(57)【要約】【課題】圧電体薄膜の膜厚が不均一化になることを抑制することができるバルク弾性波装置の製造方法を提供する。【解決手段】圧電体基板を含む第１の板状構造体と支持基板を含む第２の板状構造体とを接合し（ステップＳ１０２）、第１の板状構造体と第２の板状構造体とを接合した状態を維持したまま圧電体基板を除去加工し圧電体薄膜にする（ステップＳ１０３）ことを経て、圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部をキャビティによって支持基板から離隔させた圧電薄膜共振子を製造する。さらに、圧電体基板を除去加工する前に最終的にキャビティとなることが予定された予定領域を犠牲体で埋め（ステップＳ１０１）、圧電体基板を除去加工した後に犠牲体を除去する（ステップＳ１０４）。【選択図】図１
2010136317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部、圧電体薄膜の少なくとも一方の主面にＩＤＴ電極を設けた励振部又は圧電体薄膜の少なくとも一方の主面に主面に平行な方向に分離した電極膜を設けた構造体の電極膜の間にある励振部をキャビティによって支持基板から離隔させたバルク弾性波装置の製造方法であって、
(a) 圧電体基板を含む第１の板状構造体と前記支持基板を含む第２の板状構造体とを接合する工程と、
(b) 前記圧電体基板を除去加工する前に最終的に前記キャビティとなることが予定された３次元領域である予定領域を犠牲体で埋める工程と、
(c) 前記第１の板状構造体と前記第２の板状構造体とを接合した状態を維持したまま前記圧電体基板を除去加工し前記圧電体薄膜にする工程と、
(d) 前記圧電体基板を除去加工した後に前記犠牲体を除去する工程と、
を備えるバルク弾性波装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、
前記工程(b)は、
(b-1) バルク弾性波装置の製造の途上で現れる面であって内部が前記予定領域である孔が露出している面に前記犠牲体を構成する材料で構成される犠牲体材料膜を前記予定領域が隙間なく埋まるように形成する工程と、
(b-2) 前記予定領域の外部に形成された前記犠牲体材料膜が除去されるまで前記犠牲体材料膜を研磨する工程と、
を備える、
バルク弾性波装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、
前記工程(b)は、
(b-1) バルク弾性波装置の製造の途上で現れる面であって前記予定領域と接触する面の前記予定領域と接触する範囲に前記犠牲体を構成する材料で構成される犠牲体材料膜を前記予定領域が隙間なく埋まり前記予定領域と接触する面と垂直な方向にはみ出すように形成する工程と、
(b-2) 前記犠牲体材料膜を形成した面に別の膜をさらに形成する工程と、
(b-3) 前記予定領域の外部にはみ出して形成された前記犠牲体材料膜が除去されるまで前記犠牲体材料膜及び前記別の膜を研磨する工程と、
を備えるバルク弾性波装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、
前記工程(b)は、
前記予定領域に存在する物質を改質して前記犠牲体に転換する、
バルク弾性波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部、圧電体薄膜の少なくとも一方の主面にＩＤＴ電極を設けた励振部又は圧電体薄膜の少なくとも一方の主面に主面に平行な方向に分離した電極膜を設けた構造体の電極膜の間にある励振部をキャビティによって支持基板から離隔させたバルク弾性波装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部を備えるバルク弾性波装置は、特許文献１に示すように、支持基板の上に下部電極膜、圧電体薄膜及び上部電極膜をスパッタ蒸着、化学的気相蒸着等の付加加工により順次形成することにより製造されるのが一般的である。
【０００３】
しかし、特許文献１に示すバルク弾性波装置の製造方法では、圧電体薄膜を構成する圧電材料や圧電体薄膜における結晶方位は、下地となる下部電極膜の上に形成可能なものに限られる。すなわち、特許文献１に示すバルク弾性波装置の製造方法では、圧電体薄膜を構成する圧電材料や圧電体薄膜における結晶方位の選択の自由度が低く、所望の特性を有するバルク弾性波装置を製造することが困難な場合がある。
【０００４】
このことは、圧電体薄膜の少なくとも一方の主面にＩＤＴ電極を設けた励振部を備えるバルク弾性波装置においても同様である。すなわち、当該バルク弾性波装置においても、圧電体薄膜を構成する圧電材料や圧電体薄膜における結晶方位は、下地の上に形成可能なものに限られる。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献２は、圧電体基板を含む第１の板状構造体と支持基板を含む第２の板状構造体とを接合してから圧電体基板を除去加工することによりバルク弾性波装置を製造することを提案している。特許文献２に示すバルク弾性波装置の製造方法では、圧電体薄膜を構成する圧電材料や圧電体薄膜における結晶方位の選択の自由度が高く、所望の特性を有するバルク弾性波装置を製造することが容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６９５９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２８３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に示すバルク弾性波装置の製造方法には、図３７の断面図に示すように、除去加工のときにキャビティ９０６の上方にある圧電体薄膜９２６が湾曲し、除去加工後に圧電体薄膜９２６の膜厚が不均一になるという問題がある。このように圧電体薄膜の膜厚が不均一となると、励振部が複数の共振周波数で共振し、スプリアスの原因となる。
【０００８】
除去加工のときの圧電体薄膜の湾曲は、電極膜の膜厚が圧電体薄膜の膜厚と比較して無視できないため圧電体薄膜に大きな応力が生じること、除去加工により圧電体薄膜の膜厚が変化すると圧電体薄膜の膜厚と電極膜の膜厚との比が変化し当該応力の大きさが変化すること等の原因により生じる。圧電体薄膜の湾曲の程度は、圧電体薄膜の膜厚、電極膜の膜厚、キャビティの平面寸法等の要因によって変化するため、圧電体薄膜の膜厚の不均一の程度も、これらの要因によって変化する。
【０００９】
また、圧電体薄膜の湾曲は、除去加工の前に励振部に電極膜を設ける場合だけでなく、除去加工の後に電極膜を設ける場合や励振部に電極膜が設けられない場合でも起こることがある。
【００１０】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、圧電体薄膜の膜厚が不均一化になることを抑制することができるバルク弾性波装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部、圧電体薄膜の少なくとも一方の主面にＩＤＴ電極を設けた励振部又は圧電体薄膜の少なくとも一方の主面に主面に平行な方向に分離した電極膜を設けた構造体の電極膜の間にある励振部をキャビティによって支持基板から離隔させたバルク弾性波装置の製造方法であって、(a) 圧電体基板を含む第１の板状構造体と前記支持基板を含む第２の板状構造体とを接合する工程と、(b) 前記圧電体基板を除去加工する前に最終的に前記キャビティとなることが予定された３次元領域である予定領域を犠牲体で埋める工程と、(c) 前記第１の板状構造体と前記第２の板状構造体とを接合した状態を維持したまま前記圧電体基板を除去加工し前記圧電体薄膜にする工程と、(d) 前記圧電体基板を除去加工した後に前記犠牲体を除去する工程と、を備える。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、前記工程(b)は、(b-1) バルク弾性波装置の製造の途上で現れる面であって内部が前記予定領域である孔が露出している面に前記犠牲体を構成する材料で構成される犠牲体材料膜を前記予定領域が隙間なく埋まるように形成する工程と、(b-2) 前記予定領域の外部に形成された前記犠牲体材料膜が除去されるまで前記犠牲体材料膜を研磨する工程と、を備える。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、前記工程(b)は、(b-1) バルク弾性波装置の製造の途上で現れる面であって前記予定領域と接触する面の前記予定領域と接触する範囲に前記犠牲体を構成する材料で構成される犠牲体材料膜を前記予定領域が隙間なく埋まり前記予定領域と接触する面と垂直な方向にはみ出すように形成する工程と、(b-2) 前記犠牲体材料膜を形成した面に別の膜をさらに形成する工程と、(b-3) 前記予定領域の外部にはみ出して形成された前記犠牲体材料膜が除去されるまで前記犠牲体材料膜及び前記別の膜を研磨する工程と、を備える。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１に記載のバルク弾性波装置の製造方法において、前記工程(b)は、前記予定領域に存在する物質を改質して前記犠牲体に転換する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、圧電体基板を除去加工するときに犠牲体が圧電体薄膜の湾曲を抑制するので、圧電体薄膜の膜厚が不均一化になることを抑制することができる。
【００１６】
