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公開番号2025075530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023186766
出願日2023-10-31
発明の名称弾性波共振器および集積回路
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03H 9/17 20060101AFI20250508BHJP(基本電子回路)
要約【課題】単結晶のピエゾ薄膜を有する弾性波共振器および弾性波共振器を含む集積回路を提供する。
【解決手段】弾性波共振器1は、2次元電子ガスを発生させる積層膜110を含む第1電極11と、積層膜110に配置されているピエゾ薄膜20と、ピエゾ薄膜20を挟んで第1電極11と対向している第2電極12とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２次元電子ガスを発生させる積層膜を含む第１電極と、
前記積層膜に配置されているピエゾ薄膜と、
前記ピエゾ薄膜を挟んで前記第１電極と対向している第２電極と
を備える弾性波共振器。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記ピエゾ薄膜が、前記積層膜の原子配列を引き継いでエピタキシャル成長させた単結晶薄膜である、請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項３】
前記積層膜が、窒化ガリウム膜と窒化アルミニウムガリウム膜の積層構造を有する、請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項４】
前記第１電極が配置されている基板を更に備え、
前記第１電極が、前記基板の原子配列を引き継いだエピタキシャル成長により形成されている、請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項５】
前記基板と前記第１電極の間に空洞が形成されている、請求項４に記載の弾性波共振器。
【請求項６】
前記第１電極の前記ピエゾ薄膜との対向面に対して反対方向を向いた面、および前記第２電極の前記ピエゾ薄膜との対向面に対して反対方向を向いた面の、少なくともいずれかに配置された音響多層膜を更に備える、請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項７】
前記音響多層膜が前記第２電極に配置され、
前記音響多層膜の前記第２電極との対向面に対して反対方向を向いた面に配置された支持基板を更に備え、
前記第１電極の前記ピエゾ薄膜との対向面に対して反対方向を向いた面は、空間に面している、
請求項６に記載の弾性波共振器。
【請求項８】
基板と、
前記基板の主面の一定の領域に配置された結晶成長阻害膜と
を更に備え、
前記第１電極が、前記主面の前記結晶成長阻害膜が配置された領域を除いた残余の領域において、前記基板の原子配列を引き継いだエピタキシャル成長により形成されている、
請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項９】
前記第１電極と前記ピエゾ薄膜の積層構造を単位構造として、複数の前記単位構造を積層した構造体を有し、
前記構造体の最上層の前記単位構造の前記ピエゾ薄膜に前記第２電極が配置されている、
請求項１に記載の弾性波共振器。
【請求項１０】
複数の前記単位構造の少なくともいずれかの前記第１電極に電気的に接続された配線を更に備える、請求項９に記載の弾性波共振器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波共振器および集積回路に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、ＧＨｚ帯のなどの高い周波数を使用するデバイス（以下、「高周波用デバイス」とも称する。）の開発が行われている。高周波用デバイスでは、広い周波数帯から特定の周波数の信号を取り出す高周波（Radio Frequency：ＲＦ）フィルタとして、弾性波フィルタが使用されている。弾性波フィルタに、表面弾性波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）を利用したＳＡＷフィルタ、ピエゾ部を伝わる弾性波（Bulk Acoustic Wave：ＢＡＷ）を利用したＢＡＷフィルタが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－５１０００号公報
【０００４】
［概要］
ＢＡＷフィルタに、ピエゾ薄膜を２つの電極で挟んだ構造の弾性波共振器が使用されている。単結晶のピエゾ薄膜は、逆圧電効果（電圧による変位量の割合）による変位量が大きい。このため、単結晶のピエゾ薄膜を用いることにより、ＲＦフィルタの帯域幅の増大およびＱ値の向上を実現できる。
【０００５】
本開示の目的は、単結晶のピエゾ薄膜を有する弾性波共振器および弾性波共振器を含む集積回路を提供することにある。
【０００６】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、２次元電子ガスを発生させる積層膜を含む第１電極と、積層膜に配置されているピエゾ薄膜と、ピエゾ薄膜を挟んで第１電極と対向している第２電極を備える弾性波共振器である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
図２Ａは、第１の実施形態に係る弾性波共振器に配線を接続した構成を示す模式的な平面図である。
図２Ｂは、図２ＡのＩＩ－ＩＩ方向に沿った断面図である。
図３Ａは、第１の実施形態に係る弾性波共振器を含むフィルタの構成を示す模式的な平面図である。
図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ方向に沿った断面図である。
図４は、弾性波共振器によりフィルタを構成した例を示す回路図である。
図５は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
図６は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
図７は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。
図８は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。
図９は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その５）。
図１０は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その６）。
図１１は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その７）。
図１２は、第１の実施形態に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その８）。
図１３は、第２の実施形態に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
図１４は、第２の実施形態の変形例に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
図１５は、第２の実施形態の変形例に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
図１６は、第２の実施形態の変形例に係る弾性波共振器の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
図１７は、第３の実施形態に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
図１８は、第４の実施形態に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
図１９は、第４の実施形態に係る弾性波共振器に配線を接続した構成を示す模式的な断面図である。
図２０は、第４の実施形態に係る弾性波共振器の他の構成を示す模式的な断面図である。
図２１は、その他の実施形態に係る弾性波共振器の構成を示す模式的な断面図である。
【０００８】
［詳細な説明］
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置および接続形態は、一例であり、本開示に限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。さらに、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の実施形態およびその変形例には、同様の構成要素が含まれている場合があり、同様の構成要素には共通の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る弾性波共振器１は、図１に示すように、積層膜１１０を含む第１電極１１と、積層膜１１０に配置されているピエゾ薄膜２０と、ピエゾ薄膜２０を挟んで第１電極１１と対向している第２電極１２を備える。積層膜１１０は、２次元電子ガス（Two Dimensional Electron Gas：２ＤＥＧ）を発生させる。以下において、第１電極１１と第２電極１２のそれぞれを限定しない場合は、「電極１０」と表記する。
【００１０】
弾性波共振器１は、ピエゾ薄膜２０の内部を伝搬する弾性波を利用したＢＡＲ（Bulk Acoustic Resonator）型の弾性波共振器（以下において「ＢＡＲ型共振器」とも表記する。）である。弾性波共振器１では、電極１０によって電気信号を印加することにより、ピエゾ薄膜２０に弾性波が励起される。励起された弾性波は、電極１０とピエゾ薄膜２０の間を往復する。ＢＡＲ型共振器では、弾性波がピエゾ薄膜２０の厚さ方向に伝搬する。厚さ方向は、第１電極１１と第２電極１２の相互間に向かう方向である。
（【００１１】以降は省略されています）

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