JP2009207075A - 共振子フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧電共振子から成る共振子フィルタを簡易な製造工程で製造する。
【解決手段】下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６を順次積層して成る、第一の並列腕共振子１２、第二の並列腕共振子１３、及び直列腕共振子１１を形成し（図６（Ａ））、第一の並列腕共振子１２、第二の並列腕共振子１３、及び直列腕共振子１１のそれぞれの上部に保護膜８５を形成し（図６（Ｂ））、直列腕共振子１１の第二の上部電極８６、及び第一の並列腕共振子１２の第二の上部電極８６のそれぞれが露出するように保護膜８５を選択的にエッチングし（図６（Ｃ））、直列腕共振子１１の第一の上部電極８４が露出するようにその上層の第二の上部電極８６をエッチング除去する（図６（Ｄ））。
【選択図】図６

Description

本発明は複数の圧電共振子から成る共振子フィルタを製造する方法に関する。

無線ＬＡＮや移動体通信機器等のバンドパスフィルタを構成する共振子として、圧電材料を用いた圧電共振子が広く使用されている。圧電共振子は、弾性波が膜厚方向に伝搬する構造上、Ｑ値に優れており、急峻なカットオフ特性を有するため、ＧＨｚ帯への応用が期待されている。圧電共振子は、基板と、その基板上に形成される積層共振体とを有している。積層共振体は、圧電体膜と、その圧電体膜を上下から挟む一対の上部電極及び下部電極を有しており、上部電極と下部電極との間に高周波信号が印加されると、積層共振体の膜厚が１／２波長に等しくなる共振周波数にて厚み縦方向に励振する。

フィルタの構成例として、複数の圧電共振子を梯子型に組み合わせて成るラダー型フィルタが知られている。梯子型に接続される圧電共振子のうちラダー型フィルタの入力端子及び出力端子間に直列に接続される共振子は、直列腕共振子と称される一方、ラダー型フィルタの入力端子（又は出力端子）及び接地端子に並列に接続される共振子は、並列腕共振子と称される。ラダー型フィルタでは、例えば、並列腕共振子に周波数調整用の電極膜や誘電体膜を付加する等して、直列腕共振子の共振周波数と並列腕共振子の反共振周波数とが一致するように形成されているので、その一致する周波数を中心周波数とする帯域通過フィルタが形成される。ラダー型フィルタの通過帯域幅は、圧電共振子の電気機械結合係数によって定まり、その両側には、直列腕共振子の反共振周波数及び並列腕共振子の共振周波数にそれぞれ減衰極が形成される。フィルタの製造プロセスを簡略化するため、従来では、直列腕共振子及び並列腕共振子の共振周波数をそれぞれ一つに設定していた。

しかし、二種類の共振子を組み合わせるだけでは、所望の通過帯域幅（例えば、中心周波数の数％）を確保しつつ、減衰域での減衰量を大きくすることが困難であった。このような事情に鑑み、従来では、圧電共振子にインダクタンスを付加することにより、通過帯域幅を広げつつ通過帯域の平坦度を高める方法（特許文献１）、或いは共振周波数の異なる複数の圧電共振子を同一基板上に形成する方法（特許文献２）などが提案されている。
特開２００１−２５１１０２号公報 特開２００２−２６８６４５号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、通過帯域と減衰域との間の減衰傾度が緩やかになり、減衰域での高減衰化の要求に十分に応えることができない。また、特許文献２に記載の方法では、最高周波数に対応する厚さから最低周波数に対応する厚さまで圧電材料の厚さを段階的に堆積するか、或いは最低周波数に対応する厚さまで圧電材料を堆積した後に圧電材料を選択的に取り除くことにより、共振周波数の異なる複数の圧電共振子を同一基板上に形成しているので、製造工程が著しく複雑になる。

そこで、本発明は、通過帯域と減衰域との間の減衰傾度を低下させることなく、減衰域での減衰量を大きく確保できる共振子フィルタの簡易な製造方法を提供することを課題とする。

