(57)【要約】【課題】    新たな電極接続構造を備え、特性に優れた、小型化かつ軽量化を実現することができる薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器並びにそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器は、基板２と、基板２表面上の第１の領域Ａに配設された第１の電極３１と、基板２表面上の第１の領域Ａとは異なる第２の領域Ｂに配設され、一端が第１の電極３１に電気的に接続されるとともに、他端が基板２裏面から引き出されるように形成された引出電極３２と、第１の電極３１上に配設された圧電体薄膜４と、圧電体薄膜４上の第２の電極５と、第１の電極３１が配設された部分において、基板２に配設された共振用空洞２１とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板表面上の第１の領域に配設された第１の電極と、
前記基板表面上の第１の領域とは異なる第２の領域に配設され、一端が前記第１の電極に電気的に接続されるとともに、他端が前記基板裏面から引き出されるように形成された引出電極と、
前記第1の電極上に配設された圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜上の第２の電極と、
前記第１の電極が配設された部分において、前記基板に配設された共振用空洞と、
を備えたことを特徴とする薄膜圧電共振素子。
【請求項２】
前記引出電極は、前記第１の電極と同一導電性材料により一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電共振素子。
【請求項３】
前記圧電体薄膜は、前記基板表面上の全面に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜圧電共振素子。
【請求項４】
前記引出電極が配設された部分において、前記基板に前記引出電極裏面を露出する接続用空洞が配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の薄膜圧電共振素子。
【請求項５】
前記接続用空洞の内壁及び前記接続用空洞内から露出する前記引出電極裏面には、更にメタライズ層が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧電共振素子。
【請求項６】
前記メタライズ層は、前記共振用空洞内底面上及び側面上に沿って配設されたことを特徴とする請求項５に記載の薄膜圧電共振素子。
【請求項７】
前記請求項４乃至請求項５のいずれかに記載の薄膜圧電共振素子に、
実装用基板と、
前記実装用基板上の半田電極と、を更に備え、
前記実装用基板表面と前記薄膜圧電共振素子の前記基板裏面とを向かい合わせて前記実装用基板上に前記薄膜圧電共振素子を実装し、かつ前記半田電極と前記薄膜圧電共振素子の前記引出電極裏面との間を電気的に接続したことを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項８】
請求項４に記載の薄膜圧電共振素子に、
実装用基板を更に備え、
前記実装用基板表面と前記薄膜圧電共振素子の前記基板表面とを向かい合わせて前記実装用基板上に前記薄膜圧電共振素子を実装し、かつ前記薄膜圧電共振素子の前記引出電極裏面にワイヤを電気的に接続したことを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項９】
基板表面上の第１の領域に第１の電極を形成するとともに、前記基板表面上の前記第１の領域とは異なる第２の領域に前記第１の電極に接続された引出電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に圧電体薄膜を形成する工程と、
前記圧電体薄膜上に第２の電極を形成する工程と、
前記引出電極が形成された部分において、前記基板に接続用空洞を形成する工程と、
前記第１の電極が形成された部分において、前記基板に共振用空洞を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする薄膜圧電共振素子の製造方法。
【請求項１０】
前記圧電体薄膜を形成する工程は、前記基板上の全面に前記圧電体薄膜を形成する工程であり、この圧電体薄膜はパターンニングされないことを特徴とする請求項９に記載の薄膜圧電共振素子の製造方法。
【請求項１１】
前記共振用空洞を形成する工程は、前記基板の引出電極が形成された部分に、前記引出電極裏面が露出する接続用空洞を形成する工程と同一工程であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の薄膜圧電共振素子の製造方法。
【請求項１２】
前記共振用空洞を形成する工程は、前記基板の引出電極が形成された部分に、前記引出電極裏面が露出する接続用空洞を形成する工程とは別工程であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の薄膜圧電共振素子の製造方法。
