JP4680235B2 - 圧電式共振子構造および電気フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、電気共振子構造およびそれを利用した電気フィルタに関する。

多くの電子工学的な用途で、電気共振子が必要とされている。例えば、多くの無線通信デバイス、無線周波数（ｒｆ）およびマイクロ波周波数共振子は、信号の受信および伝達を改善するフィルタとして使用されている。フィルタは、通常、インダクタおよびキャパシタ、ならびに最近ではレゾネータ（共振子）を備えている。

電子デバイスの要素のサイズを縮小することが望ましいことは明らかである。しかし、多くの公知のフィルタ技術では、システム全体を小型化することには限界がある。構成要素のサイズ縮小の必要性から、圧電効果を基にした種類の共振子が登場した。この圧電ベースの共振子では、圧電材料中で音響共振モードが発生する。この音響波は、電気的な用途で使用するために電波に変換される。

圧電共振子の１種に、薄膜バルク音響共振子もしくは圧電薄膜共振子（Film Bulk Acoustic Resonator、ＦＢＡＲ）がある。ＦＢＡＲの利点は小型であるということであり、集積回路（ＩＣ）の製造機器および製造技術への応用に適している。ＦＢＡＲは、音響積層体を備えており、この積層体は、特に、２つの電極間に堆積させた圧電材料の層を有している。音響波は、音響積層体を横切る共振を生じさせ、その波の共振周波数は、音響積層体の材料によって決定される。

ＦＢＡＲの原理は、石英のようなバルク音響共振体と類似しているが、ＧＨｚの単位の周波数で共振するようにスケールダウンされている。ＦＢＡＲの厚みはミクロンのオーダーにあり、その長さおよび幅の寸法は数百ミクロンであるので、ＦＢＡＲは、有利に、公知の共振子と比べてコンパクトに構成されている。

バルク音響共振子は、伝搬方向に伝搬ベクトル（ｋ）を有する縦方向の力学波である厚み縦振動（thickness-extensional）モードもしくはＴＥモードのみを励振することが望ましい。ＴＥモードは、望ましくは、圧電層の厚み方向（例えばｚ方向）に伝達する。

残念ながら、望ましいＴＥモード以外に、音響積層体中で発生するレイレイ−ラムモード（Rayleigh-Lamb mode）として知られる横モードも存在する。このレイレイ−ラムモードは、望ましい動作モードであるＴＥモードの方向に垂直なｋベクトルを有する力学波である。この横モードは、圧電材料の面の次元（本発明の場合にはｘ、ｙ方向）で伝達する。

横モードは、それがもたらす悪い影響の中でも、特に、ＦＢＡＲフィルタの通過帯域応答に有害な影響を与える。具体的には、レイレイ−ラムモードが、共振子の横方向の寸法によって決定される共振周波数で別個のモードを構築する。その結果、フィルタの通過帯域部分の挿入損失を測定する際、フィルタでのエネルギー入射が出力まで通過せずに「サックアウトされ（sucked out）」もしくは吸い取られて、熱または他の機械エネルギーとして変換されてしまう「リップル（ripples）」または「ディング（dings）」が通過帯域において観察される。

これまで、公知のＦＢＡＲの挿入損失ならびに品質ファクタもしくはＱ値を改善する試みがなされてきたが、特定の欠点は残っている。さらに、ウェハの「リアルエステート（real estate）」（ウェハの使用面の価値）はまだ特別高価であるので、ウェハの各単位面積の利用を、静電放電が可能な限度内で最大限にする必要がある。

したがって、必要とされているのは、少なくとも上述の公知の欠点を克服した音響共振子構造および電気フィルタである。

本発明の例示的な態様によれば、電気共振子は、少なくとも２つの湾曲したもしくは曲線の辺、および少なくとも１つの実質的に直線の辺を有する第１の電極を備えている。この共振子は、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極を備えている。さらに、第１の電極と第２の電極との間に設けられた圧電材料の層を備えており、この層の厚みに沿って（層厚の方向に）厚み縦振動モード（ＴＥモード）が伝搬する。

