(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの導電体層（１１０、１２０）及びこれらの導電体層の間の圧電層（１００）を有する薄膜共振子構造（６００、８００、８１０、８２０）であって、この共振子構造が第１の領域を有し、この第１の領域上に前記導電体層及び前記圧電層が拡がっており、前記第１の領域が、前記共振子構造の圧電的に励起可能な領域であって、ここで前記共振子構造が、振動を効果的に減衰させる材料の少なくとも１つの層（８０１、８０３、８０４）を、前記導電体層のうちの１つと前記圧電層との間に更に有しており、この少なくとも１つの層が、区域を覆っており、且つ前記第１の領域に開口（８０２）を有し、前記開口は、最大でも第１の領域を覆っておらず、且つ前記第１の領域の中央領域（６０４、８０２）を定めており、また圧電的に励起された振動が、前記中央領域でよりも前記区域で比較的効果的に減衰することを特徴とする、２つの導電体層（１１０、１２０）及びこれらの導電体層の間の圧電層（１００）を有する薄膜共振子構造（６００、８００、８１０、８２０）。
【請求項２】
振動を効果的に減衰させる前記材料がポリマー材料であることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造。
【請求項３】
前記材料がポリイミドであることを特徴とする、請求項２に記載の共振子構造。
【請求項４】
振動を効果的に減衰させる前記材料の層が、前記導電体層のうちの１つに隣接していることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造。
【請求項５】
振動を効果的に減衰させる前記材料の層が、前記第１の領域内ではない前記圧電層の一部まで少なくとも拡がっていることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造（８１０）。
【請求項６】
前記区域（８０１）が前記第１の領域内であることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造（８００）。
【請求項７】
前記区域（８０３）が少なくとも部分的に前記第１の領域の外側にあることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造（８１０）。
【請求項８】
前記区域（８０４）が前記第１の領域を実質的に定めていることを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造（８２０）。
【請求項９】
前記導電体層の間の第２の圧電層及び前記圧電層の間の導電体層を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の共振子構造。
【請求項１０】
２つの導電体層（１１０、１２０）及びこれらの導電体層の間の圧電層（１００）を有する少なくとも１つの薄膜共振子構造を有するフィルターであって、この共振子構造が第１の領域を有し、この第１の領域上に前記導電体層及び前記圧電層が拡がっており、前記第１の領域が、前記共振子構造の圧電的に励起可能な領域であって、ここで前記共振子構造が、振動を効果的に減衰させる材料の少なくとも１つの層（８０１、８０３、８０４）を、前記導電体層のうちの１つと前記圧電層との間に更に有しており、この少なくとも１つの層が、区域を覆っており、且つ前記第１の領域に開口（８０２）を有し、前記開口は、最大でも第１の領域を覆っておらず、且つ前記第１の領域の中央領域（６０４、８０２）を定めており、また圧電的に励起された振動が、前記中央領域でよりも前記区域で比較的効果的に減衰することを特徴とする、２つの導電体層（１１０、１２０）及びこれらの導電体層の間の圧電層（１００）を有する少なくとも１つの薄膜共振子構造を有するフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般に圧電共振子、及び圧電共振子を有するフィルターに関する。本発明は特に、構造が単純で且つ操作周波数における電気的応答が良好な共振子構造に関する。
【０００２】
