(57)【要約】【課題】少ない音響インピーダンス材料層のペア数でも十分に転送ロスを抑制すると共に、加工する際の時間やコストの低減を可能とする音響共振器及びそれら音響共振器を用いたフィルタを提供する。【解決手段】シリコンからなる基板１０１上に音響反射器１０４、音響反射器１０４上に音響共振部１０８が形成されている。ここで、音響反射器１０４は、低音響インピーダンス材料層と高音響インピーダンス材料層１０２とを交互に形成したものであり、低音響インピーダンス材料層としてシリコン層３０３を用いている。高音響インピーダンス材料層１０２として、例えば音響インピーダンス値の非常に高いタングステンやモリブデンなどの金属材料を用いる。【選択図】図１
2007129391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低音響インピーダンス材料層および高音響インピーダンス材料層からなる音響反射器と、前記音響反射器上に設けられた圧電膜を有する音響共振部とを備え、前記低音響インピーダンス材料層の少なくとも１層がシリコン層であることを特徴とする音響共振器。
【請求項２】
前記高音響インピーダンス材料層には金属材料が用いられ、前記シリコン層が高抵抗化されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項３】
前記高音響インピーダンス材料層に絶縁材料を用いることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項４】
前記シリコン層の少なくとも１層に不純物がドープされていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項５】
前記シリコン層の少なくとも１層は多孔質化されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項６】
前記シリコン層の少なくとも１層が非晶質層であることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項７】
前記低音響インピーダンス材料層と前記高音響インピーダンス材料層とがそれぞれ３層以下で構成されていることを特徴とする請求項３記載の音響共振器。
【請求項８】
前記基板と前記音響反射器の間にバッファ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項９】
前記音響反射器と前記音響共振部の間にバッファ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項１０】
前記バッファ層は、結晶がＣ軸に配向した窒化アルミニウム、チタン、ルテニウムまたはイリジウムを用いたことを特徴とする請求項８または９記載の音響共振器。
【請求項１１】
前記音響反射器の最上層のシリコンが離散的に高抵抗化されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項１２】
前記音響反射器の最上層のシリコンが離散的に多孔質化により高抵抗化されていることを特徴とする請求項１１記載の音響共振器。
【請求項１３】
前記音響反射器の最上層のシリコンが離散的に不純物のドーピングにより高抵抗化されていることを特徴とする請求項１１記載の音響共振器。
【請求項１４】
前記音響反射器の最上層のシリコンが離散的に絶縁化されていることを特徴とする請求項１記載の音響共振器。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１つに記載の音響共振器を備え、
前記音響共振器は少なくとも２つ以上の音響共振部を有し、
前記音響共振部の独立した下部電極間の抵抗値が５００オーム以上であることを特徴とするフィルタ。
【請求項１６】
請求項１〜１４の何れか１つに記載の音響共振器を備え、
前記音響共振器は少なくとも２つ以上の音響共振部を有し、
入出力端子と接地端子がいずれも前記音響共振部の上部電極から配線されていることを特徴とするフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波部品としてよく利用される音響共振器に関し、さらに具体的には、音響反射器を有する音響共振器を用いたフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末のマルチバンド化に伴い、共用器、段間フィルタには、従来よりもさらに低ロスで急峻な減衰特性が要求されている。薄膜音響共振器（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：ＦＢＡＲ）は圧電膜中を伝搬する弾性波の厚さ方向の共振を利用した音響共振器で、これをラダー接続したＦＢＡＲフィルタは、低ロスと急峻な減衰特性が実現できるフィルタとして注目されている。
【０００３】
