JP2011077810A

JP2011077810A - フィルタ

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Publication number: JP2011077810A
Application number: JP2009227032A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakashita; 武坂下; Motoaki Hara; 基揚原; Tokihiro Nishihara; 時弘西原; Masanori Ueda; 政則上田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: JP5478180B2

Abstract

【課題】圧電薄膜共振子を備えたフィルタを小型化することができるとともに、メンブレン端部にクラックが入ることを防ぐ。
【解決手段】上部電極２と下部電極３とが圧電膜４を挟んで対向する共振部（メンブレン領域）が、空隙９を挟んで基板１上に配されている圧電薄膜共振子を複数備えている。空隙９は、複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間として備わっている。また、犠牲層エッチング液を注入するためのリリース孔６を備えている。これにより、複数の圧電薄膜共振子で空隙９を共有することができ、リリース孔を減らすことができ、フィルタを小型化することができる。また、共振部がエアーブリッジ型電極８で支持されていることにより、共振部の端部に応力が集中するのを防ぎ、クラック等が入ることを防止する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本願の開示は、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、小型で軽量な共振子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フィルタと表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタと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子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。ＦＢＡＲタイプの圧電薄膜共振子は、基板上に、主要構成要素として、上部電極／圧電膜／下部電極の構造を有し、上部電極と下部電極が対向する部分の下部電極下に空隙が形成されている。ここで、空隙は、基板の表面あるいは内部に設けられた犠牲層のウェットエッチング、あるいは裏面からの基板のウェットエッチング、又はドライエッチング等により形成される。また、ＦＢＡＲタイプの圧電薄膜共振子は、基板に開口部を形成したバイアホール型と、基板と下部電極との間に空隙を形成したキャビティ型とがある。

キャビティ型の圧電薄膜共振子は、あらかじめ空隙となる領域に犠牲材料を充填し、下部電極、圧電膜、および上部電極が形成された後に犠牲材料を除去することにより、空隙を形成することができる。キャビティ型の圧電薄膜共振子は、バイアホール型の圧電薄膜共振子に比べて基板の加工が必要なく、基板における素子を作りこむ面の背面が平坦である。したがって、キャビティ型の圧電薄膜共振子は、チップをダイシングし個々にハンドリングする工程を考えた場合、大量生産に好適な構造である。

しかしながら、キャビティ型の圧電薄膜共振子では、素子が作製される面上に、犠牲層を除去するためのエッチング液の導入口および流路を形成する必要がある。エッチング液の導入口および流路は、基板上において、共振子としては機能しないデッドスペースとなる。特に、複数の圧電薄膜共振子を結線するラダー型フィルタでは、このようなデッドスペースが存在することにより、小型化する上での障壁となる。

特許文献１は、犠牲層を除去するためのエッチング液の導入口を基板の背面に作り込む方法を開示している。また、特許文献２は、エッチング液の導入口を圧電薄膜共振子上に配置する構成を開示している。また、特許文献３は、エアギャップ型ＦＢＡＲを開示している。

特開２００５−３３３６４２号公報特開２００７−２０８７２８号公報特開２００５−３４７８９８号公報

特許文献１が開示している構成では、キャビティ型の優位点であるハンドリングの容易性が損なわれてしまう。また、特許文献２が開示している構成では、共振子内に不要な圧電膜の端面が存在するため、反共振Ｑが劣化してしまうという問題点が発生する。これは、共振子内に不要な圧電膜の端面が存在すると、端面反射によって純粋な厚み縦振動の発生が阻害されるためである。また、特許文献３が開示している構成では、電極膜および圧電膜が極端に薄いため、Ｘバンド以上の高周波帯ではメンブレン端部にクラックが入る可能性がある。

本願に開示するフィルタは、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜上に設けられた上部電極とを備え、前記上部電極と前記下部電極が前記圧電膜を挟んで対向するメンブレン領域が、空隙を挟んで前記基板上に配されている圧電薄膜共振子を複数備えた、フィルタであって、前記空隙は、前記複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間を形成し、前記空隙へ連通する貫通孔をさらに備えたものである。

