(57)【要約】【課題】電気機械結合係数および音響的品質係数を損なうことなく、共振周波数の温度安定性を向上させた圧電薄膜共振子を提供する。【解決手段】シリコン単結晶からなる基板１２と、その上に形成された絶縁層１３と、その上に形成された圧電積層構造体１４とを有する。絶縁層１３の一部と圧電積層構造体１４の一部とを含んで振動部２１が構成されている。圧電積層構造体１４は、下部電極１５、圧電体膜１６および上部電極１７をこの順に積層してなる。基板１２は振動部２１に対応する領域にて振動部２１の振動を許容する空隙を形成するビアホール２０を有する。圧電体膜１６は窒化アルミニウムを主成分とし、下部電極１５および上部電極１７はモリブデンを主成分とし、絶縁層１３は酸化シリコンを主成分とするものである。圧電体膜１６の厚さｔと絶縁層１３の厚さｔ’とが０．１≦ｔ’／ｔ≦０．５の関係を満たす。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された圧電積層構造体とを有しており、前記圧電積層構造体の一部を含んで振動部が構成されており、前記圧電積層構造体は下部電極、圧電体膜および上部電極を前記基板の側からこの順に積層してなるものであり、前記基板は前記振動部に対応する領域にて該振動部の振動を許容する空隙を形成している圧電薄膜共振子において、
前記圧電体膜が窒化アルミニウムを主成分とするものであり、前記下部電極および前記上部電極がモリブデンを主成分とするものであり、前記振動部は前記圧電積層構造体に接合された少なくとも１層の酸化シリコンを主成分とする絶縁層の少なくとも一部を含んでなることを特徴とする圧電薄膜共振子。
【請求項２】
前記圧電体膜の厚さｔと前記少なくとも１層の絶縁層の厚さの合計ｔ’とが０．１≦ｔ’／ｔ≦０．５の関係を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の圧電薄膜共振子。
【請求項３】
前記圧電体膜は前記窒化アルミニウムの含有量が９０当量％以上であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項４】
前記絶縁層は前記酸化シリコンの含有量が５０当量％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項５】
前記下部電極及び前記上部電極は前記モリブデンの含有量が８０当量％以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項６】
前記絶縁層のうちの１つが前記基板の表面上に形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項７】
前記絶縁層のうちの１つが前記圧電積層構造体の前記基板と反対の側の表面上に形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項８】
前記基板はシリコン単結晶からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項９】
前記上部電極は互いに離隔して形成された第１の電極部と第２の電極部とからなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【請求項１０】
２．０ＧＨｚ近傍における共振周波数及び反共振周波数の測定値から求めた電気機械結合係数が４．０〜６．５％であり、音響的品質係数が７５０〜２０００であり、共振周波数の温度係数が−２０〜２０ｐｐｍ／℃であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機等に利用される薄膜振動子、薄膜ＶＣＯ（電圧制御発信器）、薄膜フィルター、送受切替器や各種センサーなど、広範な分野で用いられる圧電体薄膜を利用した素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電現象を利用する素子は広範な分野で用いられている。携帯電話機などの携帯機器の小型化と低消費電力化が進む中で、該機器に使用されるＲＦ用およびＩＦ用フィルターとして弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）素子の使用が拡大している。このＳＡＷフィルターは設計および生産技術の向上によりユーザーの厳しい要求仕様に対応してきたが、利用周波数が高周波数化するに従って特性向上の限界に近づいており、電極形成の微細化と安定した出力確保との両面で大きな技術革新が必要となってきている。
【０００３】
一方、圧電体薄膜の厚み振動を利用した薄膜バルク波音響共振子（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：ＦＢＡＲ）は、基板に設けられた薄い支持膜の上に、主として圧電体より成る薄膜と、これを駆動する電極とを形成したものであり、ギガヘルツ帯での基本共振が可能である。ＦＢＡＲでフィルターを構成すれば、著しく小型化でき、かつ低損失・広帯域動作が可能な上に、半導体集積回路と一体化することができるので、将来の超小型携帯機器への応用が期待されている。
