(57)【要約】【課題】  圧電体膜の厚み方向の配向特性が良好で、且つスプリアス振動がなく、高い電気機械結合係数ｋｔ２及び機械的品質係数Ｑmを持つ薄膜圧電共振器を提供する。【解決手段】  貫通したキャビティ２１を有する基板１１；基板１１上においてキャビティ２１を囲む位置に配置された中間絶縁膜１２；中間絶縁膜１２上に選択的に配置された非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ；非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに底面の一部のみを接した下部電極１４；下部電極１４の上面に配置された圧電体膜１５；圧電体膜１５上の上部電極１６；下部電極１４の一部に接続される下部電極配線１７；上部電極１６の一部に接続される上部電極配線１８；上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面を被覆するパッシベーション膜１９とを備える。【選択図】      図１
2006050021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する基板と、
該基板上の前記キャビティを囲む位置に配置された中間絶縁膜と、
前記中間絶縁膜上に選択的に配置された非晶質下地膜と、
該非晶質下地膜に底面の一部のみを接した下部電極と、
該下部電極上に配置された圧電体膜と、
該圧電体膜上の上部電極
とを備え、前記圧電体膜の厚み方向のバルク振動を利用することを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項２】
前記下部電極は、前記下部電極の底面から前記圧電体膜方向に向かう凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項３】
前記キャビティの天井において、前記下部電極の底面は、絶縁膜からなる下部電極保護膜で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項４】
前記圧電体膜の厚み方向から見た平面パターンにおいて、前記中間絶縁膜の内径の位置は、前記キャビティの内径の位置と等しい、若しくは前記キャビティの内径の位置よりも外側に後退していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項５】
基板上に中間絶縁膜を形成する工程と、
前記中間絶縁膜上に非晶質下地膜を堆積する工程と、
該非晶質下地膜上に下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に圧電体膜を形成する工程と、
該圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、
前記基板、前記中間絶縁膜及び前記非晶質下地膜を選択的に除去し、前記下部電極の底面が露出したキャビティを形成する工程
とを含むことを特徴とする薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項６】
前記キャビティを形成する工程は、前記薄膜圧電共振器の共振周波数を測定しながら行い、所望の共振周波数が得られた時点で停止することを特徴とする請求項５に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項７】
前記キャビティを形成する工程により、前記下部電極には、前記下部電極の底面から前記圧電体膜方向に向かう凹部が形成されることを特徴とする請求項６に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項８】
前記圧電体膜の厚み方向から見た平面パターンにおいて、前記中間絶縁膜の内径の位置を前記キャビティの内径の位置よりも外側に後退させる工程を更に含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項９】
前記キャビティの天井に露出した前記下部電極の底面を、絶縁膜からなる下部電極保護膜で被覆する工程を更に含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜圧電共振器に係り、特に、高周波フィルタ或いは高周波発振器として応用が可能な圧電体薄膜の厚み方向の縦振動を利用した薄膜圧電共振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に普及した携帯電話や最近立ち上がりつつあるノートＰＣのホットスポットサービスに代表される、周波数がＧＨｚ帯の無線通信システムの開発が盛んに行われている。これら無線通信システムの使用周波数は送受信する情報量の要求とともに高周波化する傾向にあり５ＧＨｚまで実用されている。無線通信システムにおける高周波回路ではアナログ回路部分にフィルタが使用されている。この高周波回路ではセラミックフィルタや弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタが従来から使用されていたが、セラミックフィルタでは回路の小型化が難しく、弾性表面波フィルタでは高周波における耐電力性の問題から使用周波数の上限が１ＧＨｚ程度に抑えられ、更にこれらのデバイスではＳｉ上への集積回路化が不可能などの理由によりＧＨｚ帯の携帯型無線通信システムには対応が困難になりつつある。
【０００３】
これらの問題を解決するデバイスとして、圧電薄膜の厚み方向の縦振動モードを利用した薄膜圧電共振器（ＦＢＡＲ）が提案されている。この薄膜圧電共振器はバルク超音波（ＢＡＷ）素子等とも称せられている。薄膜圧電共振器では、共振周波数は圧電体の音速と膜厚によって決まり、通常１−２ｍｍの膜厚で２ＧＨｚに、又０．４−０．８  ｍｍの膜厚で５ＧＨｚに対応し、数十ＧＨｚまでの高周波数化が可能である。前述したＲＦフィルタに加えて電圧制御発振器（ＶＣＯ）としての応用も期待されている。更に、Ｓｉを基板として使用することができるため、薄膜圧電共振器を受動素子や増幅素子とともに形成した高周波アナログ回路としての一体化や、近い将来ベースバンド処理回路とをＳｉウエハ上に集積化することも可能になる。
【０００４】
従来の薄膜圧電共振器は、Ｓｉ基板表面の酸化膜を介して、下部電極が配置され、この上に圧電体膜、更に圧電体膜の上に上部電極を有している。更に、Ｓｉ基板の一部を選択的に除去し下部電極を露出するキャビティを備える（特許文献１及び２参照。）。従来の薄膜圧電共振器の性能は、電気機械結合係数ｋｔ２と、機械的品質係数Ｑmで表すことができる。電気機械結合係数ｋｔ２が大きいほど広帯域のフィルタや、広帯域のＶＣＯを作成することができる。
【０００５】
電気機械結合係数ｋｔ２を上げるには、結晶固有の電気機械結合係数ｋｔ２の大きいものを使用し、且つ結晶の分極軸を膜の厚み方向に揃えて共振器とすることが重要であり、電極材料の比重低減や膜厚減少が効果的である。圧電体膜としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などのウルツ鉱型の結晶構造を持つ圧電結晶を使用することが多い。構成元素数の少ない２元系であり高絶縁性の圧電結晶が得られ易く、ＡｌＮやＺｎＯなどの六方晶系の結晶は本来ｃ軸配向しやすい性質を持っており、分極方向であるｃ軸、即ち（０００１）方向に単一配向させることによって分極軸を揃え、圧電体膜としての電気機械結合係数ｋｔ２や機械的品質係数Ｑmを確保しやすいからである。
【０００６】
ＡｌＮ圧電体膜を使用した薄膜圧電共振器では、ＡｌＮのｃ軸配向半値幅と電気機械結合係数ｋｔ２との間に強い相関があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＡｌＮのｃ軸配向性向上のために、Ｓｉ基板の酸化膜上にタンタル・アルミニウム（Ｔａ−Ａｌ）合金膜を形成し、更にこの上に下部電極としてＡｌ薄膜及び圧電体膜としてＡｌＮ膜を形成した構造が提案されている。この新たな構造では、基板裏面から基板を選択的にエッチング除去しキャビティを形成し、Ｔａ−Ａｌ合金膜及びＡｌ膜の二層構造を中空状態にしている。即ち、下部電極と酸化膜の間にＴａ−Ａｌ合金膜を形成することにより、この上に形成したＡｌＮ膜のｃ軸配向性が格段に向上し、Ｔａ−Ａｌ合金膜を形成しない場合に対し、薄膜圧電共振器の性能である電気機械結合係数ｋｔ２及び機械的品質係数Ｑmを高めることができると期待される。