本発明の別の例示的な態様によれば、電気共振子構造は、複数の電気共振子を備えている。各電気共振子は、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第１の電極と、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた圧電材料の層とを備えている。厚み縦振動モード（ＴＥモード）は、層の厚み方向に沿って伝搬する。

本発明のさらに別の例示的な態様によれば、電気フィルタは、１つ以上の共振子を備えている。各電気フィルタは、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第１の電極と、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた圧電材料の層とを備えており、厚み縦振動モード（ＴＥモード）は、層の厚み方向に沿って伝搬する。

本発明の例示的な態様は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって、十分に理解されるであろう。様々な特徴は、必ずしも正しい縮尺で描かれている訳ではないことを強調しておく。実際、寸法は、説明が分かり易くなるように適宜拡大または縮小されていてよい。応用可能かつ実用的であれば、同じ構成要素を指すのに同じ番号を使用する。

「ある」（「a」または「an」）という語は、本明細書では、１つまたは１つより大きなという意味で使用する。

「複数の」という語は、本明細書では、２つまたは２つより大きなという意味で使用する。

「曲線の」という語は、本明細書では、円錐の断面の平面の湾曲（円錐曲線）の少なくとも一部であるか、または湾曲部もしくは滑らかに丸い屈曲部を有するもしくはそれにより特徴付けられるという意味で使用する。

「凸状の」という語は、本明細書では、球の外面のように、外方に向かって湾曲するもしくは隆起する表面もしくは境界を有する、という意味で使用する。

「凹状の」という語は、本明細書では、内方に向かって湾曲する表面もしくは境界を有する、という意味で使用する。

以下の詳細な記述では、限定のためではなく説明のために、本発明の教示に基づく例示的な態様が十分に理解されるように特定の詳細を以下に示す。しかし、本開示の利益を享受する当業者には、別態様が、ここに開示の特定の詳細から逸脱していても本教示に基づいていれば、添付の特許請求の範囲内にあることは明らかである。さらに、公知の装置および方法に関する記述は、例示的な態様の説明が不明瞭とならないように省略されていることもある。このような方法および装置が、本発明の教示の範囲内にあるのは明らかである。

図１に、本発明の例示的な態様による電気共振子構造１００の断面図を示す。図示の例では、構造１００はＦＢＡＲ構造である。共振子構造１００は、第１の電極１０２と接触する第１の表面と、第２の電極１０３と接触する第２の表面とを有する圧電材料の層１０１を備えている。電極１０２、１０３は、導電性材料を含み、層１０１の厚みの方向であるｚ方向での電界の振動を提供する。より詳細には、この例示的な態様では、ｚ軸は、共振子のＴＥ（縦方向）モードの軸である。

圧電層１０１および電極１０２、１０３は、シリコンもしくは別の半導体材料または別の適切な材料であってよい基板１０５の選択的なエッチングによって形成された空洞１０４にわたされて架設されている。したがって、共振子１００は、圧電層を介して電気的に接続されていてよい機械的共振子もしくは力学的共振子である。別の共振子１００に接続した場合に得られる共振子のアレイは、電気フィルタとして機能できる。ＦＢＡＲを機械的に共振させるようにする別の架設形式も可能である。例えば、米国特許第６１０７７２１号に開示されているように、共振子１００を、基板内もしくは基板上に設けられた不整合音響ブラッグ反射体（図示せず）上に配置することができる。この開示内容全体は、具体的には、参照により本開示に組み込まれる。

共振子構造１００は、公知の材料を使用して公知の半導体加工方法によって製造することができる。図示の構造１００は、Rubyらに付与された米国特許第５５８７６２０号、第５８７３１５３号および第６５０７５８３号の教示に基づいて製造することができる。これらの発明の開示内容は、具体的には、参照により本発明に組み込まれる。これらの特許に記載された方法は代表的なものであり、当業者が実施する範囲内で他の製造方法および材料も可能であることを強調しておく。