本願の開示によれば、圧電薄膜共振子を小型化することができるとともに、メンブレン端部にクラックが入ることを防ぐことができる。

従来の圧電薄膜共振子の平面図図１ＡにおけるＡ−Ａ’部の断面図実施の形態にかかるフィルタの平面図図２ＡにおけるＢ−Ｂ’部の断面図実施例１にかかるフィルタの平面図図３ＡにおけるＣ−Ｃ’部の断面図ラダーフィルタの回路図実施例２にかかるフィルタの平面図図４ＡにおけるＤ−Ｄ’部の断面図Ａ〜Ｊは、実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の製造工程を示す断面図実施例２にかかるフィルタの平面図図６ＡにおけるＥ−Ｅ’部の断面図通信モジュールのブロック図通信装置のブロック図

フィルタは、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜上に設けられた上部電極とを備え、前記上部電極と前記下部電極が前記圧電膜を挟んで対向するメンブレン領域が、空隙を挟んで前記基板上に配されている圧電薄膜共振子を複数備えた、フィルタであって、前記空隙は、前記複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間を形成し、前記空隙へ連通する貫通孔をさらに備えたものである。

フィルタにおいて、前記空隙は、前記上部電極と前記下部電極とが交差する励振部より大きく形成されている構成とすることができる。

フィルタにおいて、前記複数の圧電薄膜共振子は、前記下部電極を共有している構成とすることができる。

フィルタにおいて、前記複数の圧電薄膜共振子は、前記基板との間に空隙を有するエアーブリッジ型電極により、パッド部に機械的に結合されているとともに電気的に接続されている構成とすることができる。

（実施の形態）
〔１．弾性波デバイスの構成〕
図１Ａは、従来のＦＢＡＲタイプの圧電薄膜共振子の構造を示す。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ’部の断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示す圧電薄膜共振子は、基板１０１、上部電極１０２、下部電極１０３、圧電膜１０４を備えている。基板１０１と下部電極１０３との間には、犠牲層１０５を備えているが、これは圧電薄膜共振子の製造工程においてエッチングにより除去される。上部電極１０２と下部電極１０３とが対向する領域（以下、メンブレン領域と称する）の近傍には、犠牲層１０５を除去するためのエッチング液を注入するためのリリース孔１０６を有する。

図１Ａ及び図１Ｂに示す圧電薄膜共振子は、メンブレン領域ごとにリリース孔１０６を有しているために、基板１０１上において細密配置が困難である。例えば、基板１０１上に複数の圧電薄膜共振子を備えてフィルタを作製する場合、メンブレン領域ごとにリリース孔１０６を備えるため、圧電薄膜共振子を細密配置することが困難である。

さらに、図１Ａ及び図１Ｂに示す圧電薄膜共振子は、メンブレン領域の端部における圧電膜１０４及び下部電極１０３に応力が集中し、応力集中した箇所を起点にクラック１０７等の破壊が発生することがある。クラック１０７等が生じてしまうと、圧電薄膜共振子の共振特性が劣化することがある。これら現象は、特にＸバンド以上の高周波帯で顕著に現れている。

本実施の形態のポイントの一つは、複数の圧電薄膜共振子を同一の空隙で形成して、更にパッド部とエアーブリッジ型電極により支えることで、メンブレン端部の応力集中を回避し、高信頼の素子を実現することである。また、メンブレン領域の下部の空隙を、複数の圧電薄膜共振子で共有することにより、リリース孔の数を減らして、フィルタの小型化を図ることも、本実施の形態のポイントの一つである。以下、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えたフィルタについて説明する。

図２Ａは、実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えたフィルタを示す平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ−Ｂ’部の断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すフィルタは、複数の圧電薄膜共振子を梯子形に接続したラダーフィルタである。このラダーフィルタは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えたフィルタの一例を示すものであり、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の基本構成を説明するための構成である。図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子は、基板１、上部電極２、下部電極３、圧電膜４、信号パッド部７ａ、グランドパッド部７ｂを備えている。