請求項２又は請求項３の発明によれば、内部が犠牲体で埋められた孔が露出している面を平坦にすることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、少ない工程で予定領域を犠牲体で埋めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】圧電薄膜共振子の製造方法に共通する事項を説明するフローチャートである。
【図２】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面図である。
【図３】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図４】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図５】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図６】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図７】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図８】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図９】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る予定領域に犠牲体が形成された支持基板の作製方法を説明する断面図である。
【図１４】第３実施形態に係る接合体の作製方法を説明する断面図である。
【図１５】第３実施形態に係る接合体の作製方法を説明する断面図である。
【図１６】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面図である。
【図１７】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図１９】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２０】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２１】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２２】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２３】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２４】第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２５】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面図である。
【図２６】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２７】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２８】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図２９】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３０】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３１】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３２】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３３】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３４】第５実施形態に係る圧電薄膜共振子の製造方法を説明する断面図である。
【図３５】膜厚の不均一性の評価方法を説明する図である。
【図３６】膜厚の不均一性の評価結果を説明する図である。
【図３７】従来のバルク弾性波装置の製造方法の問題点を説明する断面図である。
【図３８】第６実施形態に係るラム波装置の分解斜視図である。
【図３９】第６実施形態に係るラム波装置の断面図である。
【図４０】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４１】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４２】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４３】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４４】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４５】第６実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４６】第７実施形態に係るラム波装置の断面図である。
【図４７】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４８】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図４９】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図５０】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図５１】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図５２】第７実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する図である。
【図５３】第８実施形態に係る圧電薄膜共振子の斜視図である。
【図５４】第８実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜１  はじめに＞
図１は、以下で説明する圧電薄膜共振子の製造方法に共通する事項を説明するフローチャートである。
【００２０】
図１に示すように、以下で説明する圧電薄膜共振子の製造方法では、圧電体基板を含む第１の板状構造体と支持基板を含む第２の板状構造体とを接合し（ステップＳ１０２）、第１の板状構造体と第２の板状構造体とを接合した状態を維持したまま圧電体基板を除去加工し圧電体薄膜にする（ステップＳ１０３）ことを経て、圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する励振部をキャビティによって支持基板から離隔させた圧電薄膜共振子（ＦＢＡＲ；Film Bulk Acoustic Resonator）を製造する。さらに、以下で説明する圧電薄膜共振子の製造方法では、圧電体基板を除去加工する前に最終的にキャビティとなることが予定された３次元領域（以下では、「予定領域」という）を犠牲体（犠牲層）で埋め（ステップＳ１０１）、圧電体基板を除去加工した後に犠牲体を除去する（ステップＳ１０４）。
【００２１】
「第１の板状構造体」は、圧電体基板のみから構成される場合もあるし、圧電体基板以外の構成要素を含んで構成される場合もある。「第２の板状構造体」も、支持基板のみから構成される場合もあるし、支持基板以外の構成要素を含んで構成される場合もある。
【００２２】
「除去加工」が研磨、研削等の場合に上述の製造方法を適用することができるのはもちろんであるが、ドライエッチング等の場合にも上述の製造方法を適用することができる。これは、圧電体薄膜が湾曲したまま圧電体薄膜をドライエッチングすると、エッチング種の飛来方向と圧電体薄膜の表面とがなす角が場所によって異なるので、エッチングレートも場所によって異なることになるからである。
【００２３】
なお、以下で説明する圧電薄膜共振子の構成と同様の構成及び圧電薄膜共振子の製造方法と同様の製造方法を他の種類のバルク弾性波装置、例えば、フィルタ、トラップ、デュプレクサ、トリプレクサ等において採用してもよい。ここでいう「バルク弾性波装置」とは、圧電体薄膜を挟んで電極膜が対向する単数又は複数の励振部又は圧電体薄膜の少なくとも一方の主面に主面に平行な方向に分離した電極膜を設けた構造体の電極膜の間にある励振部を備え、当該励振部において励振されたバルク弾性波が引き起こす共振現象に由来する電気的な応答を利用した装置全般を意味する。また、ここでいう「バルク弾性波装置」は、圧電体薄膜の少なくとも一方の主面にＩＤＴ電極を設けた単数又は複数の励振部を備え、当該励振部において励振されたラム波による電気的な応答を利用した装置も含む。
【００２４】
＜２  第１実施形態＞
＜２−１  圧電薄膜共振子１の構成＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子１の構成を示す模式図である。図２は、圧電薄膜共振子１の断面図となっている。
【００２５】
図２に示すように、圧電薄膜共振子１は、下部電極膜１０８、圧電体薄膜１１６、上部電極膜１１８及びパッシベーション膜１２６を支持基板１０２で支持した構造を有している。圧電薄膜共振子１では、下部電極膜１０８の一部である下部励振電極１１０と上部電極膜１１８の一部である上部励振電極１２０とが圧電体薄膜１１６を挟んで対向する励振部１２８をキャビティ１０６によって支持基板１０２から離隔させている。圧電薄膜共振子１では、支持基板１０２の上面に露出する非貫通孔１０４の内部をキャビティ１０６として利用している。
