(57)【要約】【課題】圧電膜の電気機械結合係数の向上が可能な薄膜圧電素子を提供する。【解決手段】基板１１上の非晶質金属膜２２と、非晶質金属膜２２の上で、非晶質金属膜２２表面に垂直な方向に配向した圧電膜１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の非晶質金属膜と、
前記非晶質金属膜の上で、前記非晶質金属膜表面に垂直な方向に配向した圧電膜
とを備えることを特徴とする薄膜圧電素子。
【請求項２】
前記圧電膜が、前記非晶質金属膜の表面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電素子。
【請求項３】
前記非晶質金属膜及び前記圧電膜の間に配向性金属膜を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電素子。 
【請求項４】
前記配向性金属膜が、面心立方格子金属及び体心立方格子金属のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の薄膜圧電素子。  
【請求項５】
前記圧電膜の表面に設けられた上部金属膜を、更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子。
【請求項６】
前記非晶質金属膜が、アルミニウムタンタル合金であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子。
【請求項７】
前記圧電膜が、窒化アルミニウム及び酸化亜鉛のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子。
【請求項８】
対向する前記非晶質金属膜及び前記上部金属膜と、前記非晶質金属膜及び前記上部金属膜の間の前記圧電膜とで規定される領域が、前記基板から離間して空中に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子。
【請求項９】
前記非晶質金属膜は、一端が前記基板上に固定され、他端が前記基板表面から離間して空中に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子。
【請求項１０】
前記他端が、前記基板表面に配置された固定電極と対向することを特徴とする請求項９に記載の薄膜圧電素子。
【請求項１１】
基板上に非晶質金属膜を形成し、
前記非晶質金属膜の上に、前記非晶質金属膜表面に垂直な方向に配向する圧電膜を形成し、
前記圧電膜の表面に前記圧電膜を挟んで前記非晶質金属膜と対向する上部金属膜を形成する
ことを含むことを特徴とする薄膜圧電素子の製造方法。
【請求項１２】
前記圧電膜を形成する前に前記非晶質金属膜表面に配向性金属膜を形成することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜圧電素子の製造方法。
【請求項１３】
前記配向性金属膜が、面心立方格子金属及び体心立方格子金属のいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の薄膜圧電素子の製造方法。
【請求項１４】
前記非晶質金属を形成する前に、前記基板の上に高音響インピーダンスを有する第１の音響インピーダンス層、及び低音響インピーダンスを有する第２の音響インピーダンス層を交互に積層した音響反射層を形成することを、更に含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の音響インピーダンス層は、対向する前記非晶質金属膜及び前記上部金属膜と、前記非晶質金属膜及び前記上部金属膜の間の前記圧電膜とで規定される共振部で励振されたバルク音響波の波長の約１／４の厚さであることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜圧電素子の製造方法。
【請求項１６】
前記非晶質金属膜を形成する前に、前記基板の上に犠牲層を形成し、
前記上部金属層を形成後に、前記犠牲層を選択的に除去する
ことを、更に含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の薄膜圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体を用いた薄膜圧電素子に関し、特に、高周波帯域で用いられる薄膜圧電素子及び薄膜圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとする移動体通信機器、コンピュータ間のデータを高速に転送する無線ローカルエーリアネットワーク（ＬＡＮ）システム等の無線通信システムでは、ＧＨｚ以上の高周波数帯を利用する。このような無線通信システム等の高周波数帯電子機器に用いられる高周波（ＲＦ）素子として、薄膜圧電素子が注目されている。薄膜圧電素子として、例えば、共振器、可変キャパシタ、あるいはマイクロスイッチ等が望まれている。特に、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術による薄膜圧電素子は、金属・絶縁膜・半導体（ＭＩＳ）集積回路（ＩＣ）等の半導体装置の製造工程と同様、薄膜微細加工により製造される。したがって、ＭＥＭＳ薄膜圧電素子及び半導体デバイスを同一の半導体基板上に集積化することが可能である。
【０００３】
例えば、高周波数帯共振器として、弾性表面波（ＳＡＷ）素子が一般に用いられている。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。
【０００４】
ＳＡＷ素子に代り、近年注目を集めている共振器として、圧電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。圧電膜を用いたＦＢＡＲは、バルク音響波（ＢＡＷ）素子等とも称せられている。ＦＢＡＲでは、共振周波数は、圧電体の音速及び膜厚によって定まる。例えば、圧電膜が、通常１〜２μｍの膜厚で２ＧＨｚ帯に、また０．４−０．８μｍの膜厚で５ＧＨｚ帯に対応する。更に、圧電膜を薄膜化することにより、数十ＧＨｚまでの高周波数化が可能である。
【０００５】
ＦＢＡＲを利用した梯子型フィルタが、移動体通信機のＲＦフィルタとして利用できることが非特許文献１に開示されている。梯子型フィルタでは、複数個のＦＢＡＲが直列及び並列接続されるように配列されている。また、ＦＢＡＲは、容量可変キャパシタ及び増幅器と組み合わ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。
【０００６】
現行の代表的なＦＢＡＲの構造においては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の圧電膜が、対向する下部及び上部電極の間に挟まれている。高性能化のため、ＦＢＡＲの共振子は、空洞の上に浮かして配置される。空洞を有するＦＢＡＲの製造工程が開示されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に異方性エッチングにより窪みが形成される。次に、エッチングしやすい犠牲層、例えば、ホウ素及びリンをドープしたシリケートガラス（ＢＰＳＧ）が窪みの中に埋め込まれ平坦化される。平坦化された犠牲層上に下部電極、圧電膜、上部電極が順に堆積される。その後、犠牲層上に形成された上部電極から犠牲層に達するまで穴が穿けられる。選択エッチングにより犠牲層が除去されて空洞が形成される。
【０００７】
ＦＢＡＲに用いる圧電膜の圧電特性は、配向性に依存する。例えば、ＡｌＮ圧電膜では、ＡｌＮ結晶のｃ軸配向半値幅と電気機械結合係数との間に強い相関があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。良好な圧電特性を得るために、六方晶系のＡｌＮ圧電膜のｃ軸方向が下部及び上部電極の対向する方向に沿って配向するように形成する必要がある。しかし、犠牲層の上に形成されるＡｌＮ圧電膜の配向性には限界があり、電気機械結合係数が小さい問題がある。
【０００８】
圧電結晶の配向性を上げるために、ＡｌＮ圧電膜を基板上にエピタキシャル成長させてＦＢＡＲを製造する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された方法では、（１１１）配向のＳｉ基板上にＡｌＮ圧電膜が（０００１）方位、即ちｃ軸方向にエピタキシャル成長されている。ＡｌＮ圧電膜上に上部電極が作成される。その後、ＡｌＮ圧電膜が露出されるまで基板の裏面側からＳｉ基板が異方性エッチングされてビアホールが形成される。ＡｌＮ圧電膜が露出された後、基板裏面側から下部電極が作成される。このようにして、エピタキシャルＡｌＮ圧電膜を使用した共振子が空洞上に形成されている。
【０００９】
上記したＦＢＡＲの製造方法では、ＡｌＮ圧電膜をｃ軸配向させるため、（１１１）方位のＳｉ基板を使う必要がある。一般的な半導体装置の製造で使用される（１００）方位のＳｉ基板とは異なっている問題もある。
【００１０】
また、容量可変キャパシタ、あるいはマイクロスイッチ等の薄膜圧電素子では、基板上の空中で一端が支持されたアクチュエータの梁に設けられた可動電極、及びアクチュエータに対向する基板表面上に設けられた固定電極を備える。アクチュエータは、可動電極と固定電極の間の距離を変化させる。駆動力として、圧電膜の電歪効果あるいは逆圧電効果を用いる圧電アクチュエータが検討されている。
【００１１】
大きな電歪効果を有する圧電膜として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が知られている。ＰＺＴにおいて、良質の膜質を得るには室温で成膜した後６００℃程度でアニールする必要がある。アニールにより体積収縮が生じるので、ＰＺＴ圧電膜の残留歪は必然的に大きくなってしまう。圧電アクチュエータは、空中に支持され、上下電極に挟まれた圧電層を含む、長く薄い梁構造を有する。このため、残留歪によりＰＺＴ圧電膜に生じる反りを抑制することが困難となる。
【００１２】
ＡｌＮやＺｎＯ等の圧電膜は、室温付近で成膜が可能であるので、ＰＺＴ圧電膜に比べて成膜条件によって残留応力の精密な制御が可能である。しかし、ＡｌＮやＺｎＯ等は、電歪効果がＰＺＴに比較して小さい。したがって、圧電膜の電気機械結合係数が小さく、圧電アクチュエータの駆動範囲が不十分となる可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−６９５９４号広報
