JP5207902B2 - バルク音響波共振子および電子部品 - Google Patents

Description

本発明は圧電共振子の一種であるバルク音響波共振子およびそれを用いた電子部品に関するものである。

無線通信および電気回路に用いられる電気信号の周波数の高周波化に伴い、高周波化された電気信号に対して用いられるフィルタについても高周波数に対応したものが開発されている。特に、無線通信においては２ＧＨｚ近傍のマイクロ波が主流になりつつあり、また既に数ＧＨｚ以上の規格策定の動きもあることから、それらの周波数に対応した、安価で高性能なフィルタが求められている。このようなフィルタとして、圧電性を示す薄膜の厚み縦振動モードを用いた共振子を用いたものが提案されている。

圧電性を示す薄膜（以後、圧電体薄膜と記載する）の厚み縦振動モードを用いた共振子は、入力される高周波の電気信号に対して、圧電体薄膜が厚み縦振動を起こし、その振動が圧電体薄膜の厚さ方向において共振を起こすことによって、そのインピーダンスが変化する。このような圧電体薄膜の厚み縦振動モードを用いた共振子は、薄膜バルク音響波共振子（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：略称ＦＢＡＲ）と呼ばれている。ＦＢＡＲは、基板の一表面上に薄膜形成プロセスによって下部電極、圧電体薄膜および上部電極を順次積層して形成される共振部を有する。なお、ここで薄膜とは、通常の薄膜形成プロセスで形成されるものをいう。

薄膜共振子は、ＳｉおよびＧａＡｓなどから成る基板と、ＡｌＮおよびＺｎＯなどから成る圧電体薄膜と、厚み方向の両側から圧電体薄膜を挟む下部および上部電極とを含んで構成される。

このような薄膜共振子において上部電極上に、平面視で上部電極の外辺部より内側に外辺部を有する引っ込み領域を配置した構成が提案されている（特許文献１参照）。このような構成により、共振子を構成する薄膜の不連続性が生じ、この不連続性により厚み縦振動以外の音響波による損失（スプリアス）を低減できるものとなる。
特開２００６−５２９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成は、平面視で、上部電極のうち、引っ込み領域の外辺部の外側の領域において寄生容量を形成してしまい、共振子の帯域幅が狭まり、Ｑ値が低下する、という問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、損失が少なく、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子およびそれを用いた電子部品を提供することである。

本発明は、第１主面と第２主面とを有する圧電体層と、
前記圧電体層の前記第１主面に配置された第１電極と、
前記圧電体層の前記第２主面に、前記圧電体層を挟み前記第１電極と対向するように配置された第２電極と、
前記第２電極の前記圧電体層に接する面と反対側の面に配置される第３電極であって、平面視で、前記第２電極と接する第１領域と、前記第１領域から延び前記第２電極の配置された領域から突出する第２領域とを有する第３電極と、
を備えるバルク音響波共振子である。

また、本発明は、上記構成において、前記第２電極は、前記第２電極の延びる方向と直交する方向からの断面視で、前記第３電極の前記第２領域に臨む端部において、前記圧電体層と接する側の面で形成する内角の角度が４５°以上９０°以下である、バルク音響波共振子である。

また、本発明は、上記構成において、前記第２電極は、前記第３電極の前記第２領域に臨む端部において、前記圧電体層側に比べ前記第３電極側が突出しているバルク音響波共振子である。

また、本発明は、上記構成において、前記第３電極は、平面視で前記第２領域の外縁部から前記第１領域の外縁部までの距離が０μｍより大きく３μｍより小さい、バルク音響波共振子である。

また、本発明は、上記構成において、前記第３電極の前記第２領域と前記第１電極との間に配置された、前記圧電体層に比べて誘電率の低い低誘電率体をさらに含む、バルク音響波共振子である。

また、本発明は、上記いずれかの構成のバルク音響波共振子と、
前記圧電体層に比べて誘電率の低い媒体が内部に充填された、前記バルク音響波共振子を収容するパッケージと、を有する電子部品である。

本発明のバルク音響波共振子によれば、第３電極の第２領域により、第２電極と第３電極とで構成する圧電体層の第２主面側の電極の外縁部に凸凹ができることになり、横方向に伝播する音波は第３電極と第２電極の外縁部が揃っている場合よりも散乱されやすくなる。このため、第２、３電極の外縁部における不要な横モードの励起が抑制される。その結果、スプリアスが抑制され、スプリアスの少ない、低損失のバルク音響波素子を提供できるものとなる。

また、第３電極の第２領域は第２電極から突出していることから、第３電極の第２領域と第１電極との間に発生する寄生容量を大幅に低減することができる。これにより、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子を提供することができるものとなる。

また、本発明によれば、第２電極は、第２電極の延びる方向と直交する方向からの断面視で、第３電極の第２領域に臨む端部において、圧電体層と接する側の面で形成する内角の角度が４５°以上９０°以下であるときには、第２電極のうち、第３電極の第２領域に臨む端部の広がりが少ないため、第２電極の端部の広がり部分で形成される寄生容量の少ないものとすることができる。これにより、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子を提供することができるものとなる。

また、本発明によれば、第２電極は、第３電極の第２領域に臨む端部において、圧電体層側に比べ第３電極側が突出しているときには、第２電極の端部のうち突出している部分が形成する寄生容量を低減することができる。これにより、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子を提供することができるものとなる。

また、本発明によれば、第３電極は、平面視で第２領域の外縁部から第１領域の外縁部までの距離が０μｍより大きく３μｍより小さいときには、第１領域が第２領域の形状変化を抑制して支えることができるので、安定して特性を維持できるものとすることができる。

また、本発明によれば、第３電極の第２領域と第１電極との間に配置された、圧電体層に比べて誘電率の低い低誘電率体をさらに含むときには、低誘電率体により第３電極の第２領域と第１電極との間に発生する寄生容量を大幅に低減することができる。これにより、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子を提供することができるものとなる。

また、本発明によれば、上記いずれかの構成のバルク音響波共振子と、圧電体層に比べて誘電率の低い媒体が内部に充填された、バルク音響波共振子を収容するパッケージと、を有することから、第３電極の第２領域と第１電極との間に圧電体層に比べて誘電率の低い媒体が存在する領域を有することとなるため、帯域幅が広く、Ｑ値の高いバルク音響波共振子を安定して保持した、電子部品を提供することができる。

以下、本発明のバルク音響波共振子の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であるバルク音響波共振子１０（以下、単に共振子１０とする）を示す平面図であり、図２は、図１の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面図である。なお、以下の図面においても同様であるが、同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、理解を容易にするために、厚み方向に重なるものなど、一部の構成の図示を省略している。

本発明の共振子１０は、圧電体層１５と、圧電体層１５の第１主面１５ａに配置された第１電極１６と、圧電体層１５の第２主面１５ｂに配置された第２電極１７と、第２電極１７の圧電体層１５と接する側と反対側の面に配置された第３電極１８と、で構成される共振子本体１２を備える。ここで、第３電極１８は、平面視で第２電極１７と接する第１領域１８ａと、第１領域１８ａから延び、平面視で第２電極１７から突出する第２領域１８ｂとを有している。なお、図１には、第３電極１８の第２領域１８ｂに斜線を付している。

このような構成とすることで、第２電極１７と第３電極１８とで構成する上部電極に不連続部分が発生し、厚み方向（図のＺ軸方向）における振動以外のモードの振動による損失を低減させることができる。さらに、第３電極１８の第２領域１８ｂは、厚み方向の直下に第２電極１７がなく、間隙と圧電体層１５を介して第１電極１６と対向しているため、この部分で発生する寄生容量を低減することができる。このため、帯域幅が広く、Ｑ値の高い共振子１０を得ることができる。

以下に、具体的な構成について詳述する。

基板１１は、共振子１０のベース部材である。基板１１は、厚みが０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度に選ばれる。基板１１は、略直方体形状を有する。基板１１は、Ｓｉ（シリコン）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）およびガラスなどによって形成される。基板１１の長手方向をＸ方向とし、短手方向をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。長手方向、短手方向および厚み方向は、互いに直交する。長手方向および短手方向は、基板１１の一表面１１ａの各辺に平行または垂直に延びる。

