(57)【要約】【課題】バルク弾性波の基板への漏洩パスを最小限に抑圧することが可能なエネルギー閉じ込め構造が実現できる薄膜圧電バルク波共振器と、それを用いた高周波フィルタおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】圧電薄膜と前記圧電薄膜の少なくとも一部を挟んで存在する第一の金属電極膜と第二の金属電極膜とを含む積層構造を具備し、第一の金属電極膜は、第二の金属電極膜と対向する電極面に分散して形成され、積層構造に対応する位置の基板上に空隙部を有する薄膜圧電バルク波共振器において、圧電薄膜、第一の金属電極膜および、第二の金属電極膜は、第一の金属電極膜と電気的に接続する配線電極の領域および第二の金属電極膜と電気的に接続する配線電極の領域以外は、絶縁基板と接触せず中空に保持されており、積層構造を支持するために空隙部に支柱を設置することを特徴とする。【選択図】図１
2009124640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に、圧電薄膜と前記圧電薄膜の主表面および前記主表面に対向する表面のそれぞれの少なくとも一部を挟むように設けられた第１の金属電極膜と第２の金属電極膜とを含む積層膜と、
前記第１の金属電極膜と電気的に接続された第１の配線電極と、
前記第２の金属電極膜と電気的に接続された第２の配線電極と、
前記絶縁基板内に設けられ該絶縁基板の表面側に開口部を有する空隙層とを有し、
前記第１の配線電極あるいは前記第２の配線電極のいずれか一方は、前記絶縁基板に接して設けられ、
前記積層膜は、前記空隙層内に設けられた支柱を介して前記絶縁基板と接していることを特徴とする薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項２】
前記第２の金属電極膜は、前記絶縁基板に対して前記第１の金属電極膜より外側に設けられ、
前記支柱を延長した仮想線が前記第２の金属電極膜と交わる位置を含む前記第２の金属電極膜に、該第２の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない穴部を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項３】
前記穴部の径をｈuとし、前記支柱の径をｄとしたとき、ｈu＞ｄの条件を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項４】
前記第２の金属電極膜は、前記絶縁基板に対して前記第１の金属電極膜より外側に設けられ、
前記支柱を延長した仮想線が前記第１の金属電極膜と交わる位置を含む前記第１の金属電極膜に、該第１の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない第１の穴部を有し、
前記支柱を延長した仮想線が前記第２の金属電極膜と交わる位置を含む前記第２の金属電極膜に、該第２の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない第２の穴部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項５】
前記第１の穴部の径をｈdとし、前記第２の穴部の径をｈuとし、前記支柱の径をｄとしたとき、ｈu＞hd＞ｄの条件を満たしていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項６】
前記支柱が、前記絶縁基板を構成する材料からなることを特徴とする請求項1または２に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項７】
前記支柱は、導電性材料により形成され、前記第２の金属電極膜より前記絶縁基板側に設けられた第１の金属電極膜を電気的に接続する配線電極として用いられることを特徴とする請求項1または２に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項８】
前記第１の配線電極の引出し方向と、前記第２の配線電極の引出し方向とが、相対する方向であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項９】
絶縁基板上に、圧電薄膜と前記圧電薄膜の主表面および前記主表面に対向する表面のそれぞれの少なくとも一部を挟むように設けられた第１の金属電極膜と第２の金属電極膜とを含む積層膜と、
前記第１の金属電極膜と電気的に接続された第１の配線電極と、
前記第２の金属電極膜と電気的に接続された第２の配線電極と、
前記絶縁基板内に設けられ該絶縁基板の表面側に開口部を有する空隙層とを有し、
前記第１の配線電極、あるいは前記第２の配線電極のいずれか一方は、前記絶縁基板に接して設けられ、
前記第１の配線電極と前記第２の配線電極のいずれもが、前記積層膜の面積を等分する仮想中心線に対して前記積層膜のいずれか一方の側に配置され、
前記積層膜は、前記空隙層内に設けられた支柱を介して前記絶縁基板と接していることを特徴とする薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項１０】
前記第２の金属電極膜は、前記絶縁基板に対して前記第１の金属電極膜より外側に設けられ、
前記支柱を延長した仮想線が前記第２の金属電極膜と交わる位置を含む前記第２の金属電極膜に、該第２の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない穴部を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電バルク波共振器。
【請求項１１】
絶縁基板を準備する工程と、
前記絶縁基板の表面側に溝部および前記溝部内に支柱を形成する工程と、
前記溝部および前記絶縁基板表面上に犠牲層膜を堆積する工程と、
前記犠牲層膜を平坦化により前記溝部内に埋め込む工程と、
前記犠牲層膜上および前記絶縁基板表面上に下地層を堆積する工程と、
前記下地層上に第１の金属電極膜を堆積する工程と、
前記第１の金属電極膜をエッチングにより所定の形状にパターニングする工程と、
パターニングされた前記第１の金属電極膜上および前記下地層上に圧電薄膜を堆積する工程と、
前記圧電薄膜の上に第２の金属電極膜を堆積する工程と、
前記第２の金属電極膜と前記圧電薄膜をエッチングにより所定の形状にパターニングする工程と、
前記犠牲層を除去し前記溝部内に支柱を有する空隙層を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電バルク波共振器の製造方法。
【請求項１２】
絶縁基板を準備する工程と、
前記絶縁基板の表面側に溝部を形成する工程と、
前記溝部および前記絶縁基板表面上に第１の金属電極膜を堆積し、前記第１の金属電極膜をエッチングにより所定の形状にパターニングすることにより配線電極を形成する工程と、
前記溝部および前記絶縁基板表面上に犠牲層膜を堆積する工程と、
前記犠牲層膜を平坦化により前記溝部内に埋め込む工程と、
支柱を形成する予定領域の前記犠牲層を除去する工程と、
前記犠牲層膜上および前記絶縁基板表面上に下地層を堆積する工程と、
前記下地層上に第１の金属電極膜を堆積する工程と、
前記第１の金属電極膜をエッチングにより所定の形状にパターニングする工程と、
パターニングされた前記第１の金属電極膜上および前記下地層上に圧電薄膜を堆積する工程と、
前記圧電薄膜の上に第２の金属電極膜を堆積する工程と、
前記第２の金属電極膜と前記圧電薄膜をエッチングにより所定の形状にパターニングする工程と、
