(57)【要約】【課題】  電気機械結合係数ｋt2及びＱ値が共に大きく、且つ下部電極の膜厚制御が容易な薄膜圧電共振器及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板１１；この基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４；平面パターン上、自己が占有する領域の内部に下部電極１４のすべてを包含するように、下部電極１４上に配置された圧電体１５；この圧電体１５上の上部電極１６；基板１１と圧電体１５との間において、平面パターン上、圧電体１５の占有する領域の境界に位置し、且つ占有する領域の内部において下部電極１４と接続する中継電極１３；占有する領域の境界から外部に延在した中継電極１３に接続される下部電極配線１７とを備える。【選択図】      図３
2005333619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極と、
平面パターン上、自己が占有する領域の内部に前記下部電極のすべてを包含するように、前記下部電極上に配置された圧電体と、
該圧電体上の上部電極と、
前記基板と前記圧電体との間において、平面パターン上、前記圧電体の占有する領域の境界に位置し、且つ前記占有する領域の内部において前記下部電極と接続する中継電極と、
前記占有する領域の境界から外部に延在し、且つ前記中継電極に接続される下部電極配線
とを備え、前記圧電体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】
前記圧電体の配向方位と前記中継電極の配向方位が同一方向に沿っ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器。
【請求項３】
前記中継電極が、（１１０）配向のｂｃｃ構造或いは（１１１）配向のｆｃｃ構造或いは（０００１）方位のｈｃｐ構造を有することを特徴とする請求項２に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項４】
前記中継電極が、Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｐｔから選ばれた少なくとも一種を含む金属膜であ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５】
前記中継電極が前記圧電体に接する第１主面と該第１主面に平行で前記基板側に位置する第２主面と、該第２主面に４５°以下のテーパ角度で交わり、前記第１主面と前記第２主面とを接続する傾斜端面を備え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６】
前記第１主面はアモルファス金属層に接していることを特徴とする請求項５に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項７】
半導体基板と、
該半導体基板に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極と、
平面パターン上、前記下部電極と同一形状同一サイズで、前記下部電極上に配置された圧電体と、
該圧電体上の上部電極と、
前記半導体基板の表面に埋め込まれ、平面パターン上、前記圧電体の占有する領域の境界に位置し、且つ前記占有する領域の内部に位置し、前記下部電極と接続する前記半導体基板よりも低比抵抗の半導体領域からなる中継電極と、
前記中継電極に接続される下部電極配線
とを備え、前記圧電体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８】
前記上部電極及び平面パターン上、前記圧電体の占有する領域から露出した前記中継電極及び前記半導体基板の表面を被覆する層間絶縁膜を更に備え、
前記下部電極配線は、前記層間絶縁膜中に開口されたコンタクトホールを介して、前記中継電極に接続されることを特徴とする請求項７に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項９】
基板上に中継電極を形成する工程と、
前記基板上に前記中継電極に接続される下部電極を形成する工程と、
平面パターン上、自己が占有する領域の境界が前記中継電極上を横切り、且つ前記占有する領域の内部において前記下部電極のすべてを包含するように、前記中継電極と前記下部電極の上に圧電体を形成する工程と、
前記圧電体上に上部電極を形成する工程と、
前記占有する領域の境界から外部に延在した前記中継電極に接続される下部電極配線を形成する工程
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１０】
前記下部電極の下部にキャビティを設け、前記下部電極の一部を前記基板に対して中空状態で機械的に保持させる工程を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板の表面に、該半導体基板よりも低比抵抗の半導体領域からなる中継電極を埋め込む工程と、
前記半導体基板の上全面に前記中継電極を含んで下部電極用金属膜を形成する工程と、
前記下部電極の上全面に圧電体用絶縁膜を形成する工程と、
同一エッチングマスクを用いて、前記圧電体用絶縁膜と前記下部電極用金属膜を一括加工し、平面パターン上、同一形状同一サイズの下部電極及び圧電体を形成する工程と、
前記圧電体上に上部電極を形成する工程と、
前記中継電極に接続される下部電極配線を形成する工程
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１２】
前記下部電極の下部にキャビティを設け、前記下部電極の一部を前記半導体基板に対して中空状態で機械的に保持させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項１３】
前記下部電極及び圧電体を形成する工程の後、
前記上部電極及び平面パターン上、前記圧電体の占有する領域から露出した前記中継電極及び前記半導体基板の表面を被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、
該層間絶縁膜中に前記圧電体の表面の一部及び前記中継電極の表面の一部を露出するコンタクトホールを開口する工程
とを更に含み、該コンタクトホールを介して、前記圧電体上に前記上部電極が、前記中継電極に前記下部電極配線が接続されることを特徴とする請求項１１又は１２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】
近年の無線中心技術は飛躍的な発展を遂げ、更に高速伝送を目的とした開発が続けられている。情報伝達量の増大とともに周波数は更に高周波化が進み、更に高周波通信機器に対して小型、軽量化の要求が強くなってきている。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）部に大別される。この内、ＢＢ部は信号の変・復調をディジタル信号処理で行う部分であり、基本的にはＬＳＩチップによって構成できるため、容易に小型化可能である。対して、ＲＦ部は高周波の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り、ＬＳＩチップだけで構成するのは難しく、発信器やフィルタ等の多くの受動部品を含む複雑な構成となる。従来、移動体通信機器におけるＲＦ及びＩＦフィルタとして、弾性表面波（ＳＡＷ）素子が一般に使用されている。しかし、ＳＡＷ素子の共振周波数は、櫛型電極間距離に反比例するという関係にあり、１ＧＨｚを超える周波数領域では、櫛型電極間距離が１μｍ以下となり、近年、求められている利用周波数の高周波数化への対応が難しくなっている。又、ＬｉＴａＯ３等の特殊な基板を用いるために基本的に個別部品であり、小型化にも難点があった。
【０００３】
ＳＡＷ素子に代り、近年注目を集めている共振器として、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）がある。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。この薄膜圧電共振器では、共振周波数は、圧電体の音速及び膜厚によって定まり、通常１〜２μｍの膜厚で２ＧＨｚに、又０．４−０．８μｍの膜厚で５ＧＨｚに対応し、数十ＧＨｚまでの高周波化が可能である。又、Ｓｉ基板上に形成することが比較的容易であり、小型化の要求に対してもメリットがある。
【０００４】
従来、代表的な薄膜圧電共振器の構造は、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されるように薄膜圧電共振器は、次の様な工程で製造される。初めに、Ｓｉ基板上に異方性エッチングにより窪みが形成され、次に、基板上にエッチングしやすい犠牲層、例えば、ホウ素及び燐をドープしたシリケートガラス（ＢＰＳＧ）が形成される。その後、犠牲層は、その表面にＳｉ基板面が露出するまで平坦に研磨され、この平坦研磨によってＳｉ基板上の窪みには、犠牲層が残存し、その周辺は、Ｓｉ基板面が露出される。残存犠牲層上に下部電極、圧電膜、上部電極が順に堆積され、その後、犠牲層に達するまで穴が穿けられ、選択エッチングにより犠牲層が除去されてキャビティが形成される。このようなプロセスにより薄膜圧電共振器が完成される。
【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】
【０００５】
特許文献１に開示されたような薄膜圧電共振器を形成する場合、例えば犠牲層を形成した基板上に下部電極を形成し、更にその上部に圧電体膜を形成後、所望の面積に加工し、上部電極を形成する方法が一般的である。この際、圧電体形成後に水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等の溶液を用いたウェットエッチングやドライエッチング、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の加工法を用い、下部電極取出し部を形成する必要がある。圧電体としては一般的に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）が用いられるが、特に半導体プロセスとの整合が良いＡｌＮが広く用いられている。これらはいずれの方法でもエッチング速度が遅く、且つ加工を行い下部電極取出し部を形成する際下部電極との十分なエッチング選択比が取れ難いという問題点があった。このように選択比が十分でない場合、面内均一性等を考慮して過剰なエッチングをせざるを得ず、これにより、素子領域の一部分もしくは全体に渡り下部電極の膜厚が減少することによる直列抵抗上昇、表面荒れや変質によるコンタクト抵抗上昇が起こる。
【０００６】
薄膜圧電共振器の共振特性には、圧電性の強さの指標である電気機械結合係数ｋt2と、共振の鋭さを表すＱ値がある。更にＱ値については、電気的インピーダンスが極小となる共振点におけるＱ値と、電気的インピーダンスが極大となる反共振点におけるＱ値がある。共振器を組み合わせてフィルタを構成した場合、フィルタの帯域幅は電気機械結合係数ｋt2に比例し、帯域内の挿入損失は電気機械結合係数ｋt2とＱ値の積で表される性能指数に反比例する。電気機械結合係数ｋt2は材料固有の値であり、結晶の純度を高め分極方向への結晶配向性を制御して所望の帯域幅が実現できれば、それ以上電気機械結合係数ｋt2を大きくする必要はない。したがって、挿入損失を減らすためにはできるだけＱ値を高くする必要がある。
【０００７】
共振のＱ値に影響を及ぼす因子は、圧電体の弾性損失、電極の弾性損失、電極の直列抵抗であり、一方反共振のＱ値に影響を及ぼす因子は、圧電体の弾性損失、電極の弾性損失、基板のコンダクタンス、圧電体の誘電損失である。発明者らの実験データの解析によれば、共振のＱ値の起源は、下部電極の直列抵抗が最も大きな割合を占めており、一方、反共振点のＱ値については、圧電体の弾性損失が支配的であった。これらの検討から、前述のようなエッチング不具合による下部電極の直列抵抗増大は共振点におけるＱ値の劣化を引き起こし、薄膜圧電共振器の特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。又、更にエッチングが過剰な場合には断線を引き起こすおそれもあった。
【０００８】
このような過剰なエッチングによる不具合を改善するために、圧電体とエッチング選択比が十分である材料を下部電極に選択する方法、下部電極材料の膜厚を厚くしてエッチングに対するマージンを取る方法や、エッチング速度を遅くして終点を検出しやすくする方法、等が取られてきた。  
しかし、下部電極のエッチング選択比が十分であることを材料物性への要求に含めると、抵抗値、低弾性損失（内部摩擦）等との整合から、材料としての選択肢が狭くなる問題点がある。又、電極の厚さは共振特性そのものに影響が大きく、電極材料それぞれに最適膜厚がある。最適膜厚以外では共振周波数のシフトと共に、圧電性の強さの指標である電気機械結合係数ｋt2の低下、共振の鋭さを表すＱ値の劣化等が起きるため、過剰エッチングに対するマージンをとるために膜厚を厚くするにも限界がある。更に、終点を検出するためにエッチング速度を遅くすると、１回あたりの加工時間が長くなり、スループットの上昇を招くという問題点があった。
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明は、電気機械結合係数ｋt2及びＱ値が共に大きく、且つ下部電極の膜厚制御が容易な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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、（イ）基板と、（ロ）この基板に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極と、（ハ）平面パターン上、自己が占有する領域の内部に下部電極のすべてを包含するように、下部電極上に配置された圧電体と、（ニ）この圧電体上の上部電極と、（ホ）基板と圧電体との間において、平面パターン上、圧電体の占有する領域の境界に位置し、且つ占有する領域の内部において下部電極と接続する中継電極と、（ヘ）占有する領域の境界から外部に延在した中継電極に接続される下部電極配線とを備え、圧電体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。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、（イ）半導体基板と、（ロ）この半導体基板に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極と、（ハ）平面パターン上、下部電極と同一形状同一サイズで、下部電極上に配置された圧電体と、（ニ）この圧電体上の上部電極と、（ホ）半導体基板の表面に埋め込まれ、平面パターン上、圧電体の占有する領域の境界に位置し、且つ占有する領域の内部に位置し、下部電極と接続する半導体基板よりも低比抵抗の半導体領域からなる中継電極と、（ヘ）中継電極に接続される下部電極配線とを備え、圧電体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。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、（イ）基板上に中継電極を形成する工程と、（ロ）基板上に中継電極に接続される下部電極を形成する工程と、（ハ）平面パターン上、自己が占有する領域の境界が中継電極上を横切り、且つ占有する領域の内部において下部電極のすべてを包含するように、中継電極と下部電極の上に圧電体を形成する工程と、（ニ）圧電体上に上部電極を形成する工程と、（ホ）占有する領域の境界から外部に延在した中継電極に接続される下部電極配線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。
【００１３】
本発明の第４の特徴は、（イ）半導体基板の表面に、この半導体基板よりも低比抵抗の半導体領域からなる中継電極を埋め込む工程と、（ロ）半導体基板の上全面に中継電極を含んで下部電極用金属膜を形成する工程と、（ハ）下部電極の上全面に圧電体用絶縁膜を形成する工程と、（ニ）同一エッチングマスクを用いて、圧電体用絶縁膜と下部電極用金属膜を一括加工し、平面パターン上、同一形状同一サイズの下部電極及び圧電体を形成する工程と、（ホ）圧電体上に上部電極を形成する工程と、（ヘ）中継電極に接続される下部電極配線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】
