JP5038740B2 - 帯域通過フィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、主としてＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）に用いるための広帯域の通過帯域を実現できる帯域通過フィルタおよびその製造方法に関するものである。
近年、数百メガビット毎秒の高速なデータ伝送を可能とする無線通信技術としてＵＷＢの商用化が進められている。米国連邦通信委員会では、ＵＷＢで使用できる周波数帯域を３．１〜１０．６ＧＨｚとし、帯域幅を５００ＭＨｚあるいは中心周波数の２５％としている。ＵＷＢでは既存の他の無線利用技術（たとえば、ＧＰＳ（全地球測位システム）では１．６ＧＨｚ帯を使用している）への影響を抑制し、かつ広帯域の帯域幅を確保する必要があるから、ＧＨｚ帯において２ＧＨｚ程度の通過帯域幅を有する帯域通過フィルタを構成することが課題になっている。
この種の問題を解決する技術としては、リングフィルタにスタブ回路を組み合わせた多段フィルタが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の従来技術には、マイクロストリップ線路で実現されたオープンスタブ回路付きのリング共振器を５段備えた帯域通過フィルタが示されている。各リング共振器は減衰極周波数を異ならせてあり、縦続接続することにより各リング共振器の周波数特性を組み合わせて目的の通過帯域が得られるようにしてある。
ただし、リング共振器は、帯域阻止フィルタ（ノッチフィルタ）として動作し、通過を阻止する帯域幅は狭いから、広帯域の帯域通過フィルタを構成できるものの、通過させたくない周波数まで通過させてしまうという問題を有していることが特許文献１に記載されており、直流成分を除去するためにオープンスタブ回路に代えてショートスタブ回路を採用することが記載されている。
また、特許文献１には、各リング共振器の減衰極周波数を可変とするためにオープンスタブ回路の先端に可変容量ダイオードを装荷し、可変容量ダイオードにより装荷する容量を変化させることで、特性インピーダンスを極端に小さくすることなく減衰極周波数を可変にする技術が記載されている。
特開２００５−２９５３１６号公報
ところで、特許文献１に記載された技術では、リング共振器を用いているから、特許文献１に記載されているとおり、目的の通過帯域を得ることができるものの、目的外の周波数も通過するという問題がある。直流成分に関してはショートスタブ回路を用いることにより解決されるが、通過帯域に隣接する周波数については阻止することができないという問題がある。
この種の問題を解決するために、リング共振器にスタブ回路を付設するだけではなく、リング共振器とは別に設けたスタブ回路をリング共振器に縦続接続した帯域通過フィルタも提案されている。この構成では、リング共振器で阻止しきれない帯域をスタブ回路で減衰させることができるから、目的とする周波数特性をほぼ満足させることができる。
しかしながら、リング共振器は、１周が１波長程度になるものであるから、ＵＷＢの周波数帯域では直径が数ｍｍから１ｃｍ程度になり、しかも多段を縦続接続しなければならないから、基板上で比較的大きな面積を占有し、大型化につながるという問題を有している。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、目的の通過帯域のみを通過させ、目的外の周波数の減衰率を大きくとることができ、しかも小型化が可能な帯域通過フィルタおよびその製造方法を提供することにある。
請求項１の発明は、圧電体層を上部電極および下部電極の間に挟み込んだ構造を有し目的の通過帯域に設計されたＢＡＷフィルタと、誘電体層を介して地導体層および信号導体層を積層したストリップ線路からなり信号導体層に形成したスタブ回路を用いてＢＡＷフィルタの阻止帯域を減衰させる平面パターンフィルタとを備え、ＢＡＷフィルタと平面パターンフィルタとは、共通の基板に形成され、平面パターンフィルタの信号導体層に設けた伝送線路を介して接続され、スタブ回路は、信号導体層において伝送線路から離間したローディング部と、一端が伝送線路に連続し他端がローディング部における両端間の中間位置に連続するタップ部とを有し