(57)【要約】【課題】低抵抗でヒロックやボイドの発生も抑制され配向性の高い電極を備えた電子素子を提供する。【解決手段】下部電極と、前記下部電極の上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜の上に設けられた上部電極と、を備え、前記下部電極及び前記上部電極の少なくともいずれかは、アルミニウムを主成分とし、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｙ及びＮｄよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を添加した合金からなることを特徴とする電子素子が提供される。【選択図】図１
2007335977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、
前記下部電極の上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜の上に設けられた上部電極と、
を備え、
前記下部電極及び前記上部電極の少なくともいずれかは、アルミニウムを主成分とし、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｙ及びＮｄよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を添加した合金からなることを特徴とする電子素子。
【請求項２】
前記合金のアルミニウムの含有量は、９０乃至９９．５原子パーセントであることを特徴とする請求項１記載の電子素子。
【請求項３】
前記下部電極は前記合金からなり、且つ＜１１１＞配向半値幅が４度以下の多結晶体であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電子素子。
【請求項４】
前記下部電極の下に設けられ非晶質合金膜からなるバッファ層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項５】
前記圧電膜は、ＡｌＮからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子に関し、例えば、圧電膜を有する薄膜バルク弾性波共振器やＭＥＭＳ素子などの電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、加速度センサや圧力センサなどをシリコン基板上に集積化したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子や、薄膜バルク弾性波共振器（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave、もしくはＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）などの開発が進められ、実用化が期待されている。
【０００３】
例えば、ＢＡＷデバイスは、ギガヘルツ帯Ｗ−ＣＤＭＡ用ＲＦアンテナフィルタや携帯情報端末用デュープレクサ等に搭載されることが期待されている。ＢＡＷデバイスの要部は、圧電膜を２つの電極で挟んだ構造を有する。この電極は、低抵抗であり、且つ、平坦性が良好で、配向性が高いことが必要とされる。このような電極を下地にすることで、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電膜の配向性を向上させることができる。
【０００４】
この電極に、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）等の金属材料を用いた場合、比抵抗値が高かったり、配向性が低いため、ＢＡＷ素子を形成した場合、電気機械結合係数(ｋｔ２)もしくは品質係数（Ｑ値）が劣化する場合があった。特に、２ＧＨz以上の高周波帯で使用するＢＡＷ素子を構成する場合、電極および圧電体の膜厚は、より薄くする必要があり、比抵抗値と配向性の特性に及ぼす影響はより顕著になる。共振のＱ値に影響を及ぼす因子は、圧電体の弾性損失、電極の弾性損失、電極の直列抵抗であり、一方反共振のＱ値に影響を及ぼす因子は、圧電体の弾性損失、電極の弾性損失、基板のコンダクタンス、圧電体の誘電損失である。本発明者の実験データの解析によれば、共振のＱ値の起源は、下部電極の直列抵抗が最も大きな割合を占めており、一方、反共振点のＱ値については、圧電体の弾性損失が支配的であった。これらの検討から、前述のような材料選択による電極の直列抵抗増大は共振点におけるＱ値の劣化を引き起こし、薄膜圧電共振器の特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。
