．３μｍ〜１．５μｍ程度に選ばれる。
【００５３】
第１電極３６は、少なくとも圧電体薄膜３５のうち、第２電極３７に積層される部分の厚み方向の一表面３５ａに積層される。本実施の形態では、圧電体薄膜３５の厚み方向の一表面３５ａと、第１音響波反射層２２の厚み方向の一表面２２ａ上とにわたって形成される。本実施の形態では、第１電極３６は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、Ｘ方向およびＹ方向における中央部に形成される。第１電極３６のＹ方向の長さＬ３は、圧電体薄膜３５のＹ方向の長さＬ１よりも短く選ばれ、第１電極３６のＹ方向の中央と、圧電体薄膜３５のＹ方向の中央とは、Ｙ方向に垂直で同一の仮想一平面上に設けられる。
【００５４】
第１電極３６は、第２電極３７ともに、圧電体薄膜３５に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの金属材料を用いて形成される。第１電極３６は、スパッタおよびＣＶＤなどの薄膜形成プロセスによって、圧電体薄膜３５の厚み方向の一表面３５ａ上および第１音響反射部材２２の一表面２２ａ上に所定の厚さで第１電極３６の前駆体である金属層を積層し、この金属層をフォトリソグラフィ技術によって所定の形状に加工して形成される。また第１電極３６は、電極としての機能と同時に、共振部４０を構成する機能も有するので、薄膜バルク音響波共振子２０が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、第１電極３６を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、第１電極３６を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。第１電極３６の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子２０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振子本体２３の設計寸法、圧電体薄膜材料および電極材料によって異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。
【００５５】
共振部４０のＸ方向の長さは、第１電極３６のＹ方向の長さと等しく、１０μｍ〜５００μｍ程度に選ばれる。また共振部４０のＸ方向の長さは、Ｚ方向から見て第１電極３６のＸ方向の一端と第２電極３７のＸ方向の他端との間のＸ方向における長さに等しく、１０μｍ〜５００μｍ程度に選ばれる。本実施の形態では、共振部４０は直方体形状となる。
【００５６】
接続電極２４は、第１音響波反射層２２の厚み方向の一表面２２ａ上に設けられる。接続電極２４は、共振部本体２３と離間して形成され、第１または第２電極３６，３７と同じ材料を用いて形成される。接続電極２４は、第１音響波反射層２２のＸ方向の他端部４４に設けられる。接続電極２４は、第１または第２電極３６，３７を形成するときに、前述した金属層をフォトリソグラフィ技術によって所定の形状に加工して形成される。接続電極２４は、薄膜バルク音響波共振子２０の外部接続端子として機能する。
【００５７】
第２音響反射部材２５は、音響多層膜反射器を構成する。第２音響反射部材２５は、共振子本体２３のうち、少なくとも共振部４０を構成する部分の厚み方向の一表面３６ａ上に積層される。第２音響反射部材２５は、第１電極３６の厚み方向の一表面３６ａ上に積層される。第２音響反射部材２５は、Ｚ方向から見て共振部４０の周縁よりも外方まで延びて形成される。第２音響反射部材２５は、第１音響反射部材２２と同様な構成であり、ｎ×λ／４（記号ｎは正の奇数、記号λは音響波の波長）の厚みを持つ２種類の膜を交互に複数層積層して構成される。本実施の形態では、ｎは１に選ばれる。
【００５８】
第２音響反射部材２５は、前述した第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３を積層して構成される。第２音響反射部材２５を構成する第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の積層数は、２層〜８層程度に選ばれ、本実施の形態では、２層に選ばれる。第２音響反射部材２５を構成する第１および第２音響反射部材構成膜３２，３３の積層数をどの様に選んだとしても、第２音響反射部材２５のうち、前記共振部４０に接触する部分は、低い音響固有インピーダンスを有する第２音響反射部材構成膜３３によって形成される。したがって本実施の形態では、第２音響反射部材２５のうち、基板２１から厚み方向Ｚに最も離反した表層には、第１音響反射部材構成膜３２が形成される。
【００５９】
第２音響反射部材２５によって、共振部４０の振動が絶縁部材２６に漏れ出すことを抑制することができ、共振部４０を音響的に好適に絶縁することができるとともに、機械的に強固な薄膜バルク音響波共振子２０を形成することができる。
【００６０】
絶縁部材２６は、共振子本体２３のうち第２電極３７のＸ方向の一端部３７Ａを除く部分と、第２音響反射部材２５と、接続電極２４のうちＸ方向の他端部２４Ｂを除く部分とを覆って、共振部本体２３、第２音響反射部材２５、第１音響反射部材２２および接続電極２４に積層して設けられる。また絶縁部材２６は、第１音響反射部材２２の一表面２２ａにもこの一表面２２ａの周縁部を除いて積層される。
【００６１】
絶縁部材２６は、電気絶縁性を有する材料を用いて形成され、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３などの無機材料、ならびにＢＣＢおよびポリイミドなどの有機材料などから成る。絶縁部材２６は、共振部４０と、導体パターン膜２７とを電気的に絶縁する役割を果たすと同時に、導体パターン膜２７によって実現される機能を向上させる目的も持っている。さらに絶縁部材２６は、導体パターン膜２７を支持する構造材として機能する。絶縁部材２６の厚み方向の一表面２６ａは、平面に形成される。絶縁部材２６を形成する材料は、共振部４０との電気的干渉を避けるために低誘電率のものが望ましい。
【００６２】
絶縁部材２６は、スピンコートおよび真空成膜装置などによって、共振部本体２０と、第２音響反射部材２５と、接続電極２４と、第１音響反射部材２２とに積層して、絶縁部材２６の前駆体を形成した後、フォトリソグラフィ技術によって所定の形状に加工して形成される。絶縁部材２６の厚みは、電気特性および機械特性の観点から精密に設計する必要があるが、１μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。ここで絶縁部材２６の厚みとは、第２音響反射部材２５に積層される部分の厚みである。
【００６３】
導体パターン膜２７は、絶縁部材２６の厚み方向、すなわち絶縁部材２６のＺ方向の一表面２６ａ上に積層して形成される。本実施の形態において導体パターン膜２７は、インダクタンス素子を形成する。以後、インダクタンス素子を形成する導体パターン膜２７を、インダクタパターン膜２７Ａという場合がある。導体パターン膜２７の少なくとも一部は、Ｚ方向から見て共振部４０に重なる位置に形成される。絶縁部材２６に導体パターン膜２７が積層して設けられるので、導体パターン膜２７と共振部４０とをＺ方向に離間させた状態を保持して、共振部４０とこの共振部４０と導体パターン膜２７との不所望な電気的接触を防止することができる。
【００６４】
インダクタパターン膜２７Ａの少なくとも一部は、絶縁部材２６を挟んで第１電極３６および接続電極２４に対向する位置に形成される。またインダクタパターン膜２７Ａは、絶縁部材２６のみを挟んで第２電極３７および圧電体薄膜３５のそれぞれに対向しない位置に形成される。
【００６５】
インダクタパターン膜２７Ａは、ストリップ状に形成され、Ｚ方向から見て略コ字形状に形成される。インダクタパターン膜２７Ａの層厚およびパターン幅は、電気特性および機械特性の観点から精密に設計する必要があるが、膜厚は好ましくは０．１μｍ〜５μｍ程度に選ばれ、パターン幅は好ましくは１μｍ〜５０μｍ程度に選ばれる。前記パターン幅は、インダクタパターン膜２７Ａのコ字形状を成す各延在部４５，４６，４７の延在方向および厚み方向に垂直な方向の寸法である。たとえば前記膜厚および前記パターン幅のいずれかを小さくすることによって、インダクタパターン膜２７Ａのインダクタンスを大きくすることができる。また長さを長くする、すなわち各延在部４５，４６，４７の長さを長くすることによって、インダクタパターン膜２７Ａのインダクタンスを大きくすることができる。
【００６６】
導体パターン膜２７は、真空蒸着、メッキおよびスピンコートなどの手法を用いて、絶縁部材２６のＺ方向の一表面２６ａ上に導体パターン膜２７の前駆体である金属層を成膜した後、この金属層をフォトリソグラフィ技術を用いて所定の形状に加工して形成される。また導体パターン膜２７は、信号の損失を低減するためにＡｕ、ＡｌおよびＣｕなどの導電率の高い金属材料を用いて形成される。
【００６７】
前述した絶縁部材２６には、この絶縁部材２６をＺ方向に貫通する貫通孔４８が形成される。貫通孔４８は、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂを含んでいる。第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂは、ビアホールであり、厚み方向に延びる。第１貫通孔４８Ａは、絶縁部材２６を介して第１電極３６および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第１貫通孔４８Ａは、第１電極３６のうち共振部４０を構成する部分を除く残余の部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成され、本実施の形態では第１電極３６のうち圧電体薄膜３５に重ならない部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成される。
【００６８】
第２貫通孔４８Ｂは、絶縁部材２６を介して接続電極２４および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第２貫通孔４８Ｂは、接続電極２４の一部が絶縁部材２６から露出するように形成される。