【特許文献２】特開２００１−９４３７３号広報
【非特許文献１】ラジャン・エス・ナイク他（Rajan S. Naik et al.），"ＡｌＮ膜質を変化させた場合のバルク，ｃ軸電気機械結合係数の測定（Measurements of Bulk, c-Axis Electromechanical Coupling Constant as a Function of AlN Film Quality）"，アイ・イー・イー・イー  トランザクション・オン・ウルトラソニックス，フェロエレクトリックス，アンド・フリクェンシ・コントロール（IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control）, ２０００年１月，第４７巻，第１号，ｐ．２９２−２９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、圧電膜の電気機械結合係数の向上が可能な薄膜圧電素子及び薄膜圧電素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、（イ）基板上の非晶質金属膜と、（ロ）非晶質金属膜の上で、非晶質金属膜表面に垂直な方向に配向した圧電膜とを備える薄膜圧電素子であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第２の態様は、（イ）基板上に非晶質金属膜を形成し、（ロ）非晶質金属膜の上に、非晶質金属膜表面に垂直な方向に配向する圧電膜を形成し、（ハ）圧電膜の表面に圧電膜を挟んで非晶質金属膜と対向する上部金属膜を形成することを含む薄膜圧電素子の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧電膜の電気機械結合係数の向上が可能な薄膜圧電素子及び薄膜圧電素子の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。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。また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。
【００１８】
本発明の第１及び第２の実施例に係る薄膜圧電素子に用いる圧電膜１５は、図１に示すように、基板１１上に設けられた非晶質金属膜２２の下地層の表面に設けられる。圧電膜１５には、ＡｌＮ、ＺｎＯ等の圧電体が用いられる。基板１１には、Ｓｉ等の半導体基板が用いられる。非晶質金属膜２２には、アルミニウムタンタル（ＡｌxＴａ1-x）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ2）等の金属が用いられる。なお、ＡｌxＴａ1-x合金に対して、Ｘ線回折（ＸＲＤ）や反射電子回折（ＲＨＥＥＤ）等により、例えばスパッタ等により室温近傍で成膜した場合、Ａｌ組成ｘが、約０．１から約０．９の範囲で非晶質化していることが確認されている。
【００１９】
圧電膜１５の性能は、圧電効果の大きさの指標である電気機械結合係数ｋt2、及び共振周波数における機械的な振動の鋭さの指標である品質係数Ｑ等で表すことができる。圧電膜１５の電気機械結合係数を上げるには、圧電結晶の分極軸を圧電膜１５の厚み方向に揃えることが重要となる。また、高純度の圧電結晶を用いて、圧電膜の結晶方位を分極方向に揃えることで、大きな品質係数Ｑが得られる。
【００２０】
例えば、薄膜圧電素子を用いたＲＦフィルタやＶＣＯでは、圧電膜の電気機械結合係数が大きいほど広帯域化ができる。品質係数Ｑは、ＲＦフィルタの挿入損失及びＶＣＯの発振の純度に関連している。品質係数Ｑには、弾性波を吸収するような多様な現象が関係する。また、圧電アクチュエータでは、圧電膜の電気機械結合係数が大きいほど駆動範囲が増大するため、アクチュエータの低電圧駆動や広い可変範囲が実現できる。
【００２１】
圧電膜１５として用いるＡｌＮ或いはＺｎＯ等の圧電結晶は六方晶系に属する。六方晶系の結晶は、本来ｃ軸配向しやすい性質を有している。圧電結晶の分極方向であるｃ軸、即ち、（０００１）方向に圧電膜１５を単一配向させることによって分極軸を揃えることができる。その結果、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。
【００２２】
種々の下地層の上にＡｌＮ及びＺｎＯ圧電膜を成膜して、圧電膜の配向性がＸ線回折（ＸＲＤ）等を用いて評価されている。下地層及び圧電膜は、マグネトロンスパッタ等により、室温で堆積されている。圧電膜の膜厚は、約５００ｎｍである。図２に示すように、Ａｌ0.4Ｔａ0.6非晶質金属膜を下地層とした試料Ａ及びＢでは、ＡｌＮ圧電膜及びＺｎＯ圧電膜は、それぞれ配向半値幅が２．３°及び２．６°でｃ軸方向に高配向している。また、ＴｉＢ2非晶質金属膜を下地層とした試料Ｃ及びＤでは、ＡｌＮ圧電膜及びＺｎＯ圧電膜は、それぞれ配向半値幅が１．９°及び１．８°でｃ軸方向に高配向している。
【００２３】
また、酸化シリコン（ＳｉＯ2）及びアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の非晶質絶縁層を下地層に使用した試料Ｅ〜試料Ｈでは、ＡｌＮ圧電膜及びＺｎＯ圧電膜は、ｃ軸配向している。配向半値幅は、４．１°〜５．１°と、試料Ａ〜試料Ｄに比べて広く配向性が劣っている。更に、Ａｌ多結晶金属や多結晶Ｓｉ半導体（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を下地層とした試料Ｉ〜試料Ｌでは、ＡｌＮ圧電膜及びＺｎＯ圧電膜は、単一配向せずに多結晶膜になってしまう。このように、非晶質金属下地層が圧電膜の高配向化に及ぼす効果は非常に大きい。
【００２４】
多結晶金属の表面は、種々の方位を有する結晶面から構成され、且つ、結晶粒に依存した凹凸などが存在することが多い。これに対し、非晶質金属は、表面が均一な非晶質で形成されている。また、表面粗さ計や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等で検出される二乗平均粗さは、多結晶金属表面では、３ｎｍ以上であるのに対し、非晶質金属表面では、３ｎｍ以下である。このように、非晶質金属では、極めて平坦で一様な表面が得られるため、ＡｌＮ或いはＺｎＯ等の六方晶結晶の有する本来の晶癖面であるｃ面[０００１]に配向して層が成長し易くなる。その結果、非晶質金属膜上に形成されるＡｌＮ或いはＺｎＯ等の圧電膜の配向性の向上が可能となる。
【００２５】
また、基板表面の下地層或いは犠牲層として通常使用されるＳｉＯ2等の非晶質絶縁層と比較すると、一般に非晶質金属の表面エネルギーが非晶質絶縁層よりも大きい。非晶質金属膜の上に成長する結晶が層状成長して表面のエネルギーを下げようとする性質がある。そのため、非晶質金属膜上では、更に配向性が向上するものと考えられる。
【００２６】
また、図３に示すように、非晶質金属膜２２の下地層表面に設けられた配向性金属膜２３の表面に圧電膜１５が積層されている。配向性金属膜２３は、非晶質金属膜２２表面上では高配向して成膜される。配向性金属膜２３としては、（１１１）方位の晶癖面に高配向可能なＡｌ、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀(Ａｇ)、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び白金（Ｐｔ）等の面心立方格子（ｆｃｃ）金属、（１１０）方位の晶癖面に高配向可能なモリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）等の体心立方格子（ｂｃｃ）金属等を利用することが可能である。高配向したＡｌ（１１１）、Ｃｕ（１１１）、Ａｕ（１１１）、Ａｇ（１１１）、Ｉｒ（１１１）、Ｎｉ（１１１）、Ｐｔ（１１１）、Ｍｏ（１１０）、及びＷ（１１０）等の配向性金属膜２３の上に、配向性を受け継いでＡｌＮ（０００１）、或いはＺｎＯ（０００１）等の高配向圧電膜１５を形成することが可能である。
【００２７】
種々の下地層の上にＡｌ金属膜及びＡｌＮ圧電層を成膜して、圧電膜の配向性がＸＲＤ等により評価されている。下地層、金属膜及び圧電膜は、全てマグネトロンスパッタにより、室温で堆積されている。圧電膜の膜厚は、約５００ｎｍである。図４に示すように、Ａｌ0.4Ｔａ0.6非晶質金属膜を下地層とした試料Ｍでは、Ａｌ金属膜及びＡｌＮ圧電膜は、それぞれ配向半値幅が１．０°及び１．５°で（１１１）及びｃ軸方向に高配向している。また、ＴｉＢ2非晶質金属膜を下地層とした試料Ｎでは、Ａｌ金属膜及びＡｌＮ圧電膜は、それぞれ配向半値幅が１．６°及び１．９°で（１１１）及びｃ軸方向に高配向している。
【００２８】
また、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3等の非晶質絶縁層を下地層に使用した試料Ｏ及び試料Ｐでは、Ａｌ金属膜は、配向半値幅が４．２°及び４．０°で（１１１）配向し、ＡｌＮ圧電膜は、配向半値幅が４．６°及び４．１°でｃ軸配向している。試料Ｏ及び試料ＰのＡｌ金属膜及びＡｌＮ圧電膜の配向半値幅は、試料Ｍ及び試料Ｎに比べて広く配向性が劣っている。更に、Ａｌ多結晶金属やｐｏｌｙ−Ｓｉを下地層とした試料Ｑ及び試料Ｒでは、Ａｌ金属膜及びＡｌＮ圧電膜は、単一配向せずに無配向もしくは低配向の多結晶膜になってしまう。
【００２９】
このように、非晶質金属膜２２と圧電膜１５の間に高配向配向性金属膜２３を介在させることにより、圧電膜を更に高配向させることが可能となる。
【００３０】
（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素子は、図５に示すように、基板１１表面に設けられた非晶質金属膜２２の下部電極１４と、下部電極１４の表面に設けられた圧電膜１５と、圧電膜１５の表面に設けられた上部電極（上部金属膜）１６とを備える。下部及び上部電極１４、１６の対向する領域と、対向する下部及び上部電極１４、１６で挟まれた圧電膜１５とで共振部２０が規定される。
【００３１】