【０００５】
また、強誘電体コンデンサの電極の材料として、アルミニウム（Ａｌ）を添加したニッケル（Ｎｉ）合金やＮｉ−クロム（Ｃｒ）−Ａｌ合金などのニッケルリッチな合金を用いたものが開示されている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、ニッケルリッチの合金では、比抵抗値が高く、残留応力によるマイクロクラックの発生とそれによる抵抗上昇、ひいては断線が生じるなどの問題がある。これに対して、Ａｌ（アルミニウム）は、低抵抗であり、配向性を上げることが可能であることから、圧電膜の電極材料として期待される。しかし、Ａｌは融点が約６６０℃と低いため、圧電膜の形成プロセスにおいて、熱履歴の影響を受けてヒロックやボイドが発生しやすいという問題があった。
【特許文献１】特開平３−２７６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、低抵抗でヒロックやボイドの発生も抑制され配向性の高い電極を備えた電子素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、下部電極と、前記下部電極の上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜の上に設けられた上部電極と、を備え、前記下部電極及び前記上部電極の少なくともいずれかは、アルミニウムを主成分とし、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｙ及びＮｄよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を添加した合金からなることを特徴とする電子素子が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低抵抗でヒロックやボイドの発生も抑制され配向性の高い電極を備えた電子素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の第１実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
また、図２（ａ）は、本実施例の電子素子の上面図であり、図２（ｂ）はその下面図である。なお、図２以降の図面については、既出の図面と同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１１】
本実施形態の電子素子は、薄膜バルク弾性波共振器（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）５である。このＢＡＷ素子５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる支持基板１０の上に形成されている。支持基板１０は、中空部（キャビティ）７０を有する。この支持基板１０の全面には、例えば、熱酸化膜（ＳｉＮＸ）からなるパッシベーション層２０が設けられている。このパッシベーション層２０の上には、積層電極膜２５が設けられている。積層電極膜２５は、例えば、タンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）合金からなる非晶質バッファ層３０と、４原子パーセントのニッケル（Ｎｉ）元素を添加したアルミニウム（Ａｌ）合金からなる下部電極４０と、がこの順に設けられた構造を有する。積層電極膜２５の片側の端部には、上部電極６０方向に窄まるテーパ面が適宜設けられている。
パッシベーション層２０及び積層電極膜２５の上には、例えば、ＡｌＮからなる圧電膜５０が設けられている。圧電膜５０の上には、例えば、モリブデン（Ｍｏ）膜からなる上部電極６０が選択的に設けられている。
【００１２】
上部電極６０のない圧電膜５０の上には、Ａｌ膜からなるボンディングパッド８０が設けられている。ボンディングパッド８０と下部電極４０とは、圧電膜５０に略垂直方向に設けられた導通ビアを介して電気的に接続されている。このボンディングパッド８０と上部電極６０とは、使用周波数において高周波的に接続しない程度の間隔をあけて設けられている。キャビティ７０を挟んでボンディングパッド８０の反対方向には、上部電極６０に接続したボンディングパッド９０が形成されている。
【００１３】
キャビティ７０は、厚み方向に振動したＢＡＷ５が支持基板１０に接しないように設けられている。また、後述するように犠牲層の上にＢＡＷ素子５を形成した後、犠牲層をエッチング除去してキャビティ７０を形成してもよい。  