【請求項１３】
前記請求項１１又は請求項１２に記載の薄膜圧電共振素子の製造方法において、
実装用基板上に半田電極を形成する工程と、
前記実装用基板表面と前記薄膜圧電共振素子の前記基板裏面とを向かい合わせ、前記半田電極を毛細浸透により前記接続用空洞内に充填して前記半田電極と前記薄膜圧電共振素子の前記引出電極裏面との間を電気的に接続し、前記実装用基板上に前記薄膜圧電共振素子を実装する工程と、
を更に備えたことを特徴とする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、薄膜圧電共振素子、薄膜圧電共振器及びそれらの製造方法に関し、特に基板上に圧電体薄膜を備えた薄膜圧電共振素子、この薄膜圧電共振素子を実装した薄膜圧電共振器及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のワイヤレス無線技術はめざましい発展を遂げ、更に情報の高速伝送を目的とした開発が続けられている。これら無線通信技術において、ＰＨＳシステム、第３世代携帯通信、無線ＬＡＮ等の導入により、２ＧＨｚ前後の周波数帯域が市場にて広く使用される傾向にあり、加入者数、端末数等は飛躍的な増大傾向にある。情報伝送量の高速化を目的に搬送波の周波数そのものはさらに高周波化の傾向にあり、無線ＬＡＮシステムにおいては５ＧＨｚの周波数帯域まで商用化が開始されている。
【０００３】
これら高周波帯域を使用する通信機器に関しては、小型化、軽量化の要求が強い。特に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の用途においては、通信機器をＰＣカードとして使用する需要が多く、ＰＣカードは数ｍｍ程度に薄く製作する必要がある。
【０００４】
ＰＣカードとして使用される無線機器は、一般的に、高周波（ＲＦ）を処理するＲＦフロントエンド部と、ディジタル信号処理を行うベースバンド（ＢＢ）部とを備えている。ベースバンド部は信号の変調や復調をディジタル信号処理において行う部分である。このベースバンド部は、基本的にはシリコン（Ｓｉ）基板をベースとしたＬＳＩチップによって構成することができるので、容易に１ｍｍ以下に薄型にすることができる。
【０００５】
一方、ＲＦフロントエンド部は、高周波信号をアナログ信号として増幅や周波数変換等を行う部分である。従って、ＲＦフロントエンド部は、ＬＳＩチップだけで構成することが技術的に難しく、発振器、フィルタ等の多くの受動部品を含む複雑な構成になる。受動部品のうち、フィルタには誘電体フィルタやＬＣフィルタが使用されている。これらのフィルタにおいては、空洞共振器やＬＣ回路の通過帯域特性を利用することによって高周波信号がフィルタリングされているので、本質的に小型化が難しく、数ｍｍ以下に薄型化することが極めて難しい。すなわち、高周波帯域を使用する通信機器の小型化、薄型化には限界があった。
【０００６】
この種の課題を解決する技術として、例えば下記特許文献１に開示されている薄膜圧電共振器（ＦＢＡＲ:Film Bulk Acoustic Wave Resonator）が注目されている。図１３に示すように、薄膜圧電共振器１００は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧電体薄膜１０３を２枚の下部電極１０２と上部電極１０４との間に挟み込み、この圧電体薄膜１０３を基板１０１上においてこの基板１０１に形成された空洞１０１Ｈ上に備えている。この薄膜圧電共振子１００は空気層に接した下部電極１０２及び上部電極１０４と圧電体薄膜１０３とを合わせた厚み方向に周波数の共振を得るものである。成膜技術において容易に製造可能な範囲の０．５μｍ〜数μｍの厚さが数ＧＨｚの周波数に相当しており、ＧＨｚ帯域の高周波の共振器を簡易に製作することができる。
【０００７】
薄膜圧電共振器１００においては、２個を直列に接続し、１個を並列に接続することにより、ラダー型の帯域通過フィルタとして構築することができる。帯域通過フィルタにおいては、直列接続と並列接続との双方の薄膜圧電共振器１００の中心周波数を僅かに変える、例えば前者の共振周波数に対して後者の反共振周波数が一致するように調整されている。
【０００８】
このような薄膜圧電共振器１００においては、基板１０１上に薄膜を成膜する成膜技術によって製作することができるので、小型化を容易に実現することができ、特に一般的なフィルタにおいては実現することが難しい１ｍｍ以下の厚さを容易に実現することができる。また、薄膜圧電共振器１００は、基板１０１にＳｉ基板を使用することができ、半導体製造技術を利用して製作することができるので、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等との整合性も高く、これらとの実装も容易に行える。
