JP2005086835A - 薄膜共振器と薄膜共振器の製造方法及び薄膜共振器を備えたフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る薄膜共振器は、メンブレイン層と質量負荷層と下部電極層と圧電体層と上部電極層とを備える。メンブレイン層は、基板の上面に積層される。質量負荷層は、メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される。下部電極層は、質量負荷層の上部に積層される。圧電体層は、下部電極層の上部に積層される。上部電極層は、圧電体層の上面に積層される。
【選択図】 図6
Description
第4発明に係る薄膜共振器は、メンブレイン層と下部電極層と圧電体層と上部電極層とを備える。メンブレイン層は、基板の上面に積層される。下部電極層は、メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される。圧電体層は、下部電極層の上部に積層される。上部電極層は、圧電体層の上面に積層される。下部電極層は、上面及び下部がメンブレイン層により取り囲まれる。
[第1実施形態]
図3は本発明の第1実施形態に係る薄膜共振器200の構造を示した図である。図3に示すように、薄膜共振器200は、メンブレイン層210、質量負荷層250、下部電極層220、圧電体層230及び上部電極層240を備えている。なお、圧電体層230と上部電極層240とは通常の薄膜共振器200に用いられる構成と同様であるため、圧電体層230と上部電極層240についての詳細な説明は除く。
[第2実施形態]
図5は本発明の第2実施形態に係る薄膜共振器200の構造を概略的に示した図である。図5において、第1実施形態と同様の構成要素は、同じ記号で示してある。図5に示すように、第2実施形態に係る薄膜共振器200は、質量負荷層250が備えられていない点と、メンブレイン層215が下部電極層220の上下面を全て覆うように形成されている点とで、第1実施形態と異なる。これによると、シリコン二酸化物のように比較的に縦弾性係数(Young’s Modulus;ヤング率)が小さな材質で形成されたメンブレイン層215内部に、縦弾性係数が割合大きなアルミニウム合金から形成された下部電極層220が形成されることになる。この場合、全体的なメンブレン層215の剛性は大きくなるので、メンブレイン層215の変形が抑えられると共に、圧電体層230の振動の伝達損失がメンブレイン層215により低減される。さらに、製造工程において基板を経由して受けるおそれがある機械的・化学的衝撃がメンブレイン層215により緩衝できるため、下部電極層220材料の選択の自在度が確保され、薄膜共振器200の製造費用及び製造工程を減らすことが可能となる。したがって、製造工程が複雑になることを低減することができる。
[第3実施形態]
図6は本発明の第3実施形態に係る薄膜共振器200の構造を概略的に示した図である。図6に示すように、第3実施形態に係る薄膜共振器200は、メンブレイン層213、質量負荷層250、下部電極層220、圧電体層230及び上部電極層240を備えている点で、第1実施形態と同様である。第3実施形態に係る薄膜共振器200は、メンブレイン層213により質量負荷層250の下面及び下部電極層220の上面が取り囲まれている点で、第1実施形態と異なる。この場合、製造工程において基板を経由して受けるおそれがある機械的・化学的衝撃がメンブレイン層213により緩衝できる点は、第2実施形態と同様である。このため、下部電極層220だけでなく質量負荷層250の材料選択の自由度が確保される点で、第2実施形態と異なる。また、全体的なメンブレイン層213の剛性は大きくなるので、メンブレイン層213の変形が抑えられると共に、圧電体層230の振動の伝達損失が低減される。
<薄膜共振器の製造方法>
以下、上述のように説明された本発明に係る薄膜共振器の製造方法を本発明の第3実施形態の場合を例に挙げて詳説する。
210、213、215 メンブレイン層
220 下部電極層 230 圧電体層
240 上部電極層 250 質量負荷層
20 基板
Claims (18)
- 基板の上面に積層されるメンブレイン層と、
前記メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される質量負荷層と、
前記質量負荷層の上部に積層される下部電極層と、
前記下部電極層の上部に積層される圧電体層と、
前記圧電体層の上面に積層される上部電極層と、
を備えた、
薄膜共振器。 - 前記質量負荷層の厚さの変化による共振周波数の変化の割合は、前記上部電極層の厚さ変化による共振周波数の変化の割合よりは小さく、前記メンブレイン層の厚さ変化による共振周波数の変化の割合よりは大きい、
