(57)【要約】【課題】  音響多層膜を改良することによってＳＭＲ型の薄膜バルク波共振器の共振特性を向上させる。【解決手段】  基板１０１と、基板１０１上に設けられた下部電極１０２、圧電膜１０３及び上部電極１０４からなる共振部１２０と、基板１０１と共振部１２０との間に設けられた複数の反射膜１１１，１１２によって構成される音響多層膜１１０と備える。本発明においては、音響多層膜１１０を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向しており、好ましくはＸ線ロッキングカーブの半値幅が１０°以下、より好ましくは３°以下に設定されている。これにより、基板１０１方向へ伝搬するバルク波の反射効率が高くなることから、従来に比べて良好な共振特性を得ることが可能となる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた共振部と、前記基板と前記共振部との間に設けられた複数の反射膜によって構成される音響多層膜と備え、前記音響多層膜を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向していることを特徴とする薄膜バルク波共振器。
【請求項２】
前記少なくとも一つの反射膜のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項３】
前記少なくとも一つの反射膜のＸ線ロッキングカーブの半値幅が３°以下であることを特徴とする請求項２に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項４】
前記音響多層膜は、第１の反射膜及び前記第１の反射膜とは異なる材料によって構成される第２の反射膜からなる対を少なくとも一対含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項５】
前記音響多層膜は、前記第１の反射膜及び前記第２の反射膜からなる対を複数対含んでおり、各対に含まれる前記第１の反射膜及び前記第２の反射膜の少なくとも一方のＸ線ロッキングカーブの半値幅が全て１０°以下であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項６】
各対に含まれる前記第１の反射膜及び前記第２の反射膜の少なくとも一方のＸ線ロッキングカーブの半値幅が全て３°以下であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項７】
前記特定の結晶面に配向している反射膜が六方晶構造を有する材料によって構成されており、前記特定の結晶面が（０００１）面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項８】
前記六方晶構造を有する材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項９】
前記特定の結晶面に配向している反射膜が体心立方晶構造を有する材料によって構成されており、前記特定の結晶面が（１１０）面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項１０】
前記体心立方晶構造を有する材料がタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項１１】
前記共振部は、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた圧電膜とを備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の薄膜バルク波共振器。
【請求項１２】
前記音響多層膜と前記下部電極との間に設けられた密着配向制御薄膜をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の薄膜バルク波共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜バルク波共振器に関し、特に、音響多層膜を有するＳＭＲ型（Solidly Mounted Resonator）の薄膜バルク波共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、小型で且つ高性能な共振器として、薄膜バルク波共振器（Film Bulk Acoustic Resonator：ＦＢＡＲ）や表面弾性波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）共振器など、圧電材料を用いた数々の共振器が実用化されている。中でも薄膜バルク波共振器は、その構造上、表面弾性波共振器に比べて共振周波数を高め易いことから、ＧＨｚ帯といった高い共振周波数が求められる用途において近年注目されている（特許文献１参照）。
【０００３】
薄膜バルク波共振器は、上部電極、下部電極及びこれらの間に設けられた圧電膜からなる共振部を備えており、上部電極と下部電極との間に高周波信号を印加することによって所望の共振特性を得ることができる。薄膜バルク波共振器の共振周波数は、主に、上部電極、下部電極及び圧電膜の膜厚に依存し、これら膜厚はバルク波の音速と共振周波数との比（音速／共振周波数）によって決まる波長を基準として設定される。
【０００４】
薄膜バルク波共振器としては現在、いわゆるダイヤフラム型と呼ばれるタイプと、ＳＭＲ型（Solidly Mounted Resonator）と呼ばれるタイプが知られている。ダイヤフラム型と呼ばれるタイプの薄膜バルク波共振器は、上部電極、下部電極及び圧電膜からなる共振部の下部において基板に空洞が設けられた構造を有しており、共振部の両側（下部電極側及び上部電極側）が大気に開放された構造を有している。
【０００５】
これに対し、ＳＭＲ型と呼ばれるタイプの薄膜バルク波共振器は、基板に空洞を設ける代わりに、基板と共振部との間に複数の反射膜からなる音響多層膜を備えた構造を有しており、この音響多層膜によって基板からの不要なバルク波の反射を低減している。ＳＭＲ型の薄膜バルク波共振器は、基板に空洞を形成する必要がないことから比較的簡単に製造でき、量産性に優れるばかりでなく、空洞による機械的強度の低下もないことから高い信頼性を確保することが可能である。
