(57)【要約】【課題】  周波数特性や温度特性のばらつきを低減できる、Ｓｉ基板を有する電子部品、およびその製造方法を提供する。【解決手段】  エッチングにより形成された開口部又は凹部によるダイヤフラム構造３を単結晶Ｓｉの支持基板１に設ける。支持基板１は、開口部又は凹部の側壁１ｂにおける、面の結晶方位でロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下である。【選択図】  図１
2005065017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングにより形成された開口部又は凹部を有するＳｉ基板を備えた電子部品において、
前記Ｓｉ基板は、開口部又は凹部の側壁における、面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であることを特徴とする、Ｓｉ基板を有する電子部品。
【請求項２】
前記Ｓｉ基板の表面の結晶方位が、（１００）、（１１０）、（１１１）の何れかであることを特徴とする、請求項１に記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項３】
前記Ｓｉ基板の開口部又は凹部の側壁の面の結晶方位が、（１１１）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項４】
前記エッチングは、ＯＨ基を有するエッチング液を用いたウェットエッチングであることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項５】
前記開口部又は凹部の内部に、ダイヤフラム構造を有することを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項６】
前記開口部又は凹部上に形成された、少なくとも１層以上の圧電薄膜を有する薄膜部の上下面を少なくとも一対の上部電極及び下部電極を対向させて挟む構造の振動部を有することを特徴とする、請求項５記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項７】
上記振動部は、厚み縦振動を利用した共振子であることを特徴とする、請求項６記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項８】
上記共振子から構成されるフィルタであることを特徴とする、請求項７記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項９】
上記フィルタを複数組み合わせて有するデュプレクサであることを特徴とする、請求項８記載のＳｉ基板を有する電子部品。
【請求項１０】
Ｓｉ基板に対し、エッチングにより開口部又は凹部を形成する電子部品の製造方法において、
前記Ｓｉ基板の結晶性を示す、Ｓｉ基板における、エッチングにより形成される開口部又は凹部の側壁の面のロッキングカーブを測定し、
上記ロッキングカーブの形状に基づいて上記Ｓｉ基板を選択することを特徴とする、Ｓｉ基板を有する電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、圧電共振子及び圧電フィルタ、圧力センサや加速度センサ、アクチュエータに好適な、シリコン（Ｓｉ）基板を用い、Ｓｉ基板にダイヤフラム構造を有する電子部品、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの小型無線通信機では、数多くのフィルタが使用されているが、小型無線通信機の使用帯域の高周波化に伴い、小型化が可能な圧電共振子を用いたフィルタが電子部品として用いられるようになってきている。
【０００３】
圧電基板の厚み縦振動を利用した圧電共振子の共振周波数は、圧電基板の厚さに反比例することから、超高周波領域では圧電基板を極めて薄く加工する必要がある。しかし、圧電基板自体の厚さを薄くするのは、その機械的強度や取り扱い上の制限等から、基本モードでは数１００ＭＨｚが実用上の高周波限界とされてきた。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、圧電薄膜共振子をフィルタや共振器の主要部として用いることが提案されている。図１５に示すように、上記の圧電薄膜共振子５１では、Ｓｉ基板５２の表面に熱酸化等によってＳｉＯ2薄膜５７を形成する。続いて、ＳｉＯ2薄膜５７の形成面の反対面側からＳｉＯ2薄膜５７に向かってＳｉ基板５２を部分的にエッチングして凹部５２ａを形成してＳｉＯ2薄膜５７を凹部５２ａ内で露出させる。これによって、ＳｉＯ2薄膜５７で数μｍ以下の厚さの薄膜支持部５３が形成される。その後、上記のＳｉＯ2薄膜５７における凹部５２ａ内での露出面とは反対面上に励振用電極５５ａ、５５ｂを両面に有するＺｎＯからなる圧電薄膜５４を設けて、上記圧電薄膜共振子５１が得られる（例えば、特許文献１ないし４参照）。
