(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に電極が設けられた圧電物質層を有する共振子であって、担体基板の表面にある音響反射層に設けられている共振子を備えた圧電フィルタの製造方法において、
前記圧電物質層を補助基板に形成し、
その後第１の電極を前記圧電物質層に形成し、
前記音響反射層を前記第１の電極及びこの近傍に形成し、
このように形成した構造体を前記補助基板に向き合う側において前記担体基板に固定し、その後前記補助基板を除去し、前記圧電物質層の前記第１の電極と反対側に第２の電極を形成する、
ことを特徴とする圧電フィルタの製造方法。
【請求項２】
シリコン酸化物層が表面に形成されたシリコンスライスの前記補助基板から始まり、
その後前記圧電物質層をこのシリコン酸化物層に堆積し、
前記第１の電極を前記圧電物質層に形成し、
前記音響反射層を前記第１の電極及びこの近傍に形成し、
このように形成した構造体を前記補助基板に向き合う側において前記担体基板に固定し、その後前記補助基板を除去し、さらされた前記シリコン酸化物層を第２の電極が形成されるべき部分において除去し、その後前記第２の電極を形成する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の圧電フィルタの製造方法。
【請求項３】
前記第２の電極を、近接した２つのサブ電極として構成し、両電極を前記第１の電極とは反対側に設け、これにより２つの結合された前記共振子を有する前記圧電フィルタを前記２つのサブ電極間で構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電フィルタの製造方法。
【請求項４】
前記補助基板を、前記音響反射層の一部を構成する接着層によって担体基板に固定することを特徴とする、請求項１ないし３の何れか一項に記載の圧電フィルタの製造方法。
【請求項５】
前記圧電物質層に形成された前記第１の電極を前記音響反射層の一部として構成することを特徴とする、請求項１ないし４の何れか一項に記載の圧電フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、圧電物質層を有する音響共振子を備えた圧電フィルタを製造する方法に関する。圧電物質層はその両側に電極が設けられており、共振子は担体基板の表面にある音響反射層に設けられている。
【０００２】
そのような圧電フィルタは“薄膜音響波共振子（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）”や“竪固取付バルク音響波共振子（Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）”と言われ、そのような圧電フィルタは特に適切にはＧＳＭテレフォニーのような個人無線通信用装置の電子回路において用いられる。そのような用途に対しては１０００より大きい線質係数Ｑや２００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数を有するスモールサイズフィルタを用いるのが望ましい。
【０００３】
圧電物質層は、実際には例えば窒化アルミニウムＡｌＮあるいは酸化鉛ＺｎＯで構成される。これらの層の厚さは薄く構成され、この厚さは、前記周波数の音響波がこれらの物質内で伝わる波長の半分に等しい。共振子が設けられる音響反射層は、実際には一般的に、高低の音響インピーダンスの層が交互にいくつか設けられたものからなる。前記層は一般的には、例えばおよそ１００Ｇｇ／ｍ２ｓの比較的高い音響インピーダンスを有するタングステンや、例えばそれぞれおよそ１３Ｇｇ／ｍ２ｓ及び２Ｇｇ／ｍ２ｓの比較的低い音響インピーダンスを有するシリコン酸化物あるいは合成樹脂を含む。これらの層の厚さは薄く構成され、この厚さは、前記周波数の音響波がこれらの物質内で伝わる波長の４分の１に等しい。前記周波数の範囲の周波数に対して圧電層及び反射層はいずれも１〜３μｍの厚さを有する。タングステンの層は、共振子の電極と音響反射層との両方を構成する。
【０００４】
米国特許第５，８７３，１５４号において、冒頭に述べたタイプについての製造方法に関する説明がある。ここでは最初に音響反射層を、例えばガラスあるいはシリコン、ガリウム砒素でできた担体基板の表面に形成し、音響共振子をこの反射層上に形成する。上述したフィルタの共振周波数は１ＧＨｚである。１つの例においては反射層は、担体基板から可視であり、およそ１．５μｍの厚さのシリコン酸化物層やおよそ１．３μｍの厚さのタングステン層から構成される。別の実施例においては反射層は、およそ０．５μｍの厚さのポリイミドのような重合体やおよそ１．３μｍの厚さのタングステン層から構成される。
【０００５】
周知の方法の欠点は、共振子の層及び音響反射層の物質が自由に独立して選ぶことができないという点にある。この周知の方法において、圧電物質層は比較的低温度で形成しなければならない。この層の形成の間、担体基板の表面上にすでに存在する層にダメージを与えないように注意が払われなければならない。第２に、圧電物質層はポリイミド層上に堆積されるが、担体基板の温度は例えば３５０℃を越えてはならない。実際にはさらに、上述したような厚さを有するタングステン層は３５０℃の温度に熱せられたとき担体基板から局所的に分離されるということが分かってきた。このことは、実際に圧電層を形成する温度はおよそ３００℃に制限されるということを意味する。しかしながら、より高い温度でこの層を堆積することが望ましい。圧電物質の結晶層、ここにおいて結晶は等方向性（ｅｑｕａｌｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ）である、を堆積するためにしばしば堆積の間担体基板を３００℃を越える温度にまで熱することが必要である。そのような窒化アルミニウムの結晶層を得るために例えば堆積の間担体基板を４００〜８００℃の温度に熱することが望ましい。
