CN101510768A - 膜体声波谐振器、滤波器、通信模块和通信设备 - Google Patents

膜体声波谐振器、滤波器、通信模块和通信设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种膜体声波谐振器、滤波器、通信模块和通信设备。该膜体声波谐振器具有衬底、形成在衬底上的下电极、形成在下电极上的压电薄膜、形成在压电薄膜上的上电极、以及邻近于上电极和衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于上电极和衬底彼此相对的位置处。衬底优选地被形成为在面对下电极的部分形成有空隙。下电极优选地具有锥形末端，并且压电薄膜和绝缘膜之间的边界的一部分被部署在从锥形末端的上端看的内部。

Description

膜体声波谐振器、滤波器、通信模块和通信设备
技术领域
本发明涉及膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator)，并且涉及使用该膜体声波谐振器的滤波器、通信模块和通信设备。
背景技术
随着以移动电话单元为代表的无线应用的快速扩展，对于高性能滤波器和双工器的需求正在增长。使用膜体声波谐振器(FBAR)的滤波器和双工器作为下一代的滤波器和双工器正获得广泛的关注，它们用来替代表面声波滤波器，这是因为它们带来了尤其是在高频方面的低损耗、高抵抗力电功率特性。膜体声波谐振器滤波器之所以实质上具有低损耗和高抵抗力功率特性的主要原因在于，该谐振器具有简单的结构，并且可以避免由于电阻的增大而引起的特性的下降，因为即使频率增大它也可确保电极的尺寸。然而，表面声波滤波器的性能近来已得到了明显的改善。因此，有必要进一步提高使用膜体声波谐振器的滤波器的性能并尤其降低低损耗特性以构建其竞争性。受到这种背景的影响，对进一步降低膜体声波谐振器的低损耗特性的开发现在已被积极地促进。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够抑制横向泄漏(lateral leak)并降低损耗的膜体声波谐振器、滤波器、通信模块和通信设备。
根据本发明的一方面，一种膜体声波谐振器包括衬底、形成在衬底上的下电极、形成在下电极上的压电薄膜、形成在压电薄膜上的上电极、以及邻近于上电极和衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于上电极和衬底彼此相对的位置处。
附图说明
图1A示出了根据第一实施例的膜体声波谐振器的示意性平面图，图1B示出了沿图1A中线ZZ的膜体声波谐振器的示意性横截面图；
图2A示出了根据第二实施例的膜体声波谐振器的示意性平面图，图2B示出了沿图2A中线ZZ的膜体声波谐振器的示意性横截面图；
图3A至3N示出了根据图2A和2B中所示的第二实施例的膜体声波谐振器的示意性制造过程；
图4A至4E示出了膜体声波谐振器的各种示意性结构，以与根据本实施例的膜体声波谐振器的特性进行比较；
图5示出了使用根据本实施例的膜体声波谐振器的双工器的示意性电路图；
图6示出了包括根据本实施例的滤波器元件组件的芯片结构的示意性横截面图；
图7示出了包括根据本实施例的滤波器元件组件的芯片结构的示意性横截面图；
图8示出了包括根据本实施例的膜体声波谐振器的通信模块的示意性电路图；
图9示出了通信设备的示意图；
图10A示出了传统的膜体声波谐振器的结构的示意图，图10B示出了沿图10A中所示的ZZ线的谐振器的横截面图；以及
图11A示出了传统的膜体声波谐振器的结构的示意图，图11B示出了沿图11A中所示的ZZ线的谐振器的横截面图。
具体实施方式
抑制膜体声波谐振器滤波器的横向泄漏并降低其损耗的阻碍之一是这样一种现象，即声波泄漏到上电极与下电极面对的区域(下文中称为谐振区段(section))的外部(下文中称为非谐振区段)，即，泄漏到它们不能被重新转换为电信号并因而丢失的区域。这里，该现象将被称为“横向泄漏”。横向泄漏的起因是谐振区段和非谐振区段中音速的大小的关系。并不引起横向泄漏的音速大小的关系由要使用的压电薄膜的泊松比(Poisson’s ratio)确定。如果泊松比为1/3或更大，则谐振区段中的音速比非谐振区段中的音速慢，而如果泊松比为1/3或更小，则谐振区段中的音速比非谐振区段中的音速快。在压电薄膜的泊松比为1/3或更大的情况下，通过向谐振区段应用适当的质量添加，谐振区段中的音速变得比外围部分的音速慢，并且可以相对容易地抑制横向泄漏。相反地，当压电薄膜的泊松比为1/3或更小时，在外围部分中增大音速很困难，这样可能不那么容易抑制横向泄漏。泊松比为1/3或更小的氮化铝(AlN)被用作当前实用的膜体声波谐振器膜中的压电薄膜，因此存在难以抑制横向泄漏并且损耗增大的问题。
