(57)【要約】【課題】横モードによる不要振動の発生を防いでスプリアスを抑制することができると共に、応力集中による信頼性低下を回避した圧電薄膜を有するデバイスを提供する。【解決手段】本発明による音響共振器は、基板１０５と、基板１０５の上に形成された支持部１０４と、支持部１０４の上に形成された下部電極１０３と、下部電極１０３の上に形成された圧電体１０１と、圧電体１０１の上に形成された上部電極１０２とからなる。下部電極１０３、圧電体１０１、及び上部電極１０２は、振動部１０７を構成する。振動部１０７を支持する支持部１０４は、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となるように形成される。【選択図】図１
2007318712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数で振動する音響共振器であって、
基板と、
圧電薄膜からなる圧電体、当該圧電体を挟んだ上部電極、及び下部電極で構成される振動部と、
前記振動部と前記基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える、音響共振器。
【請求項２】
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項３】
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が広くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項４】
前記支持部は、前記基板に接する面と前記下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項５】
圧電効果及び静電効果を利用したマイクロマシンスイッチであって、
基板と、
前記基板上に設けられた駆動用電極と、
圧電薄膜からなる圧電体、当該圧電体を挟んだ上部電極、下部電極、及び信号線用可動電極で構成される可動部と、
前記可動部と前記基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える、マイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が広くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項８】
前記支持部は、前記基板に接する面と前記下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチ。
【請求項９】
複数の音響共振器及びマイクロマシンスイッチからなる複合デバイスであって、請求項１に記載の音響共振器を少なくとも１つと、請求項５に記載のマイクロマシンスイッチを少なくとも１つとを備えた、複合デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載の音響共振器を少なくとも１つ備えた、フィルタ。
【請求項１１】
請求項９に記載の複合デバイスを少なくとも１つ備えた、共用器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の共用器を少なくとも１つ備えた、通信機器。
【請求項１３】
圧電薄膜を有するデバイスの製造方法であって、
第１の基板に圧電体を形成する工程と、
前記圧電体の一方主面上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に第１の支持部材を形成する工程と、
第２の基板の上に第２の支持部材を形成する工程と、
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせる工程の後に前記第１の基板を分離して、前記下部電極が形成された圧電体を前記第１の基板から第２の基板へ転写する工程と、
前記圧電体の他方主面上に上部電極を形成する工程とを備える、製造方法。
【請求項１４】
