專利名稱：聲共振器及濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲共振器及濾波器，尤其涉及能夠抑制亂真振動的產(chǎn) 生的聲共振器、以及使用該聲共振器的濾波器。
背景技術(shù)：
內(nèi)置在便攜式設(shè)備等電子設(shè)備中的部件要求小型化及輕量化。例 如，在便攜式設(shè)備中使用的濾波器要求小型化，并且要求能夠進(jìn)行頻 率特性的精密調(diào)節(jié)。作為滿足這些要求的濾波器之一，已知有使用聲共振器的濾波器(參照專利文獻(xiàn)1 3)。以下，參照圖13A 圖13D，說明專利文獻(xiàn)1記載的以往的聲共振器o圖13A是表示以往的聲共振器的基本構(gòu)造的剖面圖。以往的聲共 振器是通過上部電極102和下部電極103夾持壓電體101的構(gòu)造。該 以往的聲共振器載置在形成有腔體104的基板105上使用。可以利用 微細(xì)加工法從基板105的背面進(jìn)行局部蝕刻，來形成腔體104。該以 往的聲共振器通過上部電極102和下部電極103在厚度方向上施加電 場，產(chǎn)生厚度方向的振動。接著，利用無限平板的厚度縱振動進(jìn)行以 往的聲共振器的動作說明。圖13B是用來說明以往的聲共振器的動作的示意性的立體圖。以 往的聲共振器中，如果在上部電極102與下部電極103之間施加電場， 則通過壓電體101將電能變換為機(jī)械能。被激勵的機(jī)械振動是厚度方 向拉伸振動，在與電場相同的方向上進(jìn)行伸縮。 一般，以往的聲共振 器利用壓電體101的厚度方向的共振振動，以厚度等于半波長的頻率
的共振動作。圖13A所示的腔體104是為了確保該壓電體101的厚 度縱振動而利用的。該以往的聲共振器的等價(jià)電路如圖13D所示，是同時(shí)具有串聯(lián)共 振與并聯(lián)共振的等價(jià)電路。該等價(jià)電路通過由電容器C1、電感器L1 及電阻Rl構(gòu)成的串聯(lián)共振部、和與串聯(lián)共振部并聯(lián)連接的電容器C0 構(gòu)成。通過該電路結(jié)構(gòu)，等價(jià)電路的導(dǎo)納頻率特性如圖13C所示， 在共振頻率fr下導(dǎo)納成為最大，在反共振頻率fa下導(dǎo)納成為最小。 這里，共振頻率fr與反共振頻率fa具有以下的關(guān)系。&=1/{2兀V (UXC1) }fa=frV (1+C1/C0)在使用具有這樣的導(dǎo)納頻率特性的以往的聲共振器作為濾波器 的情況下，由于利用壓電體101的共振振動，所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型且低 損耗的濾波器。這里，在較大地影響聲共振器特性的壓電薄膜，期望使用高品質(zhì) 的壓電薄膜。因此，提出了各種用來實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的壓電薄膜的制造方 法(參照專利文獻(xiàn)4)。圖14是用來說明在專利文獻(xiàn)4中公開的以往 的聲共振器的制造方法的順序的圖。首先，蝕刻基板lll，然后在基板111上形成作為腔體112的凹 陷(圖14 (a))。接著，在基板111的整個(gè)面上形成替代腐蝕層115 (圖14 (b))。接著，進(jìn)行平坦化以使基板lll的表面與替代腐蝕層 115的表面成相等高度(圖14 (c))。接著，在其上部分別層疊下部 電極121、壓電薄膜122及上部電極123，形成振動部120(圖14(d))。 最后，通過蝕刻除去替代腐蝕層115而設(shè)置腔體112，聲共振器完成 (圖14 (c))。在該專利文獻(xiàn)4中，為了提高壓電薄膜的結(jié)晶性，通 過規(guī)定作為下部電極121的鉬(Mo)的膜厚及平坦性，實(shí)現(xiàn)了使用 濺鍍法時(shí)的高品質(zhì)的壓電薄膜。專利文獻(xiàn)1:日本特開昭60-68711號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-158309號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:美國專利第5587620號說明書專利文獻(xiàn)4:日本特許第2800905號公報(bào)專利文獻(xiàn)5:美國專利第6060818號說明書上述以往的聲共振器是一部分固定在基板105上的構(gòu)造，所以振 動部所產(chǎn)生的振動的一部分無論如何也會傳遞到基板105。