图10A示出了现有技术的压电体膜谐振器的结构。如图10A所示，现有技术的压电体膜谐振器具有形状为椭圆形的谐振区段。图10B是沿图10A中的Z-Z截面的截面图。如图10B所示，现有技术的压电体膜谐振器具有上电极101和下电极102，这两个电极在衬底104上夹着压电薄膜103。
图11A示出了在日本早期公开专利申请No.2005-151353中所示的现有技术的另一种结构。图11B是沿图11A中的Z-Z截面的截面图。图11B中所示的结构包括位于下电极102的末端的锥形末端102a。
如图10A和10B所示，当谐振区段R1和非谐振区段R2中音速的大小与引起横向泄漏有关时，在压电薄膜103中生成的声波W1在压电薄膜103的末端被反射(反射波W3)。反射波W3在压电薄膜103中行进，然后在横向方向上泄漏，作为从谐振区段R1到非谐振区段R2的泄漏声波W2。泄漏声波W2的生成增大了损耗。
另外，如图11A和11B所示，当在下电极102的末端形成有锥形末端102a时，泄漏声波W2被生成，并且损耗也以相同的方式增大。另外，通过锥形末端102a处的压电薄膜103生成了不同于厚度垂直振动(即，主振动)的振动模式(非必要模式)。由于非必要模式中的机械振动被重新转换为电振动，因此效率降低。
[实施例]
[1.膜体声波谐振器的结构]
图1A示出了根据本实施例的膜体声波谐振器(这里的膜体谐振器在下文中被称为第一膜体谐振器150)的第一结构。图1B示出了沿图1A中Z-Z的截面。如图1A和1B所示，形成了上电极1和下电极2，从而在膜体声波谐振器中在衬底5上夹着下电极2。下电极2被形成在衬底5上并且布置在空隙6上。压电薄膜3被形成在凸出面上与空隙6重叠的位置处。在上电极1和衬底5之间没有形成压电薄膜3的区域中形成了绝缘膜4。本实施例的主要特征就在于形成了绝缘膜4。
第一膜体声波谐振器150可以减少泄漏声波的发生。具体而言，通过图案化来去除非谐振区段R2中(衬底5上方)的压电薄膜3，使得压电薄膜3优选地仅形成在谐振区段R1中(空隙6上方)。由于谐振区段R1具有声波在上电极1和下电极2之间反射的结构，因此声波高效地被空隙6反射。
另外，绝缘膜4可以形成在已从其去除了压电薄膜3的部分区域中。由于这种压电薄膜3仅存在于谐振区段R1中的结构，减少了向非谐振区段R2的声波W1的横向泄漏。因此，减少了将由横向泄漏引起的机械振动重新转换为电信号而导致的效率的下降。因而可以降低损耗。
另外，去除压电薄膜3要求上电极1克服压电薄膜3和下电极2的总厚度的台阶差。由于上电极1的厚度通常比压电薄膜3和下电极2的总厚度薄，因此仅通过去除压电薄膜3，上电极1趋向于断开连接。这样，通过在压电薄膜3已被去除的部分中形成绝缘膜4以消除或减小上电极1中的台阶差，可以防止上电极1断开连接。
另外，优选地将压电薄膜3和绝缘膜4之间的台阶的差S2减小为比上电极1的厚度S1薄的差，以防止上电极1断开连接。因为差S2的减小导致了压电薄膜3和绝缘膜4的表面之间的台阶的减小，因此通过减小压电薄膜3和绝缘膜4之间的台阶，可以减少面对上电极1的各个表面Be。
即使绝缘膜4是围绕压电薄膜3形成的，声波W1也几乎不能传播到绝缘膜4中，因为绝缘膜4没有或者有轻微的压电性，因而防止了声波W1的横向泄漏。
图2A示出了根据本实施例的膜体声波谐振器(这里的膜体谐振器在下文中被称为第二膜体谐振器160)的第二结构。图2B示出了沿图2A中线Z-Z的截面图。注意，与图1A和1B所示的结构相同的结构用相同的标号指示，并且其详细说明在图2A和2B中将被省略。第二膜体声波谐振器160的特征之一在于在下电极2的末端形成了锥形末端2a。