【０００５】
このような圧電薄膜共振子５１では、薄膜支持部５３は微細加工技術を用いて薄く形成することができ、圧電薄膜５４もスパッタリング等によって薄く形成して、薄膜支持部５３および圧電薄膜５４を含む、振動するダイヤフラム構造も薄くできるので、数１００ＭＨｚ〜数ＧＭＨｚまで高周波特性を延ばせる可能性がある。
【０００６】
このようなダイヤフラム構造を備え、圧電薄膜を用いる電子部品としては、圧電共振子５１およびそれを用いた圧電フィルタ以外に、圧力センサや加速度センサ、アクチュエータなどが挙げられる。圧力センサや加速度センサ、アクチュエータにおいても、ダイヤフラム構造の薄型化は感度の向上に寄与する。
【０００７】
このようなダイヤフラム構造を有する電子部品では、図１６に示すように、大型のウエハ形状のＳｉ基板６２上に、複数の、例えば３０〜５０個程度の電子部品を同時にそれぞれ形成した（図１６では、上記の各電子部品の凹部５２ａが図示されている）後、上記ウエハ状のＳｉ基板６２を、電子部品毎に互いに切り離すことにより、低コスト化を図りながら、効率よく製造されている。
【０００８】
これまで、ダイヤフラム構造を有する電子部品の製造においては、上記ウエハ状のＳｉ基板６２として、表面の面方位が（１００）のＳｉ単結晶基板を用いることが多かった。これは、表面の面方位が（１００）のＳｉ単結晶基板が、加工しやすいこと、半導体業界で普通に使われる面方位であるため入手しやすいことがその理由である。
【特許文献１】特開昭５８−１２１８１７号公報（公開日：１９８３年７月２０日）
【特許文献２】特開昭５８−１３７３１７号公報（公開日：１９８３年８月１５日）
【特許文献３】特開２００１−９４３７３号公報（公開日：２００１年４月６日）
【特許文献４】特開２００１−１６８６７４号公報（公開日：２００１年６月２２日）
【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、表面の面方位が（１００）のＳｉ単結晶基板を用いて、上記各電子部品にそれぞれ対応する、複数のダイヤフラム構造のための凹部５２ａをそれぞれ形成するために、表面の面方位が（１００）のＳｉ単結晶基板に対して、エッチングを行った場合、上記電子部品の各ダイヤフラム構造でのエッチング量にばらつきが発生して、良品の歩留りが低下するという問題があった。
【００１０】
エッチング量に、ばらつきが生じると、ダイヤフラム構造を備えた電子部品のうち、圧電共振子の場合、
(1) ダイヤフラム構造においてＳｉが完全に除去されたものと、ダイヤフラム構造においてＳｉの一部が残っているものと、絶縁膜であるＳｉＯ2薄膜５７の少なくとも一部までエッチングされたものとができてしまい、ダイヤフラム構造の振動部分の厚みがばらつくので、各素子で周波数特性や共振周波数や応力がばらついて、良品の歩留りが低下するという問題、
(2) ダイヤフラム構造のサイズばらつきによって、振動部分とダイヤフラム構造のエッジまでの距離が変わり、振動エネルギーの漏れ具合が変わる、振動エネルギーの反射具合が変わる、振動部で発生した熱の放熱量が変わるなどの良品の歩留りが低下するという問題、
(3) ダイヤフラム構造の厚みのばらつきによる、各膜の膜厚で決まる温度特性のばらつきによる、良品の歩留りが低下するという問題等が発生する。また、圧力センサや加速度センサでは、感度ばらつきが発生して、良品の歩留りが低下するという問題、アクチュエータでは、可動量のばらつきに起因した、良品の歩留りが低下するという問題がある。
【００１１】
研究の結果、本願発明者らは、このエッチング量のばらつきが、Ｓｉ単結晶基板の結晶性によるものであることを見出して、本願発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子部品は、以上の課題を解決するために、エッチングにより形成された開口部又は凹部を有するＳｉ基板を備えた電子部品において、前記Ｓｉ基板は、開口部又は凹部の側壁における、面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であることを特徴としている。
【００１３】
