CN200610143239.X
2006.11.01
CN1960177A
2007.05.09
撤回
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H03H9/00(2006.01); H03H9/02(2006.01); H03H9/15(2006.01); H03H9/54(2006.01); G10K11/02(2006.01)
H03H9/00
松下电器产业株式会社;
卯野高史; 鹤见直大; 八幡和宏; 酒井启之
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2005.11.02 JP 2005-319079
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汪惠民
一种音响谐振器,其中具备:音响反射部(14),其形成在基板(11)上,层叠有至少1层低音响阻抗层(12)及至少1层高音响阻抗层(13),高音响阻抗层(13)的音响阻抗比低音响阻抗层(12)高;和音响谐振部(18),其形成在音响反射部(14)上,具有压电膜(16)。低音响阻抗层(12)中的至少1层由硅构成。
1. 一种音响谐振器,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,层叠有至少1层低音响阻抗层及至少1层高音响阻抗层,所述高音响阻抗层的音响阻抗比所述低音响阻抗层高;和音响谐振部,其形成在所述音响反射部上,具有压电膜,所述低音响阻抗层中的至少1层由硅构成。2. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述高音响阻抗层由金属构成,所述由硅构成的低音响阻抗层被高电阻化。3. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述高音响阻抗层由绝缘性材料构成。4. 根据权利要求3所述的音响谐振器,其中,所述低音响阻抗层及高音响阻抗层分别为三层或比三层更少。5. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述由硅构成的低音响阻抗层中的至少1层掺杂有杂质。6. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述由硅构成的低音响阻抗层中的至少1层被多孔质化。7. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述由硅构成的低音响阻抗层中的至少1层由非晶硅构成。8. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,还具备第一缓冲层,其形成在所述基板与所述音响反射部之间。9. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,还具备第二缓冲层,其形成在所述音响反射部与所述音响谐振部之间。10. 根据权利要求9所述的音响谐振器,其中,所述第二缓冲层是结晶沿C轴取向的氮化铝、钛、钌或铱。11. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述音响反射部的最上层是由至少一部分被高电阻化后的硅构成的所述低音响阻抗层。12. 根据权利要求11所述的音响谐振器,其中,所述至少一部分被高电阻化后的硅是被选择地多孔质化后的硅。13. 根据权利要求11所述的音响谐振器,其中,所述至少一部分被高电阻化后的硅是被选择地掺杂了杂质的硅。14. 根据权利要求1所述的音响谐振器,其中,所述音响反射部的最上层是由一部分被绝缘化后的硅构成的所述低音响阻抗层。15. 一种滤波元件,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,具有至少包括一层由硅构成的层的低音响阻抗层、及音响阻抗比所述低音响阻抗层高的高音响阻抗层;和多个音响谐振部,其形成在所述音响反射部上,各自具有从下开始依次形成的下部电极、压电膜及上部电极,所述多个音响谐振部中的至少两个,所述下部电极彼此相互独立,所述独立的下部电极彼此之间的电阻值在500Ω以上。