携帯電気通信機器の発達は、更に小さく且つより複雑な携帯装置に向かっている。この発達は、携帯電気通信手段で使用される部品及び構造を小さくする必要性を増加させている。この発達は、高周波（ＲＦ）フィルター構造にも関する。これは小型化が進むのにも関わらず、かなりの出力レベルに耐えられなければならず、非常に急激な通過領域端をもたなければならず、且つ損失が少なくなければならない。
【０００３】
従来の携帯電話で使用されている高周波フィルターは、別個の表面弾性波（音響波）（ＳＡＷ）フィルター又はセラミックフィルターであることが多い。バルク弾性波（ＢＡＷ）共振子はまだ一般には使用されていないが、これらはＳＡＷ共振子と比較していくらかの利点を有する。例えばＢＡＷ構造は、比較的良好な高出力レベルの許容性を有する。
【０００４】
シリコン（Ｓｉ）ウェハー又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウェハーのような半導体ウェハー上で、薄膜バルク弾性波共振子を作ることが知られている。例えば文献「Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｂｕｌｋ  Ｗａｖｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．３８、Ｎｏ．３、ｐ．１２５〜１２７、１９８１年２月１日、Ｋ．Ｍ．Ｌａｋｉｎ及びＪ．Ｓ．Ｗａｎｇでは、弾性バルク波共振子が開示されている。これは、シリコンの薄膜上にスパッタリングした酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜圧電層を有する弾性バルク波共振子を開示している。更に文献「Ａｎ  Ａｉｒ−Ｇａｐ  Ｔｙｐｅ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ」、１５Ｐｒｏｃ，３９ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｓｙｍｐ．Ｆｒｅｑ．Ｃｏｎｔｒｏｌ、ｐ．３６１〜３６６、１９８５年、サトウ  ヒロアキ、エバラ  ヤスオ、スズキ  ヒトシ、及びナラハラ  チョウジでは、ブリッジ構造を有するバルク弾性波共振子が開示されている。
【０００５】
図１は、ブリッジ構造を有するバルク弾性波共振子の１つの例を示している。この構造体は、基体２００に堆積した膜１３０を有する。共振子は、この膜上の底部電極１１０、圧電層１００、及び上部電極１２０を更に有する。ギャップ２１０は、基材の一部を上部面からエッチングで除去することによって、膜と基材との間に作られている。このギャップは音響絶縁材として作用し、特に振動する共振子構造と基材とを絶縁する。
【０００６】
以下では、特定のタイプのＢＡＷ共振子を初めに説明する。
【０００７】
バルク弾性波共振子は典型的に、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（ＧａＡｓ）、ガラス又はセラミック基体上に作る。使用される１つの他のセラミック基体はアルミナである。ＢＡＷデバイスは典型的に、様々な薄膜製造技術、例えばスパッタリング、減圧蒸着又は化学気相堆積を使用して製造する。ＢＡＷデバイスは、弾性バルク波を発生させるために圧電薄膜層を使用する。典型的なＢＡＷデバイスの共振周波数は、デバイスの大きさ及び材料に依存して、０．５ＧＨｚ〜５ＧＨｚである。ＢＡＷ共振子は、クリスタル共振子の典型的な直列又は並列共振を示す。共振周波数は主に、共振子の材料及び共振子の層の寸法によって決定される。
【０００８】
典型的なＳＡＷ共振器は、以下の３つの基本的な要素からなる：
○音響活性圧電層、
○この圧電層の両側の電極、及び
○基材から音響を絶縁する部材。
【０００９】
圧電層は例えばＺｎＯ、ＡｌＮ、ＺｎＳ又は薄膜にすることができる任意の他の圧電材料でよい。また例えば、強誘電性セラミックを圧電材料として使用することができる。例えばＰｂＴｉＯ３及びＰｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３及びいわゆるジルコン酸チタン酸鉛ランタン類の他の材料を使用することができる。
【００１０】
電極層を作るために使用する材料は導電性の材料である。電極は例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、及びタンタル（Ｔａ）のような任意の適当な金属でできていてよい。基体は典型的に、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、ガラス又はセラミック材料でできている。