【００１４】
本発明によれば、電気機械結合係数ｋt2及びＱ値が共に大きく、且つ下部電極の膜厚制御が容易な薄膜圧電共振器及びそ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】
【００１５】
薄膜圧電共振器における電極材料としては比抵抗値、弾性定数、密度等の材料定数から選択される。特に、下部電極として使用する場合は、下部電極の上部に堆積する圧電体の配向に影響する下地膜となるため、下部電極材料の結晶系や優先配向面とその配向性等も選択条件となる。このため、一般的には、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の材料が下部電極として使用される。
【００１６】
本発明者らの実験的検討では、これらの下部電極材料の内、ＡｌやＴｉはウェットエッチング・ドライエッチングのいかなる方法においても圧電体とのエッチング選択比が小さく、製造上のマージンが極めて低いことが明らかとなった。例えば、Ａｌを下部電極とし、圧電体にＡｌＮを用いた場合、塩素系のドライエッチングでの選択比（ＡｌＮエッチ速度／Ａｌエッチ速度）が０．５程度となる。オーバーエッチングが発生した場合、下部電極の直列抵抗の増大を招きＱ値が劣化するため、下部電極の目減り量を最小限にする必要があるが、選択比０．５以下程度に小さい場合では、エッチングの終点検出感度の変動やアンダーエッチングに対するマージンを十分とることが困難となり、製造上のマージンが極めて狭くなる。例えば、厚さ２μｍのＡｌＮ膜を圧電体として用いる場合、エッチング終点検出から停止まで数秒の誤差で下部電極のＡｌ膜厚が１／２となり、下部電極の抵抗が２倍以上に増加する。
【００１７】
又、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等は、圧電体とある程度の加工選択比は取れるものの、比重が大きいので下部電極の膜厚を数百ｎｍ以下と薄くする必要がある。特に使用周波数領域が高い共振器を形成する場合には局所的な過剰エッチングによる下部電極の直列抵抗増加で共振特性が劣化するなど、製造上のマージンが極めて狭いことが判明した。例えば、下部電極にＭｏ膜を採用する場合、使用周波数が５Ｇ以上では、Ｍｏの下部電極の膜厚が１００ｎｍ程度以下となり、やはりエッチング終点検出から停止までの僅かな誤差で、Ｑ値の劣化が見られる。
【００１８】
本発明者らは、圧電体であるＡｌＮ或いはＺｎＯの加工時に下部電極の抵抗上昇が起こりえない加工条件もしくは素子構造について広範囲に実験的な検討を重ねた結果、下部電極を外部配線に接続する引出し部に導電性薄膜からなる中継電極を形成することで、製造上のマージンが拡大し、且つ薄膜圧電共振器の特性が飛躍的に改善することを見出した。
【００１９】
この方法によれば、圧電体と加工選択比が大きい導電性材料を中継電極として形成しておけば良く、下部電極については材料及び膜厚に対してのプロセスマージンを考慮した制限は要らなくなる。又、中継電極の膜厚は直接共振器特性と関係しないために厚くすることが可能で、比抵抗値や加工選択比等を考えた場合の材料選択範囲も広くなる。又、加工条件の変動等、プロセスの不安定性に対するマージンも広がり、製造上のメリットは大きい。
【００２０】
又、本発明者らは、中継電極が特定の配向方位を有する場合に、プロセスマージンが更に広がることを見出した。ＡｌＮ或いはＺｎＯはウルツ鉱型構造を有するが、下地となる膜の配向方位によって圧電体自体の配向性も影響を受ける。圧電体が中継電極の上部でも配向している場合、下部電極上及び中継電極上での配向性に大きな差がなく、圧電体の粒径も比較的揃い、圧電体の膜質均一性が向上する。圧電体の膜質が均質でない場合、残留応力の影響により、圧電体の境界部におけるクラックの発生、ひいては膜剥がれ等の不具合が生ずる確率が高くなる。
【００２１】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第６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６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。
【００２２】
（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、（イ）基板１１；（ロ）この基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４；（ハ）平面パターン上、自己が占有する領域の内部に下部電極１４のすべてを包含するように、下部電極１４上に配置された圧電体１５；（ニ）この圧電体１５上の上部電極１６；（ホ）基板１１と圧電体１５との間において、平面パターン上、圧電体１５の占有する領域の境界に位置し、且つ占有する領域の内部において下部電極１４と接続する中継電極１３；（ヘ）占有する領域の境界から外部に延在した中継電極１３に接続される下部電極配線１７とを備える。そして、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用する。
【００２３】
図１（ａ）に示す平面パターンにおいて、圧電体１５の占有する領域の境界が中継電極１３の上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から中継電極１３の一部が圧電体１５が占有する領域の外部に延在している。
【００２４】
中継電極１３の断面は、図１（ｂ）に示すような台形形状であるが、平面形状は、図１（ａ）に示すようにストライプ状であり、ストライプの長さは、下部電極配線１７の配線幅よりも広めの寸法である。下部電極１４の片側端部は、中継電極１３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極１３とは電気的に接続される。上部電極１６と、下部電極配線１７とはほぼ等しい配線幅であるが、下部電極１４の配線幅は中継電極１３のストライプの長さよりも長目の寸法である。
【００２５】
更に、基板１１の裏面から基板１１表面に向かって、下部電極１４の底部を露出するキャビティ（空洞）１８を備える。図１（ａ）に示すように、平面パターン上では、キャビティ１８が占有する領域は、下部電極１４が占有する領域の内部に収納されている。更に、図１（ａ）に示すように、平面パターン上では、下部電極１４が占有する領域は、圧電体１の占有する領域の内部に収納されている。図１に示す薄膜圧電共振器は、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用するので、圧電体１５及び下部電極１４の厚みを調整することにより共振振動数が決定できる。
【００２６】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３は、（１１０）配向のｂｃｃ構造、（１１１）配向のｆｃｃ構造、或いは（０００１）方位のｈｃｐ構造を有する。
【００２７】
（１１０）配向のｂｃｃ構造をなす金属材料の例はＴａ，Ｍｏ，Ｗ等である。（１１１）配向のｆｃｃ構造をなす金属材料の例は、Ｃｕ，Ｉｒ，Ｐｔ等である。（０００１）方位のｈｃｐ構造をなす金属材料の例は、Ｔｉ，Ｒｕ等である。更に、中継電極１３の材料として、Ｗ−Ｔａ合金（Ｔａ：０．０１〜０．５）、Ｍｏ−Ｔａ合金（Ｔａ：０．０１〜０．５）、Ｗ−Ｔｉ合金（Ｔｉ：０．０１〜０．３）、Ｍｏ−Ｔｉ合金（Ｔａ：０．０１〜０．３）、Ｔｉ−Ｗ合金（Ｗ：０．０１〜０．１）、Ｔｉ−Ｍｏ合金（Ｍｏ：０．０１〜０．１）、Ｐｔ−Ｉｒ合金（Ｉｒ：０．０１〜０．９９）等の合金を用いても良い。Ｗ−Ｔａ合金及びＭｏ−Ｔａ合金は、（１１０）配向のｂｃｃ構造、Ｐｔ−Ｉｒ合金は（１１１）配向のｆｃｃ構造、 Ｗ−Ｔｉ合金、Ｍｏ−Ｔｉ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｔｉ−Ｍｏ合金等の
Ｔｉ合金は（０００１）方位のｈｃｐ構造になる。但し、完全に結晶を組まない混晶状態でも構わない。又、主に接着層として用いる下地層として、Ｔｉ、ＴｉＮを用いて、その上にこれらの金属又は合金を採用しても良い。
【００２８】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３は、上記のような、六方晶系のウルツ鉱型構造の（０００１）方位と整合性の良い特定の配向方位を有する。このため、圧電体１５としてウルツ鉱型構造のＡｌＮ或いはＺｎＯを採用すれば、下地となる中継電極１３の配向方位によって圧電体１５自体の配向性も影響を受ける。ＡｌＮやＺｎＯ等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いるが、中継電極１３の配向を（１１０）配向ｂｃｃ構造、（１１１）配向ｆｃｃ構造、或いは（０００１）方位ｈｃｐ構造とすることにより、ｃ軸、即ち（０００１）方向に圧電体１５を単一配向させることが容易になる。即ち、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器においては、圧電体１５の配向方位と中継電極１３の配向方位が同一方向に沿っている。
【００２９】
圧電体１５の分極軸（配向方位）をｃ軸方向に揃えることにより、圧電体１５としての電気機械結合係数ｋt2やＱ値を確保しやすくなる。圧電体１５が中継電極１３の上部でも配向している場合、下部電極１４上及び中継電極１３上での配向性に大きな差がなく、圧電体１５の粒径も比較的揃い、圧電体１５の膜質均一性が向上する。圧電体１５が均質でない場合、残留応力の影響により、圧電体１５の境界部におけるクラックの発生ひいては膜剥がれ等の不具合が生ずる確率が高くなる。
【００３０】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３の材料としては、上述したＴａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｐｔから選ばれた少なくとも一種を含む金属膜が、比抵抗値及び加工時のエッチング選択比を考慮した場合にも好ましい材料である。
【００３１】
そして、圧電体１５の膜質均一化の観点から、中継電極１３の端部におけるテーパ角は４５°以下が望ましく、より好ましくは３０°以下が良い。４５°以上のテーパ角では、中継電極１３の端部斜面において、圧電体１５に配向方位の傾きが異なる粒界が発生し、やはりクラック等の発生率が高くなる可能性がある。但し、中継電極１３の端部におけるテーパ角が１０°以下になると、中継電極１３の占める占有面積が相対的に大きくなり、面積効率が低下するので、小型化の目的には適合できなくなる。
【００３２】
例えば、膜厚５００ｎｍのＭｏ膜を用いて、中継電極１３を形成した場合において、Ｘ線回折によるＭｏ（１１０）配向半値幅（ロッキングカーブ半値幅）は２°であり、Ｍｏ膜の中継電極１３は強い（１１０）配向性を示していた。更に、中継電極１３端面におけるテーパ角度はケミカルドライエッチ（ＣＤＥ）により、２０°となった。この結果はＭｏ膜の中継電極１３が強い（１１０）配向性を有することを示している。この膜厚５００ｎｍのＭｏ膜の中継電極１３と膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４の上に厚さ２μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、中継電極１３に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価した結果は、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数ｋt2は６．５％、Ｑ値は共振点で９００、反共振点で８００であり、非常に優れた特性である。  
図２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。
【００３３】
（イ）まず、Ｓｉ（１００）基板等の基板１１を用意する。この基板に熱酸化法等により絶縁膜１２を形成する。更に、絶縁膜１２の上に、膜厚２００〜８００ｎｍ、好ましくは４００〜６００ｎｍのＴａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｐｔから選ばれた少なくとも一種を含む金属膜をＲＦマグネトロンスパッタリング等を用いて形成する。その後、フォトリソグラフィ及びフッ素系ガスを用いたケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）法によりパターニングして、図２（ａ）に示すような断面形状の中継電極１３を形成する。中継電極１３の平面形状は、例えば、図１（ａ）に示すようなストライプ状のパターンにすれば良い。
【００３４】
（ロ）次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング等を用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜等の金属膜を、絶縁膜１２及び中継電極１３上に堆積する。そして、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるパターニングを行い、下部電極１４のパターンを図２（ｂ）に示すようにを形成する。
【００３５】
中継電極１３がＭｏ膜、下部電極１４がＡｌ膜の場合は、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。この際、下部電極１４の片側端部が中継電極１３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極１３とは電気的に接続される。
【００３６】
（ハ）その後、図２（ｃ）に示すように、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材料膜を下部電極１４及び中継電極１３の上に堆積する。圧電体材料膜の厚さは、共振周波数により異なり、圧電体材料膜がＡｌＮで共振周波数を２．０ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ２μｍ程度にすれば良い。そして、フォトリソグラフィ及びＲＩＥにより図２（ｄ）に示すように、ＡｌＮ膜をにパターニングし圧電体１５を形成する。圧電体材料膜がＡｌＮで、中継電極１３がＭｏの場合は、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜を選択的にエッチングでき、中継電極１３がエッチストッパ層として機能する。ＡｌＮ膜のパターニングは、圧電体１５の片方の端部が中継電極１３の上に位置するようにパターニングし、圧電体１５の端部の裾から中継電極１３の一部を露出させる。Ｍｏ以外でも、中継電極１３として、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用しておけば、圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が取れ、中継電極１３が圧電体１５のパターニングにおけるエッチストッパ層として機能する。
【００３７】
（ニ）引き続き１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍの金属膜を圧電体１５、露出した中継電極２３及び絶縁膜１２の上を含んで全面に堆積後、フォトリソグラフィ及び選択エッチングにより、図２（ｄ）に示すように、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。金属膜がＡｌ膜、圧電体１５がＡｌＮ膜、中継電極１３がＭｏであれば、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、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成すれば良い。下部電極配線１７は、圧電体１５の端部の裾から露出した中継電極１３に電気的に接続される。
【００３８】
