(57)【要約】【課題】  小型で、スプリアスが低減された薄膜バルク音響波共振子を提供する。【解決手段】  共振部２０には音響インピーダンス変化部２５が形成される。音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３０の少なくとも一部が、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向するので、振動波が音響インピーダンス変化部２５に向かって入射する方向と、この音響インピーダンス変化部２５に向かって入射した振動波が音響インピーダンス変化部２５によって反射されて進行する方向とが異なるので、圧電体薄膜１５をＺ方向に関して斜めに伝播する振動波の共振が発生することを防止することができ、スプリアスを低減することができる。また共振部２０に音響インピーダンス変化部２５が形成されることによって、薄膜バルク音響波共振子１０を小型に形成することができる。【選択図】      図１
2007202138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜と、
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電極と
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電極とを含み、
前記圧電体薄膜と前記第１電極と前記第２電極とによって共振部を形成し、
前記共振部の一部には、前記厚み方向に垂直な断面における周縁領域の少なくとも一部が、前記共振部の前記断面における周縁領域の法線に対して９０°未満の角度で対向し、かつ前記共振部の前記一部を除く残余の部分の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する音響インピーダンス変化部が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】
前記音響インピーダンス変化部と、前記共振部のうち前記音響インピーダンス変化部を除く残余の部分とは、厚みが異な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】
前記音響インピーダンス変化部と、前記共振部のうち前記音響インピーダンス変化部を除く残余の部分とは、単位体積当たりの質量が異な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４】
前記音響インピーダンス変化部は、前記第１および第２電極の少なくともいずれかに積層して形成される積層膜を含む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５】
前記積層膜は、金属材料を用いて形成されることを特徴とする請求項２記載の薄膜バルク音響波共振子。
【請求項６】
前記音響インピーダンス変化部は、前記共振部の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さくして形成さ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。
【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、圧電体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。圧電体を示す薄膜（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。なお、ここで薄膜とは、通常の薄膜形成プロセスで形成されるものをいう。
【０００３】
図２５は、従来の技術の薄膜バルク音響波共振子１の構成を示す平面図であり、図２６は図２５の切断面線ＸＶ−ＸＶから見た断面図である。薄膜バルク音響波共振子１は、ＳｉおよびＧａＡｓなどから成る基板２と、ＡｌＮおよびＺｎＯなどから成る圧電体薄膜３と、厚み方向の両側から圧電体薄膜３を挟む第１および第２電極４，５とを含んで構成される。基板２の厚み方向の一表面２ａ上に圧電体薄膜３、第１および第２電極４，５が積層されて成る共振部６が形成される。共振部６は、直方体形状を有する。基板２の厚み方向の他表面２ｂ側から貫通孔７を形成して、共振部６を基板２から空間的に離すことによって、共振部６が基板２から音響的に絶縁される。
【０００４】
前述した従来の技術の薄膜バルク音響波共振子１では、不要振動が生じてスプリアスが発生するという問題がある。これは、圧電体薄膜３を厚み方向に関して斜めに伝播する振動モードが生じ、すなわち圧電体薄膜３の厚み方向の一表面および他表面で反射を繰返しながら厚み方向に垂直な横方向に伝播する振動波が生じて、共振部６の対向する端面で垂直に反射され、振動波が元の地点に戻ってくるためである。前記横方向に伝播する振動波を横モードと記載する。横モードが、共振部６の対向する端面の間で一往復する間の位相の変化が３６０度の整数倍のときに、共振が起こり、スプリアスが発生する。薄膜バルク音響波共振子１では、様々な波数の横モードが存在するため、この薄膜バルク音響波共振子１のような構成であれば、必ず横モードの共振が発生する。この横モードの共振周波数は、薄膜バルク音響波共振子１の共振周波数とわずかに異なっている。このため直列共振周波数および並列共振周波数の共振ピークの近傍に、不要な共振ピーク（スプリアス）が生じる。
【０００５】
図２５に示されるように、共振部６の厚み方向から見た平面形状が矩形状に形成され、すなわち共振部６が直方体形状を有し、共振部６の厚み方向に垂直な方向の周縁が平行に形成されるような第１および第２電極４，５を用いると、前記横モードが第１および第２電極４，５間で共振を起こしやすくなり、大きなスプリアスを生じる。
【０００６】
図２７は、スプリアスが発生したときの薄膜バルク音響波共振子１の共振特性を示すグラフである。図２７に示すグラフは、所定の周波数の信号が入力されたときの薄膜バルク音響波共振子１のインピーダンスを表わす。図２７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。薄膜バルク音響波共振子１は、２ＧＨｚの並列共振周波数を有する。図２７に仮想線８で囲んで示されるメインの共振ピーク、すなわち直列共振周波数および並列共振周波数の共振ピークの近傍に、矢符９で示すようにスプリアスが発生していることが判る。共振特性に、このようなスプリアスが存在すると、この薄膜バルク音響波共振子１を発振器に使用した場合は、発振周波数の変動およびノイズなどの原因となる。また、このような薄膜バルク音響波共振子１を組み合わせてフィルタ装置を構成すると、フィルタ特性にリップルが生じることとなる。
【０００７】
このように不要振動によるスプリアスが生じると、実用上大きな問題となる。このため他の従来の技術の薄膜バルク音響波共振子では、スプリアスを低減するために、特殊な電極構造を形成する必要があり、たとえば電極の外周辺のうちの対向する辺を平行に形成しないようにしたり、電極の外周に粘弾性音響減衰材を設けたりしている（たとえば特許文献１参照）。またさらに他の従来の技術の薄膜バルク音響波共振子では、スプリアスを低減するために、第２電極に重なり合う第２電極の外周辺が、不規則な多角形の少なくとも一部を構成するように形成している（たとえば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】米国特許ＵＳＰ６，１５０，７０３号
【特許文献２】米国特許ＵＳＰ６，２１５，３７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、電極の外周辺のうちの対向する辺を平行に形成しないようにしたり、第２電極に重なり合う第２電極の外周を、非方形の不規則な多角形の少なくとも一部を構成するように形成したりしてスプリアスを低減する場合には、電極の外周形状を特殊な形状にする必要があり、すなわちスプリアスを低減するために電極の外周形状が決定され、電極の外周形状は薄膜バルク音響波共振子の大きさを決定するので、小型化が難しいという問題がある。また電極の外周形状を特殊な形状にする必要があるので、複数の薄膜バルク音響波共振子を稠密に配置することが困難となり、複数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装置の小型化が阻害されてしまう。
【００１０】
また電極の外周に粘弾性音響減衰材を設けてスプリアスを低減する場合には、電極の外周にさらに粘弾性音響減衰材を設ける必要があるので、薄膜バルク音響波共振子が大型化してしまう。
【００１１】
したがって本発明の目的は、小型で、スプリアスが低減された薄膜バルク音響波共振子、それを備えるフィルタ装置ならびに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】
【００１２】
本発明の薄膜バルク音響波共振子は、圧電体薄膜と、
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電極と
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電極とを含み、
前記圧電体薄膜と前記第１電極と前記第２電極とによって共振部を形成し、
前記共振部の一部には、前記厚み方向に垂直な断面における周縁領域の少なくとも一部が、前記共振部の前記断面における周縁領域の法線に対して９０°未満の角度で対向し、かつ前記共振部の前記一部を除く残余の部分の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する音響インピーダンス変化部が形成されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記音響インピーダンス変化部と、前記共振部のうち前記音響インピーダンス変化部を除く残余の部分とは、厚みが異なることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記音響インピーダンス変化部と、前記共振部のうち前記音響インピーダンス変化部を除く残余の部分とは、単位体積当たりの質量が異なることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記音響インピーダンス変化部は、前記第１および第２電極の少なくともいずれかに積層して形成される積層膜を含むことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記積層膜は、金属材料を用いて形成されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の薄膜バルク音響波共振子は、前記音響インピーダンス変化部は、前記共振部の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さくして形成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明のフィルタ装置は、前述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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１電極および第２電極間に高周波電圧を印加すると、第１電極および第２電極に挟まれる圧電体薄膜が振動し、すなわち圧電体薄膜と第１および第２電極とによって形成される共振部が振動する。共振部の一部には、共振部の残余の部分の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスが形成されているので、圧電体薄膜を前記厚み方向に関して斜めに伝播する振動モードが生じたとしても、音響インピーダンス変化部が形成される部分では、厚み方向に垂直な方向に伝播する振動波は、音響インピーダンス変化部と前記残余の部分との界面で反射する。
