(57)【要約】  【課題】これにより、通常の共振より周波数の高い共振子を構成でき、共振子の共振周波数の調整を簡易に実現でき、部品の歩留まりを向上でき、周波数の異なる共振子を複数含む電子部品を提供する。  【解決手段】基板(101)と前記基板(101)により直接又は間接的に支持されている圧電体層(102)と、前記圧電体層(102)の前記基板とは反対側の面に設けられた第１の電極(103)と、前記圧電体層の前記基板側の面に設けられた第２の電極(104)を備え、前記圧電体層(102)は、前記第１の電極(103)と前記第２の電極(104)に挟まれている電子部品であって、前記第１の電極(103)は前記圧電体層(102)より面積が小さく、かつ前記圧電体層(102)が前記第１の電極(103)から露出しているいずれかの部分には前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより薄い部分を含む電子部品とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板により直接又は間接的に支持されている圧電体層と、
前記圧電体層の前記基板とは反対側の面に設けられた第１の電極と、
前記圧電体層の前記基板側の面に設けられた第２の電極を備え、
前記圧電体層は、前記第１の電極と前記第２の電極に挟まれている電子部品であって、
前記第１の電極は前記圧電体層より面積が小さく、
かつ前記圧電体層が前記第１の電極から露出しているいずれかの部分には、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより薄い部分を含むことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記基板には振動空間を含み、前記圧電体層は、前記基板により支持されていない第１の圧電体領域と、前記第１の圧電体領域を除く領域で、かつ、前記圧電体層が基板により支持されていない第２の圧電体領域を少なくとも含み、
共振子を形成している請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記第２の圧電体領域の一部が第１の圧電体領域の厚みと同じである請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記電子部品が共振周波数の異なる２つ以上の共振子を含む請求項２に記載の電子部品。
【請求項５】
前記第２の圧電体領域の厚みがすべての共振子において同じである請求項２に記載の電子部品。
【請求項６】
前記第２の圧電体領域の厚みが異なる共振子を複数含む請求項２に記載の電子部品。
【請求項７】
前記第１の圧電体領域の面積が異なる共振子を複数含む請求項２に記載の電子部品。
【請求項８】
前記基板には振動空間を含まず、前記基板と前記第２の電極の間には音響ミラーを構成する多層の無機材料膜が存在する請求項１に記載の電子部品。
【請求項９】
前記圧電体層の前記第１の電極から露出しているいずれかの部分の厚みが、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲薄い請求項１に記載の電子部品。
【請求項１０】
前記圧電体層の前記第１の電極から露出しているいずれかの部分の厚みが薄い部分は、段差状又はテーパー状である請求項１に記載の電子部品。
【請求項１１】
前記圧電体の材料が窒化アルミニウムである請求項１に記載の電子部品。
【請求項１２】
前記基板がシリコンである請求項１に記載の電子部品。
【請求項１３】
前記第１の電極及び第２の電極が、金、モリブデン、タンタル、パラジウム、白金、チタン及びタングステンの群から選ばれる少なくとも一つの材料で構成されている請求項１に記載の電子部品。
【請求項１４】
前記電子部品の共振子が、振動エネルギー閉じ込め現象を用いていない請求項１に記載の電子部品。
【請求項１５】
前記圧電体の振動モードが、厚み縦振動である請求項１に記載の電子部品。
【請求項１６】
基板上に直接又は間接的に第２の電極を設ける第１の工程と、
前記第２の電極上若しくは前記基板上又は両方を跨いで、圧電体層を設ける第２の工程と、
前記圧電体層上の所定の領域に前記圧電体層の面積より小さい第１の電極を設ける第３の工程と、
前記圧電体層が前記第１の電極から露出するいずれかの部分の厚みを、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより薄くエッチングする第４の工程を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１７】
前記エッチング工程の後、さらに前記基板の一部を除去し、前記基板により支持されない振動空間領域を形成する請求項１６に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１８】
前記第３の工程が、転写又はエッチングにより第１の電極を形成する請求項１６に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１９】
前記第４の工程がドライエッチングである請求項１６に記載の電子部品の製造方法。
【請求項２０】