（ホ）その後、基板１１を厚さ１００〜３００ｎｍ、好ましくは１５０〜２５０ｎｍ、例えば２００ｎｍの厚さになるまで研磨により厚み調整をする。その後、基板１１の裏面をフォトリソグラフィでエッチングマスクを形成する。基板１１がＳｉ基板の場合は、フッ化物系のガスを用いたＲＩＥにより基板１１を裏面側からエッチングし、図２（ｅ）に示すように、キャビティ１８ｐを形成する。その後キャビティ１８ｐの底部に残った絶縁膜１２を、ウェットエッチング及びフッ化物系のガスを用いたＲＩＥを併用して除去すれば、図１（ｂ）に示す断面構造が完成する。
【００３９】
図３は、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であり、基板１１と、
この基板１１上に形成された絶縁膜１２，この絶縁膜１２上に形成された下部電極１４及び中継電極１３と、この下部電極１４及び中継電極１３の上に形成された圧電体１５と、この圧電体１５上に形成された上部電極１６と、中継電極１３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える点では図１と同様である。しかし、アモルファス金属層（非晶質金属層）が下部電極１４の下に形成されている点が図１に示す構造とは異なる。アモルファス金属層３７としては、厚さ５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜３０ｎｍ程度のＴａ−Ａｌ合金膜やＴｉＢ２膜等が使用できる。即ち、下部電極１４と絶縁膜１２との間にアモルファス金属層３７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、アモルファス金属層３７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Ｑ値を高めることができる。例えば、Ｔａ−Ａｌ合金膜は、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等で堆積できる。Ｔａ−Ａｌ合金膜はエッチングガスとしてオクタフルオロシクロブタン（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。
【００４０】
第１の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３の断面は、図３に示すような台形形状である点は図１に示した構造と同様であり、平面形状も図１（ａ）に示したようなストライプ状である。下部電極１４の片側端部は、中継電極１３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極１３とは電気的に接続される。更に、基板１１の裏面から基板１１表面に向かって、下部電極１４の底部を露出するキャビティ（空洞）１８を備える。
【００４１】
図３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では下部電極１４の下にアモルファス金属層３７が設けられ、下部電極１４との二層構造をなしている。例えば、下部電極１４がＡｌ膜で、アモルファス金属層３７がＴａ−Ａｌ合金膜の場合、Ｔａ−Ａｌ合金膜はＡｌ膜に比べて比重が大きく重たく、更に二層構造による膜厚増加も加わり、薄膜圧電共振器の高周波特性の向上を妨げるので、キャビティ１８の底部に露出したアモルファス金属層３７を選択的に除去すれば、高周波特性が更に向上する。
【００４２】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の比較例として中継電極１３を有しない構造を示す。即ち、図４に示す比較例に係る薄膜圧電共振器は、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４ｃの上に厚さ２μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、下部電極１４ｃに直接、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を接続した構造である。
【００４３】
第１の実施の形態の比較例に係る薄膜圧電共振器は、図４のＢ部において、エッチング過剰もしくはアフターコロージョンにより断線している。これらの不良の発生率は、全体の４０％程度まで及ぶ。又、断線しない場合でも、エッチング過剰により、下部電極１４ｃの直列抵抗が増大している。
【００４４】
上記寸法の第１の実施の形態の比較例に係る薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価したところ、共振周波数が２．０ＧＨｚで、電気機械結合係数ｋt2は５．５％であったが、Ｑ値は共振点で１５０、反共振点で１００と悪い。又、フィッティングにより求めた共振器の下部電極１４ｃの直列抵抗は１５Ω以上が殆どとなっている。
【００４５】
図５を用いて、第１の実施の形態の比較例に係る薄膜圧電共振器の製造方法を説明する：初めに、図５（ａ）に示すように、熱酸化膜からなる絶縁膜１２が形成されたＳｉ（１００）基板１１上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング等を用いて膜厚３００ｎｍのＡｌ膜を形成し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによるパターニングを行い、図５（ｂ）に示すように、下部電極１４ｃを形成する。その後、ＲＦマグネトロンスパッタリング法等により２μｍの圧電体１５としてＡｌＮを形成し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより、図５（ｃ）に示すように、圧電体１５を形成する。この際、ＡｌＮがエッチングされ下部電極１４ｃのＡｌ膜が露出した直後にエッチングを終了させるように、プラズマ分光による終点検出を行い下部電極１４ｃの過剰なエッチングを防止する。引き続き３００ｎｍのＡｌ膜を形成後、フォトリソグラフィ及び酸、例えば硝酸（ＨＮＯ3）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）の混酸によるウェットエッチングにより、図５（ｄ）に示すように、上部電極１６及び下部電極配線１７ｃを形成する。その後、Ｓｉ基板１１を厚さ２００ｎｍに研磨し、裏面にフォトリソグラフィによりエッチングマスクを形成し、フッ化物系のガスを用いたＲＩＥによりＳｉ基板１１を選択的にエッチングし、図５（ｅ）に示すようなキャビティ１８ｐを形成する。その後キャビティ１８ｐの底部に露出した絶縁膜１２を、ウェットエッチング及びフッ化物系のガスを用いたＲＩＥを併用して除去すれば、図４に示す第１の実施の形態の比較例に係る薄膜圧電共振器が完成する。
【００４６】
図５に示す比較例に係る薄膜圧電共振器の製造方法から理解できるように、図２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によれば、中継電極１３として、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用することにより、圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が確保できるので、中継電極１３は、圧電体１５のパターニングにおける下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。このため、下部電極１４がエッチング過剰により薄くなったり、アフターコロージョンにより断線することもない。又、下部電極１４がエッチング過剰により、設計値よりも直列抵抗が増大することも防止でき、ＧＨｚ帯等における良好な高周波特性が容易に得られる。
【００４７】
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１５と加工選択比が大きい導電性材料を中継電極１３として形成しておけば良く、下部電極１４については材料及び膜厚に対してのプロセスマージンを考慮した制限は要らなくなる。又、中継電極１３の膜厚は直接、薄膜圧電共振器の特性と関係しないために厚くすることが可能で、比抵抗値や加工選択比等を考えた場合の材料選択範囲も広くなる。又、加工条件の変動等、プロセスの不安定性に対するマージンも広がり、製造上のメリットは大きい。
【００４８】
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６に示す。図６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６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６の入力ポートＰinの一方の端子（図６で上側の端子）と他方の端子（図６で下側の端子）に、それぞれ薄膜圧電共振器Ｆ4の上部電極１６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１６に薄膜圧電共振器Ｆ3の上部電極１６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１６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。
【００４９】
又、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図７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。即ち、図７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１６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１６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。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７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。
【００５０】
図８には、図６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。
【００５１】
図８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６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８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。
【００５２】
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６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。
【００５３】
図９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。
【００５４】
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。
【００５５】
図８及び図９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８のベースバンドフィルタ４３，４４、或いは図９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６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。
【００５６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１０に示すように、基板１１と、この基板１１上に形成された絶縁膜１２，この絶縁膜１２上にキャビティ（空洞）１９を介して、一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４と、下部電極１４の片側端部の上部に一部を積層し、下部電極１４に電気的に接続された中継電極１３と、この下部電極１４及び中継電極１３の上に形成された圧電体１５と、この圧電体１５上に形成された上部電極１６と、中継電極１３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える。図１０では断面図のみを示し、平面パターンは、基本的に図１（ａ）と同様であるので図示を省略している。しかし、圧電体１５は、平面パターン上、圧電体１５が占有する領域の内部に下部電極１４のすべてを包含している。そして、図１（ａ）に示す平面パターンと同様に、圧電体１５の占有する領域の境界が中継電極１３の上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から中継電極１３の一部が圧電体１５の占有する領域の外部に延在している。
【００５７】
キャビティ１９は、図１０に示すように断面が台形形状である。圧電体１５の底部（腹部）の一部はキャビティ１９の片側の斜面近傍においてキャビティ１９のなす空間に露出し、一部中空状態になっている。中継電極１３の断面は、図１０に示すようなＺ型の段差形状であるが、その両側の端面は図１と同様にテーパ形状である。中継電極１３の端部におけるテーパ角は、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に４５°以下が望ましく、好ましくは３０°以下１０°以上である。中継電極１３の端部におけるテーパ角が１０°以下も原理的には可能であるが、中継電極１３の占める占有面積が相対的に大きくなり、面積効率が低下する欠点を呈するようになる。中継電極１３の平面形状は、図１（ａ）に示したストライプ状と類似な平面パターンである。
【００５８】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器とは異なり、下部電極１４の片側端部は中継電極１３の下部に潜り込み下部電極１４と中継電極１３とは電気的に接続される。図１０に示す薄膜圧電共振器も、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用し、圧電体１５及び下部電極１４の厚みを調整することにより共振振動数が決定できることは、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様である。又、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３も、（１１０）配向のｂｃｃ構造、（１１１）配向のｆｃｃ構造、或いは（０００１）方位のｈｃｐ構造を有し、六方晶系のウルツ鉱型構造の（０００１）方位と整合性の良い特定の配向方位を有する。このため、圧電体１５としてウルツ鉱型構造のＡｌＮ或いはＺｎＯを採用すれば、ＡｌＮやＺｎＯ等の六方晶系の結晶はｃ軸、即ち（０００１）方向に圧電体１５を単一配向させることが容易になる。圧電体１５の分極軸をｃ軸方向に揃えられるので、圧電体１５としての電気機械結合係数ｋt2やＱ値を確保しやすくなる。このため、第２の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３の材料としては、第１の実施の形態で説明したＴａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｃｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｐｔから選ばれた少なくとも一種を含む金属膜が好ましい材料であることは、第１の実施の形態と同様であり、他の重複した説明を省略する。
【００５９】
例えば、膜厚５００ｎｍのＩｒ膜を用いて、中継電極１３を形成し、中継電極１３と膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４の上に厚さ２μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、中継電極１３に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価した結果は、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数ｋt2は６．２％、Ｑ値は共振点で６００、反共振点で５５０と非常に優れた特性の薄膜圧電共振器が得られる。
【００６０】
図１１を用いて、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。
【００６１】
