(57)【要約】【課題】単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスにおいて、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくする。【解決手段】圧電薄膜共振子１においては、圧電体薄膜１４の上面の、励振電極となる上面電極１５１が形成されていない領域にも、上面電極１５１との間の間隙及び圧電体薄膜１４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない上面電極１５２が形成されている。同様に、圧電体薄膜１４の下面の、励振電極となる下面電極１３１が形成されていない領域にも、下面電極１３１との間の間隙及び圧電体薄膜１４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない下面電極１３２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】
単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスであって、
圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜を支持する支持体と、
振動が励振される励振領域において前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記圧電体薄膜の第１主面及び第２主面にそれぞれ形成され、励振信号が印加される第１励振電極及び第２励振電極と、
前記第１主面の前記第１励振電極が形成されていない領域及び前記第２主面の前記第２励振電極が形成されていない領域にそれぞれ形成され、励振信号が印加されない第１非励振電極及び第２非励振電極と、
を備えることを特徴とする圧電薄膜デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜デバイスにおいて、
前記第１非励振電極と前記第２非励振電極とが短絡されていることを特徴とする圧電薄膜デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電薄膜デバイスにおいて、
前記第１非励振電極及び第２非励振電極が接地されていることを特徴とする圧電薄膜デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電薄膜デバイスにおいて、
前記第１励振電極の前記励振領域からの引き出し部分と前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記第２主面に形成され、前記第１励振電極と短絡された第３励振電極と、
前記第２励振電極の前記励振領域からの引き出し部分と前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記第１主面に形成され、前記第２励振電極と短絡された第４励振電極と、
をさらに備えることを特徴とする圧電薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電薄膜デバイスを構成する圧電薄膜共振子（ＦＢＡＲ；Film Bulk Acoustic Resonator）は、圧電体薄膜の両主面に、振動が励振される励振領域において圧電体薄膜を挟んで対向する励振電極をそれぞれ形成することにより得られていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の圧電薄膜デバイスには、圧電薄膜共振子の周波数インピーダンス特性が、期待しないモードの振動に起因するスプリアスの影響を受けやすいという問題があった。
【０００５】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスにおいて、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくするすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイスであって、圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜を支持する支持体と、振動が励振される励振領域において前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記圧電体薄膜の第１主面及び第２主面にそれぞれ形成され、励振信号が印加される第１励振電極及び第２励振電極と、前記第１主面の前記第１励振電極が形成されていない領域及び前記第２主面の前記第２励振電極が形成されていない領域にそれぞれ形成され、励振信号が印加されない第１非励振電極及び第２非励振電極とを備える。