基板１は、シリコン（Ｓｉ）、ガラス、ＧａＡｓ等を用いることができ、本実施の形態では一例としてＳｉを用いている。圧電膜４は、基板１上に備わる。圧電膜４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）などを用いることができる。下部電極３は、空隙９を挟んで、基板１上に備わる。なお、図２Ｂでは、空隙９に犠牲層５を図示しているが、犠牲層５は圧電薄膜共振子の製造工程において最終的に除去される。上部電極２は、圧電膜４上に備わる。上部電極２及び下部電極３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）、クロム（Ｃｒ）、Ｔｉ（チタン）等あるいはこれらを組み合わせた積層材料を用いることができる。信号パッド部７ａは、外部から電気信号を入力可能である。上部電極２と下部電極３とが対向するメンブレン領域は、図２Ａ及び図２Ｂでは共振部Ｒ１〜Ｒ１２（図２ＢではＲ１〜Ｒ４のみ図示）と称している。共振部Ｒ１〜Ｒ８がラダーフィルタにおける直列腕に接続された直列共振部であり、共振部Ｒ９〜Ｒ１２がラダーフィルタにおける並列腕に接続された並列共振部である。

圧電膜４には、リリース孔６が形成されている。リリース孔６は、犠牲層５を除去するためのエッチング液を注入するための孔である。なお、犠牲層５は、図２Ｂにおいて図示しているが、圧電薄膜共振子の製造工程においてエッチングにより除去される。空隙９は、下部電極３及びその近傍の圧電膜４と基板１との間に備わる。リリース孔６と空隙９とは、連通した空間である。したがって、共振部Ｒ１〜Ｒ１２を含む構造体１０は、信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂにおけるエアーブリッジ型電極８によって機械的に支持され、基板１に対して浮上している。すなわち、構造体１０と基板１との間には、基板１の素子形成面の面方向全域に亘って空隙６が備わる。また、上部電極２と信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂとは、エアーブリッジ型電極８を介して電気的に接続されている。

図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子において、上部電極２と下部電極３との間に高周波の電気信号を印加すると、上部電極２と下部電極３とに挟まれた圧電膜４内部に逆圧電効果によって励振される弾性波や圧電効果に起因する歪みによって生じる弾性波が発生する。そして、これらの弾性波が電気信号に変換される。このような弾性波は、上部電極２と下部電極３とがそれぞれ空気に接している面で全反射されるため、厚み方向に主変位をもつ縦振動波となる。下部電極３、圧電膜４および上部電極２からなる積層膜の総膜厚Ｈが、弾性波の波長λの１／２（１／２波長）の整数倍（ｎ倍）となる周波数（つまりＨ＝ｎλ／２となる周波数）において共振現象が生じる。ここで、圧電膜４の材料によって決まる弾性波の伝搬速度をＶとすると、共振周波数Ｆは、
Ｆ＝ｎＶ／（２Ｈ）
となる。このことから、積層膜の総膜厚Ｈにより共振周波数Ｆを制御することができ、所望の周波数特性を有する圧電薄膜共振子を得ることができる。

図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子によれば、複数の共振部Ｒ１〜Ｒ１２に共通したリリース孔６及び空隙９を備えたことにより、共振部個々にリリース孔を設けなくてもよいため、基板１における共振部Ｒ１〜Ｒ１２の占有面積を小さくでき、細密に配置できる。したがって、圧電薄膜共振子を備えたフィルタや弾性波デバイスなどを小型化することができる。

また、共振部Ｒ１〜Ｒ１２を含む構造体１０を、基板１に対して浮上するようにエアーブリッジ型電極８によって支持したことにより、共振部Ｒ１〜Ｒ１２の端部に位置する下部電極３や圧電膜４に応力が集中することを防止することができる。したがって、下部電極３や圧電膜４にクラック等が入ることを防止することができる。

（実施例１）
図３Ａは、実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の実施例１の平面図であり、実施例１にかかる圧電薄膜共振子を梯子形に接続したラダーフィルタを示す。図３Ｂは、図３ＡにおけるＣ−Ｃ’部の断面図である。図３Ｃは、図３Ａに示すラダーフィルタの回路図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子またはラダーフィルタにおける構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。

図３Ａ及び図３Ｂは、Ｘバンド（特に１０ＧＨｚ帯）の中心周波数を有するラダーフィルタである。上部電極２及び下部電極３は、Ｒｕ電極を使用し、膜厚はそれぞれ約７５ｎｍとしている。圧電膜４は、膜厚が約１７５ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を使用している。信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂは、材料としてＡｕ／Ｔｉの積層膜を使用している。基板１は、Ｓｉを採用した。更に所望の帯域を確保するために、ラダーフィルタにおける並列腕と直列腕との共振子に周波数差を持たせるために、並列腕に接続されている共振子上に膜厚が約４０ｎｍのＴｉ膜を配置した。