【００２６】
｛圧電体薄膜１１６｝
圧電体薄膜１１６を構成する圧電材料は、特に制限されないが、水晶（SiO2）・ニオブ酸リチウム(LiNbO3）・タンタル酸リチウム（LiTaO3）・四ホウ酸リチウム（Li2B4O7）・酸化亜鉛（ZnO）・ニオブ酸カリウム（KNbO3）・ランガサイト（La3Ga3SiO14）・窒化ガリウム（GaN）・窒化アルミニウム（AlN）等の粒界を含まない単結晶材料を選択することが望ましい。単結晶材料を選択すれば、圧電体薄膜１１６の電気機械結合係数や機械的品質係数を向上することができるからである。
【００２７】
圧電体薄膜１１６における結晶方位も、特に制限されないが、電気機械結合係数、圧電薄膜共振子１の共振周波数や反共振周波数等を考慮して決定する。
【００２８】
圧電体薄膜１１６は、概ね、キャビティ１０６が形成された２次元領域（以下では、「キャビティ領域」という）に形成され、その下面は下部励振電極１１０の上面と接し、その上面は上部励振電極１２０の下面と接している。「２次元領域」とは、圧電体薄膜１１６と平行な２次元的な広がりの中に占める領域のことを意味している。
【００２９】
｛下部電極膜１０８及び上部電極膜１１８｝
下部電極膜１０８及び上部電極膜１１８を構成する導電材料は、特に制限されないが、機械的損失を減らす観点からは、タングステン（W）・ルテニウム（Ru）・イリジウム（Ir）・モリブデン（Mo）等の音響インピーダンスが高い金属を選択することが望ましく、電気的損失を減らす観点からは、金（Au）等の電気抵抗が低い金属を選択することが望ましい。このため、下部励振電極１１０及び上部励振電極１２０の両方又は片方を前者のみで構成し、下部励振電極１１０及び上部励振電極１２０への給電経路となる下部配線電極１１２及び上部配線電極１２２の両方又は片方を前者と後者とを重ね合わせて構成することが望ましい。これにより、機械的損失及び電気的損失の両方を減らすことができるので、圧電薄膜共振子１の「Ｑ」を向上することができる。なお、下部電極膜１０８及び上部電極膜１１８を異なる種類の導電材料で構成してもよい。
【００３０】
下部励振電極１１０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面はキャビティ１０６によって支持基板１０２から離隔され、その上面は圧電体薄膜１１６の下面に接している。下部配線電極１１２は、概ね、キャビティ領域に隣接する２次元領域（以下では、「第１の配線領域」という）に形成され、その下面は支持基板１０２の上面と接し、その上面の少なくとも一部は露出している。上部励振電極１２０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面は圧電体薄膜１１６の上面に接している。上部配線電極１２２は、概ね、キャビティ領域に隣接する２次元領域（以下では、「第２の配線領域」という）に形成され、その下面はパッシベーション膜１２６の上面に接している。図２では、上部配線電極１２２の上面は露出しているが、上部配線電極１２２の上面にさらにパッシベーション膜を形成してもよい。もちろん、第１の配線領域と第２の配線領域とは異なる２次元領域である。
【００３１】
｛パッシベーション膜１２６｝
パッシベーション膜１２６を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、窒化シリコン（Si3N4）、酸化シリコン（SiO2）等を選択することが望ましい。
【００３２】
パッシベーション膜１２６は、概ね、キャビティ領域及び下部電極膜１０８が露出している２次元領域（以下では、「露出領域」という）以外の２次元領域に形成されている。パッシベーション膜１２６は、圧電薄膜共振子１を雰囲気中の水分等から保護する役割を果たしている。
【００３３】
｛支持基板１０２｝
支持基板１０２を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、シリコン（Si）・ゲルマニウム（Ge）等のIV元素の単体、サファイア（Al2O3）・酸化マグネシウム（MgO）・酸化亜鉛（ZnO）等の単純酸化物、ホウ化ジルコニウム（ZrB2）等のホウ化物、タンタル酸リチウム（LiTaO3）・ニオブ酸リチウム(LiNbO3）・アルミン酸リチウム（LiAlO2）、ガリウム酸リチウム（LiGaO2）・スピネル（MgAl2O4）・アルミン酸タンタル酸ランタンストロンチウムリチウム（(LaSr)(AlTa)O3）・ガリウム酸ネオジウム（NdGaO3）等の複合酸化物、シリコンゲルマニウム（SiGe）等のIV-IV族化合物、ガリウム砒素（GaAs）・窒化アルミニウム（AlN）・窒化ガリウム（GaN）・窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）等のIII-IV族化合物等を選択することが望ましい。ただし、圧電薄膜共振子１では、支持基板１０２と下部電極膜１０８とが直接接触するので、支持基板１０２を構成する材料としてシリコンを選択する場合は、絶縁性が高い高抵抗シリコンを採用するか、絶縁膜となる酸化膜を表面に形成することが望ましい。
【００３４】
支持基板１０２の上面には、内部がキャビティ１０６として利用される非貫通孔１０４が露出している。なお、非貫通孔１０４に代えて、支持基板１０２の上面と下面とを貫通する貫通孔の内部をキャビティとして利用してもよい。貫通孔を形成するためには深堀反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  ＲＩＥ；Deep Reactive Ion Etching）等の深堀が可能な穿孔技術が必要となるが、貫通孔の穿孔は支持基板１０２の下面からも可能である。
【００３５】
｛バイアホール１３８｝
圧電／電歪薄膜共振子１には、外部からキャビティ１０６へ至るバイアホール１３８が形成されている。バイアホール１３８は、上面の側から穿孔したものであってもよいし、下面の側から穿孔したものであってもよい。もちろん、上面の側からバイアホール１３８を穿孔する場合は、励振される弾性波への影響が小さいキャビティ領域の端部の近傍にバイアホール１３８を穿孔することが望ましい。一方、下面の側からバイアホールを穿孔する場合は、深堀が必要であるものの、キャビティ領域の中央部にバイアホールを穿孔することもできる。
【００３６】
｛バルク弾性波の励振｝
圧電薄膜共振子１では、下部配線電極１１２及び上部配線電極１２２の間に励振信号が印加されると、当該励振信号に応じた電界が励振部１２８の圧電体薄膜１１６に印加され、励振部１２８の圧電体薄膜１１６にバルク弾性波が励振される。圧電薄膜共振子１において使用する振動モードは、厚み縦振動モード及び厚みすべり振動モードのいずれであってもよい。
【００３７】
＜２−２  圧電薄膜共振子１の製造方法＞
図３〜図１２は、本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子１の製造方法を説明する模式図である。図３〜図１２は、製造の途上の圧電薄膜共振子１の断面図となっている。以下で説明する圧電薄膜共振子１の製造方法においては、圧電体薄膜１１６以外の膜は、スパッタ蒸着、抵抗加熱蒸着等の周知の膜形成技術により形成することができる。
【００３８】
｛板状構造体１５０の作製｝
圧電薄膜共振子１の製造にあたっては、まず、図３に示すように、略平坦な上面及び下面を有する素材基板の上面をエッチングして非貫通孔１０４が露出する支持基板１０２を作製する。非貫通孔１０４の内部は、最終的にキャビティ１０６となることが予定された予定領域である。
【００３９】
続いて、図４に示すように、犠牲体１４０を構成する材料で構成される犠牲体材料膜１４２を非貫通孔１０４が露出している支持基板１０２の上面の全面に形成する。
【００４０】
犠牲体１４０を構成する材料は、特に制限されないが、液体又は気体の除去剤を作用させると除去される材料を選択する。例えば、フッ酸等のエッチング液やフッ素プラズマ等を含むエッチングガスを作用させると除去されるシリコン等の無機材料や水酸化テトラメチルアンモニウム等の現像液を作用させると除去されるジアゾナフトキノン／ノボラックレジスト等の有機材料を選択する。もちろん、犠牲体１４０を除去するときに犠牲体１４０以外の要素、すなわち、支持基板１０２、下部電極膜１０８、圧電体薄膜１１６、上部電極膜１１８、パッシベーション膜１２６等を除去したり損傷したりしてはならないので、除去剤、犠牲体１４０を構成する材料及び犠牲体１４０以外の要素を構成する材料の組み合わせには制約がある。すなわち、犠牲体１４０の除去剤に対する溶解性が、犠牲体１４０以外の要素、特に、バルク弾性波の励振に直接的に影響する下部電極膜１０８、圧電体薄膜１１６及び上部電極膜１１８の除去剤に対する溶解性よりも高くなるように除去剤及び材料を組み合わせる。また、材料の除去剤に対する溶解性に異方性がある場合は、方位や極性についても、犠牲体１４０の除去剤に対する溶解性が、犠牲体１４０以外の要素の除去剤に対する溶解性よりも高くなるように選択する。例えば、除去剤としてフッ酸、犠牲体１４０を構成する材料としてフッ酸に容易に溶解する酸化シリコンを選択した場合は、下部電極膜１０８及び上部電極膜１１８を構成する材料としてフッ酸にほとんど溶解しないタングステン・ルテニウム等、圧電体薄膜１１６を構成する材料としてフッ酸にほとんど溶解しないタンタル酸リチウム等、パッシベーション膜１２６を構成する材料としてフッ酸にほとんど溶解しない窒化シリコン等を選択する。圧電体薄膜１１６を構成する材料としてエッチングレートに異方性があるタンタル酸リチウムを選択する場合、例えば、主面のエッチングレートが遅い３６°や４７°回転Ｙ板を薄膜化したものを使用する。「容易に溶解する」材料と「ほとんど溶解しない」材料との間には、エッチングレートで１０倍以上の差があることが望ましい。