【特許文献１】特開２０００−６９５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述の薄膜圧電共振器１００においては、以下の点について配慮がなされていなかった。トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の増幅素子、又はコンデンサ、抵抗器、インダクタ等と一緒に実装して高周波モジュールを構築する場合、これら他の素子との電気的な接続を行うために、前述の図１３に示す薄膜圧電共振器１００の下部電極１０２には電極パッド１０５が、上部電極１０４には電極パッド１０６が必要である。上部電極１０４は表面に露出した構造であるので、電極パッド１０６と上部電極１０４との間の接続は容易である。ところが、下部電極１０２は基板１０１と圧電体薄膜１０３との間に挟み込まれた構造であるので、下部電極１０２と電極パッド１０５との間の接続には、下部電極１０２の一部上の圧電体薄膜１０３を除去し、下部電極１０２の一部を露出する必要がある。この圧電体薄膜１０３の除去には気相エッチング（ＲＩＥ）法を使用することができる。
【００１０】
ところが、圧電体薄膜１０３として使用されているＡｌＮはエッチングが困難な材料であるために、気相エッチング速度を速くすることができない。すなわち、気相エッチング時において、パターンニング用レジストマスクの後退速度が速く、数μｍ程度の厚い圧電体薄膜１０３の気相エッチング中にレジストマスクがなくなり、圧電体薄膜１０３の表面が露出してしまう。更に、気相エッチングにおいて、圧電体薄膜１０３と下部電極１０２との間のエッチング速度選択比を大きくするこができないので、圧電体薄膜１０３のオーバエッチングによって下部電極１０２に突き抜けが発生してしまう。更に、薄膜圧電共振器１００においては、エッチング面に酸素や水分が吸着することによる特性の劣化が発生し、叉表面構造の平坦性が失われ、実装時に特性のばらつきが発生する。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、新たな電極接続構造を備え、特性に優れた、小型化かつ軽量化を実現することができる薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器を提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、圧電体薄膜のエッチングに起因する不具合を無くすことができる薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、薄膜圧電共振素子において、基板と、基板表面上の第１の領域に配設された第１の電極と、基板表面上の第１の領域とは異なる第２の領域に配設され、一端が第１の電極に電気的に接続されるとともに、他端が基板裏面から引き出されるように形成された引出電極と、第1の電極上に配設された圧電体薄膜と、圧電体薄膜上の第２の電極と、第１の電極が配設された部分において、基板に配設された共振用空洞とを備える。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、薄膜圧電共振器において、実装用基板と、実装用基板上の半田電極と、を更に備え、実装用基板表面と薄膜圧電共振素子の基板裏面とを向かい合わせて実装用基板上に薄膜圧電共振素子を実装し、かつ半田電極と薄膜圧電共振素子の引出電極裏面との間を電気的に接続する。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、薄膜圧電共振器において、実装用基板を更に備え、実装用基板表面と薄膜圧電共振素子の基板表面とを向かい合わせて実装用基板上に薄膜圧電共振素子を実装し、かつ薄膜圧電共振素子の引出電極裏面にワイヤを電気的に接続する。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る第４の特徴は、薄膜圧電共振素子の製造方法において、基板表面上の第１の領域に第１の電極を形成するとともに、基板表面上の第１の領域とは異なる第２の領域に第１の電極に接続された引出電極を形成する工程と、第１の電極上に圧電体薄膜を形成する工程と、圧電体薄膜上に第２の電極を形成する工程と、引出電極が形成された部分において、基板に接続用空洞を形成する工程と、第１の電極が形成された部分において、基板に共振用空洞を形成する工程とを備える。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る第５の特徴は、薄膜圧電共振器の製造方法において、実装用基板上に半田電極を形成する工程と、実装用基板表面と薄膜圧電共振素子の基板裏面とを向かい合わせ、半田電極を毛細浸透により接続用空洞内に充填して半田電極と薄膜圧電共振素子の引出電極裏面との間を電気的に接続し、実装用基板上に薄膜圧電共振素子を実装する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新たな電極接続構造を備え、特性に優れた、小型化かつ軽量化を実現することができる薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器を提供することができる。
【００１９】