、前記平面パターンフィルタの前記誘電体層は、前記ＢＡＷフィルタの前記圧電体層と同じ誘電体材料により形成されていることを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記平面パターンフィルタの前記誘電体層と、前記ＢＡＷフィルタの前記圧電体層とは厚み寸法が等しいことを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記誘電体材料はＰＺＴであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の帯域通過フィルタの製造方法であって、前記基板の主表面側に基板の主表面に前記下部電極および前記地導体層となる導電材料の薄膜を成膜し、導電材料の薄膜において下部電極となる部位に結晶配向を制御するシード層を形成した後に、前記圧電体層および前記誘電体層を成膜し、さらに圧電体層および誘電体層の主表面に前記上部電極と前記信号導体層と前記スタブ回路とになる導電材料の薄膜を成膜することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の帯域通過フィルタの製造方法であって、前記基板の主表面側において、前記平面パターンフィルタを形成する部位に前記地導体層および前記誘電体層を順に成膜し、前記ＢＡＷフィルタを形成する部位に基板と同材料を成膜して誘電体層と平坦化し、その後、基板の主表面に前記下部電極となる導電材料の薄膜を成膜するとともに誘電体層の主表面に前記信号導体層となる導電材料の薄膜を成膜し、導電材料の薄膜において下部電極となる部位に結晶配向を制御するシード層を形成した後に、前記圧電体層を成膜し、さらに圧電体層の主表面に前記上部電極となる導電材料の薄膜を成膜することを特徴とする。
請求項１の発明の構成によれば、ＢＡＷフィルタと平面パターンフィルタとを併用したことにより、ＢＡＷフィルタで通過帯域を確保するとともに平面パターンフィルタで阻止帯域の減衰量を確保することができるから、目的とする通過帯域では減衰量が略一定であり、通過帯域ではない阻止帯域での減衰量と通過帯域での減衰量との差が大きく、しかも通過帯域と阻止帯域との境界領域の特性が急峻である（周波数当たりの減衰率が大きい）帯域通過フィルタを提供することができる。しかも、同周波数に対する基板の占有面積をリング共振器よりも小さくなるＢＡＷフィルタを用いるから、従来構成よりも小型化が可能になる。加えて、スタブ回路として、タップ部にローディング部を連続させた形状のものを用いているから、ローディング部を設けていない場合に比較すると同周波数に対するタップ部の長さが短縮され、この構成によっても基板の小型化が可能になる。
その上、平面パターンフィルタの誘電体層とＢＡＷフィルタの圧電体層とが同じ誘電体材料により形成されているので、構造や製造プロセスの簡略化につながる。
請求項２の発明の構成によれば、平面パターンフィルタの誘電体層と、ＢＡＷフィルタの圧電体層との厚み寸法を等しくしているから、誘電体層および圧電体層が同材料であることとあいまって製造プロセスの一層の簡略化につながる。
請求項３の発明の構成によれば、誘電体材料としてＰＺＴを用いているから、ＢＡＷフィルタを構成した場合に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような圧電体材料を用いる場合に比較すると通過帯域を広帯域化することができる。
請求項４の発明の方法によれば、ＢＡＷフィルタの下部電極とストリップ線路の地導体層とを同時に形成することができ、またＢＡＷフィルタの上部電極と信号導体層およびスタブ回路とを同時に形成するから、各部位の導電膜を個別に成膜する場合に比較すると製造プロセスが少なくなり、製造が容易になる。ＢＡＷフィルタの下部電極とストリップ線路の地導体層とを分離しない場合には、下部電極と地導体層とのパターニングも容易になる。また、シード層の成膜により圧電体層の結晶配向を制御することで、ＢＡＷフィルタの減衰特性を制御することが可能になる。
請求項５の発明の方法によれば、ＢＡＷフィルタの下部電極と信号導体層およびスタブ回路とを同時に形成するから、各部位の導電膜を個別に成膜する場合に比較すると製造プロセスが少なくなり、製造が容易になる。また、シード層の成膜により圧電体層の結晶配向を制御することで、ＢＡＷフィルタの減衰特性を制御することが可能になる。