【特許文献１】特開２００２−３５９５４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０４１０号公報
【非特許文献１】米国電子電気学会（ＩＥＥＥ）、トランザクション・オン・ウルトラソニックス（Transactions on ultrasonics）第４７巻、第１号、ｐ２９２，２０００年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｔａ−Ａｌ／Ａｌの二層構造の薄膜圧電共振器では、二層構造に起因した振動の干渉によって起きる副振動（スプリアス振動）が発生しやすい。又、Ａｌに比べてＴａ−Ａｌ合金電極は比重が大きく、更に二層構造による膜厚増加も加わる。このため、優れたｃ軸配向性を持つＡｌＮによる高周波特性の向上を妨げるので、配向性に優れたＴａ−Ａｌ合金膜を使用しながらもその効果を十分に生かすことができず、薄膜圧電共振器の特性が依然として不十分となっている問題があった。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、圧電体膜の厚み方向の配向特性が良好で、且つスプリアス振動がなく、高い電気機械結合係数ｋｔ２及び機械的品質係数Ｑmを持つ薄膜圧電共振器及びそ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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、（イ）キャビティを有する基板と、（ロ）この基板上のキャビティを囲む位置に配置された中間絶縁膜と、（ハ）中間絶縁膜上に選択的に配置された非晶質下地膜と、（ニ）この非晶質下地膜に底面の一部のみを接した下部電極と、（ホ）この下部電極上に配置された圧電体膜と、（ヘ）この圧電体膜上の上部電極とを備え、圧電体膜の厚み方向のバルク振動を利用する薄膜圧電共振器であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、（イ）基板上に中間絶縁膜を形成する工程と、（ロ）中間絶縁膜上に非晶質下地膜を堆積する工程と、（ハ）この非晶質下地膜上に下部電極を形成する工程と、（ニ）この下部電極上に圧電体膜を形成する工程と、（ホ）この圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、（ヘ）基板、中間絶縁膜及び非晶質下地膜を選択的に除去し、下部電極の底面が露出したキャビティを形成する工程とを含む薄膜圧電共振器の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電体膜の厚み方向の配向特性が良好で、且つスプリアス振動がなく、高い電気機械結合係数ｋｔ２及び機械的品質係数Ｑmを持つ薄膜圧電共振器及びその製造方法器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。又、以下に示す第１〜第３の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１に示すように、貫通した開口部（キャビティ）２１を有する基板１１；基板１１上においてキャビティ２１を囲む位置に配置された中間絶縁膜１２；中間絶縁膜１２上に選択的に配置された非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ；この非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに底面の一部のみを接し、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる２層構造を保持部とし、この保持部を介して基板１１に対して保持された下部電極１４；下部電極１４の上面の一部を露出して、下部電極１４の上面の他の一部上に配置された圧電体膜１５；この圧電体膜１５上の上部電極１６；平面パターン上、圧電体膜１５が占有する領域の境界から外部に延在した下部電極１４の一部に接続される下部電極配線１７；上部電極１６の一部に接続される上部電極配線１８；上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面を被覆するパッシベーション膜１９とを備える。なお、図１（ａ）は、最上層のパッシベーション膜１９を省略した場合の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に最上層のパッシベーション膜１９を加えた状態において、図１（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図であるが、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１（ｂ）の圧電体膜１５中の厚み方向のバルク振動を利用する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、平面パターン上では、キャビティ２１は矩形であり、キャビティ２１が占有する領域は、矩形の下部電極１４が占有する領域の内部に収納され、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる保持部が額縁状にキャビティ２１の周囲を囲んでいる。この結果、図１（ｂ）に示すように、下部電極１４の底面の一部は、キャビティ２１に露出する天井部をなしている。下部電極１４の端部は、この上に形成する圧電体膜１５の断切れなどを防止するために、図１（ｂ）に示すように４０°以下のテーパ角度を持つことが望ましい。このため、図１（ａ）の平面図においては、現実には、下部電極１４は４つの斜面に囲まれているが、簡単化のために、下部電極１４を平面パターン上取り囲む斜面の図示を省略している。
【００１５】
非晶質下地膜１３ａ，１３ｂは、例えば、厚さ５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜３０ｎｍ程度のＴａ−Ａｌ合金膜やＴｉＢ２膜等の非晶質材料の薄膜からなる。中間絶縁膜１２としては、回路設計上のインピーダンスを考慮して、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の種々の絶縁膜が採用可能である。シリコン酸化膜としては、熱酸化膜でもテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）等の化学的気相堆積（ＣＶＤ）による酸化膜でも構わないことは勿論であり、その厚さは、回路設計上十分なインピーダンスとなるように、例えば０．６μｍ〜５μｍ程度に選択可能である。更に、図１（ａ）に示すように、圧電体膜１５及び上部電極１６も矩形の平面パターンであり、下部電極配線１７及び上部電極配線１８は帯状（ストライプ状）の配線パターンである。圧電体膜１５の端部は下部電極１４と同様に、下部電極配線１７及び上部電極配線１８等の断切れなどを防止するために、６０°以下のテーパ角度を持つことが望ましく、図１（ａ）の平面図においては、現実には、圧電体膜１５は４つの斜面に囲まれているが、斜面の図示を省略している。
【００１６】
図２は図１の薄膜圧電共振器の一部を拡大して詳細に示す図で、特に、下部電極１４の底面の非晶質下地膜１３ａ、非晶質下地膜１３ａの下の中間絶縁膜１２、更にその下に位置する基板１１との関係を示す。図２に示すように、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では中間絶縁膜１２の端部が、基板１１に設けられたキャビティ２１の側壁よりΔｄ＝２０μｍ後退し、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径は、基板１１のなすキャビティ径の内径より、２Δｄ＝４０μｍだけ大きい。図１（ａ）に示すように、平面パターン上、キャビティ２１は矩形であるので、「内径」とは図１（ｂ）の断面図に示されるキャビティ２１の幅の意味である。図２に示すように、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径が、基板１１のなすキャビティ径の内径より大きくなるようにすることにより、下部電極１４の周囲がその下に存在する中間絶縁膜１２との機械的接触の影響を小さくすることができ、中間絶縁膜１２からの下部電極１４への干渉効果を防止できる。
【００１７】
図１及び図２に示す薄膜圧電共振器は、圧電体膜１５の成膜時に、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３ａ，１３ｂを備えることにより、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように単一配向させることが容易になる。例えば、圧電体膜１５としてウルツ鉱型構造のＡｌＮ，ＣｄＳ或いはＺｎＯを採用すれば、六方晶系のｃ軸、即ち（０００１）方向が圧電体膜１５の膜厚方向となるように単一配向させることが容易になる。圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸をｃ軸方向に揃えられる結果、圧電体膜１５としての電気機械結合係数ｋt2や機械的品質係数Ｑmを高い値に確保しやすくなる。更に、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる保持部が額縁状に接触しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因した副振動（スプリアス振動）を抑制しやすい。更に、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径が、基板１１のなすキャビティ径の内径より大きくなるようにしているので、高周波特性におけるスプリアス振動が更に減少する。
【００１８】
例えば、基板１１としてＳｉ基板、中間絶縁膜１２として酸化膜を用い、膜厚１００ｎｍのＴａ−Ａｌ合金膜からなる非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４、膜厚１．７μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体膜１５、膜厚１５０ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜からなる上部電極１６、膜厚４００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７及び膜厚４００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極配線１８を備える薄膜圧電共振器の共振特性は、ベクトルネットワークアナライザによる評価によれば、共振周波数は２．０ＧＨｚであり、電気機械結合係数ｋｔ２は６．８％、機械的品質係数Ｑmは９００と特性に優れた共振器が作成されていることが確認された。
【００１９】
図３を用いて、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法を説明する。なお、以下に述べる薄膜圧電共振器の製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
【００２０】
（イ）まず、Ｓｉ（１００）基板等の基板１１を用意する。この基板１１の表面（第１主面）及び裏面（第２主面）に熱酸化法等により、図３（ａ）に示すように、それぞれ中間絶縁膜１２及び裏面絶縁膜１０を形成する。更に、中間絶縁膜１２の上に膜厚５〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１５０ｎｍ、更に好ましくは３０〜１２０ｎｍの非晶質下地膜１３をＲＦマグネトロンスパッタリング法等により堆積する。非晶質下地膜１３として、Ｔａ−Ａｌ合金膜を用いるのであれば、Ｔａ及びＡｌターゲットとアルゴンガスを使用し、基板温度を室温として、ＲＦマグネトロンスパッタリング法等で堆積できる。更に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法等を用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜等の金属膜１４を、非晶質下地膜１３上に堆積する。非晶質下地膜１３と金属膜１４の堆積は、同一チャンバー中で連続的に実施すれば良い。
【００２１】
（ロ）そして、フォトリソグラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によるパターニングを行い、下部電極１４のパターンを図３（ｂ）に示すように形成する。下部電極１４がＡｌ膜の場合は、塩素（Ｃｌ）とアルゴン（Ａｒ）又は三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）等の塩化物系ガスを用いたＲＩＥで下部電極１４をパターニングすれば良い。非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとして、Ｔａ−Ａｌ合金膜を用いた場合は、エッチングガスとしてＣ4Ｆ8などのフッ素系ガスを使用してＲＩＥで選択的にエッチングできる。ＲＩＥとしてはマグネトロンＲＩＥ若しくは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）−ＲＩＥもが採用可能であり、ＲＩＥ以外のケミカル・ドライエッチング（ＣＤＥ）等でも良い。上述したように、下部電極１４の端部は４０°以下のテーパ角度を持つことが望ましく、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器ではテーパ角度２０°としている。
【００２２】
（ハ）その後、ＲＦマグネトロンスパッタリング法等により厚さ０．５〜３μｍのウルツ鉱型構造の圧電体膜１５を下部電極１４の上に堆積する。圧電体膜１５の厚さは、圧電体膜１５の材料と共振周波数により異なる。圧電体膜１５がＡｌＮ膜で共振周波数を２．０ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ１．７μｍ程度にすれば良い。ＡｌＮ膜のスパッタリング方法はＡｌターゲットと窒素ガスを使用した反応性スパッタリングとし、基板温度を３００℃とすれば良い。必要に応じて、スパッタリングに先立ち下地表面をＡｒプラズマによりエッチングし、配向性向上を図る。次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー、塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより圧電体膜１５をパターニングする。即ち、ＡｌＮ膜１５の加工はフォトレジストのパターンを形成し、エッチングガスとして塩素とアルゴン、三塩化ホウ素を使用し、基板温度を４５℃でＲＩＥすれば良い。上述したように、圧電体膜１５の端部は６０°以下のテーパ角度を持つことが望ましく、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法では３５°としている。
【００２３】
（ニ）引き続き、ＲＦマグネトロンスパッタリング法等により、１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍの金属膜１６を圧電体膜１５の上全面に堆積する。例えば、モリブデン（Ｍｏ）膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法により膜厚１５０ｎｍとなるよう室温にて形成する。その後、フォトレジストのパターンを形成し、ドライエッチングにより、図３（ｄ）に示すような所望の形状の上部電極１６に加工する。圧電体膜１５としてのＡｌＮ膜と上部電極用のＭｏ膜１６は、連続スパッタリング法により形成しても良く、この場合は、フォトレジストのパターン形成とエッチングをＭｏ膜にして上部電極１６を形成した後、ＡｌＮ膜１５に対して同様に、フォトレジストのパターン形成とエッチングをして、圧電体膜１５のパターンを形成する。
【００２４】
（ホ）次に配線用金属膜としてＡｌ膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法により膜厚２００〜６００ｎｍ、好ましくは３５０〜４５０ｎｍ程度となるよう室温にて形成する。引き続き、フォトリソグラフィー、非酸化性の酸（例えば塩酸）によるウェットエッチングにより配線用金属膜をパターニングし、図３（ｅ）に示すように、下部電極１４の一部に接続される下部電極配線１７及び上部電極１６の一部に接続される上部電極配線１８を所望の形状に加工する。下部電極配線１７及び上部電極配線１８としては他に金（Ａｕ）膜を使用しても良いが、この場合接合層としてチタン（Ｔｉ）膜などの活性金属、実装に際しての接合用バリア層としてニッケル（Ｎｉ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タンタル（Ｔａ）膜などの高融点金属を用いれば良い。
【００２５】
