压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块和通信装置的制作方法

专利名称：压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块和通信装置的制作方法
技术领域：
本申请的公开涉及压电薄膜谐振器。本申请的公开涉及包括压电薄膜谐振器的滤 波器、通信模块和通信装置。
背景技术：
近些年来，SAff(表面声波)滤波器和BAW(体声波)滤波器已广泛用于诸如移动 电话之类的移动通信的RF滤波器。BAW滤波器包括压电薄膜谐振器。有两种类型的压电 薄膜谐振器FBAR(薄膜体声波谐振器)和SMR(固态装配谐振器)。FBAR具有如下的结 构其中上电极、压电膜和下电极被设置在衬底上作为主要组件，并且在上电极和下电极彼 此相对的位置处的下电极之下形成了空气间隙。这里，通过湿法刻蚀衬底的表面上或衬底 内部所设置的牺牲层、或者从后部湿法刻蚀或干法刻蚀衬底，来形成空气间隙。另一方面， SMR具有如下的结构其中代替空气间隙，设置了具有膜厚X/4U 声波的波长)的叠层 (laminate)，并且该叠层被用作声反射膜，该叠层是通过交替地层积具有高的声阻抗的膜 和具有低的声阻抗的膜而形成的。具体地，使用BAW的滤波器和分路滤波器由于它们相比使用传统SAW的滤波器和 分路滤波器的更小损耗以及甚至在高频处的更高Q值而受到了关注。然而，因为在移动通 信领域中对更低的功耗的要求近些年来已变得重要，所以使用BAW的滤波器和分路滤波器 被要求进一步降低损耗。因为这些原因，已积极开发了低损耗的压电薄膜谐振器。在使用BAW的这样的滤波器中对损耗起作用的因素之一是声波泄漏到了上电极 和下电极彼此相对的区域(在下文中被称为谐振部分)的外部(在下文中被称为非谐振部 分)，换言之，声波泄漏进它们较不可能被再转换成电信号的区域，从而导致了损耗。这里， 此现象将被称为“横向泄漏”。横向泄漏是由谐振部分和非谐振部分之间的声速的幅度关系 所导致的。抑制横向泄漏的声速的幅度关系是由要使用的压电材料的泊松比来确定的。当 泊松比为1/3或更大时，谐振部分中的声速变得低于非谐振部分中的声速，并且当泊松比 为1/3或更小时，谐振部分中的声速变得高于非谐振部分中的声速。这里，在利用泊松比为1/3或更大的材料来形成压电膜的情况下，当向谐振部分 添加适当量的质量时，谐振部分中的声速变得低于外围中的声速。因此，可相对容易地抑制 横向泄漏。相比之下，在利用泊松比为1/3或更小的材料来形成压电膜的情况下，抑制横向 泄漏的声速关系变为相反的。因此，难以抑制横向泄漏。在使用压电薄膜谐振器的当前实 用的滤波器中，泊松比为1/3或更小的A1N被用于压电膜。因此，难以抑制横向泄漏，结果 损耗增加。作为解决声波的横向泄漏的方式，日本早期公开专利公布No. 2007-300430公开 了如下的谐振器其中谐振部分中的压电膜经历了图案化，并且相比上电极和下电极彼此 相对的区域向内地设置了图案化压电膜的外围的至少一部分。通过使用日本早期公开专利 公布No. 2007-300430中所公开的谐振器，可以以高度有效的方式来抑制声波的横向泄漏。通过增加压电膜的过刻蚀量以进一步增加檐状(hood-like)端部的长度，可增大该专利文档中公开的谐振器的Q值。当檐状端部的长度增加时，端部的机械强度便难以维 持。因此，对于该专利文档中公开的谐振器，难以在维持端部的机械强度的同时增大Q值。

发明内容
根据本发明的一个方面，一种压电薄膜谐振器包括衬底；在衬底上设置的下电 极；在下电极上设置的压电膜；以及在压电膜上设置的上电极。上电极的至少一部分和下 电极的至少一部分通过压电膜彼此相对，并且上电极的外围的至少一部分具有逆锥形的形 ^； (reversely taperedshape)0本发明(实施例)的额外目的和优点将在下面的描述中被部分地陈述，并且部分 地从描述中变得显而易见，或者可通过对本发明的实践来认识。将借助权利要求中具体指 出的元素和组合来实现和得到本发明的目的和优点。要理解，上述一般描述和以下详细描 述都仅是示例性的和说明性的，并且不限制所要求保护的本发明。