また、図６に示すように、基板１１の上に設けられた空洞１７を挟んでバリア層１３が設けられている。共振部２０は、空洞１７上に配置されている。下部電極１４は、基板１１表面からバリア層１３表面上に延在して設けられている。例えば、基板１１は、約１０００Ω・ｃｍ以上の高抵抗のＳｉ半導体基板等である。バリア層１３は、ＳｉＯ2膜等である。下部電極１４は、ＡｌＴａ等の非晶質金属膜である。圧電膜１５は、ＡｌＮ等である。上部電極１６は、Ａｌ等の金属膜である。
【００３２】
共振部２０の圧電膜１５では、下部電極１４あるいは上部電極１６に印加された高周波信号で励振されたバルク音響波の共振により、高周波信号が伝達される。例えば、下部電極１４から印加されたＧＨｚ帯域の高周波信号は、共振部２０の圧電膜１５を介して上部電極１６に伝達される。非晶質金属の下部電極１４上では、圧電膜１５が圧電結晶の分極方向であるｃ軸に高配向する。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。
【００３３】
第１の実施の形態によれば、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数Ｑを向上させることが可能となる。その結果、薄膜圧電素子の共振部２０の良好な共振特性を実現することが可能となる。
【００３４】
次に、第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図７〜図１０に示す工程断面図を用いて説明する。ここで、説明に使用する工程断面図には、図５に示したＡ−Ａ線に相当する断面が示されている。
【００３５】
ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ｓｉ等の基板１１の表面に、例えばストロンチウム・ルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ3）層を約１μｍの厚さで成膜する。図７に示すように、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング等により、ＳｒＲｕＯ3層を選択的に除去して犠牲層１２を形成する。その後、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、犠牲層１２が形成された基板１１の表面に、例えばＳｉＯ2層を約５０ｎｍの厚さで成膜する。フォトリソグラフィ及びウェットエッチング等により、ＳｉＯ2層を選択的に除去してバリア層１３を形成する。
【００３６】
ＲＦマグネトロンスパッタ等により、基板１１上に、Ａｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属層を成膜する。図８に示すように、フォトリソグラフィ及びフッ化物系ガスを使用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により、非晶質金属層を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００３７】
反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、基板１１上に、ＡｌＮ等の圧電体層を１．４μｍの厚さで成膜する。図９に示すように、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、圧電体層を選択的に除去して、下部電極１４の一端を覆うように圧電膜１５を形成する。その後、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、基板１１上に、Ａｌ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、金属層を選択的に除去して、圧電膜１５で覆われた下部電極１４の一端側に延在するように上部電極１６を形成する。
【００３８】
また、図１０に示すように、例えば３％の濃度の硝酸セリウムアンモニウム（Ｃｅ（ＮＨ4（ＮＯ3）6）等を用いたエッチングにより、犠牲層１２が基板１１上で露出されている部分（図示省略）から、犠牲層１２を選択的に除去して空洞１７を形成する。このようにして、図６に示したように、空洞１７上に下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６を有する共振部２０が形成される。
【００３９】
第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法では、下部電極１４として非晶質金属膜が用いられている。共振部２０において、圧電膜１５は下部電極１４表面に成膜される。その結果、共振部２０の圧電膜１５は、分極方向であるｃ軸に高配向する。
【００４０】
製造された薄膜圧電素子の周波数特性が、ネットワークアナライザ等により測定されている。例えば、第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の共振周波数は、約２．１ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は６．４％、品質係数Ｑは、共振点で７００、反共振点で６２０である。電気機械結合係数及び品質係数Ｑは、エピタキシャル成長した単結晶圧電膜を用いた薄膜圧電素子に比べ、同程度であることが確認されている。このように、第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、良好な圧電特性が実現されている。
【００４１】
第１の実施の形態によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【００４２】
（第１の実施の形態の第１の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子は、図１１に示すように、基板１１表面の絶縁膜３２の上に設けられた下部電極１４と、下部電極１４の表面に設けられた圧電膜１５と、圧電膜１５の表面に設けられた上部電極１６とを備える。絶縁膜３２表面に設けられた非晶質金属膜２２及び下部電極１４の間の空洞１７上に共振部２０が配置されている。絶縁膜３２は、ＳｉＯ2膜、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜、あるいはＳｉＯ2膜及びＳｉ3Ｎ4膜の複合膜等である。下部電極１４は、Ｍｏ等の配向金属膜である。非晶質金属膜２２は、ＡｌＴａ等である。上部電極１６は、Ｍｏ等の金属膜である。
【００４３】
第１の実施の形態の第１の変形例では、非晶質金属膜２２が空洞１７を挟んで高配向金属膜の下部電極１４と対向する様に設けられている点が、第１の実施の形態とは異なる。他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００４４】
例えば、非晶質金属膜２２上に、下部電極１４に用いる金属材料に対して選択的にエッチング可能なＡｌ等の金属を設ける。非晶質金属膜２２上では、Ａｌ金属膜は、非晶質金属膜２２の表面に垂直な方向で(１１１)方位に高配向させることができる。下部電極１４に用いるＭｏは、（１１１）配向のＡｌ金属膜上で、（１１０）方位に高配向する。（１１０）高配向の下部電極１４上で、圧電膜１５が圧電結晶の分極方向であるｃ軸に高配向する。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。
【００４５】
次に、第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図１２〜図１６に示す工程断面図を用いて説明する。
【００４６】
図１２に示すように、熱酸化等により、基板１１の表面にＳｉＯ2等の絶縁膜３２を約１μｍの厚さで形成する。ＲＦマグネトロンスパッタ等により、絶縁膜３２の表面にＡｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属膜２２を０．２μｍの厚さで成膜する。
【００４７】
ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ａｌ等の金属層を約１μｍの厚さで成膜する。図１３に示すように、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、Ａｌ金属層を選択的に除去して犠牲層１２ａを形成する。
【００４８】
ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ｍｏ等の金属層を成膜する。図１４に示すように、フォトリソグラフィ及びフッ化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、Ｍｏ金属層を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００４９】
反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、ＡｌＮ等の圧電体層を約１．４μｍの厚さで成膜する。図１５に示すように、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、ＡｌＮ圧電体層を選択的に除去して圧電膜１５を形成する。更に、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、圧電膜１５上にＭｏ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、Ｍｏ金属層を選択的に除去して上部電極１６を形成する。
【００５０】
図１６に示すように、例えば約１０％の濃度の塩酸等を用いたウェットエッチングにより、Ａｌ犠牲層が基板上に露出している部分（図示省略）から、犠牲層１２ａを選択的に除去して空洞１７を形成する。このようにして、図１１に示したように、空洞１７上に下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６を有する共振部２０が形成される。
【００５１】
第１の実施の形態の第１の変形例では、非晶質金属膜２２上の犠牲層１２ａを高配向膜とすることにより、共振部２０の周辺部でも高配向化した圧電膜１５が形成される。その結果、空洞１７上の全域で圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することができ、圧電膜１５の機械的強度を向上することが可能となる。
【００５２】
