(57)【要約】【課題】低コストの圧電デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る圧電デバイスは、バルク波用基板部２１と、バルク波用基板部２１の上に形成されているバルク波用圧電層２３と、バルク波用圧電層２３の下面に形成されている下部電極２２と、バルク波用圧電層２３の上面に形成されている上部電極２４と、を有する振動部２５と、を有するバルク波素子２０と、弾性波用基板部１１と、弾性波用基板部１１上に形成されているＩＤＴ電極１２と、を有する弾性波素子１０と、を備え、ＩＤＴ電極１２と上部電極２４及び下部電極２２の一方が同時に形成されていることを特徴としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルク波用基板部と、
前記バルク波用基板部の上に形成されているバルク波用圧電層と、前記バルク波用圧電層の下面に形成されている下部電極と、前記バルク波用圧電層の上面に形成されている上部電極と、を有する振動部と、
を有するバルク波素子と、
弾性波用基板部と、
前記弾性波用基板部上に形成されているＩＤＴ電極と、
を有する弾性波素子と、
を備え、
前記ＩＤＴ電極と前記上部電極及び前記下部電極の一方が同時に形成されている、圧電デバイス。
【請求項２】
バルク波用基板部と、
前記バルク波用基板部の上に形成されているバルク波用圧電層と、前記バルク波用圧電層の下面に形成されている下部電極と、前記バルク波用圧電層の上面に形成されている上部電極と、を有する振動部と、
を有するバルク波素子と、
弾性波用基板部と、
前記弾性波用基板部上に形成されているＩＤＴ電極と、
を有する弾性波素子と、
を備え、
前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記上部電極及び前記下部電極の一方の膜厚が同一である、圧電デバイス。
【請求項３】
前記弾性波用基板部と前記バルク波用基板部とは同一の基板を構成している、請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記弾性波素子は前記弾性波用基板部と前記ＩＤＴ電極との間に弾性波用圧電層を有し、前記バルク波用圧電層と前記弾性波用圧電層が同時に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記弾性波素子は前記弾性波用基板部と前記ＩＤＴ電極との間に弾性波用圧電層を有し、前記バルク波用圧電層と前記弾性波用圧電層の膜厚が同一である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
複数のバルク波素子を備え、前記複数のバルク波素子の下部電極が同時に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
複数のバルク波素子を備え、前記複数のバルク波素子がラダー回路を構成している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電デバイスに関する。特に、圧電薄膜振動素子等のバルク波素子と、弾性表面波素子や弾性境界波素子等の弾性波素子とを備える圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の通信装置には、ＲＦ段に使用されるフィルタにバルク波素子が用いられてきている。バルク波素子は、圧電層の上下面に電極をそれぞれ有し、圧電層の厚み縦振動等を利用したものである。
【０００３】
このようなバルク波素子を利用したものとして、例えば特許文献１に示された圧電デバイスが知られている。特許文献１の圧電デバイス１００は、図６のように、基板１１０と、ラダー型フィルタ１０１と、平衡―不平衡変換機能を有する平衡−不平衡変換部１０２と、を備えている。ラダー型フィルタ１０１は基板１００上に設置されており、バルク波素子１０１ａ、１０１ｂを有している。そして、平衡−不平衡変換部１０２として、例えば弾性表面波素子がラダー型フィルタ１０１と電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４７８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電デバイスでは、平衡−不平衡変換機能の付加に限らず、例えばラダー型フィルタの帯域外減衰量を確保するために、弾性表面波素子や弾性境界波素子等の弾性波素子をラダー型フィルタと電気的に接続する場合がある。