(57)【要約】【課題】  製造時におけるスループットの低下が無く、製造時における抵抗不良等の不具合が発生しない薄膜圧電共振器、フィルタ及びその製造方法を提供。【解決手段】  本発明に係る薄膜圧電共振器１は、空洞（キャビティ）１Ｈを有する基板２と、空洞１Ｈを覆うように基板２上に設けられた第１の誘電体層３と、基板２上に設けられ、第１の誘電体層３の周辺領域に配設された第２の誘電体層４と、第１の誘電体層３を介して、空洞１Ｈ上に設けられた第１の電極（下部電極）５と、第１の電極５上に設けられ、第２の誘電体層４上まで延在して配設された圧電体層７と、圧電体層７を介して、第１の電極５上に設けられた第２の電極（上部電極）８とを備え、第２の誘電体層４は、第１の誘電体層３より厚い膜厚を有している。【選択図】図１
2007221665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞を有する基板と、
前記空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、
前記基板上に設けられ、前記空洞の周辺領域に配設された第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層を介して、前記空洞上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられ、前記第２の誘電体層上まで延在して配設された圧電体層と、
前記圧電体層を介して、前記第１の電極上に設けられた第２の電極と、を備え、
前記第２の誘電体層は、前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有していることを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項２】
空洞を有する基板と、
前記空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層を介して、前記空洞上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層を介して、前記第１の電極上に設けられた第２の電極と、
前記空洞、前記第１の電極、前記圧電体層及び前記第２の電極の重複領域で構成される励振部の周辺領域の前記基板と前記第１の誘電体層との間に設けられた第２の誘電体層と、を備え、
前記第１の誘電体層を介して前記第２の誘電体層上に、前記圧電体層が延在して配設されていることを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項３】
互いに離間配置された複数の空洞を有する基板と、
前記空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、
前記基板上に設けられ、前記複数の空洞の周辺領域に配設された第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層を介して、各々の前記空洞上に設けられた複数の第１の電極と、
前記複数の第１の電極上に設けられ、前記第２の誘電体層上まで延在して配設された圧電体層と、
前記圧電体層を介して、各々の前記第１の電極上に設けられた複数の第２の電極と、を備え、
前記第２の誘電体層は、前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有していることを特徴とするフィルタ。
【請求項４】
互いに離間配置された複数の空洞を有する基板と、
前記複数の空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層を介して、各々の前記空洞上に設けられた複数の第１の電極と、
前記複数の第１の電極上に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層を介して、各々の前記第１の電極上に設けられた複数の第２の電極と、
前記空洞、前記第１の電極、前記圧電体層及び前記第２の電極のそれぞれの重複領域で構成される複数の励振部の周辺領域の前記基板と前記第１の誘電体層との間に設けられた第２の誘電体層と、を備え、
前記第１の誘電体層を介して前記第２の誘電体層上に、前記圧電体層が延在して配設されていることを特徴とするフィルタ。
【請求項５】
基板上の励振部が配設される位置に第１の誘電体層を形成する工程と、
形成した前記第１の誘電体層の周辺領域に前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有する第２の誘電体層を形成する工程と、
前記第１の誘電体層上に第１の電極を形成する工程と、
前記第２の誘電体層上まで延在するように前記第１の電極上に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層を介して、前記第１の電極上に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極を前記基板上に中空状態に保持されるように、前記基板を貫通する空洞を形成する工程と、
を備えることを特徴とする薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項６】
基板上に励振部が配設される位置及びその周辺領域に第２の誘電体層を形成する工程と、
形成した前記第２の誘電体層を含む前記基板上に第１の誘電体層を形成する工程と、
前記第１の誘電体層を介して前記励振部が配設される第２の誘電体層上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の誘電体層を介して前記第２の誘電体層上まで延在するように前記第１の電極上に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層を介して前記第１の電極上に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極を前記基板上に中空状態に保持されるように、前記基板を貫通する空洞を形成する工程と、
を備えることを特徴とする薄膜圧電共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタに係わり、特に、圧電体膜の厚み方向の縦振動を利用する薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線中心技術は飛躍的な発展を遂げ、更に情報の高速伝送を目的とした開発が続けられている。情報伝達量の増大とともに高周波化が進み、更に高周波通信機器に対して小型化、軽量化の要求が強くなってきている。無線機器は一般的に高周波（ＲＦ：radio frequency）を処理するＲＦフロントエンド部と、ディジタル信号処理を行うベースバンド（ＢＢ）部に大別される。この内、ＢＢ部は信号の変・復調をディジタル信号処理で行う部分であり、基本的にはＬＳＩチップによって構成できるため、容易に小型化が可能である。ＲＦフロントエンド部は高周波の信号をアナログ信号として増幅や周波数変換等を行う部分であり、ＬＳＩチップだけで構成するのは難しく、発振器やフィルタ等の多くの受動部品を含む複雑な構成となる。
【０００３】
従来、移動体通信機器におけるＲＦ（radio frequency）及びＩＦ（intermediate frequency）フィルタとして、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子が一般に使用されている。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。又、ＬｉＴａＯ３等の特殊な基板を用いるために基本的に個別部品であり、小型化にも難点があった。
【０００４】
