(57)【要約】【課題】共振周波数を精度よく且つ均一に調整することが可能な薄膜音響共振器を実現できるようにする。【解決手段】薄膜音響共振器は、圧電膜１１と、圧電膜１１を挟んで互いに対向するように形成された第１電極１２及び第２電極１３とを備えている。第１電極１２又は第２電極１３の圧電膜１１と反対側の面には、密度が５００ｋｇ／ｍ3以上且つ３５００ｋｇ／ｍ3以下の材料からなる共振周波数調整膜１４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電膜と、
前記圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極の前記圧電膜と反対側の面に形成され、密度が５００ｋｇ／ｍ3以上且つ３５００ｋｇ／ｍ3以下の材料からなる共振周波数調整膜とを備えていることを特徴とする薄膜音響共振器。
【請求項２】
前記共振周波数調整膜は、表面粗度が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜音響共振器。
【請求項３】
前記共振周波数調整膜は、絶縁膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜音響共振器。
【請求項４】
前記共振周波数調整膜は、シリコン膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜音響共振器。
【請求項５】
前記共振周波数調整膜は、多孔質膜であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜音響共振器。
【請求項６】
前記共振周波数調整膜は、表面が酸化されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜音響共振器。
【請求項７】
前記共振周波数調整膜は、表面が窒化されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜音響共振器。
【請求項８】
圧電膜と、
前記圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極と、
前記第１電極又は前記第２電極の前記圧電膜と反対側の面に、複数種類の薄膜が交互に複数層積層されてなる共振周波数調整膜とを備えていることを特徴とする薄膜音響共振器。
【請求項９】
前記複数種類の薄膜のうちの一の種類の薄膜は、シリコン膜であることを特徴とする請求項８に記載の薄膜音響共振器。
【請求項１０】
前記各薄膜は、膜厚がそれぞれ５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の薄膜音響共振器。
【請求項１１】
前記複数種類の薄膜は、それぞれが互いに異なったエッチャントによりエッチングされる薄膜であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の薄膜音響共振器。
【請求項１２】
前記複数種類の薄膜は、それぞれが互いに異なった光吸収波長を有している薄膜であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の薄膜音響共振器。
【請求項１３】
それぞれが圧電膜と、前記圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極と、前記第１電極又は前記第２電極の前記圧電膜と反対側の面に複数種類の薄膜が交互に複数層積層されてなる共振周波数調整膜とを有する複数の薄膜音響共振器を備え、
前記複数の薄膜音響共振器は、第１の共振周波数を有する第１の薄膜音響共振器と、第２の共振周波数を有する第２の薄膜音響共振器とを含み、
前記第１の薄膜音響共振器における前記共振周波数調整膜と前記第２の薄膜音響共振器における共振周波数調整膜とは、前記薄膜の積層数が互いに異なっていることを特徴とするフィルタ。
【請求項１４】
前記複数種類の薄膜のうちの一の種類の薄膜は、シリコン膜であることを特徴とする請求項１３に記載のフィルタ。
【請求項１５】
前記複数の薄膜音響共振器は、基板の上に形成されており
前記共振周波数調整膜は、前記基板の上における前記各薄膜音響共振器以外の部分にも形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のフィルタ。
【請求項１６】
複数の薄膜音響共振器を備えたフィルタの製造方法であって、
それぞれが圧電膜と、該圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極とを含む複数の薄膜音響共振器本体を形成する工程（ａ）と、
前記第１電極又は前記第２の電極の前記圧電膜と反対側の面に、複数種類の薄膜が交互に複数層積層されてなる共振周波数調整膜を形成する工程（ｂ）と、
前記共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、前記複数の薄膜音響共振器の共振周波数を第１の周波数に調整する工程（ｃ）と、
