(57)【要約】【課題】圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】下部電極３１と上部電極３３との間に圧電層３２を有する共振子３が支持基板１の一表面側に形成され、支持基板１に、共振子３の下部電極３１における支持基板１側の表面を露出させる空洞１ａが形成されている。圧電層３２の圧電材料がＰＺＴ系材料であり、圧電層３２は、平面視における全域が下部電極３１上に形成されている。支持基板１は、互いに厚さが異なる上層基板１１と下層基板１２との積層構造を有し、上層基板１１が、単結晶ＭｇＯ基板からなるとともに、下層基板１２に比べて薄く、且つ、空洞１ａが、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより上層基板１１の厚み方向に貫設された断面台形状の開口部１１ａにより構成されている。【選択図】      図１
2010147869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と上部電極との間に圧電層を有する共振子が支持基板の一表面側に形成され、支持基板に、共振子の下部電極における支持基板側の表面を露出させる空洞が形成されてなるＢＡＷ共振装置であって、圧電層の圧電材料がＰＺＴ系材料もしくはＫＮＮ系材料であり、圧電層は、平面視における全域が下部電極上に形成され、支持基板は、互いに厚さが異なる上層基板と下層基板との積層構造を有し、支持基板において相対的に共振子に近い側にある上層基板が、単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなるとともに、相対的に共振子から遠い側にある下層基板に比べて薄く、且つ、前記空洞が、少なくとも、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより上層基板の厚み方向に貫設された断面台形状の開口部により構成されてなることを特徴とするＢＡＷ共振装置。
【請求項２】
前記下層基板は、単結晶Ｓｉ基板からなることを特徴とする請求項１記載のＢＡＷ共振装置。
【請求項３】
前記下層基板は、厚み方向に貫設され前記開口部に連通する貫通孔を有し、当該貫通孔は、前記厚み方向において開口サイズが一様な垂直孔であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＢＡＷ共振装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載のＢＡＷ共振装置の製造方法であって、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板の一表面上に共振子を形成する共振子形成工程と、共振子形成工程の後で前記単結晶基板を他表面側から薄肉化することで所定厚さの上層基板を形成する薄肉化工程と、薄肉化工程の後で上層基板に共振子側とは反対側から前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成する開口部形成工程と、開口部形成工程の後で上層基板と下層基板とを接合することで支持基板を形成する基板接合工程とを備えることを特徴とするＢＡＷ共振装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載のＢＡＷ共振装置の製造方法であって、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板と下層基板とを接合する基板接合工程と、基板接合工程の後で前記単結晶基板を下層基板側とは反対側の一表面側から薄肉化することで上層基板を形成する薄肉化工程と、薄肉化工程の後で上層基板の前記一表面上に共振子を形成する共振子形成工程と、共振子形成工程の後で下層基板における上層基板側とは反対側から上層基板に到達する前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔形成工程の後で前記貫通孔を通して上層基板に前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成するウェットエッチング工程とを備えることを特徴とするＢＡＷ共振装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電層の厚み方向の縦振動モードを利用する共振子を備えたＢＡＷ（Bulk  Acoustic  Wave）共振装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機などの移動体通信機器の分野において、２ＧＨｚ以上の高周波帯で利用する高周波フィルタに適用可能なＦＢＡＲ（Film  Bulk  Acoustic  Resonator）型のＢＡＷ共振装置が各所で研究開発されている。
【０００３】
