(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで対向した下部電極および上部電極と、
前記圧電膜中に挿入され、前記圧電膜を挟み前記下部電極と前記上部電極とが対向する共振領域内の外周領域の少なくとも一部および前記外周領域の外側に設けられ、前記共振領域の中央領域には設けられていない挿入膜と、
前記上部電極および前記圧電膜上に形成された保護膜と、
前記下部電極の引き出し領域において、前記下部電極に接続する配線と、
を具備し、
前記下部電極の引き出し領域において、前記挿入膜の外周は前記上部電極の外周より外側かつ前記圧電膜の外周より内側に位置し、前記保護膜の外周は前記挿入膜の外周より外側に位置し、前記配線は前記保護膜の外周を覆うことを特徴とする圧電薄膜共振器。
【請求項２】
前記下部電極の引き出し領域において、前記配線の内周は前記上部電極の外周より外側に位置することを特徴とする請求項１記載の圧電薄膜共振器。
【請求項３】
前記下部電極の下に空隙が設けられ、
前記下部電極の引き出し領域において、前記圧電膜の外周は前記空隙の外周より内側に位置することを特徴とする請求項１または２記載の圧電薄膜共振器。
【請求項４】
前記下部電極の引き出し領域において、前記配線の内周は前記挿入膜の外周より内側に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の圧電薄膜共振器。
【請求項５】
前記上部電極の引き出し領域において、前記上部電極に接続する別の配線を具備し、
前記上部電極の引き出し領域において、前記別の配線は前記保護膜の外周を覆うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の圧電薄膜共振器。
【請求項６】
前記挿入膜のヤング率は前記圧電膜のヤング率より小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の圧電薄膜共振器。
【請求項７】
基板上に圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで対向した下部電極および上部電極と、前記圧電膜中に挿入され、前記圧電膜を挟み前記下部電極と前記上部電極とが対向する共振領域内の外周領域の少なくとも一部および前記外周領域の外側に設けられ、前記共振領域の中央領域には設けられていない挿入膜と、を、前記下部電極の引き出し領域において、前記挿入膜の外周が前記上部電極の外周より外側かつ前記圧電膜の外周より内側に位置するように形成する工程と、
前記上部電極および前記圧電膜上に保護膜を形成する工程と、
前記下部電極の引き出し領域において、前記保護膜の外周が前記挿入膜の外周より外側に位置するように前記保護膜の一部をエッチングする工程と、
前記下部電極の引き出し領域において、前記下部電極に接続する配線を、前記保護膜の外周を覆うように形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法。
【請求項８】
前記基板上に犠牲層を形成する工程と、
前記配線を形成した後に、前記犠牲層をエッチングすることにより前記基板と前記下部電極との間に空隙を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７記載の圧電薄膜共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜共振器およびその製造方法に関し、例えば圧電膜に挿入膜が挿入された圧電薄膜共振器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは、例えば携帯電話等の無線機器のフィルタおよびデュプレクサとして用いられている。圧電薄膜共振器は、圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する構造を有している。圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する領域が共振領域である。圧電膜に挿入膜を挿入することにより、Ｑ値を向上させる技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６１００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る圧電薄膜共振器の上部電極および下部電極に配線を接続しようとすると、圧電膜が劣化し、特性の劣化や信頼性が低下することがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特性の劣化および／または信頼性の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板と、前記基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで対向した下部電極および上部電極と、前記圧電膜中に挿入され、前記圧電膜を挟み前記下部電極と前記上部電極とが対向する共振領域内の外周領域の少なくとも一部および前記外周領域の外側に設けられ、前記共振領域の中央領域には設けられていない挿入膜と、前記上部電極および前記圧電膜上に形成された保護膜と、前記下部電極の引き出し領域において、前記下部電極に接続する配線と、を具備し、前記下部電極の引き出し領域において、前記挿入膜の外周は前記上部電極の外周より外側かつ前記圧電膜の外周より内側に位置し、前記保護膜の外周は前記挿入膜の外周より外側に位置し、前記配線は前記保護膜の外周を覆うことを特徴とする圧電薄膜共振器である。