傳遞到該 基板105的不必要振動，在基板105的底面反射而返回到振動部側(cè)， 所以會給振動部的主共振振動帶來影響(圖15的箭頭e)。該影響如圖16A所示，在振動部的共振頻率與反共振頻率之間產(chǎn) 生亂真振動。如果將具有這樣的亂真振動的聲共振器如圖16B那樣 并聯(lián)連接而形成濾波器，則如圖16C所示，在通帶的局部出現(xiàn)不希 望的通過特性。該通過特性導(dǎo)致通信品質(zhì)降低。此外，根據(jù)以往的制造方法，壓電薄膜的結(jié)晶性受基底較大影響。 因此，對于作為基底的材料，要求高結(jié)晶性及高平坦性。由此，如果 由壓電薄膜及上下電極構(gòu)成的振動部和基板之間的構(gòu)造變得復(fù)雜，則 對壓電薄膜的基底膜的結(jié)晶性及平坦性產(chǎn)生影響。因此，例如對于平 坦性，在壓電薄膜的成膜前需要進(jìn)行平坦化工藝等的工藝，有工藝變 得復(fù)雜的問題。此外，為了實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的壓電薄膜，已知與使用濺鍍法的成膜相 比，使用有機(jī)金屬氣相外延成長法(MOCVD法)的成膜更好。但是， 在該MOCVD法中，需要100(TC左右高溫下的工藝。因此，在如上 述以往的聲共振器的制造方法那樣從下部依次進(jìn)行成膜及層疊的制 造方法的情況下，存在為了承受MOCVD法的高溫工藝而限制了電 極材料等的問題。關(guān)于該高溫工藝的問題，雖然可以考慮不從下部依 次進(jìn)行成膜及層疊的其他的制造方法、例如在將壓電薄膜成膜后從基 板內(nèi)面成膜電極等的制造方法，但還沒有實(shí)現(xiàn)在實(shí)用上有效的制造方 法。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止在基板的底面反射回來 的不必要振動、且抑制亂真振動的發(fā)生的聲共振器及濾波器。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種聲共振器的制造方法，利用 基板貼合的技術(shù)在壓電薄膜的成膜后進(jìn)行電極等的成膜，即使支承部 的構(gòu)造是復(fù)雜的形狀，也能夠制造使用了結(jié)晶型較高的壓電薄膜的聲 共振器。本發(fā)明涉及以規(guī)定頻率振動的聲共振器。并且，為了實(shí)現(xiàn)上述目 的，本發(fā)明的聲共振器具備基板；第1支承部，設(shè)在基板上；第2 支承部，設(shè)在第l支承部上；振動部，設(shè)在第2支承部上，至少包括 壓電體、在壓電體的上表面設(shè)置的上部電極、以及在壓電體的下表面 設(shè)置的下部電極；第1支承部由具有比基板高的聲阻抗的材料構(gòu)成。優(yōu)選的是，第l支承部如金與錫的共晶結(jié)晶等那樣，由具有比基 板高的聲阻抗的材料構(gòu)成。此外，在上側(cè)設(shè)有第2支承部的情況下， 相對于由振動部激勵的共振頻率的波長入，第1支承部的厚度優(yōu)選為 入/4。另一方面，在上側(cè)設(shè)有聲反射器部的情況下，相對于由振動部激勵的共振頻率的波長A ，第1支承部的厚度優(yōu)選為入/4以外。上述的本發(fā)明的聲共振器單獨(dú)地作為濾波器發(fā)揮功能，但只要是 任一個(gè)或組合而將兩個(gè)以上連接為梯形，就能夠?qū)崿F(xiàn)各種頻率特性的 濾波器。此外，上述濾波器可以與切換輸入信號并輸出的開關(guān)等一起 在通信設(shè)備中使用。此外，本發(fā)明涉及聲共振器的制造方法。并且，本發(fā)明的聲共振 器的制造方法通過依次進(jìn)行下述的處理，實(shí)現(xiàn)上述目的。在替代腐蝕基板上使壓電薄膜成膜。在壓電薄膜上層疊第1電極 層。將第1電極層構(gòu)圖，形成聲共振器的下部電極。在壓電薄膜及下 部電極上層疊第1替代腐蝕層。將第1替代腐蝕層構(gòu)圖，成形在除去 后作為聲共振器的空洞發(fā)揮功能的替代腐蝕部。在替代腐蝕部、下部 電極及壓電薄膜上通過成膜形成用來保持壓電薄膜共振器的保持層。 在保持層的表面貼合半導(dǎo)體基板。