前述のように、圧電層１０１のｚ方向に沿った交流電界を利用した場合、層１０１で力学波が発せられる。共振子の形成において有用な力学波は、ｚ方向でｋベクトルを有する縦方向の波である。機械的な共振周波数は、音の所与の位相速度に対し、デバイス内を縦方向に伝搬する音波の半波長がデバイスの全厚に等しくなるような周波数である。ｚ方向での所望のＴＥ（もしくは膨張弾性）モードに対しては、共振周波数（ｆ_ｄ）は、（Ｃ_ＴＥ／２Ｌ）で得られ、この場合、Ｃ_ＴＥは、ＴＥモードの音速である。「Ｌ」は、金属電極に挟まれた圧電層１０１の重み付けされた（補正された）全厚（ｚ方向）である。重み関数（補正関数）は、電極での音速が圧電層と比較して異なるために利用する。

音速は、光速よりも４桁以上小さいので、得られる共振子１００が、公知の電気共振子と比較して極めて小型となり得ることは当業者に明らかであろう。例えば、ＧＨｚ範囲でのフィルタリングが必要となる用途では、共振子は、１方向で１００〜２００ミクロンの面次元（図示の座標系によればｘ、ｙ）の寸法および数ミクロン以下の厚み（ｚ方向）を有するように構成されていてよい。

図２は、本発明の例示的な態様によるＳＢＡＲ２００の断面図である。ＳＢＡＲ２００は、機械的に結合された積層型のＦＢＡＲ構造を含む。よく知られているように、ＳＢＡＲ２００は、電気通過帯域フィルタとして使用することができる。ＳＢＡＲ２００は、圧電材料の第１の層２０１と、圧電材料の第２の層２０２とを備えている。第１の電極２０３は第１の層２０１の下に設けられており、第２の電極２０４は、第２の層２０２上に設けられている。第３の電極２０５は、第１の層２０１と第２の層２０２との間に設けられている。第１の層２０１の共振周波数で、第１の電極２０３および第２の電極２０５を電気信号が横切ると、機械的エネルギーを第２の層２０２へ伝達する。発生された機械的振動は、第２の電極２０３および第３の電極２０４それぞれを横切る電位信号へとそれぞれ変換される。

上述のように、レイレイ−ラム（横）モードは、圧電層１０１、２０１、２０２のｘ、ｙ次元にある。このような横モードは、ｚ方向を進む縦モードの界面モード変換によって、また、共振子の、電極が設けられている領域と電極がない周囲領域との間の実効速度の差に起因する、ＴＥモードおよび様々な横モード（例えば、Ｓ０モードおよび０次および１次のたわみモードＡ０およびＡ１）の両方に対するゼロでない伝搬ベクトルｋ_ｘおよびｋ_ｙの生成によって、生じる。モード変換は、波が、異なる音響インピーダンスおよび入射角度を有する材料間の界面に衝突した時に起こる。例えば、縦波が所定の角度で界面に入射した場合、波のエネルギーの一部が横方向の粒子の運動を生ぜしめ、剪断波（横波）が発生する。よって、相違する材料の界面に縦波が入射すると、縦波および剪断波の反射が起こり得る。さらに、反射したこれらの波は、材料中で重なる（混合する）。

図示の例では、圧電層１０１、２０１、２０２と別の材料（例えば空気または金属）との界面では、ｚ方向に近い（が正確にはｚ方向ではない）方向で伝達する縦モードは、反射して圧電層内に戻ることのある剪断垂直波（ＳＶ）および縦平面波（Ｐ）にモード変換し得る。４つの１次モード（固有解）は、レイレイ−ラム波とも呼ばれ、横方向に発せられ得るものである。これらの４つの１次レイレイ−ラムモードは、ゼロ次の対称（Ｓ_０）および非対称（Ａ_０）モード、ならびに１次の対称（Ｓ_１）および非対称（Ａ_１）ラムモードである。