16. 一种滤波元件,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,具有至少包括一层由硅构成的层的低音响阻抗层、及音响阻抗比所述低音响阻抗层高的高音响阻抗层;多个音响谐振部,其形成在所述音响反射部上,各自具有从下开始依次形成的下部电极、压电膜及上部电极;和至少三个外部连接端子,所述各外部连接端子分别与所述上部电极电连接。
音响谐振器及滤波元件 技术领域 本发明涉及被用作高频部件的音响谐振器及利用了该音响谐振器的滤波元件。 背景技术 近年,随着移动电话终端的多频带化,要求共用器和级间滤波器具有比以往更低的损耗和急剧的衰减特性。薄膜音响谐振器(Film Bulk AcousticResonator:FBAR)是利用了在压电膜中传播的弹性波的厚度方向的谐振的音响谐振器,阶梯(ladder)连接该音响谐振器的FBAR滤波器作为能够实现低损耗和急剧的衰减特性的滤波器正在被关注。 图19是现有的FBAR滤波器中使用的音响谐振器的剖面图(例如,参照特开2002-251190号公报)。如图19所示,音响谐振器具备:在由硅构成的基板101上形成的音响反射部104、和在音响反射部104上形成的音响谐振部108。此外,音响谐振部108由依次层叠的上部电极107、压电膜106和下部电极105构成。 一般而言,音响反射部104分别交互地层叠具有相当于谐振波长的四分之一膜厚的低音响阻抗层103、和音响阻抗比低音响阻抗材料更高的高音响阻抗层102。另外,音响反射特性由高音响阻抗层的音响阻抗值相对于低音响阻抗层的音响阻抗值之比(以下称为“音响阻抗比”。)确定。另外,通过增加低音响阻抗层103和高音响阻抗层102的层叠次数而提高音响反射特性。即,通过使音响阻抗比大的材料成对、或层叠许多对,从而能够实现抑制了传播损耗的音响谐振器。 因此,一般,对低音响阻抗层用音响阻抗值比较低的氧化硅,对高音响阻抗层用音响阻抗值非常高的钨或钼等的金属材料。 但是,在具备对低音响阻抗层用氧化硅,对高音响阻抗层用金属材料的现有的音响反射部的音响谐振器中,存在着如下问题。 首先,氧化硅是音响阻抗相当小的材料,但是由于具有1.3×107kg/s·m2左右的音响阻抗,所以将能够用于高音响阻抗层的材料实质上限定于钨和钼等。另外,当由钨形成高音响阻抗层时,需要分别层叠至少4层低音响阻抗层和高音响阻抗层。 音响反射部的音响反射率随着音响阻抗比减小而降低。因此,在将音响阻抗比小的材料用作低音响阻抗层和高音响阻抗层时,需要增加低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠次数。 若增加低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠次数,则工序增加,制造成本上升。另外,还存在着若增加层叠数,则由于音响反射部的上面的平滑性降低,所以在音响反射部上形成的音响谐振部的压电膜的结晶性降低的问题。 另外,在将绝缘性的氧化硅用作低音响阻抗层,将导电性的金属材料用作高音响阻抗层,从而形成音响反射部时,有可能由在音响反射部中生成的电容成分和电阻成分而形成电的泄漏通道。若形成电的泄漏通道,则存在着与音响反射部上邻接而形成的音响谐振部之间产生信号泄漏,产生信号损耗的原因那样的问题。 发明内容 本发明为解决所述现有问题而提出,目的在于实现一种音响反射部的层叠次数少的音响谐振器。 为了达到所述目的,本发明的音响谐振器采用包括具有由硅构成的低音响阻抗层的音响反射部的构成。 具体而言,本发明的音响谐振器,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,层叠有至少1层低音响阻抗层及至少1层高音响阻抗层,高音响阻抗层的音响阻抗比低音响阻抗层高;和音响谐振部,其形成在音响反射部上,具有压电膜,低音响阻抗层中的至少1层由硅构成。 