【００２１】
音響インピーダンス変化部は、前記厚み方向に垂直な断面における周縁領域の少なくとも一部が、共振部の前記断面における周縁領域の法線に対して９０°未満の角度で対向しているので、振動波が音響インピーダンス変化部に向かって入射する方向と、この音響インピーダンス変化部に向かって入射した振動波が音響インピーダンス変化部によって反射されて進行する方向とが異なるので、振動波の共振が発生することを防止することができる。したがって、スプリアスの少ない薄膜バルク音響波共振子を提供することができる。また、共振部に音響インピーダンス変化部が形成されるので、薄膜バルク音響波共振子が大型化してしまうことが防止され、第１および第２電極を、スプリアスを低減するための外周形状とする必要がないので、従来の技術のように電極の外周形状を複雑化することなく、たとえば平面形状を単純な四角形および円形などに選択することができるので、薄膜バルク音響波共振子を小型に形成することができ、また複数の薄膜バルク音響波共振子を並べるときにより稠密に配置することができるようになり、薄膜バルク音響波共振子を用いたフィルタ装置を小型化することができる。
【００２２】
また本発明によれば、音響インピーダンス変化部と、共振部のうち音響インピーダンス変化部を除く残余の部分との厚みを異ならせるだけで、前述の効果を達成することができ、共振部に音響インピーダンス変化部を容易に形成することができる。
【００２３】
また本発明によれば、音響インピーダンス変化部と、共振部のうち音響インピーダンス変化部を除く残余の部分との単位体積当たりの質量を異ならせるだけで、前述の効果を達成することができ、また共振部に音響インピーダンス変化部を容易に形成することができる。
【００２４】
また本発明によれば、第１および第２電極の少なくともいずれかに積層して積層膜を形成することによって、音響インピーダンス変化部と、共振部のうち音響インピーダンス変化部を除く残余の部分との厚みを異ならせることができる。したがって共振部に積層して薄膜を形成するだけで、音響インピーダンス変化部を形成することができるので、製造が容易である。
【００２５】
また本発明によれば、前記薄膜が金属材料を用いて形成されるので、薄膜が積層して形成される電極の電気抵抗を減ずることができ、電極によって生じる信号の損失をより低減することができる。
【００２６】
また本発明によれば、音響インピーダンス変化部は、共振部の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さくして形成されるので、音響インピーダンス変化部と、共振部のうち音響インピーダンス変化部を除く残余の部分との厚みを異ならせることができる。また音響インピーダンス変化部を形成するために、圧電体薄膜ならびに第１および第２電極の他に、追加して膜を形成する必要がないので、容易にかつ低コストで音響インピーダンス変化部を形成することができる。
【００２７】
また本発明によれば、上記各構成のいずれかの薄膜バルク音響波共振子を用いることによって、小型で低損失のフィルタ装置を形成することができる。また複数の薄膜バルク音響波共振子を用いてフィルタ装置を構成する場合には、複数の薄膜バルク音響波共振子を稠密に配置して、各薄膜バルク音響波共振子を接続する配線を短くすることができるので、装置を小型化することができるとともに、配線によって形成される抵抗の影響を低減して、信号の損失をより低減することができる。
【００２８】
また本発明によれば、上記構成のフィルタ装置を有する受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えることによって、小型で、回路中での損失が小さくなり、不要波の除去性能が上がる効果が得られるものとなるため、より小型で感度がよい通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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１０を示す平面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。なお、図１では、図解を容易にするために、薄膜バルク音響波共振子１０の各部分の寸法を適宜拡大して示している。薄膜バルク音響波共振子１０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００３０】
基板１１は、薄膜バルク音響波共振子１０のベース部材である。基板１１上に、共振子本体１２が形成される。基板１１は、厚みが０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度に選ばれる。基板１１は、略直方体形状を有する。基板１１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１１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方向は、互いに直交する。前記長手方向および短手方向は、基板１１の一表面１１ａの各辺に平行または垂直に延びる。
【００３１】
基板１１には、Ｚ方向に貫通する基板貫通孔１３が形成される。基板貫通孔１３は、基板１１のＸ方向およびＹ方向の中央部に形成される。基板貫通孔１３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１３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。基板貫通孔１３は、エッチングを用いて、基板１１のＺ方向の他表面１１ｂ側から形成される。
【００３２】
共振子本体１２は、基板１１のＺ方向の一表面１１ａ上に設けられる。共振子本体１２は、圧電体薄膜１５と、圧電体薄膜１５の厚み方向の一表面１５ａ上に少なくとも一部が積層される第１電極１６と、圧電体薄膜１５の厚み方向の他表面１５ｂ上に、少なくとも一部が積層される第２電極１７とを含んで構成される。圧電体薄膜１５の一部と、第１電極１６の一部と、第２電極１７の一部とがＺ方向に重なって形成され、この圧電体薄膜１５の一部と、第１電極１６の一部と、第２電極１７の一部が積層される部分、すなわちＺ方向から見て、圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分のうち、基板貫通孔１３によって音響的に絶縁されている部分によって共振部２０が形成される。共振部２０の厚み方向は、Ｚ方向に平行であり、圧電体薄膜１５および第１および第２電極１６，１７の厚み方向は、前記Ｚ方向である。圧電体薄膜１５と、第１および第２電極１６，１７のそれぞれは、Ｚ方向から見て共振部２０よりも広い範囲に形成される。
【００３３】
共振部２０は、基板１１に形成される前記基板貫通孔１３に臨んで形成される。すなわち共振部２０は、圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分のうち、基板貫通孔１３に臨む部分によって形成される。共振部２０のＺ方向の他表面２０ｂは、基板貫通孔１３から露出する。共振部２０の側面は、Ｘ方向またはＹ方向に沿って延びる。
【００３４】
第２電極１７は、基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上に形成され、基板貫通孔１３を覆って設けられる。第２電極１７は、基板１１のＸ方向の一端部２１からＸ方向の中央部２２にわたって設けられ、基板１１の一表面１１ａの周縁２３に離間して設けられる。第２電極１７はＺ方向から見て矩形状に形成され、その各周縁辺は、Ｘ方向またはＹ方向に平行に延びる。
【００３５】
第２電極１７は、圧電体薄膜１５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１７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、基板１１の一表面１１ａ上に所定の厚さで第２電極１７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１７は、電極としての機能と同時に、共振部２０を構成する機能も有するので、薄膜バルク音響波共振子１０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１７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１７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１７の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体薄膜材料、電極材料によって異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。
【００３６】
また第２電極１７のＸ方向の一端部１７ｃは外部接続端子として機能する。
圧電体薄膜１５は、少なくとも一部が第２電極１７の厚み方向の一表面１７ａ上に形成される。本実施の形態では圧電体薄膜１５は、第２電極１７の厚み方向の一表面１７ａ上と基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上とにわたって形成され、第２電極１７のＸ方向の他端部よりもＸ方向の他方まで延びる。圧電体薄膜１５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２２に形成される。圧電体薄膜１５のＹ方向の長さＬ１は、第２電極１７の短手方向Ｙの長さＬ２よりも大きく選ばれ、圧電体薄膜１５のＹ方向の中央と、第２電極１６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。圧電体薄膜１５は、Ｘ方向およびＹ方向において、基板貫通孔１３よりも大きく形成される。
【００３７】
圧電体薄膜１５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１６および第２電極１７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１５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１７の厚み方向の一表面１７ａ上と基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上に所定の厚さで圧電体薄膜１５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。
【００３８】
薄膜バルク音響波共振子１０が必要な共振特性を発揮するために、圧電体薄膜１５の厚みは、圧電体薄膜１５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１５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１５の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体薄膜材料、電極材料によって異なるが、０．３μｍ〜１．５μｍ程度に選ばれる。
【００３９】