【０００４】
このような弾性波を利用した共振器やフィルター等に応用される圧電体薄膜素子は、以下のようにして製造される。シリコンなどの半導体単結晶基板や、シリコンウエハーなどの上に多結晶ダイヤモンドやエリンバーなどの恒弾性金属の膜を形成してなる基板の表面上に、種々の薄膜形成方法によって、誘電体薄膜、導電体薄膜またはこれらの積層膜からなる下地膜を形成する。この下地膜上に圧電体薄膜を形成し、さらに必要に応じた上部構造を形成する。各膜の形成後に、または全ての膜を形成した後に、各々の膜に物理的処理または化学的処理を施すことにより、微細加工やパターニングを行う。異方性エッチングにより基板から圧電体薄膜の振動部の下に位置する部分を除去した浮き構造を作製した後に、１素子単位ごとに分離して圧電体薄膜素子を得る。
【０００５】
例えば、特開昭５８−１５３４１２号公報や特開昭６０−１４２６０７号公報に記載された圧電体薄膜素子は、基板の上面上に下地膜、下部電極、圧電体薄膜及び上部電極を形成した後に、基板の下面から振動部となる部分の下にある基板部分を除去することにより製造されている。
【０００６】
圧電体薄膜素子用の圧電体材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、チタン酸鉛［ＰＴ］（ＰｂＴｉＯ3 ）、チタン酸ジルコン酸鉛［ＰＺＴ］（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ）などが用いられている。特に、ＡｌＮは、弾性波の伝播速度が速く、高周波帯域で動作する薄膜共振器やフィルターの圧電薄膜共振子の圧電体材料として適している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＢＡＲは薄膜中における弾性波の伝播によって共振を得ているため、圧電体薄膜の振動特性はもとより、電極層や下地膜の振動特性がＦＢＡＲの共振特性に大きく影響する。これまで、ＡｌＮ薄膜をＦＢＡＲに適用するために、種々の検討が行われてきた。しかしながら、未だ、ギガヘルツ帯域で十分な性能を発揮する薄膜共振器や薄膜フィルタは得られていない。よって、ＡｌＮ薄膜のみならず、電極層や下地膜をも含めた振動部の電気機械結合係数、音響的品質係数、さらには共振周波数の温度安定性に優れた薄膜圧電素子の実現が強く望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、弾性波の伝播速度が速いというＡｌＮ薄膜の特長を活かしつつ、電気機械結合係数および音響的品質係数を損なうことなく、共振周波数の温度安定性を向上させた圧電薄膜共振子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＡｌＮを主成分とする圧電体薄膜の両面に、弾性率が金、白金、アルミニウム及び銅等の一般的な電極材料に比べて大きく、熱弾性損失が著しく小さいモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする電極を形成し、さらに、前記圧電体薄膜の共振周波数の温度係数と異符号の温度係数を有する酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする絶縁層を振動部に含めて形成することにより、高い電気機械結合係数と高い音響的品質係数とを維持しつつ共振周波数の温度安定性を改善することができることを見出し、本発明に到達した。さらに、窒化アルミニウムを主成分とする圧電体薄膜の厚さをｔとし、前記酸化シリコンを主成分とする絶縁層の厚さ（絶縁層が複数ある場合にはそれらの厚さの合計）をｔ’とした時に、０．１≦ｔ’／ｔ≦０．５好ましくは０．２≦ｔ’／ｔ≦０．４を満たすように各層の厚みを設定することにより、高い電気機械結合係数と高い音響的品質係数とを有し、温度安定性が著しく良好な高性能ＦＢＡＲを実現できることを見出した。
【００１０】
即ち、本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
基板と、該基板上に形成された圧電積層構造体とを有しており、前記圧電積層構造体の一部を含んで振動部が構成されており、前記圧電積層構造体は下部電極、圧電体膜および上部電極を前記基板の側からこの順に積層してなるものであり、前記基板は前記振動部に対応する領域にて該振動部の振動を許容する空隙を形成している圧電薄膜共振子において、
前記圧電体膜が窒化アルミニウムを主成分とするものであり、前記下部電極および前記上部電極がモリブデンを主成分とするものであり、前記振動部は前記圧電積層構造体に接合された少なくとも１層の酸化シリコンを主成分とする絶縁層の少なくとも一部を含んでなることを特徴とする圧電薄膜共振子、