【００４１】
さらに続いて、図５に示すように、非貫通孔１０４の外部に形成された犠牲体材料膜１４２が除去されて支持基板１０２の上面が露出するまで犠牲体材料膜１４２を研磨する。これにより、予定領域が犠牲体１４０で埋められた支持基板１０２が作製される。
【００４２】
犠牲体材料膜１４２を形成するときには、非貫通孔１０４の内部が犠牲体材料膜１４２で隙間なく埋まるようにすることが望ましい。これにより、犠牲体材料膜１４２を研磨した後に犠牲体１４０の上面と支持基板１０２の上面とが略同一平面となるので、内部が犠牲体１４０で埋められた非貫通孔１０４が露出している支持基板１０２の上面を平坦にすることができる。このことは、後に形成する導電材料膜１４６と犠牲体１４０との間の間隙をなくし、板状構造体１５０の接合面を平坦にすることに寄与する。
【００４３】
なお、貫通孔の内部をキャビティとして利用する場合、支持基板１０２の下面の側から犠牲体を注入することもできるし、圧電体基板１４８と板状構造体１５０との接合の後であっても犠牲体を注入することもできる。
【００４４】
次に、図６に示すように、下部電極膜１０８を構成する材料で構成される導電材料膜１４６を支持基板１０２の上面の全面に形成する。これにより、支持基板１０２、犠牲体１４０及び導電材料膜１４６を含む板状構造体１５０が完成する。
【００４５】
｛圧電体基板１４８と板状構造体１５０との接合｝
板状構造体１５０を作製した後に、図７に示すように、圧電体基板１４８の下面と板状構造体１５０の上面とを接合し、接合体１５２を作製する。圧電体基板１４８及び板状構造体１５０の接合面はいずれも平坦であるので、接合は容易である。圧電体基板１４８と板状構造体１５０との接合は、特に制限されないが、表面活性化接合、接着剤接合、熱圧着接合、陽極接合、共晶結合等により行うことができる。
【００４６】
｛圧電体基板１４８の除去加工｝
圧電体基板１４８と板状構造体１５０とを接合した後に、図８に示すように、圧電体基板１４８と板状構造体１５０とを接合した状態を維持したまま圧電体基板１４８を除去加工し、単独で自重に耐えることができる板厚（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板１４８を単独で自重に耐えることができない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで薄くする。これにより、支持基板１０２の上面の全面を覆う圧電材料膜１５４が形成される。
【００４７】
圧電体基板１４８の除去加工は、切削、研削、研磨等の機械加工やエッチング等の化学加工により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を切り替えながら圧電体基板１４８を除去加工すれば、高い生産性を維持しながら、圧電体薄膜１１６の品質を向上し、圧電薄膜共振子１の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板１４８を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板１４８を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板１４８に生じた加工変質層を仕上げ研磨によって除去することが望ましい。このように予定領域を犠牲体１４０で埋めた後に圧電体基板１４８を除去加工すれば、犠牲体１４０が圧電材料膜１５４の上方及び下方への湾曲を抑制するので、圧電体薄膜１１６の膜厚が不均一となることを抑制することができる。
【００４８】
｛下部電極膜１０８、圧電体薄膜１１６、上部電極膜１１８及びパッシベーション膜１２６の形成｝
圧電体基板１４８を除去加工した後に、図９に示すように、圧電材料膜１５４の不要部分をドライエッチングで除去して圧電材料膜１５４をパターニングし、圧電体薄膜１１６を形成する。
【００４９】
続いて、図１０に示すように、導電材料膜１４６の不要部分をエッチングで除去して導電材料膜１４６をパターニングし、下部電極膜１０８を形成する。
【００５０】
さらに続いて、図１１に示すように、パッシベーション膜１２６を形成する。パッシベーション膜１２６は、パッシベーション膜１２６を形成しない領域をレジスト膜で保護し、当該レジスト膜の上に重ねて支持基板１０２の上面の全面を覆う絶縁材料膜を形成し、レジスト膜及びその上に重ねて形成した絶縁材料膜を除去することにより形成する。
【００５１】
次に、図１２に示すように、上部電極膜１１８を形成する。上部電極膜１１８は、支持基板１０２の上面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去して当該導電材料膜をパターニングすることにより形成する。
【００５２】
｛犠牲体１４０の除去｝
最後に、非貫通孔１０４の内部の犠牲体１４０を除去する。犠牲体１４０は、バイアホール１３８を穿孔し、犠牲体１４０の除去剤をバイアホール１３８から非貫通孔１０４の内部に導入して除去剤を犠牲体１４０に作用させることにより除去する。これにより、図２に示す圧電薄膜共振子１が完成する。
【００５３】
＜３  第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態に係る予定領域が犠牲体１４０で埋められた支持基板１０２（図５）に代えて採用することができる予定領域が犠牲体２４０で埋められた支持基板２０２に関する。図１３は、第２実施形態に係る予定領域が犠牲体２４０で埋められた支持基板２０２の作製方法を説明する模式図である。図１３は、作製の途上の圧電薄膜共振子の断面図となっている。
【００５４】
予定領域が犠牲体２４０で埋められた支持基板２０２の作製にあたっては、図１３に示すように、略平坦な上面及び下面を有する素材基板を準備し、予定領域に存在する物質を改質して犠牲体２４０に転換する。ここでいう「改質」とは、組成、結晶構造、結晶状態、結晶方位、分極方向等を変化させることにより、除去剤を作用させたときの除去されやすさを改質されない部分よりも高くすることをいう。改質は、レーザ光、電子ビーム、イオンビーム等を予定領域に照射することにより行うことができる。レーザ光を照射することにより改質を行う場合、レーザ光の焦点を素材基板の上面と垂直な方向に変化させながら素材基板の上面をレーザ光で走査すれば、十分な厚さを有する犠牲体２４０を形成することができる。
【００５５】
第２実施形態に係る予定領域が犠牲体２４０で埋められた支持基板２０２は、第１実施形態に係る予定領域が犠牲体１４０で埋められた支持基板１０２と同様に圧電薄膜共振子の製造に使用することができる。
【００５６】
第２実施形態に係る予定領域が犠牲体２４０で埋められた支持基板２０２の作製方法によれば、少ない工程で予定領域を犠牲体２４０で埋めることができる。
【００５７】
＜４  第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態に係る接合体１５２（図７）に代えて採用することができる接合体３５２に関する。図１４〜図１５は、第３実施形態に係る接合体３５２の作製方法を説明する模式図である。図１４〜図１５は、作製の途上の圧電薄膜共振子の断面図となっている。
【００５８】
接合体３５２の作製にあたっては、まず、図１４に示すように、下部電極膜を構成する材料で構成される導電材料膜３４６を圧電体基板３４８の下面の全面に形成する。
【００５９】
続いて、図１５に示すように、圧電体基板３４８及び導電材料膜３４６を含む板状構造体３４９の下面と支持基板３０２及び犠牲体３４０を含む板状構造体３５０の上面とを接合し、接合体３５２を作製する。
【００６０】
第３実施形態に係る接合体３５２は、第１実施形態に係る接合体１５２と同様に圧電薄膜共振子の製造に使用することができる。
【００６１】
第３実施形態は、圧電薄膜共振子の構成要素又はその前駆体（ここでは導電材料膜３４６）が、圧電体薄膜及び支持基板のいずれの側に付加されていてもよいことを意味している。
【００６２】
＜５  第４実施形態＞
＜５−１  圧電薄膜共振子４の構成＞
図１６は、本発明の第４実施形態に係る圧電薄膜共振子４の構成を示す模式図である。図１６は、圧電薄膜共振子４の断面図となっている。
【００６３】
図１６に示すように、圧電薄膜共振子４は、下部電極膜４０８、圧電体薄膜４１６及び上部電極膜４１８を支持基板４０２及び支持膜４３０で支持した構造を有している。圧電薄膜共振子４では、下部電極膜４０８の一部である下部励振電極４１０と上部電極膜４１８の一部である上部励振電極４２０とが圧電体薄膜４１６を挟んで対向する励振部４２８をキャビティ４０６によって支持基板４０２から離隔させている。圧電薄膜共振子４では、支持基板４０２の上面及び下面は平坦になっており、支持膜４３０の上面と下面とを貫通する貫通孔４０４の内部をキャビティ４０６として利用している。
【００６４】
下部電極膜４０８、圧電体薄膜４１６、上部電極膜４１８及び支持基板４０２を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができ、圧電体薄膜４０６における結晶方位も第１実施形態の場合と同様に選択することができる。ただし、圧電薄膜共振子４では、支持基板４０２と下部電極膜４０８とが直接接触しないので、支持基板４０２を構成する絶縁材料に要求される絶縁性は第１実施形態に係る支持基板１０２の場合よりも低くなる。
