CN101960717B - 压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的压电薄膜谐振器具有：基板(1)；中间层(7)，其配置在基板(1)上，由绝缘体形成；下部电极(3)，其配置在中间层(7)上；压电膜(4)，其配置在下部电极(3)上；以及上部电极(5)，其配置在隔着压电膜(4)与下部电极(3)相对向的位置处，在下部电极(3)与上部电极(5)相对向的谐振部(8)的区域内，在基板(1)和中间层(7)上，或在下部电极(3)与中间层(7)之间形成有空隙(6)，空隙(6)的区域包括在谐振部(8)的区域内。根据该结构，能够抑制振动能量从谐振区域散逸到基板，从而能够提高品质因数。

Description

压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块及通信装置
技术领域
本发明涉及压电薄膜谐振器。尤其涉及在上部电极与下部电极隔着压电膜而对置的谐振部下方具有空隙的压电薄膜谐振器、以及具有该压电薄膜谐振器的滤波器、通信模块、通信装置。
背景技术
由于以便携电话为代表的无线设备的快速普及，小型且轻量的谐振器以及组合谐振器而构成的过滤器的需求增大。至今为止，一直主要使用电介质和表面声波（SAW）滤波器，但最近正在特别地关注作为高频下的特性良好、且能够实现小型化和单片化的元件的压电薄膜谐振器、以及使用压电薄膜谐振器而构成的滤波器。
作为这样的压电薄膜谐振器之一，公知有FBAR（Film Bulk AcousticResonator，压电薄膜谐振器）类型的谐振器。FBAR在基板上具有上部电极和压电膜和下部电极的层叠构造体（复合膜），在上部电极与下部电极对置的部分的下部电极下方具有贯通孔或空腔（空隙），以防止振动能量散逸到基板。并且，有时在下部电极下方隔着电介质膜形成空隙。可通过从背面对被用作元件基板的例如Si基板进行蚀刻来形成贯通孔。另外，可通过在基板表面的牺牲层图案上形成复合膜等的谐振器、最后去除牺牲层来形成空腔。在下面的说明中，将具有贯通孔作为空隙的压电薄膜谐振器称为“贯通孔型”，将具有空腔作为空隙的压电薄膜谐振器称为“空腔型”。
在如上构成的压电薄膜谐振器中，当在上部电极与下部电极之间施加高频的电信号时，在由上部电极与下部电极夹着的压电膜内部产生因逆压电效应而激励的弹性波或因压电效应引起的变形而产生的弹性波。并且，这些弹性波被转换成电信号。这样的弹性波在上部电极以及下部电极分别与空气接触的面上被全反射，因此成为在厚度方向上具有主位移的厚度纵向振动波。在该元件构造中，在由形成在空隙上的上部电极、压电膜以及下部电极构成的层叠构造体的合计膜厚度H为弹性波的1/2波长的整数倍（n倍）的频率下会发生谐振。弹性波的传播速度V由材料决定，谐振频率F为
F＝nV／2H
利用这样的谐振现象，能够将膜厚作为参数来控制谐振频率，从而能够制造具有期望频率特性的谐振器和过滤器。
作为上部电极和下部电极，可使用铝（Al）、铜（Cu）、钼（Mo）、钨（W）、钽（Ta）、铂（Pt）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、铬（Cr）、钛（Ti）等金属材料，或组合这些金属而成的层叠材料。
另外，作为压电膜，可使用氮化铝（AlN）、氧化锌（ZnO）、锆钛酸铅（PZT）、钛酸铅（PbTiO3）等。尤其是，压电膜优选成膜时在（002）方向上具有取向轴的氮化铝（AlN）以及氧化锌（ZnO）。
作为基板，可使用硅（Si）、玻璃、砷化镓（GaAs）等。
图17是非专利文献1公开的贯通孔型的压电薄膜谐振器的剖面图。如图17所示，在具有热氧化膜（SiO2）102的（100）Si基板101上，Au-Cr膜作为下部电极103、ZnO膜作为压电膜104以及Al膜作为上部电极105形成了层叠构造体。并且，在层叠构造体的下方，形成有空隙（贯通孔）106。空隙106是从（100）Si基板101的背面侧使用各向异性蚀刻而形成的，该各向异性蚀刻使用了KOH水溶液或EDP水溶液（乙二胺和邻苯二酚和水的混合液）。
