JP2007324823A - フィルタ - Google Patents

フィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP2007324823A
JP2007324823A JP2006151474A JP2006151474A JP2007324823A JP 2007324823 A JP2007324823 A JP 2007324823A JP 2006151474 A JP2006151474 A JP 2006151474A JP 2006151474 A JP2006151474 A JP 2006151474A JP 2007324823 A JP2007324823 A JP 2007324823A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonator
lower electrode
piezoelectric film
film
outer periphery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006151474A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4719623B2 (ja
Inventor
Shinji Taniguchi
眞司 谷口
Takeshi Yokoyama
剛 横山
Motoaki Hara
基揚 原
Takeshi Sakashita
武 坂下
Jun Tsutsumi
潤 堤
Kiyouiku Iwaki
匡郁 岩城
Tokihiro Nishihara
時弘 西原
Masanori Ueda
政則 上田
Naganori Ebara
永典 江原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Fujitsu Media Devices Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, Fujitsu Media Devices Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2006151474A priority Critical patent/JP4719623B2/ja
Priority to EP07109239A priority patent/EP1863173A3/en
Priority to US11/806,129 priority patent/US7545077B2/en
Priority to KR1020070052712A priority patent/KR100865837B1/ko
Priority to CN200710105462XA priority patent/CN101083460B/zh
Publication of JP2007324823A publication Critical patent/JP2007324823A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4719623B2 publication Critical patent/JP4719623B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58Multiple crystal filters
    • H03H9/60Electric coupling means therefor
    • H03H9/605Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02118Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02141Means for compensation or elimination of undesirable effects of electric discharge due to pyroelectricity
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173Air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174Membranes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/021Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

【課題】低損失で、ESD破壊に対する耐性の高いフィルタを提供すること。
【解決手段】本発明は、基板と、基板上に設けられた下部電極と、下部電極上に設けられた圧電膜と、圧電膜を挟み前記下部電極と対向する部分を有するように圧電膜上に設けられた上部電極と、を有する複数の圧電薄膜共振器を具備し、複数の圧電薄膜共振器のうち一部(S11、S14、P11、P14)は、圧電膜の外周の少なくとも一部が上部電極と下部電極とが対向する領域の外周より外側に位置する第1共振器(41)であり、複数の圧電薄膜共振器のうち他の一部(S12、S13、P12、P13)は、圧電膜の外周の少なくとも一部が上部電極と下部電極とが対向する領域の外周と略一致または内側に位置する第2共振器(42)であることを特徴とするフィルタである。
【選択図】図2