基板１１の一表面１１ａ上には、絶縁層１００が設けられる。絶縁層１００は、第１電極１６，第２電極１７および第３電極１８と基板１１とを電気的に絶縁する。絶縁層１００は、その厚みが０．１μｍ以上１．２μｍ以下で形成され、たとえば、基板１１表面を熱酸化して形成される酸化物（ＳｉＯ_２）膜やスパッタリングおよびＣＶＤなどの薄膜形成プロセスによって成膜されるＳｉＮ膜として形成される。

共振子本体１２は、基板１１のＺ方向の一表面１１ａ上に絶縁層１００を介して設けられる。共振子本体１２は、圧電体層１５と、圧電体層１５の第１主面１５ａ上に少なくとも一部が積層される第１電極１６と、圧電体層１５の第２主面１５ｂ上に、少なくとも一部が積層される第２電極１７と、第２電極１７の圧電体層１５と接する側の面と反対側の面１７ｂ上に、少なくとも一部が積層される第３電極１８と、を含んで構成される。

そして、この共振子本体１２は、その一部が基板１１との間に空隙１３を介して配置されている。この空隙１３を囲う形状は、Ｚ方向に垂直な方向の断面が台形となる筒型状に形成される。

ここで、圧電体層１５の一部と、第１電極１６の一部と、第２電極１７の一部と、第３電極１８の一部がＺ方向に重なって形成され、この圧電体層１５の一部と、第１電極１６の一部と、第２電極１７の一部と、第３電極１８の一部が積層される部分、すなわちＺ方向から見て、圧電体層１５と、第１電極１６と、第２電極１７と、第３電極１８と、がＺ方向に重なる部分のうち、空隙１３によって音響的に絶縁されている部分によって共振部２０が形成される。言い換えると、共振部２０は、基板１１の一表面１１ａ上に形成される空隙１３に臨んで形成される。すなわち、共振部２０は、圧電体層１５、第１電極１６、第２電極１７、第３電極１８がＺ方向に重なる部分のうち、空隙１３に臨む部分によって形成される。共振部２０の側面は、Ｘ方向またはＹ方向に沿って延びる。共振部２０の厚み方向は、Ｚ方向に平行であり、圧電体層１５，第１，第２および第３電極１６，１７，１８の厚み方向は、前記Ｚ方向である。圧電体層１５と、第１，第２および第３電極１６，１７，１８のそれぞれは、Ｚ方向から見て共振部２０よりも広い範囲に形成される。

第１電極１６は、基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上に絶縁層１００を介して形成され、空隙１３を設けるために、一部に凸部を設けるように配置される。第１電極１６は、基板１１のＸ方向の一端部２１からＸ方向の中央部２２にわたって設けられ、基板１１の一表面１１ａの周縁２３に離間して設けられる。第１電極１６はＺ方向から見て端部がテーパー形状に形成され、その各周縁辺は、Ｘ方向またはＹ方向に平行に延びる。

第１電極１６は、圧電体層１５に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの金属材料を用いて形成される。また第１電極１６は、電極としての機能と同時に、共振部２０を構成する機能も有するので、共振子１０が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、第１電極１６を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、第１電極１６を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。第１電極１６の最適な厚みは、共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体薄膜材料、電極材料によって異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。

また第１電極１６のＸ方向の一端部１６ｃは外部接続端子として機能する。

圧電体層１５は、少なくとも一部が第１電極１６の厚み方向の一表面１６ａ上に形成される。本実施の形態では圧電体層１５は、第１電極１６の厚み方向の一表面１６ａ上と基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上とにわたって形成され、第１電極１６のＸ方向の他端部よりもＸ方向の他方まで延びる。圧電体層１５は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、Ｘ方向およびＹ方向における中央部２２に形成される。圧電体層１５のＹ方向の長さＬ１は、第１電極１６の短手方向Ｙの長さＬ２よりも大きく選ばれ、圧電体層１５のＹ方向の中央と、第１電極１６のＹ方向の中央とは、Ｙ方向に垂直で同一の仮想一平面上に設けられる。圧電体層１５は、Ｘ方向およびＹ方向において、空隙１３が形成された領域よりも大きく形成される。