根据本发明的音响谐振器,由于对低音响阻抗层使用音响阻抗值在氧化硅的一半以下的硅,所以能够使音响阻抗比以往大。因此,能够实现音响反射部的音响反射特性提高、音响反射部的层叠次数降低、特性优异的音响谐振器。 在本发明的音响谐振器中,优选高音响阻抗层由金属构成,由硅构成的低音响阻抗层被高电阻化。通过采用这样的构成,能够实现音响反射特性极高的音响谐振器。 在本发明的音响谐振器中,优选高音响阻抗层由绝缘性材料构成。通过采用这样的构成,能够抑制音响谐振部彼此之间的电耦合。 在本发明的音响谐振器中,优选低音响阻抗层及高音响阻抗层分别为三层或比三层更少。通过采用这样的构成,能够使制造过程简略化,并且能够提高压电膜的膜质。 在本发明的音响谐振器中,由硅构成的低音响阻抗层中的至少1层既可以掺杂有杂质也可以被多孔质化。另外,由硅构成的低音响阻抗层中的至少1层也可以是非晶硅。通过采用这样的构成,能够使低音响阻抗层高电阻化,从而抑制电的泄漏通道的产生。 在本发明的音响谐振器中,优选还具备第一缓冲层,其形成在基板与音响反射部之间。通过采用这样的构成,能够抑制由膜的应力引起的基板弯曲和膜剥离。 在本发明的音响谐振器中,优选还具备第二缓冲层,其形成在音响反射部与音响谐振部之间。在该情况下,优选第二缓冲层是结晶沿C轴取向的氮化铝、钛、钌或铱。 在本发明的音响谐振器中,优选音响反射部的最上层是由至少一部分被高电阻化后的硅构成的低音响阻抗层。通过采用这样的构成,能够减少最具有支配性的音响谐振部之间的电的泄漏通道成分。在该情况下,一部分被高电阻化后的硅既可以是被选择地多孔质化后的硅,也可以是被选择地掺杂了杂质的硅。 在本发明的音响谐振器中,优选音响反射部的最上层是由一部分被绝缘化后的硅构成的低音响阻抗层。 本发明的第一滤波元件,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,具有至少包括一层由硅构成的层的低音响阻抗层、及音响阻抗比低音响阻抗层高的高音响阻抗层;和多个音响谐振部,其形成在音响反射部上,各自具有从下开始依次形成的下部电极、压电膜及上部电极,多个音响谐振部中的至少两个,下部电极彼此相互独立,独立的下部电极彼此之间的电阻值在500Ω以上。 根据第一滤波元件,能够抑制音响谐振部彼此经过音响反射部而电耦合。因此,可以实现信号损耗小的滤波器。 本发明的第二滤波元件,其中具备:音响反射部,其形成在基板上,具有至少包括一层由硅构成的层的低音响阻抗层、及音响阻抗比低音响阻抗层高的高音响阻抗层;多个音响谐振部,其形成在音响反射部上,各自具有从下开始依次形成的下部电极、压电膜及上部电极;和至少三个外部连接端子,各外部连接端子分别与上部电极电连接。 根据第二滤波元件,由于不需要从音响反射部的下部电极引出布线的过程,所以成品率提高。 根据本发明的音响谐振器,能够实现音响反射部的层叠次数少的音响谐振器。另外,由此能够实现高性能的滤波元件。 附图说明 图1是表示本发明的第一实施方式的音响谐振器的剖面图; 图2(a)和(b)表示本发明的第一实施方式的音响谐振器的特性,(a)是表示在低音响阻抗层中使用了硅的情况下的特性的曲线图,(b)是表示在低音响阻抗层中使用了氧化硅的情况下的特性的曲线图; 图3是表示本发明的第一实施方式的音响谐振器的变形例的剖面图; 图4是表示本发明的第一实施方式的音响谐振器的变形例的剖面图; 图5是表示本发明的第二实施方式的音响谐振器的剖面图; 图6是表示在邻接的两个音响谐振部彼此之间产生的电的泄漏通道电路的等效电路图; 图7是表示本发明的第三实施方式的音响谐振器的剖面图; 图8是表示在本发明的第三实施方式的音响谐振器中的邻接的两个音响谐振部彼此之间产生的电的泄漏通道电路的等效电路图; 图9是表示本发明的第三实施方式的音响谐振器的泄漏特性的曲线图; 图10是表示本发明的第四实施方式的音响谐振器的剖面图; 图11是表示在本发明的第四实施方式的音响谐振器中的邻接的两个音响谐振部彼此之间产生的电的泄漏通道电路的等效电路图; 图12是表示本发明的第四实施方式的音响谐振器的变形例的剖面图; 图13是表示本发明的第五实施方式的滤波器的等效电路图; 图14是表示本发明的第五实施方式的滤波器的剖面图; 图15是表示本发明的第六实施方式的滤波器中的下部电极之间的电阻值和信号损耗的相关性的曲线图; 图16是表示本发明的第六实施方式的滤波器的等效电路图; 图17是表示本发明的第六实施方式的滤波器的剖面图; 图18是表示本发明的第六实施方式的滤波器的变形例的等效电路图; 图19是表示现有例的音响谐振器的剖面图。 