（イ）初めに、熱酸化膜等の絶縁膜１２が形成されたＳｉ（１００）基板１１上に、膜厚０．５〜２μｍ、好ましくは０．８〜１．５μｍ、例えば１μｍのＭｏ膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法等により形成し、フォトリソグラフィ及びフッ素系ガスを用いたＣＤＥ法によりパターニングして、図１１（ａ）に示すように、Ｍｏ犠牲層２１を形成する。平面図の図示を省略しているが、Ｍｏ犠牲層２１の平面パターンは、矩形パターンにストライプ状の枝部が直交するように設けられた形状である。ストライプ状の枝部は２本以上設けても良い。
【００６２】
（ロ）次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング等を用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜を堆積し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによるパターニングを行い、下部電極１４を形成する。更に、フォトリソグラフィによりパターン形成を行い、膜厚２００〜８００ｎｍ、好ましくは４００〜６００ｎｍのＩｒ膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法等により形成し、ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）液中で６０分浸漬することでリフトオフし、図１１（ｂ）に示すように中継電極１３を形成する。
【００６３】
（ハ）その後、図１１（ｃ）に示すように、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ＡｌＮ膜を下部電極１４及び中継電極１３の上に堆積する。共振周波数を２．０ＧＨｚ程度にするのであれば、ＡｌＮ膜の厚さを厚さ２μｍ程度にすれば良い。そして、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより圧電体１５を形成する。このＲＩＥによるＡｌＮ膜のパターニングは、圧電体１５の片方の端部が中継電極１３の上に位置するようにパターニングし、圧電体１５の端部の裾から中継電極１３の一部を露出させる。更に、平面パターンにおいては、Ｍｏ犠牲層２１の矩形パターンに設けられたストライプ状の枝部が圧電体１５の端部の裾から露出する。中継電極１３にＭｏを採用しているので、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜を選択的にエッチングでき、中継電極１３は下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。Ｉｒ以外でも、中継電極１３として、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用しておけば、ＡｌＮ膜等の圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が取れ、中継電極１３が圧電体１５のパターニングにおけるエッチストッパ層として機能する。
【００６４】
（ニ）引き続き、膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜を圧電体１５、露出した中継電極２３及び絶縁膜１２の上を含んで全面に堆積後、フォトリソグラフィ及び非酸化性の酸、例えば塩酸によるウェットエッチングにより、図１１（ｄ）に示すように、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。
【００６５】
（ホ）その次に、温度を５０℃にした過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液に１０分間浸漬すると、
圧電体１５の端部の裾から露出したＭｏ犠牲層２１のストライプ状の枝部がエッチングされる。ストライプ状の枝部のエッチングが進行するにつれ、圧電体１５の底部（腹部）に埋め込まれたＭｏ犠牲層２１へのエッチング液経路が形成される。そして、エッチング液経路を介して、Ｍｏ犠牲層２１をエッチングし、図１０に示すようなキャビティ１９が形成される。過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液によるエッチングの後、イソプロピルアルコールでリンスの後、乾燥させる。
【００６６】
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、中継電極１３として、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用することにより、圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が確保できるので、中継電極１３は、圧電体１５のパターニングにおける下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。このため、下部電極１４がエッチング過剰により薄くなったり、アフターコロージョンにより断線することもない。又、下部電極１４がエッチング過剰により、設計値よりも直列抵抗が増大することも防止でき、ＧＨｚ帯等における良好な高周波特性が容易に得られる。
【００６７】
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１５と加工選択比が大きい導電性材料を中継電極１３として形成しておけば良く、下部電極１４については材料及び膜厚に対してのプロセスマージンを考慮した制限は要らなくなる。又、中継電極１３の膜厚は直接、薄膜圧電共振器の特性と関係しないために厚くすることが可能で、比抵抗値や加工選択比等を考えた場合の材料選択範囲も広くなる。又、加工条件の変動等、プロセスの不安定性に対するマージンも広がり、製造上のメリットは大きい。
【００６８】
なお、図１１（ｂ）のＡｌ膜堆積する工程の前に、厚さ５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜３０ｎｍ程度のＴａ−Ａｌ合金膜やＴｉＢ２膜等のアモルファス金属層をＭｏ犠牲層２１を含んで全面に堆積することが好ましい。下部電極１４とＭｏ犠牲層２１との間にアモルファス金属層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、アモルファス金属層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Ｑ値を高めることができるからである。キャビティ１８の底部に露出したアモルファス金属層を選択的に除去すれば、高周波特性が更に向上することは、第１の実施の形態の変形例で指摘したとおりである。  
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６を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図７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８及び図９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。
【００６９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１２に示すように、基板１１と、この基板１１上に形成された絶縁膜１２，この絶縁膜１２を貫通し基板１１に至るように埋め込まれた舟形（逆台形）もしくはＵ字型溝の中継電極２３、絶縁膜１２上及び中継電極２３上に形成された下部電極１４と、この下部電極１４及び中継電極２３の上に形成された圧電体１５と、この圧電体１５上に形成された上部電極１６と、中継電極２３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える。図１２では断面図のみを示し、平面パターンは、基本的に図１（ａ）と同様であるので図示を省略している。しかし、圧電体１５は、平面パターン上、圧電体１５が占有する領域の内部に下部電極１４のすべてを包含している。そして、図１（ａ）に示す平面パターンと同様に、圧電体１５の占有する領域の境界が中継電極２３の上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から中継電極２３の一部が圧電体１５が占有する領域の外部に延在している。
【００７０】
中継電極２３の平面形状は、図１（ａ）に示したと同様なストライプ状である。下部電極１４の片側端部は、中継電極２３の上部の一部に形成され、下部電極１４と中継電極２３とは電気的に接続される。更に、基板１１の裏面から基板１１表面に向かって、下部電極１４の底部を露出するキャビティ（空洞）１８を備える。このため、キャビティ１８により、下部電極１４は、基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持される。そして、図１２に示す薄膜圧電共振器は、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用するので、圧電体１５及び下部電極１４の厚みを調整することにより共振振動数が決定できる。
【００７１】
第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極２３も、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、（１１０）配向のｂｃｃ構造、（１１１）配向のｆｃｃ構造、或いは（０００１）方位のｈｃｐ構造を有する。このような、六方晶系のウルツ鉱型構造の（０００１）方位と整合性の良い特定の配向方位に選定することにより、ｃ軸、即ち（０００１）方向に圧電体１５を単一配向させることが容易になる。このため、圧電体１５の分極軸がｃ軸方向に揃うので、圧電体１５としての電気機械結合係数ｋt2やＱ値を確保しやすくなる。第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極２３の材料としては、第１及び第２の実施の形態で説明したＴａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｐｔから選ばれた少なくとも一種を含む金属膜好ましいことは、同様である。更に他の特徴も、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。
【００７２】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器とは異なり、中継電極２３は舟形（逆台形）であり、中継電極２３の端部における逆テーパ角は、圧電体１５に配向方位に影響を与えることはない。したがって、逆テーパ角は４５°以上でも構わない。但し、中継電極２３の端部におけるテーパ角が９０°、即ち垂直側壁の場合が、中継電極２３の占める占有面積が最小になり、面積効率的には好ましい。中継電極２３の端部におけるテーパ角が９０°以上になると、再び、中継電極２３の占める占有面積が相対的に大きくなる傾向になるので、面積効率が低下し、小型化の目的には適合できなくなる。
【００７３】
例えば、膜厚４００ｎｍのＷ膜の中継電極２３と膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４の上に厚さ２．５μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、中継電極２３に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価した結果は、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数ｋt2は６．５％、Ｑ値は共振点で８００、反共振点で６８０と非常に優れた特性の薄膜圧電共振器が得られる。
【００７４】
図１３を用いて、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。
【００７５】
（イ）まず、図１３（ａ）に示すように、熱酸化膜等の絶縁膜１２が形成されたＳｉ（１００）基板１１上に、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより深さ２００〜８００ｎｍ，好ましくは３００〜５００ｎｍの舟形（Ｕ型）の溝部を形成する。
【００７６】
（ロ）次いで、溝部の深さが、例えば、４００ｎｍであれば、膜厚６００ｎｍ程度のＷ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により形成し、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化して中継電極２３を形成する。その次に、ＲＦマグネトロンスパッタを用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜を絶縁膜１２及び中継電極２３の上に形成し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによるパターニングを行い、図１３（ｂ）に示すように、下部電極１４を形成する。この際、下部電極１４の片側端部が中継電極２３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極２３とは電気的に接続される。
【００７７】
（ハ）その後、図１３（ｃ）に示すように、ＲＦマグネトロンスパッタ法により例えば、２．５μｍのＡｌＮ膜１５を、下部電極１４及び中継電極２３の上に堆積する。更に、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりパターニングし、圧電体１５を形成する。ＡｌＮ膜のパターニングは、 図１３（ｄ）に示すように、圧電体１５の片方の端部が中継電極２３の上に位置するようにパターニングし、圧電体１５の端部の裾から中継電極２３の一部を露出させる。中継電極２３にＷを採用しているので、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜を選択的にエッチングでき、中継電極２３は下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。
【００７８】
（ニ）引き続き、膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍ程度のＡｌ膜を圧電体１５、露出した中継電極２３及び絶縁膜１２の上に堆積後、フォトリソグラフィ及び非酸化性の酸、例えば塩酸によるウェットエッチングにより、図１３（ｄ）に示すように、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。下部電極配線１７は、圧電体１５の端部の裾から露出した中継電極２３に電気的に接続される。
【００７９】
（ホ）次に、基板１１を１００μｍ厚まで研磨した後、両面アライナーにより裏面のフォトリソグラフィを行い、基板１１の裏面にエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用い、ＣＦ４とＳＦ６ガスを用いたＲＩＥによりＳｉからなる基板１１を裏面からエッチングして図１３（ｅ）に示すように、キャビティ１８ｐを形成する。又、引き続きフッ素系ガスを用いたＲＩＥを行い、図１２に示すように、キャビティ１８ｐの底部に露出した絶縁膜１２を除去する。
【００８０】
なお、図１３（ｂ）のＷ膜を溝部に埋め込んで中継電極１３をパターニングした後に、厚さ５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜３０ｎｍ程度のＴａ−Ａｌ合金膜やＴｉＢ２膜等のアモルファス金属層を全面に堆積することが好ましい。下部電極１４と絶縁膜１２との間にアモルファス金属層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、アモルファス金属層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Ｑ値を高めることができるからである。キャビティ１８の底部に露出したアモルファス金属層を選択的に除去すれば、高周波特性が更に向上することは、第１の実施の形態の変形例で指摘したとおりである。
【００８１】