【０００７】
上記構成において、前記下部電極の引き出し領域において、前記配線の内周は前記上部電極の外周より外側に位置する構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記下部電極の下に空隙が設けられ、前記下部電極の引き出し領域において、前記圧電膜の外周は前記空隙の外周より内側に位置する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記下部電極の引き出し領域において、前記配線の内周は前記挿入膜の外周より内側に位置する構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記上部電極の引き出し領域において、前記上部電極に接続する別の配線を具備し、前記上部電極の引き出し領域において、前記別の配線は前記保護膜の外周を覆う構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記挿入膜のヤング率は前記圧電膜のヤング率より小さい構成とすることができる。
【００１２】
本発明は、基板上に圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで対向した下部電極および上部電極と、前記圧電膜中に挿入され、前記圧電膜を挟み前記下部電極と前記上部電極とが対向する共振領域内の外周領域の少なくとも一部および前記外周領域の外側に設けられ、前記共振領域の中央領域には設けられていない挿入膜と、を、前記下部電極の引き出し領域において、前記挿入膜の外周が前記上部電極の外周より外側かつ前記圧電膜の外周より内側に位置するように形成する工程と、前記上部電極および前記圧電膜上に保護膜を形成する工程と、前記下部電極の引き出し領域において、前記保護膜の外周が前記挿入膜の外周より外側に位置するように前記保護膜の一部をエッチングする工程と、前記下部電極の引き出し領域において、前記下部電極に接続する配線を、前記保護膜の外周を覆うように形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法である。
【００１３】
上記構成において、前記基板上に犠牲層を形成する工程と、前記配線を形成した後に、前記犠牲層をエッチングすることにより前記基板と前記下部電極との間に空隙を形成する工程と、を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特性の劣化および／または信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の平面図、図１（ｂ）は、挿入膜の平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１のそれぞれ下部電極および上部電極の引き出し領域付近の拡大図である。
【図３】図３（ａ）は、下部電極、上部電極および挿入膜の平面図、図３（ｂ）は、圧電膜、挿入膜および共振領域の平面図、図３（ｃ）は圧電膜、空隙および共振領域の平面図である。
【図４】図４（ａ）は、配線、下部電極および上部電極の平面図、図４（ｂ）は、保護膜、配線および挿入膜の平面図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｅ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｄ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その１）である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その２）である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その３）である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その４）である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その５）である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その６）である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その７）である。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は比較例１に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。
【図１６】図１６（ａ）および図１６（ｂ）は比較例２に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。
【図１７】図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。
【図１８】図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その１）である。
