JP2023552179A - 周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器及びその製造方法を開示する。この共振器は、基板、エアギャップ、電極と圧電層のサンドイッチ構造、及び電極引き出し層を含み、基板は電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、基板と、電極と圧電層のサンドイッチ構造との間の接続面は、基板の内側に凹んでエアギャップを形成し、電極引き出し層は、電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続される。電極と圧電層のサンドイッチ構造は、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極を含み、電極と圧電層は交互に配置されてサンドイッチ構造を形成し、圧電層は下部電極上に積層され、中間電極は圧電層に包まれ、上部電極は圧電層上に積層され、圧電層と中間電極の数はいずれもｎであり、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上である。印加バイアス電圧に応じて共振器の共振周波数逓倍を調整することができ、この共振器は５Ｇ高周波通信の分野に適している。【選択図】図８
Description
本発明は、無線周波数通信の技術分野に関し、特に、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器及びその製造方法に関する。
薄膜バルク音響波フィルタは、無線周波数通信のフロントエンド信号処理で広く使用されており、高周波通信、特に５Ｇ通信、ｓｕｂ－６Ｇ通信、及び将来のより高い周波数の通信に最適なフィルタデバイスである。バルク音響波フィルタは、無線周波数信号の処理において重要な役割を果たす。例えば、バルク音響波フィルタは、通信基地局、ＷｉＦｉルータ、及び個人用モバイル携帯機器において徐々に弾性表面波デバイスに代わって、主流のフィルタタイプとなっている。
従来の薄膜バルク音響波共振器は、上下２層の金属電極とそれらの間に挟まれた圧電膜材料で構成されるサンドイッチ構造である。その原理は、圧電効果を利用することであり、圧電効果とは、誘電体がある方向に外力によって変形すると、誘電体の内部で分極現象が起こり、同時に誘電体の２つの対向する表面に正負が反対の電荷が現れることである。両端の電極に交流電圧を印加すると、圧電効果により圧電膜が機械的に振動し、バルク音響波が発生し、音響波の周波数と圧電膜の厚さが特定の数学的関係を満たすと、共振現象が発生する。バルク音響波共振器の原理は、特定の周波数での共振現象を利用して周波数選択を行うことである。
圧電膜における音響波の伝達方法については、具体的には、バルク音響波が電極界面に伝達されると、音響波は電極外部の音響反射層によって反射され、バルク音響波は２つの電極間に閉じ込められて振動する。空気の音響インピーダンスはほぼゼロであるため、電極材料と空気で構成される固体／空気界面は、音響波を反射する非常に強力な能力を有する。電極の下方に充填層を形成した後、空洞を形成して下部電極を直接空気と接触させ、又はデバイスの基板の一部を直接エッチングしてデバイスの下部電極を空中に浮かせて固体／空気界面、即ち、シリコンエッチングデバイスを形成する。
周波数調整可能なバルク音響波フィルタに関する研究は少なく、そのほとんどは、温度変化に応じて周波数補償を行うか、又は電極上方の質量負荷層を変更して共振周波数を調整することである。例えば、ＲＯＦＳマイクロシステム（天津）有限会社は中国特許出願第２０２０１００１３００２．Ｘ号明細書のバルク音響波フィルタの共振器周波数を調整する方法及びバルク音響波フィルタにおいて、バルク音響波共振器の上方の質量負荷層の面積を調整することによって、共振器の中心周波数を調整することを提案した。上述した従来技術は周波数調整の役割を果たしているが、その周波数調整機能は１回限りであり、即ち、デバイス加工が完了した後に周波数が固定されており、二次調整を行うことはできない。これは、周波数調整の本質的な問題を解決しておらず、周波数変更の技術的手段としてのみ使用することができるが、外部の単一変数に応じて単一の共振器の周波数を変更する機能を実現することはできない。
従来技術の欠点を克服するために、本発明の目的は、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器及びその製造方法を提供することである。
本発明の目的は、新型の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器の構造及び製造方法を提案することである。この製造方法を使用した製造プロセスは単純であり、従来のバルク音響波フィルタのスペース制限を打破し、従来は複数のバルク音響波共振器でしか実現できなかった機能を１つの共振器で実現することができ、空間資源を大幅に節約し、デバイスの小型化を促進する。
本発明の目的は、以下の技術的解決手段のうちの１つによって達成される。