图IA是示出传统的压电薄膜谐振器的平面图。图IB是图IA中的部分Z-Z的截面图。图2A是示出根据一个实施例的压电薄膜谐振器的平面图。图2B是图2A中的部分Z-Z的截面图。图3A是示出具有椭圆谐振部分的压电薄膜谐振器的平面图。图3B是图3A中的部分Z-Z的截面图。图4A是示出具有多角形谐振部分的压电薄膜谐振器的平面图。图4B是图4A中的部分Z-Z的截面图。图5A到图5L是示出根据示例1的压电薄膜谐振器的制造过程的截面图。图6A到图6K是示出根据示例2的压电薄膜谐振器的制造过程的截面图。图7是示出在衬底中形成空气间隙的压电薄膜谐振器的截面图。图8A是示出压电薄膜谐振器的模型的截面图。图8B是示出上电极的端部的角度与抗谐振(anti-resonance)Q值之间的关系的 特性图。图9是示出滤波器的平面图。图10是示出通信模块的框图。图11是示出通信装置的框图。
具体实施例方式根据本发明的一个方面，上电极的外围被放置以与压电膜的外围的至少一部分一致或者处于压电膜的外围的至少一部分的附近。通过以此方式构成压电薄膜谐振器，在维 持上电极的外围的机械强度的同时可降低声波的横向泄漏，并且可增大Q值。根据本发明的一个方面，上电极和下电极彼此相对的区域具有椭圆形状。通过以 此方式构成压电薄膜谐振器，可以抑制上电极和下电极彼此相对的区域中驻波的发生。因 此，可抑制通信带中纹波(ripple)的发生。
根据本发明的一个方面，上电极和下电极彼此相对的区域具有不包括两个平行边 的多角形状。通过以此方式构成压电薄膜谐振器，可以抑制上电极和下电极彼此相对的区 域中驻波的发生。因此，可抑制通信带中纹波的发生。实施例[1.压电薄膜谐振器的构造]图IA是示出日本早期公开专利公布No. 2007-300430中所公开的压电薄膜谐振器 的平面图。图IB是图IA中的部分Z-Z的截面图。在图IA和图IB所示的压电薄膜谐振 器中，在衬底101上形成了包括上电极102、下电极103和压电膜104的叠层膜。谐振部分 RlOl是上电极102、下电极103和压电膜104彼此重叠的区域。在谐振部分RlOl下的部分 的衬底101中形成空气间隙105。谐振部分RlOl的形状是矩形的。
在图IA和图IB所示的压电薄膜谐振器中，当谐振部分和非谐振部分之间的声速 的幅度关系是导致声波的横向泄漏的关系时，声波从谐振部分RlOl在横向方向上朝非谐 振部分R102通过压电膜104泄漏(见图IA中的箭头)。出于此原因，非谐振部分R102中 的压电膜104经历图案化，以使得压电膜104的外围的至少一部分(端部104a)相比上电 极102的外围被向内地放置。因此，上电极102的端部102a相对于压电膜104变得像个檐。 具有檐状端部102a的上电极102吸收压电膜104的振动，并且捕获(trap)横向方向上从 下电极103泄漏的声波。然而，为了增大图IA-B所示的压电薄膜谐振器的Q值，压电膜104的过刻蚀量需 要增加，以进一步增大檐状端部102a的长度。当增大檐状端部102a的长度时，端部102a 的机械强度便难以维持。出于此原因，已经难以在维持端部102a的机械强度的同时增大Q值。图2A是示出根据一个实施例的压电薄膜谐振器的平面图。图2B是图2A中的部 分Z-Z的截面图。压电薄膜谐振器包括衬底1、上电极2、下电极3和压电膜4。下电极3被 设置在衬底1的表面上。压电膜4被设置在衬底1和下电极3的顶部。上电极2被设置在 压电膜4的顶部。压电膜4介于上电极2和下电极3之间。上电极2的至少一部分和下电 极3的至少一部分彼此相对。谐振部分Rl是上电极2和下电极3彼此相对的区域。如图 2A所示，谐振部分Rl具有矩形的平面形状。