CN104242862B

CN104242862B - 声波装置

Info

Publication number: CN104242862B
Application number: CN201410255261.8A
Authority: CN
Inventors: 谷口真司; 西原时弘
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2018-05-01
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: US20140361664A1; JP6185292B2; US9929715B2; JP2014239392A; CN104242862A

Abstract

本发明提供了一种声波装置。该声波装置包括：压电膜，其位于基板上；下电极和上电极，其隔着压电膜而彼此面对；温度补偿膜，其位于下电极和上电极中的至少一个的与压电膜相反的一侧的表面上，并且具有符号与压电膜的弹性常数温度系数相反的弹性常数温度系数；以及附加膜，其位于温度补偿膜的与压电膜相反的一侧的表面上，并且具有大于温度补偿膜的声学阻抗的声学阻抗。

Description

声波装置

技术领域

本发明涉及一种声波装置。

背景技术

使用体声波(BAW)的压电薄膜谐振器用于诸如移动电话的无线装置的滤波器和双工器。压电薄膜谐振器具有被设计为具有隔着压电膜彼此面对的下电极和上电极。其中下电极和上电极隔着压电膜彼此面对的区域是谐振区域。压电薄膜谐振器的压电膜通常具有负弹性常数温度系数。因此，压电薄膜谐振器的谐振频率随着温度增加而偏移到低频侧。如上所述，在使用压电薄膜谐振器的声波装置中，谐振频率、反谐振频率和通带由于温度而改变。

为了抑制由于温度导致的频率改变，已经提出了下述压电薄膜谐振器，其使用具有符号与压电膜相反的弹性常数温度系数的绝缘膜作为温度补偿膜(例如，参见日本专利申请公开No.58-137317、2013-38471、2013-34130和2013-38658)。为了抑制由于使用温度补偿膜引起的机电耦合系数的降低，提出了下述压电薄膜谐振器，其包括形成在温度补偿膜的上表面和下表面上的短路导电膜；以及下述压电薄膜谐振器，其包括嵌入在下电极或上电极中的温度补偿膜(例如，参见日本专利申请公开No.60-16010、美国专利申请公开No.2011/0266925和美国专利No.6420820)。此外，已知的是，当谐振区域中的电极的周部薄于中心部分时，谐振特性劣化(参见日本专利申请公开No.2006-109472)。

当温度补偿膜位于压电膜中以抑制由于温度导致的频率变化时，机电耦合系数降低。当温度补偿膜嵌入在下电极或上电极中时，温度补偿膜的上表面和下表面上的电极被短路，并且因此，谐振区域中的下电极或上电极的周部薄于中心部分，并且谐振特性劣化(参见日本专利申请公开No.2006-109472).

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种声波装置，其包括：压电膜，其位于基板上；下电极和上电极，其隔着压电膜而彼此面对；温度补偿膜，其位于下电极和上电极中的至少一个的与压电膜相反的一侧的表面上，并且具有符号与压电膜的弹性常数温度系数相反的弹性常数温度系数；以及附加膜，其位于温度补偿膜的与压电膜相反的一侧的表面上，并且具有大于温度补偿膜的声学阻抗的声学阻抗。

附图说明

图1A是示出根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图1B是沿着图1A中的线A-A截取的截面图，并且图1C是谐振区域的放大示意截面图；

图2A至图2D是示出根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第1)；

图3A至图3C是示出根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第2)；

图4A和图4B是示出根据第一比较示例和第一实施方式的压电薄膜谐振器的谐振频率与反谐振频率的温度依赖性的图；

图5A示出了谐振频率的Q值的模拟结果，图5B示出了反谐振频率的Q值的模拟结果，并且图5C示出了机电耦合系数的模拟结果；

图6A示出了谐振频率的Q值的测量结果，图6B示出了反谐振频率的Q值的测量结果，并且图6C示出了机电耦合系数的测量结果；

图7A是示出根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图7B是沿着图7A中的线A-A截取的截面图；并且图7C是谐振区域的放大示意性截面图；

图8A至图8D是示出根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第1)；

图9A至图9C是示出根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第2)；

图10A示出了谐振频率的Q值的测量结果，图10B示出了反谐振频率的Q值的测量结果，并且图10C示出了机电耦合系数的测量结果；

图11A是示出根据第三实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图11B是沿着图11A中的线A-A截取的截面图；并且图11C是谐振区域的放大示意性截面图；