在貼合的工序之后，將替代腐蝕基 板從半導(dǎo)體基板剝離。在剝離后露出的壓電薄膜上層疊第2電極層。 將第2電極層構(gòu)圖，使聲共振器的上部電極成形。將替代腐蝕部除去 而形成空洞。保持層的表面也可以在貼合半導(dǎo)體基板的工序之前進(jìn)行平坦化。此外，保持層表面的平坦化優(yōu)選為，表面粗糙度是1000ARMS以下。 在該貼合工序中，既可以將保持層與半導(dǎo)體基板通過粘接層貼 合，也可以利用共晶接合來貼合。在替代腐蝕層中優(yōu)選使用鉬或鎢的 硅化物。此外，在成膜壓電薄膜的工序中，也可以在替代腐蝕基板上 隔著第2替代腐蝕層使壓電薄膜成膜。在第2替代腐蝕層中優(yōu)選使用 氮化鎵或鉬。此外，本發(fā)明的聲共振器的制造方法，也可以通過依次進(jìn)行下述 的處理來實(shí)現(xiàn)上述目的。在替代腐蝕基板上使壓電薄膜成膜。在壓電薄膜上層疊第1電極 層。將第1電極層構(gòu)圖，形成聲共振器的下部電極。在下部電極及壓 電薄膜上將用來保持壓電薄膜共振器的保持層成膜。在保持層上形成 反射器層。在反射器層上貼合半導(dǎo)體基板。在貼合的工序之后，將替 代腐蝕基板從半導(dǎo)體基板剝離。在剝離后露出的壓電薄膜上層疊第2 電極層。將第2電極層構(gòu)圖，使聲共振器的上部電極成形。保持層的表面也可以在貼合半導(dǎo)體基板的工序之前進(jìn)行平坦化。 此外，保持層的表面的平坦化優(yōu)選為，表面粗糙度是1000ARMS以 下。在該貼合工序中，既可以將反射器層與半導(dǎo)體基板通過粘接層貼 合，也可以利用共晶接合來貼合。此外，在成膜壓電薄膜的工序中， 也可以在替代腐蝕基板上隔著替代腐蝕層將壓電薄膜成膜。此外，在 成膜壓電薄膜的工序中，也可以在替代腐蝕基板上隔著替代腐蝕層將 壓電薄膜成膜。在替代腐蝕層中優(yōu)選使用氮化鎵或鉬。根據(jù)上述本發(fā)明的聲共振器，能夠防止在基板部的底面反射而返 回到振動部側(cè)的不必要振動的產(chǎn)生。由此，能夠得到在振動部的共振 頻率與反共振頻率之間不發(fā)生亂真振動的良好的導(dǎo)納頻率特性。此外，根據(jù)上述本發(fā)明，由于利用基板貼合技術(shù)，所以在對聲共 振器的特性較大地影響的壓電薄膜的成膜時(shí)可以使用單結(jié)晶基板作為基底基板，或者可以使用MOCVD法等的高溫工藝，所以能夠得到結(jié)晶性較高的壓電薄膜。此外，在腔體的形成、以及支承部的形成， 也在壓電薄膜的成膜后進(jìn)行，所以沒有支承部等的結(jié)晶性、平坦性對 壓電薄膜的結(jié)晶性的影響。進(jìn)而，由于在腔體的形成中使用替代腐蝕 層，在基板剝離后通過蝕刻將替代腐蝕層除去，所以在激光提離工序 中振動部的隔膜不會受到損傷，能夠提高成品率。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的另一結(jié)構(gòu)剖面圖。圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的另一結(jié)構(gòu)剖面圖。圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的另一結(jié)構(gòu)剖面圖。圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的聲共振器的結(jié)構(gòu)剖面圖。 圖6A是表示使用本發(fā)明的聲共振器的濾波器的實(shí)施例的圖。 圖6B是表示使用本發(fā)明的聲共振器的濾波器的另一實(shí)施例的圖。圖7是表示使用本發(fā)明的聲共振器的濾波器的又一實(shí)施例的圖。
圖8表示使用本發(fā)明的聲共振器的裝置的實(shí)施例的圖。圖9A是使用第1例的制造方法制造的聲共振器的圖。圖9B是圖9A的聲共振器的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖10A是用來說明第1例的制造方法的工序圖。圖10B是用來說明第1例的制造方法的工序圖。圖10C是用來說明第1例的制造方法的工序圖。圖11是使用第2例的制造方法制造的聲共振器的結(jié)造剖面圖。圖12A是用來說明第2例的制造方法的工序圖。圖12B是用來說明第2例的制造方法的工序圖。圖12C是用來說明第2例的制造方法的工序圖。