在谐振部分Rl下的部分的衬底5中形成空气 间隙5。上电极2的外围的至少一部分(图2A和图2B所示的构造中的端部2a)具有逆锥 形的截面形状。端部2a的角度θ 1优选地是90°或更大。下端2b是在上电极2的厚度方 向上端部2a的端部。下端2b被放置以与压电膜4的端部4a —致或者处于压电膜4的端 部4a的附近。要注意，“上电极2的外围”指图2A中的粗线所围绕的部分，并且与当从上电 极2的主平面的法线方向观看时的外围相对应。在图2A和图2B所示的压电薄膜谐振器中，上电极2吸收压电膜4的振动。压电 薄膜谐振器可捕获谐振部分Rl内的声波Wl和由压电膜4的端部4a反射的反射波W2。因 此，在压电薄膜谐振器中，从谐振部分Rl到下电极3的声波的泄漏(横向泄漏)可显著降 低，并且Q值可增大。此外，通过将上电极2的端部2a的角度θ 1设置为90°或更大、以及放置下端2b 以与压电膜4的端部4a —致或处于压电膜4的端部4a的附近，具有高机械强度对像檐般伸出的端部2a而言变得较不必要。因此，可以确保端部2a大量地伸出。因此，Q值可进一 步地增大。这里，压电膜4的端部4a反射大部分声波W1。此外，因为横向方向上的泄漏对由 端部4a反射的声波(反射波W2)而言变得困难，所以声波将在谐振部分Rl中被捕获。当 反射波W2作为横向驻波而存在于谐振部分Rl中时，在通带中可能发生纹波。为了抑制这 样的纹波的发生，谐振部分的形状可改变为除矩形以外的形状。图3A是示出具有椭圆谐振部分Rll的压电薄膜谐振器的平面图。图3B是图3A 中的部分Z-Z的截面图。如图3A所示，通过将谐振部分Rll的形状设置为椭圆形，要满足 横向谐振的条件就变得困难。因此，可以抑制谐振部分Rll内横向驻波的发生。图4A是示出具有多角形谐振部分R21的压电薄膜谐振器的平面图。图4B是图4A 中的部分Z-Z的截面图。图4A和图4B所示的压电薄膜谐振器可抑制纹波的发生。在图4A 和图4B所示的压电薄膜谐振器中，谐振部分R21具有不包括两个平行边的多角形。谐振部 分R21优选地具有五角形。要注意，图4A和图4B所示的谐振部分R21的形状仅仅是示例。 只要形状是不包括两个平行边的多角形，例如它可以是三角形或七角形。通过以此方式构 成谐振部分，要满足横向谐振的条件就变得困难。因此，可以抑制谐振部分R21内横向驻波 的发生。利用氮化铝(AlN)形成压电膜4是优选的。通过利用AlN形成压电膜4，可实现具 有良好Q值的压电薄膜谐振器。利用具有高的声阻抗的材料来形成上电极2和下电极3是优选的。在本实施例中， 利用作为示例的钌(Ru)来形成电极。如图2A所示，空气间隙5的面积大于谐振部分Rl的面积是优选的。通过以此方 式来构成，谐振部分自身可自由地振动，导致了 Q值的改进。对于压电薄膜谐振器中的电极膜，可使用铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、钽 (Ta)、钼(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)等。此外，氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅 (PZT)、钛酸铅(PbTiO3)等可用于压电膜。此外，硅(Si)、玻璃等可用于衬底。[2.制造压电薄膜谐振器的方法]示例 1在下文中，将描述利用SiO2膜形成上电极2的制造方法。如图5A所示，首先，在衬底1上形成第一牺牲层11。硅(Si)可用于衬底1的材 料。氧化镁(MgO)可用于第一牺牲层11的材料。溅射或气相沉积可用于形成该层。除Si 衬底以外，石英衬底、玻璃衬底、砷化镓(GaAs)衬底等可用于衬底1。衬底1优选地用在空 气间隙形成处理期间耐受刻蚀的材料制造，该处理将在下面描述。对于第一牺牲层11，使用 可被刻蚀剂容易地刻蚀的材料是优选的，该材料例如氧化锌(ZnO)、锗(Ge)或钛(Ti)。