JP4721779B2

JP4721779B2 - 音響共振器

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Publication number: JP4721779B2
Application number: JP2005169397A
Authority: JP
Inventors: ホンギュン・フェン; ロナルド・エス・ファジオ; ポール・ディー・ブラドレイ; リチャード・シー・ラビー
Original assignee: アバゴ・テクノロジーズ・ワイヤレス・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: GB2415307B; US7161448B2; GB0511765D0; US20050275486A1; GB2415307A; JP2006005924A

Description

本発明は、音響共振器に関する。

電子機器のコストとサイズの削減というニーズにより、小型の信号フィルタリング素子に対するニーズが生まれている。ＦＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Resonator、圧電薄膜共振器）及びＳＢＡＲ（Stacked Thin Film Bulk Wave Acoustic Resonator）は、これらのニーズに応える可能性を有するフィルタ素子の１つのクラスを代表している。そして、これらのフィルタをＦＢＡＲと総称することも可能である。ＦＢＡＲは、薄膜圧電（Piezoelectric：ＰＺ）材料内のバルク縦音波（Bulk longitudinal acoustic wave）を使用する音響共振器（acoustic resonator）から構成される。通常、ＦＢＡＲは、２つの金属電極間に挟持されたＰＺ材料のレイヤを含んでいる。そして、このＰＺ材料と電極の組み合わせをその外辺部において支持することにより、この組み合わせを空気中に吊るしている。

２つの電極間に電界を生成すると、ＰＺ材料により、この電気エネルギーのいくらかが音波の形態の機械エネルギーに変換される。この音波は、電界と同一の方向に伝播し、ある周波数、例えば共振周波数で、電極／空気インターフェイス（electrode-air interface）において反射する。このデバイスは、共振周波数において電子的な共振器（electric resonator）として使用することができる。そして、それぞれがＲＦフィルタ内の素子となるように、複数のＦＢＡＲを組み合わせることが可能である。

理想的には、共振エネルギーは、この縦モード（longitudinal mode）に「トラップ（trap、捕捉）」される。しかしながら、実際には、寄生横モード（parasitic lateral mode）（及び、その他の非縦モード（non-longitudinal mode））が存在する。そして、これらのモードは、所望の縦モードからエネルギーを取り出すべく作用する。又、これらの寄生モードのいくつかは、共振器のエッジ（edge）の影響を受けるため、損失が非常に大きい。そして、この損失は、シャープな「高Ｑ（high-Q）」モード（Ｑ円（Q circle）内において、「がたがた（rattle）」に見える）及び「低Ｑ（low-Q）」損失（lossy）モード（広帯域損失が大きい）の両方において現れる。

これら及びその他の理由から、本発明に対するニーズが存在している。

本発明の一態様によれば、基板、第１電極、圧電材料のレイヤ、第２電極、及び引っ込み領域（recessed region）を含む音響共振器が提供される。基板は、第１表面を備えている。第１電極は、基板の第１表面に隣接している。圧電材料のレイヤは、第１電極に隣接している。第２電極は、圧電材料のレイヤに隣接している。第２電極は、多角形として成形された第２電極外辺部（perimeter）を備えている。引っ込み領域は、第２電極に隣接している。引っ込み領域は、引っ込み領域外辺部を定義する形状を備えている。引っ込み領域外辺部は、第２電極外辺部よりも引っ込んでいる。

添付の図面は、本発明を十分に理解できるように含まれているものであり、本明細書に包含され、その一部を構成している。これらの図面は、本発明の実施例を示しており、記述内容と共に、本発明の原理を説明するためのものである。本発明のその他の実施例及び本発明の意図する利点の多くについては、以下の詳細な説明を参照することにより、その理解が深まり、容易に理解することができよう。尚、図面の各要素は、必ずしも、それぞれの相対的な正確な比率を表してはいない。又、類似の参照符号により、対応する類似の部分を示している。