（へ）次に、図３（ｆ）に示すように、上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面にパッシベーション膜１９を堆積する。パッシベーション膜１９は膜厚１５〜６００ｎｍ程度、好ましくは２０〜２００ｎｍ程度となるようにＣＶＤ法等により成膜する。例えば、膜厚３０ｎｍのシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）等の絶縁膜を堆積すれば良い。その後、基板１１を研磨により厚さ６０〜３００ｎｍ、好ましくは８０〜２５０ｎｍ、例えば１００ｎｍの厚さになるまで研磨により厚み調整をする。
【００２６】
（ト）その後、基板１１の裏面をフォトリソグラフィーでエッチングマスクを形成する。そして、このエッチングマスクを用いてＩＣＰ−ＲＩＥ等により基板１１の裏面側から、エッチングし、図１に示すように、垂直側壁の断面形状を有するキャビティ２１を形成する。キャビティ２１のエッチングは裏面絶縁膜１０、基板１１、中間絶縁膜１２、非晶質下地膜１３の順に行い、下部電極１４が現われた時点でエッチングを停止する。例えば、基板１１がＳｉ基板の場合は、６フッ化イオウ（ＳＦ6）ガスを使用すれば良い。キャビティ２１の側壁形状、テーパ角度、エッチング速度などを最適化するためにオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、Ａｒガス、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）ガス、ペルフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）ガスのうちの少なくとも一種類以上混合して使用しても良い。なお、図２に示すように、圧電体膜１５の厚み方向から見た平面パターンにおいて、中間絶縁膜１２の内径の位置をキャビティの内径の位置よりも外側にΔｄだけ後退させるためには、キャビティ２１の側壁に露出した中間絶縁膜１２の端面を、ウェットエッチ若しくはケミカルドライエッチ（ＣＤＥ）等により、オーバーエッチすれば良い。
【００２７】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、圧電体膜１５の成膜の前に、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３を形成するので、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように簡単に単一配向し、圧電体膜１５の結晶性が向上する。その後、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂが額縁状に接触するように、非晶質下地膜１３を選択的に除去しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい構造が実現できる。この結果、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、電気機械結合係数ｋt2及び機械的品質係数Ｑmの高い薄膜圧電共振器を簡単に製造できる。  
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器を利用したマイクロメカニカルフィルタの例を図４に示す。図４に示す梯子型フィルタ４１は、４個の薄膜圧電共振器Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4が直並列接続されるように配列されて構成されている。図４に示す梯子型フィルタ４１の現実の構造は、種々のトポロジーがあり得る。例えば、図４の入力ポートＰinの一方の端子１１１と他方の端子１１２に、それぞれ薄膜圧電共振器Ｆ4の上部電極配線１８と下部電極配線１７が接続され、薄膜圧電共振器Ｆ4の上部電極配線１８に薄膜圧電共振器Ｆ3の上部電極配線１８が接続され、薄膜圧電共振器Ｆ3の下部電極配線１７に薄膜圧電共振器Ｆ1及びＦ2のそれぞれの上部電極配線１８が接続されるように、同一基板上にモノリシックに構成できる。そして、薄膜圧電共振器Ｆ1の下部電極配線１７に出力ポートＰoutの一方の端子１２１が接続され、薄膜圧電共振器Ｆ2の下部電極配線１７に出力ポートＰoutの他方の端子１２２が接続される。
【００２８】
又、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図５に示すようにバリアブルキャパシタンスＣ２及び増幅器１０５と組み合せて移動体通信機の電圧制御発振器（ＶＣＯ）に利用することができる。増幅器１０５として、例えばＣＭＯＳインバータが使用できる。即ち、図５では、バリアブルキャパシタンスＣ２と固定キャパシタンスＣ１に、それぞれ薄膜圧電共振器１０１の上部電極配線１８と下部電極配線１７とが接続され、薄膜圧電共振器１０１の上部電極配線１８には更に抵抗Ｒ２の一方の端子が接続されている。抵抗Ｒ２の他方の端子と、薄膜圧電共振器１０１の下部電極配線１７との間には、増幅器（インバータ）１０５と帰還抵抗Ｒ１との並列回路が接続されている。増幅器１０５の入力端子には、帰還抵抗Ｒ１により増幅器１０５の出力端子の信号が正帰還し、薄膜圧電共振器１０１の共振周波数で発信するコルピッツ型の発振回路である。バリアブルキャパシタンスＣ２は、可変容量ダイオード（バリキャップ）で構成すれば良く、バリアブルキャパシタンスＣ２により発振周波数の調整を行う。図５に示した、バリアブルキャパシタンスＣ２、固定キャパシタンスＣ１、薄膜圧電共振器１０１、抵抗Ｒ２，Ｒ１及び増幅器１０５は、同一基板上にモノリシックに構成しても良く、ハイブリッドに集積化しても構わない。
【００２９】
図６には、図４に示すマイクロメカニカルフィルタを、高周波（ＲＦ）フィルタ４１及び中間周波数（ＩＦ）フィルタ４２として備える携帯型情報端末の受信回路を示す。図６に示す携帯型情報端末の受信回路は、ＲＦフロントエンド部として、図４に示したマイクロメカニカルフィルタによるＲＦフィルタ４１、ＲＦフィルタ４１に接続されたミキサ４８、ミキサ４８に接続された局部発振器４９を備える。ミキサ４８は、ＲＦフィルタ４１の出力するＲＦ信号と局部発振器４９の出力するＲＦ信号とを混合し、例えば２００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの中間周波数（ＩＦ）の信号を生成する。ＲＦフィルタ４１にはアンテナスイッチ４７を介して、第１アンテナ４５及び第２アンテナ４６が接続されている。図６において、２本の、第１アンテナ４５及び第２アンテナ４６が接続されているがこれは例示であり、アンテナの本数は２本に限定されない。
【００３０】
ミキサ４８で混合された第１アンテナ４５及び第２アンテナ４６が受信したＲＦ信号と局部発振器４９の出力するＲＦ信号とは、図４に示したマイクロメカニカルフィルタによるＩＦフィルタ４２に伝達される。ＩＦフィルタ４２には、増幅器５０が接続され、増幅器５０には、Ｉ／Ｑ復調回路を備えるレシーバＬＳＩチップ３が接続されている。レシーバＬＳＩチップ３には、共振器５８を備えたＩＱ発信器５７が接続されている。ＩＦフィルタ４２により、第１アンテナ４５及び第２アンテナ４６が受信したＲＦ信号と局部発振器４９の出力するＲＦ信号との差の周波数が抽出され、増幅器５０により、差の周波数であるＩＦ信号が増幅され、安定化される。このＩＦ信号は、レシーバＬＳＩチップ３により直交位相復調され、互いに９０°位相がずれたＩ信号及びＱ信号が生成される。レシーバＬＳＩチップ３が備えるミキサ５１及びミキサ５２において、更に低周波、例えば１０ＭＨｚ以下のベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号がそれぞれ生成される。ベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号は、それぞれ、増幅器５３，５４で増幅された後、ベースバンドフィルタ４３，４４に入力される。ベースバンドフィルタ４３，４４を介したベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号は、更に、Ａ−Ｄ変換器５５，５６でディジタル信号に変換され、図示を省略したディジタルベースバンドプロセッサ（ＤＢＢＰ）に入力される。即ち、ベースバンドフィルタ４３及びベースバンドフィルタ４４を介してそれぞれ抽出されたベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号は、Ａ−Ｄ変換器５５及びＡ−Ｄ変換器５６により、ディジタルのベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号となり、ディジタルベースバンドプロセッサ（ＤＢＢＰ）により信号処理される。