【００１１】
音響絶縁材は、例えば以下の技術によって作ることができる：
○基材のバイアホール、
○微細機械ブリッジ構造、又は
○音響ミラー構造。
【００１２】
バイアホール及びブリッジ構造では、音響を反射する表面はデバイスの上下の空気界面である。ブリッジ構造は典型的に、自立構造を作るためにエッチングして除去する犠牲層を使用して製造する。犠牲層の使用は、様々な基体材料の使用を可能にする。これは、バイアホール構造の場合と違って、基体をあまり改質する必要がないことによる。またブリッジ構造は、エッチングピット構造を使用して作ることもできる。この場合、ＢＡＷ共振子の下の構造又は材料層にピットをエッチングして、自立ブリッジ構造を作らなければならない。
【００１３】
図２は、ブリッジ構造を作る様々な様式のうちの１つの例を説明している。ＢＡＷ構造の他の層の堆積の前に、初めに犠牲層１３５を堆積させパターンを付ける。ＢＡＷ構造の残部を、部分的に犠牲増１３５上で、堆積させパターンを付ける。ＢＡＷ構造の残部が完成した後で、犠牲層１３５をエッチングによって除去する。図２は、基体２００、膜層１３０、底部電極１１０、圧電層１００、及び上部電極１２０を示している。犠牲増は、例えばセラミック、金属又はポリマーの材料を使用して得ることができる。
【００１４】
バイアホール構造では、ＢＡＷ共振子構造の主要な部分の下側から基材をエッチングで除去することによって、音響に関して共振子を基体から絶縁している。図３は、ＢＡＷ共振子のバイアホール構造を示している。図３は基体２００、膜層１３０、底部電極１１０、圧電層１００、及び上部電極１２０を示している。バイアホール２１１は基体全体を通してエッチングされている。エッチングが必要とされるので、バイアホール構造は一般にＳｉ又はＧａＡｓ基体でのみ使用されている。
【００１５】
基体からＢＡＷ共振子を絶縁するための更なる様式は、音響ミラー構造による。この音響ミラー構造は、弾性波を反射して共振子構造に戻すことによって絶縁を行う。音響ミラーは一般的に、中央周波数の波長の１／４の厚さの複数の層を有し、交互の層が異なる音響インピーダンスを有する。音響ミラーにおける層の数は典型的に３〜９である。２つの連続する層の音響インピーダンスの比が大きく、それによって基体材料のインピーダンスが比較的大きく、ＢＡＷ共振子の音響インピーダンスが可能な限り小さいようにすべきである。波長の１／４の厚さの圧電層の場合、ミラー層は、共振子の音響インピーダンスが可能な限り大きくなるように選択すべきである。これについては、米国特許第５，３７３，２６８号明細書で開示されている。高インピーダンス層の材料は、例えば金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）でよく、低インピーダンス層の材料は例えばシリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、アルミニウム（Ａｌ）又はポリマーでよい。音響ミラー構造を使用する構造では、基体から共振子を絶縁し、基材をあまり改質しないので、基体としては様々な材料を使用することができる。ポリマー層は、損失特性が小さく且つ音響インピーダンスが小さい任意のポリマー材料を使用することができる。好ましくはポリマー材料は、少なくとも３５０℃の温度に耐えられるような材料である。これは、音響ミラー構造及び他の構造の層の堆積の間には比較的高い温度が必要とされることによる。ポリマー層は例えば、ポリイミド、シクロテン、炭素に基づく材料、シリコンに基づく材料又は任意の他の適当な材料ででできていてよい。
【００１６】
図４は、音響ミラー構造の上部のＢＡＷ共振子の例を示している。図４は、基体２００、底部電極１１０、圧電層１００、及び上部電極１２０を示している。音響ミラー構造１５０はこの例において、３つの層１５０ａ、１５０ｂを有する。２つの層１５０ａは第１の材料でできており、これら２つの層の間の第３の層１５０ｂは、第２の材料でできている。第１及び第２の材料は、上述のように異なる音響インピーダンスを有する。これらの材料の順序は変えることができる。例えば、音響インピーダンスの大きい材料を真ん中で使用して、音響インピーダンスの小さい材料を、この真ん中の材料の両側で使用することができる。またその反対も可能である。底部電極を、音響ミラーの１つの層として使用することも可能である。
