JP4872446B2 - Bulk acoustic wave resonator, filter circuit, and method of manufacturing bulk acoustic wave resonator - Google Patents

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Description

本発明は、バルク弾性波共振器、バルク弾性波共振器を備えるフィルタ回路、及びバルク弾性波共振器の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a bulk acoustic wave resonator, a filter circuit including the bulk acoustic wave resonator, and a method for manufacturing the bulk acoustic wave resonator.

近年、携帯電話やＵＷＢ（Ultra Wide Band）などの高周波通信器の普及と、それらにおける高性能・低損失化に対する強いニーズを背景として、高周波でＱ値の高いバルク弾性波共振器が注目されている。このようなバルク弾性波共振器（以下、「ＢＡＷ共振器」と呼ぶ）として、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料を用いたＢＡＷ共振器が知られている（例えば特許文献１）。ＢＡＷ共振器は、それまでに用いられてきたＬＣフィルタなどに比べて高周波において鋭いＱ値を持ち、通過特性・遮断特性に優れているという特長を有している。また、使用する圧電材料の違いによって、帯域幅が異なる高周波帯域通過フィルタを得ることができるという特長も有する。   In recent years, high-frequency bulk acoustic wave resonators have attracted attention due to the widespread use of high-frequency communication devices such as mobile phones and UWB (Ultra Wide Band) and the strong need for high performance and low loss in them. Yes. BAW resonance using a piezoelectric material such as aluminum nitride (AIN), zinc oxide (ZnO), or lead zirconate titanate (PZT) as such a bulk acoustic wave resonator (hereinafter referred to as “BAW resonator”). A container is known (for example, Patent Document 1). The BAW resonator has a sharp Q value at a high frequency as compared with an LC filter that has been used so far, and has an advantage of excellent pass characteristics and cutoff characteristics. In addition, there is a feature that high-frequency bandpass filters having different bandwidths can be obtained depending on the difference in the piezoelectric material used.

この類のＢＡＷ共振器は一般的に図７に示す構造をしている。このＢＡＷ共振器は、図略の基板上に設けられた下部電極１０１と、下部電極の上面に形成された圧電層１０２と、圧電層１０２の上面に形成された上部電極１０３とを備えている。下部電極１０１及び上部電極１０３はいずれも圧電層１０２の一辺の長さよりも短い幅寸法を有する短冊形状を有している。   This type of BAW resonator generally has the structure shown in FIG. This BAW resonator includes a lower electrode 101 provided on a substrate (not shown), a piezoelectric layer 102 formed on the upper surface of the lower electrode, and an upper electrode 103 formed on the upper surface of the piezoelectric layer 102. . Each of the lower electrode 101 and the upper electrode 103 has a strip shape having a width dimension shorter than the length of one side of the piezoelectric layer 102.

そして、上部電極１０３と下部電極１０１とは、平面視において、圧電層１０２のほぼ中央部分で長手方向が直交するように配設されている。ここで、上部電極１０３と下部電極１０１とが圧電層１０２を介して交差する部分が共振器となり、上部電極１０３と下部電極１０１とによって挟まれる圧電層１０２の直方体状の領域が共振領域１０４となる。そして、圧電層１０２の厚みと、下部電極１０１と上部電極１０３とが交差する部分の面積（共振領域１０４の断面積）との寸法を調整することによって、共振器の共振周波数が設計される。ここで、上下方向と直交する共振領域１０４の断面の面積を共振領域１０４の断面積と呼ぶ。なお、圧電層１０２の上面に表れた下部電極１０１と平行に表れた突起１０５は、下部電極１０１の厚みの影響によるものである。   The upper electrode 103 and the lower electrode 101 are disposed so that the longitudinal directions thereof are orthogonal to each other at a substantially central portion of the piezoelectric layer 102 in plan view. Here, a portion where the upper electrode 103 and the lower electrode 101 intersect via the piezoelectric layer 102 is a resonator, and a rectangular parallelepiped region of the piezoelectric layer 102 sandwiched between the upper electrode 103 and the lower electrode 101 is a resonance region 104. Become. Then, the resonance frequency of the resonator is designed by adjusting the dimensions of the thickness of the piezoelectric layer 102 and the area of the portion where the lower electrode 101 and the upper electrode 103 intersect (cross-sectional area of the resonance region 104). Here, the cross-sectional area of the resonance region 104 orthogonal to the vertical direction is referred to as the cross-sectional area of the resonance region 104. The protrusion 105 appearing in parallel with the lower electrode 101 appearing on the upper surface of the piezoelectric layer 102 is due to the influence of the thickness of the lower electrode 101.

図８は、ＢＡＷ共振器の等価回路を示している。なお、図８において、上部電極１０３及び下部電極１０１が有する電気抵抗はＲｘで表されている。図８において、Ｃｏは共振領域の並列キャパシタンスを示し、Ｌｍは共振機械インダクタンスを示し、Ｃｍは共振機械キャパシタンスを示し、Ｒｍは共振機械抵抗を示している。これらの回路パラメータは、共振器の目標とする直列共振周波数をｆｓとし、圧電層１０２の物性値である電気機械結合係数をｋｅｆｆとし、Ｑ値をＱとし、誘電率をεとし、共振領域１０４の断面積をＡとし、圧電層１０２の厚み（膜厚）をｔとすると、下記の式によって表すことができる。   FIG. 8 shows an equivalent circuit of a BAW resonator. In FIG. 8, the electrical resistance of the upper electrode 103 and the lower electrode 101 is represented by Rx. In FIG. 8, Co represents the parallel capacitance in the resonance region, Lm represents the resonance mechanical inductance, Cm represents the resonance mechanical capacitance, and Rm represents the resonance mechanical resistance. These circuit parameters are such that the target series resonance frequency of the resonator is fs, the electromechanical coupling coefficient which is a physical property value of the piezoelectric layer 102 is keff, the Q value is Q, the dielectric constant is ε, and the resonance region 104 If the cross-sectional area of A is A and the thickness (film thickness) of the piezoelectric layer 102 is t, the following equation can be used.

Ｃｏ＝εＡ／ｔ （１）
Ｃｏ：共振領域の並列キャバシタンス、ε：圧電漠の誘電率、Ａ：共振領域の断面積、ｔ：圧電層の膜厚
Ｃｍ＝ｋｅｆｆ２・Ｃｏ／（１−ｋｅｆｆ２） （２）
Ｃｍ：共振機械キャパシタンス、ｋｅｆｆ：圧電材料の電気機械結合係数
Ｌｍ＝１／（４・π２・Ｃｍ・ｆｓ２） （３）
Ｌｍ：共振機械インダクタンス、ｆｓ：目標の直列共振周波数
ｆｐ＝ｆｓ／ｓｑｒｔ（１−ｋｅｆｆ２） （４）
ｆｐ：並列共振周波数
Ｒｍ＝２・π・ｆｐ・Ｌｍ／Ｑ （５）
Ｑ：圧電層のＱ値
以上の（１）〜（５）式から分かるように、ＢＡＷ共振器は、Ｑ値と電気機械結合係数ｋｅｆｆとの基で、共振領域の断面積と膜厚ｔと調整すれば、目標とする直列共振周波数ｆｓや並列共振周波数ｆｐを設定することができる。 Co = εA / t (1)
Co: parallel capacitance in the resonance region, ε: dielectric constant of the piezoelectric region, A: cross-sectional area of the resonance region, t: film thickness of the piezoelectric layer Cm = keff 2 · Co / (1-keff 2 ) (2)
Cm: resonance mechanical capacitance, keff: electromechanical coupling coefficient of piezoelectric material Lm = 1 / (4 · π 2 · Cm · fs 2 ) (3)
Lm: resonance mechanical inductance, fs: target series resonance frequency fp = fs / sqrt (1−keff 2 ) (4)
fp: parallel resonance frequency Rm = 2 · π · fp · Lm / Q (5)
Q: Q value of the piezoelectric layer As can be seen from the above formulas (1) to (5), the BAW resonator is based on the Q value and the electromechanical coupling coefficient keff. If adjusted, the target series resonance frequency fs and parallel resonance frequency fp can be set.