【００６５】
圧電体薄膜４１６は、概ね、露出領域以外の２次元領域に形成され、その下面は下部励振電極４１０及び支持膜４３０の上面と接し、その上面は上部電極膜４１８の下面と接している。下部励振電極４１０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面はキャビティ４０６によって支持基板４０２の上面から離隔され、その上面は圧電体薄膜４１６の下面に接している。下部励振電極４１０への給電経路となる下部配線電極４１２は、概ね、第１の配線領域に形成され、その下面は支持膜４３０の上面と接し、その上面の少なくとも一部は露出している。上部励振電極４２０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面は圧電体薄膜４１６の上面に接している。上部励振電極４２０への給電経路となる上部配線電極４２２は、概ね、第２配線領域に形成され、その下面は圧電体薄膜４１６の上面に接している。図１６では、上部配線電極４２２の上面は露出しているが、上部配線電極４２２の上面にさらにパッシベーション膜を形成してもよい。もちろん、第１の配線領域と第２の配線領域とは異なる２次元領域である。
【００６６】
支持膜４３０を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化シリコンを選択することが望ましい。支持膜４３０は、概ね、キャビティ領域以外の２次元領域に形成され、その下面は支持基板４０２の上面に接し、その上面は下部電極膜４０８及び圧電体薄膜４１６の下面に接している。支持膜４３０は、励振部４２８を支持基板４０２から離隔させるスペーサの役割を果たしている。
【００６７】
圧電／電歪薄膜共振子４にも、外部からキャビティ４０６へ至るバイアホール４３８が形成されている。
【００６８】
圧電薄膜共振子４では、下部配線電極４１２及び上部配線電極４２２の間に励振信号が印加されると、当該励振信号に応じた電界が励振部４２８の圧電体薄膜４１６に印加され、励振部４２８の圧電体薄膜４１６にバルク弾性波が励振される。圧電薄膜共振子４において使用する振動モードは、厚み縦振動モード及び厚みすべり振動モードのいずれであってもよい。
【００６９】
＜５−２  圧電薄膜共振子４の製造方法＞
図１７〜図２４は、本発明の第４実施形態に係る圧電薄膜共振子４の製造方法を説明する模式図である。図１７〜図２４は、製造の途上の圧電薄膜共振子４の断面図となっている。以下で説明する圧電薄膜共振子４の製造方法においては、圧電体薄膜４１６以外の膜は、スパッタ蒸着、抵抗加熱蒸着等の周知の膜形成技術により形成することができる。
【００７０】
｛板状構造体４４９の作製｝
圧電薄膜共振子４の製造にあたっては、まず、図１７に示すように、略平坦な上面及び下面を有する圧電体基板４４８の下面に下部電極膜４１２を形成する。下部電極膜４１２は、圧電体基板４４８の下面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去して当該導電材料膜をパターニングすることにより形成する。
【００７１】
続いて、図１８に示すように、犠牲体４４０を構成する材料で構成される犠牲体材料膜４４２をキャビティ４０６となることが予定された予定領域と接する下部電極膜４１２の下面の予定領域と接する範囲に形成し、予定領域を犠牲体材料膜４４２で隙間なく埋めるとともに、犠牲体材料膜４４２を下部電極膜４１２の下面と垂直な方向に予定領域からはみ出させる。犠牲体材料膜４４２は、全面を覆う膜の不要部分をエッチングで除去して当該膜をパターニングすることにより形成する。
【００７２】
犠牲体４４０を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができる。除去剤、犠牲体４４０を構成する材料及び犠牲体４４０以外を構成する材料の組み合わせに制約があることも第１実施形態の場合と同様である。
【００７３】
さらに続いて、図１９に示すように、犠牲体材料膜４４２を形成した面の全面に支持膜４３０を構成する材料で構成される支持膜材料膜４５０をさらに形成する。
【００７４】
次に、図２０に示すように、予定領域の外部にはみ出して形成された犠牲体材料膜４０６が除去されるまで犠牲体材料膜４４２及び支持膜材料膜４５０を研磨する。これにより、圧電体基板４４８、下部電極膜４１２、犠牲体４４０及び支持膜４３０を含み、予定領域が犠牲体４４０で埋められた板状構造体４４９が完成する。なお、支持材料膜４５０を樹脂のような流動性のある材料で構成した場合、研磨を省略してそのまま支持基板４０２と接合すれば足りる。
【００７５】
｛板状構造体４４９と支持基板４０２との接合｝
板状構造体４４９を作製した後に、図２１に示すように、板状構造体４４９の下面と支持基板４０２の上面とを接合し、接合体４５２を作製する。板状構造体４４９と支持基板４０２との接合は、第１実施形態の場合と同様に行うことができる。
【００７６】
｛圧電体基板４４８の除去加工｝
板状構造体４４９と支持基板４０２とを接合した後に、図２２に示すように、板状構造体４４９と支持基板４０２とを接合した状態を維持したまま圧電体基板４４８を除去加工する。これにより、支持基板１０２の上面の全面を覆う圧電材料膜４５４が形成される。圧電体基板４４８は、第１実施形態の場合と同様に除去加工することができる。このように予定領域を犠牲体４４０で埋めた後に圧電体基板４４８を除去加工すれば、犠牲体４４０が圧電材料膜４５４の上方及び下方への湾曲を抑制するので、圧電体薄膜４１６の膜厚が不均一となることを抑制することができる。
【００７７】
｛圧電体薄膜４１６及び上部電極膜４１８の形成｝
圧電体基板４４８を除去加工した後に、図２３に示すように、上部電極膜４１８を形成する。上部電極膜１４８は、支持基板１０２の上面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去して当該導電材料膜をパターニングすることにより形成する。
【００７８】
続いて、図２４に示すように、圧電材料膜４５４の不要部分をドライエッチングで除去して圧電材料膜４５４をパターニングし、圧電体薄膜４１６を形成する。これにより、下部配線電極４１２が露出し、下部配線電極４１２への給電が可能になる。なお、圧電材料膜４５４にバイアホールを形成することにより、下部配線電極４１２への給電が可能になるようにしてもよい。
【００７９】
｛犠牲体４４０の除去｝
最後に、非貫通孔４０４の内部に形成された犠牲体４４０を除去する。犠牲体４４０は、第１実施形態の場合と同様に除去することができる。これにより、図１６に示す圧電薄膜共振子４が完成する。
【００８０】
＜６  第５実施形態＞
＜６−１  圧電薄膜共振子５の構成＞
図２５は、本発明の第５実施形態に係る圧電薄膜共振子５の構成を示す模式図である。図２５は、圧電薄膜共振子５の断面図となっている。
【００８１】
図２５に示すように、圧電薄膜共振子５は、下部電極膜５０８、圧電体薄膜５１６及び上部電極膜５１８を支持基板５０２で支持した構造を有している。圧電薄膜共振子５では、下部電極膜５０８の一部である下部励振電極５１０と上部電極膜５１８の一部である上部励振電極５２０とが圧電体薄膜５１６を挟んで対向する励振部５２８をキャビティ５０６によって支持基板５０２から離隔させている。圧電薄膜共振子５では、圧電体薄膜５１６の下面に露出する非貫通孔５０４の内部をキャビティ５０６として利用している。
【００８２】
下部電極膜５０８、圧電体薄膜５１６、上部電極膜５１８及び支持基板５０２を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができ、圧電体薄膜５０６における結晶方位も第１実施形態の場合と同様に選択することができる。
【００８３】
圧電体薄膜５１６は、概ね、支持基板１０２の上面の全面にわたって形成され、その下面は下部電極膜５０８及び支持基板５０２の上面と接し、その上面は上部電極膜５１８の下面と接している。下部励振電極５１０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面はキャビティ５０６によって支持基板５０２の上面から離隔され、その上面は圧電体薄膜５１６の下面に接している。下部励振電極５０６への給電経路となる下部配線電極５１２は、概ね、第１の配線領域に形成され、その下面は支持基板５０２の上面と接し、その上面は圧電体薄膜５１６の下面と接している。上部励振電極５２０は、概ね、キャビティ領域に形成され、その下面は圧電体薄膜５１６の上面に接している。上部励振電極５２０への給電経路となる上部配線電極５２２は、概ね、第２の配線領域に形成され、その下面は圧電体薄膜５１６の上面に接している。図２５では、上部配線電極５２２の上面は露出しているが、上部配線電極５２２の上面にさらにパッシベーション膜を形成してもよい。もちろん、第１の配線領域と第２の配線領域とは異なる２次元領域である。下部配線電極５０８への給電経路となる上部配線電極５２３は、概ね、第１の配線領域に形成され、その下面は圧電体薄膜５１６の上面と接し、その上面は露出している。圧電体薄膜５１６には、圧電体薄膜５１６の上面と下面とを貫通するコンタクトホール５３２が形成されており、コンタクトホール５３２の内部の導電体によって下部配線電極５０８と上部配線電極５２３とは導通している。
【００８４】