【００１７】
図５は、ＢＡＷ共振子構造の更なる例を示している。図５で説明されているＢＡＷ共振子は、２つの圧電層１００を有する積み重ね共振子構造である。底部１１０及び上部電極１２０に加えて、積み重ね構造は中間の電極１１５を必要とする。これは、大地電位に接続されている。更に図６は、膜層１３０、基体２００及び構造を基体から絶縁しているエッチングピット２１０を有する。
【００１８】
共振子のカットオフ周波数は、結晶共振子が横方向に無限であると仮定することによって決定する。従ってこれは、共振子構造の層の材料及び層の厚さによって直接決定される。カットオフ周波数は、横方向に無限のプレートの機械的共振周波数である。
【００１９】
共振子（又は任意のプレート）の横方向の大きさは、横方向共振様式をもたらし、また共振子の基礎共振周波数又は有限プレートの基礎共振周波数は、そのカットオフ（遮断）周波数よりもいくらか大きく又は小さい。言い換えると、この基礎横方向共振様式又は第１様式横方向共振は、共振子領域の中央で振幅が最大の状況に対応している。
【００２０】
有限プレートでは、様々な機械的振動があり、任意の横方向共振様式が機械的に起こり得る。ある種の横方向共振様式は、結晶に交流電圧が及んだときに圧電的に励起されることがある。通常様々な周波数であるこれらの横方法共振様式は、共振子の表面を振動させる。圧電的に励起される最も強い共振様式は主様式と呼ばれ、他の圧電的に励起される様式は疑似共振様式と呼ばれる。疑似共振様式は通常、共振子のカットオフ周波数よりもいくらか小さい及び／又は大きい周波数で起こる。
【００２１】
フィルターの所望の性質の１つは、フィルターが通す周波数において、フィルターの共振が可能な限り均一なことである。周波数応答の変化はリップル（ｒｉｐｐｌｅ）と呼ばれる。従ってフィルターの周波数応答は、例えば帯域通過フィルターではフィルターの帯域幅にわたって一定であるべきである。遮断周波数では、リップルは通常問題とならない。
【００２２】
クリスタル共振子及び例えばＢＡＷ共振子の疑似共振様式に関する問題は、これらの共振子を使用して作られたフィルターのリップルが、共振子の疑似共振様式によって少なくとも部分的にもたらされることである。これは例えば、文献「Ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｂｕｌｋ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ＧＰＳ」、１９９２年、Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、ｐ．４７１〜４７６、Ｋ．Ｍ．Ｌａｋｉｎ、Ｇ．Ｒ．Ｋｌｉｎｅ及びＫ．Ｔ．ＭｃＣａｒｒｏｍで説明されている。疑似共振様式は、クリスタル共振子又はＢＡＷ共振子を有する系の性能を低下させる。フィルターの周波数応答のリップルは、疑似共振による影響の１つの例である。
【００２３】
本発明の目的は、共振子構造を提供することである。更なる目的は、良好な電気応答性を有する共振子構造を提供することである。本発明の更なる目的は、製造が容易な共振子構造を提供することである。
【００２４】
本発明の目的は、圧電によって励起可能な領域の端部近くで圧電的に励起された波を減衰させることによって達成する。
【００２５】
本発明の共振子構造は、２つの導電体層とこれらの導電体層の間の圧電層を有する薄膜共振子構造である。ここでこの共振子構造は、第１の領域を有し、この領域上に前記導電体層及び圧電層が拡がっている。この第１の領域は、共振子構造の圧電的に励起可能な領域である。この本発明の共振子構造は、振動を効果的に減衰させる材料の少なくとも１つの層を更に有しており、この少なくとも１つの層は、区域を覆っており、且つ第１の領域に開口を有し、この開口は最大でも第１の領域を覆っておらず、且つ第１の領域の中央領域の範囲を定めており、また圧電的に励起された振動は、前記中央領域でよりも前記区域で比較的効果的に減衰させられる。
【００２６】