また、この種のＢＡＷ共振装置と同様の構造を有する強誘電体薄膜装置として、例えば、図６（ｂ）に示すように、単結晶Ｓｉ基板からなる支持基板１０１と、支持基板１０１の一表面側に形成されＰｔ膜からなる下部電極１３１、ＰＺＴ薄膜からなる強誘電体薄膜１３２、Ｐｔ膜からなる上部電極１３３の積層構造を有する振動部１３０とを備え、支持基板１０１の上記一表面と振動部１３０の下部電極１３１との間に空隙１４１が形成されてなるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここにおいて、図６（ｂ）に示した強誘電体薄膜装置の製造にあたっては、図６（ａ）に示すように単結晶Ｓｉ基板からなる支持基板１０１の上記一表面上に当該支持基板１０１の平面サイズよりも小さな平面サイズの単結晶ＭｇＯ薄板もしくは単結晶ＳＴＯ薄板からなる犠牲薄板１２０を接着し、その後、下部電極１３１、強誘電体薄膜１３２、上部電極１３３を順次形成してから、犠牲薄板１２０を選択的にエッチング除去することにより空隙１４１を形成している。
【０００４】
また、従来から、図７に示すように、下部電極３１’と上部電極３３’との間に圧電層３２’を有する共振子３’が支持基板１’の一表面側に形成され、支持基板１’に、共振子３’の下部電極３１’における支持基板１’側の表面を露出させる空洞１ａ’が形成されてなるＢＡＷ共振装置であって、支持基板１’が単結晶Ｓｉ基板からなる上層基板１１’と単結晶Ｓｉ基板からなる下層基板１２’との積層構造を有し、空洞１ａ’が共振子３’に近い側の上層基板１１’の厚み方向に貫設された開口部１１ａ’により構成されてなるＢＡＷ共振装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
図７に示した構成のＢＡＷ共振装置では、支持基板１’全体よりも薄い上層基板１１’のみに開口部１１ａ’を形成するので、開口部１１ａ’の寸法変換差を小さくすることができて小型化を図れ、しかも、製造時に上層基板１１’の裏面側からのエッチングにより開口部１１ａ’を形成するので、支持基板１’の表面側からのエッチングにより空洞１ａ’を形成した構造に比べて、堅牢化を図れる。
【０００６】
なお、上記特許文献２には、支持基板１’の上記一表面側に共振子３’を複数個形成してフィルタ（ＢＡＷフィルタ）を構成することも記載されている。
【０００７】
また、図７に示した構成のＢＡＷ共振装置では、圧電層３２’の圧電材料としてＡｌＮを採用し、支持基板１’の材料としてＳｉを採用しているが、ＵＷＢ（Ultra  Wide  Band）用フィルタに応用する場合、圧電層３２’の圧電材料として、帯域幅が中心周波数に対して４〜５％しか広帯域化できないＡｌＮに比べて中心周波数に対して１０％程度の帯域幅を得ることが可能な鉛系圧電材料（例えば、ＰＺＴ、ＰＭＮ−ＰＺＴなど）を採用し、圧電層３２’の結晶性を向上させるために支持基板１’の材料としてＭｇＯもしくはＳＴＯ（：ＳｒＴｉＯ３）を採用することが考えられる。
【特許文献１】特開平８−７８７３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９５２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の図６に示した構成の強誘電体薄膜装置をＢＡＷ共振装置に応用する場合、Ｐｔ膜からなる下部電極１３１、ＰＺＴ薄膜からなる強誘電体薄膜１３２、Ｐｔ膜からなる上部電極１３３それぞれの膜厚を適宜変更すればよいが、製造時に、支持基板１０１の上記一表面上に局所的に犠牲薄板を接着した後に、支持基板１０１の上記一表面側にＰＺＴ薄膜からなる強誘電体薄膜１３２を形成することになるので、ＰＺＴ薄膜の成膜方法の自由度が低く、その上、結晶性の良好なＰＺＴ薄膜を得るのが難しくて所望の機械的品質係数（Ｑ値）が得られず、ＰＺＴ薄膜の結晶性の改善による機械的品質係数の向上が望まれていた。
【０００９】
また、図７に示した構成のＢＡＷ共振装置では、単結晶Ｓｉ基板からなる上層基板１１’上に共振子３’が形成されており、しかも、共振子３’における圧電層３２’が、所定形状の下部電極３１’と上層基板１１’とに跨る形で形成されているので、結晶性の良好な圧電層３２’を得るのが難しく、圧電層３２’の結晶性の改善が望まれていた。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、下部電極と上部電極との間に圧電層を有する共振子が支持基板の一表面側に形成され、支持基板に、共振子の下部電極における支持基板側の表面を露出させる空洞が形成されてなるＢＡＷ共振装置であって、圧電層の圧電材料がＰＺＴ系材料もしくはＫＮＮ系材料であり、圧電層は、平面視における全域が下部電極上に形成され、支持基板は、互いに厚さが異なる上層基板と下層基板との積層構造を有し、支持基板において相対的に共振子に近い側にある上層基板が、単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなるとともに、相対的に共振子から遠い側にある下層基板に比べて薄く、且つ、前記空洞が、少なくとも、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより上層基板の厚み方向に貫設された断面台形状の開口部により構成されてなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、圧電層の圧電材料がＰＺＴ系材料もしくはＫＮＮ系材料であるので、圧電層がＡｌＮにより形成されている場合に比べて電気機械結合係数を大きくすることができ、また、支持基板に、共振子の下部電極における支持基板側の表面を露出させる空洞が形成されるものであることにより、製造時に共振子を支持基板上