图中:11-基板;12-低音响阻抗层;12b-氧化硅层;13-高音响阻抗层;14-音响反射部;15-下部电极;15a-下部电极;15b-下部电极;15c-下部电极;16-压电膜;16a-压电膜;16b-压电膜;16c-压电膜;17-上部电极;17a-上部电极;17b-上部电极;17c-上部电极;18-音响谐振部;19-频率调整膜;24-氧化膜;27-布线;31-电阻成分;32-电容成分;33-电容成分;41-缓冲层;42-缓冲层;51-第-输入输出端子;52-第二输入输出端子;61-第一串联音响谐振器;62-第二串联音响谐振器;63-第三串联音响谐振器;64-第一并联音响谐振器;65-第二并联音响谐振器;66-第一串联音响谐振器;67-第二串联音响谐振器;68-并联音响谐振器;77-布线;81-阻抗;82-阻抗;83-阻抗。 具体实施方式 (第一实施方式) 参照附图说明本发明的第一实施方式。图1表示第一实施方式的音响谐振器的剖面构成。如图1所示,音响谐振器具备:在由硅构成的基板11上形成的音响反射部14、和在音响反射部14上形成的音响谐振部18。图1表示音响谐振部18为一个的情况,但是也可以设置两个以上的音响谐振部18。 音响反射部14是交互地形成有低音响阻抗层12和高音响阻抗层13的结构。在本实施方式中,低音响阻抗层12由硅构成,高音响阻抗层13由音响阻抗值非常高的钨或钼等的金属材料构成。 硅是导电性材料,所以不能够用作低音响阻抗层的材料。但是,硅的音响阻抗值在氧化硅的一半以下非常低,非常适合于作为音响反射部的低音响阻抗材料。在将硅用于低音响阻抗层12的情况下,由于音响阻抗比增大,所以能提高音响反射部14的音响反射特性。 图2是模拟第一实施方式的音响谐振器的音响反射特性的结果,(a)表示在低音响阻抗层中使用了硅的情况下的结果,(b)表示在低音响阻抗层中使用了氧化硅的情况下的结果。在图2中,横轴表示频率,纵轴表示导纳。 模拟中使用的音响谐振器,谐振频率设为2GHz,低音响阻抗层和高音响阻抗层的膜厚设为谐振频率中的音响波的波长的四分之一。例如,由硅构成的低音响阻抗层的膜厚设为260nm,由钨构成的高音响阻抗层的膜厚设为600nm。另外,交互地各层叠三层低音响阻抗层和高音响阻抗层。 在音响反射部上形成具有同一谐振特性的音响谐振部,比较由该音响谐振部产生的音响波的反射特性。此外,在音响谐振部中,由钼构成的上部电极和、部电极、和由氮化铝构成的压电膜的厚度分别设为500nm,音响谐振部的膜厚设定为谐振频率(2GHz)的二分之一。 若音响反射部中的音响波的反射率不足,则在音响谐振部中产生的音响波的一部分通过音响反射部而到达基板。到达基板的音响波的一部分在基板的上面或下面被反射而再次返回到音响谐振部。但是,由于基板的膜厚非常厚,未进行作为反射层的调整,所以由基板反射的音响波和由音响反射部反射的音响波相位不一致。该相位不一致作为不要的模式出现,使谐振特性劣化。 如图2(b)所示,可明确在现有的音响谐振器中产生了不要的模式,音响反射部的音响反射率不充分。另一方面,如图2(a)所示,可明确在本实施方式的音响谐振器中未产生不要的模式,若分别层叠各三层高音响阻抗层和低音响阻抗层,则能够实现具有充分的音响反射率的音响反射部。 这样,通过将硅作为低音响阻抗层,与用氧化硅作为低音响阻抗层的情况比较,能够用更少的层叠数实现具有更优越的音响反射特性的音响反射部。通过减少音响反射部中的低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠次数,制造过程变得容易,能够降低制造成本。另外,能够降低音响反射部表面上产生的凹凸,从而能够提高在音响反射部上形成的压电膜的特性。 