前記第３の工程及び第４の工程がエッチングであり、同一のエッチングマスクを用いる請求項１６に記載の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、例えばフィルタ、発振器等の特定の周波数帯において有用な電子部品及びその製造方法に関し、さらに具体的には携帯電話、キーレスエントリー等の通信機器に搭載される周波数フィルタ（以下、フィルタ）、発振器等として用いられる電子部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の情報通信機器の高周波化、小型化が進むにつれて、それら機器に使用されるフィルタ、発振器などの電子部品も高周波化、小型化が進められてきている。例えば、図１１に示すようなバルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)共振子を使ったフィルタなどが用いられている。ＢＡＷの発生には、通常、圧電体が用いられ、この圧電体の寸法、例えば、厚みにより、共振子の共振周波数が決まる。圧電体の材料としては、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の圧電薄膜があるが、移動体通信等に用いられるような周波数精度の厳しい仕様の部品には、圧電単結晶や圧電薄膜を用いることが多い。使用する周波数帯は、数百ＭＨｚ以下では、圧電単結晶が、それ以上では、圧電薄膜が用いられることが多く、これは、前記したＢＡＷ共振子の共振周波数が素子の形状によって決定されるためである。例えば、フィルタ等に用いられるＢＡＷの波のモードである厚み縦振動や厚みすべり振動などは、圧電体の厚みによって共振周波数が決定する。従って、圧電体の厚み精度が部品の周波数精度に対応し、厚みの調整が重要な課題となっている。周波数、つまり、板厚の調整は、粗調整、微調整に分けられ、粗調整は、圧電単結晶では、研磨によって行われ、圧電薄膜では、成膜プロセスの制御により行う。微調整は、粗調整を補うもので、部品の性能向上、歩留まり向上には必須の技術である。また、後述する圧電薄膜では、部品を１チップ上に形成することで小型化が可能となり、異なる共振周波数を有する共振子を同一基板上に形成する技術としても重要である。微調整の方法として、最も良く用いられるのが、質量負荷効果を用いた調整蒸着法である。これは、ＢＡＷ共振子に設けられた励振用電極の上に更に、周波数をシフトさせるための電極を蒸着により設け、周波数を調整する方法である。なお、質量負荷により、共振周波数は下降することになる。
【０００３】
また、他の方法として、下記特許文献１のような方法が提案されている。図１８を用いて説明すると、基板２０６上に電極２０２、圧電体２０１が設けられており、弾性振動する圧電体２０１部分に対応する基板２０６には空隙が設けられている。そして２つの共振子が存在し、圧電体２０１上に表面電極２０５が設けられている共振子と、表面電極２０３が設けられている共振子がある。表面電極２０３の一部を、酸化した導体部２０４とすることで、表面電極の質量を大きくし、周波数を低下させている。
【０００４】
周波数を上昇させて、微調整を行う方法として、下記特許文献２のような方法が提案されている。これは、図１９に示すように、表面電極２０７部をエッチングにより、除去し、表層電極２０９部の設けられている共振子よりも共振周波数を高くする方法である。別の提案として、下記特許文献３のような方法が挙げられる。これは、図２０に示すように、表面電極２１０上に表面負荷層２１１を設け、更に、共振子の共振周波数が所望の周波数となるように、表面負荷層２１１をエッチングするという方法である。
【特許文献１】特開２００２−３５９５３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９５３４号公報
【特許文献３】特開２００２−３３５１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、質量負荷による調整蒸着法や特許文献１による方法では、周波数を下げる方向でしか調整できない。また、特許文献１による方法では、酸化により表面電極の抵抗が上がり、共振子の特性、例えば、周波数尖鋭度Ｑ値が劣化する。このような特性劣化を小さくする方法として、酸化層の厚みを小さくする方法があるが、そうすることで、周波数の調整幅が小さくなる。また、表層電極２０３の厚みを大きくし、相対的な酸化層２０４の厚みを小さくするといった方法もあるが、表層電極２０３は重要な設計パラメータであるため、設計の自由度が小さくなる。また、電気機械結合係数等のパラメータの変動を招くといった不具合も生じる。
【０００６】
周波数を上げる方向で調整する特許文献２による方法では、表層電極２０７の厚みの低下により、表面電極２０７の抵抗が上がり、Ｑ値が劣化する。また、エッチングにより表層電極２０７部に変質層ができ、同様に抵抗が上がり、Ｑ値が劣化するといった不具合が発生する。また、励振部の電極を部分的にエッチングすると、経験的に不要な振動であるスプリアスが発生しやすいといった不具合も発生する。
【０００７】
特許文献３による方法では、表面負荷層２１１を設ける工程が必要となり、コストアップにつながる。励振電極である表層電極２１０上に、表面負荷層２１１を設けるため、スプリアスの発生を招きやすくなるといった不具合も発生する。