图18是专利文献1公开的空腔型的压电薄膜谐振器的剖面图。如图18所示，在具有热氧化膜（SiO2）202的基板201上，设有形成有下部电极203、压电膜204以及上部电极205的层叠构造体。在层叠构造体的下方，形成有空隙（空腔）206。在基板201上预先形成岛状的ZnO牺牲层图案，在牺牲层图案上形成层叠构造体，例如使用酸等蚀刻液去除位于层叠构造体下方的牺牲层，由此可形成空隙206。
关于压电薄膜谐振器，为了在下部电极与上部电极对置的谐振区域中得到高的耦合系数，优选使压电薄膜的取向性一致。但是，在下部电极的端部，存在台阶或倾斜，压电薄膜的取向性产生不连续。
该压电膜的不连续部不仅使压电薄膜谐振器的特性劣化，还对可靠性带来严重影响。
为了解决上述课题，专利文献3公开了图19以及图20所示的构造。图19是专利文献3公开的压电薄膜谐振器的平面图。图20是图19中的Z-Z部的剖面图。如图19以及图20所示，在下部电极303与上部电极305对置的区域307的区域中，上述由下部电极端部处的台阶导致的压电膜305的非连续部308位于空隙306的区域外，对上述非连续部308实质上不作为谐振器发挥功能进行了设置。
专利文献1：日本特开昭60-189307号公报
专利文献2：日本特开2006-128993号公报
专利文献3：日本特开2002-140075号公报
非专利文献1：Electron.Lett.,1981年,17卷,507-509页
如图19和图20所示，专利文献3的谐振器在上部电极305与下部电极303对置的谐振区域307内，其一部分309被固定在基板上。在这种结构的情况下，在谐振区域307中产生的振动经由谐振区域307的一部分309泄漏到基板301侧，谐振器的品质因数Q急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制振动能量从谐振区域散逸到基板的压电薄膜谐振器、双工器、通信模块以及通信装置。
本发明的第1压电薄膜谐振器具有：基板；中间层，其配置在所述基板上，由绝缘体形成；下部电极，其配置在所述中间层上；压电膜，其配置在所述下部电极上；以及上部电极，其配置在隔着所述压电膜与所述下部电极相对向的位置处，在所述基板以及所述中间层形成有空隙，或者在所述下部电极与所述上部电极相对向的谐振部的区域中的所述下部电极与所述中间层之间形成有空隙，所述谐振部的区域与所述空隙的区域交叉，在由所述上部电极的端部和所述下部电极的端部围成的所述谐振部的区域内，由所述下部电极的端部构成的弧或边在从所述谐振部的区域中除去所述空隙的区域后的中间区域内的一部分或全部，被固定于所述中间层。
根据本发明，能够抑制来自谐振部的振动能量散逸，防止谐振器的品质因数的下降。
附图说明
图1是实施方式的压电薄膜谐振器的平面图。
图2是图1中的Z-Z部的剖面图。
图3是实施方式的压电薄膜谐振器的平面图。
图4是示出中间区域与品质因数Q之间的关系的特性图。
图5A是压电薄膜谐振器的中间区域的主要部分剖面图。
图5B是压电薄膜谐振器的中间区域的主要部分剖面图。
图5C是压电薄膜谐振器的中间区域的主要部分剖面图。
图6是示出硅氧化膜的膜厚与品质因数Q之间的关系的特性图。
图7是示出铝氧化膜或铝氮化膜的膜厚与品质因数Q之间的关系的特性图。
图8是示出空腔型的压电薄膜谐振器的结构的剖面图。
图9是示出空腔型的压电薄膜谐振器的结构的剖面图。
图10是示出空腔型的压电薄膜谐振器的结构的剖面图。
图11是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的结构的剖面图。