在第二膜体声波谐振器160中，压电薄膜3和绝缘膜4之间的边界被形成在下电极2的上表面上，具体而言，该边界被形成在远离锥形末端2a的上端的下电极2的上表面上，如图2B所示。利用该结构，减少了声波W1的横向泄漏，而不会影响沿锥形末端2a倾斜生长的压电薄膜3。
另外，如上所述的结构能够防止在将机械振动重新转换为电振动时的效率下降，这种重新转换是由除了厚度垂直振动(即，主振动)以外所生成的振动模式引起的。
另外，通过将压电薄膜3和围绕压电薄膜3形成的绝缘膜4之间的台阶S12的差减小到小于上电极1的厚度S11，可以防止上电极1断开连接。
接下来，将说明绝缘膜4的材料。表1示出了当二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)被用作绝缘膜的材料时的谐振因子Q(质量因数)、抗谐振因子Q和电机械耦合系数k2。注意，AlN是现有技术的绝缘膜。
表1
 
绝缘膜的材料 谐振因子Q 抗谐振因子Q 电机械耦合系数k2(％)        
SiO2 740 865 6.33
Si3N4 750 500 6.36
SiC 750 500 6.36
Al2O3 750 490 6.36
AlN 740 400 6.15
与现有技术的绝缘材料AlN相比，通过利用SiO2、Si3N4、SiC和Al2O3中的任何一种形成下电极2，可以提高抗谐振因子Q和电机械耦合系数k2。注意，绝缘膜4可以由除了表1中所示的那些材料以外的材料形成，如果该材料至少没有或者有轻微的压电性的话。还可以利用表1所示的材料中的SiO2通过SOG(玻璃上旋涂)的应用方法形成绝缘膜4来缩减制作成本并形成便宜的膜体声波谐振器。
接下来，将说明压电薄膜3的材料。本发明的实施例所获得的优点之一是防止了声波W1的横向泄漏。横向泄漏的起因是由于谐振区段R1和非谐振区段R2中音速的大小的关系。并不引起横向泄漏的音速大小的关系由要使用的压电薄膜3的泊松比确定。如果泊松比为1/3或更大，则谐振区段R1中的音速比非谐振区段R2中的音速慢，而如果泊松比为1/3或更小，则谐振区段R1中的音速比非谐振区段R2中的音速快。这里，在压电薄膜3的泊松比为1/3或更大的情况下，通过向谐振区段R1应用适当的质量添加，音速变得比外围部分的音速慢。因而，可以相对容易地抑制横向泄漏。相反地，当压电薄膜3的泊松比为1/3或更小时，不引起横向泄漏的音速的关系被反转，并且可能不那么容易抑制横向泄漏。因此，AlN例如是一种实用的材料，当压电薄膜3的泊松比为1/3或更小时其效果很好，因为它可以利用本发明实施例的膜体声波谐振器的结构来抑制横向泄漏。
接下来，将说明其上形成有压电薄膜3的面积。首先，压电薄膜3优选地被形成在小于上电极1和下电极2彼此面对或者上下电极之一凸出处的部分的面积上。更详细地说，该面积对应于压电薄膜3与上或下电极接触的部分的面积。通过这种压电薄膜3与上电极1和下电极2之间的关系，防止了声波W1横向泄漏到非谐振区段R2中。
另外，其上形成有压电薄膜3的部分优选地在与图1A和2A所示的平面图的相同方向上的空隙6的部分内。由于压电薄膜3和空隙6按这种部分关系被布置，因此薄膜3能够自由地振动，并且膜体声波谐振器150和160具有良好的特性。
接下来，将考虑从图案化的压电薄膜3的末端反射的声波(反射波W3)。如图1B所示，声波W1的大部分在图案化的压电薄膜3的末端被反射，并且生成反射波W3。该反射波W3被限制在谐振区段R1内，因为没有横向泄漏。这样，当该反射波W3作为横向驻波停留在谐振区段R1内时，其生成通带内的脉动，这可能导致应用方面的问题。可以通过将上电极1面向下电极2处的谐振区段R1形成为椭圆形状或者不规则的多边形形状，来避免反射波W3的问题。这是因为横向谐振条件得不到满足，并且由于将谐振区段R1形成为椭圆形或不规则的多边形形状而没有平行的两侧存在，从而横向驻波很难存在于谐振区段R1内。
接下来，将说明上电极1和下电极2的电极材料。有必要使用声阻高的电极材料以便将声波限制在谐振区段R1的厚度方向上。如果在压电薄膜3内生成的厚度垂直振动被声阻低的电极材料所夹，则该振动泄漏到电极材料中。因此，即使采用了防止实施例的横向泄漏的膜体声波谐振器的结构，其效果也会减弱。因此，优选地使用钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任何一种作为用于形成上电极1和下电极2的材料。