に直接形成することができ、しかも、圧電層は、平面視における全域が下部電極上に形成されているので、圧電層をスパッタ法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法のいずれでも容易に形成することができ、支持基板のうち共振子の下地となる上層基板が単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板により形成されているので、圧電層の結晶性を向上させることができ、機械的品質係数を向上させることが可能となり、更に、下層基板に比べて薄い上層基板の裏面側から開口部を形成するので、小型化および堅牢化を図れる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記下層基板は、単結晶Ｓｉ基板からなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記下層基板を前記上層基板と同様に単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板により構成する場合に比べて、低コスト化を図れる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記下層基板は、厚み方向に貫設され前記開口部に連通する貫通孔を有し、当該貫通孔は、前記厚み方向において開口サイズが一様な垂直孔であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記下層基板の貫通孔を通して前記上層基板に前記開口部を形成することにより当該貫通孔と前記開口部とで前記空洞を構成することができ、当該貫通孔が垂直孔であるから、小型化を図れる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２記載のＢＡＷ共振装置の製造方法であって、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板の一表面上に共振子を形成する共振子形成工程と、共振子形成工程の後で前記単結晶基板を他表面側から薄肉化することで所定厚さの上層基板を形成する薄肉化工程と、薄肉化工程の後で上層基板に共振子側とは反対側から前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成する開口部形成工程と、開口部形成工程の後で上層基板と下層基板とを接合することで支持基板を形成する基板接合工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板の一表面上に共振子を形成した後、前記単結晶基板を他表面側から薄肉化することで所定厚さの上層基板を形成し、その後、上層基板に共振子側とは反対側から前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成し、その後、上層基板と下層基板とを接合することで支持基板を形成するので、圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置を提供することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３記載のＢＡＷ共振装置の製造方法であって、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板と下層基板とを接合する基板接合工程と、基板接合工程の後で前記単結晶基板を下層基板側とは反対側の一表面側から薄肉化することで上層基板を形成する薄肉化工程と、薄肉化工程の後で上層基板の前記一表面上に共振子を形成する共振子形成工程と、共振子形成工程の後で下層基板における上層基板側とは反対側から上層基板に到達する前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔形成工程の後で前記貫通孔を通して上層基板に前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成するウェットエッチング工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、上層基板の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板と下層基板とを接合し、その後、前記単結晶基板を下層基板側とは反対側の一表面側から薄肉化することで上層基板を形成し、その後、上層基板の上記一表面上に共振子を形成し、その後、下層基板における上層基板側とは反対側から上層基板に到達する前記貫通孔を形成し、続いて、前記貫通孔を通して上層基板に前記開口部をエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成するので、圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明では、圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化を図れるという効果がある。
【００２２】
