WO2007119556A1

WO2007119556A1 - 圧電共振子及び圧電フィルタ

Info

Publication number: WO2007119556A1
Application number: PCT/JP2007/056612
Authority: WO
Inventors: Keiichi Umeda; Takashi Miyake
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2007-10-25
Also published as: EP2003775A2; JPWO2007119556A1; JP4661958B2; EP2003775A4; US7649304B2; US20090001848A1; EP2003775A9

Abstract

　小型化及び薄型を図ることができ、共振周波数よりも高域側における圧電薄膜を伝搬するモードによるスプリアスが生じ難い、圧電共振子を得る。　基板２により支持されている第１の薄膜部と、前記基板の第１の主面から浮かされて音響的に分離されている第２の薄膜部とを有する積層薄膜とを備え、前記積層薄膜の第２の薄膜部が、圧電薄膜５と、圧電薄膜の上面に設けられた第１の電極１２と、前記圧電薄膜の下面に形成されており、第１の電極よりも大きく、かつ厚い第２の電極１３とを有し、前記第１，第２の電極１２，１３が圧電薄膜５を介して重なり合っている圧電振動部の外周の外側の少なくとも一部において、前記第１の電極１２の周囲に設けられた質量付加膜１１をさらに備え、前記第２の電極１３が、平面視した際に、前記圧電振動部を超えて前記質量付加膜１１が設けられている領域に至るように形成されている、圧電共振子。

Description

明細書

圧電共振子及び圧電フィルタ

技術分野

[0001] 本発明は、圧電薄膜を用いて構成された圧電共振子及び圧電フィルタに関し、より詳細には、圧電薄膜を有する圧電振動部が基板から浮かされた状態で配置されて

Vヽる構造を有する圧電共振子及び圧電フィルタに関する。

背景技術

[0002] 従来、圧電薄膜を用いて構成された薄!、圧電振動部を有する圧電共振子ゃ圧電フィルタが知られている。

[0003] 例えば、下記の特許文献 1には、図 25に示す圧電フィルタが開示されている。圧電フイノレタ 501では、支持基板 502の上面に四部 502a, 502b力 ^形成されている。四部 502aが形成されている領域において、凹部 502a上に、圧電薄膜 503と、上部電極 504と下部電極 505と力もなる第 1の圧電共振子 506が設けられている。

[0004] 同様に、凹部 502b上においても圧電薄膜 503と、上部電極 507と下部電極 508とからなる圧電共振子 509が構成されてヽる。

[0005] ここでは、圧電共振子 506が直列腕共振子となるように、また圧電共振子 509が並列腕共振子となるように、圧電共振子 506, 509が電気的に接続され、ラダー型回路構成の圧電フィルタ 501が構成されている。また、直列腕共振子と並列腕共振子の共振周波数の差を設けるために、一方の圧電共振子 506の下部電極 505の厚みと、他方の圧電共振子 509の下部電極 508の厚みとが異ならされている。

[0006] また、下記の特許文献 2には、厚み縦振動モードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子が開示されている。この圧電共振子では、圧電基板を介して上部電極と下部電極とが重なり合つている部分において、エネルギー閉じ込め型の厚み縦振動モードを利用した圧電振動部が構成されている。そして、上部電極または下部電極の内の一方の電極の周囲に質量付加効果を有する質量付加膜が設けられている。質量付加膜により、圧電振動部の周囲に質量が付加される。それによつて、厚み縦振動モードが圧電振動部に効果的に閉じ込められる。特許文献 1：特開 2002— 299980号公報

特許文献 2 :WO99Z37023

発明の開示

[0007] 特許文献 1に記載の圧電フィルタ 501は、厚みが薄い圧電薄膜 503を用いて構成されている。従って、厚みが比較的厚い圧電板を用いた場合に比べて、圧電共振子 506, 509の共振周波数を高めることができる。すなわち、厚み縦振動モードを利用して、より高い周波数領域で用い得る圧電フィルタ 501を構成することが可能とされている。

[0008] し力しながら、厚み縦振動モード以外に、圧電薄膜 503の面方向に伝搬するラム波などの他のモードによるスプリアスが現れ、良好な共振特性やフィルタ特性が得られないことがあった。

[0009] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、比較的薄い圧電薄膜を用いて、より高い周波数領域で使用することが可能とされている、圧電共振子及び圧電フィルタにおいて、圧電薄膜の面方向に伝搬するスプリアスによる特性の劣化が生じ難い、圧電共振子及び圧電フィルタを提供することにある。

[0010] 本発明によれば、第 1,第 2の主面を有する基板と、前記基板の第 1の主面に固定されて前記基板により支持されている第 1の薄膜部と、前記基板の第 1の主面から浮力されて音響的に分離されている第 2の薄膜部とを有する積層薄膜とを備え、前記積層薄膜の第 2の薄膜部が、圧電薄膜と、圧電薄膜の一方主面に設けられた第 1の電極と、前記圧電薄膜の他方主面に形成されており、第 1の電極よりも大きい第 2の電極とを有し、前記第 1,第 2の電極が圧電薄膜を介して重なり合つている部分により圧電振動部が構成されており、前記圧電振動部の外周に連なる外側の領域の少なくとも一部において、前記第 1の電極の周囲に設けられた質量付加膜をさらに備え、前記第 2の電極が、平面視した際に、前記圧電振動部を超えて前記質量付加膜が設けられて、る領域に至るように形成されて!、る、圧電共振子が提供される。

[0011] 本発明に係る圧電共振子のある特定の局面では、前記第 1の電極上に、前記圧電振動部の外周に対して内側に間隔を隔てられて設けられている段差形成膜がさらに備えられている。この場合には、圧電振動部上に上記段差形成膜の存在により、段差形成膜の外周縁により段差が形成されることになるため、共振周波数以下の周波数域におけるスプリアスを抑制することが可能となる。

[0012] 本発明に係る圧電共振子の他の特定の局面では、前記第 1の電極の膜厚と、第 2 の電極の膜厚が異なっている。この場合、第 1,第 2の電極のいずれの膜厚が大きくともよい。もっとも、本発明の他の特定の局面では、第 2の電極の膜厚が、第 1の電極の膜厚よりも厚くされている。すなわち、質量付加膜が設けられていない第 2の電極側の面において、第 2の電極による質量付加効果が与えられる。そのため、圧電振動部の外側の領域において、両面力も質量が付加されることになるため、圧電薄膜の面方向に沿う振動によるスプリアスをより効果的に抑圧することができる。

[0013] 本発明に係る圧電フィルタでは、同一基板において、本発明の圧電共振子が複数構成されており、該複数の圧電共振子が電気的に接続されてフィルタ回路が構成されている。従って、圧電薄膜を用いて、各圧電共振子が構成されているので、高周波化及び薄型化を図ることができる。し力も、本発明により、第 1の電極の周囲には質量付加膜が設けられており、かつ第 2の電極が相対的に大きくされているので、質量付加膜と、第 2の電極とによる質量付加作用によって、スプリアスを効果的に低減することが可能とされている。従って、良好なフィルタ特性を得ることができる。