このようにして製造された薄膜圧電素子の周波数特性が測定されている。例えば、共振周波数は２．１ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は６．５％、品質係数Ｑは共振点で８００、反共振点で７５０と、電気機械結合係数及び品質係数Ｑが向上している。このように、第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、更に良好な圧電特性が実現されている。
【００５３】
第１の実施の形態の第１の変形例によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【００５４】
（第１の実施の形態の第２の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子は、図１７に示すように、絶縁膜３２表面に設けられた非晶質金属膜２２と、非晶質金属膜２２表面に設けられた配向性金属膜２３とを有する下部電極１４を備える。また、下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６は、空洞１７ａが設けられた基板１１及び絶縁膜３２により支持されている。共振部２０は、空洞１７ａ上に配置された下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６で規定される。空洞１７ａは、基板１１の裏面から絶縁膜３２に向かって開口幅が狭くなるような傾斜側壁を有する。
【００５５】
下部電極１４の非晶質金属膜２２は、例えばＡｌＴａ等である。配向性金属膜２３は、非晶質金属膜２２の表面に垂直な方向に（１１１）配向したＡｌ等の配向金属膜である。
【００５６】
第１の実施の形態の第２の変形例では、絶縁膜３２表面において、非晶質金属膜２２及び配向性金属膜２３を有する下部電極１４が基板１１及び絶縁膜３２に設けられた空洞１７ａ上に配置されている点が、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の第１の変形例と異なる。他の構成は、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の第１の変形例と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００５７】
第１の実施の形態の第２の変形例では、下部電極１４の非晶質金属膜２２上に、例えば（１１１）方位に配向したＡｌ等の配向性金属膜２３が設けられている。配向した配向性金属膜２３上に設けられる圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができる。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。また、下部電極１４は、空洞１７ａ全面を越えて絶縁膜３２上に延在しているため、構造的に圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。また、空洞１７ａの上方では、圧電膜１５に下部電極１４の端部による段差が形成されない。したがって、共振部２０の近傍で、圧電膜１５の配向性の劣化が防止され、薄膜圧電素子の共振特性において、スプリアス振動の発生を抑制することが可能となる。
【００５８】
次に、第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図１８〜図２１に示す工程断面図を用いて説明する。
【００５９】
図１８に示すように、熱酸化等により、基板１１の表面にＳｉＯ2等の絶縁膜３２を１μｍの厚さで形成する。ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ａｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属膜２２を約０．２μｍの厚さで成膜する。
【００６０】
図１９に示すように、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ａｌ等の配向性金属膜２３を成膜する。フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスあるいはフッ化物系ガスを用いたＲＩＥ等により、配向性金属膜２３及び非晶質金属膜２２を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００６１】
図２０に示すように、反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、ＡｌＮ等の圧電膜１５を１．７μｍの厚さで成膜する。フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、圧電膜１５を選択的に除去する。更に、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、圧電膜１５上にＡｌ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、Ａｌ金属層を選択的に除去して上部電極１６を形成する。
【００６２】
フォトリソグラフィ及びエッチング等により、基板１１の裏面の絶縁膜３２を選択的に除去して、下部電極１４の下方に基板１１の裏面が露出した開口部を形成する。図２１に示すように、異方性エッチング等により、裏面の開口部をマスクとして、露出した基板１１を選択的に除去して開口部を形成する。フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）溶液を用いたウェットエッチング等により、基板１１の開口部を介して、下部電極１４下の絶縁膜３２を選択的に除去して空洞１７ａを形成する。このようにして、図１７に示したように、空洞１７ａ上に下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６を有する共振部２０が形成される。
【００６３】
第１の実施の形態の第２の変形例では、絶縁膜３２表面に平坦な非晶質金属膜２２が成膜される。平坦な非晶質金属膜２２表面には、Ａｌ等の配向性金属膜２３を（１１１）方位に高配向させて成膜することができる。その結果、圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することが可能となる。また、下部電極１４が空洞１７ａを覆うように形成されているため、圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。また、下部電極１４の端部は、空洞１７ａの上方の領域からはずれている。したがって、空洞１７ａの上方で圧電膜１５を高配向で均一に成膜することが可能となる。
【００６４】
このようにして製造された薄膜圧電素子の周波数特性が測定されている。例えば、共振周波数は２．１ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は６．８％、品質係数Ｑは共振点で９５０、反共振点で９００と、電気機械結合係数及び品質係数Ｑが向上している。このように、第１の実施例の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、良好な圧電特性が実現されている。
【００６５】
第１の実施の形態の第２の変形例によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【００６６】
（第１の実施の形態の第３の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子は、図２２に示すように、絶縁膜３２表面に設けられた非晶質金属膜２２と、非晶質金属膜２２表面に設けられた配向性金属膜２３とを有する下部電極１４を備える。また、下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６は、空洞１７ｂを有する基板１１及び絶縁膜３２により支持されている。共振部２０は、空洞１７ｂ上に配置された下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６で規定される。空洞１７ｂは、基板１１の裏面から絶縁膜３２に向かって、ほぼ垂直な側壁を有する。
【００６７】
下部電極１４の非晶質金属膜２２は、例えばＡｌＴａ等である。配向性金属膜２３は、非晶質金属膜２２の表面に垂直な方向に（１１１）配向したＰｔ等の配向金属膜である。
【００６８】
第１の実施の形態の第３の変形例では、絶縁膜３２表面において、非晶質金属膜２２及び配向性金属膜２３を有する下部電極１４が基板１１及び絶縁膜３２に設けられた空洞１７ｂ上に配置されている点が、第１の実施の形態の第２の変形例と異なる。他の構成は、第１の実施の形態の第２の変形例と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００６９】
第１の実施の形態の第３の変形例では、下部電極１４の非晶質金属膜２２上に、例えば（１１１）方位に配向したＰｔ等の配向性金属膜２３が設けられている。配向した配向性金属膜２３上に設けられる圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができる。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。また、下部電極１４は、空洞１７ｂ全面を越えて絶縁膜３２上に延在しているため、構造的に圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。また、空洞１７ｂの上方では、圧電膜１５に下部電極１４の端部による段差が形成されない。したがって、共振部２０の近傍で、圧電膜１５の配向性の劣化が防止され、薄膜圧電素子の共振特性において、スプリアス振動の発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
次に、第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図２３〜図２６に示す工程断面図を用いて説明する。
【００７１】
図２３に示すように、熱酸化等により、基板１１の表面にＳｉＯ2等の絶縁膜３２を１μｍの厚さで形成する。ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ａｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属膜２２を約０．２μｍの厚さで成膜する。