以下の詳細な説明においては、添付の図面を参照しているが、これらの図面は、本明細書の一部を構成するものであり、これらの図面には、本発明を実施可能な特定の実施例が一例として示されている。この観点において、「最上部」、「底部」、「前」、「後」、「先行する（Leading）」、「遅行する（Trailing）」などの方向に関する用語は、説明対象の図面の向きを基準として使用している。本発明の実施例のコンポーネントは、いくつかの異なる向きに配置可能であるため、これらの方向に関する用語は、例示を目的として使用されており、決して限定を意図するものではない。又、本発明の範囲を逸脱することなしに、その他の実施例も利用可能であり、構造的又は論理的な変更を加えることが可能であることを理解されたい。従って、以下の詳細な説明は、限定を意味するものとして解釈するべきではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義されているとおりである。

図１及び図２は、ＦＢＡＲ１０の一実施例を示している。このＦＢＡＲ１０は、フィルタ素子として使用可能であり、本発明の一実施例による音響共振器の一形態である。尚、その他の形態の共振器を本発明のその他の実施例によるフィルタ素子として使用することも可能である。例えば、ＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）又はその他の音響共振器との関連で、本発明を使用することができよう。

図１は、ＦＢＡＲ１０の平面図であり、図２は、図１の線２−２に沿って取得した断面図である。このＦＢＡＲ１０は、基板１２、窪み（depression）１４、第１電極１６、圧電（ＰＺ）レイヤ１８、及び第２電極２０を含んでいる。第２電極２０は、エッジ２９を備えている。又、第１接点（contact）２２が第１電極１６に接続されており、第２接点２４が第２電極２０に接続されている。これらの第１接点２２及び第２接点２４は、第１電極１６及び第２電極２０の電圧源への接続を容易にするためのものである。

第１電極１６、ＰＺレイヤ１８、第２電極２０は、総体として、ＦＢＡＲ薄膜（membrane）２１を形成している。このＦＢＡＲ薄膜２１は、基板１２の表面１７に隣接しており、窪み１４の上方に吊るされて（suspended over depression 14）、電極／空気インターフェイスを提供している。一実施例においては、窪み１４は、基板１２の一部をエッチングによって除去することによって生成される。この窪み１４は、十分な電極／空気インターフィイスがＦＢＡＲ薄膜２１の下方に生成されるように、十分に深くなっている。そして、窪み１４は、図１の破線によって示されている外辺部を備えている。

一実施例において、基板１２は、シリコン（Ｓｉ）から製造されており、ＰＺレイヤ１８は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から製造されている。或いは、この代わりに、その他の圧電材料をＰＺレイヤに使用することも可能である。一実施例においては、第１電極１６及び第２電極２０は、モリブデン（Ｍｏ）から製造可能である。或いは、この代わりに、その他の材料を電極に使用することも可能である。一実施例においては、第１接点２２及び第２接点２４は、金（Ａｕ）から製造可能である。或いは、この代わりに、その他の材料を接点に使用することも可能である。

図１に関連する座標系２５及び図２に関連する座標系２６は、ｚ軸があらゆるモードタイプの縦方向の音波（longitudinally-directed acoustic wave）に対応すると共に、ｘ軸とｙ軸が、圧縮又はシアモード（sheer-mode）タイプの横方向の音波（transversely-directed acoustic wave）を示すように配置されている。ＦＢＡＲ１０は、望ましい共振器モードとして薄膜圧電材料内においてｚ軸に平行な方向に伝播するバルク圧縮（bulk compression）音波又はシア音波を使用するべく設計されている。電圧の印加によって第１電極１６及び第２電極２０間に電界が生成されると、圧電材料により、この電気エネルギーのいくらかが音波の形態の機械エネルギーに変換される。そして、この音波は、参照符号２８によって示される電界と同じ方向に伝播し、ｚ軸に平行な電極／空気インターフェイスにおいて反射する。

機械的な共振において、このデバイスは、電気的な共振器となる。この機械的共振周波数とは、材料内での所与の音の複合位相速度（composite phase velocity）において、デバイス内を伝播する音波の半波長がデバイスの厚さの合計と等しくなる周波数である。