パッシベーション層２０は、非晶質バッファ層３０が雰囲気ガスや水分により酸化されるのを防止する役割を果たす。  
非晶質バッファ層３０は、表面エネルギーの制御によりＡｌとの濡れ性を良好にして下部電極４０の配向性を高める役割を果たす。
【００１４】
本実施例の下部電極４０は、９０〜９９．５原子パーセントのＡｌにより構成されている。それ以外の添加成分は、例えばＮｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｙ、Ｎｄから選ばれた少なくとも１種類の元素により構成されている。ここで、添加成分は、一種類に限らず複数種類であってもよい。
【００１５】
下部電極４０は、Ａｌリッチであるために比抵抗が低い。このため、ＢＡＷ素子５の損失を低減して高い品質係数（Ｑ値）を得ることができる。また、下部電極４０はＡｌリッチであるために、＜１１１＞方向に高い配向性を有する。したがって、このような下部電極４０を下地とすることで、配向性の優れた圧電膜５０が得られる。このため、電気機械結合係数を高くすることができる。さらに、下部電極４０にＮｉなどの元素を添加することにより、ヒロックやボイドなどの発生を抑制し、圧電膜５０の特性を良好に維持できる。
【００１６】
なお、圧電膜５０の材料は、ＡｌＮに限定されず、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを用いてもよい。
【００１７】
ＢＡＷ素子５の下部電極４０と上部電極６０との間に電圧を印加すると、圧電膜５０が厚み方向に伸縮する。この際に、特定の周波数依存性が表れる。そして、ＢＡＷ素子５の膜厚を調整することにより、所望の周波数特性を得ることが可能となる。例えば、２ギガヘルツの周波数を通過帯域とする場合、圧電膜５０の膜厚は、１．５〜２．０マイクロメータである。パッシベーション層２０の膜厚が１０〜１００ナノメータである。また、入出力インピーダンスを例えば、５０オームとすると、キャビティ７０の形状は、長さＬ及び幅Ｗが、それぞれ１００〜２００マイクロメータ程度の正方形あるいは長方形などとすることができる。  
なお、本願明細書においては、支持基板１０に近い方を「下部」とし、遠い方を「上部」とする。
【００１８】
図３は、本発明の第２実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
本実施例の電子素子の基本構造６は、図１に関して前述したものと同様である。ただし、下部電極４２は、４原子パーセントのタンタル（Ｔａ）を添加したＡｌ合金膜で構成されている。すなわち、圧電膜５０が、Ｔａ添加Ａｌ合金膜からなる下部電極４２とＭｏからなる上部電極６０とで挟まれた構造をしている。
【００１９】
次に、本実施例に対する比較例について説明する。  
図４は、本発明の第１比較例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
本比較例の電子素子も、ＢＡＷ素子７である。本比較例のＢＡＷ素子５の基本構造は、図１に関して前述したものと同様であるが、下部電極４４がＡｌ元素のみで構成されている。すなわち、圧電膜５０がＡｌ膜からなる下部電極４４とＭｏ膜からなる上部電極６０とで挟まれた構造を有する。
【００２０】
以下、上述した下部電極４０、４２、４４の材料に着目して、各下部電極４０、４２、４４の諸特性について説明する。  
図５は、下部電極に添加した元素の添加量とヒロック生成密度との関係を表すグラフ図である。ここで、横軸は元素添加量（原子パーセント）であり、縦軸はヒロック生成密度（×１０７個／平方センチメータ）である。
【００２１】
膜厚が約２００ナノメータの下部電極４０、４２、４４は、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＦスパッタリング法により形成した。その後、真空中で４００℃、３０分間加熱して保持した。この下部電極４０、４２、４４の表面を、ノルマルスキー型干渉顕微鏡を用い観察し、ヒロック生成密度を評価した。
【００２２】
ここで、ヒロック生成密度は、１平方センチメータあたりのヒロックの個数である。また、元素添加量は、下部電極４０に含まれるＡｌを除いた添加元素の添加量である。
【００２３】
図中の（ａ）線は、Ｎｉ元素を添加した下部電極４０の結果を表す。（ｂ）線は、Ｔａ元素を添加した下部電極４２の結果を表す。また、これら（ａ）線及び（ｂ）線において、元素添加量がゼロの点がＡｌ元素のみからなる下部電極４４のヒロック生成密度を表す。
【００２４】