前記貼り合わせる工程が、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とを共晶結晶接合によって行われることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、少なくとも金錫（ＡｕＳｎ）又は金シリコン（ＡｕＳｉ）を含む多層膜であることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とが、異なる幅で形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とが、異なる厚さで形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜を有するデバイス及びその製造方法に関し、より特定的には、携帯電話や無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路に用いられる音響共振器及びマイクロマシンスイッチ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器等の電子機器に内蔵される部品には、小型、軽量、低損失、及び高信頼性度が要求されている。このような要求に対応するデバイスとして、圧電薄膜を有するデバイスが多数提案されている。小型、軽量、かつ低損失な特性が期待できるデバイスとして、例えば、音響共振器を用いたフィルタ及びマイクロマシンスイッチ等がある。
【０００３】
図１３Ａは、従来の音響共振器の断面図の一例である（例えば、特許文献１を参照）。この従来の音響共振器は、圧電体１を上部電極２及び下部電極３で挟んだ振動部を、基板５の上に載置させた構造である。基板５には、微細加工法を用いて裏面から部分的にエッチングすることによって、キャビティ４が形成されている。
【０００４】
この音響共振器は、上部電極２及び下部電極３によって圧電体１の厚さ方向に電界を印加することで、厚さ方向の振動を生じる。以下、図１３Ｂ〜図１３Ｄを参照し、無限平板の厚み縦振動を用いた場合の音響共振器の動作説明を行う。図１３Ｂは、音響共振器の動作説明を行うための概略的な斜視図である。図１３Ｃは、音響共振器のアドミッタンスの周波数特性を示す図である。図１３Ｄは、音響共振器の等価回路図である。
【０００５】
上部電極２と下部電極３との間に電界が加えられると、圧電体１で電気エネルギーが機械エネルギーに変換される。誘起された機械振動は、厚さ方向伸び振動であり、電界と同じ方向に伸び縮みを行う。音響共振器は、圧電体１の厚さ方向の共振振動を利用し、厚さが１／２波長に等しくなる周波数の共振で動作する。圧電体１の厚み縦振動は、キャビティ４で確保される。図１３Ｄに示すように、音響共振器の等価回路は、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、及び抵抗Ｒ１からなる直列共振部と、この直列共振部と並列にコンデンサＣ０が接続された構成で表される。そのため、音響共振器のアドミッタンスは、共振周波数ｆｒで極大となり、反共振周波数ｆａで極小となる。ここで、ｆｒ＝１／｛２π・√（Ｌ１・Ｃ１）｝、及びｆａ＝ｆｒ・√（１＋Ｃ１／Ｃ０）の関係にある。
【０００６】
また、図１４は、圧電効果を用いた従来のマイクロマシンスイッチの斜視図の一例である（例えば、特許文献２を参照）。この従来のマイクロマシンスイッチは、基板１１上に形成された信号線路導体１２と、高周波信号の通過を遮断する駆動短絡機構１５と、制御信号を与えることにより駆動短絡機構１５を変位させる駆動手段である圧電体１６とで構成されている。
【０００７】
図１４において、信号を遮断する場合は、圧電体１６に制御信号として電圧を印加することで、信号線路導体１２と接地導体１３とが駆動短絡機構１５の底面の導電層１７を接触するようにし、信号を通過させる場合には、圧電体１６に電圧を印加しない。
【特許文献１】特開昭６０−６８７１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７４２１号公報
【特許文献３】特開２０００−３３２５６８号公報
【特許文献４】特開２００５−４５６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の音響共振器には、厚さ方向の振動モード（縦モード）だけではなく、実際には電極に平行な面を伝搬する振動モード（横モード）が存在する。また、音響共振器は、振動部の一部が基板５に固定されている。そのため、電極面に平行に伝搬した振動は、固定位置において反射されて不要振動となる。この不要振動は、周波数特性におけるスプリアスの原因となる。
【０００９】
この横モードに起因するスプリアスを回避する方法として、図１５に示すように、音響共振器のキャビティ形状を多角形とする方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。音響共振器のキャビティ形状を多角形構造とすることで、横モードの振動が固定位置で反射した際、入射方向とは異なる方向へ伝搬することで、スプリアスの低減を行っている。すなわち、音響共振器の厚さ方向の振動モードの周波数帯域中にスプリアスが出現することを防いでいる。
【００１０】