ＳＡＷ素子に代り、近年注目を集めている共振器として、圧電薄膜の厚み方向の縦振動を利用した薄膜圧電共振器がある。この薄膜圧電共振器はバルク超音波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）素子とも称せられている。この薄膜圧電共振器では、共振周波数は、圧電体膜の音速及び膜厚によって定まり、通常１〜２μｍの膜厚で２ＧＨｚに、又、０．４〜０．８μｍの膜厚で５ＧＨｚに対応し、数１０ＧＨｚまでの高周波化が可能である。又、Ｓｉ基板上に形成することが比較的容易であり、小型化の要求に対してもメリットがある。  
この薄膜圧電共振器を動作させるには、圧電薄膜の周辺部を固定し中心部が自由に振動できる構造が望ましい。そのため、薄膜圧電共振器は、シリコン基板上に、下部電極、圧電体層、及び上部電極を順に堆積させて、上部電極を介して圧電体層上面を空気に接触させ、また、下部電極を介して圧電体層下面を空気に接触させる構造を備えており、下部電極の下層に空洞、又は、素子基板側に下部電極を露出させる空洞を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、堅牢で高いＱ値を有する音響共鳴器を得るために、エッチングにより基板内に窪みを形成し、その窪みを犠牲材料で充填し、導電層と電極層を堆積させ、その後に犠牲材料を窪みから除去する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平８−１４８９６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１４００７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１に記載されたような基板を貫通する空洞を形成する際には、基板裏面からのエッチングが必要になる。裏面からのエッチングは、薬液による湿式エッチングおよびフッ素系ガスを用いた乾式エッチングにより行う。湿式エッチングではシリコンの異方性エッチング液である水酸化カリウム（ＫＯＨ）や、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ溶液が使用され、乾式エッチングではＣ４Ｆ８、ＣＦ４等のフッ素系ガスが主として用いられる。これらにより空洞を形成する際、加工マージンや量産時安定性を考えると、下部電極の下層に、ＳｉＯ２もしくはＳｉ３Ｎ４等、Ｓｉとエッチング選択比が十分確保できるストッパ層（以下、誘電体層という）が必須となる。しかし、誘電体層を、シリコン基板の裏面エッチングにおける選択比を考慮して厚く形成すると、誘電体層を下部電極の下層に、最終的に残す場合、裏面からのエッチングにより僅かな膜ベリが生じ、共振器特性にばらつきが発生する。さらに、この誘電体層を除去する場合、膜厚が厚いことから１回あたりのエッチング時間が長くなり、スループットが低下する問題が生じる。
【０００７】
一方、誘電体層の膜厚が薄い場合には、基板表面側に、下部電極、圧電体層、上部電極を形成する際、特に、圧電体層を形成する際に行うエッチングにより、誘電体層もエッチングされて基板が露出する可能性が高くなる。基板が露出した場合、上部電極、ボンディングパッドなどの金属と相互拡散やシリサイド化反応を起こし、抵抗上昇が発生する。
【０００８】
以上の問題に鑑み、製造時におけるスループットの低下が無く、製造時における抵抗不良等の不具合が発生しない薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタ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】
【０００９】
以上の問題を解決するために、本発明に記載の薄膜圧電共振器は、空洞を有する基板と、前記空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、前記基板上に設けられ、前記空洞の周辺領域に配設された第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層を介して、前記空洞上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極上に設けられ、前記第２の誘電体層上まで延在して配設された圧電体層と、前記圧電体層を介して、前記第１の電極上に設けられた第２の電極と、を備え、前記第２の誘電体層は、前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明に記載のフィルタは、互いに離間配置された複数の空洞を有する基板と、前記空洞を覆うように前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、前記基板上に設けられ、前記複数の空洞の周辺領域に配設された第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層を介して、各々の前記空洞上に設けられた複数の第１の電極と、前記複数の第１の電極上に設けられ、前記第２の誘電体層上まで延在して配設された圧電体層と、前記圧電体層を介して、各々の前記第１の電極上に設けられた複数の第２の電極と、を備え、前記第２の誘電体層は、前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明に記載の薄膜圧電共振器の製造方法は、基板上の励振部が配設される位置に第１の誘電体層を形成する工程と、形成した前記第１の誘電体層の周辺領域に前記第１の誘電体層より厚い膜厚を有する第２の誘電体層を形成する工程と、前記第１の誘電体層上に第１の電極を形成する工程と、前記第２の誘電体層上まで延在するように前記第１の電極上に圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層を介して、前記第１の電極上に第２の電極を形成する工程と、前記第１の電極を前記基板上に中空状態に保持されるように、前記基板を貫通する空洞を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
製造時におけるスループットの低下が無く、製造時における抵抗不良等の不具合が発生しない薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
薄膜圧電共振器の共振特性には、圧電性の強さの指標である電気機械結合係数ｋt2と、共振の鋭さを表すＱ値がある。更に、Ｑ値については、電気的インピーダンスが極小となる共振点におけるＱ値と、電気的インピーダンスが極大となる反共振点におけるＱ値がある。共振器を組み合わせてフィルタを構成した場合、フィルタの帯域幅は電気機械結合係数ｋt2に比例し、帯域内の挿入損失は電気機械結合係数ｋt2とＱ値の積で表される性能指数に反比例する。電気機械結合係数ｋt2は材料固有の値であり、結晶の純度を高め分極方向への結晶配向性を制御して所望の帯域幅が実現できれば、それ以上電気機械結合係数ｋt2を大きくする必要はない。したがって、挿入損失を減らすためにはできるだけＱ値を高くする必要がある。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。発明者ら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、前述のようなエッチング不具合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。
【００１５】
（第１の実施形態［薄膜圧電共振器］）
本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器１を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜圧電共振器の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ方向に係わる断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る薄膜圧電共振器１は、空洞（キャビティ）１Ｈを有する基板２と、空洞１Ｈを覆うように基板２上に設けられた第１の誘電体層３と、基板２上に設けられ、空洞１Ｈの周辺領域に配設された第２の誘電体層４と、第１の誘電体層３を介して、空洞１Ｈ上に設けられた第１の電極（下部電極）５と、第１の電極５上に設けられ、第２の誘電体層４上まで延在して配設された圧電体層７と、圧電体層７を介して、第１の電極５上に設けられた第２の電極（上部電極）８とを備え、第２の誘電体層４は、第１の誘電体層３より厚い膜厚を有している。
【００１７】
基板２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が実用的に使用されている。空洞１Ｈは、例えば、基板２の表面からその裏面に向かって同一平面形状に貫通した貫通口により構成されている。また、空洞１Ｈが占有する領域は、第１の電極５が占有する領域の内部に収納されている。しかしながら、第１の電極５が基板２に対して中空状態に保持することができれば、空洞１Ｈが占有する領域が第１の電極５の外側まで広がっていてもよい。
【００１８】
第１の誘電体層３は、例えば、材質の異なる複数の誘電体層３ａ、３ｂが積層された積層構造で構成されている。なお、第１の誘電体層３は、この積層構造に限定されるものではなく、単層の誘電体層のみで構成されていてもよい。第１の誘電体層３を構成する材質は、加工マージンや量産時安定性を考えると、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜であることが好ましいが、誘電体特性がある材質であれば、これに限定させるものではなく、アルミニウム窒化膜等を用いても良い。
【００１９】
第２の誘電体層４は、基板２上に設けられ、空洞１Ｈの周辺領域に配設されている。ここでいう周辺領域とは、空洞１Ｈ、第１の電極５、圧電体層７、第２の電極８のそれぞれの重複領域αの橋梁部分において構成される励振部から所定の間隔を有して周辺に配設された領域を指す。また、第２の誘電体層４は、第１の誘電体層３より厚い膜厚を有している。第２の誘電体層４は、第１の誘電体層３と同様な材質を用いることができる。
【００２０】
第１の電極５は、第１の誘電体層３を介して、空洞１Ｈ上に配置されており、空洞１Ｈとの重複領域αが実効的な下部電極として使用される。第１の電極５と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞１Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線９Ａとして使用される。第１の電極５、引出配線９Ａとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属膜を主体に設けられており、圧電体層７の配向性を高めるために、圧電体層７の下側をアモルファス構造とする二重構造で構成されている。
【００２１】
圧電体層７は、第１の電極５上に空洞１Ｈに重複して設けられており、更に、第２の誘電体層４上まで延在して配設されている。すなわち、圧電体層７の周縁部６は、第２の誘電体層４上に配置されている。なお、ここでいう圧電体層７の周縁部６とは、第１の電極５上を含む基板２上に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を被膜して所望の形状にパターニングして圧電体層７を形成する際、パターニングによりエッチングされた加工端部のことを指す。
【００２２】
第２の電極８は、圧電体層７を介して、第１の電極５上に配置されており、空洞１Ｈとの重複領域αが実効的な上部電極として使用される、第２の電極８と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞１Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線９Ｂとして使用される。第２の電極８、引出配線９Ｂとしては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を実用的に用いることができる。
【００２３】
この薄膜圧電共振器１においては、第１の電極５と第２の電極８との間に電圧を印加することにより、前述した励振部を振動させることができ、薄膜圧電共振器１としての共振特性を得ることができる。
【００２４】
次に、図３から図９を用いて、本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器１の製造方法を説明する。図３から図９は、本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器１の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図であり、各図の断面図は、図１のＡ−Ａ方向の断面図に対応している。
【００２５】
最初に、例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成された基板２上に、第１の誘電体層３として、熱酸化法により、ＳｉＯ２膜３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜３ｂをそれぞれ厚さ５０ｎｍずつ積層して形成する（図３）。
【００２６】
次に、形成した第１の誘電体層３に対して、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、後に、励振部が形成される第１の誘電体層３の周辺の領域に、基板２の表面を露出させた開口部３ｃを形成する（図４）。
【００２７】
続いて、ドライ酸化により、開口部３ｃ内に、第２の誘電体層４としてＳｉＯ２膜を、厚さ１５０ｎｍ堆積して形成する（図５）。
【００２８】
次に、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、非晶質Ｔａ−Ａｌ合金と、Ｎｉからなる金属膜を、堆積して形成し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、第１の電極５及び引出配線９Ａを形成する（図６）。非晶質Ｔａ−Ａｌ合金とＮｉからなる金属膜のパターンニングは、具体的には、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８などのフッ素ガスを使用してＲＩＥで選択的に行えばよい。
【００２９】
次に、第１の電極５を含む基板２上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＡｌＮからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、第２の誘電体層４上まで延在するように第１の電極５上に圧電体層７を形成する（図７）。圧電体層７の厚さは、共振周波数により異なり、圧電体層７がＡｌＮで共振周波数を１．９ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ２．２μｍ程度にすればよい。
【００３０】
その後、圧電体層７を含む基板２上に、Ｎｉからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、圧電体層７を介して第１の電極５上に第２の電極８を形成すると共に、第２の電極８に電気的に接続された引出配線９Ｂを形成する（図８）。
【００３１】
更に、フッ素系ガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥにより、基板２の裏面側１０からエッチングを行い、第１の電極５が基板２上に中空状態に保持されるように垂直側壁の断面形状を有する空洞１Ｈを形成する。その後、空洞１Ｈの上部に残存する第１の誘電体層３のうち、下層のＳｉＯ２膜３ａを、ウェットエッチングと弗化物系ガスを使用した反応性イオンエッチングを併用してエッチング除去することで、本実施形態に係る薄膜圧電共振器１が完成する（図９）。
