(57)【要約】【課題】横モードスプリアスを抑制し、且つ、小型化可能な圧電薄膜共振子およびその製造方法を提供する。【解決手段】バルク音波共振器１０の共振領域を画定する頂部電極５は、略直方形を有し、その外周の二組の対向する二辺のうち、一方の対向する二辺のそれぞれの端面が、直線的でない不規則な略鋸歯形状を有して形成されている。これにより、略鋸歯形状の端面のある一点から出た横モードの音波は不規則な方向に伝搬され、対向する辺の端面も略鋸歯形状であるために反射される音波の方向も不規則になり、同じ長さの共振経路を有する伝搬経路はほとんど存在しない。従って、高レベルな縮退が生じることなく、横モードスプリアスを抑制することができる。【選択図】図１
2007288645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に積層される底部電極と、
前記底部電極に積層される圧電体と、
前記圧電体に積層され、平面視で略方形の頂部電極と、を有する圧電薄膜共振子の製造方法であって、
前記基板上に、前記底部電極と、前記圧電体とを順次積層させて形成された積層体上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成工程と、
前記フォトレジスト膜を、前記頂部電極の外周の少なくとも対向する二辺の端面を略鋸歯形状にした遮光パターンが形成された露光マスクを用いて露光する露光工程と、
前記露光された前記フォトレジスト膜を現像することにより、前記遮光パターンに対応した形状のフォトレジストパターンを形成する現像工程と、
前記フォトレジストパターンが形成された前記積層体上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記フォトレジストパターンを溶解させるとともに、前記フォトレジストパターン上の前記金属膜を除去することにより前記頂部電極の全部または一部を形成する頂部電極部形成工程とを含むことを特徴とする圧電薄膜共振子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜共振子の製造方法において、
前記露光マスクの前記遮光パターンが液滴吐出用遮光材料により形成されていることを特徴とする圧電薄膜共振子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電薄膜共振子の製造方法において、
前記遮光パターンの外周四辺のうち、一方の対向する二辺が略平行に形成され、他方の対向する二辺が前記一方の対向する二辺に対して直交しないように形成されていることを特徴とする圧電薄膜共振子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の圧電薄膜共振子の製造方法を用いて作製された頂部電極の全部または一部を有することを特徴とする圧電薄膜共振子。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電薄膜共振子において、
前記基板の略中央に空洞が形成されていることを特徴とする圧電薄膜共振子。
【請求項６】
請求項４に記載の圧電薄膜共振子において、
前記基板が、金属層と絶縁層が順次積層された音響多層膜を有してなることを特徴とする圧電薄膜共振子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルク弾性波を利用した圧電薄膜共振子に関し、詳しくは、横モードスプリアスを抑制した圧電薄膜共振子、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜半導体プロセスを用いて、金属−誘電体−金属の積層構造の共振器としてＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）と呼称される圧電薄膜共振子が、デュプレクサ、バンドパス・フィルタ等に利用され、その小型化・低コスト化を可能にしている。また、数ＧＨｚ帯の高周波帯におけるフィルタ特性や低消費電力化に優れており、高速無線通信アプリケーションなどへの応用に好適であるとされ注目されている。
【０００３】
しかしながら、バルク音波共振器の基本振動モードは、電極面に対して垂直方向に伝搬されるが、励起される他の振動モードが存在し、この振動モードは電極面に対して平行に伝搬する。このような電極面に対して平行な振動は基本モードに対してノイズであり、横モードスプリアスと呼ばれ、デュプレクサ、バンドパス・フィルタ、発振器、センサ等を用いた回路においては問題となる。
【０００４】
上述した横モードスプリアスを抑制する手段として、圧電体（誘電体）の表裏それぞれに設けられる頂部電極と底部電極の重なり部分の一部が、非方形の不規則な多角形の一部が構成される外周部を有するバルク音波共振器というものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、圧電体（誘電体）の表裏それぞれに設けられる頂部電極と底部電極の重なり部分において、頂部電極の外周周縁部に、さらにもう一層の壁状の電極を設けて横モードスプリアスを抑制するバルク音波共振器というものも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３２５６８号公報（第３，４頁、図４，５）