圧電／電歪薄膜共振子５にも、外部からキャビティ５０６へ至るバイアホール５３８が形成されている。
【００８５】
圧電薄膜共振子５では、上部配線電極５２２及び上部配線電極５２３の間に励振信号が印加されると、当該励振信号に応じた電界が励振部５２８の圧電体薄膜５１６に印加され、励振部５２８の圧電体薄膜５１６にバルク弾性波が励振される。圧電薄膜共振子５において使用する振動モードは、厚み縦振動モード及び厚みすべり振動モードのいずれであってもよい。
【００８６】
＜６−２  圧電薄膜共振子５の製造方法＞
図２６〜図３４は、本発明の第５実施形態に係る圧電薄膜共振子５の製造方法を説明する模式図である。図２６〜図３４は、製造の途上の圧電薄膜共振子５の断面図となっている。以下で説明する圧電薄膜共振子５の製造方法においては、圧電体薄膜５１６以外の膜は、スパッタ蒸着、抵抗加熱蒸着等の周知の膜形成技術により形成することができる。
【００８７】
｛板状構造体５４９の作製｝
圧電薄膜共振子５の製造にあたっては、まず、図２６に示すように、略平坦な上面及び下面を有する素材基板の下面をエッチングし、下部電極膜５０８の膜厚と同じ深さの段差５６２を形成した圧電体基板５６０を作製する。
【００８８】
続いて、図２７に示すように、圧電体基板５６０の下面をエッチングして非貫通孔５６８及び段差５６６が形成された圧電体基板５６４を作製する。
【００８９】
さらに続いて、図２８に示すように、圧電体基板５６４の下面に下部電極膜５１２を形成する。下部電極膜５１２は、圧電体基板５６４の下面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去して当該導電材料膜をパターニングすることにより形成する。非貫通孔５０４の内部は、最終的にキャビティ５０６となることが予定されている予定領域である。
【００９０】
次に、図２９に示すように、犠牲体５４０を構成する材料で構成される犠牲体材料膜５４２を非貫通孔５０４が露出している圧電体基板５６４と下部電極膜５１２の積層体の下面の全面に形成する。犠牲体５４０を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができる。除去剤、犠牲体５４０を構成する材料及び犠牲体５４０以外を構成する材料の組み合わせに制約があることも第１実施形態の場合と同様である。
【００９１】
さらに続いて、図３０に示すように、非貫通孔５０４の外部に形成された犠牲体材料膜５４２が除去されて圧電体基板５６４及び下部電極膜５１２の下面が露出するまで犠牲体材料膜５４２を研磨する。これにより、圧電体基板５６４、下部電極膜５１２及び犠牲体５４０を含み、予定領域が犠牲体５４０で埋められた板状構造体５４９が作製される。
【００９２】
｛板状構造体５４９と支持基板５０２との接合｝
板状構造体５４９を作製した後に、図３１に示すように、板状構造体５４９の下面と支持基板５０２の上面とを接合し、接合体５５２を作製する。板状構造体５４９と支持基板５０２との接合は、第１実施形態の場合と同様に行うことができる。
【００９３】
｛圧電体基板５６４の除去加工｝
板状構造体５４９と支持基板５０２とを接合した後に、図３２に示すように、板状構造体５４９と支持基板５０２とを接合した状態を維持したまま圧電体基板５６４を除去加工する。これにより、全面を覆う圧電材料膜５５４が形成される。圧電体基板５６４は、第１実施形態の場合と同様に除去加工することができる。このように予定領域を犠牲体５４０で埋めた後に圧電体基板５４９を除去加工すれば、犠牲体５４０が圧電材料膜５５４の上方及び下方への湾曲を抑制するので、圧電体薄膜５１６の膜厚が不均一となることを抑制することができる。
【００９４】
｛圧電体薄膜５１６及び上部電極膜５１８の形成｝
圧電体基板５６４を除去加工した後に、図３３に示すように、上部励振電極５２０及び上部配線電極５２２を形成する。上部励振電極５２０及び上部配線電極５２２は、全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去して当該導電材料膜をパターニングすることにより形成する。
【００９５】
続いて、図３４に示すように、圧電材料膜５５４の不要部分をドライエッチングで除去してバイアホール５３２が形成された圧電体薄膜５１６を形成するとともに、上部配線電極５２３を形成する。なお、圧電材料膜５５４の不要部分をドライエッチングで除去してコンタクトホールを形成することにより、下部配線電極５１２への給電が可能になるようにしてもよい。
【００９６】
｛犠牲体５４０の除去｝
最後に、非貫通孔５０４の内部に形成された犠牲体５４０を除去する。犠牲体５４０は、第１実施形態の場合と同様に除去することができる。
【００９７】
これにより、図２５に示す圧電薄膜共振子４が完成する。
【００９８】
＜７  第６実施形態＞
＜７−１  ラム波装置６０２の構成＞
図３８及び図３９は、第６実施形態のラム波装置６０２の模式図である。図３８は、ラム波装置６０２の分解斜視図、図３９は、ラム波装置６０２の断面図となっている。
【００９９】
図３８及び図３９に示すように、ラム波装置６０２は、積層体６０４を支持構造体６２２で支持した構造を有する。積層体６０４は、圧電体薄膜６０６と、圧電体薄膜６０６にラム波を励振するＩＤＴ電極６０８とを備える。支持構造体６２２は、支持基板６２４と、支持基板６２４と積層体６０４とを接合する支持膜６２６とを備える。支持膜６２６には、積層体６０４の励振部６５２を支持基板６２４から離隔させるキャビティ６８０が形成されている。ＩＤＴ電極６０８は、キャビティ６８０が形成された領域（以下では、「キャビティ領域」という）の内部に設けられている。
【０１００】
｛圧電体薄膜６０６｝
圧電体薄膜６０６を構成する圧電材料は、特に制限されないが、水晶(SiO2)・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)・タンタル酸リチウム（LiTaO3）・四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)・酸化亜鉛(ZnO)・ニオブ酸カリウム(KNbO3)・ランガサイト(La3Ga3SiO14)・窒化アルミニウム(AlN)・窒化ガリウム(GaN)等の単結晶から選択することが望ましい。圧電材料を単結晶から選択すれば、圧電体薄膜６０６の電気機械結合係数や機械的品質係数を向上することができるからである。
【０１０１】
圧電体薄膜６０６は、支持基板６２４の全面を覆っている。
【０１０２】
｛ＩＤＴ電極６０８｝
ＩＤＴ電極６０８を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム(Al)・モリブデン(Mo)・タングステン(W)・金(Au)・白金(Pt)・銀(Ag)・銅(Cu)・チタン(Ti)・クロム(Cr)・ルテニウム(Ru)・バナジウム(V)・ニオブ(Nb)・タンタル(Ta)・ロジウム(Rh)・イリジウム(Ir)・ジルコニウム(Zr)・ハフニウム(Hf)・パラジウム(Pd)又はこれらを主成分とする合金から選択することが望ましく、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金から選択することが特に望ましい。
【０１０３】
ＩＤＴ電極６０８は、圧電体薄膜６０６の上面に設けられている。なお、ＩＤＴ電極６０８を圧電体薄膜６０６の下面に設けてもよい。
【０１０４】
ＩＤＴ電極６０８は、圧電体薄膜６０６に電界を印加するとともに圧電体薄膜６０６の表面に生成した表面電荷を収集するフィンガー６１０とフィンガー６１０を接続するバスバー６１６とを備える。フィンガー６１０は、ラム波の伝播方向と垂直な方向に延在し、ラム波の伝播方向に等間隔で配列されている。バスバー６１６は、ラム波の伝播方向に延在している。フィンガー６１０には、一方の側の端部において第１のバスバー６１８に接続された第１のフィンガー６１２と他方の側の端部において第２のバスバー６２０に接続された第２のフィンガー６１４とがあり、第１のフィンガー６１２と第２のフィンガー６１４とは交互に配列されている。これにより、ＩＤＴ電極６０８は、第１のバスバー６１６と第２のバスバー６１６との間に入力された信号に応じたラム波を送信するとともに、受信したラム波に応じた信号を第１のバスバー６１６と第２のバスバー６１６との間に出力する。
【０１０５】
ＩＤＴ電極６０８によって励振されたラム波は、キャビティ領域の端面で反射され、ラム波装置６０２は、圧電共振子として機能する。なお、ＩＤＴ電極６０８をラム波の伝播方向の両側から反射器電極で挟んでもよい。また、ラム波装置６０２を複数の圧電共振子を組み合わせたフィルタ・デュプレクサ等として構成してもよいし、センサ等としてラム波装置６０２を構成してもよい。一般的に言って、「ラム波装置」とは、圧電体薄膜にラム波を励振し、当該ラム波による電気的な応答を利用する電子部品の全般を意味する。「ラム波」とは、伝播面内に変位成分をもつ縦波（L波：Longitudinal波）と横波（SV波：Shear Vertical波）の両者によって構成され、上面及び下面の境界条件により縦波と横波とが結合しながら伝播する波である。
【０１０６】
｛支持基板６２４｝
