[发明专利]薄膜压电谐振器和滤波电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2005年8月24日在日本提交的在先日本专利申请2005-242660，并对其主张优先权，将其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种薄膜压电谐振器和一种滤波电路。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展以及向新系统过渡的实现，对于与各种发送和接收系统兼容的通信装置的需求不断增长。最重要的是，随着移动通信终端越来越先进复杂，各个通信装置中的组件个数也急剧增长。于是，减小组件大小以及过渡到模块结构变得非常重要。在无线电路的无源元件中，滤波电路构成了很大比例。因此，为了减小电路尺寸以及组件个数，需要将滤波器造得更小，并且具有模块结构。

常规滤波器的例子包括介质滤波器，SAW(声表面波)滤波器，以及LC滤波器。然而，最近认为具有薄膜体声波谐振器(薄膜压电谐振器)的滤波器最适于小尺寸模块结构。因为在这样的滤波器中使用压电振荡的谐振现象，即使将它们互相安排得很近，也不会导致产生干扰，不像使用电磁波的情形。于是，相比介质滤波器和LC滤波器，其更易于制造这种小尺寸类型的滤波器。

并且，由于在无线通信中使用比以前更高的频带，使用声表面波的SAW滤波器要求亚微米(submicron)处理，因此，很难以低成本制造SAW滤波器。

同时，由于具有薄膜压电谐振器的那些滤波器在压电膜的厚度方向使用纵向振动，通过减小所述压电膜的厚度可以容易地使用更高的频带作为工作频带。并且，在1μm级别的处理对于平面方向的处理(膜方向处理)已经足够。于是，能够避免作为使用更高频带的结果的产品成本增加。

此外，与SAW滤波器不同，薄膜压电谐振器的基板不必是压电基板。可以在半导体的Si基板或GaAs基板上形成薄膜压电谐振器，并且其能够利用LSI片单片地构成滤波器。

在这样的薄膜压电谐振器中，上谐振部分和下谐振部分与空气层相接触，从而包含受激发的弹性振动能量。由于空气的声阻抗与构成薄膜压电谐振器的谐振腔(resonator)的压电膜和电极的声阻抗之间存在很大差异，界面有效地反射所述弹性振动，并且在谐振部分中包含了弹性波能量。为了产生这样的结构，必须在谐振腔之下形成空腔。有几种形成所述空腔的方式。例如，在基板中预先嵌入牺牲层，并且在形成所述上下电极以及所述压电膜之后通过蚀刻去除所述牺牲层。可选地，在基板上形成所述谐振腔之后，通过在所述基板的底面上进行的蚀刻来去除所述基板(例如，如在“Appl.Phys.Lett.43(8)P750，K.M.Lakin”中公开)。

具有这样的空腔的中空结构机械强度较差。因此，可以将下电极设计为大于所述空腔，从而使得在中空结构中不会由于所述下电极形成梯级(step)(例如，如在“Appl.Phys.Lett.43(8)P750，K.M.Lakin”中公开)。

然而，通过这种方法，所述上下电极在空腔外部互相面对，并且面对部分起到寄生电容的作用。因此，所述压电谐振器的有效机电耦合系数(压电特征)变得更低。结果，反谐振频率变得更低。特别是，在通过蚀刻基板的底面形成所述空腔的情况下，由于空腔图形和电极图形之间的位置差异、被蚀刻空腔的形状差异，或者蚀刻处理中的变化导致反谐振频率变化。反谐振频率的变化不仅导致利用压电谐振器形成的带通滤波器的带移，还影响了中心频率的邻域中的滤波器形状。

发明内容

考虑到前述情形提出本发明，并且，本发明的目的在于提供一种薄膜压电谐振器以及一种滤波电路，所述滤波电路具有这样的谐振器结构，即使由于制造过程的变化导致在所述空腔和所述上下电极之间出现位置差异时，也不会导致反谐振频率的变动。

根据本发明第一方面的薄膜压电谐振器包括：具有空腔的基板，所述空腔从该基板的主面穿透到底面；在所述基板的主面上设置的下电极，用以覆盖所述空腔；在所述下电极上设置的压电膜，位于所述空腔上方；以及在所述压电膜上设置的上电极，其包括：主体部分，其在平面图上与所述空腔的一部分重叠，突起部分，其连接到所述主体部分，所述突起部分的一部分与所述空腔相重叠，而其剩余部分不与所述空腔重叠，却与所述下电极相重叠，在所述主体部分相对于所述突起部分的相对侧设置的扩展部分，以及连接部分，其连接所述主体部分和所述扩展部分，该连接部分被设置以使得至少它的一部分不与所述空腔相重叠，却与所述下电极相重叠，在与连接到所述主体部分的方向相垂直的方向上的所述突起部分的长度与在与连接到所述主体部分的方向相垂直的方向上的所述连接部分的长度基本上相同。

可以关于所述空腔的中心线对称地放置所述突起部分的所述剩余部分以及所述连接部分的所述部分。