JP2007318712A - Device including piezoelectric thin film and method for producing the same - Google Patents

Device including piezoelectric thin film and method for producing the same Download PDF

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Hiroshi Nakatsuka
宏 中塚
Keiji Onishi
慶治 大西
Takehiko Yamakawa
岳彦 山川
Toshihiro Iwasaki
智弘 岩崎
Tomohide Kamiyama
智英 神山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device including a piezoelectric thin film capable of suppressing a spurious radiation by preventing the occurrence of unnecessary vibration in a lateral mode, and capable of avoiding degradation of reliability by stress concentration. <P>SOLUTION: An acoustic resonator according to the present invention includes a substrate 105, a support section 104 provided on the substrate 105, a lower electrode 103 provided on the support section 104, a piezoelectric body 101 provided on the lower electrode 103, and an upper electrode 102 provided on the piezoelectric body 101. The lower electrode 103, the piezoelectric body 101 and the upper electrode 102 form a vibration section 107. The support section 104 for supporting the vibration section 107 is shaped such that at least one portion of a vertical cross-section thereof has a curvature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電薄膜を有するデバイス及びその製造方法に関し、より特定的には、携帯電話や無線LAN等の移動体通信端末の高周波回路に用いられる音響共振器及びマイクロマシンスイッチ、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a device having a piezoelectric thin film and a manufacturing method thereof, and more specifically to an acoustic resonator and a micromachine switch used in a high-frequency circuit of a mobile communication terminal such as a mobile phone or a wireless LAN, and a manufacturing method thereof. .

携帯機器等の電子機器に内蔵される部品には、小型、軽量、低損失、及び高信頼性度が要求されている。このような要求に対応するデバイスとして、圧電薄膜を有するデバイスが多数提案されている。小型、軽量、かつ低損失な特性が期待できるデバイスとして、例えば、音響共振器を用いたフィルタ及びマイクロマシンスイッチ等がある。   Components incorporated in electronic devices such as portable devices are required to be small, light, low loss, and highly reliable. Many devices having a piezoelectric thin film have been proposed as devices that meet such requirements. Examples of devices that can be expected to be small, lightweight, and have low loss characteristics include a filter using an acoustic resonator and a micromachine switch.

図13Aは、従来の音響共振器の断面図の一例である(例えば、特許文献1を参照)。この従来の音響共振器は、圧電体1を上部電極2及び下部電極3で挟んだ振動部を、基板5の上に載置させた構造である。基板5には、微細加工法を用いて裏面から部分的にエッチングすることによって、キャビティ4が形成されている。   FIG. 13A is an example of a cross-sectional view of a conventional acoustic resonator (see, for example, Patent Document 1). This conventional acoustic resonator has a structure in which a vibrating portion in which a piezoelectric body 1 is sandwiched between an upper electrode 2 and a lower electrode 3 is placed on a substrate 5. A cavity 4 is formed in the substrate 5 by partially etching from the back surface using a fine processing method.

この音響共振器は、上部電極2及び下部電極3によって圧電体1の厚さ方向に電界を印加することで、厚さ方向の振動を生じる。以下、図13B〜図13Dを参照し、無限平板の厚み縦振動を用いた場合の音響共振器の動作説明を行う。図13Bは、音響共振器の動作説明を行うための概略的な斜視図である。図13Cは、音響共振器のアドミッタンスの周波数特性を示す図である。図13Dは、音響共振器の等価回路図である。   The acoustic resonator generates vibration in the thickness direction by applying an electric field in the thickness direction of the piezoelectric body 1 by the upper electrode 2 and the lower electrode 3. Hereinafter, with reference to FIG. 13B to FIG. 13D, the operation of the acoustic resonator when the thickness longitudinal vibration of the infinite flat plate is used will be described. FIG. 13B is a schematic perspective view for explaining the operation of the acoustic resonator. FIG. 13C is a diagram illustrating frequency characteristics of admittance of the acoustic resonator. FIG. 13D is an equivalent circuit diagram of the acoustic resonator.

上部電極2と下部電極3との間に電界が加えられると、圧電体1で電気エネルギーが機械エネルギーに変換される。誘起された機械振動は、厚さ方向伸び振動であり、電界と同じ方向に伸び縮みを行う。音響共振器は、圧電体1の厚さ方向の共振振動を利用し、厚さが1/2波長に等しくなる周波数の共振で動作する。圧電体1の厚み縦振動は、キャビティ4で確保される。図13Dに示すように、音響共振器の等価回路は、コンデンサC1、インダクタL1、及び抵抗R1からなる直列共振部と、この直列共振部と並列にコンデンサC0が接続された構成で表される。そのため、音響共振器のアドミッタンスは、共振周波数frで極大となり、反共振周波数faで極小となる。ここで、fr=1/{2π・√(L1・C1)}、及びfa=fr・√(1+C1/C0)の関係にある。   When an electric field is applied between the upper electrode 2 and the lower electrode 3, electrical energy is converted into mechanical energy by the piezoelectric body 1. The induced mechanical vibration is a thickness direction stretching vibration, and expands and contracts in the same direction as the electric field. The acoustic resonator uses resonance vibration in the thickness direction of the piezoelectric body 1 and operates at resonance at a frequency at which the thickness becomes equal to ½ wavelength. Thickness longitudinal vibration of the piezoelectric body 1 is ensured by the cavity 4. As shown in FIG. 13D, an equivalent circuit of the acoustic resonator is expressed by a configuration in which a series resonance unit including a capacitor C1, an inductor L1, and a resistor R1 is connected to a capacitor C0 in parallel with the series resonance unit. Therefore, the admittance of the acoustic resonator is maximized at the resonance frequency fr and minimized at the antiresonance frequency fa. Here, fr = 1 / {2π · √ (L1 · C1)} and fa = fr · √ (1 + C1 / C0).

また、図14は、圧電効果を用いた従来のマイクロマシンスイッチの斜視図の一例である(例えば、特許文献2を参照)。この従来のマイクロマシンスイッチは、基板11上に形成された信号線路導体12と、高周波信号の通過を遮断する駆動短絡機構15と、制御信号を与えることにより駆動短絡機構15を変位させる駆動手段である圧電体16とで構成されている。   FIG. 14 is an example of a perspective view of a conventional micromachine switch using the piezoelectric effect (see, for example, Patent Document 2). This conventional micromachine switch is a signal line conductor 12 formed on a substrate 11, a drive short-circuit mechanism 15 that blocks the passage of high-frequency signals, and a drive means that displaces the drive short-circuit mechanism 15 by giving a control signal. It is comprised with the piezoelectric material 16.

図14において、信号を遮断する場合は、圧電体16に制御信号として電圧を印加することで、信号線路導体12と接地導体13とが駆動短絡機構15の底面の導電層17を接触するようにし、信号を通過させる場合には、圧電体16に電圧を印加しない。
特開昭60−68711号公報 特開2003−217421号公報 特開2000−332568号公報 特開2005−45694号公報
In FIG. 14, when the signal is interrupted, a voltage is applied as a control signal to the piezoelectric body 16 so that the signal line conductor 12 and the ground conductor 13 are in contact with the conductive layer 17 on the bottom surface of the drive short-circuit mechanism 15. When passing a signal, no voltage is applied to the piezoelectric body 16.
JP-A-60-68711 JP 2003-217421 A JP 2000-332568 A JP 2005-45694 A

しかしながら、上記従来の音響共振器には、厚さ方向の振動モード(縦モード)だけではなく、実際には電極に平行な面を伝搬する振動モード(横モード)が存在する。また、音響共振器は、振動部の一部が基板5に固定されている。そのため、電極面に平行に伝搬した振動は、固定位置において反射されて不要振動となる。この不要振動は、周波数特性におけるスプリアスの原因となる。   However, the conventional acoustic resonator has not only a vibration mode in the thickness direction (longitudinal mode) but also a vibration mode (transverse mode) that actually propagates in a plane parallel to the electrode. In the acoustic resonator, a part of the vibration part is fixed to the substrate 5. Therefore, the vibration propagated parallel to the electrode surface is reflected at a fixed position and becomes unnecessary vibration. This unnecessary vibration causes spurious frequency characteristics.