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、通常の共振より周波数の高い共振子を構成でき、共振子の共振周波数の調整が容易で、部品の歩留まりを向上でき、周波数の異なる共振子を複数含む電子部品及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品は、基板と前記基板により直接又は間接的に支持されている圧電体層と、前記圧電体層の前記基板とは反対側の面に設けられた第１の電極と、前記圧電体層の前記基板側の面に設けられた第２の電極を備え、前記圧電体層は、前記第１の電極と前記第２の電極に挟まれている電子部品であって、前記第１の電極は前記圧電体層より面積が小さく、かつ前記圧電体層が前記第１の電極から露出しているいずれかの部分には、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより薄い部分を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の電子部品の製造方法は、基板上に直接又は間接的に第２の電極を設ける第１の工程と、前記第２の電極上若しくは前記基板上又は両方を跨いで、圧電体層を設ける第２の工程と、前記圧電体層上の所定の領域に前記圧電体層の面積より小さい第１の電極を設ける第３の工程と、前記圧電体層が前記第１の電極から露出するいずれかの部分の厚みを、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより薄くエッチングする第４の工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品は、圧電体層が表面側の第１の電極と基板側の第２の電極に挟まれており、第１の電極は圧電体層より面積が小さい。また、圧電体層が第１の電極から露出しているいずれかの部分には、第１の電極と第２の電極の間の圧電体層の厚みより薄い部分を含む。これにより、例えば通常の共振より周波数の高い共振子を構成でき、共振子の共振周波数の調整が容易で、部品の歩留まりを向上でき、周波数の異なる共振子を複数含む電子部品が構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明で使用する語句について、定義する。
【００１３】
本発明において、電子部品とは、複数の共振子からなるフィルタ又は共用器等をいう。
【００１４】
圧電体とは、電気エネルギーと機械エネルギーの変換を行う材料をいう。
【００１５】
圧電体領域とは、圧電体からなり、振動に関与する領域をいう。
【００１６】
共振子とは、上下電極と圧電体とからなる振動素子等をいう。
【００１７】
エネルギー閉じ込め現象を用いていない共振子とは、変位分布が面内にブロードに分布する共振子等をいう。
【００１８】
圧電体の厚み縦振動とは、圧電体の厚み方向に変位する振動をいう。
【００１９】
電子部品の使用可能な共振周波数は、数十ＭＨｚから数十ＧＨｚの範囲が好ましい。
【００２０】
梯子型フィルタとは、直列腕と並列腕に複数の共振子を接続することにより構成したフィルタをいう。
【００２１】
Ｑ値とは、共振子の特性パラメーターで、共振の鋭さを示す指標の値をいう。
【００２２】
本発明の一例の電子部品は、前記圧電体層が基板により支持されていない第１の圧電体領域と、前記第１の圧電体領域を除く領域で、かつ前記圧電体層が基板により支持されていない第２の圧電体領域を少なくとも含み、前記第２の圧電体領域の一部又は全部が前記第１の圧電体領域の厚みよりも小さい圧電共振子を少なくとも１つ含んでいる。
【００２３】
前記第２の圧電体領域の一部は、第１の圧電体領域の厚みと同じであることが好ましい。これにより、前記第１の圧電体領域よりも厚みの小さい部分となる前記第２の圧電体領域の面積が小さくでき、周波数の調整量が少なくなる。従って、周波数の微調整が可能となり、その結果、前記第２の圧電体領域の厚みを小さくすることによる調整に加えて、面積による調整も可能となり、周波数調整を小幅に行うことが可能となる。また、前記第1の圧電体領域の厚みと厚みが同じとなる前記第２の圧電体領域を、前記基板と前記圧電体層との境界又は境界より外側にすることで、境界部での圧電体層の破壊強度が上がり、落下試験等での部品の破損が軽減される。
【００２４】
前記電子部品は、共振周波数の異なる２つ以上の共振子を含むことが好ましい。これにより、複数の共振子からなる電子部品を構成でき、例えば、梯子型フィルタの構成が可能となる。
【００２５】
前記第２の圧電体領域の厚みはすべての共振子において同じであることが好ましい。これにより、弾性的な不連続面が少なくなり、電子部品のＱ値が上がる。
【００２６】
前記第２の圧電体領域の厚みが異なる共振子を複数含むことが好ましい。これにより、複数の共振子からなる電子部品を構成でき、例えば、梯子型フィルタの構成が可能となる。
【００２７】
前記第１の圧電体領域の面積が異なる共振子を複数含むことが好ましい。これにより、複数の共振子からなる電子部品を構成でき、例えば、梯子型フィルタの構成が可能となる。
【００２８】
前記圧電体の材料は、窒化アルミニウムであることが好ましい。これにより、良好な特性の電子部品を構成でき、また、周波数の調整の効果も他の材料に比べて大きくできる。
【００２９】
前記基板はシリコンであることが好ましい。ドライエッチング、ウエットエッチングなどの高精度の加工が容易で、安価で高性能な部品が実現できる。基板にシリコンを用いる場合、第２の電極と基板との間に酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＡｌＮなどからなる絶縁層を備えることが好ましい。
【００３０】
前記第１の電極及び第２の電極は、金、モリブデン、タンタル、パラジウム、及びタングステンの群から選ばれる少なくとも一つの材料で構成されていることことが好ましい。モリブデンを下地電極とした場合、窒化アルミニウム等の圧電材料の膜質を良好にすることができる。また、金、モリブデン、タンタル、パラジウム、白金、チタン及びタングステンのいずれかを用いることで、化学的にも安定で、部品を構成した場合の耐環境性（高温、高湿等）に優れる。
【００３１】
前記共振子はエネルギー閉じ込め現象を用いていないことが好ましい。理想的には、エネルギー閉じ込め現象を用いている場合、本発明の効果はほとんどない。例えば、水晶の厚みすべりの閉じ込め振動を用いて、本発明の電子部品を構成した場合、周波数の調整量は実使用に適合しないほど小さい。