その際、特許文献１のように、バルク波素子と弾性表面波素子を同一基板上に設置して電気的に接続する場合には、製造コストがかかるという問題が生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、低コストの圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る圧電デバイスは、バルク波用基板部と、前記バルク波用基板部の上に形成されているバルク波用圧電層と、前記バルク波用圧電層の下面に形成されている下部電極と、前記バルク波用圧電層の上面に形成されている上部電極と、を有する振動部と、を有するバルク波素子と、弾性波用基板部と、前記弾性波用基板部上に形成されているＩＤＴ電極と、を有する弾性波素子と、を備え、前記ＩＤＴ電極と前記上部電極及び前記下部電極の一方が同時に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
あるいは、本発明に係る圧電デバイスは、バルク波用基板部と、前記バルク波用基板部の上に形成されているバルク波用圧電層と、前記バルク波用圧電層の下面に形成されている下部電極と、前記バルク波用圧電層の上面に形成されている上部電極と、を有する振動部と、を有するバルク波素子と、弾性波用基板部と、前記弾性波用基板部上に形成されているＩＤＴ電極と、を有する弾性波素子と、を備え、前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記上部電極及び前記下部電極の一方の膜厚が同一であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る圧電デバイスでは、前記弾性波用基板部と前記バルク波用基板部とは同一の基板を構成していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る圧電デバイスでは、前記弾性波素子は前記弾性波用基板部と前記ＩＤＴ電極との間に弾性波用圧電層を有し、前記バルク波用圧電層と前記弾性波用圧電層が同時に形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る圧電デバイスでは、前記弾性波素子は前記弾性波用基板部と前記ＩＤＴ電極との間に弾性波用圧電層を有し、前記バルク波用圧電層と前記弾性波用圧電層の膜厚が同一であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る圧電デバイスでは、複数のバルク波素子を備え、前記複数のバルク波素子の下部電極が同時に形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る圧電デバイスでは、複数のバルク波素子を備え、前記複数のバルク波素子がラダー回路を構成していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、弾性波素子のＩＤＴ電極とバルク波素子の上部電極及び下部電極の一方が同時に形成されていることを特徴としている。そのため、弾性波素子のＩＤＴ電極とバルク波素子の上部電極及び下部電極の一方を別々に形成する場合に比べて、低コストの圧電デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【図２】本発明の一の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【図６】従来の圧電デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。
【００１８】
圧電デバイス１は、弾性波素子１０と、バルク波素子２０、３０と、を備えている。
【００１９】
本実施形態においては、複数のバルク波素子２０、３０が特定の帯域の周波数を通過させる１段のラダー回路を構成している。この場合、複数のバルク波素子２０、３０は、回路に直列に接続されているバルク波素子と、回路に並列に接続されているバルク波素子とに二分される。弾性波素子１０は、例えばラダー回路の帯域外減衰量を確保するために、ラダー回路の出力側に直列に接続される。
【００２０】
弾性波素子１０は、弾性波用基板部１１と、弾性波用基板部１１上に形成されているＩＤＴ電極１２と、を有している。また、ＩＤＴ電極１２の材質の例としては、Ｍｏが挙げられる。
【００２１】
バルク波素子２０は、バルク波用基板部２１と、振動部２５と、を有している。また、振動部２５の下のバルク波用基板部２１の部分には空洞層２６が形成されている。