この横モードに起因するスプリアスを回避する方法として、図15に示すように、音響共振器のキャビティ形状を多角形とする方法が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。音響共振器のキャビティ形状を多角形構造とすることで、横モードの振動が固定位置で反射した際、入射方向とは異なる方向へ伝搬することで、スプリアスの低減を行っている。すなわち、音響共振器の厚さ方向の振動モードの周波数帯域中にスプリアスが出現することを防いでいる。   As a method for avoiding spurious due to the transverse mode, a method has been proposed in which the cavity shape of the acoustic resonator is polygonal as shown in FIG. 15 (see, for example, Patent Document 3). By making the cavity shape of the acoustic resonator a polygonal structure, when transverse mode vibration is reflected at a fixed position, it propagates in a direction different from the incident direction, thereby reducing spurious. That is, the spurious is prevented from appearing in the frequency band of the vibration mode in the thickness direction of the acoustic resonator.

しかしながら、この方法では、音響共振器毎に電極構造及びキャビティ構造を設計する必要があることに加え、周波数又は伝送線路のインピーダンスが変更になるたびに再設計が必要になる等の問題を有している。   However, in this method, in addition to the necessity to design the electrode structure and the cavity structure for each acoustic resonator, there is a problem that a redesign is required every time the frequency or the impedance of the transmission line is changed. ing.

また、上記従来の音響共振器は、圧電薄膜に局所的応力が集中する構造となっているため、作製工程中に膜剥れやクラックの問題が発生する。   Moreover, since the conventional acoustic resonator has a structure in which local stress is concentrated on the piezoelectric thin film, problems such as film peeling and cracks occur during the manufacturing process.

この問題を回避する方法として、図16に示すように、空隙Vの端部形状に対応する圧電膜32と下部電極31の界面の段差部において、圧電膜32と下部電極31の界面が、基板30の表面に対して非平行であって基板30の表面とのなす角(α、β、γ)が異なる複数の面が、基板30側から空隙Vの頂部側へ積み上げられて構成されている音響共振器の構造が開示されている(例えば、特許文献4を参照)。この構造(エアブリッジ型)にすることで、圧電膜32に局所的応力が集中することを防いでいる。   As a method for avoiding this problem, as shown in FIG. 16, at the step portion of the interface between the piezoelectric film 32 and the lower electrode 31 corresponding to the end shape of the gap V, the interface between the piezoelectric film 32 and the lower electrode 31 is A plurality of surfaces that are non-parallel to the surface of the substrate 30 and have different angles (α, β, γ) with the surface of the substrate 30 are stacked from the substrate 30 side to the top of the gap V. A structure of an acoustic resonator is disclosed (for example, see Patent Document 4). By adopting this structure (air bridge type), local stress is prevented from concentrating on the piezoelectric film 32.

しかしながら、この方法では、圧電膜32と下部電極31の界面が基板となす角を複数存在させるために、支持層40の形状が複雑となっている。そのため、応力緩和は可能であるが、製造方法が複雑になる等の課題を有している。   However, in this method, the shape of the support layer 40 is complicated because a plurality of angles formed by the interface between the piezoelectric film 32 and the lower electrode 31 and the substrate exist. Therefore, although stress relaxation is possible, there are problems such as a complicated manufacturing method.

一方、上記従来のマイクロマシンスイッチにおいては、駆動短絡機構15と支持部9との接続点が垂直であるため、機械的に変位させた時に、接続点において応力集中が発生することとなり、機械的信頼性の低下が発生するという課題があった。   On the other hand, in the conventional micromachine switch, since the connection point between the drive short-circuit mechanism 15 and the support portion 9 is vertical, stress concentration occurs at the connection point when mechanically displaced, resulting in mechanical reliability. There was a problem that the deterioration of sex occurred.

それ故に、本発明の目的は、横モードによる不要振動の発生を防いでスプリアスを抑制することができると共に、応力集中による信頼性低下を回避した圧電薄膜を有するデバイスを提供することである、
さらに、本発明の目的は、そのデバイスを実現させるために有効な製造方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a device having a piezoelectric thin film that can suppress the occurrence of unnecessary vibration due to the transverse mode and suppress spurious vibrations, and avoids a decrease in reliability due to stress concentration.
Furthermore, the objective of this invention is providing the manufacturing method effective in order to implement | achieve the device.

本発明は、所定の周波数で振動する音響共振器及び圧電効果及び静電効果を利用したマイクロマシンスイッチに向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の音響共振器は、基板と、圧電薄膜からなる圧電体、その圧電体を挟んだ上部電極、及び下部電極で構成される振動部と、振動部と基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える。また、本発明のマイクロマシンスイッチは、基板と、基板上に設けられた駆動用電極と、圧電薄膜からなる圧電体、その圧電体を挟んだ上部電極、下部電極、及び信号線用可動電極で構成される可動部と、可動部と基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える。   The present invention is directed to an acoustic resonator that vibrates at a predetermined frequency and a micromachine switch that uses a piezoelectric effect and an electrostatic effect. In order to achieve the above object, an acoustic resonator according to the present invention includes a substrate, a piezoelectric body made of a piezoelectric thin film, an upper electrode sandwiching the piezoelectric body, and a vibrating section composed of a lower electrode, and a vibrating section. And a support portion that is provided between the substrate and the substrate and has a curvature at least at one point in the vertical cross section. The micromachine switch of the present invention includes a substrate, a driving electrode provided on the substrate, a piezoelectric body made of a piezoelectric thin film, an upper electrode, a lower electrode, and a signal line movable electrode sandwiching the piezoelectric body. And a support portion that is provided between the movable portion and the substrate and has a curvature at least at one location in the vertical cross section.

支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる又は広くなる垂直断面形状を有することが好ましい。また、支持部は、基板に接する面と下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することが好ましい。   It is preferable that the support portion has a vertical cross-sectional shape in which the width becomes narrowest or widest near the center portion in the thickness direction. Further, it is preferable that the support portion has a vertical cross-sectional shape in which a surface in contact with the substrate and a surface in contact with the lower electrode are parallel.

上述した本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、単独でも機能するが、複数の音響共振器及び/又はマイクロマシンスイッチからなる複合デバイス、フィルタ、共用器、及び通信機器として構成してもよい。   The acoustic resonator and the micromachine switch of the present invention described above function alone, but may be configured as a composite device, a filter, a duplexer, and a communication device including a plurality of acoustic resonators and / or micromachine switches.