図１０は音響反射器を用いた従来のＦＢＡＲの断面図であって、シリコンからなる基板１０１上に音響反射器１０４、音響反射器１０４上に音響共振部１０８が形成されている。なお、音響共振部１０８とは上部電極１０７、圧電膜１０６、下部電極１０５で構成されるものであり、音響共振器とは一つまたは複数の音響共振部１０８と音響反射器１０４で構成されものである。ここで、上部電極１０７と空気層の界面、または下部電極１０５と音響反射器１０４の界面にて音響波を反射させ、音響共振部１０８内に音響波を閉じ込めることで伝搬ロスを抑制する。ＦＢＡＲは図１０に示すように、酸化亜鉛や窒化アルミニウム等の圧電膜１０６を用い、下部電極１０５（または上部電極１０７）に印加される電気信号を音響波へ変換し、圧電膜１０６中を音響波として伝搬させ、上部電極１０７（または下部電極１０５）にて電気信号へ変換する。共振周波数は上下の電極１０５、１０７と圧電膜１０６の膜厚で決定され、音響波長の２分の１が音響共振部１０８の膜厚となるように設定する。この共振周波数を利用してフィルタリングする。
【０００４】
一般的に、音響反射器１０４は低音響インピーダンス材料層１０３と高音響インピーダンス材料層１０２が各層の音響波長の４分の１に相当する膜厚で交互に積層し、構成される（低音響インピーダンス材料層とは、高音響インピーダンス材料層よりも音響インピーダンス値が低い層と定義する）。また、音響反射特性は低音響インピーダンス材料層の音響インピーダンス値に対する高音響インピーダンス材料層の音響インピーダンス値の比（以下「音響インピーダンス比」という。）によって決定し、低音響インピーダンス材料層１０３と高音響インピーダンス材料層１０２のペアを多数積層することで音響反射特性が増す。つまり、音響インピーダンス比が大きな材料をペアとするか、多数のペアを積層させることにより伝搬ロスを抑制した音響共振器を構成できる。
【０００５】
図１１は図１０の音響共振器を並べた断面図であり、それぞれの音響共振部の下部電極は加工され、電気的に独立している。従来は、低音響インピーダンス材料層に比較的音響インピーダンス値の低い酸化シリコン、高音響インピーダンス材料層に音響インピーダンス値の非常に高いタングステンやモリブデンなどの金属材料が広く用いられている。高音響インピーダンス材料層１０２に金属膜を用いて図１１（ａ）のように音響共振器を構成した場合、隣接する音響共振部１０９、１１０の下部電極１０５ａ、１０５ｂと高音響インピーダンス材料層１０２の間、または高音響インピーダンス材料層１０２と高音響インピーダンス材料層１０２の間、あるいは高音響インピーダンス材料層１０２と基板１０１の間に発生する容量値１１１と、金属膜の抵抗値１１２がリークパス成分となり、隣接する音響共振部が電気的に結合する。図１１（ｂ）は前記のリークパス成分と、さらに基板とグランド間の容量値１１３を考慮し、音響共振部１０９の下部電極１０５ａと音響共振部１１０の下部電極１０５ｂ間の音響反射器の等価回路を示している。基板１０１は厚いため、基板１０１の容量値１１３は非常に小さい値となる。図１１（ｃ）に図１１（ｂ）の等価回路の透過特性を示す。図１１（ｂ）は図１１（ｃ）に示すように、ハイパスフィルタに近い特性を持ち、１ＧＨｚ以上の帯域では隣接する音響共振部が電気的に結合し、フィルタロス、及び、減衰特性の劣化を招く。
【０００６】
そのため、音響反射器１０４の高音響インピーダンス材料層である金属膜を音響共振部ごとにパターニングし、隣接する音響共振部との電気的な結合を抑制するなどの技術が用いられている。図１２に金属膜である高音響インピーダンス材料層１０２を音響共振部ごとに電気的に孤立させるためにパターニングした従来の音響共振器を示す。一般的に、圧電膜１０６の配向性が音響共振部１０９、１１０の共振特性を決定し、凹凸の少ない表面上に堆積することが圧電膜１０６の配向性を向上させることが知られている。そのため、金属膜である高音響インピーダンス材料層１０２のパターニングにより発生した段差に酸化膜１１４等を埋め込み、音響反射器１０４の表面の凹凸を緩和している。
【特許文献１】特開２００２−２５１１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように、金属膜パターニング工程や、パターニング工程によって発生した段差に酸化膜等を埋め込む工程が存在すると、音響共振器及びそれら音響共振器を用いたフィルタを加工する際に余分な時間やコストが掛かる。また、従来の材料では音響インピーダンス比が十分に大きいとは言えず、伝搬ロスの抑制のために、音響インピーダンス材料層のペアを多数積層しなければならないという課題があった。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、少ない音響インピーダンス材料層のペア数でも、十分に伝搬ロスを抑制できる音響共振器及びそれら音響共振器を用いたフィルタ、更には金属膜パターニング工程を不要にできる音響共振器及びそれら音響共振器を用いたフィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の音響共振器は、低音響インピーダンス材料層および高音響インピーダンス材料層からなる音響反射器と、この音響反射器上に設けられた圧電膜を有する音響共振部とを備え、低音響インピーダンス材料層の少なくとも１層がシリコン層であることを特徴として構成される。