[0014] 本発明に係る圧電フィルタのある特定の局面では、前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの圧電共振子が、残りの圧電共振子と異なるように構成されている。従つて、異なる特性を持つ圧電共振子の共振特性を組み合わせることにより、様々なフィルタ特性を得ることができる。

[0015] 本発明に係る圧電フィルタの他の特定の局面では、上記少なくとも 1つの圧電共振子の第 2の電極の膜厚と、残りの圧電共振子の第 2の電極の膜厚とが異なっており、それによつて、少なくとも 1つの圧電共振子の共振周波数が、残りの圧電共振子の共振周波数とが異ならされている。従って、第 2の電極の厚みが異なる少なくとも 2種類の圧電共振子の一方、例えば直列腕共振子、他方例えば並列腕共振子として用いることにより、ラダー型フィルタを構成したり、上記のように共振周波数が異なる少なくとも 2種類の圧電共振子を接続することにより、ラダー型回路に限らず、様々なフィルタを構成することができ、それによつて、様々なフィルタ特性を実現することができる。 [0016] 本発明に係る圧電フィルタのさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの圧電共振子において、第 1の電極の膜厚と、第 2の電極の膜厚とが異ならされている。すなわち、第 1,第 2の電極の膜厚は異なっていてもよい。

[0017] そして、本発明に係る圧電フィルタのさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの前記圧電共振子において、第 2の電極の膜厚が、第 1 の電極の膜厚よりも厚くされている。この場合には、第 2の電極の膜厚が厚くされていることにより、第 2の電極による質量付加作用が高められ、スプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

(発明の効果）

[0018] 本発明に係る圧電共振子では、圧電薄膜を有する積層薄膜にエネルギー閉じ込め型の圧電振動部が構成されている。従って、比較的薄い圧電薄膜を用いて圧電振動部が構成されているので、薄型化及び高周波化を図ることができる。し力も、質量付加膜が相対的に大きさの小さい第 1の電極の周囲に設けられており、該質量付加膜により、圧電振動部の周囲に質量が付加される。他方、第 2の電極は第 1の電極よりも大きくされており、平面視した際に、圧電振動部を超えて質量付加膜が設けられている領域に至るように形成されている。従って、質量付加膜と、質量付加膜と対向する位置に設けられている第 2の電極部分とにより圧電薄膜に質量が付加されることになる。よって、圧電薄膜の面方向を伝搬する振動のスプリアスを効果的に抑圧することができ、スプリアスが非常に小さい良好な共振特性を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る圧電フィルタの模式的正面断面図である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態の圧電フィルタの一方の圧電共振子が構成されている部分の模式的平面図及び該圧電共振子の模式的部分切欠正面断面図である。

[図 3]図 3は、第 1の比較例の圧電フィルタの模式的正面断面図である。

[図 4]図 4 (a) , (b)は、図 3に示した第 1の比較例の圧電フィルタの一方の圧電共振子及び他方の圧電共振子の共振特性を示すスミスチャート図である。

[図 5]図 5は、第 1の比較例の圧電フィルタの一方の圧電共振子の質量付加膜の膜厚を 600nmに増加させた場合の共振特性を示すスミスチャート図である。

[図 6]図 6は、第 2の比較例の圧電フィルタの模式的正面断面図である。

[図 7]図 7 (a) , (b)は、第 2の比較例の圧電フィルタの一方の圧電共振子及び他方の圧電共振子の共振特性を示すインピーダンススミスチャート図である。

[図 8]図 8は、第 2の比較例の圧電フィルタの一方の圧電共振子における質量付加膜の厚みを増大させた場合の共振特性を示すインピーダンススミスチャート図である。

[図 9]図 9 (a) , (b)は、本発明の第 1の実施形態に係る圧電フィルタの一方の圧電共振子及び他方の圧電共振子の共振特性を示すインピーダンススミスチャート図である。

圆 10]図 10 (a)〜(c)は、第 1の実施形態の圧電フィルタの一方の圧電共振子における質量付加膜の膜厚を 240、 260及び 320nmに変化させた場合の共振特性を示すインピーダンススミスチャート図である。

圆 11]図 11 (a) , (b)は、第 1の実施形態の圧電フィルタの一方の圧電共振子における質量付加膜の膜厚を 420nm及び 440nmに変化させた場合の共振特性を示すィンピーダンススミスチャート図である。

[図 12]図 12は、様々な金属力なる電極を形成した場合の A1N力なる圧電薄膜の厚みと圧電共振子の電気機械結合係数 k ²= π ²/4 X fs (fp-fs) /fp X 100 (%)〔ただし、 fsは共振周波数、 fpは反共振周波数〕との関係を示す図である。

[図 13]図 13は、電極材料が、 Ptを主体とする材料である変形例の圧電フィルタの一方の圧電共振子の共振特性を示すインピーダンススミスチャートを示す図である。

[図 14]図 14 (a)〜 (c)は、本発明のある変形例に係る圧電フィルタの製造方法を説明するための図であり、得られる圧電フィルタの一方の圧電共振子の要部を示す模式的平面図、（a)の C— C線及び D— D線に沿う各断面図である。

[図 15]図 15 (a)〜（d)は、図 14に示した変形例の圧電フィルタの製造工程を説明するための各模式的正面断面図である。

[図 16]図 16 (a)〜（d)は、図 14に示した変形例の圧電フィルタの製造工程を説明するための各模式的正面断面図である。

圆 17]図 17 (a) , (b)は、図 14に示した変形例の圧電フィルタの製造工程を説明するための各模式的正面断面図である。

[図 18]図 18は、本発明の第 2の実施形態に係る圧電フィルタの模式的正面断面図である。

[図 19]図 19は、本発明が適用される圧電フィルタの回路構成の一例としてのラテイス型回路を示す回路図である。

[図 20]図 20は、本発明が適用される圧電フィルタの回路構成の一例としてのラダー型回路を示す回路図である。

[図 21]図 21は、本発明の第 3の実施形態に係る圧電フィルタの模式的正面断面図である。

圆 22]図 22 (a) , (b)は、第 3の実施形態の圧電フィルタの一方の圧電共振子及び他方の圧電共振子の共振特性を示すインピーダンススミスチャート図である。

[図 23]図 23は、本発明の圧電フィルタのさらに他の変形例を説明するための模式的正面断面図である。

[図 24]図 24は、本発明の圧電フィルタのさらに他の変形例を説明するための模式的正面断面図である。

[図 25]図 25は、本発明の圧電共振子の変形例を説明するための模式的正面断面図である。

[図 26]図 26は、本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的正面断面図である

[図 27]図 27は、本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的正面断面図である

[図 28]図 28は、本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的正面断面図である

[図 29]図 29は、本発明の圧電共振子の別の変形例の模式的平面図である。

[図 30]図 30は、図 29の XI— XI線に沿う断面図である。

[図 31]図 31は、図 29中の X2— X2線に沿う断面図である。

[図 32]図 32は、本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を説明するための模式的平面図である。 [図 33]図 33は、本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的正面断面図である