【０００６】
本発明の目的は、共振子の層及び音響反射層を自由に独立して選ぶことができる方法を提供することにある。
【０００７】
これを達成するために、本発明にかかる方法は以下の点において特徴づけられる。すなわち、圧電物質層を補助基板の表面に形成し、第１の電極を圧電物質層に形成し、音響反射層を第１の電極及びこの近傍に形成し、このようにして形成した構造物を、補助基板に向き合う側において担体基板に固定し、補助基板を除去し、第１の電極とは反対側に第２の電極を形成する。
【０００８】
ガラスあるいはシリコンでできた一般的な補助基板は、圧電物質層を堆積する間、いかなる問題も生じさせることなく上述したような高い温度に熱せられる。圧電物質層を堆積した後、電極及び音響反射層を圧電物質層に形成する。これは圧電物質層にダメージを与えることなく実行される。電極及び音響反射層のための一般的な層は補助基板の温度が３５０℃を越えないで堆積される。
【０００９】
好ましくはシリコンスライスの補助基板から開始する。その表面にシリコン酸化物層を形成し、圧電物質層をシリコン酸化物層に堆積し、第１の電極を圧電物質層に形成し、音響反射層を第１の電極及びこの近傍に形成し、このようにして形成した構造体を補助基板に向き合う側において担体基板に固定し、補助基板を除去し、さらされたシリコン酸化物層を第２の電極が形成されるべき部分において除去し、第２の電極を形成する。シリコン酸化物層の存在によって、適切に方向付けられた結晶圧電物質層（ｐｒｏｐｅｒｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｌａｙｅｒ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）が実際に形成され、一方シリコン酸化物層はエッチングプロセスが自動的に停止する層として用いられるので、補助基板をさらに容易に除去することができる。水酸化カリウムを含むエッチング液によってシリコンはシリコン酸化物に関して非常に選択的にエッチングされる。
【００１０】
補助基板を除去した後、第２の電極を、さられた圧電物質層に容易に形成する。この第２の電極は容易に外部とコンタクトを採ることができるが、第１の電極は容易にコンタクトをとることができない。このことは圧電物質層を通る窓部の形成を必要とする。好ましくは第２の電極は、近接した２つのサブ電極で構成する。両電極とも第１の電極とは反対側に設け、２つの結合された共振子を有する圧電フィルタを２つのサブ電極間で形成する。その結果フィルタは２つのサブ電極で外部に容易にコンタクトをとることができる。第１の電極はコンタクトがとられない。
【００１１】
もし補助基板を、音響反射層の一部を構成する接着層によって担体基板に対して固定するのならば、特にもし音響共振子のサブ電極を音響反射層の一部としてさらに構成するのならば、簡易な構成がさらに得ることができる。接着層が比較的低い音響抵抗を有しており、電極物質がとても高い音響抵抗を有しているので、実際これは実現可能である。サブ電極の厚さが、フィルタにおける所望の共振周波数に応じて選ばれなければならない。一方接着層は、とても低い音響インピーダンスを有しているので非常に薄くてよい。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の特徴は以下の実施例を参照することで明らかになり解明される。
【００１３】
図面は概略化されておりスケール通りではない。対応する部分は可能な限り同一の符号が付されている。
【００１４】
図１から６までは、第１実施例の音響フィルタの製造工程を示す概略断面図である。図６から分かるように、音響フィルタは、両側に電極２，３が設けられた圧電物質層１から構成された共振子１，２，３を有しており、共振子１，２，３は音響反射層４に設けられており、音響反射層４は、この例では接着層５によって固定されて担体基板７の表面に形成されている。
【００１５】
そのような圧電フィルタはさらに“薄膜音響波共振子（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）”や“竪固取付バルク音響波共振子（Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）”と言われる。そのような圧電フィルタは特に適切にはＧＳＭテレフォニーのような個人無線通信用の装置に用いられる電子回路において用いられる。そのような用途に対しては１０００より大きい線質係数Ｑや２００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数を有するスモールサイズフィルタを用いるのが望ましい。
【００１６】
第１実施例の音響フィルタの製造工程において圧電層１を補助基板９の表面８に形成する。この場合補助基板９はおよそ５００μｍの厚さを有するガラスプレートである。圧電層１を堆積している間、この補助基板は約８００℃に熱せられ、堆積温度を大きくとることができる。結晶が等方向性（ｅｑｕａｌ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を示す結晶層を堆積するためには、しばしば４００〜８００℃の温度でこれらのクリスタル層を堆積することが必要である。この例では窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層をおよそ１．３μｍｊの厚さで堆積し、補助基板を６５０℃で熱する。
【００１７】
圧電層１を堆積した後、第１の電極２この例ではおよそ２００ｎｍの厚さのアルミニウムをこの層上に形成し、音響反射層４を第１の電極及びこの近傍に形成する。この例では、音響反射層４は、多くのタングステンやシリコン酸化物のサブ層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒｓ）から構成されている。最初にシリコン酸化物の層を堆積し、続いてタングステンの層、シリコン酸化物の層、タングステンの層、シリコン酸化物の層を堆積する。これらの層は全ておよそ１μｍの厚さを有している。