圧電体層１５は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）およびＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体材料から成り、第１電極１６と第２電極１７，第３電極１８によって印加される高周波電圧に応じて厚み縦方向に伸縮し、電気的な信号を機械的な振動に変換する機能を有する。

共振子１０が必要な共振特性を発揮するために、圧電体層１５の厚みは、圧電体層１５を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、圧電体層１５を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。圧電体層１５の最適な厚みは、共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体材料、電極材料によって異なるが、０．３μｍ〜１．５μｍ程度に選ばれる。

第２電極１７は、圧電体層１５の第２主面１５ｂのうち、第１電極１６に積層される部分に圧電体層１５を挟み第１電極１６と対向するように積層される。本実施の形態では、第２電極１７は、圧電体層１５の第２主面１５ｂと、基板１１の厚み方向の一表面１１ａ上とにわたって形成され、圧電体層１５のＸ方向の他端部よりもＸ方向の他方まで延びる。第２電極１７は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、中央部２２から基板１１のＸ方向の他端部２４にわたって形成され、基板１１の一表面１１ａの周縁２３に離間して設けられる。

第２電極１７のＹ方向の長さＬ３は、圧電体層１５のＹ方向の長さＬ１よりも短く選ばれ、第２電極１７のＹ方向の中央と、圧電体層１５のＹ方向の中央とは、Ｙ方向に垂直で同一の仮想一平面上に設けられる。第２電極１７のうちＸ方向の他端部１７ｃのみが、基板１１上に形成され、残余の部分は、空隙１３上に形成される。すなわち第２電極１７のＹ方向の長さＬ３は、空隙１３のＹ方向の大きさ未満に選ばれ、厚み方向Ｚから見て、第２電極１７のＸ方向の一方の端部１７ｄは、空隙１３に臨む絶縁層１００の縁から離間するように形成される。このように第２電極１７が形成されることによって、第２電極１７、圧電体層１５および第１電極１６がＺ方向に重なる部分のうち、空隙１３によって音響的に絶縁されていない部分が作る静電容量、いわゆる寄生容量を低減することができる。寄生容量が大きいほど、薄膜共振子の実効電気機械結合係数が低下するが、このような構成とすることにより、この低下を抑制することができるというという利点がある。

また、基板１１上に形成された第２電極１７のＸ方向の他端部１７ｃは外部接続端子として機能する。

第２電極１７は、第１電極１６，第３電極１８とともに、圧電体層１５に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの金属材料を用いて形成される。また第２電極１７は、電極としての機能と同時に、共振部２０を構成する機能も有するので、共振子１０が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、第２電極１７を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、第２電極１７を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。第２電極１７の最適な厚みは、共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体薄膜材料および電極材料によって異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。

第３電極１８は、第２電極１７のうち、圧電体層１５に積層される部分の厚み方向の一表面１７ｂに積層される。第３電極１８は、Ｚ方向から見て矩形状に形成され、中央部２２から基板１１のＸ方向の他端部２４にわたって形成され、基板１１の一表面１１ａの周縁２３に離間して設けられる。

第３電極１８のＹ方向の長さＬ４は、第２電極１７のＹ方向の長さＬ３よりも長く選ばれる。第３電極１８のＹ方向の中央と、第２電極１７のＹ方向の中央とは、Ｙ方向に垂直で同一の仮想一平面上に設けられる。第３電極１８のＹ方向の長さＬ４は、空隙１３のＹ方向の大きさ未満に選ばれ、厚み方向Ｚから見て、第３電極１８のＸ方向の一方の端部１８ｄは、空隙１３に臨む基板１１の縁から離間するように形成される。さらに、第３電極１８のＸ方向の他方端部は、第２電極１７の他端部１７ｃと同じ領域まで延びて形成される。このような構成とすることで、第２電極１７の他端部１７ｃが外部接続端子として機能するときに、端子の厚みが厚くなるので電気抵抗を低くすることができる。