图12A至图12D是示出根据第三实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第1)；

图13A至图13D是示出根据第三实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图(第2)；

图14A是示出根据第四实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，并且图14B是沿着图14A中的线A-A截取的截面图；

图15A是示出根据第五实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，并且图15B是沿着图15A中的线A-A截取的截面图；以及

图16是示出根据第六实施方式的梯型滤波器的电路图。

具体实施方式

下面，将参考附图描述本发明的实施方式。

第一实施方式

第一实施方式描述在诸如滤波器的声波装置中采用的具有FBAR(膜体声波谐振器)的压电薄膜谐振器。图1A是示出根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图1B是沿着图1A中的线A-A截取的截面图，并且图1C是谐振区域的放大示意截面图。如图1A至图1C中所示，附加膜12位于由例如硅(Si)基板制成的基板10上，从而在附加膜12与基板10的上表面之间形成具有圆顶形凸起的空隙30。圆顶形凸起具有下述形状：空隙30的高度在空隙30的周围较低并且空隙30的高度在离空隙30的中心越近的位置越高。

温度补偿膜14位于附加膜12上。下电极16位于温度补偿膜14上。附加膜12、温度补偿膜14和下电极16具有相同的形状。附加膜12具有大于温度补偿膜的声学阻抗。附加膜12例如为通过从基板10一侧按顺序堆叠铬(Cr)膜和钌(Ru)膜而形成的金属膜。温度补偿膜14具有符号与压电膜18相反的弹性常数温度系数。温度补偿膜14例如为添加有氟的氧化硅膜(SiOF膜)。下电极16例如由Ru膜制成。温度补偿膜14位于附加膜12与下电极16之间，并且从而附加膜12与下电极16没有彼此接触并且没有短路。因此，附加膜12对于声波的激发没有电气贡献。

由在(002)方向上具有主轴的氮化铝(AlN)制成的压电膜18位于下电极16和基板10上。上电极20位于压电膜18上以具有面对下电极16的区域(谐振区域32)。谐振区域32是下述区域，其具有椭圆形状并且声波以厚度延伸模式在该区域中谐振。上电极20由例如通过从压电膜18一侧按顺序堆叠Ru膜和Cr膜形成的金属膜制成。

用于蚀刻牺牲层的引入路径34形成在其中堆叠附加膜12、温度补偿膜14和下电极16的堆叠部分中。牺牲层是用于形成空隙30的层。压电膜18没有覆盖引入路径34的前端附近，并且堆叠部分在引入路径34的前端处具有孔部36。用于提供针对下电极16的电气连接的孔径38形成在压电膜18中。由金(Au)制成的用于外部连接的凸块的下层膜可以位于孔径38的底部处的下电极16上。

基板10可以是石英基板、玻璃基板、陶瓷基板或砷化镓(GaAs)基板以替代Si基板。下电极16和上电极20可以由单层膜制成，该单层膜由铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、铑(Rh)或铱(Ir)或上述的多层膜形成(替代Ru和Cr)。

压电膜18可以由氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)或钛酸铅(PbTiO₃)(替代AlN)制成。另外，压电膜18主要包含AlN，并且可以包含其它元素以改进谐振特性或压电性。例如，使用钪(Sc)作为添加剂元素改进了压电膜18的压电性，并且改进了压电薄膜谐振器的有效机电耦合系数。

温度补偿膜14具有符号与压电膜18相反的弹性常数温度系数以改进温度特性。例如，压电膜18在由AlN制成时具有负弹性常数温度系数。因此，诸如SiOF膜的具有正弹性常数温度系数的材料用作温度补偿膜14。替代SiOF，能够使用具有正弹性常数温度系数的材料，并且可以使用诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氧化锗膜的绝缘膜。上述膜可以不具有化学计量组成。另外，温度补偿膜14可以是主要包含氧化硅、氮化硅或氧化锗并且包含其它元素以改进谐振特性或温度特性的诸如SiOF膜的绝缘膜。例如，温度补偿膜14主要包含氧化硅，并且可以添加氟(F)、氢(H)、CH₃、CH₂、氯(Cl)、碳(C)、氮(N)、磷(P)和硫(S)中的一种或多种。如上所述，使用添加有其它元素的氧化硅膜用于温度补偿膜允许温度补偿膜14具有高弹性常数温度系数，并且允许减少温度补偿膜14的膜厚度。