そして、図７に示すＢＡＷ共振器によれば、共振領域の断面積を上部電極１０３と下部電極１０１とが平面視において交差する領域で決定することができるため、上部電極１０３と下部電極１０１との幅寸法を調整するだけで、所望の共振周波数を有するＢＡＷ共振器を得ることができ、上部電極１０３及び下部電極１０１の詳細な位置合わせなどが不要であるという特長を有している。
特開２００１−１８５９８５号公報 According to the BAW resonator shown in FIG. 7, since the cross-sectional area of the resonance region can be determined in a region where the upper electrode 103 and the lower electrode 101 intersect in plan view, the upper electrode 103 and the lower electrode 101 It is possible to obtain a BAW resonator having a desired resonance frequency simply by adjusting the width dimension, and there is a feature that detailed alignment of the upper electrode 103 and the lower electrode 101 is unnecessary.
JP 2001-185985 A

しかしながら、圧電層１０２としてＰＺＴを用いる場合、高品質のＰＺＴを得るために、下部電極１０１として、プラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）のようなＰＺＴの結晶と整合性の高い物質を用いる必要があるが、この場合、図７に示すように圧電層１０２を形成すると、下部電極１０１上にある圧電層１０２においては高品質の圧電層１０２を得ることができるものの、下部電極１０１上にない部分においては、クラックが発生してしまう。具体的には、下部電極１０１上にＰＺＴを結晶化させる工程、例えばゾルゲル法では焼結時、スパッタリング法では高温での堆積時にクラックが発生してしまう。そして、共振領域１０４の近傍で発生したクラックは共振領域１０４内にも及んでしまい、この場合、高品質のＢＡＷ共振器を得ることができないという問題がある。   However, when PZT is used as the piezoelectric layer 102, in order to obtain high-quality PZT, it is necessary to use a material having high consistency with PZT crystals such as platinum (Pt) and iridium (Ir) as the lower electrode 101. However, in this case, when the piezoelectric layer 102 is formed as shown in FIG. 7, a high quality piezoelectric layer 102 can be obtained in the piezoelectric layer 102 on the lower electrode 101, but the portion not on the lower electrode 101. In this case, cracks will occur. Specifically, cracks occur during the process of crystallizing PZT on the lower electrode 101, for example, during sintering in the sol-gel method and during deposition at a high temperature in the sputtering method. And the crack which generate | occur | produced in the vicinity of the resonance area | region 104 also reaches in the resonance area | region 104, and there exists a problem that a high quality BAW resonator cannot be obtained in this case.

そこで、圧電層１０２の底面の全域に下部電極１０１を設けることで、クラックの発生を防止することも可能ではあるが、圧電層１０２としてＰＺＴを用いると、ＰＺＴはガリウムナイトライド等の他の圧電層材料に比べて５倍程度の誘電率を有することから、所望の（例えば３５〜９０Ω等）のインピーダンス特性を得るためには、共振領域１０４の断面積を小さくすることが要求される。   Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks by providing the lower electrode 101 over the entire bottom surface of the piezoelectric layer 102. However, when PZT is used as the piezoelectric layer 102, PZT is made of other piezoelectric materials such as gallium nitride. Since the dielectric constant is about five times that of the layer material, it is required to reduce the cross-sectional area of the resonance region 104 in order to obtain a desired impedance characteristic (for example, 35 to 90Ω).

しかしながら、図７に示す構成において、圧電層１０２の底面全域に下部電極１０１を設けると、下部電極１０１と上部電極１０３とが圧電層１０２を介して交差する領域が極めて大きくなり、共振領域の断面積を小さくすることができず、所望のインピーダンス特性を有するＢＡＷ共振器を得ることが困難となる。   However, in the configuration shown in FIG. 7, if the lower electrode 101 is provided over the entire bottom surface of the piezoelectric layer 102, the region where the lower electrode 101 and the upper electrode 103 intersect via the piezoelectric layer 102 becomes extremely large, and the resonance region is cut off. The area cannot be reduced, and it becomes difficult to obtain a BAW resonator having desired impedance characteristics.

本発明の目的は、圧電層へのクラックの発生を防止し、かつ、共振領域の断面積を小さくすることができるＢＡＷ共振器を提供することである。   An object of the present invention is to provide a BAW resonator capable of preventing the occurrence of cracks in a piezoelectric layer and reducing the cross-sectional area of a resonance region.

本発明によるバルク弾性波共振器は、基板と、前記基板の一方面に形成された下部電極と、下面全域が前記下部電極の上面と接するように形成された圧電層と、前記圧電層の上面の外周の少なくとも一部が隠蔽されるように形成された絶縁層と、前記絶縁層の上面を跨るように設けられ、前記圧電層の上面の一部の領域と接する接点部を含む上部電極とを備え、前記基板は、音響インピーダンスの高い材料で形成された層と、音響インピーダンスが低い材料で形成された層とが交互に積層された音響ミラーで構成され、前記上部電極は、先端に向かうにつれて、形状が細くなるテーパー形状を有し、先端部分が前記圧電層の上面と接して前記接点部となり、前記接点部は、少なくとも前記先端に向かう方向に対して主面において直交する方向の側面が前記絶縁層と接触していないことを特徴とする。
A bulk acoustic wave resonator according to the present invention includes a substrate, a lower electrode formed on one surface of the substrate, a piezoelectric layer formed so that the entire lower surface is in contact with the upper surface of the lower electrode, and the upper surface of the piezoelectric layer. An insulating layer formed so as to conceal at least a part of the outer periphery thereof, and an upper electrode including a contact portion provided so as to straddle the upper surface of the insulating layer and in contact with a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer; The substrate is configured by an acoustic mirror in which layers formed of a material having a high acoustic impedance and layers formed of a material having a low acoustic impedance are alternately stacked, and the upper electrode is directed toward the tip. The tip portion is in contact with the upper surface of the piezoelectric layer to form the contact portion, and the contact portion is at least orthogonal to the main surface with respect to the direction toward the tip. Side is characterized in that not in contact with the insulating layer.

この構成によれば、圧電層は下面の全域が下部電極と接するように、下部電極の上面に形成され、圧電層の下面の全域が下部電極により覆われているため、圧電層を下部電極の上面に形成する工程において圧電層の下面でのクラックの発生を防止することができる。   According to this configuration, the piezoelectric layer is formed on the upper surface of the lower electrode so that the entire lower surface is in contact with the lower electrode, and the entire lower surface of the piezoelectric layer is covered with the lower electrode. In the step of forming on the upper surface, it is possible to prevent the occurrence of cracks on the lower surface of the piezoelectric layer.

また、絶縁層は圧電層の上面の外周の少なくとも一部を隠蔽するように、圧電層の上面に形成されている。そして、上部電極は、圧電層の上面を跨ぐように、接点部が圧電層の上面と接するように設けられている。したがって、絶縁層及び圧電層を介して上部電極と下部電極とによって挟まれる領域は共振領域とならず、圧電層に接する接点部の面積のみによって共振領域の断面積を設定することができるため、共振領域の断面積を小さくすることができる。   The insulating layer is formed on the upper surface of the piezoelectric layer so as to conceal at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer. The upper electrode is provided so that the contact portion contacts the upper surface of the piezoelectric layer so as to straddle the upper surface of the piezoelectric layer. Therefore, the region sandwiched between the upper electrode and the lower electrode via the insulating layer and the piezoelectric layer is not a resonance region, and the cross-sectional area of the resonance region can be set only by the area of the contact portion in contact with the piezoelectric layer. The cross-sectional area of the resonance region can be reduced.