【００３１】
図７は、携帯型情報端末の送信回路２を示す。送信回路２のベースバンド処理部にはディジタルベースバンドプロセッサ（ＤＢＢＰ）からのディジタルのベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号をアナログ信号に変換するＤ−Ａ変換器６５，６６がそれぞれ備えられている。ディジタルのベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号は、Ｄ−Ａ変換器６５及びＤ−Ａ変換器６６により、アナログのベースバンドＩ信号及びベースバンドＱ信号となり、ベースバンドフィルタ６１及びベースバンドフィルタ６２を介して、変調器ＬＳＩチップ５の増幅器８８，８９に入力される。
【００３２】
変調器ＬＳＩチップ５は、増幅器８８，８９と、増幅器８８，８９に接続されたミキサ８５，８６を備える。変調器ＬＳＩチップ５は、更に、発振器６０及び移相器８７を備える。ミキサ８５及びミキサ８６には、発振器６０からの搬送波のＲＦ周波数が、移相器８７により互いに９０°位相がずらされて供給される。増幅器８８，８９の出力は、ミキサ８５，８６において発振器６０からの搬送波のＲＦ周波数と混合され、変調される。変調器ＬＳＩチップ５は、更に、加算器８４及び加算器８４の出力に接続された増幅器８３を備える。ミキサ８５及びミキサ８６の出力は、加算器８４に入力され、加算器８４の出力は増幅器８３に入力される。増幅器８３の出力は、送信回路２のＲＦフロントエンド部を構成するＭＭＩＣ４に供給される。ＭＭＩＣ４には多段接続されたマイクロ波用パワートランジスタ８１，８２を備え、ＲＦ増幅後、アンテナスイッチ４７を介して、第１アンテナ４５及び第２アンテナ４６に供給される。
【００３３】
図６及び図７に示す携帯型情報端末においては、空洞共振器やインダクタを用いたＬＣ回路の代わりに、小型のマイクロメカニカルフィルタを、ＲＦフィルタ４１及びＩＦフィルタ４２として用いているので、小型薄型、且つ低消費電力の１〜５ＧＨｚ程度のマイクロ波帯域で使用可能な携帯型情報端末が実現できる。勿論、図６のベースバンドフィルタ４３，４４、或いは図７のベースバンドフィルタ６１，６２等の、低周波領域におけるフィルタ等にも適用可能であるが、図４に示したマイクロメカニカルフィルタの高周波特性を鑑みれば、３００ＭＨｚ以上、特に１〜５ＧＨｚ程度のマイクロ波帯域におけるフィルタに用いるのが好適である。
【００３４】
図８に示す本発明の第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器は、図１に示した薄膜圧電共振器と同様に、貫通した開口部（キャビティ）２１を有する基板１１と、基板１１上においてキャビティ２１を囲む位置に配置された中間絶縁膜１２と、中間絶縁膜１２上に選択的に配置された非晶質下地膜１３ａ，１３ｂを備えるが、下部電極１４の幾何学的形状が、図１に示した薄膜圧電共振器とは異なる。
【００３５】
即ち、第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器の下部電極１４は、底面に圧電体膜１５方向に向かう扁平な（浅い）凹部を有し、底面に段差を備えている。この凹部の側面は、キャビティ２１の内径を延長した側壁であり、このような凹部を備えることによって断面が下駄型（π型）となるような形状である。図８の断面図においては、凹部を取り囲む下駄の歯の底面が、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる２層構造の保持部に接し、この保持部を介して基板１１に対して保持された扁平な矩形アーチ形状であるが、３次元的には周辺部が非晶質下地膜１３ａ，１３ｂが接し、中央部が浮いた上げ底型の形状をなしている。
【００３６】
この下部電極１４の上の圧電体膜１５、この圧電体膜１５上の上部電極１６、下部電極１４に接続される下部電極配線１７、上部電極１６に接続される上部電極配線１８、上部電極配線１８、上部電極１６，圧電体膜１５、下部電極１４を被覆するパッシベーション膜１９等は図１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００３７】
図８に示す第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器は、エッチングチャンバー内に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブを備えたＲＩＥ装置を用いて、高周波特性（共振周波数）をイン・シツ（in situ）でモニタしながら、下部電極１４の凹部のエッチングを行うことにより実現される。即ち、共振周波数が、所望の値、例えば２．０ＧＨｚ等になった時点で下部電極１４の凹部のエッチングを停止するようにして、上げ底型の下部電極１４が実現される。下部電極１４の凹部のエッチングにおいては、ＲＩＥ装置の下部放電電極側に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブが配置され、この下部放電電極の上に、図１（ｂ）に示す構造が、上下逆にした配置で搭載される。このため、放電空間に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブが露出しないので、正確な共振周波数のイン・シツ・モニタリングが可能である。
【００３８】
以上の説明で理解されるように、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器は、所望の共振周波数に正確に合わせた高周波特性を有する。又、既に説明した第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と同様に、圧電体膜１５の成膜時に、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３ａ，１３ｂを有しているため、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように簡単に単一配向し、圧電体膜１５の結晶性が向上する。その後、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂが額縁状に接触するように、非晶質下地膜１３を選択的に除去しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい構造が実現できる。この結果、第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、電気機械結合係数ｋt2及び機械的品質係数Ｑmの高い薄膜圧電共振器を簡単に製造できる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図９に示すように、貫通した開口部（キャビティ）２１を有する基板１１；基板１１上においてキャビティ２１を囲む位置に配置された中間絶縁膜１２；中間絶縁膜１２上に配置された非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ；この非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに底面の一部のみを接した下部電極１４を備える。しかし、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では、下部電極１４の非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに接しない部分はキャビティ２１の天井をなすように、キャビティ２１のなす空間に露出していたが、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では、下部電極１４の底面は、下部電極保護膜３１で被覆され、キャビティ２１のなす空間に露出していない点が、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器とは異なる。
【００４０】