元素添加量がゼロの場合、ヒロック生成密度は高く、およそ１×１０７個／平方センチメータであることが分かる。このようにヒロックやボイドの生成密度が高いと、以下の問題が生じる。
【００２５】
すなわち、
（１）電極のモフォロジが劣化して、その上に形成される圧電膜５０に「反位区（inversioin domain）」が形成されやすくなる。そのため、電圧に対する圧電応答が局所的に逆転して圧電効果が相殺され、変換効率が低下してしまう。
【００２６】
（２）ヒロックやボイドの部分においては、電極膜厚が局所的に異なる。このため、局所的に周波数が異なる部分が発生し、結果的に全体の品質係数（Ｑ値）が低下する。
【００２７】
また、下部電極４０、４２、４４の構造は、ＢＡＷ素子５の特性に影響する。これは、圧電膜５０の構造は、その下地である下部電極４０、４２，４４の構造を引き継いで形成されるためである。例えば、圧電膜５０のＡｌＮ粒径は、その下地である下部電極４０、４２、４４の粒径に依存する。さらに詳細に説明すると、例えば、Ａｌのみで構成される下部電極４４の構造は、結晶粒径が大きく粒界が少ない。このような構造は、その上に形成される圧電膜５０の伸縮方向に対して略垂直方向に伝搬する振動を増加させ、スプリアスが生じやすくなる。
【００２８】
これに対して、（ａ）線で表したＮｉを添加した下部電極４０および（ｂ）線で表したＴａを添加した下部電極４２においては、これら添加元素の添加量の増加に伴い、ヒロック生成密度が著しく低下することが分かる。  
すなわち、０．５原子パーセント添加した場合、Ｎｉを添加した下部電極４０のヒロック生成密度は約８×１０６／平方センチメータであり、Ｔａを添加した下部電極４２のヒロック生成密度は約９×１０６／平方センチメータである。さらに、Ｎｉを添加した場合には、２原子パーセント以上、Ｔａを添加した場合には、５原子パーセント以上とすると、ヒロック生成密度はほぼゼロになることが分かる。
【００２９】
これは、ＮｉやＴａをＡｌに添加することで、以下のことが生じるからであると考えられる。  
すなわち、
（i）固溶強化による弾性変形領域の拡張あるいは転位の移動の抑制
（ii）粒界部への合金析出による粒界拡散の抑制
（iii）添加元素の格子拡散による歪み緩和
などが生じてヒロックが抑制されるためであると考えられる。  
例えば、粒界拡散が抑制されるとＡｌが移動しにくくなるため、ヒロックの生成が抑制される。また、これに付随して、粒成長も抑制されるため、粒径が小さくなり粒界が増加するような微構造になる。すると、圧電膜５０も同様の微細構造になることから、スプリアスが抑制される。
【００３０】
またさらに、ＮｉやＴａの代わりに、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）あるいはネオジウム（Ｎｄ）などの遷移元素や希土類元素を添加して下部電極４０を作製した結果、いずれにおいてもヒロック抑制効果があることが分かった。上述したヒロック抑制メカニズムは、これらの元素ごとにやや異なることも考えられる。しかし、いずれの元素においてもヒロック抑制効果があり、ＶやＣｏを添加した場合は、（ａ）線と同様な挙動を示し、その他の元素を添加した場合は、（ｂ）線と同様な挙動を示すことが分かった。
【００３１】
次に、これらの下部電極４０の電気的特性について詳細に説明する。  
図６は、下部電極に添加した添加元素に関する元素添加量と比抵抗との関係を表すグラフ図である。  
ここで、横軸は元素添加量（原子パーセント）であり、縦軸は比抵抗（マイクロオームセンチメータ）である。図中の（ａ）線はＮｉを添加した場合（下部電極４０）、（ｂ）線はＴａを添加した場合（下部電極４２）、（ｃ）線はＴｉを添加した場合（下部電極４１）、（ｄ）線はＹを添加した場合（下部電極４３）、の結果をそれぞれ表す。
【００３２】
膜厚が約２００ナノメータの下部電極４０、４１、４２、４３は、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＦスパッタリング法により形成した。この際、成膜中及び成膜後には、加熱処理は施さない。
【００３３】
ここで、元素添加量とは、下部電極４０に含まれるＡｌを除いた添加元素の添加量である。図６から、すべての下部電極４０、４１、４２、４３において、添加元素量と比抵抗とは、ほぼ正比例の関係にあることが分かる。いずれの添加元素量においても、（ａ）線で表したＮｉを添加した下部電極４０の比抵抗が最も低く、続いて、（ｄ）線で表したＹ、（ｃ）線で表したＴｉ、（ｂ）線で表したＴａの順に比抵抗が高くなることがわかる。  
ＢＡＷ素子５の最大許容比抵抗を例えば、６０マイクロオームセンチメータとすると、いずれの下部電極４０、４１、４２、４３においても、添加元素量を１０原子パーセント以下にすることで、最大許容比抵抗より低くできることが分かる。