【図１９】図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その２）である。
【図２０】図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その３）である。
【図２１】図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その４）である。
【図２２】図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図（その５）である。
【図２３】図２３は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。
【図２４】図２４（ａ）は、実施例１の変形例２の圧電薄膜共振器の断面図、図２４（ｂ）は、実施例１の変形例３の圧電薄膜共振器の断面図である。
【図２５】図２５（ａ）および図２５（ｂ）は、それぞれ実施例２に係るフィルタおよびデュプレクサを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１（ａ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の平面図、図１（ｂ）は、挿入膜の平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）および図１（ｃ）を参照し、基板１０上に、下部電極１２が設けられている。基板１０の平坦主面と下部電極１２との間にドーム状の膨らみを有する空隙３０が形成されている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙３０の周辺では空隙３０の高さが小さく、空隙３０の内部ほど空隙３０の高さが大きくなるような形状の膨らみである。
【００１８】
下部電極１２上に、（００２）方向を主軸とする窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする圧電膜１４が設けられている。圧電膜１４は圧電膜１４ａおよび１４ｂを備えている。圧電膜１４ａと圧電膜１４ｂとの間に挿入膜２８が設けられている。圧電膜１４を挟み下部電極１２と対向する領域（共振領域５０）を有するように圧電膜１４上に上部電極１６が設けられている。共振領域５０は、楕円形状を有し、厚み縦振動モードの弾性波が共振する領域である。
【００１９】
下部電極１２は共振領域５０から引き出し領域５７に引き出されている。上部電極１６は共振領域５０から引き出し領域５８に引き出されている。引き出し領域５７において、下部電極１２上の圧電膜１４が除去されており、下部電極１２上に配線２０が形成されている。引き出し領域５８において、上部電極１６上に配線２０が形成されている。上部電極１６および圧電膜１４上に保護膜２４が形成されている。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、挿入膜２８は、共振領域５０内の外周領域５２に設けられ中央領域５４に設けられていない。外周領域５２は、共振領域５０内の領域であって、共振領域５０の外周を含み外周に沿った領域である。中央領域５４は、共振領域５０内の領域であって、共振領域５０の中央を含む領域である。中央は幾何学的な中心でなくてもよい。挿入膜２８は、共振領域５０の外側の周辺領域５６に設けられている。挿入膜２８は、外周領域５２から周辺領域５６まで連続して設けられている。このように、挿入膜２８は、共振領域５０内の外周領域５２の少なくとも一部および外周領域５２の外側に設けられている。
【００２１】
図１（ａ）のように、下部電極１２には犠牲層をエッチングするための導入路３３が形成されている。犠牲層は空隙３０を形成するための層である。導入路３３の先端付近は圧電膜１４で覆われておらず、下部電極１２は導入路３３の先端に孔部３５を有する。
【００２２】
２ＧＨｚの共振周波数を有する圧電薄膜共振器を例に説明する。基板１０としては、シリコン（Ｓｉ）基板を用いる。下部電極１２は基板１０側から膜厚が１００ｎｍのＣｒ（クロム）膜および膜厚が２５０ｎｍのＲｕ（ルテニウム）膜である。圧電膜１４は膜厚が１１００ｎｍのＡｌＮ（窒化アルミニウム）膜である。圧電膜１４ａおよび１４ｂの膜厚は各々５５０ｎｍである。挿入膜２８の膜厚が１５０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜である。上部電極１６は圧電膜１４側から膜厚が２５０ｎｍのＲｕ膜および膜厚が５０ｎｍのＣｒ膜である。保護膜２４は膜厚が１００ｎｍの酸化シリコン膜である。各層の材料および膜厚は、所望の共振特性を得るため適宜設定することができる。
【００２３】
基板１０としては、シリコン基板以外に、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはＧａＡｓ基板等を用いることができる。下部電極１２および上部電極１６としては、ＲｕおよびＣｒ以外にもＡｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）またはＩｒ（イリジウム）等の単層膜またはこれらの積層膜を用いることができる。保護膜２４としては、酸化シリコン膜以外にも窒化シリコン膜または窒化アルミニウム等を用いることができる。配線２０としては、銅、金等の電気抵抗の低い金属層を用いる。
