KR100857966B1 - 압전 박막 공진기 및 필터 - Google Patents

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쯔요시 요꼬야마
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신지 다니구찌
마사노리 우에다
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 저손실화하는 것이 가능한 압전 박막 공진자 및 필터를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 기판(10)과, 기판 상에 형성된 하부 전극(12)과, 하부 전극 상에 형성된 압전막(14)과, 압전막을 사이에 두고 하부 전극과 대향하는 부분(22)을 갖도록 압전막 상에 형성된 상부 전극(16)을 구비하고, 대향하는 부분에서의 압전막의 외주의 적어도 일부는, 상부 전극과 하부 전극이 대향하는 영역(R)의 외주로부터 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자 및 필터이다.
탄성파, 가로 방향 누석, 압전 박막 공진자, 필터, 상부 전극, 하부 전극

Description

압전 박막 공진기 및 필터{PIEZOELECTRIC THIN-FILM RESONATOR AND FILTER}
도 1의 (a) 및 (b)는 종래예에 따른 압전 박막 공진자를 도시하는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도.
도 2의 (a) 및 (b)는 실시예1에 따른 압전 박막 공진자를 도시하는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도.
도 3의 (a) 및 (b)는 비교예에 따른 압전 박막 공진자를 도시하는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도.
도 4의 (a) 내지 (c)는 계산에 이용한 모델을 도시하는 도면.
도 5는 종래예, 비교예, 실시예1에서의 반공진 임피던스 Zar의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 6은 실시예2에 따른 압전 박막 공진자의 단면도.
도 7은 계산에 이용한 모델을 도시하는 도면.
도 8의 (a) 내지 (d)는 실시예2에서의 반공진 임피던스 Zar을 계산한 결과를 도시하는 도면(그 1).
도 9의 (a) 내지 (d)는 실시예2에서의 반공진 임피던스 Zar을 계산한 결과를 도시하는 도면(그 2).
도 10은 실시예2에서의 α에 대한 Zar을 도시하는 도면(그 1).
도 11의 (a) 내지 (d)는 실시예2에서의 반공진 임피던스 Zar을 계산한 결과를 도시하는 도면(그 3).
도 12는 실시예2에서의 α에 대한 Zar을 도시하는 도면(그 2).
도 13은 실시예3에 따른 압전 박막 공진자의 단면도.
도 14의 (a) 내지 (d)는 실시예3에서의 반공진 임피던스 Zar을 계산한 결과를 도시하는 도면(그 2).
도 15의 (a) 및 (b)는 실시예4에 따른 압전 박막 공진자의 평면도.
도 16은 실시예5에 따른 필터의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판
12 : 하부 전극
14 : 압전막
15 : 압전막의 외주
16 : 상부 전극
17 : 상부 전극의 외주
18 : 공극
22 : 공진부
24 : 압전막의 끝면
25 : 상부 전극의 하면
26 : 상부 전극의 끝면
27 : 압전막의 하면
R : 상부 전극과 하부 전극이 대향하는 영역
[특허 문헌1] 일본 특개 소60-189307호 공보
[특허 문헌2] 일본 특개2004-200843호 공보
[비특허문헌1] Electron. Lett., 1981년, 17권, 507-509 페이지
본 발명은, 압전 박막 공진자 및 필터에 관한 것으로, 특히 압전 박막 공진자 및 필터에 관한 것이다.
휴대 전화로 대표되는 무선 기기의 급속한 보급에 의해, 소형이고 경량의 공진기 및 이것을 조합해서 구성한 필터의 수요가 증대하고 있다. 지금까지는 주로 유전체와 표면 탄성파(SAW) 필터가 사용되어 왔지만, 최근에는, 특히 고주파에서의 특성이 양호하고, 또한 소형화와 모노리식화가 가능한 소자인 압전 박막 공진기 및 이것을 이용해서 구성된 필터가 주목받고 있다.