第１電極１６は、圧電体薄膜１５のうち、第２電極１７に積層される部分の厚み方向の一表面１５ａに積層される。本実施の形態では、第１電極１６は、圧電体薄膜１５の厚み方向の一表面１５ａと、基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上とにわたって形成され、圧電体薄膜１５のＸ方向の他端部よりもＸ方向の他方まで延びる。第１電極１６は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、前記中央部２２から基板１１のＸ方向の他端部２４にわたって形成され、基板１１の一表面１１ａの周縁２３に離間して設けられる。
【００４０】
第１電極１６のＹ方向の長さＬ３は、圧電体薄膜１５のＹ方向の長さＬ１よりも短く選ばれ、第１電極１６のＹ方向の中央と、圧電体薄膜１５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。第１電極１６のうちＸ方向の他端部１６ｃのみが、基板１１上に形成され、残余の部分は、基板貫通孔１３上に形成される。すなわち第１電極１６のＹ方向の長さＬ３は、基板貫通孔１３のＹ方向の大きさ未満に選ばれ、厚み方向Ｚから見て、第１電極１６のＸ方向の一方の端部１６ｄは、基板貫通孔１３に臨む基板１１の縁から離間するように形成される。このように第１電極１６が形成されることによって、第１電極１６、圧電体薄膜１５および第２電極１７がＺ方向に重なる部分のうち、基板貫通孔１３によって音響的に絶縁されていない部分が作る静電容量、いわゆる寄生容量を低減することができる。寄生容量が大きいほど、薄膜バルク音響波共振子の実行電気機械結合係数が低下するが、このような構成とすることにより、この低下を最小限にできるというという利点がある。
【００４１】
第１電極１６は、第２電極１７とともに、圧電体薄膜１５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１６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１５の厚み方向の一表面１５ａ上および基板１１の一表面１１ａ上に所定の厚さで第１電極１６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１６は、電極としての機能と同時に、共振部２０を構成する機能も有するので、薄膜バルク音響波共振子１０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１６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１６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１６の最適な厚みは、薄膜バルク音響波共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０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。
【００４２】
共振部２０の厚みは、おおむねλ／２（λは使用する信号の周波数での音響波の波長）となるように設計される。共振部２０のＺ方向から見た形状、すなわち平面形状は、矩形状である。本実施の形態では、共振部２０は直方体形状に形成される。また共振部２０のＺ方向に垂直な断面における面積は、薄膜バルク音響波共振子１０のインピーダンスを決定する要素となるので、厚みと同様に精密に設計する必要がある。５０Ωのインピーダンス系で薄膜バルク音響波共振子１０を使用する場合は、共振部２０の電気的なキャパシタンスが、使用する信号の周波数でおおむね５０Ωのリアクタンスを持つように選ばれる。本実施の形態では共振部２０のＺ方向に垂直な断面のＸ方向およびＹ方向の長さは等しく選ばれ、共振部２０の前記断面における面積は、たとえば２ＧＨｚの薄膜バルク音響波共振子１０の場合であれば、２００μｍ×２００μｍ程度に選ばれる。
【００４３】
共振部２０の一部には、音響インピーダンス変化部２５が形成される。音響インピーダンス変化部２５は、共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する。すなわち共振部２０では、厚み方向に垂直な所定の方向において、音響インピーダンスが部分的に変化している。
【００４４】
音響インピーダンス変化部２５と、共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分とは、厚みが異なる。音響インピーダンス変化部２５は、共振部２０の厚み方向の一表面２０ａに積層膜２６を積層して形成され、圧電体薄膜１５ならびに第１および第２電極１６，１７と積層膜２６とがＺ方向に積層される部分によって構成される。積層膜２６は、荷重要素であって、圧電体薄膜１５、第１および第２電極１６，１７の積層体に荷重を与える。積層膜２６は、薄膜である。共振部２０のうち積層膜２６が積層される部分では、厚みが増加することによって、共振部２０のうち積層膜２６が形成されない部分と比較して、共振周波数が小さくなる。
【００４５】
積層膜２６は、直方体形状を有し、共振部２０の一表面２０ａにおける一方の対角線２７に沿って、この対角線２７の延びる方向の共振部２０の一端部２８と他端部２９との間にわたって、前記一端部２８付近および他端部２９付近を除いて形成される。積層膜２６は、Ｚ方向から見てＸ方向およびＹ方向において、基板貫通孔１３より小さく形成される。積層膜２６がＸ方向およびＹ方向にどの程度延びて形成されるかについては、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定され、Ｘ方向およびＹ方向に長くするほどスプリアスを低減させることができる。ただし、共振部２０の積層膜２６を付加した部分と残余の部分とは共振周波数が変化するため、メインの共振には寄与せず、寄生容量となる。このため、積層膜２６が形成される範囲が大きくなると、寄生容量が増加するとともに共振部２０の実効面積が小さくなってしまうので、共振部２０の一表面２０ａ上で積層膜２６が形成される範囲の面積は、共振部２０の一表面２０ａの面積の１０％よりも狭く選ばれる。また厚み方向Ｚから見て、積層膜２６は、共振部２０の周縁３３から予め定める距離だけ離して形成され、この予め定める距離は、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定されるが、好ましくは５μｍ〜２０μｍ程度に選ばれる。
【００４６】
積層膜２６の厚みは、０．０１μｍ〜１０μｍ程度に選ばれる。積層膜２６の厚みは、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定される。
【００４７】
音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３０の少なくとも一部は、共振部２０のＺ方向に垂直な前記断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向する。音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３０は、音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとその近傍領域とを含む。音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを厚み方向Ｚに連ねて形成される音響インピーダンス変化部２５の側面は、厚み方向に平行に形成される。共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３は、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとその近傍領域とを含む。共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを厚み方向Ｚに連ねて形成される共振部２０の各側面は、厚み方向に平行に形成される。
【００４８】
本実施の形態では、音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのいずれかが、共振部２０のＺ方向に垂直な前記断面における周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線に対して９０°未満の角度で対向する。すなわち音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのいずれかの法線と、共振部２０の前記断面における周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線とが成す角度のうち、小さいほうの角度が９０°未満に選ばれる。
【００４９】
音響インピーダンス変化部２５の周縁領域３０を、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向させるには、厚み方向から見て、積層膜２６の積層膜２６のＺ方向に垂直な断面における各周縁辺３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのいずれかが、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線に対して、小さいほうの成す角度が９０°未満の角度で傾斜するように、積層膜２６を形成すればよい。
【００５０】
本実施の形態では、音響インピーダンス変化部２５の前記各周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄがそれぞれ延びる方向と、共振部２０の前記各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄがそれぞれ延びる方向とが成す角度のうち小さいものは、Ｚ方向から見て４５度に選ばれる。Ｚ方向から見て、音響インピーダンス変化部２５の前記各周縁辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれが延びる方向と、共振部２０の前記各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄのそれぞれが延びる方向とが成す角度は、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定される。
【００５１】
積層膜２６は、スパッタおよび蒸着などによって薄膜を形成した後、フォトリソグラフィによって所定の形状に加工することによって形成される。このような積層膜２６は、特別な薄膜形成プロセスを用いなくても、従来から用いられている薄膜形成プロセスによって形成することができるので、安価にかつ精度よく形成することができる。積層膜２６は、金属材料を用いて形成される。
【００５２】
積層膜２６は、金属材料を用いて形成されるときには、積層膜２６を形成することによって積層膜２６が積層される部分では、第１電極１６の厚みが増加したことと同様な効果が生じる。すなわち、電流の流路断面積を大きくすることができ、電極の電気抵抗が減少するという効果が生じる。これによって、電極の電気抵抗を減ずることができ、薄膜バルク音響波共振子１０における信号の損失をより低減することができる。
【００５３】
図３は、薄膜バルク音響波共振子１０の共振部２０における振動波の進行を説明する平面図である。共振部２０のうち積層膜２６が形成される部分と、残余の部分とでは共振周波数が異なる。また圧電体薄膜１５を厚み方向に関して斜めに伝播する振動モードである横モードに対する音響インピーダンスも異なっている。
【００５４】