【００２４】
圧電膜１４は、窒化アルミニウム以外にも、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰｂＴｉＯ3（チタン酸鉛）等を用いることができる。また、例えば、圧電膜１４は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上または圧電性の向上のため他の元素を含んでもよい。例えば、添加元素として、Ｓｃ（スカンジウム）、２価の元素と４価の元素との２つの元素、または２価と５価との２つの元素を用いることにより、圧電膜１４の圧電性が向上する。このため、圧電薄膜共振器の実効的電気機械結合係数を向上できる。２価の元素は、例えばＣａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）またはＺｎ（亜鉛）である。４価の元素は、例えばＴｉ、Ｚｒ（ジルコニウム）またはＨｆ（ハフニウム）である。５価の元素は、例えばＴａ、Ｎｂ（ニオブ）またはＶ（バナジウム）である。
【００２５】
挿入膜２８を設けることにより、圧電薄膜共振器のＱ値を向上できる。Ｑ値向上のため、挿入膜２８のヤング率は圧電膜１４より小さいことが好ましい。また、挿入膜２８の音響インピーダンス（ヤング率×密度）は圧電膜１４より小さいことが好ましい。挿入膜２８としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒもしくは酸化シリコンまたはこれらの積層膜を用いることができる。
【００２６】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１のそれぞれ下部電極および上部電極の引き出し領域付近の拡大図である。図２（ａ）に示すように、下部電極１２の引き出し領域５７付近では、圧電膜１４の外周１４ｃは空隙３０の外周３０ａより内側に位置する。保護膜２４の外周２４ａは圧電膜１４の外周１４ｃより内側に位置する。挿入膜２８の外周２８ａは保護膜２４の外周２４ａより内側に位置する。配線２０の内周２０ｂは挿入膜２８の外周２８ａより内側に位置する。上部電極１６の外周１６ａは配線２０の内周２０ｂより内側に位置する。挿入膜２８の内周２８ｂは上部電極１６の外周１６ａより内側に位置する。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、上部電極１６の引き出し領域５８付近において、保護膜２４の外周２４ａは挿入膜２８の外周２８ａより内側に位置する。空隙３０の外周３０ａは保護膜２４の外周２４ａより内側に位置する。下部電極１２の外周１２ａは空隙３０の外周３０ａより内側に位置する。配線２０の内周２０ｂは下部電極１２の外周１２ａより内側に位置する。挿入膜２８の内周２８ｂは下部電極１２の外周１２ａより内側に位置する。
【００２８】
挿入膜２８の膜厚は例えば５０ｎｍから３００ｎｍである。挿入膜２８の幅Ｌ１は例えば５μｍから１５μｍである。共振領域５０と挿入膜２８との重なる幅Ｌ２は例えば１．５μｍから４μｍである。下部電極１２の引き出し領域５７において保護膜２４と配線２０との重なる幅Ｌ３は例えば２μｍから１０μｍである。保護膜２４の外周２４ａと挿入膜２８の外周２８ａとの距離Ｌ４は例えば１μｍから８μｍである。
【００２９】
図３（ａ）は、下部電極、上部電極および挿入膜の平面図、図３（ｂ）は、圧電膜、挿入膜および共振領域の平面図、図３（ｃ）は圧電膜、空隙および共振領域の平面図である。図４（ａ）は、配線、下部電極および上部電極の平面図、図４（ｂ）は、保護膜、配線および挿入膜の平面図である。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、下部電極１２と上部電極１６とが重なる領域が楕円形状の共振領域５０となる。共振領域５０の外周の外側には下部電極１２または上部電極１６が設けられている。上部電極１６は、共振領域５０および引き出し領域５８に設けられている。下部電極１２は、共振領域５０および引き出し領域５７に設けられている。引き出し領域５７および５８は、共振領域５０を挟み互いに反対側に設けられている。下部電極１２は引き出し領域５８以外の共振領域５０の周囲にも設けられている。これにより、下部電極１２と上部電極１６との位置合わせがずれても共振領域５０の面積はほとんど変わらない。挿入膜２８の外周２８ａおよび内周２８ｂは、共振領域５０とほぼ相似形状である。挿入膜２８の外周２８ａが共振領域５０の外側に位置する。これにより、挿入膜２８と下部電極１２および上部電極１６との位置合わせがずれても圧電薄膜共振器の特性の変化を小さくできる。
【００３１】
図３（ｂ）に示すように、圧電膜１４は、挿入膜２８より大きく、挿入膜２８を含むように設けられている。すなわち、圧電膜１４の外周１４ｃは、挿入膜２８の外周２８ａより外側に位置する。これにより、圧電膜１４をエッチングするときに挿入膜２８をエッチングしなくてもよい。よって製造工程を簡略化できる。圧電膜１４は、上部電極１６の引き出し領域５８にも設けられている。図３（ｃ）に示すように、空隙３０は共振領域５０より大きく、共振領域５０を含むように設けられている。これにより、共振領域５０における振動が基板１０により規制されない。下部電極１２の引き出し領域５７では、空隙３０の外周３０ａは圧電膜１４の外周１４ｃより外側に位置する。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、配線２０は、下部電極１２および上部電極１６より小さく、下部電極１２または上部電極１６に含まれるように設けられている。配線２０は、共振領域５０に重ならないように形成されている。図４（ｂ）に示すように、保護膜２４が形成されていない開口部２４´は配線２０より小さく、配線２０に含まれるように設けられている。これにより、保護膜２４の開口部２４´から圧電膜１４等が露出することを抑制できる。保護膜２４の外周２４ａは挿入膜２８の外周２８ａより外側に位置している。