【００３２】
前記共振子の振動モードは、厚み縦振動であることが好ましい。本発明の効果を最大限に発揮しようとした場合、この振動モードを用いることが好ましい。
【００３３】
また、基板には振動空間を含まず、基板と第２の電極の間には音響ミラーを構成する多層の無機材料膜が存在する電子部品共振子にも適用できる。
【００３４】
前記圧電体層の前記第１の電極から露出しているいずれかの部分の厚みが、前記第１の電極と前記第２の電極の間の前記圧電体層の厚みより１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲薄いことが好ましい。
【００３５】
また、前記圧電体層の前記第１の電極から露出しているいずれかの部分の厚みが薄い部分は、段差状であってもよいし、テーパー状であってもよい。段差状は、ドライエッチングで形成でき、テーパー状はウエットエッチングで形成できる。
【００３６】
本発明の電子部品の製造方法においては、第４の工程において、エッチングしない部分をマスキングする工程を含むことが好ましい。これにより、任意の部分の第２の圧電体領域の厚みを小さくすることが可能となる。
【００３７】
前記第４の工程において、第２の圧電体領域の一部をエッチングすることが好ましい。これにより、任意の部分の第２の圧電体領域の厚みを小さくすることが可能となる。
【００３８】
また、少なくとも２つ以上の共振子を含む電子部品において、第３の工程の後に、所定の共振子の圧電体層の一部をマスキングする工程を含むことが好ましい。これにより、所定の共振子の第２の圧電体領域の一部、或いは、全部の厚みを小さくすることが可能となる。
【００３９】
前記第４の工程がドライエッチングであることが好ましい。これにより、高精度の加工が可能となり、微小の周波数調整が可能となる。
【００４０】
前記第３の工程及び第４の工程がエッチングであり、同一のエッチングマスクを用いることが好ましい。これにより、マスキングの工程を省き、工程の簡略化が図れ、製造コストを下げることができる。
【００４１】
前記第３の工程が、転写又はエッチングにより第１の電極を形成してもよい。
【００４２】
前記第２の工程の後に、圧電体層の厚みを測定する工程を含むことが好ましい。これにより、事前に、調整前の共振子の特性を知ることができ、この後の、第４の工程におけるエッチング量を決定する指標とすることができる。従って、この工程を入れない場合に比べ、部品の性能を仕様に近づけることが容易となり、部品の製造歩留まりを上げることができる。
【００４３】
前記第４の工程の後に、共振子の共振周波数を測定する試験工程を含むことが好ましい。これにより、周波数調整後の共振子の周波数を事前に知ることができ、部品の性能が所望の仕様におさまっているかを事前に知ることができる。仕様におさまっていない部品はこの段階で、不良と判断しても良いし、更に、仕様におさまるまでエッチングを行い、周波数調整を行ってもよい。また、質量付加による調整工程を入れることにより、再調整を行っても良い。なお、不良と判断した場合でも、この後のパッケージング等の組み立て工程を行う必要がなく、最終部品になってから良品判別をするよりも製造コストを小さくすることができる。
【００４４】
また、質量負荷による周波数調整工程を含むことが好ましい。これにより、周波数を下げることによる周波数調整も可能となり、本発明と組み合わせることで、上下どちらの方向にも周波数調整が可能となる。
【００４５】
本発明において、圧電体層としては、例えばＡｌＮ，ＺｎＯ，ＫＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3，ＬｉＮｂＯ3，ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）等を使用できる。厚さは上下電極の厚さを含めてトータルで１／２λとする。上下電極は、例えばＭｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｕなどを用いる。基板は、例えばＳｉ、ガラス、サファイアなどを用い、厚さは１００〜１５０μｍとする。
【００４６】
なお、本発明においては、第１及び第２の電極とも、直接圧電体に接していても良いし、ＳｉＯ2などの誘電体を介して接していても良い。誘電体を介して接している場合は、スプリアスがさらに除去でき、又は接着強度が向上できる。また電極は、単層であっても良いし、多層電極が積層されていてもよい。その材質は金属単体でも良いし、合金であっても良い。
【００４７】
本発明は、通常の共振より周波数の高い共振子を構成できる。また、共振子の共振周波数の調整を簡易に実現でき、部品の歩留まりを向上できる。周波数の異なる共振子を複数含む電子部品が構成でき、その製造方法も簡易化でき、低コスト化が可能となる。
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について図１〜図３Ａ−Ｆを用いて説明する。図１、図２は本実施の形態の電子部品の共振子部分の断面図であり、図のような共振子が１つ、又は、複数集まって電子部品を構成している。図３Ａ−Ｆは電子部品の製造方法を示す図である。
【００５０】
まず、本実施の形態の構造について説明する。１０１は基板で例えば、シリコン基板である。１０２は圧電体層であり、例えば、窒化アルミニウムの薄膜である。１０３は圧電体層１０２に電界をかけ、弾性振動させるための励振用の第１の電極で、１０４は、第１の電極１０３と対向の位置に設けられた第２の電極である。本実施の形態では、例えば、共に電極材料としてモリブデンを用いている。以上説明した要素により共振子１１０は構成される。なお、実際の電子部品は、この共振子１１０が単独であたっり、複数集まって構成される。
