(57)【要約】【課題】圧電薄膜共振子の共振周波数を高い精度で微調整することができ、良好かつ安定な共振特性を得ることができる圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法を提供すること。【解決手段】基板１１と、圧電体薄膜１６と、一対の電極１５、１７と、最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる超微粒子層３１とを備えた圧電薄膜振動子であり、また最上層部に超微粒子を漸増しつつ堆積することにより、共振周波数を微小単位で精度よく調整するようにしたので、共振周波数を正確に合わせ込むことができ、良好かつ安定な共振特性を得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項２】
圧電体薄膜下部の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電薄膜振動子。
【請求項３】
基板と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項４】
多層膜を構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜であることを特徴とする請求項３記載の圧電薄膜振動子。
【請求項５】
超微粒子を構成する材料が、タングステン、モリブデン、アルミニウム、チタン等の金属である請求項１から４のいずれかに記載の圧電薄膜振動子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の圧電薄膜振動子を用いたフィルタ。
【請求項７】
ターゲット材及び圧電薄膜振動子を反応室内に配置する工程と、前記反応室に一定圧力で雰囲気ガスを導入する工程と、前記ターゲット材にビーム光を照射することによりアブレーションを生じさせる工程と、前記アブレーションにより脱離・射出された物質を空中で粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子に成長させつつ前記圧電薄膜振動子の最上層に堆積して調整層を形成する工程とを具備する共振周波数調整方法。
【請求項８】
雰囲気ガスの圧力が、０．０１〜１０Ｔｏｒｒの範囲であることを特徴とする請求項７記載の共振周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法に関するものであり、特に、高周波用圧電デバイスに利用され得る良好な共振特性を得ることのできる、圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電体化合物は、薄膜化してその圧電特性を利用して、圧電振動子、圧電フィルタ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイスに広く応用されている。特に、近年の半導体技術の進歩による電子部品の集積化及び小型化に伴い、圧電体デバイスも小型化、薄膜化に対する需要が強く、数多くの研究がなされている。
【０００３】
このような圧電薄膜振動子を製造する場合、機械的振動部を形成する際の精度等に起因して振動子の共振周波数がばらつくため、共振周波数を一定の値に調整する必要がある。従来の調整方法としては、第一の方法として、上部電極の厚さを薄くして周波数を高める方向に調整を行い、周波数を合わせ込む方法がある。また、第二の方法として、上部電極上に熱硬化性樹脂をその膜厚を調整して印刷する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第一の方法では、電極の厚さを薄くする工程で、電極表面を励起することにより雰囲気酸素により電極が酸化する等の化学反応が起こり、安定な共振特性を得ることは難しい。これに対し、周波数調整を超高真空装置内で行う方法もあるが、この場合、製造コストがかかるだけでなく、電子機器における使用状態と異なる条件で調整を行うため、高精度に共振周波数を合わせ込むことは困難であった。また、第二の方法では、樹脂の厚みを制御することが、樹脂粘度や印刷条件の変動によって極めて困難であり、調整精度が悪いという問題点を有している。また、１回の樹脂印刷での周波数特性の変化が大きいため、高周波用振動子に要求される、共振周波数の±０．１％程度の厳しい精度で調整することは不可能である。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、圧電薄膜共振子の共振周波数を高い精度で微調整することができ、良好かつ安定な共振特性を得ることができる圧電薄膜振動子及びその共振周波数調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電薄膜振動子の最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の発明は、基板と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【０００８】