图12A是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图12B是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图12C是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图12D是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图12E是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图12F是示出空腔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13A是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13B是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13C是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13D是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13E是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图13F是示出贯通孔型的压电薄膜谐振器的制造工序的剖面图。
图14是示出具有本实施方式的滤波器的双工器的结构的框图。
图15是示出本实施方式的通信模块的结构的框图。
图16是示出本实施方式的通信装置的结构的框图。
图17是示出非专利文献1公开的谐振器的结构的剖面图。
图18是示出专利文献1公开的谐振器的结构的剖面图。
图19是示出专利文献3公开的谐振器的结构的平面图。
图20是示出专利文献3公开的谐振器的结构的剖面图。
具体实施方式
本发明的第1压电薄膜谐振器的特征在于，其具有：具有：基板；中间层，其配置在所述基板上，由绝缘体形成；下部电极，其配置在所述中间层上；压电膜，其配置在所述下部电极上；以及上部电极，其配置在隔着所述压电膜与所述下部电极相对向的位置处，在所述下部电极与所述上部电极相对向的谐振部的区域内，在所述基板和所述中间层，或在所述下部电极与所述中间层之间形成有空隙，所述空隙的区域包括在所述谐振部的区域内。根据本发明，能够使用简单的制造工序，高效地防止振动能量从谐振部散逸到基板。
第2压电薄膜谐振器的特征在于，其具有：基板；中间层，其配置在所述基板上，由绝缘体形成；下部电极，其配置在所述中间层上；压电膜，其配置在所述下部电极上；以及上部电极，其配置在隔着所述压电膜与所述下部电极相对向的位置处，在所述下部电极与所述上部电极相对向的谐振部的区域内，在所述基板和所述中间层，或在所述下部电极与所述中间层之间形成有空隙，所述谐振部的区域与所述空隙的区域交叉，在由所述上部电极的端部和所述下部电极的端部围成的所述谐振部的区域内，由所述下部电极的端部构成的弧或边在从所述谐振部的区域中除去所述空隙的区域后的中间区域内的一部分或全部中，被固定于所述中间层。根据本发明，能够使用简单的制造工序，高效地防止振动能量从谐振部散逸到基板。
本发明的压电薄膜谐振器以上述结构为基础，可采用下述方式。
即，本发明的压电薄膜谐振器可构成为，所述中间层的膜厚为在该压电薄膜谐振器的反谐振频率下，在该中间层内沿厚度方向传播的弹性波的波长的0.10倍至0.30倍。
本发明的压电薄膜谐振器可构成为，所述中间层由硅氧化物形成。通过采用这种结构，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。尤其是，通过将硅氧化膜的厚度设为压电膜的厚度的0.40倍至0.70倍，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
本发明的压电薄膜谐振器可构成为，所述压电膜由具有以（002）方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌形成。根据该结构，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