【００７２】
ＲＦマグネトロンスパッタ等によりＰｔ等の金属層を成膜する。図２４に示すように、フォトリソグラフィ及び塩素物系ガスあるいはフッ化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、金属層及び非晶質金属膜２２を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００７３】
反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、ＡｌＮ等の圧電体層を１．７μｍの厚さで成膜する。図２５に示すように、フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、ＡｌＮ圧電体層を選択的に除去して圧電膜１５を形成する。更に、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、圧電膜１５上にＰｔ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、Ｐｔ金属層を選択的に除去して上部電極１６を形成する。
【００７４】
基板１１の裏面の絶縁膜３２から基板１１の厚さが約２００μｍとなるまで研磨する。図２６に示すように、フォトリソグラフィ及びフッ化物系ガスを用いたＲＩＥ等により、基板１１を選択的に且つ垂直に除去して開口部を形成する。ＮＨ4Ｆ溶液を用いたウェットエッチング等により、基板１１の開口部を介して、下部電極１４下の絶縁膜３２を選択的に除去して空洞１７ｂを形成する。このようにして、図２２に示したように、空洞１７ｂ上に下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６を有する共振部２０が形成される。
【００７５】
第１の実施の形態の第３の変形例では、絶縁膜３２表面に平坦な非晶質金属膜２２が成膜される。平坦な非晶質金属膜２２表面には、Ｐｔ等の配向性金属膜２３を（１１１）方位に高配向させて成膜することができる。その結果、圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することが可能となる。また、下部電極１４が空洞１７ｂを覆うように形成されているため、圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。また、下部電極１４の端部は、空洞１７ｂの上方の領域からはずれている。したがって、空洞１７ｂの上方で圧電膜１５を高配向で均一に成膜することが可能となる。
【００７６】
このようにして製造された薄膜圧電素子の周波数特性が測定されている。例えば、共振周波数は２．１ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は６．７％、品質係数Ｑは共振点で９００、反共振点で９５０と、電気機械結合係数及び品質係数Ｑが向上している。このように、第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、良好な圧電特性が実現されている。
【００７７】
第１の実施の形態の第３の変形例によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【００７８】
（第１の実施の形態の第４の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子は、図２７に示すように、基板１１に設けられた空洞１７上に延在する非晶質金属膜２２と、非晶質金属膜２２表面に設けられた配向性金属膜２３とを有する下部電極１４を備える。共振部２０は、空洞１７上に配置され、対向する下部及び上部電極１４、１６と、下部及び上部電極１４、１６の間の圧電膜１５で規定される。
【００７９】
下部電極１４の非晶質金属膜２２は、例えばＡｌＴａ等である。配向性金属膜２３は、非晶質金属膜２２の表面に垂直な方向に（１１１）配向したＰｔ等の配向金属膜である。
【００８０】
第１の実施の形態の第４の変形例では、下部電極１４の一端が、基板１１に設けられた空洞１７上に配置されている点が、第１の実施の形態の第２及び第３の変形例と異なる。他の構成は、第１の実施の形態の第２及び第３の変形例と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００８１】
第１の実施の形態の第４の変形例では、下部電極１４の非晶質金属膜２２上に、例えば（１１１）方位に配向したＰｔ等の配向性金属膜２３が設けられている。配向した配向性金属膜２３上に設けられる圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができる。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。また、下部電極１４の一端が、空洞１７上に配置されているため、共振部２０以外の領域で、圧電膜１５が下部及び上部電極１４、１６で挟まれたキャパシタ構造の形成が抑制される。したがって、薄膜圧電素子の高周波数帯域での共振特性の劣化を抑制することが可能となる。
【００８２】
次に、第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図２８〜図３３に示す工程断面図を用いて説明する。
【００８３】
図２８に示すように、フォトリソグラフィ及びフッ化物系ガスを用いたＲＩＥ等により、基板１１を選択的に除去して深さが約１μｍの開口部２７を形成する。
【００８４】
図２９に示すように、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）等により、開口部２７を有する基板１１の表面にＳｉＯ2等の犠牲層１２を約１．２μｍの厚さで成膜する。図３０に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）等により、基板１１の表面が露出するように犠牲層１２を平坦化研磨する。なお、犠牲層１２として、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びｐｏｌｙ−Ｓｉ等の半導体、Ｍｏ、Ａｌ及びＷ等の金属、あるいはＢＰＳＧ及びＳｉ3Ｎ4等の絶縁体等が使用可能である。
【００８５】
図３１に示すように、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、犠牲層１２が埋め込まれた基板１１の表面にＡｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属膜２２を０．２μｍの厚さで成膜する。ＲＦマグネトロンスパッタ等により、Ｐｔ等の配向性金属膜２３を成膜する。フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスあるいは塩化物系ガスを用いたＲＩＥ等により、配向性金属膜２３及び非晶質金属膜２２を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００８６】
図３２に示すように、反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、ＡｌＮ等の圧電膜１５を１．７μｍの厚さで成膜する。フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、圧電膜１５を選択的に除去する。更に、ＲＦマグネトロンスパッタ等により、圧電膜１５上にＩｒ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びフッ化物系ガスを用いたＲＩＥ等により、Ｉｒ金属層を選択的に除去して上部電極１６を形成する。
【００８７】
フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、犠牲層１２の一部が露出するようにビアホール（図示省略）を形成する。図３３に示すように、ＮＨ4Ｆ溶液を用いたウェットエッチング等により、ビアホールから選択的に犠牲層１２を溶解して空洞１７を形成する。
【００８８】
第１の実施の形態の第４の変形例では、犠牲層１２が埋め込まれて平坦化された基板１１表面に平坦な非晶質金属膜２２が成膜される。平坦な非晶質金属膜２２表面には、Ｐｔ等の配向性金属膜２３を（１１１）方位に高配向させて成膜することができる。その結果、圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することが可能となる。また、下部電極１４の端部は、空洞１７の上方の領域からはずれている。したがって、空洞１７の上方で圧電膜１５を高配向で均一に成膜することが可能となる。
【００８９】
このようにして製造された薄膜圧電素子の周波数特性が測定されている。例えば、共振周波数は２．１ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は６．９％、品質係数Ｑは共振点で１１００、反共振点で１１５０と、電気機械結合係数及び品質係数Ｑが向上している。このように、第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、良好な圧電特性が実現されている。
【００９０】
第１の実施の形態の第４の変形例によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【００９１】
（第１の実施の形態の第５の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子では、図３４に示すように、基板１１上に設けられた音響反射層３８上に下部電極１４、圧電膜１５及び上部電極１６が配置される。共振部２０は、音響反射層３８上で、対向する下部及び上部電極１４、１６と、下部及び上部電極１４、１６の間の圧電膜１５で規定される。
【００９２】