上記電子部品では、前記Ｓｉ基板の表面の結晶方位が、（１００）、（１１０）、（１１１）のいずれかであることが好ましい。上記電子部品においては、前記Ｓｉ基板の開口部又は凹部の側壁の面の結晶方位が、（１１１）であることが望ましい。上記電子部品では、前記エッチングは、ＯＨ基を有するエッチング液を用いたウェットエッチングであることが好ましい。
【００１４】
上記電子部品においては、前記開口部又は凹部の内部に、ダイヤフラム構造を有することが望ましい。上記電子部品では、前記開口部又は凹部上に形成された、少なくとも１層以上の圧電薄膜を有する薄膜部の上下面を少なくとも一対の上部電極及び下部電極を対向させて挟む構造の振動部を有していてもよい。
【００１５】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記の課題を解決するために、Ｓｉ基板に対し、エッチングにより開口部又は凹部を形成する電子部品の製造方法において、前記Ｓｉ基板の結晶性を示す、Ｓｉ基板における、エッチングにより形成される開口部又は凹部の側壁の面のロッキングカーブを測定し、上記ロッキングカーブの形状に基づいて上記Ｓｉ基板を選択することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＳｉ基板を備えた電子部品は、以上のように、エッチングにより形成された開口部又は凹部を有するＳｉ基板を備えた電子部品において、前記Ｓｉ基板は、表面の結晶方位でロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下である構成である。
【００１７】
上記構成によれば、Ｓｉ基板は、表面の結晶方位でロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であるから、結晶性を良好なものにできる結果、結晶性が良好なＳｉ基板に対して、開口部又は凹部を形成するためのエッチングのばらつきを抑制できて、上記開口部又は凹部を精度良く形成できるので、良品の歩留りを改善できるという効果を奏する。
【００１８】
本発明に係る電子部品の製造方法は、以上のように、Ｓｉ基板におけるエッチングにより形成される開口部又は凹部の側壁の面のロッキングカーブを測定し、上記ロッキングカーブの形状に基づいて上記Ｓｉ基板を選択する方法である。
【００１９】
上記方法によれば、上記側壁の面のロッキングカーブ半値幅が所定値以下のＳｉ基板を選択することにより、用いるＳｉ基板の結晶性を良好なものにできる。
【００２０】
この結果、上記方法では、結晶性が良好なＳｉ基板に対する、開口部又は凹部を形成するためのエッチングのばらつきを抑制できて、上記開口部又は凹部を精度良く形成でき、良品の歩留りを改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の各形態について図１ないし図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
本発明に係る実施の第一形態の圧電共振子（Ｓｉ基板を有する電子部品）について、その製造方法により説明すると、図１および図２に示すように、表面１ａの面方位が（１００）のシリコンからなる、略長方形板状の支持基板１の片面側に熱酸化やスパッタリング等により、ＳｉＯ2（二酸化シリコン）膜２が形成されている。
【００２３】
一方、支持基板１の面（裏面）側に、面方位が（１１１）の内壁面１ｂを有する、方形の凹部を有するダイヤフラム構造３が異方性エッチングのウェットエッチングにより形成されている。上記方形は、上記表面１ａに沿った断面形状である。上記異方性エッチングには、ＯＨ基を有する、テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）を用いることが好ましいが、他のアルカリ性のエッチング液、例えばエチレンジアミン水溶液やＫＯＨを主成分とする水溶液を用いることもできる。
【００２４】
この異方性エッチングは、エッチングレートの結晶方位依存性が大きいので、エッチングの進行と共に、支持基板１の表面方向である、面方位（１００）の表面１ａと約５５°の角度をなす、面方位が（１１１）の内壁面１ｂが現れ、支持基板１のＳｉ部分において、その厚さ方向に貫通する開口部が形成される。
【００２５】
上記エッチングは、ＳｉＯ2に対するエッチングレートが遅いため、表面側のＳｉＯ2膜２に達すると見掛け上停止する。このため、スムースな（平滑な）共振子面が得られ、共振子全体の厚さもより正確に設定できる。
【００２６】