本发明的滤波器具有上述结构的压电薄膜谐振器。另外，本发明的通信模块具有上述结构的滤波器。另外，本发明的通信装置具有上述结构的通信模块。根据这些结构，能够使用简单的制造工序，抑制从谐振部的振动能量散逸。由此，能够提供高性能的滤波器、通信模块、通信装置。
（实施方式）
[1.压电薄膜谐振器的结构]
图1是实施方式的压电薄膜谐振器的平面图。图2是图1中的Z-Z部的剖面图。如图1及图2所示，压电薄膜振荡器是对例如由硅形成的基板1、下部电极3、压电膜4以及上部电极5进行层叠而形成的。基板1具有空隙6。下部电极3由钌（Ru）形成。压电膜4由氮化铝（AlN）形成。上部电极5由Ru形成。谐振部8（谐振区域）是下部电极3与上部电极5隔着压电膜4而对置的区域。并且，图1中的谐振部8是标注了点状阴影的区域。另外，如图3所示，中间区域9是从谐振部9的区域中除去空隙6的区域后的区域。另外，在中间区域9中，下部电极3被固定在中间层7上。并且，图3是为了确定中间区域9的位置而在图1所示的平面图中仅对中间区域9标注了阴影的图。另外，下部电极3的厚度约为250nm，压电膜4的厚度约为1.2μm，上部电极5的厚度约为250nm。另外，下部电极3的端部3a具有30°的倾斜。
图4示出未形成有中间层7的压电薄膜谐振器中的下部电极3的端部3a与基板1之间的距离d、与反谐振点处的品质因数Q之间的关系。具体而言，图4为在未形成有中间层7的压电薄膜谐振器中使用有限要素法计算距离d对反谐振点处的品质因数Qa造成的影响的结果。图5A是示出端部3a与基板1之间的距离为d1的状态的剖面图。图5B是示出端部3a与基板1之间的距离为0的状态的剖面图。图5C是示出端部3a与基板1之间的距离d为d2的状态的剖面图。在图4中，下部电极3的端部3a与基板1的端部重合时（参照图5B）的品质因数Qa描绘成d＝0，将下部电极3与基板1重合时（参照图5A）的品质因数Qa描绘成范围A，将下部电极3与基板1分离时（参照图5C）的品质因数Qa描绘成范围B。
如图4的范围B所示，可确认如果下部电极4不与基板1接触，则反谐振点处的品质因数Qa按照一定值推移，而与从下部电极3的端部3a到基板1的距离无关。另一方面，可确认如图4的范围A所示，当下部电极3与基板1接触时，品质因数Qa急剧减小，随着从下部电极3的端部3a到基板1的距离即中间区域9的宽度增加，品质因数Qa的减小量增加。这表示，在专利文献3的构造中，由于基板与谐振部的区域接触，不能忽视散逸到基板上的弹性能量。
图6是在图1所示的压电薄膜谐振器中使用将硅氧化膜用作中间层7的模型来计算硅氧化膜的膜厚对反谐振点处的品质因数Qa造成的影响的结果。此时的中间区域9的宽度d为3μm。图中，虚线表示的值为图4的范围B中的品质因数Qa的平均值。如图6所示，可知品质因数Qa通过增加硅氧化膜（中间层7）的厚度而得到改善，并且当使硅氧化膜（中间层7）的厚度增加时，品质因数Qa在600nm左右具有峰值，当进一步变厚时，品质因数Qa降低。根据图6所示的结果，为了实现比不设置中间区域9的情况下的品质因数Qa高的品质因数Qa，优选将硅氧化膜（中间层7）的厚度设为450nm到800nm的范围。
根据上述结构，使硅氧化膜（中间层7）的厚度接近在硅氧化膜中沿厚度方向传播的弹性波的反谐振点处的波长的1/4，由此要泄漏到基板1侧的弹性波在中间层7上发生反射，从而能够将弹性波封闭在谐振部8内。
这里，如果设中间层7的厚度方向的刚度为C，密度为ρ，则音速v可根据算式
ｖ＝（C/ρ）1/2
来计算。另外，基于通过上述算式算出的音速v、以及频率f，根据算式
T1＝（1/4）×（v/f）
计算与波长的1/4相当的中间层7的厚度T1。另外，当被固定的下部电极3的端部3a相对于基板1的表面具有α的角度时，与波长的1/4相当的中间层7的厚度T2可根据算式
T2＝（1/4）×（v/f）cosα
来计算。
（表1）示出硅氧化膜、铝氮化膜、以及铝氧化膜的用于计算的物理常数（刚度C、密度ρ）、根据该物理参数而算出的音速v、根据所述物理常数而算出的中间层7的最佳厚度T1和T2。并且，用于计算音速v、中间层7的厚度T1和T2的频率f为1.91GHz。