【００３３】
図５（ａ）から図７（ｄ）は、実施例１に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、平坦な主面を有する基板１０を準備する。図５（ｂ）に示すように、基板１０上に空隙を形成するための犠牲層３８を形成する。犠牲層３８の膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍであり、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＺｎＯ、Ｇｅ（ゲルマニウム）またはＳｉＯ２（酸化シリコン）等のエッチング液またはエッチングガスに容易に溶解できる材料から選択される。犠牲層３８は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い成膜される。
【００３４】
図５（ｃ）に示すように、犠牲層３８を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。犠牲層３８の形状は、空隙３０の平面形状に相当する形状であり、例えば共振領域５０となる領域を含む。図５（ｄ）に示すように、犠牲層３８および基板１０上に下部電極１２を形成する。下部電極１２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い成膜される。図５（ｅ）に示すように、下部電極１２を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。下部電極１２は、リフトオフ法により形成してもよい。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、下部電極１２および基板１０上に圧電膜１４ａを、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い成膜する。図６（ｂ）に示すように、圧電膜１４ａ上に挿入膜２８を、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い成膜する。図６（ｃ）に示すように、挿入膜２８を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。挿入膜２８は、リフトオフ法により形成してもよい。図６（ｄ）に示すように、圧電膜１４ａおよび挿入膜２８上に圧電膜１４ｂおよび上部電極１６を、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い成膜する。圧電膜１４ａおよび１４ｂから圧電膜１４が形成される。
【００３６】
図７（ａ）に示すように、上部電極１６を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。上部電極１６は、リフトオフ法により形成してもよい。圧電膜１４を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い所望の形状にパターニングする。これにより、下部電極１２の引き出し領域が露出する。図７（ｂ）に示すように、下部電極１２、上部電極１６および圧電膜１４上に保護膜２４を例えばスパッタリング法またはＣＶＤ法を用い形成する。図７（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い保護膜２４を所望の形状にパターニングする。このとき、下部電極１２および上部電極１６上の保護膜２４を除去する、下部電極１２および上部電極１６上に配線２０を真空蒸着法、スパッタリング法またはめっき法を用い形成する。
【００３７】
図７（ｄ）に示すように、孔部３５および導入路３３（図１（ａ）参照）を介し、犠牲層３８のエッチング液を下部電極１２の下の犠牲層３８に導入する。これにより、犠牲層３８が除去される。下部電極１２から保護膜２４までの積層膜の応力を圧縮応力となるように設定しておく。これにより、犠牲層３８が除去されると、積層膜が基板１０の反対側に基板１０から離れるように膨れる。下部電極１２と基板１０との間にドーム状の膨らみを有する空隙３０が形成される。以上により、実施例１に係る圧電薄膜共振器が作製される。
【００３８】
図８（ａ）から図１４（ｂ）は、実施例１の圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図である。図７（ｃ）の詳細を示す図である。図８（ａ）から図１４（ａ）は、下部電極１２の引き出し領域５７近傍の拡大図、図８（ｂ）から図１４（ｂ）は、上部電極１６の引き出し領域５８近傍の拡大図である。