上記構造の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、第1の基板に圧電体を形成する工程と、圧電体の一方主面上に下部電極を形成する工程と、下部電極の上に第1の支持部材を形成する工程と、第2の基板の上に第2の支持部材を形成する工程と、第1の支持部材と第2の支持部材とを貼り合わせる工程と、貼り合わせる工程の後に第1の基板を分離して、下部電極が形成された圧電体を第1の基板から第2の基板へ転写する工程と、圧電体の他方主面上に上部電極を形成する工程とによって、製造される。   The acoustic resonator and the micromachine switch having the above structure include a step of forming a piezoelectric body on a first substrate, a step of forming a lower electrode on one main surface of the piezoelectric body, and a first support member on the lower electrode. Forming the second support member on the second substrate, bonding the first support member and the second support member, and the first step after the bonding step It is manufactured by separating the substrate and transferring the piezoelectric body on which the lower electrode is formed from the first substrate to the second substrate, and forming the upper electrode on the other main surface of the piezoelectric body. .

典型的には、貼り合わせる工程が、第1の支持部材と第2の支持部材とを共晶結晶接合によって行われる。この場合、第1の支持部材及び第2の支持部材は、少なくとも金錫(AuSn)又は金シリコン(AuSi)を含む多層膜であることが望ましい。また、第1の支持部材と第2の支持部材とは、異なる幅又は厚さで形成されてもよい。   Typically, the bonding step is performed by eutectic crystal bonding of the first support member and the second support member. In this case, it is desirable that the first support member and the second support member are multilayer films containing at least gold tin (AuSn) or gold silicon (AuSi). The first support member and the second support member may be formed with different widths or thicknesses.

上記本発明によれば、支持部を複数の共振周波数を持った構造体として機能させ、振動漏れにより発生する不要振動を分散化(減衰)させる。これにより、振動部の共振周波数と反共振周波数との間にスプリアスが無いアドミッタンス曲線を得ることができる。   According to the present invention, the support portion functions as a structure having a plurality of resonance frequencies, and unnecessary vibrations caused by vibration leakage are dispersed (damped). Thereby, an admittance curve without spurious can be obtained between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the vibration part.

(音響共振器の構造例)
図1は、本発明の一実施形態に係る音響共振器の構造を模式的に示した断面図である。図1における音響共振器は、基板105と、基板105の上に形成された支持部104と、支持部104の上に形成された下部電極103と、下部電極103の上に形成された圧電体101と、圧電体101の上に形成された上部電極102とからなる。下部電極103、圧電体101、及び上部電極102は、振動部107を構成する。また、基板105、支持部104、及び下部電極103で囲まれた領域は、キャビティ106として機能する。このキャビティ106は、振動部107が厚さ方向縦振動の励振を妨げないよう設けられた空間である。
(Structural example of acoustic resonator)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an acoustic resonator according to an embodiment of the present invention. The acoustic resonator shown in FIG. 1 includes a substrate 105, a support portion 104 formed on the substrate 105, a lower electrode 103 formed on the support portion 104, and a piezoelectric body formed on the lower electrode 103. 101 and an upper electrode 102 formed on the piezoelectric body 101. The lower electrode 103, the piezoelectric body 101, and the upper electrode 102 constitute a vibration unit 107. A region surrounded by the substrate 105, the support portion 104, and the lower electrode 103 functions as a cavity 106. The cavity 106 is a space provided so that the vibration unit 107 does not hinder excitation of longitudinal vibration in the thickness direction.

圧電体101には、窒化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系材料、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、又はニオブ酸カリウム(KNbO3)等の、圧電性材料が用いられる。上部電極102及び下部電極103には、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、白金(Pt)、金(Au)、チタン(Ti)、又は銅(Cu)等の導電性材料や、それらの積層金属又は合金が用いられる。基板105には、シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、又はSiC等が用いられる。   The piezoelectric body 101 includes aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), lead zirconate titanate (PZT) based material, lithium niobate (LiNbO3), lithium tantalate (LiTaO3), or potassium niobate (KNbO3). A piezoelectric material such as is used. For the upper electrode 102 and the lower electrode 103, a conductive material such as molybdenum (Mo), aluminum (Al), tungsten (W), platinum (Pt), gold (Au), titanium (Ti), or copper (Cu). Alternatively, a laminated metal or alloy thereof is used. For the substrate 105, silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), SiC, or the like is used.

本発明の音響共振器の特徴は、振動部107を支持する支持部104を、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となるように、形成することである。基板105と接する面と下部電極103に接する面とは、平行であることが望ましい。例えば、図1に示すように、支持部104の中心部付近の幅が狭くなった形状である。支持部104をこのような垂直断面形状に形成するのは、スプリアスの原因である不要振動を共振周波数付近で発生させないためである。その理由は、以下のように考える。   A feature of the acoustic resonator of the present invention is that the support portion 104 that supports the vibration portion 107 is formed so that at least one portion of the vertical cross section has a curvature. The surface in contact with the substrate 105 and the surface in contact with the lower electrode 103 are preferably parallel. For example, as shown in FIG. 1, the width near the center of the support portion 104 is narrow. The reason why the support portion 104 is formed in such a vertical cross-sectional shape is that unnecessary vibration that causes spurious vibrations is not generated near the resonance frequency. The reason is considered as follows.

上記従来技術の説明で述べたように、不要振動が生じるのは、固定部において基板に振動漏れが生じるためである。そのため、支持部104の持つ共振周波数が振動部107の共振周波数と近い場合、振動部107で励振された振動が支持部104を介して基板105へ漏れることで不要振動として励振される。従来の音響共振器が持つ支持部の垂直断面形状は、方形や台形等の曲率を有さない形状であるため、支持部の共振周波数が1つとなって大きな不要振動が発生してしまう。
そこで、本発明では、支持部104の垂直断面形状に曲率を持たせることで支持部104を複数の共振周波数を持った構造体として機能させ、振動漏れにより発生する不要振動を分散化(減衰)させることを行った。その結果、共振周波数と反共振周波数との間においてスプリアスの無いアドミッタンス曲線が得られた(後述する図4Aを参照)。
As described in the above description of the prior art, unnecessary vibration occurs because vibration leakage occurs in the substrate at the fixed portion. Therefore, when the resonance frequency of the support unit 104 is close to the resonance frequency of the vibration unit 107, the vibration excited by the vibration unit 107 leaks to the substrate 105 through the support unit 104 and is excited as unnecessary vibration. Since the vertical cross-sectional shape of the support portion of the conventional acoustic resonator is a shape that does not have a curvature such as a square or a trapezoid, the support portion has a single resonance frequency and a large unnecessary vibration occurs.
Therefore, in the present invention, the support section 104 is made to function as a structure having a plurality of resonance frequencies by giving a curvature to the vertical cross-sectional shape of the support section 104, thereby dispersing (attenuating) unnecessary vibration caused by vibration leakage. I did that. As a result, an admittance curve without spurious was obtained between the resonance frequency and the anti-resonance frequency (see FIG. 4A described later).

なお、本発明の音響共振器は、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有するように支持部104を形成すれば、上記効果を発揮することができる。よって、支持部104の形状は、図1に示した例に限られず、例えば図2A〜図2Fに示す形状も考えられる。また、支持部104は、1つの環状構造体で構成されてもよいし、複数の柱状構造体で構成されてもよい。   Note that the acoustic resonator of the present invention can exhibit the above-described effect if the support portion 104 is formed so that at least one portion of the vertical cross section has a curvature. Therefore, the shape of the support portion 104 is not limited to the example shown in FIG. 1, and for example, the shapes shown in FIGS. 2A to 2F are also conceivable. Moreover, the support part 104 may be comprised with one annular structure, and may be comprised with the some columnar structure.