さらに詳述すると、第３電極１８は、平面視で、第２電極と接する第１領域１８ａと、第１領域１８ａから延び、平面視で第２電極１７の端部から突出する第２領域１８ｂとを有する。この第２領域１８ｂと第１電極１６との間には厚み方向（Ｚ方向）において間隙が存在する。このように第３電極１８の第２領域１８ｂが形成されることによって、第３電極１８，圧電体層１５および第１電極１６がＺ方向に重なる部分が作る静電容量、いわゆる寄生容量を低減することができる。寄生容量が大きいほど、薄膜共振子の実効電気機械結合係数が低下するが、このような構成とすることにより、実効電気機械結合係数の低下を抑制することができるというという利点がある。

このような、第２領域１８ｂは、第１領域１８ａの少なくとも一部から延びて形成されていればよいが、スプリアスを効率よく抑制するためには、第１領域１８ａの外縁部の大部分に形成されていることが好ましい。

また、平面視で、第２領域１８ｂの外縁部から第１領域１８ａの外縁部までの距離ｄが０μｍより大きく３μｍより小さくすることが好ましい。このような大きさとすることで、第１領域１８ａが第２領域１８ｂの形状変化を抑制して支えることができるので、安定して特性を維持できるものとすることができる。また、この距離が大きすぎると、スプリアス抑制の効果も低減するため、上記範囲内とすることが好ましい。

第３電極１８は、第１電極１６および第２電極１７とともに、圧電体層１５に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＡｌおよびＣｕなどの金属材料を用いて形成される。また第３電極１８は、電極としての機能と同時に、共振部２０を構成する機能も有するので、共振子１０が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、第１電極１６を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、第２電極１７を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。第３電極１８の最適な厚みは、薄膜共振子１０を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部２０の設計寸法、圧電体薄膜材料および電極材料によって異なるが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に選ばれる。

共振部２０の厚みは、おおむねλ／２（λは使用する信号の周波数での音響波の波長）となるように設計される。共振部２０のＺ方向から見た形状、すなわち平面形状は、矩形状である。なおスプリアス抑制のために共振部２０の平面形状を非対称の形状にしてもよい。本実施の形態では、共振部２０は直方体形状に形成される。また共振部２０のＺ方向に垂直な断面における面積は、薄膜共振子１０のインピーダンスを決定する要素となるので、厚みと同様に精密に設計する必要がある。５０Ωのインピーダンス系で薄膜共振子１０を使用する場合は、共振部２０の電気的なキャパシタンスが、使用する信号の周波数でおおむね５０Ωのリアクタンスを持つように選ばれる。本実施の形態では共振部２０のＺ方向に垂直な断面のＸ方向およびＹ方向の長さは等しく選ばれ、共振部２０の前記断面における面積は、たとえば２ＧＨｚの薄膜共振子１０の場合であれば、２００μｍ×２００μｍ程度に選ばれる。

次に図１，図２に示す共振子１０の製造方法について説明する。

まず、基板１１を熱酸化して絶縁層１００を形成する。次に、絶縁層１００上の一部に、例えばＰＳＧ（リンドープガラス）からなる犠牲層（不図示）を形成する。この犠牲層を覆うように第１電極１６となる電極層を公知のＣＶＤ法などの薄膜形成方法で形成し、公知のフォトリソグラフィ技術でパターニングして第１電極層１６を形成する。次に、第１電極１６を覆うように、圧電体層１５となる圧電体膜を、公知の薄膜形成方法で形成し、公知のフォトリソグラフィ技術でパターニングして圧電体層１５を形成する。次に、第２電極１７となる電極層を公知のＣＶＤ法などの薄膜形成方法で形成し、公知のフォトリソグラフィ技術でパターニングして第２電極層１７を形成する。同様に、第３電極１８となる電極層を公知のＣＶＤ法などの薄膜形成方法で形成し、公知のフォトリソグラフィ技術でパターニングして第３電極層１８を形成する。