本発明の第２の発明は、第１の発明の圧電薄膜振動子において、さらに、圧電体薄膜下部の基板の一部が除去され空洞部分が形成されていることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【０００９】
本発明の第３の発明は、基板と、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜と、圧電体薄膜と、一対の電極と、最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層とを備えていることを特徴とする圧電薄膜振動子である。
【００１０】
ここで、第４の発明として、上記第３の発明において、多層膜を構成する１種類の薄膜が、圧電体薄膜と同じ組成の薄膜であることが好適である。
【００１１】
以上において、第５の発明として、上記第１から４のいずれかの発明において、前記超微粒子を構成する材料が、タングステン、モリブデン、アルミニウム、チタン等の金属から構成されることが望ましい。
【００１２】
以上の構成により、正確に共振周波数の調整された多層膜振動子を得ることができる。
【００１３】
本発明の第６の発明は、上記第１から５のいずれかの発明による圧電薄膜振動子を用いたフィルタである。以上の構成により、優れた特性を有するフィルタを実現することができる。
【００１４】
本発明の第７の発明は、ターゲット材及び圧電薄膜振動子を反応室内に配置する工程と、前記反応室に一定圧力で雰囲気ガスを導入する工程と、前記ターゲット材にビーム光を照射することによりアブレーションを生じさせる工程と、前記アブレーションにより脱離・射出された物質を空中で粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子に成長させつつ前記圧電薄膜振動子の最上層に堆積して調整層を形成する工程とを具備する共振周波数調整方法である。
【００１５】
ここで、第８の発明として、上記第７の発明において、前記雰囲気ガスの圧力が、０．０１〜１０Ｔｏｒｒの範囲であることが望ましい。
【００１６】
これらの方法によれば、レーザ照射によりターゲットから射出した物質（主に原子・イオン・クラスター）と雰囲気ガスとの相互作用（衝突、散乱、閉じ込め効果）の最適化により、高純度雰囲気で超微粒子を好適に形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電薄膜振動子の最上層部に共振周波数を調整するように形成された粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子からなる調整層を備えることにより、共振周波数を微小単位で精度よく調整することで、共振周波数を正確に合わせ込むことができ、良好かつ安定な共振特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の圧電薄膜振動子の原理的な構成及びその共振周波数調整方法を、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
【００２０】
本実施の形態においては、圧電体薄膜としてＡｌＮ薄膜を用いた圧電薄膜振動子について説明する。
【００２１】
図１は、圧電薄膜振動子の構造の断面図である。図１において、１１は（１００）シリコン（Ｓｉ）基板、１２及び１３はＳｉ基板１１の両面に形成されたシリコン窒化膜からなる絶縁層、１４はＳｉ基板１１に形成された空隙領域、１５は金（Ａｕ）薄膜からなる下部電極、１６はＡｌＮからなる圧電体薄膜、１７はＡｕ薄膜からなる上部電極、１８はＡｌＮ薄膜からなる調整層である。
【００２２】
以上の構成を有する圧電薄膜振動子において、下部電極１５および上部電極１７を介して圧電薄膜振動子に電界を印加すると、圧電体薄膜１６の下部電極１５および上部電極１７に挟まれた部分が厚み方向に振動する。この時、圧電体薄膜１６の下部に空隙領域１４が形成されていることにより、下部への圧電損失が生じることなく、効率的に圧力／電気変換動作を行うことができる。
【００２３】