【００３４】
また、これらの元素の他にも、Ｖ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷあるいはＮｄなどの元素を用いた結果、Ｖ及びＣｏを添加した場合は、（ａ）線と同様の挙動を示し、Ｍｏ及びＷの場合は、（ｂ）線と同様であった。また、Ｎｄの場合は、（ｄ）線と同様であることが分かった。
【００３５】
遷移元素の電子状態とこれを添加した電極の比抵抗との関係については、以下のように報告されている。すなわち、添加元素のｄ軌道がＡｌの伝導バンドと重なると、Ａｌのフェルミ準位近傍で仮束縛状態が形成される。これにより、比抵抗が増加する。また、フェルミ準位近傍におけるｄ電子の部分状態密度と比抵抗との間には、良好な相関がある（J. Phys. F, Metal Phys., 11, p1787-1800, 1981）。
【００３６】
例えば、（ａ）線で表したＮｉの場合、Ａｌのフェルミ準位近傍におけるｄ電子の部分状態密度が低く、すなわちＡｌの伝導電子の仮束縛が相対的に弱い。そのため、比抵抗を相対的に低くできると考えられる。
【００３７】
なお、いずれの下部電極４０、４１、４２、４３においても、３００〜４００℃程度の加熱処理を行うと、添加元素の析出により、抵抗値が急激に低下する。
【００３８】
下部電極４０、４１、４２、４３の抵抗が上昇すると、ＢＡＷ素子５の品質係数（Ｑ値）は劣化する。例えば、後述するように、複数のＢＡＷ素子５を組み合わせてＢＡＷフィルタを構成した場合、このフィルタの帯域幅は、電気機械結合係数に比例する。一方で、帯域内の挿入損失は、電気機械結合係数と品質係数との積からなる性能指数に反比例する。電気機械結合係数は、圧電膜５０に固有である。圧電膜５０の結晶純度を高め、分極方向への多結晶配向性を制御して所望の帯域幅が実現できる程度であればよい。したがって、挿入損失を低減するためには、できるだけ品質係数を高める必要がある。
【００３９】
この観点から、本実施例の下部電極４０、４１、４２、４３は、添加元素量が０．５原子パーセント以上であり、且つ１０原子パーセント以下であると、６０マイクロオーム・センチメータ以下の比抵抗が得られ、且つヒロックやボイドが抑制できる。したがって、品質係数の劣化を最小限にすることができる。ここで、この添加元素量が０．５原子パーセント以下であると、図５に関して前述したように、ヒロック生成密度が高くなる。ここで、図５は４００℃でのヒロック形成密度を示したが、アニール温度( 直接的にはプロセスの温度履歴)がより低い温度、例えば２００℃の場合では、元素添加によるヒロック抑制効果はより顕著となり、０．５原子パーセントの添加量でほぼヒロック生成密度をゼロとすることができる。
一方、添加元素量が１０原子パーセント以上であると、図６に関して前述したように、高抵抗化して品質係数が劣化する。
【００４０】
一方、前述したように、ＢＡＷ素子５の特性は、電気機械結合係数と品質係数により決定される。電気機械結合係数が高いほど、広帯域のフィルタや電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator:ＶＣＯ）の性能が向上する。電気機械結合係数は、圧電膜５０の膜質に依存する。すなわち、圧電膜５０の結晶極軸を膜厚方向に揃える、つまり配向性を高めることが重要である。この点については、電気機械結合係数と圧電特性を有するＡｌＮの配向性と相関が報告されている(IEEE Transactions on Ultrasonics, Vol.47, No.1, 2000)。
【００４１】
圧電膜５０の配向性は、例えば、Ｘ線回折法による配向半値幅を用いて評価できる。
【００４２】
図７は、圧電膜の配向半値幅と、このＢＡＷ素子の電気機械結合係数との関係を例示するグラフ図である。  
ここで、横軸はＡｌＮからなる圧電膜５０の配向半値幅（°）であり、縦軸は電気機械結合係数（パーセント）である。ここで、配向半値幅は、ＡｌＮのＸ線回折の（０００２）ピークのロッキングカーブの半値幅である。また、図中において、電気機械結合係数をｋｔ２としている。この圧電膜５０は、Ｎｉを添加した下部電極４０の上に形成している。図７から、配向半値幅が４°以下であれば、電気機械結合係数はほぼ一定の単結晶もしくはエピタキシャル膜と同等の値を示すことが分かる。
【００４３】
圧電膜の配向性は、その下地となる下部電極の配向性に依存する。つまり、圧電膜５０は、下部電極４０の配向性を引き継ぐ。このため、Ａｌを主成分とする合金からなる下部電極４０の＜１１１＞配向半値幅も４°以下であることが望ましいことが分かる。