前記犠牲層を除去し前記溝部内に支柱を有する空隙層を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電バルク波共振器の製造方法。
【請求項１３】
送信フィルタと受信フィルタとを含む送受切り替えモジュールと、
送信ミキサと受信ミキサとを含む高周波集積回路モジュールと、
電力増幅モジュールと、
ベースバンド部とを少なくとも有し、
前記送信フィルタおよび受信フィルタが、請求項１〜１０記載の薄膜圧電バルク波共振器を少なくとも１つ含むことを特徴とする薄膜圧電バルク波共振器フィルタ。
【請求項１４】
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのそれぞれは、請求項１〜１０記載の薄膜圧電バルク波共振器が直列に接続された第１の薄膜圧電バルク波共振器と、並列に接続された第２の薄膜圧電バルク波共振器とがラダー接続されてなることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜圧電バルク波共振器フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜圧電体の圧電/反圧電効果を用い且つバルク弾性波の共振現象を利用した共振器(以下薄膜圧電バルク波共振器と略す)及びそれを用いた薄膜圧電バルク波共振器フィルタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜圧電バルク波共振器は、一般に薄膜形成装置で成膜された圧電薄膜と、前記圧電薄膜の少なくとも一部を挟んで上下に存在する第１の金属薄膜と第２の金属薄膜で構成される共振器部を具備している。第１の金属薄膜は下部電極として、第２の金属薄膜は上部電極として機能する。圧電薄膜は、厚さ方向に分極している。下部電極と上部電極との間に印加した交流電圧により発生する交流電界が、圧電/反圧電効果により、圧電薄膜の厚さ方向の伸縮、すなわち弾性波を引き起こす。
【０００３】
圧電薄膜と下部電極と上部電極とで構成される共振器の上下には、バルク弾性波を圧電薄膜内に封じ込めるための音響絶縁層が存在する。固体と気体（または真空）との界面は、効率のよい音響絶縁層として機能するため、共振器の上下を気体（または真空）とするＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が広く知られている。薄膜圧電バルク共振器の基本的な構造としては、特許文献１および非特許文献１に、下地層によって共振器部が空洞上に支持されている共振器構造が開示されている。また、特許文献２に、圧電層によって共振器部が空洞上に支持されている共振器構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９５３８０号公報
【特許文献２】特開２００６−３５２８５４号公報
【非特許文献１】「１９９４年  アイトリプルイー、インターナショナル・フリークエンシー・コントロール、シンポジウム（1994 IEEE International Frequency Control Symposium）」、pp.135-138
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薄膜圧電バルク波共振器は、一般的にＱ値が高いことが特徴であるが、低損失フィルタの実現に向けては更なる高Ｑ化が要求されている。高Ｑ化を実現させるには圧電層および下部電極層、上部電極層からなる共振器部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが重要となる。薄膜圧電バルク波共振器構造では、下部電極の下にブラッグ反射器を設置して音響絶縁を行うＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）よりも、下部電極の下を大気（または真空）にして音響絶縁を行うＦＢＡＲの方が音響反射率を高くできるため、高Ｑ化に有利であることが知られている。しかしながら、上記特許文献１、２や非特許文献１に開示された高周波用の薄膜圧電バルク波共振器には、以下の問題点がある。
【０００６】
上記特許文献1や非特許文献1に述べられている薄膜圧電バルク波共振器の構造は、圧電層が下部電極層と上部電極層とに挟持された共振器部が下地層によって空洞部を覆うように支持されている。この構造においては、共振器部は下地層によって絶縁基板と接続される構造であり、下地層を介して絶縁基板に漏洩するパスを完全に無くすことが難しいため、バルク弾性波を共振器内部に完全に閉じ込めることが困難であり、良好な共振特性を得ることは難しい。
【０００７】
また、上記特許文献２に述べられている別の薄膜圧電バルク波共振器の構造は、圧電層が下部電極層と上部電極層とに挟持された共振器構造が圧電層によって空洞部を覆うように支持されている。この構造においては、共振器部が圧電層によって絶縁基板と接続されているため、バルク弾性波が圧電層を介して絶縁基板に漏洩する。よって同様にバルク弾性波を共振器内部に完全に閉じ込めることが困難であり、良好な共振特性を得ることは難しい。
【０００８】
本発明は、上述のような共振器構造に係る従来の問題点を解決することを課題とし、バルク弾性波の絶縁基板への漏洩パスを最小限に抑圧することが可能なエネルギー閉じ込め構造による薄膜圧電バルク波共振器およびそれを用いた高周波フィルタおよびその製造方法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】
【０００９】
本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。即ち、本発明に係る薄膜圧電バルク波共振器は、絶縁基板上に、圧電薄膜とその圧電薄膜の主表面およびその主表面に対向する表面のそれぞれの少なくとも一部を挟むように設けられた第１の金属電極膜と第２の金属電極膜とを含む積層膜と、第１の金属電極膜と電気的に接続された第１の配線電極と、第２の金属電極膜と電気的に接続された第２の配線電極と、絶縁基板内に設けられ該絶縁基板の表面側に開口部を有する空隙層とを有し、第１の配線電極あるいは第２の配線電極のいずれか一方は、絶縁基板に接して設けられ、積層膜は、空隙層内に設けられた支柱を介して絶縁基板と接していることを特徴とするものである。
【００１０】
あるいは、上記第２の金属電極膜は、絶縁基板に対して第１の金属電極膜より外側に設けられ、支柱を延長した仮想線が第２の金属電極膜と交わる位置を含む第２の金属電極膜に、該第２の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない穴部を有することを特徴とする。
【００１１】
あるいは、上記穴部の径をｈuとし、支柱の径をｄとしたとき、ｈu＞ｄの条件を満たしていることを特徴とする。
【００１２】
あるいは、上記第２の金属電極膜は、絶縁基板に対して第１の金属電極膜より外側に設けられ、支柱を延長した仮想線が前記第１の金属電極膜と交わる位置を含む前記第１の金属電極膜に、該第１の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない第１の穴部を有し、支柱を延長した仮想線が第２の金属電極膜と交わる位置を含む第２の金属電極膜に、該第２の金属電極膜を構成する金属電極膜が設けられていない第２の穴部をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