圖13A是用來說明以往的聲共振器的圖。圖13B是用來說明以往的聲共振器的圖。圖13C是用來說明以往的聲共振器的圖。圖13D是用來說明以往的聲共振器的圖。圖14是說明以往的聲共振器的制造方法的圖。圖15是用來說明在以往的聲共振器中產(chǎn)生的問題的圖。圖16A是用來說明在以往的聲共振器中產(chǎn)生的問題的圖。圖16B是用來說明在以往的聲共振器中產(chǎn)生的問題的圖。圖16C是用來說明在以往的聲共振器中產(chǎn)生的問題的圖。附圖標(biāo)記10振動部11、 101壓電體12、 102上部電極13、 103下部電極20、 30支承部21、 104腔體 40、 105基板50聲反射器部51低阻抗層52高阻抗層61、 62、 71壓電共振器81、 82天線84濾波器91、 92替代腐蝕層具體實(shí)施方式
[第1實(shí)施方式]圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的結(jié)構(gòu)剖面的圖。 在圖1中，第1實(shí)施方式涉及的聲共振器包括基板部40、設(shè)在基板 部40上的第1支承部30、設(shè)在第1支承部30上的第2支承部20、 和設(shè)在第2支承部20上的振動部10。第2支承部20為了確保振動 部10的縱振動，具有貫通第2支承部20的形狀的腔體21。該第2 支承部20是用來將振動部10支承在基板部40上的支承層。振動部 10包括用氮化鋁(A1N)等壓電材料形成的壓電體11、設(shè)在壓電體 11上表面的上部電極12、和設(shè)在壓電體11下表面的下部電極13。 上部電極12及下部電極13例如由鉬(Mo)形成。該振動部10使下 部電極13為下側(cè)地載置在第2支承部20上。第1支承部30是用來與第2支承部20聯(lián)動將振動部10支承在 基板部40上的支承層，并且也是阻尼層。該第1支承部30由利用具 有比壓電體11及基板40高的聲阻抗的材料形成的膜、或者利用Q 值比壓電體11及基板部40小的材料形成的膜等構(gòu)成。該第1支承部 30的材料既可以是絕緣材料也可以是導(dǎo)電材料。在使用導(dǎo)電材料的 情況下，也可以將第1支承部30作為布線層使用。高阻抗的第l支 承部30例如可以使金與錫共晶結(jié)晶來形成。在低Q值的第1支承部 30中，可以使用例如聚合物等的粘接劑。在上述結(jié)構(gòu)的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器中，通過設(shè)在基板部40與第2支承部20之間的第1支承部30的作用，發(fā)揮以下的特征。 第1，從第2支承部20朝向基板部40的振動的大部分被第1支承部30反射(圖1的箭頭a)。第2，即使從第2支承部20向基板部40傳遞的很少的振動在基板部40的底面反射而返回到振動部10的方向，也在第1支承部30反射(圖l的箭頭b)。這意味著第l支承部30的聲阻抗比基板部40及第2支承部20高。另外，第2支承部20的厚度、腔體21的深度、以及第1支承部30的厚度除了圖1所示的構(gòu)造以外，也能夠做成圖2 圖4所示的構(gòu)造。圖2是設(shè)有不貫通第2支承部20的形狀的腔體21的聲共振器的 實(shí)施例。圖3是相對于由振動部10激勵的共振頻率的波長入，使第 2支承部20的厚度及第1支承部30的厚度分別為入/4的聲共振器的 實(shí)施例。圖4是相對于由振動部10激勵的共振頻率的波長A，使第 2支承部20的厚度為入/2、第1支承部30的厚度為A /4的聲共振器 的實(shí)施例。當(dāng)然，在該圖3及圖4的構(gòu)造中，也可以做成腔體21不 貫通第2支承部20的構(gòu)造。[第2實(shí)施方式]圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的聲共振器的結(jié)構(gòu)剖面的圖。 在圖5中，第2實(shí)施方式涉及的聲共振器包括基板部40、設(shè)在基板 部40上的支承部30、設(shè)在支承部30上的聲反射器部50、和設(shè)在聲 反射器部50上的振動部10。聲反射器部50構(gòu)成交替地層疊了低阻 抗層51和高阻抗層52的聲反射層。在該聲反射器部50中，確保了 振動部10的縱振動。振動部IO包括用氮化鋁(A1N)等壓電材料形 成的壓電體11、設(shè)在壓電體11上表面的上部電極12、和設(shè)在壓電體 11下表面的下部電極13。上部電極12及下部電極13由例如鉬(Mo)
形成。該振動部10使下部電極13為下側(cè)地載置在第2支承部20上。在上述結(jié)構(gòu)的第2實(shí)施方式涉及的聲共振器中，通過設(shè)在基板部 40與聲反射器部50之間的支承部30的作用，發(fā)揮以下的特征。第1，從聲反射器部50朝向基板部40的振動的大部分被支承部 30反射(圖5的箭頭c)。第2，即使從聲反射器部50向基板部40 傳遞的較少的振動，在基板部40的底面反射而返回到振動部10的方 向，也被支承部30反射(圖5的箭頭d)。這意味著支承部30的聲 阻抗比基板部40及聲反射器部50高。在該第2實(shí)施方式涉及的聲共振器的結(jié)構(gòu)中，其特征點(diǎn)是，聲反 射器部50的低阻抗層51及高阻抗層52的厚度分別是聲共振器的振 動波長入的1/4，但是，支承部30的厚度是入/4以外。此時(shí)，也可以 使載置了振動部10的部分的支承部30的厚度與沒有載置振動部10 的部分的支承部30的厚度不同。通過這些特征，能夠進(jìn)一步發(fā)揮阻 尼效果。此外，通過改變振動部10的共振頻率和振動部10以外的共 振頻率，能夠?qū)⒛芰糠忾]在振動部10內(nèi)，能夠期待更好的阻尼效果。此外，支承部30由利用具有比壓電體11及基板40高的聲阻抗 的材料所形成的膜、或者利用Q值比壓電體11及基板部40小的材 料所形成的膜等構(gòu)成。該支承部30的材料既可以是絕緣材料也可以 是導(dǎo)電材料。在使用導(dǎo)電材料的情況下，也可以將支承部30作為布 線層使用。高阻抗的支承部30例如可以使金與錫共晶結(jié)晶來形成。 在低Q值的支承部30中，可以使用例如聚合物等的粘接劑。以上，根據(jù)本發(fā)明的第1及第2實(shí)施方式涉及的聲共振器，能夠 防止在基板部40的底面反射而返回到振動部10的不必要振動的產(chǎn) 生。由此，能夠得到在振動部10的共振頻率與反共振頻率之間不發(fā) 生亂真振動的良好的導(dǎo)納頻率特性。另外，上述第1及第2實(shí)施方式涉及的聲共振器可以通過組合1 個(gè)或多個(gè)得到濾波器。以下，對組合多個(gè)時(shí)的濾波器及使用該濾波器 的裝置進(jìn)行說明。(使用聲共振器的濾波器的第1實(shí)施例) 圖6A是表示使用本發(fā)明的聲共振器的濾波器的第1實(shí)施例的圖。圖6A所示的濾波器是將聲共振器以L型連接的梯形濾波器。連接有 聲共振器61，其作為串聯(lián)共振器動作。g卩，串聯(lián)連接在輸入端子63 與輸出端子64之間。連接有聲共振器62，其作為并聯(lián)共振器動作。 即，連接在從輸入端子63朝向輸出端子64的路徑與地線之間。這里， 如果將聲共振器61的共振頻率設(shè)定得比聲共振器62的共振頻率高， 則能夠?qū)崿F(xiàn)具有帶通特性的梯形濾波器。優(yōu)選的是，通過使聲共振器 61的共振頻率與聲共振器62的反共振頻率實(shí)質(zhì)上一致或者設(shè)定為接 近，能夠?qū)崿F(xiàn)帶通的平坦性優(yōu)良的梯形濾波器。另外，在上述第1實(shí)施例中，例示L型結(jié)構(gòu)的梯形濾波器進(jìn)行了 說明，但如果是其他T型結(jié)構(gòu)或ir型結(jié)構(gòu)的梯形濾波器、或者柵格型 結(jié)構(gòu)的梯形濾波器，也能夠得到同樣的效果。此外，梯形濾波器既可 以如圖6A那樣是1級結(jié)構(gòu)，也可以如圖6B那樣是多級結(jié)構(gòu)。 (使用聲共振器的濾波器的第2實(shí)施例)圖7是表示使用本發(fā)明的聲共振器的濾波器的第2實(shí)施例的圖。 圖7所示的濾波器是堆疊型的濾波器。聲共振器71串聯(lián)連接在輸入 端子73與輸出端子74之間。聲共振器71的中間電極連接在地線上。 這樣，如果使用沒有亂真振動的聲共振器71，則能夠?qū)崿F(xiàn)帶通特性 良好的堆疊型濾波器。當(dāng)然，梯形濾波器既可以如圖7那樣是1級結(jié) 構(gòu)，也可以是多級結(jié)構(gòu)。(使用聲共振器的裝置的實(shí)施例)圖8是表示使用本發(fā)明的聲共振器的裝置的實(shí)施例的圖。圖8所 示的裝置是使用圖6A、圖6B及圖7所示的濾波器的通信設(shè)備。