共振部２０で発生した厚み方向に垂直な方向の振動波である横モードは、共振部２０の音響インピーダンス変化部２５と、音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分との界面で反射される。前述したように、音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３０の少なくとも一部が、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向するので、横モードは、共振部２０の音響インピーダンス変化部２５と、音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分との界面で反射されて、その進行方向が変化する。振動波が音響インピーダンス変化部２５に向かって入射する方向Ｆ１と、この音響インピーダンス変化部２５に向かって入射した進行波が音響インピーダンス変化部によって反射されて進行する方向Ｆ２とが異なるので、横モードが共振してしまうことを抑制することができる。したがって、スプリアスを低減することができる。
【００５５】
またここでは、横モードの伝播方向を使って共振の概念を説明したが、正確には２次元平面での共振モードについての議論を行う必要があるが、本明細書の説明であっても、実用的には十分な結果が得られる。また音響インピーダンス変化部２５における共振周波数が残余の部分の共振周波数よりも高い場合であっても、低い場合であっても同様の効果を達成することができる。
【００５６】
以上のように薄膜バルク音響波共振子１０では、スプリアスを低減させることができ、また共振部２０に音響インピーダンス変化部２５が形成されるので、薄膜バルク音響波共振子が大型化してしまうことが防止される。また第１および第２電極１６，１７をスプリアスを低減するための外周形状とする必要がないので、従来の技術のように電極の外周形状を複雑化することなく、前述したように平面形状を単純な矩形状することができるので、薄膜バルク音響波共振子１０を小型に形成することができる。また音響インピーダンス変化部２５と、共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分との厚みを異ならせるだけで、前述の効果を達成することができ、共振部２０に音響インピーダンス変化部２５を容易に形成することができる。また第１電極１６に積層して積層膜２６を形成するだけで、音響インピーダンス変化部２５を形成することができるので、製造が容易であり、かつ薄膜バルク音響波共振子１０を小型に形成することができる。
【００５７】
図４は、本発明の他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子４０を示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子４０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１０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１０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。
【００５８】
薄膜バルク音響波共振子４０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。本実施の形態の音響インピーダンス変化部２５は、共振部２０の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さくすることによって形成され、ここでは共振部２０を構成する第１電極１６の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さく形成することによって実現される。つまり本実施の形態の音響インピーダンス変化部２５は、圧電体薄膜１５と、第１電極１６のうち前記厚みが小さく形成された部分と、第２電極１７とが積層される部分によって構成される。第１電極１６には、圧電体薄膜１５、第１および第２電極１６，１７の積層体にマイナスの荷重要素を負荷する溝部４１が形成される。溝部４１は、第１電極１６のうち共振部２０を構成する部分に形成される。溝部４１の溝４２に臨む内周面の各側面４３は、Ｚ方向に平行であり、溝部４１の底面４４は、Ｚ方向に垂直に形成される。共振部２０のうち、第１電極１６の膜厚を小さくした部分、すなわち溝部４１が形成される部分では、残余の部分よりも共振周波数が高くなる。これによって共振部２０のうち、第１電極１６の膜厚を小さくした部分と、残余の部分とにおいて共振周波数が異なり、横モードに対する音響インピーダンスも異ならせることができる。溝部４１が臨む溝４２は、前述した積層膜２６と同様に、共振部２０の一表面２０ａにおける一方の対角線２７に沿って、この対角線２７の延びる方向の共振部２０の一端部２８と他端部２９との間にわたって、前記一端部２８付近および他端部２９付近を除いて形成される。溝４２は、Ｚ方向から見てＸ方向およびＹ方向において、基板貫通孔１３よりも小さく形成される。溝４２がＸ方向およびＹ方向にどの程度延びて形成されるかについては、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定され、Ｘ方向およびＹ方向に長くするほどスプリアスを低減させることができる。ただし、溝４２が形成される範囲が大きくなると、前述した実施の形態と同様に、寄生容量が増加するとともに共振部２０の実効面積が小さくなってしまうので、溝４２が形成される範囲は、前述した実施の形態で積層膜２６が形成される範囲と同様に選ばれる。
【００５９】
溝４２のＺ方向の深さは、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。溝４２のＺ方向の深さは、どの程度スプリアスを低減させるか、に基づく。
【００６０】
音響インピーダンス変化部２５の周縁領域３０を、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向させるには、本実施の形態では、Ｚ方向から見て、溝部４１の側面４３の少なくとも一部が、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線に対して９０°未満の角度で傾斜するように、溝部４１を形成すればよい。すなわちＺ方向から見て、溝部４１の各側面４３のいずれかの法線と、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線とが成す角度のうち、小さいほうの角度が９０°未満の角度で傾斜するように、溝部４１を形成すればよい。
【００６１】
本実施の形態では、前記Ｚ方向に垂直な断面において前記各側面４３がそれぞれ延びる方向と、共振部２０のＺ方向に垂直な断面において各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄがそれぞれ延びる方向とが成す角度のうち小さいものは、Ｚ方向から見て４５度に選ばれる。Ｚ方向から見て、前記Ｚ方向に垂直な断面において、前記側面４３のそれぞれが延びる方向と、共振部２０の各周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄのそれぞれが延びる方向とが成す角度は、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定される。
【００６２】
薄膜バルク音響波共振子４０では、前述した実施の形態と同様に音響インピーダンス変化部２５と共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分との界面において、横モードを反射することができ、前述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００６３】
また溝部４１は、フォトリソグラフィによって、第１電極１６の前駆体の一部が露出するようにパターニングされたフォトレジストを共振子本体１２に積層して形成し、露出する第１電極１６の前駆体の一部を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）およびウエットエッチングなどで除去して、第１電極１６の前駆体の厚みを減じることによって形成される。したがって音響インピーダンス変化部２５を形成するために、圧電体薄膜１５ならびに第１および第２電極１６，１７の他に、追加して膜を形成する必要がないので、容易にかつ低コストで音響インピーダンス変化部２５を形成することができる。
【００６４】
また本実施の形態では、前記音響インピーダンス変化部２５は、第１電極１６のうちの一部の厚みを残余の部分よりも小さくすることによって形成されるが、本発明のさらに他の実施の形態では、前記音響インピーダンス変化部２５を、第２電極１７のうちの一部の厚みを残余の部分よりも小さくすることによって形成してもよい。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。
【００６５】
図５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５０を示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子５０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１０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１０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５０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００６６】
本実施の形態の音響インピーダンス変化部２５は、共振部２０の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも大きくすることによって形成され、ここでは共振部２０を構成する第１電極１６の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも大きく形成している。第１電極１６には、荷重要素である突部５１が形成される。突部５１は、前述した積層膜２６と同様な大きさ、厚みおよび形状に形成され、また同様な位置に形成される。共振部２０のうち、第１電極１６の膜厚を大きくした部分、すなわち突部５１が形成される部分では、残余の部分よりも共振周波数が低下する。これによって共振部２０のうち、第１電極１６の膜厚を大きくした部分と、残余の部分とにおいて共振周波数が異なり、横モードに対する音響インピーダンスも異ならせることができる。音響インピーダンス変化部２５は、圧電体薄膜１５と、共振部２０のうち、第１電極１６のうち突部５１が形成された部分と、第２電極１７とがＺ方向に積層される部分によって形成される。
【００６７】
前記突部５１は、前記溝部４１を形成する場合と同様にして、第１電極１６の前駆体の一部が露出するようにパターニングされたフォトレジストを共振子本体１２に積層して形成し、露出する第１電極１６の前駆体の一部を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）およびウエットエッチングなどに除去し、第１電極１６の前駆体の、突部５１を除く部分の厚みを減じることによって形成される。したがって、音響インピーダンス変化部２５を形成するために、圧電体薄膜１５ならびに第１および第２電極１６，１７の他に、追加して膜を形成する必要がなく、薄膜バルク音響波共振子４０と同様な効果を達成することができる。
【００６８】
