JP2020057991A - 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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Abstract
Description
図3(a)から図3(e)は、実施例1に係る圧電薄膜共振器の製造方法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、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛、ゲルマニウム(Ge)または酸化シリコン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。犠牲層38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。犠牲層38を、例えば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は、リフトオフ法により形成してもよい。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。
図4(a)は、比較例1に係る圧電薄膜共振器の断面図、図4(b)は、図4(a)の空隙の端付近の拡大図である。図4(a)に示すように、付加膜20が設けられていない。引き出し領域52において、下部電極12と空隙30の端が略一致する。空隙30の端と基板10とが接する箇所が箇所54である。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5(a)は、比較例2に係る圧電薄膜共振器の断面図、図5(b)は、図5(a)の空隙の端付近の拡大図である。図5(a)および図5(b)に示すように、比較例2では、付加膜20は設けられていない。下部電極12の端は空隙30の端の内側に位置する。このため、領域56および57はともに圧電膜14である。よって、領域56に加え領域57においても箇所54に集中する応力によりクラック等が生じやすくなる。
図6(a)は、比較例3に係る圧電薄膜共振器の断面図、図6(b)は、図6(a)の空隙の端付近の拡大図である。図6(a)および図6(b)に示すように、比較例3では、付加膜20は設けられていない。下部電極12の端は空隙30の端より外側に位置する。このため、領域56および57はともに下部電極12である。よって、領域56および57に応力が加わってもクラック等が生じにくい。
図7(a)は、比較例4に係る圧電薄膜共振器の断面図、図7(b)は、図7(a)の空隙の端付近の拡大図である。図7(a)および図7(b)に示すように、比較例4では、付加膜20が設けられている。付加膜20の外側の端は空隙30の端と一致する。このため、領域56は圧電膜14であり、領域57は付加膜20である。領域56の圧電膜14に応力が加わるためクラック等が生じやすい。
図8は、実施例1に係る圧電薄膜共振器の空隙の端付近の拡大断面図である。図8に示すように、付加膜20の外側の端は空隙30の端より外側に位置し、付加膜20の内側の端は空隙30の端より内側に位置する。これにより、領域56および57はともに付加膜20である。付加膜20は圧電膜14よりクラック等が生じにくい。よって、圧電膜14の劣化が生じにくい。また、付加膜20は下部電極12から離間しているため、比較例3のような電気機械結合係数の劣化は生じない。
図9(a)および図9(b)は、実施例1の変形例1に係る圧電薄膜共振器の平面図、図9(c)は、図9(a)および図9(b)のA−A断面図である。図9(a)は、下部電極12、上部電極16、接続配線22および空隙30を示す平面図であり、図9(b)は、下部電極12、付加膜20、接続配線22および空隙30を示す平面図である。
T3=c33S3−e33E3 (式1)
ここで、c33は弾性定数、e33は圧電定数およびE3は電界である。
C33=(T3+e33E3)/S3 (式2)
C33=T3/S3 (式3)
図11(a)は、実施例1の変形例2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、圧電膜14に挿入膜28が挿入されている。挿入膜28は、共振領域50の外周領域に設けられ、共振領域50の中央領域に設けられていない。挿入膜28は、リング状であり、共振領域50の外周に沿って共振領域50の中央領域を囲むように設けられている。
図11(b)は、実施例1の変形例3に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図11(b)に示すように、基板10の上面に窪みが形成されている。下部電極12は、基板10上に平坦に形成されている。これにより、空隙30が、基板10の窪みに形成されている。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例1および2において、空隙30が基板10の上面の窪みに設けられていてもよい。
12 下部電極
14 圧電膜
16 上部電極
18 積層膜
20 付加膜
22 接続配線
28 挿入膜
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52 引き出し領域
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に空隙を介し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、前記下部電極とで前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
平面視において前記下部電極側の端が前記空隙の内に位置しかつ前記下部電極と反対側の端が前記空隙の外に位置するように、前記基板と前記圧電膜との間に設けられ、前記下部電極と離間する付加膜と、
を備える圧電薄膜共振器。 - 前記付加膜は、平面視において上部電極と重なる請求項1に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記付加膜と前記下部電極とは電気的に絶縁されている請求項1または2に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記付加膜と前記上部電極とは電気的に接続される請求項1または2に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記付加膜は金属膜または樹脂膜である請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記付加膜の材料は前記下部電極の材料と同じである請求項1から4のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記空隙はドーム状の形状を有する請求項1から6のいずれか一項に記載の圧電薄膜共振器。
- 前記付加膜は前記空隙の外側において前記基板と接する請求項1から7のいずれか一項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マルチプレクサ。
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