該 裝置包括兩個(gè)天線81及82、用來切換兩個(gè)頻率信號的開關(guān)83、和濾 波器84。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的通信設(shè)備。 (聲共振器的制造方法的第1例) 圖9A是使用第1例的制造方法制造的第1實(shí)施方式涉及的聲共振器的俯視圖的一例。圖9B是圖9A所示的聲共振器的X-X剖面圖。 在該第1例的制造方法中，通過使用將兩個(gè)基板貼合的方法制造聲共 振器。以下，進(jìn)一步參照圖10A 圖IOC，說明第1例的制造方法的 順序。首先，在替代腐蝕基板92之上層疊替代腐蝕層91 (圖10A，工 序a)。接著，在替代腐蝕層91之上通過成膜形成壓電薄膜lla (圖 IOA，工序b)。這里，所謂的替代腐蝕基板92是在形成聲共振器的 過程中臨時(shí)使用的基板，是不包含在制造后的聲共振器中的結(jié)構(gòu)。該 替代腐蝕基板92例如由藍(lán)寶石構(gòu)成。替代腐蝕層91是為了在后述的 貼合工序之后將替代腐蝕基板92從壓電薄膜lla剝離而設(shè)置的緩沖 層。該替代腐蝕層91例如由氮化鎵(GaN)構(gòu)成。壓電薄膜lla由 氮化鋁(A1N)構(gòu)成，通過MOCVD法成膜在替代腐蝕層91上。這 樣，通過使用MOCVD法，能夠形成膜質(zhì)良好的壓電體層，能夠制 造寬頻帶及高Q值、并且可靠性較高的聲共振器。另外，MOCVD法在1050。C的高溫下進(jìn)行。但是，在本實(shí)施例中， 使用高熔點(diǎn)材料的氮化鎵作為替代腐蝕層91，能夠充分承受1050°C 的高溫。因而，在壓電薄膜lla的成膜中使用MOCVD法，在制造 工藝上沒有任何問題。另外，在替代腐蝕層91中，除了氮化鎵以外， 也可以使用鉬。接著，在壓電薄膜lla上層疊作為導(dǎo)電體的電極層13a (圖IOA， 工序c)。然后，對層疊的電極層13a進(jìn)行構(gòu)圖，將下部電極13成形 (圖10A，工序d)。接著，在成形的下部電極13及壓電薄膜lla上 層疊替代腐蝕層21a (圖IOA，工序e)。此時(shí)，將替代腐蝕層21a層 疊為比下部電極13厚的層。接著，對該層疊的替代腐蝕層21a進(jìn)行 構(gòu)圖，將替代腐蝕層部21成形(圖10A，工序f)。該替代腐蝕部21
是在后述的腔體形成工序中被除去的部分，通過被除去而形成聲共振器的腔體21。作為該替代腐蝕層21a的材料，可以使用例如鉬或轉(zhuǎn) 的硅化物等。另外，在此情況下，在下部電極13的材料中使用鉬以 外的鋁等。接著，在替代腐蝕部18、下部電極13及壓電薄膜lla上層疊第 2支承層20 (圖IOB，工序g)。第2支承層20優(yōu)選為氧化硅(Si02) 或氮化硅(Si3N4)等的絕緣體。接著，進(jìn)行平坦化處理，使得在該 層疊的第2支承層20的表面上沒有臺階(圖10B，工序h)。通過該 平坦化處理，使得在后續(xù)的貼合工序中能夠?qū)⒒?0整個(gè)面均勻地 順利貼合。在平坦化處理中可以使用CMP等，通過使表面的粗糙度 為RMS2000A以下，能夠進(jìn)行均勻的貼合。接著，在第1支承層30的表面，將形成有由金錫的合金構(gòu)成的 第1支承層30的基板40和第2支承層20貼合(圖IOB，工序i)。 該基板40例如由硅構(gòu)成。此時(shí)，也可以在基板40與第1支承層30 之間形成由氮化硅或氧化硅構(gòu)成的絕緣體層。在第1例中，作為第l 支承層30通過成膜形成金錫的合金膜，進(jìn)行利用了金錫的共晶接合 的貼合。具體而言，使替代腐蝕基板92與基板40對置，通過在施加 15N/cm2的壓力的狀態(tài)下施加375匸的溫度10分鐘，將兩片基板貼 合。另外，只要是能夠共晶接合的材料，通過金錫以外的合金也能夠 得到同樣的效果。接著，從替代腐蝕基板92的背面照射釔鋁石榴石(YAG)激光， 通過切斷由帶隙較小的氮化鋁構(gòu)成的替代腐蝕層91的接合，將替代 腐蝕基板92與基板40剝離(圖10B，工序j)。此時(shí)，形成在比替代 腐蝕層91靠上側(cè)的壓電薄膜lla、下部電極13、替代腐蝕部18、以 及第2支承層20被轉(zhuǎn)印到基板40上。另夕卜，在剝離中使用的YAG 激光，根據(jù)使用的替代腐蝕基板92及替代腐蝕層91的模厚及種類來 選擇激光波長，也能夠應(yīng)對替代腐蝕層91的厚度引起的帶隙變化、