さらに、支持基板１に対して反対面側のＳｉＯ2膜２上に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）膜４が真空蒸着又はスパッタリングにより積層されて形成されている。このようなＳｉＯ2膜２およびＡｌ2Ｏ3膜４によりダイヤフラム構造３が形成されている。よって、上記ダイヤフラム構造３は、（１１１）面１ｂにより形成される支持基板１の開口部に面することになる。
【００２７】
上記ダイヤフラム構造３では、ＳｉＯ2膜２が、一般に正の共振周波数温度特性を有し、かつ、圧縮応力を発生するものである一方、Ａｌ2Ｏ3膜が、一般に負の共振周波数温度特性を備え、かつ、引っ張り応力を発生するものである。また、このようなダイヤフラム構造３を形成する絶縁体には、放熱性を向上させるために熱伝導率の高いＡｌＮを用いてもよい。
【００２８】
続いて、上記ダイヤフラム構造３上に、Ａｌ（アルミニウム）とＴｉ（チタン）とを互いに積層してなる下部電極５、ＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる圧電薄膜６、およびＡｌとＴｉとを互いに積層してなる上部電極７が、順次、真空蒸着又はスパッタリング、およびエッチングにより形成されている。上記圧電薄膜６は、負の共振周波数温度特性を備え、かつ、圧縮応力を発生するものである。
【００２９】
上記下部電極５は、帯状に形成され、下部電極５の長手方向において、支持基板１の長手方向端部側を基部５ａとし、それからダイヤフラム構造３の中央部上に延びる先端部５ｂを有するように設定されている。
【００３０】
一方、上部電極７は、帯状に形成され、上部電極７の長手方向において、前記下部電極５の基部５ａに対して反対側となる、支持基板１の長手方向端部側を基部７ａとし、その基部７ａから延びて、ダイヤフラム構造３の中央部上に達する先端部７ｂを有するように設定されている。また、上部電極７の先端部７ｂと、下部電極５の先端部５ｂとは、圧電薄膜６を挟んで互いに対面するようになっている。
【００３１】
上記圧電共振子では、振動モード（例えば厚み縦振動、２次モード）に応じて、ダイヤフラム構造３内において、ＳｉＯ2膜２の厚さ、下部電極５の面積、圧電薄膜６の厚さ、および上部電極７の面積が設定されている。また、ＳｉＯ2膜２上にＡｌ2Ｏ3膜４をさらに形成した多層構造とすることにより、上記圧電共振子においては、共振周波数の温度係数（ppm/℃）をほぼゼロに設定することを容易化できる。
【００３２】
その上、上記圧電共振子では、下部電極５、圧電薄膜６、および上部電極７は、圧電薄膜共振子がエネルギー閉じ込め型となるように設定されていることが好ましい。これにより、振動エネルギーが支持基板１中にダイヤフラム構造３に沿って漏れることを防止して、Ｑの高い共振を生じさせることが可能となる。
【００３３】
このように上記圧電共振子は、絶縁膜（支持膜）であるＳｉＯ2膜２の厚さを非常に薄くできることから、基本あるいは低次（例えば２次）のオーバートーンで、１００ＭＨｚ以上の高周波で動作する圧電共振子を実現できる。さらに、上記圧電共振子においては、各膜の温度特性や内部応力を互いに相殺するように設定できるから、温度変化や内部応力による悪影響を回避できる。
【００３４】
また、圧電共振子は、そのダイヤフラム構造３の寸法（表面１ａに沿った断面）を数百μｍ平方以下と非常に小さくでき、半導体集積回路内に組み込むことが可能である。さらに、上記圧電共振子は、数ＧＨｚでも弾性表面波装置（ＳＡＷデバイス）のようなサブミクロンのパターニングが不要であり、製造を容易化、簡便化できる。
【００３５】
そして、本発明の圧電共振子においては、支持基板１は、図２（ａ）に示すように、面方位が（１１１）の内壁面１ｂのロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下となるように、その測定結果に基づき設定されている。上記のｓｅｃは角度の単位であり、３６００ｓｅｃが１度に対応している。
【００３６】
上記ロッキングカーブとは、一定方向から単色のＸ線を単結晶板に入射させ、ブラッグ角の付近で結晶を回転したときに得られる回折強度の強度分布曲線である。回折線が結晶の表側の面から出る場合（ブラッグ・ケース）のロッキングカーブを反射カーブという。完全結晶に対し吸収が無視できるときは、反射カーブの形状はシルクハットの形をしており、その角度幅は波長に依存し、また結晶構造因子｜Ｆｇ｜に比例する。ロッキングカーブの形には、結晶の完全性が敏感に反映する。反射カーブでは転位や不純物原子の析出などがあると、ピーク値が下がり、幅は広がり、より不完全な結晶では、ピークの分裂が観察される。上記のロッキングカーブの測定には、普通、平行配置の二結晶スペクトロメータが用いられる。