音響反射層３８において、高音響インピーダンスを有する第１の音響インピーダンス層３６ａ、３６ｂ、及び低音響インピーダンスを有する第２の音響インピーダンス層３７ａ、３７ｂが交互に積層されている。第１及び第２の音響インピーダンス層３６ａ、３７ａ、３６ｂ、３７ｂそれぞれの膜厚は、共振部２０で励振されたバルク音響波の波長の約１／４の厚さである。音響波の波長の約１／４の厚さで周期的に配置された第１及び第２の音響インピーダンス層３６ａ、３７ａ、３６ｂ、３７ｂにより、バルク音響波が反射される。音響インピーダンスは、材料の密度及び弾性定数で決定される。例えば、高音響インピーダンスを有する材料として、ＡｌＮ、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁体、及びＷ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、ロジウム（Ｒｈ）、Ｔａ等の金属が好適である。低音響インピーダンスを有する材料として、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の絶縁体、Ｓｉ等の半導体、及びＡｌ、チタン（Ｔｉ）等の金属が好適である。
【００９３】
なお、音響反射層３８には、第１及び第２の音響インピーダンス層３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂが積層されている。しかし、音響反射層３８の積層数は、限定されない。使用する材料により、最も品質係数Ｑを向上させるように、積層数を定めればよい。
【００９４】
第１の実施の形態の第５の変形例では、共振部２０が、基板１１上の音響反射層３８上に配置されている点が、第１の実施の形態の第４の変形例と異なる。他の構成は、第１の実施の形態の第４の変形例と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００９５】
第１の実施の形態の第５の変形例では、共振部２０下に設けられた音響反射層３８により、圧電膜１５で励振された圧電振動が反射されて共振部２０内に効率よく閉じ込められる。したがって、共振部２０の共振特性の劣化を抑制することができる。また、下部電極１４の非晶質金属膜２２上に、配向した配向性金属膜２３が設けられている。配向した配向性金属膜２３上に設けられる圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができる。したがって、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑを確保することができる。下部電極１４は、平坦な音響反射層３８上に配置されているため、構造的に圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。
【００９６】
次に、第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図３５〜図３８に示す工程断面図を用いて説明する。
【００９７】
図３５に示すように、スパッタあるいはＣＶＤ等により、基板１１の表面に順次、第１の音響インピーダンス層３６ａ、第２の音響インピーダンス層３７ａ、第１の音響インピーダンス層３６ｂ、及び第２の音響インピーダンス層３７ｂを成膜して、音響反射層３８を形成する。音響反射層３８の表面の平坦性を確保するために、ＣＭＰ等により、音響反射層３８の表面を平坦化してもよい。なお、少なくとも最上層の第２の音響インピーダンス層３７ｂには、絶縁体を用いることが望ましい。
【００９８】
図３６に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ等により、音響反射層３８の表面にＡｌ0.5Ｔａ0.5等の非晶質金属膜２２を約２０ｎｍの厚さで成膜する。引き続き、ＤＣマグネトロンスパッタ等により、Ｎｉ等の配向性金属膜２３を約２５０ｎｍの厚さで成膜する。フォトリソグラフィ及びエッチング等により、配向性金属膜２３及び非晶質金属膜２２を選択的に除去して下部電極１４を形成する。
【００９９】
図３７に示すように、反応性ＲＦマグネトロンスパッタ等により、ＡｌＮ等の圧電体層を約２μｍの厚さで成膜する。フォトリソグラフィ及び塩化物系ガスを使用したＲＩＥ等により、圧電体層を選択的に除去して圧電膜１５を形成する。
【０１００】
図３８に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ等により、圧電膜１５上にＭｏ等の金属層を成膜する。フォトリソグラフィ及びウェットエッチング等により、Ｍｏ金属層を選択的に除去して上部電極１６を形成する。
【０１０１】
なお、非晶質金属膜２２表面に成膜されたＮｉ配向性金属膜２３の配向性が、ＸＲＤにより測定されている。測定結果、Ｎｉ配向性金属膜２３は、（１１１）方位に配向半値幅が約０．７°で高配向していることが確認されている。
【０１０２】
第１の実施の形態の第５の変形例では、平坦な音響反射層３８表面に平坦な非晶質金属膜２２が成膜される。平坦な非晶質金属膜２２表面には、Ｎｉ等の配向性金属膜２３を（１１１）方位に高配向させて成膜することができる。その結果、圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することが可能となる。また、下部電極１４は、平坦な音響反射層３８上に形成されているため、構造的に圧電膜１５の機械的強度を向上させることができる。
【０１０３】
このようにして製造された薄膜圧電素子の周波数特性が測定されている。例えば、共振周波数は約２ＧＨｚである。また、薄膜圧電素子の共振特性より、圧電膜１５の電気機械結合係数及び品質係数Ｑが評価されている。例えば、電気機械結合係数は約６．５％〜約６．７％、品質係数Ｑは共振点で約９００〜約１０００、反共振点で約８００〜約９００と、電気機械結合係数及び品質係数Ｑが向上している。このように、第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電膜１５では、良好な圧電特性が実現されている。
【０１０４】
第１の実施の形態の第５の変形例によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、電気機械結合係数及び品質係数を向上させた薄膜圧電素子を実現できる。
【０１０５】
（第１の実施の形態の応用例）
本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の応用例として、携帯電話システム等で用いられる周波数シンセサイザの基準周波数を発生する位相ロックドループ（ＰＬＬ）回路について説明する。
【０１０６】
図３９に示すように、ＰＬＬ回路は、周波数可変フィルタ１３０、増幅器１３１およびバッファ増幅器１３２からなるＶＣＯ１４１と、分周器１４２と、位相比較器１４３と、チャージポンプ１４４と、ループフィルタ１４５と、低雑音アンプ（ＬＮＡ）１４６と、周波数可変フィルタ１３０ａと、ミキサ１４７とを備えている。
【０１０７】
ＶＣＯ１４１は、図４０に示すように、周波数可変フィルタ１３０を通過した周波数成分のみを増幅器１３１の入力にフィードバックする。ＶＣＯ１４１には、複数の薄膜圧電素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、及び１２０ｄ、容量可変キャパシタＣ１、Ｃ２が用いられている。薄膜圧電素子１２０ａ〜１２０ｄには、第１の実施の形態、及び第１の実施の形態の第１〜第７の変形例に係る薄膜圧電素子が用いられる。
【０１０８】
例えば、図４１に示すように、周波数可変フィルタ１３０において、薄膜圧電素子１２０ａ、１２０ｂは、入力側から出力側に直列に接続される。薄膜圧電素子１２０ｃ、１２０ｄは、直列接続された薄膜圧電素子１２０ａ、１２０ｂのそれぞれの出力側から共通線に、並列に接続される。
【０１０９】
例えば、図４２に示すように、入力配線１２２に接続された薄膜圧電素子１２０ａが、接続線１２６を介して、出力配線１２４に接続された薄膜圧電素子１２０ｂに直列に接続される。接続配線１２６に接続された薄膜圧電素子１２０ｃが、共通配線１２８に接続される。出力配線１２４に接続された薄膜圧電素子１２０ｄが、共通配線１２８に接続される。
【０１１０】
図３９に示したＰＬＬ回路は、ＶＣＯ１４１の発振周波数が所望の周波数よりも大きい場合、あるいは小さい場合には、発振周波数と所望の周波数との周波数差を検出し、直流制御電圧Ｖctrlとして、ＶＣＯ１４１の周波数可変フィルタ１３０内の可変容量素子Ｃ１にフィードバックする。したがって、フィードバックループが正常に作動して安定状態に達し、位相がロックした場合、ＶＣＯ１４１の発振周波数を所望の周波数に一致させることができる。
【０１１１】
ＰＬＬ回路は、ＶＣＯ１４１の周波数可変フィルタ１３０と同一の周波数可変フィルタ１３０ａを通信信号濾波用の通過帯域フィルタとして利用する。例えば、入力された高周波信号が、ＬＮＡ１４６に伝達される。ＬＮＡ１４６で増幅された出力信号が、周波数可変フィルタ１３０ａに入力される。周波数可変フィルタ１３０ａで濾波された出力信号は、ダウンコンバージョン用のミキサ１４７の入力端子の一つに入力される。
【０１１２】
一方、ＶＣＯ１４１で発生された基準信号は、局部発振信号（ＬＯ）として、ミキサ１４７の他方の入力端子に入力される。このようにして、高周波信号が、ベースバンド信号に周波数変換される。
【０１１３】
第１の実施の形態の応用例では、周波数可変フィルタ１３０ａ、及びＶＣＯ１４１内の周波数可変フィルタ１３０に対し、ともにループフィルタ１４５により発生した同一の直流制御電圧Ｖctrlが加えられる。その結果、ＶＣＯ１４１の発振周波数を周波数可変フィルタ１３０ａの通過帯域の中心周波数と一致させることができる。
【０１１４】
（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素子としての容量可変キャパシタは、図４３に示すように、圧電アクチュエータ４０と、固定電極４６とを備える。図４４に示すように、圧電アクチュエータ４０の固定端部４８が、基板１１上の絶縁膜３２表面に設けられたアンカー４２に固定されている。圧電アクチュエータ４０の作用端部４９が、絶縁膜３２表面に設けられた固定電極４６と対向するように設けられている。圧電アクチュエータ４０は、アンカー４２表面から固定電極４６の上方に延在して設けられた下部電極１４、下部電極１４の表面に設けられた圧電膜１５、圧電膜１５を挟んで下部電極１４に対向する上部電極１６、及び上部電極１６上に設けられた支持膜１９を有する。固定電極４６は、誘電膜４５と、誘電膜４５で覆われた導体膜４４とを有する。
【０１１５】