あるいは、上記第１の穴部の径をｈdとし、上記第２の穴部の径をｈuとし、支柱の径をｄとしたとき、ｈu＞hd＞ｄの条件を満たしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電層が下部電極層と上部電極層とに挟持された共振器部が、下地層や圧電層によって空洞上を覆うように支持されることなく形成され、共振器下部に補強用の支柱を形成することで強度を確保できる共振器形状を提供できる。これにより共振器と絶縁基板の接続を最小限にできることから、絶縁基板へのバルク弾性波の漏洩を抑圧できる。これにより共振器内部にバルク弾性波を効果的に閉じ込めることが可能となるため、共振器の高Ｑ化が可能となり、低損失フィルタを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る薄膜圧電バルク波共振器を図面に示した幾つかの好ましい実施形態を参照して、更に詳細に説明する。なお、本発明の対象となるのは、共振周波数が１Ｈｚ以上の高周波でかつこの共振周波数が共振部の膜厚で決まるＦＢＡＲである。 
【実施例１】
【００１６】
図１（a）は、第１の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図１(ｂ)(ｃ)は、第１の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図１（b）は図１（a）のA-A断面を、図１（c）は図１（a）のB-B断面を示す。絶縁基板１上にＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器が形成されている。このＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器の積層構造共振部２０は、圧電薄膜４と、この圧電薄膜の少なくとも一部を挟んで存在する一対の第一の金属電極膜３と第二の金属電極膜５とを含む積層構造を有している。
【００１７】
本第１の実施例では、絶縁基板１は高抵抗シリコン基板上を適用し、第一の金属電極膜３と第二の金属電極膜５は共に薄膜装置で成膜されたモリブデン膜で構成されており、また圧電薄膜４は窒化アルミニウム膜で構成されている。絶縁基板１として他の絶縁材料からなる基板、たとえばガラス基板を用いても良いことは言うまでもない。圧電薄膜４として他の圧電材料、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３を用いても良いことは言うまでもない。第一の金属電極膜３と第二の金属電極膜５として他の導電材料、例えば、Ｔａ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｔｉ、Wなどを用いても良いことは言うまでもない。
【００１８】
なお、本発明で述べている成膜装置とは、スパッタ装置、蒸着装置、ＣＶＤ装置に代表される装置であり、分子、原子、イオン、またはそれらのクラスタを基板上に直接積層させることにより、または化学反応を伴って積層させることにより、膜を作成する装置である。本発明で述べている薄膜とは、この成膜装置で作成した膜であり、これ以外の、焼結により作成した焼結体や、水熱合成法、チョコラルスキー法などで形成されたバルク体は、厚さにかかわらず、含まれない。
【００１９】
図１により、本発明の第１の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第１の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記積層構造共振器２０に対応する領域の絶縁基板１には空隙部８０を有する薄膜圧電バルク波共振器において、前記積層構造共振器２０は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３の領域、および前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板1と接触せず中空に保持されており、前記空隙部８０に支柱５０を設置することを特徴としている。なお、図１において、支柱５０は見易くするために実際のサイズよりもはるかに大きなサイズで表示している。
【００２０】
第１の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに形成した空隙部８０の中央に直径２μｍの支柱５０を形成している。第１の実施例では、支柱５０は高抵抗シリコン基板に空隙部８０を形成する際に支柱５０となる箇所の高抵抗シリコン基板を残すことによって形成した。この方法は支柱５０を形成するための別工程が不要となり、最も低コストな手法であるが、もちろん別途工程を追加して形成できることはいうまでもない。また支柱５０は絶縁基板１によるものの他にも、絶縁材料や導電性材料による支柱５０を形成できることは言うまでもない。
【００２１】
下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心部に、支柱５０が配置される構造となっている。下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３、と上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５は、４０μｍの幅で積層構造共振器２０に接続されている。第１の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１３および配線電極１５だけであり、その他の領域では、絶縁基板１と接触せず中空に保持されている。
【００２２】
図２（a）は、従来の薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図２(b)は、従来の薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図２（a）のＣ-Ｃ断面を示す。図２により、従来の薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記積層構造共振器２０に対応する領域の絶縁基板１には空隙部８０を有する薄膜圧電バルク波共振器において、前記積層構造共振器２０は、下地層２および圧電薄膜４によって、前記絶縁基板1に形成した空隙部８０を覆うように形成されていることを特徴となる。
【００２３】
図３は、図２に示した従来の薄膜圧電バルク波共振器を比較例として、図1に示した第1の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の共振周波数でのクオリティファクタ（共振Q値）を示したものである。第1の実施例としては支柱の径を変動させたものを示している。比較例の共振Q値が約１０００であるのに対して、支柱の直径が2μｍの場合で１３００、支柱の直径が８μｍの場合で１１５０と高い共振Q値となるが、支柱の直径が16μｍ以上とした場合では比較例よりも共振Q値が低くなる。このことから支柱の直径は１６μｍ以下とすることが好ましいと言える。
【００２４】
以下、図４に沿って第１の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の製造方法の一例を説明する。まず絶縁基板１である高抵抗シリコン基板上に、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、深さ９００ｎｍの空隙部８０を設ける。このときに空隙部の中心に支柱５０として作用するように高抵抗シリコン基板を残すことで、支柱５０と空隙部８０を同時に形成できる。次いで絶縁基板１上の空隙部８０を形成した面上に、成膜装置によりバリア層８２としてＳｉ３Ｎ４を１００ｎｍ堆積し、さらに犠牲層８１としてリン酸シリケートガラス（ＰＳＧ）を１０００ｎｍ堆積する。