さらに、絶縁層は圧電層の上面の外周の少なくとも一部を隠蔽しているため、圧電層の外周以外の領域を共振領域にすることができる。その結果、共振特性の悪い圧電層の上面外周以外の領域を、共振領域にすることができ、高品質のバルク弾性波共振器を得ることができる。   Furthermore, since the insulating layer hides at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer, a region other than the outer periphery of the piezoelectric layer can be used as a resonance region. As a result, a region other than the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer having poor resonance characteristics can be made a resonance region, and a high-quality bulk acoustic wave resonator can be obtained.

また、上記構成において、前記絶縁層は、前記圧電層の上面の一部の領域を露出する開口部を備え、前記圧電層の上面の外周の全域を隠蔽することが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the insulating layer includes an opening that exposes a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer, and covers the entire outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer.

この構成によれば、圧電層の外周の全域に絶縁層を設けているため、絶縁層を跨ぐように上部電極を形成した場合、圧電特性の悪い圧電層の外周部が共振領域とはならず、高精度のバルク弾性波共振器を得ることができる。また、圧電層の外周は絶縁層によって覆われているため、上部電極の配置の自由度を高めることができる。   According to this configuration, since the insulating layer is provided over the entire outer periphery of the piezoelectric layer, when the upper electrode is formed so as to straddle the insulating layer, the outer peripheral portion of the piezoelectric layer having poor piezoelectric characteristics does not become the resonance region. A highly accurate bulk acoustic wave resonator can be obtained. In addition, since the outer periphery of the piezoelectric layer is covered with an insulating layer, the degree of freedom in arranging the upper electrode can be increased.

また、上記構成において、前記上部電極は、前記開口部の面積を共振領域の断面積と同一面積に設定し、前記開口部を覆うように設けられ、前記開口部の全域を前記接点部とすることが好ましい。   Further, in the above configuration, the upper electrode is provided so as to cover the opening by setting the area of the opening to the same area as the cross-sectional area of the resonance region, and the entire area of the opening serves as the contact portion. It is preferable.

この構成によれば、開口部の共振領域の断面積を、開口部の面積のみで調整することができるため、絶縁層と上部電極との位置合わせの精度や上部電極の加工精度に留意することなく、製造工程を容易化することができる。   According to this configuration, since the cross-sectional area of the resonance region of the opening can be adjusted only by the area of the opening, attention should be paid to the alignment accuracy between the insulating layer and the upper electrode and the processing accuracy of the upper electrode. In addition, the manufacturing process can be facilitated.

また、上記構成において、前記開口部は、短冊状であり、前記上部電極は、前記開口部の長辺と交差するように形成され、交差する部分が前記接点部とされていることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the opening has a strip shape, the upper electrode is formed so as to intersect with a long side of the opening, and the intersecting portion serves as the contact portion.

この構成によれば、短冊状の開口部の短辺の寸法と、上部電極の幅寸法とを調整することで共振領域の断面積を設定することができ、絶縁層の加工において微小な開口が困難なリフトオフ工程などを用いても、短辺の寸法のみ留意して開口部を形成すれば良くなる結果、容易な工程で高精度に共振器を構成することができる。   According to this configuration, the cross-sectional area of the resonance region can be set by adjusting the short side dimension of the strip-shaped opening and the width dimension of the upper electrode. Even if a difficult lift-off process or the like is used, it is only necessary to form the opening portion while paying attention to the dimension of the short side. As a result, the resonator can be configured with high accuracy by an easy process.

また、上記構成において、前記絶縁層の側壁は、前記上部電極方向に拡がるテーパー形状であることが好ましい。   In the above structure, the sidewall of the insulating layer preferably has a tapered shape extending in the direction of the upper electrode.

この構成によれば、絶縁層の側壁と圧電層の上面との角度が９０度より大きくされているため、開口部の側壁と圧電層の上面とのエッジにおいて、上部電極の厚みが薄くなる等して、抵抗値が増大する、或いは上部電極の段切れによる断線を防止することができる。   According to this configuration, since the angle between the side wall of the insulating layer and the upper surface of the piezoelectric layer is greater than 90 degrees, the thickness of the upper electrode is reduced at the edge between the side wall of the opening and the upper surface of the piezoelectric layer. Thus, it is possible to prevent disconnection due to increase in resistance value or disconnection of the upper electrode.

また、本発明によるフィルタ回路は、請求項１〜５のいずれかに記載のバルク弾性波共振器を備えることを特徴とする。   Moreover, the filter circuit by this invention is provided with the bulk acoustic wave resonator in any one of Claims 1-5.

この構成によれば、圧電層へのクラックの発生を防止し、かつ、共振領域の断面積を小さくすることができるバルク弾性波共振器を備えるフィルタ回路を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to provide a filter circuit including a bulk acoustic wave resonator capable of preventing the occurrence of cracks in the piezoelectric layer and reducing the cross-sectional area of the resonance region.

また、本発明によるバルク弾性波共振器の製造方法は、基板の上面に下部電極を形成するステップと、下面全域が前記下部電極の上面と接するように圧電層を形成するステップと、前記圧電層の上面の外周の少なくとも一部が隠蔽されるように絶縁層を形成するステップと、前記圧電層の上面の一部の領域と接する接点部を備え、前記絶縁層の上面を跨るように上部電極を設けるステップとを備え、前記基板は、音響インピーダンスの高い材料で形成された層と、音響インピーダンスが低い材料で形成された層とが交互に積層された音響ミラーで構成され、前記上部電極は、先端に向かうにつれて、形状が細くなるテーパー形状を有し、先端部分が前記圧電層の上面と接して前記接点部となり、前記接点部は、少なくとも前記先端に向かう方向に対して主面において直交する方向の側面が前記絶縁層と接触していないことを特徴とする。 The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to the present invention includes a step of forming a lower electrode on an upper surface of a substrate, a step of forming a piezoelectric layer so that the entire lower surface is in contact with the upper surface of the lower electrode, and the piezoelectric layer Forming an insulating layer so that at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer is concealed; and a contact portion in contact with a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer, the upper electrode straddling the upper surface of the insulating layer The substrate is formed of an acoustic mirror in which layers formed of a material having a high acoustic impedance and layers formed of a material having a low acoustic impedance are alternately stacked, and the upper electrode is The taper has a tapered shape that decreases toward the tip, and the tip portion contacts the upper surface of the piezoelectric layer to form the contact portion, and the contact portion is at least toward the tip. Characterized in that the direction of the side surfaces perpendicular in the main surface not in contact with the insulating layer relative.

この構成によれば、圧電層へのクラックの発生を防止し、かつ、共振領域の断面積を小さくすることができるバルク弾性波共振器を製造することができる。   According to this configuration, it is possible to manufacture a bulk acoustic wave resonator capable of preventing the occurrence of cracks in the piezoelectric layer and reducing the cross-sectional area of the resonance region.

本発明によれば、圧電層は下面の全域が下部電極と接するように、下部電極の上面に形成され、下部電極の下面の全域が露出していないため、圧電層を下部電極の上面に形成する工程において、圧電層の下面に発生するクラックを防止することができる。   According to the present invention, the piezoelectric layer is formed on the upper surface of the lower electrode so that the entire lower surface is in contact with the lower electrode, and the entire lower surface of the lower electrode is not exposed, so the piezoelectric layer is formed on the upper surface of the lower electrode. In the step, the cracks generated on the lower surface of the piezoelectric layer can be prevented.

また、絶縁層は圧電層の上面の外周の少なくとも一部を隠蔽するように、圧電層の上面に形成されている。そして、上部電極は、圧電層の上面を跨ぐように、接点部が圧電層の上面と接するように設けられている。したがって、絶縁層及び圧電層を介して上部電極と下部電極とによって挟まれる領域は共振領域とならず、圧電層に直接接する接点部の面積のみによって共振領域の断面積を設定することができるため、クラックの発生を防止し、かつ、共振領域の断面積を小さくすることができる。   The insulating layer is formed on the upper surface of the piezoelectric layer so as to conceal at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer. The upper electrode is provided so that the contact portion contacts the upper surface of the piezoelectric layer so as to straddle the upper surface of the piezoelectric layer. Therefore, the region sandwiched between the upper electrode and the lower electrode via the insulating layer and the piezoelectric layer is not a resonance region, and the cross-sectional area of the resonance region can be set only by the area of the contact portion that is in direct contact with the piezoelectric layer. The occurrence of cracks can be prevented, and the cross-sectional area of the resonance region can be reduced.