前記複数の薄膜音響共振器のうちの所定の薄膜音響共振器について前記共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、前記所定の薄膜音響共振器の共振周波数を第２の周波数に調整する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項１７】
前記複数種類の薄膜は、シリコン膜及びシリコン酸化膜を含み、
前記工程（ｃ）及び工程（ｄ）において、前記シリコン膜は３フッ化塩素ガスを用いたエッチングにより除去し、前記シリコン酸化膜はフッ酸を用いたエッチングにより除去することを特徴とする請求項１６に記載のフィルタの製造方法。
【請求項１８】
前記複数種類の薄膜は、互いに異なる光の吸収波長を有し、
前記工程（ｃ）及び工程（ｄ）において、前記複数種類の薄膜の少なくとも１つは、レーザ光を照射することにより分解して除去することを特徴とする請求項１６に記載のフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電体薄膜の縦方向共振を利用する薄膜音響共振器、フィルタ及びその製造方法に関し、特に、携帯電話等の無線通信機器の高周波回路部に用いられるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信機器の回路部においては、送信波の不要輻射、送信波の受信部への回り込みによる感度劣化及び受信部へのイメージ妨害等を防ぐため、アンテナ端及び段間におけるフィルタリングが必須である。従来から、表面弾性波（ＳＡＷ）及び誘電体を用いた段間フィルタ及び共用器が使用されている。特に送受信の周波数間隔が狭く、より急峻なフィルタ特性を必要とするシステムにおいては、近年、耐電力性、損失及び小型化の要求から、薄膜音響共振器（ＦＢＡＲ）を用いたフィルタや共用器が用いられている。
【０００３】
薄膜音響共振器は、圧電膜と圧電膜を挟んで対向する上部電極及び下部電極とから形成されている。圧電膜と上部電極と下部電極とが自由に振動できるように、下部電極の下には空洞部又は音響ミラーが設けられている。上部電極と下部電極との間に高周波を印加すると、圧電膜の圧電効果により、印加した高周波と等しい周波数を持った超音波が圧電膜に誘起される。誘起された超音波は、通常は圧電膜、上部電極及び下部電極の内部において減衰する。しかし、圧電膜の厚さが、上部電極の厚さと下部電極の厚さと比べて十分大きい場合には、下式で表される周波数ｆの超音波は、圧電膜の厚さ方向に形成される定在波となり減衰しない。
【０００４】
ｆ＝ｎＶ／２ｄ
但し、ｎは１以上の整数、Ｖは圧電膜の厚さ方向の音速、ｄは圧電膜と上部電極と下部電極との厚さの合計である。
【０００５】
周波数ｆの超音波は、圧電膜の圧電効果によって周波数ｆの高周波を誘起する。従って、薄膜音響共振器は周波数ｆの高周波が上部電極と下部電極との間に印加された場合にのみ選択的に高周波を通過させる特性を示すことになる。この周波数ｆは共振周波数と呼ばれる。
【０００６】
一般にフィルタに求められる特性としては、通過帯域の希望信号の損失が小さいこと、減衰帯域の妨害信号を大きく減衰させることが求められる。このとき、減衰帯域の妨害信号を通過させたり、通過帯域の希望信号を減衰させたりしないように、フィルタの周波数特性は厳密に設計されなければならない。
【０００７】
フィルタの周波数特性を所望のものとするには、フィルタに用いる共振器の共振周波数fを正確に設計通り実現することが非常に重要となる。薄膜音響共振器においては、共振周波数ｆは、圧電膜の厚さ方向の音速Ｖと、圧電膜の膜厚及び電極の膜厚の和ｄによって決まる。従って、圧電膜の膜厚、上部電極の膜厚及び下部電極の膜厚を正確に設計通りに作成する必要がある。しかし、一般に、薄膜の厚さを正確に設計通りに作成することは困難であり、何らかの方法により作成した薄膜音響共振器の共振周波数を調整しなければならない。
【０００８】
共振周波数ｆを正確に所望の値に調整する方法として、以下のような方法が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。まず、あらかじめ作成した薄膜音響共振器の共振周波数を測定し、目標とする共振周波数との差を求める。次に、測定した共振周波数が目標とする共振周波数よりも高い場合には、スパッタリング法等を用いて、上部電極の上に金属材料を付加することにより、共振周波数を目的の値に調整する。逆に、目標の共振周波数よりも低い場合には、エッチング等により電極の膜厚を薄くすることにより、共振周波数を目的の値に調整する。
【特許文献１】特開２００１−１９６８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の方法においては、電極材料自体の厚さを増減させることにより共振周波数の調整を行っている。電極材料は銀、金又は白金等の金属材料から形成されており、金属材料の膜厚を堆積又はエッチングにより正確に制御することは困難である。従って、共振周波数を正確に調整することが困難であるという問題がある。