在表1中,表示在半导体工艺中经常利用的材料的音响阻抗值。如表1所示,硅的音响阻抗值在用作现有的低音响阻抗层的氧化硅的一半以下。因此,认为在将硅用作低音响阻抗层时,作为高音响阻抗层不仅在用金属材料的情况下而且在用绝缘材料的情况下也能够实现具有优越的音响反射特性的音响反射部。 [表1] 材料名称 音响阻抗[Kg/s·m2] 硅 5.060×106 氧化硅 1.284×107 铝 1.377×107 钛 1.866×107 氮化硅 2.806×107 氧化镁 3.240×107 金 3.358×107 氮化铝 3.543×107 氧化铪 4.941×107 白金 5.652×107 钼 6.363×107 钨 9.960×107 铱 1.093×108例如,在对低音响阻抗层使用氧化硅、对高音响阻抗层使用氧化铪的情况下,音响阻抗比为3.9,所以与对高音响阻抗层使用钨的情况比较,需要极大地增加低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠数。但是,在对低音响阻抗层使用硅、对高音响阻抗层使用氧化铪的情况下,音响阻抗比为9.8。该值比组合了氧化硅和钨的情况下的音响阻抗比即7.8大,在组合了硅和氧化铪的情况下,即便使层叠数分别在三层以下也能够实现具有充分的音响反射率的音响反射部。此外,高音响阻抗层13,代替氧化铪(HfO2),也可以用氮氧化铪(HfO2-xNx,(0<X<2)或氧化镁(MgO)。 通过减少低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠数,能够减轻音响反射部的上面中的凹凸,所以能够期待提高成品率。 此外,不仅在全部由硅形成低音响阻抗层的情况下,而且在仅由硅形成1层的情况下也能够提高音响反射部的音响反射特性。 另外,在用电子束蒸镀等的难以控制膜应力的堆积方法制作音响反射部的情况下,音响反射部的膜应力有可能会增高。若由膜应力而引起膜剥离和基板弯曲等,则使之后的制造工序变得困难。 因此,为了减少音响反射部的膜应力,如图3所示,也可以在基板11和音响反射部14之间设置缓冲层41。 希望以由音响反射部14的膜应力产生的基板11的弯曲减少的方式来选定缓冲层41。例如,在音响反射部14对基板11具有压缩应力时,希望将对基板具有拉伸应力的膜用作缓冲层41。另外,也可以用钛等具有柔软性的膜。通过将钛作为缓冲层41,可以缓和吸收成为在音响反射部14和基板11之间产生应力的原因的膨胀系数之差等,能够抑制膜剥离和基板弯曲。另外,在使用氧化硅等的非晶膜时也具有与使用钛时同样的效果,能够缓和音响反射部14的应力。 另外,如图4所示,也可以在音响反射部14和音响谐振部18之间设置缓和应力用的缓冲层42。优选音响反射部14和音响谐振部18之间的缓冲层42使用沿C轴取向的氮化铝、钛、钌和铱等。由此,音响谐振部18的下部电极15和上部电极17以及由氧化锌或氮化铝等构成的压电膜16的C轴取向变强,能够得到良好的谐振器特性。 (第二实施方式) 下面,参照附图说明本发明的第二实施方式。图5表示第二实施方式的音响谐振器的剖面构成。如图5所示,第二实施方式的音响谐振器,在音响反射部14上形成有两个音响谐振部18。本实施方式的音响谐振器的特征在于,音响反射部14用由硅构成的低音响阻抗层12和由钨等构成的高音响阻抗层13形成,高音响阻抗层13按每个音响谐振部18独立。此外,在图5中表示了音响谐振部18为两个的例子。但是可以任意地变更音响谐振部18的数量。 在对高音响阻抗层13使用钨等的金属膜时,由在邻接的音响谐振部18的下部电极15彼此之间产生的电阻成分31、在下部电极15与高音响阻抗层13之间以及在高音响阻抗层彼此之间产生的电容成分32、和在高音响阻抗层13与基板11之间产生的电容成分33,形成图6所示的电的泄漏通道电路。 由于图6所示的电路具有接近高通滤波器的特性,所以在1GHz以上的频带中,邻接的音响谐振部18彼此之间电耦合,导致插入损失增大和衰减特性劣化。 为了防止该情况,本实施方式的音响谐振器,除去在导电性的高音响阻抗层13中的邻接的两个音响谐振部18彼此之间的部分,并且使由硅构成的音响阻抗层12高电阻化。 