さらに、絶縁層は圧電層の上面の外周の少なくとも一部を隠蔽しているため、共振特性が悪い圧電層の外周以外の領域を共振領域にすることができる。その結果、高品質のバルク弾性波共振器を得ることができる。   Furthermore, since the insulating layer hides at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer, a region other than the outer periphery of the piezoelectric layer having poor resonance characteristics can be used as the resonance region. As a result, a high-quality bulk acoustic wave resonator can be obtained.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるバルク弾性波共振器（以下、「ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）共振器」と呼ぶ）１を示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は１ｂ−１ｂ断面図を示している。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、上部電極５０側を上方向とし、下部電極２０側を下方向とする。また、図１（ａ）において、基板１０は省略されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a view showing a bulk acoustic wave resonator (hereinafter referred to as a “BAW (Bulk Acoustic Wave) resonator”) 1 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. b) shows a 1b-1b cross-sectional view. In FIGS. 1A and 1B, the upper electrode 50 side is the upward direction and the lower electrode 20 side is the downward direction. In FIG. 1A, the substrate 10 is omitted.

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＢＡＷ共振器１は、基板１０と、基板１０の上面１１に形成された下部電極２０と、下部電極２０の上面２１に形成された圧電層３０と、圧電層３０の上面３１に形成された絶縁層４０と、絶縁層４０の上面４１に形成された上部電極５０とを備えている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the BAW resonator 1 includes a substrate 10, a lower electrode 20 formed on the upper surface 11 of the substrate 10, and a piezoelectric layer formed on the upper surface 21 of the lower electrode 20. 30, an insulating layer 40 formed on the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30, and an upper electrode 50 formed on the upper surface 41 of the insulating layer 40.

ここで、基板１０は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、モリブテン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）等の音響インピーダンスの高い材料で形成された層と、（二酸化硅素）ＳｉＯ２等の音響インピーダンスが低い材料で形成された層とが交互に積層された音響ミラーを備えている。但し、基板１０としては、圧電層３０の共振エネルギーを損失しないような材料であれば、Ｆ−ＢＡＲのように共振領域の底面部分が空隙になるような材料を用いてもよい。 Here, the substrate 10 is made of a layer formed of a material having a high acoustic impedance such as zinc oxide (ZnO), molybdenum (Mo) or tungsten (W), and a material having a low acoustic impedance such as (silicon dioxide) SiO 2. An acoustic mirror in which the formed layers are alternately stacked is provided. However, the substrate 10 may be made of a material that does not lose the resonance energy of the piezoelectric layer 30 so that the bottom portion of the resonance region becomes a void, such as F-BAR.

下部電極２０は、平板形状を有し、基板１０の上面１１のほぼ全域を覆うように基板１０の上面１１に形成されている。下部電極２０は、圧電層３０を構成するＰＺＴと整合性の高いプラチナ（Ｐｔ）により構成されている。但し、圧電層３０を構成するＰＺＴと整合性の高い材料であれば、プラチナ（Ｐｔ）に代えて、イリジウム（Ｉｒ）、酸化ランタンニッケル（ＬａＮｉＯ３）、酸化ストロンチウムルテニウム（ＳｒＲｕＯ３）等の材料を採用してもよい。 The lower electrode 20 has a flat plate shape and is formed on the upper surface 11 of the substrate 10 so as to cover almost the entire area of the upper surface 11 of the substrate 10. The lower electrode 20 is made of platinum (Pt) having high consistency with PZT constituting the piezoelectric layer 30. However, if the material is highly compatible with PZT constituting the piezoelectric layer 30, a material such as iridium (Ir), lanthanum nickel oxide (LaNiO 3 ), or strontium ruthenium oxide (SrRuO 3 ) is used instead of platinum (Pt). May be adopted.

圧電層３０は、ＰＺＴから構成され、直方体形状を有し、下部電極２０の上面２１に形成されている。   The piezoelectric layer 30 is made of PZT, has a rectangular parallelepiped shape, and is formed on the upper surface 21 of the lower electrode 20.

絶縁層４０は、圧電層３０の上面３１の外周を構成する４辺のうちの一辺である辺３２を隠蔽するように、上面３１に形成されている。ここで、上面３１と絶縁層４０とが接する矩形状の領域Ｄ１の幅ｘは、辺３２と直交する辺３４の長さの半分より多少小さな寸法である。これにより、後述する接点部５１が圧電層３０の中央部に位置するようになり、共振領域６０を圧電層３０の中央部に形成することができる。すなわち、圧電層３０の上面３１の外周付近は中央部に比べて傷等が発生しやすく、外周付近の領域に共振領域６０を形成すると、高品質のＢＡＷ共振器を得ることが困難となる。そのため、共振領域６０は圧電層３０の上面３１の中央部に形成することが好ましい。なお、図１（ａ）に示すように、絶縁層４０は、基板１０、下部電極２０、及び圧電層３０の右半分の領域よりも多少小さな領域を覆うように圧電層３０の上面３１に形成されている。また、上下方向と直交する共振領域６０の断面の面積を共振領域６０の断面積と呼ぶ。   The insulating layer 40 is formed on the upper surface 31 so as to hide the side 32 that is one of the four sides constituting the outer periphery of the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30. Here, the width x of the rectangular region D <b> 1 where the upper surface 31 and the insulating layer 40 are in contact is slightly smaller than half the length of the side 34 orthogonal to the side 32. Accordingly, a contact portion 51 described later is positioned at the center of the piezoelectric layer 30, and the resonance region 60 can be formed at the center of the piezoelectric layer 30. That is, the vicinity of the outer periphery of the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 is more likely to be scratched or the like than the central portion, and if the resonance region 60 is formed in the region near the outer periphery, it becomes difficult to obtain a high-quality BAW resonator. For this reason, the resonance region 60 is preferably formed in the center of the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30. As shown in FIG. 1A, the insulating layer 40 is formed on the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 so as to cover a region slightly smaller than the right half region of the substrate 10, the lower electrode 20, and the piezoelectric layer 30. Has been. The area of the cross section of the resonance region 60 orthogonal to the vertical direction is referred to as the cross sectional area of the resonance region 60.

また、圧電層３０の中央部側の絶縁層４０の側壁４３と圧電層３０の上面３１との角度θは、９０度よりも大きくなるように、側壁４３は傾斜したテーパー形状を有している。   Further, the side wall 43 has an inclined tapered shape so that the angle θ between the side wall 43 of the insulating layer 40 on the central side of the piezoelectric layer 30 and the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 is larger than 90 degrees. .

上部電極５０は、絶縁層４０の上面４１に形成され、先端に向かうにつれて、形状が細くなるようなテーパー形状を有しており、先端部分が圧電層３０の上面３１と接する接点部５１となっている。接点部５１は、長方形又は正方形等の矩形形状を有している。この接点部５１と下部電極２０とによって挟まれる圧電層３０の直方体状の領域が共振領域６０となる。ここで、上部電極５０をテーパー形状とすることで、所望のインピーダンス特性を得るために、接点部５１の面積を小さくしても、上部電極５０の抵抗を小さくすることができる。   The upper electrode 50 is formed on the upper surface 41 of the insulating layer 40, and has a tapered shape such that the shape becomes narrower toward the tip, and the tip portion becomes a contact portion 51 in contact with the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30. ing. The contact portion 51 has a rectangular shape such as a rectangle or a square. A rectangular parallelepiped region of the piezoelectric layer 30 sandwiched between the contact portion 51 and the lower electrode 20 becomes a resonance region 60. Here, by forming the upper electrode 50 in a tapered shape, the resistance of the upper electrode 50 can be reduced even if the area of the contact portion 51 is reduced in order to obtain desired impedance characteristics.