本発明のフィルターは、少なくとも１つの薄膜共振子構造を有するフィルターであり、この共振子構造は、２つの導電体層とこれらの導電体層の間の圧電層とを有する。この共振子構造は、第１の領域を有し、この領域上に前記導電体層及び圧電層が拡がっている。この第１の領域は、共振子構造の圧電的に励起可能な領域である。この本発明のフィルターは、共振子構造が、振動を効果的に減衰させる材料の少なくとも１つの層を更に有しており、この少なくとも１つの層は、区域を覆っており、且つ第１の領域に開口を有し、この開口は最大でも第１の領域を覆っておらず、且つ第１の領域の中央領域の範囲を定めており、また圧電的に励起された振動は、前記中央領域でよりも前記区域で比較的効果的に減衰させられる。
【００２７】
本発明の共振子構造は、２つの導電体層とこれらの導電体層の間の圧電層とを有する。この導電体層は共振子の電極を形成している。圧電層は圧電結晶でよく、又は圧電材料の薄膜であってもよい。
【００２８】
本明細書の記載において、共振子の圧電的に励起可能な領域とは、共振子の全ての電極層及び圧電層が拡がっている領域に言及している。本発明の共振子構造では、共振子の電気的に励起可能な領域の特定の部分を囲んでいる減衰区域が存在する。中央領域という用語は、本明細書の記載では、電気的に励起可能な領域の、減衰区域の内側の部分に言及している。例えば中央領域は、共振器領域の中央でなくてもよい。減衰区域は部分的に又は完全に、圧電的に励起可能な領域の内側でよく、又は圧電的に励起可能な領域の外側であってもよい。後者の選択肢では、圧電的に励起可能な領域が中央領域を形成しており、他の選択肢では、圧電的に励起可能な領域の特定の部分が中央領域を形成している。
【００２９】
圧電的に励起可能な領域の縁での減衰は、疑似共振に関する比較的大きい次数の横方向周波数様式を抑制する。１次横方向共振様式の波よりも大きい次数の横方向共振様式の波の比較的大部分が、圧電的に励起可能な領域の端部に制限される。従って圧電的に励起可能な領域の縁の特性の変更は、比較的大きい次数の共振様式に影響を与える。
【００３０】
中央領域よりも良好に振動を弱める中央領域を定める区域は、例えば共振子の圧電的に励起可能な領域に開口を有する減衰層を提供することによって作ることができる。開口は、共振子の中央領域を定める。減衰層は、例えば枠（フレーム）状層でよく、そのような枠状層では、中央領域を定める減衰層の開口は、減衰層の全領域に比較して非常に大きい。減衰層は例えば、損失物質の層でよく、またこれは層構造の任意の層として配置することができる。これは例えば上部電極の上、底部電極の下又は圧電層と電極との間に配置することができる。
【００３１】
共振子の圧電的に励起可能な領域の形状及び中央領域の形状（例えば減衰層の開口の形状）は、本発明の共振子構造ではいずれの特定の形状にも制限されない。例えば長方形、楕円形又は円形の中央領域が可能であり、任意の他の形状であってもよい。減衰区域の幅は均一である必要はない。典型的に、減衰層の開口は、共振子の圧電的に励起可能な領域の形状と同様であるが、開口の大きさは、圧電的に励起可能な領域の大きさよりもいくらか小さい。
【００３２】
本発明の共振子構造は、従来のクリスタル共振子の性質、特に薄膜ＢＡＷ共振子の性質を促進する。従来技術のタイプのＢＡＷ共振子、例えば上述のタイプのＢＡＷ共振子の性質は、本発明で構造を変更することによって促進できる。更に共振子の性質が促進されると、共振子を有する部品の性質が改良される。特に本発明の共振子構造を使用するフィルターを製造することは有利である。そのようなフィルターは、例えば携帯コンピューターデバイスで使用することができる。
【００３３】
以下では、例及び添付の図面によって本発明の好ましい態様を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００３４】
従来技術の説明に関しては、図１〜５が参照される。図において対応する部分には、同じ参照番号が付されている。
【００３５】
２つの共振子構造６００及び６０１の共振様式を調べることによって、減衰効果を示すことができる。共振子構造６００及び６０１の断面は、図６で示している。共振子構造６００及び６０１の、幅２２０μｍの圧電的に励起可能な領域は、共振子構造６００及び６０１の中央の比較的厚い領域（共振子構造６００において参照番号６０３、６０４で示されている）である。共振子構造６００は、本発明の第１の好ましい態様の共振子構造の例であり、これは、圧電的に励起可能な領域の縁において、圧電的に励起可能な領域内の幅１０μｍの減衰枠状領域６０３を有する。本発明の第１の好ましい態様の共振子構造６００の中央部分６０４も、図６において示されている。