下部電極保護膜３１としては、高周波特性を考慮して、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3膜）等の種々の絶縁膜を、厚さ１０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度に堆積すれば良い。下部電極１４がＡｌで構成されているとすれば、Ａｌの比重は、室温において２．６９である。一方、形成方法に依存するが、シリコン酸化膜はおおよそ１．８〜２．３の範囲、シリコン窒化膜の比重は３．２〜３．４程度、アルミナの比重は３．９〜４．０程度である。これに対し、Ｔａ−Ａｌ合金の比重はＴａの組成が４０〜７５at％で、８．９〜１３．１程度の値を有するので、これらの絶縁膜の下部電極保護膜３１としての採用により、下部電極１４に対する弾性的（質量的）負荷はＴａ−Ａｌ合金の場合に比し十分小さいが、下部電極保護膜３１の厚さが８０ｎｍ以上になると、下部電極保護膜３１の質量が薄膜圧電共振器の共振特性（高周波特性）に影響を与えるので、好ましくない。又、絶縁膜の特性にもよるが、下部電極保護膜３１の厚さが１０ｎｍ以下になると、パッシベーション能力が低下するので好ましくない。
【００４１】
下部電極１４上に配置された圧電体膜１５；この圧電体膜１５上の上部電極１６；下部電極１４の一部に接続される下部電極配線１７；上部電極１６の一部に接続される上部電極配線１８を備え、厚み方向の圧電体膜１５中のバルク振動を利用する点、更には、下部電極１４の端部及び圧電体膜１５の端部がそれぞれテーパ角度を持つことが望ましい点等他の事項は、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様であり、重複した説明を省略する。又、平面パターンは、図１（ａ）と実質的に同様であり、図示を省略する。
【００４２】
図１０は図９の薄膜圧電共振器の一部を拡大して詳細に示す図で、特に、下部電極１４の底面の非晶質下地膜１３ａ、非晶質下地膜１３ａの下の中間絶縁膜１２、更にその下に位置する基板１１との関係を示す。図１０に示すように、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では中間絶縁膜１２の端部は、基板１１に設けられたキャビティ２１の側壁の延長面上に位置している。即ち、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径は、基板１１のなすキャビティ径の内径と等しい（第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器で説明したように、「内径」とは図９の断面図に示されるキャビティ２１の幅の意味である。）。
【００４３】
図９及び図１０に示す第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、下部電極１４の非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに接しない部分がキャビティ２１のなす空間に露出せず、下部電極保護膜３１で被覆されているので、下部電極１４の表面が安定した状態を維持でき、高周波特性の経時変化を抑制できる。特に、下部電極１４としてＡｌのような表面が活性で酸化しやすい金属材料を用いる場合には、下部電極１４の表面に酸化膜が形成されるのを防止する点で効果がある。又、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、圧電体膜１５の成膜時には、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３ａ，１３ｂを備えているので、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように単一配向し、結晶性が良好である。例えば、圧電体膜１５としてウルツ鉱型構造のＡｌＮ，ＣｄＳ或いはＺｎＯを採用すれば、六方晶系のｃ軸、即ち（０００１）方向が圧電体膜１５の膜厚方向となるように単一配向させることが容易になる。圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸を揃えられる結果、圧電体膜１５としての電気機械結合係数ｋt2や機械的品質係数Ｑmを高い値に確保しやすくなる。更に、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる保持部が額縁状に接触しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい。例えば、基板１１としてＳｉ基板、中間絶縁膜１２として厚さ１μｍ酸化膜を用い、膜厚２０ｎｍのＴａ−Ａｌ合金膜からなる非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４、膜厚１．７μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体膜１５、膜厚３２０ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜からなる上部電極１６、膜厚４００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７及び膜厚４００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極配線１８、厚さ４０ｎｍのシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）からなる下部電極保護膜３１を備える薄膜圧電共振器の共振特性は、ベクトルネットワークアナライザによる評価によれば、、共振周波数は２．０ＧＨｚであり、電気機械結合係数ｋｔ２は６．９％、機械的品質係数Ｑmは２０００と特性に優れた共振器が作成されていることが確認された。なお、このときの下部電極１４の端部のテーパ角度は３０°、圧電体膜１５端部のテーパ角度は２２°である。  本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法は、図３に示した第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と同様である。但し、図３（ｆ）に示した上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面にパッシベーション膜１９を堆積する工程が省略され、図３（ｅ）に示すように、下部電極１４の一部に下部電極配線１７を、上部電極１６の一部に上部電極配線１８を接続した後、直ちに、ＩＣＰ−ＲＩＥ等により基板１１の裏面側から、エッチングし、図９に示すように、垂直側壁の断面形状を有するキャビティ２１を形成する点が、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法とは異なる。更に、その後、下部電極１４を含んで、基板１１の裏面側に、厚さ１０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度の絶縁膜をＣＶＤ法等により��膜する点も、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と異なる事項である。
【００４４】
なお、第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器と同様に、エッチングチャンバー内に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブを備えたＲＩＥ装置を用いて、高周波特性（共振周波数）をイン・シツ（in situ）でモニタしながら、キャビティ２１のエッチングを行うことが好ましい。即ち、裏面絶縁膜１０、基板１１、中間絶縁膜１２、非晶質下地膜１３、下部電極１４の順に、例えば、Ｃ4Ｆ8＋ＳＦ6ガス等を用いたＩＣＰ−ＲＩＥを行い、共振周波数が、所望の値、例えば２．０ＧＨｚ等になった時点で下部電極１４のエッチングを停止するようにすれば良い。このため、現実には、図８と同様に、下部電極１４の一部に凹部が形成され、上げ底型の下部電極１４が実現されても良い。キャビティ２１のエッチングにおいては、ＲＩＥ装置の下部放電電極側に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブが配置され、この下部放電電極の上に、図９に示す構造が、上下逆にした配置で搭載される。このため、放電空間に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブが露出しないので、正確な共振周波数のイン・シツ・モニタリングが可能である。