本発明の第一の側面に係わる共振子フィルタの製造方法は、第一の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、第一の共振周波数より低い第二の共振周波数を有する第二の並列腕共振子と、第一の共振周波数より高い第三の共振周波数を有する直列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造に係わる。この製造方法は、下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極を順次積層して成る、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子を形成する工程と、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、直列腕共振子の第一の上部電極、及び第一の並列腕共振子の第一の上部電極のそれぞれが露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、第一の並列腕共振子の第一の上部電極、及び第二の並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第二の上部電極を形成する工程と、を備える。

本発明の第一の側面に係わる製造方法によれば、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子の下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極から成る積層共振体の積層構造を全て共通にしつつ、各積層共振体上の誘電体膜の選択的エッチングと第二の上部電極の形成により、簡易な工程で、共振周波数の異なる複数の共振子からなる共振子フィルタを製造できる。

本発明の第二の側面に係わる共振子フィルタの製造方法は、第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造に係わる。この製造方法は、下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子を形成する工程と、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、第一の直列腕共振子の第一の上部電極、及び第二の直列腕共振子の第一の上部電極のそれぞれが露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、第一の直列腕共振子の第一の上部電極、及び並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第二の上部電極を形成する工程と、を備える。

本発明の第二の側面に係わる製造方法によれば、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子の下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極から成る積層共振体の積層構造を全て共通にしつつ、各積層共振体上の誘電体膜の選択的エッチングと第二の上部電極の形成により、簡易な工程で、共振周波数の異なる複数の共振子からなる共振子フィルタを製造できる。

本発明の第三の側面に係わる共振子フィルタの製造方法は、第一の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、第一の共振周波数より低い第二の共振周波数を有する第二の並列腕共振子と、第一の共振周波数より高い第三の共振周波数を有する直列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造に係わる。この製造方法は、下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子を形成する工程と、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、直列腕共振子の第二の上部電極、及び第一の並列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、直列腕共振子の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極をエッチング除去する工程と、を備える。

本発明の第三の側面に係わる製造方法によれば、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子の下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極から成る積層共振体の積層構造を全て共通にしつつ、各積層共振体上の誘電体膜の選択的エッチングと第二の上部電極の形成により、簡易な工程で、共振周波数の異なる複数の共振子からなる共振子フィルタを製造できる。

本発明の第四の側面に係わる共振子フィルタの製造方法は、第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造に係わる。この製造方法は、下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子を形成する工程と、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、第一の直列腕共振子の第二の上部電極、及び第二の直列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、第二の直列腕共振子の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極をエッチング除去する工程と、を備える。

本発明の第四の側面に係わる製造方法によれば、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子の下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極から成る積層共振体の積層構造を全て共通にしつつ、各積層共振体上の誘電体膜の選択的エッチングと第二の上部電極の形成により、簡易な工程で、共振周波数の異なる複数の共振子からなる共振子フィルタを製造できる。

本発明の第五の側面に係わる製造方法によれば、第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、第三の共振周波数より低い第四の共振周波数を有する第二の並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造に係わる。この製造方法は、下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、第一の並列腕共振子、及び第二の並列腕共振子を形成する工程と、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、第一の並列腕共振子、及び第二の並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、第二の直列腕共振子の第二の上部電極、及び第一の並列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、第二の直列腕共振子の第二の上部電極、第一の並列腕共振子の第二の上部電極、及び第二の並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第三の上部電極を形成する工程と、第二の直列腕共振の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極及び第三の上部電極をエッチング除去する工程と、第一の直列腕共振子の第二の上部電極が露出するように誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、を備える。

本発明の第五の側面に係わる製造方法によれば、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、第一の並列腕共振子、及び第二の並列腕共振子の下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極から成る積層共振体の積層構造を全て共通にしつつ、各積層共振体上の誘電体膜の選択的エッチングと第二及び第三の上部電極の形成により、簡易な工程で、共振周波数の異なる複数の共振子からなる共振子フィルタを製造できる。

本発明によれば、通過帯域と減衰域との間の減衰傾度を低下させることなく、減衰域での減衰量を大きく確保できる共振子フィルタを簡易な方法に製造することができる。

以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施例について説明する。同一符号のデバイスは、同一のデバイスを示すものとして、重複する説明を省略する。また、図面は、模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率は、現実の共振子構造とは異なる。

図１はラダー型フィルタ１０の回路図、図２はラダー型フィルタ２０の回路図、図３はラダー型フィルタ３０の回路図、図４はラダー型フィルタ１０，２０，３０の通過特性を示す。