(音響共振器の製造例)
図3A及び図3Bは、上記構造による音響共振器の好ましい製造方法の手順を概略的に示した図である。この製造方法では、貼り合わせ方法を用いることによって、図1に示した音響共振器を製造する。
(Production example of acoustic resonator)
3A and 3B are diagrams schematically showing a procedure of a preferable manufacturing method of the acoustic resonator having the above structure. In this manufacturing method, the acoustic resonator shown in FIG. 1 is manufactured by using a bonding method.

まず、シリコン、ガラス、又はサファイア等からなる成膜用基板108を準備し、この成膜用基板108の上に、圧電体101を形成する(図3A、工程a)。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体101の上に下部電極103を形成する(図3A、工程b)。次に、下部電極103の上に、支持部104の一部となる支持部材104aを形成する(図3A、工程c)。次に、振動部107を支持する基板105を準備し、支持部104の一部となる支持部材104bを、基板105の上に形成する(図3A、工程d)。支持部材104a及び104bには、金や錫等の材料が用いられる。   First, a film formation substrate 108 made of silicon, glass, sapphire, or the like is prepared, and a piezoelectric body 101 is formed on the film formation substrate 108 (FIG. 3A, step a). Next, the lower electrode 103 is formed on the piezoelectric body 101 by film formation and patterning (FIG. 3A, step b). Next, a support member 104a that becomes a part of the support portion 104 is formed on the lower electrode 103 (FIG. 3A, step c). Next, a substrate 105 that supports the vibration unit 107 is prepared, and a support member 104b that is a part of the support unit 104 is formed on the substrate 105 (FIG. 3A, step d). Materials such as gold and tin are used for the support members 104a and 104b.

次に、成膜用基板108の支持部材104aと基板105の支持部材104bとを向かい合わせ、金と錫とを共晶結晶させて貼り合わせる(図3A、工程e)。例えば、375℃及び0.3MPaで金錫を一旦溶融させ、再度凝固させることにより、エッチングでは得られない構造の支持部104を容易に実現することができる(図3B、工程f)。次に、2つの基板を貼り合わせた形成物から、成膜用基板108を除去する(図3B、工程g)。例えば、ウエット・エッチング又はドライエッチングを用いて、成膜用基板108を除去することができる。この工程e〜工程gにより、元々成膜用基板108にあった形成物が、基板105に転写されたことになる。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体101の上に上部電極102を形成する(図3B、工程h)。最後に、圧電体101の不要な部分をエッチング除去することにより(図3B、工程i)、図1に示す音響共振器が完成する。   Next, the supporting member 104a of the film-forming substrate 108 and the supporting member 104b of the substrate 105 are faced to each other, and gold and tin are bonded together by eutectic crystal (FIG. 3A, step e). For example, once the gold tin is melted at 375 ° C. and 0.3 MPa and then solidified again, the support portion 104 having a structure that cannot be obtained by etching can be easily realized (FIG. 3B, step f). Next, the film-forming substrate 108 is removed from the formed product obtained by bonding the two substrates (FIG. 3B, step g). For example, the deposition substrate 108 can be removed by wet etching or dry etching. Through these steps e to g, the formed material originally on the film formation substrate 108 is transferred to the substrate 105. Next, the upper electrode 102 is formed on the piezoelectric body 101 by film formation and patterning (FIG. 3B, step h). Finally, unnecessary portions of the piezoelectric body 101 are removed by etching (FIG. 3B, step i), thereby completing the acoustic resonator shown in FIG.

本発明の製造方法によれば、支持部104の材料として金錫を用いて、一旦溶融させた後凝固させる共晶結晶という簡単な接合方法を用いることで、支持部104の形状(キャビティ106の形状)は、エッチング等では得られない垂直断面が曲率を有する複雑な形状となる。   According to the manufacturing method of the present invention, by using gold tin as the material of the support portion 104 and using a simple bonding method of eutectic crystal that is once melted and then solidified, the shape of the support portion 104 (the cavity 106 The shape) is a complicated shape having a curvature in a vertical section that cannot be obtained by etching or the like.

図4Aに、本発明の製造方法で製造された音響共振器の周波数特性を、図4Bに、従来の製造方法(例えば、基板から順に上方向に素材を積層し、キャビティは犠牲層を除去して作成する方法)で製造された音響共振器の周波数特性を示す。図4A及び図4Bで分かるように、従来の音響共振器で共振周波数付近に発生していたスプリアスが、本発明の音響共振器では発生していない。   FIG. 4A shows the frequency characteristics of the acoustic resonator manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 4B shows the conventional manufacturing method (for example, the materials are stacked in the upward direction from the substrate, and the cavity removes the sacrificial layer. The frequency characteristics of the acoustic resonator manufactured by the above method are shown. As can be seen from FIGS. 4A and 4B, the spurious generated near the resonance frequency in the conventional acoustic resonator is not generated in the acoustic resonator of the present invention.

なお、本実施形態では、支持部104の材料に金錫を用いて共晶結晶を行う例を示したが、共晶結晶接合可能な材料であれば(例えば、金とシリコン)他の材料を用いることも可能である。溶融性の異なる材料を用いることで、曲率断面を有した支持部を容易に形成することができる。また、支持部材104a及び104bは、少なくとも一方が金錫材料であればよく、金錫材料を含む多層膜で構成されていてもよい。また、支持部材104a及び104bの厚さや幅は、自由に設定可能である。   In the present embodiment, an example in which eutectic crystal is performed using gold tin as the material of the support portion 104 has been described. However, other materials can be used as long as they are materials capable of eutectic crystal bonding (for example, gold and silicon). It is also possible to use it. By using materials with different melting properties, it is possible to easily form a support portion having a curved section. Further, at least one of the supporting members 104a and 104b may be a gold-tin material, and may be formed of a multilayer film containing a gold-tin material. Further, the thickness and width of the support members 104a and 104b can be freely set.

また、本実施形態では、成膜用基板108上に圧電体101を直接形成したが、成膜用基板108と圧電体101の間に他の膜を形成してもよい。例えば、成膜用基板108の上にAlNの圧電体101を形成する場合、成膜用基板108の上にAlNを形成し、その上にMoを成膜し、最後に圧電体101を形成すれば、成膜用基板108を除去する際のダメージを、圧電体101が直接受けることがないという効果を得ることができる。   In this embodiment, the piezoelectric body 101 is directly formed on the film formation substrate 108, but another film may be formed between the film formation substrate 108 and the piezoelectric body 101. For example, when the AlN piezoelectric body 101 is formed on the film formation substrate 108, AlN is formed on the film formation substrate 108, Mo is formed thereon, and finally the piezoelectric body 101 is formed. For example, it is possible to obtain an effect that the piezoelectric body 101 is not directly damaged by the removal of the film formation substrate 108.