本実施形態は、図１に示すように、圧電体の薄膜のバルク波（厚み方向の振動）を用いて通過帯域を制限するＢＡＷフィルタ１と、ストリップ線路からなりスタブ回路２４を形成した平面パターンフィルタ２とを組み合わせた構成を有している。ＢＡＷフィルタ１と平面パターンフィルタ２とは１枚の基板３に形成されている。以下に説明する実施形態では、基板３としてシリコンを代表例とする半導体基板を用いるが、半導体装置の製造において用いられている通常のプロセスを適用できる材料であれば半導体以外の材料を用いてもよい。
本実施形態で用いるＢＡＷフィルタ１は、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）であって、基板３においてＢＡＷフィルタ１を配置する部位には深堀り（異方性エッチングやディープ反応性異方性エッチングなどの技術を用いる）によるキャビティ１３（図６参照）を形成している。
ＢＡＷフィルタ１は、基板３の主表面に導電材料の薄膜により形成した下部電極１１と、圧電体材料により形成された圧電体層１０と、導電材料の薄膜により形成され圧電体層１０を介して下部電極１１に対向する上部電極１２とを積層して構成されている。また、基板３においてＢＡＷフィルタ１を配置する部位にキャビティ１３を形成していることにより、圧電体層１０が厚み方向に振動可能になる。したがって、ＢＡＷフィルタ１の共振により下部電極１１と上部電極１２との間の通過帯域を制限することができる。
一般に、ＢＡＷフィルタ１は、Ｑ値が大きく低損失で急峻な減衰特性が得られることが知られている。圧電体層１０に用いる圧電体材料には、ＡｌＮ、ＳｉＯ２（水晶）、ＰＺＴ、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ３、ＢａＴｉＯ３などを用いる。
本実施形態では、通過帯域を広帯域にするために機械的品質係数の小さい材料を選択するのが望ましい。したがって、ＡｌＮよりはＰＺＴのほうが望ましい材料といえる。ただし、圧電体材料としてＰＺＴを用いた通常のＢＡＷフィルタでは、三方晶系（菱面体晶系）で〔１１１〕方向を厚み方向に配向させた（１１１）配向の圧電体層１０用いており、この構造では、自発分極の方向が圧電体層１０の厚み方向に沿っている１８０°ドメインと、自発分極の方向が圧電体層１０の厚み方向に直交する面に沿っている９０°ドメインとが、圧電体層１０に混在して存在するので、９０°ドメインで横振動モードの振動が発生してエネルギーの損失が生じ、ＢＡＷフィルタ１の特徴である通過帯域と阻止帯域との境界での急峻な減衰特性を得ることができない。
そこで、本実施形態では、正方晶系で〔００１〕方向を厚み方向に配向させた（００１）配向のＰＺＴ膜を圧電体層１０に用い、９０°ドメインを低減させ、横振動モードの振動の発生を抑制することで、通過帯域を広帯域に保ったままでカットオフ特性を向上させている。（００１）配向のＰＺＴ膜を成膜するには、後述するように、結晶配向を制御するシード層を形成し、シード層の上に圧電体層１０を形成する。
なお、通過帯域の中心周波数が等しい場合にはＡｌＮのほうがＰＺＴよりも占有面積が大きくなるが、それだけＢＡＷフィルタ１を形成する際の加工は容易になるから、通過帯域の帯域幅として３００ＭＨｚ以上が必要である場合にはＰＺＴを用い、１８０ＭＨｚ程度でよい場合にはＡｌＮを用いればよい。
本実施形態では、図２に等価回路で示すように、４個のＢＡＷフィルタ１を用い、信号が通過する経路（以下、「信号経路」という）に２個のＢＡＷフィルタ１を直列接続し、一端を接地したＢＡＷフィルタ１の他端を直列接続した２個のＢＡＷフィルタ１の各一端にそれぞれ接続している。このように複数個のＢＡＷフィルタを梯子状に接続したラダー型フィルタを構成することにより、ＢＡＷフィルタ１の特性が強調されて減衰特性が一層急峻になる。ＢＡＷフィルタ１の個数はとくに限定をする主旨ではなく、ＢＡＷフィルタ１の個数は、目的とする通過帯域特性に応じて適宜に調節される。
