体波谐振器制造技术

本发明专利技术提供一种Q值高，并且能够抑制谐振频率以下的频率范围内的乱真的体波谐振器。体波谐振器(1)，在基板(2)上，按照具有被从基板(2)的上表面声分离的部分的方式，层叠含钪的氮化铝膜(3)，在含钪的氮化铝膜(3)的一面形成第1电极(4)，在另一面形成第2电极(5)，相对于第1电极(4)，第2电极(5)隔着含钪的氮化铝膜(3)而重合，从而构成压电振动部，在将含钪的氮化铝膜(3)中的Sc与Al的合计设为100原子％时，钪含有浓度处于5原子％以上、43原子％以下的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】体波谐振器
本专利技术涉及对在压电薄膜中传播的体波加以利用的体波(bulk)谐振器。
技术介绍
以往，提出了各种对在压电薄膜中传播的体波进行利用的体波谐振器。例如，在下述的专利文献1中，公开了一种在压电片的第1面形成第1电极，在第2面形成第2电极的声谐振器滤波器(filter)。该声谐振器滤波器利用在压电片中传播的体波。在专利文献1中，第1电极与第2电极重合的部分构成为具有不规则的多边形形状。由此，由于横向模式而导致的乱真(spurious)被抑制。另一方面，在下述的专利文献2中，公开了一种为了抑制乱真而在电极上形成了质量附加膜的压电薄膜谐振器。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-332568号公报专利文献2：WO2007/119556
技术实现思路
-专利技术要解决的课题-在专利文献1、专利文献2中，在利用了体波的体波谐振器，能够抑制乱真。但是，在专利文献1中，存在Q值劣化，损耗变大的问题。此外，在专利文献2中，能够对在谐振频率以上的频率范围出现的乱真进行抑制。但是，不能对比谐振频率低的频率范围内的乱真进行抑制。此外，在专利文献2中也存在Q值变小的问题。本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制谐振频率以下的频率范围内的乱真，并且Q值高的体波谐振器。-解决课题的手段-本专利技术所涉及的体波谐振器具备：基板、含钪的氮化铝膜、第1电极、和第2电极。含钪的氮化铝膜被固定在基板的一个主面，并且具有被从该一个主面声分离的部分。第1电极被设置在含钪的氮化铝膜的一面，第2电极形成在含钪的氮化铝膜的另一面。第2电极隔着含钪的氮化铝膜而与第1电极重合。在本专利技术中，由第1电极与第2电极重合的部分构成压电振动部。此外，在将含钪的氮化铝膜中的钪与铝的合计设为100原子％时，钪含有浓度处于5～43原子％的范围。在本专利技术所涉及的体波谐振器的某一特定的方面，所述钪含有浓度处于15～24原子％的范围。在该情况下，能够得到良好的温度特性，并且能够有效地抑制乱真。在本专利技术所涉及的体波谐振器的另一确定的方面，所述钪含有浓度处于37～39.5原子％的范围。在该情况下，能够实现宽频带化，并且能够有效地抑制乱真。此外，也能够有效地实现含钪的氮化铝膜的量产时的膜质的稳定化。在本专利技术所涉及的体波谐振器的另一特定的方面，在所述压电振动部的外周部分的至少一部分，形成用于对所述压电振动部附加质量的质量附加膜。在该情况下，能够抑制比谐振频率更高的频率范围内的乱真。在本专利技术所涉及的体波谐振器的又一特定的方面，所述质量附加膜由与所述第2电极相同的材料构成。在该情况下，能够实现制造工序以及成本的减少。在本专利技术所涉及的体波谐振器的又一特定的方面，所述压电振动部的平面形状是椭圆形。在该情况下，能够有效地减少由于横向模式谐振而导致的乱真。在本专利技术所涉及的体波谐振器的又一其他的特定的方面，所述压电振动部的平面形状是不具有相互平行的边的多边形状。在该情况下，能够有效地抑制由于横向模式谐振而导致的乱真。-专利技术效果-根据本专利技术所涉及的体波谐振器，由于含钪的氮化铝膜中的钪含有浓度处于5原子％～43原子％的范围内，因此能够抑制谐振频率以下的频率范围内的乱真。并且，能过抑制Q值的劣化，减小损耗。附图说明图1(a)以及图1(b)是本专利技术的第1实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图以及俯视图。图2是表示使用了钪含有浓度为35原子％的ScAlN膜的实施例与使用了AlN膜的第1比较例的体波谐振器的谐振特性的图。图3是表示使用了钪含有浓度为35原子％的ScAlN膜的实施例与使用了AlN膜的第1比较例的体波谐振器的反射特性的图。图4是表示使用了钪含有浓度为35原子％的ScAlN膜的实施例与使用了AlN膜的第1比较例的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图5是本专利技术的第2实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图。图6是表示第2实施方式的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图7是本专利技术的第3实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图。图8是表示第3实施方式的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图9是表示钪含有浓度与压电常数d33的关系的图。