更に、本発明によれば、圧電体薄膜のエッチングに起因する不具合を無くすことができる薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器の製造方法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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
［薄膜圧電共振素子の構造］
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１は、基板２と、基板２表面（図１中、上側表面）上の第１の領域Ａに配設された第１の電極３１と、基板２表面上の第１の領域Ａとは異なる第２の領域Ｂに配設され、一端が第１の電極３１に電気的に接続されるとともに、他端が基板２裏面（図１中、下側表面）から電気的に接続される引出電極３２と、第１の電極３１上及び引出電極３２上の少なくともすべてに配設された圧電体薄膜４と、圧電体薄膜４上の第２の電極５と、第１の電極３１が配設された部分において、基板２に配設された共振用空洞２１とを備えている。つまり、薄膜圧電共振素子１は、２枚の第１の電極３１と第２の電極５との間に圧電体薄膜４を挟み込んだ橋梁を振動させる構造である。
【００２２】
基板２にはＳｉ基板を実用的に使用することができる。共振用空洞２１は、第１の領域Ａにおいて基板２に配設されており、基板２表面から裏面に貫通する平面方形状の開口である。ここで、「第１の領域Ａ」とは、実質的に共振作用が発生する領域という意味において使用されている。
【００２３】
第１の電極３１には第１の実施の形態においてＡｌ又はＡｌ合金を実用的に使用することができる。引出電極３２は、第１の電極３１と同一導電性材料により一体に構成されている。図１及び図２に示すように、引出電極３２は、基板２中央部分の第１の領域Ａに配設された第１の電極３１から右側の第２の領域Ｂまで引き出されている。ここで、「第２の領域Ｂ」とは、第１の領域Ｂに隣接した領域であって、第１の電極３１に接続する領域を含む、引出電極３２の配設に必要な領域という意味において使用されている。
【００２４】
また、図２に示すように、基板２上において、第１の電極３１を中心とした両側には、インピーダンス整合のためのストリップライン３３及び３４が配設されている。このストリップライン３３及び３４は第１の電極３１と同一導電性材料により同一層に構成されている。
【００２５】
引出電極３２が配設された部分において、基板２には引出電極３２裏面を露出する接続用空洞２２が配設されている。この接続用空洞２２は、引出電極３２裏面と薄膜圧電共振素子１を実装する実装用基板（図１０に示す半田電極）との間を電気的に接続するビアホールとして機能する。接続用空洞２２内に露出する引出電極３２裏面上及び接続用空洞２２内壁上にはメタライズ層６が配設されている。メタライズ層６は半田電極の接続用空洞２２への毛細浸透（引き込み）を促進する機能を有する。このメタライズ層６には、Ｎｉ薄膜の表面上にＡｕ薄膜を備えた積層膜を実用的に使用することができる。
【００２６】
圧電体薄膜４には第１の実施の形態においてＡｌＮを実用的に使用することができる。下側をアモルファス結晶構造とする２層構造の第１の電極３１を使用することにより、ＡｌＮの配向性を向上することができる。ＡｌＮの結晶配向性を制御することによって、薄膜圧電共振素子１の共振器としての特性を向上することができる。圧電体薄膜４は、少なくとも第１の電極３１及び引出電極３２のすべてを覆って配設されており、少なくとも第１の電極３１上及び引出電極３２上においてパターンニングされていない。第１の実施の形態においては、基板２表面上の全面に圧電体薄膜４が配設されている。すなわち、薄膜圧電共振素子１は、基板２表面において圧電体薄膜４にパターンニングを行わず、基板２表面と圧電体薄膜４との間に挟まれる第１の電極３１には引出電極３２を通してこの引出電極３２裏面において電気的に接続する構造を採用している。結果として、圧電体薄膜４表面の平坦性を高め、圧電体薄膜４表面はほぼ平坦になる。
【００２７】
更に、第１の実施の形態においては、ＡｌＮはスパッタリングにより成膜され、ＡｌＮの結晶配向性はＸ線のロッキングカーブにおいて１．５°以下に制御されている。また、ＡｌＮは応力制御も行われており、橋梁部分においてＡｌＮの機械的応力を安定させることができる。
【００２８】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１は例えば２ＧＨｚの周波数帯域において動作するように構成されており、電気機械結合定数は６．７％、共振のＱ値は８００を得ることができた。圧電体薄膜４表面の平坦性が優れていることから、薄膜圧電共振素子１の製造プロセスにおいて、ウエーハの面内分布も優れており、例えば６インチウエーハ全面に製作された複数の薄膜圧電共振素子１において、電気機械結合定数及び共振のＱ値に関する特性は再現良く得ることができた。更に、薄膜圧電共振素子１の製造プロセスにおいて、圧電体薄膜４にエッチングが行われないことから、エッチング面が大気に暴露されることもなくなる。前述の図１３に示す薄膜圧電共振器１００においては、圧電体薄膜１０３にエッチング面を有すること、このエッチングにより圧電体薄膜１０３の段差が発生すること等の特異性が起因し、特性が安定せず、共振のＱ値は６００ほどのものが得られたが、共振のＱ値のばらつきが大きかった。