압전 박막 공진자 중에는, FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 타입과 SMR(Solidly Mounted Resonator) 타입이 있다. 특허 문헌1 및 2에는 FBAR 타입의 압전 박막 공진자가 개시되어 있다. 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 종래의 FBAR 및 SMR를 도시하는 도면이다. 공극(18)(FBAR의 경우) 또는 음향 다층막(BAR의 경우) 을 갖는 기판 상에, 하부 전극(12), 압전막(14) 및 상부 전극(16)이 순차적으로 적층되어 있다. 공극(18) 또는 음향 다층막은, 압전막(14)을 사이에 두고 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향하는 부분(이하, 공진부(22)라 함)의 아래에 형성되어 있다. FBAR에서의 공극(18)은, Si 기판(10) 표면에 형성된 희생층의 웨트 에칭에 의해, 하부 전극(12)과 기판(10) 사이에 형성된다. 또는, 공극(18)은, 기판(10) 이면으로부터의 웨트 또는 드라이 에칭 등에 의해 기판(10)에 형성된다. SMR에서의 음향 다층막은, 음향 임피던스가 높은 막과 낮은 막이 교대로 λ/4(λ:탄성파의 파장)의 막두께로 적층되어 있어, 음향 반사막으로서 이용된다.
여기서, 전극(12, 16)으로서는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 등을 이용할 수 있다. 압전막으로서는, 질화 알루미늄(AlN), 산화 아연(ZnO), 티탄산 지르콘산납(PZT), 티탄 산납(PbTi03) 등을 이용할 수 있다. 또한, 기판(10)으로서는, 실리콘, 글래스 등을 이용할 수 있다.
FBAR나 BAW를 이용한 압전 박막 공진자의 손실 요인의 하나로서, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)의 화살표와 같이, 탄성파(30)가 공진부(22)로부터 외측(이하, 비공진부)으로 누설되는 것을 들 수 있다. 이와 같이, 탄성파(30)가 전기 신호로 재변환되지 않는 영역(비공진부)에 누설되어 버린다. 이 때문에, 손실이 증대한다. 여기서는, 이 현상을 탄성파(30)의 "가로 방향 누설"이라 부른다. 탄성파(30)의 가로 방향 누설의 요인의 하나는, 공진부(22)과 비공진부의 음속의 대소 관계에 의한다. 바꿔 말하면 사용되는 압전막(14)의 푸아송비에 기인한다. 압전막(14)의 푸아송비가 1/3 이상이면 공진부(22)의 음속이 비공진부보다도 느리다. 한편, 푸아송비가 1/3 이하이면 공진부(22)의 음속이 비공진부보다도 빠르다. 이 때문에, 푸아송비 1/3 이상의 압전막(14)의 경우, 공진부(22)에 적당한 질량 부가를 부여함으로써 음속이 주변부보다도 늦어져서, 가로 방향 누설을 비교적 간단히 억제할 수 있다.
그러나, 압전막(14)의 푸아송비가 1/3 이하인 경우, 가로 방향 누설이 발생하지 않는 음속의 관계가 역으로 되어, 간단하게 가로 방향 누설을 억제할 수 없다. 예를 들면, 압전 박막 공진자의 압전막(14)에 이용되는 질화 알루미늄은 푸아송비가 1/3 이하이다. 이 때문에, 가로 방향 누설의 억제가 어려워, 손실이 증대하게 된다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 저손실화하는 것이 가능한 압전 박막 공진자 및, 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기판과, 그 기판 상에 형성된 하부 전극과, 그 하부 전극 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 구비하고, 상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주의 적어도 일부는, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하 는 영역의 외주로부터 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자이다. 본 발명에 따르면, 압전막의 끝면이 상부 전극으로부터 내측에 형성되어 있다. 이 때문에, 압전막의 끝면에서 탄성파가 반사된 후에 차양 형상의 상부 전극이 진동함으로써 하부 전극의 진동을 저감한다. 따라서, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 대향하는 영역을 형성하는 상기 상부 전극의 끝면의 적어도 일부는, 상기 상부 전극의 하면으로부터 기울어져 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 보다 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 상부 전극의 상기 끝면과 상기 상부 전극의 상기 하면과의 내각은 15° 이상인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 보다 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 상부 전극의 상기 끝면과 상기 상부 전극의 상기 하면과의 내각은 28° 이상 90° 이하인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 보다 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 대향하는 영역에서의 상기 압전막의 끝면과 상기 압전막의 하면과의 내각은 55° 이상인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 보다 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