図６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６０を示す断面図である。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１０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１０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６０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００６９】
図１に示される薄膜バルク音響波共振子１０では、共振部２０のＺ方向の一表面２０ａに積層して積層膜２６が形成されているが、本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子６０では、圧電体薄膜１５と第１電極１６とに挟まれて積層膜２６が形成される。圧電体薄膜１５のうち共振部２０を構成する部分のＺ方向の一表面１５ａには、溝部６１が形成される。この溝部６１が臨む溝６２に積層膜２６が形成される。積層膜２６は溝６２を埋めて形成され、積層膜２６のＺ方向の一表面２６ａと圧電体薄膜１５の溝部６１を除くＺ方向の一表面１５ａとは、共振部２０において同一の仮想一平面に形成される。第１電極１６は、積層膜２６のＺ方向の一表面２６ａにも積層される。
【００７０】
本実施の形態では共振部２０の厚みは、共振部２０の全領域にわたって等しく形成される。積層膜２６は、圧電体薄膜１５に用いられる材料とは異なる材料を用いて形成される。音響インピーダンス変化部２５は、圧電体薄膜１５と、第１および第２電極１６，１７と、積層膜２６がＺ方向に積層される部分によって形成される。積層膜２６を設けることによって、共振部２０のうち積層膜２６を設けた部分である音響インピーダンス変化部２５と、共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分との単位体積当たりの質量を異ならせることができる。
【００７１】
共振部２０のうち積層膜２６が形成された部分では、残余の部分よりも音響インピーダンスが変化する。これによって共振部２０のうち積層膜２６が形成された音響インピーダンス変化部２５と、残余の部分とにおいて、共振周波数が異なり、横モードに対する音響インピーダンスも異ならせることができる。したがって、前述した実施の形態と同様の効果を達成することができる。また積層膜２６が共振部２０に埋め込まれているので、共振部２０の厚みが増加することがなく、薄膜バルク音響波共振子６０を、より小型に形成することができる。
【００７２】
図７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を示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子７０は、図４に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子４０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４０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７０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００７３】
本実施の形態の音響インピーダンス変化部２５は、共振部２０の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さくすることによって形成され、ここでは共振部２０を構成する圧電体薄膜１５の一部の厚みを、残余の部分の厚みよりも小さく形成することによって実現される。圧電体薄膜１５には、厚み方向の一表面１５ａ側に、圧電体薄膜１５、第１および第２電極１５，１６の積層体にマイナスの荷重要素を負荷する溝部７１が形成される。溝部７１は、前述した溝部４１と同様な形状である。溝部７１は、Ｚ方向において第１電極１６が形成される側に開口する。第１電極１６は、圧電体薄膜１５の前記溝部７１にも形成される。第１電極１６のうち、前記溝部７１に形成される部分には、溝部７２が形成される。
【００７４】
共振部２０のうち圧電体薄膜１５の膜厚を小さくした部分、すなわち溝部７１が形成される部分では、残余の部分とは音響インピーダンスが異なる。これによって共振部２０のうち、圧電体薄膜１５の膜厚を小さくした部分と、残余の部分とにおいて共振周波数が異なり、横モードに対する音響インピーダンスも異ならせることができる。したがってこのような構成であっても、前述した実施の形態と同様な効果を達成することができる。
【００７５】
図８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を示す断面図である。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１０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１０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８０は、基板１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００７６】
本実施の形態では、前記積層膜２６が第１電極１６に積層されるのではなく、基板貫通孔１３内に露出した第２電極１７に形成され、第２電極１７の厚み方向の他表面１７ｂ上で、共振部２０に積層して形成される。このような構成であっても積層膜２６が形成される位置が異なるだけであって、前述した実施の形態と同様な効果を達成することができる。さらに基板貫通孔１３内に露出した第２電極１７に積層膜２６が形成されるので、積層膜２６を形成することによって、薄膜バルク音響波共振子８０の厚みが大きくなってしまうことがなく、薄膜バルク音響波共振子８０をより小型に形成することができる。
【００７７】
図９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を示す平面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子９０は、図１に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１０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１０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１１と、共振子本体１２とを含んで構成される。
【００７８】
前述した実施の形態では積層膜２６の形状は直方体形状であったが、本実施の形態では、積層膜２６は不定形状を有し、ここでは積層膜２６の厚み方向から見て７角形状に形成される。このような形状であっても、Ｚ方向から見て、積層膜２６の厚み方向に垂直な断面における各周縁辺３１のそれぞれの法線と、共振部２０のＺ方向に垂直な断面の周縁辺３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの法線とが成す角度のうち小さいものが９０°未満に選ばれるので、音響インピーダンス変化部２５のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３０の少なくとも一部が、共振部２０のＺ方向に垂直な断面における周縁領域３３の法線に対して９０°未満の角度で対向させることができる。これによって、前述した実施の形態と同様な効果を達成することができる。
【００７９】
前記音響インピーダンス変化部２５の厚み方向Ｚから見た形状は、長方形、正方形だけではなく、たとえば、平行四辺形、台形、直角３角形、２等辺三角形および正三角形などの多角形状に形成してもよい。共振部２０のうち、厚み方向Ｚから見て、音響インピーダンス変化部２５によって分けられた領域の辺が互いに非平行になるようにする、すなわち音響インピーダンス変化部２５の外周辺と、共振部２０の外周辺とが非平行となるようにすることがより好ましい。したがって、音響インピーダンス変化部２５を、図９に示すように不定形に形成したり、あるいは後述するような略円形状に形成したりすることがより好ましい。音響インピーダンス変化部２５の形状は、膜強度の問題から、鋭角を持つ多角形ではない形状、つまり、角部を面取りした形状や、後述する略円形にするのがより好ましい。
【００８０】
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１００を示す断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１００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１０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１０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。
【００８１】
薄膜バルク音響波共振子１００はＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）型薄膜バルク音響波共振子と呼ばれ、基板１１と、共振子本体１２と、音響反射部材１０１とを含んで構成される。本実施の形態では、基板１１には前述した基板貫通孔１３が形成されず、音響反射部材１０１によって共振子本体１２が基板から音響的に絶縁される。基板１１の一表面１１ａには、全面にわたって音響反射部材１０１が積層される。本実施の形態では、共振部２０は、圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分のうち、音響反射部材１０１に積層される部分によって形成される。
【００８２】
音響反射部材１０１は、音響多層膜反射器を構成する。音響反射部材１０１は２種類の膜を、交互に複数層積層して構成される。各膜の厚みは、材料の固有音響インピーダンスおよび密度、各膜を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に設計する必要があるが、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）に選ぶと反射率を最大にすることができる。
【００８３】
音響反射部材１０１は、第１および第２音響反射部材構成膜１０２，１０３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１０２，１０３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１０２，１０３の固有音響インピータンスの比率は、好ましくは、５：１、以上に選ばれる。第１音響反射部材構成膜１０２は、高い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、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯおよびＡｌＮなどの誘電体材料（無機材料）を用いて形成される。第２音響反射部材構成膜１０３は、低い音響インピーダンスを有し、Ａｌなどの金属材料、ＳｉＯ２などの誘電体材料、またはＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）ポリイミドおよびＭＳＱ（Methylsises Quioxane）などの樹脂材料を用いて形成される。ただし、第１および第２音響反射部材構成膜１０２，１０３の両者が金属材料を用いて形成されることがないように選ばれる。第１および第２音響反射部材構成膜１０２，１０３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。