しかしながら、この方法では、音響共振器毎に電極構造及びキャビティ構造を設計する必要があることに加え、周波数又は伝送線路のインピーダンスが変更になるたびに再設計が必要になる等の問題を有している。
【００１１】
また、上記従来の音響共振器は、圧電薄膜に局所的応力が集中する構造となっているため、作製工程中に膜剥れやクラックの問題が発生する。
【００１２】
この問題を回避する方法として、図１６に示すように、空隙Ｖの端部形状に対応する圧電膜３２と下部電極３１の界面の段差部において、圧電膜３２と下部電極３１の界面が、基板３０の表面に対して非平行であって基板３０の表面とのなす角（α、β、γ）が異なる複数の面が、基板３０側から空隙Ｖの頂部側へ積み上げられて構成されている音響共振器の構造が開示されている（例えば、特許文献４を参照）。この構造（エアブリッジ型）にすることで、圧電膜３２に局所的応力が集中することを防いでいる。
【００１３】
しかしながら、この方法では、圧電膜３２と下部電極３１の界面が基板となす角を複数存在させるために、支持層４０の形状が複雑となっている。そのため、応力緩和は可能であるが、製造方法が複雑になる等の課題を有している。
【００１４】
一方、上記従来のマイクロマシンスイッチにおいては、駆動短絡機構１５と支持部９との接続点が垂直であるため、機械的に変位させた時に、接続点において応力集中が発生することとなり、機械的信頼性の低下が発生するという課題があった。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、横モードによる不要振動の発生を防いでスプリアスを抑制することができると共に、応力集中による信頼性低下を回避した圧電薄膜を有するデバイスを提供することである、
さらに、本発明の目的は、そのデバイスを実現させるために有効な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、所定の周波数で振動する音響共振器及び圧電効果及び静電効果を利用したマイクロマシンスイッチに向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の音響共振器は、基板と、圧電薄膜からなる圧電体、その圧電体を挟んだ上部電極、及び下部電極で構成される振動部と、振動部と基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える。また、本発明のマイクロマシンスイッチは、基板と、基板上に設けられた駆動用電極と、圧電薄膜からなる圧電体、その圧電体を挟んだ上部電極、下部電極、及び信号線用可動電極で構成される可動部と、可動部と基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える。
【００１７】
支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる又は広くなる垂直断面形状を有することが好ましい。また、支持部は、基板に接する面と下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することが好ましい。
【００１８】
上述した本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、単独でも機能するが、複数の音響共振器及び／又はマイクロマシンスイッチからなる複合デバイス、フィルタ、共用器、及び通信機器として構成してもよい。
【００１９】
上記構造の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、第１の基板に圧電体を形成する工程と、圧電体の一方主面上に下部電極を形成する工程と、下部電極の上に第１の支持部材を形成する工程と、第２の基板の上に第２の支持部材を形成する工程と、第１の支持部材と第２の支持部材とを貼り合わせる工程と、貼り合わせる工程の後に第１の基板を分離して、下部電極が形成された圧電体を第１の基板から第２の基板へ転写する工程と、圧電体の他方主面上に上部電極を形成する工程とによって、製造される。
【００２０】
典型的には、貼り合わせる工程が、第１の支持部材と第２の支持部材とを共晶結晶接合によって行われる。この場合、第１の支持部材及び第２の支持部材は、少なくとも金錫（ＡｕＳｎ）又は金シリコン（ＡｕＳｉ）を含む多層膜であることが望ましい。また、第１の支持部材と第２の支持部材とは、異なる幅又は厚さで形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明によれば、支持部を複数の共振周波数を持った構造体として機能させ、振動漏れにより発生する不要振動を分散化（減衰）させる。これにより、振動部の共振周波数と反共振周波数との間にスプリアスが無いアドミッタンス曲線を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（音響共振器の構造例）