Description

本発明は、フィルタに関し、特に複数の圧電薄膜共振子を有するフィルタに関する。
携帯電話に代表される無線機器の急速な普及により、小型で軽量な共振器およびこれを組み合わせて構成したフィルタの需要が増大している。これまでは主として誘電体と表面弾性波(SAW)フィルタが使用されてきたが、最近では、特に高周波での特性が良好で、かつ小型化とモノリシック化が可能な素子である圧電薄膜共振器およびこれを用いて構成されたフィルタが注目されつつある。
圧電薄膜共振子の中には、FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)タイプとSMR(Solidly Mounted Resonator)タイプがある。特許文献1および2にはFBARタイプの圧電薄膜共振子が開示されている。図1(a)および図1(b)は従来のFBARを示す図である。空隙(FBARの場合)または音響多層膜(SMRの場合)を有する基板11上に、下部電極13、圧電膜14および上部電極15が順次積層されている。空隙16または音響多層膜は、圧電膜14を挟み上部電極15と下部電極13とが対向する部分(以下、共振部という)の下に形成されている。FBARにおける空隙16は、基板11裏面からのウェットまたはドライエッチング等により基板11に形成される。SMRにおける音響多層膜は、音響インピーダンスが高い膜と低い膜を交互にλ/4(λ:弾性波の波長)の膜厚で積層されており、音響反射膜として利用される。FBARにおける空隙としては、Si基板11表面に設けた犠牲層のウェットエッチングにより、下部電極13と基板11との間に形成することもできる。
ここで、電極13、15としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)等を用いることができる。圧電膜14としては、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)、チタン酸鉛(PbTiO3)等を用いることができる。また、基板11としては、シリコン、ガラス等を用いることができる。
特開昭60−189307号公報 特開2004−200843号公報
FBARやSMRを用いた圧電薄膜共振子の損失要因の1つとして、図1(a)および図1(b)の矢印のように、弾性波30が共振部23から外側(以下、非共振部)に漏れることがあげられる。このように、弾性波30が電気信号に再変換されない領域(非共振部)に漏れてしまう。このため、損失が増大する。ここでは、この現象を弾性波30の”横方向漏れ”と呼ぶ。圧電薄膜共振器を用いたフィルタでは、弾性波の横方向漏れを抑制し、損失を抑制することが求められる。さらに、圧電薄膜共振器を用いたフィルタではESD(Electrostatic Discharge:静電気放電)破壊に対する耐性が高いことが要求されている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、低損失で、ESD破壊に対する耐性の高いフィルタを提供することを目的とする。
本発明は、基板と、該基板上に設けられた下部電極と、該下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟み前記下部電極と対向する部分を有するように前記圧電膜上に設けられた上部電極と、を有する複数の圧電薄膜共振器を具備し、前記複数の圧電薄膜共振器のうち一部は、前記圧電膜の外周の少なくとも一部が前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の外周より外側に位置する第1共振器であり、前記複数の圧電薄膜共振器のうち他の一部は、前記圧電膜の外周の少なくとも一部が前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の外周と略一致または内側に位置する第2共振器であることを特徴とするフィルタである。本発明によれば、ESD耐性が求められる共振器に第1共振器を用い、その他の共振器に第2共振器を用いる。これにより、低損失で、ESD破壊に対する耐性の高いフィルタを提供することができる。
上記構成において、入力端子と出力端子とを具備し、前記入力端子に最も近い直列共振器、並列共振器、前記出力端子に最も近い直列共振器および並列共振器の少なくとも1つは前記第1共振器である構成とすることができる。この構成によれば、ESDに曝され易い共振器を第1共振器とすることにより、ESD破壊に対する耐性を一層高めることができる。
上記構成において、入力端子と出力端子とを具備し、前記入力端子および前記出力端子のいずれか一方に最も近い直列共振器に並列にインダクタが接続され、前記インダクタが並列に接続された直列共振器に最も近い直列共振器、並列共振器、前記入力端子および前記出力端子の他方に最も近い直列共振器および並列共振器の少なくとも1つは前記第1共振器である構成とすることができる。この構成によれば、ESDに曝され易い共振器を第1共振器とすることにより、ESD破壊に対する耐性を一層高めることができる。
上記構成において、前記第1共振器の前記圧電膜の外周の少なくとも一部と前記対向する領域の外周とは略相似形である構成とすることができる。
上記構成において、前記第1共振器の前記圧電膜の外周の少なくとも一部の前記圧電膜上に前記外周に沿って設けられた付加膜を具備する構成とすることができる。この構成によれば、第1共振器の圧電膜の外周の少なくとも一部を上部電極の外周から外側に制御よく形成することができる。
上記構成において、前記付加膜は前記上部電極と同じ材料の膜である構成とすることができる。この構成によれば、製造工程を簡略化することができる。
上記構成において、前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域は楕円形である構成とすることができる。この構成によれば、圧電膜の外周で反射された弾性波が共振部内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、通過帯域内にリップルが発生することを抑制することができる。