【００８４】
音響反射部材１０１のうち、基板１１からこの基板１１の厚み方向Ｚに最も離反した表層には、第１および第２音響反射部材構成膜１０２，１０３のうち電気絶縁性を有する材料を用いて形成したものが配置される。音響反射部材１０１を構成する第１および第２音響反射部材構成膜１０２，１０３の積層数をどの様に選んだとしても、音響反射部材１０１のうち、共振子本体１２の共振部２０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１０３によって形成される。このように音響反射部材１０１を構成することによって、厚み方向Ｚの一表面１０１ａ上に積層して形成される共振子本体１２の共振部２０を音響的に絶縁することができる。ＳＭＲ型の薄膜バルク音響波共振子１００の音響反射部材１０１を構成する材料として金属材料を用いる場合、寄生容量を防ぐために、共振部２０が積層される部分を除く残余の部分を、エッチングによって除去する。
【００８５】
音響反射部材１０１の厚み方向の一表面１０１ａに積層して共振子本体１２が形成される。このようなＳＭＲ型の薄膜バルク音響波共振子１００においても、共振部２０の音響的な絶縁の方法が異なるだけであり、前述した実施の形態と同様の効果を達成することができる。さらに、共振部２０のＺ方向の他表面２０ｂの全面が音響反射部材１０１に接触するので、薄膜バルク音響波共振子１０よりも機械的な強度を向上させることができ、これによって信頼性を向上させることができる。また薄膜バルク音響波共振子１００では共振部２０の他表面２０ｂの全面が音響的に絶縁され共振部２０の端面で横モードが全て反射されてしまうので、前記共振部２０に音響インピーダンス変化部２５を形成することによって、好適にスプリアスを低減することができる。
【００８６】
図１１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を示す平面図である。薄膜バルク音響波共振子１２０は、前述した基板１１上に共振部２０を直接形成する各実施の形態において音響インピーダンス変化部２５の厚み方向から見た平面形状を、図１１に示すように、長円形状、楕円形状および円形状などの略円形状に形成したものである。共振部２０は、前述の図１０に示す実施の形態のように、基板１１上に音響反射部材１０１を介して形成されていてもよい。音響インピーダンス変化部２５の厚み方向から見た平面形状を、図１１に示すように、長円形状、楕円形状および円形状などの略円形状にするためには、前述した各実施の形態において、積層膜２６、溝部４１，７１，７２、突部５１を、長円形状、楕円形状および円形状などの略円形状に形成すればよい。このような構成であっても、前述した実施の形態と、同様の効果を達成することができる。
【００８７】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した基板１１上に共振部２０を直接形成する各実施の形態において共振部２０に複数の積層膜２６、複数の溝部４１，７１，７２または突部５１を形成し、共振部２０に音響インピーダンス変化部２５を複数形成してもよい。共振部２０は、前述の図１０に示す実施の形態のように、基板１１上に音響反射部材１０１を介して形成されていてもよい。
【００８８】
図１２および図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１３０，１４０を示す平面図である。薄膜バルク音響波共振子１３０，１４０は、前述した各実施の形態において音響インピーダンス変化部２５を、図１２、１３に示すように、複数に分割して形成したものである。
【００８９】
薄膜バルク音響波共振子１３０では、音響インピーダンス変化部２５が２つに分割して形成され、それぞれを音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂと記載する。各音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂは、共振部２０の一表面２０ａにおける一方の対角線２７に沿って直線状に配列される。音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂは、対角線２７方向に離間して形成され、同様の大きさに形成される。音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂの厚み方向から見た平面形状は、矩形状に形成されるが、前述した実施の形態のように長円形状、楕円形状および円形状などの略円形状に形成してもよい。
【００９０】
音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂとが離間しすぎると、音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂとの間の領域で横モードが共振してしまうおそれがあるので、音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂとの間隔は、予め定める間隔Ｔ１未満に形成される。予め定める間隔Ｔ１は、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定され、小さくするほどスプリアスを低減させることができ、５μｍ〜５０μｍ程度に選ばれる。
【００９１】
音響インピーダンス変化部２５をこのような形状に形成しても、前述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。また音響インピーダンス変化部２５を１つではなく、複数設けることによって、スプリアスの低減度合いが同様の場合、音響インピーダンス変化部２５の総面積を小さくできるため、共振部２０の強度を上げることができ、寄生容量の増加と、共振部２０の実効面積の減少とを小さくできる、という利点がある。
【００９２】
薄膜バルク音響波共振子１４０では、音響インピーダンス変化部２５が４つに分割して形成され、それぞれを音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと記載する。各音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂは、共振部２０の一表面２０ａにおける一方の対角線２７ａに沿って直線状に配列される。各音響インピーダンス変化部２５ｃ，２５ｄは、共振部２０の一表面２０ａにおける他方の対角線２７ｂに沿って直線状に配列される。音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの厚み方向から見た平面形状は、矩形状に形成されるが、前述した実施の形態のように長円形状、楕円形状および円形状などの略円形状に形成してもよい。
【００９３】
各音響インピーダンス変化部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、放射状に設けられ、前記一表面２０ａの中心をとおり、厚み方向Ｚに平行な軸線まわりに回転対称となる。Ｘ方向およびＹ方向において、相互に隣接する音響インピーダンス変化部２５との間隔は、それぞれ予め定める間隔Ｘ１，Ｙ１に選ばれる。予め定める間隔Ｘ１，Ｙ１は、共振部２０のＸ方向およびＹ方向における寸法に対して、２％〜２０％のように選ばれるのが好ましい。予め定める間隔Ｘ１，Ｙ１は、どの程度スプリアスを低減すべきであるのかによって決定され、小さくするほどスプリアスを低減させることができ、５μｍ〜５０μｍ程度に選ばれる。
【００９４】
音響インピーダンス変化部２５をこのような形状に形成しても、前述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。また音響インピーダンス変化部２５を放射状に設けることによって、スプリアスの低減度合いが同様の場合、音響インピーダンス変化部２５のの総面積を小さくできるため、共振部２０の強度を上げることができ、寄生容量の増加と、共振部２０の実効面積の減少とを小さくできる、という利点がある。
【００９５】
図１４、１５および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１５０，１６０，１７０を示す平面図である。薄膜バルク音響波共振子１５０，１６０，１７０は、図１および図４に示される実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１０，４０と類似しており、同様の構成には同様の参照符号を付してその説明を省略する。薄膜バルク音響波共振子１５０では、図１４に示すように、前述した共振部２０に前述した溝４２と同様な溝を、第１電極１６を貫通する貫通孔１５１を形成することによって設けて、音響インピーダンス変化部２５を形成している。貫通孔１５１の、厚み方向Ｚから見た形状は、前述の実施の形態の積層膜２６を厚み方向Ｚから見た形状と同様である。
【００９６】
また薄膜バルク音響波共振子１６０では、図１５に示すように、前述した共振部２０に前述した溝４２と同様な溝を、第１電極１６および圧電体薄膜１５を貫通する貫通孔１６１を形成することによって設けて、音響インピーダンス変化部２５を形成している。ここでは、圧電体薄膜１５を貫通する貫通孔を形成しているが、圧電体薄膜１５には貫通孔ではなく、溝を形成してもよい。貫通孔１６１の、厚み方向Ｚから見た形状は、前述の実施の形態の積層膜２６を厚み方向Ｚから見た形状と同様である。
【００９７】
また薄膜バルク音響波共振子１７０では、図１６に示すように、前述した共振部２０に、第１電極１６および圧電体薄膜１５ならびに第２電極１７を貫通する貫通孔１７１を形成し、音響インピーダンス変化部２５を形成している。貫通孔１７１の、厚み方向Ｚから見た形状は、前述の実施の形態の積層膜２６を厚み方向Ｚから見た形状と同様である。ここでは、第２電極１７を貫通する貫通孔を形成しているが、第２電極１７には貫通孔ではなく、溝を形成してもよい。
【００９８】
薄膜バルク音響波共振子１５０，１６０，１７０では、音響インピーダンス変化部２５には電圧が印加されないが、音響インピーダンス変化部２５と、共振部２０のうち音響インピーダンス変化部２５を除く残余の部分とにおいて音響インピーダンスが異なるので、前述の各実施の形態と同様の効果を達成することができる。このような構成では、音響インピーダンス変化部２５を、第１電極１６、圧電体薄膜１５、あるいは第２電極１７のパターニング時に同時に形成することができるため、音響インピーダンス変化部２５を形成する工程が省略される。
【００９９】
また前述した各実施の形態では、圧電体薄膜１５、第１および第２電極１６，１７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１５、第１および第２電極１６，１７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１５、第１および第２電極１６，１７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、さらにスプリアスを抑制することができる。
【０１００】
また、前述した各実施の形態および後述する各実施の形態では、音響インピーダンス変化部２５の各周縁辺がそれぞれ延びる方向と、共振部２０の各周縁辺がそれぞれ延びる方向とが成す角度が、Ｚ方向から見て４５度に選ばれているが、これに限定されず、９０度未満の角度であれば何度でも良い。ただし、９０度に近い角度の場合はスプリアスを抑制する効果が小さくなるため、４５度〜８０度の範囲がより望ましい。