図１は、本発明の一実施形態に係る音響共振器の構造を模式的に示した断面図である。図１における音響共振器は、基板１０５と、基板１０５の上に形成された支持部１０４と、支持部１０４の上に形成された下部電極１０３と、下部電極１０３の上に形成された圧電体１０１と、圧電体１０１の上に形成された上部電極１０２とからなる。下部電極１０３、圧電体１０１、及び上部電極１０２は、振動部１０７を構成する。また、基板１０５、支持部１０４、及び下部電極１０３で囲まれた領域は、キャビティ１０６として機能する。このキャビティ１０６は、振動部１０７が厚さ方向縦振動の励振を妨げないよう設けられた空間である。
【００２３】
圧電体１０１には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、又はニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）等の、圧電性材料が用いられる。上部電極１０２及び下部電極１０３には、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、又は銅（Ｃｕ）等の導電性材料や、それらの積層金属又は合金が用いられる。基板１０５には、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、又はＳｉＣ等が用いられる。
【００２４】
本発明の音響共振器の特徴は、振動部１０７を支持する支持部１０４を、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となるように、形成することである。基板１０５と接する面と下部電極１０３に接する面とは、平行であることが望ましい。例えば、図１に示すように、支持部１０４の中心部付近の幅が狭くなった形状である。支持部１０４をこのような垂直断面形状に形成するのは、スプリアスの原因である不要振動を共振周波数付近で発生させないためである。その理由は、以下のように考える。
【００２５】
上記従来技術の説明で述べたように、不要振動が生じるのは、固定部において基板に振動漏れが生じるためである。そのため、支持部１０４の持つ共振周波数が振動部１０７の共振周波数と近い場合、振動部１０７で励振された振動が支持部１０４を介して基板１０５へ漏れることで不要振動として励振される。従来の音響共振器が持つ支持部の垂直断面形状は、方形や台形等の曲率を有さない形状であるため、支持部の共振周波数が１つとなって大きな不要振動が発生してしまう。
そこで、本発明では、支持部１０４の垂直断面形状に曲率を持たせることで支持部１０４を複数の共振周波数を持った構造体として機能させ、振動漏れにより発生する不要振動を分散化（減衰）させることを行った。その結果、共振周波数と反共振周波数との間においてスプリアスの無いアドミッタンス曲線が得られた（後述する図４Ａを参照）。
【００２６】
なお、本発明の音響共振器は、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有するように支持部１０４を形成すれば、上記効果を発揮することができる。よって、支持部１０４の形状は、図１に示した例に限られず、例えば図２Ａ〜図２Ｆに示す形状も考えられる。また、支持部１０４は、１つの環状構造体で構成されてもよいし、複数の柱状構造体で構成されてもよい。
【００２７】
（音響共振器の製造例）
図３Ａ及び図３Ｂは、上記構造による音響共振器の好ましい製造方法の手順を概略的に示した図である。この製造方法では、貼り合わせ方法を用いることによって、図１に示した音響共振器を製造する。
【００２８】
まず、シリコン、ガラス、又はサファイア等からなる成膜用基板１０８を準備し、この成膜用基板１０８の上に、圧電体１０１を形成する（図３Ａ、工程ａ）。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体１０１の上に下部電極１０３を形成する（図３Ａ、工程ｂ）。次に、下部電極１０３の上に、支持部１０４の一部となる支持部材１０４ａを形成する（図３Ａ、工程ｃ）。次に、振動部１０７を支持する基板１０５を準備し、支持部１０４の一部となる支持部材１０４ｂを、基板１０５の上に形成する（図３Ａ、工程ｄ）。支持部材１０４ａ及び１０４ｂには、金や錫等の材料が用いられる。