【００２５】
次いで、犠牲層８１のＰＳＧを絶縁基板１上に形成したバリア層８２の表面が露出するように、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化し、空隙部８０のみに犠牲層８１を充填する。次いで、犠牲層８１により空隙部８０が充填され、表面平坦化された絶縁基板１上に、まず支持層２としてＡｌＮを３０ｎｍ堆積し、次いで第１の金属電極膜３としてＭｏを４００ｎｍ堆積する。その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、第１の金属電極膜３としてＭｏのパターニングを行ない、所望の領域の第１の金属電極膜３を得る。次いで、圧電薄膜４としてＡｌＮを９５０ｎｍ堆積し、次いで第２の電極膜５としてＭｏを４００ｎｍ堆積する。
【００２６】
その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、第２の電極膜５としてＭｏのパターニングを行ない、所望の領域の第２の金属電極膜５を得る。その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、圧電薄膜４としてＡｌＮのパターニングを行ない、所望の領域の圧電薄膜４を得る。次いで薄膜圧電バルク波共振器の下部領域の空隙部８０の形成を行うため、フッ化水素酸（ＨＦ）を含む溶液で、犠牲層８１のＰＳＧを除去する。以上の製造方法により、第１の実施例による薄膜圧電バルク波共振器を得ることが出来る。
【００２７】
以上の構造により、第１の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、積層構造共振器２０と、絶縁基板1との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造としている。この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
【００２８】
さらに、積層構造共振器２０の大部分が中空にて保持されている構造であるため、強度が弱く破損が多発するが、積層構造共振器２０の下部を支柱５０により支持することで破損を回避できる効果がある。
さらに絶縁基板１に形成する空洞層に犠牲層を埋め込み、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化する工程において、支柱を配置することによって、ディッシングが低減できる効果もある。
【実施例２】
【００２９】
図５（a）は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図５(b)は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図５（a）のＤ-Ｄ断面を示す。図５により、本発明の第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第２の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記積層構造共振器２０に対応する領域の絶縁基板１には空隙部８０を有する薄膜圧電バルク波共振器において、前記積層構造共振器２０は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３の領域、および前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板１と接触せず中空に保持されており、前記空隙部８０に支柱５０を設置し、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しないことを特徴としている。
第２の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに形成した空隙部８０の中央に直径２μｍの支柱５０を形成している。第２の実施例では、支柱５０は高抵抗シリコン基板に空隙部８０を形成する際に支柱５０となる箇所の高抵抗シリコン基板を残すことによって形成した。
【００３０】
下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心部に、支柱５０が配置され、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しない構造となっている。
【００３１】
下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３、と上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５は、４０μｍの幅で積層構造共振器２０に接続されている。第２の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１３および配線電極１５だけであり、その他の領域では、絶縁基板１と接触せず中空に保持されている。
【００３２】
以上の構造により、第２の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜５を形成しないことで、支柱５０と接触している領域を共振器として作用させずに、支柱５０による影響を排除することができる効果がある。この場合、前記第二の金属電極膜５に形成する穴３０の直径をｈ、前記絶縁基板１上に形成する前記支柱５０の直径をｄとしたとき、ｈ＞ｄの条件を満たして成ることが必要である。
【００３３】
さらに、層構造共振器２０と、絶縁基板１との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造としている。この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
【００３４】
さらに、積層構造共振器２０の大部分が中空にて保持されている構造であるため、強度が弱く破損が多発するが、積層構造共振器２０の下部を支柱５０により支持することでを破損を回避することが可能となる。
さらに絶縁基板１に形成する空洞層に犠牲層を埋め込み、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化する工程において、支柱５０を配置する効果によって、ディッシングが低減できる。
【００３５】
図６（a）は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の別の上面模式図である。図６(b)は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図６（a）のE-E断面を示す。図６は、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第一の金属電極膜３を形成しない構造となる。この構造により、図５に示した第２の実施例と同様に支柱５０と接触している領域を共振器として作用させずに、支柱５０による影響を排除することができる効果がある。
【００３６】
ただし、第一の金属電極膜３に穴３０を形成した場合には、第一の金属電極膜３上に積層する圧電薄膜４にも段差が出来ることから、穴３０周辺における圧電膜４のｃ軸配向性に悪影響が生じ、共振器性能を低下させる可能性もある。
【００３７】