なお、ここでは、絶縁層１２及び１３としてシリコン窒化膜を用いたが、酸化シリコン、酸化マグネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄膜を用いることができる。また、下部電極１５及び上部電極１７としてＡｕ薄膜を用いたが、タングステン（Ｗ）、モリブデン、白金、アルミニウム、チタン／白金、クロム／金、チタン／クロム等を用いることができ、下部電極１５と上部電極１７が異なる薄膜を用いてもよいことはいうまでもない。さらに、圧電体薄膜１６及び調整層１８として、ＡｌＮ薄膜を用いたが、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3、及びＬｉＴａＯ3薄膜等の多元系の圧電体酸化物を用いることも可能である。
【００２４】
また、ここでは、調整層１８として、圧電体薄膜１６と同じＡｌＮ薄膜を用いたが、圧電体薄膜１６とは異なる薄膜で、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化マグネシウム、窒化チタン、酸化アルミニウム等の薄膜を用いてもよい。
【００２５】
次に、以上のように構成された圧電薄膜振動子の製造方法及び共振周波数調整方法について、図２を用いて具体的に説明する。まず、Ｓｉ基板１１の両面に、ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜よりなる絶縁層１２及び１３を形成する。次に、絶縁層１２上にレジスト層２１を形成し、さらに写真製版法を用いて開口２２をレジスト層２１に形成する（図２（ａ））。
【００２６】
このようにして形成したレジスト層２１をエッチングマスクとして、圧電体薄膜を堆積する位置のＳｉ基板１１の上面部を異方性エッチングすることにより、空隙領域１４を形成する（図２（ｂ））。なお、こうして空隙領域１４を形成した後、レジスト層２１を除去しておく。次に、蒸着法等で下部電極１５としてＡｕ薄膜を選択的に形成し、その上に、圧電体薄膜１６としてスパッタリング法でＡｌＮ薄膜を形成し、さらにその圧電体薄膜１６上に、上部電極１７としてＡｕ薄膜を蒸着法等で形成する。そして、さらに、調整層１８’としてＡｌＮ薄膜をスパッタリング法で形成する（図２（ｃ））。その後調整層１８’として形成された層の厚みを、圧電薄膜振動子の共振周波数を調整するべく、適切な厚み寸法になるように余分な部分を除去して完成された調整層１８とすることにより（図２（ｄ））、圧電薄膜振動子が製造される。
【００２７】
なお、ここでは、圧電体薄膜１６及び調整層１８’の形成にスパッタリング法を用いたが、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法等を用いてもよい。
【００２８】
次に、本発明の圧電薄膜振動子の共振周波数調整方法について述べる。共振周波数の調整は、上記調整層１８’にパルスレーザ等を照射して生じるアブレーションを用いて除去する。なお、レーザアブレーション法とは、高いエネルギー密度（パルスエネルギー：０．１Ｊ／ｃｍ2程度又はそれ以上）のレーザ光をターゲット材に照射し、被照射ターゲット材表面を溶融・脱離させる方法である。
【００２９】
この方法の特徴は、レーザ光の透過性により、種々のガス種、広い範囲のガス圧条件下での除去が可能であることが挙げられる。また、この特性は融点・蒸気圧にあまり依存しないので、レーザアブレーションプロセスは、従来の熱平衡プロセス技術では困難とされていた、融点・蒸気圧の異なる材料を同時に処理することが可能である。
【００３０】
具体的には、調整層１８’に対して、大気中でパルスレーザ光２３を照射する。ここでは、アルゴン弗素（ＡｒＦ）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ、パルス幅：１２ｎｓ、エネルギー密度：１Ｊ／ｃｍ2、繰返し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、調整層１８’表面でレーザアブレーション現象が発生し、その一部が除去される。照射するレーザ光のパルス数を増やし、除去量を増やすことによって調整層１８’の厚みを漸減して共振周波数を連続的に上昇するように変化させていき、調整層１８として所望の共振周波数に合わせ込めばよい（図２（ｄ））。
【００３１】
上記実施の形態によれば、圧電体薄膜１６及び上部電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数の調整が可能となる。また、上部電極１７の上に形成された調整層１８が保護層として働くため、電極の酸化等の化学変化による質量の変化を考慮する必要もない。さらに、共振周波数の調整は、電子機器における使用状態と同じ条件で、大気中で連続的に行うことができ、１パルスでの除去量も少ないため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことができる。
【００３２】
なお、ここでは大気中で除去を行っているが、除去個所付近に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けることが有効である。これにより、除去個所の化学反応を防ぐとともに、除去された物質が再付着することを防ぐことができる。