【００６９】
絶縁部材２６の第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂに臨む内周面の厚み方向に垂直な方向の内径は、Ｚ方向の一表面２６ａから他表面２６ｂに向かうに連れて小さくなるように形成され、前記内周面はテーパ形状に形成されることが望ましい。
【００７０】
層間接続部材２８は、第１および第２層間接続部材２８Ａ，２８Ｂを含んで構成される。第１層間接続部材２８Ａは、第１貫通孔４８Ａに形成され、第１電極３６および導体パターン膜２７と接続される。第１層間接続部材２８Ａは、インダクタパターン膜２７Ａの一端部に接続される。第１層間接続部材２８Ａは、第１貫通孔４８Ａを埋めて形成される。
【００７１】
第２層間接続部材２８Ｂは、第２貫通孔４８Ｂに形成され、接続導体層２４および導体パターン膜２７と接続される。第２層間接続部材２８Ｂは、インダクタパターン膜２７Ａの他端部に接続される。第２層間接続部材２８Ｂは、第２貫通孔４８Ｂを埋めて形成される。
【００７２】
層間接続部材２８は、絶縁部材２６をフォトリソグラフィ技術によってパターニングして第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂを形成した後、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂに真空成膜およびメッキなどによって金属材料を充填して形成される。絶縁部材２６の前駆体の一部を等方性のエッチングによって形成するか、または絶縁部材２６の前駆体を感光性レジストによって形成し、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂを形成する部分をグレーマスクを用いて露光して、エッチングを行うことによって、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂの内周面をテーパ形状に形成することができる。
【００７３】
層間接続部材２８は、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの導電率の高い金属材料を用いて形成される。また絶縁部材２６の厚みが薄い場合、および導体パターン膜２７の形成にＣＶＤなどカバレッジ性のよい成膜方法を用いた場合は、導体パターン膜２７を形成するときに、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂに層間接続部材２８を同時に形成することができる。
【００７４】
第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂに臨む内周面の形状、サイズについては特に限定はないが、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂに形成される層間接続部材２８の電気抵抗を低減するための観点から、できるだけ大きいものが望ましい。第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂの厚み方向に垂直な方向の最大直径は、たとえば導体パターン膜２７のパターン幅に選ばれる。
【００７５】
インダクタパターン膜２７Ａは、第１電極３６と層間接続部材２８を介して接続されるので、インダクタパターン膜２７Ａと第１電極３６とは同電位となる。インダクタパターン膜２７Ａと第１電極３６とは、絶縁部材２６を挟んで対向して配置されるので、インダクタパターン膜２７Ａと第１電極３６との間には、絶縁部材２６を介して容量結合が発生する。しかしながら、インダクタパターン膜２７Ａと第１電極３６とは同電位となるので、前記容量結合を最小限に抑えることができ、すなわち寄生容量を最小限に抑えることができ、インダクタパターン膜２７Ａよって薄膜バルク音響波共振子２０の特性を変化させる効果を最大限に引き出すことができる。
【００７６】
図４は、薄膜バルク音響波共振子２０の等価回路図である。図４に示されるように、薄膜バルク音響波共振子２０では、共振子本体２３と、インダクタンス素子を形成するインダクタパターン膜２７Ａとが直列に接続されている。インダクタパターンパターン膜２７Ａが共振子本体２３に直列に接続され、すなわちインダクタパターン膜２７Ａが共振部４０に直列に接続されるので、薄膜バルク音響波共振子２０のインピーダンスは、共振子本体２３のインピーダンスではなく、共振子本体２３とインダクタパターン膜２７Ａとによって決定される。すなわち薄膜バルク音響波共振子２０のインピーダンスを、インピーダンス調整用の導体パターン膜２７によって変化させることができる。
【００７７】
図５は、２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、縦軸はインピーダンスを示し、横軸は入力される信号の周波数を示す。入力される信号は電圧信号である。またここでは、インダクタパターン膜２７ＡのインダクタンスＬを、Ｌ＝０ｎＨ，０．８ｎＨ，１．５ｎＨとしたときの共振特性のシミュレーション結果を示している。図５では、前記共振子本体２３にＬ＝１．５ｎＨのインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続したときの共振特性を点線で示し、前記共振子本体２３にＬ＝０．８ｎＨのインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続したときの共振特性を破線で示し、共振子本体２３そのもの（Ｌ＝０ｎＨ）の共振特性を実線で示している。図５からも明らかなように、インダクタパターン膜２７Ａを接続することによって、薄膜バルク音響波共振子の直列共振周波数が低周波側にシフトし、並列共振周波数はシフトしないことが判る。またインダクタパターン膜２７Ａのインダクタンスが大きいほど、共振周波数を低周波側に、より大きくシフトさせることができる。
【００７８】
従来の技術のように、共振部４０の膜厚を変化させた場合、図２６からも判るように、周波数差は変化せず、共振周波数が全体的にシフトしてしまう。これに対して、共振部４０に直列にインダクタパターン膜２７Ａを接続した場合、図５に示すように、直列共振周波数のみが低周波数側にシフトするので、周波数差を大きくすることができる。これによって、薄膜バルク音響波共振子２０における直列共振周波数と並列共振周波数の差を変化させることができ、設計の自由度を向上させることができる。このような薄膜バルク音響波共振子２０をラダー型フィルタに用いると、より帯域幅の大きなフィルタを形成することができる。
【００７９】
このように本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０によれば、インダクタパターン膜２７Ａによって、薄膜バルク音響波共振子２０の共振周波数を変化させることができ、すなわちインピーダンスを変化させることができる。インダクタパターン膜２７Ａは、共振子本体２３とともに基板２１上に集積化して形成することができるので、薄膜バルク音響波共振子２０を小型に形成することができる。インダクタパターン膜２７Ａのインダクタンスは、共振周波数をシフトすべき薄膜バルク音響波共振子の電気特性によって精密に設計する必要があるが、有効な周波数シフトを得るという観点から、好ましくはＬ＝０．１ｎＨ〜１０ｎＨ程度に選ばれる。
【００８０】
また前記導体パターン膜２７は、共振子本体２３のうち共振部４０を除く残余の部分に接続されるので、第１および第２電極３６，３７に電圧が印加されることによって、振動する共振部４０の振動を妨げることがない。
【００８１】
薄膜バルク音響波共振子２０ではそのインピーダンスが、共振子本体２３と導体パターン膜２７とによって決定されるので、外部素子を接続しなくても、導体パターン膜２７によってインピーダンスを調整することができる。すなわち電子回路に組み込んで用いるときに、外部素子を接続しなくても、導体パターン膜２７によって、インピーダンスマッチングを取ることができるので、回路に組み込んで用いるときに、外部素子に起因して発生する信号の損失および干渉を抑制することができる。また外部素子を接続する必要がないので、低コストで所望の共振周波数特性を得ることができる。
【００８２】
また共振子本体２３と導体パターン膜２７とが圧電体薄膜３５の厚み方向、すなわちＺ方向に積層されることによって、導体パターン膜２７を設けても薄膜バルク音響波共振子２０を小型に形成することができる。
【００８３】
第１および第２音響反射部材２２，２５を使用する場合は、従来の技術のように空隙によって共振部４０を音響的に絶縁する場合と比較して、薄膜バルク音響波共振子２０の電気特性が若干低下する。しかしながら空隙によって共振部４０を音響的に絶縁する場合と比較して機械的に強固であり、特に薄膜バルク音響波共振子２０のように、共振部４０に積層して導体パターン膜２７を形成する場合には、第１および第２音響反射部材２２，２５を使用する方が耐久性を向上させることができる。
【００８４】
また薄膜バルク音響波共振子２０では、共振部４０が絶縁部材２６によって覆われているので、共振部４０の表面に異物が付着したり水分が吸着したり、共振部の内部に水分が浸入して信号電流のリークおよび共振部の破壊されてしまうことがない。したがって、異物付着によって共振周波数が変化してしまうことがないので、信頼性を向上させることができる。
【００８５】
図６は、本発明の実施の他の形態の薄膜バルク音響波共振子６０の構造を概略的に示す平面図であり、図７は図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た断面図である。なお、図６および図７の各図では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子６０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図６では、図解を容易にするために導体パターン膜２７に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【００８６】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子６０は、図１に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子２０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。