ラダー型フィルタ１０は、一種類の直列腕共振子１１と一種類の並列腕共振子１２との組み合わせから成る共振子フィルタである。並列腕共振子１２の反共振周波数は、直列腕共振子１１の共振周波数にほぼ一致するように形成されている。直列腕共振子１１の共振周波数、及び反共振周波数は、例えば、それぞれ１８９７ＭＨｚ，１９５２ＭＨｚであり、並列腕共振子１２の共振周波数、及び反共振周波数は、例えば、それぞれ１８３４ＭＨｚ，１８８７ＭＨｚである。ラダー型フィルタ１０の通過特性は、図４のグラフ１０１に示すように、直列腕共振子１１の共振周波数付近（１．９ＧＨｚ近傍）を中心周波数とし、その前後±０．０５ＧＨｚを通過帯域とするバンドパス特性を有する。通過帯域の両側には、並列腕共振子１２の共振周波数付近（１．８３ＧＨｚ近傍）と、直列腕共振子１１の反共振周波数付近（１．９５ＧＨｚ近傍）にそれぞれ減衰極が形成される。

ラダー型フィルタ２０は、一種類の直列腕共振子１１と二種類の並列腕共振子１２，１３との組み合わせから成る共振子フィルタである。並列腕共振子１３は、通過帯域とその低周波側の減衰極との間の急峻な減衰傾度を維持しつつ、その低周波側に更に減衰極を形成することによって、高減衰量化された減衰域をある程度の帯域幅にわたって形成するためのものである。並列腕共振子１３の反共振周波数は、並列腕共振子１２の共振周波数と直列腕共振子１１の共振周波数との間に設定される。並列腕共振子１３の共振周波数、及び反共振周波数は、例えば、それぞれ１８２４ＭＨｚ，１８７７ＭＨｚである。ラダー型フィルタ２０の通過特性は、図４のグラフ１０２に示すように、通過帯域とその低周波側の減衰極との間の急峻な減衰傾度を維持しつ、ある程度の帯域幅にわたって高減衰量の減衰域が形成されている。

ラダー型フィルタ３０は、一種類の直列腕共振子１１と一種類の並列腕共振子１２との組み合わせから成る共振子フィルタにインダクタンス１４を並列腕共振子１２とグランドとの間に接続して成る回路構成を有している。インダクタンス１４は、通過帯域の低周波側に高減衰量の減衰域を形成するためのものであり、例えば、１ｎＨである。ラダー型フィルタ３０の通過特性は、図４のグラフ１０３に示すように、インダクタンス１４を付加することによって、通過帯域とその低周波側の減衰極との間の減衰傾度が緩やかになってしまう。このことから、ラダー型フィルタ３０は、急峻な減衰傾度が要求されるフィルタには不向きであることが理解できる。

次に、図５を参照しながらラダー型フィルタ２０の本実施例に係わる第一の製造工程について説明する。
まず、下部電極８２、圧電体膜８３、及び第一の上部電極８４を公知の薄膜成膜法を用いて基板８１上に順次成膜し、フォトリソグラフィにより所定のパターンにエッチング加工して、複数の圧電共振子１１，１２，１３を形成する（同図（Ａ））。

基板８１の材質としては、適度な機械的強度を有し、且つエッチングなどの微細加工に適した材質であれば、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミックス基板、石英、ガラス基板等が好適である。圧電体膜８３の材質としては、電気機械結合係数が大きく、伝搬損失及びパワーフロー角が小さく、遅延時間温度係数が小さく、伝搬速度の周波数分散性が少ない圧電材料が望ましく、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）等が好適である。下部電極８２及び第一の上部電極８３の材質としては、圧電体膜８３が適度な配向性を形成し得る伝導性材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はこれら何れか２種以上を含む合金等が好適である。

下部電極８２及び第一の上部電極８４の成膜法としては、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法等が好適である。圧電体膜８３の成膜法としては、例えば、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、レーザー蒸着法、イオンビーム蒸着法、真空蒸着法、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、ＭＯＣＶＤ法、溶射法、メッキ法、及びゾルゲル法等が好適である。