本発明が提供する周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器はエアギャップ型薄膜バルク音響波共振器である。
本発明が提供する周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器は、電極－圧電層－電極－圧電層－電極の多層構造を有する。そのうち、電極と圧電層の複合「サンドイッチ」構造は、１次からＮ次であり得る。また、すべての電極層には引き出し層を介してバイアス電圧が印加され、印加バイアス電圧は共振器の共振周波数を制御する。
本発明が提供する周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器は、基板、エアギャップ、電極と圧電層のサンドイッチ構造、及び電極引き出し層を含み、基板は電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、基板と、電極と圧電層のサンドイッチ構造との間の接続面は、基板の内側に凹んでエアギャップを形成し、電極引き出し層は、電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、電極と圧電層のサンドイッチ構造は、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極を含み、電極と圧電層は交互に配置されてサンドイッチ構造を形成し、圧電層は下部電極上に積層され、中間電極は圧電層に包まれ、上部電極は圧電層上に積層され、圧電層と中間電極の数はいずれもｎであり、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上である。
電極と圧電層のサンドイッチ構造は、複数の電極層と圧電層を含むことができ、電極層と圧電層は交互に配置されて共同で「サンドイッチ」構造を形成する。
基板と下部電極の間にエアギャップが形成される。電極引き出し層は、下部電極と中間電極をそれぞれ引き出す。上部電極、圧電膜、中間電極、及び下部電極は共同でサンドイッチ構造を形成し、印加バイアス電圧に応じて共振器の共振周波数逓倍を調整することができ、この共振器は５Ｇ高周波通信の分野に適している。
更に、電極と圧電層のサンドイッチ構造における下部電極と中間電極はいずれも、電極引き出し層を介して外部バイアス電圧源に接続される。
更に、電極と圧電層のサンドイッチ構造における異なる電極の電位は同極性又は逆極性に設定される。各電極層は電極引き出し層を介して外部バイアス電圧源に接続され、各電極層の電位は同極性又は逆極性に設定することができる。即ち、図９及び図１０に示すように、すべての電極間の電位差を等しくすることができ、又は隣接する２つの圧電層領域の電界方向を逆にすることができる。
更に、基板は単結晶Ｓｉであり、圧電層は圧電膜であり、圧電層は、ＰＺＴ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、及びＬｉＮｂＯ３のうちの１種以上であり、下部電極、中間電極及び上部電極はすべて金属電極層であり、金属電極層はＰｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ、及びＡｇのうちの１種以上である。
更に、圧電層の厚さは５００ｎｍ～３μｍであり、上部電極、中間電極、及び下部電極の厚さは２０ｎｍ～１μｍである。
更に、電極引き出し層の厚さは０．３～１μｍである。
更に、エアギャップの深さは０．５～２μｍである。
本発明は、上記の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器の製造方法を提供し、この方法は、
（１）基板をエッチングして溝を形成し（エッチング方法として、ＩＣＰ又はＲＩＥなどの技術を使用して単結晶Ｓｉ基板に溝を形成することができる）、溝に充填層（支持層）としてＳｉＯ２を堆積させるステップと、
（２）ステップ（１）の充填層を機械研磨し、充填層領域とその周囲領域との段差をできるだけ小さくし、充填層上に金属電極を堆積させ、パターニング処理を行って下部電極を得るステップと、
（３）ステップ（２）の下部電極上にｎ個の圧電層、ｎ個の中間電極、及び１つの上部電極を堆積させて電極と圧電層のサンドイッチ構造を得るステップであって、ｎが整数であり、且つｎの値が１以上であり（ｎの値は設計ニーズに応じて選択することができ、電極と圧電層を複数回積層させることにより、多層の「電極－圧電層－電極」サンドイッチ構造を得ることができる）、電極と圧電層が交互に配置され、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極がサンドイッチ構造を形成する、ステップと、
（４）上部電極の最後の層が完了した後、マスク又はフォトリソグラフィ法を使用して、圧電層をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成し、金属を堆積させて電極引き出し層を得るステップと、