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電薄膜デバイスにおいて、前記第１非励振電極と前記第２非励振電極とが短絡されている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の圧電薄膜デバイスにおいて、前記第１非励振電極及び第２非励振電極が接地されている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電薄膜デバイスにおいて、前記第１励振電極の前記励振領域からの引き出し部分と前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記第２主面に形成され、前記第１励振電極と短絡された第３励振電極と、前記第２励振電極の前記励振領域からの引き出し部分と前記圧電体薄膜を挟んで対向するように前記第１主面に形成され、前記第２励振電極と短絡された第４励振電極とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１ないし請求項４の発明によれば、非励振領域において圧電体薄膜の内部に発生する電界を抑制することができる。これにより、圧電薄膜共振子において、期待しないモードの振動を抑制することができ、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくなる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、第１非励振電極及び第２非励振電極が圧電体薄膜を挟んで対向している領域において、圧電体薄膜の第１主面及び第２主面の間の電位差がなくなり、圧電体薄膜の内部に発生する厚み方向の電界を抑制することができる。これにより、圧電薄膜共振子において、期待しないモードの振動をさらに抑制することができ、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響をさらに受けにくくなる。
【００１２】
請求項３ないし請求項４の発明によれば、浮遊容量の影響を小さくすることができるので、圧電薄膜共振子の共振周波数と反共振周波数との差を大きくすることができ、圧電薄膜共振子の共振インピーダンスと反共振インピーダンスとの比を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る圧電薄膜共振子では、励振領域において圧電体薄膜を挟んで対向する電極を設ける他に、非励振領域にも電極を設け、非励振領域において圧電体薄膜の内部に発生する電界を抑制している。これにより、当該本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る圧電薄膜共振子では、期待しないモードの振動を抑制し、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくなっている。
【００１４】
＜１  第１実施形態＞
＜１．１  圧電薄膜共振子の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子（ＦＢＡＲ；Film Bulk Acoustic Resonator）１の概略構成を示す斜視図である。図１には、説明の便宜上、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系が定義されている。この点は、後述する各図においても同様である。圧電薄膜共振子１は、圧電体薄膜１４に励振される厚み縦振動による電気的な応答を利用した共振子となっている。
【００１５】
図１に示すように、圧電薄膜共振子１は、支持基板１１の上に、接着層１２、下面電極１３、圧電体薄膜１４及び上面電極１５をこの順序で積層した構造を有している。圧電薄膜共振子１において、圧電体薄膜１４の大きさは支持基板１１より小さくなっており、下面電極１３の一部は露出した状態となっている。
【００１６】
圧電薄膜共振子１の製造にあたっては、単独で自重に耐え得る圧電体基板を除去加工することにより圧電体薄膜１４を得ているが、除去加工によって得られる圧電体薄膜１４は単独で自重に耐え得ない。このため、圧電薄膜共振子１の製造にあたっては、除去加工に先立って、圧電体基板を含む所定の部材を、支持体となる支持基板１１にあらかじめ接着している。
【００１７】
○支持基板；
支持基板１１は、圧電薄膜共振子１の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、下面電極１３が下面に形成された圧電体基板を接着層１２を介して支持する支持体としての役割を有している。加えて、支持基板１１は、圧電薄膜共振子１の製造後に、下面電極１３が下面に形成され、上面電極１５が上面に形成された圧電体薄膜１４を接着層１２を介して支持する支持体としての役割も有している。したがって、支持基板１１には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子１の製造後にも強度が低下しないこととが要請される。
【００１８】