【００１０】
シリコンは従来低音響インピーダンス材料層に用いられてきた酸化シリコンの半分以下の音響インピーダンス値であるため、この構成により、従来よりも音響インピーダンス比が大きくなる。従って、音響反射器の音響反射特性が向上し、より少ない音響インピーダンス材料層のペア数により音響共振器を構成することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の音響共振器は、さらに高音響インピーダンス材料層に金属材料を用い、シリコン層が高抵抗化されていることが好ましい。
【００１２】
この好ましい構成によれば、高音響インピーダンス材料層に音響インピーダンス値の非常に高いタングステンやモリブデンなどの金属材料を用いることで、音響反射特性のきわめて高い音響共振器を実現できる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の音響共振器は、さらに高音響インピーダンス材料層に絶縁材料を用いることが好ましい。
【００１４】
この好ましい構成によれば、酸化シリコンの半分以下の音響インピーダンス値を持つシリコンを低音響インピーダンス材料層に用いることで、これまで音響インピーダンス比が不足していたために使用できなかった絶縁膜を高音響インピーダンス材料層として用いることが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項４記載の音響共振器は、さらにシリコン層の少なくとも１層に不純物がドープされていることが好ましい。
【００１６】
この好ましい構成によれば、シリコン層に不純物がドープされることでシリコン層を高抵抗化でき、隣接する音響共振部間の電気的な結合を抑制できる。
【００１７】
本発明の請求項５記載の音響共振器は、さらにシリコン層の少なくとも１層は多孔質化されていることが好ましい。
【００１８】
この好ましい構成によれば、シリコン層が多孔質化されることでシリコン層を高抵抗化でき、隣接する音響共振部間の電気的な結合を抑制できる。
【００１９】
本発明の請求項６記載の音響共振器は、さらにシリコン層の少なくとも１層が非晶質層であることが好ましい。
【００２０】
この好ましい構成によれば、低音響インピーダンス材料層として絶縁性の高い非晶質シリコンを形成し、隣接する音響共振部間の電気的な結合を抑制できる。
【００２１】
本発明の請求項７記載の音響共振器は、さらに低音響インピーダンス材料層と高音響インピーダンス材料層がそれぞれ３層以下で構成されていることが好ましい。
【００２２】
この好ましい構成によれば、低音響インピーダンス材料層に音響インピーダンス値の非常に低いシリコンを用いることによって、音響インピーダンス比が大きくなる。従って、音響反射器の音響反射特性が向上するため、音響インピーダンス材料層のペアが３層以下でも十分な音響反射特性が得られる。
【００２３】
本発明の請求項８記載の音響共振器は、さらに音響共振器の基板と音響反射器の間にバッファ層が形成されていることが好ましい。
【００２４】
この好ましい構成によれば、音響共振器の基板と音響反射器の間にバッファ層を形成することで、音響反射器の膜ストレスによる基板の反りや膜剥がれを抑制できる。
【００２５】
本発明の請求項９記載の音響共振器は、さらに音響反射器と音響共振部の間にバッファ層が形成されていることが好ましい。
【００２６】
この好ましい構成によれば、音響共振器の音響反射器と音響共振部の間にバッファ層を形成することで、音響反射器や音響共振部形成時の膜ストレスによる基板の反りや膜剥がれを抑制できる。
【００２７】
本発明の請求項１０記載の音響共振器は、さらにバッファ層として、Ｃ軸に配向している窒化アルミニウムやチタン、ルテニウムまたはイリジウムを用いることが好ましい。
【００２８】
この好ましい構成によれば、音響共振部の電極や圧電膜のＣ軸配向性が増し、共振器特性を改善することができる。
【００２９】
本発明の請求項１１記載の音響共振器は、さらに音響反射器の最上層のシリコンが離散的に高抵抗化されていることが好ましい。
【００３０】
この好ましい構成によれば、音響反射器の最上層のシリコンが離散的に高抵抗化されており、最も支配的な音響共振部間のリークパス成分を低減できる。
【００３１】
本発明の請求項１２記載の音響共振器は、さらに最上層のシリコンが離散的に多孔質化により高抵抗化されていることが好ましい。
【００３２】
この好ましい構成によれば、音響反射器の最上層のシリコンが離散的に多孔質化により高抵抗化され、最も支配的な音響共振部間のリークパス成分を低減できる。
【００３３】
本発明の請求項１３記載の音響共振器は、さらに最上層のシリコンが離散的に不純物のドーピングにより高抵抗化されていることが好ましい。
【００３４】
この好ましい構成によれば、音響反射器の最上層のシリコンが離散的に不純物のドーピングにより高抵抗化され、最も支配的な音響共振部間のリークパス成分を低減できる。
【００３５】
本発明の請求項１４記載の音響共振器は、さらに音響反射器の最上層のシリコンが離散的に絶縁化されていることが好ましい。
【００３６】