【００８７】
薄膜バルク音響波共振子６０は、基板２１と、第１音響反射部材２２と、共振子本体２３と、第２音響反射部材２５と、絶縁部材２６と、導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。第１電極３６は、第１音響波反射層２２の厚み方向の一表面２２ａのＸ方向の他端部まで延びる。本実施の形態では、第１電極３６のＸ方向の他端部が絶縁部材２６から露出し、外部接続端子として機能する。
【００８８】
前述の図１に示す本実施の形態では、導体パターン膜２７はインダクタンス素子を形成しているが、本実施の形態では、導体パターン膜２７は、キャパシタンス素子を形成する。以後、キャパシタンス素子を形成する導体パターン膜２７を、キャパシタパターン膜２７Ｂと言う場合がある。
【００８９】
キャパシタパターン膜２７Ｂは、第１キャパシタパターン部８１と、第２キャパシタパターン部８２とを含んで構成される。第１キャパシタパターン部８１と、第２キャパシタパターン部８２とは、離間して形成され、ギャップキャパシタを形成する。第１キャパシタパターン部８１は、絶縁部材２６を挟んで第１電極３６に対向する位置に延びて形成される。第２キャパシタパターン部８２は、絶縁部材２６を挟んで第２電極３７に対向する位置まで延びて形成される。
【００９０】
キャパシタパターン膜２７Ｂは、第１キャパシタパターン部８１と第２キャパシタパターン部８２とのギャップ部を櫛歯状に形成する、いわゆるインターディジタル・キャパシタによって実現される。これによってキャパシタパターン膜２７Ｂが有するキャパシタンスを大きくすることができる。第１キャパシタパターン部８１は、略直方体形状に形成され、第１キャパシタパターン部８１の第２キャパシタパターン部８２に臨むＸ方向の端部８１Ａには、Ｘ方向の一方に突出する凸部８３が形成される。第２キャパシタパターン部８２は、略直方体形状に形成され、第２キャパシタパターン部８２の第１キャパシタパターン部８１に臨むＸ方向の端部８２Ｂには、Ｘ方向の他方に退避する凹所８４が形成される。前記凸部８３が前記凹所８４に挿入されて、第１キャパシタパターン部８１と第２キャパシタパターン部８２とが近接して設けられる。第１キャパシタパターン部８１の前記凸部８３と、第２キャパシタパターン部８２の凹所８４との間に形成されるギャップ部は、圧電体薄膜３５のうち、Ｚ方向から見て、第２電極３７のＸ方向の端部からＸ方向の一方に突出する部分に積層される。第１キャパシタパターン部８１は、Ｚ方向から見て絶縁部材２６を挟んで、第１電極３６および圧電体薄膜３５には対向するが、第２電極３６に対向しない位置に形成される。第２キャパシタパターン部８２は、Ｚ方向から見て絶縁部材２６を挟んで第２電極３７および圧電体薄膜３５には対向するが、第１電極３６に対向しない位置に形成される。
【００９１】
絶縁部材２６には、絶縁部材２６を厚み方向に貫通する第３および第４貫通孔４８Ｃ，４８Ｄが形成される。第３および第４貫通孔４８Ｃ，４８Ｄは、ビアホールであり、絶縁部材２６の厚み方向に延びる。第３貫通孔４８Ｃは、絶縁部材２６を介して第１電極３６および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第３貫通孔４８Ｃは、第１電極３６のうち共振部４０を構成する部分を除く残余の部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成され、本実施の形態では第１電極３６のうち圧電体薄膜３５に重ならない部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成される。
【００９２】
第４貫通孔４８Ｄは、絶縁部材２６を介して第２電極３７および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第４貫通孔４８Ｄは、第２電極３７のうち共振部４０を構成する部分を除く残余の部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成され、本実施の形態では第２電極３７のうち圧電体薄膜３５に重ならない部分の一部が絶縁部材２６から露出するように形成される。
【００９３】
第３および第４貫通孔４８Ｃ，４８Ｄは、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂと同様な形状に形成される。層間接続部材２８は、第３および第４層間接続部材２８Ｃ，２８Ｄを含んで構成される。第３層間接続部材２８Ｃは、第３貫通孔４８Ｃを埋めて形成され、第１キャパシタパターン部８１に接続される。第４層間接続部材２８Ｄは、第４貫通孔４８Ｄを埋めて形成され、第２キャパシタパターン部８２に接続される。第３および第４貫通孔４８Ｃ，４８Ｄは、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂと同様に形成され、第３および第４層間接続部材２８Ｃ，２８Ｄは、第１および第２層間接続部材２８Ａ，２８Ｂと同様に形成される。
【００９４】
第１キャパシタパターン部８１は、第１電極３６と第３層間接続部材２８Ｃを介して接続され、第１キャパシタパターン部８１と第１電極３６とは同電位となる。第２キャパシタパターン部８２は、第２電極３７と第４層間接続部材２８Ｄを介して接続され、第２キャパシタパターン部８２と第２電極３７とは同電位となる。第１キャパシタパターン部８１と第１電極３６とは、絶縁部材２６を挟んで対向して配置されるので、第１キャパシタパターン部８１と第１電極３６との間には、絶縁部材２６を介して容量結合が発生する。また第２キャパシタパターン部８２と第２電極３７とは、絶縁部材２６を挟んで対向して配置されるので、第２キャパシタパターン部８２と第２電極３７との間には、絶縁部材２６を介して容量結合が発生する。しかしながら、第１キャパシタパターン部８１と第１電極３７とは同電位となり、第２キャパシタパターン部８２と第２電極３７とは同電位となるので、前記容量結合をそれぞれ最小限に抑えることができ、導体パターン膜２７よって薄膜バルク音響波共振子の特性変化させる効果を最大限に引き出すことができる。
【００９５】
キャパシタパターン膜２７Ｂの層厚およびパターン幅は、電気特性および機械特性の観点から精密に設計する必要があるが、膜厚は好ましくは０．１μｍ〜５μｍ程度に選ばれ、パターン幅は好ましくは１μｍ〜５０μｍ程度に選ばれる。前記パターン幅は、キャパシタパターン膜２７Ｂの長手方向および厚み方向に垂直な方向の寸法である。たとえば前記膜厚および前記パターン幅のいずれかを大きくすることによって、キャパシタパターン膜２７Ｂのキャパシタンスを大きくすることができる。
【００９６】
本実施の形態では、第１キャパシタパターン部８１には２つの凸部８３が形成され、第２キャパシタパターン部８２には、２つの凹所８４が形成されている。前記凸部８３および凹所８４の大きさ、凸部８３および凹所８４の数、および第１キャパシタパターン部８１と第２キャパシタパターン部８２との間隔は、得るべきキャパシタの容量に基づいて適宜決定され、たとえば凸部８３および凹所８４の幅を大きくするか、凸部８３および凹所８４の数を増加するか、第１キャパシタパターン部８１と第２キャパシタパターン部８２との間隔を小さくするかによって、キャパシタンスを大きくすることができる。
【００９７】
図８は、薄膜バルク音響波共振子６０の等価回路図である。図４に示されるように、薄膜バルク音響波共振子２０では、共振子本体２３と、キャパシタンス素子を形成するキャパシタパターン膜２７Ｂとが並列に接続されている。キャパシタパターン膜２７Ｂが共振子本体２３に並列に接続され、すなわちキャパシタパターン膜２７Ｂが共振部４０に並列に接続されるので、薄膜バルク音響波共振子６０のインピーダンスは、共振子本体２３のインピーダンスではなく、共振子本体２３とキャパシタパターン膜２７Ｂとによって決定される。すなわち薄膜バルク音響波共振子２０のインピーダンスを、インピーダンス調整用の導体パターン膜２７によって変化させることができる。
【００９８】
図９は、２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。図９に示す各グラフにおいて、縦軸はインピーダンスを示し、横軸は入力される信号の周波数を示す。入力される信号は電圧信号である。またここでは、キャパシタパターン膜２７ＢのキャパシタンスＣを、Ｃ＝０ｐＦ，０．５ｐＦ，１．０ｐＦとしたときの共振特性のシミュレーション結果を示している。
【００９９】
図９では、前記共振子本体２３にＣ＝１．０ｐＦのキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性を点線で示し、前記共振子本体２３にＣ＝０．５ｐＦのキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性を破線で示し、共振子本体２３そのもの（Ｃ＝０ｐＦ）の共振特性を実線で示している。図９からも明らかなように、キャパシタパターン膜２７Ｂを接続することによって、薄膜バルク音響波共振子の並列共振周波数が低周波数側にシフトし、直列共振周波数はシフトしないことが判る。またキャパシタパターン膜２７Ｂのキャパシタンスが大きいほど、共振周波数を低周波側に、より大きくシフトさせることができる。
【０１００】
従来の技術のように、共振部４０の膜厚を変化させた場合、図２６からも判るように、周波数差は変化せず、共振周波数が全体的にシフトしてしまう。これに対して、共振部４０に並列にキャパシタパターン膜２７Ｂを接続した場合、図９に示すように、並列共振周波数のみが低周波数側にシフトする。このような薄膜バルク音響波共振子をラダー型フィルタに用いると、より急峻な遷移帯域幅のフィルタを形成することができる。
【０１０１】
このように本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子６０によれば、キャパシタパターン膜２７Ｂによって、薄膜バルク音響波共振子の共振周波数を変化させることができ、すなわちインピーダンスを変化させることができる。キャパシタパターン膜２７Ｂは、共振子本体２３とともに基板２１上に集積化して形成することができる。キャパシタパターン膜２７Ｂのキャパシタンスは、共振周波数をシフトすべき薄膜バルク音響波共振子の電気特性によって精密に設計する必要があるが、有効な周波数シフトを得るという観点から、好ましくはＣ＝０．１ｐＦ〜１０ｐＦ程度に選ばれる。