【００３７】
ロッキングカーブ半値幅とは、図３に示すように、ロッキングカーブのピークにおける強度極大値２ａの半分の強度ａを有する位置でのピーク幅（単位としては、通常、ｓｅｃが使用される）をいう。
【００３８】
比較のために、図２（ａ）に示すように、ロッキングカーブ半値幅が６２ｓｅｃと５９ｓｅｃより大きい、結晶性が悪い単結晶Ｓｉ基板を用意した。図４（ｂ）から明らかなように、上記の結晶性が悪い単結晶Ｓｉ基板は、見掛け上、ロッキングカーブのピークが複数に分裂することがあることが分かった。
【００３９】
そして、図４（ａ）に示す、結晶方位が（１１１）の内壁面１ｂの面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下となっている、本発明の圧電共振子に用いる結晶性の良い単結晶Ｓｉ基板（基板Ａ、基板Ｂ）を選択した。一方、図４（ｂ）に示すように、ロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃより大きくなっている、比較用の、結晶性が悪い単結晶Ｓｉ基板（基板Ｃ）も選択した。
【００４０】
続いて、上記の各単結晶Ｓｉ基板（各基板ＡないしＣ）を用いて、図５（ａ）に示すように、各単結晶Ｓｉ基板１１に対し、複数の、例えば３５個のダイヤフラム構造３を、前述のウェットエッチングにより、同時にそれぞれ形成した。上記ダイヤフラム構造３の開口部は図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、角錐台形状であり、（１００）面１１ａ、（１１１）面１１ｂ、および深さ１１ｃを有するものである。
【００４１】
上記深さ１１ｃは、開口部の開口周端面の単結晶Ｓｉ基板１１の表面と、開口部の底面（エッチング面）とに対して、それぞれ、レーザー光の焦点を合わせ、光源からそれぞれの焦点までの距離の差を演算により算出して求めた。
【００４２】
それら開口部の深さ１１ｃをエッチングが良好又は不良の指標とした測定結果を、基板Ａについては表１に、基板Ｂについては表２に、基板Ｃについては表３にそれぞれ示した。表１ないし表３にそれぞれ示した数字は、上記の深さ１１ｃをμｍにて示すものであり、かつ、図５（ａ）に示す各ダイヤフラム構造３の配置位置も示すものである。
【００４３】
上記の測定結果から、結晶性が不良な単結晶Ｓｉ基板１１を用いた場合、２５μｍ以上の、面内エッチング（深さ１１ｃ）のばらつきが生じていることがわかった。
【００４４】
【表１】
2005065017.tif 000003
【００４５】
【表２】
2005065017.tif 000004
【００４６】
【表３】
2005065017.tif 000005
【００４７】
すなわち、結晶性の良い基板（ウェハ）と悪い基板（ウェハ）の結晶性比較を行った結果によれば、結晶性の悪い基板（ウェハ）の（１００）面１１ａのロッキングカーブの半値幅は、結晶性が良いものに比べ広がっており、結晶の均一性、完全性が悪いことを示している。このため、エッチングレートがばらついていると考えられる。
【００４８】
さらに、基板Ａ、基板Ｂ、基板ＣをＸＲＤ（X-Ray Diffractometry）分析し、基板Ａ、基板Ｂ、基板Ｃのそれぞれのロッキングカーブ半値幅および２θ角を測定した。なお、ロッキングカーブ半値幅および２θ角に関しては、それぞれの基板（ウェハ）の面内の２点ずつ測定している。
【００４９】
上記のＸＲＤ分析の結果に基づいて、図２（ａ）に、内壁面１ｂにおける、結晶方位が（１１１）の面のロッキングカーブ半値幅と、エッチングばらつきとの関係を示し、図２（ｂ）に、上記（１１１）の面の２θ角とエッチングばらつきとの関係を示した。エッチングばらつきとは、最も深くエッチングされたところと、最も浅くエッチングされたところの差を示す。また、２θ角は、ＸＲＤ測定の中の一つの測定手法であり、縦軸に回折Ｘ線強度が、横軸に回折角度（２θ）が表される。
【００５０】
図２（ａ）から、ロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下になると、エッチングばらつきが６μｍ以下と小さくなっていることが分かる。また、図２（ｂ）から、２θ角とエッチングばらつきとは相関関係が無いことが分かる。
【００５１】
よって、単結晶Ｓｉ基板における開口部又は凹部の側壁の面である（１１１）面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であると、開口部を形成するためのエッチングばらつきを非常に小さくできることが分かる。