請求項1に記載の薄膜共振器。 - 前記質量負荷層は、前記上部電極層よりも縦弾性係数が小さい金属で形成され、
前記メンブレイン層は、前記質量負荷層よりも縦弾性係数が小さい絶縁体で形成される、
請求項2に記載の薄膜共振器。 - 基板の上面に積層されるメンブレイン層と、
前記メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される下部電極層と、
前記下部電極層の上部に積層される圧電体層と、
前記圧電体層の上面に積層される上部電極層と、
を備え、
前記下部電極層は、上面及び下部が前記メンブレイン層により取り囲まれる、
薄膜共振器。 - 前記下部電極層は、前記メンブレイン層より縦弾性係数が大きな導電体で形成されている、
請求項4に記載の薄膜共振器。 - 前記下部電極層の下部の前記メンブレイン層と前記下部電極層との間に形成される質量負荷層をさらに備えた、
請求項5に記載の薄膜共振器。 - 前記質量負荷層は、前記メンブレイン層により、上部及び下面が取り囲まれる、
請求項6に記載の薄膜共振器。 - 前記質量負荷層は、前記メンブレイン層より縦弾性係数が大きく前記上部電極層よりは縦弾性係数が小さな材質で形成されている、
請求項6に記載の薄膜共振器。 - 前記質量負荷層の厚さの変化による共振周波数の変化の割合は、
前記上部電極層の厚さの変化による共振周波数の変化の割合よりは小さく、前記メンブレイン層の厚さの変化による前記共振周波数の変化の割合よりは大きい、
請求項8に記載の薄膜共振器。 - 前記メンブレイン層は、絶縁体及びポリマーコーティング剤のいずれか一方の材料で形成される、
請求項6に記載の薄膜共振器。 - 所定の回路と直列接続される少なくとも1つの第1薄膜共振器の集合である第1共振器グループと、前記所定の回路と並列接続される少なくとも1つの第2薄膜共振器の集合である第2共振器グループと基板とを備えるフィルタであって、
前記第1薄膜共振器は、
前記基板の上面に積層される第1メンブレイン層と、
前記第1メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される第1下部電極層と、
前記第1下部電極層の上部に積層される第1圧電体層と、
記圧第1電体層の上面に積層される第1上部電極層と、
を有し、
前記第2薄膜共振器は、
前記基板の上面に積層される第2メンブレイン層と、
前記第2メンブレイン層の上面の一部を覆うように積層される質量負荷層と、
前記質量負荷層の上部に積層される第2下部電極層と、
前記第2下部電極層の上部に積層される第2圧電体層と、
記圧第2電体層の上面に積層される第2上部電極層と、
を有する、
フィルタ。 - 前記第2薄膜共振器の前記第2メンブレイン層は、前記第2薄膜共振器の前記第2下部電極層の上面及び下部を取り囲む、
請求項11に記載のフィルタ。 - 前記第2薄膜共振器の前記第2メンブレイン層は、前記第2薄膜共振器の前記質量負荷層の上部及び下面を取り囲む、
請求項12に記載のフィルタ。 - 基板上にメンブレイン層が積層される第1ステップと、
前記第1ステップで積層された前記メンブレイン層の上に下部電極層が積層される第2ステップと、
前記下部電極層の上面に前記メンブレイン層が再度積層される第3ステップと、
前記第3ステップで積層された前記メンブレイン層の上面に圧電体層が積層される第4ステップと、
前記圧電体層の上面に上部電極層が積層される第5ステップと、
を備えた、
薄膜共振器の製造方法。 - 前記第2ステップは、
前記第1ステップで積層された前記メンブレイン層の上に質量負荷層が積層される第21ステップと、
前記質量負荷層の最上面に前記下部電極層が積層される第22ステップと、
を有する、
請求項14に記載の薄膜共振器の製造方法。 - 前記質量負荷層は、複数層存在し、
前記第21ステップは、
前記第1ステップで積層された前記メンブレイン層の上に前記質量負荷層が積層される第211ステップと、
第211ステップで積層された前記質量負荷層の上面に前記メンブレイン層が積層される第212ステップと、
を含み、
前記第211ステップと前記第212ステップとは、前記質量負荷層の数だけ繰り返される、
請求項15に記載の薄膜共振器の製造方法。 - 前記第1ステップは、
前記基板上に犠牲層が積層された後にパターニングされる第11ステップと、
前記犠牲層の上面に前記メンブレイン層が積層される第12ステップと、
を有する、
請求項14に記載の薄膜共振器の製造方法。 - 前記第5ステップで前記上部電極層が積層された後、前記11ステップでパターニングされた前記犠牲層がエッチングされて除去される第6ステップをさらに備えた、
請求項17に記載の薄膜共振器の製造方法。
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