【００３９】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、図７（ｂ）に相当する図である。段差部上に形成された圧電膜１４には、結晶性が乱れた結晶性悪化領域６０が形成される。結晶性悪化領域６０にはクラックおよび／またはすが入り（言い換えればボイドが形成され）やすい。例えば、圧電膜１４ａ上の挿入膜２８の外周部および内周部が段差となる。このため、挿入膜２８の外周および内周上の圧電膜１４ｂには結晶性悪化領域６０が形成される。特許文献１に記載されているように、挿入膜２８の端面を傾斜させても、結晶性悪化領域６０は形成される。
【００４０】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、保護膜２４上にフォトレジスト７０を形成する。フォトレジスト７０は下部電極１２の引き出し領域および上部電極１６の引き出し領域に開口を有する。このとき、図９（ａ）において、フォトレジスト７０は挿入膜２８の外周の外側まで形成する。
【００４１】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、フォトレジスト７０をマスクに保護膜２４をエッチングする。保護膜２４が酸化シリコン膜の場合、エッチング液としては例えば弗酸系水溶液を用いる。領域６２のように、保護膜２４はサイドエッチングされる。図１０（ｂ）のように、保護膜２４にサイドエッチングが入っても、保護膜２４は挿入膜２８の外周より外側まで形成されている。よって、結晶性悪化領域６０がエッチング液に晒されることを抑制できる。
【００４２】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、フォトレジスト７０を除去する。
【００４３】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、保護膜２４上にフォトレジスト７２を形成する。フォトレジスト７２は、下部電極１２および上部電極１６の引き出し領域に開口を有する。フォトレジスト７２は、平面視において保護膜２４より小さく、保護膜２４に含まれるように形成する。
【００４４】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、配線２０を真空蒸着法により形成する。配線２０の内周が保護膜２４の外周より内側に位置するため、圧電膜１４が露出することを抑制できる。
【００４５】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、フォトレジスト７２を除去することにより、フォトレジスト７２上の金属層をリフトオフする。以上により、図７（ｃ）の状態となる。
【００４６】
実施例１の効果を比較例を用い説明する。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は比較例１に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、比較例１では、挿入膜２８が設けられていない。図１５（ａ）のように、圧電膜１４の外周１４ｃと上部電極１６の外周１６ａがほぼ一致している。共振領域５０は平面視において空隙３０より小さいため、圧電膜１４の外周１４ｃは空隙３０の外周３０ａより内側に位置する。このため、領域６４では、下部電極１２および保護膜２４のみにより共振領域５０が支持されている。領域６４は物理衝撃および／または熱衝撃等で破壊されやすい。
【００４７】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は比較例２に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、比較例２では、圧電膜１４に挿入膜２８が挿入されている。図１６（ａ）のように、圧電膜１４の外周１４ｃは空隙３０の外周３０ａより外側に位置する。このため、比較例１のように下部電極１２および保護膜２４でのみ支持される領域６４がない。しかしながら、空隙３０の外周３０ａにおいて圧電膜１４の曲率が急激に変化するため圧電膜１４にクラック６５等が形成されてしまう。圧電膜１４が柱状構造となっている場合、特にクラック６５が形成されやすい。圧電膜１４のクラック６５に起因して下部電極１２にもクラック６５が入ることがある。これにより、下部電極１２が断線する可能性がある。圧電膜１４のクラック６５は図１６（ｂ）でも生じるが、図１６（ｂ）では、上部電極１６が引き出されているため影響は小さい。
【００４８】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。図１７（ｂ）に示すように、上部電極１６の引き出し領域は比較例２と同じである。図１７（ａ）に示すように、圧電膜１４の外周１４ｃは空隙３０の外周３０ａより内側にある。これにより、比較例２のような圧電膜１４および下部電極１２のクラック６５が抑制される。配線２０の内周２０ｂを圧電膜１４の外周１４ｃより内側とする。これにより、比較例１のような下部電極１２および保護膜２４でのみ支持される領域はなくなる。しかしながら、圧電膜１４が露出した領域において圧電膜１４に劣化領域６８が形成される。また、配線２０を形成するときに挿入膜２８の外周２８ａの結晶性悪化領域６０が露出する。これにより、圧電膜１４および挿入膜２８に劣化領域６６が形成される。
【００４９】