【特許文献１】特開平１０−２７０９７９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、ＳＭＲ型の薄膜バルク波共振器は、ダイヤフラム型の薄膜バルク波共振器に比べて一般に共振特性が劣ることが知られている。これは、ダイヤフラム型の薄膜バルク波共振器では、共振部の両側（下部電極側及び上部電極側）が大気に開放されているため比較的自由な振動が可能であるのに対し、ＳＭＲ型の薄膜バルク波共振器では、基板側に伝搬したバルク波が音響多層膜によって十分に反射されない場合、バルク波が基板に達してしまい、基板によって反射した不要なバルク波がスプリアスとなって現れるためである。
【０００７】
したがって、本発明は、音響多層膜を改良することによってＳＭＲ型の薄膜バルク波共振器の共振特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
通常、音響多層膜は互いに音響インピーダンスの異なる２つの反射膜の対が複数積層された構造を有しており、この音響インピーダンス差を利用して基板側に伝搬するバルク波を反射させている。このため、音響多層膜を構成する反射膜の材料は音響インピーダンスを考慮して選択する必要があるが、本発明者らの研究によれば、音響多層膜の反射効率は音響インピーダンス差だけでなく、音響多層膜を構成する反射膜の配向性によって大きな差が生じることが明らかとなった。しかも、本発明者らのさらなる研究によれば、音響多層膜を構成する反射膜の配向性がインピーダンス比（共振インピーダンスと反共振インピーダンスとの比）にも影響を与えることが判明した。
【０００９】
本発明はこのような技術的知見に基づきなされたものであって、本発明による薄膜バルク波共振器は、基板と、前記基板上に設けられた共振部と、前記基板と前記共振部との間に設けられた複数の反射膜によって構成される音響多層膜と備え、前記音響多層膜を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向していることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、音響多層膜を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向していることから、基板方向へ伝搬するバルク波の反射効率が高く、このため従来に比べて基板からの不要な反射を低減することが可能となる。その結果、従来に比べて良好な共振特性を得ることが可能となる。
【００１１】
この場合、前記少なくとも一つの反射膜のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１０°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。これは、反射膜の結晶性が高いほどバルク波の反射効率が向上し、また、インピーダンス比も向上するからである。
【００１２】
また、前記音響多層膜は、第１の反射膜及び前記第１の反射膜とは異なる材料によって構成される第２の反射膜からなる対を少なくとも一対含んでいることが好ましい。さらに、前記音響多層膜は、前記第１の反射膜及び前記第２の反射膜からなる対を複数対含んでおり、各対に含まれる前記第１の反射膜及び前記第２の反射膜の少なくとも一方のＸ線ロッキングカーブの半値幅が全て１０°以下であることが好ましく、全て３°以下であることがより好ましい。
【００１３】
また、前記特定の結晶面に配向している反射膜が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の六方晶構造を有する材料によって構成されている場合には、前記特定の結晶面が（０００１）面であることが好ましく、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の体心立方晶構造を有する材料によって構成されている場合には、前記特定の結晶面が（１１０）面であることが好ましい。これは、六方晶構造をとる材料は（０００１）面に配向しやすく、体心立方晶構造をとる材料は（１１０）面に配向しやすいからである。
【００１４】
また、前記共振部は、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた圧電膜とを備えることが好ましく、前記音響多層膜と前記下部電極との間に設けられた密着配向制御薄膜をさらに備えることがより好ましい。下部電極の下地としてこのような密着配向制御薄膜を設ければ、下部電極と音響多層膜の密着性が向上するとともに、下部電極の結晶性が高められる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、基板からの不要な反射が低減されることから、スプリアスの少ない良好な共振特性を有する薄膜バルク波共振器を提供することが可能となる。また、高いインピーダンス比を得ることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい実施形態による薄膜バルク波共振器１００の構造を示す略断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態による薄膜バルク波共振器１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた下部電極１０２、圧電膜１０３及び上部電極１０４からなる共振部１２０と、基板１０１と共振部１２０との間に設けられた音響多層膜１１０とを備えて構成されており、下部電極１０２と上部電極１０４との間に高周波信号を印加することによって所望の共振特性を得ることができる。
【００１９】