【００２２】
振動部２５は、バルク波用圧電層２３と、下部電極２２と、上部電極２４と、を有している。バルク波用圧電層２３は、バルク波用基板部２１の上に形成されている。また、下部電極２２は、バルク波用圧電層２３の下面に形成されている。また、上部電極２４は、バルク波用圧電層２３の上面に形成されている。
【００２３】
同様に、バルク波素子３０は、バルク波用基板部３１と、振動部３５と、を有している。また、振動部３５の下のバルク波用基板部３１の部分には、空洞層３６が形成されている。
【００２４】
振動部３５は、バルク波用圧電層３３と、下部電極３２と、上部電極３４と、を有している。バルク波用圧電層３３は、バルク波用基板部３１の上に形成されている。また、下部電極３２は、バルク波用圧電層３３の下面に形成されている。また、上部電極３４は、バルク波用圧電層３３の上面に形成されている。
【００２５】
バルク波用圧電層２３、３３の材質の例としては、ＡｌＮが挙げられる。また、上部電極２４、３４及び下部電極２２、３２の材質の例としては、Ｍｏが挙げられる。
【００２６】
本実施形態では、弾性波用基板部１１とバルク波用基板部２１、３１とは同一の基板２を構成している。この場合には、基板が共通であり、低コストで製造可能である。基板２の材質の例としては、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等が挙げられる。
【００２７】
本発明では、弾性波素子１０のＩＤＴ電極１２と、バルク波素子２０、３０の上部電極２４、３４及び下部電極２２、３２の一方が同時に形成されていることを特徴としている。本実施形態では、ＩＤＴ電極１２と、下部電極２２、３２とが同時に形成されている。その結果、ＩＤＴ電極１２の膜厚と下部電極２２、３２の膜厚が同一である。この場合、ＩＤＴ電極と下部電極２２、３２とを１個のレジストパターンで形成することが可能である。そのため、ＩＤＴ電極１２と下部電極２２、３２を別々に形成する場合に比べて、低コストで製造することができる。
【００２８】
バルク波素子２０、３０の周波数特性は、下部電極２２、３２の膜厚だけでなく、バルク波用圧電層２３、３３の膜厚や、上部電極２４、３４の膜厚に依存する。したがって、バルク波用圧電層２３、３３の膜厚と上部電極２４、３４の膜厚を調整することにより、バルク波素子２０、３０の周波数特性を最適化することができる。
【００２９】
一方、弾性波素子１０の周波数特性は、ＩＤＴ電極１２の電極間の間隔や、交叉幅や、電極の本数に大きく依存する。したがって、ＩＤＴ電極１２の膜厚とバルク波素子の下部電極２２、３２の膜厚が同一であったとしても、ＩＤＴ電極１２の電極パターンを調整することで、弾性波素子１０の周波数特性を最適化することができる。
【００３０】
本発明に係る圧電デバイスは、一例として、以下のように製造される。図２〜図４は、本発明に係る圧電デバイスの製造方法を示す断面図である。
【００３１】
まず、図２（Ａ）のように、基板２を用意する。
【００３２】
次に、図２（Ｂ）、（Ｃ）のように、基板２に凹部４を形成する。まず、図２（Ｂ）のように、基板２上にレジスト３を形成する。その後、図２（Ｃ）のように、例えばイオンミリングにより基板２をエッチングすることにより、凹部４を形成する。
【００３３】
次に、図２（Ｄ）、（Ｅ）のように、犠牲層５を形成する。まず、図２（Ｄ）のように、凹部４が形成された基板２に犠牲層５を形成する。犠牲層５は、例えばスパッタリング法で形成する。犠牲層５の材質の例としては、ＺｎＯが挙げられる。その後、図２（Ｅ）のように、犠牲層５の厚さを調整する。厚さの調整は、例えばＣＭＰによる研磨で行う。
【００３４】
次に、図３（Ｆ）、（Ｇ）のように、バルク波用基板部２１、３１上にそれぞれ下部電極２２、３２を形成する。同時に、弾性波用基板部１１上にＩＤＴ電極１２を形成する。まず、図３（Ｆ）のように、犠牲層５が形成された基板２の全面に、下部電極膜６を形成する。下部電極膜６は、例えばスパッタリング法で形成する。その後、フォトリソグラフィによりレジストを形成する。そして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）法により、フッ素系ガスを用いて下部電極膜６のパターニングを行う。その後、アッシングによりレジストを除去する。このようにして、図３（Ｇ）のように、ＩＤＴ電極１２と下部電極２２、３２を同時に形成する。この結果、ＩＤＴ電極１２の膜厚と下部電極２２、３２の膜厚が同一になる。