この好ましい構成によれば、音響反射器の最上層のシリコンが離散的に絶縁化され、最も支配的な音響共振部間のリークパス成分を排除できる。
【００３７】
本発明の請求項１５記載のフィルタは、前記本発明音響共振器を備え、少なくとも２つ以上の音響共振部を有し、音響共振器の音響共振部の独立した下部電極間の抵抗値が５００オーム以上であることを特徴とするものである。
【００３８】
この構成により、音響共振器の音響共振部の独立した下部電極間の抵抗値が５００オーム以上の場合、音響共振部ごとのパターニングをしない音響反射器のリークパス成分によるフィルタロスの増加量を１ｄＢ以内に抑えることができる。
【００３９】
本発明の請求項１６記載のフィルタは、前記の音響共振器を備え、少なくとも２つ以上の音響共振部を有し、入出力端子と接地端子がいずれも音響共振部の上部電極から配線されていることを特徴とするものである。
【００４０】
この構成により、入出力端子と接地端子がいずれも音響共振部の上部電極から配線され、音響共振部の下部電極からの引き出しプロセスが不要となり、歩留りの向上が見込める。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、従来低音響インピーダンス材料層に用いられてきた酸化シリコンの半分以下の音響インピーダンス値を持つシリコン膜を低音響インピーダンス材料層に用いることで、音響反射特性の良い音響反射器を有する音響共振器またはそれら音響共振器を用いたフィルタの作製が可能となる。さらに、音響共振部ごとの複雑なパターニングをすることなく隣接する音響共振部間の電気的な結合を抑制した音響共振器またはそれら音響共振器を用いたフィルタの作製が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る音響共振器の断面図を図１（ａ）に示す。この図１（ａ）に示す音響共振器は、シリコンからなる基板１０１上に音響反射器１０４、音響反射器１０４上に音響共振部１０８が形成されている。ここで、音響反射器１０４は、低音響インピーダンス材料層と高音響インピーダンス材料層１０２とを交互に形成したものであり、低音響インピーダンス材料層としてシリコン層３０３を用いている。高音響インピーダンス材料層１０２として、例えば音響インピーダンス値の非常に高いタングステンやモリブデンなどの金属材料を用いる。
【００４４】
図１（ａ）に記載された本発明の音響共振器の低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３は導電材料であるため従来検討されていなかった。しかし、シリコンは音響インピーダンス値が酸化シリコンの半分以下と非常に低く、音響反射器の低音響インピーダンス材料として非常に適している。すなわち、シリコンを低音響インピーダンス材料層に用いることで、音響インピーダンス比が大きくなるため、音響反射器１０４の音響反射特性が向上する。
【００４５】
我々は、実際に、本発明に係る音響反射器と、従来の音響反射器の音響反射特性を比較検討した。（表１）は、音響反射特性を比較するために使用した音響反射器を構成する材料と膜厚を表している。ここで、（表１）に示した膜厚は、反射すべき音響波の周波数が２ＧＨｚである場合の音響反射器を構成するための各材料の膜厚である。いずれも音響波長の４分の１に相当している。（表１）に示した高低音響インピーダンス材料を交互に３層ずつ計６層を積層し、それぞれの音響反射器を構成した。さらに、音響反射器上に同一の共振特性を有する音響共振部を形成し、その音響共振部により発生する音響波の反射特性を比較した（なお、音響共振部１０８において、モリブデンからなる上部電極１０７、下部電極１０５、窒化アルミニウムからなる圧電膜１０６の厚さはそれぞれ５００ｎｍであり、音響波長の２分の１が音響共振部１０８の膜厚となるように設定されている。）。音響反射率が不足すると、音響共振部で発生した音響波が音響反射器で反射しきれず、一部の音響波が基板に達する。しかし、基板の膜厚は非常に厚く、反射層としての調整がなされていないため、基板からの反射波が音響共振部に戻ると位相が一致せず、不要なモードとして現れ、共振特性を劣化させる。図１（ｂ）（ｃ）に横軸を周波数、縦軸をアドミッタンスとして、本発明と従来技術の共振特性を示す。
【００４６】
【表１】
2007129391.tif 000003
【００４７】
図１（ｂ）（ｃ）より、従来の音響反射器では反射率が不十分であるため、音響波の一部が基板まで到達してしまい、基板からの反射に伴う不要なモードが発生しているのに対し、本発明に係る音響反射器では音響反射率が向上したため、音響波が基板に到達することなく、音響反射器において全反射することで、基板からの反射に伴う不要なモードが発生していないことが確認できる。
【００４８】
このことから、従来よりも少ない積層数で、従来と同様の音響反射特性を実現することができ、コストを削減できる。さらに、積層数の減少により音響反射器膜の表面の凹凸が軽減され、歩留まりの向上が期待できる。
【００４９】
なお、ここで、半導体プロセスによく利用される材料の音響インピーダンス値を（表２）に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