【非特許文献１】Ｇ．Ｇ．Ｆａｔｔｉｎｇｅｒ，Ｓ．Ｍａｒｋｓｔｅｉｎｅｒ，Ｊ．Ｋａｉｔｉｌａ，ａｎｄ  Ｒ．Ａｉｇｎｅｒ、“Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  ＢＡＷ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ”，２００５  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献１では、非方形の不規則な多角形の一部を構成していることから、横モードの音波が外周部で不規則に反射を繰り返すことで高レベルな縮退を低減し、横モードスプリアスを抑制することを可能としているが、頂部電極と底部電極の重なり部分の面積は所定の大きさが必要とされ、この頂部電極と底部電極の重なり部分において不規則な非方形の外周形状を得るためには、捨て面積が発生することからその面積を大きくしなければならず、平面サイズが大きくなってしまうという課題を有する。
【０００８】
また、非特許文献１によれば、頂部電極の外周周縁部に、さらにもう一層の電極を設けて周縁部が高い段部を設けることで、この段部における音波の伝搬の境界特性の遮断周波数と分散特性の変化により横モードスプリアスを抑制することが可能としているが、頂部電極の外周部にもう一層の電極を設けることから、マスクの増加、製造工程の増加が必要となり、コスト面で不利である。
【０００９】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、横モードスプリアスを抑制し、且つ、小型化可能な圧電薄膜共振子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、基板と、基板上に積層される底部電極と、底部電極に積層される圧電体と、圧電体に積層され、平面視で略方形の頂部電極と、を有する圧電薄膜共振子の製造方法であって、基板上に、底部電極と、圧電体とを順次積層させて形成された積層体上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成工程と、フォトレジスト膜を、頂部電極の外周の少なくとも対向する二辺の端面を略鋸歯形状にした遮光パターンが形成された露光マスクを用いて露光する露光工程と、露光されたフォトレジスト膜を現像することにより、遮光パターンに対応した形状のフォトレジストパターンを形成する現像工程と、フォトレジストパターンが形成された積層体上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、フォトレジストパターンを溶解させるとともに、フォトレジストパターン上の金属膜を除去することにより頂部電極の全部または一部を形成する頂部電極部形成工程とを含むことを主旨とする。
【００１１】
底部電極と頂部電極との交差領域の形状が方形である場合、この交差領域の外周のある一点から出た横モードの音波は、反対側の平行な辺に垂直に反射し元の点に戻る。このように音波の往復の共振経路が同じものが複数存在する場合、高レベルな縮退となり、不要なスプリアスとして出現する。
【００１２】
ここで、交差領域内において、スペース効率のよい略方形の頂部電極を形成したとき、その端面を略鋸歯形状にすることにより、ある一点から出た横モードの音波は不規則な方向に伝搬され、反対側の平行な辺により反射されても元の点には戻らず、同じ共振経路がほとんど存在しない。上記の製造方法により形成される頂部電極は、外周の少なくとも対向する二辺の端面を略鋸歯形状にすることができる。従って、前述した特許文献１のような交差領域の外周形状が非方形な構造のように平面サイズを増大させることなく、高レベルな縮退とはならずスプリアスを抑制することができる。
【００１３】
本発明の圧電薄膜共振子の製造方法は、露光マスクの遮光パターンが液滴吐出用遮光材料により形成されていることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、頂部電極の形状に対応した遮光パターンを、インクジェット方式などの液滴吐出法により形成した露光マスクを作製し、この露光マスクを用いて頂部電極を形成することができる。インクジェット法を用いて方形の描画パターンを形成した場合に、液滴吐出ヘッドの走査方向の描画パターンの端面は、同一のノズルから吐出される液滴により略直線的に形成される。これに対し、液滴吐出ヘッドの走査方向と直行するピッチ送り方向に形成される描画パターンの端面は、ピッチ送りされながらインクノズルから吐出される液滴の着弾位置の差異により凹凸が生じ、略鋸歯形状と近似な端面形状が形成される。これにより、頂部電極の少なくとも対向する二辺の端面を略鋸歯形状に形成することができ、上述した略方形の交差領域における同じ共振経路がほとんどなくなる効果によって、圧電薄膜共振子の横モードスプリアスを抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記構成によれば、端面形状が平坦な方形を有した頂部電極が形成されている場合に、この頂部電極の端面部分に、頂部電極と同じ金属材料からなる段部を形成することにより、横モードスプリアスを抑制することも可能である。例えば、端面形状が平坦な頂部電極の端面とその周辺を覆う帯状の領域に対応した遮光パターンを、インクジェット方式の液滴吐出装置を用いて液滴吐出用遮光材料により形成した露光マスクを用意する。この帯状の遮光パターンの端面は、前述したインクジェット方式による描画パターン端面形状の形成過程で略鋸歯形状に形成される。この露光マスクを用いて、フォトリソグラフィにより頂部電極の端面部分に段部を形成すると、該段部の端面は不規則な略鋸歯形状となる。これにより、頂部電極と段部により形成される底部電極との交差領域の外周形状の少なくとも一部が略鋸歯形状となるので、横モードスプリアスの抑制に供することができる。さらに、頂部電極上に形成された段部が錘となって、交差領域の外側に漏れ出る横モードの音波を抑制する効果も奏するので、交差領域の外側にある断絶部との共振経路も不規則となって横モードスプリアスを抑制できる。