[表1]
硅氧化膜的厚度400nm～800nm在反谐振点处相当于在硅氧化膜中沿厚度方向传播的弹性波的波长的大约0.10～0.30倍。
图7是将铝氧化膜或铝氮化膜用作中间层7的材料时的计算品质因数Qa相对于中间层7的膜厚的变化而得到的结果。根据图7所示的结果可知，品质因数Qa发生与由硅氧化膜形成中间层7时（参照图6）相同的变化。另外，根据图7所示的结果，为了实现比不设置中间区域9的情况下的品质因数Qa高的品质因数Qa，优选将由铝氧化膜形成的中间层7的厚度设为570nm到1500nm的范围。另外，在由铝氮化膜形成中间层7的情况下，优选将中间层7的厚度设为600nm～1600nm的范围。
关于作为中间层7的绝缘体，其厚度相当于反谐振点处的波长的0.10～0.30倍是很重要的，如果满足该条件，则即使是上述实施方式以外的结构，也能得到同样的效果。例如，中间层7可由锌氧化物、钽氧化物、硅氮化物等任何绝缘体形成。
并且，在上述实施方式中，将中间层7设为单层，但可通过层叠厚度相当于反谐振点处的波长的0.10～0.30倍的多个绝缘膜，取得更好的效果。另外，在层叠多个绝缘膜形成中间层7的结构中，构成中间层7的膜无需全部是绝缘膜，与下部电极3接触的最上层以外的层也可以由金属膜形成。
以上，作为实施方式，说明了贯通孔型压电薄膜谐振器，但在空腔型压电薄膜谐振器中，通过设置中间层7也能得到同样的效果。
图8～图10是将本发明的结构应用于空腔型的压电薄膜谐振器时的剖面图。图示的空腔型压电薄膜谐振器与贯通孔型压电薄膜谐振器相同，具有基板11、下部电极13、压电膜14、上部电极15以及中间层17。另外，上部电极15、下部电极13、以及压电膜14重叠的区域为谐振部18，在谐振部18中下部电极13与中间层17接触的区域为中间区域19。另外，下部电极13的下方形成有空隙，图8所示的空隙16a形成于中间层17与下部电极13之间。另外，除去中间层17的一部分，在基板11与下部电极13之间形成有图9所示的空隙16b。图8以及图9所示的空隙16a以及16b是在压电薄膜谐振器制造时在中间层17上形成牺牲层、在牺牲层上形成下部电极13后除去牺牲层而形成的，因此空隙16a以及16b的边缘部的下部电极13产生了台阶。另外，在基板11以及中间层17上形成有图10所示的空隙16c，下部电极13平坦地形成。
图11所示的压电薄膜谐振器的构造为，由绝缘膜形成的中间层27覆盖谐振部8的前表面。另外，图11所示的压电薄膜谐振器具有与图1所示的压电薄膜谐振器大致相同的结构，对相同结构标注了相同的标号。在中间层27由硅氧化膜形成的情况下，硅氧化膜具有与用作压电膜4的AlN或ZnO相反的温度系数，可得到谐振特性的温度补偿效果。
并且，在日本特开2005-236338号公报公开的结构中，示出了通过将作为压电膜的AlN与作为温度补偿膜的SiO2的膜厚比设为0.1～0.5，可得到良好的温度特性。图11所示的构造中，与图1、图8、图9以及图10所示的构造相同，下部电极3的端部3a隔着中间层27被固定在基板1上，因此可得到上述的Q値改善效果。
但是，在中间层27覆盖谐振部8的前表面的情况下，导致机电耦合系数的大幅度恶化。另外，在中间层27由SiO2形成的情况下，一般硅氧化膜的机械Q值低，所以也会导致损耗增大。
[2.压电薄膜谐振器的制造方法]
[2-1.空腔型压电薄膜谐振器的制造方法]
图12A～图12F示出图8所示的空腔型压电薄膜谐振器的制造工序。在图8所示的压电薄膜谐振器中，基板11为以（100）面切割的Si基板。下部电极103由Ru膜形成。并且，基板11也可以使用石英基板等，来替代Si基板。另外，压电膜14由AlN形成。另外，上部电极15由Ru膜形成。
首先，如图12A所示，在基板11上对由硅氧化膜构成的中间层17进行成膜。中间层17可通过PECVD（Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积）法或热氧化处理法进行成膜。