【００３６】
この構造の共振周波数は、例えばＦＥＭを使用して計算する。
【００３７】
共振周波数を計算する場合、構造の様々な領域における異なる音響減衰は、質係数Ｑを使用することによって考慮することができる。それぞれの領域のために、質係数を別々に定めることができる。大きい質係数は、エネルギー損失が小さいことに言及しており（損失は振動エネルギーが熱に変化することによって起こる）、また小さいＱ係数は大きいエネルギー損失に言及している。共振子構造６００は、追加の減衰がない領域（すなわち区画６０２及び中央領域６０４）において質係数Ｑの値が１，０００であること、圧電的に励起可能な領域の縁の幅１０μｍの区域６０３でＱ＝５０であることを仮定して調べる。Ｑのこれらの値は、特別な意味を有するものではなく、これらは単に共振子構造の様々な領域で仮定される減衰性質の違いを表すに過ぎない。圧電的に励起される波に関するカットオフ周波数は、図６の垂直方向厚さに関して説明される。領域６０３のカットオフ周波数は、領域６０４におけるそれと同じであり、すなわちここで模擬実験された減衰枠状領域は、その減衰性に関してのみ中央領域と異なっている。
【００３８】
機械的な共振様式を計算し、且つ圧電効果を考慮すると（直接に計算で又は異なる技術を使用して）、スミスチャートを使用して共振子構造の振る舞いを表すことができる。図７は、スミスチャートで２つの模擬実験の結果を示している。図７のスミスチャートを計算すると、ＢＡＷ共振子のインピーダンスは典型的な５０Ωインピーダンスに相当する。スミスチャートでは、時計回りに周波数を増加させている。基本共振様式でのみ共振する共振子は、スミスチャートで円を作る。グラフ上の起こり得るループは、疑似共振周波数を示している。
【００３９】
図１の実線７０１は、中央領域の周囲に減衰区域がない従来技術のＢＡＷ共振子の応答を示しており、疑似共振様式を示すループが明らかに観察される。点線７０２は、枠状減衰区域を有する共振子構造の応答を示している。点線はほぼ円形であり、ループが存在しない。ループは小さなへこみに抑制されている。
【００４０】
スミスチャートの点線は、圧電的に励起可能な領域の周囲の枠状領域が、共振子構造の性能を促進することを示している。実線と比較すると、点線は比較的チャートの中心に近い。これは、基礎共振様式がいくらか減衰したことも示しているが、この減衰はあまり強くない。
【００４１】
例えば共振子構造に、圧電的に励起可能な領域内に中央領域を定める開口を有する損失フィルム層を堆積させることによって、減衰区域を作ることができる。この損失フィルムは例えば、ポリマーフィルムでよい。この模擬実験では、共振子の中央領域の周囲の減衰区域は、他の圧電的に励起可能な領域とは減衰性が異なるのみである。圧電的に励起可能な領域内に開口を有する厚い減衰層がそれ以外は実質的に均一な圧電的に励起可能な領域を覆っている場合、圧電的に励起可能な波に関するカットオフ周波数は典型的に、減衰区域が存在する圧電的に励起可能な領域の端部と中央領域とで異なる。これは、本発明の共振子構造の電気的な性質を更に促進する。
【００４２】
図８ａは、本発明の第２の好ましい態様の共振子構造の例として、共振子構造８００の断面の概略を示す。共振子構造８００には、圧電層１００、底部電極１１０及び上部電極１２０が基体２００上に存在する。基体２００と底部電極１１０との間の可能な膜、ギャップ及びミラー構造は、図８では示されていない。更に共振子構造８００は、上部電極１２０上の減衰材料の枠状層８０１を有する。あるいは枠状層８０１は、例えば電極層の間の任意の場所に配置することができる。枠状層８０１の開口８０２は、共振子構造８００の中央領域を定めている。枠状減衰層が非常に幅広く、それによって上部電極の端部に拡がっていること、言い換えると共振子の圧電的に励起可能な領域の端部に拡がっていることも可能である。
【００４３】