が提供される。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記圧電体膜の厚さｔと前記少なくとも１層の絶縁層の厚さの合計ｔ’とが０．１≦ｔ’／ｔ≦０．５の関係を満たす。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記圧電体膜は前記窒化アルミニウムの含有量が９０当量％以上である。本発明の一態様においては、前記絶縁層は前記酸化シリコンの含有量が５０当量％（モル％）以上である。本発明の一態様においては、前記下部電極及び前記上部電極は前記モリブデンの含有量が８０当量％（モル％）以上である。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記絶縁層のうちの１つが前記基板の表面上に形成されている。本発明の一態様においては、前記絶縁層のうちの１つが前記圧電積層構造体の前記基板と反対の側の表面上に形成されている。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記基板はシリコン単結晶からなる。本発明の一態様においては、前記上部電極は互いに離隔して形成された第１の電極部と第２の電極部とからなる。
【００１５】
本発明の一態様においては、２．０ＧＨｚ近傍における共振周波数及び反共振周波数の測定値から求めた電気機械結合係数が４．０〜６．５％であり、音響的品質係数が７５０〜２０００であり、共振周波数の温度係数が−２０〜２０ｐｐｍ／℃である。
【００１６】
さらに、本発明によれば、以上のような圧電薄膜共振子を用いて構成されるＶＣＯ（電圧制御発振器）、フィルタおよび送受切替器が提供され、それらにおいて１ＧＨｚ以上の高い周波数での特性を著しく向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による圧電薄膜共振子の実施形態を示す模式的平面図であり、図２はそのＸ−Ｘ断面図である。これらの図において、圧電薄膜共振子１１は基板１２、該基板１２の上面上に形成された絶縁層１３及び該絶縁層１３の上面上に接合された圧電積層構造体１４を有する。圧電積層構造体１４は、絶縁層１３の上面上に形成された下部電極１５、該下部電極１５の一部を覆うようにして下地膜１３の上面上に形成された圧電体膜１６および該圧電体膜１６の上面上に形成された上部電極１７からなる。基板１２には、空隙を形成するビアホール２０が形成されている。絶縁層１３の一部はビアホール２０に向けて露出している。この絶縁層１３の露出部分、及びこれに対応する圧電積層構造体１４の部分が振動部（振動ダイヤフラム）２１を構成する。また、下部電極１５及び上部電極１７は、振動部２１に対応する領域内に形成された主体部１５ａ，１７ａと、該主体部１５ａ，１７ａと外部回路との接続のための端子部１５ｂ，１７ｂを有する。端子部１５ｂ，１７ｂは振動部２１に対応する領域外に位置する。
【００１９】
基板１２としては、Ｓｉ（１００）単結晶などの単結晶、または、Ｓｉ単結晶などの基材の表面にシリコン、ダイヤモンドその他の多結晶膜を形成したものを用いることができる。基板１２のビアホール２０の形成方法としては、基板下面側からの異方性エッチング法が例示される。尚、基板１２に形成される空隙は、ビアホール２０によるものには限定されず、振動部２１の振動を許容するものであればよく、該振動部２１に対応する基板上面領域に形成した凹部であってもよい。
【００２０】
絶縁層１３は、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする（好ましくは含有量が５０当量％以上の）誘電体膜である。誘電体膜は、単層からなるものであってもよいし、密着性を高めるための層などを付加した複数層からなるものであってもよい。複数層からなる誘電体膜の例としては、ＳｉＯ2 層の片面または両面に窒化シリコン（ＳｉＮx ）層を付加したものが例示される。絶縁層１３の厚さは、例えば０．２〜２．０μｍである。絶縁層１３の形成方法としては、シリコンからなる基板１２の表面の熱酸化法やＣＶＤ法が例示される。
【００２１】
下部電極１５及び上部電極１７は、モリブデン（Ｍｏ）を主成分とする（好ましくは含有量が８０当量％以上の）導電膜である。Ｍｏは熱弾性損失が低い（Ａｌの約１／５６）ことから、特に高周波で振動する振動部を構成するのに好適である。Ｍｏ単体だけでなく、Ｍｏを主成分とする合金を使用することも可能である。下部電極１５及び上部電極１７の厚さは、例えば５０〜２００ｎｍである。下部電極１５及び上部電極１７の形成方法としては、スパッタ法または蒸着法が例示され、更に必要に応じて所要の形状へのパターニングのためにフォトリソグラフィー技術が用いられる。
【００２２】
圧電体膜１６は、ＡｌＮを主成分とする（好ましくは含有量が９０当量％以上の）圧電膜からなり、その厚さは例えば０．５〜２．５μｍである。圧電体膜１６の形成方法としては、反応性スパッタ法が例示され、更に必要に応じて所要の形状へのパターニングのためにフォトリソグラフィー技術が用いられる。