[2.用于制作膜体声波谐振器的方法]
将说明用于制作本实施例的膜体声波谐振器的方法。本发明的实施例的效果在该方法中利用由Si制成的衬底5、由Ru制成的上电极1和下电极2、以及由AlN制成的压电薄膜3来验证。图3A至3N示出了本实施例的膜体声波谐振器的制作步骤。
首先，如图3A所示，在Si衬底5上形成作为下电极2的Ru。这里，除了Si衬底以外，衬底5还可以是玻璃衬底、石英衬底或其上形成有另一个半导体器件的衬底。另外，除了Ru以外，下电极2还可以是高声阻的Mo、W、Rh、Ir和Pt。
接下来，通过去除Ru膜的一部分来形成具有锥形末端2a的下电极2，如图3B所示。
接下来，在下电极2和衬底5上形成由AlN制成的压电薄膜3，如图3C所示。此时，可以形成上电极1的一部分1a，以保护AlN上AlN的表面(在本实施例中形成了上电极1的一部分1a)。
接下来，在上电极1的部分1a上形成具有所需图案的抗蚀剂图案7，以去除非谐振区段R2的AlN，如图3D所示。
接下来，通过抗蚀剂图案刻蚀形成为AlN表面保护膜的上电极1的部分1a，如图3E所示。
接下来，刻蚀非谐振区段R2中的AlN(压电薄膜3)，如图3F所示。从而，抗蚀剂图案7也被去除，如图3G所示，这产生了这样一种状态，其中在衬底5上形成了下电极2、压电薄膜3和上电极1的部分1a。
接下来，利用SOG(玻璃上旋涂)方法围绕AlN(压电薄膜3)形成作为绝缘膜4的SiO2，如图3H所示。这里，尽管在制作成本方面期望用于形成绝缘膜4的方法是上述的SOG应用，但是除了该方法以外，也可使用其他方法，例如溅射、蒸发、CVD(化学气相沉积)等等。
接下来，去除应用在谐振区段R1上的SOG(绝缘膜4)，并且执行平整化处理以减少AlN(压电薄膜3)和围绕AlN的绝缘膜4之间的表面台阶差，如图3I所示。这里，平整化处理是利用回刻蚀、研磨、CMP(化学机械抛光)等等来执行的。这里，可以通过将表面台阶差减小到小于上电极1的厚度来防止上电极1断开连接。此时可以去除AlN表面保护膜(上电极1的部分1a)。
接下来，形成作为上电极1b的Ru，如图3J所示。这里，除了Ru以外，上电极1b还可以由大声阻的Mo、W、Rh、Ir和Pt形成。
接下来，在上电极1b上形成抗蚀剂图案8，如图3K所示。
接下来，刻蚀抗蚀剂图案8以去除非谐振区段R2上的上电极1b，如图3L所示。
接下来，去除在下电极2的侧面上的SOG(绝缘膜4)，以利用下电极2获得电连接，如图3M所示。注意，尽管在该步中可以去除在下电极2的侧面上的所有SOG(绝缘膜)，但是可以留下绝缘膜4的一部分4a，如图3M所示。这样留下绝缘膜4的部分4a，可以加强下电极2并且在形成空隙6时防止下电极2的损坏。
最终，就在谐振区段R1下方(见图2B)形成空隙6，如图3N所示。空隙6可以通过利用深反应离子刻蚀(DRIE)从衬底5的背面刻蚀来形成。这里，除了上述方法以外，还有一种方法用于制作空隙6：在衬底5中形成凹面，然后在凹面中填充牺牲层，并去除末端的牺牲层。还有一种方法：在衬底5上形成牺牲层图案，然后去除末端的牺牲层。另外，尽管在本实施例中已经示出了形成空隙6的配置，但是可以采用使用声镜的配置，并且可以采用另外的配置，只要该配置至少可以实现声波谐振器即可。
通过本实施例的方法制作的膜体声波谐振器的谐振因子Q(质量因数)、抗谐振因子Q和电机械耦合系数k2在上述表1的SiO2栏中示出。当与表1中的AlN相比时清楚可见，当在非谐振区段R2中形成AlN时抗谐振因子Q的值为400，而通过采用类似于本实施例的去除非谐振区段R2的AlN并围绕谐振区段R1的AlN形成SiO2的绝缘膜4的配置，可以确认抗谐振因子Q的值被提高到865。与此类似，确认了电机械耦合因数k2的值被从6.15％提高到6.33％。
[3.本实施例与现有技术的比较]
图4A示出了其中没有形成绝缘膜4的现有技术的结构。图4B示出了形成了由SiO2构成的绝缘膜4并且形成了与锥形末端2a的下端和绝缘膜4的末端之间的距离D1相对应的压电薄膜3的区域的结构。图4C示出了其中锥形末端2a的下端的位置与绝缘膜4的末端的位置相一致的结构。图4D示出了其中锥形末端2a的上端的位置与绝缘膜4的末端的位置相一致的结构。图4E示出了其中绝缘膜4被形成在锥形末端2a上并且在锥形末端2a的上端和绝缘膜4的末端之间具有距离D2的结构。注意，在图4A至4E所示的结构中，锥形末端2a的下端与空隙6的边缘的位置相一致。另外，在本实施例中的两种情况下，距离D1和D2都是2μm。