【００５２】
一方、単結晶Ｓｉ基板における開口部又は凹部の側壁の面である（１１１）面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃより、より確実なところで６０ｓｅｃより大きくなると、急速にエッチングばらつきが大きくなっていることが分かる。
【００５３】
その上、ロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下のときに、上記ロッキングカーブ半値幅が変動しても、ほぼ同様のエッチングばらつきの大きさを得ることが可能なことが分かる。
【００５４】
また、図４（ｂ）に示すように、結晶性の悪い基板における、面方位が（１１１）の内壁面１ｂのロッキングカーブを見ると、ピークが、見掛け上、二つである。ロッキングカーブの広がりは、結晶面方位のばらつきを表しており、面方位がばらつくことによって、エッチング最表面の結晶面の面方位がばらつき、異方性エッチングによるエッチングレートがばらつくことになる。図４（ｂ）では、ピークは大きく二つに分かれているが、これは、各ピークで決まる結晶方位が主方位として現れており、転位などの結晶欠陥によるものである。
【００５５】
つまり、結晶性が悪い基板（ウェハ）では、（１１１）面１１ｂで結晶方位のばらつきが大きいため、（１００）面１１ａでもエッチングレートが異なる結果になった。
【００５６】
上記の結果から、単結晶Ｓｉ基板にエッチングによって開口部を形成するような電子部品においては、エッチングで露出する開口部の側壁における面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下である、結晶性がよい基板（ウェハ）、つまり、結晶性の均一性、完全性がよく、結晶方位のばらつきが小さい基板（ウェハ）を用いればよいことが分かる。
【００５７】
本発明は、このような問題がない結晶性の良い基板（ウェハ）、つまり、結晶の均一性、完全性が良く、エッチングで露出する開口部の側壁の面となる（１１１）面１１ｂで面間隔が異なる結晶が複数ない（ロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下）の基板（ウェハ）を用いればよいことが分かる。
【００５８】
本発明は、単結晶Ｓｉ基板の開口部又は凹部の側壁における、面となる（１１１）面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であることを特徴としているが、さらに、単結晶Ｓｉ基板の表面の面方位が、例えば結晶方位（１００）面もロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００５９】
これにより、単結晶Ｓｉ基板上に結晶性のよい膜を形成できることに加えて、ダイヤフラム構造を形成するための異方性エッチングする方向の面、つまり開口部又は凹部の側壁の面でも、結晶方位を一定方向に揃えることが可能となる。
【００６０】
この結果、本発明では、Ｓｉ基板上に複数のダイヤフラム構造３を異方性エッチングで形成する際の、エッチング速度に起因するダイヤフラム構造３の膜厚ばらつき、ダイヤフラム構造３のサイズばらつきを低減できる。
【００６１】
本発明の効果としては、ダイヤフラム構造３を有する圧電共振子の場合、Ｓｉのエッチングばらつきがあると、ダイヤフラム構造３のＳｉが完全に除去されたものと、ダイヤフラムにＳｉの一部が残っているものと、絶縁膜までエッチングされたものとがそれぞれ形成されるから、ダイヤフラム構造３を有する圧電共振子の振動部分の厚みがばらつき、各素子で周波数特性や応力がばらつくという、従来の問題が解決できる。
【００６２】
また、ダイヤフラム構造３のサイズばらつきによって、振動部分とダイヤフラム構造３のエッジまでの距離が変わり、振動エネルギーの漏れ具合が変わる、振動エネルギーの反射具合が変わる、振動部で発生した熱の放熱量が変わるなどの問題を解決できる。さらに、ダイヤフラム構造３の厚みのばらつきが解決することで、各膜の膜厚で決まる温度特性のばらつきも解決できる。
【００６３】
圧力センサや加速度センサ、アクチュエータでは、エッチングばらつきによりダイヤフラム構造３の膜厚ばらつき、サイズばらつきが減ると、センサにおいては感度ばらつきが減り、アクチュエータでは、可動量のばらつきが減るという効果をそれぞれ奏することが可能となる。
【００６４】