[図 34]図 34は、図 34に示した変形例の模式的側面断面図である。

[図 35]図 35は、本発明の圧電共振子の他の変形例を示す模式的正面断面図である

[図 36]図 36は、図 35に示した変形例の模式的側面断面図である。

[図 37]図 37は、従来の圧電フィルタの一例を示す模式的正面断面図である。

符号の説明

[0020] 1…圧電フィルタ

2· "基板

2a…上面

2b…下面

3…圧電共振子

3A〜3E…圧電共振子

4…圧電共振子

4A〜4E…圧電共振子

5…圧電薄膜

6…空隙

7…空隙

8…上部電極

9…下部電極

11…質量付加膜

12…上部電極

13· ··下部電極

10, 14· ··周波数調整膜

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 [0022] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る圧電フィルタの正面断面図である。圧電フィルタ 1は、基板 2を有する。基板 2は、第 1の主面としての上面 2aと、第 2の主面としての下面 2bとを有する。基板 2は、後述する圧電共振子を支持するために設けられている。従って、基板 2は、適宜の絶縁性セラミックスまたは絶縁性榭脂などの絶縁性材料により構成され得る。

[0023] 本実施形態では、基板 2は、 Si系基板により構成されてヽる。

[0024] 基板 2の上面 2a上に、圧電共振子 3, 4が配置されている。圧電共振子 3, 4は、それぞれ、後述する圧電薄膜を用いた圧電薄膜共振子である。

[0025] すなわち、基板 2の上面 2a上において、圧電薄膜 5が配置されている。圧電薄膜 5 は、圧電共振子 3, 4が形成されている部分において、空隙 6, 7を隔てて上方に浮かされた状態とされている。

[0026] 圧電薄膜 5は、空隙 6, 7が形成されている部分の周囲において、基板 2の上面 2a 上に固定されている。

[0027] 圧電共振子 3が形成されている部分では、圧電薄膜 5の上面に上部電極 8が形成されており、圧電薄膜 5の下面には上部電極 8と圧電薄膜 5を介して重なり合うように下部電極 9が形成されている。下部電極 9は、上部電極 8よりも大きくされている。本発明の第 1の電極が上部電極 8であり、第 2の電極が下部電極 9に相当する。圧電共振子 3においては、上記圧電薄膜 5の上下に上部電極 8及び下部電極 9が積層されており、このような積層薄膜により圧電共振子 3及び後述の圧電共振子 4が形成されて、ること〖こなる。

[0028] そして、上記積層薄膜は、基板 2の上面 2aに固定されている第 1の薄膜部と、基板 2の上面 2aから浮力されて音響的に分離されている第 2の薄膜部とを有することになり、この第 2の薄膜部により、圧電共振子 3及び後述の圧電共振子 4が構成されている。

[0029] 上部電極 8と下部電極 9とが圧電薄膜 5を介して重なり合って、る第 2の薄膜部が、圧電振動部を構成している。圧電薄膜 5は、本実施形態では、 A1Nからなり、その分極軸方向は厚み方向とされている。従って、上部電極 8と下部電極 9とから交流電圧を印加することにより、厚み縦振動モードを利用した共振特性を得ることができる。この場合、上部電極 8と下部電極 9とが圧電薄膜 5を介して重なり合って、る部分が、上記交流電圧の印加により駆動される、エネルギー閉じ込め型の圧電振動部である。上記圧電振動部は、厚みが 0. 1 μ m〜10 m程度の圧電薄膜 5を用いて形成されている。すなわち、積層薄膜を用いて形成されているため、厚みが 10 mより厚い圧電基板を用いた厚み縦振動モードを利用した圧電共振子に比べ、高周波域で利用することができる。

[0030] 上部電極 8及び下部電極 9は、適宜の導電性材料力もなる。本実施形態では、上部電極 8は、 A1電極層を主体とし、その下方にすなわち下地層として Ti空なる電極層が積層された積層金属膜により形成されている。

[0031] 他方、下部電極 9は、本実施形態では、 Ptと、 Tiと、 A1と、 Tiとを積層した構造を有する。この場合、 Pt層が最外側に位置するように下部電極 9が配置されている。

[0032] すなわち、下部電極 9は、 A1を主体とし、その両面に Ti層が形成されており、かつ最外層に Pt層を有する。

[0033] 他方、上記圧電振動部においては、上部電極 8上に、周波数調整膜 10が積層されている。この周波数調整膜 10は、圧電振動部において、上部電極 8上に質量を付加し、共振周波数を調整するために設けられている。この周波数調整膜 10は、必ずしも設けられずともよい。

[0034] もっとも、周波数調整膜 10による質量付加作用を利用し、すなわち周波数調整膜 1 0の厚みや材質を選択することにより、圧電共振子 3の共振周波数を所望の共振周波数となるように高精度に調整することができる。

[0035] さらに、本実施形態では、上記周波数調整膜 10は、第 1の電極として上部電極 8の外周から内側に間隔を設けられて配置されている。そして、この周波数調整膜の外周縁により、圧電振動部上に段差が形成されることになる。すなわち、上部電極 8の上面と、周波数調整膜 10の上面との間に、周波数調整膜 10の外周縁による段差が形成される。この段差の形成により、共振周波数以下の周波数域におけるスプリアスを低減する効果も得ることができる。言い換えれば、周波数調整膜 10は、本発明にぉ、て、上記スプリアスを低減するための段差形成膜としても機能する。

[0036] 好ましくは、上記周波数調整膜 10の外周縁近傍の厚みを削ること等により、厚みを薄くして、上記スプリアスをより一層効果的に低減し得るように段差の大きさを調整してもよい。その場合には、より一層良好なフィルタ特性を得ることができる。

[0037] 本実施形態では、周波数調整膜 10は、 SiO力もなる。好ましくは、周波数調整膜 1

2

0は、後述の質量付加膜 11と同じ材料で形成される。その場合には、用意する材料の種類を少なくすることができる。

[0038] 圧電振動部の外側の領域にお!、ては、圧電薄膜 5の上面に質量付加膜 11が配置されている。質量付加膜 11は、圧電振動部の外周に連なる外側領域の一部に設けられている。本実施形態では、質量付加膜 11は、圧電振動部の外周縁を囲むように環状の形状を有するように構成されている。この質量付加膜 11を設けることにより、利用する厚み縦振動モードに対してスプリアスとなる圧電薄膜 5の面方向に沿う振動によるスプリアスを効果的に抑圧することができる。

[0039] このような質量付加膜 11を構成する材料は特に限定されなヽが、本実施形態では、質量付加膜 11は SiOにより形成されている。

2

[0040] また、本実施形態では、上記質量付加膜 11が形成されている領域の下方に、第 2 の電極としての下部電極 9が至っている。言い換えれば、第 2の電極 9は圧電振動部の外側の領域に至るように形成されており、平面視したときに、圧電振動部を超えて上記質量付加膜 11が設けられている領域に至っている。このように、第 2の電極としての下部電極 9が、圧電振動部の外側の質量付加膜 11が設けられている領域に至つているので、本実施形態では、下部電極 9の質量付加膜 11が設けられている領域に至っている部分において、第 2の電極 9の質量付加作用によっても、上記スプリアスを効果的に抑圧することができる。この質量付加膜 11及び第 2の電極としての下部電極 9における質量付加作用の効果については、後程具体的な実験例に基づき詳述する。