図７（a）は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器のさらに別の上面模式図である。図７(b)は、第２の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図７（a）のF-F断面を示す。図７は、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第一の金属電極膜および前記第二の金属電極膜を形成しない構造となっている。この構造においても、下部電極となる前記第一の金属電極膜３と上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第一の金属電極膜３および前記第二の金属電極膜５を形成しないことで、支柱５０と接触している領域を共振器として作用させずに、支柱５０による影響を排除することができる効果がある。この場合は、第一の金属電極膜３に形成した穴３０によって、圧電薄膜４に生じるｃ軸配向性への悪影響を、第二の金属電極膜５にも同様の穴３０を形成することで抑圧し、共振器性能の劣化を回避することが出来る。この場合、前記第二の金属電極膜５に形成する穴３０の直径をhu、前記第一の金属電極膜３に形成する穴３０の直径をhd、前記絶縁基板１上に形成する前記支柱５０の直径をｄとしたとき、ｈu＞hd＞ｄの条件を満たすことにより、支柱５０による影響を排除し、かつ段差の影響による圧電膜４のｃ軸配向性の悪影響も回避することが可能となる。
【実施例３】
【００３８】
図８（a）は、第３の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図８(b)は、第３の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図８（a）のＧ-Ｇ断面を示す。図８により、本発明の第３の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第３の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記積層構造共振器２０に対応する領域の絶縁基板１には空隙部８０を有する薄膜圧電バルク波共振器において、前記積層構造共振器２０は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３の領域、および前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板１と接触せず中空に保持されており、前記空隙部８０に支柱５０を複数設置し、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しないことを特徴としている。
【００３９】
第３の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに形成した空隙部８０の中心から３５μｍ離れた５箇所に、直径４μｍの支柱５０を等間隔に形成している。第３の実施例では、支柱５０は高抵抗シリコン基板に空隙部８０を形成する際に支柱５０となる箇所の高抵抗シリコン基板を残すことによって形成した。下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心から等間隔で、５箇所の支柱５０が配置され、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しない構造となっている。
【００４０】
下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３、と上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５は、６０μｍの幅で積層構造共振器２０に接続されている。第３の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１３および１５だけであり、その他の領域では、絶縁基板1と接触せず中空に保持されている。
【００４１】
図９は、図２に示した従来の薄膜圧電バルク波共振器を比較例として、図８に示した第３の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の共振周波数でのクオリティファクタ（共振Q値）を示したものである。第３の実施例としては支柱５０の本数を変動させたものを示している。比較例の共振Q値が約１０００であるのに対して、支柱５０の本数が３本の場合で１２００、支柱の本数が５本の場合で１１２０、支柱の本数が８本の場合で１０８０、と高い共振Q値となるが、支柱の本数が１１本となると９５０となり、比較例よりも共振Q値が低くなる。このことから支柱の本数は１１本以下とすることが好ましいと言える。
以上の構造により、第３の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜５を形成しないことで、支柱５０と接触している領域を共振器として作用しないようにすることで、支柱５０による影響を排除することができる効果がある。
【００４２】
さらに、第３の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、積層構造共振器２０と、絶縁基板1との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造としている。この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
さらに、積層構造共振器２０の大部分が中空にて保持されている構造であるため、強度が弱く破損が多発するが、積層構造共振器２０の下部を支柱５０により支持することで破損を回避することが可能となる。
【００４３】
さらに絶縁基板１に形成する空洞層に犠牲層を埋め込み、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化する工程において、支柱５０を配置する効果によって、ディッシングが低減できる。
【実施例４】
【００４４】
図１０（a）は、第４の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図８(b)は、第４の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図１０（（a）のＨ-Ｈ断面を示す。図１０（により、本発明の第４の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第４の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記積層構造共振器２０に対応する領域の絶縁基板１には空隙部８０を有する薄膜圧電バルク波共振器において、前記積層構造共振器２０は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３が導電性支柱６０を介して前記第一の金属電極膜３と接続されている構造により、前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板1と接触せず中空に保持されており、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜の、前記絶縁基板１上に形成した前記導電性支柱６０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しないことを特徴としている。
【００４５】