その供給源に関係なく、横ラムモードは、多くの共振子の用途において寄生性がある。例えば、寄生横モードは、縦モードで利用できるエネルギーを奪い、共振デバイスのＱ値を低下させることがある。Ｓ_１１パラメータのスミスチャートのＱ円において、Ｑの急激な低下がはっきりと観察され得る。このＱの急激な低下は、「ラットル（rattles）」として知られている。さらに、周波数に対する挿入損失（Ｉｎ（Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ））のプロットにおいて、エネルギー損失は、寄生横方向モードの共振周波数に対応する挿入損失の低下として観察される。この損失は、しばしば、「サックアウト」と呼ばれる。

本明細書により詳細に記載された例示的な態様によれば、フィルタの通過帯域応答におけるサックアウトおよび単一の共振子のＱ円測定におけるラットルの大きさを小さくするための手段が講じられている。

このような手段の１つは、アポディゼーション（apodization）として知られている。アポディゼーションは、２辺が平行でなくかつ２辺がなす角度が９０°または有理角（rational angles）（有理数で表現できる角度）でない共振圧電構造を形成することを含む。非平行の辺を設けることおよび辺がなす角が直角でないことによって、横モードの実効行路長が増大する。実効行路長の増大によって、寄生基本モードの周波数が低下する。

例えば、電極によって形成された正方形または長方形の共振子において、ｎ次の横モードの周波数は、
ｆｎ＝Ｃ_ＲＬ・ｎ／（２・Ｌ）
［式中、ｎ＝１、２、３、４…であり、Ｃ_ＲＬは、特定のレイレイ−ラムモードの音速であり、Ｌは電極によって画定される２辺間の距離である］で表される。係数「２」は、横モードのエネルギーが、一方の辺から対向するもう一方の辺へと移動しなくてはならないので全伝達長さ（往復）が２・Ｌとなることによる。

しかし、レイレイ−ラムモードが、アポダイズされた共振子の辺から発せられた場合、レイレイラム波の行路は、共振子の全ての辺からの複数の反射が得られる。効果的な「往復」の行路長が、単なる２・Ｌよりも何倍も大きくなることが分かるだろう。通常、正方形の共振子の面次元の寸法は、厚みの寸法の１００倍のオーダーにある。正方形または長方形の共振子の「往復」の行路長は２・Ｌであり、この場合、Ｌは、対向する辺の間の距離である。

アポディゼーションによって、基本横モードのより高次元の調波のみが通過帯域に存在するようになる。知られているように、ｚ方向に沿った縦モードの横モードへの結合は、横モードの次数に反比例する。よって、１０次の波長は、基本モードの１／１０のエネルギーを結合する。

アポディゼーションによって、基本横モードおよび調波の数が増えるが、より高い次元の横調波への結合がモードの次元に反比例するので、スミスチャートでのＱカーブの「スムージング（smoothing）」が、多くのラットルによる、しかし、大きさが極めて小さい特定の周波数範囲にわたって行われる。さらに、アポディゼーションの詳細は、Larson IIIらへの米国特許第６２１５３７５号およびRichard Rubyらによる「The Effect of Perimeter Geometry on FBAR Resonator Electrical Performance」に記載されている。Microwave Symposium Digest、2005 IEEE MTT-S International、２１７〜２２１頁（２００５年６月１２日）に記載されている。この特許および論文の開示内容は全て、具体的に、参照により本発明に組み込まれる。

本明細書に記載の例示的な態様によれば、面積の周長に対する比を増大させて、Ｑ値を改善する。具体的には、モード変換によって生じた横モードは、重ねられている電極によって画定されるようなＦＢＡＲ共振子の周辺に入射した時、損失エネルギーを生じる。このように、横モードのエネルギーの少なくとも一部は、圧電層／電極および支持基板またはフレームの界面で伝達される。境界条件に基づく反射の際にエネルギーの一部が保たれる一方で、波（反射波等）が共振子の辺に入射する度に、エネルギーの一部が損失する。よって、所与の面積に対し、周辺長を減少させれば損失は低減し、Ｑ値も増大するであろう。このように、圧電材料の層の所与の領域に対して周長を低減することが有用である。