第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法においては、Ｗ膜からなる中継電極２３について説明したが、中継電極２３は、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の他の材料を採用しても良いことは勿論である。中継電極２３として、これらのＷ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用することにより、圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が確保でき、中継電極２３は、圧電体１５のパターニングにおける下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。このため、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、下部電極１４がエッチング過剰により薄くなったり、アフターコロージョンにより断線することもない。又、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、下部電極１４がエッチング過剰により、設計値よりも直列抵抗が増大することも防止でき、ＧＨｚ帯等における良好な高周波特性が容易に得られる。
【００８２】
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１５と加工選択比が大きい導電性材料を中継電極２３として形成しておけば良く、下部電極１４については材料及び膜厚に対してのプロセスマージンを考慮した制限は要らなくなる。又、中継電極２３の膜厚は直接、薄膜圧電共振器の特性と関係しないために厚くすることが可能で、比抵抗値や加工選択比等を考えた場合の材料選択範囲も広くなる。又、加工条件の変動等、プロセスの不安定性に対するマージンも広がり、製造上のメリットは大きい。
【００８３】
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６を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図７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８及び図９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。
【００８４】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１４に示すように、基板１１と、この基板１１の表面に形成された舟形（逆台形）のキャビティ（空洞）２０を介して、基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４と、キャビティ２０から離間した基板１１の表面に形成され、下部電極１４に電気的に接続された中継電極１３と、この下部電極１４及び中継電極１３の上に形成された圧電体１５と、この圧電体１５上に形成された上部電極１６と、中継電極１３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える。図１４では断面図のみを示し、平面パターンは、基本的に図１（ａ）と同様であるので図示を省略している。しかし、圧電体１５は、平面パターン上、圧電体１５が占有する領域の内部に下部電極１４のすべてを包含している。そして、図１（ａ）に示す平面パターンと同様に、圧電体１５の占有する領域の境界が中継電極１３の上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から中継電極１３の一部が圧電体１５が占有する領域の外部に延在している。
【００８５】
中継電極１３の両側の端面は図１と同様にテーパ形状である。中継電極１３の端部におけるテーパ角は、第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に４５°以下が望ましく、好ましくは３０°以下１０°以上である。中継電極１３の平面形状は、図１（ａ）に示したストライプ状と類似な平面パターンである。下部電極１４の片側端部は、中継電極１３のテーパ状の端面に接し、更に中継電極１３の上部の一部まで延在している。図１４に示す薄膜圧電共振器も、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用し、圧電体１５及び下部電極１４の厚みを調整することにより共振振動数が決定できることは、第１〜第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様である。
【００８６】
第４の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の中継電極１３も、（１１０）配向のｂｃｃ構造、（１１１）配向のｆｃｃ構造、或いは（０００１）方位のｈｃｐ構造を有し、六方晶系のウルツ鉱型構造の（０００１）方位と整合性の良い特定の配向方位を有する。このため、圧電体１５としてウルツ鉱型構造のＡｌＮ或いはＺｎＯを採用すれば、ＡｌＮやＺｎＯ等の六方晶系の結晶はｃ軸、即ち（０００１）方向に圧電体１５を単一配向させることが容易になる。圧電体１５の分極軸をｃ軸方向に揃えられるので、圧電体１５としての電気機械結合係数ｋt2やＱ値を確保しやすくなる。他は、第１〜第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００８７】
例えば、膜厚４００ｎｍのＭｏ膜を用いて、中継電極１３を形成し、中継電極１３と膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４の上に厚さ２．５μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、中継電極１３に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価した結果は、共振周波数が２．１ＧＨｚ、電気機械結合係数ｋt2は６．３％、Ｑ値は共振点で７００、反共振点で５８０であり、非常に優れた特性である。  
図１５を用いて、本発明の第４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。
【００８８】
（イ）初めに、Ｓｉ（１００）基板１１上に、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより図１５（ａ）に示すように、深さ０．５〜２μｍ、好ましくは０．８〜１．５μｍの溝部３１を形成する。平面図の図示を省略しているが、溝部３１の平面パターンは、矩形パターンにストライプ状の枝部が直交するように設けられた形状である。ストライプ状の枝部は２本以上設けても良い。
【００８９】
（ロ）例えば、溝部３１の深さが１．０μｍとすれば、膜厚１．２μｍ程度のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により形成し、ＣＭＰ法により平坦化して犠牲層３２を形成する。犠牲層３２平面パターンは、溝部３１の平面パターンと同じであり、矩形パターンにストライプ状の枝部が直交するように設けられた形状である。次に、Ｍｏ膜を犠牲層３２の上を含んで基板１１上に、膜厚２００〜７００ｎｍ、好ましくは３００〜５００ｎｍ程度に堆積し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによるパターニングを行い、中継電極１３を形成する。更に、ＲＦマグネトロンスパッタを用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは１００〜１５０ｎｍのＲｕ膜を形成し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥによるパターニングを行い、図１５（ｂ）に示すように下部電極１４を形成する。これにより、下部電極１４の片側端部が中継電極１３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極１３とは電気的に接続される。
【００９０】
（ハ）その後、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、例えば２．５μｍ程度のＡｌＮ膜を形成し、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより図１５（ｃ）に示すように圧電体１５を形成する。ＡｌＮ膜のパターニングは、圧電体１５の片方の端部が中継電極１３の上に位置するようにパターニングし、圧電体１５の端部の裾から中継電極１３の一部を露出させる。中継電極１３にＭｏを採用しているので、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜を選択的にエッチングでき、中継電極１３は下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。更に、平面パターンにおいては、犠牲層３２の矩形パターンに設けられたストライプ状の枝部が圧電体１５の端部の裾から露出する。
【００９１】
（ニ）引き続き膜厚１００〜６００ｎｍ、好ましくは１００〜１５０ｎｍのＲｕ膜を、圧電体１５、露出した中継電極１３及び基板１１の上を含んで全面に堆積後、フォトリソグラフィ及び塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、図１５（ｄ）に示すように上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。下部電極配線１７は、圧電体１５の端部の裾から露出した中継電極１３に電気的に接続される。
【００９２】
（ホ）その次に、フッ酸（ＨＦ）・フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）溶液等のＢＰＳＧ膜エッチング液に、基板１１を浸漬する。これにより、圧電体１５の端部の裾から露出した犠牲層３２のストライプ状の枝部がエッチングされる。ストライプ状の枝部のエッチングが進行するにつれ、下部電極１４の底部（腹部）に埋め込まれた犠牲層３２へのエッチング液経路が形成される。そして、エッチング液経路を介して、犠牲層３２をエッチングし、図１４に示すようなキャビティ２０が形成される。ＢＰＳＧ膜エッチング液によるエッチングの後、イソプロピルアルコールでリンスの後、乾燥させる。  
第４の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の製造方法においては、Ｍｏ膜からなる中継電極１３について説明したが、中継電極１３は、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の他の材料を採用しても良いことは勿論である。中継電極１３として、これらのＷ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等の材料を採用することにより、圧電体材料膜とある程度のエッチング選択比が確保でき、中継電極１３は、圧電体１５のパターニングにおける下部電極１４に対する間接的なエッチストッパ層として機能する。このため、第４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、下部電極１４がエッチング過剰により薄くなったり、アフターコロージョンにより断線することもない。又、第４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、下部電極１４がエッチング過剰により、設計値よりも直列抵抗が増大することも防止でき、ＧＨｚ帯等における良好な高周波特性が容易に得られる。
【００９３】
第４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１５と加工選択比が大きい導電性材料を中継電極１３として形成しておけば良く、下部電極１４については材料及び膜厚に対してのプロセスマージンを考慮した制限は要らなくなる。又、中継電極１３の膜厚は直接、薄膜圧電共振器の特性と関係しないために厚くすることが可能で、比抵抗値や加工選択比等を考えた場合の材料選択範囲も広くなる。又、加工条件の変動等、プロセスの不安定性に対するマージンも広がり、製造上のメリットは大きい。
【００９４】
本発明の第４の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電共振器として、図３に示した第１の実施の形態の変形例と同様に、アモルファス金属層（非晶質金属層）を下部電極１４の下に形成するのが好ましい。下部電極１４と絶縁膜１２との間にアモルファス金属層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、アモルファス金属層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Ｑ値を高めることができる。したがって、図１５（ｂ）のＭｏ膜を犠牲層３２の上に堆積し、中継電極１３をパターニングした後に、アモルファス金属層としては、厚さ５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜３０ｎｍ程度のＴａ−Ａｌ合金膜やＴｉＢ２膜等を犠牲層３２の上に堆積することが好ましい。  
第４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６を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図７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８及び図９に示したような携帯型情報端末において、第４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。
【００９５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図１６に示すように、高比抵抗又は半絶縁性の半導体基板１１と、この半導体基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４と、平面パターン上、下部電極１４と同一形状同一サイズで、下部電極１４上に配置された圧電体１５と、この圧電体１５上の上部電極１６と、半導体基板１１の表面に埋め込まれ、平面パターン上、圧電体１５の占有する領域の境界に位置し、且つ占有する領域の内部に位置し、下部電極１４と接続する半導体基板１１よりも低比抵抗の半導体領域からなる中継電極３３と、中継電極３３に接続される下部電極配線１７とを備え、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用する。中継電極３３は、半導体基板１１の表面から内部に向かって形成された埋め込み領域である。
【００９６】
更に、圧電体１５、圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３のそれぞれの上に形成された層間絶縁膜３４を備え、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを３６ａを介して圧電体１５に上部電極１６が、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホール３６ｂを介して、中継電極３３に下部電極配線１７が電気的に接続される。層間絶縁膜３４としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜等種々の絶縁膜が採用可能である。
【００９７】