본 발명은, 기판과, 그 기판 상에 형성된 하부 전극과, 그 하부 전극 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 구비하고, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하는 영역에서의 상기 압전막의 끝면과 상기 압전막의 하면과의 내각은 90°보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자이다. 본 발명에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 공진기를 저손실화할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분의 외주의 일부가 타원형의 일부의 변인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파가 공진부 내에서 가로 방향의 정재파로서 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 통과 대역 내에 리플이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분은 비평행으로 이루어지는 다각형인 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 탄성파가 공진부 내에서 가로 방향의 정재파로서 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 통과 대역 내에 리플이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 압전막은 질화 알루미늄을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 구성에서, 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극 중 적어도 한 쪽은 루테늄 막을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 구성에서, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분의 상기 하부 전극은, 상기 기판에 형성된 공극 상에 형성되어 있거나, 또는 상기 기판 상에 공극을 개재하여 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.
본 발명은, 상기 압전 박막 공진자를 갖는 필터이다. 본 발명에 따르면, 탄 성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 필터를 저손실화할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예1)
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 실시예1에 따른 압전 박막 공진자를 도시하는 도면이다. 실리콘 기판(10) 상에 하부 전극(12)으로서 Ru막과 Cr막의 2층막이 형성되어 있다. 하부 전극(12) 상에 압전막(14)으로서 AlN막이 형성되어 있다. 압전막(14)을 사이에 두고 상기 하부 전극과 대향하는 부분(공진부(22))을 갖도록, 압전막(14) 상에 상부 전극(16)으로서 Ru막이 형성되어 있다. 하부 전극(12) 상의 압전막(14)에는, 하부 전극(12)에 전기적으로 접속하기 위한 개구부(20)가 형성되어 있다. 압전막(14)을 사이에 두고 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향하는 공진부(22)의 아래의 기판(10)에는 공극(18) 또는 음향 다층막이 형성되어 있다. 공진부(22)에서의 압전막(14)의 상면의 외주(15)의 적어도 일부(도 2의 (a)의 공진부(22)의 좌측의 외주)는, 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향해서 형성되는 영역 R(실시예1에서는 상부 전극(16)의 하면)의 외주(17)로부터 치수 d 내측에 형성되어 있다. 상부 전극(16) 및 압전막(14)의 끝면은 압전막(14)의 하면에 대하여 대략 수직이다.
하부 전극(12), 압전막(14), 상부 전극(16)은, 예를 들면 스퍼터링법 및 에칭에 의해 형성된다. 압전막(14)의 외주(15)의 일부는, 예를 들면 상부 전극(16)을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 압전막(14)을 형성함으로써, 상부 전극(16)의 외주(17)로부터 내측에 형성할 수 있다. 공극(18)은, 실리콘 기판(10)을 염소계의 가스를 이용하여 드라이 에칭함으로써 대략 수직의 측벽을 갖도록 형성할 수 있다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 비교예에 따른 압전 박막 공진자를 도시하는 도면이다. 실시예1에 따른 압전 박막 공진자에 비교하여, 압전막(14)의 좌측의 외주(15)과 상부 전극(16)의 외주(17)이 대략 일치하고 있다. 기타의 구성은 실시예1에 따른 압전 박막 공진자와 동일하여 설명을 생략한다.
종래예, 비교예, 실시예1에서의 탄성파의 가로 방향 누설을 조사하기 위해서, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (c)과 같은 모델을 이용하고, FEM(유한 요소법)을 이용하여 공진자의 반공진 임피던스를 계산했다. 도 4의 (a)는 종래예에 상당하는 모델이며, 하부 전극(12) 상에 압전막(14)이 연속해서 형성되고, 압전막(14) 상의 일부에 상부 전극(16)이 형성되어 있다. 도 4의 (b)는 비교예에 상당하는 모델이며, 압전막(14)과 상부 전극(16)의 끝이 일치하고 있다. 도 4의 (c)는 실시예1에 상당하는 모델이며, 압전막(14)의 끝은 상부 전극(16)의 끝으로부터 치수 d 내측에 형성되어 있다.