所与の面積に対し、面積の周長に対する比は、円形状で最大となる。楕円が次に大きく、最小の比はマンハッタン幾何構造、例えば正方形または三角形で得られる。円は、横モードがより強くなるため、ＦＢＡＲの用途では望ましくないことがある（波動解が正弦関数である直交座標と同じく、円の固有解はベッセル関数である）。これに対し、楕円および別の「曲線のもしくは湾曲した」幾何学形状は有用である場合が多い。しかし、上述のように、ウェハリアルエステートは常に高価であるので、製造時のおよび最終製品のアレイでのＦＢＡＲのパッキング密度は、デバイスが約２０ミクロン以下に近づけないことが要求されるＥＳＤ限界内で増大させると有用である。

曲線の幾何学形状は、改善されたパッキング密度で最も伝導性が低く、マンハッタン幾何学形状は最も伝導性が高いことが明らかとなろう。よって、ここに記載の例示的な態様によれば、曲線の形状および（アポダイズされた）マンハッタン幾何学形状を組み合わせ、これにより、Ｑ値およびパッキング密度がそれぞれ改善される。

図３に、本発明の例示的な態様による電極３００の上面図を示す。電極３００は、上述の電極１０３、２０５の１つであってよく、よって、上述のＦＢＡＲ１００またはＳＢＡＲ２００の構成要素であってよい。

電極３００は、少なくとも２つの曲線辺を備えている。この態様では、第１の曲線辺３０１は、第２の曲線辺３０２に隣接している。この態様では、２つの曲線辺が設けられているが、２つ以上の曲線辺を有する別の幾何学形状とすることも可能である。曲線辺の弧の長さが同じであれば、凹状の辺が面積の対周長比を効果的に減少させることは理解されるであろう。これは、よって、非生産的であり、共振子のＱ値に対して有害であり得る。そのため、例示的な態様による曲線辺は、凸状であって凹状でない。

有利には、曲線辺３０１、３０２が面積の対周長比を増大させ、これにより、寄生モードに対するエネルギー損失を低下させ、所定の形状に加工された辺を備えている共振子のＱ値が向上する。

電極３００は、第１の直線辺３０４および第２の直線辺３０５を有している。この態様では、第１および第２の直線辺３０４、３０５は隣接している。直線辺３０４および３０５は平行でなくかつ互いに直角をなしていない。このように、直線辺３０４、３０５はアポダイズされ、有用に、多くの調波にわたる横モードのエネルギーを拡大させることによって、ラットルおよびサックアウトを「滑らかにする」（抑える）。さらに、本明細書に記載するように、直線辺３０４、３０５は、パッキング密度に関し、特に有利である。

図示の態様では、２つの直線辺が設けられている。しかし、本教示により、さらに多い直線辺が設けられていてもよいが、直線辺は１つなくてはならない。その数に関わらず、直線辺は、平行でなく、隣接する辺がなす角度が直角になることを回避し、さらに他の有理角（例えば、３０°、４５°、６０°等）を回避するように選択される。一般的に言えば、２つの直線辺は、ｐおよびｑを整数として、ｍｏｄ ｐπ／ｑの角度を形成しないようになっている。

図４に、例示的な態様による電極のアレイ４０１を形成している複数の電極３００を含む基板４００の部分的な上面図を示す。アレイ４０１は、基板４００上に形成された数個の電極３００であってよい。見て分かるように、アレイの電極の形状は実質的に同じであるのが、必ずしもそうである必要はない。

点線で示すように、アレイ４０１は、１つまたは複数の態様による共振子の、図示のものと同じまたは異なるパターンの追加的な電極（図示せず）を含んでいてよい。追加的な電極は、共振子のＱ値を向上させるための本発明の教示を反映させた曲線辺および直線辺を有している。別態様では、アレイ４０１は、ＦＢＡＲまたはＳＢＡＲデバイスにおいて選ばれた数の共振子を備えている共振子構造の一部であってよい。明らかに、１つのデバイス内で複数の独立の共振子が設けられている場合が多い。