附加膜12具有大于温度补偿膜14的声学阻抗。例如当温度补偿膜14由SiOF膜制成时，附加膜12能够由Ru膜、Cr膜、Ru和Cr的多层膜、氮化铝(AlN)膜或氧化铝(Al₂O₃)制成。如上所述，可以选择与下电极16、上电极20或压电膜18中包括的材料相同的材料用于附加膜12。

图2A至图3C是示出根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图。通过使用牺牲层来形成空隙30以制造图1A至图1C中所示的压电薄膜谐振器。然而，下面描述形成附加膜12、温度补偿膜14、下电极16、压电膜18和上电极20的方法，并且省略其它描述。

如图2A中所示，附加膜12形成在基板10上。例如通过溅射、真空蒸镀或CVD(化学气相沉积)来形成附加膜12。如图2B中所示，温度补偿膜14形成在附加膜12上。通过例如溅射或CVD来形成温度补偿膜14。如图2C中所示，下电极16形成在温度补偿膜14上。通过例如溅射、真空蒸镀或CVD来形成下电极16。

如图2D中所示，通过光刻和蚀刻将附加膜12、温度补偿膜14和下电极16一体图案化为想要的形状。如上所述，附加膜12、温度补偿膜14和下电极16的一体处理简化了制造工艺，并且使其具有相同的形状。

如图3A中所示，压电膜18形成在下电极16和基板10上。通过例如溅射、真空蒸镀或CVD来形成压电膜18。如图3B中所示，上电极20形成在压电膜18上。通过例如溅射、真空蒸镀或CVD来形成上电极20。该处理形成其中下电极16与上电极20重叠的谐振区域32。

如图3C中所示，通过使用光刻胶(未示出)作为蚀刻掩模来蚀刻压电膜18。该处理形成用于向下电极16提供电气连接的孔径38。上电极20可以用作蚀刻掩模以替代光刻胶。通过湿法蚀刻或干法蚀刻来蚀刻压电膜18。当压电膜18由AlN制成时，可以使用包括磷酸的溶液作为用于蚀刻压电膜18的蚀刻液体。

制造了第一实施方式的压电薄膜谐振器，并且测量频率的温度依赖性。制造的压电薄膜谐振器的附加膜12是通过从基板10一侧按顺序堆叠膜厚度为100nm的Cr膜和膜厚度为30nm的Ru膜而形成的金属膜。温度补偿膜14是膜厚度为135nm并且F的浓度为9原子％的SiOF膜。下电极16是膜厚度为130nm的Ru膜。压电膜18是膜厚度为1.2μm的AlN膜。上电极20是通过从压电膜18一侧按顺序堆叠膜厚度为210nm的Ru膜和膜厚度为40nm的Cr膜形成的金属膜。为了比较，制造了具有第一比较示例的压电薄膜谐振器，其具有与第一实施方式相同的结构，不同之处在于没有形成温度补偿膜14，并且测量其频率的温度依赖性。

图4A和图4B是示出根据第一比较示例和第一实施方式的压电薄膜谐振器的谐振频率与反谐振频率的温度依赖性的图。通过测量压电薄膜谐振器的反射特性S11来获得谐振频率fr。通过测量压电薄膜谐振器的通过特性S21来获得反谐振频率fa。图4A和图4B示出了当从-35℃到85℃以20℃为间隔测量S11和S21时的压电薄膜谐振器的S11和S21的测量结果。

如图4A中所示，第一比较示例的压电薄膜谐振器具有-27.3ppm/℃的谐振频率fr的温度系数以及-32.1ppm/℃的反谐振频率fa的温度系数。另一方面，如图4B中所示，第一实施方式的压电薄膜谐振器具有-11.6ppm/℃的谐振频率fr的温度系数以及-10.5ppm/℃的反谐振频率fa的温度系数。如上所述，与第一比较示例相比，第一实施方式的温度系数改善了大约20ppm/℃。频率的温度系数在第一实施方式中小的原因在于放置了具有符号与压电膜18相反的弹性常数温度系数的温度补偿膜14。如上所述，能够通过将温度补偿膜14放置在下电极16的与压电膜18相反的一侧的表面上来减少谐振频率和反谐振频率的温度依赖性。