支持基板１１の材料及び厚さは、このような要請を満足するように、適宜選択することができる。ただし、支持基板１１の材料を、圧電体薄膜１４を構成する圧電材料と近い熱膨張率、より望ましくは、圧電体薄膜１４を構成する圧電材料と同じ熱膨張率を有する材料、例えば、圧電体薄膜１４を構成する圧電材料と同じ材料とすれば、圧電薄膜共振子１の製造途上において、熱膨張率の差に起因する反りや破損を抑制することができる。また、圧電薄膜共振子１の製造後において、熱膨張率の差に起因する特性変動や破損を抑制することができる。なお、熱膨張率に異方性がある材料を用いる場合、各方向の熱膨張率がともに同じとなるように配慮することが望ましい。また圧電材料と同じ材料を同じ方位で用いる場合もある。
【００１９】
圧電体薄膜１４の励振領域１４１に対向する支持基板１１の所定の領域には、円柱形状の陥没（凹部）１１１が形成されている（図２（４））。陥没１１１は、圧電体薄膜１４の励振領域１４１の下方にキャビティ（空洞）を形成し、圧電体薄膜１４の励振領域１４１を支持基板１１から離隔させ、励振領域１４１に励振された振動が支持基板１１と干渉しないようにする役割を果たしている。
【００２０】
○接着層；
接着層１２は、圧電薄膜共振子１の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、下面電極１３が下面に形成された圧電体基板を支持基板１１に接着固定する役割を有している。加えて、接着層１２は、圧電薄膜共振子１の製造後に、下面電極１３が下面に形成され、上面電極１５が上面に形成された圧電体薄膜１４を支持基板１１に接着固定する役割も有している。したがって、接着層１２には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子１の製造後にも接着力が低下しないこととが要請される。
【００２１】
このような要請を満足する接着層１２の望ましい例としては、有機接着剤、望ましくは、充填効果を有し、接着対象が完全に平坦ではなくても十分な接着力を発揮するエポキシ接着剤（熱硬化性を利用するエポキシ樹脂の接着剤）やアクリル接着剤（光硬化性及び熱硬化性を併用するアクリル樹脂の接着剤）により形成された接着層１２を挙げることができる。このような樹脂を採用することにより、圧電体基板と支持基板１１との間に期待しない空隙が生じることを防止し、当該空隙により圧電体基板の除去加工時にクラック等が発生することを防止可能である。ただし、このことは、これ以外の接着層１２によって圧電体薄膜１４と支持基板１１とが接着固定されることを妨げるものではない。
【００２２】
○圧電体薄膜；
圧電体薄膜１４は、圧電体基板を除去加工することにより得られる。より具体的には、圧電体薄膜１４は、単独で自重に耐え得る厚み（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板を、単独で自重に耐え得ない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで除去加工で薄肉化することにより得られる。
【００２３】
圧電体薄膜１４を構成する圧電材料としては、所望の圧電特性を有する圧電材料を選択することができるが、水晶（SiO2）、ニオブ酸リチウム(LiNbO3）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、四ホウ酸リチウム（Li2B4O7）、酸化亜鉛（ZnO）、ニオブ酸カリウム（KNbO3）及びランガサイト（La3Ga3SiO14）等の粒界を含まない単結晶材料を選択することが望ましい。圧電体薄膜１４を構成する圧電材料として単結晶材料を用いることにより、圧電体薄膜１４の電気機械結合係数及び機械的品質係数を向上させることができるからである。
【００２４】
また、圧電体薄膜１４における結晶方位も、所望の圧電特性を有する結晶方位を選択することができる。ここで、圧電体薄膜１４における結晶方位は、圧電薄膜共振子１の共振周波数や反共振周波数の温度特性が良好となる結晶方位とすることが望ましく、周波数温度係数が「０」となる結晶方位とすることがさらに望ましい。
【００２５】
圧電体基板の除去加工は、切削、研削及び研磨等の機械加工並びにエッチング等の化学加工等により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を段階的に切り替えながら圧電体基板を除去加工すれば、高い生産性を維持しつつ、圧電体薄膜１４の品質を向上し、圧電薄膜共振子１の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板に生じた加工変質層を仕上げ研磨により除去するようにすれば、圧電体基板を削る速度が早くなり、圧電薄膜共振子１の生産性を向上可能であるとともに、圧電体薄膜１４の品質を向上することにより、圧電薄膜共振子１の特性を向上可能である。なお、圧電体基板の除去加工のより具体的な方法については、後述する実施例において説明する。
【００２６】
このような圧電薄膜共振子１では、圧電体薄膜１４をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜１４を構成する圧電材料や圧電体薄膜１４における結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜１４を構成する圧電材料や圧電体薄膜１４における結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、圧電薄膜共振子１では、所望の特性を実現することが容易になっている。