【００５１】
次に、本実施の形態の共振子は圧電共振子で、その振動モードは厚み縦振動である。厚み縦振動は、加わる電界と平行な方向に伸縮の弾性振動を行う振動モードであり、本実施の形態では、第１の電極１０３と第２の電極１０４の間に加わる電界により圧電体層１０２が伸縮する。この振動の周波数は、圧電体層１０２の厚みによって決まる。なお、本実施の形態では、例えば、第１の電極がモリブデンからなり、厚みが０．４μｍ、第２の電極もモリブデンからなり、厚みが０．４μｍである。圧電体層１０２は窒化アルミニウムからなり、第１電極と第２電極に挟まれた厚みは１μｍである。第１の電極１０３の周囲の、圧電体層１０２がエッチングによって削られた深さは、０．５μｍである。また、第１の電極１０３の大きさは１２０μｍ×１２０μｍで、圧電体層１０２の基板１０１に支持されていない部分の大きさは１６０μｍ×１６０μｍである。
【００５２】
次に、本実施の形態の特徴を図２を用いて説明する。図２で、１０５は振動空間であり、圧電体層１０２の弾性振動を阻害しないために設けられた空間である。１０６〜１０８は圧電体層１０２の各領域であり、１０６は第１の電極１０３と第２の電極１０４に挟まれた圧電体層の領域で、第１の圧電体領域である。第１の電極１０３と第２の電極１０４に加わる電界の大部分はこの第１の圧電体領域１０６に集中する。１０８は基板１０１によって支持されている圧電体層１０２の領域である圧電体支持領域である。１０７は、圧電体層１０２のそれ以外の部分である。本実施の形態では、第２の圧電体領域１０７の厚みが第１の圧電体領域１０６よりも０．１μｍだけ小さくなっている。これにより、図１１に示したような従来構造に比べ、周波数を高くすることが可能である。特に、本実施の形態のように，圧電体層１０２材料として窒化アルミニウムを用い、振動モードとして厚み縦振動を用いた場合、第１の圧電体領域１０６でのエネルギー閉じ込め現象が起こらず、第２の圧電体領域１０７部の弾性振動の減衰が小さい。従って、第２の圧電体領域１０７のエッチング量に対する周波数の変動率をエネルギー閉じ込めを用いた構成に比べ、大きくできる。
【００５３】
エネルギー閉じ込めを用いた素子構成、例えば、圧電体層１０２材料として、酸化亜鉛を用いた場合には、逆に、第２の圧電体領域１０７での弾性振動の減衰を大きく、周波数の変動率は小さい。変動率を大きくするには、閉じ込めの程度を小さくする、つまり、第１の電極１０３の質量を小さくする必要がある。
【００５４】
次に、本実施の形態の製造方法について図３Ａ−Ｆを用いて説明する。まず、第１の工程で、シリコン基板１０１上に第２の電極１０４をスパッタリングにより設ける（図３Ａ）。ここでは絶縁膜は省略する。なお、電極の形成方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング等の他の方法を用いても良い。なお、本実施の形態では、第２の電極はモリブデンで、厚みは０．４μｍである。
【００５５】
次に、第２の工程で、第２の電極１０４上に圧電体層１０２をスパッタリングにより設ける（図３Ｂ）。なお、本実施の形態では、圧電体層は窒化アルミニウムで、厚みは１μｍである。
【００５６】
圧電体層１０２の形成方法も、化学気相成長（ＣＶＤ）等の方法を用いてもよい。次に、マスキング材１０９を塗布する。マスキング材１０９は例えば、フォトレジストであり、スピンコートにより塗布し、露光、現像を行い、図３Ｃのように、所定の形状にパターニングを行う。次に、第３の工程で、第１の電極１０３を所定の形状にエッチングする。本実施の形態では、ドライエッチングを用いてエッチングを行ったが、ウエットエッチング等の他の方法を用いても良い（図３Ｄ）。この段階で、投入していたダミーサンプルの共振周波数を測定し、次の、第４の工程での圧電体層１０２のエッチング量を決定する。次に、図３Ｅのように、マスキング材１１０を用いて所定の形状にパターニングを行う。次に、第４の工程で、圧電体層１０２を所定量エッチングし、共振周波数を所定量まで上げる。なお、エッチングはここでもドライエッチングを用いたが、他の方法を用いても良い。最後に、第５の工程で、基板１０１をエッチングし、振動空間１０５を設ける（図３Ｆ）。このエッチング方法としても、本実施の形態では、ドライエッチングを用いたが、ウエットエッチング等の他の方法を用いてもよい。また、基板１０１を完全にくりぬいた形で振動空間１１５を形成したが、図１３のように基板の一部をエッチングした閉鎖空隙タイプの振動空間１１５としても良い。この振動空間１１５の厚みは２μｍ程度である。この振動空間１１５を形成するには、Ｓｉ基板の表面をあらかじめ研磨して空間を形成しておき、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス、phosphosilicate glass）などの易溶性材料を埋め込み、共振器を形成した後にエッチングにより前記ＰＳＧを除去することにより形成できる。
【００５７】
また、図１４に示すように、振動空間に代えて音響ミラー１１３を形成してもよい。この音響ミラー１１３は、Ｓｉ基板の表面に低インピーダンス層１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと高低インピーダンス層１１２ａ，１１２ｂを積層する。低インピーダンス層は、例えばＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮなどを使用する。高インピーダンス層は、例えばＷ，Ｍｏなどを使用する。それぞれの厚さは材料で決まる音速に対して１／４λとする。