音の速度は、光の速度に比べて、大きさが４乗も小さいため、結果的に生成される共振器を非常に小型にすることができる。ギガヘルツ（ＧＨｚ）レンジのアプリケーションの共振器は、長さが１００ミクロン、厚さが数ミクロンのレベルの物理寸法に構成可能である。

ＦＢＡＲ１０を使用して帯域通過フィルタを設計すれば、このフィルタは、特定の周波数レンジの信号を通過させると共に、そのレンジ外の信号を抑圧することになる。例えば、１．８９〜１．９１ＧＨｚの周波数レンジを備える信号を通過させると共に、このレンジ外のその他の信号を抑圧するように、ＦＢＡＲ１０による帯域通過フィルタを設計可能である。ＦＢＡＲ共振器（純粋な（pure）縦モードのみを備える共振器）を使用したフィルタの通過帯域は、周波数の関数として非常に滑らかな通過帯域内の周波数応答を備えることになろう。しかしながら、ＦＢＡＲ共振器内の縦方向の音響モードの励起（excitation）により、横モード（lateral mode）も励起されることになる。

そして、これらの横モードの励起により、エネルギーが共振器から様々な手段によって結合を通じて取り出されることになる。即ち、第２レイヤ２０のエッジ２９における整合及び境界状態が不十分な場合には、圧電領域内へ「滴出する（dribbling）」熱またはエネルギーとして、エネルギーが浪費されることになる。いずれの場合にも、これらのエネルギーは、回収不能であり、従って、システムの損失となる。そして、このエネルギー損失により、デバイスの品質ファクタ、即ち、「Ｑ」が劣化することになる。「高Ｑ」高減衰モードの追加により、非常に鋭いピークと谷が生成され、「低Ｑ」高減衰モードの追加により、フィルタの通過帯域応答を全体的に劣化させる通過帯域応答のサグ（sag、たるみ）が生成される。

図３及び図４は、本発明によるＦＢＡＲ４０の実施例を示している。図３は、ＦＢＡＲ４０の平面図であり、図４は、図３の線４−４に沿って取得した断面図である。このＦＢＡＲ４０は、基板４２、窪み４４、第１電極４６、圧電（ＰＺ）レイヤ４８、第２電極５０、及び引っ込み領域（recessed region）６０を含んでいる。第２電極５０のエッジ５９と引っ込み領域６０のエッジ６９も、示されている。又、第１接点５２が第１電極４６に接続されており、第２接点５４が第２電極５０に接続されている。これらの第１接点５２及び第２接点５４は、第１電極４６及び第２電極５０の電圧源への接続を容易にするためのものである。

第１電極４６、ＰＺレイヤ４８、第２電極５０、及び引っ込み領域６０は、総体として、ＦＢＡＲ薄膜５１を形成している。このＦＢＡＲ薄膜５１は、基板４２の表面４７に隣接しており、窪み４４の上方に吊るされて、電極／空気インターフェイスを提供している。一実施例においては、窪み４４は、基板４２の一部をエッチングによって除去することによって生成されている。この窪み４４は、十分な電極／空気インターフェイスがＦＢＡＲ薄膜５１の下方に生成されるように、十分に深くなっている。一実施例においては、この深さは、数ミクロンのレベルである。そして、窪み４４は、図３に破線で示された外辺部を備えている。

一実施例において、基板４２は、シリコン（Ｓｉ）から製造されており、ＰＺレイヤ４８は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から製造されている。或いは、この代わりに、その他の圧電材料をＰＺレイヤに使用することも可能である。一実施例においては、第１電極４６及び第２電極５０は、モリブデン（Ｍｏ）から製造可能である。或いは、この代わりに、その他の材料を電極に使用することも可能である。一実施例において、第１接点５２及び第２接点５４は、金（Ａｕ）から製造可能である。或いは、この代わりに、その他の材料を接点に使用することも可能である。