上記構成において、前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域は非平行からなる多角形である構成とすることができる。この構成によれば、圧電膜の外周で反射された弾性波が共振部内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、通過帯域内にリップルが発生することを抑制することができる。
上記構成において、前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の前記下部電極は、前記基板との間にドーム状の膨らみを有する空隙が形成されるように設けられた構成とすることができる。この構成によれば、生産性の向上が図れる。また、基板の機械的強度の劣化防止も図ることができる。さらに、集積化を図ることができる。信頼性劣化を抑制することがきる。良好な圧電膜の配向性を確保することができる。
上記構成において、上部電極と前記下部電極とが対向する領域を前記基板に投影した領域は、前記空隙を前記基板に投影した領域に含まれる構成とすることができる。この構成によれば、圧電薄膜共振器の共振特性を向上させ優れた性能を得ることができる。
上記構成において、前記圧電膜を挟み前記上部電極と前記下部電極とが対向する部分は圧縮応力である構成とすることができる。この構成によれば、ドーム状の膨らみを有する空隙が潰れることを抑制することができる。
上記構成において、前記下部電極には前記空隙に通じる孔部が設けられている構成とすることができる。この構成によれば、ドーム状の膨らみを有する空隙を形成することができる。
上記構成において、前記圧電膜を挟み前記上部電極と前記下部電極とが対向する部分下の前記基板には空隙が形成されている構成とすることもできる。
上記構成において、前記圧電膜は(002)方向を主軸とする配向性を示す窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛である構成とすることができる。
本発明によれば、低損失で、ESD破壊に対する耐性の高いフィルタを提供することができる。
以下、図面を参照に本発明に係る実施例について説明する。
図2は実施例1に係るラダー型フィルタの回路図である。入力端子inと出力端子outとの間に直列共振器S11からS14が接続され、並列共振器P11からP14が並列に接続されている。ここで、直列共振器S11、S14、並列共振器P11、P14は第1共振器41を、直列共振器S12、S13、並列共振器P12、P13は第2共振器42を用いている。第1共振器41と第2共振器42とは後述するように共振器の構造が異なる。
第1共振器の構造について説明する。図3(a)は第1共振器41の平面図、図3(b)は図3(a)のA−A断面図、図3(c)は図3(a)のB−B断面図である。図3(a)から図3(c)を参照に、Si基板11上に、基板11との間に下部電極13側にドーム状の膨らみを有する空隙16が形成されるように下部電極13が設けられている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙16の周辺では空隙16の高さが小さく、空隙16の内部ほど空隙16の高さが高くなるような形状の膨らみである。下部電極13上に圧電膜14が設けられ、圧電膜14を挟み下部電極13と対向する部分(共振部23)を有するように圧電膜14上に上部電極15が設けられている。下部電極13、圧電膜14および上部電極15は複合膜を構成している。下部電極13および上部電極15はRu、圧電膜14は(002)方向を主軸とするAlNを用いている。図3(a)より下部電極13にはB−Bの方向に後述する犠牲層をエッチングするための導入路19が形成されている。導入路19の先端付近は圧電膜14で覆われておらず、下部電極13は導入路19の先端に孔部17を有する。圧電膜14には下部電極13と電気的に接続するための開口部20が設けられている。第1共振器41においては、開口部20で圧電膜14の外周28の少なくとも一部が上部電極15と下部電極13とが対向する領域24の外周26より距離d1をおいて外側に位置している。
第2共振器42の構造について説明する。図4(a)は第2共振器42の平面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図である。第1共振器41と比較し、圧電膜14の開口部20が上部電極15の外周まで延在している。つまり圧電膜14の外周28の少なくとも一部が上部電極15と下部電極13とが対向する領域24の外周26と略一致している。ここで略一致するとは製造バラツキ程度に一致していることである。その他の構成は第1共振器41と同じであり説明を省略する。
第1共振器41は従来例の図1(a)および図1(b)と同様に弾性波が横方向に漏れてしまう。このため、第1共振器41は損失が大きくなる。一方、第2共振器42は圧電膜14の外周28と領域24の外周26とが略一致している。このため、圧電膜14の外周28で弾性波が反射される。このため、共振部23から非共振部への弾性波30の(右側への)漏れが抑制される。よって、損失を抑制することができる。
図4(c)は第2共振器42の変形例である第2共振器42aの断面図である。第2共振器42と比較し、圧電膜14の外周28の少なくとも一部が上部電極15と下部電極13とが対向する領域24の外周26より距離d2をおいて内側に位置している。このため、共振部23は領域24の内側となる。その他の構成は第2共振器42と同じであり説明を省略する。
第2共振器42においては、圧電膜14を介した弾性波の横方向漏れは抑制できるが、下部電極を介して弾性波が横方向へ漏れてしまう。第2共振器42aにおいては、上部電極が圧電膜14の外周28の一部から庇状に延在している。この庇状の上部電極15が振動することで下部電極13の不要振動を抑制する。これにより、第2共振器42のような下部電極13を介した弾性波の横方向漏れを抑制することができる。