低音响阻抗层12的高电阻化,例如,利用在堆积成为低音响阻抗层12的硅膜后,在400℃~600℃的温度下使金等热扩散到硅膜中的方法、在硅膜中注入氢离子等的方法、和由氟化氢与乙醇的混合液使硅膜多孔质化的方法等进行。另外,也可以在堆积硅膜后不进行高电阻化,而是用低温化学气相堆积法(CVD)和电子束蒸镀法等堆积非晶硅作为低音响阻抗层12。非晶硅的绝缘性比结晶化后的硅高,能够抑制与邻接的音响谐振部的电耦合。另外,不需要使低音响阻抗层12高电阻化的工序,能够抑制制造成本。 一般而言,音响谐振部18的谐振特性由压电膜16的取向性确定,通过堆积到凹凸少的表面上而能够提高压电膜16的取向性。因此,在本实施方式的音响谐振器中,通过除去高音响阻抗层13,在邻接的音响谐振部18彼此之间产生的阶梯部或凹部埋入氧化膜24,从而使音响反射部14的上面平坦化。 此外,在高音响阻抗层13中,也可以代替钨而使用其它的高音响阻抗的金属材料。例如,硅和铱的音响阻抗比为21.6,比用钨时的音响阻抗比19.7高。 (第三实施方式) 下面,参照附图说明本发明的第三实施方式。图7表示第三实施方式的音响谐振器的剖面构成。如图7所示,音响谐振器具备:在由硅构成的基板11上形成的音响反射部14、和在音响反射部14上形成的两个音响谐振部18。在图7中表示了音响谐振部18为两个的例子。但是可任意地变更音响谐振部18的数量。 音响反射部14交互地分别层叠有两层由硅构成的低音响阻抗层12和由氧化铪构成的绝缘性的高音响阻抗层13。在本实施方式中,为了使音响谐振器的谐振频率为2GHz,使低音响阻抗层12的膜厚为260nm,高音响阻抗层13的膜厚为560nm。 另外,低音响阻抗层12的硅,通过注入杂质或多孔质化等而被高电阻化。另外,也可以通过堆积非晶硅而使其绝缘化。 由于为导电材料而历来没有研究过的硅,音响阻抗值非常低,非常适合于作为音响反射部的低音响阻抗材料。因此,在代替音响阻抗值非常高的钨,而将氧化铪等的绝缘膜作为高音响阻抗层13时,音响阻抗比为9.8,也能够实现音响反射率优异的音响反射部。 另外,通过使由硅构成的低音响阻抗层高电阻化,音响反射部14大致成为绝缘体。因此,当在音响反射部上形成多个音响谐振部时,不对音响反射部进行图案形成,可以抑制邻接的音响谐振部彼此之间的电耦合。此外,高音响阻抗层13,代替氧化铪(HfO2),也可以用氮氧化铪(HfO2-XNX,(0<X<2)或氧化镁(MgO)。 图8表示在第三实施方式的音响谐振器中的、在两个音响谐振部彼此之间生成的电的泄漏通道电路。在本实施方式中,由于低音响阻抗层12由高电阻化了的硅构成,高音响阻抗层13由绝缘性材料构成,所以音响反射部14大体上成为绝缘性。因此,电阻成分31和电容成分32的影响变小。 图9表示通过模拟而评价了图8所示的电的泄漏通道成分的特性的结果。在图9中,横轴表示频率,纵轴表示信号的衰减率。表示纵轴的值越接近于0信号越容易透过,邻接的音响谐振部彼此之间的电耦合越强。 在图9中由虚线所示可明确,在对低音响阻抗层使用氧化硅、对高音响阻抗层使用钨的情况下,通过电的泄漏通道成分的影响,在邻接的音响谐振部之间信号几乎不衰减,邻接的音响谐振部之间产生电耦合。另一方面,在图9中由实线所示可知,在本实施方式的音响谐振器中,在邻接的谐振器之间信号衰减大,抑制了邻接的音响谐振部之间的电耦合。 此外,在由高电阻化了的硅或非晶硅只形成音响反射部的最上层中的低音响阻抗层12的情况下,也能够降低电的泄漏通道成分,所以能够得到抑制邻接的音响谐振部彼此之间的电耦合的效果。 另外,可以用电子束蒸镀法等堆积非晶硅、氧化铪、氮氧化铪,能在同一容器内连续生长,所以能够抑制制造成本。 通过减少低音响阻抗层和高音响阻抗层的层叠数,能够降低由电阻成分31和电容成分32等引起的电的泄漏通道成分,所以能够高效率地抑制邻接的音响谐振器的电耦合。另外,由于能够减轻音响反射部的上面中的凹凸,所以能够期待提高成品率。 此外,不仅在用硅形成全部低音响阻抗层的情况下,而且在用硅只形成任意一层的情况下,也能通过在高音响阻抗层中用氧化铪,以三层以下的层叠数,也能够实现具有充分的音响反射率的音响反射部。 (第四实施方式) 下面,参照附图说明本发明的第四实施方式。图10表示第四实施方式的音响谐振器的剖面构成。在图10中,通过对与图7相同的构成要素附加相同的标号,来省略说明。第四实施方式的音响谐振器的特征在于,设置在音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12,在邻接的两个音响谐振部18之间的区域中除去。 由此,为了使来自音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12的对电阻成分31的影响消失,本实施方式的音响谐振器中的电的泄漏通道成分与图11所示的电路相等。如图8所示,由第三实施方式的音响谐振器中的音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12引起的电阻成分31是最具有支配性的电的泄漏通道成分。因此,不受来自音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12引起的电阻成分31的影响的本实施方式的音响谐振器,能够更有效地抑制邻接的两个音响谐振器18彼此之间的电耦合。 另外,代替在邻接的音响谐振部18彼此之间的区域中除去音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12,也可以如图12所示,对低音响阻抗层12选择地进行氧化,形成氧化硅层12b。在这种情况下,也能够得到与在邻接的音响谐振部18彼此之间的区域中除去音响反射部14的最上层的低音响阻抗层12的情况同样的效果。另外,由于音响反射部的上面的凹凸减少,所以能够提高压电膜16等的膜质量,提高音响谐振器的特性。氧化硅层12b通过热氧化或等离子体氧化等形成即可。另外,也可以通过氮等离子体处理而形成硅氮化膜。此外,还可以通过进行部分的杂质掺杂或多孔质化来实施高电阻化。 另外,所述部分的氧化、氮化、高电阻化,即便对作为最上层以外的低音响阻抗层的硅层进行,也具有抑制邻接的音响谐振部的电耦合的效果。 (第五实施方式) 下面,参照附图说明本发明的第五实施方式。图13表示第五实施方式的滤波元件的电路构成。如图13所示,第五实施方式的滤波元件是将多个音响谐振器排列成阶梯型的阶梯型滤波元件。在第一输入输出端子51和第二输入输出端子52之间,串联连接有第一串联音响谐振器61、第二串联音响谐振器62和第三串联音响谐振器63。在第一串联音响谐振器61和第二串联音响谐振器62的连接节点与接地之间,连接有第一并联音响谐振器64,在第二串联音响谐振器62和第三串联音响谐振器63的连接节点与接地之间,连接有第二并联音响谐振器65。 图14表示第五实施方式的滤波元件的要部的剖面构成。如图14所示,使音响反射部14设置在基板11上,并形成有多个音响谐振部18。 音响反射部14交互地分别层叠两层由氧化铪构成的高音响阻抗层13和由硅构成的低音响阻抗层12。各音响谐振部18从下开始依次层叠有下部电极、压电膜和上部电极。 在图14中,虽然仅记载了第一串联音响谐振器61、第二串联音响谐振器62和第三串联音响谐振器63,但是第一并联音响谐振器64和第二并联音响谐振器65也同样形成在基板11上。 第一串联音响谐振器61的上部电极17a,与第一输入输出端子51连接,第一串联音响谐振器61的下部电极15a和第二串联音响谐振器62的下部电极15b共同形成,相互电连接。第二串联音响谐振器62的上部电极17b经过由金等构成的布线77而与第三串联音响谐振器63的上部电极17c连接。 为了调整谐振频率,在第一串联音响谐振器61的上部电极17a,第二串联音响谐振器62的上部电极17b和第三串联音响谐振器63的上部电极17c上,覆盖由氧化硅或氮化硅等的绝缘膜构成的频率调整膜19。此外,在图14中,使在各谐振器上形成的频率调整膜19的膜厚一定,但是频率调整膜19的膜厚也可以按各谐振器而不同。 另外,虽然没有图示,但是第三串联音响谐振器63的下部电极15c被引出,与第二输入输出端子52连接。