【００１０】
また、一般に一枚の基板の上に複数の薄膜音響共振器を形成し、プロセス終了後に分割して複数のフィルタを形成する。このため、基板の面内における加工の均一性が求められるが、金属膜の堆積又はエッチングにおいては、面内の加工精度のばらつきが大きい。従って、フィルタ間の特性のばらつきが生じやすいという問題もある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決し、共振周波数を精度よく且つ均一に調整することが可能な薄膜音響共振器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】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は薄膜音響共振器を、密度が小さな材料からなる共振周波数調整膜を備えている構成とする。
【００１３】
本発明に係る第１の薄膜音響共振器は、圧電膜と、圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極と、第１電極又は第２電極の圧電膜と反対側の面に形成され、密度が５００ｋｇ／ｍ3以上且つ３５００ｋｇ／ｍ3以下の材料からなる共振周波数調整膜とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第１の薄膜音響共振器によれば、密度が５００ｋｇ／ｍ3以上且つ３５００ｋｇ／ｍ3以下の材料からなる共振周波数調整膜とを備えているため、共振周波数調整膜の堆積の際に生じる膜厚のばらつきが大きい場合にも、共振周波数調整膜の質量の変化を小さく抑えることができる。従って、共振周波数を容易に精度よく且つ均一に調整できる。
【００１５】
第１の薄膜音響共振器において、共振周波数調整膜は、表面粗度が１０ｎｍ以下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、フィルタを形成した際のスプリアス特性を向上することができる。
【００１６】
第１の薄膜音響共振器において、共振周波数調整膜は、絶縁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、共振周波数調整膜を基板全面に形成することが可能となり、製造工程が容易となる。
【００１７】
第１の薄膜音響共振器において、共振周波数調整膜は、シリコン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加工が容易となり、また製造コストも低減できる。
【００１８】
第１の薄膜音響共振器において、共振周波数調整膜は、多孔質膜であることが好ましい。また、表面が酸化されていても、表面が窒化されていてもよい。このような構成とすることにより、共振周波数調整膜の質量を微調整できるので、より正確な共振周波数の調整ができる。
【００１９】
本発明に係る第２の薄膜音響共振器は、基板の上に形成された圧電膜と、圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された上部電極及び下部電極と、上部電極の上に、複数種類の薄膜が交互に複数層積層されて形成された共振周波数調整膜とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第２の薄膜音響共振器によれば、複数種類の薄膜が交互に複数層積層されて形成された共振周波数調整膜を備えているため、一層ずつ薄膜を除去することにより薄膜音響共振器の共振周波数を正確に調整することができる。また、面内の均一性を向上することができるので、製造時の共振周波数のばらつきを抑えることができる。
【００２１】
第２の薄膜音響共振器において、各薄膜は、膜厚がそれぞれ５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
第２の薄膜音響共振器において、複数種類の薄膜は、それぞれが互いに異なったエッチャントによりエッチングされる薄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、エッチャントの種類を代えることにより、薄膜を１層ずつ除去することが可能となる。
【００２３】
第２の薄膜音響共振器において、複数種類の薄膜は、それぞれが互いに異なった光吸収波長を有している薄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、互いに波長が異なるレーザ光等を用いることにより、薄膜を１層ずつ除去することが可能となる。
【００２４】
本発明に係るフィルタは、それぞれが圧電膜と、圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極と、第１電極又は第２電極の圧電膜と反対側の面に複数種類の薄膜が交互に複数層積層されてなる共振周波数調整膜とを有する複数の薄膜音響共振器を備え、複数の薄膜音響共振器は、第１の共振周波数を有する第１の薄膜音響共振器と、第２の共振周波数を有する第２の薄膜音響共振器とを含み、第１の薄膜音響共振器における共振周波数調整膜と第２の薄膜音響共振器における共振周波数調整膜とは、薄膜の積層数が互いに異なっていることを特徴とする。