【００５８】
図３Ｆにおいては、エッチングした後のテーパも本実施の形態では、垂直（厚み方向に平行な方向）になっているように図示したが、エッチングの方法、使用する基板の種類、面方位により異なることがある。例えば、本実施の形態のような垂直テーパにする方法としては、ドライエッチング法の一つであるＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）が挙げられる。また、ウエットエッチングの場合でも、シリコンの（１１０）面をエッチング面（厚み方向を法線とする面）として、エッチャントとして、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を用いた異方性エッチング法が挙げられる。
【００５９】
本実施の形態の電子部品により、通常の共振周波数よりも高い周波数の共振子を構成することが可能となる。また、共振子の共振周波数の調整を容易に行うことができる。また、質量負荷による周波数調整法と組み合わせると、共振子の共振周波数の上下が容易に可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、第１の電極１０３、第２の電極１０４の材料としてモリブデンを用いたが、これに限るものではない。但し、電気機械結合係数を大きくしたい場合には、電極の質量を大きくする必要がある。その方法として、電極厚みを厚くするといった方法があるが、厚みを厚くしすぎると、残留応力が残ったり、又は、熱膨張率差により、温度特性が悪くなったりするといった不具合があるため、電極の密度を大きくすることが好ましい。また、電極抵抗が大きすぎると共振子のＱ値の劣化につながる。従って、電極材料としては、金、銀、モリブデン、パラジウム、タンタル、タングステンの群から選ばれる材料を用いるのが好ましい。ここで、電極は複数の材料の積層であっても良いし、合金であっても良い。また、電気機械結合係数を逆に小さくしたい場合や、小さくてもよい場合には、電極材料としてＡｌが好ましい。
【００６１】
なお、本実施の形態の製造方法の第４の工程の前に行う、ダミーサンプルの共振周波数の測定において、共振周波数が所定量よりも大きい場合には、質量負荷により共振周波数を下降させればよい。工程の簡略化のため、質量負荷による周波数調整プロセスを行いたくない場合は、予め、第２工程の圧電体層１０２の成膜時に、厚みを厚めに設定しておけばよい。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について図４〜図６Ａ−Ｂを用いて説明する。図４、図５は本実施の形態の電子部品の共振子部分の断面図であり、図のような共振子が１つ、又は、複数集まって電子部品を構成している。図６Ａ−Ｂは電子部品の製造方法の一部を示す図である。共通する符号は、実施の形態１と同様である。本実施の形態では、第２の圧電体領域１０７の一部のみの厚みが、第１の圧電体領域１０６の厚みよりも小さい構造となっている。また、製造方法については、第４の工程を除き、実施の形態１と概略同様であるので、第４の工程と、その前のマスキングの工程について説明する。図６Ａのように、マスキング材１１０を所定の形状にパターニングを行う。次に、第４の工程で、圧電体層１０２を所定量エッチングし、共振周波数を所定量まで上げる（図６Ｂ）。共振子の共振周波数の上昇値は、第２の圧電体領域１０７の質量が小さくなるほど大きくなる。従って、第２の圧電体領域１０７の薄い部分の面積を調整することでも周波数の可変幅を変化させることが可能となる。例えば、非常に、精度を要する周波数調整が必要な場合には、薄い部分の面積を小さくすることで、厚み方向のエッチング量に対する周波数の上昇値（周波数の変動率）は小さくなる。逆に、周波数のバラツキが大きく、調整幅を大きくしたい場合は、薄い部分の面積を大きくすれば良い。本実施の形態では、実施の形態１と比較した場合、周波数の変動率が小さくなることになり、高精度の調整が可能となる。
【００６３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態の製造方法について、図３、及び、図１２を用いる。本実施形態では、第１の工程の段階で、基板１０１は、４インチウエハのシリコン基板である。実施の形態１で説明した第１〜第２の工程（図３Ａ、Ｂ）を行う。この後、図１２に示すように、ウエハ内の１６箇所において、エリプソメータを用いて、膜厚の測定を行った。表１にその結果を示す。
【００６４】
【表１】
2005033775.tif 000003
【００６５】
ウエハ内位置の番号は、図１２で示した位置に対応しており、所定値との差は、所定の厚みからの測定した厚みのズレ率［％］である。また、分類は、後工程で周波数調整を行うための所定値との差に基づいた分類で、所定値との差Δｔ（単位は％）とすると、下記のとおりとした。
・分類Ａ：０≫Δｔ＞−０．２５  の場合
・分類Ｂ：−０．２５≫Δｔ＞−０．７５  の場合
・分類Ｃ：−０．７５≫Δｔ＞−１．２５  の場合
・分類Ｄ：−１．２５≫Δｔ＞−１．７５  の場合
・分類Ｅ：−１．７５≫Δｔ＞−２．２５  の場合
【００６６】