しかしながら、第2共振器42および42aにおいては、ESD破壊の耐圧が低く、第1共振器41において距離d1を長くすることで、ESD破壊の耐圧を向上させることができることがわかった。そこで、図2と同様の回路で全ての共振器を第2共振器42とした比較例と、図2のように、第1共振器41と第2共振器42とで構成した実施例1のESD試験を行った。図5はその結果であり、横軸がESD試験で印加した電圧、縦軸がESD試験により異常となったフィルタの割合を示している。図5を参照に、比較例では200Vの印加で全てのフィルタが破壊されるのに対し、実施例1では200Vの印加では異常となるフィルタは20%であり、600Vまで異常とならないフィルタもある。
このように、実施例1によれば、フィルタを構成する複数の圧電薄膜共振器のうち、一部の共振器として第1共振器41を用い、他の一部の共振器に第2共振器42または42aを用いる。このように、ESD耐性が求められる共振器に第1共振器41を用い、その他の共振器を第2共振器42または42aとする。これにより、全てを第1共振器41とする場合に比べ損失が小さく、全て第2共振器42または42aとする場合に比べESD耐圧が大きいフィルタを提供することができる。
特に、図2における入力端子inまたは出力端子outに隣接する共振器はESDの電圧が直接印加される。よって、ESDに曝され易い共振器である。したがって、入力端子in最も近い直列共振器S11および並列共振器P11、出力端子outに最も近い直列共振器S14および並列共振器P14、これら共振器S11、S14,P11およびP14の少なくとも1つの共振器を第1共振器41とすることが好ましい。さらに、共振器S11、S14、P11およびP14を全て第1共振器41とすることが一層好ましい。
実施例2は入力端子側の直列共振器に並列にインダクタが接続された例である。図6を参照に、実施例2に係るラダー型フィルタは直列共振器S21からS24および並列共振器P21からP24から構成される。最も入力端子in側の直列共振器S21には並列にインダクタLが接続されている。インダクタLが付加された直列共振器S21はラダー型フィルタの直列共振器としても機能するが、入力端子inからみたインピーダンスを変換するための整合回路としても機能する。このように、最も入力端子in(または出力端子out側)の直列共振器S21に並列なパスが接続された場合、ESDとして印加される電圧は並列のパスを経由してしまう。図6では、直列共振器S21とS22との間のノードが、ESDの観点からは実質的な入力端子in2として機能する。つまり、入力端子inまたは出力端子outに最も近い直列共振器S21に並列にインダクタLが接続され、インダクタLが並列に接続された直列共振器S21に最も近い直列共振器S22および並列共振器P21、インダクタLが接続されない方の入力端子inまたは出力端子outに最も近い直列共振器S24および並列共振器P24、これら共振器S22、S24、P21およびP24の少なくとも1つは第1共振器41であることが好ましい。さらに、共振器S22、S24、P21、P24を第1共振器41、残りの共振器S21、S23、P22、P23を第2共振器42または42aとすることが一層好ましい。
実施例3は第1共振器41が、圧電膜14の外周28の圧電膜14上に付加膜22を有する第1共振器41aの例である。図7(a)は第1共振器41aの平面図、図7(b)は図7(a)のA−A断面図である。実施例1の第1共振器41の図3(a)および図3(b)と比較し、圧電膜14の外周28の少なくとも一部の圧電膜14上に外周28に沿って付加膜22が設けられている。その他の構成は第1共振器41と同じであり説明を省略する。
次に第1共振器41aと第2共振器42の製造方法について説明する。図8(a)から図8(h)は、第1共振器41aの製造工程を示す断面図である。図8(a)から図8(d)は図7(a)のA−A断面に相当する断面であり、図8(e)から図8(h)は図7(b)のB−B断面に相当する。図9(a)および図9(b)は第2共振器42の製造工程を示す断面図であり、図4(a)のA−A断面に相当する。図8(a)および図8(e)を参照に、シリコン基板11上に、例えばMgO等からなる膜厚が約20nmの犠牲層18を例えばスパッタリング法または蒸着法を用い形成する。基板11はシリコン基板以外にも石英基板、ガラス基板、GaAs基板等を用いることができる。特に、空隙16を形成する際、基板11をエッチングしないため、エッチングの難しい基板も用いることができる。犠牲層18としては、ZnO、Ge、Tiなど、エッチング液により、容易に溶解できる材料が好ましい。露光技術とエッチング技術を用い、犠牲層18を所定の形状とする。
図8(b)および図8(f)を参照に、Ruからなり膜厚が約250nmの下部電極を0.6〜1.2PaのArガス雰囲気中のスパッタリングで形成する。下部電極13としては、例えば背景技術で例示した金属を用いることができる。露光技術とエッチング技術を用い、下部電極13を所定の形状とする。導入路19の先端には、孔部17が形成される。なお、孔部17は後に形成しても良い。
図8(c)および図8(g)を参照に、下部電極13および基板11上に、(002)方向を主軸とするAlN膜からなり膜厚が約1000nmの圧電膜14を、約0.3Paの圧力のAr/N2混合ガス雰囲気中のスパッタリングで形成する。圧電膜14上に、Ruからなり膜厚が約250nmの上部電極13を0.6〜1.2PaのArガス雰囲気中のスパッタリングで形成する。圧電膜14としては、例えば背景技術で例示したZnO等の圧電材料を用いることもできる。上部電極15は下部電極13と同様の金属を用いることができる。露光技術とエッチング技術を用い上部電極15を所定の形状とする。このとき、第1共振器41aにおいては上部電極15と同じ材料の膜から付加膜22を形成する。次に、露光技術とエッチング技術を用い圧電膜14をエッチングする。この際、付加膜22によって、圧電膜14の横方向のエッチングを抑制することができる。よって、圧電膜14の外周28がほぼ付加膜22で停止する。このように、付加膜22により、上部電極15の外周26の外側に圧電膜14の外周28を制御良く形成することができる。