或選擇了其他材料的情況。接著，在被剝離而在表面露出的壓電薄膜lla上，層疊作為導(dǎo)電 體的電極層12a (圖IOC，工序k)。然后，對層疊的電極層12a進(jìn)行 構(gòu)圖，將上部電極12成形(圖IOC，工序l)。進(jìn)而，根據(jù)需要將壓 電薄膜lla構(gòu)圖，使壓電體ll成形(圖10C，工序m)。最后，將替 代腐蝕部18通過蝕刻等除去，形成腔體21 (圖IOC，工序n)。由此， 完成圖9B所示的聲共振器。如上所述，在該第1例的制造方法中利用基板貼合技術(shù)。因此， 在壓電薄膜的成膜時(shí)能夠在基底中使用硅等單結(jié)晶基板，即使在復(fù)雜 的膜結(jié)構(gòu)(支承部結(jié)構(gòu))中也能夠消除基底的影響而得到高品質(zhì)的壓 電薄膜。此外，在壓電薄膜形成時(shí)可以使用MOCVD法等高溫工藝， 能夠得到外延成長的壓電薄膜。此外，在腔體的形成中使用替代腐蝕層，在基板剝離后將替代腐 蝕層通過蝕刻除去，所以在激光提離工序中振動部的隔膜不會受到傷 害，能夠提高成品率。此外，由于能夠?qū)⒒逡哉尜N合，所以能夠 使制造工序簡單化。另外，根據(jù)貼合條件，也能夠省略第2支承部20的平坦化工序 (圖10B，工序h)。在這樣不進(jìn)行平坦化的情況下，由于振動部IO 從貼合面離開，所以不會給聲共振器的特性帶來影響，并且能夠簡便 地制造聲共振器。此外，由于第2支承部20與基板40的貼合面從振動部10離開， 所以也可以在第1支承部30使用粘接劑等。在此情況下，不需要改 善表面的粗糙度，能夠省略平坦化工序(圖IOB，工序g)，能夠更 簡便地制造聲共振器，并且通過由粘接劑構(gòu)成的第1支承部30的阻 尼效果，能夠高效率地衰減傳遞給基板40的振動。此外，在替代腐蝕基板92中，除了藍(lán)寶石的基板以外，只要能 夠使壓電薄膜lla成膜，也可以使用硅或碳化硅(SiC)等的基板。
此外，在替代腐蝕層91中，除了氮化鎵以外，也可以使用能夠從基 板容易地剝離、能夠成膜壓電體層的材料。例如，通過使用鉬作為替代腐蝕層91，能夠利用過氧化氫更容易地從形成基板剝離。在此情況下，在基板剝離工序(在本實(shí)施例中對應(yīng)于激光提離工序)中，在使用濕式蝕刻等的情況下，由于振動部10被第2支承部20覆蓋，所 以下部電極13也不會受到損傷。此外，作為壓電薄膜lla的成膜方法，并不限于MOCVD法，使 用濺鍍法當(dāng)然也具有同樣的效果。進(jìn)而，在壓電薄膜lla中，除了利 用MOCVD法形成的氮化鋁以外，也可以使用實(shí)施了高溫處理的鈦 酸鉛(PbTi03)或鈦酸鋯酸鉛(PbTiZrO)等的PZT材料等。但是， 在成形這些膜時(shí)，由于必須在氧氣體環(huán)境下進(jìn)行80(TC左右的高溫處 理，所以在替代腐蝕層中使用材料中需要耐熱性。此外，作為基板剝離工序，表示了激光提離工序的例子，但只要 是在貼合工序后能夠?qū)⑻娲g基板92除去的方法，作為替代腐蝕 基板除去工序，可以考慮利用蝕刻等將替代腐蝕基板92除去的方法。 例如，在濕式蝕刻的情況下，在替代腐蝕基板92是硅基板的情況下 能夠使用硝酸除去，利用干式蝕刻等也能夠同樣地除去。 (聲共振器的制造方法的第2例)圖11是使用第2例的制造方法制造的聲共振器的構(gòu)造剖面圖的 一例。該第2例的制造方法也能夠通過采用將兩個(gè)基板貼合的方法制 造聲共振器。以下，再參照圖12A 圖12C，說明第2例的制造方法 的順序。首先，在替代腐蝕基板92上層疊替代腐蝕層91 (圖12A，工序A) 。接著，在替代腐蝕層91上使壓電薄膜lla成膜(圖12A，工序B) 。接著，在壓電薄膜lla上層疊作為導(dǎo)電體的電極層13a(圖12A， 工序C)。然后，將層疊的電極層13a構(gòu)圖，使下部電極13成形(圖 12A，工序D)。接著，在成形的下部電極13及壓電薄膜lla上層疊