【００２９】
第２の電極５には、例えばＭｏを実用的に使用することができる。
【００３０】
このように構成される薄膜圧電共振素子１においては、第１の電極３１が引出電極３２を通してこの引出電極３２裏面から電気的に接続される新たな電極接続構造を備え、圧電体薄膜４をパターンニングせずにその表面を平坦化することに起因して特性に優れた、小型化かつ軽量化を実現することができる。
【００３１】
［薄膜圧電共振素子の製造方法］
次に、薄膜圧電共振素子１の製造方法を説明する。まず最初に例えば２００μｍの厚さを有する基板（例えはＳｉウエーハ）２を準備する。引き続き、図示しないが、基板２表面上にシリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化膜は、例えば熱酸化法により形成し、１μｍ程度の膜厚において成膜する。
【００３２】
図３に示すように、基板２表面上の全面にシリコン酸化膜を介在して電極層３を形成する。電極層３は、例えば２０ｎｍの膜厚のＴａＡｌ薄膜と、このＴａＡｌ薄膜上に積層された例えば２００ｎｍの膜厚のＡｌ薄膜との積層膜により形成する。
【００３３】
図４に示すように、フォトリソグラフィ技術を使用して電極層３をパターンニングし、電極層３から第１の電極３１及び引出電極３２（及び図示しないストリップライン３３、３４）を形成する。第１の実施の形態において、第１の電極３１と引出電極３２とは同一工程において形成されている。
【００３４】
基板２を図示しない高真空スパッタリング装置の真空チャンバ内にロードする。引き続き、図５に示すように、基板２表面上の全面、すなわち第１の電極３１及び引出電極３２を少なくともすべて覆う圧電体薄膜４を形成する。圧電体薄膜４には前述通り例えはＡｌＮを使用しているので、ＡｌＮがスパッタリングにより成膜される。圧電体薄膜４は、例えばＷ−ＣＤＭＡシステム仕様の周波数帯域に適合するように、１７００ｎｍの膜厚において成膜する。周波数帯域は、基本的には、第１の電極３１及び第２の電極５の種類並びに膜厚と、圧電体薄膜４の膜厚とによって決定することができる。各々の膜厚の変動は周波数の変動に敏感に影響を与えるので、各々の膜厚は高い精度において制御する必要がある。
【００３５】
圧電体薄膜４上に電極層を形成し、フォトリソグラフィ技術を使用してこの電極層をパターンニングすることにより、図６に示すように、電極層から第２の電極５を形成する。第２の電極５は例えば２００ｎｍの膜厚のＭｏにより形成され、このＭｏはスパッタリングにより成膜することができる。
【００３６】
次に、基板２の裏面加工を行う。フォトリソグラフィ技術を使用し、基板２裏面上に、引出電極３２裏面部分が開口されたフォトレジストマスク（図示しない）を形成する。このフォトレジストマスクを使用し、基板２裏面を表面に向かって取り除き、図７に示すように、引出電極３１裏面を露出する接続用空洞２２を形成する。接続用空洞２２の形成には高速ＲＩＥを実用的に使用することができる。接続用空洞２２の形成後、フォトレジストマスクは除去される。
【００３７】
図８に示すように、接続用空洞２２内から露出する引出電極２２裏面上、接続用空洞２２内壁上及び基板２裏面の一部にメタライズ層を形成する。
【００３８】
再度、フォトリソグラフィ技術を使用し、基板２裏面上に、第１の電極３１部分が開口されたフォトレジストマスク（図示しない）を形成する。このフォトレジストマスクを使用し、基板２裏面を表面に向かって取り除き、図９に示すように、共振用空洞２１を形成する。共振用空洞２１の形成にはボッシュ方式のエッチングシステムを実用的に使用することができる。第１の電極３１と共振用空洞２１との間の重なり具合は振動特性に敏感に影響を与えるので、パターン変換差が最小となるように、ボッシュ方式のエッチングシステムが採用されている。
【００３９】
このような薄膜圧電共振素子１の製造方法においては、膜厚が厚い圧電体薄膜４をエッチングによりパターンニングする工程がなくなり、簡素化されるので、製造上の歩留まりを向上することができる。また、圧電体薄膜４のエッチング工程において発生する残渣物がなくなるので、エッチング装置のメンテナンス工程を減少することができ、更にエッチング装置の寿命を伸ばすことができる。
【００４０】
［薄膜圧電共振器の構成］
図１０に示すように、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器１０は、実装用基板１１と、実装用基板１１上の半田電極１２と、を更に備え、実装用基板１１表面と薄膜圧電共振素子１の基板２裏面とを向かい合わせて実装用基板１１上に薄膜圧電共振素子１を実装し、かつ半田電極１２と薄膜圧電共振素子１の引出電極３２裏面との間を電気的に接続している。更に、薄膜圧電共振器１０においては、実装用基板１１に実装用メタライズ部１３が配設されており、この実装用メタライズ部１３と薄膜圧電共振素子１の第２の電極５との間がボンディングワイヤ１４を通して電気的に接続されている。すなわち、薄膜圧電共振器１０は薄膜圧電共振素子１の実装構造体である。