(マイクロマシンスイッチの構造例)
図5A及び図5Bは、本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図及び断面図である。図5A及び図5Bにおけるマイクロマシンスイッチは、基板205と、基板205の上に形成された支持部204と、支持部204の上に形成された下部電極203と、下部電極203の上に形成された圧電体201と、圧電体201の上に形成された上部電極202と、圧電体201の下部電極203と同一主面上に形成された信号線用可動電極207と、基板205の上に形成された駆動電極206とからなる。下部電極203、圧電体201、及び上部電極202は、可動部200を構成する。この圧電体201、上部電極202、下部電極203、及び基板205には、上記音響共振器で説明した材料と同じ材料を用いることができる。基板205上には、信号線用可動電極207との接触によって導通する位置に、2つの信号線用固定電極208及び209が形成されている。
(Example of micromachine switch structure)
5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view schematically showing the structure of a micromachine switch according to an embodiment of the present invention. The micromachine switch in FIGS. 5A and 5B is formed on the substrate 205, the support portion 204 formed on the substrate 205, the lower electrode 203 formed on the support portion 204, and the lower electrode 203. The piezoelectric body 201, the upper electrode 202 formed on the piezoelectric body 201, the signal line movable electrode 207 formed on the same main surface as the lower electrode 203 of the piezoelectric body 201, and the substrate 205 are formed. Drive electrode 206. The lower electrode 203, the piezoelectric body 201, and the upper electrode 202 constitute the movable part 200. For the piezoelectric body 201, the upper electrode 202, the lower electrode 203, and the substrate 205, the same materials as those described for the acoustic resonator can be used. On the substrate 205, two signal line fixed electrodes 208 and 209 are formed at positions where they are brought into conduction by contact with the signal line movable electrode 207.

本発明のマイクロマシンスイッチの特徴は、可動部200を支持する支持部204を、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となるように、形成することである。基板205と接する面と下部電極203に接する面とは、平行であることが望ましい。例えば、図5Bに示すように、支持部204の中心部付近の幅が狭くなった形状である。支持部204をこのような垂直断面形状に形成するのは、スイッチング動作時における可動部200と支持部204とを接続する部分への応力集中を、緩和することができるためである。その理由は、以下のように考える。   A feature of the micromachine switch of the present invention is that the support portion 204 that supports the movable portion 200 is formed so that at least one portion of the vertical section has a curvature. The surface in contact with the substrate 205 and the surface in contact with the lower electrode 203 are preferably parallel. For example, as illustrated in FIG. 5B, the width near the center of the support portion 204 is narrow. The reason why the support portion 204 is formed in such a vertical cross-sectional shape is that stress concentration on the portion connecting the movable portion 200 and the support portion 204 during the switching operation can be reduced. The reason is considered as follows.

可動部200は、スイッチング動作により基板205の方向へ変位する。このとき、支持部204は、固定されているため動かない。そのため、可動部200が支持部204で支持・固定されているために、接続部分付近に応力集中が発生する。
そこで、本発明では、支持部204の垂直断面形状に曲率を持たせることで、応力が可動部200と支持部204との接続部分に集中せずに分散する。その結果、スイッチング時の最大歪みを低減することができ、機械的な信頼性を向上させることが可能となる。また、支持部204の上面が基板205と平行に配置されることにより、初期応力も低減でき、さらに最大歪みを低減するという効果が得られる。
The movable part 200 is displaced in the direction of the substrate 205 by a switching operation. At this time, since the support part 204 is being fixed, it does not move. Therefore, since the movable part 200 is supported and fixed by the support part 204, stress concentration occurs near the connection part.
Therefore, in the present invention, by providing the vertical cross-sectional shape of the support portion 204 with a curvature, the stress is dispersed without being concentrated on the connection portion between the movable portion 200 and the support portion 204. As a result, the maximum distortion during switching can be reduced, and the mechanical reliability can be improved. In addition, since the upper surface of the support portion 204 is disposed in parallel with the substrate 205, the initial stress can be reduced, and the maximum strain can be reduced.

なお、本発明のマイクロマシンスイッチは、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有するように支持部204を形成すれば、上記効果を発揮することができる。よって、支持部204の形状は、図5A及び図5Bに示した可動部200の支持箇所が一方である片持ち梁形状の例に限られず他の形状も考えられる。   Note that the micromachine switch of the present invention can exhibit the above-described effects if the support portion 204 is formed so that at least one portion of the vertical cross section has a curvature. Therefore, the shape of the support portion 204 is not limited to the example of the cantilever shape in which the support portion of the movable portion 200 shown in FIGS. 5A and 5B is one side, and other shapes can be considered.

例えば、図6Aは、可動部の支持箇所が両方である両持ち梁形状であるマイクロマシンスイッチの図である。図6Bは、片持ち梁形状であるマイクロマシンスイッチを、コの字形状に接続した例を示す図である。図6Cは、複数の圧電薄膜を用いて上部電極及び下部電極の厚みを同じにした構造のマイクロマシンスイッチの図である。図6Dは、支持部を複数の材料による層構成とした構造のマイクロマシンスイッチの図である。なお、スイッチの接点数は、1つでもよいし複数でもよい。また、支持部を導電性材料で構成して、配線として利用しても構わない。   For example, FIG. 6A is a diagram of a micromachine switch having a doubly-supported beam shape in which both support portions of the movable part are supported. FIG. 6B is a diagram illustrating an example in which micromachine switches having a cantilever shape are connected in a U-shape. FIG. 6C is a diagram of a micromachine switch having a structure in which the thicknesses of the upper electrode and the lower electrode are the same using a plurality of piezoelectric thin films. FIG. 6D is a diagram of a micromachine switch having a structure in which the support portion has a layer structure of a plurality of materials. The number of contact points of the switch may be one or plural. Moreover, you may comprise a support part with an electroconductive material and it may utilize as wiring.

また、図6Eは、スイッチ部と可変容量部とを一緒に構成したマイクロマシンスイッチの図である。図6Fは、図6Eのマイクロマシンスイッチの等価回路である。このマイクロマシンスイッチは、スイッチ部251がON動作して信号線用可動電極と信号線用固定電極とが接触しても、可変容量部252の下側にはギャップが生じる構造である。そして、このマイクロマシンスイッチは、図6Gに示すように各電極に印加する電圧を変化させてギャップ幅を変えることで、可変容量部252の容量値を変化させる。   FIG. 6E is a diagram of a micromachine switch in which a switch unit and a variable capacitor unit are configured together. FIG. 6F is an equivalent circuit of the micromachine switch of FIG. 6E. This micromachine switch has a structure in which a gap is generated below the variable capacitance section 252 even when the switch section 251 is turned ON and the signal line movable electrode and the signal line fixed electrode come into contact with each other. And this micromachine switch changes the capacitance value of the variable capacity | capacitance part 252 by changing the voltage applied to each electrode, and changing a gap width, as shown to FIG. 6G.

(マイクロマシンスイッチの製造例)
図7A及び図7Bは、上記構造によるマイクロマシンスイッチの好ましい製造方法の手順を概略的に示した図である。この製造方法では、貼り合わせ方法を用いることによって、図5Bに示したマイクロマシンスイッチを製造する。
(Manufacturing example of micromachine switch)
7A and 7B are diagrams schematically showing a procedure of a preferable manufacturing method of the micromachine switch having the above structure. In this manufacturing method, the micromachine switch shown in FIG. 5B is manufactured by using a bonding method.