共振部Ｒ１〜Ｒ１２の平面形状は、図３Ａに示すように楕円形である。共振部Ｒ１〜Ｒ１２と基板１との間には、一つの空隙９を有する。さらに、信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂと共振部Ｒ１〜Ｒ１２とは、隔離されている。上部電極２と信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂとは、エアーブリッジ型電極８によって機械的に支持されているとともに、電気的に接続されている。更に、ラダーフィルタに含まれる複数の共振部Ｒ１〜Ｒ１２のうち幾つかは、下部電極３を共有している。

図３Ａ及び図３Ｂに示すラダーフィルタを共振動作させ、共振部Ｒ１〜Ｒ１２の状態を確認したが、共振部Ｒ１〜Ｒ１２およびその周辺にクラックが入るなどの不具合は発生しなかった。また、図３Ａ及び図３Ｂに示す圧電薄膜共振子を利用して１９ＧＨｚ帯のフィルタを作製して共振動作をさせ、共振部Ｒ１〜Ｒ１２の状態を確認したが、上記同様、共振部Ｒ１〜Ｒ１２およびその周辺にクラックが入るなどの不具合は発生しなかった。

（実施例２）
図４Ａは、実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の実施例２の平面図であり、実施例２にかかる圧電薄膜共振子を梯子形に接続したラダーフィルタを示す。図４Ｂは、図４ＡにおけるＤ−Ｄ’部の断面図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子またはラダーフィルタにおける構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。

実施例２にかかる圧電薄膜共振子は、共振部Ｒ１〜Ｒ１２の平面形状が図４Ａに示すように非平行の辺で囲まれた多角形としている。実施例２では、図４Ａに示すように五角形としたが、三角形や七角形などであってもよい。

実施例２にかかる圧電薄膜共振子であっても、実施例１と同様の効果が得られる。

〔２．圧電薄膜共振子の製造方法〕
図５Ａ〜図５Ｊは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子またはそれを備えたフィルタの製作工程を図示した断面図である。

まず、図５Ａに示すように、Ｓｉを含む基板１上に、犠牲層５であるＭｇＯをスパッタリング法または蒸着法を用いて形成する。基板１は、Ｓｉ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、後述する空隙形成においては、基板１をエッチングしないため、エッチングの難しい基板であっても用いることができる。犠牲層５としては、ＺｎＯ、Ｇｅ、Ｔｉ等、エッチング液により容易に溶解できる材料が好ましい。

次に、図５Ｂに示すように、犠牲層５を形成後、露光技術とエッチング技術とを用いて犠牲層５を任意の形状にパターニングする。

次に、図５Ｃに示すように、下部電極３の膜として、Ｒｕをスパッタリング法等により成膜する。

次に、図５Ｄに示すように、露光技術とエッチング技術とを用いて、犠牲層５上に下部電極３を所望の形状にパターニングする。この時に下部電極３が犠牲層５より内側に形成されていることが望ましい。

次に、図５Ｅに示すように、圧電膜４として、ＡｌＮをスパッタリング法等により成膜する。

次に、図５Ｆに示すように、上部電極２の膜として、Ｒｕをスパッタリング法等により成膜する。

次に、図５Ｇに示すように、上部電極２を、露光技術とエッチング技術とを用いて任意の形状にパターニングする。

次に、図５Ｈに示すように、露光技術とエッチング技術とを用いて、犠牲層５をエッチングするためのリリース孔６を形成する。リリース孔６は、上部電極２側から圧電膜４を介して基板１に至るまで貫通形成する。なお、リリース孔６の形成時、基板１はエッチングされない。

次に、上部電極２、信号パッド部７ａ、およびグランドパッド部７ｂの上に、周波数調整層としてＳｉＯ₂をスパッタリング法により成膜する（不図示）。なお、周波数調整層の成膜は必須ではない。

次に、図５Ｉに示すように、露光技術とエッチング技術とを用いて、周波数調整層（ＳｉＯ₂）を除去し、上部電極２と信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂの上に、エアーブリッジ型電極８としてＡｕ／Ｔｉをリフトオフにて形成する。これにより、上部電極２と信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂとが電気的に接続される。