【００２７】
○上面電極及び下面電極；
続いて、図１及び図２を参照しながら、上面電極１５及び下面電極１３について説明する。ここで、図２（１）及び図２（２）は、それぞれ、上方から見た場合の上面電極１５及び下面電極１３のパターンを示しており、図２（３）及び図２（４）は、それぞれ、図１のA-A及びB-Bの切断線における圧電薄膜共振子１の断面を示している。
【００２８】
上面電極１５及び下面電極１３は、導電材料を成膜することにより得られた導電体薄膜である。
【００２９】
上面電極１５及び下面電極１３の膜厚は、圧電体薄膜１４への密着性、電気抵抗及び耐電力等を考慮して決定される。なお、圧電体薄膜１４の音速や膜厚のばらつきに起因する圧電薄膜共振子１の共振周波数や反共振周波数のばらつきを抑制するため、上面電極１５及び下面電極１３の膜厚を適宜調整するようにしてもよい。また、エネルギー閉じ込めの程度を制御するために、励振領域１４１の膜厚１４２を非励振領域と異ならせてもよい。
【００３０】
上面電極１５及び下面電極１３を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム（Al）、銀（Ag）、銅（Cu）、白金（Pt）、金（Au）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）、タングステン(W)及びタンタル（Ta）等の金属から選択することが望ましい。もちろん、上面電極１５及び下面電極１３を構成する導電材料として合金を用いてもよい。また、複数種類の導電材料を重ねて成膜することにより、上面電極１５及び下面電極１３を形成してもよい。
【００３１】
図１及び図２に示すように、上面電極１５及び下面電極１３のうち、上面電極１５１及び下面電極１３１は、励振信号が印加される励振電極となっており、振動が励振される円形（典型的には、直径が３０μｍ〜３００μｍの円形）の励振領域１４１において、圧電体薄膜１４を挟んで対向している。圧電体薄膜１４の上面に形成された上面電極１５１は、励振領域１４１から−Ｘ方向に引き出され、その先端は外部配線の接続用のパット１５１Ｐとなっている。また、圧電体薄膜１４の下面に形成された下面電極１３１は、励振領域１４１から上面電極１５１とは逆の＋Ｘ方向に引き出され、その先端は外部配線の接続用のパット１３１Ｐとなっている。なお、圧電薄膜共振子１では、パット１３１Ｐへの外部配線の接続を可能ならしめるために、パット１３１Ｐの近傍の圧電体薄膜１４（図１において点線で図示した部分）が除去され、パット１３１Ｐが露出した状態となっている。このような上面電極１５１及び下面電極１３１により、圧電薄膜共振子１では、パット１５１Ｐ及び１３１Ｐを介して上面電極１５１及び下面電極１３１に励振信号が印加されると、上面電極１５１と下面電極１３１とが対向する励振領域１４１において圧電体薄膜１４の内部に電界Ｅが発生し、励振領域１４１に振動が励振される。
【００３２】
加えて、圧電薄膜共振子１においては、圧電体薄膜１４の上面の、励振電極となる上面電極１５１が形成されていない領域にも、上面電極１５１との間の間隙及び圧電体薄膜１４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない上面電極１５２が形成されている。同様に、圧電体薄膜１４の下面の、励振電極となる下面電極１３１が形成されていない領域にも、下面電極１３１との間の間隙及び圧電体薄膜１４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない下面電極１３２が形成されている。この上面電極１５２及び下面電極１３２により、圧電薄膜共振子１では、励振領域１４１以外の非励振領域１４２において圧電体薄膜１４の内部に発生する電界を抑制することができるようになっている。これにより、圧電薄膜共振子１では、期待しないモードの振動（ここでは、厚み縦振動以外の振動）を抑制することができ、圧電薄膜共振子１の周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくなっている。
【００３３】
ここで、上面電極１５２及び下面電極１３２は、圧電体薄膜１４の端面の短絡部１４３において短絡されている。このため、圧電薄膜共振子１では、短絡された上面電極１５２及び下面電極１３２が圧電体薄膜１４を挟んで対向している領域において、圧電体薄膜１４の上面及び下面の間の電位差がなくなり、圧電体薄膜１４の内部に発生する厚み方向の電界が抑制されることになり、期待しないモードの振動をさらに抑制することができ、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響をさらに受けにくくなっている。
【００３４】
なお、上面電極１５２及び下面電極１３２を接地してやれば、上面電極１５２及び下面電極１３２が形成されている領域において、圧電体薄膜１４の上面及び下面の電位がゼロに固定され、圧電薄膜共振子１における浮遊容量の影響が小さくなるので、上面電極１５及び下面電極１３は接地することが望ましい。