【００４４】
本発明者は、Ｎｉを添加した下部電極４０について、元素添加量と下部電極４０の配向性との関係を検証した。その結果、Ｎｉの添加量を１０原子パーセント以下に抑制すれば、下部電極４０の配向半値幅を４°以下にできることが分かった。その結果として、その上に形成するＡｌＮ圧電膜５０の配向性も４°以下とすることができ、高い電気機械結合係数が得られる。
【００４５】
次に、実施例１及び比較例１の諸特性のＢＡＷ素子５の特性について以下に説明する。  ここで、特性として、周波数特性、電気機械結合係数および品質係数について評価した。また、周波数特性は、スペクトルアナライザを用いて測定した。
【００４６】
実施例１及び比較例１のＢＡＷ素子５の共振周波数は、両方とも１．９ＧＨｚであった。そして、比較例１の電気機械結合係数は、６．３％であった。これに対して、実施例１では６．９％と高くなることが確認できた。また、比較例１の共振点（Ｑｒ）及び反共振点（Ｑａ）の品質係数は、それぞれ９００及び６００である。これに対して、実施例１ではＱｒ及びＱａが、それぞれ１３００及び１１００であり比較例１よりも高くなることが分かった。
【００４７】
以上、本実施形態によれば、Ａｌを主成分とする下部電極４０に遷移元素や希土類元素を添加することで、ヒロックやボイドの発生を抑制できる。これにより、比抵抗の上昇を抑制し、高い配向性を維持しつつ、圧電膜５０の膜質の低下を防止して、高品質の圧電膜５０を得ることが可能となる。
【００４８】
次に、本発明に係る実施例１の電子素子の製造方法について説明する。
【００４９】
図８（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例の電子素子の製造工程を表す工程断面図である。
この電子素子は、ＢＡＷ素子である。  
まず、図８（ａ）に表すように、基板厚みが約６００ミクロンのＳｉからなる支持基板１０上に、膜厚が約５０ナノメータのＳｉＮＸからなるパッシベーション層２０を、例えば、減圧ＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成する。パッシベーション層２０の上にスパッタリング法を用いて連続的に積層電極膜２５を形成する。この積層電極膜２５は、例えば、膜厚が１０ナノメータのタンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）合金からなる非晶質バッファ層３０と、膜厚が２００ナノメータの下部電極４０である。下部電極４０は、Ｎｉを４原子パーセント添加したＡｌ合金膜により構成される。この積層電極膜２５の上にフォトリソグラフィを用いてレジストマスクをパターニングする。そして、例えば、塩素ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、積層電極膜２５をエッチングする。積層電極膜２５の片側の端部は、上部電極６０に向かって窄まるテーパ面を設けるように加工する。
【００５０】
続いて、図８（ｂ）に表すように、パッシベーション層２０及び積層電極膜２５の上には、例えば、膜厚が１．７５マイクロメータのＡｌＮからなる圧電膜５０を形成する。圧電膜５０は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ２）ガスとからなる混合ガスを用いたＤＣパルススパッタリング法により、基板温度を約３００℃にして形成する。
【００５１】
その後、圧電膜５０の上に膜厚が２５０ナノメータの例えば、Ｍｏ膜を形成する。Ｍｏ膜の上にフォトリソグラフィを用いてレジストマスクをパターニングする。そして、スパッタリング法を用いて、選択的にＭｏからなる上部電極６０を形成する。ここで、圧電膜５０の上には上部電極６０を形成しない領域も存在する。
【００５２】
次に、図８（ｃ）に表すように、この上部電極６０のない圧電膜５０上に、フォトリソグラフィによりレジストマスクをパターニングする。そして、ＲＩＥ法を用いて、圧電膜５０の主面に略垂直方向に導通ビアを形成する。導通ビアは圧電膜５０を貫通し、導通ビアの底部は下部電極４０に位置する。さらに、この導通ビアに、例えば、スパッタリング法を用いてＡｌ膜を充填する。続いて、上部電極６０のない圧電膜５０上に、膜厚が１マイクロメータのＡｌ膜を堆積する。このＡｌ膜の上にフォトリソグラフィによりレジストマスクをパターニングする。そして、例えば、ＲＩＥ法を用いて、ボンディングパッド８０を形成する。ボンディングパッド８０と上部電極６０は、電気的に接続しないように距離をあけて形成する。このボンディングパッド８０は、導通ビアに充填されたＡｌを介して下部電極４０を接続されている。