次に、第３電極１８，第２電極１７，圧電体層１５，第１電極１６をＺ方向に、犠牲層表面まで貫通するエッチングホール（不図示）を形成する。エッチングホールの形成方法は、半導体製造プロセスにおけるビア形成技術を利用することができる。このエッチングホールを介して、エッチング剤により犠牲層を除去し、共振子本体１２と基板１１との間に空隙１３を設け、図１に示す共振子１０を得る。ここで、犠牲層を除去する際に同時に絶縁層１００の一部を除去してもよい。

なお、第２電極となる電極層，第３電極となる電極層を連続して形成し、第３電極となる電極層上にマスクを形成し、第３電極をパターニングした後、この第３電極を第２電極のパターニングのためのマスクとして第２電極をパターニングしてもよい。このようにパターニングするためには、例えば、第２電極１７としてＭｏ，第３電極１８としてＡｕを用い、第３電極１８のパターニングをドライエッチングで行ない、その後第２電極１７のパターニングを硝酸によるウェットエッチングで行なう。この場合には、パターニング工程のうちマスクの形成工程を減らすことができるので、生産性が高くなり好ましい。

また、図２に示すように、空隙１３の断面形状を台形状とするように犠牲層を台形状に形成することが好ましい。犠牲層の断面形状を台形状とすることにより、その上に成膜する第１電極１６，圧電体層１５，第２電極１７，第３電極１８のうち段差により凸部となる部分においても、各層が段切れして途切れることなく安定して製造することができる。

なお、図１，図２に示す例では、空隙１３により共振部２０を基板１１から音響的に絶縁していたが、基板１１に凹部を形成し、その上に共振子本体１２を設けたり、多層膜からなる音響反射器上に共振子本体１２を設けたりすることで共振部２０を基板１１から音響的に絶縁してもよい。

また、図１，図２に示す例では、平面視で圧電体層１５，第１〜第３電極１６〜１８の形状は長方形状となっているが、この形状に限定されることはなく、円形状，多角形状等とすることができる。特に、向かい合う外縁部が非平行となっていれば、横方向に伝播する音響波を散乱させることができるので、スプリアスを抑制することができる。

次に、図１，図２に示す共振子１０のさらに好ましい例について説明する。

図３（ａ），（ｂ）は、図１，図２に示す共振子１０の例の構成を示す、図２中の破線で示す部分の要部拡大断面図である。

図３（ａ），（ｂ）に示す共振子３０，４０は、共振子１０とは第２電極１７の端部の形状が異なる。

図３（ａ）に示すように、第２電極１７は、第２電極１７の延びる方向と直交する方向（Ｚ方向）からの断面視で、第３電極１８の第２領域１８ｂに臨む端部において、圧電体層１５と接する側の面で形成する内角３１の角度が４５°以上９０°以下であることが好ましい。

第２電極１７の端部で厚みが異なる部分（端部の広がり部分）は、設計した共振周波数と異なる周波数で共振するため、平面視で共振部２０の外側に位置する部分となる。このため、第２電極１７の端部において厚みが異なる部分と圧電体層１５，第１電極１６との間に生じる容量は寄生容量となり、共振子としての特性を低下させる要因となる。これに対して、図３（ａ）に示すような構成とすることで、第２電極１７の厚みが異なる部分（端部の広がり）を少なくすることができ、それにより、寄生容量を低減することができるので、特性の優れた共振子３０とすることができる。

次に、図３（ｂ）に示す共振子４０は、第２電極１７は、第３電極１８の第２領域１８ｂに臨む端部において、圧電体層１５側に比べ第３電極１７側が突出し、逆テーパー形状となっている。

このような構成とすることで、共振部２０に隣接する第２電極１７の端部と第１電極１６との間には間隙が存在することとなり、寄生容量をさらに大幅に低減することができ、特性の優れた共振子とすることができる。