図8(d)および図8(h)を参照に、犠牲層18をエッチングするためのエッチング液を孔部17、導入路19を経て導入し、犠牲層18を除去する。ここで、下部電極13、圧電膜14および上部電極15からなる複合膜の応力は、スパッタリング条件の調整により圧縮応力となるように設定されている。このため、犠牲層18のエッチングが完了した時点で、複合膜は膨れ上がり、下部電極13と基板11の間に複合膜側にドーム状形状を有する空隙16が形成される。なお、実施例3では複合膜の圧縮応力は−300MPaとなるように設定されている。
図9(a)を参照に、第2共振器42においては、付加膜22を形成せず、圧電膜14の外周28が上部電極15に略一致するように形成される。図9(b)を参照に、図8(d)と同様に、下部電極13と基板11の間に複合膜側にドーム状形状を有する空隙16が形成される。
実施例3によれば、圧電膜14の外周28の少なくとも一部の圧電膜14上に外周28に沿って付加膜22が設けられている。これにより、図8(c)を用い説明したように、圧電膜14の外周28の少なくとも一部を上部電極15の外周26から外側に制御よく形成することができる。さらに、付加膜22を上部電極15と同じ材料の膜で形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができる。圧電膜14のエッチングはウェットエッチングを用いることにより、付加膜22を用い横方向のエッチングを一層抑制することができる。
実施例1から実施例3のように、空隙16を複合膜側にドーム状形状としているため、基板11をエッチングする必要がない。よって、生産性の向上が図れる。また、基板11をエッチングしないため基板11の機械的強度の劣化防止も図ることができる。さらに、空隙16を形成する領域は小さくて済むため集積化を図ることができる。特許文献1に比べ、空隙16の大きさを小さくできるため、複合膜の機械振動による信頼性劣化を抑制することがきる。また、空隙16を形成するための犠牲層18の厚さを薄くすることができるため、良好な圧電膜14の配向性を確保することができる。
さらに、下部電極13、圧電膜14および上部電極15からなる複合膜の応力を圧縮応力とすることにより、ドーム状の膨らみを有する空隙16が潰れることなく形成することができる。また、下部電極13に空隙16に通じる孔部17が設けられている。この孔部17より犠牲層18をエッチングすることにより、ドーム状の膨らみを有する空隙16を形成することができる。
さらに、圧電膜14として、(002)方向を主軸とする配向性を示す窒化アルミニウム、または酸化亜鉛を用いることにより、良好な共振特性を有する圧電薄膜共振器を提供することができる。
さらに、上部電極15と下部電極13とが対向する領域24の形状を楕円形とすることにより、平行な辺が存在しないため、圧電膜14の外周28で反射された弾性波が共振部内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、通過帯域内にリップルが発生することを抑制することができる。
さらに、第1共振器41の圧電膜14の外周28の少なくとも一部と対向する領域24の外周26とは相似形である形状とすることができる。
さらに、図10のように、空隙16の基板11面上への投影領域は上部電極15と下部電極13とが対向する領域24を含むことにより、圧電薄膜共振器の共振特性を向上させ優れた性能を得ることができる。
さらに、図11のように、上部電極15と下部電極13とが対向する領域24は非平行からなる多角形とすることができる。これにより、圧電膜14の外周28で反射された弾性波が共振部23内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、通過帯域内にリップルが発生することを抑制することができる。
実施例5は基板11に空隙16aが設けられた例である。図12(a)および図12(b)を参照に、実施例1から実施例3のように、基板11上に空隙16を介し下部電極12が設けられていなくとも、実施例5のように上部電極15と下部電極13との対向する領域24下の基板11に空隙16aが形成されていても良い。この空隙はDeep−RIEを用いることにより略垂直とすることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
図1(a)従来例に係る圧電薄膜共振器の平面図、図1(b)は図1(a)のA−A断面図である。 図2は実施例1に係るフィルタの回路図である。 図3(a)は第1共振器41の平面図、図3(b)は図3(a)のA−A断面図、図3(c)は図3(a)のB−B断面図である。 図4(a)は第2共振器42の平面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図、図4(c)は第2共振器42aの断面図である。 図5は比較例と実施例1とのESD試験結果である。 図6は実施例2に係るフィルタの回路図である。 図7(a)は実施例3に係るフィルタの第1共振器41aの平面図、図7(b)は図7(a)のA−A断面図である。 図8(a)から図8(h)は第1共振器41aの製造工程を示す断面図である。 図9(a)および図9(b)は第2共振器の製造工程を示し断面図である。 図10は実施例1から実施例3に係るフィルタの共振器の領域24と空隙との関係を示す図である。 図11は実施例4に係るフィルタの共振器の平面図である。 図12(a)は実施例5に係るフィルタの共振器の平面図、図12(b)は図12(a)の断面図である。
符号の説明
11 基板
13 下部電極
14 圧電膜
15 上部電極
16 空隙
17 孔部
18 犠牲層
19 導入部
20 開口部
22 付加膜
24 対向する領域
26 上部電極の外周
28 圧電膜の外周