【０１０２】
また薄膜バルク音響波共振子６０によれば、前述した実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と同様な効果を得ることができる。すなわち、前記導体パターン膜２７は、共振子本体２３のうち共振部４０を除く残余の部分に接続されるので、第１および第２電極３６，３７に電圧が印加されることによって、振動する共振部４０の振動を妨げることがない。また外部素子を接続しなくても、導体パターン膜２７によって、インピーダンスマッチングを取ることができるので、回路に組み込んで用いるときに、外部素子に起因して発生する信号の損失および干渉を抑制することができる。また外部素子を接続する必要がないので、低コストで所望の共振周波数特性を得ることができる。また小型に形成することができ、耐久性を向上させることができ、さらに信頼性を向上させることができる。
【０１０３】
図１０は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０の構造を概略的に示す平面図である。図１０では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子７０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図１０では、図解を容易にするために導体パターン膜２７に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【０１０４】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０は、図１および図６に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０，６０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子２０，６０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。前述した図１に示される実施の形態では、導体パターン膜２７としてインダクタパターン膜２７Ａのみが形成され、前述した図６に示される実施の形態では、導体パターン膜２７としてキャパシタパターン膜２７Ｂのみが形成されているが、薄膜バルク音響波共振子７０は、導体パターン膜２７として、インダクタパターン膜２７Ａおよびキャパシタパターン膜２７Ｂが形成される。インダクタパターン膜２７ＡのＹ方向の一方にキャパシタパターン膜２７Ｂが形成される。
【０１０５】
図１１は、薄膜バルク音響波共振子７０の等価回路図である。図１１に示されるように、薄膜バルク音響波共振子７０では、共振子本体２３と、インダクタンス素子を形成するインダクタパターン膜２７Ａとが直列に接続され、共振子本体２３と、キャパシタンス素子を形成するキャパシタパターン膜２７Ｂとが並列に接続されている。薄膜バルク音響波共振子７０においても、薄膜バルク音響波共振子７０のインピーダンスを、インピーダンス調整用の導体パターン膜２７によって変化させることができる。
【０１０６】
図１２は、２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続し、かつ前記共振子本体２３にキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。図１２に示す各グラフにおいて、縦軸はインピーダンスを示し、横軸は入力される信号の周波数を示す。入力される信号は電圧信号である。またここでは、インダクタパターン膜２７ＡのインダクタンスＬを、Ｌ＝０ｎＨ，０．８ｎＨとして、キャパシタパターン膜２７ＢのキャパシタンスＣを、Ｃ＝０ｐＦ，０．５ｐＦとしたときの共振特性のシミュレーション結果を示している。
【０１０７】
図１２では、前記共振子本体２３にＬ＝０．８ｎＨのインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続し、かつＣ＝１．０ｐＦのキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性を破線で示し、共振子本体２３そのもの（Ｌ＝０ｎＨかつＣ＝０ｐＦ）の共振特性を実線で示している。図１２からも明らかなように、インダクタパターン膜２７Ａおよびキャパシタパターン膜２７Ｂを接続することによって、直列共振周波数および並列共振周波数の双方が、低周波数側にシフトすることが判る。
【０１０８】
共振部４０に直列にインダクタパターン膜２７Ａを接続し、かつ共振部４０に並列にキャパシタパターン膜２７Ｂを接続した場合では、直列共振周波数と並列共振周波数との両者が変化するが、インダクタパターン膜２７Ａのインダクタンスおよびキャパシタパターン膜２７Ｂのキャパシタンスを調整することによって、周波数差を変化させることができる。このような薄膜バルク音響波共振子をラダー型フィルタに用いると、帯域幅の設計の自由度が向上されたフィルタを形成することができる。
【０１０９】
このように本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０によれば、インダクタパターン膜２７Ａおよびキャパシタパターン膜２７Ｂによって、薄膜バルク音響波共振子の共振周波数を変化させることができ、すなわちインピーダンスを変化させることができる。薄膜バルク音響波共振子７０では、前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０，６０と同様な効果を達成することができる。
【０１１０】
図１３は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０の構造を概略的に示す平面図であり、図１４は図１３の切断面線ＸＩＶ−ＸＩＶから見た断面図である。なお、図１３および図１４の各図では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子８０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図１３では、図解を容易にするために導体パターン膜２７に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【０１１１】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０は、図１に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子２０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。前述した図１に示される実施の形態では、共振部４０の音響的なアイソレーションを取るために、第１および第２音響反射部材２２，２５が形成されているが、本実施の形態では、第１および第２音響反射部材２２，２５を備えず、共振部４０の音響的なアイソレーションを取るために、基板２１に基板貫通孔６１が形成され、また共振部４０と絶縁部材２６との間に空隙６２が形成される。
【０１１２】
薄膜バルク音響波共振子６０は、基板２１と、共振子本体２３と、接続電極２４と、絶縁部材２６と、導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。薄膜バルク音響波共振子２０では、共振子本体２３および接続電極２４は、第１音響反射部材２２の一表面２２ａに積層されているが、薄膜バルク音響波共振子８０では、共振子本体２３および接続電極２４は、基板２１の一表面２１ａに、同様に積層される。
【０１１３】
基板貫通孔６１は、基板２１をＺ方向に貫通して形成され、第２電極３７のうち、圧電体薄膜３５および第１電極３６が積層される部分が基板貫通孔６１から露出する。本実施の形態では、第２電極３７のうち基板貫通孔６１から露出する部分と、圧電体薄膜３５および第１電極３６うち、前記第２電極３７の基板貫通孔６１から露出する部分に積層される部分とによって、共振部４０が形成される。基板貫通孔６１に臨む内周面は、Ｚ方向に垂直な方向の断面が矩形状となる筒形状に形成される。基板貫通孔６１に臨む内周面のＺ方向の断面の各辺は、Ｚ方向またはＹ方向に沿って延びる。
【０１１４】
絶縁部材２６は、共振部４０から離間して、共振部４０を外囲して設けられる。共振子本体２３のうち、少なくとも圧電性薄膜３５ならびに第１および第２電極３６，３７が積層される積層部と絶縁部材２６との間に空隙６２が形成される。前記空隙６２は、共振部４０を絶縁部材２６および導体パターン膜２７からアイソレートするために設けられている。第１電極３６のうち共振部４０に含まれる部分の厚み方向の一表面３６ａと絶縁部材２６とは厚み方向に、予め定める距離Ｌ４離間する。予め定める距離Ｌ４は、たとえば２μｍ〜２０μｍに選ばれる。
【０１１５】
空隙６２は、共振部４０に積層してＳｉ、ＳｉＯ２および樹脂材料などによって犠牲層を成膜し、その後絶縁部材２６および導体パターン２７を形成した後に、前記犠牲層をエッチングによって除去して形成される。前記犠牲層のエッチングの方法は、ＸｅＦ２、ＨＦおよびプラズマなどを用いた気相法、ならびにエッチング液を使用した液相法などが使用される。
【０１１６】
基板２１に基板貫通孔６１を形成することによって、前述した第１音響反射部材２２と同様な効果を達成することができ、また前記空隙６２を形成することによって、前述した第２音響反射部材２５と同様の効果を達成することができる。したがって、本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０は、前述した実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と同様な効果を達成することができる。また第１および第２音響反射部材２２，２５よりも空気の方が音響波の損失が小さいので、本実施の形態のように、基板貫通孔６１および空隙６２によって共振部４０を音響的に絶縁すると、図１に示す実施の形態のように第１および第２音響反射部材２２，２５によって共振部４０を音響的に絶縁する場合と比較して、信号の損失をより抑制することができる。