[0041] 圧電共振子 4側においても、圧電共振子 3側と同様に、圧電薄膜 5の上面に、上部電極 12が設けられており、下面に下部電極 13が設けられている。そして、第 2の電極としての下部電極 13は、第 1の電極としての上部電極 12よりも大きくされている。

[0042] また、上部電極 12上には、周波数調整膜 14が形成されている。上部電極 12と下部電極 13とが重なり合つている圧電振動部の外側の領域において、耐圧電振動部の周囲に沿うように、圧電薄膜 5の上面に質量付加膜 15が配置されている。そして、圧電共振子 4においても、下部電極 13は、質量付加膜 15が設けられている領域に至るように形成されている。

[0043] もっとも、圧電共振子 4においては、下部電極 13の厚み力上部電極 12の厚みよりち厚くされている。

[0044] 従って、圧電薄膜 5に対する質量付加作用は、圧電共振子 3における下部電極 9に比べて、下部電極 13の方が大きくなる。よって、同じ基板 2及び圧電薄膜 5を用いながら、共振周波数が異なる圧電共振子 3, 4を形成することができる。言い換えれば、圧電共振子 4において、下部電極 13の厚みや材質を工夫したり、周波数調整膜 14 の材質や厚みを工夫することにより、圧電共振子 3と異なる共振特性を有する圧電共振子 4を容易に形成することができる。この場合、周波数調整膜 14を、周波数調整膜 10と同じ材料を用いてほぼ同等の厚みとした場合であっても、下部電極 13を下部電極 9と異ならせることにより、容易に共振特性が異なる圧電共振子 3, 4を形成することできる。

[0045] なお、本実施形態では、上部電極 12及び下部電極 13を構成する電極材料は、圧電共振子 3側の上部電極 8及び下部電極 9と同様とされている。もっとも、後述する実験例のように、圧電共振子 4の上部電極 12及び下部電極 13を形成する各金属層の厚みについては、圧電共振子 3における各金属層の厚みと異ならされている。

[0046] 本実施形態の圧電フィルタ 1では、上記のように、共振特性が異なる圧電共振子 3 , 4が同一の基板 2上において構成されており、かつ圧電共振子 3, 4が図示しない部分で電気的に接続され、フィルタ回路が構成されている。このようなフィルタ回路の例については、後述することとする。

[0047] なお、圧電共振子 4においても、圧電薄膜 5を用いた圧電振動部は空隙 7を隔てて基板 2から浮力ゝされている。

[0048] このような空隙 6, 7により、圧電共振子 3, 4の圧電振動部が基板 2から浮力された状態とした構造は、様々な製造方法により実現することができる。

[0049] 一例を挙げると、例えば基板 2上に、溶剤により容易に除去される易溶剤除去性材料層を空隙 6, 7が形成される部分に設けておき、し力る後、上部電極 8, 12、下部電極 9, 13、圧電薄膜 5などを含む積層薄膜を形成した後、これらの積層薄膜部分を除去しないが、易溶剤除去性材料層を除去し得る溶剤を用い、易溶媒除去性材料層を溶解し、除去する方法を用いることができる。この方法によれば、溶剤により、易溶剤除去性材料層が溶解されて除去され、空隙 6, 7が最後に形成されることになる。なお、質量付加膜 11, 15及び周波数調整膜 10, 14については、上記空隙 6, 7を形成する前に形成していてもよぐ空隙 6, 7の形成後に形成してもよい。

[0050] なお、図 1では、圧電共振子 3, 4の要部が正面断面図で示されている力上部電極 8, 12及び下部電極 9, 13は、図 1で示されている断面とは異なる断面部分で、圧電振動部外に引き出されている。これを、図 2 (a) , (b)を参照して説明する。図 2 (a) は、圧電共振子 3が構成されている部分の模式的平面図であり、図 2 (b)は図 2 (a)の B— B線に沿う部分の部分切欠断面図である。なお、図 1における圧電共振子 3は、図 2 (a)の A— Aに沿う部分の断面構造が図示されている。図 2 (a) , (b)に示すように、圧電共振子 3においては、上部電極 8及び下部電極 9は、圧電振動部外に至るように延ばされており、電極接続部 8a, 9aを有する。この電極接続部 8a, 9aにより、他の圧電共振子や、外部端子または他の電子部品素子に電気的に接続される。

[0051] なお、図 2 (a)では、圧電振動部の平面形状は正方形とされているが、圧電薄膜共振子をレイアウトする際のデバイスの面積を小さくし得るため、長方形とすることが望ましい。例えば、圧電薄膜共振子の電極の平面形状を長方形、特に長辺と短辺との比率が 1対（1 + 5) Z2の比率で知られる黄金比の長方形とした場合には、複数の圧電薄膜共振子により構成されるフィルタの面積を容易に小さくすることができ、好ましい。もっとも、本発明において、下部電極と上部電極とが重なり合う圧電振動部の平面形状は、正方形や長方形の他、円形、楕円形、正方形以外の正多角形などの様々な形状に変更することができる。

[0052] 次に、第 1の実施形態に係る圧電フィルタにおいて、圧電共振子 3, 4の共振周波数よりも高い周波数に現れる、圧電薄膜 5の面方向に沿う振動、例えばラム波 (Lam b波)スプリアスを抑制し得ることを、より具体的な実験例に基づき説明する。

[0053] 本願発明者らは、未だ公知ではないが、本発明を成す前に、図 3に示す第 1の比較例の圧電フィルタ 51を開発した。この圧電フィルタ 51は、圧電フィルタ 1と同様に、同一の基板 2上に圧電薄膜 5を用いて圧電共振子 53, 54を構成した構造を有する。圧電フィルタ 51が圧電フィルタ 1と異なるところは、上述した圧電フィルタ 1では、第 2 の電極としての下部電極 9, 13が、質量付加膜 11, 15と重なり合う領域まで至っているのに対し、図 3に示されているように、第 2の電極としての下部電極 55, 56力上部電極 8, 12と同じ大きさとされていることにある。すなわち、下部電極 55, 56は、圧電振動部にお 1、てのみ配置されており、圧電振動部の周囲の領域には至って!、な!、。また、上部電極 12 (図 1参照）に対し、本比較例では、圧電共振子 54において上部電極 57の厚みがかなり厚くされている。その他の点については、圧電フィルタ 51は、圧電フィルタ 1と同様であるため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明を省略する。

[0054] いま、下記の表 1に示すように各部分の膜厚及び材料を設定し、圧電フィルタ 51を作製した。このようにして、設計共振周波数が圧電共振子 53側において 1883MHz 、圧電共振子 54の設計共振周波数が 1822MHzである、ラダー型回路構成の圧電フィルタ 51を作製した。