【００２９】
次に、成膜用基板１０８の支持部材１０４ａと基板１０５の支持部材１０４ｂとを向かい合わせ、金と錫とを共晶結晶させて貼り合わせる（図３Ａ、工程ｅ）。例えば、３７５℃及び０．３ＭＰａで金錫を一旦溶融させ、再度凝固させることにより、エッチングでは得られない構造の支持部１０４を容易に実現することができる（図３Ｂ、工程ｆ）。次に、２つの基板を貼り合わせた形成物から、成膜用基板１０８を除去する（図３Ｂ、工程ｇ）。例えば、ウエット・エッチング又はドライエッチングを用いて、成膜用基板１０８を除去することができる。この工程ｅ〜工程ｇにより、元々成膜用基板１０８にあった形成物が、基板１０５に転写されたことになる。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体１０１の上に上部電極１０２を形成する（図３Ｂ、工程ｈ）。最後に、圧電体１０１の不要な部分をエッチング除去することにより（図３Ｂ、工程ｉ）、図１に示す音響共振器が完成する。
【００３０】
本発明の製造方法によれば、支持部１０４の材料として金錫を用いて、一旦溶融させた後凝固させる共晶結晶という簡単な接合方法を用いることで、支持部１０４の形状（キャビティ１０６の形状）は、エッチング等では得られない垂直断面が曲率を有する複雑な形状となる。
【００３１】
図４Ａに、本発明の製造方法で製造された音響共振器の周波数特性を、図４Ｂに、従来の製造方法（例えば、基板から順に上方向に素材を積層し、キャビティは犠牲層を除去して作成する方法）で製造された音響共振器の周波数特性を示す。図４Ａ及び図４Ｂで分かるように、従来の音響共振器で共振周波数付近に発生していたスプリアスが、本発明の音響共振器では発生していない。
【００３２】
なお、本実施形態では、支持部１０４の材料に金錫を用いて共晶結晶を行う例を示したが、共晶結晶接合可能な材料であれば（例えば、金とシリコン）他の材料を用いることも可能である。溶融性の異なる材料を用いることで、曲率断面を有した支持部を容易に形成することができる。また、支持部材１０４ａ及び１０４ｂは、少なくとも一方が金錫材料であればよく、金錫材料を含む多層膜で構成されていてもよい。また、支持部材１０４ａ及び１０４ｂの厚さや幅は、自由に設定可能である。
【００３３】
また、本実施形態では、成膜用基板１０８上に圧電体１０１を直接形成したが、成膜用基板１０８と圧電体１０１の間に他の膜を形成してもよい。例えば、成膜用基板１０８の上にＡｌＮの圧電体１０１を形成する場合、成膜用基板１０８の上にＡｌＮを形成し、その上にＭｏを成膜し、最後に圧電体１０１を形成すれば、成膜用基板１０８を除去する際のダメージを、圧電体１０１が直接受けることがないという効果を得ることができる。
【００３４】
（マイクロマシンスイッチの構造例）
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図及び断面図である。図５Ａ及び図５Ｂにおけるマイクロマシンスイッチは、基板２０５と、基板２０５の上に形成された支持部２０４と、支持部２０４の上に形成された下部電極２０３と、下部電極２０３の上に形成された圧電体２０１と、圧電体２０１の上に形成された上部電極２０２と、圧電体２０１の下部電極２０３と同一主面上に形成された信号線用可動電極２０７と、基板２０５の上に形成された駆動電極２０６とからなる。下部電極２０３、圧電体２０１、及び上部電極２０２は、可動部２００を構成する。この圧電体２０１、上部電極２０２、下部電極２０３、及び基板２０５には、上記音響共振器で説明した材料と同じ材料を用いることができる。基板２０５上には、信号線用可動電極２０７との接触によって導通する位置に、２つの信号線用固定電極２０８及び２０９が形成されている。
【００３５】
本発明のマイクロマシンスイッチの特徴は、可動部２００を支持する支持部２０４を、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有した形状となるように、形成することである。基板２０５と接する面と下部電極２０３に接する面とは、平行であることが望ましい。例えば、図５Ｂに示すように、支持部２０４の中心部付近の幅が狭くなった形状である。支持部２０４をこのような垂直断面形状に形成するのは、スイッチング動作時における可動部２００と支持部２０４とを接続する部分への応力集中を、緩和することができるためである。その理由は、以下のように考える。
【００３６】
可動部２００は、スイッチング動作により基板２０５の方向へ変位する。このとき、支持部２０４は、固定されているため動かない。そのため、可動部２００が支持部２０４で支持・固定されているために、接続部分付近に応力集中が発生する。