接触部および電気的接続部、圧電層（図示せず）および当業者が考える範囲内での他の素子に対し、基板４００上で金属化（図示せず）が施される。これらのおよび別の素子は、本願に組み込まれているLarsonらへの特許に記載されている方法または別の公知の方法によって基板内または上に製造される。アレイ４０１は、さらなるパッケージングのためにダイスカットされてよい。

図示のように、アレイ４０１は、最も接近した電極の直線辺が、実質的に隣接するように構成されている。このように、直線である各電極の辺４０２および３０４が隣接するように配向されており、これにより、パッキング密度が向上する。さらに、辺３０５も、パッキング密度を向上させるように隣接していてもよい。図示の例では、最も接近する電極の隣接辺が直線であるが、その同じ電極の曲線辺は隣接していない。特定の態様でも、曲線辺は、他の曲線辺と隣接していない。

図４に示す態様では、アレイは、実質的に同一の電極３００を備えている。しかし、本教示では、アレイ４０１の少なくとも１つの電極３００が他の電極と同一でないことも可能である。例えば、パッキング密度を向上させるために、１つ以上の電極が異なる形状であり、少なくとも２つの曲線辺および必要に応じてアポディゼーションされた少なくとも１つの直線辺を含む。別の例では、より多くの曲線辺を備えている電極を、アレイ４０１のエッジに沿って使用することもでき、これにより、Ｑ値が向上する。特定の態様では、電極の幾何学形状は異なるが、面積の対周長比が実質的に同じになっており、また別の態様では、比が同じではない。

アレイ４０１は、本開示によって可能な単に例示的な幾何学形状であることを強調しておく。一般に、少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの直線辺を含む辺の組合せが考えられる。このような別の幾何学形状は、本開示の利益を享受する当業者が実施可能な範囲内のものである。

図５Ａに、本発明の例示的な態様によるフィルタ構造５００の断面図を示す。この態様では、２つの共振子５０１、５０２を示す。もちろん、この態様は、単に例示的なものであって、もっと多くの共振子を組み込むことができる。例えば、共振子のアレイ４０１を使用して、フィルタ構造５００を実現することができる。さらに、フィルタ構造５００およびその共振子構造は、Bradleyらへの米国特許第６６４２６３１号、Rubyへの第６３７７１３７号および第６４６９５９７号、Rubyらへの第６４７２９５４号、ならびにFigueredoらへの第６７１０６８１号のうち１つ以上の教示に基づくものであってよい。これらの特許の開示内容全体は、具体的には、参照により本願に組み込まれている。

さらに、フィルタ構造５００の共振子５０１、５０２は、Rubyらへの米国特許第６７１４１０２号、Bradleyらへの米国特許第６８７４２１１号および第６７８７０４８号、ならびにLarson IIIらへの第６９４６９２８号の教示に基づいて製造することができる。これらの特許の開示内容全体は、具体的には、参照により本願に組み込まれている。これらの特許文献に記載の方法は、代表的なものであって、当業者が通常考える範囲内での他の製造方法が可能である。

構造５００は基板５０３を含み、この基板５０３は、半導体基板、例えばシリコンまたは別の適切な材料であってよい。第１の共振子５０１は、基板５０３上に設けられている第１の電極５０５、この第１の電極５０５上に設けられている圧電材料の層５０４、およびこの圧電層５０４上に設けられている第２の電極５０６を含む。空洞５０７が基板５０３内に形成されており、第１の共振子５０１の音響積層体に対する空気界面を提供している。

第２の共振子５０２は、第１の電極５０８および第２の電極５１０を備えており、これらの電極間に層５０４が設けられている。これらの層は、第２の共振子５０２の積層体を形成し、空気界面を提供する空洞５１１上に設けられている。

電極５０５、５０６、５０８および５１０のそれぞれは、図１〜４の態様に関連して説明したような辺を有している。このように、パッキング密度、Ｑ値および挿入損失特性は、上述のように改善される。

この態様では、フィルタ構造５００のパッキング密度は、電極５０５、５０６、５０８および５１０の直線辺が最も接近するように設けることによって、改善される。よって、領域５０９は、各直線辺間のスペースである。