一実施例においては、窪み４４の上方に架かるように、第１電極４６を基板４２の表面４７の一部の上に形成する。次いで、この第１電極４６上に、ＰＺレイヤ４８を形成し、このＰＺレイヤ４８上に、第２電極５０を形成し、この第２電極５０上に、引っ込み領域６０を形成する。第１電極４６及び第２電極５０は、堆積プロセスを使用して形成する。次いで、リフトオフプロセス（lift-off process）により、引っ込み領域６０を第２電極５０上に形成可能である。このリフトオフプロセスにおいては、第２電極５０を堆積させた後に、引っ込み領域６０を形成する領域を除いて、ウエハ全体をフォトレジストによって覆うことにより、マスク又はパターン化された領域を形成する。次いで、このパターン化された領域に引っ込み領域６０を形成し、この引っ込み領域６０を形成した後に、フォトレジストを洗い流す。

この引っ込み領域６０は、第１電極４６及び第２電極５０と同様に、Ｍｏ材料又はＭｏに属する金属のグループから製造可能であろう。又、これは、ＡｌＮ、プラチナ、ポリイミド、ＢＣＢ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、及びその他の誘電体、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３、ＰＺＴ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、及びその他の圧電材料などのその他の材料から製造することも可能であろう。

別の実施例においては、エッチングプロセスにより、第２電極５０上に、引っ込み領域６０を形成可能である。このエッチングプロセスにおいては、初期厚さの引っ込み領域６０を形成した後に、そのエッジから材料をエッチングによって除去することにより、最終的な寸法の引っ込み領域６０を形成する。

別個の金属被覆化（metallization）リフトオフ、或いは金属堆積（deposition）及びエッチングプロセスを使用して第２電極５０上に引っ込み領域６０を形成する以外にも、第２電極５０内に凹部形状をエッチングすることにより、同一の効果を実現可能である。換言すれば、ＦＢＡＲ４０の一実施例には、最初に単一のレイヤとして形成される引っ込み領域６０と第２電極５０が含まれている。このようにして、堆積プロセスを使用し、ＰＺレイヤ４８上に、第２電極５０と引っ込み領域６０の組み合わせを同一の材料から同時に形成する。そして、この堆積した組み合わせレイヤの上部部分の材料をエッチングによってエッジから除去することにより、引っ込み領域６０の最終的な寸法を定義するのである。

図４に関連する座標系５６と図３に関連する座標系５５は、ｚ軸が、あらゆるモードタイプの縦方向の音波に対応すると共に、ｘ軸とｙ軸が、圧縮又はシアモードタイプの横方向の音波を示すように配置されている。ＦＢＡＲ１０と同様に、このＦＢＡＲ４０も、望ましい共振器モードとして、ＰＺレイヤ４８内においてｚ軸に平行な方向に伝播するバルク圧縮音波又はシア音波を使用するべく設計されている。第１電極４６及び第２電極５０間に電界が生成されると、ＰＺレイヤ４８により、この電気エネルギーのいくらかが音波の形態の機械エネルギーに変換される。この音波は、参照符号５８によって示される電界と同一の方向に伝播し、ｚ軸に平行な電極／空気インターフェイスに反射する。しかしながら、第２電極５０上に引っ込み領域６０が提供されているＦＢＡＲ４０は、この反射した横音波を削減又は抑圧することにより、フィルタの内部の雑音を減少させ、フィルタとしてのその性能を向上させる。

図５は、スミスチャート上にプロットされた２つの模範的なＦＢＡＲのＱ円（Q circle）を示すと共に、１つのＦＢＡＲにおける反射横モード（reflected and lateral mode）の抑圧を示している。当技術分野において周知のように、スミスチャートとは、複素インピーダンスの極座標プロットであり、以下においては、これを使用して、ｓ１１及びｓ２２散乱パラメータの量（measure）を示している。これらのｓ１１及びｓ２２散乱パラメータは、後進波（backward wave）及び前進波（forward wave）の複素振幅の比率を表している。スミスチャートは、反射係数（reflection coefficient）のインピーダンスへの変換を支援し、配置されたインピーダンスの部分を単位円内にマッピングする。