図１８（ａ）から図２２（ｂ）は、比較例３に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示し、引き出し領域付近の断面図である。図１８（ａ）から図２２（ａ）は、下部電極１２の引き出し領域５７近傍の拡大図、図１８（ｂ）から図２２（ｂ）は、上部電極１６の引き出し領域５８近傍の拡大図である。
【００５０】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、実施例１の図９（ａ）および図９（ｂ）の後に、保護膜２４上にフォトレジスト７２を形成する。フォトレジスト７２は保護膜２４のエッチングおよび配線２０の形成を行なうためのマスクである。図１８（ａ）のように、フォトレジスト７２は挿入膜２８の外周上には形成されていない。
【００５１】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、フォトレジスト７２をマスクに保護膜２４をエッチングする。図１９（ａ）の領域６２のように、保護膜２４はサイドエッチングされる。また、挿入膜２８の外周付近の結晶性悪化領域６０が保護膜２４のエッチング液に晒される。このため、結晶性悪化領域６０がエッチングされる。または、結晶性悪化領域６０に形成されているクラックからエッチング液が侵入し、挿入膜２８がエッチングされ、劣化領域６６が形成される。例えば、保護膜２４を弗酸系エッチング液でエッチングする場合、挿入膜２８が酸化シリコン膜であればエッチングされてしまう。
【００５２】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、フォトレジスト７２を残存させた状態で、配線２０を形成する。図２０（ａ）のように、保護膜２４がサイドエッチングされた領域６２には配線２０は形成されない。
【００５３】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、フォトレジスト７２を除去する。これにより、フォトレジスト７２上の金属層がリフトオフされる。図２１（ａ）のように、保護膜２４と配線２０の間に圧電膜１４が露出する。
【００５４】
図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示すように、犠牲層３８を除去する。図２２（ａ）のように、保護膜２４と配線２０の間の圧電膜１４が犠牲層３８の除去のためのエッチング液に晒されると、圧電膜１４が劣化し、劣化領域６８が形成される。例えば犠牲層３８を除去するエッチング液として弗酸、硝酸またはバッファード弗酸を用いる場合、窒化アルミニウムからなる圧電膜１４はエッチングされる。このように、比較例３では、圧電膜１４および挿入膜２８に劣化領域６６および６８が形成される。
【００５５】
実施例1によれば、図２（ａ）のように、下部電極１２の引き出し領域において、挿入膜２８の外周２８ａは上部電極１６の外周１６ａより外側に位置する。これにより、挿入膜２８と共振領域５０との位置合わせずれに対するマージンを確保できる。挿入膜２８の外周２８ａは圧電膜１４の外周１４ｃより内側に位置する。これにより、圧電膜１４をエッチングするときに、挿入膜２８をエッチングしなくてもよい。保護膜２４の外周２４ａは挿入膜２８の外周２８ａより外側に位置する。これにより、保護膜２４をエッチングするときに、挿入膜２８の外周２８ａ上の圧電膜１４の結晶性悪化領域６０がエッチング液に晒されない。よって、比較例３のような劣化領域６６の形成を抑制できる。配線２０は、保護膜２４の外周２４ａを覆う。これにより、保護膜２４と配線２０の間において圧電膜１４が露出しない。よって、例えば犠牲層３８のエッチングのときに比較例３のような劣化領域６８の形成を抑制できる。
【００５６】
なお、劣化領域６６が形成される例として、保護膜２４のエッチング工程を説明したが、保護膜２４のパターニング工程以降の工程または圧電薄膜共振器が完成した以降の様々な要因で結晶性悪化領域６０から劣化領域６６が形成されうる。劣化領域６８が形成される例として、犠牲層３８のエッチング工程を説明したが、配線２０の形成工程以降の工程または圧電薄膜共振器が完成した以降の様々な要因で圧電膜１４に劣化領域６８が形成されうる。
【００５７】
また、図２（ａ）のように、下部電極１２の引き出し領域５７において、配線２０の内周２０ｂは上部電極１６の外周１６ａより外側に位置する。これにより、配線２０が共振領域５０に形成され特性が劣化することを抑制できる。
【００５８】
さらに、下部電極１２の引き出し領域５７において、圧電膜１４の外周１４ｃは空隙３０の外周３０ａより内側に位置する。これにより、比較例２のような下部電極１２の劣化が抑制される。
【００５９】
配線２０と保護膜２４の位置合わせマージンを確保するため、下部電極１２の引き出し領域において、配線２０の内周２０ｂは挿入膜２８の外周２８ａより内側に位置してもよい。
【００６０】
図２（ｂ）のように、上部電極１６の引き出し領域５８において、配線２０は保護膜２４の外周２４ａを覆う。これにより、劣化領域６８の形成を抑制できる。
【００６１】
また、上部電極１６の引き出し領域５８において、配線２０の内周２０ｂは上部電極１６の外周１６ａより外側に位置する。これにより、配線２０が共振領域５０に形成され特性が劣化することを抑制できる。
【００６２】