【００５３】
続いて、支持基板１０の裏面をラッピングする。その後に、ポリッシングを行い、約２００マイクロメータの厚さにする。その後、例えば、フォトリソグラフィによりレジストマスクをパターニングする。続いて、例えば、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ（Deep−Reactive Ion Etching）法によりドライエッチングを行って、下部電極４０下方の支持基板１０を除去し、キャビティ７０を形成する。この際、エッチングガスとしては、例えばフッ化硫黄（ＳＦ６）ガスと例えば、フッ化炭素（Ｃ４Ｆ８）ガスとを組み合わせたものを用いてもよい。このＳＦ６ガスは、支持基板１０をエッチングしてキャビティ７０を形成する役割を果たす。Ｃ４Ｆ８ガスはこのキャビティ７０の側壁にポリマー保護膜を形成する役目を果たす。したがって、これらのガスを交互に供給することで所望のキャビティ７０が得られる。このようにして、図１の電子素子が完成する。  
以上、本発明に係る実施例１の電子素子の製造方法について説明した。
【００５４】
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。  
図９は、本発明の第３実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
本実施例の電子素子も、ＢＡＷ素子８である。本実施例の基本構造は、実施例１とほぼ同様である。ただし、下部電極４０及び上部電極６２は、４原子パーセントのＮｉを添加したＡｌ合金膜で構成されている。すなわち、このＢＡＷ素子５は、圧電膜５０が４原子パーセントのＮｉを添加した下部電極４０と上部電極６２で挟まれた構造をしている。このように上部電極６２にもこの材料を用いることで、上部電極６２のヒロックを抑制して特性の劣化を防止することができる。したがって、信頼性の高い電子素子が得られる。
【００５５】
図１０は、本発明の第４実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
本実施例の電子素子も、ＢＡＷ素子９である。本実施例の基本構造も、実施例１とほぼ同様である。ただし、下部電極４２は４原子パーセントのＴａを添加したＡｌ合金から構成されている。そして、上部電極６２は、４原子パーセントのＮｉを添加したＡｌ合金から構成されている。すなわち、この電子素子は、圧電膜５０が４原子パーセントのＴａを添加した下部電極４２と４原子パーセントのＮｉを添加した上部電極６２とで挟まれた構造を有する。
【００５６】
下部電極４２にこのような材料を用いても、ヒロックを抑制できる。しかも、下部電極４２の配向性を＜１１１＞方向に高めることができる。したがって、圧電膜５０の配向性を向上させることが可能となる。
【００５７】
図１１は、本発明の第５実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。  
本実施例の電子素子も、ＢＡＷ素子１１である。本実施例の基本構造も、実施例１とほぼ同様である。ただし、パッシベーション層２０と非晶質バッファ層３０との間に、選択的にキャビティ７２が設けられた構造を有する。
【００５８】
このような構造を採用しても、圧電膜５０を含む振動部は支持基板１０には接触しないので、実施例１と同様の効果が得られる。また、この構造は、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法などにより支持基板１０を貫通させる必要がない。そのため、製造工程のリードタイムを短縮することができる。
【００５９】
このキャビティ７２は、以下のように形成できる。  
例えば、ＣＶＤ法を用いて支持基板１０上にシリケートガラスなどからなる犠牲層を形成する。この犠牲層と支持基板１０の上に、上述したようにＢＡＷ素子５を形成する。その後、例えば、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）溶液のようなウェットエッチャントを用いて犠牲層を除去してキャビティ７２を形成する。  
以上、本発明に係る他の実施例について説明した。
【００６０】
また、このＢＡＷ素子５は、ファインパターンを形成しなくても、電極の耐電力性を増大させることもできる。さらに、半導体からなる支持基板１０の上に形成できる。したがって、例えば、ＲＦフィルタのモノリシック化も容易にできる。そして、本実施形態のＢＡＷ素子５を用いることにより、フィルタ特性に優れた、高効率なＢＡＷフィルタ１００が得られる。
【００６１】
図１２は、本実施形態に係る電子素子を搭載する電圧制御発振器の回路図である。