一般的に、単位円を通過する水平軸は、実数インピーダンスを表しており、この軸の上部の領域は、誘導性（inductive）リアクタンスを表し、下部の領域は、容量性（capacitive）リアクタンスを表している。そして、チャートのゼロリアクタンスの左側の部分は、直列（series）共振周波数（ｆｓ）を表しており、これは、Ｑ円がスミスチャートの左側の実数軸と交差する場所に生成される。一方、チャートのゼロリアクタンスの右側の部分は、並列（parallel）共振周波数（ｆｐ）を表しており、これは、Ｑ円がスミスチャートの右側の実数軸と交差する場所に生成される。スミスチャート上におけるＦＢＡＲフィルタ特性のプロットが、スミスチャートの境界線に近ければ近いほど、そのＦＢＡＲのＱが高いことを表している。又、この曲線が滑らかであればあるほど、そのＦＢＡＲの内部の雑音は少ない。

この図５において、フィルタとしてのＦＢＡＲ４０の性能は、実線のＱ円ｓ１１によって示されており、引っ込み領域を有していない従来技術によるＦＢＡＲの性能は、破線のＱ円ｓ２２によって示されている。この図から明らかなように、ＦＢＡＲ４０においては、直列共振ｆｓの近傍におけるフィルタの品質が改善されている。Ｑ円ｓ２２の（特に、スミスチャートの左下象限における）不均一な部分又はくねくねした（squiggle）線は、従来技術によるＦＢＡＲの雑音を示すものである。この損失は、シャープな「高Ｑ」モード（Ｑ円において、「くねくね」又は「がたがた」に見える）と「低Ｑ」高減衰モード（広帯域損失が大きい）の両方において現れる。Ｑ円ｓ２２によって示されているＦＢＡＲ４０のほうが、より正確に円を近似しており、これは、反射横モードの削減又は抑圧を表すものである。

一実施例においては、総体としてＦＢＡＲ薄膜５１を形成する第１電極４６、ＰＺレイヤ４８、第２電極５０、及び引っ込み領域６０は、図４に示されているように、ｚ軸方向において、基板４２上に積み重ねられている。この結果、引っ込み領域６０は、ｘ−ｙ軸の第１平面（plane）内に位置し、且つ、ｘ−ｙ軸の第２平面内に位置する第２電極５０の直接上方に位置すると共に、これに対して略平行になっている。そして、引っ込み領域６０は、ｘ−ｙ軸の第１平面内において外辺部を定義するエッジ６９を備えている。同様に、第２電極５０は、ｘ−ｙ軸の第２平面内において外辺部を定義するエッジ５９を備えている。引っ込み領域６０のエッジ６９は、第１及び第２平面との関連で、第２電極５０のエッジ５９内に含まれている。換言すれば、引っ込み領域６０のエッジ６９は、第２電極５０のエッジ５９よりも引っ込んでいる（recess）。図３に示されているように、エッジ６９によって形成される引っ込み領域６０の外辺部は、エッジ５９によって形成される第２電極５０の外辺部の内部に位置している。同様に、図４に示されているように、引っ込み領域６０のエッジ６９は、第２電極５０のエッジ５９の内部に位置している。

第２電極５０よりも引っ込んでいる引っ込み領域６０を第２電極５０上に提供することにより、ＦＢＡＲ薄膜５１の不連続性（discontinuity）が生成される。そして、この不連続性により、結果的に、音波の反射が生じ、この反射した音波により、直列共振周辺の損失が削減されることになる。そして、この結果、フィルタの内部の損失が減少し、フィルタとしてのＦＢＡＲ４０の性能が向上することになるのである。