Claims (14)

  1. 基板と、該基板上に設けられた下部電極と、該下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜を挟み前記下部電極と対向する部分を有するように前記圧電膜上に設けられた上部電極と、を有する複数の圧電薄膜共振器を具備し、
    前記複数の圧電薄膜共振器のうち一部は、前記圧電膜の外周の少なくとも一部が前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の外周より外側に位置する第1共振器であり、
    前記複数の圧電薄膜共振器のうち他の一部は、前記圧電膜の外周の少なくとも一部が前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の外周と略一致または内側に位置する第2共振器であることを特徴とするフィルタ。
  2. 入力端子と出力端子とを具備し、
    前記入力端子に最も近い直列共振器、並列共振器、前記出力端子に最も近い直列共振器および並列共振器の少なくとも1つは前記第1共振器であることを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  3. 入力端子と出力端子とを具備し、
    前記入力端子および前記出力端子のいずれか一方に最も近い直列共振器に並列にインダクタが接続され、前記インダクタが並列に接続された直列共振器に最も近い直列共振器、並列共振器、前記入力端子および前記出力端子の他方に最も近い直列共振器および並列共振器の少なくとも1つは前記第1共振器であることを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  4. 前記第1共振器の前記圧電膜の外周の少なくとも一部と前記対向する領域の外周とは相似形であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のフィルタ。
  5. 前記第1共振器の前記圧電膜の外周の少なくとも一部の前記圧電膜上に前記外周に沿って設けられた付加膜を具備することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載のフィルタ。
  6. 前記付加膜は前記上部電極と同じ材料の膜であることを特徴とする請求項5記載のフィルタ。
  7. 前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域は楕円形であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載のフィルタ。
  8. 前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域は非平行からなる多角形であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載のフィルタ。
  9. 前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域の前記下部電極は、前記基板との間にドーム状の膨らみを有する空隙が形成されるように設けられたことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載のフィルタ。
  10. 上部電極と前記下部電極とが対向する領域を前記基板に投影した領域は、前記空隙を前記基板に投影した領域に含まれることを特徴とする請求項9記載のフィルタ。
  11. 前記圧電膜を挟み前記上部電極と前記下部電極とが対向する部分は圧縮応力であることを特徴とする請求項9または10記載のフィルタ。
  12. 前記下部電極には前記空隙に通じる孔部が設けられていることを特徴とする請求項9から11のいずれか一項記載のフィルタ。
  13. 前記圧電膜を挟み前記上部電極と前記下部電極とが対向する部分下の前記基板には空隙が形成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項記載のフィルタ。
  14. 前記圧電膜は(002)方向を主軸とする配向性を示す窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項記載のフィルタ。
JP2006151474A 2006-05-31 2006-05-31 フィルタ Active JP4719623B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006151474A JP4719623B2 (ja) 2006-05-31 2006-05-31 フィルタ
EP07109239A EP1863173A3 (en) 2006-05-31 2007-05-30 Filter having multiple piezoelectric thin-film resonators
US11/806,129 US7545077B2 (en) 2006-05-31 2007-05-30 Filter having multiple piezoelectric thin-film resonators
KR1020070052712A KR100865837B1 (ko) 2006-05-31 2007-05-30 필터
CN200710105462XA CN101083460B (zh) 2006-05-31 2007-05-31 具有多个压电薄膜谐振器的滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006151474A JP4719623B2 (ja) 2006-05-31 2006-05-31 フィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007324823A true JP2007324823A (ja) 2007-12-13
JP4719623B2 JP4719623B2 (ja) 2011-07-06