請求項４，５の発明では、圧電層の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態のＢＡＷ共振装置は、図１に示すように、支持基板１の一表面側に下部電極３１と上部電極３３との間に圧電層３２を有する複数個（本実施形態では、８個であるが、図１には、４個のみ図示してある）の共振子３が形成されるとともに、平面視において各共振子３を取り囲む絶縁層４が形成され、支持基板１に、共振子３の下部電極３１における支持基板１側の表面を露出させる複数の断面台形状の空洞１ａがエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されている。なお、絶縁層４には、上部電極３３と圧電層３２との接触面積を規定するための開孔部４ａが形成されている。
【００２４】
また、本実施形態のＢＡＷ共振装置は、上述の複数個の共振子３が図２に示すラダー型フィルタを構成するように接続されており、２ＧＨｚ以上の高周波帯においてカットオフ特性が急峻で且つ帯域幅の広いフィルタ、例えば、ＵＷＢ用フィルタとして用いることができる。
【００２５】
各共振子３は、支持基板１の上記一表面側に形成された下部電極３１と、下部電極３１における支持基板１側とは反対側に形成された圧電層３２と、圧電層３２における下部電極３１側とは反対側に形成された上部電極３３とを有しており、下部電極３１と下部電極３１直下の媒質との音響インピーダンス比を大きくすることにより支持基板１側へバルク弾性波のエネルギの伝搬を抑制するようにしてある。要するに、本実施形態のＢＡＷ共振装置は、支持基板１に空洞１ａが形成されているＦＢＡＲにより構成されている。
【００２６】
図２に示した例では、下部電極３１同士が電気的に接続された２個１組の共振子３の組を複数組（本実施形態では、４組）備えており、各組の２個の共振子３では、下部電極３１と圧電層３２とが連続して形成される一方で上部電極３３同士が絶縁分離されるようにパターニングされている。ここにおいて、隣り合う組間では、隣接する２個の共振子３の上部電極３３同士が上部電極３３と連続して形成された金属配線３４を介して電気的に接続されている。また、各組の２個の共振子３に跨って形成された圧電層３２のうち下部電極３１と上部電極３３との両方と接する領域が各共振領域を構成している。
【００２７】
本実施形態のＢＡＷ共振装置は、圧電層３２の圧電材料として、ＰＺＴを採用しており、圧電層３２は、（００１）配向のＰＺＴ薄膜からなる圧電薄膜により構成されている。ここで、図１には図示していないが、下部電極３１と圧電層３２との間に、圧電層３２の配向を制御するためのシード層としてＳＲＯ層を形成することが望ましい。また、本実施形態では、圧電層３２の圧電材料として、ＰＺＴを採用しているが、ＰＺＴ系材料であれば、ＰＺＴに限らず、不純物を添加したＰＺＴやＰＭＮ−ＰＺＴなどでもよく、圧電材料がＡｌＮやＺｎＯである場合に比べて、電気機械結合係数を大きくすることができる。また、圧電層３２の圧電材料としては、ＰＺＴ系材料に限らず、例えば、鉛フリーのＫＮＮ（Ｋ０．５Ｎａ０．５ＮｂＯ３）や、ＫＮ（ＫＮｂＯ３）、ＮＮ（ＮａＮｂＯ３）、ＫＮＮに不純物（例えば、Ｌｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｃｕなど）を添加したものなどのＫＮＮ系材料を用いてもよい。
【００２８】
ところで、圧電層３２は、平面視における全領域が下部電極３１上に形成されており、圧電層３２の外周線は、下部電極３１の外周線よりも内側に位置している。
【００２９】
また、本実施形態のＢＡＷ共振装置では、下部電極３１の金属材料としてＰｔを採用しているが、下部電極３１の材料はＰｔに限定するものではなく、後述の上層基板１１に開口部１１ａを形成する際のエッチング液に対して耐性を有し、圧電層３２の圧電材料との格子定数差の小さな金属材料であればよい。また、上部電極３３の金属材料としてＡｌを採用しているが、Ａｌに限らず、例えば、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｕなどを採用すれば、上部電極３３の金属材料が代表的な電極材料であるＡｕの場合に比べて、上部電極３３の機械的品質係数を高めることができ、共振子３全体の機械的品質係数を高めることが可能となる。
【００３０】
また、絶縁層４の材料としては、ＳｉＯ２を採用しているが、ＳｉＯ２に限らず、例えば、Ｓｉ３Ｎ４を採用してもよい。また、絶縁層４は、単層構造に限らず、多層構造でもよく、例えば、ＳｉＯ２からなる第１の絶縁膜とＳｉ３Ｎ４膜からなる第２の絶縁膜との積層膜でもよい。
【００３１】
なお、本実施形態のＢＡＷ共振装置では、共振子３の共振周波数を４ＧＨｚに設定してあり、下部電極３１の厚みを１００ｎｍ、圧電層３２の厚みを３００ｎｍ、上部電極３３の厚みを１００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、共振周波数を３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの範囲で設計する場合には、圧電層３２の厚みは２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲で適宜設定すればよい。
【００３２】