【００３３】
以上述べてきたように、本実施の形態の圧電薄膜振動子の共振周波数調整方法により、共振周波数を正確に合わせ込むことができた。この方法を用いれば、真空装置を必要とすることも無いため、製造工程の簡略化と低コスト化を図ることができる。また、電子機器における使用状態と同じ条件で、大気中で連続的に共振周波数の調整を行うことができ、１パルスでの除去量も少ないため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことができる。したがって、以上により得られた圧電薄膜振動子により、従来にない高周波用フィルタの実現が可能となる。また、本実施の形態で得られた共振周波数調整された圧電薄膜振動子は、圧電フィルタ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイスへの応用を図ることができる。
【００３４】
特に、５ＧＨｚレベル以上の高周波フィルタになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られることを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応できる。
【００３５】
なお、ここでは、圧電体薄膜の下部に空隙領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としているが、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板との間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材料（Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ａｇ等）と低い材料（ＳｉＯ2、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さらに、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることができる。
【００３６】
また、ここでは、圧電性薄膜の厚み方向の振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整ができる。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の圧電薄膜振動子の原理的な構成及びその共振周波数調整方法を、図３を用いて詳細に説明する。
【００３８】
図３は、圧電薄膜振動子の構造の断面図である。図３において、１１から１７までの構成は、実施の形態１で述べた図１と同様である。３１は、上部電極１７の上に形成されたタングステン（Ｗ）からなる超微粒子層である。
【００３９】
なお、ここでは、超微粒子層としてＷを用いたが、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の金属材料を用いることができる。
【００４０】
次に、以上のように構成された圧電薄膜振動子の製造方法及び共振周波数調整方法を述べる。上部電極１７を形成するまでの製造方法は、実施の形態１で図２を用いて述べた方法と同様である。
【００４１】
次に、本発明の圧電薄膜振動子の共振周波数調整方法について述べる。共振周波数の調整は、超微粒子層３１の形成により行う。超微粒子層３１を形成する方法として、本実施の形態では、希ガス（Ａｒ，Ｈｅ等）雰囲気中におけるレーザアブレーションを用いる。
【００４２】
この方法の特徴は、非熱平衡性プロセスであることから、空間的・時間的選択励起が可能であることが挙げられる。特に、空間的選択励起性を有することから、従来の熱プロセスやプラズマプロセスにおいては反応槽のかなり広い領域あるいは全体が熱やイオンに晒されるのに対し、必要な物質源のみを励起することができるので、不純物混入が抑制されたクリーンなプロセスとなる。したがって、不純物の混入・組成・結晶性等が制御された超微粒子の作製に適している。また、このレーザアブレーションプロセスは、実施の形態１でも述べたように、レーザ光の透過性により、種々のガス種、広い範囲のガス圧条件下での堆積が可能である。さらに、この特性は融点・蒸気圧にあまり依存しないので、レーザアブレーションプロセスは、従来の熱平衡プロセス技術では困難とされていた、融点・蒸気圧の異なる材料を同時に処理（蒸発・堆積）することが可能である。
【００４３】
図４は、本発明の超微粒子形成方法に使用する超微粒子形成装置を示す図である。ここでは、金属ターゲットを用いてレーザアブレーションを行うことにより、超微粒子を形成する場合について説明する。