（表２）より、シリコンの音響インピーダンス値は従来低音響インピーダンス層として用いられている酸化シリコンの半分以下であるため、本発明の特徴であるシリコンを低音響インピーダンス材料層として用いた場合と、従来の酸化シリコンを低音響インピーダンス材料層として用いた場合とを比較すると、高音響インピーダンス材料層１０２として金属材料、絶縁材料等、いずれの材料を選択しても、本発明の音響反射器の方が音響反射特性は良好であるといえる。
【００５２】
以上のように、本発明の音響共振器はシリコンを低音響インピーダンス材料層に用いることで音響インピーダンス比が向上し、その結果、音響反射特性を向上させることが可能となる。
【００５３】
なお、低音響インピーダンス材料層のすべてにシリコンを用いなくとも、例えば１層でもシリコンを用いれば、音響反射器の音響反射特性が向上する。
【００５４】
図２は同実施形態の変形例に係る音響共振器の断面図である。この図に示す音響共振器は、図１（ａ）に示す音響共振器を２つ有し、更に、高音響インピーダンス材料層には金属膜１１５を用い、隣接する音響共振部間の電気的な結合を抑制するため金属膜１１５は音響共振部ごとにパターニングされ、金属膜１１５のパターニングにより発生した段差部に酸化膜１１４等を埋め込み構成される。ただし、シリコン層３０３は高抵抗化されているため、パターニングは不要である。これにより、音響反射特性が良好で、かつ隣接する音響共振部間が電気的に孤立した音響共振器を作製することができる。なお、高音響インピーダンス材料層にタングステン、イリジウムを用いた場合、音響インピーダンス比はそれぞれ１９．７、２１．６と非常に高い。
【００５５】
（第２の実施形態）
図３（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る音響共振器の断面図であり、シリコンからなる基板３０１上に音響反射器の高音響インピーダンス材料層である絶縁膜３０２と低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３を各層の音響波長の４分の１に相当する膜厚で交互に２ペア積層して構成した音響反射器と、その音響反射器の上に音響共振部を２つ有する音響共振器である。なお、特に低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３のうち最上層の層を３０３ｂ、最上層以外の層を３０３ａとした。
【００５６】
ここでは、例えば、絶縁膜として酸化ハフニウムを用い、音響共振器の共振周波数を２ＧＨｚとするため、音響反射器の各層の膜厚を音響波長の４分の１の厚さとなるようにシリコン膜２６０ｎｍ、酸化ハフニウム５６０ｎｍとし、低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３ａ、３０３ｂは高抵抗化されている。
【００５７】
また、シリコンの高抵抗化は４００〜６００℃での金等の熱拡散や、水素イオン等の注入、フッ化水素とエタノールの混合液による多孔質化などにより容易に高抵抗化することができる。さらに、低温化学気相堆積法（ＣＶＤ）や電子ビーム蒸着法などで堆積したアモルファスシリコンを使用しても良い。アモルファスシリコンはシリコンや不純物を添加したシリコン膜よりも絶縁性が高く、隣接する音響共振部との電気的な結合を抑制でき、さらに、低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３の高抵抗化の工程が不要となり製造コストを抑えることができる。
【００５８】
この音響共振器の具体的な構成とそのように構成した場合の音響インピーダンス比を（表３）に示す。
【００５９】
【表３】
2007129391.tif 000005
【００６０】
導電材料であるため従来検討されていなかったシリコンは音響インピーダンス値が非常に低く、音響反射器の低音響インピーダンス材料として非常に適している。従って、従来のように音響インピーダンス値が非常に高いタングステンを高音響インピーダンス材料層に使用しなくても、本発明の特徴であるシリコンを低音響インピーダンス材料として用いれば、音響インピーダンス値がタングステンほどは高くない酸化ハフニウムのような絶縁膜を高音響インピーダンス材料層としても、従来構造よりも音響インピーダンス比が高いことは注目すべきところである。さらに、シリコン層３０３は容易に高抵抗化でき、シリコン層３０３と絶縁膜３０２はともにほぼ絶縁体であり、音響共振部毎の特別なパターニングをすることなく、隣接する音響共振部との電気的な結合を抑制することが可能となる。なお、絶縁膜３０２には、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）の替わりに、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯ2-XＮX(０＜Ｘ＜２)）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いることもできる（酸窒化ハフニウムは酸化ハフニウムと音響インピーダンス値がほぼ同等である）。