基板３の主表面には、図１のように、平面パターンフィルタ２を形成する部位の略全面に亘って導電材料の薄膜により地導体層２１が形成される。また、誘電体材料により形成した誘電体層２０が地導体層２１に積層され、導電材料の薄膜により形成された信号導体層２２が誘電体層２０を介して地導体層２１の一部に対向する形で誘電体層２０に積層されている。つまり、基板３にはＢＡＷフィルタ１を配置した部位を除いてマイクロストリップ線路が形成されている。
マイクロストリップ線路の信号導体層２２の一部は、帯状である伝送線路２３を形成し、伝送線路２３の一端はＢＡＷフィルタ１を用いたラダー型フィルタに接続される。つまり、ラダー型フィルタの最終段のＢＡＷフィルタ１における下部電極１１または上部電極１２（図示例では上部電極１２）に伝送線路２３の一端が接続される。伝送線路２３の他端は出力端になる。ここに、伝送線路２３は反射を生じなければ直線状でなくともよい。
平面パターンフィルタ２は、マイクロストリップ線路の伝送線路２３にスタブ回路２４を接続した形で形成されており、スタブ回路２４は、マイクロストリップ線路の信号導体層２２に連続する形で形成されている。スタブ回路２４は、伝送線路２３の側方に伝送線路２３から離間して形成されたローディング部２４ａと、一端が伝送線路２３に連続し他端がローディング部２４ａの両端間の中間位置に連続するタップ部２４ｂとを備える。なお、中間位置は、中央のみを意味しているのではなく、ローディング部２４ａの両端間であればどの位置でもよいことを意味している。また、図示例ではローディング部２４ａを直線状（ないし帯状）に形成しているが、コ字状やＬ字状などの他の形状を採用することも可能である。タップ部２４ｂは伝送線路２３の延長方向に対して直交する方向に延出する。
ローディング部２４ａの一端部は、地導体層２１と短絡することで接地してもよい。ローディング部２４ａを地導体層２１と短絡すればショートスタブ回路になるから、伝送線路２３における直流成分の通過を阻止することができる。また、ローディング部２４ａを地導体層２１と短絡しなければオープンスタブ回路になる。
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、信号導体層２２の幅、誘電体層２０の厚み、誘電体層２０の誘電率などにより決まる。具体的には、振動導体層２２の幅をＷ、誘電体層２０の厚みをｄ、実効比誘電率をεeとするとき、特性インピーダンスＺ０は数１で表される。
また、スタブ回路２４は、図２に等価回路として示すように、リアクタンス回路として機能する。たとえば、伝送線路２３の延長方向に直交する方向に延出した帯状のオープンスタブ回路であれば、伝送線路２３を伝送される波長の４分の１波長の長さに形成することにより、共振回路として機能し、共振周波数において減衰するノッチフィルタになる。
信号導体層２２での波長短縮率は、誘電体層２０の実効比誘電率の平方根倍であり、実効比誘電率が４であれば伝送線路２３を伝送される波長は元の波長の２分の１になる。つまり、スタブ回路２４の共振周波数が等しければ、誘電体層２０に高誘電率材料を用いるほうが、伝送線路２３からのスタブ回路２４の突出寸法を小さくすることができる。言い換えると、スタブ回路２４により形成される平面パターンフィルタ２を小型化できる。また、ローディング部２４ａを設けて装荷していることによっても、伝送線路２３からのタップ部２４ｂの突出寸法を小さくすることができる。
平面パターンフィルタ２は、上述したように、ショートスタブ回路であるから、伝送線路２３では直流成分の伝送が阻止される。また、平面パターンフィルタ２を構成するスタブ回路２４は、伝送線路２３に複数個（図示例では４個）設けてある。つまり、スタブ回路２４を縦続接続して平面パターンフィルタ２を構成している。本実施形態で用いる平面パターンフィルタ２は、各スタブ回路２４の共振周波数をずらすことによって、目的の特性を得ることができる。
一般にＢＡＷフィルタ１は、通過帯域と阻止帯域との境界での減衰率が大きいが、阻止帯域において通過帯域との減衰量の差を十分に大きくとることができない。つまり、おおむね図３（ａ）に示すような周波数特性になる。一方、平面パターンフィルタ２は、通過待機と阻止帯域との減衰量の差が大きいが、通過帯域と阻止帯域との境界での減衰率が小さい。つまり、おおむね図３（ｂ）に示すような周波数特性になる。本実施形態では、ＢＡＷフィルタ１と平面パターンフィルタ２とを伝送線路２３を介して縦続接続しているから、全体の通過周波数特性は、ＢＡＷフィルタ１と平面パターンフィルタ２との周波数特性を重ね合わせた特性になり、おおむね図３（ｃ）のようになることが予想できる。