ところで、支持基板１は、互いに厚さが異なる上層基板１１と下層基板１２との積層構造を有し、支持基板１において相対的に共振子３に近い側にある上層基板１１が、単結晶ＭｇＯ基板からなるとともに、相対的に共振子３から遠い側にある下層基板１２に比べて薄くなっている。なお、本実施形態では、上層基板１１の厚さを１００μｍ、下層基板１２の厚さを３００μｍに設定してあるが、これらの厚さは一例であり、特に限定するものではない。
【００３３】
また、支持基板１は、上述の空洞１ａが、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより上層基板１１の厚み方向に貫設された断面台形状の開口部１１ａにより構成されている。
【００３４】
ここにおいて、上層基板１１としては、単結晶ＭｇＯ基板を用いているが、単結晶ＳＴＯ基板を用いてもよい。また、下層基板１２としては、単結晶Ｓｉ基板を用いているが、単結晶ＭｇＯ基板や単結晶ＳＴＯ基板を用いてもよい。なお、上層基板１１および下層基板１２それぞれは、主表面（図１（ｂ）における上面）が（００１）面のものを用いている。
【００３５】
以上説明した本実施形態のＢＡＷ共振装置によれば、圧電層３２の圧電材料がＰＺＴ系材料もしくはＫＮＮ系材料であるので、圧電層３２がＡｌＮにより形成されている場合に比べて電気機械結合係数を大きくすることができる。また、本実施形態のＢＡＷ共振装置によれば、支持基板１に、共振子３の下部電極３１における支持基板１側の表面を露出させる空洞１ａが形成されるものであることにより、製造時に共振子３を支持基板１上に直接形成することができ、しかも、圧電層３２の平面視における全域が下部電極３１上に形成されているので、圧電層３２をスパッタ法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法のいずれでも容易に形成することができ、支持基板１のうち共振子３の下地となる上層基板１１が単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板により形成されているので、圧電層３２の結晶性を向上させることができ、機械的品質係数を向上させることが可能となる。また、本実施形態のＢＡＷ共振装置によれば、下層基板１２に比べて薄い上層基板１１の裏面側から開口部１１ａを形成するので、開口部１ａの形成に要するエッチング時間を短縮できて小型化を図れるとともに、堅牢化を図れる。このエッチング時間の短縮により空洞１ａ形成時に圧電層３２および上部電極３３にエッチングダメージが発生するのを防止でき、機械的品質係数の低下や断線を防止することができる。また、本実施形態のＢＡＷ共振装置では、下層基板１２が単結晶Ｓｉ基板により構成されているので、下層基板１２を上層基板１１と同様に単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板により構成する場合に比べて、低コスト化を図れる。
【００３６】
以下、本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、上層基板１１の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板１１Ａの一表面上に共振子３を形成する共振子形成工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、共振子形成工程は、単結晶基板１１Ａの上記一表面側の全面に下部電極３１の基礎となる第１の金属膜（例えば、Ｐｔ膜など）をスパッタ法やＥＢ蒸着法やＣＶＤ法などにより形成する第１の金属膜形成工程と、第１の金属膜形成工程の後で単結晶基板１１Ａの上記一表面側の全面に圧電層３２の基礎となるＰＺＴ薄膜からなる圧電材料層をスパッタ法やゾルゲル法やＣＶＤ法などにより形成する圧電材料層形成工程と、圧電材料層形成工程の後でフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して圧電材料層をパターニングすることで当該圧電材料層の一部からなる圧電層３２を形成する圧電材料層パターニング工程と、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１の金属膜をパターニングすることにより第１の金属膜の一部からなる下部電極３１を形成する第１金属膜パターニング工程と、第１金属膜パターニング工程の後で単結晶基板１１Ａの上記一表面側の全面に例えばＳｉＯ２膜からなる絶縁層４をスパッタ法やＣＶＤ法などにより形成する絶縁層形成工程と、絶縁層形成工程の後でフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して絶縁層４に開孔部４ａを形成する絶縁層パターニング工程と、絶縁層パターニング工程の後で単結晶基板１１Ａの上記一表面側の全面に上部電極３３および金属配線３４の基礎となる第２の金属膜（例えば、Ｐｔ膜など）をスパッタ法やＥＢ蒸着法やＣＶＤ法などにより形成する第２の金属膜形成工程と、第２の金属膜形成工程の後でフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第２の金属膜の一部からなる上部電極３３および金属配線３４を形成する第２金属膜パターニング工程とで構成されている。なお、共振子形成工程では、第１の金属膜形成工程と圧電材料層形成工程との間に、圧電材料層の配向を制御するためのシード層としてＳＲＯ層を形成するシード層形成工程を設けてもよい。