半導体基板１１としては、例えば、６００Ωｃｍ〜１０ｋΩｃｍ程度（不純物密度２×１０13ｃｍ-3〜１×１０12ｃｍ-3程度）の（１００）面を主表面とするｐ型シリコン基板が使用可能で、このｐ型シリコン基板を用いた場合は、中継電極（拡散領域）３３としては０．８５ｍΩｃｍ〜０．０９５Ωｃｍ程度（不純物密度１×１０20ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3程度）で、深さ３００ｎｍ〜７μｍ程度のｎ型拡散領域が使用可能である。逆にｎ型シリコン基板を用い、中継電極（拡散領域）３３としては１．２ｍΩｃｍ〜０．０２Ωｃｍ程度（不純物密度１×１０20ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3程度）で、深さ３００ｎｍ〜７μｍ程度のｐ型拡散領域を埋め込んでも良い。即ち第１導電型の半導体基板中に、第１導電型とは反対導電型の第２導電型で、高不純物密度の半導体領域を埋め込んで中継電極３３とすれば良い。以下の例では第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型として説明するが、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としても良いことは勿論である。第１導電型の半導体基板中に島状に第２導電型の半導体領域からなる中継電極３３を埋め込むことにより、図２０を用いて後述するような、複数の薄膜圧電共振器を同一半導体基板上にモノリシックに集積化する場合、隣接する中継電極３３間をｐｎ接合分離できる。
【００９８】
図１６に示すように、圧電体１５の占有する領域の境界が中継電極（拡散領域）３３の上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から中継電極（拡散領域）３３の一部が圧電体１５が占有する領域の外部に延在している。中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、図１６に示すように、ストライプ状の矩形領域である。下部電極１４の片側端部は、中継電極（拡散領域）３３の上部の一部に形成され、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とは電気的に接続される。更に、半導体基板１１の裏面から半導体基板１１表面に向かって、下部電極１４の底部を露出するキャビティ（空洞）１８ｐを備える。このため、キャビティ１８ｐにより、下部電極１４は、半導体基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持される。そして、図１６に示す薄膜圧電共振器は、圧電体１５の厚み方向のバルク振動を利用するので、圧電体１５及び下部電極１４の厚みを調整することにより共振振動数が決定できる。
【００９９】
例えば、膜厚４００ｎｍのＷ膜の中継電極（拡散領域）３３と膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極１４の上に厚さ２．５μｍのＡｌＮ膜からなる圧電体１５、圧電体１５の上に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる上部電極１６を形成し、中継電極（拡散領域）３３に膜厚３００ｎｍのＡｌ膜からなる下部電極配線１７を形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて評価した結果は、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数ｋt2は６．５％、Ｑ値は共振点で８００、反共振点で６８０と非常に優れた特性の薄膜圧電共振器が得られる。
【０１００】
図１７を用いて、本発明の第５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。
【０１０１】
（イ）まず、フォトレジスト（以下において単に「レジスト」という。）３５をｐ型の高比抵抗Ｓｉ（１００）半導体基板１１の表面の全面に塗布後、通常のフォトリソグラフィ技術によりレジスト３５をパターニングし、このレジスト３５をマスクとし、燐イオン(31Ｐ+）等のｎ型不純物イオンを加速電圧８０〜１５０ｋＶ、ドーズ量３×１０15ｃｍ-2〜４×１０16ｃｍ-2程度）でイオン注入し、図１７（ａ）に示すように、イオン注入領域３３ｉを形成する。ドーズ量の多い場合は、レジスト３５ではなく、アルミニウム（Ａｌ）膜等の金属薄膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、これをイオン注入マスクとしても良い。
【０１０２】
（ロ）イオン注入に用いたマスクを除去後、半導体基板１１を、例えば酸素（Ｏ2）ガスを１〜５％含む窒素（Ｎ2）ガス又はヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス中で、１１００℃〜１２００℃で３０分〜２時間程度熱処理し、イオン注入された不純物イオンを活性化し、ｎ型拡散領域からなる中継電極３３を形成する。その後、半導体基板１１の表面に、熱処理により形成された薄い酸化膜を希フッ酸（ＨＦ）水溶液で除去する。更に、その後、ＲＦマグネトロンスパッタを用いて膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜（下部電極用金属膜）１４を、図１７（ｂ）に示すように、半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３の上に形成する。その後、図１７（ｃ）に示すように、ＲＦマグネトロンスパッタ法により例えば、２．５μｍのＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５を、Ａｌ膜（下部電極用金属膜）１４の上に堆積する。
【０１０３】
（ハ）次に、新たなレジストをＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５の上の全面に塗布後、フォトリソグラフィ技術により新たなレジストをパターニングし、この新たなレジストをエッチングマスクとして、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５を選択的に除去し、圧電体１５のパターンを形成する。引き続き、同一エッチングチャンバー中で、塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより、Ａｌ膜（下部電極用金属膜）１４を選択的に除去し、 図１７（ｄ）に示すように、下部電極１４のパターニングを、圧電体１５のパターンと同一平面形状・同一サイズになるように形成し、半導体基板１１の一部と中継電極（拡散領域）３３の一部を露出する。この際、 図１７（ｄ）に示すように、下部電極１４の片側端部が中継電極（拡散領域）３３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とは電気的に接続される。したがって、ＡｌＮ膜のパターンも、 図１７（ｄ）に示すように、圧電体１５の片方の端部が中継電極（拡散領域）３３の上に位置するようにパターニングされ、圧電体１５の端部の裾から中継電極（拡散領域）３３の一部を露出させる。
【０１０４】
（ニ）更に、圧電体１５上、圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３の上に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって層間絶縁膜３４となる酸化膜（ＳｉＯ2膜）を１００ｎｍから８００ｎｍ程度形成する。層間絶縁膜３４は、酸化膜とシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）との複合膜でも構わない。次いで、この層間絶縁膜３４上に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりレジストを露光現像することでエッチングマスクを作成する。そして、このエッチングマスクを用いてＲＩＥで図１７（ｄ）に示すように、層間絶縁膜３４を選択的に除去し、圧電体１５の一部を露出するコンタクトホール３６ａ及び中継電極（拡散領域）３３の一部を露出するコンタクトホール３６ｂを開口する。
【０１０５】
（ホ）引き続き、膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍ程度のＡｌ膜をコンタクトホール３６ａ、３６ｂを介して層間絶縁膜３４上に堆積後、フォトリソグラフィ及び非酸化性の酸、例えば塩酸によるウェットエッチングにより、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。上部電極１６は、コンタクトホール３６ａの底に露出した圧電体１５の表面に、下部電極配線１７は、コンタクトホール３６ｂの底に露出した中継電極（拡散領域）３３に、それぞれ電気的に接続される。
【０１０６】
（ヘ）次に、半導体基板１１を１００μｍ厚まで研磨した後、両面アライナーにより裏面のフォトリソグラフィを行い、半導体基板１１の裏面にエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用い、ＣＦ４とＳＦ６ガスを用いたＲＩＥによりＳｉからなる半導体基板１１を裏面からエッチングして図１６に示すように、キャビティ１８ｐを形成する。
【０１０７】
なお、上記の説明では、中継電極（拡散領域）３３をイオン注入で形成する場合を例示したが、中継電極（拡散領域）３３はオキシ塩化燐(ＰＯＣｌ3)等の液体ソースやフォスフィン（ＰＨ3）ガス等を用いた気相拡散（プレデポジション）、燐ガラス（ＰＳＧ）からの固相拡散等、種々の拡散方法で形成可能であることは勿論である。気相拡散の場合は厚さ６００ｎｍ〜１μｍ程度のシリコン酸化膜を拡散マスクとして用いれば良い。
【０１０８】
薄膜圧電共振器は、圧電体１５を下部電極１４及び上部電極１６で挟んだ単純な構造を持つが、一般に圧電体１５が１μｍ以上の厚さであることで、従来は、種々の技術的な問題を抱えていた。即ち、下部電極１４をパターンニングした端部の段差で圧電体１５にクラックが発生する問題が従来あった。応力を低く制御しても膜厚が厚く、更に柱状の結晶粒構造を持つため、圧電体１５は非常にクラックが入りやすい。このため、従来は下部電極１４を数十度の緩やかなテーパ角を持って加工する必要があった。しかし、テーパ角制御は実際には非常に難しい。このため、下部電極１４の側壁にテーパ角を形成したとしてもテーパ側壁の開始点と終了点近傍の圧電体１５内部に応力が集中し、テーパ側壁の開始点と終了点近傍を中心にクラックが発生しやすい。したがって、従来技術においては、歩留まりを落とす要因となっていた。
【０１０９】
第５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、半導体基板１１の一部分に段差を形成することなく、中継電極（拡散領域）３３を形成している。その後、下部電極上に連続的に圧電体膜を堆積し、圧電体１５を下部電極１４と共に、一括で加工するので、下部電極１４をパターンニングした端部の段差やテーパ角を形成した側壁部は存在せず、圧電体１５にクラックの発生は回避できる。又、下部電極１４を、数十度の緩やかなテーパ角に厳密に制御して加工する必要もなく、歩留まりを落とすこともない。
【０１１０】
又、薄膜圧電共振器の特性は圧電体１５膜の配向性と密接に関係している。高いｃ軸配向を持つ圧電体１５を得るためには、高配向の下部電極１４上に連続で形成することが望ましい。第５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、下部電極１４上に圧電体１５と堆積して、一括で加工しているので、高いｃ軸配向を持つ圧電体１５を得ることが容易である。この結果、薄膜圧電共振器の性能である電気機械結合係数ｋt2及びＱ値を高めることができる。
【０１１１】
又、第５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、下部電極１４がエッチング過剰により、設計値よりも直列抵抗が増大することも防止でき、ＧＨｚ帯等における良好な高周波特性が容易に得られる。更に、第５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１５堆積前に下部電極１４の表面の清浄化工程を入れる必要もなく、高い製造歩留まりを達成可能であり、高性能な薄膜圧電共振器を安価に形成することができる。
【０１１２】
中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、図１６に示すように、ストライプ状の矩形領域に限定されるものではない。本発明の第５の実施の形態の変形例（第１変形例）に係る薄膜圧電共振器においては、図１８に示すように、中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、コの字型に圧電体１５の周辺に配置されている。図１６と同様に、下部電極１４は、圧電体１５と同一平面形状・同一サイズで形成されているので、下部電極１４の３方の端部は、コの字型の中継電極（拡散領域）３３の内側の領域の上部の一部に形成され、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とは、下部電極１４の３方の端部で電気的に接続され、図１６に示す構造より電気的な接触抵抗が小さくされた構造である。
【０１１３】
圧電体１５の上、更に圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３の上には、層間絶縁膜３４が形成されている。そして、コの字型の中継電極（拡散領域）３３には、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホール３６ｂを介して下部電極配線１７が電気的に接続されている。図１８に示すように、層間絶縁膜３４中のコンタクトホール３６ｂを介して中継電極（拡散領域）３３上に下部電極配線１７としての金属層等を残すことにより、中継電極３３を構成する半導体領域（拡散領域）の比抵抗が十分に低くない場合でも、中継電極３３の抵抗を金属層等により実効的に下げることができる。
【０１１４】
更に、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、圧電体１５と圧電体１５上に形成された上部電極１６とが電気的に接続されているが、上部電極１６は図１８（ａ）で上下方向に延伸している点が、図１６に示す上部電極１６の平面パターンとは異なる。他は、図１６に示した薄膜圧電共振器と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【０１１５】
なお、中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、図１８（ａ）に示すようなコの字型に限定される必要はなく、下部電極１４の隣接した２方の端部に沿ったＬ字型や、下部電極１４の４方の端部のすべてに沿って下部電極１４を周回する矩形ループを形成しても良い。或いは、対向する２方の端部に沿ってストライプ状の矩形領域を平行配置しても良い。
【０１１６】
第５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６を用いて説明した梯子型フィルタ４１や、図７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８及び図９に示したような携帯型情報端末において、第５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が、第５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更に他の例を図１９に示す。
【０１１７】
図１９（ａ）に示す梯子型フィルタ４１は、７個の薄膜圧電共振器Ｆa，Ｆb，Ｆc，Ｆd，Ｆe，Ｆf，Ｆgが直並列接続されるように配列されて構成されている。薄膜圧電共振器Ｆb，Ｆd，Ｆfが直列共振器、薄膜圧電共振器Ｆa，Ｆc，Ｆe，Ｆgが並列共振器となる３．５段のラダー型フィルタである。
【０１１８】
図１９（ａ）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。図１９（ｂ）は、現実の構造の一例として示す図２０の平面図に対応させて、入力ポートＰin側の共通端子を２０２−１と２０２−２に分離し、出力ポートＰout側の共通端子を２０４−１と２０４−２に分離して示した図１９（ａ）に等価な回路図である。
【０１１９】