接下来，如图5B所示，以任意的形状来图案化第一牺牲层11。曝光技术和刻蚀技 术可用于图案化。然后，如图5C所示，在衬底1和第一牺牲层11上形成下电极3。钌(Ru)/铬(Cr) 可用于下电极3。溅射等可用于形成该膜。在此之后，如图5D所示，以任意的形状来图案化第一牺牲层11和下电极3。曝光技术和刻蚀技术可用于图案化。此时，可在下电极3上形成用于为牺牲层导入刻蚀剂的路径(未示出)，并且可在导入路径的尖端形成用于在形成空气间隙的时候刻蚀牺牲层的刻 蚀剂导入孔(未示出)。此后，如图5E所示，在衬底1、下电极3和第一牺牲层11上形成压电膜4。AlN可 用于压电膜4的材料。溅射等可用于形成该膜。接下来，如图5F所示，在压电层4上形成第二牺牲层12。氧化硅(SiO2)膜可用于 第二牺牲层12的材料。溅射等可用于形成该膜。形成第二牺牲层12以具有比上电极2更 大的厚度是优选的。第二牺牲层12的材料不限于SiO2，并且可优选地采用具有与上电极2 有关的刻蚀选择性的材料。然后，如图5G所示，图案化第二牺牲层12。曝光技术和刻蚀技术可用于图案化方 法。此时，干法刻蚀可用于刻蚀作为第二牺牲层12的SiO2膜。此外，第二牺牲层12被刻 蚀以使得其端部的角度变为角度θ 2。角度θ 2优选地是90°或更大。此后，如图5Η所示，在压电膜4和第二牺牲层12上形成上电极2。Ru可用于上电 极2的材料。溅射等可用于形成该膜。接下来，如图51所示，通过湿法刻蚀去除作为第二牺牲层12的SiO2膜。结果，上 电极2可被形成为具有与下电极3相对的至少一部分，并且上电极2的端部2a可以以具有 希望的角度θ 1的逆锥形形状来形成。 然后，如图5J所示，以希望的形状图案化压电膜4。曝光技术和刻蚀技术可用于图 案化。湿法刻蚀可用于刻蚀作为压电膜4的Α1Ν。压电膜4被图案化以使得上电极2的端 部2a的下端2b被放置以与压电膜4的端部4a —致或者处于压电膜4的端部4a的附近。 这里，干法刻蚀可用于刻蚀A1N。此后，如图5K所示，在上电极2和下电极3上形成凸点焊盘(bumppad) 13。抬离 (lift off)方法可用于形成凸点焊盘13。最后，如图5L所示，去除第一牺牲层11。刻蚀剂被注入导入孔(未示出)以用于 该层的去除。注入导入孔的刻蚀剂经过导入路径，流进下电极3的底部并且通过对层进行 刻蚀来去除第一牺牲层11。因此，在上电极2和下电极3彼此相对的部分之下形成了具有 圆顶形状的膨胀(dome-shaped dilation)的空气间隙14。像圆顶般隆起(bulge)的空气 间隙14未在图中示出。要注意，用于刻蚀第一牺牲层11的刻蚀剂优选地对除牺牲层之外的压电薄膜谐 振器的部分具有较小作用。具体地，刻蚀剂优选地对与刻蚀剂接触的第一牺牲层11上的电 极材料具有较小作用。 此外，通过在叠层的应力变成压应力的条件下形成由下电极3、压电膜4和上电极 2组成的叠层(复合膜)，复合膜在对第一牺牲层11的刻蚀结束的时候隆起。因此，可在下 电极3和衬底1之间形成圆顶形状的空气间隙14。衬底1、上电极2、下电极3和压电膜4的材料不限于上述的材料，并且可使用诸如 现有技术中描述的材料之类的其他材料。此外，代替上述的物理空气间隙14，可使用通过交 替地层积具有高的声阻抗的膜和具有低的声阻抗的膜而形成的、具有厚度λ/4(λ 声波 的波长)的声反射膜。示例 2在下文中，将描述利用光刻形成上电极2的制造方法。