接着，如图12B所示，在中间层17上对作为牺牲层31的材料进行成膜，通过光刻处理和蚀刻处理进行形成图案。此时，牺牲层31的图案比上部电极15与下部电极13重叠的区域小。由于牺牲层31最终被除去，因此，只要易于以化学方式除去，则材料的选择是任意的。例如，牺牲层31可由抗蚀剂、聚酰亚胺、多晶硅、PSG（Phospho Silicate Glass，磷硅玻璃）、金属膜等形成。
接着，如图12C所示，在中间层17以及牺牲层31上形成下部电极13。下部电极13作为层叠膜，在0.6～1.2Pa压力下的氩（Ar）气体气氛中经溅射成膜而形成。并且，利用光刻处理和蚀刻处理将下部电极13构图为期望的形状。
接着，如图12D所示，在下部电极13以及基板11上形成压电膜14。压电膜14可由AlN形成。在本实施方式中，在大约0.3Pa压力的Ar／N2混合气体气氛中，使用Al靶进行溅射成膜。
接着，如图12E所示，在压电膜14上形成上部电极15。上部电极15由Ru膜形成，在0.6～1.2Pa压力的Ar气体气氛中进行溅射成膜。压电膜14以及上部电极15分别使用湿蚀刻处理以及干蚀刻处理进行加工。
最后，如图12F所示，可通过除去牺牲层31来形成空隙16a。由此，完成了空腔型压电薄膜谐振器。
在本实施方式中，未实施对中间层17的加工，但上部电极15与下部电极13重叠的区域以外的中间层17对电气特性以及机械特性没有影响，所以即使除去也无妨。
[2－2.贯通孔型压电薄膜谐振器的制造方法]
图13A～图13F示出图1以及图2所示的贯通孔型压电薄膜谐振器的制造工序。在图1以及图2所示的压电薄膜谐振器中，基板1使用了以（111）面切割的Si基板。并且，基板1也可以使用石英基板等，来替代Si基板。另外，下部电极3由Ru层形成。另外，压电膜4由AlN形成。另外，上部电极5由Ru膜形成。
首先，如图13A所示，在基板1上对由硅氧化膜构成的中间层7进行成膜。中间层7可通过PECVD法或热氧化处理法进行成膜。
接着，如图13B所示，在中间层7上形成下部电极3。下部电极3作为层叠膜，在0.6～1.2Pa压力下的氩（Ar）气体气氛中经溅射成膜而形成。并且，利用光刻处理和蚀刻处理将下部电极3构图为期望的形状。
接着，如图13C所示，在压电膜4上形成下部电极3以及中间层7.压电膜4可以通过在大约0.3Pa压力下的Ar/N2气体气氛中使用Al靶对A1N进行溅射成膜而形成。
接着，如图13D所示，在压电膜4上形成上部电极5。上部电极5可通过在0.6～1.2Pa压力下的Ar气体气氛中对Ru膜进行溅射成膜而形成。接着，分别使用湿蚀刻处理以及干蚀刻处理对压电膜4以及上部电机5进行加工。
接着，如图13E所示，从基板1的背面侧实施干蚀刻处理，形成空隙6（贯通孔）。
最后，利用湿蚀刻处理除去谐振区域的中间层7（硅氧化膜）。由此，完成了贯通孔型压电薄膜谐振器。
并且，在上部电极5与下部电极3重叠的区域以外的中间层7对电气特性以及机械特性没有影响，所以即使除去也无妨。
以上，对本发明的压电薄膜谐振器的实施方式进行了详细说明，但本发明的特定实施方式不限于此，可在权利要求书记载的本发明主旨范围内进行各种变形/变更。
[3.具有滤波器的双工器的结构]
便携电话终端、PHS（Personal Handy-phone System，个人手持式电话系统）终端、无线LAN系统等的移动通信（高频无线通信）中安装有双工器。双工器具有通信电波等的发送功能以及接收功能，用于发送信号与接收信号的频率不同的无线装置。
图14示出具有本实施方式的滤波器的双工器的结构。双工器52具有相位匹配电路53、接收滤波器54、以及发送滤波器55。相位匹配电路53是为了防止从发送滤波器55输出的发送信号流入接收滤波器54侧而调整接收滤波器54的阻抗的相位的元件。另外，相位匹配电路53上连接有天线51。接收滤波器54由带通滤波器构成，该带通滤波器仅使经由天线51输入的接收信号中的预定频带通过。另外，接收滤波器54上连接有输出端子56。发送滤波器55由带通滤波器构成，该带通滤波器仅使经由输入端子57输入的发送信号中的预定频带通过。另外，发送滤波器55与输入端子57连接。这里，接收滤波器54以及发送滤波器55中包含本实施方式中的压电薄膜谐振器。另外，接收滤波器54以及发送滤波器55是本发明的滤波器的一例。