第４の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに形成した空隙部８０の中央に直径６μｍの導電性支柱６０を形成している。導電性支柱６０は高抵抗シリコン基板に空隙部８０を形成したのち、空隙部８０に任意の形状で、下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３をあらかじめ形成しておき、支柱を配置する領域の犠牲層８０を除去することで、導電性下地層２５と下部電極である第1の金属電極膜３により導電性支柱６０を形成する構造となっている。この方法による導電性支柱６０の形成方法は、最も低コストな手法であるが、もちろん別途工程を追加して導電性支柱６０を形成しても良いことは言うまでもない。
【００４６】
下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心部に、導電性支柱６０が配置され、下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３が導電性支柱６０を介して、下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する構造となっている。このため、上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５のみが、４０μｍの幅で積層構造共振器２０に接続されている。第４の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１５だけであり、その他の領域では絶縁基板1と接触せず中空に保持されている。
【００４７】
以下、図１１（に沿って第４の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の製造方法の一例を説明する。まず絶縁基板１である高抵抗シリコン基板上に、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、深さ９００ｎｍの空隙部８０を設ける。次いで、空隙部を含む絶縁基板上に第一の金属電極膜と電気的に接続する配線電極１３としてＭｏを４００ｎｍ堆積し、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、配線電極１３としてＭｏのパターニングを行なう。次いで絶縁基板１上の空隙部８０を形成した面上に、成膜装置により犠牲層８１としてリン酸シリケートガラス（ＰＳＧ）を１０００ｎｍ堆積する。
【００４８】
次いで、犠牲層８１のＰＳＧを化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化し、空隙部８０に犠牲層８１を充填する。次いで、支柱を形成する領域８５の犠牲層８１をエッチングにより除去する。次いで、導電性下地層２５としてTiを３０ｎｍ堆積し、次いで第１の金属電極膜３としてＭｏを４００ｎｍ堆積する。このとき犠牲層に形成した市中を形成する領域８５に、導電性下地層２５のTiと、第1の金属電極膜３のＭｏが積層した状態で埋め込まれることで導電性支柱６０となる。その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、第１の金属電極膜３としてＭｏのパターニングを行ない、所望の領域の第１の金属電極膜３を得る。次いで、圧電薄膜４としてＡｌＮを９５０ｎｍ堆積し、次いで第２の電極膜５としてＭｏを４００ｎｍ堆積する。
【００４９】
その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、第２の電極膜５としてＭｏのパターニングを行ない、所望の領域の第２の金属電極膜５を得る。その後、通常のホトレジ工程、およびエッチング工程によって、圧電薄膜４としてＡｌＮのパターニングを行ない、所望の領域の圧電薄膜４を得る。次いで薄膜圧電バルク波共振器の下部領域の空隙部８０の形成を行うため、フッ化水素酸（ＨＦ）を含む溶液で、犠牲層８１のＰＳＧを除去する。以上の製造方法により、第４の実施例による薄膜圧電バルク波共振器を得ることが出来る。
【００５０】
以上の構造により、第４の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、積層構造共振器２０と、絶縁基板1との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造としている。この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
【００５１】
さらに、第４の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記導電性支柱６０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜５を形成しないことで、導電性支柱６０と接触している領域を共振器として作用しないようにすることで、導電性支柱６０による影響を排除することができる効果がある。
【００５２】
さらに、積層構造共振器２０の大部分が中空にて保持されている構造であるため、強度が弱く破損が多発するが、積層構造共振器２０の下部を導電性支柱６０により支持することで破損を回避することが可能となる。
【実施例５】
【００５３】
図１２（a）は、第５の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図１２(b)(c)は、第５の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図１２(b)は図１０（a）のＩ-Ｉ断面を、図１２(ｃ)は図１０（a）のＪ-Ｊ断面を示す。絶縁基板１上にＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器が形成されている。このＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器の積層構造共振部２０は、圧電薄膜４と、この圧電薄膜の少なくとも一部を挟んで存在する一対の第一の金属電極膜３と第二の金属電極膜５とを含む積層構造を有している。
【００５４】
図１２により、本発明の第５の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第５の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記圧電薄膜４、前記第一の金属電極膜３および、前記第二の金属電極膜５は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３の領域および前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板と接触せず中空に保持されており、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３と、前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５とが、薄膜圧電バルク波共振器の積層構造共振器２０の中心線に対して片側に集中して配線電極が接続されていることを特徴としている。
【００５５】
第５の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに空隙部８０を形成している。下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心線であるＪ-Ｊ線に対して、下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３、と上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５は、５０μｍの幅で積層構造共振器２０の中心線に対して片側に集中して配線電極が接続されている。第５の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１３および配線電極１５だけであり、その他の領域では、絶縁基板1と接触せず中空に保持されている。