도 5는 FEM을 이용한 계산 결과를 도시하는 도면으로서, 횡축이 종래예, 비교예 및 실시예1이며, 종축이 반공진 임피던스 Zar를 나타내고 있다. 실시예1에서는, 치수 d를 0부터 1.5μm로 할당한 결과를 도시하고 있다. 반공진 임피던스 Zar가 큰 것은, 공진부(22) 내의 탄성파(30)의 비공진부에의 가로 방향 누설이 작은 것을 나타내고 있다. 도 5로부터, 종래예, 비교예, 실시예1에 따라, 반공진 임피던스 Zar가 커져서, 탄성파(30)의 공진부(22)로부터 비공진부에의 가로 방향 누설 이 억제되어 있는 것을 알 수 있다
비교예, 실시예1을 따라 탄성파의 가로 방향 누설이 억제되는 원인은 아래와같이 생각된다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)를 참조하면, 비교예에서는, 압전막(14)의 외주(15)의 일부와 상부 전극(16)의 외주(17)가 일치하고 있다. 이 때문에, 압전막(14)의 외주(15)에서 탄성파(30)가 반사되기 때문에, 공진부(22)로부터 비공진부에의 탄성파(30)의 (좌측으로의) 누설이 억제된다. 그러나, 하부 전극(12)을 통해서 탄성파(32)가 비공진부에 누설되게 된다. 따라서, 탄성파의 가로 방향 누설의 억제는 불충분하다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 참조하면, 실시예1에서는, 공진부(22)의 압전막(14)의 외주의 일부가 대향하는 영역 R의 상부 전극(16)의 외주의 내측에 있다. 즉 상부 전극(16)이 압전막(14)의 외주(15)의 일부로부터 차양 형상으로 연장하고 있다. 이 차양 형상의 상부 전극(16)이 진동함으로써 하부 전극(12)의 불요 진동을 억제한다. 따라서, 비교예와 같은 하부 전극(12)을 통한 탄성파(32)의 가로 방향 누설을 억제할 수 있다.
[실시예2]
실시예2는 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향해서 형성되는 영역 R의 상부 전극(16)의 끝면(26)의 적어도 일부가 상부 전극(16)의 하면(25)으로부터 기울어져 있는 예이다. 도 6을 참조하면, 압전막(14)의 끝면(24) 및, 상부 전극(16)의 끝면(26)이 상부 전극(16)의 하면(25)로부터 기울어져 형성되어 있다. 기타의 구성은 실시예1과 동일하다. 여기서, 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향하는 영역 R에서, 상부 전극(16)의 끝면(26)과 상부 전극(16)의 하면(25)과의 내각을 α, 압전막(14)의 끝면(24)과 압전막(14)의 하면(27)과의 내각을 β, 압전막(14)의 끝면(24)의 상단과 상부 전극(16)의 끝면(26)의 하단과의 거리를 d로 한다. 상부 전극(16)의 끝면(26)은 이온 밀링법을 이용하여 경사 방향으로부터 에칭함으로써, 비스듬히 형성할 수 있다. 또한, 웨트 엣칭법을 이용하여 상부 전극(16)을 마스크로 하여 압전막(14)을 에칭함으로써, 압전막(14)의 끝면(24)을 비스듬히 형성하고, 또한 치수 d를 크게 할 수 있다.
실시예2에서의 반공진 임피던스를 FEM을 이용하여 형성했다. 도 7은 계산에 이용한 모델이다. 상부 전극(16)의 양측의 끝면(26)이 상부 전극(16)의 하면(25)에 대하여 기울어져 있다. 또한, 압전막(14)의 양측의 끝면(24)이 압전막(14)의 하면(27)에 대하여 기울어져 있다.