此外,下部电极15a和下部电极15b与第一并联音响谐振器64的下部电极连接,布线71与第二并联音响谐振器65的上部电极连接。 将从第一输入输出端子51输入的电信号输入到第一串联音响谐振器61的音响谐振部的上部电极17a,作为音响波通过压电膜16a内,传播到下部电极15a再次被变换成电信号。由于第一串联音响谐振器61的下部电极15a和第二串联音响谐振器62的下部电极15b电连接,所以变换后的电信号被输入到第二串联音响谐振器62,作为音响波通过第二串联音响谐振器62。由于第二串联音响谐振器62的上部电极17b和第三串联音响谐振器63的上部电极17c通过布线71连接,所以通过第二串联音响谐振器62的信号,作为音响波透过第三串联音响谐振器63的压电膜16c传播到下部电极15c。 这里,第二串联音响谐振器62的下部电极15b和第三串联音响谐振器63的下部电极15c独立,电信号不能直接传播。但是,通过由音响反射部14的各层中产生的电容成分和电阻成分等引起的阻抗81,下部电极15b和下部电极15c电耦合。因此,本来应该从下部电极15b传播到压电膜16b的信号泄漏到下部电极15c,成为滤波元件的信号损耗。 同样,第二串联音响谐振器62和第二并联音响谐振器65之间、以及第三串联音响谐振器63和第二并联音响谐振器65之间,分别通过阻抗82及阻抗83电耦合,成为产生信号损耗的原因。 图15表示通过模拟求得下部电极15b和下部电极15c之间的电阻值、与音响谐振部18中的信号损耗的相关性的结果。如图15所示,可知下部电极15b和下部电极15c之间的电阻值无限大、来自没有电的泄漏通道成分的理想状态的信号损耗的增加收敛在1dB以内的情况是,下部电极15b和下部电极15c之间的阻抗在500Ω以上的情况。即,当音响谐振部18的直径为100μm,音响谐振部18彼此之间的距离为10μm时,希望由高电阻化硅构成的低音响阻抗层12的片状电阻在5kΩ/□以上。 在本实施方式中,使音响反射部14的构成与第三实施方式的音响谐振器相同,但是也可以采用对高音响阻抗层13使用了金属的第二实施方式的构成。另外,还可以采用如第四实施方式那样通过使低音响阻抗层12的一部分成为氧化膜,从而进一步抑制各音响谐振部的电耦合的构成。 (第六实施方式) 下面,参照附图说明本发明的第六实施方式。图16表示第六实施方式的滤波元件的电路构成。本实施方式的滤波元件,由串联连接在第一输入输出端子51和第二输入输出端子52之间的第一串联音响谐振器66及第二串联音响谐振器67、和连接在第一串联音响谐振器66和第二串联音响谐振器67的连接节点与接地之间的并联音响谐振器68构成。 图17表示本实施方式的滤波元件的剖面构成。如图17所示,第一输入输出端子51和第二输入输出端子52,分别与第一串联音响谐振器66的上部电极17a和第二串联音响谐振器67的上部电极17b连接。另外,虽然没有图示,但是与接地连接的接地端子和并联音响谐振器68的上部电极连接。由此,由于邻接的各音响谐振器的下部电极彼此电连接,所以在下部电极彼此之间不会产生电的泄漏通道。 另外,由于第一输入输出端子51及第二输入输出端子52和接地端子与上部电极连接,所以不需要从下部电极引出布线的处理,还可能提高成品率。 另外,如图18所示,通过串联连接多个第六实施方式的滤波元件,可以形成全部端子与音响谐振部的上部电极连接的滤波元件。 (工业上的可利用性) 本发明的音响谐振器及使用了该音响谐振器的滤波元件,能够实现音响反射部的层叠次数少的音响谐振器,作为音响谐振器和滤波元件是有用的。
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一种音响谐振器,其中具备:音响反射部(14),其形成在基板(11)上,层叠有至少1层低音响阻抗层(12)及至少1层高音响阻抗层(13),高音响阻抗层(13)的音响阻抗比低音响阻抗层(12)高;和音响谐振部(18),其形成在音响反射部(14)上,具有压电膜(16)。低音响阻抗层(12)中的至少1层由硅构成。 。
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