支持基板６２４を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、シリコン(Si)・ゲルマニウム(Ge)等のIV元素の単体、サファイア(Al2O3)・酸化マグネシウム(MgO)・酸化亜鉛(ZnO)等の単純酸化物、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)等のホウ化物、タンタル酸リチウム(LiTaO3)・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)・アルミン酸リチウム(LiAlO2)、ガリウム酸リチウム(LiGaO2)・スピネル(MgAl2O4)・アルミン酸タンタル酸ランタンストロンチウムリチウム((LaSr)(AlTa)O3)・ガリウム酸ネオジウム(NdGaO3)等の複合酸化物、シリコンゲルマニウム(SiG)等のIV-IV族化合物、ガリウム砒素GaAs)・窒化アルミニウム(AlN)・窒化ガリウム(GaN)・窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)等のIII-IV族化合物等を選択することが望ましい。
【０１０７】
｛支持膜６２６｝
支持膜６２６を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化シリコンを選択することが望ましい。支持膜６２６は、概ね、キャビティ領域の外側に設けられ、その下面は支持基板６２４の上面に接し、その上面は圧電体薄膜６０６の下面に接している。支持膜６２６は、キャビティ領域において支持基板６２４から積層体６０４を離隔させるスペーサの役割を果たしている。
【０１０８】
｛バイアホール６３８｝
ラム波装置６０２には、外部からキャビティ６８０へ至るバイアホール６３８が形成されている。バイアホール６３８は、上面の側から穿孔したものであってもよいし、下面の側から穿孔したものであってもよい。もちろん、上面の側からバイアホール６３８を穿孔する場合は、励振される弾性波への影響が小さいキャビティ領域の端部の近傍にバイアホール６３８を穿孔することが望ましい。一方、下面の側からバイアホールを穿孔する場合は、深堀が必要であるものの、キャビティ領域の中央部にバイアホールを穿孔することもできる。
【０１０９】
＜７−２  ラム波装置６０２の製造方法＞
図４０〜図４５は、ラム波装置６０２の製造方法を説明する模式図である。図４０〜図４５は、製造の途上の仕掛品の断面図となっている。以下で説明するラム波装置６０２の製造方法においては、圧電体薄膜６０６以外の膜は、スパッタ蒸着、抵抗加熱蒸着等の周知の膜形成技術により形成することができる。
【０１１０】
｛板状構造体６３０の作製｝
ラム波装置６０２の製造にあたっては、まず、図４０に示すように、後述する犠牲体６４０を構成する材料で構成される犠牲体材料膜６４２をキャビティ６８０となることが予定された予定領域と接する圧電体基板６３２の下面の予定領域と接する範囲に形成し、予定領域を犠牲体材料膜６４２で隙間なく埋めるとともに、犠牲体材料膜６４２を圧電体基板６３２の下面と垂直な方向に予定領域からはみ出させる。犠牲体材料膜６４２は、全面を覆う膜の不要部部分をエッチングで除去して当該膜をパターニングすることにより形成する。
【０１１１】
犠牲体６４０を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができる。除去剤、犠牲体６４０を構成する材料を構成する材料及び犠牲体６４０以外を構成する材料の組み合わせに制約があることも第１実施形態の場合と同様である。
【０１１２】
さらに続いて、図４１に示すように、犠牲体材料膜６４２を形成した面の全面に支持膜６２６を構成する材料で構成される支持膜材料膜６５０をさらに形成する。
【０１１３】
次に、図４２に示すように予定領域の外部にはみ出して形成された犠牲体材料膜６４２が除去されるまで犠牲体材料膜６４２及び支持材料膜６５０を研磨する。これにより、圧電体基板６３２、犠牲体６４０及び支持膜６２６を含み、予定領域が犠牲体６４０で埋められた板状構造体６３０が完成する。
【０１１４】
｛板状構造体６３０と支持基板６２４との接合｝
板状構造体６３０を作製した後に、図４３に示すように、板状構造体６３０の下面と支持基板６２４の上面とを接合する。板状構造体６３０と支持基板６２４との接合は、特に制限されないが、例えば、表面活性化接合・接着剤接合・熱圧着接合・陽極接合・共晶結合等により行う。
【０１１５】
｛圧電体基板６３２の除去加工｝
板状構造体６３０と支持基板６２４とを接合した後に、図４４に示すように、板状構造体６３０と支持基板６２４とを接合した状態を維持したまま圧電体基板６３２を除去加工し、単独で自重に耐えることができる板厚（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板６３２を単独で自重に耐えることができない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで薄くする。これにより、支持基板６２４の上面の全面を覆う圧電体薄膜６０６が形成される。
【０１１６】
圧電体基板６３２は、第１実施形態の場合と同様に除去加工することができる。
【０１１７】
｛ＩＤＴ電極６０８の形成｝
圧電体基板６３２を除去加工した後に、図４５に示すように、圧電体薄膜６０６の上面にＩＤＴ電極６０８を形成する。ＩＤＴ電極６０８の形成は、圧電体薄膜６０６の上面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去することにより行う。
【０１１８】
｛犠牲体６４０の除去｝
最後に、非貫通孔６４４の内部に形成された犠牲体６４０を除去する。犠牲体６４０は、第１実施形態の場合と同様に除去することができる。これにより、図３８及び図３９に示すラム波装置６０２が完成する。
【０１１９】
｛その他｝
ＩＤＴ電極を圧電体薄膜６０６の下面に設ける場合は、犠牲体材料膜６４２及び支持膜６２６の形成に先立って圧電体基板６３２の下面にＩＤＴ電極を形成すればよい。
【０１２０】
＜８  第７実施形態＞
＜８−１  ラム波装置７０２の構成＞
第７実施形態は、第６実施形態の支持構造体６２２に代えて支持構造体７２２で第６実施形態と同様に圧電体薄膜７０６及びＩＤＴ電極７０８を備える積層体７０４を支持したラム波装置７０２に関する。図４６は、第７実施形態のラム波装置７０２の模式図である。図４６は、ラム波装置７０２の断面図となっている。
【０１２１】
図４６に示すように、支持構造体７２２は、支持基板７２４を備えるが、支持膜を備えていない。支持基板７２４には、支持基板７２４から積層体７０４の励振部７５２を離隔させるキャビティ７８０が形成されている。ラム波装置７０２にも、外部からキャビティ７８０へ至るバイアホール７３８が形成されている。
【０１２２】
＜８−２  ラム波装置７０２の製造方法＞
図４７〜図５２は、ラム波装置７０２の製造方法を説明する模式図である。図４７〜図５２は、製造の途上の仕掛品の断面図となっている。
【０１２３】
｛板状構造体７３０の作製｝
ラム波装置７０２の製造にあたっては、まず、図４７に示すように、素材基板の上面をエッチングして非貫通孔７４４が露出する支持基板７２４を作製する。非貫通孔７４４の内部は、最終的にキャビティ７８０となることが予定された予定領域である。
【０１２４】
続いて、図４８に示すように、後述する犠牲体７４０を構成する材料で構成される犠牲体材料膜７４２を非貫通孔７４４が露出している支持基板７２４の上面の全面に形成する。
【０１２５】
犠牲体を構成する材料は、第１実施形態の場合と同様に選択することができる。除去剤、犠牲体７４０を構成する材料を構成する材料及び犠牲体７４０以外を構成する材料の組み合わせに制約があることも第１実施形態の場合と同様である。
【０１２６】
さらに続いて、図４９に示すように、非貫通孔７４４の外部に形成された犠牲体材料膜７４２が除去されて支持基板７２４の上面が露出するまで犠牲材料膜７４２を研磨する。これにより、支持基板７２４及び犠牲体７４０を含み、予定領域が犠牲体７４０で埋められた板状構造体７３０が完成する。
【０１２７】
｛圧電体基板７３２と板状構造体７３０との接合｝
板状構造体７３０を作製した後に、図５０に示すように、圧電体基板７３２の下面と板状構造体７３０の上面とを接合する。圧電体基板７３２と板状構造体７３０との接合は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【０１２８】
｛圧電体基板７３２の除去加工｝
圧電体基板７３２と板状構造体７３０とを接合した後に、図５１に示すように、圧電体基板７３２と板状構造体７３０とを接合した状態を維持したまま圧電体基板７３２を除去加工し、圧電体薄膜７０６を得る。圧電体基板７３２の除去加工は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【０１２９】
｛ＩＤＴ電極７０８の形成｝
圧電体基板７３２を除去加工した後に、図５２に示すように、圧電体薄膜７０６の上面にＩＤＴ電極７０８を形成する。ＩＤＴ電極７０８の形成は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【０１３０】
｛犠牲体７４０の除去｝
最後に、非貫通孔７４４の内部に形成された犠牲体７４０を除去する。犠牲体７４０は、第１実施形態の場合と同様に除去することができる。これにより、図４６に示すラム波装置７０２が完成する。
【０１３１】
｛その他｝
ＩＤＴ電極を圧電体薄膜７０６の下面に設ける場合は、圧電体基板７３２と板状構造体７２４との接合に先立って圧電体基板７３２の下面にＩＤＴ電極を形成すればよい。
【０１３２】
＜９  第８実施形態＞
＜９−１  圧電薄膜共振子８の構成＞
図５３及び図５４は、本発明の第８実施形態に係る圧電薄膜共振子８の構成を示す模式図である。図５３は、圧電薄膜共振子８の斜視図、図５４は、圧電薄膜共振子８の断面図となっている。