【００４１】
実装用基板１１には例えば樹脂基板を実用的に使用することができる。第１の実施の形態において、薄膜圧電共振素子１の接続用空洞２２の平面サイズは共振用空洞２１の平面サイズに比べて小さく構成されており、例えば接続用空洞２２の平面方形の一辺は５０μｍの寸法に設定されている。接続用空洞２２内部には半田電極１２が充填され、半田電極１２と薄膜圧電共振素子１の引出電極３２との間はメタライズ層６を通して電気的にかつ確実に接続されている。半田電極１２には例えばＰｂフリー半田を実用的に使用することができる。ボンディングワイヤ１４は、例えばボールボンディング法により、実装用メタライズ部１３と薄膜圧電共振素子１の第２の電極５との間を電気的に接続している。ボンディングワイヤ１４には、例えばＡｕワイヤ、Ａｌワイヤ等を実用的に使用することができる。
【００４２】
［薄膜圧電共振器の製造方法］
図１０に示す薄膜圧電共振器１０の製造方法は、まず最初に、実装用基板１１上に実装用メタライズ部１３、半田電極１２のそれぞれを形成する。
【００４３】
次に、実装用基板１１表面と薄膜圧電共振素子１の基板２裏面とを向かい合わせ、半田電極１２を毛細浸透により接続用空洞２２内に充填して半田電極１２と薄膜圧電共振素子１の引出電極３２裏面との間を電気的に接続し、実装用基板１１上に薄膜圧電共振素子１を実装する。毛細浸透とは、リフロー工程において、溶融した半田が接続用空洞２２内部に引き込まれる（這い上がる）現象である。メタライズ層６は、半田電極１２との間の濡れ性が良好であり、半田電極１２の毛細浸透を促進することができる。
【００４４】
第１の実施の形態において、薄膜圧電共振素子１の共振用空洞２１の平面方形の一辺は１５０μｍの寸法に設定されているので、若干半田電極１２は盛り上がるものの、第１の電極３１裏面には達しない。半田電極１２は薄膜圧電共振素子１の実装部分の全域に配設されており、薄膜圧電共振素子１はハーメチック封止に近い封止構造において実装用基板１１に実装することができる。
【００４５】
このように構成される薄膜圧電共振器１０においては、薄膜圧電共振素子１の小型化かつ軽量化を実現することができるので、小型化かつ軽量化を実現することができる。更に、薄膜圧電共振器１０の製造方法においては、製造上の歩留まりを向上することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、薄膜圧電共振器において、フリップチップ実装構造を適用した例を説明するものである。なお、第２の実施の形態並びに後述する第３の実施の形態において、前述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、同一構成要素の説明は重複するので省略する。
【００４７】
図１１に示すように、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器１０は、実装用基板１１表面と薄膜圧電共振素子１の基板２表面とを向かい合わせて実装用基板１１上に薄膜圧電共振素子１を実装し、かつ薄膜圧電共振素子１の引出電極３２裏面にボンディングワイヤ１４を電気的に接続している。ボンディングワイヤ１４は、薄膜圧電共振素子１の接続用空洞２２を通して引出電極３２裏面に直接一端を電気的に接続し、他端を実装用メタライズ部１３に電気的に接続している。
【００４８】
薄膜圧電共振素子１において、基板２に配設される共振用空洞２１の断面形状は急峻な形状（基板２表面に対して垂直に内壁が形成された形状）である方が共振器としての特性は良好である。これに対して、接続用空洞２２の内壁はテーパ形状に形成した方がボンディングワイヤ１４との間の干渉の防止、ボンディング容易性の向上等の点において好ましい。
【００４９】
一方、第２の電極５に対応する実装用基板１１の表面には実装用メタライズ部１５が配設され、この実装用メタライズ部１５と第２の電極５との間はスタッドバンプ電極１７を通して電気的にかつ機械的に接続されている。スタッドバンプ電極１７には例えばＡｕスタッドバンプ電極を実用的に使用することができる。
【００５０】
ここで、引出電極３２又は接続用空洞２２に対応する薄膜圧電共振素子１の圧電体薄膜４表面にはダミー電極５Ｄが配設されており、このダミー電極５Ｄに対応する実装用基板１１の表面にはダミーメタライズ部１５Ｄが配設され、更にダミーメタライズ部１５Ｄとダミー電極５Ｄとの間はダミースタッドバンプ電極１７Ｄが配設されている。ダミー電極５Ｄは第２の電極５と同一製造工程により形成され、ダミーメタライズ部１５Ｄは実装用メタライズ部１５（又は１３）と同一製造工程により形成され、ダミースタッドバンプ電極１７Ｄはスタッドバンプ電極１７Ｄと同一製造工程により形成されている。これらのダミー電極５Ｄ、ダミーメタライズ部１５Ｄ及びダミースタッドバンプ電極１７Ｄは、薄膜圧電共振素子１の高さ調整を行うとともに、引出電極３２とボンディングワイヤ１４との間のボンディング領域直下の機械的強度を向上することができる。