次に、圧電共振子１１，１２，１３を全面的に被覆するように保護膜８５を形成し、続いて、それぞれの圧電共振子１１，１２の第一の上部電極８４が露出するように圧電共振子１１，１２の上部に形成されている保護膜８５を選択的にエッチングし、開口部を形成する（同図（Ｂ））。

保護膜８５は、ラダー型フィルタ２０を保護する機能に加えて、並列腕共振子１３の共振周波数を調整する機能を併せ持つ薄膜である。保護膜８５の材質としては、適度な耐久性、耐熱性、耐水性を有し、且つ、エッチング加工可能な材質が好ましく、例えば、二酸化珪素膜（ＳｉＯ₂），酸化アルミニウム膜（Ａｌ₂Ｏ₃），窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄），酸化タンタル膜（Ｔａ₂Ｏ₅）などの誘電体膜が好適である。

次に、保護膜８５の全面にフォトレジスト９１を塗布した後、所定のマスクパターンにて露光し、これを現像することで、圧電体共振子１２の第一の上部電極８４、及び圧電共振子１３の上部を被覆する保護膜８５のそれぞれが露出するようにフォトレジスト９１をパターニングする（同図（Ｃ））。

次に、フォトレジスト９１の全面に第二の上部電極８６を成膜し、続いて、リフトオフプロセスによりフォトレジスト９１を溶解させることで、圧電共振子１２の第一の上部電極８４、及び圧電共振子１３の上部を被覆する保護膜８５のそれぞれの上部に形成された第二の電極８６のみを残して、フォトレジスト９１上の第二の上部電極８６をフォトレジスト９１と共に除去する（同図（Ｄ））。なお、第二の上部電極８６の材質、及びその成膜法は、第一の上部電極８４の材質、及びその成膜法と同様であるため、詳細な説明を省略する。

圧電共振子１１，１２，１３は、積層共振体の厚み縦方向の自由振動を確保するためのキャビティ（空洞部）を備えるＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）型でもよく、或いは、基板と積層共振体との間に複数の反射膜からなる音響多層膜を備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）型でもよい。圧電共振子１１，１２，１３をＦＢＡＲ型で構成する場合、それぞれの圧電共振子１１，１２，１３の形成位置に対応してキャビティを形成する工程を追加すればよい。キャビティ構造は、ダイヤフラム型構造、又はエアギャップ型構造の何れでもよい。以上の工程を経て、一種類の直列腕共振子１１と二種類の並列腕共振子１２，１３との組み合わせから成るラダー型フィルタ２０が完成する。

圧電共振子１１は、下部電極８２、圧電体膜８３、及び第一の上部電極８４から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４から成る一層構造を有している。圧電共振子１２は、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６から成る二層構造を有している。圧電共振子１３は、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、保護膜８５、及び第二の上部電極８６から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４、保護膜８５、及び第二の上部電極８６から成る三層構造を有している。

上述の第一の製造工程によれば、圧電共振子１１，１２，１３の下部電極と圧電体膜の積層構造を共通にしつつ、共振周波数に応じて上部電極の積層構造（電極膜及び保護膜の積層数）を変更することが可能になるので、少ない工程数で圧電共振子１１，１２，１３の共振周波数を所望の周波数に調整することができる。また、上部電極の膜厚及び／又は誘電体膜の膜厚を変えることで、圧電体膜に対する質量付加効果に変化が生じ、それぞれの圧電共振子１１，１２，１３の共振周波数を変えることができる。

圧電共振子１１，１２，１３の具体的な積層構造を以下に例示する。以下に示す具体的な材質やその膜厚は本実施例を実施する上での一例であり、本発明を限定するものではない。

圧電共振子１１の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１００ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１７７５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：９５ｎｍ）

圧電共振子１２の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１００ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１７７５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：９５ｎｍ）／第二の上部電極８６（Ｔｉ：８５ｎｍ）

圧電共振子１３の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１００ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１７７５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：９５ｎｍ）／保護膜８５（ＳｉＯ₂：３０ｎｍ）／第二の上部電極８６（Ｔｉ：８５ｎｍ）