アンカー４２、支持膜１９、及び誘電膜４５には、Ｓｉ3Ｎ4やＳｉＯ2等の絶縁体が用いられる。下部電極１４には、ＡｌＴａ等の非晶質金属が用いられる。圧電膜１５には、ＡｌＮやＺｎＯ等の圧電体が用いられる。また、上部電極１６、導体膜４４の材料として、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ等の低抵抗で加工が容易な金属であることが望ましい。
【０１１６】
第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の圧電アクチュエータ４０は、上部電極１６上に支持膜１９を有している点が、第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の構造と異なる。下部電極１４、圧電膜１５、及び上部電極１６の構造は、第１の実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【０１１７】
第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子は、導体膜４４と下部電極１４の作用端部４９との間の容量Ｃvarを用いる。容量Ｃvarは、固定電極４６と可動電極である下部電極１４との間の距離の変化に対応して変化する。
【０１１８】
圧電アクチュエータ４０の下部電極１４及び上部電極１６間に電圧が印加されると、圧電効果により圧電膜１５が歪んで伸縮する。上部電極１６上に設けられた支持膜１９は圧電効果を示さないため、圧電膜１５の伸縮により、圧電アクチュエータ４０が基板１１表面に垂直な方向に変位する。例えば、印加電圧で引張応力が発生して圧電膜１５が伸びると、圧電アクチュエータ４０は基板１１表面から離れる方向に屈曲する。一方、圧縮応力により圧電膜１５が縮むと、圧電アクチュエータ４０は基板１１表面に向かって屈曲する。
【０１１９】
圧電アクチュエータ４０の駆動範囲は、圧電膜１５の電気機械結合係数に依存する。電気機械結合係数が大きいと、圧電アクチュエータ４０では、作用端部４９が低駆動電圧で大きく変位することができる。
【０１２０】
第２の実施の形態に係る圧電アクチュエータ４０では、圧電膜１５が、非晶質金属膜の下部電極１４表面に設けられるため、分極方向であるｃ軸に高配向する。その結果、電気機械結合係数が増大して圧電アクチュエータ４０の駆動範囲が増加する。したがって、圧電アクチュエータ４０を用いる容量可変キャパシタの可変幅を向上することが可能となる。
【０１２１】
次に、第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図４５〜図４８に示す工程断面図を用いて説明する。
【０１２２】
図４５に示すように、熱酸化等により、基板１１の表面にＳｉＯ2等の絶縁膜３２を形成する。ＣＶＤ等により絶縁膜３２表面に成膜したＳｉ3Ｎ4等の絶縁体層を、フォトリソグラフィ及びＮＨ4Ｆ溶液を用いたエッチング等により、選択的に除去してアンカー４２を形成する。
【０１２３】
また、スパッタ等により絶縁膜３２表面に成膜したＡｌ等の金属層を、フォトリソグラフィ及びエッチング等により、選択的に除去して導体膜４４を形成する。絶縁膜３２上に成膜したＳｉ3Ｎ4等の誘電体層を、フォトリソグラフィ及びエッチング等により、選択的に除去して導体膜４４を覆うように誘電膜４５を形成する。このようにして、固定電極４６が形成される。
【０１２４】
図４６に示すように、ＣＶＤ等により、アンカー４２及び固定電極４６を有する絶縁膜３２の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ等の犠牲層１２ｂをコンフォーマルに成膜する。ＣＭＰ等により、アンカー４２の表面が露出するように犠牲層１２ｂを平坦化研磨する。
【０１２５】
マグネトロンスパッタ等により、犠牲層１２ｂの表面にＡｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属層、ＡｌＮ等の圧電体層、Ａｌ等の金属層、及びＳｉＯ2等の絶縁体層を成膜する。図４７に示すように、フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、絶縁体層、金属層、圧電体層、及び非晶質金属層を選択的に除去して、下部電極１４、圧電膜１５、上部電極１６、及び支持膜１９を有する圧電アクチュエータ４０を形成する。
【０１２６】
図４８に示すように、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いたドライエッチング等により、選択的にｐｏｌｙ−Ｓｉを除去する。このようにして、アンカー４２に固定され、固定電極４６の上方まで延在した圧電アクチュエータ４０を有する薄膜圧電素子が製造される。
【０１２７】
第２の実施の形態では、アンカー４２の表面のレベルで平坦化された犠牲層１２ｂ表面に平坦な非晶質金属膜の下部電極１４が設けられる。平坦な非晶質金属膜の下部電極１４表面には、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができる。成膜された圧電膜１５について、ＸＲＤにより配向半値幅を測定が行われている。測定結果、配向半値幅は約２．１°であり、ｃ軸に高配向した圧電膜１５が形成されていることがわかる。
【０１２８】
このようにして製造された薄膜圧電素子の容量可変特性が測定されている。例えば、下部及び上部電極１４、１６間に圧電アクチュエータ４０の制御電圧が、０Ｖ〜３Ｖの範囲で印加される。固定電極４６及び下部電極１４間の容量は、最小０．３４ｐＦから最大５１ｐＦの範囲で変化する。最大容量と最小容量との比は、約１５０と大きな可変容量幅が得られている。
【０１２９】
第２の実施の形態によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、低制御電圧駆動で可変容量幅を向上させた薄膜圧電素子を実現することが可能となる。
【０１３０】
なお、第２の実施の形態では、薄膜圧電素子の固定電極４６として、誘電膜４５で覆われた導体膜４４を用いて容量可変キャパシタとしている。例えば、固定電極として導体膜だけを用いれば、マイクロスイッチとして機能させることが可能である。
【０１３１】
（第２の実施の形態の変形例）
本発明の第２の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電素子としてのマイクロスイッチは、図４９に示すように、圧電アクチュエータ４０ａと、固定電極４６ａとを備える。図５０に示すように、圧電アクチュエータ４０ａの固定端部４８が、基板１１上の絶縁膜３２表面に設けられたアンカー４２に固定されている。圧電アクチュエータ４０ａの作用端部４９が、絶縁膜３２表面に設けられた固定電極４６ａと対向するように設けられている。圧電アクチュエータ４０ａは、アンカー４２表面から固定電極４６ａの上方に延在して設けられた下部電極１４、下部電極１４の表面に設けられた圧電膜１５、圧電膜１５を挟んで下部電極１４に対向する上部電極１６、及び上部電極１６上に設けられた支持膜１９を有する。下部電極１４は、非晶質金属膜２２及び配向性金属膜２３を有する。
【０１３２】
下部電極１４の非晶質金属膜２２には、ＡｌＴａ等の非晶質金属が用いられる。配向性金属膜２３には、ｆｃｃ金属あるいはｂｃｃ金属等の（１１１）方位あるいは（１１０）方位に配向しやすい金属が用いられる。固定電極４６ａは、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ等の低抵抗で加工が容易な金属である。
【０１３３】
第２の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電素子の圧電アクチュエータ４０ａは、下部電極１４が非晶質金属膜２２及び配向性金属膜２３を有している点が、第２の実施の形態と異なる。他の構造は、第２の実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【０１３４】
圧電アクチュエータ４０ａの下部電極１４及び上部電極１６間に電圧が印加されると、圧電効果により圧電膜１５が歪んで伸縮する。例えば、印加電圧で圧縮応力が発生して圧電膜１５が縮むと、圧電アクチュエータ４０ａは基板１１表面に向かって屈曲する。圧電アクチュエータ４０ａの下部電極１４が、固定電極４６ａと接触して薄膜圧電素子が導通状態になる。
【０１３５】
圧電アクチュエータ４０ａの駆動範囲は、圧電膜１５の電気機械結合係数に依存する。電気機械結合係数が大きいと、圧電アクチュエータ４０ａでは、作用端部４９が低駆動電圧で大きく変位することができる。
【０１３６】
第２の実施の形態の変形例に係る圧電アクチュエータ４０ａでは、圧電膜１５が、非晶質金属膜２２上で（１１１）方位あるいは（１１０）方位に高配向した配向性金属膜２３表面に設けられるため、分極方向であるｃ軸に高配向する。その結果、電気機械結合係数が増大して圧電アクチュエータ４０ａの可動範囲が増加する。したがって、圧電アクチュエータ４０ａを用いるマイクロスイッチを低制御電圧で駆動することが可能となる。
【０１３７】
次に、第２の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法を、図６４〜図６７に示す工程断面図を用いて説明する。
【０１３８】
図５１に示すように、熱酸化等により、基板１１の表面にＳｉＯ2等の絶縁膜３２を形成する。ＣＶＤ等により絶縁膜３２表面に成膜したＳｉ3Ｎ4等の絶縁体層を、フォトリソグラフィ及びＮＨ4Ｆ溶液を用いたエッチング等により、選択的に除去してアンカー４２を形成する。また、スパッタ及びリフトオフ工程等により、絶縁膜３２表面に成膜したＡｕ等の金属膜を選択的に成膜して固定電極４６ａを形成する。
【０１３９】
図５２に示すように、ＣＶＤ等により、アンカー４２及び固定電極４６ａを有する絶縁膜３２の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ等の犠牲層１２ｂをコンフォーマルに成膜する。ＣＭＰ等により、アンカー４２の表面が露出するように犠牲層１２ｂを平坦化研磨する。
【０１４０】
マグネトロンスパッタ等により、犠牲層１２ｂの表面にＡｌ0.4Ｔａ0.6等の非晶質金属層、Ａｌ等の下部金属層、ＡｌＮ等の圧電体層、Ａｌ等の上部金属層、及びＳｉＯ2等の絶縁体層を成膜する。図５３に示すように、フォトリソグラフィ及びＲＩＥ等により、絶縁体層、上部金属層、圧電体層、下部金属層、及び非晶質金属層を選択的に除去して、非晶質金属膜２２と配向性金属膜２３を有する下部電極１４、圧電膜１５、上部電極１６、及び支持膜１９を有する圧電アクチュエータ４０ａを形成する。