Family

ID=38441753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006151474A Active JP4719623B2 (ja) 2006-05-31 2006-05-31 フィルタ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7545077B2 (ja)
EP (1) EP1863173A3 (ja)
JP (1) JP4719623B2 (ja)
KR (1) KR100865837B1 (ja)
CN (1) CN101083460B (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045437A (ja) * 2008-08-08 2010-02-25 Fujitsu Ltd 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタあるいは分波器
JP2010226171A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電薄膜共振子、フィルタ、通信モジュール、通信装置
JP2011160232A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Ube Industries Ltd 薄膜圧電共振器およびそれを用いた薄膜圧電フィルタ
JP2013168748A (ja) * 2012-02-14 2013-08-29 Taiyo Yuden Co Ltd 弾性波デバイス
JP2017126900A (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ
US10666226B2 (en) 2017-10-18 2020-05-26 Taiyo Yuden Co., Ltd. Ladder-type filter, piezoelectric thin film resonator, and method of fabricating the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4252584B2 (ja) * 2006-04-28 2009-04-08 富士通メディアデバイス株式会社 圧電薄膜共振器およびフィルタ
JP5792554B2 (ja) * 2011-08-09 2015-10-14 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
RU2486664C1 (ru) * 2012-02-10 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Режекторный активный пьезоэлектрический фильтр
US10491193B2 (en) * 2016-05-13 2019-11-26 Qorvo Us, Inc. Circuit for suppressing signals adjacent to a passband
DE112019003212T5 (de) * 2018-07-05 2021-07-08 Akoustis, Inc. 5G 3,5 - 3,6 GHz Band HF-Filterschaltung für einen Akustische-Wellen-Resonator
JP7290941B2 (ja) * 2018-12-27 2023-06-14 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
CN111786648A (zh) * 2019-04-04 2020-10-16 中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司 体声波谐振器及其制造方法和滤波器、射频通信系统
CN111600566B (zh) * 2020-04-21 2021-06-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 滤波器、体声波谐振器组件及其制造方法、电子设备
CN115996038B (zh) * 2022-12-26 2023-08-22 北京芯溪半导体科技有限公司 一种滤波器、多工器以及通信设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999037023A1 (fr) * 1998-01-16 1999-07-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Element piezo-electrique a film mince
JP2002223144A (ja) * 2000-12-21 2002-08-09 Agilent Technol Inc バルク弾性共振器周辺反射システム
US20050269904A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Shuichi Oka Thin film bulk acoustic resonator and method of manufacturing the same
JP2005347898A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振子およびフィルタならびにそれらの製造方法
JP2006506881A (ja) * 2002-11-19 2006-02-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 送受切換器およびrx帯域とtx帯域とを分離する方法
JP2006128993A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタ
JP2007300430A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振器およびフィルタ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60189307A (ja) 1984-03-09 1985-09-26 Toshiba Corp 圧電薄膜共振器およびその製造方法
US6150703A (en) * 1998-06-29 2000-11-21 Trw Inc. Lateral mode suppression in semiconductor bulk acoustic resonator (SBAR) devices using tapered electrodes, and electrodes edge damping materials
JP4063414B2 (ja) 1998-08-25 2008-03-19 沖電気工業株式会社 弾性表面波フィルタ
US6215375B1 (en) * 1999-03-30 2001-04-10 Agilent Technologies, Inc. Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression
US6222304B1 (en) * 1999-07-28 2001-04-24 The Charles Stark Draper Laboratory Micro-shell transducer
US6407649B1 (en) * 2001-01-05 2002-06-18 Nokia Corporation Monolithic FBAR duplexer and method of making the same
JP3954395B2 (ja) * 2001-10-26 2007-08-08 富士通株式会社 圧電薄膜共振子、フィルタ、および圧電薄膜共振子の製造方法
JP3969224B2 (ja) * 2002-01-08 2007-09-05 株式会社村田製作所 圧電共振子及びそれを用いた圧電フィルタ・デュプレクサ・通信装置
JP2004200843A (ja) 2002-12-17 2004-07-15 Sony Corp 圧電共振素子およびその製造方法ならびに電子機器
JP4144509B2 (ja) * 2003-01-16 2008-09-03 株式会社村田製作所 ラダー型フィルタ、分波器、通信装置
KR100517841B1 (ko) * 2003-02-22 2005-09-30 주식회사 엠에스솔루션 체적탄성파 공진기 밴드 패스 필터, 이를 포함하는듀플렉서 및 그 제조 방법
JP4111139B2 (ja) * 2003-06-03 2008-07-02 株式会社村田製作所 エネルギー閉じ込め型圧電共振部品
KR100760780B1 (ko) * 2004-09-28 2007-09-21 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 분파기
US7170357B1 (en) * 2005-03-04 2007-01-30 Northrop Grumman Corporation Crystal oscillator with wide tuning range