次に、図６を参照しながらラダー型フィルタ２０の本実施例に係わる第二の製造工程について説明する。
まず、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６を公知の薄膜成膜法を用いて、基板８１上に順次成膜し、フォトリソグラフィにより、所定のパターンにエッチング加工して、複数の圧電共振子１１，１２，１３を形成する（同図（Ａ））。次に、圧電共振子１１，１２，１３を全面的に被覆するように保護膜８５を形成し（同図（Ｂ））、続いて、少なくとも圧電共振子１３を被覆する保護膜８５をマスクし、圧電共振子１１，１２のそれぞれの第二の上部電極８６が露出するように、保護膜８５を選択的にエッチングする（同図（Ｃ））。続いて、圧電共振子１２の第二の上部電極８６をマスクし、圧電共振子１１の第二の上部電極８６を、ウェットエッチング等の手段により、エッチング除去する（同図（Ｄ））。以上の工程を経て、一種類の直列腕共振子１１と二種類の並列腕共振子１２，１３との組み合わせから成るラダー型フィルタ２０が完成する。

上述の第一の製造工程と第二の製造工程によって得られる共振子構造の相違点は、圧電共振子１３の上部電極の積層構造（第二の上部電極８６と保護膜８５との積層順序）にある。上述の第二の製造工程においても、圧電共振子１１，１２，１３の下部電極と圧電体膜の積層構造を共通にしつつ、共振周波数に応じて上部電極の積層構造（電極膜及び保護膜の積層数）を変更することが可能になるので、少ない工程数で圧電共振子１１，１２，１３の共振周波数を所望の周波数に調整することができる。

図７はラダー型フィルタ４０の回路図、図８はラダー型フィルタ５０の回路図、図９はラダー型フィルタ１０，４０，５０の通過特性を示す。

ラダー型フィルタ４０は、二種類の直列腕共振子１１，１５と一種類の並列腕共振子１２との組み合わせから成る共振子フィルタである。直列腕共振子１５は、通過帯域とその高周波側の減衰極との間の急峻な減衰傾度を維持しつつ、その高周波側に更に減衰極を形成することによって、高減衰量化された減衰域をある程度の帯域幅にわたって形成するためのものである。直列腕共振子１５の共振周波数は、直列腕共振子１１の共振周波数及びその反共振周波数の間に設定される。直列腕共振子１５の共振周波数、及び反共振周波数は、例えば、それぞれ１９０７ＭＨｚ，１９６２ＭＨｚである。ラダー型フィルタ４０の通過特性は、図９のグラフ１０４に示すように、通過帯域とその高周波側の減衰極との間の急峻な減衰傾度を維持しつ、ある程度の帯域幅にわたって高減衰量の減衰域が形成されている。なお、図９に示すグラフ１０１は、上述したラダー型フィルタ１０の通過特性を示している。

ラダー型フィルタ５０は、一種類の直列腕共振子１１と一種類の並列腕共振子１２との組み合わせから成る共振子フィルタにインダクタンス１６を直列腕共振子１１と入出力端子との間に接続して成る回路構成を有している。インダクタンス１６は、通過帯域の高周波側に高減衰量の減衰域を形成するためのものであり、例えば、１ｎＨである。ラダー型フィルタ５０の通過特性は、図９のグラフ１０５に示すように、インダクタンス１６を付加することによって、通過帯域とその高周波側の減衰極との間の減衰傾度が緩やかになってしまう。このことから、ラダー型フィルタ５０は、急峻な減衰傾度が要求されるフィルタには不向きであることが理解できる。

ラダー型フィルタ４０の本実施例に係わる製造工程は、ラダー型フィルタ２０の実施例１に係わる製造工程と同じである。但し、ラダー型フィルタ４０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１５のうち最高の共振周波数を有する圧電共振子１５の製造工程は、ラダー型フィルタ２０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１３のうち最高の共振周波数を有する圧電共振子１１の製造工程と同じであることに留意する必要がある。同様に、ラダー型フィルタ４０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１５のうち中間の共振周波数を有する圧電共振子１１の製造工程は、ラダー型フィルタ２０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１３のうち中間の共振周波数を有する圧電共振子１２の製造工程と同じである。ラダー型フィルタ４０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１５のうち最低の共振周波数を有する圧電共振子１２の製造工程は、ラダー型フィルタ２０を構成する三種類の圧電共振子１１，１２，１３のうち最低の共振周波数を有する圧電共振子１３の製造工程と同じある。