図２は、ＢＡＷ共振器１の製造工程を示す図である。まず、（ａ）に示すように、基板１０を用意する。次に、（ｂ）に示すように、基板１０の上面１１に下部電極２０となる金属層をスパッタや蒸着等の手法を用いて成膜する。次に、（ｃ）に示すように、圧電層３０となるＰＺＴ層をスパッタリング法やゾルゲル法等の手法を用いて成膜し、焼結する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the BAW resonator 1. First, as shown to (a), the board | substrate 10 is prepared. Next, as shown in (b), a metal layer to be the lower electrode 20 is formed on the upper surface 11 of the substrate 10 using a technique such as sputtering or vapor deposition. Next, as shown in (c), a PZT layer to be the piezoelectric layer 30 is formed using a technique such as sputtering or sol-gel, and sintered.

次に、（ｄ）に示すように焼結した圧電層３０にパタニングを施し、圧電層３０の右側の部分を除去すると共に、圧電層３０の左側の部分を除去する。次に、（ｅ）に示すように、下部電極２０にパタニングを施し、下部電極２０の右側の部分を除去する。   Next, as shown in FIG. 4D, the sintered piezoelectric layer 30 is patterned to remove the right side portion of the piezoelectric layer 30 and the left side portion of the piezoelectric layer 30. Next, as shown in (e), the lower electrode 20 is subjected to patterning, and the right portion of the lower electrode 20 is removed.

次に、（ｆ）に示すように、下部電極２０の上面２１及び圧電層３０の上面３１にフォトレジスト７０を塗布し、光を照射して、絶縁層４０を形成する以外の領域のフォトレジスト７０を除去する。次に、（ｇ）に示すように、絶縁層４０を成膜する。次に、（ｈ）に示すように、フォトレジスト７０を剥離することで、絶縁層４０の左側の部分を除去し、圧電層３０の左側の部分を露出させる開口部を形成する。すなわち、（ｆ）〜（ｈ）においては、絶縁層４０として、二酸化硅素（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用い、ＣＶＤ法によって絶縁層４０を成膜した後、絶縁層４０をパタニングするというリフトオフ法により絶縁層４０が形成されている。 Next, as shown in (f), a photoresist 70 is applied to the upper surface 21 of the lower electrode 20 and the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 and irradiated with light to form a photoresist in a region other than the region where the insulating layer 40 is formed. 70 is removed. Next, as shown in (g), the insulating layer 40 is formed. Next, as shown in (h), the photoresist 70 is removed to remove the left portion of the insulating layer 40 and form an opening that exposes the left portion of the piezoelectric layer 30. That is, in (f) to (h), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like is used as the insulating layer 40, and after the insulating layer 40 is formed by the CVD method, the insulating layer 40 is patterned. The insulating layer 40 is formed by a lift-off method.

次に、（ｉ）に示すように、上部電極５０をスパッタリング法や、蒸着法等の手法を用いて成膜した後、接点部５１の面積が所望する共振周波数を得ることができる大きさとなり、かつ、接点部５１に向かうにつれて、上部電極５０の幅が細くなるように、上部電極５０をパタニングする。   Next, as shown in (i), after the upper electrode 50 is formed using a technique such as sputtering or vapor deposition, the area of the contact portion 51 is large enough to obtain a desired resonance frequency. In addition, the upper electrode 50 is patterned so that the width of the upper electrode 50 becomes narrower toward the contact portion 51.

このようにして形成されたＢＡＷ共振器１では、圧電層３０の膜厚ｔと、接点部５１の面積（共振領域６０の断面積）とを所望の共振周波数を得ることができるような値に設計することで、背景技術で示した（１）〜（４）式で表されるようなパラメータを有するＢＡＷ共振器１を得ることができる。   In the BAW resonator 1 formed as described above, the film thickness t of the piezoelectric layer 30 and the area of the contact portion 51 (cross-sectional area of the resonance region 60) are set to values that can obtain a desired resonance frequency. By designing, it is possible to obtain the BAW resonator 1 having parameters as expressed by the equations (1) to (4) shown in the background art.

また、図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、圧電層３０は、下部電極２０としてのＰｔ層が形成された後、下部電極２０がパタニングされる前に、成膜されているため、溶液を塗布してコーディングするゾルゲル法のような製法を採用する場合、下地段差による厚みムラが生じることなく、高い厚み精度を有する成膜が可能となる。また、圧電層３０の底面の全域に下部電極２０が形成されているため、圧電層３０を焼結する際に、圧電層３０に発生するクラックを防止することができ、高品質のＢＡＷ共振器１を製造することができる。   Further, as shown in FIGS. 2C to 2E, the piezoelectric layer 30 is formed after the Pt layer as the lower electrode 20 is formed and before the lower electrode 20 is patterned. When a manufacturing method such as a sol-gel method in which a solution is applied and coded is employed, film thickness having high thickness accuracy can be obtained without causing thickness unevenness due to a base step. Further, since the lower electrode 20 is formed over the entire bottom surface of the piezoelectric layer 30, cracks generated in the piezoelectric layer 30 when the piezoelectric layer 30 is sintered can be prevented, and a high-quality BAW resonator. 1 can be manufactured.

また、接点部５１は、圧電層３０の中央部付近に設けられており、加工精度が悪く圧電特性が悪い圧電層３０の外周付近の領域が共振領域６０とされていないため、Ｑ値等の共振特性を向上させることができる。   Further, the contact portion 51 is provided in the vicinity of the central portion of the piezoelectric layer 30, and the region near the outer periphery of the piezoelectric layer 30 with poor processing accuracy and poor piezoelectric characteristics is not defined as the resonance region 60. Resonance characteristics can be improved.

高周波において不要な反射を無くすためには、インピーダンス特性が所望の値となるようにＢＡＷ共振器１を設計しなければならない。特に、圧電層３０としてＰＺＴのような誘電率の大きな材料を採用した場合、共振領域６０の断面積を小さくすることが要求される。この場合、圧電層３０の外周部分の領域に共振領域を設けると、共振領域の大部分を、圧電特性の悪い領域が支配することになる。従って、共振領域６０を圧電層３０の中央部分に設定する効果は大きい。   In order to eliminate unnecessary reflection at a high frequency, the BAW resonator 1 must be designed so that the impedance characteristic becomes a desired value. In particular, when a material having a large dielectric constant such as PZT is adopted as the piezoelectric layer 30, it is required to reduce the cross-sectional area of the resonance region 60. In this case, when a resonance region is provided in the region of the outer peripheral portion of the piezoelectric layer 30, a region having poor piezoelectric characteristics dominates most of the resonance region. Therefore, the effect of setting the resonance region 60 in the central portion of the piezoelectric layer 30 is great.

なお、リフトオフ加工により開口部を形成したのは、エッチングによって開口部を加工すると、共振領域６０にあたる圧電層３０の表面も、エッチング時に研削され、表面荒れが発生し、共振特性が劣化するからである。   The reason why the opening was formed by lift-off processing is that when the opening is processed by etching, the surface of the piezoelectric layer 30 corresponding to the resonance region 60 is also ground during etching, resulting in surface roughness and deterioration of the resonance characteristics. is there.

また、絶縁層４０の側壁４３は、上側に向かうにつれて、開口部が末広がりとなるように傾斜したテーパー形状を有しているため、側壁４３と圧電層３０の上面３１とが交差する箇所で、上部電極５０が段切れを起こして断線したり、上部電極５０が薄膜化して上部電極５０の抵抗が増大したりすることを防止することができる。   Further, since the side wall 43 of the insulating layer 40 has a tapered shape that is inclined so that the opening becomes wider toward the upper side, the side wall 43 and the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 intersect with each other. It is possible to prevent the upper electrode 50 from being disconnected due to disconnection or the upper electrode 50 from being thinned to increase the resistance of the upper electrode 50.