[0055] [表 1]

[0056] 上記圧電共振子 53, 54の共振特性を、図 4 (a)にインピーダンススミスチャートで示す。なお、インピーダンス周波数特性ではなぐインピーダンススミスチャートで示すのは、スプリアスが高域側に現れる状態をより明確に示し得ることによる。

[0057] 図 4 (a)は、圧電共振子 53の共振特性を、図 4 (b)は圧電共振子 54の共振特性を示す。

[0058] 図 4 (a)及び図 4 (b)から明らかなように、圧電共振子 54側においては、矢印 Cで示すように、共振周波数以上の周波数において、大きなスプリアスが現れていることがわかる。このように、圧電共振子 54側において、圧電共振子 53に比べて大きなスプリァスが現れるのは、質量付加膜 15による質量付加作用が十分ではないことによると考えられる。すなわち、圧電フィルタ 51を設計した場合、圧電共振子 53の共振特性を最適化した場合、圧電共振子 54側においては、質量付加膜による質量付加作用が十分でなぐ上記周波数よりも高い周波数に現れるスプリアスを効果的に抑制し得ないことがわ力る。

[0059] 本比較例では、圧電共振子 53における圧電振動部周囲の質量差は、密度が 2. 6

9gZm³である A1の電極層の厚みの差、すなわち 205— 100= 105nmの電極層によることとなる。これは、密度 2. 2g/m³の SiOの場合には、 128nmの厚みの SiO

2 2 に相当する。し力しながら、圧電共振子 54において、 SiO膜からなる質量付加膜の

2

厚みを 480nmから 600nmに変更したとしても、図 5に示すように、共振周波数よりも高い周波数におけるスプリアス Dを抑圧し得ないことが確かめられた。

[0060] これは、 A1N力もなる圧電薄膜が振動体の主材料であるのに対し、 SiOが占める

2 割合が増えたことにより、振動体のポアソン比が振動される圧電薄膜部分と、質量付加膜とで異なるので、ラム波が振動部外に伝搬しなくなることにあると考えられる。

[0061] 上記のように、図 3に示した第 1の比較例においては、依然として、共振周波数よりも高い周波数域におけるスプリアスを抑制することができな力つたことに鑑み、本願発明者は、図 6に示す第 2の比較例の圧電フィルタ 61を検討した。

[0062] 図 6に示す圧電フィルタ 61は、図 3に示した圧電フィルタ 51に対し、圧電共振子 64 , 65における第 2の電極としての下部電極 62, 63が圧電振動部外に至っている点において相違する。その他の点については、圧電フィルタ 61は、圧電フィルタ 51と同様に構成されている。

[0063] [表 2]

圧電フィルタ 61を、各部分の膜厚及び材料を下記の表 2に示すように構成し、その他は第 1の比較例の圧電フィルタ 51と同様として、圧電フィルタ 61を作製した。この圧電フィルタ 61の圧電共振子 64, 65の共振特性を図 7 (a) , (b)に示す。 [0065] 図 7 (b)から明らかなように、圧電共振子 65においては、矢印 Eで示すように、共振周波数よりも高域側において、スプリアスが現れ、該スプリアスが抑制されていないことがわかる。

[0066] 圧電共振フィルタ装置 61において、圧電共振子 65の共振特性が十分でないのは、圧電共振子 65に応じた質量付カ卩がなされていないことにある。従って、圧電フィルタ 51と同様に、圧電共振子 65側において、 SiO力もなる質量付加膜 15の厚みを 32

2

0 μ mから 440nmに増加させた場合の圧電共振子 65の共振特性を図 8に示す。

[0067] 図 8から明らかなように、質量付加膜の厚みを 400nmとすることにより、質量付加作用が高まり、共振周波数よりも高域側において、スプリアスが抑制されていることがわかる。

[0068] しかしながら、このような構造では、圧電共振子 64と、圧電共振子 65とにおいて、異なる質量付加膜を用意しなければならない。従って、プロセスが煩雑となり、コストが高くつかざるを得ない。

[0069] これに対して、本実施形態の圧電フィルタ 1では、圧電共振子 3及び圧電共振子 4 において使用する質量付加膜 11, 15の材料及び膜厚を等しくすることができる。従つて、このような工程数の増加を招くことはない。し力も、圧電共振子 4側において、共振周波数よりも高域側のスプリアスを効果的に抑圧することができる。これを、図 9 ( a) , (b)を参照して説明する。

[0070] いま、上記実施形態の圧電フィルタ 1における各薄膜部分の材料及び厚みを下記の表 3に示すように設定し、圧電フィルタ 1を作製した。

[0071] [表 3]

[0072] このようにして製作された圧電フィルタ 1の圧電共振子 3及び圧電共振子 4の共振特性をインピーダンススミスチャートで図 9 (a) , (b)に示す。

[0073] 図 9 (a)から明らかなように、圧電共振子 3側及び圧電共振子 4側の、ずれにぉ、ても、共振周波数よりも高い周波数領域において、スプリアスが抑制されていることがわかる。これは、以下の理由による。すなわち、圧電フィルタ 1では、圧電共振子 3を最適化し、圧電共振子 3におけるスプリアスをまず抑圧する。その場合、圧電共振子 4側においてスプリアスが現れがちとなる力本実施形態では、平面視したとき質量付加膜 15と重なり合う位置に第 2の電極としての下部電極 13が至っており、し力も下部電極 13の膜厚が、上部電極 12よりも厚くされているため、十分な質量付加作用が下部電極 13の外周近傍部分により得られることになる。そのため、共振周波数よりも高域側におけるスプリアスを効果的に抑圧することができる。

[0074] また、上記実施形態では、 SiO力もなる質量付加膜 11, 15の厚みを 320 mとし

2

たが、この質量付加膜の厚みを変化させることにより、共振特性に現れるスプリアスを抑圧することができる。

[0075] 図 10 (a)〜(c)及び図 11 (a) , (b)は、第 1の実施形態における圧電共振子 3側において、質量付加膜 11の厚みを 240nm、 260nm, 320nm, 420nm及び 440nm と変化させた場合の圧電共振子 3の共振特性の変化を示すスミスチャートである。

[0076] 図 10及び図 11から明らかなように、質量付加膜 11の厚みを変化させることにより、共振特性上に現れるスプリアスの抑制度合いが変化することがわかる。特に、質量付加膜 11の厚み力 260〜420nmの場合、スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。これは、スプリアスの原因となるラム波を振動部内に閉じ込めずに、振動部外へ逃すことに成功しているためと考えられる。

[0077] 上記実施形態では、表 3に示したように、上部電極として、 A1層と Ti層とをそれぞれの膜厚が lOOnm及び 10nmとされて、る積層金属膜を用い、下部電極 9につヽては PtZTiZAlZTiの積層構造において、膜厚を、 lOnmZlOnmZlOOnmZlOnm とした。これに対して、本願発明者は、下記の表 4に示すように圧電薄膜としての A1N 膜及び電極を含む他の薄膜の膜厚及び材料を設定した場合に、図 13にスミスチヤートで示すように、共振周波数一反共振周波数においてスプリアスがない、より一層良好な共振特性の得られることを見出した。

