JP5319491B2 - 圧電薄膜共振子 - Google Patents
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Description
〔1.圧電薄膜共振子の構成〕
圧電薄膜共振子の一つとして、FBARタイプの共振子が知られている。これは、基板上に、主要構成要素として下部電極と圧電膜と上部電極とを備えた積層構造体を有し、これが自由に振動できるように、圧電薄膜を挟み下部電極と上部電極が対向する部分の下部電極下には空隙が形成されている。
F=nV/2H
となる。この共振現象を利用して膜厚によって共振周波数を制御することにより、所望の周波数特性を有する共振子、あるいは、複数の共振子を接続することによりフィルタが作製される。このフィルタは、デュープレクサやその他の通信機器に適用される。
図1Aは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子の平面図である。図1Bは、図1AのA−A部における断面図である。圧電薄膜共振子は、基板1、下部電極2、圧電膜3、上部電極4、付加パターン10を備えている。
本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子について、共振特性の改善効果を解析した。
よって、インピーダンスZaが大きな圧電薄膜共振器をフィルタに適用することにより、低損失なフィルタを実現することができる。
図7は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えた通信モジュールの一例を示す。図7に示すように、デュープレクサ62は、受信フィルタ62aと送信フィルタ62bとを備えている。また、受信フィルタ62aには、例えばバランス出力に対応した受信端子63a及び63bが接続されている。また、送信フィルタ62bは、パワーアンプ64を介して送信端子65に接続している。ここで、受信フィルタ62a、送信フィルタ62bの双方、或いは何れか一方は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。
図8は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子、または前述の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のRFブロックを示す。また、図8に示す通信装置は、GSM(Global System for Mobile Communications)通信方式及びW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるGSM通信方式は、850MHz帯、950MHz帯、1.8GHz帯、1.9GHz帯に対応している。また、携帯電話端末は、図8に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ73a、送信フィルタ73b,77〜80は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。
本実施の形態によれば、付加パターン10、12を備えたことにより、下部電極2の機械的強度を向上することができるとともに、下部電極2の先端部2aでの耐湿性を向上することができる。すなわち、下部電極2の保持部2b側に配された付加パターン10は、下部電極2の膜厚を部分的に厚くすることができるため、下部電極2の機械的強度を向上させることができる。
基板と、
前記基板上に備わる下部電極と、
前記基板上および下部電極上に備わる圧電膜と、
前記圧電膜上に備わる上部電極と、
前記下部電極と前記上部電極とが対向する領域である共振部と重なる、前記下部電極と前記基板との間に備わる空隙とを備えた圧電薄膜共振子であって、
前記下部電極の上における、前記共振部と非共振部との境界部分を含む位置に付加パターンを備えた、圧電薄膜共振子。
前記空隙は、ドーム形状である、付記1記載の圧電薄膜共振子。
前記空隙の端部と前記下部電極の先端部とは、平面形状が同一形状である、付記1記載の圧電薄膜共振子。
前記付加パターンは、誘電体材料で形成されている、付記1〜3の何れかに一項記載の圧電薄膜共振子。
前記付加パターンは、積層膜である、付記1〜4の何れかに一項記載の圧電薄膜共振子。
前記付加パターンは、
積層膜からなり、
前記積層膜の基板に接する最下層の材料が誘電体材料で形成され、前記積層膜の最上層の材料が圧電膜除去用エッチング液に対して可溶な材料で形成されている、付記1〜5の何れかに一項記載の圧電薄膜共振子。
前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極を含む積層膜の応力は、圧縮応力である、付記1〜6の何れか一項記載の圧電薄膜共振子。
前記共振部は、平面形状が楕円形である、付記1〜7の何れか一項記載の圧電薄膜共振子。
前記共振部は、非平行な線分で囲まれた多角形である、付記1〜7の何れか一項記載の圧電薄膜共振子。
外部から前記空隙に通じる孔部を備えた、付記1〜9の何れか一項記載の圧電薄膜共振子。
前記圧電膜は、窒化アルミニウムまたは酸化亜鉛を主成分とする材料である、付記1〜10の何れか一項記載の圧電薄膜共振子。
圧電薄膜共振子を備えた通信モジュールであって、
前記圧電薄膜共振子は、
基板と、
前記基板上に備わる下部電極と、
前記基板上および下部電極上に備わる圧電膜と、
前記圧電膜上に備わる上部電極と、
前記下部電極と前記上部電極とが対向する領域である共振部と重なる、前記下部電極と前記基板との間に備わる空隙とを備えた圧電薄膜共振子であって、
前記下部電極の上における、前記共振部と非共振部との境界部分を含む位置に付加パターンを備えた、通信モジュール。
圧電薄膜共振子を備えた通信装置であって、
前記圧電薄膜共振子は、
基板と、
前記基板上に備わる下部電極と、
前記基板上および下部電極上に備わる圧電膜と、
前記圧電膜上に備わる上部電極と、
前記下部電極と前記上部電極とが対向する領域である共振部と重なる、前記下部電極と前記基板との間に備わる空隙とを備えた圧電薄膜共振子であって、
前記下部電極の上における、前記共振部と非共振部との境界部分を含む位置に付加パターンを備えた、通信装置。
2 下部電極
3 圧電膜
4 上部電極
6 空隙
10、12 付加パターン
11 エッチング液導入孔
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に備わる下部電極と、
前記基板上および下部電極上に備わる圧電膜と、
前記圧電膜上に備わる上部電極と、
前記下部電極と前記上部電極とが対向する領域である共振部と重なる、前記下部電極と前記基板との間に備わる空隙とを備えた圧電薄膜共振子であって、
前記下部電極の上における、前記共振部と非共振部との境界部分を含む位置に付加パターンを備え、
前記付加パターンでは、前記下部電極の先端部において、その一部が前記共振部を越え、前記基板上まで延設されるとともに、
前記下部電極の先端部側では、前記付加パターン上は前記圧電膜に覆われ、
前記付加パターンは、前記下部電極の前記先端部以外の保持部において、当該保持部を跨ぐように設けられている、圧電薄膜共振子。 - 前記空隙は、ドーム形状である、請求項1記載の圧電薄膜共振子。
- 前記空隙の端部と前記下部電極の先端部とは、平面形状が同一形状である、請求項1記載の圧電薄膜共振子。
- 前記付加パターンは、誘電体材料で形成されている、請求項1〜3の何れかに一項記載の圧電薄膜共振子。
- 前記圧電膜では、前記下部電極の保持部側での断面形状が垂直形状である、請求項1〜4の何れかに一項記載の圧電薄膜共振子。
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