そこで、本発明では、支持部２０４の垂直断面形状に曲率を持たせることで、応力が可動部２００と支持部２０４との接続部分に集中せずに分散する。その結果、スイッチング時の最大歪みを低減することができ、機械的な信頼性を向上させることが可能となる。また、支持部２０４の上面が基板２０５と平行に配置されることにより、初期応力も低減でき、さらに最大歪みを低減するという効果が得られる。
【００３７】
なお、本発明のマイクロマシンスイッチは、垂直断面の少なくとも１箇所が曲率を有するように支持部２０４を形成すれば、上記効果を発揮することができる。よって、支持部２０４の形状は、図５Ａ及び図５Ｂに示した可動部２００の支持箇所が一方である片持ち梁形状の例に限られず他の形状も考えられる。
【００３８】
例えば、図６Ａは、可動部の支持箇所が両方である両持ち梁形状であるマイクロマシンスイッチの図である。図６Ｂは、片持ち梁形状であるマイクロマシンスイッチを、コの字形状に接続した例を示す図である。図６Ｃは、複数の圧電薄膜を用いて上部電極及び下部電極の厚みを同じにした構造のマイクロマシンスイッチの図である。図６Ｄは、支持部を複数の材料による層構成とした構造のマイクロマシンスイッチの図である。なお、スイッチの接点数は、１つでもよいし複数でもよい。また、支持部を導電性材料で構成して、配線として利用しても構わない。
【００３９】
また、図６Ｅは、スイッチ部と可変容量部とを一緒に構成したマイクロマシンスイッチの図である。図６Ｆは、図６Ｅのマイクロマシンスイッチの等価回路である。このマイクロマシンスイッチは、スイッチ部２５１がＯＮ動作して信号線用可動電極と信号線用固定電極とが接触しても、可変容量部２５２の下側にはギャップが生じる構造である。そして、このマイクロマシンスイッチは、図６Ｇに示すように各電極に印加する電圧を変化させてギャップ幅を変えることで、可変容量部２５２の容量値を変化させる。
【００４０】
（マイクロマシンスイッチの製造例）
図７Ａ及び図７Ｂは、上記構造によるマイクロマシンスイッチの好ましい製造方法の手順を概略的に示した図である。この製造方法では、貼り合わせ方法を用いることによって、図５Ｂに示したマイクロマシンスイッチを製造する。
【００４１】
まず、シリコン、ガラス、又はサファイア等からなる成膜用基板１０８を準備し、この成膜用基板１０８の上に、圧電体２０１を形成する（図７Ａ、工程ａ）。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体２０１の上に下部電極２０３及び信号線用可動電極２０７を形成する（図７Ａ、工程ｂ）。次に、下部電極２０３の上に、支持部２０４の一部となる支持部材２０４ａを形成する（図７Ａ、工程ｃ）。次に、可動部２００を支持する基板２０５を準備し、支持部２０４の一部となる支持部材２０４ｂ、駆動電極２０６、及び信号線用固定電極２０８及び２０９（図示せず）を、基板２０５の上に形成する（図７Ａ、工程ｄ）。支持部材２０４ａ及び２０４ｂには、金や錫等の材料が用いられる。
【００４２】
次に、成膜用基板１０８の支持部材２０４ａと基板２０５の支持部材２０４ｂとを向かい合わせ、金と錫とを共晶結晶させて貼り合わせる（図７Ａ、工程ｅ）。例えば、３７５℃及び０．３ＭＰａで金錫を一旦溶融させ、再度凝固させることにより、エッチングでは得られない構造の支持部２０４を容易に実現することができる（図７Ｂ、工程ｆ）。次に、２つの基板を貼り合わせた形成物から、成膜用基板１０８を除去する（図７Ｂ、工程ｇ）。例えば、ウエット・エッチング又はドライエッチングを用いて、成膜用基板１０８を除去することができる。この工程ｅ〜工程ｇにより、元々成膜用基板１０８にあった形成物が、基板２０５に転写されたことになる。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体２０１の上に上部電極２０２を形成する（図７Ｂ、工程ｈ）。最後に、圧電体２０１の不要な部分をエッチング除去することにより（図７Ｂ、工程ｉ）、図５Ｂに示すマイクロマシンスイッチが完成する。
【００４３】
本発明の製造方法によれば、支持部２０４の材料として金錫を用いて、一旦溶融させた後凝固させる共晶結晶という簡単な接合方法を用いることで、支持部２０４の形状は、エッチング等では得られない垂直断面が曲率を有する複雑な形状となる。
【００４４】
（マイクロマシンスイッチの駆動回路例）
図８Ａに、上述したマイクロマシンスイッチの駆動回路例を示す。図８Ｂに、図８Ａに示したマイクロマシンスイッチの駆動回路の動作例を示す図である。この駆動回路では、直列接続されたスイッチング素子Ａ及びＢの接続点と、直列接続されたスイッチング素子Ｃ及びＤの接続点との間に、マイクロマシンスイッチが挿入される（マイクロマシンスイッチの上部電極２０２及び下部電極２０３が、それぞれ接続される）。