【００５６】
以上の構造により、第５の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、積層構造共振器２０と、絶縁基板1との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造とし、かつ、第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３と、第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５とが、積層構造共振器の中心線に対して片側に集中して接続することにより、薄膜構造共振器２０が片持ち構造となり、薄膜応力を逃がす構造になり、共振器の破損を回避できる効果がある。
また、この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
【実施例６】
【００５７】
図１３（a）は、第６の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の上面模式図である。図１３(b)(c)は、第６の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の断面模式図であり、図１３(b)は図１３（a）のＫ-Ｋ断面を、図１３(ｃ)は図１３（a）のＬ-Ｌ断面を示す。絶縁基板１上にＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器が形成されている。このＦＢＡＲ型薄膜圧電バルク波共振器の積層構造共振部２０は、圧電薄膜４と、この圧電薄膜の少なくとも一部を挟んで存在する一対の第一の金属電極膜３と第二の金属電極膜５とを含む積層構造を有している。
【００５８】
図１３により、本発明の第６の実施例になる薄膜圧電バルク波共振器の一例を説明する。第６の実施例は、絶縁基板１上に作製した圧電薄膜４と前記圧電薄膜４の少なくとも一部を挟んで存在する下部電極となる第一の金属電極膜３と上部電極となる第二の金属電極膜５とを含む積層構造共振器２０を具備して成り、前記第一の金属電極膜３は、前記第二の金属電極膜５と対向する電極面に分散して形成され、前記圧電薄膜４、前記第一の金属電極膜３および、前記第二の金属電極膜５は、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３の領域および前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５の領域以外は、前記絶縁基板と接触せず中空に保持されており、前記第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３と、前記第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５とが、薄膜圧電バルク波共振器の積層構造共振器２０の中心線に対して片側に集中して配線電極が接続されていて、かつ、空隙部８０に支柱５０を設置し、かつ上部電極となる前記第二の金属電極膜の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しないことを特徴としている。
【００５９】
第６の実施例では絶縁基板１である高抵抗シリコンに形成した空隙部８０の中心線に対して、配線電極１３と、配線電極１５による接続側に寄せたＫ-Ｋ線上に直径４μｍの支柱５０を形成している。第１の実施例では、支柱５０は高抵抗シリコン基板に空隙部８０を形成する際に支柱５０となる箇所の高抵抗シリコン基板を残すことによって形成した。この方法は支柱５０を形成するための別工程が不要となり、最も低コストな手法であるが、もちろん別途工程を追加して形成できることはいうまでもない。また支柱５０は絶縁基板１によるものの他にも、絶縁材料や導電性材料による支柱５０を形成できることは言うまでもない。
【００６０】
下地層２としてＡｌＮが３０ｎｍ、第一の金属電極膜３としてＭｏが４００ｎｍ、圧電薄膜４としてＡｌＮが９５０ｎｍ、第二の金属電極膜５としてＭｏが４００ｎｍ、からなる積層構造共振器２０の中心部に、支柱５０が配置される構造となっている。下部電極である第一の金属電極膜３と電気的に接続する下部電極からなる配線電極１３、と上部電極である第二の金属電極膜５と電気的に接続する上部電極からなる配線電極１５は、４０μｍの幅で積層構造共振器２０に接続されている。第１の実施例においては絶縁基板１と積層構造共振器２０とが接続されている箇所は支柱２０以外では配線電極１３および配線電極１５だけであり、その他の領域では、絶縁基板１と接触せず中空に保持されている。
【００６１】
以上の構造により、第６の実施例に示した薄膜圧電バルク波共振器構造においては、積層構造共振器２０と、絶縁基板1との接続領域を可能な限り回避し、中空で保持する構造としている。この構造により、積層構造共振器２０に閉じ込められたバルク弾性波が絶縁基板１へ漏洩することを抑圧できる。このため、積層構造共振器２０内部に、バルク弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となり、積層構造共振器２０の高Ｑ化が実現可能となる。
【００６２】
さらに、上部電極となる前記第二の金属電極膜５の、前記絶縁基板１上に形成した前記支柱５０に対応する領域において、前記第二の金属電極膜を形成しないことで、支柱５０と接触している領域を共振器として作用しないようにすることで、支柱５０による影響を排除することができる効果がある。
【００６３】
さらに、積層構造共振器２０の大部分が中空にて保持されている構造であるため、強度が弱く破損が多発するが、積層構造共振器２０の下部を支柱５０により支持する構造と、第一の金属電極膜３と電気的に接続する配線電極１３と、第二の金属電極膜５と電気的に接続する配線電極１５とが、積層構造共振器の中心線に対して片側に集中して接続することにより、薄膜構造共振器２０が片持ち構造となり、薄膜応力を逃がす構造になることで、共振器の破損を回避できる効果がある。
さらに絶縁基板１に形成する空洞層に犠牲層を埋め込み、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化する工程において、支柱を配置することによって、ディッシングが低減できる効果もある。
【００６４】
さらに絶縁基板１に形成する空洞層に犠牲層を埋め込み、化学的機械的ポリッシング法（ＣＭＰ）により平坦化する工程において、支柱を配置することによって、ディッシングが低減できる効果もある。
【実施例７】
【００６５】
第７の実施例では、単一基板の上に薄膜圧電バルク波共振器を用いた薄膜圧電バルク波共振器フィルタを構成する場合について説明する。
【００６６】
図１４は、一般的な携帯電話におけるブロック回路図の一例を示す。図１４においてアンテナＡＮＴで受信された高周波の受信信号Ｒｘは位相器１３０を通り、さらにイメージ周波数信号を除去して所定の受信帯域の周波数信号だけを通すための受信フィルタ７９を介して、高周波受信信号Ｒｘを増幅するために低雑音増幅器１５０へ入力される。低雑音増幅器１５０において増幅された高周波受信信号Ｒｘは、ベースバンドに変換するために受信ミキサ１５３を介して、ベースバンド部１５５へ送られる。
【００６７】