【００６１】
図３（ｂ）は本実施形態の音響反射器の等価回路であり、基板３０１とグランド間の容量３０７と、絶縁膜３０２の容量３０８とシリコン層３０３の抵抗３０９ａ、３０９ｂを用いて、音響共振部３１０の下部電極３０４ａと隣接している音響共振部３１１の下部電極３０４ｂ間の音響反射器のリークパス成分を等価回路化している。
【００６２】
図３（ｃ）に、図３（ｂ）に示す等価回路のシミュレーションにて確認した結果を示す。図３（ｃ）の縦軸が信号の通過しやすさを示し、横軸が信号周波数を示している。つまり、縦軸の値が０に近いほど信号は透過し、隣接する音響共振部が電気的に結合している状態となる。図３（ｃ）から明らかなように、従来の音響共振器の特性Ａに対して、本発明の音響共振器の特性Ｂはリークパス成分が低減できるため、隣接する音響共振器との電気的な結合が良好に抑制される。
【００６３】
なお、音響反射器の最上層である低音響インピーダンス材料層３０３ｂのみを高抵抗化したシリコンやアモルファスシリコンにより形成しても、リークパス成分を低減できるため、隣接した音響共振器の電気的な結合を抑制する効果がある。
【００６４】
また、アモルファスシリコン、酸化ハフニウム、酸窒化ハフニウムは電子ビーム蒸着法などで堆積することが可能であり、同一チャンバ内で連続成長できるため、製造コストを抑えることができる。
【００６５】
さらに、高音響インピーダンス材料層に絶縁膜である酸化ハフニウムを用いた具体的な構成を（表４）に示す。
【００６６】
【表４】
2007129391.tif 000006
【００６７】
（表４）より、従来の音響反射器は音響インピーダンス比が３．８５と、十分な音響インピーダンス比が得られなかったため、多数の音響インピーダンス材料層を積層させて音響反射器を構成しなければならなかった。しかし、本発明では低音響インピーダンス材料層にシリコン層３０３を用いることで、音響インピーダンス比を従来のおよそ２．５倍の９．７６にすることに成功したため、低音響インピーダンス材料層であるシリコン層３０３と高音響インピーダンス材料層である絶縁膜３０２がそれぞれ３層以下で充分な音響反射特性が得られるようになった。積層数を減らすことにより、抵抗値３０９と容量値３０８などに起因するリークパス成分が減るため、隣接する音響共振器の電気的な結合を効率よく抑制できるだけでなく、音響反射器膜の凹凸を軽減できるため、歩留まりの向上が期待できる。
【００６８】
なお、すべての低音響インピーダンス材料層がシリコンでなくとも、何れか１層でもシリコンを用いれば、高音響インピーダンス材料層に酸化ハフニウムなどの絶縁膜を用いても、低音響インピーダンス材料層と高音響インピーダンス材料層である絶縁膜がそれぞれ３層以下で十分な音響反射特性を得ることが可能である。
【００６９】
また、電子ビーム蒸着などの膜ストレスの制御が困難な堆積方法で音響反射器を作製した場合、音響反射器の積層数が多いため全層の合計膜厚が非常に厚く、音響反射器の膜ストレスが非常に高くなることがある。このストレスにより膜剥がれや基板の反り等が発生し、その後の製造工程を困難にすることが考えられるが、ここで、図４（ａ）に示すように、基板３０１と音響反射器の間にバッファ層４０１を入れることでストレスを緩和し、製造歩留りを向上させることができる。なお、図４（ａ）はバッファ層を除けば、図３（ａ）の音響共振部を１つにした構成と同等である。
【００７０】
バッファ層４０１は音響反射器の膜ストレスにより発生する基板の反りを少なくするように選定されていることが望ましい。例えば、音響反射器の膜ストレスが基板を凸形状に反らせる場合には、基板を凹形状に反らせるようなストレスを持つ膜をバッファ層として用いることが望ましい。また、チタンなどの柔軟性のある膜を用いても良い。チタンは音響反射器と基板間のストレスの原因となる結晶格子歪みや膨張係数の差などを緩和吸収し、膜剥がれや基板の反りを抑制することが可能である。また、酸化シリコンなどの非晶質膜を用いることでもチタンを用いた場合と同様の効果により、音響反射器のストレスを緩和することができる。
【００７１】
また、図４（ｂ）に示すように、音響反射器と音響共振部の間にストレス緩和層としてバッファ層４０２を用いることでも、バッファ層４０１と同様の効果により、ストレスを緩和し、製造歩留りを向上させることができる。なお、図４（ｂ）はバッファ層を除けば、図３（ａ）の音響共振部を１つにした構成と同等である。
【００７２】
さらに、音響反射器と音響共振部の間のバッファ層４０２として、Ｃ軸に配向している窒化アルミニウムやチタン、ルテニウム、イリジウムなどを用いることが好ましい。これにより、音響共振部の電極３０４、３０６や酸化亜鉛や窒化アルミニウム等の圧電膜３０５のＣ軸配向が強くなり、良好な共振器特性が期待できる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図５（ａ）に本発明の第３の実施形態に係る音響共振器の断面図を示す。本実施形態は図３（ａ）の音響反射器の最上層であるシリコン層３０３ｂを音響共振部毎にパターニングし、構成している。