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999037023A1 (fr) * 1998-01-16 1999-07-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Element piezo-electrique a film mince
JP2002223144A (ja) * 2000-12-21 2002-08-09 Agilent Technol Inc バルク弾性共振器周辺反射システム
JP2006506881A (ja) * 2002-11-19 2006-02-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 送受切換器およびrx帯域とtx帯域とを分離する方法
JP2005347898A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振子およびフィルタならびにそれらの製造方法
US20050269904A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Shuichi Oka Thin film bulk acoustic resonator and method of manufacturing the same
JP2006128993A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタ
JP2007300430A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujitsu Media Device Kk 圧電薄膜共振器およびフィルタ

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045437A (ja) * 2008-08-08 2010-02-25 Fujitsu Ltd 圧電薄膜共振子及びこれを用いたフィルタあるいは分波器
JP2010226171A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電薄膜共振子、フィルタ、通信モジュール、通信装置
US8240015B2 (en) 2009-03-19 2012-08-14 Taiyo Yuden Co., Ltd. Method of manufacturing thin film resonator
US9240769B2 (en) 2009-03-19 2016-01-19 Taiyo Yuden Co., Ltd. Piezoelectric thin film resonator, filter, communication module and communication device
JP2011160232A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Ube Industries Ltd 薄膜圧電共振器およびそれを用いた薄膜圧電フィルタ
JP2013168748A (ja) * 2012-02-14 2013-08-29 Taiyo Yuden Co Ltd 弾性波デバイス
JP2017126900A (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 太陽誘電株式会社 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ
US10469049B2 (en) 2016-01-14 2019-11-05 Taiyo Yuden Co., Ltd. Piezoelectric thin film resonator, filter, and duplexer
US10666226B2 (en) 2017-10-18 2020-05-26 Taiyo Yuden Co., Ltd. Ladder-type filter, piezoelectric thin film resonator, and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070115722A (ko) 2007-12-06
US20070279154A1 (en) 2007-12-06
KR100865837B1 (ko) 2008-10-29
JP4719623B2 (ja) 2011-07-06
US7545077B2 (en) 2009-06-09
EP1863173A3 (en) 2009-07-15
EP1863173A2 (en) 2007-12-05
CN101083460A (zh) 2007-12-05
CN101083460B (zh) 2010-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4719623B2 (ja) フィルタ
JP4968900B2 (ja) ラダー型フィルタの製造方法
JP5080858B2 (ja) 圧電薄膜共振器およびフィルタ
JP5220503B2 (ja) 弾性波デバイス
JP5229945B2 (ja) フィルタ、デュープレクサ、および通信装置
KR100863871B1 (ko) 필터 및 분파기
JP2018182463A (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
JP6538007B2 (ja) 弾性波デバイス
JP2007300430A (ja) 圧電薄膜共振器およびフィルタ
WO2011021461A1 (ja) 弾性波デバイスおよびその製造方法
KR20180107852A (ko) 음향 공진기 및 그 제조방법
JP2007208728A (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびその製造方法
JP4520415B2 (ja) 圧電薄膜共振器及びその製作方法
JP2017139707A (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ
WO2011036979A1 (ja) 弾性波デバイス
US10554196B2 (en) Acoustic wave device
WO2011105313A1 (ja) 弾性波デバイス
JP2017208711A (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
JP5750052B2 (ja) 弾性波デバイス、フィルタ、通信モジュール、通信装置
JP7190313B2 (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ
JP5681303B2 (ja) 弾性波デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081203

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100430

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100929

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110329

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4719623

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250