（５）ＩＣＰ、ＲＩＥ又はウェットエッチングなどの方法により下方の充填層に通じる貫通孔を形成し、充填層を解放してエアギャップ（即ち、エアキャビティ構造であり、ここで腐食液を使用して充填層を解放することができる）を得て、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器を得るステップとを含む。
（１）基板をエッチングして溝を形成し（エッチング方法として、ＩＣＰ又はＲＩＥなどの技術を使用して単結晶Ｓｉ基板に溝を形成することができる）、溝に充填層（支持層）としてＳｉＯ２を堆積させるステップと、
（２）ステップ（１）の充填層を機械研磨し、充填層領域とその周囲領域との段差をできるだけ小さくし、充填層上に金属電極を堆積させ、パターニング処理を行って下部電極を得るステップと、
（３）ステップ（２）の下部電極上にｎ個の圧電層、ｎ個の中間電極、及び１つの上部電極を堆積させて電極と圧電層のサンドイッチ構造を得るステップであって、ｎが整数であり、且つｎの値が１以上であり（ｎの値は設計ニーズに応じて選択することができ、電極と圧電層を複数回積層させることにより、多層の「電極－圧電層－電極」サンドイッチ構造を得ることができる）、電極と圧電層が交互に配置され、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極がサンドイッチ構造を形成する、ステップと、
（４）上部電極の最後の層が完了した後、マスク又はフォトリソグラフィ法を使用して、圧電層をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成し、金属を堆積させて電極引き出し層を得るステップと、
（５）ＩＣＰ、ＲＩＥ又はウェットエッチングなどの方法により下方の充填層に通じる貫通孔を形成し、充填層を解放してエアギャップ（即ち、エアキャビティ構造であり、ここで腐食液を使用して充填層を解放することができる）を得て、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器を得るステップとを含む。
更に、ステップ（１）におけるＳｉＯ２を堆積させる方法はＰＥＣＶＤであり、ステップ（２）における金属電極を堆積させる方法はマグネトロンスパッタリング又は蒸着であり、ステップ（３）における圧電層を堆積させる方法はＰＶＤ（マグネトロンスパッタリング）、ＭＯＣＶＤ（金属有機化合物化学気相堆積）、ＰＬＤ（パルスレーザー堆積システム）、及びＡＬＤ（原子層堆積）のうちの１種以上である。
更に、ステップ（４）において、圧電層をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成する方法は、マスクによるエッチング又はフォトリソグラフィであり、マスクの材料はＳｉＯ２又はフォトレジストであり、金属を堆積させて電極引き出し層を得る方法は蒸着又はマグネトロンスパッタリングである。
従来技術と比較して、本発明は以下の利点と有益な効果を有する：
（１）本発明は新型の周波数調整可能な薄膜バルク音響波フィルタの構造を提案することを目的とし、この構造は、印加バイアス電圧を調整することにより、共振器の中心周波数を変更することができる。電極に印加されるバイアス電圧がすべて同じ大きさ及び極性である場合、すべての部分における圧電膜内部の等価圧電結合係数の符号は一貫しているため、共振器はその基本共振周波数ｆ０で共振する。電極に印加されるバイアス電圧の大きさが同じで極性が反対の場合、対応する圧電膜内部の等価圧電結合係数も影響を受け、圧電膜内部で伝達される音響波の位相が逆になり、共振周波数もそれに応じて変化する。
（２）本発明が提供する周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器は、従来は複数のバルク音響波共振器でしか実現できなかった機能を実現し、空間資源を節約し、デバイスの小型化を促進する。製造プロセスが簡単であり、製造コストを大幅に削減し、既存のＭＥＭＳ／Ｓｉ技術にも対応する。
（１）本発明は新型の周波数調整可能な薄膜バルク音響波フィルタの構造を提案することを目的とし、この構造は、印加バイアス電圧を調整することにより、共振器の中心周波数を変更することができる。電極に印加されるバイアス電圧がすべて同じ大きさ及び極性である場合、すべての部分における圧電膜内部の等価圧電結合係数の符号は一貫しているため、共振器はその基本共振周波数ｆ０で共振する。電極に印加されるバイアス電圧の大きさが同じで極性が反対の場合、対応する圧電膜内部の等価圧電結合係数も影響を受け、圧電膜内部で伝達される音響波の位相が逆になり、共振周波数もそれに応じて変化する。
（２）本発明が提供する周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器は、従来は複数のバルク音響波共振器でしか実現できなかった機能を実現し、空間資源を節約し、デバイスの小型化を促進する。製造プロセスが簡単であり、製造コストを大幅に削減し、既存のＭＥＭＳ／Ｓｉ技術にも対応する。
以下、実施例と併せて本発明の具体的な実装を更に説明するが、本発明の実装及び保護はそれらに限定されない。以下に特に詳細に説明されていないプロセスがある場合、当業者は先行技術を参照してそれらを実現又は理解することができることを指摘したい。使用される試薬や器具はメーカー名の記載がなく、市場から購入できる従来の製品とみなすことができる。