引っ込み領域６０により、モード分散による消失に起因するエネルギー損失が抑圧される。一実施例においては、ＦＢＡＲ４０を、基板４２上における２つのＦＢＥＲデバイスとして機能するものと見なすことができる。即ち、主（dominant）ＦＢＡＲ領域は、図４に破線によって示されているエッジ６９内においてｚ軸方向に基板４２上に積み重ねられたＦＢＡＲ４０の部分である。そして、外辺部ＦＢＡＲ領域は、エッジ６９の外側においてｚ軸方向に基板４２上に積み重ねられたＦＢＡＲ４０の部分である。ＦＢＡＲ４０は、特定のフィルタアプリケーション用の特定の共振周波数によって設計される。そして、主ＦＢＡＲ領域と外辺部ＦＢＡＲ領域は、それぞれが独自の並列及び直列共振周波数を備えるものと見なすことができる。

一実施例においては、ＦＢＡＲ４０及び引っ込み領域６０は、主ＦＢＡＲ領域の並列周波数が外辺部ＦＢＡＲ領域の直列周波数の９０〜１００％未満になるように構成されている。この主ＦＢＡＲ領域と外辺部ＦＢＡＲ領域間の関係により、ＦＢＡＲ４０の横モード励起の良好な抑圧が提供される。

ＦＢＡＲ４０が主ＦＢＡＲ領域と外辺部ＦＢＡＲ領域を備えるものと見なされるＦＢＡＲ４０の別の実施例においては、横モード励起の抑圧が改善されるように、主ＦＢＡＲ領域と外辺部ＦＢＡＲ領域が、互いにわずかにシフトした周波数において発振するようにＦＢＡＲ４０を構成することができる。一実施例においては、ＦＢＡＲ４０は、主ＦＢＡＲ領域が、外辺部ＦＢＡＲ領域の発振周波数から約（１／２）ｋ_ｔ ^２だけシフトした周波数において発振するように構成されている（ここで、ｋ_ｔ ^２は、圧電ＡｌＮの場合には、３〜８％の範囲であり、その他のタイプの圧電材料の場合には、それらに応じて、格段に広い範囲を取る可能性がある）。

ＦＢＡＲ４０の別の実施例においては、ＦＢＡＲ４０の性能を最適化するべく、第２電極５０のエッジ５９と引っ込み領域６０のエッジ６９間の（図４の例に示されている）ｘ軸方向における横方向の距離を制御している。この実施例においては、エッジ５９及び６９間の横方向の距離が、大き過ぎるか、或いは小さ過ぎると、反射横音響モードの抑圧が減少するか、或いは、場合によっては、消滅することになる。一方、引っ込み領域６０が正しいサイズになっておれば（そして、これに相当して、エッジ５９及び６９間の横方向の距離が正しいサイズになっておれば）、ＦＢＡＲ４０の横モード励起が抑圧される。一実施例においては、このエッジ５９及び６９間の横方向の距離は、共振周波数の約１波長になっている。例えば、ＦＢＡＲ４０の共振周波数が１９００ＭＨｚであれば、ＦＢＡＲ薄膜５１の波長は、２〜３ミクロンである。従って、この例においては、エッジ５９及び６９間の横方向の距離は、約２〜３ミクロンである。別の実施例においては、ＦＢＡＲ４０は、エッジ５９及び６９間の横方向の距離が、共振周波数の波長の約０．２５〜２．５倍の範囲になるように構成されている。この場合には、エッジ５９及び６９間の横方向の距離は、約０．５〜７．５ミクロンである。

ＦＢＡＲ４０の別の実施例においては、ＦＢＡＲ４０の性能を最適化するべく、第２電極５０の大きさ（mass）に対する引っ込み領域６０の大きさを制御している。この実施例においては、引っ込み領域６０及び第２電極５０の両方について矩形形状のレイヤを仮定した場合に、ｚ軸方向における引っ込み領域６０の高さとｘ軸方向における引っ込み領域６０の横方向の距離を乗算したものは、ｚ軸方向における第２電極５０の高さとｘ軸方向における第２電極５０の横方向の距離を乗算したものの９０〜１００％になっている。この引っ込み領域６０を上回る第２電極５０の容積（即ち、大きさ）により、横音響モードが十分に消散している。