基板１０１は、薄膜バルク波共振器１００の機械的強度を確保する基体としての役割を果たし、その材料としては、シリコン（Ｓｉ）やサファイアなどの単結晶基板、アルミナやアルティックなどのセラミックス基板、石英やガラス基板などを用いることができる。中でも、安価であり、且つ、高度なウェハープロセスが確立されているＳｉ単結晶を用いることが最も好ましい。
【００２０】
音響多層膜１１０は、互いに異なる材料からなる第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２が交互に積層された構造を有しており、基板１０１方向へ伝搬するバルク波を反射することにより薄膜バルク波共振器１００の特性を向上させる役割を果たす。音響多層膜１１０を構成する反射膜の数としては特に限定されないが、本実施形態においては第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２からなる対を４対積層している。第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の材料については特に限定されず、六方晶構造を有する材料、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、体心立方晶構造を有する材料、例えばタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）、さらには、結晶化させることが困難な材料、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などを用いることができる。但し、対となる反射膜１１１及び１１２のうち、基板１０１側に位置する第１の反射膜１１１の方が共振部１２０側に位置する第２の反射膜１１２よりも音響インピーダンスの高い材料を選択する必要がある。例えば、基板１０１側に位置する第１の反射膜１１１については窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、共振部１２０側に位置する第２の反射膜１１２については酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用いることができる。
【００２１】
本発明では、音響多層膜１１０を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向している。ここで、「特定の結晶面に配向している」とは、Ｘ線ロッキングカーブを測定した場合に特定の結晶面での反射が確認できる状態であることいい、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１０°以下であることが好ましく、３°以下であることが特に好ましい。これは、音響多層膜１１０を構成する反射膜が特定の結晶面に配向していると、基板１０１方向へ伝搬するバルク波の反射効率が向上し、基板１０１からの不要な反射を低減することができるからである。そして、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が１０°以下であれば、基板１０１方向へ伝搬するバルク波の反射効率がいっそう向上し、さらにＸ線ロッキングカーブの半値幅が３°以下であれば、基板１０１方向へ伝搬するバルク波の反射効率がよりいっそう向上するとともに、インピーダンス比（共振インピーダンスと反共振インピーダンスとの比）を向上させることが可能となる。
【００２２】
ここで、音響多層膜１１０を構成する全ての反射膜が特定の結晶面に配向していることが最も好ましいが、本発明はこれに限定されず、音響多層膜１１０を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向してしていれば足りる。この場合も、対となる反射膜１１１及び１１２のうち、一方の反射膜が全て特定の結晶面に配向していることが好ましい。例えば、上記の例のように、基板１０１側に位置する第１の反射膜１１１の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いた場合、４つの第１の反射膜１１１の全てが特定の結晶面に配向していることが好ましく、４つの第１の反射膜１１１の全てのＸ線ロッキングカーブの半値幅が全て１０°以下であることがより好ましく、４つの第１の反射膜１１１の全てのＸ線ロッキングカーブの半値幅が全て３°以下であることがさらに好ましい。
【００２３】
結晶面の面方位については特に限定されないが、製造の容易さを考慮すれば、使用する材料について配向しやすい面方位を選択することが好ましい。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等、結晶が六方晶構造をとる材料は（０００１）面に配向しやすいことから、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の材料としてこのような材料を用いた場合には、上記特定の結晶面を（０００１）面とすることが好ましい。同様に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等、結晶が体心立方晶構造をとる材料は（１１０）面に配向しやすいことから、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の材料としてこのような材料を用いた場合には、上記特定の結晶面を（１１０）面とすることが好ましい。尚、上記例示した材料はいずれも成膜が容易であるとともに、特定の結晶面に配向しやすいことから、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の材料として好ましく使用することができる。
【００２４】
これに対し、酸化シリコン（ＳｉＯ２）のように結晶化させること自体が困難な材料については、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２のいずれか一方にのみ用いることが可能である。これは、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の両方にこのような材料を用いると、音響多層膜１１０を構成する全ての反射膜が特定の結晶面に配向しない状態となるからである。