如上所述，接收滤波器54以及发送滤波器55具有本实施方式的压电薄膜谐振器，由此能够抑制来自谐振部的振动能量散逸，防止谐振器的品质因数的下降。
[4.通信模块的结构]
图15示出具有本实施方式的压电薄膜谐振器或上述双工器的通信模块的一例。如图15所示，双工器62具有接收滤波器62a和发送滤波器62b。另外，接收滤波器62a与例如对应于平衡输出的接收端子63a以及63b连接。另外，发送滤波器62b经由功率放大器64与发送端子65连接。这里，接收滤波器62a以及发送滤波器62b中包含本实施方式中的压电薄膜谐振器。
在进行接收动作时，接收滤波器62a仅使经由天线端子61输入的接收信号中的预定频带的信号通过，从接收端子63a以及63b输出到外部。另外，在进行发送动作时，发送滤波器62b仅使从发送端子65输入经功率放大器64放大后的发送信号中的预定频带的信号通过，从天线端子61输出到外部。
如上所述，通信模块的接收滤波器62a以及发送滤波器62b具有本实施方式的压电薄膜振荡器或双工器，由此能够抑制来自谐振部的振动能量散逸，防止谐振器的品质因数的下降。
并且，图15所示的通信模块的结构只是一例，即使将本发明的压电薄膜谐振器安装在其它方式的通信模块中，也能得到相同效果。
[5.通信装置的结构]
图16示出便携电话终端的RF模块，作为具有本实施方式的通信模块的通信装置的一例。图16所示的结构表示对应于GSM（Global Systemfor Mobile Communications，全球移动通讯系统）通信方式以及W-CDMA（Wideband Code Divition Multiple Access，宽带码分多址）通信方式的便携电话终端的结构。另外，本实施方式中的GSM通信方式对应于850MHz频段、950MHz频段、1.8GHz频段、1.9GHz频段。另外，除了图16所示的结构以外，便携电话终端还具有麦克风、扬声器、液晶显示器等，但在本实施方式的说明中不需要，所以省略图示。这里，接收滤波器73a、77、78、79、80以及发送滤波器73b中包含本实施方式的滤波器。
首先，天线切换电路72根据经由天线71输入的接收信号的通信方式是W-CDMA还是GSM，选择作为动作対象的LSI。当输入的接收信号与W-CDMA通信方式对应时，切换为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73限制为预定频带，平衡型的接收信号被输出到LNA74。LNA74对输入的接收信号进行放大，输出到LSI76。在LSI76中，根据输入的接收信号，进行解调为声音信号的解调处理，或对便携电话终端内的各部进行动作控制。
另一方面，在发送信号的情况下，LSI76生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器75放大后输入到发送滤波器73b。发送滤波器73b仅使输入的发送信号中的预定频带的信号通过。从发送滤波器73b输出的发送信号经由天线切换电路72从天线71输出到外部。
另外，当输入的接收信号为与GSM通信方式对应的信号时，天线切换电路72根据频带选择接收滤波器77～80中的某一个，输出接收信号。由接收滤波器77～80中的某一个接收滤波器进行了频带限制的接收信号被输入到LSI83。LSI83根据输入的接收信号，进行解调为声音信号的解调处理，或对便携电话终端内的各部进行动作控制。另一方面，在发送信号的情况下，LSI83生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器81或82放大后经由天线切换电路72从天线71输出到外部。