如图6A所示，首先，在衬底1上形成第一牺牲层11。硅(Si)可用于衬底1的材 料。氧化镁(MgO)可用于第一牺牲层11的材料。溅射或气相沉积可用于形成该层。除Si 衬底以外，石英衬底、玻璃衬底、砷化镓(GaAs)衬底等可用于衬底1。衬底1优选地用在空 气间隙形成处理期间耐受刻蚀的材料制造，该处理将在下面描述。对于第一牺牲层11，使用 可被刻蚀剂容易地刻蚀的材料是优选的，该材料例如氧化锌(ZnO)、锗(Ge)或钛(Ti)。接下来，如图6B所示，以任意的形状来图案化第一牺牲层11。曝光技术和刻蚀技 术可用于图案化。然后，如图6C所示，在衬底1和第一牺牲层11上形成下电极3。钌(Ru)/铬(Cr) 可用于下电极3。溅射等可用于形成该膜。在此之后，如图6D所示，以任意的形状来图案化第一牺牲层11和下电极3。曝光 技术和刻蚀技术可用于图案化。此时，可在下电极3上形成用于为牺牲层导入刻蚀剂的路 径(未示出)，并且可在导入路径的尖端形成用于在形成空气间隙的时候刻蚀牺牲层的刻 蚀剂导入孔(未示出)。此后，如图6E所示，在衬底1、下电极3和第一牺牲层11上形成压电膜4。AlN可 用于压电膜4的材料。溅射等可用于形成该膜。接下来，如图6F所示，向压电膜4施加光刻胶15 (示例2中的第二牺牲层)。然 后，利用曝光技术图案化光刻胶15。此时，光刻胶15被图案化以使得光刻胶15的端部的角 度变为角度θ 11。角度θ 11优选地是90°或更大。
此后，如图6G所示，在压电膜4和光刻胶15上形成上电极2。Ru可用于上电极2 的材料。溅射等可用于形成该膜。接下来，如图6Η所示，利用有机溶剂等来去除作为第二牺牲层的光刻胶15。结果， 上电极2可被形成为具有与下电极3相对的至少一部分，并且上电极2的端部2a可以以具 有希望的角度θ 12的逆锥形形状来形成。角度θ 12优选地是90°或更大。然后，如图61所示，以希望的形状图案化压电膜4。曝光技术和刻蚀技术可用于图 案化。此时，湿法刻蚀被优选地用于刻蚀作为压电膜4的Α1Ν。压电膜4被图案化以使得上 电极2的端部2a的下端2b被放置以与压电膜4的端部4a —致或者处于压电膜4的端部 4a的附近。这里，干法刻蚀可用于刻蚀压电膜4 (AlN)。此后，如图6J所示，在上电极2和下电极3上形成凸点焊盘13。抬离方法可用于 形成凸点焊盘13。最后，如图6K所示，去除第一牺牲层11。刻蚀剂被注入导入孔(未示出)以用于 该层的去除。注入导入孔的刻蚀剂经过导入路径，流进下电极3的底部并且通过对层进行 刻蚀来去除第一牺牲层11。因此，在上电极2和下电极3彼此相对的部分之下形成了像圆 顶般隆起的空气间隙14。在图中省略了对像圆顶般隆起的空气间隙14的例示。虽然在示例1和2中空气间隙14被形成在下电极3和衬底1之间，但是空气间隙 也可形成在衬底1中。图7是示出在衬底1中形成空气间隙的压电薄膜谐振器的截面图。在图7所示的 压电薄膜谐振器中，在形成了示例1和2中所描述的凸点焊盘13之后，在衬底1的后部形 成具有开口的抗蚀剂图案(resist pattern)，其中开口包括上电极2和下电极3彼此相对 的区域。接下来，对抗蚀剂图案执行干法刻蚀以使得侧壁的形状变为基本垂直于衬底1的表面(其上形成下电极3等的面)。具体地，通过从衬底1的后部交替地重复利用SF6(六 氟化硫)气体的刻蚀以及利用C4F8 (全氟环丁烷)气体的侧壁保护膜形成处理，来执行干法 刻蚀。结果，可在上电极2和下电极3彼此相对的区域之下的部分处形成空气间隙5。图8A是示出用来模拟上电极的端部的角度与Q值之间的关系的、压电薄膜谐振器 的模型的示图。图8B是示出上电极的端部的角度α与抗谐振频率处的Q值(在下文中被 称为抗谐振Q)之间的关系的特性图。在图8Β的特性图中，利用一般的FEM(有限元法)软 件来改变上电极2的端部2a的角度α，并且对计算压电薄膜谐振器的抗谐振Q的结果进行 绘图。在图8Α所示的模型中，上电极2和下电极3用Ru来制造，压电膜4用AlN来制造， 并且上电极2的端部2a的下端2b被放置以与压电膜4的端部4a —致或处于压电膜4的 端部4a的附近。从图中可见，当角度α是90°或更小时，抗谐振Q相对较小，但是当角度 变为90°或更大时，抗谐振Q急剧增大。因此，通过以逆锥形的形状(大于90° )来形成 上电极2的端部2a的角度α，可抑制压电薄膜谐振器中横向泄漏的发生并且可增大Q值。 