図４に実測結果を示す。図４（ａ）は、圧電体層１０を形成する圧電体材料としてＰＺＴを用いたＢＡＷフィルタ１の周波数特性を示しており、図４（ｂ）は、誘電体層２０を形成する高誘電率材料として圧電体層１０と同じＰＺＴを用いた平面パターンフィルタ２の周波数特性を示している。図４（ａ）の特性を有するＢＡＷフィルタ１と図４（ｂ）の特性を有する平面パターンフィルタ２とを、伝送線路２３を通して直結すると、図４（ｃ）のような特性が得られた。ＢＡＷフィルタ１の通過帯域は３．５〜３．９ＧＨｚ付近であり、平面パターンフィルタ２も通過帯域をほぼ一致させるように設計した。
予想された通り、ＢＡＷフィルタ１を単体で用いる場合に比較して、通過帯域での減衰はほとんど生じておらず、阻止帯域ではほとんどの領域で減衰量が大きくなっている。ただし、３ＧＨｚ付近にはＢＡＷフィルタ１を単体で用いる場合よりも減衰量が小さくなった特異点が生じている。この特異点は、ＢＡＷフィルタ１と平面パターンフィルタ２とのいずれにおいても単体では生じていないが、両者を直結したことにより生じたものと考えられる。
これに対して、ＢＡＷフィルタ１と平面パターンフィルタ２との間に−３ｄＢのアッテネータ４（図２参照）を挿入したところ、図４（ｄ）のように、上述の特異点が解消され、良好な特性が得られた。ここにおいて、ＢＡＷフィルタ１および平面パターンフィルタ２は、半導体の基板３の上に形成しているから、基板３に抵抗を作り込むことによりπ形アッテネータのようなアッテネータ４を基板３に設けることができる。
以下では、上述した構造の帯域通過フィルタを製造するプロセスを簡単に説明する。基板３には、主表面（ＢＡＷフィルタ１および平面パターンフィルタ２を形成する面）が（１００）面である単結晶シリコン基板を用いる。基板３の厚み方向の両面に、たとえば、熱酸化法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して基板３の主表面におけるシリコン酸化膜のうちキャビティ１３を形成する予定の領域を除去し、未除去のシリコン酸化膜をマスクに用いてアルカリ系溶液を用いた異方性エッチングを施してキャビティ１３を形成する。その後、基板３の両面のシリコン酸化膜を除去する（図５（ａ）参照）。
次に、基板３の主表面に全面に亘って、図５（ｂ）のように、シリコン酸化膜の犠牲層１４を形成する。犠牲層１４は、たとえばＣＶＤ法により成膜する。さらに、図５（ｃ）のように、キャビティ１３内にのみ犠牲層１４を残して基板３の主表面を平坦化する。平坦化は、たとえば、基板３の主表面をＣＭＰ（化学的機械研磨）法で研磨する。
図５（ｃ）のように平坦化された基板３の主表面の全面に亘って、図５（ｄ）のように、導電材料の薄膜として金属層１５を成膜する。この金属層１５は、ＢＡＷフィルタ１の下部電極１１と平面パターンフィルタ２の地導体層２１とになる。金属層１５の材料には、たとえばＰｔ、Ｉｒを用い、必要に応じて複数の金属を積層する。また、成膜法としては、たとえば、スパッタ法や蒸着法を用いる。
次に、図５（ｅ）のように、基板３の主表面に形成された金属層１５においてＢＡＷフィルタ１を形成する領域に、全面に亘って圧電体材料からなるシード層１６を形成する。シード層１６を形成する圧電体材料は、ＰＺＴではなく、たとえばＰｂＴｉＯ３あるいはＰｂＬａＴｉＯ３を用いる。これらの圧電体材料の成膜法としては、たとえば、スパッタ法やゾルゲル法やＭＯＣＶＤ法を用いる。シード層１６は（００１）配向で形成される。
さらに、図５（ｆ）のように、シード層１６の上に圧電体層１０を成膜するとともに、基板３の主表面に形成された金属層１５において平面パターンフィルタ２を形成する領域に、全面に亘って高誘電率材料からなる誘電体層２０を成膜する。ここでは、誘電体層２０は圧電体層１０と同材料であるＰＺＴを用いる。シード層１６は（００１）配向としているから、シード層１６の上に形成される圧電体層１０も（００１）配向になる。圧電体層１０および誘電体層２０は、スパッタ法やゾルゲル法やＭＯＣＶＤ法などによって成膜した後、７００℃程度の基板温度で焼結させる。なお、誘電体層２０は、圧電体層１０とは別材料により形成し、圧電体層１０とは別にＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などを成膜して形成してもよい。