一実施例においては、特定のフィルタアプリケーションに応じて、第２電極５０に対して引っ込み領域６０を調節することにより、フィルタとしてのＦＢＡＲ４０の性能を向上させることができる。具体的には、相対的に高い周波数アプリケーションを使用する場合には、第２電極５０のエッジ５９から引っ込み領域６０のエッジ６９への相対距離を減少させるべきであり、相対的に低い周波数アプリケーションを使用する場合には、第２電極５０のエッジ５９から引っ込み領域６０のエッジ６９への相対距離を増大させるべきである。尚、いずれの例の場合にも、引っ込み領域６０のエッジ６９は、第２電極５０のエッジ５９よりも引っ込んだ状態に留まっている。エッジ５９及び６９間の相対距離を調節することにより、ＦＢＡＲ４０を特定の周波数のアプリケーションに適合させることが可能であり、この結果、フィルタの通過帯域における損失が減少することになる。

一実施例においては、ＦＢＡＲ４０は、引っ込み領域６０が、更に、窪み４４の外辺部に対しても引っ込むように構成されている。前述のように、窪み４４は、図３の二重破線の外端によって示されている外辺部を備えている。引っ込み領域６０を含むＦＢＡＲ薄膜５１のレイヤは、図４に示されているようにｚ軸方向において基板４２及び窪み４４の上方にスタックされている。この場合にも、引っ込み領域６０は、ｘ−ｙ軸の第１平面内に位置し、且つ、ｘ−ｙ軸の第２平面に内に位置する第２電極５０の直接上方に位置すると共に、これに対して略平行になっている。更には、引っ込み領域６０は、ｘ−ｙ軸の第３面内に位置する基板４２及び窪み４４の上方に位置すると共に、これに対して略に平行になっている。そして、引っ込み領域６０は、ｘ−ｙ軸の第１平面内に位置する外辺部を定義するエッジ６９を備えている。同様に、窪み４４も、ｘ−ｙ軸の第３平面内に位置する外辺部を備えている。ＦＢＡＲ４０の一実施例においては、引っ込み領域６０の外辺部は、第１及び第３平面との関連で、窪み４４の外辺部内に含まれている。換言すれば、引っ込み領域６０の外辺部は、窪み４４の外辺部よりも引っ込んでいるのである。この相対的な関係により、いくつかのアプリケーションにおいて、ＦＢＡＲ４０のフィルタ特性を向上させることができる。しかしながら、その他のアプリケーションにおいては、引っ込み領域６０の外辺部は、窪み４４の外辺部よりも引っ込んでおらず、引っ込み領域は、窪み４４の外辺部の上方を通過することになる。

別の一実施例においては、その他の音響共振器と共に、本発明を使用することができる。例えば、ＦＢＡＲ薄膜５１として構成するのではなく、ＳＭＲを形成するべく、窪み４４の代わりに、音響Ｂｒａｇｇ反射器上にスタックを堅固に取り付けることができる。引っ込み領域６０によって構成されたこのような音響デバイスは、本発明の利点を依然として提供することになろう。

図６は、本発明によるＦＢＡＲ７０を示している。このＦＢＡＲ７０は、基板７２、窪み７４、第１電極７６、圧電（ＰＺ）レイヤ７８、第２電極８０、第１引っ込み領域９０、第２引っ込み領域１００、パッシベーションレイヤ１１０を含んでいる。又、第１接点８２が第１電極７６に接続されており、第２接点８４が第２電極８０に接続されている。これらの第１及び第２接点８２及び８４は、第１及び第２電極７６及び８０の電圧源への接続を容易にするためのものである。そして、第１電極７６、ＰＺレイヤ７８、第２電極８０、第１引っ込み領域９０、及び第２引っ込み領域１００が、総体として、ＦＢＡＲ薄膜８１を形成している。