도 8의 (a) 내지 도 9의 (d)는, β=55°일 때, α가 90°, 58°, 40°, 35°, 28°, 25°, 22° 및 15°일 때의 치수 d에 대한 Zar의 계산 결과를 도시한 도면이다. d=0에서는 Zar은 2000 내지 3000Ω이지만, d가 커지면 Zar는 3000 내지 5000Ω으로 된다. 이와 같이, α에 상관없이, d가 커지면 Zar는 커지는 경향이 있다.
한편, 치수 d의 가공 변동에 기인하는 Zar의 변동을 억제하기 위해서, Zar의 치수 d의 의존성은 작은 것이 바람직하다. 도 8의 (a)로부터 α=90°에서는, 치수 d가 0으로부터 커지면 Zar는 2000Ω으로부터 6000Ω으로 급격하게 커진다. 이것에 대하여, 도 8의 (b) 내지 도 9의 (d)에서는, Zar의 치수 d의 의존은 도 8의 (a) 만큼 크지 않다. 이와 같이, α는 90°미만인 것이 바람직하다.
도 10은, 도 8의 (a) 내지 도 9의 (d)의 결과를, α에 대하여 도시한 도면이다. α가 15°를 초과하면 Zar가 커진다. 또한, α가 28° 이상으로 되면 Zar는 거의 일정하게 된다. 이와 같이, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하기 위해서는, α가 15°이상인 것이 바람직하고, 28° 이상 90° 미만인 것이 보다 바람직하다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (d)는, 각각 α=35° 및 β=55°, α=35° 및 β=90°, α=15° 및 β=55° 및α=15° 및 β=90°일 때의 치수 d에 대한 Zar의 계산 결과를 도시한 도면이다. β가 55°인 경우에 비해 β가 90°인 경우에는 Zar는 커져 있다. 도 12는, 도 11의 (a) 내지 도 11의 (d)의 결과를, 도 10에 중첩해서 도시한 도면이다. β가 55°일 때의 결과를 검은 동그라미, β가 90°일 때의 결과를 흰 동그라미로 나타낸다. 도 12과 같이, β를 55°로부터 90°로 함으로써 Zar이 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, β는 55° 이상이 바람직하며, 대략 90°가 보다 바람직하다.
[실시예3]
실시예3은 상부 전극(16)과 하부 전극(12)이 대향해서 형성되는 영역 R의 압전막(14)의 끝면(24)의 적어도 일부가 역테이퍼 형상으로 형성된 예이다. 도 13을 참조하면, 압전막(14)의 끝면(24)과 압전막(14)의 하면(27)과의 내각은 90°보다 크다. 즉 끝면(24)은 역테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 압전막(14)의 끝면(24)은 예를 들면 이온 밀링법을 이용하여 에칭함으로써 역테이퍼 형상으로 형성할 수 있다. 기타의 구성은 실시예2과 동일하다.
도 14의 (a) 내지 도 14의 (d)는 각각 α=35° 및 β=55°, α=35° 및 β =125°, α=90° 및 β=55° 및 α=90°및 β=125°일 때의 치수 d에 대한 Zar를 도시한 도면이다. α가 35°, 90°인 경우, 모두 β를 125°로 함으로써 Zar의 치수 d에 대한 의존성이 작아서, Zar이 향상한다. 이와 같이, 끝면(24)을 역테이퍼 형상, 즉 β를 90°보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 실시예3에서는, 치수 d가 0인 경우에도 Zar를 크게 할 수 있다.