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２によるＢＡＷ共振器１ａを示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は３ｂ−３ｂ断面図を示している。実施の形態２によるＢＡＷ共振器１ａは、圧電層３０の外周の４辺を隠蔽するように、圧電層３０の上面３１に絶縁層４０ａを形成し、絶縁層４０ａの中央部分に開口部４２ａを形成し、圧電層３０の中央部分を露出し、この開口部４２ａに接点部５１を形成したことを特徴とする。 (Embodiment 2)
3A and 3B are diagrams showing a BAW resonator 1a according to the second embodiment. FIG. 3A is an external perspective view, and FIG. 3B is a 3b-3b cross-sectional view. In the BAW resonator 1a according to the second embodiment, the insulating layer 40a is formed on the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 so as to conceal the four sides on the outer periphery of the piezoelectric layer 30, and the opening 42a is formed in the central portion of the insulating layer 40a. The contact portion 51 is formed in the opening 42a by exposing the central portion of the piezoelectric layer 30.

具体的には、絶縁層４０ａは、圧電層３０の外周を構成する４辺を隠蔽するように圧電層３０の上面３１に形成され、基板１０の右側の上面１１にも形成されている。開口部４２ａは、圧電層３０の中央部分に設けられ、上面視において正方形又は長方形の矩形形状を有し、圧電層３０の上面３１を露出する。なお、開口部４２ａの上面視における形状は、矩形状に限定されず、円、楕円、三角形等の他の形状を採用してもよい。また、開口部４２ａの４方の側壁４３ａは、上方に向かうにつれて開口部の断面積が大きくなるように傾斜されたテーパー形状を有している。また、開口部４２ａの断面積は接点部５１の面積よりも大きくされている。   Specifically, the insulating layer 40 a is formed on the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 so as to conceal the four sides constituting the outer periphery of the piezoelectric layer 30, and is also formed on the upper surface 11 on the right side of the substrate 10. The opening 42 a is provided in the central portion of the piezoelectric layer 30, has a square or rectangular shape when viewed from above, and exposes the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30. Note that the shape of the opening 42a in a top view is not limited to a rectangular shape, and other shapes such as a circle, an ellipse, and a triangle may be adopted. Further, the four side walls 43a of the opening 42a have a tapered shape that is inclined so that the cross-sectional area of the opening increases toward the top. The cross-sectional area of the opening 42 a is larger than the area of the contact part 51.

上部電極５０は、実施の形態１と同様、絶縁層４０ａの右側の上面４１ａを跨ぐように形成され、先端の接点部５１が圧電層３０の上面３１と接触している。従って、上部電極５０と下部電極２０とが対向していても、絶縁層４０が存在する領域は、共振領域６０とならず、下部電極２０と接点部５１とが対向する圧電層３０の直方体の領域のみを共振領域６０とすることができる。   Similar to the first embodiment, the upper electrode 50 is formed so as to straddle the upper surface 41a on the right side of the insulating layer 40a, and the contact portion 51 at the tip is in contact with the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30. Therefore, even if the upper electrode 50 and the lower electrode 20 face each other, the region where the insulating layer 40 exists is not the resonance region 60, but a rectangular parallelepiped of the piezoelectric layer 30 where the lower electrode 20 and the contact portion 51 face each other. Only the region can be the resonance region 60.

このように、実施の形態２によるＢＡＷ共振器１ａによれば、絶縁層４０ａの中央部分に開口部４２ａを設けているため、上部電極５０を絶縁層４０ａ上に配置する際の自由度を高めることができる。また、接点部５１の断面積によって共振領域の断面積を決定することができるため、開口部４２ａの断面積を大きくすることが可能となり、リフトオフ加工を用いても開口部４２ａを精度よく形成することが可能となり、高精度のＢＡＷ共振器１ａを得ることができる。   Thus, according to the BAW resonator 1a according to the second embodiment, since the opening 42a is provided in the central portion of the insulating layer 40a, the degree of freedom in disposing the upper electrode 50 on the insulating layer 40a is increased. be able to. In addition, since the cross-sectional area of the resonance region can be determined by the cross-sectional area of the contact portion 51, the cross-sectional area of the opening 42a can be increased, and the opening 42a can be accurately formed even when lift-off processing is used. Therefore, a highly accurate BAW resonator 1a can be obtained.

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３によるＢＡＷ共振器１ｂを示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は４ｂ−４ｂ断面図を示している。実施の形態３によるＢＡＷ共振器１ｂは、開口部４２ｂの断面積が共振領域６０の断面積と同じ大きさとなるように加工し、開口部４２ｂの全域を覆うように、上部電極５０ｂを絶縁層４０ｂの上面４１ｂに形成したことを特徴とする。 (Embodiment 3)
4A and 4B are diagrams showing a BAW resonator 1b according to Embodiment 3, wherein FIG. 4A is an external perspective view, and FIG. 4B is a 4b-4b cross-sectional view. The BAW resonator 1b according to the third embodiment processes the upper electrode 50b with an insulating layer so that the cross-sectional area of the opening 42b is the same as the cross-sectional area of the resonance region 60 and covers the entire area of the opening 42b. It is formed on the upper surface 41b of 40b.

具体的には、絶縁層４０ｂの中央部分に正方形又は長方形等の矩形状の開口部４２ｂを形成して圧電層３０の上面を露出させた後、この開口部４２ｂを覆うように、短冊状の上部電極５０ｂを絶縁層４０ｂの上面４１ｂに形成する。従って、開口部４２ｂの底面の全域が上部電極５０ｂによって覆われて接点部５１ｂが形成される。このため、開口部４２ｂの底面の面積が共振領域６０の断面積とほぼ同じ大きさとなる。また、開口部４２ｂの側壁４３ｂは実施の形態１，２と同様テーパー形状を有している。   Specifically, a rectangular opening 42b such as a square or a rectangle is formed in the central portion of the insulating layer 40b to expose the upper surface of the piezoelectric layer 30, and then a strip shape is formed so as to cover the opening 42b. The upper electrode 50b is formed on the upper surface 41b of the insulating layer 40b. Accordingly, the entire area of the bottom surface of the opening 42b is covered with the upper electrode 50b to form the contact portion 51b. For this reason, the area of the bottom surface of the opening 42 b is approximately the same as the cross-sectional area of the resonance region 60. The side wall 43b of the opening 42b has a tapered shape as in the first and second embodiments.

このように、実施の形態３によるＢＡＷ共振器１ｂによれば、開口部４２ｂの断面積を共振領域６０の断面積とほぼ同じ大きさに設定し、開口部４２ｂを上部電極５０ｂで覆っているため、開口部４２ｂの断面積のみを精度よく加工することで、所望する断面積を有する共振領域６０を得ることが可能となり、上部電極５０ｂを開口部４２ｂにおいて高精度に位置決めする必要がなくなり、上部電極５０ｂの加工精度を低下させても、高精度に共振領域６０を形成することができる。   Thus, according to the BAW resonator 1b according to the third embodiment, the cross-sectional area of the opening 42b is set to be approximately the same as the cross-sectional area of the resonance region 60, and the opening 42b is covered with the upper electrode 50b. Therefore, by accurately processing only the cross-sectional area of the opening 42b, it becomes possible to obtain the resonance region 60 having a desired cross-sectional area, and it is not necessary to position the upper electrode 50b with high accuracy in the opening 42b. Even if the processing accuracy of the upper electrode 50b is lowered, the resonance region 60 can be formed with high accuracy.

更に、実施の形態１，２と同様、共振領域６０が圧電層３０の中央部分に形成されているため、Ｑ値のような共振特性を高めることがでる。また、開口部４２ｂがテーパー形状を有しているため、上部電極５０ｂの断線及び薄膜化による高抵抗化を防止することができる。   Furthermore, since the resonance region 60 is formed in the central portion of the piezoelectric layer 30 as in the first and second embodiments, the resonance characteristics such as the Q value can be improved. In addition, since the opening 42b has a tapered shape, it is possible to prevent the upper electrode 50b from being disconnected and having a high resistance due to a thin film.