【００２５】
本発明のフィルタによれば、第１の薄膜音響共振器における共振周波数調整膜と第２における薄膜音響共振器の共振周波数調整膜とは、薄膜の積層数が互いに異なっているため、共振周波数が互いに異なる薄膜音響共振器を容易に形成することが可能となる。また、共振周波数を正確に調整することができる。従って、特性がそろったフィルタを容易に実現することが可能となる。
【００２６】
本発明のフィルタにおいて、複数種類の薄膜のうちの一の種類の薄膜は、シリコン膜であることが好ましい。
【００２７】
本発明のフィルタにおいて、複数の薄膜音響共振器は、基板の上に形成されており共振周波数調整膜は、基板の上における各薄膜音響共振器以外の部分にも形成さ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、共振周波数調整膜を形成する際にマスクが不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
本発明に係るフィルタの製造方法は、複数の薄膜音響共振器を備えたフィルタの製造方法を対象とし、それぞれが圧電膜と、該圧電膜を挟んで互いに対向するように形成された第１電極及び第２電極とを含む複数の薄膜音響共振器本体を形成する工程（ａ）と、第１電極又は第２の電極の圧電膜と反対側の面に、複数種類の薄膜が交互に複数層積層されてなる共振周波数調整膜を形成する工程（ｂ）と、共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、複数の薄膜音響共振器の共振周波数を第１の周波数に調整する工程（ｃ）と、複数の薄膜音響共振器のうちの所定の薄膜音響共振器について共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、所定の薄膜音響共振器の共振周波数を第２の周波数に調整する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とする。
【００２９】
本発明のフィルタの製造方法によれば、共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、複数の薄膜音響共振器の共振周波数を第１の周波数に調整する工程（ｃ）と、複数の薄膜音響共振器のうちの所定の薄膜音響共振器について共振周波数調整膜を１層ずつ除去することにより、所定の薄膜音響共振器の共振周波数を第２の周波数に調整する工程（ｄ）とを備えているため、互いに共振周波数が異なる薄膜音響共振器を容易に形成することができる。また、共振周波数の調整を正確に行うことができる。さらに、薄膜を１層ずつ除去するため、共振周波数調整膜の膜厚を基板内において均一に保ちつつ、膜厚を制御することができる。従って、特性がそろったフィルタを製造することができる。
【００３０】
本発明のフィルタの製造方法において複数種類の薄膜は、シリコン膜及びシリコン酸化膜を含み、工程（ｃ）及び工程（ｄ）において、シリコン膜は３フッ化塩素ガスを用いたエッチングにより除去し、シリコン酸化膜はフッ酸を用いたエッチングにより除去することが好ましい。このような構成とすることにより、エッチングの際の選択比を十分に大きくすることができるので、共振周波数調整膜を１層ずつ確実に除去することが可能となる。
【００３１】
本発明のフィルタの製造方法において複数種類の薄膜は、互いに異なる光の吸収波長を有し、工程（ｃ）及び工程（ｄ）において、複数種類の薄膜の少なくとも１つは、レーザ光を照射することにより分解して除去することが好ましい。このような構成においても、共振周波数調整膜を１層ずつ確実に除去することが可能となる。ピンポイントにレーザ光照射を行うことにより、マスクを形成することなく、膜厚の調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の薄膜音響共振器によれば、共振周波数を精度よく且つ均一に調整することが可能な薄膜音響共振器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態に係る薄膜音響共振器の断面構成を示している。図１に示すように薄膜音響共振器は、基板（図示せず）の上に音響ミラー等を介在させて形成された下部電極（第２電極）１３と、下部電極１３の上に形成された圧電膜１１と、圧電膜１１を挟んで下部電極と対向する上部電極（第１電極）１２と、上部電極１２の上に形成された共振周波数調整膜１４を備えている。
【００３４】
一般的には、下部電極１３の下側には、基板と下部電極１３との間に形成された音響ミラー構造又は下部電極の外縁部を保持して基盤と下部電極との間に空洞部を形成する構造等が形成されているが、ここでは図示を省略している。
【００３５】
薄膜音響共振器の共振周波数ｆは、式１に示すように圧電膜１１の厚さ方向における音速と、圧電膜１１、下部電極１３及び上部電極１２の膜厚の和ｄとによって決まる。
ｆ＝ｎＶ／２ｄ  ・・・  式１