【００７４】
これにより、図５（ａ）の音響反射器は図５（ｂ）のような等価回路で示すことができ、図３（ｂ）の等価回路にて最も支配的なリークパス成分であった音響反射器の最上層の抵抗３０９ｂが無くなり、隣接する音響共振部５０１の下部電極５０３と音響共振部５０２の下部電極５０４間の電気的な結合を第２の実施例よりもさらに効率よく抑制することができる。
【００７５】
また、図５（ｃ）は第３の実施形態を改良した断面図であって、音響反射器の最上層であるシリコン層３０３ｂをパターニングして除去する代わりに、音響反射器のシリコン層３０３ｂを音響共振部毎に分離できるように、部分的に酸化し、酸化シリコン層３０３'ｂを形成している。これにより、シリコン層３０３ｂをパターニングした図５（ａ）と同様に最も支配的なリークパス成分が無くなり、さらに音響反射器最上層の凹凸が少なくなる。一般的に、音響共振部の電極５０３、５０４、３０６や圧電膜３０５の膜質は音響反射器の最上層の凹凸が少ない程膜質が向上し、それに伴い音響共振器の特性が向上するため、図５（ａ）よりもさらに効果的である。
【００７６】
また、３０３'ｂの領域を窒素プラズマ処理などにより、部分的に窒化しても良く、部分的な不純物のドーピングや多孔質化により、高抵抗化しても同様の効果が得られる。
【００７７】
なお、前記部分的な酸化、窒化、高抵抗化は最上層以外の低音響インピーダンス材料層であるシリコン層に対して行っても、隣接する音響共振部の電気的な結合を抑制する効果がある。
【００７８】
（第４の実施形態）
図６（ｂ）に本発明の第４の実施形態に係るフィルタの断面図を示す。図６（ａ）は第１、第２、第３の実施形態により構成した音響共振器を用い、それをラダー型に配列したフィルタの回路図であり、入出力端子６０１、６０７に直列接続された直列音響共振器６０２、６０３、６０４と、並列接続された並列音響共振器６０５、６０６によってフィルタを構成している。図６（ｂ）は入出力端子６０１から直列音響共振器６０２、６０３、６０４の断面図である。入出力端子６０１からに入力された電気信号は音響共振器６０２の音響共振部の上部電極６１６ａに入力され、圧電膜６１５ａ内を音響波として通過し、音響共振器６０２、６０３の音響共振部の下部電極と配線を兼ねた電極層６１４ａへ伝搬される。さらに、電極層６１４ａから音響共振器６０３の音響共振部の圧電膜６１５ｂ内を音響波として通過し、上部電極６１６ｂへ伝搬され、金などの配線６１７を通して音響共振器６０４の音響共振部の上部電極６１６ｃへ伝搬する。さらに、圧電膜６１５ｃを通して下部電極６１４ｃに信号伝搬される。
【００７９】
ここで、音響共振器６０３の音響共振部の下部電極である電極層６１４ａと音響共振器６０４の音響共振部の下部電極６１４ｃ間はそれぞれ独立しており、電気信号の直接的な伝搬は行わないが、音響反射器６１３の各層に発生する容量値や抵抗値などに起因するインピーダンス６１０により、電極層６１４ａと６１４ｃが電気的に結合する。同様に、音響共振器６０３と６０６の間、６０４と６０６間も音響共振部の下部電極はそれぞれ独立しており、インピーダンス６１１、６１２が生じる。
【００８０】
図６（ａ）のフィルタのシミュレーション結果を（横軸：下部電極間の抵抗値（ｋΩ）、縦軸：ロス（ｄＢ）として）図７に示す。図７より、リークパス成分のない理想的な状態（Ｒ＝∞）からフィルタのロス増加分が１ｄＢ以内に収まるのは独立した下部電極間のインピーダンス６１０（６１１、６１２）が５００オーム以上の場合であることがわかる。すなわち、音響共振部の大きさが１００μｍ径、音響共振部間の距離が１０μｍのとき、高抵抗化シリコン層のシート抵抗は５ｋΩ／□以上であることが望ましい。
【００８１】
（第５の実施形態）
図８に本発明の第５の実施形態に係るフィルタの回路図と断面図を示す。図８（ａ）は第１、第２、第３の実施形態により構成した音響共振器を用い、それをＴ型に配列したフィルタの回路図であり、入出力端子８０１、８０４に直列接続された直列音響共振器８０２、８０３と、並列接続された並列音響共振器８０５によってＴ型フィルタを構成している。図８（ｂ）は入出力端子８０１から直列音響共振器８０２、８０３と入出力端子８０４の断面図である。入出力端子８０１から入力された電気信号は音響共振器８０２の音響共振部の上部電極８１０ａに入力され、圧電膜８０９ａ内を音響波として通過し、音響共振器８０２、８０３の音響共振部の下部電極と配線を兼ねた電極層８０８へ伝搬される。さらに、電極層８０８から音響共振器８０３の音響共振部の圧電膜８０９ｂ内を音響波として通過し、上部電極８１０ｂへ伝搬され、入出力端子８０４へ信号を伝搬する。
【００８２】
その際、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、入出力端子８０１、８０４を音響共振器８０２、８０３の音響共振部の上部電極から引き出し、さらに接地端子８０６を音響共振器８０５の音響共振部の上部電極から引き出す。
【００８３】
これにより、隣接する各音響共振器が音響共振部の下部電極により配線されるため、第４の実施形態で示したような独立した下部電極間のリークパス成分の影響しないＴ型のフィルタ８０７を構成することができる。