次に、まず、分類Ａ〜Ｄの領域に対して、マスキングを行い、第４の工程である圧電体層１０２のエッチングを所定値との差が０．５％小さくなるように行う。この結果、初期の測定で、分類Ｅであった領域におけるΔｔは、−１．２５≫Δｔ＞−１．７５の分類Ｄの範囲となる。次に、分類Ａ〜Ｃの領域に対して、マスキングを行い、同様の工程を行う。この結果、初期の測定で、分類Ｄ、Ｅであった領域におけるΔｔは、−０．７５≫Δｔ＞−１．２５の分類Ｃの範囲となる。同様に、繰り返し、第４の工程を行うことで、全てのウエハ領域において、Δｔは、−０．２５≫Δｔ＞−０．２５の範囲に収まることになる。次に、第５の工程を行う。なお、この後、ダイシング等によるチップの切断、切断したチップのパッケージングを行い、機器に実装可能な電子部品となる。
【００６７】
本実施の形態の製造方法により、共振子の共振周波数を所定の値に近づけることが可能となり、素子の歩留まりが向上する。
【００６８】
なお、本実施形態では、第２の工程後、圧電体層１０２の厚みを測定することにより、共振周波数の調整を行ったが、第４の工程後の後に、共振子の共振周波数を測定することで、調整を行っても良い。この場合、測定は、例えば、ウエハープローブなどを用いて行う。
【００６９】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について図７、及び図８を用いて説明する。本実施の形態では、共振周波数の異なる共振子、例えば、共振子２０２、共振子２０３が、同一の基板上に一括して形成されている。共振子は、共に、第１の圧電体領域の厚みは同じであるが、第２の圧電体領域の厚みが異なり、共振子２０２の共振周波数ｆ１、共振子２０３の共振周波数ｆ２とすると、ｆ１＞ｆ２の関係にある。このような構造とすることで、１チップ上に複数の共振周波数を有する共振子が複数配置された電子部品の構成が可能となる。例えば、共振子２０２、共振子２０３を図１６に示すようにＴ型に配置することにより、フィルタを構成できる。まず、図１５を用いて、図１６で使用した記号は、図１５に示すように圧電体層１０２、第１の電極１０３，第２の電極１０４に対応している。
【００７０】
次に、本実施の形態の製造方法について図８Ａ−Ｆを用いて説明する。まず、第１の工程で、基板１０１上に第２の電極１０４を設け（図８Ａ）、第２の工程で、第２の電極１０４上に圧電体層１０２を設け（図８Ｂ）、マスキング材１０９を設け（図８Ｃ）、第１の電極１０３を所定の形状にエッチングする（図８Ｄ）。次に、図８Ｅのように、共振子２０２となる部分の第２の圧電体領域がエッ１０２を所定量エッチングし、共振周波数を所定量ｆ１まで上昇させる。次に所定の形状にパターニングを行い、第４の工程で、圧電体層に、第５の工程で、基板１０１をエッチングし、振動空間１０５を設ける（図８Ｆ）。
【００７１】
以上の製造方法により、同一基板上に、周波数の異なる共振子を簡易な方法で構成できる。
【００７２】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について図９、及び図１０Ａ−Ｆを用いて説明する。本実施の形態でも、実施の形態４と同様、共振周波数の異なる共振子が同一の基板上に一括して形成されている構造をとる。図９で、共振子２０２、共振子２０３は、各々の第１の圧電体領域、及び、第２の圧電体領域の厚みが同じであるが、第１の圧電体領域の面積が異なり、共振子２０２の面積をＳ１１、共振子２０３の面積をＳ１２とすると、Ｓ１１＜Ｓ１２の関係にある。共振子２０２の共振周波数ｆ１、共振子２０３の共振周波数ｆ２とすると、ｆ１＞ｆ２の関係にある。このような構造とすることで、１チップ上に複数の共振周波数を有する共振子が複数配置された電子部品の構成が可能となる。例えば、実施の形態４と同様にフィルタが構成できる。
【００７３】
次に、本実施の形態の製造方法について図１０Ａ−Ｆを用いて説明する。まず、第１の工程で、基板１０１上に第２の電極１０４を設け（図１０Ａ）、第２の工程で、第２の電極１０４上に圧電体層１０２を設け（図１０Ｂ）、マスキング材１０９を設ける（図１０Ｃ）。ここで、マスキング材１０９は、第４の工程での、圧電体層１０２のエッチングでも用いる。第１の電極１０３を所定の形状にエッチングする（図１０Ｄ）。次に、第４の工程で、圧電体層１０２を所定量エッチングし、共振周波数を所定量ｆ１まで上昇させる（図１０Ｅ）。最後に、第５の工程で、基板１０１をエッチングし、振動空間１０５を設ける（図１０Ｆ）。
【００７４】
以上の製造方法により、同一基板上に、周波数の異なる共振子を簡易な方法で構成できる。本実施の形態は実施の形態４と異なり、第１の電極１０３と圧電体層１０２のエッチングを同様のマスクを用いることで、工程を簡略化することができ、コストを下げることが可能となる。なお、当然のことであるが、本実施の形態の構造を構成するのに、圧電体層１０２のエッチングの際に、マスキング材を変更しても何ら問題ない。
【００７５】
なお実施の形態４、又は実施の形態５では、ｆ１＞ｆ２の関係を満たすように、厚みや面積を変えたが、この関係を満たすには、下記数式１の条件で素子を形成すればよい。
[(tm11+tm12)×S11×ρm]/[(t11×S11+t12×S12)×ρp]＜[(tm21+tm22)×S21×ρm] /[(t21×S21+t22×S22)×ρp]    ・・・（数１）
【００７６】
但し、共振子２０２において、圧電体層１０２の第１の圧電体領域１０６の厚みをｔ１１、面積をＳ１１とし、第２の圧電体領域１０７の厚みをｔ１２、Ｓ１２とし、第１の電極１０３の厚みをｔｍ１１とし、第２の電極１０４の厚みをｔｍ１２とする。共振子２０３において、圧電体層１０２の第１の圧電体領域１０６の厚みをｔ２１、面積をＳ２１とし、第２の圧電体領域１０７の厚みをｔ２２、Ｓ２２とし、第１の電極１０３の厚みをｔｍ２１とし、第２の電極１０４の厚みをｔｍ２２とする。また、圧電体層１０２の密度をρｐ、第１の電極１０３、第２の電極１０４の密度をρｍとする。