【００３２】
以上の方法で形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザ（ＨＰ８５１０Ｃ）により評価を行った結果、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数Ｋｔ２は６．５％。Ｑ値は共振点で１０００、反共振点で９００であり、非常に優れた特性が得られた。
【００３３】
このように、本実施形態に係る薄膜圧電共振器１は、第１の電極５の下層に位置する第１の誘電体層３の厚さを必要最低限の厚さで形成し、圧電体層７の周縁部６の下層に位置する第２の誘電体層４の厚さを、第１の誘電体層３の厚さより厚く形成している。これにより、基板２を貫通する空洞１Ｈの形成時において、第１の電極５の下層に位置する誘電体層が厚いことにより発生する僅かな膜ベリ及びエッチング時間が長くなることによるスループットの低下を抑制することができ、更に、圧電体層７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出を防止することができるため、高性能な薄膜圧電共振器を高い生産性で製造することができる。
【００３４】
（第１の実施形態［フィルタ］）
次に、本発明の第１の実施形態に係わるフィルタを説明する。図１０は、本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの平面図、図１１は、図１０のＢ−Ｂ方向に関わる断面図、図１２は、図１０のＣ−Ｃ方向に関わる断面図、図１３は、図１０のＤ−Ｄ方向に関わる断面図である。本実施形態に係わるフィルタは、前述した第１の実施形態に係る薄膜圧電共振器をフィルタに応用したものである。
【００３５】
図１０から図１３に示すように、本発明の第１の実施形態に係るフィルタ１１は、互いに離間配置された複数の空洞（キャビティ）２Ｈを有する基板１２と、空洞２Ｈを覆うように基板１２上に設けられた第１の誘電体層１３と、基板１２上に設けられ、複数の空洞２Ｈの周辺領域に配設された第２の誘電体層１４と、第１の誘電体層１３を介して、各々の空洞２Ｈ上に設けられた複数の第１の電極（下部電極）１５と、複数の第１の電極１５上に設けられ、第２の誘電体層１４上まで延在して配設された圧電体層１７と、圧電体層１７を介して、各々の第１の電極１５上に設けられた複数の第２の電極（上部電極）１８とを備え、第２の誘電体層１４は、第１の誘電体層１３より厚い膜厚を有している。
【００３６】
基板１２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が実用的に使用されている。複数の空洞２Ｈは、例えば、基板１２の表面からその裏面に向かって同一平面形状に貫通した貫通口により構成されている。また、空洞２Ｈが占有する領域は、第１の電極１５が占有する領域の内部に収納されている。しかしながら、第１の電極１５が基板１２に対して中空状態に保持することができれば、空洞２Ｈが占有する領域が第１の電極１５の外側まで広がっていてもよい。
【００３７】
第１の誘電体層１３は、例えば、材質の異なる複数の誘電体層１３ａ、１３ｂが積層された積層構造で構成されている。なお、第１の誘電体層１３は、この積層構造に限定されるものではなく、単層の誘電体層のみで構成されていてもよい。第１の誘電体層１３を構成する材質は、加工マージンや量産時安定性を考えると、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜であることが好ましいが、誘電体特性がある材質であれば、これに限定させるものではなく、アルミニウム窒化膜等を用いても良い。
【００３８】
第２の誘電体層１４は、基板１２上に設けられ、複数の空洞２Ｈの周辺領域に配設されている。ここでいう周辺領域とは、空洞２Ｈ、第１の電極１５、圧電体層１７、第２の電極１８のそれぞれの重複領域αの橋梁部分において構成される励起部を備えた複数の薄膜圧電共振器３１〜３７から所定の間隔を有して周辺に配設された領域を指す。また、第２の誘電体層１４は、第１の誘電体層１３より厚い膜厚を有している。第２の誘電体層１４は、第１の誘電体層１３と同様な材質を用いることができる。
【００３９】
第１の電極１５は、第１の誘電体層１３を介して、空洞２Ｈ上に配置されており、空洞２Ｈとの重複領域αが実効的な下部電極として使用される。第１の電極１５と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞２Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線１９Ａとして使用される。第１の電極１５、引出配線１９Ａとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属膜を主体に設けられており、圧電体層１７の配向性を高めるために、圧電体層１７の下側をアモルファス構造とする二重構造で構成されている。
【００４０】
圧電体層１７は、第１の電極１５上に空洞２Ｈに重複して設けられており、更に、第２の誘電体層１４上まで延在して配設されている。すなわち、圧電体１７の周縁部１６は、第２の誘電体層１４上に配置されている。なお、ここでいう圧電体１７の周縁部１６とは、第１の電極１５上を含む基板１２上に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を被膜して所望の形状にパターニングして圧電体層１７を形成する際、パターニングによりエッチングされた加工端部のことを指す。
【００４１】
第２の電極１８は、圧電体層１７を介して、第１の電極１５上に配置されており、空洞２Ｈとの重複領域αが実効的な上部電極として使用される、第２の電極１８と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞２Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線１９Ｂとして使用される。第２の電極１８、引出配線１９Ｂとしては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を実用的に用いることができる。
【００４２】
このフィルタ１１においては、第１の電極１５と第２の電極１８との間に電圧を印加することにより、前述した複数の薄膜圧電共振器３１〜３７を振動させることができ、フィルタ１１としての共振特性を得ることができる。
【００４３】
図１４に、本発明の第１の実施形態に係わるフィルタ１１の回路構成図を示す。
【００４４】
フィルタ１１は、図１４に示すように、例えば、３個の薄膜圧電共振器３２、３４、３６を電気的に直列に接続し、４個の薄膜圧電共振器３１、３３、３５、３７を電気的に並列に接続した構成を有し、合計７個の薄膜圧電共振器３１〜３７で構成されている。
【００４５】
次に、図１５から図２０を用いて、本発明の第１の実施形態に係わるフィルタ１１の製造方法を説明する。図１５から図２０は、本発明の第１の実施形態に係わるフィルタ１１の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図であり、各図の断面図は、図１０のＣ−Ｃ方向の断面図に対応している。
【００４６】
最初に、例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成された基板１２上に、第１の誘電体層１３として、熱酸化法により、ＳｉＯ２膜１３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜１３ｂをそれぞれ厚さ５０ｎｍずつ積層して形成する（図１５）。次に、形成した第１の誘電体層１３に対して、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、後に、励振部が形成される第１の誘電体層１３の周辺の領域に、基板１２の表面を露出させた開口部１３ｃを形成する（図１６）。