【０１３３】
図５３及び図５４に示すように、圧電薄膜共振子８は、圧電体薄膜８１６及び上部電極膜８１８，８１９を支持基板８０２で支持した構造を有している。圧電薄膜共振子８では、又は圧電体薄膜８１６の上面８１６２に上面８１６２に平行な方向に分離した上部電極膜８１８，８１９を設けた構造体８９０の上部電極膜８１８，８１９の間にある電極のない励振部８２８をキャビティ８０６によって支持基板８０２から離隔させている。圧電薄膜共振子８では、支持基板８０２の上面に露出する非貫通孔８０４の内部をキャビティ８０６として利用している。圧電薄膜共振子８にも、外部からキャビティ８０６に至るバイアホール８３８が形成されている。なお、電極を圧電体薄膜８１６の下面に設けてもよい。
【０１３４】
圧電体薄膜８１６、上部電極膜８１８，８１９及び支持基板８０２を構成する材料は、第７実施形態の場合と同様に選択することができ、圧電体薄膜８０６における結晶方位も第７実施形態の場合と同様に選択することができる。例えば、圧電体薄膜８１６は、タンタル酸リチウムの１２８°回転Ｙ板を薄膜化したものである。
【０１３５】
圧電薄膜共振子８では、上部電極膜８１８，８１９に励振信号が印加されると、当該励振信号に応じた電界が励振部８２８の圧電体薄膜８１６に主面に平行に印加され、励振部８２８の圧電体薄膜８１６にバルク弾性波が励振される。圧電薄膜共振子８において使用する振動モードは、厚みすべり振動モードである。この励振は、「平行電界励振」と呼ばれる。
【０１３６】
圧電薄膜共振子８は、ＩＤＴ電極６０８に代えて上部電極膜８１８，８１９を形成することを除いては、第６実施形態のラム波装置６０２と同様に製造される。
【０１３７】
圧電薄膜共振子８は、励振部８２８の両側にある非励振部に上部電極膜８１８，８１９があり、励振部８２８には電極がない。したがって、圧電薄膜共振子８は、電極による振動エネルギーのロスがなく、「Ｑ」を高くすることができる。
【実施例】
【０１３８】
以下では、第４実施形態に係る圧電薄膜共振子４に関する実施例１〜４及びそれと対比される比較例１〜４について説明する。
【０１３９】
実施例１〜４では、支持基板４０２及び圧電体薄膜４１６を構成する材料としてニオブ酸リチウム、下部電極膜４０８を構成する導電材料としてルテニウム、支持膜４３０を構成する絶縁材料として酸化シリコン、犠牲体４４０を構成する材料として窒化シリコンを使用して圧電薄膜共振子４を作製した。圧電薄膜共振子４の作製にあたっては、支持基板４０２及び圧電体基板４４８として、ニオブ酸リチウムの４５°回転Ｙ板を使用した。また、実施例１〜４では、圧電体薄膜４１５の膜厚を１μｍとするとともに、キャビティ４０６の平面形状を正方形、キャビティ４０６の平面寸法を、それぞれ、４０μｍ×４０μｍ、６０μｍ×６０μｍ、８０μｍ×８０μｍ、１００μｍ×１００μｍとした。
【０１４０】
そして、圧電体基板４４８を除去加工した後の圧電材料膜４５４（図２２）の膜厚の不均一性を評価した。ここで、膜厚の不均一性は、図３５に示すように、キャビティ４０６の中心に位置する測定点Ａにおける圧電材料膜４５４の膜厚ＴＡとキャビティ４０６の端部から４０μｍ離れた測定点Ｂにおける圧電材料膜４５４の膜厚ＴＢとの差ＴＢ−ＴＡにより評価した。その結果を図３６に一覧にして示す。
【０１４１】
一方、比較例１〜４では、それぞれ、予定領域を犠牲体４４０で埋めなかったことを除いては実施例１〜４の場合と同様に圧電薄膜共振子４と同様の構造を有する圧電薄膜共振子を作製し、圧電体基板を除去加工した後の圧電材料膜４５４の膜厚の不均一性を同様に評価した。その結果も図３６に一覧にして示す。
【０１４２】
図３６に示すように、犠牲体４４０を用いることにより、差ＴＢ−ＴＡは著しく小さくなっており、犠牲体４４０を用いることが、圧電体薄膜の膜厚が不均一化になることを抑制することがわかる。
【０１４３】
この発明は詳細に説明されたが、上述した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。特に、第１実施形態〜第５実施形態及び第６実施形態〜第７実施形態並びに第８実施形態において説明したことを組み合わせて使用することは当然に予定されている。特に、第１実施形態〜第５実施形態の圧電薄膜共振子１〜５に関する事項を第６実施形態〜第７実施形態のラム波装置６０２，７０２又は第８実施形態の圧電薄膜共振子８に適用することは当然に予定されている。例えば、第５実施形態の圧電薄膜共振子５のように圧電体の側にキャビティを形成した構造をラム波装置又は第８実施形態の圧電薄膜共振子８において採用してもよい。この場合、電極が異なることを除いては、第５実施形態の場合と同様にしてラム波装置又は圧電薄膜共振子を製造することができる。また、第１実施形態の圧電薄膜共振子１のように支持膜にキャビティを形成した構造を第８実施形態の圧電薄膜共振子８において採用してもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１，４，５  圧電薄膜共振子
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２  支持基板
１０４，４０４，５０４，５０４  非貫通孔
１０６，４０６，５０６  キャビティ
１０８，４０８，５０８  下部電極膜
１１６，４１６，５１６  圧電体薄膜
１１８，４１８，５１８  上部電極膜
１２８，４２８，５２８  励振部
１４０，２４０，３４０，４４０，５４０  犠牲体
１４２，４４２，５４２  犠牲体材料膜
１４８，３４８，４４８，５６４  圧電体基板
１５０，３４９，３５０，４４９、５４９  板状構造体
４５０  支持膜材料膜
６０２，７０２  ラム波装置
６０８，７０８  ＩＤＴ電極
６２４，７２４  支持基板
６３０，７３０  板状構造体
６３２，７３２  圧電体基板
６４０，７４０  犠牲体
６４２，７４２  犠牲体材料膜
６４４，７４４  非貫通孔
６５０  支持材料膜
６５２，７５２  励振部
６８０，７８０  キャビティ
８  圧電薄膜共振子
８０２  支持基板
８０６  キャビティ
８１６  圧電体薄膜
８１８，８１９  上部電極膜
８２８  励振部
【図１】
2010136317.tif 000003
【図２】
2010136317.tif 000004
【図３】
2010136317.tif 000005
【図４】
2010136317.tif 000006
【図５】
2010136317.tif 000007
【図６】
2010136317.tif 000008
【図７】
2010136317.tif 000009
【図８】
2010136317.tif 000010
【図９】
2010136317.tif 000011
【図１０】
2010136317.tif 000012
【図１１】
2010136317.tif 000013
【図１２】
2010136317.tif 000014
【図１３】
2010136317.tif 000015
【図１４】
2010136317.tif 000016
【図１５】
2010136317.tif 000017
【図１６】
2010136317.tif 000018
【図１７】
2010136317.tif 000019
【図１８】
2010136317.tif 000020
【図１９】
2010136317.tif 000021
【図２０】
2010136317.tif 000022
【図２１】
2010136317.tif 000023
【図２２】
2010136317.tif 000024
【図２３】
2010136317.tif 000025
【図２４】
2010136317.tif 000026
【図２５】
2010136317.tif 000027
【図２６】
2010136317.tif 000028
【図２７】
2010136317.tif 000029
【図２８】
2010136317.tif 000030
【図２９】
2010136317.tif 000031
【図３０】
2010136317.tif 000032
【図３１】
2010136317.tif 000033
【図３２】
2010136317.tif 000034
【図３３】
2010136317.tif 000035
【図３４】
2010136317.tif 000036
【図３５】
2010136317.tif 000037
【図３６】
2010136317.tif 000038
【図３７】
2010136317.tif 000039
【図３８】
2010136317.tif 000040
【図３９】
2010136317.tif 000041
【図４０】
2010136317.tif 000042
【図４１】
2010136317.tif 000043
【図４２】
2010136317.tif 000044
【図４３】
2010136317.tif 000045
【図４４】
2010136317.tif 000046
【図４５】
2010136317.tif 000047
【図４６】
2010136317.tif 000048
【図４７】
2010136317.tif 000049
【図４８】
2010136317.tif 000050
【図４９】
2010136317.tif 000051
【図５０】
2010136317.tif 000052
【図５１】
2010136317.tif 000053
【図５２】
2010136317.tif 000054
【図５３】
2010136317.tif 000055
【図５４】
2010136317.tif 000056