図２３は、実施例１の変形例１に係る圧電薄膜共振器の引き出し領域付近の断面図である。図２３に示すように、挿入膜２８の端面が挿入膜２８の下面が上面より大きくなるように傾斜している。挿入膜２８の端面が傾斜していても、結晶性悪化領域６０は形成される。よって、保護膜２４の外周２４ａは挿入膜２８の外周２８ａより外側に位置することが好ましい。
【００６３】
実施例１の変形例２および３は、空隙の構成を変えた例である。図２４（ａ）は、実施例１の変形例２の圧電薄膜共振器の断面図、図２４（ｂ）は、実施例１の変形例３の圧電薄膜共振器の断面図である。図２４（ａ）に示すように、基板１０の上面に窪みが形成されている。下部電極１２は、基板１０上に平坦に形成されている。これにより、空隙３０が、基板１０の窪みに形成されている。空隙３０は共振領域５０を含むように形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。空隙３０は、基板１０を貫通するように形成されていてもよい。なお、下部電極１２の下面に絶縁膜が接して形成されていてもよい。すなわち、空隙３０は、基板１０と下部電極１２に接する絶縁膜との間に形成されていてもよい。絶縁膜としては、例えば窒化アルミニウム膜を用いることができる。
【００６４】
図２４（ｂ）に示すように、共振領域５０の下部電極１２下に音響反射膜３１が形成されている。音響反射膜３１は、音響インピーダンスの低い膜３１ａと音響インピーダンスの高い膜３１ｂとが交互に設けられている。膜３１ａおよび３１ｂの膜厚は例えばそれぞれλ／４（λは弾性波の波長）である。膜３１ａと膜３１ｂの積層数は任意に設定できる。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
【００６５】
実施例１および変形例１および２のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０において空隙３０が基板１０と下部電極１２との間に形成されているＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）でもよい。また、実施例１の変形例３のように、圧電薄膜共振器は、共振領域５０において下部電極１２下に圧電膜１４を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜３１を備えるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。
【００６６】
実施例１およびその変形例において、共振領域５０が楕円形状の例を説明したが、他の形状でもよい。例えば、共振領域５０は、四角形または五角形等の多角形でもよい。また、共振領域５０の外周領域５２の一部に、挿入膜２８が形成されていないスリットが設けられていてもよい。
【実施例２】
【００６７】
実施例２は、実施例１およびその変形例に係る圧電薄膜共振器をフィルタまたはデュプレクサに用いる例である。図２５（ａ）および図２５（ｂ）は、それぞれ実施例２に係るフィルタおよびデュプレクサを示す回路図である。図２５（ａ）に示すように、フィルタ１００は、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３を備えている。直列共振器Ｓ１からＳ４は、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に直列に接続されている。並列共振器Ｐ１からＰ３は、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとの間に並列に接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３の少なくとも１つを実施例１およびその変形例に係る圧電薄膜共振器とすることができる。直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３の個数および接続は適宜設計できる。
【００６８】
図２５（ｂ）に示すように、デュプレクサ１０２は、送信フィルタ８０および受信フィルタ８２を備えている。送信フィルタ８０は共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続されている。受信フィルタ８２は共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続されている。送信フィルタ８０は、送信端子Ｔｘから入力した信号のうち送信帯域の信号を共通端子Ａｎｔに通過させ、他の信号を抑圧する。受信フィルタ８２は、共振端子Ａｎｔから入力した信号のうち受信帯域の信号を受信端子Ｒｘに通過させ、他の信号を抑圧する。送信フィルタ８０および８２の少なくとも１つを図２５（ａ）のフィルタ１００とすることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０      基板
１２      下部電極
１４      圧電膜
１６      上部電極
２０      配線
２８      挿入膜
３０      空隙
３１      音響反射膜
５０      共振領域
５２      外周領域
５４      中央領域
５７、５８  引き出し領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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