【００２３】
本発明者らは、図１及び図２に示す構成でＡｌＮを主成分とする圧電体膜１６を持ち２ＧＨｚ近傍に基本モードの共振を持つＦＢＡＲについて、弾性波の伝搬速度が速いというＡｌＮ薄膜の特長を活かしつつ、電気機械結合係数及び音響的品質係数を損なうことなく共振周波数の温度安定性を高めるべく、鋭意検討した結果、絶縁層１３としてＳｉＯ2 を主成分とするものを用い且つ上下部電極１５，１７としてＭｏを主成分とするものを用いることが有効であることを見出した。更に、圧電体膜１６の厚さｔと絶縁層１３の厚さｔ’とが０．１≦ｔ’／ｔ≦０．５好ましくは０．２≦ｔ’／ｔ≦０．４を満たすことにより、電気機械結合係数、音響的品質係数及び共振周波数の温度安定性の全てが一層良好となることを見出した。ｔ’／ｔ＜０．１となると、電気機械結合係数及び音響的品質係数は若干向上する場合があるものの、共振周波数の温度係数の絶対値が大きくなり、ＦＢＡＲとしての特性が低下する傾向にある。また、ｔ′／ｔ＞０．５となると、電気機械結合係数及び音響的品質係数が低下し、共振周波数の温度係数の絶対値が大きくなり、ＦＢＡＲとしての特性が低下する傾向にある。
【００２４】
図３は本発明による圧電薄膜共振子の更に別の実施形態を示す模式的平面図であり、図４はそのＸ−Ｘ断面図である。これらの図において、上記図１及び図２におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００２５】
本実施形態では、絶縁層１３の他にも、ＳｉＯ2 を主成分とする（好ましくは含有量が５０当量％以上の）絶縁層１８が圧電積層構造体１４に接合されている。絶縁層１８は上部電極１７の主体部１７ａ上に形成されている。絶縁層１８は、振動部２１に対応する領域以外に延びて、圧電体膜１６上にて広い範囲にわたって形成されていてもよい。さらに、酸化シリコンを主成分とする絶縁層１８が形成される場合には、絶縁層１３を省略することもできる。但し、この場合、下部電極１５の主体部１５ａを基板１２の上面におけるビアホール２０の矩形状開口の２辺を通って該開口内へと延出させ、下部電極１５による振動部２１の保持を行うことが好ましい。
【００２６】
図３，４の実施形態においても、図１，２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２７】
図５は本発明による圧電薄膜共振子の更に別の実施形態を示す模式的平面図であり、図６はそのＸ−Ｘ断面図である。これらの図において、上記図１〜図４におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００２８】
本実施形態では、下部電極１５は矩形状をなしており、上部電極１７は、第１の電極部１７Ａと第２の電極部１７Ｂとからなる。これら電極部１７Ａ，１７Ｂはそれぞれ主体部１７Ａａ，１７Ｂａと端子部１７Ａｂ，１７Ｂｂとを有する。主体部１７Ａａ，１７Ｂａは振動部２１に対応する領域内に位置しており、端子部１７Ａｂ，１７Ｂｂは振動部２１に対応する領域外に位置している。
【００２９】
図７は本発明による圧電薄膜共振子の更に別の実施形態を示す模式的平面図であり、図８はそのＸ−Ｘ断面図である。これらの図において、上記図１〜図６におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００３０】
本実施形態では、下部電極１５は矩形状をなしており、上部電極１７は、第１の電極部１７Ａと第２の電極部１７Ｂとからなる。これら電極部１７Ａ，１７Ｂはそれぞれ主体部１７Ａａ，１７Ｂａと端子部１７Ａｂ，１７Ｂｂとを有する。主体部１７Ａａ，１７Ｂａは振動部２１に対応する領域内に位置しており、端子部１７Ａｂ，１７Ｂｂは振動部２１に対応する領域外に位置している。本実施形態では、絶縁層１８は第１電極部の主体部１７Ａａ及び第２電極部の主体部１７Ｂａの双方を覆うように形成されている。
【００３１】
図５，６の実施形態及び図７，８の実施形態においても、図１，２の実施形態及び図３，４の実施形態と同様の効果が得られる。また、図５，６及び図７，８の実施形態は、多重モード共振子と呼ばれるものであり、上部電極１７のうちの一方（例えば第２の電極部１７Ｂ）と下部電極１５との間に入力電圧を印加し、上部電極１７のうちの他方（例えば第１の電極部１７Ａ）と下部電極１５との間の電圧を出力電圧として取り出すことができる。
【００３２】
以上のような圧電薄膜共振子において、マイクロ波プローバを使用して測定したインピーダンス特性における共振周波数ｆr および反共振周波数ｆa と電気機械結合係数ｋt2との間には、以下の関係
ｋt2＝φr ／Ｔａｎ（φr ）
φr ＝（π／２）（ｆr ／ｆa ）
がある。
【００３３】
簡単のため、電気機械結合係数ｋt2として、次式
ｋt2＝４．８（ｆa −ｆr ）／（ｆa ＋ｆr ）