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４によるＢＡＷ共振器１ｃを示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は５ｂ−５ｂ断面図を示している。実施の形態４によるＢＡＷ共振器１ｂは、短冊状の開口部４２ｃを形成し、この開口部４２ｃの長手方向と交差するように上部電極５０ｃを形成したことを特徴とする。 (Embodiment 4)
5A and 5B are diagrams showing a BAW resonator 1c according to the fourth embodiment. FIG. 5A is an external perspective view, and FIG. 5B is a cross-sectional view of 5b-5b. The BAW resonator 1b according to the fourth embodiment is characterized in that a strip-shaped opening 42c is formed, and the upper electrode 50c is formed so as to intersect the longitudinal direction of the opening 42c.

具体的には、開口部４２ｃは、短冊形状を有し、圧電層３０の中央部分に形成されている。上部電極５０ｃは、長手方向が開口部４２ｃの短辺Ｓ１の方向と平行となり、かつ、先端５２ｃが絶縁層４０ｃの上部に位置するように、絶縁層４０ｃの上面４１ｃに沿って配設されている。上部電極５０ｃは、開口部４２ｃ内において圧電層３０の上面３１の一部を覆っており、この覆った部分が接点部５１ｃとなっている。上部電極５０ｃは先端５２ｃに向かうにつれて幅が小さくされ、低抵抗化が図られている。開口部４２ｃの側壁４３ｃは、上方に向かうにつれて、開口部４２ｃの断面積が大きくなるように傾斜してテーパー形状を有している。   Specifically, the opening 42 c has a strip shape and is formed in the central portion of the piezoelectric layer 30. The upper electrode 50c is disposed along the upper surface 41c of the insulating layer 40c so that the longitudinal direction is parallel to the direction of the short side S1 of the opening 42c and the tip 52c is located above the insulating layer 40c. Yes. The upper electrode 50c covers a part of the upper surface 31 of the piezoelectric layer 30 in the opening 42c, and the covered portion serves as a contact portion 51c. The width of the upper electrode 50c is reduced toward the tip 52c to reduce the resistance. The side wall 43c of the opening 42c has a tapered shape that is inclined so that the cross-sectional area of the opening 42c increases as it goes upward.

従って、共振領域６０の断面積は、開口部４２ｃの短辺Ｓ１の寸法と、上部電極５０ｃの開口部４２ｃでの幅Ｓ２の寸法とによって決定されることになる。そのため、開口部４２ｃにおいて、接点部５１ｃを高精度に位置決めしなくとも、開口部４２ｃの短辺Ｓ１の寸法と、上部電極５０ｃの開口部４２ｃでの幅Ｓ２の寸法とを設定するだけで、共振領域６０の断面積を所望する大きさに設定することができる。また、これにより、開口部４２ｃの長辺の寸法の自由度を高めることができる。   Therefore, the cross-sectional area of the resonance region 60 is determined by the dimension of the short side S1 of the opening 42c and the dimension of the width S2 at the opening 42c of the upper electrode 50c. Therefore, even if the contact portion 51c is not positioned with high accuracy in the opening 42c, only the dimension of the short side S1 of the opening 42c and the dimension of the width S2 at the opening 42c of the upper electrode 50c are set. The cross-sectional area of the resonance region 60 can be set to a desired size. Thereby, the freedom degree of the dimension of the long side of the opening part 42c can be raised.

このように実施の形態４によるＢＡＷ共振器１ｃによれば、開口部４２ｃにおいて接点部５１ｃを高精度に位置決めしなくとも、所望する断面積の共振領域６０を得ることができる。また、開口部４２ｃの長辺を大きくして、開口部４２ｃの断面積を比較的大きくすることが可能であるため、リフトオフ加工により、高精度に開口部４２ｃを形成することが可能となる。   As described above, according to the BAW resonator 1c according to the fourth embodiment, the resonance region 60 having a desired cross-sectional area can be obtained without positioning the contact portion 51c with high accuracy in the opening 42c. In addition, since the long side of the opening 42c can be enlarged and the cross-sectional area of the opening 42c can be made relatively large, the opening 42c can be formed with high accuracy by lift-off processing.

また、実施の形態１〜３と同様、開口部４２ｃが圧電層３０中央部分に設けられているため、ＢＡＷ共振器１ｃの共振特性を高めることができ、また、開口部４２ｃの側壁４３ｃが開口部４２ｃの断面積が上方に向かうにつれて大きくなるように傾斜するテーパー形状を有しているため、上部電極５０ｃの段切れや薄膜化による大抵抗化を防止することができる。   Further, since the opening 42c is provided in the central portion of the piezoelectric layer 30 as in the first to third embodiments, the resonance characteristics of the BAW resonator 1c can be enhanced, and the side wall 43c of the opening 42c is opened. Since the cross-sectional area of the portion 42c has a tapered shape that increases so as to increase upward, it is possible to prevent the upper electrode 50c from being increased in resistance due to disconnection or thinning.

図６は、実施の形態１〜４のいずれかのＢＡＷ共振器１〜１ｃを用いて構成されたフィルタ回路２の回路図を示している。図６（ａ）は、１段のフィルタ回路を示し、図６（ｂ）は、３段のフィルタ回路を示している。   FIG. 6 shows a circuit diagram of a filter circuit 2 configured using any of the BAW resonators 1 to 1c of the first to fourth embodiments. FIG. 6A shows a one-stage filter circuit, and FIG. 6B shows a three-stage filter circuit.

図６（ａ）に示すように、フィルタ回路２は、一対の入力端子Ｔ１，Ｔ２、２個のＢＡＷ共振器Ｃ１，Ｃ２、及び一対の出力端子Ｔ３，Ｔ４を備えている。   As shown in FIG. 6A, the filter circuit 2 includes a pair of input terminals T1, T2, two BAW resonators C1, C2, and a pair of output terminals T3, T4.

ＢＡＷ共振器Ｃ１，Ｃ２は、各々実施の形態１〜４のＢＡＷ共振器１〜１ｃのいずれかにより構成されている。ＢＡＷ共振器Ｃ１は、一端が入力端子Ｔ１に接続され、他端が出力端子Ｔ３及びＢＡＷ共振器Ｃ２に接続されている。ＢＡＷ共振器Ｃ２は、一端が入力端子Ｔ２及び出力端子Ｔ４に接続されている。   The BAW resonators C1 and C2 are each configured by any one of the BAW resonators 1 to 1c of the first to fourth embodiments. One end of the BAW resonator C1 is connected to the input terminal T1, and the other end is connected to the output terminal T3 and the BAW resonator C2. One end of the BAW resonator C2 is connected to the input terminal T2 and the output terminal T4.

また、図６（ｂ）に示すフィルタ回路３は、縦続接続された３個のフィルタ回路２０１〜２０３を備える。フィルタ回路２０１〜２０３は、各々図６（ａ）に示すフィルタ回路２により構成されている。そして、フィルタ回路３は、フィルタ回路２０１の出力端子Ｔ３，Ｔ４が、各々フィルタ回路２０２の入力端子Ｔ１，Ｔ２に接続され、フィルタ回路２０２の出力端子Ｔ３，Ｔ４が、各々フィルタ回路２０３の入力端子Ｔ１，Ｔ２に接続されている。   The filter circuit 3 shown in FIG. 6B includes three filter circuits 201 to 203 connected in cascade. Each of the filter circuits 201 to 203 is configured by the filter circuit 2 shown in FIG. In the filter circuit 3, the output terminals T3 and T4 of the filter circuit 201 are respectively connected to the input terminals T1 and T2 of the filter circuit 202, and the output terminals T3 and T4 of the filter circuit 202 are respectively input to the filter circuit 203. Connected to T1 and T2.