【０１１７】
図１５は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子９０の構造を概略的に示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子９０は、図１および図１３に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０，８０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子２０，８０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。薄膜バルク音響波共振子９０は、基板２１と、第１音響反射部材２２と、共振子本体２３と、接続電極２４と、絶縁部材２６と、インピーダンス調整用の導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。導体パターン膜２７は、インダクタパターン膜２７Ａであり、層間接続部材２８は、第１および第２層間接続部材２８Ａ，２８Ｂを含んで構成される。
【０１１８】
前述した図１に示される実施の形態では、共振部４０を音響的に絶縁するために、第１および第２音響反射部材２２，２５が形成され、前述した図１３に示される実施の形態では、共振部４０を音響的に絶縁するために、基板貫通孔６１および空隙６２が形成されているが、本実施の形態では、共振部４０を音響的に絶縁するために前記第１音響反射部材２２と、前記空隙６２とが形成される。このような構成であっても、前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０，８０と、同様な効果を達成することができる。
【０１１９】
図１６は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１００の構造を概略的に示す平面図であり、図１７は図１６の切断面線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩから見た断面図である。なお、図１６および図１７の各図では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子１００の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図１６では、図解を容易にするために導体パターン膜２７に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【０１２０】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１００は、図６および図１３に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子６０，８０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子６０，８０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。薄膜バルク音響波共振子１００は、基板２１と、共振子本体２３と、絶縁部材２６と、導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。導体パターン膜２７は、キャパシタパターン膜２７Ｂであり、層間接続部材２８は、第３および第４層間接続部材２８Ｃ，２８Ｄを含んで構成される。共振子本体２３は、基板２１の一表面２１ａ上に積層される。
【０１２１】
前述した図６に示される実施の形態では、共振部４０の音響的なアイソレーションを取るために、第１および第２音響反射部材２２，２５が形成されているが、本実施の形態では、第１および第２音響反射部材２２，２５を備えず、図１３に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０と同様に、共振部４０の音響的なアイソレーションを取るために、基板２１に基板貫通孔６１が形成され、また共振部４０と絶縁部材２６との間に空隙６２が形成される。このような薄膜バルク音響波共振子１００は、前述した図６に示す実施の形態の薄膜バルク音響波共振子６０と同様の効果を達成することができる。
【０１２２】
図１８は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１１０の構造を概略的に示す平面図であり、図１９は図１８の切断面線ＸＩＸ−ＸＩＸから見た断面図であり、図２０は図１８の切断面線ＸＸ−ＸＸから見た断面図である。なお、図１８および図１９の各図では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子１１０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図１８では、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。
【０１２３】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１１０は、図１に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子２０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。
【０１２４】
薄膜バルク音響波共振子１１０は、基板２１と、第１音響反射部材２２と、共振子本体２３と、接続電極２４と、絶縁部材２６と、導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。導体パターン膜２７は、インダクタパターン膜２７Ａである。
【０１２５】
薄膜バルク音響波共振子１１０では、基板２１のＺ方向の一表面２１ａ上に導体パターン膜２７が形成され、導体パターン膜２７のＺ方向の一表面２７ａおよび基板２１の厚み方向の一表面２１ａのうち導体パターン膜２７が形成される部分を除く残余の部分に積層して、絶縁部材２６が積層され、絶縁部材２６のＺ方向の一表面２６ａに第１音響反射部材２２が積層され、第１音響反射部材２２のＺ方向の一表面２２ａに共振子本体２３と接続電極２４とが積層して形成される。導体パターン膜２７によって生じる段差を軽減するために、スピンコートによって絶縁部材２６を形成したり、絶縁部材２６にポリッシングによる平坦化などの措置を講じたりした後に、共振子本体２３を形成する必要がある。前記絶縁部材２６に平坦化層を積層して形成して、導体パターン膜２７によって生じる段差を軽減してもよい。
【０１２６】
第１音響反射部材２２および絶縁部材２６から成る積層体１１１には、この積層体１１１を厚み方向に貫通する第５および第６貫通孔４８Ｅ，４８Ｆが形成される。第５および第６貫通孔４８Ｅ，４８Ｆは、ビアホールであり、積層体１１１の厚み方向に延びる。第５貫通孔４８Ｅは、前記積層体１１１を介して第１電極３６および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第５貫通孔４８Ｅは、インダクタパターン膜２７Ａの一端部が積層体１１１から露出するように形成される。
【０１２７】
第６貫通孔４８Ｆは、前記積層体１１１を介して接続電極２４および導体パターン膜２７を接続するために形成される。第６貫通孔４８Ｆは、インダクタパターン膜２７Ａの他端部が積層体１１１から露出するように形成される。
【０１２８】
第５および第６貫通孔４８Ｅ，４８Ｆは、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂと同様な形状に形成される。層間接続部材２８は、第５および第６層間接続部材２８Ｅ，２８Ｆを含んで構成される。第５層間接続部材２８Ｅは、第５貫通孔４８Ｅを埋めて形成され、インダクタパターン膜２７Ａの一端部と、第１電極３６のうち音響反射部材２２のＺ方向の一表面２２ａ上に形成される部分とに接続される。第６層間接続部材２８Ｆは、第６貫通孔４８Ｆを埋めて形成され、インダクタパターン膜２７Ａと接続電極２４とに接続される。
【０１２９】
第３および第４貫通孔４８Ｅ，４８Ｆは、第１および第２貫通孔４８Ａ，４８Ｂと同様に形成される。第５および第６層間接続部材２８Ｅ，２８Ｆは、第１および第２層間接続部材２８Ａ，２８Ｂと同様に形成される。
【０１３０】
以上のような薄膜バルク音響波共振子１１０は、前述した図１に示す実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０と同様な効果を達成することができる。
【０１３１】
図２１は、本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１２０の構造を概略的に示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１２０は、図１３および図２０に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０，１１０と類似しており、本実施の形態の構成には、前述の薄膜バルク音響波共振子８０，１１０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。薄膜バルク音響波共振子１２０は、基板２１と、共振子本体２３と、接続電極２４と、絶縁部材２６と、導体パターン膜２７と、層間接続部材２８とを含んで構成される。導体パターン膜２７は、インダクタパターン膜２７Ａである。共振子本体２３と、接続電極２４とは、絶縁部材２６の厚み方向の一表面２６ａに積層される。
【０１３２】
前述した図１８に示される実施の形態では、共振部４０を音響的に絶縁するために、第１音響反射部材２２が形成されているが、本実施の形態では、第１音響反射部材２２を備えず、共振部４０を音響的に絶縁するために、絶縁部材２６と基板２１および導体パターン膜２７との間に空隙１２１が形成される。空隙１２１は、Ｚ方向において共振部４０と基板２１とに挟まれる領域に少なくとも形成される。このような構成であっても、前述した実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０，１１０と、同様な効果を達成することができる。