【０１４１】
図５４に示すように、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いたドライエッチング等により、選択的にｐｏｌｙ−Ｓｉを除去する。このようにして、アンカー４２に固定され、固定電極４６ａの上方まで延在した圧電アクチュエータ４０ａを有する薄膜圧電素子が製造される。
【０１４２】
第２の実施の形態の変形例では、アンカー４２の表面のレベルで平坦化された犠牲層１２ｂ表面に平坦な非晶質金属膜２２が設けられる。平坦な非晶質金属膜２２表面には、Ａｌ等の配向性金属膜２３を（１１１）方位に高配向させて成膜することができる。その結果、圧電膜１５をｃ軸に高配向させて成膜することが可能となる。成膜された圧電膜１５について、ＸＲＤにより配向半値幅を測定が行われている。測定結果、配向半値幅は約２．４°であり、ｃ軸に高配向した圧電膜１５が形成されていることがわかる。
【０１４３】
このようにして製造された薄膜圧電素子の電気特性が測定されている。例えば、圧電アクチュエータ４０ａの下部及び上部電極１４、１６間に制御電圧を印加して、２ＧＨｚの周波数において絶縁抵抗及びオン抵抗が評価される。制御電圧が０Ｖで、固定電極４６ａ及び下部電極１４間の絶縁抵抗は、約２８ｄＢである。制御電圧が３Ｖで、固定電極４６ａ及び下部電極１４間のオン抵抗は、約０．３ｄＢである。このように、第２の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電素子では、低制御電圧駆動ができ、高周波帯域において小さなオン抵抗及び良好な絶縁抵抗を実現することが可能となる。
【０１４４】
第２の実施の形態によれば、エピタキシャル成長法等の高価で複雑な成長技術を用いることなく、圧電膜１５をｃ軸に高配向させることができ、低制御電圧駆動で高周波特性を向上させた薄膜圧電素子を実現することが可能となる。
【０１４５】
なお、第２の実施の形態の変形例では、固定電極４６ａとして、金属膜を用いている。例えば、固定電極４６ａに変えて、図５７に示した誘電膜４５で覆われた導体膜４４を有する固定電極４６を用いれば、薄膜圧電素子を容量可変キャパシタとして機能させることが可能である。
【０１４６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の第１及び第２の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの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さまざまな代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【０１４７】
このように、本発明はここでは記載していないさまざま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わ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】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧電膜の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧電膜の配向性の評価の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧電膜の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る圧電膜の配向性の評価の他の例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の一例を示す平面図である。
【図６】図５に示した薄膜圧電素子のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態第１の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その５）である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図２１】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す断面図である。
【図２３】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図２４】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図２５】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図２６】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図２７】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す断面図である。
【図２８】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図２９】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図３０】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図３１】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図３２】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その５）である。
【図３３】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その６）である。
【図３４】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す断面図である。
【図３５】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図３６】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図３７】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図３８】本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図３９】本発明の第１の実施の形態の応用例に係る位相ロックドループ回路の一例を示すブロック図である。
【図４０】本発明の第１の実施の形態の応用例に係る電圧制御発信器の一例を示すブロック図である。
【図４１】本発明の第１の実施の形態の応用例に係る周波数可変フィルタに用いる薄膜圧電素子の接続の一例を示すブロック図である。
【図４２】本発明の第１の実施の形態の応用例に係る周波数可変フィルタに用いる薄膜圧電素子の配置の一例を示す図である。
【図４３】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の一例を示す平面図である。
【図４４】図４３に示した薄膜圧電素子のＢ−Ｂ線の沿った断面図である。
【図４５】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図４６】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図４７】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図４８】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【図４９】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る薄膜圧電素子の一例を示す平面図である。
【図５０】図４９に示した薄膜圧電素子のＣ−Ｃ線の沿った断面図である。
【図５１】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図５２】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図５３】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図５４】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜圧電素子の製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【符号の説明】
【０１４９】
１１  基板
１２、１２ａ、１２ｂ  犠牲層
１３  バリア層
１４  下部電極
１５  圧電膜
１６  上部電極
１７、１７ａ、１７ｂ  空洞
１９  支持膜
２０  共振部
２２  非晶質金属膜
２３  配向性金属膜
２４  下部電極
２７  開口部
３２  絶縁膜
３６ａ、３６ｂ  第１の音響インピーダンス層
３７ａ、３７ｂ  第２の音響インピーダンス層
３８  音響反射層
４０、４０ａ  圧電アクチュエータ
４２  アンカー
４４  導体膜
４５  誘電膜
４６、４６ａ  固定電極
４８  固定端部
４９  作用端部
１２０ａ〜１２０ｄ  薄膜圧電素子
１２２  入力配線
１２４  出力配線
１２６  接続配線
１２８  共通配線
１３０、１３０ａ  周波数可変フィルタ
１３０ａ  周波数可変フィルタ
１３１  増幅器
１３２  バッファ増幅器
１４１  ＶＣＯ
１４２  分周器
１４３  位相比較器
１４４  チャージポンプ
１４５  ループフィルタ
１４６  ＬＮＡ
１４７  ミキサ
【図１】
2005244184.tif 000003
【図２】
2005244184.tif 000004
【図３】
2005244184.tif 000005
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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