このような構成のフィルタ回路２、３によれば、実施の形態１〜４のいずれかのＢＡＷ共振器１〜１ｃが採用されているため、共振特性の高いフィルタ回路を提供することができる。   According to the filter circuits 2 and 3 having such a configuration, since any one of the BAW resonators 1 to 1c according to the first to fourth embodiments is employed, a filter circuit having high resonance characteristics can be provided.

本発明の実施の形態１によるＢＡＷ共振器を示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。It is a figure which shows the BAW resonator by Embodiment 1 of this invention, (a) shows the external appearance perspective view, (b) has shown sectional drawing. ＢＡＷ共振器の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a BAW resonator. 本発明の実施の形態２によるＢＡＷ共振器を示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は３ｂ−３ｂ断面図を示している。It is a figure which shows the BAW resonator by Embodiment 2 of this invention, (a) shows the external appearance perspective view, (b) has shown 3b-3b sectional drawing. 本発明の実施の形態３によるＢＡＷ共振器を示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は４ｂ−４ｂ断面図を示している。It is a figure which shows the BAW resonator by Embodiment 3 of this invention, (a) shows the external appearance perspective view, (b) has shown 4b-4b sectional drawing. 本発明の実施の形態４によるＢＡＷ共振器を示す図であり、（ａ）は外観斜視図を示し、（ｂ）は５ｂ−５ｂ断面図を示している。It is a figure which shows the BAW resonator by Embodiment 4 of this invention, (a) shows an external appearance perspective view, (b) has shown 5b-5b sectional drawing. 本発明によるフィルタ回路の回路図を示している。図６（ａ）は、１段のフィルタ回路を示し、図６（ｂ）は、３段のフィルタ回路を示している。1 shows a circuit diagram of a filter circuit according to the invention. FIG. 6A shows a one-stage filter circuit, and FIG. 6B shows a three-stage filter circuit. 背景技術を示す図である。It is a figure which shows background art. 背景技術を示す図である。It is a figure which shows background art.

符号の説明Explanation of symbols

１，１ａ，１ｂ，１ｃ ＢＡＷ共振器
２，３ フィルタ回路
１０ 基板
１１ 上面
２０ 下部電極
２１ 上面
２０１，２０２，２０３ フィルタ回路
３０ 圧電層
３１ 上面
４０ ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 絶縁層
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 上面
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 開口部
４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 側壁
５０，５０ｂ，５０ｃ 上部電極
５１，５１ｂ，５１ｃ 接点部
５２ｃ 先端
６０ 共振領域
Ｃ１，Ｃ２ ＢＡＷ共振器
Ｄ１ 領域
Ｓ１ 短辺
Ｓ２ 幅
ｔ 膜厚
Ｔ１，Ｔ２ 入力端子
Ｔ３，Ｔ４ 出力端子
ｘ 幅寸法
θ 角度 1, 1a, 1b, 1c BAW resonator 2, 3 Filter circuit 10 Substrate 11 Upper surface 20 Lower electrode 21 Upper surface 201, 202, 203 Filter circuit 30 Piezoelectric layer 31 Upper surface 40 40a, 40b, 40c Insulating layers 41, 41a, 41b, 41c upper surface 42a, 42b, 42c opening 43, 43a, 43b, 43c side wall 50, 50b, 50c upper electrode 51, 51b, 51c contact part 52c tip 60 resonance region C1, C2 BAW resonator D1 region S1 short side S2 width t Film thickness T1, T2 Input terminal T3, T4 Output terminal x Width dimension θ Angle

Claims (6)

基板と、
前記基板の一方面に形成された下部電極と、
下面全域が前記下部電極の上面と接するように形成された圧電層と、
前記圧電層の上面の外周の少なくとも一部が隠蔽されるように形成された絶縁層と、
前記絶縁層の上面を跨るように設けられ、前記圧電層の上面の一部の領域と接する接点部を含む上部電極とを備え、
前記基板は、音響インピーダンスの高い材料で形成された層と、音響インピーダンスが低い材料で形成された層とが交互に積層された音響ミラーで構成され、
前記上部電極は、先端に向かうにつれて、形状が細くなるテーパー形状を有し、先端部分が前記圧電層の上面と接して前記接点部となり、
前記接点部は、少なくとも前記先端に向かう方向に対して主面において直交する方向の側面が前記絶縁層と接触していないことを特徴とするバルク弾性波共振器。 A substrate,
A lower electrode formed on one side of the substrate;
A piezoelectric layer formed such that the entire lower surface is in contact with the upper surface of the lower electrode;
An insulating layer formed such that at least a part of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer is concealed;
An upper electrode including a contact portion provided to straddle the upper surface of the insulating layer and in contact with a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer;
The substrate is composed of an acoustic mirror in which layers formed of a material having a high acoustic impedance and layers formed of a material having a low acoustic impedance are alternately stacked,
The upper electrode has a tapered shape that becomes narrower toward the tip, the tip portion is in contact with the upper surface of the piezoelectric layer and becomes the contact portion,
The bulk acoustic wave resonator is characterized in that at least a side surface of the contact portion in a direction orthogonal to a main surface with respect to a direction toward the tip is not in contact with the insulating layer . 前記絶縁層は、前記圧電層の上面の一部の領域を露出する開口部を備え、前記圧電層の上面の外周の全域を隠蔽することを特徴とする請求項１記載のバルク弾性波共振器。   2. The bulk acoustic wave resonator according to claim 1, wherein the insulating layer includes an opening that exposes a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer, and covers the entire outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer. . 前記開口部は、短冊状であり、
前記上部電極は、前記開口部の長辺と交差するように形成され、交差する部分が前記接点部とされていることを特徴とする請求項２記載のバルク弾性波共振器。 The opening is strip-shaped,
The bulk acoustic wave resonator according to claim 2, wherein the upper electrode is formed so as to intersect with a long side of the opening, and the intersecting portion serves as the contact portion. 前記絶縁層の側壁は、前記上部電極方向に拡がるテーパー状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバルク弾性波共振器。 It said sidewall insulating layer, a bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 3, wherein a tapered extending to the upper electrode direction. 請求項１〜４のいずれかに記載のバルク弾性波共振器を備えることを特徴とするフィルタ回路。 Filter circuit comprising: a bulk acoustic wave resonator according to any of claims 1-4. 基板の上面に下部電極を形成するステップと、
下面全域が前記下部電極の上面と接するように圧電層を形成するステップと、
前記圧電層の上面の外周の少なくとも一部が隠蔽されるように絶縁層を形成するステップと、
前記圧電層の上面の一部の領域と接する接点部を備え、前記絶縁層の上面を跨るように上部電極を設けるステップとを備え、
前記基板は、音響インピーダンスの高い材料で形成された層と、音響インピーダンスが低い材料で形成された層とが交互に積層された音響ミラーで構成され、
前記上部電極は、先端に向かうにつれて、形状が細くなるテーパー形状を有し、先端部分が前記圧電層の上面と接して前記接点部となり、
前記接点部は、少なくとも前記先端に向かう方向に対して主面において直交する方向の側面が前記絶縁層と接触していないことを特徴とするバルク弾性波共振器の製造方法。
Forming a lower electrode on the upper surface of the substrate;
Forming a piezoelectric layer so that the entire lower surface is in contact with the upper surface of the lower electrode;
Forming an insulating layer such that at least a portion of the outer periphery of the upper surface of the piezoelectric layer is concealed;
Providing a contact portion in contact with a partial region of the upper surface of the piezoelectric layer, and providing an upper electrode so as to straddle the upper surface of the insulating layer,
The substrate is composed of an acoustic mirror in which layers formed of a material having a high acoustic impedance and layers formed of a material having a low acoustic impedance are alternately stacked,
The upper electrode has a tapered shape that becomes narrower toward the tip, the tip portion is in contact with the upper surface of the piezoelectric layer and becomes the contact portion,
The bulk acoustic wave resonator manufacturing method , wherein at least a side surface of the contact portion in a direction orthogonal to a main surface with respect to a direction toward the tip is not in contact with the insulating layer .
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