【００７７】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態について図１７を用いて説明する。この実施形態では、周波数調整の効果について確認した。直径０．６〜１．０ｍｍ、厚さ１００〜１５０μｍのＳｉ基板１０１の中央に６０〜１００μｍの振動空間１０５を設けた。その上に厚さ０．１〜０．３μｍの絶縁層１１４として熱酸化したＳｉＯ2を形成し、その上に下部電極１０４としてＭｏを形成し、その上に圧電体層１０２としてＡＩＮを形成し、その上に上部電極１０３としてＭｏを形成した。共振周波数１．９ＧＨｚを使用する場合、上部電極１０３と圧電体１０２と下部電極１０４の厚さを、例えば、上部電極１０３：０．５μｍ／圧電体１０２：０．８μｍ／下部電極１０４：０．５μｍとした。また、圧電体１０２と下部電極１０４の直径を１００μｍ、上部電極１０３の直径を５０μｍとした。上部電極１０３をマスクとして、圧電体層１０２をエッチングし、深さ０．１μｍの切除で、１００ｋＨｚ程度の微調ができた。これは線形で効いてくるものではなく、平面方向の形状、電極材料、電極／圧電体厚さの比によって周波数変動量は大きく変わる。この実施形態では切除部１１５は０．３μｍの深さとした。
【００７８】
従来技術においても電極をエッチングにてパターン形成する際には、数１０ｎｍ程度の圧電体層１０２（ＡＩＮ）は除去される場合があるが、共振周波数の変動は数ｋＨｚオーダーである。したがって、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの調整を可能とする本実施形態の範囲とは大きく異なる。
【００７９】
上記のように本実施形態では、積極的にＡＩＮをエッチングすることにより、周波数を調整することを目的とするものであり、電極形成を行った後に、積極的に共振器の一部をエッチングする。したがって、エッチング深さは１０ｎｍ以上が好ましい。逆に、あまり大きくエッチングすると、エッチング端面に起因するスプリアスが発生、または、圧電薄膜表面の結晶性劣化が顕著になるなどの影響がでるため、例えば、中心部の圧電薄膜の厚さの半分以下であることが好ましい。
【００８０】
これを確認するため、圧電体のエッチング深さと周波数調整効果及びスプリアスの発現を検討した。その結果を次の表２に示す。表２において、初期圧電体薄膜の厚さ（８００ｎｍ）を１とした場合のエッチング量を％表示する。
【００８１】
【表２】
2005033775.tif 000004
【００８２】
表２から明らかなとおり、圧電体のエッチング深さは１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲が好ましいことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態１の電子部品における共振子の断面図。
【図２】同、電子部品における共振子の断面図（領域を説明する図）。
【図３】Ａ−Ｆは、同電子部品の製造方法の工程図。
【図４】本発明の実施形態２の電子部品における共振子の断面図。
【図５】同、電子部品における共振子の断面図（領域を説明する図）。
【図６】Ａ−Ｂは、同電子部品の製造方法を説明する図。
【図７】本発明の実施形態４の電子部品の断面図。
【図８】Ａ−Ｆは、同電子部品の製造方法の工程図。
【図９】本発明の実施形態５の電子部品の断面図。
【図１０】Ａ−Ｆは、同電子部品の製造方法を説明する図。
【図１１】従来の比較例を説明する図。
【図１２】本発明の実施形態３の電子部品の製造方法を説明する図。
【図１３】本発明の実施形態１の電子部品における共振子の断面図。
【図１４】本発明の実施形態１の電子部品における別の共振子の断面図。
【図１５】本発明の実施形態４の電子部品の説明図。
【図１６】同、電子部品の説明図。
【図１７】本発明の実施形態６の電子部品の説明図。
【図１８】従来例の電子部品における共振子の説明図。
【図１９】従来例の電子部品における共振子の説明図。
【図２０】従来例の電子部品における共振子の説明図。
【符号の説明】
【００８４】
１０１  基板
１０２  圧電体層
１０３  第１の電極
１０４  第２の電極
１０５  振動空間
１０６  第１の圧電体領域
１０７  第２の圧電体領域
１０８  圧電体支持領域
１０９  マスキング材（電極エッチング用）
１１０  マスキング材（圧電体層エッチング用）
２０１  共振子
２０２  共振子（高周波側）
２０３  共振子（低周波側）
【図１】
2005033775.tif 000005
【図２】
2005033775.tif 000006
【図３】
2005033775.tif 000007
【図４】
2005033775.tif 000008
【図５】
2005033775.tif 000009
【図６】
2005033775.tif 000010
【図７】
2005033775.tif 000011
【図８】
2005033775.tif 000012
【図９】
2005033775.tif 000013
【図１０】
2005033775.tif 000014
【図１１】
2005033775.tif 000015
【図１２】
2005033775.tif 000016
【図１３】
2005033775.tif 000017
【図１４】
2005033775.tif 000018
【図１５】
2005033775.tif 000019
【図１６】
2005033775.tif 000020
【図１７】
2005033775.tif 000021
【図１８】
2005033775.tif 000022
【図１９】
2005033775.tif 000023
【図２０】
2005033775.tif 000024