【０１３３】
本発明の各実施の形態では、インダクタパターン膜２７Ａはストリップ状に形成されているが、本発明のさらに他の実施の形態において、インダクタパターン膜２７Ａは、リング状に形成されてもよく、スパイラル状に形成してもよい。インダクタパターン膜２７Ａをリング状またはスパイラル状に形成すると、インダクタパターン膜２７Ａをストリップ状に形成する場合と比較して、同じ面積で形成するときにインダクタンスを大きくすることができる。
【０１３４】
また本発明の各実施の形態では、導体パターン膜２７が絶縁部材２６を介して同電位となる第１電極３６または第２電極３７に対向するように形成されているが、本発明のさらに他の実施の形態では、導体パターン膜２７は、絶縁部材２６を介して同電位とならない第１電極３６または第２電極３７に対向して形成されてもよい。
【０１３５】
また本発明の各実施の形態では、インダクタパターン膜２７Ａを、共振部４０に直接に接続しているが、本発明のさらに他の実施の形態において、インダクタパターン膜２７Ａを共振部４０に並列に接続してもよい。
【０１３６】
また本発明の各実施の形態では、キャパシタパターン膜２７Ｂを、共振子４０に並列に接続しているが、本発明のさらに他の実施の形態において、キャパシタパターン膜２７Ｂを共振部４０に直列に接続してもよい。
【０１３７】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、絶縁部材２６とインダクタパターン膜２７Ａとの間、またはインダクタパターン膜２７Ａの厚み方向の一表面上に磁性体材料から成る膜を形成してもよい。これによってインダクタパターン膜２７Ａのインダクタンス成分を大きくすることができる。
【０１３８】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、キャパシタパターン膜２７Ｂは、厚み方向に絶縁部材を挟んで電極を重ねて形成し、いわゆるＭＩＭ（Metal Insulator Metal）タイプのキャパシタンス素子を形成してもよい。このようなキャパシタンス素子は、製造工程は少し複雑になるが、キャパシタンス成分を大きくすることができる。
【０１３９】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、絶縁部材２６とキャパシタパターン膜２７Ｂとの間、またはキャパシタパターン膜２７Ｂのギャップ部に高誘電体材料から成る膜を形成してもよい。これによって、キャパシタパターン膜２７Ｂのキャパシタンス成分を大きくすることもできる。
【０１４０】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、導体パターン膜２７によって、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子などを形成するために、絶縁部材２６を磁性材料および高誘電率材料などによって形成する必要がある場合があるときには、絶縁部材２６を低誘電率材料から成る層と、磁性材料および高誘電率材料などから成る層とを積層して形成してもよい。このような構成とすると、導体パターン膜２７と共振部４０との電気的干渉を抑制しつつ、導体パターン膜２７によって高いインダクタンスを有するインダクタ素子または高いキャパシタンスを有するキャパシタンス素子を形成することができる。
【０１４１】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、前記絶縁部材２６が、第１または第２音響反射部材２２，２５とともに、音響波を反射する構成としてもよい。前記第１および第２音響反射部材２２，２５は、その層数が多いほど良好な反射特性を持ち、すなわち第１および第２音響反射部材２２，２５による信号の損失を低減することができ、特にＱ値が高い薄膜バルク音響波共振子を実現することができる。絶縁部材２６が、第１または第２音響反射部材２２，２５とともに音響波を反射する場合、絶縁部材２６が第１または第２音響反射部材２２，２５と音響波を反射しない場合と比較して、より高いＱ値の薄膜バルク音響波共振子を形成することができる。また絶縁部材２６が、第１または第２音響反射部材２２，２５とともに、音響波を反射する、すなわち音響反射部材を形成する場合、絶縁部材２６が音響反射部材を形成しない場合と比較して、同じＱ値を達成するためには、より少ない層数で第１または第２音響反射部材２２，２５を形成することができ、製造工程を少なくして、生産性を向上させることができ、また薄膜バルク音響波共振子を小型化し、製造コストを削減することができる。
【０１４２】
絶縁部材２６が、第１または第２音響反射部材２２，２５とともに音響波を反射するためには、絶縁部材２６が高いインピーダンスを有する第１音響反射部材構成膜３２に積層されるように第１および第２音響反射部材２２，２５を形成し、絶縁部材２６と第１音響反射部材構成膜３２との界面での音響反射を利用する。たとえば、第２音響反射部材２５をＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との４層によって形成し、絶縁部材２６をポリイミドによって形成した場合、第１電極３６に近い側から順に、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ポリイミド層という層構成となる。シミュレーションによれば、この場合の薄膜バルク音響波共振子のＱ値は、２０００以上となる。これに対し、第２音響反射部材２５の層を１層増加させて、第１電極３６に近い側から順に、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層という層構成とした場合、Ｑ値は、約１５０と大幅に低下する。これは絶縁部材２６を、音響反射部材の一部として設計しなかったためで、追加したＳｉＯ２層が、Ａｌ２Ｏ３層とポリイミド層との間の音響インピーダンスマッチング層として働いたため、Ａｌ２Ｏ３層とポリイミド層との間における音響の反射機能が消失したためである。なお、絶縁部材２６が、第１または第２音響反射部材２２，２５とともに音響波を反射するためには、絶縁部材２６の厚みは、好ましくはλ／４（記号λは層を伝播する音響波の波長）の奇数倍に選ばれる。
【０１４３】
また前述した各実施の形態では、圧電体薄膜３５、第１および第２電極３６，３７の平面形状はそれぞれ矩形状であるが、本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態において、圧電体薄膜３５、第１および第２電極３６，３７の平面形状を、円形状、不定形状または台形状にそれぞれ形成してもよい。圧電体薄膜３５、第１および第２電極３６，３７の平面形状を、円形状、不定形状または台形状にそれぞれ形成しても、平面形状を矩形状に形成したときと同様の効果を達成することができるとともに、さらに不要振動（スプリアス）を抑制することができる。
【０１４４】
前述した各実施の形態において、導体パターン膜２７は、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子の少なくとも一方を形成しているが、本発明のさらに他の実施の形態では、導体パターン膜２７は、抵抗素子を形成してもよい。導体パターン膜２７によって抵抗素子を形成する場合は、ＮｉＣｒ（ニッケル−クロム）合金およびＴａＮ（窒化タンタル）などを用いて導体パターン膜２７を形成する。
【０１４５】
また本発明の各実施の形態では、前述した各実施の形態を組合せて薄膜バルク音響波共振子を構成してもよい。たとえば、図１０に示す薄膜バルク音響波共振子７０において、共振部４０を第１および第２音響反射部材２２，２５によって音響的に絶縁するのではなく、基板２１に形成される基板貫通孔６１および絶縁部材２６と共振部４０との間に形成される空隙６２によって音響的に絶縁してもよい。また前述した各実施の形態において、第１音響反射部材２２および基板貫通孔６１のいずれかと、第２音響反射部材２５および空隙６２のいずれかを組合せて、共振部４０を音響的に絶縁してもよい。
【０１４６】
図２２は、本発明の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子の製造方法を用いて形成されるウエハ形成体１３０を示す平面図である。前述の各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子は、基板２１の前駆体であるウエハ１３１上に、複数の共振子本体２３と、共振子本体２３に個別に接続される導体パターン膜２７と、第１音響反射部材２２、接続電極２４、第２音響反射部材２５、絶縁部材２６および層間接続部材２８などを形成して、ウエハ形成体１３０を形成し、ウエハ１３１を分断することによって形成される。図２２では、複数の薄膜バルク音響波共振子７０が形成されるウエハ形成体１３０を示している。
【０１４７】
ウエハ１３１には、直径が７５ｍｍ〜２００ｍｍ程度の鏡面研磨されたＳｉウエハが用いられる。Ｓｉウエハは扱いやすく、また対応する薄膜プロセス装置も多いため、特に好適に用いられる。ウエハ１３１としては、上記Ｓｉウエハの他にも、薄膜プロセスと相性のよい、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびガラスなどによって形成されるウエハまたは平板を使用することができる。
【０１４８】
各共振子本体２３に接続される導体パターン膜２７を、各共振子本体２３のインピーダンスのばらつきを抑制する、すなわち基板面内の各共振子本体２３の共振周波数分布を打ち消すように形成する。すなわち、ウエハ１３１の中央部１３２に形成される薄膜バルク音響波共振子７０Ａと、ウエハ１３１の周縁に形成される薄膜バルク音響波共振子７０Ｂとのインピーダンスが等しくなるように、薄膜バルク音響波共振子７０Ａ，７０Ｂにおいて導体パターン膜２７の形状を変えて形成している。
【０１４９】
薄膜形成プロセスでは、ウエハ１３１の中央部１３２の膜厚が厚く、中央部１３２から外周部１３３に向かうに連れて膜厚が徐々に減少する膜厚分布が発生する。このため、共振子本体２３の共振周波数は、ウエハ１３１の中央部１３２が最も低く、ウエハ１３１の周縁に向かうに連れて徐々に増大していく。この共振周波数の分布を打ち消すため、ウエハ１３１の外周部１３３には大きなインダクタンスおよびキャパシタンスを有する導体パターン膜２７を形成し、ウエハ１３１の中央に向かうに連れて、インダクタンスおよびキャパシタンスが漸減するように各共振子本体２３に接続される導体パターン膜２７を形成することによって、膜厚分布に伴う複数の薄膜バルク音響波共振子７０の共振周波数差を打ち消して、ウエハ面内の共振周波数分布を極小にすることができる。このようにして、歩留まりを大幅に向上することができる。