第２引っ込み領域１００が、第１引っ込み領域９０上に提供されており、ＦＢＡＲ薄膜８１の更なる不連続性を生成している。そして、この更なる不連続性により、反射横音波が更に削減又は抑圧され、この結果、フィルタの内部の雑音が減少し、フィルタとしてのその性能が向上することになる。

そして、ＦＢＡＲ薄膜８１上にパッシベーションレイヤ１１０を追加することにより、この薄膜を保護している。第１及び第２引っ込み領域９０及び１００又は第１及び第２電極７６及び８０にＭｏ材料を使用している場合には、このパッシベーションレイヤ１１０を使用してＭｏの酸化から保護する。

当業者であれば、本発明に従って、更なる引っ込み領域を形成し、ＦＢＡＲ薄膜の更なる不連続性を提供することも可能であることを理解するであろう。又、ＦＢＡＲ薄膜として、引っ込み領域を含む五角形の形状のレイヤを一般に示しているが、本発明によれば、その他の多角形の形状の薄膜も良好に使用することができる。

以上、特定の実施例について図示及び説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなしに、これらの図示及び説明した特定の実施例を様々な代替及び／又は等価な実装によって置換可能であることを理解するであろう。本出願は、本明細書において説明した特定の実施例の適合や変形をも含むことを意図するものである。従って、本発明を限定するものは、添付の請求項及びその等価物のみである。

本発明の一実施例によるＦＢＡＲの平面図である。図１の線２−２に沿って取得した図１のＦＢＡＲの断面図である。本発明の別の実施例によるＦＢＡＲの平面図である。図３の線４−４に沿って取得した図３のＦＢＡＲの断面図である。スミスチャート上にプロットされた２つの模範的なＦＢＡＲのＱ円を示している。本発明の別の実施例によるＦＢＡＲの断面図である。

符号の説明

４０、７０音響共振器
４２、７２基板
４４、７４窪み
４６、７６第１電極
４７、７７第１表面
４８、７８圧電材料レイヤ
５０、８０第２電極
６０、９０引っ込み領域
１００第２引っ込み領域

Claims

第１表面を有し、かつ五角形に形成された基板外辺部を有する基板と、
前記基板の前記第１表面に隣接し、かつ五角形に形成された第１電極外辺部を有する第１電極と、
前記第１電極に隣接し、かつ五角形に形成されたレイヤ外辺部を有する圧電材料のレイヤと、
前記圧電材料のレイヤに隣接する第２電極であって、五角形に形成された第２電極外辺部を備える第２電極と、
前記第２電極に隣接する引っ込み領域であって、五角形に形成され、かつ前記第２電極外辺部よりも前記第２電極の中央側に配置される引っ込み領域外辺部を有する引っ込み領域と
を備えており、
前記第１電極に設けられた第１接点が、前記基板外辺部の一辺から前記基板の第１表面に沿って突出し、
前記第２電極に設けられた第２接点が、前記基板外辺部の前記一辺に対向する前記基板外辺部の別の一辺から前記基板の前記第１表面に沿って突出している、音響共振器。
前記基板の前記第１表面内に窪みが形成されており、前記第１電極が該窪みの上方にまたがっている、請求項１記載の音響共振器。
前記引っ込み領域の大きさは、前記共振器の大きさの合計の０％〜１０％である、請求項２記載の音響共振器。
前記引っ込み領域に隣接する第２引っ込み領域を更に有し、
前記第２引っ込み領域は、多角形に形成され、かつ前記第２電極外辺部よりも前記第２電極の中央側に配置される引っ込み領域外辺部を有する、請求項２記載の音響共振器。
前記第２引っ込み領域外辺部が、前記引っ込み領域外辺部よりも前記引っ込み領域の中央側に配置されている、請求項４記載の音響共振器。
前記窪みが窪み外辺部を定義する形状を備え、前記引っ込み領域外辺部が前記窪み外辺部よりも引っ込んでいる、請求項２記載の音響共振器。