[0078] [表 4] 膜厚（nm) 共振子

周波数調整膜 Si0₂ 20

質量付加膜 AIN 690

上部電極（AI i/Pt/Ti) 100/10/80/10

圧電薄膜（AIM) 1 690

下部電極（Pt/Ti/AlZTi) 80/10/100/10

[0079] 図 12に示すように、 A1Nからなる圧電膜を用い、電極材料を Al、 Cu、 Mo、 Ptまたは PtZAl合金とした場合、電気機械結合係数 K²が、 A1Nの膜厚に応じて変化することが知られている。そして、大きな比帯域を得たい場合には、図 12から明らかなように、 Ptなどの密度が相対的に大きい電極材料を用いることが望ましい。そして、密度の大きな電極材料を用いた場合、圧電薄膜の厚みを薄くすることができ、それによつて必要なインピーダンスを得るための電極面積を小さくすることができる。従って、圧電共振子ゃ圧電フィルタの小型化を進めることが可能となる。

[0080] もっとも、密度の大きい金属により電極を形成した場合、スプリアスが抑制された高 V、Qの共振子を得るには、圧電振動部の周囲への質量付加を大きくする必要がある

[0081] これに対して、上記実施形態では、質量付加膜 11, 15により圧電振動部の周囲に質量が付加され、加えて下部電極 9, 13が、圧電振動部外に至っており、下部電極 9

, 13の一部によっても質量が付加される。従って、 Ptのような密度の大きな電極材料を積層金属膜を構成する材料の主要部分として用いることにより、帯域幅の拡大及び素子の小型化を図ることができる。

[0082] よって、本発明においては、好ましくは、第 1,第 2の電極としての上部電極及び下部電極は、密度が比較的大きい Ptを主たる電極層として含む電極材料により構成されることが望ましい。なお、上記実施形態では、質量付加膜が SiOにより構成されて

2

いたが、質量付加膜は、 A1Nあるいは ZnOなどの様々な誘電体材料あるいは絶縁性材料により構成することができる。

[0083] また、周波数調整膜についても、 SiOの他、質量を付加して共振周波数を微妙に

2

調整することが可能である適宜の誘電体材料もしくは絶縁性材料を用いることができる。

[0084] なお、第 1の実施形態では、複数の圧電共振子 3, 4を有する圧電フィルタ 1について説明したが、上記圧電共振子 4のように、第 2の電極としての下部電極 13を圧電振動部外に至るように設け、かつ第 2の電極としての下部電極 13の厚みを第 1の電極 1 2よりも厚くすることにより、大きな質量付加効果を第 2の電極 13でもたせることができる。従って、このような圧電共振子もまた、本発明の一実施形態であることを指摘しておく。

[0085] 次に、上記実施形態の変形例に係る圧電共振子の製造方法の一例を説明する。

[0086] 上記実施形態では、前述したように、圧電フィルタ 1において、圧電共振子 3, 4は、それぞれ、空隙 6, 7を隔てて基板 2から浮力された状態で形成されていた。このような製造方法の一例については、易溶剤除去材料を用いた製造方法を前述したが、図 14〜図 17を参照して、より具体的な製造方法の一例を説明する。

[0087] 本変形例では、図 14 (a)において、圧電共振子 3Aの要部を模式的平面図で示す。そして、図 14 (b) , (c)は、図 14 (a)の F—F線及び G— G線に沿う断面図である。本変形例の圧電共振子 3Aでは、第 1の実施形態の圧電共振子 3と同様に、基板 2 上において、積層薄膜からなる圧電共振子部分が空隙 6を隔てて浮力された状態で配置されている。圧電共振子 3Aの製造方法を、図 15〜図 17を参照して説明する。

[0088] まず、図 15 (a)に示すように、基板 2上に、空隙を形成するための材料として ZnO 力もなる ZnO犠牲層 31を形成する。この ZnO犠牲層 31は、例えばウエットエッチングなどの適宜の方法で形成することができる。本変形例では、 ZnO犠牲層 31は、 100 Onmの厚みとなるようにウエットエッチングにより成膜した。

[0089] 次に、図 15 (b)に示すように、 ZnO犠牲層 31を覆うように、下地層としての保護膜 3 2を形成した。保護膜 32は、 SiO膜を lOOnmの厚みとなるように薄膜形成法により

2

形成した。

[0090] しかる後、保護膜 32上に、 TiZPtZAuZPtZTi= 10/30/60/10/lOnm の各厚みとなるように、これらの積層金属膜を形成し、し力る後フォトリソグラフィによりパター-ングして、下部電極 9を形成した。

[0091] 次に、下部電極 9上を覆うように、 A1N力もなる圧電薄膜を、厚み 1584nmとなるようにスパッタリングにより成膜した。図 15 (c)に示すように、パターユングを行い、下部電極 9の一部を露出させた。このようにして、圧電薄膜 5を成膜した。 [0092] し力る後、図 15 (d)に示すように、圧電薄膜 5上に、上部電極 8を形成した。上部電極 8は、 TiZPtZAuZPtZTiが 10ZlOZ60Z30ZlOnmの厚みとなるようにこれらの各金属層をスパッタリングにより積層し、リフトオフ法によりパターユングすることにより形成した。

[0093] し力る後、図 16 (a)に示すように、圧電薄膜 5上において、圧電振動部の周囲に、 A1N力もなる質量付加膜 11を厚み 680nmとなるように成膜し、パターユングし、質量付加膜 11を形成した。

[0094] 次に、図 16 (b)に示すように、厚膜電極 33を上部電極 8に電気的に接続されるように Cuを成膜することにより形成した。この厚膜電極 33の厚みは 500nmとした。

[0095] 次に、図 16 (c)に示すように、 SiO力もなる周波数調整膜 10を厚み lOOnmとなる

2

ように上面の全面に成膜した。

[0096] 次に、図 16 (d)に示すように、周波数調整膜 10の上面をドライエッチングし、段差 1 Oaを形成した。すなわち、周波数調整膜 10の外周部分を厚みが 20nm薄くなるようにドライエッチングにより研磨した。

[0097] し力る後、図 17 (a)に示すように、電極パッド 23を形成し、し力る後、質量付加膜 11 の周囲において、 SiO膜をドライエッチングにより除去した。また、図 17 (b)に示すよ

2

うに、 ZnO犠牲層 31をウエットエッチングにより除去し、空隙 6を形成した。

[0098] このようにして、図 14 (a)〜（c)に示した圧電共振子 3Aを作製した。

図 25〜図 36に、上記実施形態の圧電共振子の変形例を示す。

[0099] 図 25〜図 36において、図 14 (a)〜（c)に示した圧電共振子の構造と同一部分については同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明を省略することとする。