【００１８】
このようにして形成した構造を図３に示されているように補助基板に向き合う側において担体基板７に接着する。この例ではポリイミド接着により接着している。続いて補助基板９を２つの工程で除去する。第１の工程では化学機械研磨を厚さ６００μｍのうちの４００μｍを除去するのに用いる。第２の工程において残りを圧電層１の方向へエッチングする。
【００１９】
最後に、さらされた圧電層１に第２の電極３を電極２と反対側に形成し、前記第２の電極はこの場合およそ２００ｎｍの厚さのアルミニウムの層である。
【００２０】
図７〜１０は、第２実施例の音響フィルタの製造工程を示す概略断面図である。図１０から分かるように、音響フィルタは共振子１，２，３を有しており、この共振子１，２，３は音響反射層４に設けられており、接着層５によって担体基板７の表面６に接着されている。
【００２１】
第２実施例では、シリコンスライス１０の補助基板から開始する。圧電層１の堆積に先立ってシリコンスライス１０の表面１１にシリコン酸化物層１２を形成する。圧電層１をシリコン酸化物層１２上に堆積する。続いて第１実施例の通りに第１の電極２を圧電層１上に形成し、音響反射層４を形成し、このようにして形成した合成構造体を担体基板７の表面６に接着層５によって接着する。
【００２２】
以下の工程においてシリコンを除去し、結果としてシリコン酸化物層がさらされる。さらにこの場合、シリコンを２つの工程で除去する。第１の工程では、一般的な化学機械研磨をシリコンの全厚さである４００μｍを除去するのに用いる。その後、最後に、水酸化カリウムを含むエッチング液によりシリコン酸化物層をさらす。シリコン層はこの工程においてエッチングストッパーとして用いられる。水酸化カリウムを含むエッチング液によってシリコンはシリコン酸化物に関して非常に選択的にエッチングされる。シリコン酸化物層１２は、適切な方向性を有する結晶圧電層がこの物質上に形成されるという利点をさらに有する。
【００２３】
補助基板１０を除去した後、さらされたシリコン酸化物層を第２の電極３が形成される位置において除去する。窓部１３をシリコン酸化物層１２に形成する。続いて第２の電極３をこの窓部１３において形成する。
【００２４】
第２の電極３は本実施例においては容易に設けることができる。この第２の電極３はさらに外部に容易にコンタクトをとることができる。しかしながら第１の電極２はそれほど容易にはコンタクトをとることができない。このことは圧電物質層を通る窓部の形成を必要とする。好ましくは第２の電極３は、図１１に示されるように近接したサブ電極１４，１５で構成される。両電極とも第１の電極２とは反対側に設けられており、それ故に２つの結合された共振子を有する圧電フィルタは２つのサブ電極１４，１５間で構成されている。その結果フィルタは２つのサブ電極１４，１５で外部に容易にコンタクトをとることができる。第１の電極についてはコンタクトがとられない。第２の電極３を分離することが第２の実施例において示されており、類似の構成が、有利には第１実施例にも用いられてもよいのは明らかである。
【００２５】
もし補助基板１０が、音響反射層４の一部を構成する接着層によって担体基板７に対して固定されるのならば、特にもし音響共振子１，２，３の第１の電極２が音響反射層４を一部をさらに構成するのならば、簡易な構成がさらに得ることができる。接着層が比較的低い音響抵抗を有しており、電極物質がとても高い音響抵抗を有しているので、実際これは実現可能である。サブ電極の厚さは、フィルタにおける所望の共振周波数に応じて選ばれなければならない。接着層は、とても低い音響インピーダンスを有しているため非常に薄くてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図２】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図３】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図４】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図５】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図６】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第１実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図７】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第２実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図８】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第２実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図９】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第２実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図１０】  本発明の方法によって製造される音響フィルタの第２実施例にかかる製造工程概略断面図である。
【図１１】  上述した実施例の製造工程を簡略化する具体的な解決手段を示す概略断面図である。
【図１２】  上述した実施例の製造工程を簡略化する具体的な解決手段を示す概略断面図である。
【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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