【００４４】
図４において、１０１はターゲットが配置される金属製の反応室を示す。反応室１０１の底部には、反応室１０１内の空気を排気して反応室１０１内を超真空にする超真空排気系１０２が設けられている。反応室１０１には、反応室１０１へ雰囲気ガスを供給するガス導入ライン１０４が取り付けられている。このガス導入ライン１０４には、反応室１０１へ供給する雰囲気ガスの流量を制御するマスフローコントローラ１０３が取り付けられている。また、反応室１０１の底部には、反応室１０１内の雰囲気ガスを排気するガス排気系１０５が設けられている。
【００４５】
反応室１０１内には、ターゲット１０７を保持するターゲットホルダー１０６が配置されている。このターゲットホルダー１０６には、回転シャフトが取り付けられており、この回転シャフトが図示しない回転制御部の制御で回転することにより、ターゲット１０７が回転するようになっている。このターゲット１０７の表面に対向するようにして、上部電極まで形成された圧電薄膜振動子１０９が配置されている。この圧電薄膜振動子１０９には、レーザ光の照射により励起されたターゲット１０７から脱離・射出された物質が堆積される。なお、ここでは、ターゲットとして、Ｗ金属ターゲットを用いる。
【００４６】
反応室１０１の外側には、ターゲット１０７にエネルギービームとしてのレーザ光を照射するパルスレーザ光源１０８が配置されている。反応室１０１の上部には、レーザ光を反応室１０１内に導入するレーザ導入窓１１０が取り付けられている。パルスレーザ光源１０８から出射したレーザ光の光路上には、レーザ光源１０８から近い順にスリット１１１、レンズ１１２、及び反射鏡１１３が配置されており、パルスレーザ光源１０８から出射したレーザ光がスリット１１１により整形され、レンズ１１２で集光され、反射鏡１１３で反射されて、レーザ導入窓１１０を通って反応室１０１内に設置されたターゲット１０７に照射されるようになっている。
【００４７】
上記構成を有する超微粒子製造装置における動作について説明する。反応室１０１の内部を、ターボ分子ポンプを主体とする超高真空排気系１０２により到達真空１．０×１０-8Ｔｏｒｒ程度まで排気した後、マスフローコントローラ１０３を経由して、ガス導入ライン１０４より、Ｈｅガスの導入を行う。ここで、ドライロータリーポンプもしくは高圧用ターボ分子ポンプを主体としたガス排気系１０５の動作と連動することにより、反応室１０１内の希ガス圧力を、０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度の範囲の一圧力値に設定する。
【００４８】
この状態で、自転機構を有するターゲットホルダー１０６に配置された、純度：５ＮのＷのターゲット１０７の表面に対して、パルスレーザ光源１０８からレーザ光を照射する。ここでは、ＱスイッチパルスＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長：５３２ｎｍ、パルス幅：５ｎｓ、パルスエネルギー：３００ｍＪ、繰返し周波数：１０Ｈｚ）を用いた。このとき、Ｗのターゲット１０７表面では、レーザアブレーション現象が発生し、イオンあるいは中性粒子（原子、クラスター）が脱離し、主にターゲット法線方向にクラスターレベルの大きさを維持して、射出して行く。そして、脱離物質は、雰囲気希ガス原子と衝突することにより、飛行方向が乱雑になるとともに、運動エネルギーが雰囲気に散逸され、空中での会合と凝集が促進される。この結果、粒径数ｎｍから数十ｎｍの超微粒子に成長しつつ、約３ｃｍ離れて対向した圧電薄膜振動子１０９上に堆積する。なお、圧電薄膜振動子、ターゲット温度とも積極的な制御は行っていない。
【００４９】
なお、ここでは雰囲気ガスとして、Ｈｅガスを用いているが、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等の他の不活性ガスを用いてもよい。この場合、気体密度がＨｅガスの場合と同等になるように圧力を設定すればよい。例えば、雰囲気ガスとしてＡｒ（気体密度：１．７８ｇ／ｌ）を用いる場合には、Ｈｅ（気体密度：０．１８ｇ／ｌ）を基準とすると０．１倍程度の圧力に設定すればよい。
【００５０】
以上の超微粒子堆積過程において、共振周波数の調整は、照射するレーザ光のパルス数を増やし、堆積超微粒子数を増やすことによって超微粒子層３１の厚みを漸増して共振周波数を連続的に減少するように変化させていき、所望の共振周波数に合わせ込めばよい。
【００５１】
上記実施の形態によれば、圧電体薄膜１６及び電極１７の構造を変化させることなく、共振周波数の調整が可能となる。また、超微粒子の堆積レートが小さいため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことができる。