【００３８】
上述の共振子形成工程の後、単結晶基板１１の上記一表面側にレジスト層からなる接着層１３を介して単結晶Ｓｉ基板からなるハンドリング用基板１４を張り合わせるハンドリング用基板張り合わせ工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。
【００３９】
上述のハンドリング基板張り合わせ工程の後、単結晶基板１１Ａを他表面側から薄肉化することで所定厚さの上層基板１１形成する薄肉化工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。ここで、薄肉化工程では、例えば、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法などにより単結晶基板１１Ａを薄肉化し、研磨によるダメージ層を除去するためのウェットエッチングを行えばよい。
【００４０】
上述の薄肉化工程の後、上層基板１１に共振子３側とは反対側から開口部１１ａをエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成する開口部形成工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、開口部形成工程では、フォトリソグラフィ技術を利用して単結晶基板１１の他表面側に開口部１１ａ形成用にパターニングされたレジスト層からなるマスク層１５を形成してから、単結晶基板１１を上記他表面側から所定のエッチング液を用いて異方性エッチングする。なお、単結晶基板１１Ａとして単結晶ＭｇＯ基板を採用している場合には、所定のエッチング液として燐酸系溶液（例えば、燐酸水溶液など）を用いればよい。
【００４１】
上述の開口部形成工程の後、マスク層層１５を除去してから、上層基板１１と単結晶Ｓｉ基板からなる下層基板１２とを接合することで支持基板１を形成する基板接合工程を行うことによって、図３（ｅ）に示す構造を得る。なお、基板接合工程では、例えば、金属−金属（例えば、Ａｕ−Ａｕ）の常温接合や、ＡｕＳｎを利用した共晶接合などにより上層基板１１と下層基板１２とを接合すればよいが、接合方法は特に限定するものではない。
【００４２】
上述の基板接合工程の後、ハンドリング用基板１４および接着層１３を剥離することによって、図３（ｆ）に示す構造のＢＡＷ共振装置を得る。
【００４３】
上述のＢＡＷ共振装置の製造にあたっては、上述の単結晶基板１１Ａ、ハンドリング用基板１４、下層基板１２としてウェハを用いてウェハレベルで多数のＢＡＷ共振装置を形成した後、ダイシング工程で個々のＢＡＷ共振装置に分割すればよい。ところで、本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造にあたっては、開口部形成工程において各組の２個の共振子３ごとに上層基板１１に開口部１１ａを形成するようにしているので、開口部１１ａを各共振子３ごとに１つずつ形成する場合に比べて、ＢＡＷ共振装置全体の小型化を図れる。また、本実施形態のＢＡＷ共振装置は、２個の共振子３を複数組備えているが、共振子３の組は１組でもよく、また、ＢＡＷ共振装置は、１個の共振子３のみを備えたものでもよい。
【００４４】
以上説明した本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造方法によれば、上層基板１１の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板１１Ａの上記一表面上に共振子３を形成した後、単結晶基板１１Ａを上記他表面側から薄肉化することで所定厚さの上層基板１１を形成し、その後、上層基板１１に共振子３側とは反対側から開口部１１ａをエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成し、その後、上層基板１１と下層基板１２とを接合することで支持基板１を形成するので、圧電層３２の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置を提供することができる。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態のＢＡＷ共振装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、支持基板１における下層基板１２が、厚み方向に貫設され上層基板１１の開口部１１ａに連通する貫通孔１２ａを有しており、上層基板１１の開口部１１ａと下層基板１２の貫通孔１２ａとで共振子３の下部電極３１を露出させる空洞１ａを構成している点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
ところで、本実施形態のＢＡＷ共振装置では、下層基板１２の貫通孔１２ａが、下層基板１２の厚み方向において開口サイズが一様な垂直孔となっているので、下層基板１２の貫通孔１２ａを通して上層基板１１に開口部１１ａを形成することにより当該貫通孔１２ａと開口部１１ａとで空洞１ａを構成することができ、当該貫通孔１２ａが垂直孔であるから、小型化を図れる。
【００４７】