表2示出了通过实施例中所示的方法制作的图4A至4E所示的膜体声波谐振器的每种特性。换句话说，表2示出了具有在形成绝缘膜4的区域上不同的各种结构的谐振器的每种特性，尽管每种谐振器在下电极2的末端都有锥形末端2a。
表2
 
膜体声波谐振器的结构         谐振因子Q 抗谐振因子Q 电机械耦合系数k2(％)        
图4A中所示 740 396 6.16
图4B中所示 740 396 6.16
图4C中所示 715 337 6.21
图4D中所示 740 921 6.30
图4E中所示 740 729 6.21
可以确认，相比于图4A至4C分别所示的膜体声波谐振器，具有图4D和4E所示结构的膜体声波谐振器在抗谐振因子Q和电机械耦合系数k2方面有所提高。图4A中所示的谐振器没有绝缘膜4，而图4B和4C中所示的谐振器具有这样的结构，该结构使得压电薄膜3和绝缘膜4之间的每个边界被部署在锥形末端2a的下端上或者部署在下电极2的外部。另一方面，图4D和4E中所示的谐振器具有这样的结构，其中每个边界被部署在锥形末端2a的上端上或者部署在下电极2的内部(从锥形末端2a的上端到下电极2的上表面的中心)。除了边界的部署以外，图4D和4E中所示的谐振器是通过以下方法步骤制作的：去除除了在被上电极1和下电极2所夹的位置处的压电薄膜3；在已从其去除压电薄膜3的非谐振区段R2中形成绝缘膜4；以及在其上端或内部形成压电薄膜3和绝缘膜4的边界的一部分。
[4.滤波器和双工器的配置]
图5示出了使用本实施例的膜体声波谐振器的双工器的电路图。如图5所示，双工器具有连接到天线(未示出)的端子31、由梯型滤波器组成的接收滤波器32、连接到接收电路(未示出)的输出端子33、用于匹配接收和发送方的阻抗的相位匹配电路34、由梯型滤波器组成的发送滤波器35、以及连接到发送电路(未示出)的输入端子36。接收滤波器32和发送滤波器35由梯型滤波器组成，该梯型滤波器由本实施例的膜体声波谐振器形成。
图6示出了双工器的实施例。在图6中，双工器具有这样一种结构，其中发送滤波器元件42和接收滤波器元件45以面向下的方式被安装在安装衬底43上。安装衬底43内建有线路、移相器和输出端子(未示出)。安装衬底43通过焊点46与发送滤波器元件42和接收滤波器元件45电连接。接收滤波器元件45和发送滤波器元件42分别被形成为各个芯片。
因为本实施例的膜体声波谐振器的值Q很高，所以当利用本实施例的膜体声波谐振器来构造双工器时，可以实现小型的、高性能双工器。
尽管接收滤波器32和发送滤波器35利用本实施例中的膜体声波谐振器来配置，但是也可以采用将膜体声波谐振器滤波器连接到发送方并将表面声波连接到接收方的配置。另外，尽管在图6中采用了发送滤波器元件42和接收滤波器元件45以面向下的方式安装并且被树脂所隐藏的配置，但是它们也可以被配置为用线路安装并且被密封隐藏。另外，代替根据本实施例在安装衬底43上安装一个发送滤波器器件42和一个接收滤波器器件45的双工器，可以采用这样一种配置，其中通过在单个衬底上安装多个发送滤波器和多个接收滤波器来形成多个双工器。在这种情况下，可以利用半导体开关来实现适应于多模式或多频带便携式电话的双工器。
[5.通信模块的配置]
图7示出了包括根据本实施例的膜体声波谐振器的通信模块。该通信模块包括接收滤波器元件45和发送滤波器元件42，这两个元件包括使用根据本实施例的膜体声波谐振器的梯型滤波器。作为各个芯片的接收和发送滤波器元件45和42以面向下的方式被安装在安装衬底43上。半导体器件48和安装衬底43利用线路47来连线。在安装衬底43上，实现了未示出的一个或多个线路、移相器和输出端子。安装衬底43通过焊点46与发送滤波器元件42和接收滤波器元件45电连接。半导体器件48通过安装衬底43中包括的线路与发送滤波器元件42和接收滤波器元件45电连接。安装衬底43通过树脂材料41成模，以便覆盖发送滤波器元件42、接收滤波器元件45和半导体器件48。