【００３５】
このような電極パターンを有する圧電薄膜共振子１によれば、励振電極の質量による周波数低下型のエネルギー閉じ込めを実現することができない場合でも、電界を励振領域に閉じ込めることにより、期待しないモードの振動を抑制することができる。
【００３６】
＜２  第２実施形態＞
＜２．１  圧電薄膜共振子の構成＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る圧電薄膜共振子２の概略構成を示す斜視図である。第２実施形態に係る圧電薄膜共振子２は、第１実施形態に係る圧電薄膜共振子１と同様に、支持基板２１の上に、接着層２２、下面電極２３、圧電体薄膜３４及び上面電極２５をこの順序で積層した構造を有しているが、上面電極２５及び下面電極２３のパターンが圧電薄膜共振子１とは異なっている。そこで、以下の圧電薄膜共振子２についての説明では、圧電薄膜共振子１と異なる上面電極２５及び下面電極２３のパターンについて説明し、圧電薄膜共振子１と同様の点についての重複説明は省略する。
【００３７】
○上面電極及び下面電極；
以下では、図３及び図４を参照しながら、上面電極２５及び下面電極２３について説明する。ここで、図４（１）及び図４（２）は、それぞれ、上方から見た場合の上面電極２５及び下面電極２３のパターンを示しており、図４（３）及び図４（４）は、それぞれ、図３のC-C及びD-Dの切断線における圧電薄膜共振子２の断面を示している。
【００３８】
上面電極２５及び下面電極２３は、第１実施形態の上面電極１５及び下面電極１３と同様に、導電材料を成膜することにより得られた導電体薄膜であり、その膜厚は、圧電体薄膜への密着性、電気抵抗及び耐電力等を考慮して決定される。また、上面電極２５及び下面電極２３も、第１実施形態の上面電極１５及び下面電極１３と同様に、アルミニウム（Al）、銀（Ag）、銅（Cu）、白金（Pt）、金（Au）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）、タングステン(W)及びタンタル（Ta）等の金属から選択することが望ましい。
【００３９】
図３及び図４に示すように、上面電極２５及び下面電極２３のうち、上面電極２５１及び下面電極２３１は、励振信号が印加される励振電極となっており、振動が励振される円形（典型的には、直径が３０μｍ〜３００μｍの円形）の励振領域２４１において、圧電体薄膜２４を挟んで対向している。圧電体薄膜２４の上面に形成された上面電極２５１は、励振領域２４１から−Ｘ方向に引き出され、外部配線の接続用のパット２５１Ｐに至っている。また、圧電体薄膜１４の下面に形成された下面電極２３１は、励振領域２４１から上面電極２５１とは逆の＋Ｘ方向に引き出され、その先端は外部配線の接続用のパット２３１Ｐとなっている。なお、圧電薄膜共振子２でも、パット２３１Ｐへの外部配線の接続を可能ならしめるために、パット２３１Ｐの近傍の圧電体薄膜２４（図３において点線で図示した部分）が除去され、パット２３１Ｐが露出した状態となっている。このような上面電極２５１及び下面電極２３１により、圧電薄膜共振子２では、パット２５１Ｐ及び２３１Ｐを介して上面電極２５１及び下面電極２３１に励振信号が印加されると、上面電極２５１と下面電極２３１とが対向する励振領域２４１において圧電体薄膜２４の内部に電界Ｅが発生し、励振領域２４１に振動が励振される。
【００４０】
さらに、圧電体薄膜２４の上面には、圧電体薄膜２４を挟んで下面電極２３１の引き出し部分２３１１と対向するとともに、下面電極２３１と短絡部２４３において短絡された上面電極２５２が形成されている。また、圧電体薄膜２４の下面には、圧電体薄膜２４を挟んで上面電極２５１の引き出し部分２５１１と対向するとともに、上面電極２５１と短絡部２４４において短絡された下面電極２３２が形成されている。このような上面電極２５２及び下面電極２３２を形成することにより、圧電薄膜共振子２では、励振電極である上面電極２５１及び下面電極２３１の引き出し部分２５１１及び２３１１が、電位の異なる非励振電極と圧電体薄膜２４を挟んで対向することがなくなるので、浮遊容量の影響が小さくなり、共振周波数と反共振周波数の差が小さくなること、すなわち、圧電体薄膜２４の電気機械結合係数が見かけ上低下することや、共振インピーダンスと反共振インピーダンスとの比が小さくなることを有効に防止可能である。
【００４１】
加えて、圧電薄膜共振子２においても、圧電体薄膜２４の上面の、励振電極となる上面電極２５１及び２５２が形成されていない領域には、上面電極２５１及び２５２との間の間隙及び圧電体薄膜２４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない上面電極２５３及び２５４が形成されている。同様に、圧電体薄膜２４の下面の、励振電極となる下面電極２３１及び２３２が形成されていない領域にも、下面電極２３１及び２３２との間の間隙及び圧電体薄膜２４の縁辺を除くほぼ全面に、励振信号が印加されない下面電極２３３及び２３４が形成されている。この上面電極２５１及び２５２並びに下面電極２３１及び２３２により、圧電薄膜共振子２では、励振領域２４１以外の非励振領域２４２において圧電体薄膜２４の内部に発生する電界を抑制することができるようになっている。これにより、圧電薄膜共振子２では、期待しないモードの振動（ここでは、厚み縦振動以外の振動）を抑制することができ、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響を受けにくくなっている。