【００４５】
図８Ｂの状態（１）：スイッチング素子ＡがＯＮ状態（スイッチング素子ＢがＯＦＦ状態）のとき、Ｖ１端子には電源電圧Ｖｄが印加される。このとき、スイッチング素子ＣはＯＦＦ状態（スイッチング素子ＤはＯＮ状態）であるため、Ｖ２端子はＧＮＤ電位となる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧Ｖｄが印加される。
図８Ｂの状態（２）：スイッチング素子ＡがＯＮ状態（スイッチング素子ＢがＯＦＦ状態）のとき、Ｖ１端子には電源電圧Ｖｄが印加される。このとき、スイッチング素子ＣはＯＮ状態（スイッチング素子ＤはＯＦＦ状態）であるため、Ｖ２端子の電位も電圧Ｖｄとなる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧０Ｖが印加される。
【００４６】
図８Ｂの状態（３）：スイッチング素子ＡがＯＦＦ状態（スイッチング素子ＢがＯＮ状態）のとき、Ｖ１端子はＧＮＤ電位となる。このとき、スイッチング素子ＣはＯＮ状態（スイッチング素子ＤはＯＦＦ状態）であるため、Ｖ２端子の電位は電圧Ｖｄとなる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧−Ｖｄが印加される。
図８Ｂの状態（４）：スイッチング素子ＡがＯＦＦ状態（スイッチング素子ＢがＯＮ状態）のとき、Ｖ１端子はＧＮＤ電位となる。このとき、スイッチング素子ＣはＯＦＦ状態（スイッチング素子ＤはＯＮ状態）であるため、Ｖ２端子はＧＮＤ電位となる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧０Ｖが印加される。
【００４７】
このように、駆動を行うことにより電源電圧Ｖｄに対して±Ｖｄの電圧をマイクロマシンスイッチに印加することができ、ＯＮ／ＯＦＦ時の両方の場合において圧電効果による変位を行うことが可能となる。よって、０〜Ｖｄの駆動電圧範囲で動作するよりも、より高速に動作を行うことが可能となる。
【００４８】
（音響共振器を用いた構成の例）
図９は、本発明の音響共振器を用いたラダー型フィルタの回路例を示す図である。図９に示すラダー型フィルタは、入出力端子３０１間に直列挿入された直列音響共振器３０２と並列挿入された並列音響共振器３０３とで構成される。直列音響共振器３０２の共振周波数を、並列音響共振器３０３の共振周波数よりも高く設定することにより、帯域通過特性を有するラダー型フィルタを実現することができる。好ましくは、音響共振器３０２の共振周波数と音響共振器３０３の反共振周波数とを略一致させることで、より通過帯域の平坦性に優れたラダー型フィルタを実現することができる。また、上述した本発明の音響共振器を用いることで、所望の振動のみにエネルギーを集中させることができ、損失の少ないラダー型フィルタを実現することができる。
【００４９】
図１０は、本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチを用いた複合デバイスの回路例（ラダー型フィルタ切り換え回路）を示す図である。図１０に示すラダー型フィルタは、図９に示したラダー型フィルタを、マイクロマシンスイッチ３１４で２系統接続した構成である。
【００５０】
なお、ラダー型フィルタの接続段数は、図９及び図１０に示した１段及び２段に限ったものではなく、多段構成であってもかまわない。また、ラダー構成についても、Ｌ型に限らず、例えばＴ型やπ型等の他の構成を用いることが可能である。さらに、ラダー型以外にも格子型のフィルタを構成しても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１１は、上述したようなラダー型フィルタを用いた共用器４１０の例を示す図である。図１１に示す共用器４１０は、送信端子４１１と受信端子４１２との間に、送信フィルタ４１４、移相回路４１５、及び受信フィルタ４１６が順に直接接続され、送信フィルタ４１４と移相回路４１５との間にアンテナ端子４１３が接続されている。上記ラダー型フィルタは、送信フィルタ４１４及び受信フィルタ４１６の少なくとも一方に用いられる。この構成によって、低損失な共用器を実現することができる。
【００５２】