から算出したものを用いることができ、本明細書では、電気機械結合係数ｋt2の数値は、この式を用いて算出したものを用いている。
【００３４】
図１，２、図３，４、図５，６及び図７，８に示した構成のＦＢＡＲにおいて、２．０ＧＨｚ近傍における共振周波数及び反共振周波数の測定値から求めた電気機械結合係数ｋt2は４．０〜６．５％である。電気機械結合係数ｋt2が４．０％未満になると、作製したＦＢＡＲの帯域幅が小さくなり、高周波域で実用に供することが難しくなる傾向にある。
【００３５】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３６】
［実施例１〜３］
本実施例では、以下のようにして、図１，２に示されている構造の圧電薄膜共振子を作製した。
【００３７】
即ち、厚さ２５０μｍの（１００）Ｓｉ基板１２の上面及び下面に、熱酸化法により厚さ０．３〜０．６μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）層を形成した。上面側のＳｉＯ2 層を絶縁層１３とした。また、下面側のＳｉＯ2 層は基板１２に対する後述のビアホール形成のためのマスクのパターンに形成した。
【００３８】
絶縁層１３の表面に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により厚さ０．１μｍのＭｏ層を形成し、フォトリソグラフィーによりパターン化して下部電極１５を形成した。下部電極１５の主体部１５ａは平面寸法１４０×１６０μｍの矩形に近い形状とした。このＭｏ下部電極１５上に、結晶面がＣ軸に配向した厚さ１．３〜２．０μｍのＡｌＮ薄膜を形成した。ＡｌＮ薄膜の形成は、反応性ＲＦマグネトロンスパッタ法により行った。熱燐酸を使用した湿式エッチングにより、ＡｌＮ薄膜を所定の形状にパターン化して圧電体膜１６を形成した。その後、ＤＣマグネトロンスパッタ法及びリフトオフ法を使用して、厚さ０．１μｍのＭｏからなる上部電極１７を形成した。上部電極１７の主体部１７ａは平面寸法１４０×１６０μｍの矩形に近い形状とし、下部電極主体部１５ａに対応する位置に配置した。
【００３９】
次に、以上のようにして得られた構造体の上下部電極１５，１７及び圧電体膜１６の形成されている側をＰＭＭＡ樹脂で被覆し、Ｓｉ基板１２の下面に形成したパターン状ＳｉＯ2 層をマスクとして、振動部２１に対応するＳｉ基板１２の部分をＫＯＨ水溶液でエッチング除去して、空隙となるビアホール２０を形成した。Ｓｉ基板１２の上面に形成されたビアホール開口の寸法（振動部２１の平面寸法）は、２００×２００μｍであった。
【００４０】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、カスケード・マイクロテック製マイクロ波プローバ及びネットワークアナライザを使用して、上記薄膜圧電共振子の電極端子１５ｂ，１７ｂ間のインピーダンス特性を測定すると共に、共振周波数ｆr および反共振周波数ｆa の測定値から、電気機械結合係数ｋt2や周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑを求めた。得られた圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００４１】
［実施例４〜６］
本実施例では、以下のようにして、図３，４に示されている構造の圧電薄膜共振子を作製した。
【００４２】
即ち、上部電極１７の形成の後であってビアホール２０の形成の前に、上部電極１７上にＲＦマグネトロンスパッタ法により厚さ０．１〜０．３μｍのＳｉＯ2 層を形成し、振動部２１に対応するようにパターン化して上部絶縁層１８を形成すること、及び、下部絶縁層１３の厚さ及び圧電体膜１６の厚さを表１に示されているようにすること以外は、実施例１〜３と同様の工程を実施した。
【００４３】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１〜３と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００４４】
［実施例７〜１０］
本実施例では、以下のようにして、図５，６に示されている構造の圧電薄膜共振子及び図７，８に示されている構造の圧電薄膜共振子を作製した。
【００４５】
即ち、上下部絶縁層１３，１８の厚さ及び圧電体膜１６の厚さを表１に示されているようにすること、及び、上下部電極１５，１７の形状及び寸法を除いて、実施例１〜３と同様の工程［実施例７，８］及び実施例４〜６と同様の工程［実施例９，１０］を実施した。下部電極１５は振動部２１に対応する領域を含むように延びている平面寸法１５０×３００μｍの矩形状のものとし、上部電極１７はそれぞれ平面寸法７０×９０μｍの矩形に近い形状の主体部１７Ａａ，１７Ｂａが間隔２０μｍをおいて配置されたものとした。