まず、シリコン、ガラス、又はサファイア等からなる成膜用基板108を準備し、この成膜用基板108の上に、圧電体201を形成する(図7A、工程a)。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体201の上に下部電極203及び信号線用可動電極207を形成する(図7A、工程b)。次に、下部電極203の上に、支持部204の一部となる支持部材204aを形成する(図7A、工程c)。次に、可動部200を支持する基板205を準備し、支持部204の一部となる支持部材204b、駆動電極206、及び信号線用固定電極208及び209(図示せず)を、基板205の上に形成する(図7A、工程d)。支持部材204a及び204bには、金や錫等の材料が用いられる。   First, a deposition substrate 108 made of silicon, glass, sapphire, or the like is prepared, and a piezoelectric body 201 is formed on the deposition substrate 108 (FIG. 7A, step a). Next, the lower electrode 203 and the signal line movable electrode 207 are formed on the piezoelectric body 201 by film formation and patterning (FIG. 7A, step b). Next, a support member 204a to be a part of the support portion 204 is formed on the lower electrode 203 (FIG. 7A, step c). Next, a substrate 205 that supports the movable portion 200 is prepared, and a support member 204b, a drive electrode 206, and signal line fixed electrodes 208 and 209 (not shown) that are a part of the support portion 204 are attached to the substrate 205. Form on top (FIG. 7A, step d). Materials such as gold and tin are used for the support members 204a and 204b.

次に、成膜用基板108の支持部材204aと基板205の支持部材204bとを向かい合わせ、金と錫とを共晶結晶させて貼り合わせる(図7A、工程e)。例えば、375℃及び0.3MPaで金錫を一旦溶融させ、再度凝固させることにより、エッチングでは得られない構造の支持部204を容易に実現することができる(図7B、工程f)。次に、2つの基板を貼り合わせた形成物から、成膜用基板108を除去する(図7B、工程g)。例えば、ウエット・エッチング又はドライエッチングを用いて、成膜用基板108を除去することができる。この工程e〜工程gにより、元々成膜用基板108にあった形成物が、基板205に転写されたことになる。次に、成膜及びパターニングにより、圧電体201の上に上部電極202を形成する(図7B、工程h)。最後に、圧電体201の不要な部分をエッチング除去することにより(図7B、工程i)、図5Bに示すマイクロマシンスイッチが完成する。   Next, the supporting member 204a of the film-forming substrate 108 and the supporting member 204b of the substrate 205 are faced to each other, and gold and tin are bonded together by eutectic crystal (FIG. 7A, step e). For example, once the gold tin is melted at 375 ° C. and 0.3 MPa and then solidified again, the support portion 204 having a structure that cannot be obtained by etching can be easily realized (FIG. 7B, step f). Next, the film-forming substrate 108 is removed from the formed product obtained by bonding the two substrates (FIG. 7B, step g). For example, the deposition substrate 108 can be removed by wet etching or dry etching. Through these steps e to g, the formed material originally on the film formation substrate 108 is transferred to the substrate 205. Next, the upper electrode 202 is formed on the piezoelectric body 201 by film formation and patterning (FIG. 7B, step h). Finally, unnecessary portions of the piezoelectric body 201 are removed by etching (FIG. 7B, step i) to complete the micromachine switch shown in FIG. 5B.

本発明の製造方法によれば、支持部204の材料として金錫を用いて、一旦溶融させた後凝固させる共晶結晶という簡単な接合方法を用いることで、支持部204の形状は、エッチング等では得られない垂直断面が曲率を有する複雑な形状となる。   According to the manufacturing method of the present invention, the shape of the support portion 204 can be etched by using a simple joining method of eutectic crystal that is once melted and then solidified using gold tin as the material of the support portion 204. In such a case, a vertical section that cannot be obtained has a complicated shape having a curvature.

(マイクロマシンスイッチの駆動回路例)
図8Aに、上述したマイクロマシンスイッチの駆動回路例を示す。図8Bに、図8Aに示したマイクロマシンスイッチの駆動回路の動作例を示す図である。この駆動回路では、直列接続されたスイッチング素子A及びBの接続点と、直列接続されたスイッチング素子C及びDの接続点との間に、マイクロマシンスイッチが挿入される(マイクロマシンスイッチの上部電極202及び下部電極203が、それぞれ接続される)。
(Example of micromachine switch drive circuit)
FIG. 8A shows an example of a drive circuit for the micromachine switch described above. FIG. 8B is a diagram showing an operation example of the drive circuit for the micromachine switch shown in FIG. 8A. In this drive circuit, a micromachine switch is inserted between the connection point of switching elements A and B connected in series and the connection point of switching elements C and D connected in series (the upper electrode 202 of the micromachine switch and The lower electrode 203 is connected to each other).

図8Bの状態(1):スイッチング素子AがON状態(スイッチング素子BがOFF状態)のとき、V1端子には電源電圧Vdが印加される。このとき、スイッチング素子CはOFF状態(スイッチング素子DはON状態)であるため、V2端子はGND電位となる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧Vdが印加される。
図8Bの状態(2):スイッチング素子AがON状態(スイッチング素子BがOFF状態)のとき、V1端子には電源電圧Vdが印加される。このとき、スイッチング素子CはON状態(スイッチング素子DはOFF状態)であるため、V2端子の電位も電圧Vdとなる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧0Vが印加される。
State (1) in FIG. 8B: When the switching element A is in the ON state (switching element B is in the OFF state), the power supply voltage Vd is applied to the V1 terminal. At this time, since the switching element C is in the OFF state (the switching element D is in the ON state), the V2 terminal is at the GND potential. As a result, the voltage Vd is applied to the micromachine switch.
State (2) in FIG. 8B: When the switching element A is in the ON state (switching element B is in the OFF state), the power supply voltage Vd is applied to the V1 terminal. At this time, since the switching element C is in the ON state (the switching element D is in the OFF state), the potential at the V2 terminal is also the voltage Vd. As a result, a voltage of 0 V is applied to the micromachine switch.

図8Bの状態(3):スイッチング素子AがOFF状態(スイッチング素子BがON状態)のとき、V1端子はGND電位となる。このとき、スイッチング素子CはON状態(スイッチング素子DはOFF状態)であるため、V2端子の電位は電圧Vdとなる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧−Vdが印加される。
図8Bの状態(4):スイッチング素子AがOFF状態(スイッチング素子BがON状態)のとき、V1端子はGND電位となる。このとき、スイッチング素子CはOFF状態(スイッチング素子DはON状態)であるため、V2端子はGND電位となる。その結果、マイクロマシンスイッチには電圧0Vが印加される。
State (3) in FIG. 8B: When the switching element A is in the OFF state (switching element B is in the ON state), the V1 terminal is at the GND potential. At this time, since the switching element C is in the ON state (the switching element D is in the OFF state), the potential at the V2 terminal is the voltage Vd. As a result, the voltage −Vd is applied to the micromachine switch.
State (4) in FIG. 8B: When the switching element A is in the OFF state (switching element B is in the ON state), the V1 terminal is at the GND potential. At this time, since the switching element C is in the OFF state (the switching element D is in the ON state), the V2 terminal is at the GND potential. As a result, a voltage of 0 V is applied to the micromachine switch.

このように、駆動を行うことにより電源電圧Vdに対して±Vdの電圧をマイクロマシンスイッチに印加することができ、ON/OFF時の両方の場合において圧電効果による変位を行うことが可能となる。よって、0〜Vdの駆動電圧範囲で動作するよりも、より高速に動作を行うことが可能となる。   Thus, by driving, a voltage of ± Vd with respect to the power supply voltage Vd can be applied to the micromachine switch, and displacement due to the piezoelectric effect can be performed in both cases of ON / OFF. Therefore, the operation can be performed at a higher speed than the operation in the driving voltage range of 0 to Vd.