但し、ｎは１以上の整数である。
【００３６】
本実施形態の薄膜音響共振器は、上部電極の上に形成された共振周波数調整膜１４を備えている。この周波数調整膜１４の付加により、共振周波数ｆが変化する。共振周波数ｆは、共振周波数調整膜１４の膜厚ｔが増加するに従いほぼ直線的に増加する。共振周波数の変化（Δｆ）と共振周波数調整膜１４の膜厚ｔとの間には、以下の式２のような関係が成り立つ。
Δｆ＝−ｋ×ｔ  ・・・  式２
式２においてｋは膜の密度により変化する係数であり、膜の密度が高いほど大きな値を示す。例えば密度が２３００ｋｇ／ｍ3のＳｉでは約０．４ＭＨｚ／ｎｍであり、密度が１９０００ｋｇ／ｍ3の金（Ａｕ）では約２ＭＨｚ／ｎｍである。従って、共振周波数調整膜１４に密度が大きい材料を用いた場合には、わずかな膜厚の変化により共振周波数が大きく変化することになる。
【００３７】
共振周波数調整膜１４の膜厚ｔは、蒸着法等によって堆積する場合には堆積時間によって調整することができる。また、一旦堆積した後、エッチング等により薄膜化することにより調整することもできる。しかし、いずれの方法においても、共振周波数調整膜１４の膜厚にはばらつきが生じる。一般的に、蒸着法により薄膜を堆積する際には、数ｎｍ程度の膜厚のばらつきが生じる。エッチングにより膜厚を調整する場合にはさらに大きなばらつきが生じる。
【００３８】
共振周波数調整膜１４にＳｉを用いた場合に例えば膜厚が５ｎｍ変化すると、共振周波数ｆが２ＭＨｚ変化する。一般に携帯電話等に用いられる１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ帯のフィルタにおいては、共振周波数ｆは２ＭＨｚ程度の精度が要求される。共振周波数調整膜１４に密度が３５００ｋｇ／ｍ3を越える材料を用いた場合には、現在の共振周波数調整膜１４の成膜精度では、共振周波数ｆのばらつきが２ＭＨｚ以下のフィルタを実現することが非常に困難となる。
【００３９】
一方、共振周波数調整膜１４の密度が小さすぎると、Δｆが小さくなりすぎ、共振周波数ｆの調整範囲が狭くなっってしまう。従って、共振周波数調整膜１４の密度は５００ｋｇ／ｍ3以上且つ３５００ｋｇ／ｍ3以下であることが好ましい。
【００４０】
薄膜音響共振器を用いてフィルタを形成する場合には、基板の上に、互いに共振周波数が異なる少なくとも２種類の薄膜音響共振器を形成する必要がある。しかし、基板の上に形成する下部電極、圧電膜又は上部電極の膜厚を選択的に変化させることにより、互いに共振周波数ｆが異なる複数の薄膜音響共振器を基板の上に形成することは、プロセスが複雑となり現実的ではない。
【００４１】
本実施形態の薄膜音響共振器は、共振周波数調整膜１４の膜厚により、共振周波数を調整することができるため、互いに共振周波数が異なった複数の薄膜音響共振器を基板の上に形成することができる。
【００４２】
また、フィルタのスプリアス特性は、薄膜音響共振器の表面の平滑性に影響される。共振周波数調整膜１４の表面粗度が大きいということは、共振周波数が異なる多数の微小な共振器が並列に接続されていることと等価である。従って、共振周波数１４の表面粗度が大きい場合には、図２に示すようにスプリアスが発生しクオリティーファクター（Ｑ値）が低下する。共振周波数調整膜１４の表面粗度が１０ｎｍの場合には、平滑な場合と比べてＱ値が５０％低下する。従って、共振周波数調整膜１４の表面粗度は１０ｎｍ以下とすることが好ましい。共振周波数調整膜１４の表面粗度を１００ｎｍ以下とするには、共振周波数調整膜１４の材料にシリコン等を用い、蒸着法により形成すればよい。
【００４３】
共振周波数調整膜１４をシリコンにより形成した場合には、共振周波数調整膜１４の表面を酸化又は窒化することにより、共振周波数調整膜の質量を変化させることが可能である。これにより、共振周波数を微調整することができる。
【００４４】
また、共振周波数調整膜１４をシリコンにより形成した場合には、共振周波数調整膜１４の表面を陽極酸化等を用いて、多孔質化することが可能である。これにより共振周波数調整膜の質量を調整することができるので、共振周波数を微調整することが可能となる。なお、酸化、窒化又は多孔質化による共振周波数の微調整は、共振周波数調整膜１４がシリコン以外の材料の場合にも適用することができる。
【００４５】
共振周波数調整膜１４をシリコン又はシリコンを含む化合物により形成することにより、既存の半導体プロセスを用いて共振周波数調整膜１４を形成することができる。従って、共振周波数調整膜１４の形成精度を高くすることができると共に、製造コストを低く抑えることができる。
【００４６】
図３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係るフィルタであり、（ａ）は等価回路を示し、（ｂ）は平面構成を示し、（ｃ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における断面構成を示している。なお、本実施形態のフィルタは、基板（図示せず）の上に形成された３個の薄膜音響共振器２０からなるラダー型フィルタである。なお、基板と薄膜音響共振器との間には、音響ミラー又は空洞部等が設けられているが、図示を省略している。