以下、本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造方法について図５を参照しながら説明するが、実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００４８】
まず、上層基板１１の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる単結晶基板と単結晶Ｓｉ基板からなる下層基板１２とを接合する基板接合工程を行い、続いて、上記単結晶基板を下層基板１２側とは反対側の一表面側から薄肉化する薄肉化工程を行うことで上層基板１１を形成することによって、図５（ａ）に示す構造を得る。ここで、薄肉化工程では、例えば、ＣＭＰ法などにより上記単結晶基板を上記一表面側から薄肉化し、研磨によるダメージ層を除去するためのウェットエッチングを行えばよい。
【００４９】
上述の薄肉化工程の後、上層基板１１の上記一表面上に共振子３を形成する共振子形成工程を行うことによって、図５（ｂ）に示す構造を得る。なお、共振子形成工程については、実施形態１において説明した共振子形成工程における単結晶基板１１Ａが支持基板１に代わるだけなので、説明を省略する。
【００５０】
上述の共振子形成工程の後、下層基板１２における上層基板１１側とは反対側から上層基板１１の他表面に到達する垂直孔からなる貫通孔１２ａを形成する貫通孔形成工程を行うことによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、貫通孔形成工程では、下層基板１２における上層基板１１側とは反対側に貫通孔１２ａ形成用にパターニングされたレジスト層からなるマスク層１７を形成するとともに上層基板１１の上記一表面側の全面にレジスト層からなるマスク層１８を形成してから、下層基板１２に対して貫通孔１２ａを例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いた異方性エッチング技術を利用して形成している。
【００５１】
上述の貫通孔形成工程の後、下層基板１２の貫通孔１２ａを通して上層基板１１に開口部１１ａをエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成するウェットエッチング工程を行うことによって、図５（ｄ）に示す構造を得る。
【００５２】
上述のウェットエッチング工程の後、各マスク層１７，１８を除去するマスク層除去工程を行うことによって、図５（ｅ）に示す構造のＢＡＷ共振装置を得る。
【００５３】
上述のＢＡＷ共振装置の製造にあたっては、上記単結晶基板、下層基板１２としてウェハを用いてウェハレベルで多数のＢＡＷ共振装置を形成した後、ダイシング工程で個々のＢＡＷ共振装置に分割すればよい。
【００５４】
以上説明した本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造方法によれば、上層基板１１の基礎となる単結晶ＭｇＯ基板もしくは単結晶ＳＴＯ基板からなる上記単結晶基板と下層基板１２とを接合し、その後、上記単結晶基板を下層基板１２側とは反対側の上記一表面側から薄肉化することで上層基板１１を形成し、その後、上層基板１１の上記一表面上に共振子３を形成し、その後、下層基板１２における上層基板１１側とは反対側から上層基板１１に到達する貫通孔１２ａを形成し、続いて、貫通孔１２ａを通して上層基板１１に開口部１１ａをエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成するので、圧電層３２の結晶性を向上させることができて機械的品質係数を向上でき、且つ、小型化および堅牢化が可能なＢＡＷ共振装置を提供することができる。また、本実施形態のＢＡＷ共振装置の製造方法では、実施形態１で説明したハンドリング用基板１４（図３（ｂ）参照）を用いる必要がないので、製造コストの低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１のＢＡＷ共振装置を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は要部概略断面図である。
【図２】同上のＢＡＷ共振装置の回路図である。
【図３】同上のＢＡＷ共振装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態１のＢＡＷ共振装置を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は要部概略断面図である。
【図５】同上のＢＡＷ共振装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】従来例の強誘電体薄膜装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図７】従来のＢＡＷ共振装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  支持基板
１ａ  空洞
３  共振子
１１  上層基板
１１ａ  開口部
１２  下層基板
３１  下部電極
３２  圧電層
３３  上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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