本発明の例は、薄膜バルク音響波フィルタを調整する方法を提供する。通常、本技術分野で一般的に使用されている薄膜バルク音響波フィルタの周波数の調整は、上部電極上方の質量負荷層の厚さ又は面積を調整することによって達成される。本例では、薄膜バルク音響波フィルタの周波数逓倍調整を実現するために、新型の共振器構造が提案されている。
（実施例１）
本実施例は、周波数調整可能なエアギャップ型薄膜バルク音響波共振器を提供し、図８に示すように、この共振器は、上から下へ順に単結晶シリコン基板１０１、充填層１０２、下部電極１０３、圧電膜１０４（圧電層）、中間電極１０５、電極引き出し層１０６、エアキャビティ１０７、及び上部電極１０８を含む。充填層１０２は最終的に解放されてエアキャビティ１０７（エアギャップ）になるため、図では１０２が示されていない。充填層１０２の具体的な構造については、図２を参照することができる。
本実施例は、周波数調整可能なエアギャップ型薄膜バルク音響波共振器を提供し、図８に示すように、この共振器は、上から下へ順に単結晶シリコン基板１０１、充填層１０２、下部電極１０３、圧電膜１０４（圧電層）、中間電極１０５、電極引き出し層１０６、エアキャビティ１０７、及び上部電極１０８を含む。充填層１０２は最終的に解放されてエアキャビティ１０７（エアギャップ）になるため、図では１０２が示されていない。充填層１０２の具体的な構造については、図２を参照することができる。
実施例１で提供される周波数調整可能なエアギャップ型薄膜バルク音響波共振器は、単結晶シリコン基板１０１、エアギャップ１０７、電極と圧電層のサンドイッチ構造、及び電極引き出し層１０６を含み、基板は電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、単結晶シリコン基板１０１と、電極と圧電層のサンドイッチ構造との間の接続面は、基板の内側に凹んでエアギャップ１０７を形成し、電極引き出し層１０６は、電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、電極と圧電層のサンドイッチ構造は、下部電極１０３、圧電層１０４、中間電極１０５、及び上部電極１０８を含み、電極と圧電層は交互に配置されてサンドイッチ構造を形成し、圧電層１０４は下部電極１０３上に積層され、中間電極１０５は圧電層１０４に包まれ、上部電極１０８は圧電層１０４上に積層され、圧電層１０４と中間電極１０５の数はいずれもｎであり、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上である。
基板１０１は単結晶Ｓｉであり、充填層１０２はＳｉＯ２又はＰイオンをドープしたＳｉＯ２であり、圧電膜１０４は厚さ０．５μｍのＡｌＮであり、下部電極１０３、上部電極１０８及び中間電極１０５はすべて金属電極層であり、電極層の厚さは２００ｎｍであり、上記金属はＭｏである。
上部電極を除く各電極層は電極引き出し層を介して外部バイアス電圧源に接続され、各電極層の電位は同極性又は逆極性に設定することができる。即ち、図９及び図１０に示すように、すべての電極間の電位差を等しくすることができ、又は隣接する２つの圧電層領域の電界方向を逆にすることができる。図９及び図１０におけるＵは、電極に印加される印加バイアス電圧を表す。
本実施例１における周波数調整可能なエアギャップ型薄膜バルク音響波共振器は、以下のステップによって製造される。
（１）図１に示すように、単結晶シリコン基板１０１をエッチングし、エッチング方法として、ＩＣＰ又はＲＩＥなどの技術を使用して単結晶Ｓｉ基板に溝を形成することができ、溝の深さは２μｍである。
（２）ＰＥＣＶＤなどの技術を使用して溝に充填層１０２（図２を参照）としてＳｉＯ２を堆積させ、充填層１０２と周囲領域のＳｉ表面を化学機械研磨して段差が２０ｎｍ未満の表面を得る。充填層上に金属電極を堆積させ、パターニング処理を行って下部電極１０３（図３を参照）を得る。下部電極１０３の材料は金属Ｍｏであり、電極の厚さは０．２μｍである。
（３）ステップ（２）の下部電極１０３上にｎ個の圧電層１０４（図４を参照。図４には１つの圧電層のみが示されているが、実際の製造プロセスでは複数存在する場合がある）、ｎ個の中間電極１０５（図５を参照。図５には１つの中間電極のみが示されているが、実際の製造プロセスでは複数存在する場合がある）、及び１つの上部電極１０８を堆積させて電極と圧電層のサンドイッチ構造を得る。ここで、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上であり、電極と圧電層は交互に配置され、下部電極１０３、圧電層１０４、中間電極１０５、及び上部電極１０８はサンドイッチ構造を形成し、中間電極は圧電層に包まれ（図６を参照）、上部電極は圧電層上に積層される（図７を参照）。圧電層１０４はＡｌＮ材料であってもよく、圧電層の厚さは２μｍであり、中間電極１０５の厚さは０．２μｍであり、上部電極１０８の面積は下部電極１０３の面積よりも小さく、上部電極の厚さは０．２μｍである。