【００４７】
各薄膜音響共振器は、圧電膜１１と、圧電膜１１を挟んで対向する上部電極１２及び下部電極１３と、上部電極１２の上に形成された共振周波数調整膜１４とからなる。一例として、通過帯域が２ＧＨｚのフィルタを形成する場合、圧電膜１１を膜厚が５００ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、上部電極１２及び下部電極１３を膜厚が５００ｎｍの金（Ａｕ）とすればよい。
【００４８】
共振周波数調整膜１４はＳｉからなり、フィルタのシリーズ共振器２０Ａの上に形成した共振周波数調整膜１４の膜厚は、シャント共振器２０Ｂの上に形成した共振周波数調整用薄膜１４の膜厚よりも薄い。従って、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数を、シャント共振器２０Ｂの共振周波数よりも高くすることができる。これにより、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数を通過帯域の上限とし、シャント共振器２０Ｂの共振周波数を通過帯域の下限とするフィルタが実現できる。
【００４９】
共振周波数調整膜１４の膜厚は、あらかじめ共振周波数調整用薄膜の膜厚と共振周波数の変化量との相関を求めておくことにより決定する。
【００５０】
なお、３個の薄膜音響共振器からなるラダー型フィルタの例を示したが、さらに多数の薄膜音響共振器を組み合わせたラダー型フィルタも同様にして形成することができる。また、ラダー型フィルタの他にラティス型のフィルタも同様にして形成することが可能である。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図４は第２の実施形態に係る薄膜音響共振器の断面構成を示している。図４において図１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。図４に示すように本実施形態の薄膜音響共振器の共振周波数調整膜２４は、厚さが１０ｎｍの酸化シリコンからなる（ＳｉＯ2）第１の薄膜２４Ａと厚さが１０ｎｍのシリコン（Ｓｉ）からなる第２の薄膜２４Ｂとが交互に５周期積層された多層膜である。
【００５２】
ＳｉＯ2からなる第１の薄膜２４Ａは、フッ酸（ＨＦ）によりエッチングすることができるが、三フッ化塩素（ＣｌＦ3）ではエッチングされない。一方Ｓｉからなる第２の薄膜２４ＢはＣｌＦ3によりエッチングすることができるが、ＨＦではエッチングされない。従って、ＨＦによるエッチングとＣｌＦ3によるエッチングを繰り返すことにより、共振周波数調整膜２４の膜厚を１０ｎｍずつ調整することが可能である。
【００５３】
第１の実施形態において述べたように、Ｓｉ又はＳｉＯ2からなる共振周波数調整膜の膜厚が１ｎｍ変化すると、共振周波数が約０．４ＭＨｚ変化する。従って、第１の薄膜２４Ａ又は第２の薄膜２４Ｂを１層除去することにより共振周波数を約４ＭＨｚ高くすることができる。これにより、薄膜音響共振器の共振周波数を正確に調整することが可能となる。
【００５４】
また、一回のエッチングにより１層の膜を除去するため、共振周波数調整膜２４の面内の均一性を高く保つことが可能であり、共振器のＱ値を高く保つことができる。また、薄膜共振器ごとの共振周波数ｆがばらつくことを抑えることができる。
【００５５】
第１の薄膜２４Ａ及び第２の薄膜２４Ｂの膜厚は、薄いほど共振周波数の変化が小さく正確な調整が可能となる。しかし、膜厚が薄くなりすぎると膜厚を均一に保つことが困難になると共に、共振周波数の変化が小さくなりすぎて調整のためのエッチング回数が増加してしまう。このため、第１の薄膜２４Ａ又は第２の薄膜２４Ｂを１層除去することにより共振周波数ｆが数ＭＨｚ変化するようにすることが好ましく、第１の薄膜２４Ａ及び第２の薄膜２４Ｂの膜厚は５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００５６】
第１の薄膜２４Ａと第２の薄膜２４Ｂとは、ＳｉＯ2膜とＳｉ膜との組み合わせに代えて、選択的にエッチングすることが可能な種々の材料の組み合わせを用いることができる。また、薄膜の除去をエッチングではなく、薄膜が吸収する波長のレーザ光を照射して薄膜を分解する方法により行ってもよい。表１には、種々の材料及び薄膜除去方法の組み合わせの例を示す。なお、表１において第１の薄膜２４Ａと第２の薄膜２４Ｂとを入れ替えてもかまわない。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
レーザ光の照射により共振周波数調整膜２４の膜厚を調整する場合には、ピンポイントにレーザ光照射を行うことができるため、マスクを形成することなく、膜厚の調整を行うことが可能である。レーザ光には、ＹＡＧレーザの３倍波に代えてＫｒＦ（フッ化クリプトン）レーザを用いてもよい。
【００５９】