此外，当该具有大Q值的压电薄膜谐振器被应用于滤波器或分路滤波器时，可实现低损耗 的滤波器。此外，通过将光敏树脂用于第一牺牲层11的材料，仅通过用于牺牲层的曝光技术 就可在第一牺牲层11上形成希望的图案。因此，在没有执行刻蚀处理的情况下，可在其上 形成了图案的第一牺牲层11上形成上电极2。此外，当去除第一牺牲层11时，因为第一牺牲层11可通过有机溶剂等被容易地去 除，所以无需考虑与上电极2有关的刻蚀选择性。因此，可扩展用于上电极2的材料的选择 范围。 [3.滤波器的构造]图9是示出使用根据该实施例的压电薄膜谐振器的滤波器的平面图。图9所示的 滤波器是梯形滤波器(ladder f ilter)，其中串联谐振器Sl到S4以及并联谐振器Pl到P3 以梯子形状彼此连接。串联谐振器Sl到S4以及并联谐振器Pl到P3具有与根据该实施例 的压电薄膜谐振器的结构相同的结构。滤波器包括衬底21、上电极22a到22c、下电极23a 到23e、压电膜24a到24c、以及凸点焊盘部分25a到25e。在图9中，加点阴影区域是谐振 部分。谐振部分每个都被包括在串联谐振器S 1到S4以及并联谐振器Pl到P3中。串联 谐振器Sl到S4以及并联谐振器Pl到P3中的谐振部分具有椭圆形。通过将根据实施例1的压电薄膜谐振器结合在滤波器中，可实现低损耗的滤波虽然已在本实施例中描述了包括压电薄膜谐振器的梯形滤波器的构成，但是压电 薄膜谐振器可应用于诸如格型滤波器(lattice filter)之类的其他类型的滤波器。只要根据本实施例的压电薄膜谐振器被用于图9所示的滤波器中的串联谐振器 Sl到S4以及并联谐振器Pl到P3中的至少一个，就可实现低损耗的滤波器。[4.通信模块的配置]图10是示出包括根据本实施例的压电薄膜谐振器或滤波器的通信模块的示例的 示图。如图10所示，双工器62包括接收滤波器62a和发送滤波器62b。此外，例如，支持平 衡输出的接收端子63a和63b连接至接收滤波器62a。发送滤波器62b通过功率放大器64 连接至发送端子65。这里，可通过使用包括根据本实施例的压电薄膜谐振器或滤波器的双工器来实现双工器62。在接收操作的时候，在通过天线端子61输入的接收信号之中，接收滤波器62a允 许预定频带中的信号通过，并且从接收端子63a和63b向外部输出信号。此外，在发送操作 的时候，在通过发送端子65输入并由功率放大器64放大的发送信号之中，发送滤波器62b 允许预定频带中的信号通过，并且从天线端子61向外部输出信号。通过将根据本实施例的压电谐振器或滤波器、或者包括该谐振器或该滤波器的双 工器结合在通信模块中，可实现低损耗的通信模块。要注意，图10所示的通信模块的配置仅仅是示例。因此，通过将本发明的电子组 件结合在其他形式的通信模块中，可获得同样的效果。[5.通信装置的配置]图11是示出作为如下通信装置的示例的移动电话终端的RF块的示图，该通信装 置包括根据本实施例的压电薄膜谐振器、滤波器、双工器或上述通信模块。图11所示的配 置是与GSM(全球移动通信系统)通信系统和W-CDMA(宽带码分多址)通信系统兼容的移动 电话终端的配置。本实施例中的GSM通信系统支持850MHz频带、950MHz频带、1. 8GHz频带 和1. 9GHz频带。虽然移动电话终端除了图11所示的组件以外还包括麦克风、扬声器、IXD 显示器等，但是它们未在图中示出，因为它们对于描述本实施例而言是不必要的。这里，通 过使用包括根据本实施例的压电薄膜谐振器的双工器可实现双工器73。首先，根据通过天线71输入的接收信号的通信系统(W-CDMA或GSM)，天线切换电 路72选择操作所需要的LSI。当所输入的接收信号对应于W-CDMA通信系统时，天线切换 电路72切换LSI以输出接收信号至双工器73。接收滤波器73a将输入至双工器73的接 收信号限制为接收滤波器73a的预定频带中的接收信号，并且经平衡的接收信号被输出至 LNA74。