図３（a），（ｂ）示す構成のように、第２電極１７の端部の形状を制御するためには、圧電体層１５と第２電極１７との密着力，第２電極１７と第３電極１８との密着力を変化させればよい。例えば、図３（ｂ）のような構成とするためには、圧電体層１５と第２電極１７との密着力に比べ第２電極１７と第３電極１８との密着力を強くすればよい。具体的には、第２電極１７と第３電極１８との間にＣｒやＴｉ等からなる密着層を設けたり、第２電極１７の圧電体層１５と接する面と反対側の面（１７ｂ）の表面粗さをプラズマ処理などにより大きくしたりすることで、第２電極１７と第３電極１８との密着力を制御することができる。このような構成とすることで、密着力の低い第２電極１７と圧電体層１５との界面からエッチングがすすみ第２電極１７の端部を逆テーパー形状とすることができる。

次に、本発明のバルク音響波共振子の更に他の例について説明する。

図１，２に示す共振子１０では、第３電極１８は、第２電極１７のうち基板１１上に形成されて外部端子として機能する部分（１７ｃ）の上にも形成されていたが、図４に示すように、第２電極１７のうち共振部２０を構成する部分上のみに形成してもよい。このような構成とすることで、平面視で、共振部２０を構成する部分の全外周部に第３電極１８の第２領域１８ｂを設けることができる。すなわち、第１領域１８ａを囲むように第２領域１８ｂを形成した構成となる。これにより、よりスプリアスを抑制した共振子５０を提供することができる。

また、図１〜図４に示す例では、第３電極１８の第２領域１８ｂと第１電極１６との間に間隙が存在する例について説明したが、図５（ａ）に示す共振子６０のように、低誘電率体１９を配置してもよい。低誘電率体１９は、第３電極１８の第２領域１８ｂと圧電体層１５との間に第２電極１７の、第２領域１８ｂを臨む端部と接するように設けている。この低誘電率体１９としては、圧電体層１５に比べて低い誘電率を有する絶縁材料であれば特に限定されないが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、ＳｉＯＦ(酸化シリコンにフッ素を添加したもの)、ＳｉＯＣ(酸化シリコンに炭素を添加したもの)、有機ポリマー系の材料等を用いればよい。

また、図５（ｂ）に示す共振子７０のように、第３電極１８を基板１１側に配置してもよい。なお、図１〜図５（ａ）のように空隙１３により共振部２０を基板１１から音響的に絶縁していたが、図５（ｂ）においては、基板１１上に形成された音響反射器で共振部を音響的に絶縁した構成としている。このような音響反射器は、一般的に、厚さλ／４（λは音響波の波長）の高い音響インピーダンスを持つ層（例えば、Ｗ，Ｍｏ等の金属層、またはＺｎＯ，ＡｌＮ等の誘電体層）と厚さλ／４の低い音響インピーダンスを持つ層（例えばＡｌ等の金属層、またはＳｉＯ_２等の誘電体層）とを交互に積層して構成される。

図５（ａ），（ｂ）に示すような構成とすれば、第３電極１８の第２領域１８ｂは、低誘電率体１９，圧電体層１５を介して第１電極１６と対向しているため、この部分で発生する寄生容量を低減することができる。このため、帯域幅が広く、Ｑ値の高い共振子１０を得ることができる。
また、突出する第２領域１８ｂが変形して圧電体層１５に接することなく、安定して保持することができる。その結果、安定して特性を維持することのできるものとなる。

次に、上述のような音響波共振子を用いた電子部品の実施形態について図６を用いて説明する。

図６は、図４に示す音響波共振子５０を用いた、本発明の電子部品の実施形態の一例を示す断面図である。図６において、８０は、音響波共振子５０を収容するパッケージ，８１はパッケージ８０の内部に充填される、圧電体層１５に比べて低い誘電率を有する媒体である。

パッケージ８０は、音響波共振子５０の共振部を封止することができれば特に限定されることはなく、通常のセラミックパッケージを用いたり、２枚の基板を間隔を開けて貼り合わせたりすればよい。また、基板１１上にキャップ状の部材を貼り合わせることで、基板１１とキャップ状の部材とで構成してもよい。