接下来将描述测量第一实施方式的压电薄膜谐振器的谐振频率的Q值、反谐振频率的Q值以及机电耦合系数的模拟。表1示出了在该模拟中使用的压电薄膜谐振器的各层的材料和膜厚度。为了进行比较，对于不包括附加膜12的第二比较示例的压电薄膜谐振器执行模拟。附加膜12、温度补偿膜14和下电极16的膜厚度被调整为使得在模拟中使用的采样1至3具有相同的温度特性(大约-10ppm/℃的谐振频率的温度系数)。另外，保护膜位于上电极20上。

[表1]

单位：nm

图5A示出了谐振频率的Q值的模拟结果，图5B示出了反谐振频率的Q值的模拟结果，并且图5C示出了机电耦合系数的模拟结果。如图5A和图5B中所示，与不包括附加膜12的采样3(第二比较示例)相比，包括附加膜12的采样1和采样2(第一实施方式)具有良好的谐振频率和反谐振频率的Q值。提供附加膜12的原因导致如下地考虑良好的Q值。

也就是说，当没有提供附加膜12时，声波能量被约束在形成在上电极20(未示出)上的保护膜与温度补偿膜14之间，并且其强度在离温度补偿膜14和保护膜(未示出)的距离越近的位置处越低。因此，温度补偿膜14位于声波能量较低的部分中，并且温度补偿膜14需要被加厚以改进温度特性(如表1中所示)。另一方面，当提供了附加膜12时，声波能量被约束在附加膜i12与保护膜(未示出)之间。因此，温度补偿膜14位于声波能量大于没有提供附加膜12的情况的部分中，并且能够减少用于改进温度特性的温度补偿膜14的厚度(如表1中所示)。如上所述，提供附加膜12允许减少用于改进温度特性的温度补偿膜14的厚度，并且因此，在采样1和采样2中改进了谐振频率和反谐振频率的Q值(第一实施方式)。当如上所述，温度补偿膜位于压电膜中时，机电耦合系数降低。然而，在采样1和采样2(第一实施方式)中，温度补偿膜14位于下电极16下方，并且因此，能够获得良好的机电耦合系数(如图5C中所示)。

另外，如图5A至图5C中所示，当在附加膜12为Ru膜(采样1)和AlN膜(采样2)的情况之间，单位面积的质量被使得相同时，在这两种情况之间，获得了彼此相等的Q值和机电耦合系数。

制造了第一实施方式的压电薄膜谐振器，并且测量了谐振频率的Q值、反谐振频率的Q值和机电耦合系数。表2示出了所制造的压电薄膜谐振器的各层的材料和膜厚度。附加膜12、温度补偿膜14和下电极16的厚度被调整为使得所制造的采样4、5具有相同的温度特性(大约-10ppm/℃的谐振频率的温度系数)。保护膜位于上电极20上。

[表2]

单位：nm

图6A示出了谐振频率的Q值的测量结果，图6B示出了反谐振频率的Q值的测量结果，并且图6C示出了机电耦合系数的测量结果。如图6A至图6C中所示，采样4和采样5(第一实施方式)在谐振频率的Q值、反谐振频率的Q值和机电耦合系数方面获得了良好的结果。样本5的反谐振频率的Q值大于采样4。这是因为，采样4仅使用了Cr膜用于附加膜12，而采样5除了使用Cr膜之外，还使用了具有大于Cr的声学阻抗的Ru膜用于附加膜12并且减小了下电极16的厚度。这允许采样5减少温度补偿膜14的膜厚度以获得与采样4相同的温度特性，这是因为采样5中的温度补偿膜14离压电膜18更近，并且因此，改进了反谐振频率的Q值。如上所述，能够通过使用具有高声学阻抗的膜用于附加膜12并且减少下电极16的厚度来减少温度补偿膜14的厚度，因此能够改进谐振特性。