図５Ｂに、フィルタ構造５００の上面図を示す。図５Ｂに、パッキング密度、Ｑ値の改善がなされ、フィルタの通過帯域における「サックアウト」が低減された電極の特徴をより明確に示す。詳細には、上述したように、電極５０６、５１０は、隣接する辺が直線辺であるように配向されている。この態様では、電極５０６の直線辺は、電極５１０の直線辺に隣接しており、これらの隣接する電極間には領域５０９が設けられている。追加的な辺を備えている別の態様の配置では、残りの電極の直線辺を、最も接近した電極の直線辺（図示せず）に隣接して設けることができ、これにより、より高い密度でパッキングされたフィルタ構造が実現できる。このような配置は、例えば図４に示したものである。

最後に、上述の電極のように、各電極５０６、５１０の少なくとも２つの辺が曲線となっている。これにより、共振子のＱ値および上述の挿入損失特性が改善される。

図６に、本発明の例示的な態様による共振子構造６００の上面図を示す。共振子構造６００は、上述の例示的な態様に関連して説明した共通の多くの特徴を含む。これらの特徴、つまり、構造、材料および製造技術の多くは、この態様の説明が不明瞭になることを回避するためにここで再度説明しない。

共振子構造６００は、基板上（図示せず）に形成された圧電材料の層６０２上に設けられた電極６０１を含む。実質的に電極６０１と同一の他の電極（図示せず）を、圧電材料の層６０２の下に設け、電極６０１と位置揃えして共振子構造を完成させる。

電極６０１は、第１の直線辺６０３および第１の直線辺６０３に隣接した第２の直線辺６０４を有している。この第１および第２の直線辺６０３、６０４は直交しておらず、上述したように有理角をなして設けられていることもない。

電極６０１は、第１の曲線辺６０５、第２の曲線辺６０６および第３の曲線辺６０７も有する。第１の曲線辺６０５は、第２の曲線辺６０６に隣接しており、第２の曲線辺６０６は第３の曲線辺６０７に隣接している。

図示の例では、基板上に複数の電極を設けることもできる。上述のように、直線辺６０３、６０４は、有利には、最も接近した電極（図示せず）の直線辺に隣接する。これにより、基板上に製造された共振子のパッキング密度が向上する。複数の共振子を利用する応用例（例えばフィルタ）では、パッキング密度を改善することによって、得られるデバイスのサイズも縮小する。

さらに、上述のように、複数の曲線辺は、有利には、電極６０１の面積の対周長比を増大させるので、共振子構造６００のＱ値および共振構造６００を含む電極フィルタの挿入損失特性が増大する。

本発明の例示的な態様によれば、電気共振子は、少なくとも２つの曲線の辺および少なくとも１つの実質的に直線の辺を有する。当業者は、本発明の開示に基づく、添付の特許請求の範囲内での多くの変形態様が可能であることを理解するであろう。これらのおよび他の変形態様は、本明細書、図面および特許請求の範囲を読み検討することによって、明らかとなろう。したがって、本発明は、本発明の思想および添付の特許請求の範囲内に限って制限される。

本発明の例示的な態様によるＦＢＡＲの断面図である。 本発明の例示的な態様による積層型バルク音響共振子（ＳＢＡＲ）の断面図である。 本発明の例示的な態様による電気共振子の電極の上面図である。 本発明の例示的な態様による電気共振子の電極のアレイの上面図である。 本発明の例示的な態様による１つ以上のＦＢＡＲを備えているフィルタの断面図である。 図５Ａに断面図を示したフィルタの上面図である。 本発明の例示的な態様による電気共振子の電極の上面図である。

符号の説明

１００、２００、６００ 電気共振子構造
５００ フィルタ構造
１０２、２０３、５０５、５０８ 第１の電極
１０３、２０４、５０６、５１０ 第２の電極
２０５ 第３の電極
１０１、２０１、２０２ 圧電材料の層
３０１、３０２、６０５、６０６、６０７ 曲線辺
３０４、３０５、４０２、６０３、６０４ 直線辺
５０１、５０２ 共振子