【００１６】
また、従来の蒸着やスパッタリングにより露光マスクに遮光パターンを形成する方法に比べ、簡便な工程で低コストにて露光マスクを作製することができるので、圧電薄膜共振子製造のコストダウンに供することができる。
【００１７】
本発明の圧電薄膜共振子の製造方法は、遮光パターンの外周四辺のうち、一方の対向する二辺が略平行に形成され、他方の対向する二辺が前記一方の対向する二辺に対して直交しないように形成されている構成としてもよい。
【００１８】
上述したように、インクジェット法を用いて略直方形の描画パターンを形成したとき、液滴吐出ヘッドの走査方向の描画パターンの端面形状は、同一のノズルにより略直線を有して形成され、液滴吐出ヘッドの走査方向と直交する方向の端面形状は略鋸歯形状を呈する。この、液滴吐出ヘッドの走査方向に対応する方向と対応する二辺を、液滴吐出ヘッドの走査方向と平行にならないよう所定の角度をつけることにより、描画パターンの端面形状を略鋸歯形状にすることが可能である。これにより、略方形の遮光パターンの端面形状を四辺ともに略鋸歯形状にすることができる。このような遮光パターンを有する露光マスクを用いて形成された頂部電極は、電極面積を増大をさせることなく、より一層、横モードスプリアスの抑制効果を奏する。
【００１９】
本発明の圧電薄膜共振子は、上記の圧電薄膜共振子の製造方法を用いて作製された頂部電極の全部または一部を有することを主旨とする。
【００２０】
上記した製造方法を用いて製造された頂部電極は、外周の少なくとも対向する二辺が不規則な略鋸歯形状を有して形成される。これにより、底部電極との交差領域において、同じ共振経路がほとんど存在しなくなるので、横モードスプリアスを抑制した圧電薄膜共振子を提供することができる。
【００２１】
本発明の圧電薄膜共振子は、基板の略中央に空洞が形成されている構成としてもよい。
【００２２】
この構成によれば、基板の上方に、頂部電極と底部電極とに挟まれて形成された圧電体が、空洞の上に架橋された状態となり、これにより圧電体を自由に振動させる所謂ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型の圧電薄膜共振子を、横モードスプリアスを抑制して提供することができる。
【００２３】
本発明の圧電薄膜共振子は、基板が、金属層と絶縁層が順次積層された音響多層膜を有してなる構成としてもよい。
【００２４】
この構成によれば、頂部電極と底部電極に挟まれて形成された圧電体から励振された縦型の弾性波が音響多層膜によって反射して閉じ込められる所謂ＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型の圧電薄膜共振子を、横モードスプリアスを抑制して提供することができる。また、このＳＭＲ型の圧電薄膜共振子は、上記のＦＢＡＲ型の圧電共振子のように基板に空洞を設ける必要がなく、薄膜半導体プロセスだけで形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の圧電薄膜共振子をバルク音波共振器に具現化した実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るバルク音波共振器１０を示し、（ａ）はその概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２７】
図１（ｂ）において、バルク音波共振器１０は、Ｓｉからなる基板としての支持枠１の上面に、ＳｉＯ2からなる絶縁層２、底部電極３、圧電体４、頂部電極５とが順に積層されて構成されている。
【００２８】
支持枠１は、上述した構成要素を積層した状態において、Ｓｉ基板の略中央の一部を裏面側からエッチング除去して形成される空洞９を有している。圧電体４は、圧電体４の一部を挟む頂部電極５と底部電極３とを含んで、圧電体４の底部に空気／電界面が作られるように前記空洞９の上に架橋された状態である。このように構成される圧電薄膜共振子は一般にＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）と呼称される。なお、このようなＦＢＡＲ型のバルク音波共振器１０において、圧電体４は、空洞９の領域内に収まっている方が振動エネルギーの漏れが少なくなるので、より望ましい。
【００２９】
絶縁層２は、Ｓｉ基板からなる支持枠１の上面に空洞９をエッチングで形成する際の、エッチングストッパーとして形成される極薄い層である。
【００３０】
底部電極３は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等により形成されている。また、圧電体４の材料としては、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＺｎＯやＰＺＴ（登録商標）等が採用され、スパッタや蒸着等の手段で形成されている。
【００３１】
頂部電極５は、本実施形態では平面視で略直方形を有し、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等により形成されている。また、頂部電極５の外形となる四辺の端面のうち、対向する二辺の端面は不規則な略鋸歯形状を有して形成されている。