【０１５０】
具体的には、たとえばウエハ１３１の中央部１３２と外周部１３３との共振子本体２３の間に、１％の共振周波数の差がある場合、その差を打ち消すように各共振子本体２３に接続される導体パターン膜２７によってインダクタンス素子およびキャパシタンス素子を形成することによって、周波数差を無くすことができる。必要な導体パターン膜２７のインダクタンスおよびキャパシタンスは、共振周波数、その分布、必要な電気特性によって精密に設定する必要があるが、好ましくは、インダクタンスＬは、０．１ｎＨ〜１０ｎＨ程度に選ばれ、キャパシタンスＣは、０．１ｐＦ〜１０ｐＦ程度に選ばれる。たとえば、並列キャパシタンスが１．６ｐＦであって、並列共振周波数が２．０ＧＨｚである薄膜バルク音響波共振子では、導電パターン膜２７による直列インダクタンス１ｎＨあたり、直列共振周波数が１５ＭＨｚ低下（２ＧＨｚに対して０．７５％）し、導体パターン２７による並列キャパシタンス１ｐＦあたり、並列共振周波数が２４ＭＨｚ低下する（２ＧＨｚに対して１．２％）。これらを組み合わせると、前述した図１２に示すように、導体パターン２７によって形成された０．８ｎＨの直列インダクタンスと０．５ｐＦの並列キャパシタンスとによって、薄膜バルク音響波共振子７０の共振特性を、低周波数側に１２ＭＨｚシフトさせることができる（２ＧＨｚに対して０．６％）。
【０１５１】
以上のように本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子の製造方法によって、ウエハ１３１の面内の各共振部４０の共振周波数分布を、共振部４０の膜厚によらず導体パターン膜２７のインダクタンスおよびキャパシタンスによって補正することができる。周波数調整層または追加膜によって共振部４０の膜厚を変更する手法は、同一のウエハ１３１に形成される個々の共振部４０に対して最適な共振周波数の調製を行うことができないが、本実施の形態では、導体パターン膜２７の平面形状によってインダクタンスおよびキャパシタンスを設定することができるので、フォトリソグラフィ技術を用いて、各共振子本体２３に接続すべきインダクタンス素子およびキャパシタンス素子を容易に形成することができ、最適な共振周波数の調製を行うことができ、すなわちウエハ１３１を用いて形成される各薄膜バルク音響波共振子の、より高精度の共振周波数の分布の調整が可能となる。
【０１５２】
本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子の製造方法では、薄膜バルク音響波共振子７０を形成しているが、前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子のいずれを形成してもよく、この場合であっても同様の効果を達成することができる。
【０１５３】
図２３は、本発明の共通の基板２１に形成された薄膜バルク音響波共振子１４０を示す平面図である。図２３では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子１４０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。また図２３では、図解を容易にするために導体パターン膜２７、第１および第２電極３６，３７ならびに接続電極２４に斜線を付して示し、また絶縁部材２６を仮想線で仮想的に示している。また前述の各実施の形態と、同じ構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１５４】
薄膜バルク音響波共振子１４０は、２つの、前述した図１０に示す実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０を基板２１を共通にして形成し、さらに基板２１に形成される第１音響反射部材２２の一表面２２ａに積層して第１〜第３共振子本体２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを形成して構成され、ラダー型のフィルタ装置を構成する。一方の薄膜バルク音響波共振子７０を薄膜バルク音響波共振子７０Ａとし、他方の薄膜バルク音響波共振子７０を薄膜バルク音響波共振子７０Ｂとする。また第１〜第３共振子本体２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各構成の参照符号に、それぞれ添え字Ａ，Ｂ，Ｃを付す。
【０１５５】
薄膜バルク音響波共振子７０Ａ，７０Ｂの第２電極３７は、一体に形成される。また第１共振子本体２３Ａの第１電極３６Ａと、第２共振子本体２３Ｂの第１電極３６Ｂとが一体に形成され、これらは薄膜バルク音響波共振子７０Ａの接続電極２４Ａに接続される。また第２共振子本体２３Ｂの第２電極３７Ｂと、第３共振子本体２３Ｃの第２電極３７Ｃとが一体に形成され、これらは薄膜バルク音響波共振子７０Ｂの接続電極２４Ｂに接続される。
【０１５６】
図２４は、薄膜バルク音響波共振子１４０の等価回路図である。図２４に示されるように、薄膜バルク音響波共振子１４０は、薄膜バルク音響波共振子７０Ａ，７０Ｂが並列に接続され、第１〜第３共振子本体２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが直列に接続され、薄膜バルク音響波共振子７０Ａが第１および第２共振子本体２３Ａ，２３Ｂの接続部に接続され、薄膜バルク音響波共振子７０Ｂが第２および第３共振子本体２３Ｂ，２３Ｃの接続部に接続されて構成される。
【０１５７】
各薄膜バルク音響波共振子７０Ａ，７０Ｂの導体パターン膜２７は、形状および大きさの少なくともいずれか一方が互いに異なり、これによって薄膜バルク音響波共振子７０Ａ，７０Ｂのインピーダンスは異なる。たとえば、共振子本体２３を直並列に複数個接続して構成される前記ラダー型フィルタの場合、並列に接続される共振子本体２３の共振周波数は、直列に接続される共振子本体２３の共振周波数よりも、フィルタの帯域幅だけ低く設定しなければならない。共振周波数をシフトさせるために、薄膜バルク音響波共振子１４０では、並列に接続される共振子本体２３に導体パターン膜２７を接続するだけで対応することができる。ラダー型フィルタの特性をさらに向上させるため、ラダー型フィルタを構成するいくつかの共振子の共振周波数をシフトさせることが知られており、従来の技術では数回の周波数調整層の形成工程または追加膜の形成工程を追加する必要があるが、本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子では、このような場合でも工程数を増加させること無く対応できる。
【０１５８】
さらに薄膜バルク音響波共振子１４０では、それぞれが異なる共振周波数を持つ薄膜バルク音響波共振子７０を、同一の基板上に簡単に形成することができるため、たとえば薄膜バルク音響波共振子を複数組み合わせたフィルタを、複数個使用して形成されるデバイス、たとえばデュプレクサなどを、同一の基板上に一括して形成でき、設計の自由度を向上させることができる。
【０１５９】
本発明のさらの他の実施の形態では、前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を用いて、フィルタを形成してもよい。前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を、フィルタを構成する共振子として用いるので、従来の技術のＦＢＡＲおよびＳＭＲを使用したフィルタに比べて、小型で、信号の干渉および損失が少なく、かつ設計の自由度の高いフィルタを構成することができる。またこのようなフィルタを低コストで製造することができる。本発明の薄膜バルク音響波共振子を用いて本発明のフィルタを構成したものとしては、前述した図２３に示す共振子を電気的に結合させたラダー型フィルタの他に、ラティス型フィルタ、共振子を音響的に結合させたスタックト・クリスタル（
Stacked Crystal）型フィルタ、およびカップルド・レゾネータ（Coupled Resonator）フィルタなどが挙げられる。
【０１６０】
また本発明の実施の形態の通信装置は、前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を用いて形成されるフィルタを有する受信回路および前述した各実施の形態のフィルタを有する送信回路の少なくとも一方を備える。これによって受信回路および送信回路における損失が小さくなったり、不要波の除去性能が上がったりする効果がある。また小型で、信号の干渉および損失が少なく、かつ設計の自由度の高いフィルタを用いて受信回路および送信回路を構成できるので、より感度を向上させることができ、小型で信頼性が高い通信装置を提供することができる。
【０１６１】
（実施例１）
第１の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２０の具体例について以下に説明する。本実施例では、２ＧＨｚで共振する薄膜バルク音響波共振子を作製した。
【０１６２】
まず、高抵抗のＳｉ基板２１上に、スパッタリング法によってＺｎＯから成る層とＳｉＯ２から成る層とを基板側からこの順番で交互に積層した８層の第１音響反射部材２２を形成した。その後、０．１５μｍのＭｏから成るＭｏ膜を、スパッタリング法によって形成した。このＭｏ膜にフォトリソグラフィおよびフッ硝酸によるウエットエッチングを行って、第２電極３７を形成した。その後、スパッタリング法によって０．６７μｍのＺｎＯから成るＺｎＯ膜を成膜した。ＺｎＯ膜にフォトリソグラフィおよび希塩酸によるウエットエッチングを行って圧電薄膜層３５を形成した。そして、第２電極３７は、厚み０．１５μｍのＡｕをスパッタリング法によって形成し、同様にフォトリソグラフィおよびウエットエッチングによってパターン形成を行って形成した。
【０１６３】