最後に、図５Ｊに示すように、露光技術とエッチング技術により、リリース孔６の上の周波数調整層（ＳｉＯ₂）を除去する。次に、リリース孔６に犠牲層エッチング液を注入する。犠牲層エッチング液は、リリース孔６から導入路を経て下部電極２の下へ導入され、犠牲層５を除去する。

これにより、上部電極２と下部電極３が対向する共振部Ｒ１〜Ｒ１２の下方に、ドーム状の膨らみを有する空隙９が形成され、図３Ａ及び図３Ｂに示す圧電薄膜共振子が完成する。なお、空隙９は、犠牲層５を除去する際に実際にはドーム状に膨らむが、図５Ｊでは空隙９の形状をドーム状に描画せず、簡易的に描画した。

犠牲層エッチング液としては、圧電薄膜共振子における犠牲層５以外の部分をエッチングしない組成であることが好ましい。特に、エッチング液が接触する犠牲層５上の電極材料（下部電極３）をエッチングしない組成であることが好ましい。

ここで、下部電極３、圧電膜４および上部電極２からなる積層体（複合膜）の応力が圧縮応力となるような成膜条件とすることにより、犠牲層５のエッチング終了時点で複合膜が膨れ上がり、下部電極３と基板１との間にドーム状の空隙９を形成することができ、圧電薄膜共振子およびフィルタを製造することができる。

なお、本実施の形態の効果を得るにあたっては、基板１、上部電極２及び下部電極３の電極膜、圧電膜４の各材料は上記に限定されず、他の材料でもよい。

〔３．圧電薄膜共振子の変形例〕
図６Ａは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の変形例を示す平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＥ−Ｅ’部の断面図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図２Ａ及び図２Ｂに示す圧電薄膜共振子またはラダーフィルタにおける構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。

前述の図２Ａ及び図２Ｂ等に示すラダーフィルタは、信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂと上部電極２とをエアーブリッジ型電極８で接続する構成としたが、図６Ａ及び図６Ｂに示すラダーフィルタは、２つの信号パッド部７ａのうち一方の信号パッド部７ａを上部電極２に接続し、他方の信号パッド部７ａを下部電極３に接続した構造である。したがって、一方のエアーブリッジ型電極８は上部電極２側に配されているが、他方のエアーブリッジ型電極８は下部電極３側に配されている。

図６Ａ及び図６Ｂに示す構造のフィルタであっても、共振部Ｒ２１〜Ｒ２９と基板１との間に複数の圧電薄膜共振子で共有する空隙９を形成することができ、リリース孔６を減らすことができる。したがって、フィルタを小型化することができる。また、信号パッド部７ａ及びグランドパッド部７ｂと上部電極２とをエアーブリッジ型電極８で接続する構成としたことにより、共振部Ｒ２１〜Ｒ２９の端部に応力が集中するのを防ぎ、クラック等が入ることを防止することができる。

〔４．通信モジュールの構成〕
図７は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えた通信モジュールの一例を示す。図７に示すように、デュープレクサ６２は、受信フィルタ６２ａと送信フィルタ６２ｂとを備えている。また、受信フィルタ６２ａには、例えばバランス出力に対応した受信端子６３ａ及び６３ｂが接続されている。また、送信フィルタ６２ｂは、パワーアンプ６４を介して送信端子６５に接続している。ここで、受信フィルタ６２ａは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。

受信動作を行う際、受信フィルタ６２ａは、アンテナ端子６１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子６３ａ及び６３ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ６２ｂは、送信端子６５から入力されてパワーアンプ６４で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子６１から外部へ出力する。

本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を通信モジュールに備えることで、通信モジュールにおける圧電薄膜共振子の占有面積を小さくすることができ、通信モジュールを小型化することができる。また、共振動作をさせても共振部にクラックが入るなどの不具合が生じない通信モジュールを実現することができる。

なお、図７に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本実施の形態にかかるフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。

〔５．通信装置の構成〕
図８は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子、または前述の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図８に示す通信装置は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図８に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ７３ａ、７７〜８０は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。

まず、アンテナ７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ７３に出力するように切り換える。デュープレクサ７３に入力される受信信号は、受信フィルタ７３ａで所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ７４に出力される。ＬＮＡ７４は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７６に出力する。ＬＳＩ７６では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。