【００４７】
続いて、ドライ酸化により、開口部１３ｃ内に、第２の誘電体層１４としてＳｉＯ２膜を、厚さ１５０ｎｍ堆積して形成する（図１７）。
【００４８】
次に、第１の誘電体層１３及び第２の誘電体層１４上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、非晶質Ｔａ−Ａｌ合金と、Ｎｉからなる金属膜を、堆積して形成し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、励振部を形成する所望の位置に第１の電極１５及び引出配線１９Ａを形成する（図１８）。非晶質Ｔａ−Ａｌ合金とＮｉからなる金属膜のパターンニングは、具体的には、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８などのフッ素ガスを使用してＲＩＥで選択的に行えばよい。
【００４９】
次に、第１の電極１５を含む基板１２上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＡｌＮからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、第２の誘電体層１４上まで延在するように第１の電極１５上に圧電体層１７を形成する（図１９）。圧電体層１７の厚さは、共振周波数により異なり、圧電体層１７がＡｌＮで共振周波数を１．９ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ２．２μｍ程度にすればよい。
【００５０】
その後、圧電体層１７を含む基板１２上に、Ｎｉからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、圧電体層１７を介して第１の電極１５上に第２の電極１８を形成すると共に、第２の電極１８に電気的に接続された引出配線１９Ｂを形成する。
【００５１】
更に、フッ素系ガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥにより、基板１２の裏面側２０からエッチングを行い、第１の電極１５が基板１２上に中空状態に保持されるように垂直側壁の断面形状を有する複数の空洞２Ｈを形成する。その後、空洞２Ｈの上部に残存する第１の誘電体層１３のうち、下層のＳｉＯ２膜１３ａを、ウェットエッチングと弗化物系ガスを使用した反応性イオンエッチングを併用することでエッチング除去することで、本実施形態に係るフィルタ１１が完成する（図２０）。
【００５２】
以上の方法で形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザ（ＨＰ８５１０Ｃ）により評価を行った結果、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数Ｋｔ２は６．５％。Ｑ値は共振点で１０００、反共振点で９００であり、非常に優れた特性が得られた。
【００５３】
このように、本実施形態に係るフィルタ１１は、第１の電極１５の下層に位置する第１の誘電体層１３の厚さを必要最低限の厚さで形成し、圧電体層１７の周縁部１６の下層に位置する第２の誘電体層１４の厚さを、第１の誘電体層１３の厚さより厚く形成している。これにより基板１２を貫通する複数の空洞２Ｈの形成時において、第１の電極１５の下層に位置する誘電体層が厚いことにより発生する僅かな膜ベリ及びエッチング時間が長くなることによるスループットの低下を抑制することができ、更に、圧電体層１７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出を防止することができるため、高性能なフィルタを高い生産性で製造することができる。
【００５４】
（第２の実施形態［薄膜圧電共振器］）
本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器２１を、図面を用いて説明する。図２１は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜圧電共振器の平面図、図２２は、図２１のＥ−Ｅ方向に関わる断面図である。
【００５５】
図２１及び図２２に示すように、本発明の第２の実施形態に係る薄膜圧電共振器２１は、空洞（キャビティ）３Ｈを有する基板２２と、空洞３Ｈを覆うように基板２２上に設けられた第１の誘電体層２３と、第１の誘電体層２３を介して、空洞３Ｈ上に設けられた第１の電極２５と、第１の電極２５上に設けられた圧電体層２７と、圧電体層２７を介して、第１の電極２５上に設けられた第２の電極２８と、空洞３Ｈ、第１の電極２５、圧電体層２７及び第２の電極２８の重複領域αで構成される励振部の周辺領域の基板２２と第１の誘電体層２３との間に設けられた第２の誘電体層２４と、を備え、第１の誘電体層２３を介して第２の誘電体層２４上に、圧電体層２７が延在して配設されている。
【００５６】
基板２２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が実用的に使用されている。空洞３Ｈは、例えば、基板２２の表面からその裏面に向かって同一形状に貫通した貫通口により構成されている。また、空洞３Ｈが占有する領域は、第１の電極２５が占有する領域の内部に収納されている。しかしながら、第１の電極２５が基板２２に対して中空状態に保持することができれば、空洞３Ｈが占有する領域が第１の電極２５の外側まで広がっていてもよい。
【００５７】
第１の誘電体層２３は、例えば、単層の誘電体層で構成されている。なお、第１の誘電体層２３は、この単層構造に限定されるものではなく、複数の誘電体層が積層された積層構造で構成されていてもよい。第１の誘電体層２３を構成する材質は、加工マージンや量産時安定性を考えると、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜であることが好ましいが、誘電体特性がある材質であれば、これに限定させるものではなく、アルミニウム窒化膜等を用いても良い。
【００５８】
第２の誘電体層２４は、空洞３Ｈ、第１の電極２５、圧電体層２７及び第２の電極２８の重複領域αで構成される励振部の周辺領域の基板２２と第１の誘電体層２３との間に設けられている。第２の誘電体層２４は、第１の誘電体層２３と同様な材質を用いることができる。
【００５９】
第１の電極２５は、第１の誘電体層２３を介して、空洞３Ｈ上に配置されており、空洞３Ｈとの重複領域αが実効的な下部電極として使用される。第１の電極２５と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞３Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線２９Ａとして使用される。第１の電極２５、引出配線２９Ａとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属膜を主体に設けられており、圧電体層２７の配向性を高めるために、圧電体層２７の下側をアモルファス構造とする二重構造で構成されている。
【００６０】
圧電体層２７は、第１の電極２５上に空洞３Ｈに重複して設けられており、更に、第１の誘電体層２３を介して第２の誘電体層２４上まで延在して配設されている。すなわち、圧電体層２７の周縁部２６は、第２の誘電体層２４を含む第１の誘電体層２３上に配置されている。なお、ここでいう圧電体層２７の周縁部２６とは、第１の電極２５上を含む基板２２上に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を被膜して所望の形状にパターニングして圧電体層２７を形成する際、パターニングによりエッチングされた加工端部のことを指す。
【００６１】