（４）上部電極の製造が完了した後、図７に示すように、マスク又はフォトリソグラフィ法を使用して、圧電層１０４をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成し、金属を堆積させて電極引き出し層１０６を得る。
（５）ＩＣＰ、ＲＩＥ又はウェットエッチングなどの方法により充填層１０２に通じる貫通孔を形成し、腐食液を使用して充填層１０２を解放してエアキャビティ１０７構造（エアギャップ）を形成し、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器を得る（図８を参照）。
（１）図１に示すように、単結晶シリコン基板１０１をエッチングし、エッチング方法として、ＩＣＰ又はＲＩＥなどの技術を使用して単結晶Ｓｉ基板に溝を形成することができ、溝の深さは２μｍである。
（２）ＰＥＣＶＤなどの技術を使用して溝に充填層１０２（図２を参照）としてＳｉＯ２を堆積させ、充填層１０２と周囲領域のＳｉ表面を化学機械研磨して段差が２０ｎｍ未満の表面を得る。充填層上に金属電極を堆積させ、パターニング処理を行って下部電極１０３（図３を参照）を得る。下部電極１０３の材料は金属Ｍｏであり、電極の厚さは０．２μｍである。
（３）ステップ（２）の下部電極１０３上にｎ個の圧電層１０４（図４を参照。図４には１つの圧電層のみが示されているが、実際の製造プロセスでは複数存在する場合がある）、ｎ個の中間電極１０５（図５を参照。図５には１つの中間電極のみが示されているが、実際の製造プロセスでは複数存在する場合がある）、及び１つの上部電極１０８を堆積させて電極と圧電層のサンドイッチ構造を得る。ここで、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上であり、電極と圧電層は交互に配置され、下部電極１０３、圧電層１０４、中間電極１０５、及び上部電極１０８はサンドイッチ構造を形成し、中間電極は圧電層に包まれ（図６を参照）、上部電極は圧電層上に積層される（図７を参照）。圧電層１０４はＡｌＮ材料であってもよく、圧電層の厚さは２μｍであり、中間電極１０５の厚さは０．２μｍであり、上部電極１０８の面積は下部電極１０３の面積よりも小さく、上部電極の厚さは０．２μｍである。
（４）上部電極の製造が完了した後、図７に示すように、マスク又はフォトリソグラフィ法を使用して、圧電層１０４をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成し、金属を堆積させて電極引き出し層１０６を得る。
（５）ＩＣＰ、ＲＩＥ又はウェットエッチングなどの方法により充填層１０２に通じる貫通孔を形成し、腐食液を使用して充填層１０２を解放してエアキャビティ１０７構造（エアギャップ）を形成し、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器を得る（図８を参照）。
例として、実施例１では、周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器が製造され、その圧電膜の層数と中間電極の数はいずれも２であり、即ちｎの値を２とした。ｎが２のとき、ネットワークアナライザＡｎｇｌｅｎｔ Ｅ５０を用いて、得られた周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器にフィルタアドミタンス試験を行った。試験プロセスでは、まずネットワークアナライザをプローブステーションに接続し、プローブステーション上にウェハ及びプローブを固定した。次にネットワークアナライザを校正し、ネットワークアナライザの中心周波数を１６７５ＭＨｚに設定し、試験用の帯域幅を９００ＭＨｚに設定した。プローブがウェハ表面の金属電極に接触するようにプローブステーションを移動し、スキャンキーを使用してスキャンテストを実行した。図１１に示すように、電極に印加されるバイアス電圧を変化させると、共振器は異なる共振ピーク現象を示し、これは、圧電結合係数がバイアス電圧の影響を受け、それに応じて共振周波数も変化することを示す。
同様の原理によれば、本実施例のバルク音響波共振器から、圧電膜の層数が１、２、３・・・Ｎ（Ｎは正の整数）であり、Ｎの値が増加し続けると、バルク音響波共振器の共振周波数を逓倍することができることを推測することができる。
上記の実施例は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するのではなく、本発明を説明するためにのみ使用される。本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされた変更、置換、修正などはすべて本発明の保護範囲内にあるものとする。
単結晶シリコン基板 １０１
充填層 １０２
下部電極 １０３
圧電膜 １０４
中間電極 １０５
電極引き出し層 １０６
エアキャビティ １０７
上部電極 １０８
充填層 １０２
下部電極 １０３
圧電膜 １０４
中間電極 １０５
電極引き出し層 １０６
エアキャビティ １０７