[실시예4]
실시예4는 공진부의 형상을 타원형 또는 다각형으로 한 예이다. 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는 실시예4에 따른 압전 박막 공진자의 평면도이다. 도 15의 (a)는 공진부(22)의 외주의 일부가 타원형의 일부의 변이다. 도 15의 (b)는 공진부(22)가 비평행으로 이루어지는 다각형이다. 기타의 구성은 실시예1과 동일하여 설명을 생략한다. 실시예4에 따르면, 대각에 평행한 변이 존재하지 않기 때문에, 압전막(14)의 외주(15)에서 반사된 탄성파가 공진부(22) 내에서 가로 방향의 정재파로서 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 통과 대역 내에 리플이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
실시예1 내지 실시예4의 압전 박막 공진자는, 예를 들면, 기판(10), 하부 전극(12), 압전막(14) 및 상부 전극(16)은, 배경 기술에서 예시한 재료를 이용할 수 있다. 공진부(22)의 하부 전극(12)은, 기판(10)에 형성된 공극(18) 상에 형성되어 있는 예이었지만, 공진부(22)의 하부 전극(12)은, 기판(10) 상에 공극(18)을 개재하여 형성되어도 된다. 또한, 공진자는 FBAR에 한정되지 않고 SMR이어도 된다. 또한, 실시예에서 도시한 도면은 공진자의 주요 부분만 기재하고 있고, 다른 부재 가 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 하부 전극(12)의 아래에 보강 또는 공극(18)의 에칭 스톱층으로서 유전체막을 형성하거나, 상부 전극(16) 상에 패시베이션막 또는 주파수 조정용의 유전체막을 형성해도 된다.
압전막(14)은 질화 알루미늄(AlN)을 포함하는 것이 바람직하다. AlN막은 음속이 빠르기 때문 Q값이 양호한 공진자를 실현할 수 있다. 하부 전극(12) 및 상부 전극(16) 중 적어도 한 쪽은 루테늄(Ru)막을 포함하는 것이 바람직하다. Ru는 고음향 임피던스를 갖는 재료이기 때문에, Q값이 양호한 공진자를 실현할 수 있다.
(실시예5)
실시예5는 실시예1을 포함하는 필터의 예이다. 도 16은 실시예1에 따른 압전 박막 공진자를 직렬 아암 공진자 S1 내지 S4 및 병렬 아암 공진자 P1 내지 P3로 이용한 래더형 필터의 예이다. 각 부재는 실시예1과 마찬가지로서 설명을 생략한다. 실시예2 내지 실시예4의 압전 박막 공진자를 이용할 수도 있다. 실시예5에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 필터를 저손실화할 수 있다. 래더형 필터의 예를 기술했지만 다른 구성의 필터에 적용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상술했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러가지의 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 따르면, 탄성파의 가로 방향 누설을 억제하여, 저손실화하는 것이 가능한 압전 박막 공진자 및 필터를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판과, 그 기판 상에 형성된 하부 전극과, 그 하부 전극 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 구비하고,
    상기 대향하는 부분에서의 상기 압전막의 외주의 적어도 일부는, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하는 영역의 외주로부터 내측에 형성되어 있으며,
    상기 대향하는 영역을 형성하는 상기 상부 전극의 끝면의 적어도 일부는, 상기 상부 전극의 하면으로부터 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극의 상기 끝면과 상기 상부 전극의 상기 하면과의 내각은 15°이상인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극의 상기 끝면과 상기 상부 전극의 상기 하면과의 내각은 28° 이상 90° 미만인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  5. 제1항, 제3항, 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대향하는 영역에서의 상기 압전막의 끝면과 상기 압전막의 하면과의 내각은 55° 이상인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  6. 기판과, 그 기판 상에 형성된 하부 전극과, 그 하부 전극 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 대향하는 부분을 갖도록 상기 압전막 상에 형성된 상부 전극을 구비하고,
    상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 대향하는 영역에서의 상기 압전막의 끝면과 상기 압전막의 하면과의 내각은 90°보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  7. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분의 외주의 일부가 타원형의 일부의 변인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  8. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분은 비평행으로 이루어지는 다각형인 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  9. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전막은 질화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  10. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극 중 적어도 한 쪽은 루테늄 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  11. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전막을 사이에 두고 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 대향하는 부분의 상기 하부 전극은, 상기 기판에 형성된 공극 상에 형성되어 있거나, 또는 상기 기판 상에 공극을 개재하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 박막 공진자.
  12. 제1항, 제3항, 제4항, 또는 제6항 중 어느 한 항의 압전 박막 공진자를 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
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