通过如上所述的构造，可以实现在同一衬底上安装有图5中所示的双工器和半导体器件48的通信模块。
注意，作为一个示例，优选地通过低噪声放大器来构造半导体器件48。除此之外，由于半导体器件48可以由开关元件组成，因此通过在一个衬底上安装多个发送滤波器、多个接收滤波器和一个半导体开关，可以构造适应多模式的通信模块。
图8示出了具有根据本实施例的膜体声波谐振器的一种示例性通信模块。如图8所示，双工器62包括接收滤波器62a和发送滤波器62b。接收滤波器62a与适应平衡输出的接收端子63a和63b相连。发送滤波器62b经由功率放大器64连接到发送端子65。接收滤波器62a和发送滤波器62b包括本实施例的膜体声波谐振器或者具有膜体声波谐振器的带通滤波器。
在接收信号时，接收滤波器62a仅传递经由天线端子61输入的信号内的、预定频带中的信号，并从接收端子63a和63b输出到外部。在发送信号时，发送滤波器62b仅传递从发送端子65输入并由功率放大器64放大的信号内的、预定频带中的信号，并从天线端子61输出到外部。
通过形成上述具有包括至少一个本实施例的膜体声波谐振器的滤波器的通信模块，可以实现在接收和发送特性上优异并且尺寸较小的通信模块。
图8中所示的通信模块的配置是一个示例，通过另一种类型的包括根据本实施例的膜体声波谐振器或带通滤波器的通信模块，可以获得类似的优点。
[6.通信设备的配置]
图9示出了移动电话单元的射频(RF)块，该移动电话单元是包括根据本实施例的膜体声波谐振器的一种示例性通信设备。在图9所示的配置中，该移动电话单元遵从诸如全球移动通信系统(GSM)和宽带码分多址(W-CDMA)之类的传输方法。本实施例中的GSM通信系统对应于850MHz、950MHz、1.8GHz和1.9GHz。另外，尽管除了图9中所示的结构以外，该移动电话单元还具有麦克风、扬声器、液晶显示屏等等，但是它们未被示出，因为它们对于本实施例的说明不是必要的。这里，接收滤波器73a、77、78、79和80以及发送滤波器73b包括根据本实施例的膜体声波谐振器。
首先，天线切换电路72依据经由天线71输入的接收信号的通信系统是W-CDMA还是GSM来选择要操作的大规模集成(LSI)。当输入的接收信号遵从W-CDMA通信系统时，电路72进行切换以将接收信号输出到双工器73。输入到双工器73的接收信号被接收滤波器73a限制到预定频带并被输出到低噪声放大器(LNA)74作为经平衡的接收信号。然后，LNA 74放大经平衡的接收信号，并将放大后的经平衡接收信号输出到LSI76。LSI76将由LNA 74放大后的经平衡接收信号解调为声音信号，或者控制移动电话单元内每个部件的操作。
相反地，当发送信号时，LSI 76生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器75放大，并且被输入到发送滤波器73b。发送滤波器73b仅传递输入的发送信号内的、预定频带中的信号。经过发送滤波器73b传递的信号随后经由天线切换电路72被从天线71输出到外部。
当输入的接收信号是遵从GSM通信系统的信号时，天线切换电路72选择与频带相对应的接收滤波器77至80中的任何一个，并输出接收信号。频带被接收滤波器77至80中的任何一个所限制的接收信号被输入到LSI 83。基于输入的接收信号，LSI 83执行用于解调为声音信号的处理，或者控制移动电话单元内每个部件的操作。相反地，当要发送信号时，LSI 83生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器81或82放大，并且经由天线切换电路72被从天线71输出到外部。
如上所述，通过在通信设备中包括本实施例的膜体声波谐振器，可以实现在接收和发送特性上优异并且尺寸较小的通信设备。
[7.其他实施例]
根据本实施例的膜体声波谐振器，可以通过在非谐振区段R2中、在上电极1和衬底5之间形成绝缘膜4，来抑制声波在横向方向上从压电薄膜3泄漏并降低损耗。通过将这种膜体声波谐振器用到诸如带通滤波器之类的各种滤波器，还可以实现在通带特性上优异的滤波器。另外，通过将这种膜体声波谐振器用到双工器、通信模块和通信设备，可以改善接收和发送特性，并且可以减小尺寸。

Claims (17)