【００５２】
なお、ここでは常温で超微粒子の堆積を行っているが、結晶性向上のために、５００℃以下の基板加熱を行うことも可能である。あるいは、形成直後の超微粒子は、結晶性が悪い、欠陥が存在する等の問題を生じることがある。このような場合には、結晶性、純度等の膜質向上のために、窒素雰囲気中で熱処理をすることが有効である。この際の熱処理温度は５００℃以下とすれば、電極材料あるいは薄膜内応力による劣化を生じることもない。一例として、Ｈｅガス圧：５．０Ｔｏｒｒで形成したＷ超微粒子に対して、Ｎ2ガス中で熱処理を行った結果、結晶性の向上が確認された。
【００５３】
以上述べてきたように、本実施の形態の圧電薄膜振動子の共振周波数調整方法により、共振周波数を連続的に正確に合わせ込むことができた。この方法を用いれば、１パルスでの堆積量が少ないため微調整が可能であり、極めて正確に共振周波数を合わせ込むことができる。また、超微粒子のサイズがｎｍオーダーであり、高周波の波長（１００ｎｍオーダー）に比べて十分に小さいため、散乱等の原因になる表面状態への影響も無視できる。したがって、以上により得られた圧電薄膜振動子により、従来にない高周波用フィルタの実現が可能となる。また、本実施の形態で得られた、共振周波数に調整された圧電薄膜振動子は、圧電フィルタ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイスへの応用を図ることができる。
【００５４】
特に、５ＧＨｚレベル以上の高周波フィルタになると、圧電体薄膜の膜厚はλ／２にするため、１００ｎｍ程度の薄膜化が要求され、その膜厚精度はÅオーダーが要求される。これに対しても、本実施の形態に係る共振周波数調整方法を用いて圧電薄膜振動子の共振周波数調整を試みた結果、正確な共振周波数が得られることを確認しており、５ＧＨｚレベルに十分対応できる。
【００５５】
なお、ここでは、圧電体薄膜の下部に空隙領域が形成されている構造の圧電薄膜振動子としているが、空隙領域を形成する代わりに、圧電体薄膜と基板との間に、少なくとも２種類の薄膜を積層してなる多層膜が形成されている構造の圧電薄膜振動子においても、同様に正確な共振周波数の調整ができる。この場合、多層膜の組み合わせとしては、音響インピーダンスが高い材料（Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ａｇ等）と低い材料（ＳｉＯ2、Ｓｉ、Ａｌ等）の組み合わせが好ましい。さらに、多層膜を構成する薄膜の一つを圧電体薄膜と同じ組成とすれば、使用する薄膜の種類を少なくすることができる。
【００５６】
また、ここでは、圧電性薄膜の厚み方向の振動モードを利用した圧電薄膜振動子を用いたが、圧電性薄膜の拡がり方向の振動モードを利用する圧電薄膜振動子や、圧電性薄膜の曲げ振動モードを利用する圧電薄膜振動子においても同様に、正確な共振周波数の調整ができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る圧電薄膜振動子は、共振周波数を微小単位で精度よく調整することで、共振周波数を正確に合わせ込むことができ、良好かつ安定な共振特性を得ることができるという効果を有し、圧電フィルタ、表面波フィルタ、圧電センサ、アクチュエータ等の各種圧電デバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧電薄膜振動子の構造を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る圧電薄膜振動子の製造工程図
【図３】本発明の実施の形態２に係る圧電薄膜振動子の構造を示す断面図
【図４】本発明の方法に使用する超微粒子製造装置を示す構成図
【符号の説明】
【００５９】
１１  シリコン基板
１２、１３  絶縁層
１４  空隙領域
１５  下部電極
１６  圧電体薄膜
１７  上部電極
１８  調整層
２１  レジスト層
２２  開口
２３  パルスレーザ光
３１  超微粒子層
１０１  反応室
１０２  超高真空排気系
１０３  マスフローコントローラ
１０４  ガス導入ライン
１０５  ガス排気系
１０６  ターゲットホルダー
１０７  ターゲット
１０８  パルスレーザ光源
１０９  圧電薄膜振動子
１１０  レーザ導入窓
１１１  スリット
１１２  レンズ
１１３  反射鏡
【図１】
2007006542.tif 000003
【図２】
2007006542.tif 000004
【図３】
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【図４】
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