【００２５】
第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の成膜方法については特に限定されず、真空蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法等により形成することができるが、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の結晶性は、成膜方法や成膜条件によって大きく変化する。したがって、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の結晶性を制御するためには、成膜方法や成膜条件を適切に選択する必要がある。例えば、第１の反射膜１１１又は第２の反射膜１１２の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いる場合には、成膜方法としてＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることにより、結晶性の高い膜を成膜しやすくなる。
【００２６】
第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２の厚さについては目的とする共振周波数に応じて設定すればよく、波長の１／４程度にそれぞれ設定することが好ましい。ここで、波長とは上述の通り、バルク波の音速と、目的とする共振周波数との比（音速／共振周波数）によって定義することができる。
【００２７】
下部電極１０２は、薄膜バルク波共振器１００の一方の電極として用いられる他、製造時においては圧電膜１０３の下地となる膜であり、圧電膜１０３の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのウルツァイト型結晶構造を有する圧電材料を用いる場合、下部電極としては、面心立方構造の（１１１）面、または、最密六方構造の（０００１）面に単一配向した金属薄膜を用いることが好ましい。これは、面心立方構造の（１１１）面に単一配向した金属薄膜や、最密六方構造の（０００１）面に単一配向した金属薄膜を下部電極１０２として用いれば、その上部に形成される圧電材料の結晶性がエピタキシャル成長により非常に良好となるからである。
【００２８】
下部電極１０２の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）およびルテニウム（Ｒｕ）の少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。このうち、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）およびロジウム（Ｒｈ）は面心立方構造となり、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）およびルテニウム（Ｒｕ）は最密六方構造となる。これらの金属は表面を清浄に保ちやすく、また汚染された場合にもアッシングや熱処理等によって清浄な表面を得やすいという利点を有している。下部電極１０２の表面が清浄であると、圧電膜１０３を容易に結晶性良く形成することが可能となる。
【００２９】
下部電極１０２としては、このほかにもモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）などの体心立方構造の金属薄膜や、ＳｒＲｕＯ３などのペロブスカイト型構造の酸化物導電体薄膜なども用いることができる。
【００３０】
下部電極１０２の厚さについても目的とする共振周波数に応じて設定すればよく、波長の１／１０程度に設定することが好ましい。また、下部電極１０２の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いることができる。
【００３１】
圧電膜１０３は、下部電極１０２と上部電極１０４との間に印加される電気信号をバルク波に変換する役割を果たし、その材料としては、上述の通り、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のウルツァイト型結晶構造を有する圧電材料やＰＺＴ等の強誘電体材料を用いることができる。特に限定されるものではないが、より良好な共振特性を得るためには、圧電膜１０３のＸ線ロッキングカーブの半値幅は５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
【００３２】
圧電膜１０３の材料として、ウルツァイト型結晶構造を持つ圧電材料を用いる場合、その形成方法としては、ＲＦマグネトロンスパッタリングやＤＣスパッタリング、ＥＣＲスパッタリングなどのスパッタリング法や、ＣＶＤ（化学気相成長）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法又は真空蒸着法を用いることが好ましく、中でもスパッタリング法、特にＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることがより好ましい。これは、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることにより、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなるｃ軸単一配向の高結晶性薄膜を容易に形成できるからである。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いる場合には、反応性ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることが好ましい。この場合、カソードにはＡｌ金属を用い、Ａｒと窒素のガスを導入して、２００℃程度の基板温度で反応性ＲＦマグネトロンスパッタリングを行うことで、優れたＡｌＮ膜を形成することができる。ＥＣＲスパッタリング法を用いた場合でも不純物の極めて少ない高結晶性薄膜が作製できる。