LNA 74放大所输入的接收信号并且输出它们至LSI 76。LSI 76将所输入的接收信 号解调为声音信号，或者控制移动电话终端中每个部分的操作。另一方面，在发送信号的时候，LSI 76生成发送信号。所生成的发送信号被功率放 大器75放大并且被输入至发送滤波器73b。在所输入的发送信号之中，发送滤波器73b仅 允许预置频带中的信号通过。从发送滤波器73b输出的发送信号通过天线切换电路72从 天线71向外部输出。当所输入的接收信号对应于GSM通信系统时，天线切换电路72根据信号的频带来 选择接收滤波器77到80中的一个，并且输出接收信号。经历了接收滤波器77到80中的一 个的频带限制的接收信号被输入至LSI83。LSI 83将所输入的接收信号解调为声音信号， 或者控制移动电话终端中每个部分的操作。另一方面，在发送信号的时候，LSI 83生成发 送信号。所生成的发送信号被功率放大器81或82放大，并且通过天线切换电路72从天线 71向外部输出。通过将根据本实施例的压电薄膜谐振器、滤波器、双工器或通信模块结合在通信 装置中，可实现低损耗的通信装置。[6.实施例的效果，等等]在根据本实施例的压电薄膜谐振器中，上电极2的端部2a从压电膜4的端部4a伸出，并且具有檐状形状。此外，端部2a的下端2b被放置以与压电膜4的端部4a —致或 者处于压电膜4的端部4a的附近。此外，端部2a与上电极2的上表面之间的角度被设置为90°或更大。因此，可以捕获通过压电膜4传播的声波，从而不仅可降低损耗，而且可增 大Q值。此外，因为可以增加檐状端部2a的长度，所以可进一步增大Q值。在根据本实施例的压电薄膜谐振器中，没有必要过刻蚀压电膜4。因此，刻蚀时间 短，并且对形成压电薄膜谐振器的其他材料的不利影响小。在图IA-B所示的谐振器中，压 电膜104需要被过刻蚀以形成檐状端部102a。因为与上电极102处于接触的压电膜104的 露出部分小，所以刻蚀速率显著下降，并且对过刻蚀而言需要相当长的时间。此外，刻蚀时 间的延长极有可能导致对形成压电薄膜谐振器的其他材料的不利影响。然而，在根据本实 施例的压电薄膜谐振器中，压电膜4不需要被过刻蚀。因此，可避免如上所述的问题。要注意，本实施例中的衬底1是本发明的衬底的示例。本实施例中的上电极2是 本发明的上电极的示例。本实施例中的下电极3是本发明的下电极的示例。本实施例中的 压电膜4是本发明的压电膜的示例。本实施例中的端部2a是本发明的上电极的外围的示 例。对于使用用于诸如移动电话、PHS和无线LAN之类的移动通信和高频无线通信的 谐振器的薄膜体声波谐振器(FBAR)、滤波器和双工器，本申请的公开是有用的。这里列举的所有示例和条件语言希望是出于帮助读者理解发明人所贡献的本发 明的原理和概念、促进本领域的发展的教导目的，并且要理解为不限于这样具体列举的示 例和条件，说明书中这样的示例的组织不与展示本发明的优势和劣势相关。虽然已 详细描 述了(一个或多个)本发明的(一个或多个)实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精 神和范围的情况下，可对其进行各种改变、替换和变更。
权利要求
一种压电薄膜谐振器，包括衬底；在所述衬底上设置的下电极；在所述下电极上设置的压电膜；以及在所述压电膜上设置的上电极，其中，所述上电极的至少一部分和所述下电极的至少一部分通过所述压电膜彼此相对，并且所述上电极的外围的至少一部分具有逆锥形的形状。
2.根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述上电极的外围被放置以与所述压 电膜的外围的至少一部分一致或者处于所述压电膜的外围的至少一部分的附近。
3.根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的 区域具有椭圆形状。