(音響共振器を用いた構成の例)
図9は、本発明の音響共振器を用いたラダー型フィルタの回路例を示す図である。図9に示すラダー型フィルタは、入出力端子301間に直列挿入された直列音響共振器302と並列挿入された並列音響共振器303とで構成される。直列音響共振器302の共振周波数を、並列音響共振器303の共振周波数よりも高く設定することにより、帯域通過特性を有するラダー型フィルタを実現することができる。好ましくは、音響共振器302の共振周波数と音響共振器303の反共振周波数とを略一致させることで、より通過帯域の平坦性に優れたラダー型フィルタを実現することができる。また、上述した本発明の音響共振器を用いることで、所望の振動のみにエネルギーを集中させることができ、損失の少ないラダー型フィルタを実現することができる。
(Example of configuration using acoustic resonator)
FIG. 9 is a diagram showing a circuit example of a ladder type filter using the acoustic resonator of the present invention. The ladder type filter shown in FIG. 9 includes a series acoustic resonator 302 inserted in series between the input / output terminals 301 and a parallel acoustic resonator 303 inserted in parallel. By setting the resonance frequency of the series acoustic resonator 302 to be higher than the resonance frequency of the parallel acoustic resonator 303, a ladder filter having bandpass characteristics can be realized. Preferably, by making the resonance frequency of the acoustic resonator 302 substantially coincide with the anti-resonance frequency of the acoustic resonator 303, it is possible to realize a ladder filter that is more excellent in passband flatness. Further, by using the above-described acoustic resonator of the present invention, energy can be concentrated only on desired vibration, and a ladder type filter with little loss can be realized.

図10は、本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチを用いた複合デバイスの回路例(ラダー型フィルタ切り換え回路)を示す図である。図10に示すラダー型フィルタは、図9に示したラダー型フィルタを、マイクロマシンスイッチ314で2系統接続した構成である。   FIG. 10 is a diagram showing a circuit example (ladder-type filter switching circuit) of a composite device using the acoustic resonator and the micromachine switch of the present invention. The ladder type filter shown in FIG. 10 has a configuration in which the ladder type filter shown in FIG.

なお、ラダー型フィルタの接続段数は、図9及び図10に示した1段及び2段に限ったものではなく、多段構成であってもかまわない。また、ラダー構成についても、L型に限らず、例えばT型やπ型等の他の構成を用いることが可能である。さらに、ラダー型以外にも格子型のフィルタを構成しても同様の効果を得ることができる。   Note that the number of connection stages of the ladder filter is not limited to the one and two stages shown in FIGS. 9 and 10, and may be a multistage structure. Further, the ladder configuration is not limited to the L type, and other configurations such as a T type and a π type can be used. Furthermore, the same effect can be obtained even if a lattice type filter is configured in addition to the ladder type.

図11は、上述したようなラダー型フィルタを用いた共用器410の例を示す図である。図11に示す共用器410は、送信端子411と受信端子412との間に、送信フィルタ414、移相回路415、及び受信フィルタ416が順に直接接続され、送信フィルタ414と移相回路415との間にアンテナ端子413が接続されている。上記ラダー型フィルタは、送信フィルタ414及び受信フィルタ416の少なくとも一方に用いられる。この構成によって、低損失な共用器を実現することができる。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the duplexer 410 using the ladder filter as described above. In the duplexer 410 illustrated in FIG. 11, a transmission filter 414, a phase shift circuit 415, and a reception filter 416 are directly connected between the transmission terminal 411 and the reception terminal 412 in order, and the transmission filter 414 and the phase shift circuit 415 are connected to each other. An antenna terminal 413 is connected between them. The ladder filter is used for at least one of the transmission filter 414 and the reception filter 416. With this configuration, a low-loss duplexer can be realized.

また、図12は、上述したような共用器を用いた通信機器420の例を示す図である。図12に示す通信機器420では、送信端子421から入力された信号は、ベースバンド部423を通り、パワーアンプ(PA)424で増幅され、送信フィルタ425でフィルタリングされ、アンテナ428から電波として送信される。また、アンテナ428で受信された信号は、受信フィルタ426でフィルタリングされ、LNA427で増幅され、ベースバンド部423を通り、受信端子422に伝達される。上記ラダー型フィルタは、送信フィルタ425及び受信フィルタ426の少なくとも一方に用いられる。この構成によって、低損失かつ低消費電力な通信機器420を実現することができる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the communication device 420 using the duplexer as described above. In the communication device 420 illustrated in FIG. 12, a signal input from the transmission terminal 421 passes through the baseband unit 423, is amplified by the power amplifier (PA) 424, is filtered by the transmission filter 425, and is transmitted as a radio wave from the antenna 428. The A signal received by the antenna 428 is filtered by the reception filter 426, amplified by the LNA 427, passed through the baseband unit 423, and transmitted to the reception terminal 422. The ladder filter is used for at least one of the transmission filter 425 and the reception filter 426. With this configuration, the communication device 420 with low loss and low power consumption can be realized.

本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチは、携帯電話や無線LAN等の移動体通信端末の高周波回路等に利用可能である。   The acoustic resonator and the micromachine switch of the present invention can be used for a high-frequency circuit of a mobile communication terminal such as a mobile phone or a wireless LAN.

本発明の一実施形態に係る音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed typically the structure of the acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 本発明の一実施形態に係る他の音響共振器の構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the other acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention typically 図1の音響共振器の製造方法の手順を概略的に示した図The figure which showed schematically the procedure of the manufacturing method of the acoustic resonator of FIG. 図1の音響共振器の製造方法の手順を概略的に示した図The figure which showed schematically the procedure of the manufacturing method of the acoustic resonator of FIG. 本発明の一実施形態に係る音響共振器の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the acoustic resonator which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の音響共振器の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the conventional acoustic resonator 本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図The perspective view which showed typically the structure of the micromachine switch which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係るマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed typically the structure of the micromachine switch which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed typically the structure of the other micromachine switch concerning one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図The perspective view which showed typically the structure of the other micromachine switch which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed typically the structure of the other micromachine switch concerning one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した断面図Sectional drawing which showed typically the structure of the other micromachine switch concerning one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る他のマイクロマシンスイッチの構造を模式的に示した斜視図The perspective view which showed typically the structure of the other micromachine switch which concerns on one Embodiment of this invention. 図6Eのマイクロマシンスイッチの等価回路図6E equivalent circuit diagram of the micromachine switch of FIG. 図6Eのマイクロマシンスイッチの動作例を示した図The figure which showed the operation example of the micromachine switch of FIG. 6E 図5Bのマイクロマシンスイッチの製造方法の手順を概略的に示した図The figure which showed roughly the procedure of the manufacturing method of the micromachine switch of FIG. 5B. 図5Bのマイクロマシンスイッチの製造方法の手順を概略的に示した図The figure which showed roughly the procedure of the manufacturing method of the micromachine switch of FIG. 5B. マイクロマシンスイッチの駆動回路例を示す図Diagram showing an example of a drive circuit for a micromachine switch 図8Aに示したマイクロマシンスイッチの駆動回路の動作例を示す図The figure which shows the operation example of the drive circuit of the micromachine switch shown to FIG. 8A 本発明の音響共振器を用いたラダー型フィルタの回路例を示す図The figure which shows the circuit example of the ladder type filter using the acoustic resonator of this invention 本発明の音響共振器及びマイクロマシンスイッチを用いたラダー型フィルタの回路例を示す図The figure which shows the circuit example of the ladder type filter using the acoustic resonator and micromachine switch of this invention ラダー型フィルタを用いた共用器の例を示す図The figure which shows the example of the duplexer using the ladder type filter 共用器を用いた通信機器の例を示す図The figure which shows the example of the communication equipment which uses the duplexer 従来の音響共振器を説明するための図The figure for demonstrating the conventional acoustic resonator 従来の音響共振器を説明するための図The figure for demonstrating the conventional acoustic resonator 従来の音響共振器を説明するための図The figure for demonstrating the conventional acoustic resonator 従来の音響共振器を説明するための図The figure for demonstrating the conventional acoustic resonator 従来のマイクロマシンスイッチを説明するための斜視図A perspective view for explaining a conventional micromachine switch 従来の音響共振器に用いられるキャビティの例を示す図The figure which shows the example of the cavity used for the conventional acoustic resonator 従来の他の音響共振器を説明するための図The figure for demonstrating the other conventional acoustic resonator