【００３３】
また、圧電膜１０３の材料としてＰＺＴなどの強誘電体材料を用いる場合には、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法又はレーザーアブレーション法を用いてこれを形成することが好ましく、中でも蒸着法やスパッタリング法を用いることがより好ましい。特に、蒸着法の一つである反応性蒸着法を用いれば、均一な厚さの高結晶性の強誘電体薄膜が作製可能である。
【００３４】
圧電膜１０３の厚さについても目的とする共振周波数に応じて設定すればよく、波長の１／２程度に設定することが好ましい。
【００３５】
上部電極１０４は、薄膜バルク波共振器１００の他方の電極として用いられ、その材料としては、高い導電性を有する材料である限り特に限定されない。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属やこれらの金属と銅（Ｃｕ）等との合金、あるいはこれらの金属とチタン（Ｔｉ）等の金属を積層した多層膜を用いることができる。上部電極１０４の厚さについても目的とする共振周波数に応じて設定すればよく、波長の１／１０程度に設定することが好ましい。上部電極１０４の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いることができる。
【００３６】
以上が本実施形態による薄膜バルク波共振器１００の構造である。このように、本実施形態による薄膜バルク波共振器１００は、音響多層膜１１０を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向していることから、基板１０１方向へ伝搬するバルク波の反射効率が高く、このため従来に比べて基板１０１からの不要な反射を低減することが可能となる。その結果、従来に比べて良好な共振特性を得ることが可能となる。
【００３７】
次に、本発明の好ましい他の実施形態による薄膜バルク波共振器について説明する。
【００３８】
図２は、本発明の好ましい他の実施形態による薄膜バルク波共振器２００の構造を示す略断面図である。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態による薄膜バルク波共振器２００は、上述した薄膜バルク波共振器１００に対し、音響多層膜１１０と下部電極１０２との間に高結晶性の密着配向制御薄膜２０１が追加されている点において異なる。その他については上述した薄膜バルク波共振器１００と同様の構成であることから、重複する説明は省略する。
【００４０】
下部電極１０２の下地となる密着配向制御薄膜２０１は、特定の結晶面に配向した高結晶性の膜であり、下部電極１０２と音響多層膜１１０との密着性を向上させるとともに、下部電極１０２の結晶性を高める役割を果たす。密着配向制御薄膜２０１の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）等の３族元素から選ばれる少なくとも１種の元素と窒素との化合物や、ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等の２族元素の酸化物や硫化物を用いることが好ましい。特に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は大気中で安定であり、反応性スパッタリング法により高結晶性の膜が容易に形成できるので、密着配向制御薄膜２０１の材料として最も好ましい。
【００４１】
このような高結晶性の密着配向制御薄膜２０１を備える場合においても、本実施形態による薄膜バルク波共振器２００では、音響多層膜１１０を構成する少なくとも一つの反射膜が特定の結晶面に配向しており、これにより上記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。このことは、本発明における「音響多層膜」とは、下部電極の下地として用いられる密着配向制御薄膜のように、実質的にバルク波の反射に寄与しない膜を含まないことを意味する。
【００４２】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４３】
例えば、上記各実施形態では、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２からなる対を４対積層することによって音響多層膜１１０を構成しているが、このような対の積層数については特に限定されない。また、第１の反射膜１１１及び第２の反射膜１１２以外に、実質的にバルク波の反射に寄与する他の膜を含んでいても構わない。
【００４４】
また、本発明において薄膜バルク波共振器の上部電極及び下部電極の平面形状は特に限定されず、正方形・長方形等の四辺形、三角形、多角形、不等辺多角形、円形、楕円形等、どのような形状であっても構わない。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４６】
［実施例１］
【００４７】
以下の方法により、図１に示す薄膜バルク波共振器１００と同じ構造を有する実施例１の薄膜バルク波共振器を作製した。
【００４８】
まず、鏡面研磨したＳｉ単結晶からなる厚さ２５０μｍ、抵抗率１０００Ω・ｃｍのＳｉ（１００）基板１０１を準備し、洗浄した後、厚さ１．５μｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる第１の反射膜１１１と、厚さ０．８μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第２の反射膜１１２をいずれもＲＦマグネトロンスパッタリング法によりこの順で４回繰り返して積層することにより、音響多層膜１１０を形成した。
【００４９】
第１の反射膜１１１の成膜には、ターゲットとして金属アルミニウム（Ａｌ）を用い、スパッタガスにはアルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２）の混合ガスを用いた。アルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２）の流量比は８０：２０とした。また、チャンバー内の圧力は、０．５Ｐａとし、スパッタ温度は８０℃とした。