【０１０１】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した共振部２０は直方体形状に限定されず、たとえば円柱形状に形成されてもよく、また不定形状に形成されてもよく、さらに共振部２０のＺ方向に垂直な断面のＸ方向およびＹ方向の長さは異なるように選ばれてもよい。このような構成であっても、前述した各実施の形態と同様な効果を達成することができる。
【０１０２】
また前述した各実施の形態では、基板１１の形状を略直方体形状としているが、基板１１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１１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１および２電極１６，１７は、基板１１の一表面２１ａの周縁２３まで延びて形成されてもよい。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。
【０１０３】
また前述した共振部２０に積層膜２６が形成される各実施の形態において、積層膜２６を金属材料に限らず、導電体および絶縁体などによって形成してもよく、たとえば樹脂、ガラスおよび微細なパターンを形成することができる材料などによって形成してもよい。積層膜２６には、できるだけ音響インピーダンスの大きな材料、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４などを用いて構成することが好ましい。
【０１０４】
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、基板１１には基板貫通孔１３を形成しないで、基板１１と共振子本体１２との間に犠牲層を形成し、この犠牲層をエッチングによって除去するなどの工程で、基板１１の一表面１１ａと共振部２０との間に空隙を形成して、共振部２０を基板１１から空間的に離間させることによって共振部２０を音響的に絶縁する構成としてもよい。また、基板１１の一表面１１ａに溝を形成した後、この溝を犠牲層によって埋めて、犠牲層上に共振部２０を形成した後に犠牲層を除去するなどの工程で、共振部２０の下部の基板１１に空隙を形成して共振部２０を基板１１から空間的に離間させることによって共振子本体１２を音響的に絶縁する構成としてもよい。厚み方向Ｚから見た前記空隙の形状および大きさは、厚み方向Ｚから見た基板貫通孔１３の形状および大きさと同様に形成される。このような構成であっても前述した各実施の形態と同様の効果を達成することができ、また共振部２０が空気層によって外囲されるので厚み方向に伝播する音響波が効果的に反射され、基板貫通孔１３を形成する構成と同様に高いＱ値の薄膜バルク音響波共振子を実現することができる。
【０１０５】
また、このような基板１１と共振部２０との間に形成された空隙を利用して、共振部２０を基板１１から音響的に絶縁する構成とするとき、図１６に示すように共振部２０に形成される貫通孔１７１によって音響インピーダンス変化部２５を形成すると、この貫通孔１７１を、犠牲層を除去するためのエッチングホールの一部として使用することもできる。
【０１０６】
図１７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１８０を示す平面図であり、図１８は図１７の切断面線ＶＩＩＩＸ−ＶＩＩＩＸから見た断面図である。薄膜バルク音響波共振子１８０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１０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１０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。前述した実施の形態と同様に、薄膜バルク音響波共振子１８０は、基板１１と共振部２０との間に形成された空隙１８１を利用して、共振部２０を基板１１から音響的に絶縁する。薄膜バルク音響波共振子１８０では、前述した実施の形態と同様に、基板１１の一表面１１ａに空隙１８１となるべき溝を形成した後、この溝を犠牲層によって埋めて、犠牲層上に共振部２０を形成した後に犠牲層を除去するなどの工程で、共振部２０の下部の基板１１に空隙１８１を形成して共振部２０を基板１１から空間的に離間させる。犠牲層は、エッチングホールを介してエッチングされる。
【０１０７】
前述の実施の形態では、共振部２０と基板１１とが接触しないように空隙が形成されるが、薄膜バルク音響波共振子１８０では、基板１１の一表面部に共振部２０に接触する接触部１８２が形成される。接触部１８２の厚み方向Ｚに垂直な方向のまわりには、空隙１８１が形成される。接触部１８２の共振部２０に接触する面１８３は、厚み方向Ｚから見て、前述した積層膜２６の厚み方向Ｚから見た形状および大きさと同様に形成される。図１８に示すように、共振部２０のうち接触部１８２が接触する部分によって、音響インピーダンス変化部２５が形成される。接触部１８２を除いて、基板１１のうち空隙１８１に臨む表面を厚み方向Ｚから見ると、その外形および大きさは、前述した基板貫通孔１３の厚み方向Ｚから見た外形および大きさと同様に形成される。
【０１０８】
薄膜バルク音響波共振子１８０は、前述した図８に示す薄膜バルク音響波共振子８０において、積層膜２６を基板１１と一体的に形成した構成と同様である。このように共振部２０に基板１１の一部を接触させて音響インピーダンス変化部２５を形成することによって、前述した実施の形態と同様な効果を達成することができ、また本実施の形態においても音響インピーダンス変化部２５を空隙１８１の形成時に同時に形成することができるので、工程が省略される。
【０１０９】
図１９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２１０を示す平面図であり、図２０は図１９の切断面線ＸＸ−ＸＸから見た断面図である。本実施の形態の薄膜バルク音響波共振子２１０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１０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１０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。
【０１１０】
薄膜バルク音響波共振子２１０と、図１に示す薄膜バルク音響波共振子１０とは、共振子本体１２に対する基板貫通孔１３の相対的な大きさが異なるのみであり、その他の構成は同様である。薄膜バルク音響波共振子２１０では、厚み方向Ｚから見て基板貫通孔１３は、圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分よりも小さく形成され、すなわち第１電極１６についても基板貫通孔１３を覆って形成され、共振部２０のＺ方向に垂直な中心軸線と、基板貫通孔１３の軸線とは同軸に設けられる。圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分は、Ｚ方向の他表面の周縁から所定の範囲Ｗ１が基板１１に積層される。前記所定の範囲Ｗ１は、たとえば５μｍ程度に選ばれる。薄膜バルク音響波共振子２１０では、厚み方向Ｚから見た共振部２０の大きさと、厚み方向Ｚから見た基板貫通孔１３の大きさとが等しくなる。
【０１１１】
薄膜バルク音響波共振子２１０では、前述した実施の形態と同様な効果を達成することができ、圧電体薄膜１５と、第１電極１６と、第２電極１７とがＺ方向に重なる部分を、基板貫通孔１３よりも大きく形成することによって、共振部２０の機械的強度が大きくなるという利点を有する。
【０１１２】
また本発明のさらに他の実施の形態では、図２１に示すように、前述した図２１に示す実施の形態において、積層膜２６を共振部２０の外方まで延在して共振子本体１２に形成してもよい。
【０１１３】
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、第２電極１７と基板１１との間に、電気絶縁性を有し、共振子本体１２を支持する支持膜が形成されてもよく、また第１電極１６または第１電極１６および積層膜２６とに積層して、水分、塵埃などが共振部に付着することを防止する保護膜が形成されてもよく、また薄膜バルク音響波共振子の共振周波数を調整するための付加膜などが形成されてもよい。このような構成としても、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。また前述した各実施の形態において基板１１は、Ｚ方向から見た形状が正方形や円形であってもよい。
【０１１４】
前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子では、共振子本体１２を形成した後に、周波数調整工程において共振周波数を所望の値に調節してもよい。周波数を調整する方法としては、以下の（ａ）〜（ｃ）が挙げられる。
【０１１５】
（ａ）第１または第２電極１６，１７に付加膜を積層して形成する。
（ｂ）第１または第２電極１６，１７を厚めに形成し、その後厚めに形成した第１または第２電極１６，１７をエッチングする。
【０１１６】
（ｃ）第１または第２電極１６，１７に付加膜を積層して形成し、この付加膜をエッチングする。
【０１１７】
これらの周波数調整工程において、積層膜２６を付加膜と同時に成膜したり、厚めに形成した第１または第２電極１６，１７をエッチングしたり、溝部４１を第１または第２電極１６，１７あるいは付加膜と同時にエッチングしたりすることによって、前述した薄膜バルク音響波共振子１０，９０，１００では積層膜２６を形成するために特別な工程を必要とすることなく周波数調整工程において積層膜２６を形成することができ、前述した薄膜バルク音響波共振子５０では突部５１を形成するために特別な工程を必要とすることなく周波数調整工程において突部５１を形成することができ、また薄膜バルク音響波共振子４０では溝部４１を形成するために特別な工程を必要とすることなく周波数調整工程において溝部４１を形成することができる。したがって、新たな工程の追加による製造コストの上昇を防止して、スプリアスの無い良好な特性を持つ薄膜バルク音響波共振子を得ることができる。
【０１１８】
前述した各実施の形態の薄膜バルク音響波共振子は、ウエハに複数の前記共振子本体１２を形成し、ウエハを分断することによって形成される。ウエハとしては、たとえば直径が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、また対応する薄膜形成プロセス装置も多いため、製造が容易となることから、特に好適に用いられる。前記ウエハとしては、Ｓｉウエハの他にも、薄膜プロセスと相性のよい、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ガラスなどのウエハまたは平板を使用することができる。
【０１１９】
薄膜バルク音響波共振子では、前述したように共振部２０の形状を厚み方向から見て矩形状としても、スプリアスを防止することができるので、ウエハ上に複数の共振子本体１２を稠密に配置することができ、また１枚のウエハでより多くの薄膜バルク音響波共振子を形成することができるので、生産性を向上させることができる。
【０１２０】
図２２は、本発明の実施の一形態のフィルタ装置１１０を示す平面図である。フィルタ装置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１０を基板１１を共通として複数個接続して形成されるので、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１０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。