一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７６は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ７５で増幅されて送信フィルタ７３ｂに入力される。送信フィルタ７３ｂは、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ７３ｂから出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。

また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８３に入力される。ＬＳＩ８３は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ８３は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ８１または８２で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。

本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子、または通信モジュールを通信装置に備えることで、通信装置における圧電薄膜共振子の占有面積を小さくすることができ、通信装置を小型化することができる。また、共振動作をさせても共振部にクラックが入るなどの不具合が生じない通信装置を実現することができる。

〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、複数の圧電薄膜共振子で空隙を共有し、更に圧電薄膜共振子を含む構造体をエアブリッジ型電極によりパッド部に支持することで、犠牲層エッチング液を注入するためのリリース孔を圧電薄膜共振子毎に設ける必要がなくなる。したがって、圧電薄膜共振子を小型化できる。また、そのような圧電薄膜共振子を備えたフィルタ、通信モジュール、通信装置を小型化することができる。

また、共振部の下部に空隙９を備えることにより、共振部の端部における応力集中が回避され、共振部にクラック等が入ることを防止することができる。

また、本実施の形態における基板１は、本発明の基板の一例である。本実施の形態における下部電極３は、本発明の下部電極の一例である。本実施の形態における圧電膜４は、本発明の圧電膜の一例である。本実施の形態における上部電極２は、本発明の上部電極の一例である。本実施の形態における空隙９は、本発明の空隙の一例である。本実施の形態におけるリリース孔６は、本発明の貫通孔の一例である。本実施の形態におけるエアーブリッジ型電極８は、本発明のエアーブリッジ型電極の一例である。

本実施の形態に関して、以下の付記を開示する。

（付記１）
フィルタを備えた通信モジュールであって、
前記フィルタは、
基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた上部電極とを備え、
前記上部電極と前記下部電極が前記圧電膜を挟んで対向するメンブレン領域が、空隙を挟んで前記基板上に配されている圧電薄膜共振子を複数備え、
前記空隙は、前記複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間を形成し、
前記空隙へ連通する貫通孔をさらに備えた、通信モジュール。

（付記２）
前記空隙は、前記上部電極と前記下部電極とが交差する励振部より大きく形成されている、付記１記載の通信モジュール。

（付記３）
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記下部電極を共有している、付記１または２記載の通信モジュール。

（付記４）
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記基板との間に空隙を有するエアーブリッジ型電極により、パッド部に機械的に結合されているとともに電気的に接続されている、付記１記載の通信モジュール。

（付記５）
フィルタを備えた通信装置であって、
前記フィルタは、
基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた上部電極とを備え、
前記上部電極と前記下部電極が前記圧電膜を挟んで対向するメンブレン領域が、空隙を挟んで前記基板上に配されている圧電薄膜共振子を複数備え、
前記空隙は、前記複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間を形成し、
前記空隙へ連通する貫通孔をさらに備えた、通信装置。

（付記６）
前記空隙は、前記上部電極と前記下部電極とが交差する励振部より大きく形成されている、付記５記載の通信装置。

（付記７）
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記下部電極を共有している、付記５または６記載の通信装置。

（付記８）
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記基板との間に空隙を有するエアーブリッジ型電極により、パッド部に機械的に結合されているとともに電気的に接続されている、付記５記載の通信装置。

本願は、フィルタ、通信モジュール、通信装置に有用である。

１基板
２上部電極
３下部電極
４圧電膜
６リリース孔
８エアーブリッジ型電極
９空隙

Claims

基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた上部電極とを備え、
前記上部電極と前記下部電極が前記圧電膜を挟んで対向するメンブレン領域が、空隙を挟んで前記基板上に配されている圧電薄膜共振子を複数備えた、フィルタであって、
前記空隙は、前記複数の圧電薄膜共振子の下部において連続した空間を形成し、
前記空隙へ連通する貫通孔をさらに備えた、フィルタ。
前記空隙は、前記上部電極と前記下部電極とが交差する励振部より大きく形成されている、請求項１記載のフィルタ。
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記下部電極を共有している、請求項１または２記載のフィルタ。
前記複数の圧電薄膜共振子は、前記基板との間に空隙を有するエアーブリッジ型電極により、パッド部に機械的に結合されているとともに電気的に接続されている、請求項１記載のフィルタ。