図１０はラダー型フィルタ６０の回路図、図１１はラダー型フィルタ７０の回路図、図１２はラダー型フィルタ１０，６０，７０の通過特性を示す。

ラダー型フィルタ６０は、二種類の直列腕共振子１１，１５と二種類の並列腕共振子１２，１３との組み合わせから成る共振子フィルタである。各共振子１１，１２，１３，１５の共振周波数及び反共振周波数の組み合わせは、実施例１，２と同じである。ラダー型フィルタ６０の通過特性は、図１２のグラフ１０６に示すように、通過帯域とその低周波側及び高周波側のそれぞれの減衰極との間の急峻な減衰傾度を維持しつ、ある程度の帯域幅にわたって高減衰量の減衰域が形成されている。なお、図１２に示すグラフ１０１は、上述したラダー型フィルタ１０の通過特性を示している。

ラダー型フィルタ７０は、一種類の直列腕共振子１１と一種類の並列腕共振子１２との組み合わせから成る共振子フィルタにインダクタンス１４を並列腕共振子１２とグランドとの間に接続するとともに、インダクタンス１６を直列腕共振子１１と入出力端子との間に接続して成る回路構成を有している。インダクタンス１４は、通過帯域の低周波側に高減衰量の減衰域を形成するためのものであり、インダクタンス１６は、通過帯域の高周波側に高減衰量の減衰域を形成するためのものである。これらのインダクタンス１４，１６は、例えば、１ｎＨである。ラダー型フィルタ７０の通過特性は、図１２のグラフ１０７に示すように、インダクタンス１４，１６を付加することによって、通過帯域とその低周波側及び高周波側のそれぞれの減衰極との間の減衰傾度が緩やかになってしまう。このことから、ラダー型フィルタ７０は、急峻な減衰傾度が要求されるフィルタには不向きであることが理解できる。

次に、図１３乃至図１４を参照しながらラダー型フィルタ７０の本実施例に係わる製造工程について説明する。

まず、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６を公知の薄膜成膜法を用いて基板８１上に順次成膜し、フォトリソグラフィにより所定のパターンにエッチング加工して、複数の圧電共振子１１，１２，１３，１５を形成する（同図（Ａ））。次に、圧電共振子１１，１２，１３，１５を全面的に被覆するように保護膜８５を形成し、少なくとも圧電共振子１１、１３の上部を被覆する保護膜８５をマスクし、圧電共振子１５，１２のそれぞれの第二の上部電極８６が露出するように保護膜８５を選択的にエッチングする（同図（Ｂ））。続いて、少なくとも圧電共振子１１の上部を被覆する保護膜８５をマスクし、それぞれの圧電共振子１５，１２の第二の上部電極８６、及び圧電共振子１３の上部を被覆する保護膜８５の上部に第三の電極８７を成膜する（同図（Ｃ））。なお、第三の上部電極８７の材質、及びその成膜法は、第一の上部電極８４の材質、及びその成膜法と同様であるため、詳細な説明を省略する。

次に、圧電共振子１５，１２，１３の上部に形成されている第三の電極８７、及び圧電共振子１１の上部を被覆する保護膜８５にフォトレジスト９２を塗布した後、所定のマスクパターンにて露光し、これを現像することで、圧電共振子１５の上部に形成されている第三の電極８７、及び圧電共振子１１の上部を被覆する絶縁膜８５のそれぞれが露出するようにフォトレジスト９２をパターニングする（図１４（Ｄ））。

次に、フォトレジスト９２及び保護膜８５をマスクとして、圧電共振子１５の上部に形成されている第三の電極８７及び第二の電極８６をウェットエッチングにより侵食除去する（同図（Ｅ））。続いて、圧電共振子１１の上部を被覆する保護膜８５を、その下層の第二の上部電極８６が表面に露出するまでドライエッチングし、フォトレジスト９２を除去する（同図（Ｆ））。

圧電共振子１１，１２，１３，１５は、ＦＢＡＲ型、又はＳＭＲ型の何れでもよい。圧電共振子１１，１２，１３，１５をＦＢＡＲ型で構成する場合、それぞれの圧電共振子１１，１２，１３，１５の形成位置に対応してキャビティを形成する工程を追加すればよい。キャビティ構造は、ダイヤフラム型構造、又はエアギャップ型構造の何れでもよい。以上の工程を経て、二種類の直列腕共振子１１，１５と二種類の並列腕共振子１２，１３との組み合わせから成るラダー型フィルタ６０が完成する。