図８ｂは、本発明の第３の好ましい態様の、共振子構造８１０の概略の断面図を示す。共振子構造８１０は、共振子構造８００と同様である。但し、圧電的に励起可能な領域までのみ拡がっている枠状減衰層８０１の代わりに、圧電層１００の縁部分まで拡がっている減衰層８０３が存在し、例えば上部電極１２０と圧電層１００の間で上部電極によって覆われていない露出された圧電材料を覆っている。またこの場合には、減衰層８０３は、圧電的に励起可能な領域に開口８０２を有する。開口８０２は、共振子構造８１０の中央領域を定める。いくらかの圧電材料は、湿分又は湿気からの保護を必要とし、層８０３は例えば減衰層であると共に、保護層としても機能する。従来の不動態層は、典型的にＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４でできており、効果的に振動を減衰させない。
【００４４】
図８ｃは、本発明の第４の好ましい態様の共振子構造８２０の、概略の断面図を示している。共振子構造８２０には、枠状層８０４が存在する。これは、圧電的に励起可能な領域に実質的に重ならずに、圧電的に励起可能な領域を囲んでおり、振動を弱める材料でできている。この共振子８２０の中央領域は、共振子の圧電的に励起可能な領域である。
【００４５】
図８で示されているＢＡＷ共振子は例えば、Ａｕ底部電極、ＺｎＯ又はＡｌＮ圧電層、及びＡｌ上部電極を有する共振子である。あるいは、本発明の共振子の電極及び圧電層のために、任意の他の材料を使用することができる。例えば従来技術のＢＡＷ共振子に関して開示されている材料を使用することができる。減衰材料は、例えばポリイミドでよい。共振周波数が約１ＧＨｚのＢＡＷ共振子では、Ａｕ底部電極の厚さは典型的に２００〜５００ｎｍ、Ａｌ上部電極の厚さは典型的に約４００〜６００ｎｍ、且つＺｎＯ圧電層の厚さは約２μｍである。ＡｌＮを使用する場合、ＡｌＮ圧電層の厚さは１ＧＨｚでは約３μｍである。従来技術で既知であるように、共振周波数は、共振子構造の全ての層の材料及び厚さに依存している。減衰層の厚さは典型的に、上部電極の厚さと同じ程度である。減衰層の適当な幅及び減衰層の開口の適当な形状及び寸法は、例えば実験的に見出すことが可能である。
【００４６】
図８で示されている膜１３０上のＢＡＷ共振子は例えば、この膜１３０の下で、基体２００にギャップ２１０を有することができる。あるいは本発明の共振子は例えば、ブリッジ構造、インホール（ｉｎ−ｈｏｌｅ）構造、又は音響ミラー構造を有することができる。本発明の共振子は、図５で示すのと同様に、上部電極と下部電極との間に１よりも多い圧電層を有することができる。
【００４７】
本明細書の記載においては、圧電共振子の例としてＢＡＷ共振子を使用し、圧電的に励起可能な領域の端部の減衰区域が共振子の性質を促進することを示してきた。しかしながら本発明はＢＡＷ共振子に限定されず、クリスタル共振子の性質の促進にも使用することができる。
【００４８】
上部及び下部電極のような方向の表現は、基体に関する電極の位置に言及している。上部電極と基体とは圧電層の反対側にあり、下部電極と基体とは圧電層の同じ側にある。方向を示すこれらの及び任意の他の可能な表現を使用して、比較的簡単に共振子構造を説明するようにしている。これらの表現は、本発明の共振子構造をいかようにも制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来技術のバルク弾性波共振子を示している。
【図２】  図２は、ブリッジ構造を有する他のバルク弾性波共振子を示している。
【図３】  図３は、バイアホール構造を有するバルク弾性波共振子を示している。
【図４】  図４は、音響ミラー構造によって基材から絶縁されたバルク弾性波共振子を示している。
【図５】  図５は、積み重ねバルク弾性波共振子を示している。
【図６】  図６は、本発明の第１の好ましい態様の共振子構造の例のおおよその断面、及び対応する従来技術の共振子構造の断面を示している。
【図７】  図７は、本発明の好ましい態様の共振子構造の計算された応答を、スミスチャートで示している。
【図８】  図８は、本発明の第２及び第３の好ましい態様の、共振子構造の例のおおよその断面を示している。
【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８ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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