上部電極 １０８
Claims (10)
- 基板、エアギャップ、電極と圧電層のサンドイッチ構造、及び電極引き出し層を含み、前記基板は前記電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、基板と、前記電極と圧電層のサンドイッチ構造との間の接続面は、基板の内側に凹んでエアギャップを形成し、前記電極引き出し層は、前記電極と圧電層のサンドイッチ構造に接続され、前記電極と圧電層のサンドイッチ構造は、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極を含み、電極と圧電層は交互に配置されてサンドイッチ構造を形成し、圧電層は前記下部電極上に積層され、前記中間電極は圧電層に包まれ、上部電極は圧電層上に積層され、前記圧電層と中間電極の数はいずれもｎであり、ｎは整数であり、且つｎの値は１以上である、ことを特徴とする周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記電極と圧電層のサンドイッチ構造における下部電極と中間電極はいずれも、電極引き出し層を介して外部バイアス電圧源に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記電極と圧電層のサンドイッチ構造における異なる電極の電位は同極性又は逆極性に設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記基板は単結晶Ｓｉであり、前記圧電層は圧電膜であり、前記圧電層は、ＰＺＴ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、及びＬｉＮｂＯ３のうちの１種以上であり、前記下部電極、中間電極及び上部電極はすべて金属電極層であり、前記金属電極層はＰｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ、及びＡｇのうちの１種以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記圧電層の厚さが５００ｎｍ～３μｍであり、前記上部電極、中間電極、及び下部電極の厚さが２０ｎｍ～１μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記電極引き出し層の厚さが０．３～１μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 前記エアギャップの深さが０．５～２μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器。
- 請求項１～７のいずれか一項に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
（１）基板をエッチングして溝を形成し、溝に充填層としてＳｉＯ２を堆積させるステップと、
（２）ステップ（１）の前記充填層上に金属電極を堆積させ、パターニング処理を行って前記下部電極を得るステップと、
（３）ステップ（２）の前記下部電極上にｎ個の圧電層、ｎ個の中間電極、及び１つの上部電極を堆積させて前記電極と圧電層のサンドイッチ構造を得るステップであって、ｎが整数であり、且つｎの値が１以上であり、電極と圧電層が交互に配置され、下部電極、圧電層、中間電極、及び上部電極がサンドイッチ構造を形成する、ステップと、
（４）圧電層をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成し、金属を堆積させて電極引き出し層を得るステップと、
（５）エッチングにより下方の充填層に通じる貫通孔を形成し、充填層を解放してエアギャップを得て、前記周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器を得るステップとを含む、ことを特徴とする製造方法。 - ステップ（１）におけるＳｉＯ２を堆積させる前記方法はＰＥＣＶＤであり、ステップ（２）における金属電極を堆積させる前記方法はマグネトロンスパッタリング又は蒸着であり、ステップ（３）における圧電層を堆積させる前記方法はＰＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＬＤ、及びＡＬＤのうちの１種以上である、ことを特徴とする請求項８に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
- ステップ（４）において、圧電層をエッチングして電極引き出し用貫通孔を形成する方法は、マスクによるエッチング又はフォトリソグラフィであり、前記マスクの材料はＳｉＯ２又はフォトレジストであり、金属を堆積させて電極引き出し層を得る方法は蒸着又はマグネトロンスパッタリングである、ことを特徴とする請求項８に記載の周波数調整可能な薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
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