圧電共振子１５は、下部電極８２、圧電体膜８３、及び第一の上部電極８４から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４から成る一層構造を有している。圧電共振子１１は、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４、及び第二の上部電極８６から成る二層構造を有している。圧電共振子１２は、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、第二の上部電極８６、及び第三の上部電極８７から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４、第二の上部電極８６、及び第三の上部電極８７から成る三層構造を有している。圧電共振子１３は、下部電極８２、圧電体膜８３、第一の上部電極８４、第二の上部電極８６、保護膜８５、及び第三の上部電極８７から成る積層共振体から構成されており、その上部電極は、第一の上部電極８４、第二の上部電極８６、保護膜８５、及び第三の上部電極８７から成る四層構造を有している。

上述の製造工程によれば、圧電共振子１１，１２，１３、１５の下部電極と圧電体膜の積層構造を共通にしつつ、共振周波数に応じて上部電極の積層構造（電極膜及び保護膜の積層数）を変更することが可能になるので、少ない工程数で圧電共振子１１，１２，１３、５の共振周波数を所望の周波数に調整することができる。また、上部電極の膜厚及び／又は誘電体膜の膜厚を変えることで、圧電体膜に対する質量付加効果に変化が生じ、それぞれの圧電共振子１１，１２，１３，１５の共振周波数を変えることができる。

圧電共振子１１，１２，１３、１５の具体的な積層構造を以下に例示する。以下に示す具体的な材質やその膜厚は本実施例を実施する上での一例であり、本発明を限定するものではない。

圧電共振子１５の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１４０ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１４６５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：１２０ｎｍ）

圧電共振子１１の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１４０ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１４６５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：１２０ｎｍ）／第二の上部電極８６（Ｔｉ：１５ｎｍ）

圧電共振子１２の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１４０ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１４６５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：１２０ｎｍ）／第二の上部電極８６（Ｔｉ：１５ｎｍ）／第三の上部電極８７（Ｃｒ：６５０ｎｍ）

圧電共振子１３の積層構造：下部電極８２（Ｐｔ：１４０ｎｍ）／圧電体膜８３（ＡｌＮ：１４６５ｎｍ）／第一の上部電極８４（Ｐｔ：１２０ｎｍ）／第二の上部電極８６（Ｔｉ：１５ｎｍ）／保護膜８５（ＳｉＯ₂：３５ｎｍ）／第三の上部電極８７（Ｃｒ：６５ｎｍ）

図１５は本実施例に係わるデュプレクサ２００の回路図である。
デュプレクサ２００は、アンテナ（図示せず）に接続されるアンテナ端子ＡＮＴと、アンテナに送信信号を出力する送信回路（図示せず）に接続される送信信号端子ＴＸと、アンテナを介して受信した受信信号を入力する受信回路（図示せず）に接続される受信信号端子ＲＸと、送信信号を通過させるとともに受信信号を遮断する送信用フィルタ２０１と、受信信号を通過させるとともに送信信号を遮断する受信用フィルタ２０２とを備える。送信用フィルタ２０１と受信用フィルタ２０２の何れか一方又は両者は、実施例１に記載の方法により製造されたラダー型フィルタ２０、実施例２に記載の方法により製造されたラダー型フィルタ４０、又は実施例３に記載の方法により製造されたラダー型フィルタ６０のうち何れかを含む。デュプレクサ２００は、通過帯域と減衰域との間の減衰傾度を低下させることなく、減衰域での減衰量を大きく確保することができる。

第一のラダー型フィルタの回路図である。 第二のラダー型フィルタの回路図である。 第三のラダー型フィルタの回路図である。 第一、第二、及び第三のラダー型フィルタのフィルタ特性図である。 第二のラダー型フィルタの実施例１に係わる第一の製造工程図である。 第二のラダー型フィルタの実施例１に係わる第二の製造工程図である。 第四のラダー型フィルタの回路図である。 第五のラダー型フィルタの回路図である。 第一、第四、及び第五のラダー型フィルタのフィルタ特性図である。 第六のラダー型フィルタの回路図である。 第七のラダー型フィルタの回路図である。 第一、第六、及び第七のラダー型フィルタのフィルタ特性図である。 第六のラダー型フィルタの実施例３に係わる製造工程図である。 第六のラダー型フィルタの実施例３に係わる製造工程図である。 実施例４に係わるデュプレクサの回路図である。