1.一种膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处。
2.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述衬底被形成为在面对所述下电极的部分形成有空隙。
3.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述下电极具有锥形末端，并且所述压电薄膜和所述绝缘膜之间的边界的一部分被部署在从所述锥形末端的上端看的内部。
4.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜和所述绝缘膜之间的台阶的测量结果小于所述上电极的厚度的测量结果。
5.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述绝缘膜由二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氧化铝中的一种组成。
6.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述绝缘膜由利用玻璃上旋涂方法应用在所述衬底上的二氧化硅形成。
7.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜由氮化铝作为主要成分组成。
8.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜与所述上电极和所述下电极之一之间的接触面积小于凸出在包括衬底表面的平面上的上电极和下电极的各形状之间的公共部分的面积，所述下电极形成在所述表面上。
9.如权利要求2所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜与所述上电极和所述下电极之一之间的接触面积小于所述下电极面对所述空隙的面积。
10.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜与所述上电极和所述下电极之一相接触处部分的形状为椭圆形。
11.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述压电薄膜与所述上电极和所述下电极之一相接触处部分的形状为多边形，组成所述多边形的多条边中的任何一条边不与这多条边中的另一条边平行。
12.如权利要求1所述的膜体声波谐振器，其中所述上电极和所述下电极都由包含钼、钨、钌、铑、铱和铂之一作为主要成分的材料组成。
13.一种滤波器，包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处。
14.一种双工器，包括：
滤波器，包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处。
15.一种包括滤波器和双工器中的任何一个或两者的用于通信的传输模块，其中：
所述滤波器包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处，
所述双工器包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处。
16.如权利要求15所述的传输模块，还包括：
半导体器件；以及
其上安装了所述半导体器件及所述滤波器和所述双工器中的任何一个或两者的衬底。
17.一种通信设备，包括：
用于通信的传输模块，包括半导体器件及滤波器和双工器中的任何一个或两者，
其中所述滤波器包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处，
所述双工器包括：
膜体声波谐振器，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的下电极；
形成在所述下电极上的压电薄膜；
形成在所述压电薄膜上的上电极；以及
邻近于所述上电极和所述衬底之间的压电薄膜而部署的绝缘膜，该绝缘膜位于所述上电极和所述衬底彼此相对的位置处。
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