また、図１２は、上述したような共用器を用いた通信機器４２０の例を示す図である。図１２に示す通信機器４２０では、送信端子４２１から入力された信号は、ベースバンド部４２３を通り、パワーアンプ（ＰＡ）４２４で増幅され、送信フィルタ４２５でフィルタリングされ、アンテナ４２８から電波として送信される。また、アンテナ４２８で受信された信号は、受信フィルタ４２６でフィルタリングされ、ＬＮＡ４２７で増幅され、ベースバンド部４２３を通り、受信端子４２２に伝達される。上記ラダー型フィルタは、送信フィルタ４２５及び受信フィルタ４２６の少なくとも一方に用いられる。この構成によって、低損失かつ低消費電力な通信機器４２０を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、携帯電話や無線ＬＡＮ等の移動体通信端末の高周波回路等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ｄ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ｅ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図２Ｆ】本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図
【図３Ａ】図１の音響共振器の製造方法の手順を概略的に示した図
【図３Ｂ】図１の音響共振器の製造方法の手順を概略的に示した図
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る音響共振器の周波数特性を示す図
【図４Ｂ】従来の音響共振器の周波数特性を示す図
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図
【図６Ｄ】本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図
【図６Ｅ】本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図
【図６Ｆ】図６Ｅのマイクロマシンスイッチの等価回路図
【図６Ｇ】図６Ｅのマイクロマシンスイッチの動作例を示した図
【図７Ａ】図５Ｂのマイクロマシンスイッチの製造方法の手順を概略的に示した図
【図７Ｂ】図５Ｂのマイクロマシンスイッチの製造方法の手順を概略的に示した図
【図８Ａ】マイクロマシンスイッチの駆動回路例を示す図
【図８Ｂ】図８Ａに示したマイクロマシンスイッチの駆動回路の動作例を示す図
【図９】本発明の音響共振器を用いたラダー型フィルタの回路例を示す図
【図１０】本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチを用いたラダー型フィルタの回路例を示す図
【図１１】ラダー型フィルタを用いた共用器の例を示す図
【図１２】共用器を用いた通信機器の例を示す図
【図１３Ａ】従来の音響共振器を説明するための図
【図１３Ｂ】従来の音響共振器を説明するための図
【図１３Ｃ】従来の音響共振器を説明するための図
【図１３Ｄ】従来の音響共振器を説明するための図
【図１４】従来のマイクロマシンスイッチを説明するための斜視図
【図１５】従来の音響共振器に用いられるキャビティの例を示す図
【図１６】従来の他の音響共振器を説明するための図
【符号の説明】
【００５５】
１０１、２０１  圧電体
１０２、１０３、２０２、２０３、２０６〜２０９  電極
１０４、２０４  支持部
１０４ａ、１０４ｂ  支持部材
１０５、２０５  基板
１０６  キャビティ
１０７  振動部
１０８  成膜用基板
２００  可動部
２５１  スイッチ部
２５２  可変容量部
３０２、３０３  音響共振器
３１４  マイクロマシンスイッチ
４１０  共用器
４１４、４２５  送信フィルタ
４１５  移相回路
４１６、４２６  受信フィルタ
４２３  ベースバンド部
４２４  パワーアンプ（ＰＡ）
４２７  ＬＮＡ
４２８  アンテナ
【図１】
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【図２Ａ】
2007318712.tif 000004
【図２Ｂ】
2007318712.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2007318712.tif 000007
【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2007318712.tif 000019
【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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