図２０では、入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が薄膜圧電共振器Ｆaと薄膜圧電共振器Ｆbの共通の上部電極としてパターニングされている。即ち、入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が、薄膜圧電共振器Ｆaの上部電極として機能し、入力ポートＰinの他方の端子（共通端子）２０２−１が、薄膜圧電共振器Ｆaの下部電極配線として機能している。図２０に示す薄膜圧電共振器Ｆaでは、中継電極（拡散領域）３３ａの平面形状は、下部電極２１０の４方の端部のすべてに沿って下部電極２１０を周回する矩形ループを形成している。中継電極（拡散領域）３３ａはｐ型半導体基板中に形成された高不純物密度のｎ型拡散領域である。図１６及び図１８と同様に、下部電極２１０は、薄膜圧電共振器Ｆaの圧電体のパターンと同一平面形状・同一サイズで形成されている。下部電極２１０の４方の端部は、矩形ループ形状の中継電極（拡散領域）３３ａの内側の領域の上部の一部に形成され、下部電極２１０と中継電極（拡散領域）３３ａとは、下部電極２１０の４方の端部で電気的に接続されている。そして、矩形ループ形状の中継電極（拡散領域）３３ａには、層間絶縁膜に形成された２つのコンタクトホール３６ｂを介して下部電極配線２０２−１が電気的に接続されている。２つのコンタクトホール３６ｂは、下部電極２１０の隣接する２方の端部に沿ってＬ字型に配置されている。更に、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール３６ａを介して、薄膜圧電共振器Ｆbと共通の上部電極２０１が、薄膜圧電共振器Ｆaの圧電体に電気的に接続されている。
【０１２０】
図２０に示すように、薄膜圧電共振器Ｆbの下部電極２１１は、薄膜圧電共振器Ｆc及びＦdのそれぞれに共通の下部電極としてパターニングされている。そして、図１６及び図１８と同様に、共通の下部電極２１１は、薄膜圧電共振器Ｆb，Ｆc及びＦdの圧電体のパターンと同一平面形状・同一サイズで形成されるので、３つの薄膜圧電共振器Ｆb，Ｆc及びＦdの圧電体のパターンは一体のパターンである。
【０１２１】
３つの薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgに共通の上部電極２１２が、層間絶縁膜に形成された各コンタクトホール３６ａを介して、薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgのそれぞれの圧電体に電気的に接続されている。薄膜圧電共振器Ｆfの下部電極２１３は、薄膜圧電共振器Ｆeと共通の下部電極としてパターニングされている。そして、下部電極２１３は、薄膜圧電共振器Ｆf及びＦeの圧電体のパターンと同一平面形状・同一サイズで形成されるので、２つの薄膜圧電共振器Ｆf及びＦeの圧電体のパターンは一体のパターンである。
【０１２２】
図２０に示す薄膜圧電共振器Ｆfでは、中継電極（拡散領域）３３ｆの平面形状は、薄膜圧電共振器Ｆfのコンタクトホール３６ａを周回するような矩形ループを形成している。中継電極（拡散領域）３３ｆは、ｐ型半導体基板中に形成された高不純物密度のｎ型拡散領域である。そして、矩形ループ形状の中継電極（拡散領域）３３ｆには、層間絶縁膜に形成された２つのコンタクトホール３６ｂを介して下部電極配線２０３が電気的に接続されている。下部電極配線２０３は、図１９に示す出力ポートＰout側の出力端子である。２つのコンタクトホール３６ｂは、薄膜圧電共振器Ｆfのコンタクトホール３６ａの隣接する２辺に沿ってＬ字型に配置されている。
【０１２３】
薄膜圧電共振器Ｆgでは、中継電極（拡散領域）３３ｇの平面形状は、薄膜圧電共振器Ｆgのコンタクトホール３６ａを周回するような矩形ループを形成している。中継電極（拡散領域）３３ｇはｐ型半導体基板中に形成された高不純物密度のｎ型拡散領域である。ｎ型の中継電極（拡散領域）３３ｆ及び中継電極（拡散領域）３３ｇは、ｐ型半導体基板により、互いにｐｎ接合分離されている。そして、矩形ループ形状の中継電極（拡散領域）３３ｇには、層間絶縁膜に形成された２つのコンタクトホール３６ｂを介して下部電極配線２０４−２が電気的に接続されている。下部電極配線２０４−２は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。２つのコンタクトホール３６ｂは、薄膜圧電共振器Ｆgのコンタクトホール３６ａの隣接する２辺に沿ってＬ字型に配置されている。
【０１２４】
更に、層間絶縁膜に形成された各コンタクトホール３６ａを介して、薄膜圧電共振器Ｆeの圧電体に電気的に薄膜圧電共振器Ｆeの上部電極２０４−１が接続されている。上部電極２０４−１は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。
【０１２５】
本発明の第５の実施の形態の他の変形例（第２変形例）に係る薄膜圧電共振器は、図２１に示すように、高比抵抗又は半絶縁性の半導体基板１１と、この半導体基板１１の表面から内部に向かって形成された中継電極（拡散領域）３３と、中継電極（拡散領域）３３及び半導体基板１１上に形成された絶縁膜３６と、この絶縁膜３６上に形成された下部電極１４と、この下部電極１４の上に、下部電極１４と同一平面形状・同一サイズで形成された圧電体１５と、圧電体１５上、圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３の上に形成された層間絶縁膜３４と、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、圧電体１５上に形成された上部電極１６と、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、中継電極（拡散領域）３３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える。絶縁膜３６としては、層間絶縁膜３４と同様なシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜等種々の絶縁膜が採用可能である。
【０１２６】
平面図の図示は省略するが、中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、図１８に示す薄膜圧電共振器と同様であり、コの字型に圧電体１５の周辺に配置されている。即ち、図１８と同様に、下部電極１４は、圧電体１５と同一平面形状・同一サイズで形成され、下部電極１４の３方の端部は、コの字型の中継電極（拡散領域）３３の内側の領域の上部の一部に位置する。しかし、下部電極１４の３方の端部は、絶縁膜３６を介して形成されているので、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とは、金属学的には接続されず、絶縁膜３６を介して容量的に結合している。共振周波数が２．０ＧＨｚ程度のマイクロ波帯では、絶縁膜３６を介した容量結合でも、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とは電気的に結合可能である。
【０１２７】
図２１に示すように、絶縁膜３６で中継電極（拡散領域）３３を保護することにより、より安定した薄膜圧電共振器の動作が可能である。
【０１２８】
他は、図１８に示した薄膜圧電共振器と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【０１２９】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図２２に示すように、高比抵抗又は半絶縁性の半導体基板１１と、この半導体基板１１の表面から内部に向かって形成された中継電極（拡散領域）３３と、半導体基板１１の表面に中継電極（拡散領域）３３に挟まれるように形成された舟形（逆台形）のキャビティ（空洞）２０を介して、半導体基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持された下部電極１４と、この下部電極１４上に、下部電極１４と同一平面形状・同一サイズで形成された圧電体１５と、圧電体１５、圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３のそれぞれの上に形成された層間絶縁膜３４と、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、圧電体１５上に形成された上部電極１６と、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、中継電極（拡散領域）３３に電気的に接続された下部電極配線１７とを備える。層間絶縁膜３４としては、第５の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜等種々の絶縁膜が採用可能である。又、半導体基板１１としては、第５の実施の形態に係る薄膜圧電共振器と同様に、６００Ωｃｍ〜１０ｋΩｃｍ程度（不純物密度２×１０13ｃｍ-3〜１×１０12ｃｍ-3程度）の（１００）面を主表面とするｐ型シリコン基板が使用可能で、このｐ型シリコン基板を用いた場合は、中継電極（拡散領域）３３としては０．００１Ωｃｍ〜０．０２Ωｃｍ程度（不純物密度１×１０20ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3程度）で、深さ３００ｎｍ〜７μｍ程度のｎ型拡散領域が使用可能である。
【０１３０】
平面図の図示は省略するが、中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、図１８に示す薄膜圧電共振器と同様であり、コの字型に圧電体１５の周辺に配置されている。即ち、図１８と同様に、下部電極１４は、圧電体１５と同一平面形状・同一サイズで形成され、下部電極１４の３方の端部は、コの字型の中継電極（拡散領域）３３の内側の領域の上部の一部に位置する。コの字型の中継電極（拡散領域）３３には、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホール３６ｂを介して下部電極配線１７が電気的に接続されている。図１８に示すように、層間絶縁膜３４中のコンタクトホール３６ｂを介して中継電極（拡散領域）３３上に下部電極配線１７としての金属層等を周回すするように配置することにより、中継電極３３を構成する半導体領域（拡散領域）の比抵抗が十分に低くない場合でも、中継電極３３の抵抗を金属層等により実効的に下げることができる。なお、中継電極（拡散領域）３３の平面形状は、コの字型に限定される必要はなく、図１６に示すように、ストライプ状の矩形領域でも良く、下部電極１４の隣接した２方の端部に沿ったＬ字型や、下部電極１４の４方の端部のすべてに沿って閉じた矩形ループを形成しても良いのは、第５の実施の形態の変形例１及び２に係る薄膜圧電共振器と同様である。
【０１３１】
第６の実施の形態に係る薄膜圧電共振器では、層間絶縁膜３４に形成されたコンタクトホールを介して、圧電体１５と圧電体１５上に形成された上部電極１６とが電気的に接続されているが、上部電極１６のパターンは、図１８（ａ）に示した平面パターンと同様に、上下方向に延伸している。
【０１３２】
図２３を用いて、本発明の第６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。
【０１３３】
（イ）まず、図１７（ａ）と同様に、レジストをｐ型の高比抵抗Ｓｉ（１００）半導体基板１１の表面の全面に塗布後、通常のフォトリソグラフィ技術によりレジストをパターニングし、このレジストをマスクとし、燐イオン(31Ｐ+）等のｎ型不純物イオンを加速電圧８０〜１５０ｋＶ、ドーズ量３×１０15ｃｍ-2〜４×１０16ｃｍ-2程度）でイオン注入し、イオン注入領域を形成する。そして、イオン注入に用いたマスクを除去し、半導体基板１１を、例えば酸素（Ｏ2）ガスを１〜５％含む窒素（Ｎ2）ガス又はヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス中で、１１００℃〜１２００℃で３０分〜２時間程度熱処理し、イオン注入された不純物イオンを活性化し、ｎ型拡散領域からなる中継電極３３を形成する。その後、Ｓｉ（１００）半導体基板１１上に、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより、図２３（ａ）に示すように、深さ０．５〜２μｍ、好ましくは０．８〜１．５μｍの溝部３１を形成する。平面図の図示を省略しているが、溝部３１の平面パターンは、矩形パターンにストライプ状の枝部が直交するように設けられた形状である。ストライプ状の枝部は２本以上設けても良い。
【０１３４】
（ロ）例えば、溝部３１の深さが１．０μｍとすれば、膜厚１．２μｍ程度のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により形成し、ＣＭＰ法により平坦化して犠牲層３２を形成する。犠牲層３２平面パターンは、溝部３１の平面パターンと同じであり、矩形パターンにストライプ状の枝部が直交するように設けられた形状である。次に、ＲＦマグネトロンスパッタを用いて、図２３（ｂ）に示すように、膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍのＡｌ膜（下部電極用金属膜）１４を、中継電極（拡散領域）３３及び半導体基板１１の上の全面に形成する。
【０１３５】
（ハ）その後、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、例えば２．５μｍ程度のＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５を、図２３（ｃ）に示すようにＡｌ膜（下部電極用金属膜）１４の上の全面に堆積する。そして、新たなレジストをＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５の上の全面に塗布後、フォトリソグラフィ技術により新たなレジストをパターニングし、この新たなレジストをエッチングマスクとして、塩化物系ガスを用いたＲＩＥによりＡｌＮ膜（圧電体用絶縁膜）１５を選択的に除去し、圧電体１５のパターンを形成する。引き続き、同一エッチングチャンバー中で、塩化物系ガスを用いたＲＩＥにより、Ａｌ膜（下部電極用金属膜）１４を選択的に除去し、 図２３（ｄ）に示すように、下部電極１４のパターニングを、圧電体１５のパターンと同一平面形状・同一サイズになるように形成する。これにより、半導体基板１１の一部と中継電極（拡散領域）３３の一部が下部電極１４の端部から露出する。即ち、 図２３（ｄ）に示すように、下部電極１４の３方の端部が中継電極（拡散領域）３３の上部に形成され、下部電極１４と中継電極（拡散領域）３３とが電気的に接続される（図２３（ｄ）に示した断面図では、下部電極１４の２方の端部の下に中継電極（拡散領域）３３が現れた状態を便宜上示しているが、紙面の手前で、同様に残る１方の端部の下に中継電極（拡散領域）３３が形成されるのは勿論である。）。更に、平面パターンにおいては、犠牲層３２の矩形パターンに設けられたストライプ状の枝部が圧電体１５と下部電極１４との積層構造の端部の裾から露出する。
【０１３６】
（ニ）更に、圧電体１５、犠牲層３２の枝部、圧電体１５から露出した半導体基板１１及び中継電極（拡散領域）３３の上に、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって層間絶縁膜３４となるシリコン窒化膜を１００ｎｍから４００ｎｍ程度形成する。層間絶縁膜３４としては、シリコン窒化膜以外にも、犠牲層３２に用いているＢＰＳＧ膜とのエッチング選択比が大きな絶縁材料であれば、採用可能である。次いで、この層間絶縁膜３４上に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりレジストを露光現像することでエッチングマスクを作成する。そして、このエッチングマスクを用いてＲＩＥで図２３（ｄ）に示すように、層間絶縁膜３４を選択的に除去し、圧電体１５の一部を露出するコンタクトホール３６ａ及び中継電極（拡散領域）３３の一部を露出するコンタクトホール３６ｂを開口する。図示を省略しているが、この際、犠牲層３２の枝部の上部の層間絶縁膜３４を選択的にエッチングし、エッチング液経路（縦穴）を形成する。
【０１３７】
（ホ）その次に、フッ酸（ＨＦ）・フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）溶液等のＢＰＳＧ膜エッチング液に、半導体基板１１を浸漬する。これにより、層間絶縁膜３４中のエッチング液経路（縦穴）を介して圧電体１５と下部電極１４との積層構造の端部の裾から露出した犠牲層３２のストライプ状の枝部がエッチングされる。ストライプ状の枝部のエッチングが進行するにつれ、下部電極１４の底部（腹部）に埋め込まれた犠牲層３２へのエッチング液経路（横穴）が形成される。そして、エッチング液経路を介して、犠牲層３２をエッチングし、図２２に示すようなキャビティ２０が形成される。ＢＰＳＧ膜エッチング液によるエッチングの後、イソプロピルアルコールでリンスの後、乾燥させる。  