【００４２】
ここで、上面電極２５３及び下面電極２３３は、圧電体薄膜２４の端面の短絡部２４５において短絡されている。同様に、上面電極２５４及び下面電極２３４は、圧電体薄膜２４の端面の短絡部２４６において短絡されている。このため、圧電薄膜共振子１では、短絡された上面電極２５３及び下面電極２３３が圧電体薄膜２４を挟んで対向している領域や、短絡された上面電極２５４及び下面電極２３４が圧電体薄膜２４を挟んで対向している領域において、圧電体薄膜２４の上面及び下面の間の電位差がなくなり、圧電体薄膜２４の内部に発生する厚み方向の電界が抑制されることになり、期待しないモードの振動をさらに抑制することができ、周波数インピーダンス特性がスプリアスの影響をさらに受けにくくなっている。
【００４３】
なお、上面電極２５３及び２５４並びに下面電極２３３及び２３４を接地してやれば、上面電極２５３及び２５４並びに下面電極２３３及び２３４が形成されている領域において、圧電体薄膜２４の上面及び下面の電位がゼロに固定され、圧電薄膜共振子２における浮遊容量の影響が小さくなるので、上面電極２５３及び２５４並びに下面電極２３３及び２３４は接地することが望ましい。
【００４４】
このような電極パターンを有する圧電薄膜共振子２によれば、励振電極の質量による周波数低下型のエネルギー閉じ込めを実現することができない場合でも、電界を励振領域に閉じ込めることにより、期待しないモードの振動を抑制することができる。
【実施例】
【００４５】
以下では、本発明の第１実施形態に係る実施例１、本発明の第２実施形態に係る実施例２及び本発明の範囲外の比較例について説明する。
【００４６】
［実施例１］
実施例１では、支持基板１１及び圧電体薄膜１４を構成する圧電材料としてニオブ酸リチウムの単結晶、接着層１２を構成する材料としてエポキシ接着剤、下面電極１３を構成する導電材料としてモリブデン及びタンタル、上面電極１５を構成する導電材料としてクロム及び金を用いて圧電薄膜共振子１を作製した。
【００４７】
なお、実施例１の圧電薄膜共振子１は、図５の断面図に示すように、製造原価の低減のために、多数の圧電薄膜共振子１を一体化した集合体Ｕを作製した後に、集合体Ｕをダイシングソーで切断して個々の圧電薄膜共振子１へ分離することによって得られている。なお、図５には、３個の圧電薄膜共振子１が集合体Ｕに含まれる例が示されているが、集合体Ｕに含まれる圧電薄膜共振子１の数は、４個以上であってもよく、典型的に言えば、集合体には、数１００個〜数１０００個の圧電薄膜共振子１が含まれる。
【００４８】
以下では、便宜上、集合体Ｕに含まれる１個の圧電薄膜共振子１に着目して説明を進めるが、集合体に含まれる他の圧電薄膜共振子１も着目した圧電薄膜共振子１と同時平行して製造されている。
【００４９】
続いて、図６を参照しながら、実施例１の圧電薄膜共振子１の製造方法を説明する。なお、図６（１）〜図６（５）は、図１のB-Bの切断面における製造途上の圧電薄膜共振子１の断面図となっている。
【００５０】
図６を参照して、最初に、厚み０．５ｍｍ、直径３インチのニオブ酸リチウムの単結晶の円形ウエハ（３６度カットＹ板）を支持基板１１及び圧電体基板１６として準備した。そして、圧電体基板１６の下面に、厚さ０．０５７μｍのモリブデン膜と厚さ０．０２μｍのタンタル膜とをスパッタリングにより成膜し、フォトリソグラフィにより、図２（２）に示すパターンを有する下面電極１３を得た（図６（１））。
【００５１】
続いて、エッチングにより陥没１１１を形成した支持基板１１の上面に接着層１２となるエポキシ接着剤を塗布し、支持基板１１の上面と、圧電体基板１６の下面とを張り合わせた。そして、支持基板１１及び圧電体基板１６に圧力を印加してプレス圧着を行い、接着層１２の厚みを０．５μｍとした。しかる後に、張り合わせた支持基板１１及び圧電体基板１６を２００℃の環境下で１時間放置してエポキシ接着剤を硬化させ、支持基板１１と圧電体基板１６とを接着した（図６（２））。
【００５２】
支持基板１１と圧電体基板１６との接着が完了した後、圧電体基板１６を支持基板１１に接着した状態を維持したまま、支持基板１１の下面を炭化ケイ素（SiC）で作製した研磨治具に固定し、圧電体基板１６の上面を固定砥粒の研削機で研削加工し、圧電体基板１６の厚さを５０μｍまで薄肉化した。さらに、圧電体基板１６の上面をダイヤモンド砥粒で研磨加工し、圧電体基板１６の厚さを２μｍまで薄肉化した。最後に、ダイヤモンド砥粒による研磨加工で圧電体基板１６に生じた加工変質層を除去するために、遊離砥粒及び不繊布系研磨パッドを使用して圧電体基板１６の仕上げ研磨を行い、厚さが１μｍの圧電体薄膜１４を得た（図６（３））。
【００５３】
