压电薄膜共振器、滤波器和双工器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的特定方面涉及一种压电薄膜共振器、滤波器和双工器，具体地，涉及在压电膜中具有插入膜的压电薄膜共振器、滤波器和双工器。
【背景技术】
[0002]使用压电薄膜共振器的声波器件用作诸如移动电话等的无线装置的滤波器和双工器。压电薄膜共振器具有如下结构:其中下电极和上电极夹着压电膜并且彼此面对。
[0003]随着无线系统快速普及，使用许多频带。因此，加强了用于使滤波器或双工器的围裙特性锐化的需求。增大压电薄膜共振器的Q值是用于使围裙特性锐化的方法之一。声波能从共振区域泄漏到外部是劣化压电薄膜共振器的Q值的一个因素。
[0004]日本专利第2006-109472号公报(下文称作文献I)公开了一种通过在下电极或上电极的表面上设置环带来改进Q值的技术。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种压电薄膜共振器，该压电薄膜共振器包括:基板；压电膜，该压电膜设置在所述基板上；下电极和上电极，所述下电极和上电极夹着所述压电膜的至少一部分并且彼此面对；以及插入膜，该插入膜插入在所述压电膜中，并且设置在共振区域的外周区域中并且不设置在所述共振区域的中心区域中，在所述共振区域的外周区域中，所述下电极和所述上电极夹着所述压电膜并彼此面对，其中:在所述共振区域中所述下电极的边缘面与所述下电极的下表面之间的角是锐角；并且在用于从所述共振区域引出所述上电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的宽度大于在用于从所述共振区域引出所述下电极的一侧、所述插入膜在所述共振区域中的另一个宽度。
【附图说明】
[0006]图1的(a)示出了根据第一实施方式的压电薄膜共振器的平面图；
[0007]图1的(b)示出了插入膜的平面图；
[0008]图1的(c)和(d)示出了沿图1的(a)的线A-A截取的剖视图；
[0009]图2A和图2B示出了共振区域的边缘周围的放大剖视图；
[0010]图3A至图3C示出了用于描述根据第一实施方式的串联共振器的制造方法的剖视图；
[0011]图4A示出了根据第一比较例的压电薄膜共振器的平面图；
[0012]图4B示出了插入膜的平面图；
[0013]图4C和图4D示出了沿图4A的线A-A截取的剖视图；
[0014]图5A不出了相对于杨氏模量的反共振点的Q值；
[0015]图5B不出了相对于杨氏模量的有效机电I禹合系数k2eff ；
[0016]图6A和图6B分别示出了相对于插入膜的宽度Wl和W2的反共振点处的Q值；
[0017]图7A和图7B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图；
[0018]图8A和图SB示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图；
[0019]图9A和图9B示出了作为第一实施方式的插入膜的形状的示例的插入膜周围的平面图；
[0020]图1OA示出了根据第二实施方式的压电薄膜共振器的平面图；
[0021]图1OB示出了插入膜的平面图；
[0022]图1OC和图1OD示出了沿图1OA的线A-A截取的剖视图；
[0023]图1lA示出了根据第三实施方式的压电薄膜共振器的平面图；
[0024]图1IB示出了插入膜的平面图；
[0025]图1lC和图1lD示出了沿图1lA的线A-A截取的剖视图；
[0026]图12A示出了根据第四实施方式的压电薄膜共振器的剖视图；
[0027]图12B示出了根据第四实施方式的修改例的压电薄膜共振器的剖视图；
[0028]图13示出了根据第五实施方式的双工器的电路图；
[0029]图14A示出了传输滤波器的平面图和剖视图；以及
[0030]图14B示出了沿图14A的线A-A截取的剖视图。
【具体实施方式】
[0031]凭借文献I的结构，不可能充分抑制声波能从共振区域泄漏到外部。因此，Q值的改进是不充分的。
[0032]将参照附图描述实施方式。
[0033][第一实施方式]
[0034]图1的(a)示出了根据第一实施方式的压电薄膜共振器的平面图。图1的(b)示出了插入膜的平面图。图1的(C)和图1的(d)示出了沿图1的(a)的线A-A截取的剖视图。图1的(c)示出了梯型滤波器的串联共振器的剖视图。图1的(d)示出了梯型滤波器的并联共振器的剖视图。
[0035]参照图1的(a)和图1的(C)，将描述串联共振器S的结构。下电极12设置在作为硅(Si)基板的基板10上。具有圆顶形凸起的空腔30形成在基板10的平坦主面与下电极12之间。圆顶形凸起是这样的凸起:其中空腔30的高度在空腔30周围处较小并且空腔30的高度在空腔30的内部较大。下电极12具有下层12a和上层12b。下层12a是例如Cr(铬)膜。上层12b是例如Ru(钌)膜。下电极12的边缘面58具有锥形，其中下电极12的下表面大于下电极12的上表面。
[0036]主要成分是氮化铝(AlN)、主轴是(002)方向的压电膜14设置在下电极12上。插入膜28设置在压电膜14中。插入膜28大致设置在压电膜14的沿膜厚度方向的中心处。插入膜28可以设置在除了中心之外的区域中。然而，当插入膜28设置在压电膜14的中心处时，增强了插入膜的功能。上电极16设置在压电膜14上，使得形成下电极12与上电极16夹着压电膜14并彼此面对的区域(共振区域50)。共振区域50具有椭圆形，并且是厚度纵向振荡模式的声波进行共振的区域。上电极16具有下层16a和上层16b。下层16a是例如Ru膜。上层16b是例如Cr膜。
[0037]充当频率调节膜24的二氧化硅膜形成在上电极16上。共振区域50中的层压膜18具有下电极12、压电膜14、插入膜28、上电极16和频率调节膜24。频率调节膜24可以充当钝化膜(passivat1n film)。
[0038]如图1的(a)所示，用于对牺牲层执行蚀刻的引导路径33形成在下电极12中。牺牲层是用于形成空腔30的层。引导路径33的边缘附近的区域不被压电膜14覆盖。下电极12在引导路径33的边缘处具有孔部35。
[0039]参照图1的(a)和图1的(d)，将描述并联共振器P的结构。并联共振器P与串联共振器S的区别点在于,质量负荷膜(mass load film) 20设置在上电极16的下层16a与上层16b之间。质量负荷膜20是例如Ti(钛)膜。因此，除了串联共振器S的层压膜之外，层压膜18包括质量负荷膜20，该质量负荷膜20形成在共振区域50中的整个面上。其他结构与串联共振器S的图1的(c)相同。因此，省略结构的说明。
[0040]串联共振器S与并联共振器P之间的共振频率差利用质量负荷膜20的膜厚度来调节。串联共振器S与并联共振器P这两者的共振频率通过调节频率调节膜24的膜厚度来调节。
[0041]在共振频率为2GHz的压电薄膜共振器的情况下，下电极12的下层12a是Cr膜。下层12a的厚度是lOOnm。下电极12的上层12b是Ru膜。上层12b的厚度是250nm。压电膜14是AlN膜。压电膜14的厚度是I lOOnm。插入膜28是二氧化硅(S12)膜。插入膜28的厚度是150nm。上电极16的下层16a是Ru膜。下层16a的厚度是250nm。上电极16的上层16b是Cr膜。上层16b的厚度是50nm。频率调节膜24是二氧化硅膜。频率调节膜24的厚度是50nm。质量负荷膜20是Ti膜。质量负荷膜20的厚度是120nm。可以任意设置各个层的膜厚度，以实现期望的共振特性。
[0042]如图1的(b)所示，插入膜2