図５は本実施形態に係る薄膜音響共振器を用いたフィルタの断面構成を示している。なお、図５に示すフィルタの等価回路は図３（ａ）と同一であり、２個のシリーズ共振器２０Ａと１個のシャント共振器２０Ｂとから、ラダー型フィルタが形成されている。また、薄膜音響共振器と基板との間には音響ミラー又は空洞部等が設けられているが、図示を省略している。
【００６０】
図５に示すように各薄膜音響共振器は、圧電膜１１と、圧電膜１１を挟んで対向する上部電極１２及び下部電極１３と、上部電極１２の上に形成された共振周波数調整膜２４とから形成されている。図示した部分においては、シリーズ共振器２０Ａとシャント共振器２０Ｂとを接続する配線と、上部電極１２とが一体に形成されている。圧電膜１１及び共振周波数調整膜２４は、基板（図示せず）の上に一体に形成されている。また、共振周波数の調整のために、共振周波数調整膜２４のシリーズ共振器２０Ａ及びシャント共振器２０Ｂの上に形成された部分は、エッチングされて、膜厚が薄くなっている。共振周波数調整膜２４のシリーズ共振器２０Ａの上に形成された部分は、シャント共振器２０Ｂの上に形成された部分よりも膜厚が薄くなっている。従って、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数は、シャント共振器２０Ｂの共振周波数よりも若干高くなっている。従って、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数を通過帯域の上限とし、シャント共振器２０Ｂの共振周波数を通過帯域の下限とするフィルタが実現できる。
【００６１】
共振周波数調整膜２４の膜厚の調整は、以下のように行う。まず、あらかじめ薄膜音響共振器が１つ形成された単体共振器測定パターンを用いて、共振周波数調整膜２４の薄膜の積層数と、共振周波数との相関データを作成する。
【００６２】
次に、フィルタ全体について、相関データから求めたシャント共振器２０Ｂの共振周波数となる積層数まで、共振周波数調整膜２４の薄膜を１層ずつ除去する。
【００６３】
次に、シャント共振器２０Ｂの部分をマスクして、共振周波数調整膜２４のシリーズ共振器２０Ａの部分を、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数となる積層数まで１層ずつ除去する。
【００６４】
以上のように容易に、正確に且つ均一に、共振周波数の微調整が可能となり、さらに異なる共振周波数の共振器を調整する場合も成膜の工程を増やすことなく、簡単に共振周波数の異なる共振器を作り分けることができる。なお、シリーズ共振器２０Ａの共振周波数の調整と、シャント共振器２０Ｂの共振周波数の調整とは別々におこなってもよい。
【００６５】
さらに、第１の薄膜と第２の薄膜とを共に絶縁膜とすることにより、フィルタ全面の保護膜として使用でき、加えて、フィルタチップ全面に周波数調整膜があったとしても、各共振器が結合することないので、高いアイソレーションを保ち、良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態において共振周波数調整膜を２種類の薄膜の積層膜としたが３種類以上の膜を交互に積層してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の薄膜音響共振器、フィルタ及びその製造方法は、共振周波数を精度よく且つ均一に調整することが可能な薄膜音響共振器を実現でき、特に携帯電話等の無線通信機器の高周波回路部に用いられるフィルタ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜音響共振器を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る薄膜音響共振器の共振周波数調整膜の表面粗度の悪化によるスプリアスの発生の一例を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る薄膜音響共振器を用いたフィルタであり、（ａ）は回路図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のIIIｃ−IIIｃ線における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る薄膜音響共振器を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る薄膜音響共振器を用いたフィルタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１    圧電膜
１２    上部電極
１３    下部電極
１４    共振周波数調整膜
２０    薄膜音響共振器
２０Ａ  シリーズ共振器
２０Ｂ  シャント共振器
２４    共振周波数調整膜
２４Ａ  第１の薄膜
２４Ｂ  第２の薄膜
【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５】
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