4.根据权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的 区域具有不包括两个平行边的多角形状。
5.一种包括压电薄膜谐振器的滤波器， 其中所述压电薄膜谐振器包括衬底；在所述衬底上设置的下电极； 在所述下电极上设置的压电膜；以及 在所述压电膜上设置的上电极，其中，所述上电极的至少一部分和所述下电极的至少一部分通过所述压电膜彼此相 对，并且所述上电极的外围的至少一部分具有逆锥形的形状。
6.根据权利要求5所述的滤波器，其中所述上电极的外围被放置以与所述压电膜的外 围的至少一部分一致或者处于所述压电膜的外围的至少一部分的附近。
7 根据权利要求5所述的滤波器，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域具有 椭圆形状。
8.根据权利要求5所述的滤波器，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域具有 不包括两个平行边的多角形状。
9.一种包括压电薄膜谐振器的通信模块， 其中所述压电薄膜谐振器包括衬底；在所述衬底上设置的下电极； 在所述下电极上设置的压电膜；以及 在所述压电膜上设置的上电极，其中，所述上电极的至少一部分和所述下电极的至少一部分通过所述压电膜彼此相 对，并且所述上电极的外围的至少一部分具有逆锥形的形状。
10.根据权利要求9所述的通信模块，其中所述上电极的外围被放置以与所述压电膜 的外围的至少一部分一致或者处于所述压电膜的外围的至少一部分的附近。
11.根据权利要求9所述的通信模块，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域 具有椭圆形状。
12.根据权利要求9所述的通信模块，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域 具有不包括两个平行边的多角形状。
13.—种包括压电薄膜谐振器的通信装置， 其中所述压电薄膜谐振器包括衬底；在所述衬底上设置的下电极； 在所述下电极上设置的压电膜；以及 在所述压电膜上设置的上电极，其中，所述上电极的至少一部分和所述下电极的至少一部分通过所述压电膜彼此相 对，并且所述上电极的外围的至少一部分具有逆锥形的形状。
14.根据权利要求13所述的通信装置，其中所述上电极的外围被放置以与所述压电膜 的外围的至少一部分一致或者处于所述压电膜的外围的至少一部分的附近。
15.根据权利要求13所述的通信装置，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域 具有椭圆形状。
16.根据权利要求13所述的通信装置，其中所述上电极和所述下电极彼此相对的区域 具有不包括两个平行边的多角形状。
17.—种制造压电薄膜谐振器的方法，包括 通过图案化在衬底上形成下电极；在所述衬底和所述下电极上形成压电膜； 在所述压电膜的一部分上形成牺牲层； 图案化所述牺牲层； 在所述牺牲层上形成上电极； 去除在所述压电膜上形成的所述牺牲层； 图案化所述压电膜，其中当图案化所述牺牲层时，该图案化被执行以使得与所述上电极的外围接触的所述 牺牲层的一部分变为锥形的。
全文摘要
本发明公开了压电薄膜谐振器、滤波器、通信模块和通信装置。该压电薄膜谐振器包括衬底、在衬底上设置的下电极、在下电极上设置的压电膜、以及在压电膜上设置的上电极。上电极的至少一部分和下电极的至少一部分通过压电膜彼此相对，并且上电极的外围的至少一部分是逆锥形的。
文档编号H03H3/02GK101841313SQ200910261058
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年3月19日
发明者上田政则, 原基扬, 坂下武, 岩城匡郁, 横山刚, 西原时弘, 谷口真司 申请人:太阳诱电株式会社