第２の電極２８は、圧電体層２７を介して、第１の電極２５上に配置されており、空洞３Ｈとの重複領域αが実効的な上部電極として使用される、第２の電極２８と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞３Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線２９Ｂとして使用される。第２の電極２８、引出配線２９Ｂとしては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を実用的に用いることができる。
【００６２】
この薄膜圧電共振器２１においては、第１の電極２５と第２の電極２８との間に電圧を印加することにより、前述した励振部を振動させることができ、薄膜圧電共振器２１としての共振特性を得ることができる。
【００６３】
次に、図２３から図３０を用いて、本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器２１の製造方法を説明する。図２３から図３０は、本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器２１の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図であり、各図の断面図は、図２１のＥ−Ｅ方向の断面図に対応している。
【００６４】
最初に、例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成された基板２２上に、熱酸化法により、ＳｉＯ２膜２３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜２３ｂをそれぞれ厚さ５０ｎｍずつ積層して形成する（図２３）。次に、形成した、ＳｉＯ２膜２３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜２３ｂに対して、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、後に、励振部が形成される部位及びその周辺の領域の基板２２の表面を露出させた開口部２３ｃを形成する（図２４）。
【００６５】
続いて、ドライ酸化により、開口部２３ｃ内に、第２の誘電体層２４としてＳｉＯ２膜を、厚さ１５０ｎｍ堆積して形成する（図２５）。
【００６６】
次に、形成したＳｉＯ２膜２３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜２３ｂを周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、完全に除去した後、基板２２上に、ＣＶＤ法により第１の誘電体層２３となるＳｉＯ２膜２３ｄを、厚さ１００ｎｍ形成する（図２６）。
【００６７】
次に、第１の誘電体層２３上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、非晶質Ｔａ−Ａｌ合金と、Ｎｉからなる金属膜を、堆積して形成し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、第１の電極２５及び引出配線２９Ａを形成する（図２７）。非晶質Ｔａ−Ａｌ合金とＮｉからなる金属膜のパターンニングは、具体的には、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８などのフッ素ガスを使用してＲＩＥで選択的に行えばよい。
【００６８】
次に、第１の電極２５を含む基板２２上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＡｌＮからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、その周縁部２６が、第２の誘電体層２４上まで延在するように第１の電極２５上に圧電体層２７を形成する（図２８）。圧電体層２７の厚さは、共振周波数により異なり、圧電体層２７がＡｌＮで共振周波数を１．９ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ２．２μｍ程度にすればよい。
【００６９】
その後、圧電体層２７を含む基板２２上に、Ｎｉからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、圧電体層２７を介して第１の電極２５上に第２の電極２８を形成すると共に、第２の電極２８に電気的に接続された引出配線２９Ｂを形成する（図２９）。
【００７０】
更に、フッ素系ガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥにより、励振部が形成される部位に形成した第２の誘電体層２４の基板２２の裏面側３０からエッチングを行い、垂直側壁の断面形状を有する空洞３Ｈを形成する。その後、空洞３Ｈの上部に残存する第２の誘電体層２４を、ウェットエッチングと弗化物系ガスとを使用した反応性イオンエッチングを併用してエッチング除去することで、本実施形態に係る薄膜圧電共振器２１が完成する（図３０）。
【００７１】
以上の方法で形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザ（ＨＰ８５１０Ｃ）により評価を行った結果、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数Ｋｔ２は６．５％。Ｑ値は共振点で１０００、反共振点で９００であり、非常に優れた特性が得られた。
【００７２】
このように、本実施形態に係る薄膜圧電共振器２１は、第１の電極２５の下層に位置する第１の誘電体層２３の厚さを必要最低限の厚さで形成し、圧電体層２７の周縁部２６の下層に位置する誘電体層を、第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４との積層構造で形成している。これにより基板２２を貫通する空洞３Ｈの形成時において、第１の電極２５の下層に位置する誘電体層が厚いことにより発生する僅かな膜ベリ及びエッチング時間が長くなることによるスループットの低下を抑制することができ、更に、圧電体層２７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出を防止することができるため、高性能な薄膜圧電共振器を高い生産性で製造することができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る薄膜圧電共振器２１では、共振部が形成される部分に予め第２の誘電体層２４及び第１の誘電体層２３を形成し、第１の誘電体層２３を介して第２の誘電体層２４上に第１の電極２５、圧電体層２７、第２の電極２８を形成し、後に、第１の電極２５の下層の第２の誘電体層２４をエッチング除去するため、基板２２の裏面側３０からのエッチング時において、製造ばらつき等により空洞３Ｈの位置ずれが発生しても、励起部自身には影響を及ぼすことがないため、正確な設計で共振部を形成することができる。
【００７４】
前記第２の誘電体層２４は、前記第１の誘電体層２３より厚い膜厚を有していることが好ましい。これにより、圧電体層２７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出をより防止することができる。
【００７５】
（第２の実施形態［フィルタ］）
本発明の第２の実施形態に係わるフィルタ４１を、図面を用いて説明する。図３１は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタの平面図、図３２は、図３１のＦ−Ｆ方向に関わる断面図である。本実施形態に係わるフィルタは、前述した第２の実施形態に係る薄膜圧電共振器をフィルタに応用したものである。
【００７６】