符号の説明

１０，２０，３０，５０，６０，７０…ラダー型フィルタ １１，１２，１３，１５…圧電共振子 １４，１６…インダクタンス ８１…基板 ８２…下部電極 ８３…圧電体膜 ８４…第一の上部電極 ８５…保護膜 ８６…第二の上部電極 ８７…第三の上部電極 ９１，９２…フォトレジスト

Claims (5)

1. 第一の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、前記第一の共振周波数より低い第二の共振周波数を有する第二の並列腕共振子と、前記第一の共振周波数より高い第三の共振周波数を有する直列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造方法であって、
   下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極を順次積層して成る、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子を形成する工程と、
   前記第一の並列腕共振子、前記第二の並列腕共振子、及び前記直列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、
   前記直列腕共振子の第一の上部電極、及び前記第一の並列腕共振子の第一の上部電極のそれぞれが露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   前記第一の並列腕共振子の第一の上部電極、及び前記第二の並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第二の上部電極を形成する工程と、
   を備える共振子フィルタの製造方法。
2. 第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造方法であって、
   下部電極、圧電体膜、及び第一の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子を形成する工程と、
   前記第一の直列腕共振子、前記第二の直列腕共振子、及び前記並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、
   前記第一の直列腕共振子の第一の上部電極、及び前記第二の直列腕共振子の第一の上部電極のそれぞれが露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   前記第一の直列腕共振子の第一の上部電極、及び前記並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第二の上部電極を形成する工程と、
   を備える共振子フィルタの製造方法。
3. 第一の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、前記第一の共振周波数より低い第二の共振周波数を有する第二の並列腕共振子と、前記第一の共振周波数より高い第三の共振周波数を有する直列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造方法であって、
   下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の並列腕共振子、第二の並列腕共振子、及び直列腕共振子を形成する工程と、
   前記第一の並列腕共振子、前記第二の並列腕共振子、及び前記直列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、
   前記直列腕共振子の第二の上部電極、及び前記第一の並列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   前記直列腕共振子の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極をエッチング除去する工程と、
   を備える共振子フィルタの製造方法。
4. 第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造方法であって、
   下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、及び並列腕共振子を形成する工程と、
   前記第一の直列腕共振子、前記第二の直列腕共振子、及び前記並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、
   前記第一の直列腕共振子の第二の上部電極、及び前記第二の直列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   前記第二の直列腕共振子の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極をエッチング除去する工程と、
   を備える共振子フィルタの製造方法。
5. 第一の共振周波数を有する第一の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より高い第二の共振周波数を有する第二の直列腕共振子と、前記第一の共振周波数より低い第三の共振周波数を有する第一の並列腕共振子と、前記第三の共振周波数より低い第四の共振周波数を有する第二の並列腕共振子とがラダー型に組み合わされて成る共振子フィルタの製造方法であって、
   下部電極、圧電体膜、第一の上部電極、及び第二の上部電極を順次積層して成る、第一の直列腕共振子、第二の直列腕共振子、第一の並列腕共振子、及び第二の並列腕共振子を形成する工程と、
   前記第一の直列腕共振子、前記第二の直列腕共振子、前記第一の並列腕共振子、及び第二の並列腕共振子のそれぞれの上部に誘電体膜を形成する工程と、
   前記第二の直列腕共振子の第二の上部電極、及び前記第一の並列腕共振子の第二の上部電極のそれぞれが露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   前記第二の直列腕共振子の第二の上部電極、前記第一の並列腕共振子の第二の上部電極、及び前記第二の並列腕共振子の上部を被覆する誘電体膜のそれぞれの上部に第三の上部電極を形成する工程と、
   前記第二の直列腕共振の第一の上部電極が露出するようにその上層の第二の上部電極及び第三の上部電極をエッチング除去する工程と、
   前記第一の直列腕共振子の第二の上部電極が露出するように前記誘電体膜を選択的にエッチングする工程と、
   を備える共振子フィルタの製造方法。

Images