続いて、圧電体薄膜１４の上面（研磨面）を有機溶剤で洗浄し、厚さ０．０２μｍのクロム膜と厚さ０．０５１５μｍの金膜とをスパッタリングにより成膜し、フォトリソグラフィにより、図２（１）に示すパターンを有する上面電極１５を得た（図６（４））。
【００５４】
さらに、圧電体薄膜１４の、下面電極１３１のパット１３１Ｐを被覆する部分をフッ酸によるエッチングで除去し、パット１３１Ｐが露出された圧電薄膜共振子１を得た（図６（５））。
【００５５】
このようにして得られた圧電薄膜共振子１について、ネットワークアナライザ及びプローバーを用いて周波数インピーダンス特性を評価したところ、図７及び図８に示すように、スプリアスの影響の少ない概略単一共振波形が得られた。なお、図８は、反共振周波数近傍の周波数インピーダンス特性を拡大して示す図となっている。
【００５６】
［実施例２］
実施例２では、上面電極２５及び下面電極２３のパターンを図４（１）及び図４（２）で示されるパターンとしたこと以外は、実施例１と同様の手順で圧電薄膜共振子２を製造した。このようにして得られた圧電薄膜共振子２について、ネットワークアナライザ及びプローバーを用いて周波数インピーダンス特性を評価したところ、図９に示すように、スプリアスの影響の少ない概略単一共振波形が得られた。
【００５７】
［比較例］
比較例では、実施例１において、励振電極である上面電極１５１及び下面電極１３１以外の電極（上面電極１５２及び下面電極１３２）を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様の手順で圧電薄膜共振子を製造した。このようにして得られた圧電薄膜共振子について、ネットワークアナライザ及びプローバーを用いて、周波数インピーダンス特性を評価したところ、図１０に示すように、スプリアスの影響により反共振周波数が不明確であった。
【００５８】
実施例１〜２及び比較例から明らかなように、励振電極が形成されていない領域に電極を形成することにより、スプリアスの影響を抑制し、単一共振波形を得ることができる。さらに、実施例１と実施例２との比較から明らかなように、励振電極の引き出し部分と圧電体薄膜を挟んで対向するとともに、励振電極と短絡された電極を形成することにより、共振周波数と反共振周波数の差を大きくし、共振インピーダンスと反共振インピーダンスとの比を大きくすることができる。
【００５９】
＜変形例＞
上述の説明では、単数の圧電薄膜共振子からなる圧電薄膜デバイスについて説明を行ったが、本発明における圧電薄膜デバイスとは、一般的に言えば、単数又は複数の圧電薄膜共振子を含む圧電薄膜デバイス全般を意味しており、単一の圧電薄膜共振子を含む発振子及びトラップ等並びに複数の圧電薄膜共振子を含むフィルタ、デュプレクサ、トリプレクサ及びトラップ等を含んでいる。
【００６０】
また、上述の説明では、圧電体薄膜に励振される厚み縦振動による電気的な応答を利用した圧電薄膜共振子について説明したが、厚み縦振動以外のモード、例えば、厚みすべり振動等も利用可能である。
【００６１】
さらに、上述の説明では励振領域が円形であるとして説明を進めたが、励振領域は円形に制限されず、他の形状（例えば、多角形）であってもよい。なお、励振領域を多角形とする場合、多角形の最長の対角線の長さは、典型的には、３０μｍ〜３００μｍである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】上方から見た場合の上面電極１５及び下面電極１３のパターン並びに図１のA-A及びB-Bの切断線における圧電薄膜共振子１の断面を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る圧電薄膜共振子２の概略構成を示す斜視図である。
【図４】上方から見た場合の上面電極２５及び下面電極２３のパターン並びに図３のA-A及びB-Bの切断線における圧電薄膜共振子２の断面を示す図である。
【図５】多数の圧電薄膜共振子１を一体化した集合体Ｕを切断して個々の圧電薄膜共振子１へ分離する様子を示す断面図である。
【図６】圧電薄膜共振子１の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１の圧電薄膜共振子１の周波数インピーダンス特性を示す図である。
【図８】実施例１の圧電薄膜共振子１の周波数インピーダンス特性を示す図である。
【図９】実施例２の圧電薄膜共振子２の周波数インピーダンス特性を示す図である。
【図１０】比較例の圧電薄膜共振子の周波数インピーダンス特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，２  圧電薄膜共振子
１１，２１  支持基板
１２，２２  接着層
１３，２３  下面電極
１４，２４  圧電体薄膜
１５，２５  上面電極
１６  圧電体基板
１３１，１３２，２５１，２５２，２３１，２３２  励振電極
１４１，２４１  励振領域
１４２，２４２  非励振領域
【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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