なお、図６に示すように、圧電共振子において、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）膜４に代えて、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜８を真空蒸着又はスパッタリングにより形成した二層以上の積層体としてもよい。
【００６５】
また、図７に示すように、圧電共振子において、図１および図６に示す開口部に代えて、ダイヤフラム構造３の一方の面が空隙１３に面するように、単結晶Ｓｉ基板１に凹部を形成してもよい。
【００６６】
さらに、本発明の圧電共振子を用いた圧電フィルタの例としては、図８（ａ）ないし図８（ｃ）に示すように、上記圧電共振子を複数ラダー型に接続したものが挙げられる。上記の各例の他に、パイ型などのラダー接続の変形例も本発明に含まれる。
【００６７】
このような圧電フィルタでは、圧電共振子の周波数のばらつきが低減されるため、得られた圧電フィルタの周波数ばらつきも抑制され、また、圧電共振子の温度特性のばらつきが減少するため、得られた圧電フィルタの温度特性ばらつきも改善される。
【００６８】
上記圧電フィルタは、複数、互いに規格（周波数特性）が異なるものを組み合わせて、図９に示すように、デュプレクサ２１を好適に構成することができる。このようなデュプレクサ２１においては、圧電フィルタの周波数のばらつきが低減されるため、得られたデュプレクサ２１の周波数ばらつきも抑制され、また、圧電フィルタの温度特性のばらつきが減少するため、得られたデュプレクサ２１の温度特性ばらつきも改善される。
【００６９】
本発明のＳｉ基板を有する、他の電子部品としては、図１０に示すように、薄膜型サーモパイルの例が挙げられる。なお、図１０では、図１と同様な機能を有する部材については、同一の部材番号を付与してそれらの説明を省いた。
【００７０】
薄膜型サーモパイルでは、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）膜４上に、ＳｂとＢｉとからなる熱電対パターン１５、および上記熱電対パターン１５に対する外部との通電のためのＳｂ＆Ｂｉ接合部１４が形成されている。Ｓｂ＆Ｂｉ接合部１４は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉの積層体である。上記熱電対パターン１５およびＳｂ＆Ｂｉ接合部１４上を覆うように、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3からなるパシベーション膜１６が形成され、さらにそのパシベーション膜１６上に、ＮｉＣｒからなる赤外線吸収体１７が設けられている。
【００７１】
このような薄膜型サーモパイルにおいても、ダイヤフラム構造３が設けられている。上記ダイヤフラム構造３は、単結晶Ｓｉ基板１に、（１１１）面のロッキングカーブ半値幅が５９ｓｅｃ以下である、Ｓｉ（１００）基板を用い、アルカリ系のエッチング液で異方性エッチングして形成されている。これにより、用いた単結晶Ｓｉ基板１のエッチングばらつきを低減できるので、ダイヤフラム構造３の膜厚ばらつきが抑制される。このため、ダイヤフラム構造３のＳｉＯ2層２およびＡｌ2Ｏ3層４における応力バランスのばらつきを改善できて、得られた薄膜型サーモパイルの信頼性を向上できる。
【００７２】
本発明のＳｉ基板を有する、さらに他の電子部品としては、図１１および図１２に示すように、圧力センサや加速度センサの例が挙げられる。なお、図１１でも、図１と同様な機能を有する部材については、同一の部材番号を付与してそれらの説明を省いた。
【００７３】
圧力センサおよび加速度センサでは、ピエゾ抵抗素子３１〜３４が、４個、ダイヤフラム構造３の絶縁膜２、４上にそれぞれ配置されている。各ピエゾ抵抗素子３１〜３４としては、ｎ形のＳｉ基板上に、ほう素などの不純物を注入したｐ形拡散層によるゲージ抵抗体が挙げられる。
【００７４】
ピエゾ抵抗素子３１〜３４は、略直方体形状に成形され、それらの長手方向が互いに平行となるように配置されている。さらに、ピエゾ抵抗素子３１〜３４は、２組に分けられ、１組のピエゾ抵抗素子３１、３３は、それらの長手方向が同一線上となるように配置され、他の１組のピエゾ抵抗素子３２、３４もそれらの長手方向が同一線上となるように配置されている。各ピエゾ抵抗素子３１、３２の間隔と、各ピエゾ抵抗素子３３、３４の間隔とは、互いに等しく、かつ各ピエゾ抵抗素子３１、３３の間隔と、各ピエゾ抵抗素子３２、３４の間隔とも、互いに等しくなるように設定されている。
【００７５】