金属層１５を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより下部電極１１および地導体層２１を形成する。パターニングは圧電体層１０および誘電体層２０を成膜する前にパターニングしてもよい。また、金属層１５のパターニング後に犠牲層１４を除去する。
次に、図５（ｇ）のように、圧電体層１０および誘電体層２０の表面に導電材料の薄膜として金属層１７を成膜する。この金属層１７は、ＢＡＷフィルタ１の上部電極１２と平面パターンフィルタ２の信号導体層２２およびスタブ回路２４とになる。金属層１７の材料には、金属層１５と同材料を用い、成膜法も金属層１５と同方法でよい。金属層１７の成膜後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて金属層１７のパターニングを行うことにより、上部電極１２および信号導体層２２およびスタブ回路２４を形成する。信号導体層２２にはスタブ回路２４も連続して形成される。図５に示したプロセスによって図６に示す構造の帯域通過フィルタが得られる。
上述した構成例では、ＢＡＷフィルタ１として、キャビティ１３を有するＦＢＡＲを用いているが、図７に示すように、音響ミラー１８を備えるＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄｌｙ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を用いてもよい。音響ミラー１８の材料にはＷを用いる。ＳＭＲは、音響ミラー１８を多層膜として形成するから、ＦＢＡＲに比較すると損失が大きくなるが、キャビティ１３の形成が不要であるとともに、犠牲層１４の形成および除去が不要であるから製造が容易である。音響ミラー１４は、基板３の主表面にシリコン酸化膜１９との多層膜として形成する。つまり、シリコン酸化膜１９に音響ミラー１４が多層に埋め込まれる。他の構成および動作はＦＢＡＲを用いる場合と同様である。
上述した構成例は、ＢＡＷフィルタ１の下部電極１１および平面パターンフィルタ２の地導体層２１とを同平面上に配置しているが、図９に示すように、ＢＡＷフィルタ１の下部電極１１と平面パターンフィルタ２の信号導体層２２およびスタブ回路２４とを同平面上に形成してもよい。図９に示す構成例では、隣接するＢＡＷフィルタ１の間のシリコン酸化膜１９に分離溝１９ａを形成している。分離溝１９ａを設けていることにより、隣接するＢＡＷフィルタ１の干渉を防止することができる。
図９に示す帯域通過フィルタを製造するには、図５に示したプロセスと同様に、基板３として、主表面（ＢＡＷフィルタ１および平面パターンフィルタ２を形成する面）が（１００）面である単結晶シリコン基板を用いる。また、基板３の厚み方向の一面に、シリコン酸化膜１９と音響ミラー１８とを交互に積層する。このプロセスでは、たとえば、基板３の主表面に熱酸化によるシリコン酸化膜１９を形成した後に音響ミラー１８を成膜してパターニングし、その後、シリコン酸化膜１９と音響ミラー１８とを成膜する（図８（ａ））。図示例では、音響ミラー１８を２層で表しているが、さらに多層にしてもよい。
音響ミラー１８とシリコン酸化膜１９とを積層する過程において、平面パターンフィルタ２の地導体層２１となる金属層を成膜しパターニングし、さらに地導体層２１の上にシリコン酸化膜１９を成膜する。図８（ｂ）のように、シリコン酸化膜１９に音響ミラー１８および地導体層２１が埋め込まれた状態で、シリコン酸化膜１９の主表面をＣＭＰなどの技術で平坦化し、ＢＡＷフィルタ１の下部電極２１および平面パターンフィルタ２の信号導電層２２およびスタブ回路２４となる金属層３１を成膜する。金属層３１には、上述した金属層１５と同様の材料および成膜法を採用すればよい。