図３１及び図３２に示すように、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ４１は、互いに離間配置された複数の空洞４Ｈを有する基板４２と、複数の空洞４Ｈを覆うように基板４２上に設けられた第１の誘電体層４３と、第１の誘電体層４３を介して、各々の空洞４Ｈ上に設けられた複数の第１の電極４３と、複数の第１の電極４５上に設けられた圧電体層４７と、圧電体層４７を介して、各々の第１の電極４３上に設けられた複数の第２の電極４８と、空洞４Ｈ、第１の電極４５、圧電体層４７及び第２の電極４８のそれぞれの重複領域で構成される複数の励振部の周辺領域の基板４２と第１の誘電体層４３間に設けられた第２の誘電体層４４と、を備え、第１の誘電体層４３を介して第２の誘電体層４４上に、圧電体層４７が延在して配設されている。
【００７７】
基板４２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が実用的に使用されている。複数の空洞４Ｈは、例えば、基板４２の表面からその裏面に向かって同一形状に貫通した貫通口により構成されている。また、空洞４Ｈが占有する領域は、第１の電極４５が占有する領域の内部に収納されている。しかしながら、第１の電極４５が基板４２に対して中空状態に保持することができれば、空洞４Ｈが占有する領域が第１の電極４５の外側まで広がっていてもよい。
【００７８】
第１の誘電体層４３は、例えば、単層の誘電体層で構成されている。なお、第１の誘電体層４３は、この単層構造に限定されるものではなく、複数の誘電体層が積層された積層構造で構成されていてもよい。第１の誘電体層４３を構成する材質は、加工マージンや量産時安定性を考えると、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜であることが好ましいが、誘電体特性がある材質であれば、これに限定させるものではなく、アルミニウム窒化膜等を用いても良い。
【００７９】
第２の誘電体層４４は、空洞４Ｈ、第１の電極４５、圧電体層４７及び第２の電極４８のそれぞれの複数の重複領域αで構成される複数の励振部を備えた薄膜圧電共振器５１〜５７から所定の間隔を有して周辺の領域の基板４２と第１の誘電体層４３間に設けられている。第２の誘電体層４４は、第１の誘電体層４３と同様な材質を用いることができる。
【００８０】
第１の電極４５は、第１の誘電体層４３を介して、各々の空洞４Ｈ上に複数配置されており、空洞４Ｈとの重複領域αが実効的な下部電極として使用される。第１の電極４５と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞４Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線４９Ａとして使用される。第１の電極４５、引出配線４９Ａとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等の金属膜を主体に設けられており、圧電体層４７の配向性を高めるために、圧電体層４７の下側をアモルファス構造とする二重構造で構成されている。
【００８１】
圧電体層４７は、複数の第１の電極４５上に空洞４Ｈに重複して設けられており、更に、第１の誘電体層４３を介して第２の誘電体層４４上まで延在して配設されている。すなわち、圧電体層４７の周縁部４６は、第２の誘電体層４４を含む第１の誘電体層４３上に配置されている。なお、ここでいう圧電体層４７の周縁部４６とは、第１の電極４５上を含む基板４２上に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を被膜して所望の形状にパターニングして圧電体層４７を形成する際、パターニングによりエッチングされた加工端部のことを指す。
【００８２】
第２の電極４８は、圧電体層４７を介して、各々の第１の電極４５上に配置されており、空洞４Ｈとの重複領域αが実効的な上部電極として使用される、第２の電極４８と同一層であり、かつ、一体に構成され（電気的に接続され）、空洞４Ｈと重複しない領域に設けられた部分は引出配線４９Ｂとして使用される。第２の電極４８、引出配線４９Ｂとしては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を実用的に用いることができる。
【００８３】
このフィルタ４１においては、第１の電極４５と第２の電極４８との間に電圧を印加することにより、前述した励振部を振動させることができ、フィルタ４１としての共振特性を得ることができる。
【００８４】
図３３に、本実施の形態に係わるフィルタ４１の回路構成図を示す。
【００８５】
フィルタ４１は、図３３に示すように、例えば、３個の薄膜圧電共振器５２、５４、５６を電気的に直列に接続し、４個の薄膜圧電共振器５１、５３、５５、５７を電気的に並列に接続した構成を有し、合計７個の薄膜圧電共振器５１〜５７で構成されている。
【００８６】
次に、図３４から図４１を用いて、本発明の第２の実施形態に係わるフィルタ４１の製造方法を説明する。図３４から図４１は、本発明の第２の実施形態に係わるフィルタ４１の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図であり、各図の断面図は、図３１のＦ−Ｆ方向の断面図に対応している。
【００８７】
最初に、例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成された基板４２上に、熱酸化法により、ＳｉＯ２膜４３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜４３ｂをそれぞれ厚さ５０ｎｍずつ積層して形成する（図３４）。次に、形成した、ＳｉＯ２膜４３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜４３ｂに対して、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、後に、励振部が形成される部位及びその周辺の領域の基板４２の表面を露出させた開口部４３ｃを形成する（図３５）。
【００８８】
続いて、ドライ酸化により、開口部４３ｃ内に、第２の誘電体層４４としてＳｉＯ２膜を、厚さ１５０ｎｍ堆積して形成する（図３６）。
【００８９】
次に、形成したＳｉＯ２膜４３ａ、及び、Ｓｉ３Ｎ４膜４３ｂを周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、完全に除去した後、基板４２上に、ＣＶＤ法により第１の誘電体層４３となるＳｉＯ２膜４３ｄを、厚さ１００ｎｍ形成する（図３７）。
【００９０】
次に、第１の誘電体層４３上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、非晶質Ｔａ−Ａｌ合金と、Ｎｉからなる金属膜を、堆積して形成し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、パターンニングを行い、第１の電極４５及び引出配線４９Ａを形成する（図３８）。非晶質Ｔａ−Ａｌ合金とＮｉからなる金属膜のパターンニングは、具体的には、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８などのフッ素ガスを使用してＲＩＥで選択的に行えばよい。
【００９１】
次に、第１の電極４５を含む基板４２上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＡｌＮからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、その周縁部４６が、第２の誘電体層４４上まで延在するように圧電体層４７を形成する（図３９）。圧電体層４７の厚さは、共振周波数により異なり、圧電体層４７がＡｌＮで共振周波数を１．９ＧＨｚ程度にするのであれば、厚さ２．２μｍ程度にすればよい。
【００９２】