【００４５】
以上説明したように、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、圧電体膜１５の成膜の前に、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３を形成するので、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように簡単に単一配向し、圧電体膜１５の結晶性が向上する。その後、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂが額縁状に接触するように、非晶質下地膜１３を選択的に除去しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい構造が実現できる。この結果、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と同様に、電気機械結合係数ｋt2及び機械的品質係数Ｑmの高い薄膜圧電共振器を簡単に製造できる。
【００４６】
第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、第１の実施の形態で図３を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図４を用いて説明したＶＣＯに利用することができる。更に、第１の実施の形態の図５及び図６に示したような携帯型情報端末において、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器をマイクロメカニカルフィルタとして用い、ＲＦフィルタ４１やＩＦフィルタ４２として用いることも可能である。
【００４７】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、図１１に示す本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、下部電極１４の非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに接しない部分は、下部電極保護膜３１で被覆され、下部電極１４は、キャビティ２１のなす空間に露出していない。下部電極保護膜３１としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミナ等の種々の絶縁膜を、厚さ１０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度に堆積すれば良い。絶縁膜の特性にもよるが、下部電極保護膜３１の厚さが１０ｎｍ以下になると、パッシベーション能力が低下するので好ましくない。又、下部電極保護膜３１の厚さが８０ｎｍ以上になると、下部電極保護膜３１の質量が薄膜圧電共振器の共振特性（高周波特性）に影響を与えるので、好ましくないことは第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様である。第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器とは、異なり、上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面を被覆するパッシベーション膜１９とを備える。パッシベーション膜１９は膜厚１５〜６００ｎｍ程度、好ましくは２０〜２００ｎｍ程度の、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミナ等の種々の絶縁膜が採用可能である。
【００４８】
その他の、下部電極１４の端部は、この上に形成する圧電体膜１５の断切れなどを防止するために、図９に示すように４０°以下のテーパ角度を持つことが望ましい点等に付いては、第１及び第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様であるので、重複した説明を省略する。
【００４９】
図１２は図１１の薄膜圧電共振器の一部を拡大して詳細に示す図で、特に、下部電極１４の底面の非晶質下地膜１３ａ、非晶質下地膜１３ａの下の中間絶縁膜１２、更にその下に位置する基板１１との関係を示す。図１２に示すように、第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では中間絶縁膜１２の端部が、基板１１に設けられたキャビティ２１の側壁よりΔｄ＝７．５μｍ後退し、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径は、基板１１のなすキャビティ径の内径より、２Δｄ＝１５μｍだけ大きい（第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器で説明したように、「内径」とは図１１の断面図に示されるキャビティ２１の幅の意味である。）。図１２に示すように、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径が、基板１１のなすキャビティ径の内径より大きくなるようにすることにより、下部電極１４の周囲がその下に存在する中間絶縁膜１２との機械的接触の影響を小さくすることができ、中間絶縁膜１２からの下部電極１４への干渉効果を防止できる。
【００５０】
図１１及び図１２に示す第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、下部電極１４の非晶質下地膜１３ａ，１３ｂに接しない部分がキャビティ２１のなす空間に露出せず、下部電極保護膜３１で被覆されているので、下部電極１４の表面が安定した状態を維持でき、高周波特性の経時変化を抑制できる。
【００５１】
又、第１及び第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、圧電体膜１５の成膜時には、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３ａ，１３ｂを備えているので、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように単一配向し、結晶性が良好である。圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸を揃えられる結果、圧電体膜１５としての電気機械結合係数ｋt2や機械的品質係数Ｑmを高い値に確保しやすくなる。更に、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂと中間絶縁膜１２とからなる保持部が額縁状に接触しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい。更に、中間絶縁膜１２の端部のなす空洞部分の内径が、基板１１のなすキャビティ径の内径より大きくなるようにしているので、スプリアス振動が更に減少し、高周波特性が改善される。例えば、基板１１としてＳｉ基板、中間絶縁膜１２として厚さ１μｍの酸化膜を用い、膜厚１００ｎｍのＴａ−Ａｌ合金膜からなる非晶質下地膜１３ａ，１３ｂ、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４、膜厚０．６μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体膜１５、膜厚２００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜からなる上部電極１６、チタン・タンタル・金（Ｔｉ／Ｔａ／Ａｕ）複合膜からなる下部電極配線１７及び上部電極配線１８、厚さ２０ｎｍのシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）からなる下部電極保護膜３１及びパッシベーション膜１９を備える薄膜圧電共振器の共振特性は、ベクトルネットワークアナライザによる評価によれば、共振周波数は５．０ＧＨｚであり、電気機械結合係数ｋｔ２は６．８％、機械的品質係数Ｑmは１３００と特性に優れた共振器が作成されていることが確認された。なお、このときの下部電極１４の端部のテーパ角度は１５°、圧電体膜１５端部のテーパ角度は１７°で、Ｔｉ／Ｔａ／Ａｕ複合膜は、それぞれ膜厚５０ｎｍ／４００ｎｍ／３００ｎｍである。
【００５２】