これら各ピエゾ抵抗素子３１〜３４は、図１２に示すように、ホイートストンブリッジ接続されており、圧力や加速度が印加されて各ピエゾ抵抗素子３１〜３４が変位して抵抗値が変化すると、その変化に応じてＶAやＶBの電位が変化し、その変化を検出することで圧力や加速度を測定できる。
【００７６】
このような圧力センサや加速度センサでも、ダイヤフラム構造３の膜厚ばらつきが抑制されるため、ダイヤフラム構造３のＳｉＯ2層又はＳｉＮ層における応力バランスのばらつきを改善できて、得られたセンサの信頼性を向上できる。
【００７７】
また、図１１の変形例として、図１３に示すように、各ピエゾ抵抗素子３１〜３４を３方から囲むように、コの字形状で厚さ方向に貫通している空隙部１ｃを単結晶Ｓｉ基板１に設けてもよい。これにより、各ピエゾ抵抗素子３１〜３４の変位量を大きくできて、感度を向上できる。
【００７８】
さらに、本発明は、図１４に示すように、ダイヤフラム構造３を単結晶Ｓｉ基板１に有するアクチュエータにも適用できて、同様に、上記アクチュエータの信頼性を向上できる。
【００７９】
なお、上記では、ダイヤフラム構造３を有する圧電共振子には、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いているが、これは、エッチングレートが他の面方位に比べ大きいことと、半導体業界で普通に使われる面方位であるため入手しやすいことが理由である。また、圧力センサや加速度センサ、アクチュエータなども同様に、（１００）Ｓｉ基板を一般には使用するが、（１１０）Ｓｉ基板を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の構成および方法は、開口部や凹部が形成されたＳｉ基板を有する電子部品、例えば圧電共振子の、特性や歩留りを改善できるので、上記電子部品の製造に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明のＳｉ基板を有する電子部品としての、圧電共振子の断面図である。
【図２】上記Ｓｉ基板における（１１１）面での結晶性とエッチングのばらつきとの関係を示すグラフであり、（ａ）はロッキングカーブ半値幅とエッチングのばらつきとの関係を、（ｂ）は（１１１）面での２θ角の平均値とエッチングのばらつきとの関係を示す。
【図３】上記ロッキングカーブ半値幅を説明するためのグラフである。
【図４】上記Ｓｉ基板における（１１１）面でのロッキングカーブを示すグラフであって、（ａ）は結晶性が良好な例を示し、（ｂ）は結晶性が不良な例を示す。
【図５】ウエハ状の上記Ｓｉ基板に各圧電共振子のダイヤフラム構造を形成した際の説明図であって、（ａ）は上記Ｓｉ基板の平面図であり、（ｂ）は上記ダイヤフラム構造を示す上記Ｓｉ基板の要部断面図、（ｃ）は上記Ｓｉ基板の要部平面図である。
【図６】上記圧電共振子の一変形例を示す断面図である。
【図７】上記圧電共振子の他の変形例を示す断面図である。
【図８】上記圧電共振子を用いた圧電フィルタを示すブロック図であり、（ａ）はＴ型ラダー、（ｂ）はＬ型ラダー、（ｃ）はＬ型を複数組み合わせたものである。
【図９】上記圧電フィルタを複数組み合わせたデュプレクサを示すブロック図である。
【図１０】本発明のＳｉ基板を有する、他の電子部品としての、薄膜型サーモパイルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】本発明のＳｉ基板を有する、さらに他の電子部品としての、圧力（加速度）センサを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】上記圧力（加速度）センサの各ピエゾ抵抗素子の接続を示す回路図である。
【図１３】上記圧力（加速度）センサの一変形例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１４】本発明のＳｉ基板を有する、さらに他の電子部品としての、アクチュエータの断面図である。
【図１５】従来の圧電共振子の断面図である。
【図１６】上記圧電共振子を複数形成した、ウエハ状のＳｉ基板の平面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    支持基板（Ｓｉ基板）
１ａ  表面
１ｂ  内壁面（側壁）
３    ダイヤフラム構造
【図１】
2005065017.tif 000006
【図２】
2005065017.tif 000007
【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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