この金属層３１をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターニングし、さらに、反応性イオンエッチングなどの技術を用いることにより、図８（ｃ）のように、分離溝１９ａ，１９ｂを形成する。分離溝１９ｂは、ＢＡＷフィルタ１の領域と平面パターンフィルタ２の領域とを分離する。その後、図８（ｄ）のように、ＢＡＷフィルタ１の圧電体層１０を成膜し、圧電体層１０に上部電極２２となる金属層を成膜してパターニングする。上部電極２２となる金属層には上述した金属層１５と同様の材料および成膜法を採用すればよい。
なお、平面パターンフィルタ２は、誘電体層２０の厚み方向の一面に地導体層２１を形成するとともに他面に信号導体層２２を形成したマイクロストリップ線路に代えて、誘電体層２０に信号導電体層２２を埋入し誘電値層２０の厚み方向の各一面に地導体層２１をそれぞれ形成した平衡ストリップ線路を用いても形成することができる。
１ ＢＡＷフィルタ
２ 平面パターンフィルタ
３ 基板
４ アッテネータ
１０ 圧電体層
１１ 下部電極
１２ 上部電極
１３ キャビティ
１８ 音響ミラー
２０ 誘電体層
２１ 地導体層
２２ 信号導体層
２３ 伝送線路
２４ スタブ回路
２４ａ ローディング部
２４ｂ タップ部
２ 平面パターンフィルタ
３ 基板
４ アッテネータ
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１１ 下部電極
１２ 上部電極
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２０ 誘電体層
２１ 地導体層
２２ 信号導体層
２３ 伝送線路
２４ スタブ回路
２４ａ ローディング部
２４ｂ タップ部
Claims (5)
- 圧電体層を上部電極および下部電極の間に挟み込んだ構造を有し目的の通過帯域に設計されたＢＡＷフィルタと、誘電体層を介して地導体層および信号導体層を積層したストリップ線路からなり信号導体層に形成したスタブ回路を用いてＢＡＷフィルタの阻止帯域を減衰させる平面パターンフィルタとを備え、ＢＡＷフィルタと平面パターンフィルタとは、共通の基板に形成され、平面パターンフィルタの信号導体層に設けた伝送線路を介して接続され、スタブ回路は、信号導体層において伝送線路から離間したローディング部と、一端が伝送線路に連続し他端がローディング部における両端間の中間位置に連続するタップ部とを有し、前記平面パターンフィルタの前記誘電体層は、前記ＢＡＷフィルタの前記圧電体層と同じ誘電体材料により形成されていることを特徴とする帯域通過フィルタ。
- 前記平面パターンフィルタの前記誘電体層と、前記ＢＡＷフィルタの前記圧電体層とは厚み寸法が等しいことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
- 前記誘電体材料はＰＺＴであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の帯域通過フィルタ。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の帯域通過フィルタの製造方法であって、前記基板の主表面側に基板の主表面に前記下部電極および前記地導体層となる導電材料の薄膜を成膜し、導電材料の薄膜において下部電極となる部位に結晶配向を制御するシード層を形成した後に、前記圧電体層および前記誘電体層を成膜し、さらに圧電体層および誘電体層の主表面に前記上部電極と前記信号導体層と前記スタブ回路とになる導電材料の薄膜を成膜することを特徴とする帯域通過フィルタの製造方法。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の帯域通過フィルタの製造方法であって、前記基板の主表面側において、前記平面パターンフィルタを形成する部位に前記地導体層および前記誘電体層を順に成膜し、前記ＢＡＷフィルタを形成する部位に基板と同材料を成膜して誘電体層と平坦化し、その後、基板の主表面に前記下部電極となる導電材料の薄膜を成膜するとともに誘電体層の主表面に前記信号導体層となる導電材料の薄膜を成膜し、導電材料の薄膜において下部電極となる部位に結晶配向を制御するシード層を形成した後に、前記圧電体層を成膜し、さらに圧電体層の主表面に前記上部電極となる導電材料の薄膜を成膜することを特徴とする帯域通過フィルタの製造方法。
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