【００８４】
さらに、入出力端子８０１、８０４とすべての接地端子がいずれも音響共振器の上部電極から配線しているため、下部電極からの引き出しプロセスが不要となり、歩留りの向上も見込める。
【００８５】
また、音響共振器をラダー型に数多く並べることで効率良くノイズレベルを下げることができるため、このＴ型フィルタ８０７を図９のように、直列に接続することで、すべての端子を音響共振部の上部電極より配線したフィルタが形成可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は高周波部品としてよく利用される音響共振器、さらに具体的には、音響反射器を有する音響共振器を用いたフィルタに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る音響共振器の断面図、（ｂ）同音響反射器の音響反射特性図、（ｃ）従来の音響反射器の音響反射特性図
【図２】同実施形態の変形例に係る音響共振器の断面図
【図３】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る音響共振器の断面図、（ｂ）同音響共振器の等価回路図、（ｃ）同音響共振器の素子分離特性図
【図４】（ａ）同実施形態の変形例に係る第１の音響共振器の断面図、（ｂ）同実施形態の変形例に係る第２の音響共振器の断面図
【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態に係る音響共振器の断面図、（ｂ）同実施形態に係る音響共振器の等価回路図、（ｃ）同実施形態の変形例に係る音響共振器の断面図
【図６】（ａ）本発明の第４の実施形態に係る音響フィルタの回路図、（ｂ）同音響フィルタの１部断面図
【図７】同音響フィルタの下部電極間の抵抗値と損失を示す図
【図８】（ａ）本発明の第５の実施形態に係る音響フィルタの回路図、（ｂ）同音響フィルタの１部断面図
【図９】同実施形態の変形例に係る音響フィルタの回路図
【図１０】従来の第１の音響共振器の断面図
【図１１】（ａ）従来の第２の音響共振器の断面図、（ｂ）同音響共振器の等価回路図、（ｃ）同音響共振器の素子分離特性図
【図１２】従来の第３の音響共振器の断面図
【符号の説明】
【００８８】
１０１  基板
１０２  高音響インピーダンス材料層
１０３  低音響インピーダンス材料層
１０４  音響反射器
１０５  下部電極
１０５ａ  下部電極
１０５ｂ  下部電極
１０６  圧電膜
１０７  上部電極
１０８  音響共振部
１０９  第１の音響共振部
１１０  第２の音響共振部
１１１  寄生容量
１１２  寄生抵抗
１１３  シリコン基板の容量
１１４  酸化膜
１１５  金属膜
３０１  基板
３０２  絶縁膜
３０３  シリコン層
３０３ａ  最上層以外のシリコン層
３０３ｂ  最上層シリコン層
３０３'ｂ  最上層酸化シリコン層
３０４  下部電極
３０４ａ  下部電極
３０４ｂ  下部電極
３０５  圧電膜
３０６  上部電極
３０７  シリコン基板容量
３０８  寄生容量
３０９ａ  最上層以外のシリコン層寄生抵抗
３０９ｂ  最上層シリコン層寄生抵抗
３１０  第１の音響共振器
３１１  第２の音響共振器
４０１  第１のバッファ層
４０２  第２のバッファ層
５０１  第１の音響共振部
５０２  第２の音響共振部
５０３  下部電極
５０４  下部電極
６０１  第１の入出力端子
６０２  第１の直列音響共振器
６０３  第２の直列音響共振器
６０４  第３の直列音響共振器
６０５  第１の並列音響共振器
６０６  第２の並列音響共振器
６０７  第２の入出力端子
６０８  第１の接地端子
６０９  第２の接地端子
６１０  インピーダンス
６１１  インピーダンス
６１２  インピーダンス
６１３  音響反射器
６１４ａ  電極層
６１４ｃ  下部電極
６１５ａ  圧電膜
６１５ｂ  圧電膜
６１５ｃ  圧電膜
６１６ａ  上部電極
６１６ｂ  上部電極
６１６ｃ  上部電極
６１７  配線
８０１  第１の入出力端子
８０２  第１の直列音響共振器
８０３  第２の直列音響共振器
８０４  第２の入出力端子
８０５  並列音響共振器
８０６  接地端子
８０７  Ｔ型フィルタ
８０８  電極層
８０９ａ  圧電膜
８０９ｂ  圧電膜
８１０ａ  上部電極
８１０ｂ  上部電極
【図１】
2007129391.tif 000007
【図２】
2007129391.tif 000008
【図３】
2007129391.tif 000009
【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】
2007129391.tif 000014
【図９】
2007129391.tif 000015
【図１０】
2007129391.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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