如上所述，第一实施方式将温度补偿膜4定位在下电极16的与压电膜18相反的一侧的表面上，并且温度补偿膜14具有符号与压电膜18的弹性常数温度系数相反的弹性常数温度系数。该结构允许减少频率的温度依赖性，如图4A和图4B中所示，另外，附加膜12位于温度补偿膜14的与压电膜18相反的一侧的表面上，并且附加膜12具有大于温度补偿膜14的声学阻抗。该结构使得能够获得良好的谐振特性，如图5A和图6C中所示。

如表1和图5A至图5C中所示，不仅在附加膜由金属制成时而且在附加膜12由绝缘材料制成时能够获得良好的谐振特性。当附加膜12由金属制成时，附加膜12可以包括与下电极16和上电极20相同的材料。另外，当附加膜12由绝缘材料制成时，附加膜12可以包含与压电膜18相同的材料。

如图1A至图1C中所示，温度补偿膜14和附加膜12优选地被提供为覆盖谐振区域32以减少频率的温度依赖性。例如，温度补偿膜14和附加膜12优选地被提供为覆盖整个谐振区域32。当温度补偿膜14和附加膜12被提供为覆盖谐振区域32时，谐振区域32中的膜的厚度能够均匀。因此，能够抑制在日本专利申请公开No.2006-109472中公开的谐振特性的劣化。

第二实施方式

第二实施方式向上电极20提供附加膜12和温度补偿膜14。图7A是示出根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图7B是沿着图7A中的线A-A截取的截面图；并且图7C是谐振区域的放大示意性截面图。如图7A至图7C中所示，温度补偿膜14位于上电极20上，并且附加膜12位于温度补偿膜14上。上电极20和附加膜12没有短路，并且附加膜12对于声波的激发没有电气贡献。其它的结构与第一实施方式的图1A至图1C中所示的相同，并且省略其描述。

图8A至图9C是示出根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图。以与第一实施方式相同的方式，描述形成附加膜12、温度补偿膜14、下电极16、压电膜18和上电极20的步骤，并且省略其它步骤的描述。

如图8A中所示，在基板10上形成下电极16。然后，通过光刻和蚀刻将下电极16图案化为想要的形状。如图8B中所示，在下电极16和基板10上形成压电膜18。如图8C中所示，在压电膜18上形成上电极20。如图8D中所示，在上电极20上形成温度补偿膜14。

如图9A中所示，在温度补偿膜14上形成附加膜12。如图9B中所示，通过光刻和蚀刻将附加膜12、温度补偿膜14和上电极20一体图案化为想要的形状。该处理形成了其中下电极16与上电极20重叠的谐振区域32。如图9C中所示，通过使用光刻胶(未示出)作为蚀刻掩模来蚀刻压电膜18。该处理形成用于向下电极16提供电气连接的孔径38。附加膜12可以用作蚀刻掩模。

制造了第二实施方式的压电薄膜谐振器，并且测量了谐振频率的Q值、反谐振频率的Q值和机电耦合系数。表3示出了所制造的压电薄膜谐振器的各层的材料和膜厚度。附加膜12、温度补偿膜14和上电极20的厚度被调整为使得所制造的采样6、7具有相同的温度特性(大约-15ppm/℃的谐振频率的温度系数)。另外，保护膜位于附加膜12上。

[表3]

单位：nm

图10A示出了谐振频率的Q值的测量结果，图10B示出了反谐振频率的Q值的测量结果，并且图10C示出了机电耦合系数的测量结果。如图10A和图10C中所示，在采样6、7中都在反谐振频率的Q值和机电耦合系数方面获得了比较良好的结果。然而，与采样7相比，采样6的谐振频率的Q值降低。采样6减少了上电极20的厚度以使得温度补偿膜14更靠近压电膜18，从而减少了温度补偿膜14的厚度以获得与采样7相同的温度特性。然而，当上电极20过薄时，在声波的激发中，由于电阻导致的电气损耗增加，并且谐振频率的Q值减少。因此，现在发现的是，当上电极20和附加膜12包含相同的材料时，上电极20优选地具有大于附加膜12的厚度，以改进谐振特性。当上电极20的质量为1时，附加膜12的质量比在采样6中为大约11，并且在采样7中为大约0.5。这揭示了能够通过使得附加膜12被提供到的电极(这里，上电极20)的单位面积的质量大于附加膜12来改进谐振特性。