その後、圧電体層４７を含む基板４２上に、Ｎｉからなる金属膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターンニングして、圧電体層４７を介して第１の電極４５上に第２の電極４８を形成すると共に、第２の電極４８に電気的に接続された引出配線４９Ｂを形成する（図４０）。
【００９３】
更に、フッ素系ガスを用いたＤｅｅｐ−ＲＩＥにより、励振部が形成される部位に形成した第２の誘電体層４４の基板４２の裏面側５０からエッチングを行い、垂直側壁の断面形状を有する空洞４Ｈを形成する。その後、空洞４Ｈの上部に残存する第２の誘電体層４４を、ウェットエッチングと弗化物系ガスとを使用した反応性イオンエッチングを併用してエッチング除去することで、本実施形態に係るフィルタ４１が完成する（図４１）。
【００９４】
以上の方法で形成した薄膜圧電共振器の共振特性を、ベクトルネットワークアナライザ（ＨＰ８５１０Ｃ）により評価を行った結果、共振周波数が２．０ＧＨｚ、電気機械結合係数Ｋｔ２は６．５％。Ｑ値は共振点で１０００、反共振点で９００であり、非常に優れた特性が得られた。
【００９５】
このように、本実施形態に係るフィルタ４１は、第１の電極４５の下層に位置する第１の誘電体層４３の厚さを必要最低限の厚さで形成し、圧電体層４７の周縁部４６の下層に位置する誘電体層を、第１の誘電体層４３と第２の誘電体層４４との積層構造で形成している。これにより基板４２を貫通する空洞４Ｈの形成時において、第１の電極４５の下層に位置する誘電体層が厚いことにより発生する僅かな膜ベリ及びエッチング時間が長くなることによるスループットの低下を抑制することができ、更に、圧電体層４７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出を防止することができるため、高性能な薄膜圧電共振器を高い生産性で製造することができる。
【００９６】
また、本実施形態に係るフィルタ４１では、共振部が形成される部分に予め第２の誘電体層４４及び第１の誘電体層４３を形成し、第１の誘電体層４３を介して第２の誘電体層４４上に第１の電極４４、圧電体層４７、第２の電極４８を形成し、後に、第１の電極４４の下層の第２の誘電体層４４をエッチング除去するため、基板４２の裏面側５０からのエッチング時において、製造ばらつき等により空洞４Ｈの位置のずれが発生しても、励起部自身には影響を及ぼすことがないため、正確に励振部を形成することができる。
【００９７】
前記第２の誘電体層４４は、前記第１の誘電体層４３より厚い膜厚を有していることが好ましい。これにより、圧電体層４７の形成時において誘電体層が薄いことにより発生する基板表面の露出をより防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ方向に係わる断面図
【図３】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図５】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図７】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図８】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図９】本発明の第１の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの平面図
【図１１】図１０のＢ−Ｂ方向に係わる断面図
【図１２】図１０のＣ−Ｃ方向に係わる断面図
【図１３】図１０のＤ−Ｄ方向に係わる断面図
【図１４】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの回路構成図
【図１５】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図１７】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図１８】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図１９】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２０】本発明の第１の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２１】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の平面図
【図２２】図２１のＥ−Ｅ方向に係わる断面図
【図２３】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２５】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２６】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２７】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２８】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図２９】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３０】本発明の第２の実施形態に係わる薄膜圧電共振器の製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３１】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの平面図
【図３２】図３１のＦ−Ｆ方向に係わる断面図
【図３３】第２の実施の形態に係わるフィルタの回路構成図を示す概念図
【図３４】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図。
【図３５】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３６】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３７】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３８】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図３９】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図４０】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【図４１】本発明の第２の実施形態に係わるフィルタの製造方法を工程毎に概略的に示した断面図
【符号の説明】
【００９９】
１  薄膜圧電共振器
２  基板
３  第１の誘電体層
４  第２の誘電体層
５  第１の電極
６  周縁部
７  圧電体層
８  第２の電極
９Ａ  引出配線
９Ｂ  引出配線
１０  裏面
１１  フィルタ
１２  基板
１３  第１の誘電体層
１４  第２の誘電体層
１５  第１の電極
１６  周縁部
１７  圧電体層
１８  第２の電極
１９Ａ  引出配線
１９Ｂ  引出配線
２０  裏面
２１  薄膜圧電共振器
２２  基板
２３  第１の誘電体層
２４  第２の誘電体層
２５  第１の電極
２６  周縁部
２７  圧電体層
２８  第２の電極
２９Ａ  引出配線
２９Ｂ  引出配線
３０  裏面
【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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【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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