高聲阻抗層51 (圖12A，工序E)。此時(shí)將高聲阻抗層51層疊成比下 部電極13厚的層。接著，進(jìn)行平坦化處理，使得在該層疊的高聲阻 抗層51的表面上沒有臺階(圖12A,工序F)。接著，在平坦化的高 聲阻抗層51上層疊低聲阻抗層52 (圖12B，工序G)。重復(fù)多次該 工序F及工序G，形成聲反射器層50 (圖12B，工序H)。在圖12B 中，表示了將高聲阻抗層51和低聲阻抗層52交替地層疊了 3級的聲 反射器層50的例子。接著，用用第1支承層30的面將形成有由金錫的合金構(gòu)成的第1 支承層30的基板40和聲反射器層50貼合(圖12B，工序I)。接著， 從替代腐蝕基板92的背面照射釔鋁石榴石激光，通過切斷由帶隙較 小的氮化鎵構(gòu)成的替代腐蝕層91的接合，將替代腐蝕基板92與基板 40剝離(圖12C，工序J)。此時(shí)，形成在比替代腐蝕層91靠上側(cè)的 壓電薄膜lla、下部電極13、以及聲反射器層50被轉(zhuǎn)印到基板40上。 接著，在被剝離而在表面露出的壓電薄膜lla上，層疊作為導(dǎo)電體的 電極層12a (圖12C，工序K)。最后，將層疊的電極層12a構(gòu)圖，使 上部電極12成形(圖12C，工序L)。由此，完成圖11所示的聲共振器o如上所述，在該第2例中利用基板貼合技術(shù)。因此，可以在壓電 薄膜形成時(shí)采用MOCVD法等的高溫工藝，能夠得到結(jié)晶性較高的 壓電薄膜。另外，在上述圖12A的工序E中，說明了在下部電極13a及壓 電薄膜11上直接層疊高聲阻抗層51的例子，但也可以在此之前形成 由氧化硅及氮化硅等的絕緣體構(gòu)成的保持層。本發(fā)明的聲共振器及濾波器能夠用于便攜式電話、無線通信或無 線的因特網(wǎng)連接等，特別適合于想要得到抑制了亂真振動的導(dǎo)納頻率 特性的情況等。此外，本發(fā)明的制造方法能夠作為在便攜電話及無線LAN等的 移動體通信終端的高頻率電路中使用的聲共振器的制造方法等使用，特別在想要利用結(jié)晶性較高的壓電薄膜實(shí)現(xiàn)寬頻帶且低損耗的聲共振器等的情況下是有用的。
權(quán)利要求
1、一種聲共振器，以規(guī)定的頻率振動，其特征在于，該聲共振器具備基板；第1支承部，設(shè)在上述基板上；第2支承部，設(shè)在上述第1支承部上；振動部，設(shè)在上述第2支承部上，至少包括壓電體、在壓電體的上表面設(shè)置的上部電極、以及在壓電體的下表面設(shè)置的下部電極；上述第1支承部由具有比上述基板高的聲阻抗的材料構(gòu)成。
2、 一種聲共振器，以規(guī)定的頻率振動，其特征在于， 該聲共振器具備基板；支承部，設(shè)在上述基板上；聲反射器部，設(shè)在上述支承部上，交替地層疊有低阻抗層和高阻 抗層；振動部，設(shè)在上述聲反射器部上，至少包括壓電體、在壓電體的 上表面設(shè)置的上部電極、以及在壓電體的下表面設(shè)置的下部電極； 上述支承部由具有比上述基板高的聲阻抗的材料構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求1所述的聲共振器，其特征在于，使金與錫共晶 結(jié)晶而形成上述第1支承部。
4、 如權(quán)利要求2所述的聲共振器，其特征在于，使金與錫共晶 結(jié)晶而形成上述支承部。
5、 如權(quán)利要求1所述的聲共振器，其特征在于，相對于由上述 振動部激勵的共振頻率的波長入，上述第1支承部的厚度為入/4。
6、 如權(quán)利要求2所述的聲共振器，其特征在于，相對于由上述 振動部激勵的共振頻率的波長入，上述支承部的厚度為入/4以外。
7、 一種濾波器，將兩個(gè)以上的權(quán)利要求1所述的聲共振器以梯 形連接而構(gòu)成。
8、 一種通信設(shè)備，具備權(quán)利要求7所述的濾波器。
全文摘要
在基板部(40)與第2支承部(20)之間設(shè)有第1支承部(30)。該第1支承部(30)通過由具有比壓電體(11)及基板部(40)高的聲阻抗的材料形成的膜、或者由Q值比壓電體(11)及基板部(40)小的材料形成的膜等構(gòu)成。通過該第1支承部(30)的插入，從第2支承部(20)朝向基板部(40)的振動的大半被反射(箭頭(a))，并且防止從第2支承部(20)向基板部(40)傳遞的振動被基板部(40)的底面反射而向振動部(10)的方向返回(箭頭(b))。
文檔編號H03H9/17GK101213744SQ200680023789
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者中塚宏, 中村弘幸, 大西慶治, 巖崎智弘, 鶴見直大 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社