符号の説明Explanation of symbols

101、201 圧電体
102、103、202、203、206〜209 電極
104、204 支持部
104a、104b 支持部材
105、205 基板
106 キャビティ
107 振動部
108 成膜用基板
200 可動部
251 スイッチ部
252 可変容量部
302、303 音響共振器
314 マイクロマシンスイッチ
410 共用器
414、425 送信フィルタ
415 移相回路
416、426 受信フィルタ
423 ベースバンド部
424 パワーアンプ(PA)
427 LNA
428 アンテナ
101, 201 Piezoelectric bodies 102, 103, 202, 203, 206 to 209 Electrodes 104, 204 Support sections 104a, 104b Support members 105, 205 Substrate 106 Cavity 107 Vibration section 108 Film-forming substrate 200 Movable section 251 Switch section 252 Variable capacitance Sections 302 and 303 Acoustic resonator 314 Micromachine switch 410 Duplexer 414 and 425 Transmission filter 415 Phase shift circuit 416 and 426 Reception filter 423 Baseband section 424 Power amplifier (PA)
427 LNA
428 antenna

Claims (17)

所定の周波数で振動する音響共振器であって、
基板と、
圧電薄膜からなる圧電体、当該圧電体を挟んだ上部電極、及び下部電極で構成される振動部と、
前記振動部と前記基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える、音響共振器。
An acoustic resonator that vibrates at a predetermined frequency,
A substrate,
A piezoelectric body made of a piezoelectric thin film, an upper electrode sandwiching the piezoelectric body, and a vibrating section composed of a lower electrode;
An acoustic resonator comprising: a support portion that is provided between the vibrating portion and the substrate and has a shape in which at least one portion of a vertical cross section has a curvature.
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の音響共振器。   2. The acoustic resonator according to claim 1, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape having a narrowest width near a central portion in a thickness direction. 前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が広くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の音響共振器。   2. The acoustic resonator according to claim 1, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape having a widest width near a central portion in a thickness direction. 前記支持部は、前記基板に接する面と前記下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の音響共振器。   The acoustic resonator according to claim 1, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape in which a surface in contact with the substrate and a surface in contact with the lower electrode are parallel to each other. 圧電効果及び静電効果を利用したマイクロマシンスイッチであって、
基板と、
前記基板上に設けられた駆動用電極と、
圧電薄膜からなる圧電体、当該圧電体を挟んだ上部電極、下部電極、及び信号線用可動電極で構成される可動部と、
前記可動部と前記基板との間に設けられ、垂直断面の少なくとも1箇所が曲率を有した形状となる支持部とを備える、マイクロマシンスイッチ。
A micromachine switch using a piezoelectric effect and an electrostatic effect,
A substrate,
A driving electrode provided on the substrate;
A movable portion composed of a piezoelectric body made of a piezoelectric thin film, an upper electrode sandwiching the piezoelectric body, a lower electrode, and a signal line movable electrode;
A micromachine switch comprising: a support portion provided between the movable portion and the substrate and having a shape in which at least one portion of a vertical cross section has a curvature.
前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が狭くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項5に記載のマイクロマシンスイッチ。   6. The micromachine switch according to claim 5, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape having a narrowest width near a central portion in a thickness direction. 前記支持部は、厚さ方向の中央部付近で最も幅が広くなる垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項5に記載のマイクロマシンスイッチ。   The micromachine switch according to claim 5, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape that is widest near a central portion in a thickness direction. 前記支持部は、前記基板に接する面と前記下部電極に接する面とが平行である垂直断面形状を有することを特徴とする、請求項5に記載のマイクロマシンスイッチ。   The micromachine switch according to claim 5, wherein the support portion has a vertical cross-sectional shape in which a surface in contact with the substrate and a surface in contact with the lower electrode are parallel to each other. 複数の音響共振器及びマイクロマシンスイッチからなる複合デバイスであって、請求項1に記載の音響共振器を少なくとも1つと、請求項5に記載のマイクロマシンスイッチを少なくとも1つとを備えた、複合デバイス。   A composite device comprising a plurality of acoustic resonators and a micromachine switch, comprising: at least one acoustic resonator according to claim 1; and at least one micromachine switch according to claim 5. 請求項1に記載の音響共振器を少なくとも1つ備えた、フィルタ。   A filter comprising at least one acoustic resonator according to claim 1. 請求項9に記載の複合デバイスを少なくとも1つ備えた、共用器。   A duplexer comprising at least one composite device according to claim 9. 請求項11に記載の共用器を少なくとも1つ備えた、通信機器。   A communication device comprising at least one duplexer according to claim 11. 圧電薄膜を有するデバイスの製造方法であって、
第1の基板に圧電体を形成する工程と、
前記圧電体の一方主面上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に第1の支持部材を形成する工程と、
第2の基板の上に第2の支持部材を形成する工程と、
前記第1の支持部材と前記第2の支持部材とを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせる工程の後に前記第1の基板を分離して、前記下部電極が形成された圧電体を前記第1の基板から第2の基板へ転写する工程と、
前記圧電体の他方主面上に上部電極を形成する工程とを備える、製造方法。
A method for manufacturing a device having a piezoelectric thin film,
Forming a piezoelectric body on the first substrate;
Forming a lower electrode on one main surface of the piezoelectric body;
Forming a first support member on the lower electrode;
Forming a second support member on the second substrate;
Bonding the first support member and the second support member;
Separating the first substrate after the bonding step, and transferring the piezoelectric body on which the lower electrode is formed from the first substrate to the second substrate;
Forming an upper electrode on the other main surface of the piezoelectric body.
前記貼り合わせる工程が、前記第1の支持部材と前記第2の支持部材とを共晶結晶接合によって行われることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the bonding step is performed by eutectic crystal bonding of the first support member and the second support member. 前記第1の支持部材及び前記第2の支持部材は、少なくとも金錫(AuSn)又は金シリコン(AuSi)を含む多層膜であることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the first support member and the second support member are multilayer films containing at least gold tin (AuSn) or gold silicon (AuSi). 前記第1の支持部材と前記第2の支持部材とが、異なる幅で形成されることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the first support member and the second support member are formed with different widths. 前記第1の支持部材と前記第2の支持部材とが、異なる厚さで形成されることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the first support member and the second support member are formed with different thicknesses.
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