JP2019134221A - 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ - Google Patents
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Abstract
Description
図3(a)から図4(c)は、実施例1に係る圧電薄膜共振器の製造方法例1を示す断面図である。図3(a)に示すように、平坦主面を有する基板10上に空隙を形成するための犠牲層38を形成する。犠牲層38の膜厚は、例えば10〜100nmであり、MgO、ZnO、GeまたはSiO2等のエッチング液またはエッチングガスに容易に溶解できる材料から選択される。その後、犠牲層38を、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。犠牲層38の形状は、空隙30の平面形状に相当する形状であり、例えば共振領域50となる領域を含む。次に、犠牲層38および基板10上に下部電極12として下層12aおよび上層12bを形成する。犠牲層38および下部電極12は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用い成膜される。その後、下部電極12を、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用い所望の形状にパターニングする。下部電極12は、リフトオフ法により形成してもよい。
図5(a)から図6(c)は、実施例1に係る圧電薄膜共振器の製造方法例2を示す断面図である。図5(a)に示すように、図3(a)と同様に基板10上に犠牲層38および下部電極12を形成する。
2次元の有限要素法を用いたシミュレーションを行った。図7(a)および図7(b)は、シミュレーションを行ったそれぞれ比較例1および実施例1の断面形状を示す図、図7(c)は、シミュレーション結果を示す図である。図7(a)に示すように、比較例1では、基板10および空隙30上に下部電極12が設けられている。空隙30上の下部電極12上に圧電膜14が設けられている。圧電膜14は下部電極12のみにより基板10に支持されている。圧電膜14上に上部電極16が設けられている。上部電極16の端に対し圧電膜14の端は内側に位置している。基板10上の下部電極12上に金属層22が設けられている。金属層22の端は空隙30の端の内側に位置している。
下部電極12:膜厚が100nmのCr膜および膜厚が190nmのRu膜
厚膜部15a:膜厚T1が1260nmのAlN膜
薄膜部15b:膜厚T2が630nmのAlN膜
上部電極16:膜厚が230nmのRu膜および膜厚が30nmのCr膜
幅W1:40μm
幅W2:47μm
幅W3:0.2μm
幅W4:2μm
幅W5:3μm
図8(a)および図8(b)は、それぞれ比較例2および実施例1に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図8(a)に示すように、比較例2では、圧電膜14の薄膜部15bの上面および側面が保護膜24に覆われている。これにより金属層22と薄膜部15bとの間に保護膜24が設けられる。矢印55のように、共振領域50において発生した熱は圧電膜14の薄膜部15bを介し伝導する。保護膜24は例えば酸化シリコン膜等の絶縁膜であり、熱伝導率が圧電膜14および金属層22より低い。このため、圧電膜14から金属層22への熱伝導が妨げられる。これにより、下部電極12と上部電極16との間に大電力の高周波信号が加わると共振領域50の温度が上昇してしまう。よって、圧電薄膜共振器の耐電力性が低下する。
図9(a)および図9(b)は、それぞれ実施例1の変形例1および2に係る圧電薄膜共振器を示す断面図である。図1(b)および図8(b)では、薄膜部15b上において保護膜24と金属層22とは重ならず、かつ保護膜24と金属層22との間に隙間は存在しない。
図10(a)および図10(b)は、それぞれ実施例1の変形例3および4に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図10(a)に示すように、実施例1の変形例3では、圧電膜14は下部圧電膜14aと下部圧電膜14a上に設けられた上部圧電膜14bとを有する。厚膜部15aは下部圧電膜14aおよび上部圧電膜14bから形成され、薄膜部15bは下部圧電膜14aから形成される。下部圧電膜14aと上部圧電膜14bとの間に挿入膜28が挿入されている。挿入膜28は、共振領域50の中央領域に設けられておらず、外周に沿った外周領域にリング状に設けられている。挿入膜28は、上部電極16の引き出し領域52および下部電極12の引き出し領域54において、共振領域50内から外にかけて設けられている。薄膜部15bの上面において挿入膜28は金属層22に重ならないように設けられている。挿入膜28上に保護膜24が設けられている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図11(a)および図11(b)は、それぞれ実施例1の変形例5および6に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図11(a)に示すように、実施例1の変形例5では、上部電極16の引き出し領域52において共振領域50内に挿入膜28が設けられている。下部電極12の引き出し領域54において挿入膜28は設けられていない。その他の構成は実施例1の変形例3と同じであり説明を省略する。
12 下部電極
14 圧電膜
14a 下部圧電膜
14b 上部圧電膜
15a 厚膜部
15b 薄膜部
16 上部電極
22、22a 金属層
24 保護膜
28 挿入膜
30 空隙
31 音響反射膜
50 共振領域
52、54 領域
Claims (10)
- 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、厚膜部と前記厚膜部より薄い薄膜部とを有する圧電膜と、
前記厚膜部を挟み前記下部電極と対向する領域である共振領域が形成されるように設けられた上部電極と、
前記共振領域の外に位置する前記薄膜部上から前記下部電極上にかけて設けられ、前記薄膜部の表面の少なくとも一部に接する金属層と、
を備える圧電薄膜共振器。 - 前記金属層は、前記薄膜部の直上の少なくとも一部と接する請求項1に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記金属層は、前記薄膜部の側面の少なくとも一部と接する請求項1に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記下部電極が前記共振領域から外側にかけて設けられた領域において、前記金属層は前記薄膜部の表面の少なくとも一部に接する請求項1から3のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記下部電極下に空隙が形成され、平面視において前記薄膜部の外周は前記空隙の外周より外側に位置する請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記圧電膜に挿入された挿入膜を備え、
前記圧電膜は下部圧電膜と下部圧電膜上に設けられた上部圧電膜とを有し、
前記挿入膜は、前記下部圧電膜と前記上部圧電膜との間に設けられ、
前記厚膜部は前記下部圧電膜と前記上部圧電膜とから形成され、前記薄膜部は前記下部圧電膜から形成され前記上部圧電膜を含まない請求項1から5のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。 - 前記圧電膜を覆う絶縁膜を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記絶縁膜は、前記金属層と前記薄膜部との間に設けられていない請求項7に記載の圧電薄膜共振器。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器を含むフィルタ。
- 請求項9に記載のフィルタを含むデュプレクサ。
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WO2022264914A1 (ja) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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JP7075232B2 (ja) | 2022-05-25 |
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