【０１２１】
フィルタ装置１１０は、基板１１の厚み方向の一表面１１ａに、５つの共振子本体１２が形成されて構成される。５つの共振子本体１２を、それぞれ第１〜第５共振子本体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅと記載する。また第１〜第５共振子本体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの各構成の参照符号に、それぞれ添え字Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを付す。第１〜第５共振子本体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、ラダー型フィルタを形成する。第１および第２共振子本体１２Ａ，１２Ｂの第２電極１７Ａ，１７Ｂは、一体に形成される。また第３共振子本体１２Ｃの第１電極１６Ｃと、第４共振子本体１２Ｄの第１電極１６Ｄとが一体に形成され、これらは第１共振子本体１２Ａの第１電極１６Ａに接続される。また第４共振子本体１２Ｄの第２電極１７Ｄと、第５共振子本体１２Ｅの第２電極１７Ｅとが一体に形成され、これらは第２共振子本体１２Ｂの第１電極１６Ｂに接続される。
【０１２２】
図２３は、フィルタ装置１１０の等価回路図である。図２３に示されるように、フィルタ装置１１０は、第１および第２共振子本体１２Ａ，１２Ｂが並列に接続され、第３〜第５共振子本体１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅが直列に接続され、第１共振子本体１２Ａが第３および第４共振子本体１２Ｃ，１２Ｄの接続部に接続され、第２共振子本体１２Ｂが第４および第５共振子本体１２Ｄ，１２Ｅの接続部に接続されて構成される。
【０１２３】
前述したように薄膜バルク音響波共振子１０を小型に形成することができるので、共振子本体１２をより緻密に配置してフィルタ装置１１０を、より小型に形成することができる。また共振子本体１２がより緻密に配置されるので、各共振子本体１２を接続する第１および第２電極１６，１７の電極抵抗を低減することができ、これによってより低損失のフィルタ装置が実現される。
【０１２４】
本発明の他の実施の形態では、前記実施の形態のフィルタ装置１１０を構成する各薄膜バルク音響波共振子として、前述のいずれかの実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を用いてもよい。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。
【０１２５】
また前述した実施の形態のフィルタ装置１１０は、ラダー型のフィルタを構成しているが、本発明のさらに他の実施の形態では、前述のいずれかの実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を用いて、共振子を電気的に結合させたラティス型フィルタ、ならびに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）フィルタなどを構成してもよい。このような
フィルタを前述のいずれかの実施の形態の薄膜バルク音響波共振子を用いて構成することによって、同様の効果を達成することができる。
【０１２６】
また本発明の実施の形態の通信装置は、前述したいずれかの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装置を有する受信回路および前記フィルタ装置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。
【０１２７】
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２０、基板１１、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い。前記積層膜２６、突部５１および溝４２，７１，７２の、大きさ、形状および形成される位置は、スプリアスをどの程度低減する必要があるかによって決定される。また共振部２０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２０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。
【実施例】
【０１２８】
第１の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子１０の具体例について以下に説明する。ここでは、２ＧＨｚで共振する薄膜バルク音響波共振子１０を作製した。
【０１２９】
まず、高抵抗のＳｉ基板１１を準備し、酸を用いて洗浄を行った。次に、スパッタリング法によって形成した厚みが０．１５μｍのＭｏから成る金属膜に、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１７を形成した。次に、スパッタリング法によって、厚みが０．６７μｍのＺｎＯから成る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、圧電体薄膜１５を形成した。次に厚みが０．１５μｍのＭｏから成る金属膜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ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によってパターン形成を行って第１電極１６を形成した。共振部２０のＺ方向から見た平面形状の大きさは、Ｘ方向の長さを２００μｍとし、Ｙ方向の長さを２００μｍとした。次に、厚みが０．１μｍのＡｕから成る金属膜をスパッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィによって加工して、積層膜２６を形成した。積層膜２６は、図１に示すように、第１電極１６の対角線２７に沿って形成され、厚み方向から見た平面形状の大きさは、１０μｍ×２００μｍとした。最後に、基板１１のＺ方向の他表面１１ｂ側からＲＩＥによって基板貫通孔１３を形成した。基板貫通孔１３のＺ方向に垂直な断面の大きさは、２００μｍ×２００μｍとした。
【０１３０】
このようにして作製した図１に示す薄膜バルク音響波共振子１０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。
【０１３１】
図２４は、前記作製した薄膜バルク音響波共振子１０の共振特性を示すグラフである。図２４に示すグラフは、所定の周波数の信号が入力されたときの作製した薄膜バルク音響波共振子１０のインピーダンスを表わす。図２４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。図１３に示すように、作製した薄膜バルク音響波共振子１０は、スプリアスの無い、良好な特性を持っていることが確認された。また、共振周波数は２．１６ＧＨｚであり、Ｑ値は２００であった。
【０１３２】
本発明は、以上の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせてもよく、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。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施の一形態の薄膜バルク音響波共振子１０を示す平面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図３】薄膜バルク音響波共振子１０の共振部２０における振動波の進行を説明する平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の薄膜バルク音響波共振子４０を示す断面図である。
【図５】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５０を示す断面図である。
【図６】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６０を示す断面図である。
【図７】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を示す断面図である。
【図８】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を示す断面図である。
【図９】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を示す平面図である。
【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１００を示す断面図である。
【図１１】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を示す平面図である。
【図１２】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１３０を示す平面図である。
【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１４０を示す平面図である。
【図１４】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１５０を示す断面図である。
【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１６０を示す断面図である。
【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１７０を示す断面図である。
【図１７】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１８０を示す平面図である。
【図１８】図１７の切断面線ＶＩＩＩＸ−ＶＩＩＩＸから見た断面図である。
【図１９】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２１０を示す平面図である。
【図２０】図１９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を示す平面図である。
【図２２】本発明の実施の一形態のフィルタ装置１１０を示す平面図である。
【図２３】フィルタ装置１１０の等価回路図である。
【図２４】作製した薄膜バルク音響波共振子１０の共振特性を示すグラフである。
【図２５】従来の技術の薄膜バルク音響波共振子１の構成を示す平面図である。
【図２６】図２５の切断面線ＸＶ−ＸＶから見た断面図である。
【図２７】スプリアスが発生したときの薄膜バルク音響波共振子１の共振特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３４】
１０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，２１０  バルク音響波共振子
１１  基板
１５  圧電体薄膜
１６  第１電極
１７  第２電極
２０  共振部
２５  音響インピーダンス変化部
１１０  フィルタ装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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