その後、基板２１全体にＳｉＯ２から成る層とＺｎＯから成る層とを基板側からこの順番で積層して、６層の多層膜反射器を成膜し、フォトリソグラフィおよびフッ硝酸によるウエットエッチングを行って、多層膜反射器のうち共振部４０に積層される部分を除く残余の部分を除去して第２音響反射部材２５を形成した。さらにその上部に、４μｍのポリイミドから成る絶縁部材をスピンコートによって形成し、フォトリソグラフィによって貫通孔４８を形成した後、熱硬化させて絶縁部材２６を形成した。
【０１６４】
導体パターン膜２７は、絶縁部材２６上に、１μｍのＡｕを成膜し、フォトリソグラフィおよびウエットエッチングによって形成した。
【０１６５】
これまでの実験から、ウエハ１３１の面内での周波数分布は、約１５ＭＨｚであると見積もられているため、その周波数分布を補正するように、各共振子本体２３に、所定のインダクタンス値および所定のキャパシタンス値を有する導体パターン膜２７を接続した。
【０１６６】
このようにして作製した図１に示すような薄膜バルク音響波共振子について、その共振特性をインピーダンスアナライザによって行ったところ、共振周波数が１．９９ＧＨｚであり、Ｑ値が８００の良好な特性を得ることができた。またこれと同時に、共振周波数のウエハの面内分布は、１．３ＭＨｚに低減されていた。
【０１６７】
（実施例２）
実施例１で作製した薄膜バルク音響波共振子と同様のプロセスで、薄膜バルク音響波共振子を直列に２個、並列に２個組み合わせたラダー型フィルタを作製した。ラダー型フィルタの直列および並列の周波数シフトおよびウエハの面内の周波数分布の補正を考慮して、各共振子本体２３に接続される導体パターン膜２７のインダクタンス値およびキャパシタンス値を設計した。
【０１６８】
このようにして作製した図２３に示すような薄膜バルク音響波共振子について、その共振特性をインピーダンスアナライザにて行ったところ、共振周波数が１．９５ＧＨｚ、３ｄＢ帯域幅が６２ＭＨｚ、最小挿入損失が２．５ｄＢの良好な特性を持つフィルタが得られた。またこれと同時に、その共振周波数のウエハの面内分布は、１．５ＭＨｚに低減されていた。
【０１６９】
本発明は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更を加えることは何ら差し支えない。たとえば、圧電体薄膜の材料として、ＡｌＮおよびＰＺＴなどを使用してもよいし、成膜方法としてＣＶＤ法、およびゾルゲル法なども使用することができる。ゾルゲル法を用いる場合、圧電体薄膜の材料を含む溶液を基板にスピンコートした後、焼成して圧電体薄膜を形成する。特にＰＺＴなど、電気機械結合係数が大きい強誘電体材料を使用した場合、共振周波数と反共振周波数との差が大きい薄膜バルク音響波共振子を実現することができる。共振周波数と反共振周波数との差が大きい薄膜バルク音響波共振子を用いてフィルタを形成すると、バンド幅を広くすることができ、広帯域のスペクトルを使用する無線通信機器に好適に使用することができる。
【０１７０】
前述したように第１および第２電極３６，３７の材料としては、Ｍｏの他に、Ｗ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕを使用することもできるし、それらの材料を組み合わせて使用することもできる。たとえば、本実施例で使用したＭｏから成る電極は、固有音響インピーダンスが大きいため、良好な共振特性を得ることができるが、導電率が比較的小さいという欠点を持っている。このため、たとえば、第２電極３７をＭｏから成る層とＡｕから成る層とを積層したものとすることによって、良好な共振特性と良好な電気特性を併せ持つ電極とすることができる。
【０１７１】
また前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子における共振部４０、基板２１、その他材料、構造および製造プロセスなどについては、以上の例に特に限定されるものではなく、さらに、共振部４０と外部接続のための端子部（図示せず）とを接続する配線および電極の取り回し、および複数の共振部を接続してフィルタとする構成および構造についても特に限定されるものではない。また、導体パターン膜２７に積層して形成される保護層を形成してもよく、各層の間に密着層を挿入してもよく、基板２１の一表面２１ａにバッファ層を形成してもよい。また前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子をパッケージで覆う構成としてもよい。
【０１７２】
また前述した各実施の形態では、基板２１の形状を直方体形状としているが、基板２１の形状はこれに限らず、たとえば円柱形状に形成してもよく、その不定形状に形成してもよい。基板２１の形状にかかわらず、前述した各実施の形態と同様の効果を達成することができる。また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した第２電極３７は、第１音響反射部材２２の一表面２２ａの周縁４３まで延びて形成されてもよく、絶縁部材２６についても、前記周縁４３まで形成されてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の実施の一形態の薄膜バルク音響波共振子２０の構造を模式的に示す平面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。
【図４】薄膜バルク音響波共振子２０の等価回路図である。
【図５】２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。
【図６】本発明の実施の他の形態の薄膜バルク音響波共振子６０の構造を概略的に示す平面図である。
【図７】図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た断面図である。
【図８】薄膜バルク音響波共振子６０の等価回路図である。
【図９】２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にキャパシタパターン膜２７Ｂを直列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０の構造を概略的に示す平面図である。
【図１１】薄膜バルク音響波共振子７０の等価回路図である。
【図１２】２ＧＨｚの並列共振周波数を持つ共振子本体２３の共振特性と、前記共振子本体２３にインダクタパターン膜２７Ａを直列に接続し、かつ前記共振子本体２３にキャパシタパターン膜２７Ｂを並列に接続したときの共振特性とを示すグラフである。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子８０の構造を概略的に示す平面図である。
【図１４】図１３の切断面線ＸＩＶ−ＸＩＶから見た断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子９０の構造を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１００の構造を概略的に示す平面図である。
【図１７】図１６の切断面線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩから見た断面図である。
【図１８】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１１０の構造を概略的に示す平面図である。
【図１９】図１８の切断面線ＸＩＸ−ＸＩＸから見た断面図である。
【図２０】図１８の切断面線ＸＸ−ＸＸから見た断面図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１２０の構造を概略的に示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子の製造方法を用いて形成されるウエハ形成体１３０を示す平面図である。
【図２３】本発明の共通の基板２１に形成された薄膜バルク音響波共振子１４０を示す平面図である。
【図２４】薄膜バルク音響波共振子１４０の等価回路図である。
【図２５】セラミックパッケージを用いたＦＢＡＲ１０の構成を模式的に示す断面図である。
【図２６】従来の薄膜バルク音響波共振子における、共振部１５の膜厚を変化させたときの共振特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１７４】
２０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１４０  薄膜バルク音響波共振子
２１  基板
２２  第１音響波反射部材
２３  共振子本体
２５  第２音響波反射部材
２６  絶縁部材
２７  導体パターン膜
３５  圧電体薄膜
３６  第１電極
３７  第２電極
４０  共振部
６１  基板貫通孔
６２  空隙
【図１】
0004791181.tif 000002
【図２】
0004791181.tif 000003
【図３】
0004791181.tif 000004
【図４】
0004791181.tif 000005
【図５】
0004791181.tif 000006
【図６】
0004791181.tif 000007
【図７】
0004791181.tif 000008
【図８】
0004791181.tif 000009
【図９】
0004791181.tif 000010
【図１０】
0004791181.tif 000011
【図１１】
0004791181.tif 000012
【図１２】
0004791181.tif 000013
【図１３】
0004791181.tif 000014
【図１４】
0004791181.tif 000015
【図１５】
0004791181.tif 000016
【図１６】
0004791181.tif 000017
【図１７】
0004791181.tif 000018
【図１８】
0004791181.tif 000019
【図１９】
0004791181.tif 000020
【図２０】
0004791181.tif 000021
【図２１】
0004791181.tif 000022
【図２２】
0004791181.tif 000023
【図２３】
0004791181.tif 000024
【図２４】
0004791181.tif 000025
【図２５】
0004791181.tif 000026
【図２６】
0004791181.tif 000027