ここで、パッケージ８０の内部には媒体８１が充填されている。媒体８１としては、空気，不活性ガス等とすればよい。この媒体８１は、第３電極１８の第２領域１８ｂと第１電極１６との間の間隙にも存在することとなる。

このような構成とすることで、第３電極１８の第２領域１８ｂと第１電極１６との間に低誘電率の領域が存在することとなり、共振部以外の部分である、第２領域１８ｂと第１電極１６とで形成される寄生容量を低減することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。

例えば、図２〜図４において、圧電体層１５は第２電極１７の端部１７ｄと面一となるように形成されていてもよい。

本発明のバルク音響波共振子の実施の形態の一例を示す平面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示す共振子のさらに好ましい例を示す要部断面図である。 本発明のバルク音響波共振子の実施の形態の他の例を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のバルク音響波共振子の実施の形態のさらに他の例を示す断面図である。 本発明の電子部品の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 共振子
１１ 基板
１５ 圧電体層
１５ａ 第１主面
１５ｂ 第２主面
１６ 第１電極
１７ 第２電極
１８ 第３電極
１８ａ 第１領域
１８ｂ 第２領域
１９ 低誘電率体
２０ 共振部
１００ 絶縁層

Claims (6)

1. 第１主面と第２主面とを有する圧電体層と、
   前記圧電体層の前記第１主面に配置された第１電極と、
   前記圧電体層の前記第２主面に、前記圧電体層を挟み前記第１電極と対向するように配置された第２電極と、
   前記第２電極の前記圧電体層に接する面と反対側の面に配置される第３電極であって、平面視で、前記第２電極と接する第１領域と、前記第１領域から延び前記第２電極の配置された領域から突出する第２領域とを有する第３電極と、
   を備えるバルク音響波共振子であって、
   前記第２電極は、前記第２電極の延びる方向と直交する方向からの断面視で、前記第３電極の前記第２領域に臨む端部において、前記圧電体層と接する側の面で形成する内角の角度が４５°以上９０°以下である音響波共振子。
2. 第１主面と第２主面とを有する圧電体層と、
   前記圧電体層の前記第１主面に配置された第１電極と、
   前記圧電体層の前記第２主面に、前記圧電体層を挟み前記第１電極と対向するように配置された第２電極と、
   前記第２電極の前記圧電体層に接する面と反対側の面に配置される第３電極であって、平面視で、前記第２電極と接する第１領域と、前記第１領域から延び前記第２電極の配置された領域から突出する第２領域とを有する第３電極と、
   を備えるバルク音響波共振子であって、
   前記第３電極は、平面視で前記第２領域の外縁部から前記第１領域の外縁部までの距離が０μｍより大きく３μｍより小さい音響波共振子。
3. 前記第２電極は、前記第３電極の前記第２領域に臨む端部において、前記圧電体層側に比べ前記第３電極側が突出している、請求項２に記載のバルク音響波共振子。
4. 前記圧電体層、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極を含む共振子本体が配置された基板をさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のバルク音響波共振子。
5. 第１主面と第２主面とを有する圧電体層と、
   前記圧電体層の前記第１主面に配置された第１電極と、
   前記圧電体層の前記第２主面に、前記圧電体層を挟み前記第１電極と対向するように配置された第２電極と、
   前記第２電極の前記圧電体層に接する面と反対側の面に配置される第３電極であって、平面視で、前記第２電極と接する第１領域と、前記第１領域から延び前記第２電極の配置された領域から突出する第２領域とを有する第３電極と、
   を備えるバルク音響波共振子であって、
   前記第３電極の前記第２領域と前記第１電極との間に配置された、前記圧電体層に比べて誘電率の低い低誘電率体をさらに含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のバルク音響波共振子。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載のバルク音響波共振子と、
   前記圧電体層に比べて誘電率の低い媒体が内部に充填された、前記バルク音響波共振子を収容するパッケージと、を有する電子部品。

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