如第二实施方式中所描述的，温度补偿膜14可以位于上电极20的与压电膜18相反的一侧的表面上，并且附加膜12可以位于温度补偿膜14的与压电膜18相反的一侧的表面上。如果温度补偿膜14位于下电极16和上电极20中的至少一个的与压电膜18相反的一侧的表面上，并且附加膜12位于温度补偿膜14的与压电膜18相反的一侧的表面上，则是足够的。

另外，图10A和图10C中所示的结果揭示了附加膜12被提供到的电极(上电极20)优选地具有大于附加膜12的单位面积的质量。这使得能够获得更好的谐振特性。第二实施方式描述了附加膜12是包含与上电极20相同的材料的金属膜的情况。然而，即使在附加膜12由不同于上电极20的金属或绝缘材料制成时，也能通过满足上述条件来获得更好的谐振特性。另外，当附加膜12包含与上电极20相同的材料时，上电极20优选地具有大于附加膜12的厚度，以获得良好的谐振特性。

而且，在第二实施方式中，附加膜12、温度补偿膜14和上电极20一体地形成以简化生产工艺，并且因此具有相同的形状。也就是说，附加膜12和温度补偿膜14被提供为以与第一实施方式相同的方式覆盖谐振区域32。

第三实施方式

图11A是示出根据第三实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，图11B是沿着图11A中的线A-A截取的截面图，并且图11C是谐振区域的放大示意性截面图。如图11A至图11C中所示，位于下电极16的下表面上的温度补偿膜14从谐振区域32延伸以覆盖压电膜18的下表面。例如，温度补偿膜14延伸以覆盖压电膜18的至少整个下表面。其它结构与第一实施方式的图1A至图1C中所示的相同，并且省略其描述。附加膜12被图案化为与下电极16相同的形状，但是可以与温度补偿膜14一样地延伸以覆盖压电膜18的下表面。

图12A至图13D是示出根据第三实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图。与第一实施方式一样，将描述形成附加膜12、温度补偿膜14、下电极16、压电膜18和上电极20的步骤，并且省略其它步骤的描述。

如图12A中所示，在基板10上形成附加膜12。如图12B中所示，通过光刻和蚀刻将附加膜12图案化为想要的形状。如图12C中所示，在附加膜12和基板10上形成温度补偿膜14。如图12D中所示，在温度补偿膜14上形成下电极16。

如图13A中所示，通过光刻和蚀刻将下电极16图案化为想要的形状。如图13B中所示，在下电极16和温度补偿膜14上形成压电膜18。如图13C中所示，在压电膜18上形成上电极20。然后，通过光刻或蚀刻将上电极20图案化为想要的形状。该处理形成了其中下电极16与上电极20重叠的谐振区域32。如图13D中所示，通过使用光刻胶(未示出)作为蚀刻掩模来蚀刻压电膜18。该处理形成用于向下电极16提供电气连接的孔径38。

在第三实施方式中，温度补偿膜14位于下电极16的与压电膜18相反的一侧的表面上，并且从谐振区域32延伸以覆盖压电膜18的下表面。该结构利用温度补偿膜14保护压电膜18的下表面，并且能够抑制制造处理期间或者在装置完成之后施加到压电膜18上的损坏，并且因此能够改进可靠性。

第四实施方式

第四实施方式改变空隙的结构。图14A是示出根据第四实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，并且图14B是沿着图14A中的线A-A截取的截面图。如图14A和图14B中所示，在基板10的上表面中形成凹陷部。附加膜12、温度补偿膜14和下电极16平坦地形成在畸变10上。该结构允许基板10的凹陷部用作空隙30。空隙30形成在谐振区域32中。其它结构与第一实施方式的图1A至图1C中所示的相同，并且省略了其描述。空隙30可以形成为穿过基板10。

第五实施方式

第五实施方式提供了声学反射膜来替代空隙。图15A是示出根据第五实施方式的压电薄膜谐振器的顶视图，并且图15B是沿着图15A中的线A-A截取的截面图。如图15A和图15B中所示，声学反射膜42位于谐振区域32中的附加膜12的下表面上。声学反射膜42是反射穿过压电膜18传播的声波的膜，并且通过交替地堆叠具有低声学阻抗的膜40a和具有高声学阻抗的膜40b来形成。具有低声学阻抗的膜40a和具有高声学阻抗的膜40b具有大约λ/4的膜厚度(λ是声波的波长)。具有低声学阻抗的膜40a和具有高声学阻抗的膜40b的数目能够任意地确定。附加膜12和温度补偿膜14具有充分小于λ/4的膜厚度，并且因此没有用作声学反射膜。其它结构与第一实施方式的图1A至图1C中所示的相同，并且省略其描述。