【００５１】
このように構成される薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０においては、前述の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０により得られる効果に加えて、薄膜圧電共振素子１の基板２にメタライズ層６を形成する工程をなくすことができるので、製造工程数を減少することができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、薄膜圧電共振素子１の製造方法の変形例を説明するものである。前述の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１の製造方法は、図１２に示すように、基板２に共振用空洞２１を形成する工程と接続用空洞２２を形成する工程とを同一製造工程により行う。この製造方法は、メタライズ層６を形成する工程を必要としない、前述の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０の製造方法に適している。
【００５３】
このような薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０の製造方法においては、前述の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０の製造方法により得られる効果に加えて、共振用空洞２１を形成する工程と接続用空洞２２を形成する工程とを同一製造工程により行うことができるので、製造工程数を減少することができ、製造上の歩留まりを向上することができる。
【００５４】
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、２ＧＨｚの周波数帯域に使用される薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０以外に、８００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの周波数帯域の範囲に使用される薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器に適用することができる。
【００５５】
更に、本発明は、フィルタを構築する薄膜圧電共振素子１及び薄膜圧電共振器１０に限らず、ＭＥＭＳスイッチ、電圧制御発信器等を構築する薄膜圧電共振素子及び薄膜圧電共振器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子の構成図である。
【図２】図１に示す薄膜圧電共振素子の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子において製造方法を説明する第１の工程断面図である。
【図４】第２の工程断面図である。
【図５】第３の工程断面図である。
【図６】第４の工程断面図である。
【図７】第５の工程断面図である。
【図８】第６の工程断面図である。
【図９】第７の工程断面図である。
【図１０】図１及び図２に示す薄膜圧電共振素子を実装した薄膜圧電共振器の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の構成図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振素子の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１３】本発明の先行技術に係る薄膜圧電共振器の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  薄膜圧電共振素子
２  基板
２１  共振用空洞
２２  接続用空洞
３１  第１の電極
３２  引出電極
４  圧電体薄膜
５  第２の電極
５Ｄ  ダミー電極
６  メタライズ層
１０  薄膜圧電共振器
１１  実装用基板
１２  半田電極
１３、１５  実装用メタライズ部
１５Ｄ  ダミーメタライズ部
１４  ボンディングワイヤ
１７  スタッドバンプ電極
１７Ｄ  ダミースタッドバンプ電極
【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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【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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【図１３】
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