图10是表示在构成体波谐振器的情况下，谐振器的相对带宽以及频率温度系数TCF与Sc含有浓度的关系的图。图11是表示钪含有浓度与压电常数d33的关系的图。图12是表示Sc含有浓度与损耗系数的关系的图。图13是用于对决定图12所示的损耗系数的区间进行说明的阻抗史密斯圆图。图14是表示本专利技术的第4实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图。图15是表示使用了AlN膜的第2比较例的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图16是表示第4实施方式所涉及的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图17(a)是本专利技术的第5实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图，图17(b)是第2电极的俯视图。图18是表示使用了AlN膜的第3比较例的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图19是表示第5实施方式所涉及的体波谐振器的阻抗史密斯圆图的图。图20(a)～图20(d)是用于对压电振动部以及电极形状的变形例进行说明的各示意性俯视图。图21是表示使用了本专利技术的体波谐振器的滤波器装置的一个例子的电路图。图22是表示在AlN以及ScAlN中传播的板波的分散特性的图。具体实施方式下面，通过一边参照附图，一边对本专利技术的具体实施方式进行说明，从而使本专利技术清楚。图1(a)以及(b)是本专利技术的第1实施方式所涉及的体波谐振器的主剖视图以及俯视图。体波谐振器1具有基板2。基板2由适当的绝缘体或者半导体构成。在本实施方式中，基板2由硅基板构成。在基板2上层叠ScAlN膜3。也就是说，ScAlN膜3作为含钪的氮化铝膜而形成。ScAlN膜3是通过在氮化铝膜中掺杂钪而形成的。在以Sc与Al的合计为100原子％时，钪含有浓度为5～43原子％的范围内。ScAlN膜3被固定在作为基板2的第1主面的上表面。不过，ScAlN膜3具有隔着空间6而从基板2的上表面悬浮着的部分。该悬浮着的部分相对于基板2被声分离。另外，虽然在本第1实施方式中，ScAlN膜3是物理悬浮着的，但并不限定于此。由于只要是被声分离即可，因此例如，ScAlN膜3也可以形成在声反射层上。在ScAlN膜3的下表面形成第1电极4。在ScAlN膜3的上表面形成第2电极5。第1电极4隔着ScAlN膜3而与第2电极5重合。在本实施方式中，第1电极4与第2电极5重合的部分具有正方形的形状。不过，如后面所述，第1电极4以及第2电极5重合的部分的俯视形状并不仅限于此。第1电极4与第2电极5隔着ScAlN膜3重合的部分构成压电振动部。也就是说，通过在第1电极4与第2电极5之间施加交流电场，从而上述压电振动部被激励。体波谐振器1利用通过该激励而产生的体波。体波谐振器1的特征在于，ScAlN膜3中的Sc含有浓度处于如上所述的5～43原子％的范围。由此，如下面所述，即使第1电极4以及第2电极5是正方形的形状，也能够抑制在谐振频率以下的频率范围出现的乱真。此外，谐振频率附近的损耗小，Q值高。参照图2～图4来对此进行说明。作为上述实施方式的体波谐振器1，制作了以下结构的实施例的体波谐振器。ScAlN膜的Sc含有浓度＝35原子％。ScAlN膜的厚度＝0.9μm。第1电极4以及第2电极5由Pt与Au的层叠结构构成，其厚度为0.12μm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体波谐振器，具备：基板；含钪的氮化铝膜，其被固定在所述基板的一个主面，具有被从该基板的一个主面声分离的部分；第1电极，其被设置在所述含钪的氮化铝膜的一面；和第2电极，其形成在所述含钪的氮化铝膜的另一面，隔着所述含钪的氮化铝膜而与所述第1电极重合，由所述第1电极与第2电极重合的部分构成压电振动部，在将所述含钪的氮化铝膜中的钪与铝的合计设为100原子％时，钪含有浓度处于5～43原子％的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.22 JP 2012-1167911.一种体波谐振器，具备：基板；框部件层，被层叠在所述基板上；下部保护层，被层叠在所述框部件层上；第1电极，被设置在所述下部保护层上；含钪的氮化铝膜，被设置在所述第1电极上；第2电极，被设置在所述含钪的氮化铝膜上；和上部保护层，被形成为覆盖所述第2电极以及所述含钪的氮化铝膜的上表面，所述含钪的氮化铝膜具有被从所述基板的一个主面声分离的部分，所述含钪的氮化铝膜具有隔着空间而与所述基板的上表面分离的部分，所述下部保护层被设置为封闭形成所述空间，所述第2电极位于所述空间的上方，所述第2电极隔着所述含钪的氮化铝膜而与所述第1电极重合，由所述第1电极与第2电极重合的部分构成压电振动部，在将所述含钪的氮化铝膜中的钪与铝的合计设为100原子％...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅田圭一，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP