(57)【要約】【課題】圧電材料を上下の電極で挟み、それらの電極で挟まれた部分に高周波信号を与えることで、前記圧電材料を、その膜厚に対応した特定の周波数で振動させ、前記特定の周波数の信号だけを通過させる高周波フィルタにおいて、煩雑な工程管理を不要にする。【解決手段】下部電極１３として白金、上部電極１４としてアルミを用い、上部電極１４の引出し部１７が、下部電極１３と同様の白金層１８と、上部電極１４から延びるアルミ層１４ａとの２層構造に形成されている場合に、アルミ層１４ａを形成するにあたって、そのエッチングのためのレジスト１９を下側の白金層１８を覆うように広く残すことで、アルミ層１４ａで白金層１８を覆うように形成し、白金層１８を基板１２との間で気密に被包する。したがって、エッチング時に、白金層１８とアルミ層１４ａとの界面が現像液に晒されなくなり、煩雑な工程管理を必要とすることなく、容易に作製できる。【選択図】図２
2007295305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料が、白金から成る下部電極およびアルミから成る上部電極間に挟み込まれ、前記上部電極の引出し部が、前記下部電極と同様の白金層と、前記上部電極から延びるアルミ層との２層構造に形成されて成る薄膜圧電素子において、
前記白金層が前記アルミ層によって基板との間で気密に被包されていることを特徴とする薄膜圧電素子。
【請求項２】
基板上に白金層を形成し、下部電極および上部電極の引出し部をパターニングする工程と、
前記下部電極上にＰＺＴ層を形成する工程と、
前記ＰＺＴ層上に上部電極の電極部となる開口部を有する絶縁層を形成する工程と、
前記ＰＺＴ層および絶縁層上にアルミ層を形成する工程と、
前記アルミ層全体を覆うようにレジストを形成する工程と、
前記上部電極の引出し部となる白金層を覆う領域にレジストが残るように前記レジストをパターニングする工程と、
レジストで保護された以外のアルミ層をエッチングして除去する工程とを含むことを特徴とする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、ＭＥＭＳプロセスで作製される薄膜圧電素子およびその製造方法に関し、特に素子の電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスで作製される薄膜圧電素子は、バルク弾性波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）共振器などとして、高周波の通信機器などで広く用いられている。その薄膜圧電素子は、大略的に、圧電材料の薄膜を上下の電極で挟み、それらの電極で挟まれた部分に高周波信号を与えることで、前記圧電材料が膜厚に対応した特定の周波数で大きく振動し、前記特定の周波数の信号だけを通す共振器フィルタなどを構成するものである。そして、前記膜厚を制御することで、数ＧＨｚの高周波帯で、所望の周波数の信号だけに共振させることができ、高周波の通信機器などで広く用いられている。このような薄膜圧電素子の一例を図３で示す。
【０００３】
図３は典型的な従来技術の薄膜圧電素子である高周波フィルタ１の構造を示す縦断面図である。この高周波フィルタ１は、通常のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた素子であり、基板２として、シリコン（Ｓｉ）や、音響ミラー層が形成された基板が用いられる。そして、その表面上に、特許文献１などでも示されるように、下部電極３として白金（Ｐｔ）、上部電極４としてアルミ（Ａｌ）を用いて、ＰＺＴ層５を挟む構造を形成しており、上下電極３，４間の絶縁のために、ＳｉＯ２層から成る絶縁膜６を備えている。
【０００４】
そして、上部電極４の引出し部７の強度を増し、低抵抗化を図るために、該引出し部７は、一般的に、上部電極４を延長したＡｌ層４ａと、前記下部電極３と同じＰｔで同時に形成しておいたＰｔ層８との２層構造で形成されている。なお、下部電極の引出しは、紙面に垂直（奥行きまたは手前）方向に行われ、この図３および後述する図４では表れていない。
【０００５】
図４は、上述のような高周波フィルタ１の製造工程を示す断面図である。先ず、図４（ａ）で示すように、基板２上に、前記下部電極３およびＰｔ層８となるＰｔ層が形成された後パターニングが行われ、次に図４（ｂ）で示すように、パターニングされた下部電極３上にＰＺＴ層５が形成される。さらに、図４（ｃ）で示すように、前記ＰＺＴ層５および下部電極３を覆うように絶縁膜６が形成され、前記上部電極４の電極部４ｂとなる開口部６ａなどのパターニングが行われる。
【０００６】
続いて、図４（ｄ）で示すように、全体を覆うようにＡｌ層４ｃが形成される。そのＡｌ層４ｃ上には、図４（ｅ）で示すように、全体にレジスト９が積層され、図４（ｆ）で示すように、前記電極部４ｂからＰｔ層８より一回り小さく覆う領域にレジスト９が残るようにパターニングされ、図４（ｇ）で示すように、レジスト９で保護された以外のＡｌ層４ｄ，４ｅが除去される。最後に、図４（ｈ）で示すように、レジスト９を除去すれば、前述の図３で示すような構造の高周波フィルタ１を作製することができる。
【特許文献１】特開２０００−２０９０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように構成される高周波フィルタ１において、上部電極４の引出し部７を２層構造とする場合には、Ａｌパターニング（フォトリソ＋Ａｌエッチング）の都合上、下側のＰｔ層８とエッチングエッジをずらすことが一般的である。図３および図４では、電極面積を増大させずに２層化できるように、Ｐｔ層８より一回り程引出し部７が小さくなるような寸法に形成されている。こうすることで、強度が高く、小型で低抵抗な配線を形成でき、パターニング時も下部（Ｐｔ層８と基板２）の段差とのエッジオーバーラップがないので、高精度なパターニングを行えるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術では、上部電極４のＡｌをパターニングする際には、一般的にポジレジストが使用され、現像液にはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアルミニウム）水溶液が使用される。その場合、図４（ｆ）から図４（ｇ）で示すように、Ａｌ層４ｅの部分が、Ｐｔ層８上で、レジスト９の端面まで溶け出してゆく際に、そのＡｌ層４ｅの端面からだけでなく、Ｐｔ層８と接している界面からも溶け出し（層４ｅ，８間に現像液が染み込み）、Ａｌと現像液との反応が加速し、図４（ｈ）において参照符号１０で示す前記引出し部７の端面で、Ｐｔ層８から剥離してしまうという問題がある。このような不具合を防止するためには、現像時間を管理すればよいが、現像の際のＡｌエッチングの時間が速く、工程管理が難しいという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、強度が高く低抵抗な白金とアルミとの積層電極を容易に作製することができる薄膜圧電素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の薄膜圧電素子は、圧電材料が、白金から成る下部電極およびアルミから成る上部電極間に挟み込まれ、前記上部電極の引出し部が、前記下部電極と同様の白金層と、前記上部電極から延びるアルミ層との２層構造に形成されて成る薄膜圧電素子において、前記白金層が前記アルミ層によって基板との間で気密に被包されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の薄膜圧電素子の製造方法は、基板上に白金層を形成し、下部電極および上部電極の引出し部をパターニングする工程と、前記下部電極上にＰＺＴ層を形成する工程と、前記ＰＺＴ層上に上部電極の電極部となる開口部を有する絶縁層を形成する工程と、前記ＰＺＴ層および絶縁層上にアルミ層を形成する工程と、前記アルミ層全体を覆うようにレジストを形成する工程と、前記上部電極の引出し部となる白金層を覆う領域にレジストが残るように前記レジストをパターニングする工程と、レジストで保護された以外のアルミ層をエッチングして除去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、圧電材料を上下の電極で挟み、それらの電極で挟まれた部分に高周波信号を与えることで、前記圧電材料を、その膜厚に対応した特定の周波数で振動させ、前記特定の周波数の信号だけを通過させる共振器フィルタなどとして用いられる薄膜圧電素子において、下部電極として白金、上部電極としてアルミを用い、前記上部電極の引出し部が、前記下部電極と同様の白金層と、前記上部電極から延びるアルミとの２層構造に形成されている場合に、下部電極と同時に基板上に形成されている前記白金層上に前記アルミ層を形成するにあたって、そのエッチングのためのレジストを下側の白金層を覆うように広く残す製造方法にすることで、アルミ層で白金層を覆うように形成し、白金層を基板との間で気密に被包する。
【００１３】
したがって、上部電極のエッチング時に、白金層の部分を超えてアルミ層はエッチングマスクで覆われており、白金層は外部へ露出せず、その白金層とアルミ層との界面が現像液に晒されなくなり、層間に現像液が染み込むことはなくなる。これによって、強度が高く低抵抗な白金とアルミとの積層電極を、煩雑な工程管理を必要とすることなく、容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄膜圧電素子およびその製造方法は、以上のように、圧電材料を上下の電極で挟み、それらの電極で挟まれた部分に高周波信号を与えることで、前記圧電材料を、その膜厚に対応した特定の周波数で振動させ、前記特定の周波数の信号だけを通過させる共振器フィルタなどとして用いられる薄膜圧電素子において、下部電極として白金、上部電極としてアルミを用い、前記上部電極の引出し部が、前記下部電極と同様の白金層と、前記上部電極から延びるアルミとの２層構造に形成されている場合に、下部電極と同時に基板上に形成されている前記白金層上に前記アルミ層を形成するにあたって、アルミ層で白金層を覆うように形成し、白金層を基板との間で気密に被包する。
【００１５】
それゆえ、上部電極のエッチング時に白金層は外部へ露出せず、その白金層とアルミ層との層間に現像液が染み込むことはなくなり、強度が高く低抵抗な白金とアルミとの積層電極を、煩雑な工程管理を必要とすることなく、容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の一形態に係る薄膜圧電素子である高周波フィルタ１１の構造を示す縦断面図である。この高周波フィルタ１１も、通常のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた素子であり、基板１２として、シリコン（Ｓｉ）や、音響ミラー層が形成された基板が用いられる。そして、その表面上に、下部電極１３として白金（Ｐｔ）、上部電極１４としてアルミ（Ａｌ）を用いて、ＰＺＴ層１５を挟む構造を形成しており、上下電極１３，１４間の絶縁のために、ＳｉＯ２層から成る絶縁膜１６を備えている。
【００１７】
そして、上部電極１４の引出し部１７の強度を増し、低抵抗化を図るために、該引出し部１７は、上部電極１４を延長したＡｌ層１４ａと、前記下部電極１３と同じＰｔで同時に形成しておいたＰｔ層１８との２層構造で形成されている。なお、下部電極の引出しは、紙面に垂直（奥行きまたは手前）方向に行われ、この図１および後述する図２では表れていない。以上の点は、前述の図３で示す高周波フィルタ１と同様である。
【００１８】
注目すべきは、本実施の形態の高周波フィルタ１１では、前記引出し部１７において、下側のＰｔ層１８が上側のＡｌ層１４ａで完全に覆われ、Ｐｔ層１８が基板１２との間で気密に被包されていることである。
【００１９】
図２は、上述のような高周波フィルタ１１の製造工程を示す断面図である。先ず、図２（ａ）で示すように、基板１２上に、前記下部電極１３および前記Ｐｔ層１８となるＰｔ層が形成された後パターニングが行われ、次に図２（ｂ）で示すように、パターニングされた下部電極１３上にＰＺＴ層１５が形成される。さらに、図２（ｃ）で示すように、前記ＰＺＴ層１５および下部電極１３を覆うように絶縁膜１６が形成され、前記上部電極１４の電極部１４ｂとなる開口部１６ａなどのパターニングが行われる。続いて、図２（ｄ）で示すように、全体を覆うようにＡｌ層１４ｃが形成される。そのＡｌ層１４ｃ上には、図２（ｅ）で示すように、全体にレジスト１９が積層される。以上の工程は、前述の図４と同様である。
【００２０】
注目すべきは、本実施の形態の高周波フィルタ１１では、図２（ｆ）で示すように、レジスト１９をパターニングする際に、Ａｌ層１４ａの下側のＰｔ層１８までを覆うように、幅Ｗだけ、広く残しておくことである。この被りの幅Ｗは、現像液である前記ＴＭＡＨ水溶液による次のエッチングの工程際に、多少現像時間が長くなったり、反応温度が高くなったりして、反応が進み過ぎても、残ったＡｌ層１４ａでＰｔ層１８が確実に覆われている、すなわちＰｔ層１８がＴＭＡＨ水溶液に露出しない幅に設定される。
【００２１】
その後、このレジスト１９を用いて、図２（ｆ）から図２（ｇ）で示すように、余剰なＡｌ層１４ｄ，１４ｅの部分が除去される。最後に、図２（ｈ）で示すように、レジスト１９を除去すれば、前述の図１で示すような構造の高周波フィルタ１１を作製することができる。
【００２２】
このように構成および作製することで、上部電極１４のエッチング時に、Ｐｔ層１８の部分を超えてＡｌ層１４ａはエッチングマスクで覆われており、Ｐｔ層１８は外部へ露出せず、そのＰｔ層１８とＡｌ層１４ａとの界面が現像液に晒されなくなり、層間に現像液が染み込むことはなくなる。これによって、強度が高く低抵抗な白金とアルミとの積層電極を、煩雑な工程管理を必要とすることなく、容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る薄膜圧電素子である高周波フィルタの構造を示す縦断面図である。
【図２】図１で示す高周波フィルタの製造工程を示す断面図である。
【図３】典型的な従来技術の薄膜圧電素子である高周波フィルタの構造を示す縦断面図である。
【図４】図３で示す高周波フィルタの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１    高周波フィルタ
１２    基板
１３    下部電極
１４    上部電極
１４ａ  Ａｌ層
１４ｂ  電極部
１５    ＰＺＴ層
１６    絶縁膜
１６ａ  開口部
１７    引出し部
１８    Ｐｔ層
１９    レジスト
【図１】
2007295305.tif 000003
【図２】
2007295305.tif 000004
【図３】
2007295305.tif 000005
【図４】
2007295305.tif 000006