【００４６】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１〜３及び実施例４〜６と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００４７】
［実施例１１〜１３］
本実施例では、以下のようにして、図１，２に示されている構造の圧電薄膜共振子及び図３，４に示されている構造の圧電薄膜共振子を作製した。
【００４８】
即ち、圧電体膜１６の厚さ及び上下絶縁層１３，１８の厚さを表１に示されているようにすることを除いて、実施例１と同様の工程［実施例１１，１２］及び実施例４と同様の工程［実施例１３］を実施した。
【００４９】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１及び実施例４と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００５０】
［比較例１，２］
上下電極層の材料としてＭｏに代えてアルミニウム（Ａｌ）を用い、圧電体膜１６の厚さ及び絶縁層１３の厚さを表１に示されているようにすることを除いて、実施例１と同様の工程を実施した。
【００５１】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００５２】
［比較例３］
絶縁層１３を振動部２１に対応する領域外にのみ形成したことを除いて、実施例１と同様の工程を実施した。
【００５３】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００５４】
［比較例４，５］
圧電体膜１６の材料としてＡｌＮに代えて酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用い、圧電体膜１６の厚さ及び絶縁層１３の厚さを表１に示されているようにすることを除いて、実施例１と同様の工程を実施した。
【００５５】
以上の工程により得られた薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）について、実施例１と同様にして圧電薄膜共振子の厚み振動の基本周波数、電気機械結合係数ｋt2、周波数温度特性τf 及び音響的品質係数Ｑは表１に示す通りであった。
【００５６】
以上の結果から、モリブデンを主成分とする電極と窒化アルミニウムを主成分とする圧電体膜とで構成された圧電積層構造体の一部を含む振動部の共振周波数の温度係数とは異符号の温度係数を有する酸化シリコンを主成分とする絶縁層を圧電積層構造体に接合して追加することにより、電気機械結合係数と音響的品質係数を維持したまま共振周波数の温度安定性の良好な圧電薄膜共振子を実現することができ、特に、１ＧＨｚ以上の高周波域で使用されるＶＣＯ（圧電薄膜共振子）、フィルタ、送受切替器に適用した場合に、その性能を著しく向上させることができる。
【００５７】
【表１】
2005236338.tif 000003
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電薄膜共振子によれば、モリブデンを主成分とする電極と窒化アルミニウムを主成分とする圧電体膜と酸化シリコンを主成分とする絶縁層との組み合わせを用いているので、電気機械結合係数、音響的品質係数（Ｑ値）及び周波数温度特性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧電薄膜共振子の実施形態を示す模式的平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明による圧電薄膜共振子の実施形態を示す模式的平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】本発明による圧電薄膜共振子の実施形態を示す模式的平面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】本発明による圧電薄膜共振子の実施形態を示す模式的平面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１１    圧電薄膜共振子
１２    基板
１３    下部絶縁層
１４    圧電積層構造体
１５    下部電極
１５ａ    下部電極主体部
１５ｂ    下部電極端子部
１６    圧電体膜
１７    上部電極
１７ａ    上部電極主体部
１７ｂ    上部電極端子部
１７Ａ    上部電極の第１電極部
１７Ａａ    第１電極部の主体部
１７Ａｂ    第１電極部の端子部
１７Ｂ    上部電極の第２電極部
１７Ｂａ    第２電極部の主体部
１７Ｂｂ    第２電極部の端子部
１８    上部絶縁層
２０    ビアホール
２１    振動部
【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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