[0100] 図 25に示す圧電共振子では、質量付加膜 11Aが、傾斜面部 11aを有する。傾斜面部 11aは、質量付加膜 11Aにおいて、上部電極 8と下部電極 9とが対向している部分側に向力つて質量付加膜 11Aの厚みが薄くなるように傾斜されている傾斜面部である。

[0101] また、図 26に示す変形例の圧電共振子では、質量付加膜 11Bは、傾斜面部 11a に加えて、圧電振動部とは反対側の端縁に向力つて厚みが徐々に薄くなる傾斜面部 l ibをさらに有する。 [0102] 上記傾斜面部 11aを設けたり、傾斜面部 11a, l ibを設けたりすることにより、傾斜面部における質量付加効果が圧電振動部から離れるにつれて穏やかに変化することとなる。そのため、質量付加膜 11A, 11Bを形成する際のフォトリソグラフイエ程やエッチング工程における位置ずれ等が生じたとしても、特性の変化を小さくすることができる。それによつて、製品の歩留りを高めることができる。

[0103] また、図 27に示した変形例のように、質量付加膜 11Cの一部力上部電極 8と下部電極 9とが対向している圧電振動部に至っていてもよい。ここでは、質量付加膜 11C の一部が、常態的に大きさの小さい上部電極 8の上面の一部に至るように形成されている。このように、質量付加膜 11Cを圧電振動部に至るように形成した場合には、質量付加膜 11Cにより抑制されるべき不要振動が、質量付加膜 11Cに伝搬しやすくなる。また、質量付加膜 11Cを形成する際のフォトリソグラフイエ程やエッチング工程における質量付加膜 11Cの形成位置の位置ずれが生じたとしても、特性の変化が生じ難い。

[0104] なお、 2GHz帯の圧電共振子を設計する場合には、上記質量付加膜 11Cの圧電振動部への重なり幅は 5 μ m程度以下が望ましぐ該重なり幅は圧電共振子に分ける厚み縦振動の設計周波数に反比例する。逆に、圧電振動部から質量付加膜が離れて形成される場合には、質量付加膜と圧電振動部との間の距離は 1 μ m程度以下が望ましぐこの距離は、厚み縦振動の設計周波数にやはり反比例する。

[0105] また、図 28に示す変形例のように、圧電振動部に至っている質量付加膜 11Dがさらに傾斜面部 1 laを有して、てもよ、。

[0106] 図 29は、上記実施形態の圧電共振子のさらに他の変形例を説明するための平面図であり、図 30は図 29の XI— XI線に沿う部分の断面図であり、図 31は、 X2— X2 線に沿う部分の断面図である。

[0107] 本変形例の圧電共振子では、図 29〜図 31に示すように、圧電振動部を囲んでいる矩形枠状の質量付加膜 11Eの一部に切り込み 1 lcが設けられて、てもよ、。この場合、質量付加膜 11Eの形成に際しリフトオフ法を用いた場合、フォトレジストを溶解するための溶液が質量付加膜 11Eが形成される領域内に入り込みやすぐリフトオフを容易に行うことができる。従って、製造工程の簡略ィ匕を果たすことができる。 [0108] また、図 14及び図 29に示した圧電共振子では、上部電極 8及び下部電極 9は、圧電振動部において重なり合つている力圧電振動部力も上部電極 8や下部電極 9が引き出されている部分の幅方向寸法は圧電振動部における上部電極 8や下部電極 9の幅よりも狭くされていた。しかしながら、図 32に示すように、圧電振動部において重なり合つている上部電極 8及び下部電極 9は、その幅のまま、圧電振動部外に引き出されていてもよい。この場合には、配線幅を太くすることができ、配線抵抗を小さくすることができる。図 32は、このような変形例の圧電共振子の模式的平面図である。

[0109] 図 33及び図 34は、本発明の圧電共振子のさらに他の変形例を示す模式的部分正面図及び側面断面図である。図 33に示した変形例の圧電共振子では、周波数調整膜、質量付加膜、上部電極、圧電薄膜及び下部電極と、下方の SiO膜の膜厚及び

2

材料が、下記の表 5に示すように形成されている。すなわち、ここでは、圧電薄膜 5が A1Nからなり、その厚みが 1135nmと薄くされており、他方、上部電極 8及び下部電極 9が、下記の表 5に示す積層金属膜からなり、比較的厚く形成されている。このように、圧電薄膜を、厚みの薄い A1N膜で形成することにより、圧電共振子のより一層の薄型化を図ることができる。

[0110] [表 5]

[0111] 図 35, 36は、図 33, 34に示した変形例の圧電共振子のさらに他の変形例を示す部分切欠正面断面図及び側面断面図である。ここでは、図 33, 34とは異なり、周波数調整膜としての SiO膜が単一の層からなり、段差を有するように 2層構造とされて

2

いない。すなわち、表 5に示したように、図 33及び図 34に示した構造では、周波数調整膜は、 lOOnmの厚みの SiO膜を形成した後、外周部を 20nm薄くし、周波数調整

2

膜に段差が設けられていた。これに対して、図 35及び図 36に示すように、 lOOnmの厚みの SiO膜を形成し、段差を有しない周波数調整膜を設けてもよい。図 35及び図 36に示した圧電共振子は、上記周波数調整膜を除いては、表 5に示した材料及び厚みに形成されている。この場合においても、圧電薄膜の厚みが薄くされるので、薄型化を図ることができる。カロえて、周波数調整膜としての SiO膜の外周縁を薄くす

2

る必要がないため、工程を削減することができ、コストを低減することができる。

[0112] なお、本発明における圧電共振子の製造方法は上記製造方法に限定されるものではない。

[0113] 図 18は、本発明の第 2の実施形態に係る圧電フィルタの模式的正面断面図である。第 2の実施形態の圧電フィルタ 71では、同一の基板 2を用いて、圧電共振子 3B, 4 Bが形成されている。第 1の実施形態の圧電フィルタ 1と異なるところは、第 1の実施形態における空隙 6と空隙 7とが連ねられていることにある。すなわち、圧電薄膜 5は、圧電共振子 3B, 4Bが形成されている領域全体に渡り空隙 72により浮かされた状態とされている。このように、複数の圧電共振子 3B, 4Bは、共通の空隙 72により基板 2から浮かされていてもよい。その他の構造については、圧電フィルタ 71は圧電フィルタ 1と同様に構成されてヽる。

[0114] なお、第 1の実施形態では、圧電共振子 3と圧電共振子 4とがラダー型回路を構成するように電気的に接続されて、る旨を説明した力本発明に係るフィルタ装置では、複数の圧電共振子は、様々なフィルタ回路を構成するように電気的に接続され得る。このようなフィルタ回路の一例を図 19に示す。図 19は、ラテイス型回路構成のフィルタ装置の回路図である。

[0115] なお、このラテイス型のフィルタ 81を複数段接続してもよぐそれによつて、フィルタ特性の急峻性及び減衰特性をさらに高めることができる。

[0116] 図 20は、ラダー型フィルタ回路の一例を示す回路図である。

[0117] 図 21は、本発明の第 3の実施形態に係る圧電フィルタを示す模式的正面断面図である。圧電フィルタ 91では、構造は圧電フィルタ 1と同様である。従って、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明を省略する。もっとも、第 3の実施形態の圧電フィルタ 91では、下記の表 6に示すように圧電共振子 3, 4を構成して!/、る材料及び膜厚が設定されて!ヽる。