【００６２】
この電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２０は、ＢＡＷ素子５と、増幅器１２５と、バッファ増幅器１３０と、容量可変キャパシタＣ１、Ｃ２と、を有している。ここで、ＢＡＷフィルタ１００を通過した周波数成分が、増幅器１２５の入力にフィードバックして出力信号が取り出される。したがって、周波数調整が可能となる。
【００６３】
このようなＶＣＯ１２０は、構成が簡単になりコンパクト化に寄与する。例えば、図１３に表すようなノートパソコンや、図示しないＰＤＡや携帯電話などの情報端末装置に搭載される。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００６５】
すなわち、本実施例の電子素子はＢＡＷ素子を用いて説明したが、本実施例においてはこれには限定せず、ＭＥＭＳ素子などの他の電子素子についても、本実施例と同様の効果が得られる。
【００６６】
また、本実施例に係る電子素子を具体例を用いて説明したが、これ以外にも、例えば当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【００６７】
また、本実施例においては、支持基板１０にＳｉを用いた。しかし、他の材料としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、石英、ガラス、あるいは約２００℃程度の耐熱性を有するプラスチック等を用いることもできる。
【００６８】
また、本実施例においては、パッシベーション層２０の材料として、ＳｉＮxを用いた。しかし、他の材料としては、平滑性に優れるＳｉＯ２膜や、酸化膜とシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）との複合膜でも構わない。また、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。
【００６９】
本発明の電子素子を構成する各要素の材質、組成、形状、パターン、製造工程などについては、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施例の電子素子の上面図であり、図２（ｂ）はその下面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図４】本発明の第１比較例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図５】下部電極に添加した添加元素における元素添加量とヒロック生成密度の関係を表すグラフ図である。
【図６】下部電極に添加した添加元素に関する元素添加量と比抵抗の関係を表すグラフ図である。
【図７】実施例１の電子素子に用いた圧電膜の配向半値幅と、このＢＡＷ素子の電気機械結合係数の関係を表すグラフ図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例の電子素子の製造工程を表す工程断面図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図１１】本発明の第５実施例に係る電子素子を表す模式断面図である。
【図１２】本実施形態に係る電子素子を搭載する電圧制御発振器の回路図である。
【図１３】図１２の電圧制御発振器を有する携帯電話を表す模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
５、６、７、８、９、１１電子（ＢＡＷ）素子、１０支持基板、２０パッシベーション層、３０非晶質バッファ層、４０、４１、４２、４３、４４下部電極、５０圧電膜、６０、６２上部電極、７０キャビティ、８０、８２ボンディングパット、１００ＢＡＷフィルタ、１２０電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１２５増幅器、１３０バッファ増幅器、Ｃ１、Ｃ２容量可変キャパシタ  
【図１】
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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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【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２】
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