（ヘ）引き続き、膜厚１５０〜６００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍ程度のＡｌ膜をコンタクトホール３６ａ、３６ｂを介して層間絶縁膜３４上に堆積する。その後、フォトリソグラフィ及び非酸化性の酸、例えば塩酸によるウェットエッチングにより、上部電極１６及び下部電極配線１７を形成する。図２２に示すように、上部電極１６は、コンタクトホール３６ａの底に露出した圧電体１５の表面に、下部電極配線１７は、コンタクトホール３６ｂの底に露出した中継電極（拡散領域）３３に、それぞれ電気的に接続される。
【０１３８】
第６の実施の形態に係る薄膜圧電共振器は、図６や図１９に示すような梯子型フィルタや、図７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８及び図９に示したような携帯型情報端末において、第６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。
【０１３９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第６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。
【０１４０】
図２０において第５の実施の形態に係る薄膜圧電共振器を用いたマイクロメカニカルフィルタの現実の平面パターンの構成例を示したが、図１９に示した３．５段のラダー型フィルタは、半導体の拡散領域を中継電極３３とする薄膜圧電共振器により構成されるフィルタに限定されるものではない。例えば、第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器のような金属中継電極２３を用いた薄膜圧電共振器によっても図１９に示した３．５段のラダー型フィルタは実現できる。
【０１４１】
図２４は、そのような金属中継電極２３を用いた薄膜圧電共振器によって、図１９に示した３．５段のラダー型フィルタを構成した場合の平面パターンの構成例である。圧電体１５は、平面パターン上、７個の薄膜圧電共振器Ｆa，Ｆb，Ｆc，Ｆd，Ｆe，Ｆf，Ｆgが占有する領域のすべてを一括して包含するように大きな矩形パターンとして形成されている。
【０１４２】
図２４の薄膜圧電共振器ＦgのＢ−Ｂ方向から見た断面図が図２５である。薄膜圧電共振器Ｆgでは、金属中継電極２３ｇの平面形状は、図２４に破線で示すように、ストライプ状の矩形パターンを形成している。そして、矩形の金属中継電極２３ｇには、圧電体１５に形成された矩形スリット状のコンタクトホールを介して下部電極配線２０４−２が電気的に接続されている。下部電極配線２０４−２は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。矩形スリット状のコンタクトホールは、薄膜圧電共振器Ｆgの金属中継電極２３ｇのパターンの一部の上部に配置されることは勿論である。薄膜圧電共振器Ｆgの下部電極１４ｇの片側端部は、中継電極２３ｇの上部の一部に形成され、下部電極１４ｇと中継電極２３ｇとは電気的に接続される。更に、基板１１の裏面から基板１１表面に向かって、下部電極１４ｇの底部を露出するキャビティ（空洞）１８を備える。このため、キャビティ１８により、下部電極１４ｇは、基板１１に対して一部が中空状態で機械的に保持されている。
【０１４３】
図２０と同様に、図２４でも、図１９に示した入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が薄膜圧電共振器Ｆaと薄膜圧電共振器Ｆbの共通の上部電極としてパターニングされている。即ち、入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が、薄膜圧電共振器Ｆaの上部電極として機能し、入力ポートＰinの他方の端子（共通端子）２０２−１が、薄膜圧電共振器Ｆaの下部電極配線として機能している。図２４において、薄膜圧電共振器Ｆaは、破線で示す矩形形状の金属中継電極２３を備えている。
【０１４４】
薄膜圧電共振器Ｆaの中継電極２３の平面形状は、破線で示すようなストライプ状の矩形パターンである。下部電極１４ａの１方の端部は、矩形の金属中継電極２３の内側の領域の上部の一部に形成され、下部電極１４ａと金属中継電極２３とは、下部電極１４ａの１方の端部で電気的に接続されている。そして、矩形の金属中継電極２３には、薄膜圧電共振器Ｆgと同様に圧電体１５に形成された矩形スリット状のコンタクトホールを介して下部電極配線２０２−１が電気的に接続されている（図２５参照。）。矩形スリット状のコンタクトホールは、下部電極１４ａの１方の端部に沿って配置されている。
【０１４５】
図２４に示すように、薄膜圧電共振器Ｆbの下部電極２１１は、薄膜圧電共振器Ｆc及びＦdのそれぞれに共通の下部電極としてパターニングされている。更に、３つの薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgに共通の上部電極２１２が、薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgのそれぞれの下部電極に対向する位置において圧電体１５に電気的に接続されている。
【０１４６】
薄膜圧電共振器Ｆfの下部電極２１３は、薄膜圧電共振器Ｆeと共通の下部電極としてパターニングされている。そして、薄膜圧電共振器Ｆfに設けられた矩形の金属中継電極２３ｆには、圧電体１５に形成された矩形スリット状のコンタクトホールを介して下部電極配線２０３が電気的に接続されている。下部電極配線２０３は、図１９に示す出力ポートＰout側の出力端子である。一方、薄膜圧電共振器Ｆeには、上部電極２０４−１が接続されている。上部電極２０４−１は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。
【０１４７】
図２６は、第４の実施の形態に係る薄膜圧電共振器のような金属中継電極１３を用いた薄膜圧電共振器によって、図１９に示した３．５段のラダー型フィルタを構成した場合の平面パターンの他の構成例である。圧電体１５は、平面パターン上、７個の薄膜圧電共振器Ｆa，Ｆb，Ｆc，Ｆd，Ｆe，Ｆf，Ｆgの下部電極が占有する領域を包含するように、図２４よりも限定された矩形パターンとして形成されている。そして、圧電体１５の占有する領域の境界が、破線で示した薄膜圧電共振器Ｆaの金属中継電極１３ａ，薄膜圧電共振器Ｆfの金属中継電極１３ｆ，薄膜圧電共振器Ｆgの金属中継電極１３ｇのそれぞれの上を横切り、圧電体１５の境界（端部）の裾から金属中継電極１３ａ，１３ｆ，１３ｇの一部が圧電体１５が占有する領域の外部に延在している。
【０１４８】
金属中継電極１３ａ，１３ｆ，１３ｇの平面形状は、図２６に破線で示すように、ストライプ状の矩形パターンを形成している。
【０１４９】
図２６の薄膜圧電共振器ＦgのＢ−Ｂ方向から見た断面図が図２７である。薄膜圧電共振器Ｆgでは、そして、図２７に示すように、金属中継電極１３ｇの両側の端面はテーパ形状である。下部電極１４ｇの片側端部は、金属中継電極１３ｇの左側のテーパ状の端面に接し、更に金属中継電極１３ｇの上部の一部まで延在している。下部電極配線２０４−２は、圧電体１５の端部の裾から露出した金属中継電極１３の右側に電気的に接続されている。下部電極配線２０４−２は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。基板１１の表面には、舟形（逆台形）のキャビティ（空洞）２０が形成され、下部電極１４ｇは、基板１１に対してその一部が中空状態で機械的に保持されている。
【０１５０】
図２０及び図２４と同様に、図２６でも、図１９に示した入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が薄膜圧電共振器Ｆaと薄膜圧電共振器Ｆbの共通の上部電極としてパターニングされている。即ち、入力ポートＰinの一方の端子（入力端子）２０１が、薄膜圧電共振器Ｆaの上部電極として機能し、入力ポートＰinの他方の端子（共通端子）２０２−１が、薄膜圧電共振器Ｆaの下部電極配線として機能している。図２６において、薄膜圧電共振器Ｆaは、破線で示す矩形形状の金属中継電極１３ａを備えている。
【０１５１】
薄膜圧電共振器Ｆaの下部電極１４ａの１方の端部は、矩形の金属中継電極１３の内側の領域の上部の一部に形成され、下部電極１４ａと金属中継電極１３とは、下部電極１４ａの１方の端部で電気的に接続されている。そして、圧電体１５の端部の裾から露出した矩形の金属中継電極１３には、下部電極配線２０２−１が電気的に接続されている。
【０１５２】
図２６に示すように、薄膜圧電共振器Ｆbの下部電極２１１は、薄膜圧電共振器Ｆc及びＦdのそれぞれに共通の下部電極としてパターニングされている。更に、３つの薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgに共通の上部電極２１２が、薄膜圧電共振器Ｆd，Ｆf及びＦgのそれぞれの下部電極に対向する位置において圧電体１５に電気的に接続されている。
【０１５３】
薄膜圧電共振器Ｆfの下部電極２１３は、薄膜圧電共振器Ｆeと共通の下部電極としてパターニングされている。そして、圧電体１５の端部の裾から露出した薄膜圧電共振器Ｆfの金属中継電極１３ｆには、下部電極配線２０３が電気的に接続されている。下部電極配線２０３は、図１９に示す出力ポートＰout側の出力端子である。一方、薄膜圧電共振器Ｆeには、上部電極２０４−１が接続されている。上部電極２０４−１は、図１９（ｂ）に示すように、出力ポートＰout側の共通端子である。
【０１５４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。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】
【０１５５】
【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】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３】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４】比較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５】図４に示した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６】第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器を使用した高周波フィルタ回路を示す回路図である。
【図７】第１の実施の形態に係る薄膜圧電共振器を使用した電圧可変発振器（ＶＣＯ）を示す回路図である。
【図８】図６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９】図６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１０】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１１】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を概略的に説明する模式的な工程断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の概略構造を説明する模式的な断面図である。
【図１３】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を概略的に説明する模式的な工程断面図である。
【図１４】本発明の第４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１５】本発明の第４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１６】図１６（ａ）は、本発明の第５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１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図１７】本発明の第５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１８】図１８（ａ）は、本発明の第５の実施の形態の変形例（第１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平面図で、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る薄膜圧電共振器を使用した高周波フィルタ回路を示す回路図である。
【図２０】図１９に示す高周波フィルタ回路の現実の平面パターンの構成例である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態の他の変形例（第２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２２】本発明の第６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２３】本発明の第６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２４】図１９に示す高周波フィルタ回路の現実の平面パターンの他の構成例である。
【図２５】図２４のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図２６】図１９に示す高周波フィルタ回路の現実の平面パターンの、更に他の構成例である。
【図２７】図２６のＣ−Ｃ方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【０１５６】
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
１１…基板
１２…絶縁膜
１３，１３ａ，１３ｆ，１３ｇ，２３，２３ｆ，２３ｇ…中継電極（金属中継電極）
１４，１４ａ，１４ｃ，１４ｇ…下部電極
１５…圧電体（ＡｌＮ膜）
１６…上部電極
１７，１７ｃ…下部電極配線
１８，１８ｐ，１９，２０…キャビティ
２１，３２…犠牲層
３１…溝部
３３…中継電極（拡散領域）
３３ｉ…イオン注入領域
３４…層間絶縁膜
３５…レジスト
３６…絶縁膜
３６ａ，３６ｂ…コンタクトホール
３７…アモルファス金属層
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…第２アンテナ
４７…アンテナスイッチ
４８…ミキサ
４９…局部発振器
５０，５３，５４…増幅器
５１，５２…ミキサ
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
８３…増幅器
８４…加算器
８５，８６…ミキサ
８７…移相器
８８，８９、１０５…増幅器
２０１，２０２−２，２０４−１，２１２，２１３…上部電極
２０２−１，２０３，２０４−２…下部電極配線
２１０，２１１…下部電極
Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4，Ｆa，Ｆb，Ｆc，Ｆd，Ｆe，Ｆf，Ｆg…薄膜圧電共振器
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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【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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【図２６】
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【図２７】
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