【００３５】
次に、図３（Ｈ）、（Ｉ）、（Ｊ）のように、下部電極２２、３２上に、それぞれバルク波用圧電層２３、３３を形成する。まず、図３（Ｈ）のように、ＩＤＴ電極１２を覆うようにレジスト３を形成する。そして、図３（Ｉ）のように、圧電膜７を形成する。圧電膜７は、例えばスパッタリング法で形成する。その後、フォトリソグラフィによりレジストを形成する。そして、ＲＩＥ法により塩素系ガスを用いて圧電膜７のパターニングを行う。その後、アッシングによりレジストを除去する。このようにして、図３（Ｊ）のように、バルク波用圧電層２３、３３を形成する。
【００３６】
次に、図４（Ｋ）、（Ｌ）、（Ｍ）のように、バルク波用圧電層２３、３３上に、それぞれ上部電極２４、３４を形成する。まず、図４（Ｋ）のように、ＩＤＴ電極１２を覆うようにレジスト３を形成する。その後、図４（Ｌ）のように、上部電極膜８を形成する。上部電極膜８は、例えばスパッタリング法で形成する。その後、フォトリソグラフィによりレジストを形成する。そして、ＲＩＥ法によりフッ素系ガスを用いて上部電極膜８のパターニングを行う。その後、アッシングによりレジストを除去する。このようにして、図４（Ｍ）のように、上部電極２４、３４を形成する。
【００３７】
次に、図４（Ｎ）のように、犠牲層５を除去して空洞層２６、３６を形成する。犠牲層５は、例えばリン酸と酢酸の混合溶液により、エッチングで除去される。以上のようにして、圧電デバイスは製造される。
【００３８】
なお、本実施形態においては、１つの弾性波素子１０と複数のバルク波素子２０、３０を形成する例について説明した。１つの弾性波素子と１つのバルク波素子を形成する場合についても同様に低コストで製造可能である。また、複数の弾性波素子と１つのバルク波素子を形成する場合や、複数の弾性波素子と複数のバルク波素子を形成する場合についても同様である。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。第１の実施形態と共通する部分については記載を省略する。
【００４０】
本実施形態の弾性波素子１０は、弾性波用基板部１１とＩＤＴ電極１２の間に、弾性波用圧電層１３をさらに有している。この場合、弾性波はＩＤＴ電極１２と弾性波用圧電層１３の界面を伝搬することになる。
【００４１】
本実施形態では、弾性波素子１０のＩＤＴ電極１２と、バルク波素子２０、３０の上部電極２４、３４を同時に形成している。
【００４２】
また、本実施形態では、弾性波用圧電層１３とバルク波用圧電層２３、３３が同時に形成されている。その結果、弾性波用圧電層１３とバルク波用圧電層２３、３３の膜厚が同一になる。この場合、弾性波用圧電層１３と、バルク波用圧電層２３、３３を別々に形成する場合に比べて、低コストで製造可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、弾性波用基板部１１とバルク波用基板部２１、３１とは同一の基板２を構成している。本実施形態の場合には、基板が圧電体としての性質を有する必要はなく、支持体としての性質を有していれば良い。そのため、基板２の材質の例としては、Ｓｉが挙げられる。
【００４４】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、単なる例示であり、本発明に係る圧電デバイスの効果を損なわない範囲で任意に変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  圧電デバイス
２  基板
３  レジスト
４  凹部
５  犠牲層
６  下部電極膜
７  圧電膜
８  上部電極膜
１０  弾性波素子
１１  弾性波用基板部
１２  ＩＤＴ電極
１３  弾性波用圧電層
２０  バルク波素子
２１  バルク波用基板部
２２  下部電極
２３  バルク波用圧電層
２４  上部電極
２５  振動部
２６  空洞層
３０  バルク波素子
３１  バルク波用基板部
３２  下部電極
３３  バルク波用圧電層
３４  上部電極
３５  振動部
３６  空洞層
１００  圧電デバイス
１０１  ラダー型フィルタ
１０１ａ、１０１ｂ  バルク波素子
１０２  平衡−不平衡変換部
１１０  基板
【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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