如上所述，压电薄膜谐振器可以具有FBAR结构，其中空隙30位于谐振区域32中的下电极16下方(如第一至第四实施方式中所描述的)。如第五实施方式中所描述的，压电薄膜谐振器可以具有SMR(固态装配谐振器)结构，其中声学反射膜42位于谐振区域32中的下电极16的下方。另外，在第四和第五实施方式中，温度补偿膜14位于下电极16的下表面上并且附加膜12位于温度补偿膜14的下表面上(参见第一实施方式)。然而，温度补偿膜14可以位于上电极20的上表面上并且附加膜12可以位于温度补偿膜14的上表面上(参见第二实施方式)。另外，位于下电极16的下表面上的温度补偿膜14可以以与第三实施方式相同的方式覆盖压电膜18的下表面。

第六实施方式

第六实施方式使用第一至第五实施方式中的一个的压电薄膜谐振器用于滤波器。16是示出根据第六实施方式的梯型滤波器的电路图。如图16中所示，梯型滤波器包括一个或多个串联谐振器S1～S3以及一个或多个并联谐振器P1～P2。串联谐振器S1～S3串行地连接在输入/输出端子T1和T2之间。并联谐振器P1～P2并行地连接在输入/输出端子T1和T2之间。串联谐振器S1～S3以及并联谐振器P1～P2中的至少一个能够是在第一实施方式至第五实施方式中描述的压电薄膜谐振器中的任一个。

通过改变例如上电极的膜厚度，串联谐振器能够具有不同于并联谐振器的谐振频率。另外，可以提供用于分离地控制每个谐振器的谐振频率的质量负荷膜。此外，用于同时调整串联谐振器和并联谐振器的谐振频率的频率调整膜可以位于至少包括谐振区域的上电极上。频率调整膜可以由例如绝缘层形成。

虽然已经详细地描述本发明的实施方式，但是将理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，能够进行各种改变、替换和替代。

Claims

1.一种声波装置，所述声波装置包括：

压电膜，所述压电膜位于基板上；

下电极和上电极，所述下电极和上电极隔着所述压电膜而彼此面对；

温度补偿膜，所述温度补偿膜在所述下电极和所述上电极将所述压电膜夹在之间并且彼此面对的谐振区域中位于所述下电极和所述上电极中的至少一个的与所述压电膜相反的一侧的表面上，并且具有符号与所述压电膜的弹性常数温度系数相反的弹性常数温度系数；以及

附加膜，所述附加膜在所述谐振区域中位于所述温度补偿膜的与所述压电膜相反的一侧的表面上，并且具有比所述温度补偿膜的声学阻抗大的声学阻抗，

其中，所述温度补偿膜是绝缘膜，并且所述附加膜不与所述下电极和所述上电极中的所述至少一个接触，并且

所述温度补偿膜和所述附加膜被布置为覆盖所述谐振区域。

2.根据权利要求1所述的声波装置，其中

所述下电极和所述上电极中设置有所述附加膜的电极的每单位面积的质量大于所述附加膜的每单位面积的质量。

3.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

所述附加膜包含与所述下电极和所述上电极相同的材料。

4.根据权利要求3所述的声波装置，其中

所述下电极和所述上电极中设置有所述附加膜的电极具有比所述附加膜的厚度大的厚度。

5.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

所述附加膜由绝缘材料制成。

6.根据权利要求1所述的声波装置，其中

所述温度补偿膜位于所述下电极的与所述压电膜相反的一侧的表面上，并且从所述谐振区域延伸以覆盖所述压电膜的下表面。

7.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

所述绝缘膜主要包含氧化硅、氮化硅或氧化锗。

8.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

所述压电膜主要包含氮化铝。

9.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

在所述谐振区域中，在所述下电极的下方设置有空隙。

10.根据权利要求1或2所述的声波装置，其中

在所述谐振区域中，在所述下电极的下方设置有反射在所述压电膜中传播的声波的声学反射膜。