如上所述，通信装置具有本实施方式的通信模块，由此能够抑制来自谐振部的振动能量散逸，防止谐振器的品质因数的下降。
[6.实施方式的效果及其它]
根据本实施方式，能够抑制来自谐振部的振动能量散逸，防止谐振器的品质因数的下降。根据本实施方式，利用简单的制造方法，能够制造可抑制来自谐振部的振动能量散逸的压电薄膜谐振器。
另外，中间层7可采用由硅氧化物形成的结构。通过采用这样的结构，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。尤其是，通过将硅氧化膜的厚度设为压电膜4的厚度的0.40倍至0.70倍，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
另外，作为中间层7的绝缘体使用铝氧化膜，由此能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。尤其是，通过将铝氧化膜的厚度设为压电膜4的厚度的0.50倍至1.30倍，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
另外，作为中间层7的绝缘体使用铝氮化膜，由此能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。尤其是，通过将铝氮化膜的厚度设为压电膜4的厚度的0.50倍至1.40倍，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
另外，压电膜4可采用由具有以（002）方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌形成的结构。根据该结构，能够提供具有良好谐振特性的压电薄膜谐振器。
另外，滤波器、通信模块、通信装置具有本实施方式的压电薄膜谐振器，由此能够使用简单的制造工序，抑制来自谐振部的振动能量散逸。因此，能够提供高性能的滤波器、通信模块、通信装置。
产业上的可利用性
本发明的压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块以及通信装置在能够接收或发送预定频率信号的设备中是有用的。

Claims (7)

1.一种压电薄膜谐振器，其具有：
基板；
中间层，其配置在所述基板上，由绝缘体形成；
下部电极，其配置在所述中间层上；
压电膜，其配置在所述下部电极上；以及
上部电极，其配置在隔着所述压电膜与所述下部电极相对向的位置处，
在所述基板以及所述中间层形成有空隙，或者在所述下部电极与所述上部电极相对向的谐振部的区域中的所述下部电极与所述中间层之间形成有空隙，
所述谐振部的区域与所述空隙的区域交叉，
在由所述上部电极的端部和所述下部电极的端部围成的所述谐振部的区域内，由所述下部电极的端部构成的弧或边在从所述谐振部的区域中除去所述空隙的区域后的中间区域内的一部分或全部，被固定于所述中间层。
2.根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，
所述中间层的膜厚为在该压电薄膜谐振器的反谐振频率下，在该中间层内沿厚度方向传播的弹性波的波长的0.10倍至0.30倍。
3.根据权利要求1或2所述的压电薄膜谐振器，其中，
所述中间层由硅氧化物形成。
4.根据权利要求1或2所述的压电薄膜谐振器，其中，
所述压电膜由具有以002方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌形成。
5.一种滤波器，其具有权利要求1所述的压电薄膜谐振器。
6.一种通信模块，其具有对接收信号进行滤波的接收滤波器和对发送信号进行滤波的发送滤波器，所述接收滤波器和发送滤波器是权利要求5所述的滤波器。
7.一种通信装置，其具有权利要求6所述的通信模块。
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