一方、ベースバンド部１５５から送られてきた高周波の送信信号Ｔｘは変調無線周波数信号を作るための送信ミキサ１５２を介して、高周波送信信号Ｔｘを増幅するために電力増幅器モジュール１５１に入力される。電力増幅器モジュール１５１で増幅された高周波送信信号Ｔｘは、所定の送信周波数帯域の送信信号だけを通す送信フィルタ７８を介してアンテナより電波として放射される。一般的な携帯電話では、受信部と送信部のアンテナの共用を可能にする位相器１３０とシンセサイザ１５４と受信信号および送信信号の信号処理を行うベースバンド部１５５を含んでいる。
【００６８】
ここで、このようなフロントエンド部で使用される高周波信号用の送信フィルタ７８と受信フィルタ７９のそれぞれは、複数の薄膜圧電バルク波共振器の集合によって構成することができる。図１４で示したブロック図はシングルバンド携帯電話の場合を示しているが、デュアルバンド、トリプルバンド、クアッドバンドなどのマルチバンド携帯電話の構成においても、同様に適用可能であり、特に実施例で示した構成に限定されない。
【００６９】
第７の実施例の一例として、送信周波数Ｔｘが１．８５ＧＨｚから１．９１ＧＨｚ、受信周波数Ｒｘが１．９３ＧＨｚから１．９９ＧＨｚの場合を例に、複数個の薄膜圧電バルク波共振器からなる薄膜圧電バルク波共振器フィルタにより構成する送信フィルタ７８及び受信フィルタ７９について説明する。
【００７０】
図１５は、図１４に示した送受切替器モジュール１６０の回路ブロック図の一例である。送信フィルタ７８は破線で囲った薄膜圧電バルク波共振器７１〜７７の配列によって、受信フィルタ７９は破線で囲った薄膜圧電バルク波共振器１２０〜１２６の配列によってそれぞれ構成される。ここで示した共振器の配列は一例であり、共振器の配列は所望のフィルタ特性によって決定されるため、特に実施例で示した配列に限定されない。また、位相器１３０として用いる回路は周知であり、インダクタおよびコンダクタもしくはλ／４伝送線路によって構成される。
【００７１】
図１６に、一例として送信フィルタ７８が単一基板上に作製された場合の模式的な外観斜視図を示す。ここで、薄膜圧電バルク波共振器７１〜７７は四辺形で示されているが、薄膜圧電バルク波共振器の形状は所望のフィルタ特性によって決定されるため、四辺形に限定されない。薄膜圧電バルク波共振器７１〜７３が直列共振器を構成し、薄膜圧電バルク波共振器７４〜７７が並列共振器を構成する。図１６において、薄膜圧電バルク波共振器を接続している実線は薄膜圧電バルク波共振器の上部電極層と接続される配線を、点線は薄膜圧電バルク波共振器の下部電極層と接続される配線を表している。
【００７２】
また、参照符号Ｐ１は不図示の内部回路からの送信信号が伝送されてくる入力配線パッドであり、送信フィルタ７８の薄膜圧電バルク波共振器７１に接続されたフィルタの入力パッドＰ１１とボンディングワイヤＢＷにより接続され、さらに電極配線で直列接続された薄膜圧電バルク波共振器７２、７３を介してフィルタの出力パッドＰ２２に接続されている。フィルタの出力パッドＰ２２と、不図示のアンテナに接続されているパッドＰ２とがボンディングワイヤＢＷにより接続される。薄膜圧電バルク波共振器７４、７６の上部電極層に接続された配線パッドと、薄膜圧電バルク波共振器７５、７７の下部電極層に接続された配線パッドは、それぞれボンディングワイヤＢＷにより不図示のグランドパッドに接続されている。このようにして、図１５の回路図に示した送信フィルタ７８が単一基板上に形成される。ここで示した実施例は、内部回路と送信フィルタの接続にボンディングワイヤＢＷを使用場合の例であり、バンプボンディング等、他の実装方法にも適用可能であることは言うまでもなく特に実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は、本発明に係る第１の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、その断面図である。
【図２】（ａ）は、従来の薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図３】本発明に係る第1の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の共振周波数でのクオリティファクタを示した図。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る第１の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の製造方法の一例を工程順に示す断面構造図。
【図５】（ａ）は、本発明に係る第２の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係る第２の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の別の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明に係る第２の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の別の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明に係る第３の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図９】本発明に係る第３の実施例の薄膜圧電バルク波共振器の共振周波数でのクオリティファクタを示した図。
【図１０】（ａ）は、本発明に係る第４の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る第４の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の製造方法の一例を工程順に示す断面構造図。
【図１２】（ａ）は、本発明に係る第５の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、その断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明に係る第６の実施例としての薄膜圧電バルク波共振器の一例を示す平面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、その断面図である。
【図１４】一般的な携帯電話におけるフロントエンド部分回路のブロック図。
【図１５】図１４に示したフロントエンド分の薄膜圧電バルク波共振器の配列によって構成された送信フィルタおよび受信フィルタ部分の回路ブロック図。
【図１６】薄膜圧電バルク波共振器から成る送信フィルタを単一基板上に作製した模式的な外観斜視図。
【符号の説明】
【００７４】
1…絶縁基板、２…下地層、３…第１の金属電極膜、４…圧電薄膜、５…第２の金属電極膜、１３…下部電極に接続する配線電極、1５…上部電極に接続する配線電極、
２０…積層構造共振器、２５…導電性下地層、３０…穴、５０…支柱、６０…導電性支柱、８０…空隙層、８１…犠牲層、８２…バリア層、
７１〜７３、１２０〜１２２…直列接続の薄膜圧電バルク波共振器、
７４〜７７、１２３〜１２６…分路接続の薄膜圧電バルク波共振器、
７８…送信フィルタ、７９…受信フィルタ、１００…圧電層、１３０…位相器、
１５０…低雑音増幅器、１５１…電力増幅器モジュール、１５２…送信ミキサ、
１５３…受信ミキサ、１５４…シンセサイザ、１５５…ベースバンド部、
１６０…送受切替器モジュール、１６１…高周波集積回路モジュール。
【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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