Claims (17)

1. 電気共振子であって、
   少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第１の電極と、
   少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた圧電材料の層と
   を備えており、
   前記第１の電極および前記第２の電極のそれぞれが、別の少なくとも１つの実質的な直線辺をさらに有し、
   前記第１の電極の２つの直線辺または前記第２の電極の２つの直線辺が、ｐπ／ｑの角度をなさず、ここでｐおよびｑは整数であり、
   厚み縦振動モード（ＴＥモード）が、前記層の厚みに沿って伝搬する、電気共振子。
2. 前記曲線辺が凹状でない、請求項１に記載の電気共振子。
3. 前記第１の電極の直線辺または前記第２の電極の直線辺が平行でない、請求項１に記載の電気共振子。
4. 少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第３の電極と、
   前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられた別の圧電材料の層と
   をさらに備えており、
   前記第３の電極が、少なくとも１つの別の実質的な直線辺をさらに有し、
   前記第３の電極の２つの直線辺が、ｐπ／ｑの角度をなさず、ここでｐおよびｑは整数であり、
   厚み縦振動モード（ＴＥモード）が、前記別の圧電材料の層の厚みに沿って伝搬する、請求項１に記載の電気共振子。
5. 前記曲線辺が凹状でない、請求項４に記載の電気共振子。
6. 前記第３の電極の直線辺が平行でない、請求項４に記載の電気共振子。
7. 複数の電気共振子を備えている電気共振子構造であって、前記共振子が、
   少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第１の電極と、
   少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられている圧電材料の層と
   を備えており、
   前記各電極が、少なくとも１つの別の実質的な直線辺をさらに有し、
   前記第１の電極の２つの直線辺または前記第２の電極の２つの直線辺が、ｐπ／ｑの角度をなさず、ここでｐおよびｑが整数であり、
   厚み縦振動モード（ＴＥモード）が、前記層の厚みに沿って伝搬する、電気共振子構造。
8. 前記曲線辺が凹状でない、請求項７に記載の電気共振子構造。
9. 前記第１の電極の直線辺および前記第２の電極の直線辺が平行でない、請求項７に記載の電気共振子構造。
10. 前記第１の電極の直線辺が、前記第２の電極の直線辺に隣接している、請求項７に記載の電気共振子構造。
11. 前記複数の電気共振子のそれぞれが、
    少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第３の電極と、
    前記第２の電極と前記第３の電極との間に設けられているさらなる圧電材料の層と
    をさらに備えており、
    前記第３の電極が、別の少なくとも１つの実質的な直線辺を有し、
    前記第３の電極の２つの直線辺が、ｐπ／ｑの角度をなさず、ここでｐおよびｑは整数であり、
    厚み縦振動モード（ＴＥモード）が、前記さらなる圧電材料の層の厚みに沿って伝搬する、請求項７に記載の電気共振子構造。
12. 前記曲線辺が凹状でない、請求項１１に記載の電気共振子構造。
13. 前記第３の電極の直線辺が平行でない、請求項１１に記載の電気共振子構造。
14. 前記第３の電極の直線辺の１つが、前記第１の電極の直線辺に隣接しているか、または前記第２の電極の直線辺に隣接している、請求項１１に記載の電気共振子構造。
15. １つ以上の共振子を備えている電気フィルタであって、前記共振子のそれぞれが、
    少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第１の電極と、
    少なくとも２つの曲線辺および少なくとも１つの実質的な直線辺を有する第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられている圧電材料の層と
    を備えており、
    各電極が、別の少なくとも１つの実質的な直線辺を有し、
    前記第１の電極の２つの直線辺または前記第２の電極の２つの直線辺が、平行でなくかつ９０°の角度をなさず、
    厚み縦振動モード（ＴＥモード）が、前記層の厚みに沿って伝搬する、電気フィルタ。
16. 前記曲線辺が凹状でない、請求項１５に記載の電気フィルタ。
17. 前記第１の電極の直線辺または前記第２の電極の直線辺が平行でない、請求項１５に記載の電気フィルタ。
    

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