[0118] [表 6] 膜厚（nm) 共振子 3 共振子 4

周波数調整膜 Si0₂ 20 20

質量付加膜 Si0₂ 320 320

上部電極 (ΑΙ/Τί) 100/10 100/10

圧電薄膜（AIM) 2140 2140

下部電極（Pt/Ti〕 100/10 121/10

[0119] そして、圧電共振子 3の共振周波数は 1882MHz、反共振周波数は 1936MHz、圧電共振子 4の共振周波数は 1821MHz、反共振周波数は 1873MHzとされて、る

[0120] 第 3の実施形態の圧電フィルタ 91における圧電共振子 3, 4の共振特性をスミスチヤートで図 22 (a) , (b)に示す。

[0121] 図 22から明らかなように、共振周波数の高域側において、スプリアスを効果的に抑圧し得ることがゎカゝる。

[0122] また、本実施形態では、密度の高い電極材料を用いて下部電極 9, 13が形成されているため、第 1の実施形態の場合に比べて、圧電振動部の面積を 16%低減することができ、それによつて小型化を図ることが可能とされて、る。

[0123] 図 23は、本発明の第 4の実施形態に係る圧電フィルタの模式的正面断面図である。図 23に示すように、本実施形態の圧電フィルタ 92では、圧電共振子 3D, 4Dにおいて、上部電極 8, 12が、圧電振動部を超えて質量付加膜 11, 15と平面視した際に重なる領域に至っている。他方、圧電共振子 4Dにおいては、上部電極 12の厚みが下部電極 13の厚みより厚くされている。そして、下部電極 9, 13は、圧電振動部に設けられており、相対的に上部電極 8, 12よりも小さくされている。

[0124] すなわち、本実施形態の圧電フィルタ 71では、相対的に径の大きな第 2の電極が上部電極 8, 12であり、相対的に小さい第 1の電極が下部電極 9, 13である。

[0125] このように、本発明においては、圧電薄膜の上面に形成する電極及び下面に形成される電極の内!、ずれが第 1の電極または第 2の電極であってもよ!/、。

[0126] 圧電フィルタ 71においても、第 2の電極としての上部電極 8, 12が、圧電振動部外に至っており、かつ圧電共振子 4Dにおいて、上部電極 12の厚みが厚くされているので、第 1の実施形態と同様に、十分な質量付与効果が得られ、共振周波数よりも高域側における所望でないスプリアスを効果的に抑圧することが可能とされている。 [0127] 図 24は、本発明の圧電フィルタのさらに他の変形例を説明するための模式的断面図である。ここでは、基板 2上に、圧電薄膜 5が空隙 6, 7を隔てて浮かされて圧電振動部 3E, 4Eが形成されている。もっとも、圧電薄膜 5自体が基板 2に固定されず、圧電振動部の周囲に設けられた質量付加膜 11 A, 15Aが、圧電振動部外において基板 2の上面 2aに固定されている。すなわち、圧電振動部 3Eにおいては、圧電薄膜 5 の上面に、第 2の電極としての上部電極 8A力下面に第 1の電極として相対的に小さい下部電極 9Aが形成されている。この圧電振動部の周囲であって、圧電薄膜 5の下面に、質量付加膜 11が形成されている。この質量付加膜 11は、圧電振動部の周囲からさらに外側に至り、基板 2の上面 2aに固定されている。

[0128] 上部電極 8Aの上面には、周波数調整膜 10が設けられている。

[0129] 同様に、圧電共振子 4Eにおいても、相対的に大きな第 2の電極としての上部電極 12Aが圧電薄膜 5の上面に形成されており、上部電極 12A上に周波数調整膜 14が形成されている。圧電薄膜 5の下面には、相対的に小さい第 1の電極としての下部電極 13Aが形成されている。そして、下部電極 13Aの周囲に設けられた質量付加膜 1 5Aが圧電振動部の周囲力さらにその外側に位置しており、上記質量付加膜 11A と連ねられている。

[0130] 本変形例のように、質量付加膜は、圧電共振子を構成して!/、る圧電薄膜の下面側に配置されていてもよい。その場合には、質量付加膜を利用して圧電薄膜を含む積層薄膜を、基板 2に固定してもよい。また、相対的に大きな第 2の電極は、圧電薄膜の上面及び下面の!、ずれに形成してもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1,第 2の主面を有する基板と、

前記基板の第 1の主面に固定されて前記基板により支持されている第 1の薄膜部と、前記基板の第 1の主面力浮力されて音響的に分離されている第 2の薄膜部とを有する積層薄膜とを備え、

前記積層薄膜の第 2の薄膜部が、圧電薄膜と、圧電薄膜の一方主面に設けられた第 1の電極と、前記圧電薄膜の他方主面に形成されており、第 1の電極よりも大きい第 2の電極とを有し、前記第 1,第 2の電極が圧電薄膜を介して重なり合つている部分により圧電振動部が構成されており、

前記圧電振動部の外周に連なる外側の領域の少なくとも一部において、前記第 1 の電極の周囲に設けられた質量付加膜をさらに備え、

前記第 2の電極が、平面視した際に、前記圧電振動部を超えて前記質量付加膜が設けられて、る領域に至るように形成されて!、る、圧電共振子。

[2] 前記第 1の電極上に、前記圧電振動部の外周に対して内側に間隔を隔てられて設けられている段差形成膜をさらに備えることを特徴とする、請求項 1に記載の圧電共振子。

[3] 前記第 1の電極の膜厚と、第 2の電極の膜厚とが異なっている、請求項 1または 2に記載の圧電共振子。

[4] 前記第 2の電極の膜厚が、前記第 1の電極の膜厚よりも厚くされている、請求項 3に記載の圧電共振子。

[5] 同一基板において、請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載の複数の圧電共振子が構成されており、該複数の圧電共振子が電気的に接続されてフィルタ回路が構成されている、圧電フィルタ。

[6] 前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの圧電共振子が、残りの圧電共振子と異なるように構成されて、る、請求項 5に記載の圧電フィルタ。

[7] 前記少なくとも 1つの圧電共振子の第 2の電極の膜厚と、残りの圧電共振子の第 2 の電極の膜厚とが異ならされており、それによつて、少なくとも 1つの圧電共振子の共振周波数と、残りの圧電共振子の共振周波数とが異ならされている、請求項 6に記載の圧電フィルタ。

[8] 前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの圧電共振子において、第 1の電極の膜厚と、第 2の電極の膜厚とが異ならされている、請求項 5〜7のいずれか 1項に記載の圧電フィルタ。

[9] 前記複数の圧電共振子の内、少なくとも 1つの前記圧電共振子において、第 2の電極の膜厚が、第 1の電極の膜厚よりも厚くされている、請求項 8に記載の圧電フィルタ