本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法は、図３に示した第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と同様である。但し、図３（ｆ）に示した上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面にパッシベーション膜１９を堆積する工程が省略され、図３（ｅ）に示すように、下部電極１４の一部に下部電極配線１７を、上部電極１６の一部に上部電極配線１８を接続した後、直ちに、ＩＣＰ−ＲＩＥ等により基板１１の裏面側から、エッチングし、図９に示すように、垂直側壁の断面形状を有するキャビティ２１を形成する点が、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法とは異なる。更に、その後、上部電極配線１８、上部電極１６，上部電極１６から露出した圧電体膜１５、下部電極１４の上面にパッシベーション膜１９として、厚さ１０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度の絶縁膜をＣＶＤ法等により堆積し、更に、下部電極１４を含んで、基板１１の裏面側に、厚さ１０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度の絶縁膜をＣＶＤ法等により堆積する点も、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と異なる事項である。なお、図１２に示すように、圧電体膜１５の厚み方向から見た平面パターンにおいて、中間絶縁膜１２の内径の位置をキャビティの内径の位置よりも外側にΔｄだけ後退させるためには、キャビティ２１の側壁に露出した中間絶縁膜１２の端面を、ウェットエッチ若しくはＣＤＥ等により、オーバーエッチすれば良い。
【００５３】
以上説明したように、第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、圧電体膜１５の成膜の前に、圧電体膜１５の下全面に非晶質下地膜１３を形成するので、圧電体膜１５の膜厚方向の分極軸が、縦波の弾性波の伝搬方向となるように簡単に単一配向し、圧電体膜１５の結晶性が向上する。その後、下部電極１４の周辺部のみに、非晶質下地膜１３ａ，１３ｂが額縁状に接触するように、非晶質下地膜１３を選択的に除去しているので、下部電極１４と非晶質下地膜１３ａ，１３ｂとの二層構造に起因したスプリアス振動を抑制しやすい構造が実現できる。この結果、第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法によれば、第１及び第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法と同様に、電気機械結合係数ｋt2及び機械的品質係数Ｑmの高い薄膜圧電共振器を簡単に製造できる。
【００５４】
なお、第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器と同様に、エッチングチャンバー内に下部電極配線１７と上部電極配線１８とに接触するプローブを備えたＲＩＥ装置を用いて、高周波特性（共振周波数）をイン・シツ（in situ）でモニタしながら、キャビティ２１のエッチングを行うことが好ましい。即ち、裏面絶縁膜１０、基板１１、中間絶縁膜１２、非晶質下地膜１３、下部電極１４の順に、例えば、Ｃ4Ｆ8＋ＳＦ6＋ＣＯガス等を用いたＩＣＰ−ＲＩＥを行い、共振周波数が、所望の値、例えば５．０ＧＨｚ等になった時点で下部電極１４のエッチングを停止するようにすれば良い。このため、現実には、図８と同様に、下部電極１４の一部に凹部が形成され、上げ底型の下部電極１４が実現されても良い。
【００５５】
第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、第１の実施の形態で図３を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図４を用いて説明したＶＣＯに利用することができる。更に、第１の実施の形態の図５及び図６に示したような携帯型情報端末において、第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器をマイクロメカニカルフィルタとして用い、ＲＦフィルタ４１やＩＦフィルタ４２として用いることも可能である。
【００５６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５７】
第１〜第３の実施の形態では圧電体膜材料としてＬＳＩプロセスに最も適合性が高いＡｌＮを例にとって本発明の詳細について説明を行ったが、本発明が適用できる圧電体膜としてはチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）等のペロブスカイト型構造の圧電体材料等、圧電体膜材料ならいずれであっても良く、ＡｌＮやウルツ鉱型構造の圧電体材料に限定されるものではない。
【００５８】
したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の概略構造を説明する模式的な平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図２】図１（ｂ）の一部を詳細に示す拡大部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法を概略的に説明する模式的な工程断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振を使用した高周波フィルタ回路を示す回路図である。
【図５】第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振を使用した電圧可変発振器（ＶＣＯ）を示す回路図である。
【図６】図３に示すマイクロメカニカルフィルタを、高周波（ＲＦ）フィルタ及び中間周波数（ＩＦ）フィルタとして備える携帯型情報端末の受信回路を示すブロック図である。
【図７】図３に示すマイクロメカニカルフィルタを、高周波（ＲＦ）フィルタ及び中間周波数（ＩＦ）フィルタとして備える携帯型情報端末の送信回路を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器の概略構造を説明する模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の概略構造を説明する模式的な断面図である。
【図１０】図９の一部を詳細に示す拡大部分断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の概略構造を説明する模式的な断面図である。
【図１２】図１１の一部を詳細に示す拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…受信回路  
２…送信回路
３…レシーバＬＳＩチップ
４…ＭＭＩＣ
５…変調器ＬＳＩチップ
１０…裏面絶縁膜
１１…基板
１２…中間絶縁膜
１３，１３ａ，１３ｂ…非晶質下地膜
１４…下部電極（金属膜）
１５…圧電体膜（ＡｌＮ膜）
１６…上部電極（金属膜）
１７…下部電極配線
１８…上部電極配線
１９…パッシベーション膜
２１…キャビティ
３１…下部電極保護膜
４１…梯子型フィルタ（ＲＦフィルタ）
４２…ＩＦフィルタ
４３，４４…ベースバンドフィルタ
４５…第１アンテナ
４６…上部電極配線
４６…第２アンテナ
４７…アンテナスイッチ
４８，５１，５２，８５，８６…ミキサ
４９…局部発振器
５０，５３，５４，８３，８８，８９，１０５…増幅器
５５，５６…Ａ−Ｄ変換器
５７…ＩＱ発信器
５８…共振器
６０…発振器
６１，６２…ベースバンドフィルタ
６５，６６…Ｄ−Ａ変換器
８１，８２…マイクロ波用パワートランジスタ
８４…加算器
８７…移相器
１０１…薄膜圧電共振器
１１１，１１２…入力端子
１２１，１２２…出力端子
Ｃ１…固定キャパシタンス
Ｃ２…バリアブルキャパシタンス
Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4…薄膜圧電共振器
Ｒ１…帰還抵抗
Ｒ２…抵抗
Ｐin…入力ポート
Ｐout…出力ポート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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