【００５０】
また、第２の反射膜１１２の成膜には、ターゲットとして酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用い、スパッタガスにはアルゴンガス（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ２）の混合ガスを用いた。アルゴンガス（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ２）の流量比は９０：１０とした。また、チャンバー内の圧力は、１．０Ｐａとし、スパッタ温度は８０℃とした。
【００５１】
そして、音響多層膜１１０上に白金（Ｐｔ）からなる厚さ１５０ｎｍの下部電極１０２、ＺｎＯからなる厚さ８００ｎｍの圧電膜１０３、アルミニウム（Ａｌ）からなる上部電極１０４をこの順に形成した。下部電極１０２及び上部電極１０４の形成にはスパッタリング法を用い、圧電膜１０３の形成にはＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いた。
【００５２】
以上により、実施例１の薄膜バルク波共振器が完成した。
【００５３】
このようにして作製した実施例１の薄膜バルク波共振器に対し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる第１の反射膜１１１のＸ線のロッキングカーブを測定したところ、（０００１）面の強いピークが確認され、ロッキングカーブの半値幅は、約１．７°であった。尚、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第２の反射膜１１２については、いずれの結晶面にもピークは認められず、実質的にアモルファス状態であることが確認された。
【００５４】
次に、実施例１の薄膜バルク波共振器を測定器に接続し、実際の共振特性を測定した。測定の結果を図３に示す。
【００５５】
図３に示すように、実施例１の薄膜バルク波共振器では、基板１０１からの反射によるスプリアスが非常に少なく、且つ、良好なインピーダンス比が得られることが確認された。
【００５６】
［実施例２］
【００５７】
第１の反射膜１１１の成膜において、アルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２）の流量比を５０：５０とした他は、実施例１と同様にして実施例２の薄膜バルク波共振器を作製した。
【００５８】
このようにして作製した実施例２の薄膜バルク波共振器に対し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる第１の反射膜１１１のＸ線のロッキングカーブを測定したところ、（０００１）面のピークが確認され、ロッキングカーブの半値幅は、約１０°であった。
【００５９】
次に、実施例２の薄膜バルク波共振器を測定器に接続し、実際の共振特性を測定した。測定の結果を図４に示す。
【００６０】
図４に示すように、実施例２の薄膜バルク波共振器も基板１０１からの反射によるスプリアスは非常に少ないことが確認された。但し、インピーダンス比については実施例１の薄膜バルク波共振器に比べると低かった。これは、第１の反射膜１１１の結晶性の違いがインピーダンス比の低下となって現れたものと考えられる。
【００６１】
［比較例］
【００６２】
第１の反射膜１１１の成膜において、アルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２）の流量比を５：９５とした他は、実施例１と同様にして比較例の薄膜バルク波共振器を作製した。
【００６３】
このようにして作製した比較例の薄膜バルク波共振器に対し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる第１の反射膜１１１のＸ線のロッキングカーブを測定したところ、いずれの結晶面にもピークは認められず、実質的にアモルファス状態であることが確認された。
【００６４】
次に、比較例の薄膜バルク波共振器を測定器に接続し、実際の共振特性を測定した。測定の結果を図５に示す。
【００６５】
図５に示すように、比較例の薄膜バルク波共振器では、基板１０１からの反射による著しいスプリアスが確認され、また、実施例１の薄膜バルク波共振器に比べるとインピーダンス比も低かった。これは、特定の結晶面に配向した反射膜が音響多層膜１１０に含まれていないことが原因であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の好ましい実施形態による薄膜バルク波共振器１００の構造を示す略断面図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施形態による薄膜バルク波共振器２００の構造を示す略断面図である。
【図３】実施例１による薄膜バルク波共振器の共振特性を示すグラフである。
【図４】実施例２による薄膜バルク波共振器の共振特性を示すグラフである。
【図５】実施例３による薄膜バルク波共振器の共振特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００  薄膜バルク波共振器
１０１    基板
１０２    下部電極
１０３    圧電膜
１０４    上部電極
１１０    音響多層膜
１１１    第１の反射膜
１１２    第２の反射膜
１２０    共振部
２０１    密着配向制御薄膜
【図１】
2005197983.tif 000003
【図２】
2005197983.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005197983.tif 000006
【図５】
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