【００３２】
本実施形態では、底部電極３は、支持枠１の表面全体に設けられ、その面積は頂部電極５の面積よりも十分大きい。従って、底部電極３と頂部電極５との交差領域は、頂部電極５の形状に相当する。
【００３３】
バルク音波共振器１０の望ましい共振モードにおいて、バルク圧縮波は、圧電体４中を厚さ方向の軸に対して平行に伝搬されるように設計される。電圧の印加により電界が２つの電極間（頂部電極５と底部電極３の間）に生じると、圧電体４は電気エネルギーを音波という形の機械的エネルギーに変換し、音波は電界と同じ方向に伝搬され、電極／空気界面において反射する。支持枠１の空洞９の基本縦共振モードの周波数は、ＣＬ／２ｔを中心としている。ＣＬは縦伝搬モードの音速であり、ｔは圧電体４の厚さである。
【００３４】
圧電体４の厚さ方向に電位が印加されると、横向きの機械的歪みが生じることがあり、これが圧電体４の中を横に移動する音波を励起してしまうことがある。このような音波の横移動を横モードと呼称する。
【００３５】
ここで、頂部電極５と底部電極３との交差領域の外周即ち頂部電極５の端面のある一点から出た横モードの音波は、対面する辺の端面の壁で垂直に反射する。最もスペース効率のよい略直方形にて形成された頂部電極５の外周の端面形状が略直線である場合には、頂部電極５の外周のある一点から出た横モードの音波は、対面する外周の壁で垂直に反射し、横モード音波が出た元の外周のある一点に戻ることになる。この横モードの音波の伝搬経路となる頂部電極５の幅をＷとすると、前記音波は、長さ２Ｗの共振経路を有する。このように、同一素子内において音波の往復の共振経路が同じものが複数存在することになると、高レベルな縮退となり、不要な横モードスプリアスを生じることになる。
【００３６】
本実施形態のバルク音波共振器１０では、略直方形に形成された頂部電極５の外周の二組の対向する二辺のうち、一方の対向する二辺のそれぞれの端面が、直線的でない不規則な略鋸歯形状を有して形成されている。これにより、略鋸歯形状の端面のある一点から出た横モードの音波は不規則な方向に伝搬され、ある一点から出た音波は近接する他の端面の一点に反射する。また、対向する辺の端面も略鋸歯形状であるために反射される音波の方向も不規則になり、同じ長さの共振経路を有する伝搬経路はほとんど存在しない。従って、高レベルな縮退が生じることなく、横モードスプリアスを抑制することができる。
また、本実施形態では、交差領域の外周となる頂部電極５が略直方形を有しているので、前述した特許文献１のような交差領域の外周形状が非方形な構造に比べ、バルク音波共振器１０の平面サイズの小型化に有利である。
【００３７】
（第２の実施形態）
【００３８】
次に、第１の実施形態のバルク音波共振器１０の製造方法について、図面に沿って説明する。
図２は、本実施形態のバルク音波共振器１０の製造に用いる露光マスク１００を示し（ａ）はその概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。図３は、本発明の特徴である端面が略鋸歯形状を有した頂部電極５を形成する工程を説明するフローチャート図である。
【００３９】
図１に示すバルク音波共振器１０は薄膜半導体プロセスを用いて形成する。
まず、支持枠１を形成するためのシリコン（Ｓｉ）基板１ａの表面に、熱酸化などにより酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる絶縁層２を形成する。
次に、絶縁層２の上面に、スパッタや蒸着などにより、アルミニウム（Ａｌ）やモリブデン（Ｍｏ）などからなる底部電極３を形成する。なお、上記第１の実施形態では、底部電極３は支持枠１の上面全体に形成された例を示したが、これに限らず所定の表面積にて形成してもよい。
【００４０】
次に、底部電極３の上面に、スパッタや蒸着等により、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等からなる圧電体４を形成する。本実施形態では、説明の便宜上、シリコン基板１ａ上に絶縁層２と底部電極３および圧電体４とが順次積層されて形成された積層体を圧電素子積層体と呼ぶこととし、符号１４を付して図３（ａ）〜（ｃ）に図示する。
【００４１】
次に、圧電素子積層体１４上に頂部電極５を形成する方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、上記のように形成した圧電素子積層体１４の上面全面に、スピンコート法などによりフォトレジスト膜９０を形成する。そして、このフォトレジスト膜９０の上方から、頂部電極パターン５と同一形状を有する遮光パターン１５０が形成された露光マスク１００を介して露光光を照射し、露光する。なお、本実施形態では、露光光が照射された部分が光反応により硬化して現像後に残るネガ型のフォトレジスト膜９０およびこれに対応した露光マスク１００の構成を説明しているが、ポジ型フォトレジストおよびそれに対応した露光マスクを適用することもできる。
【００４２】
次に、所定の現像液によりフォトレジスト膜９０を現像して露光時に露光光が照射されなかった部分を除去し、図３（ｂ）に示すフォトレジストパターン９０ａを形成する。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、スパッタや蒸着などにより、アルミニウム（Ａｌ）やモリブデン（Ｍｏ）などからなり頂部電極５の原型となる金属層５ａを形成する。金属層５ａは、現像によりフォトレジスト膜９０が除去されて露出した圧電体４の表面およびフォトレジストパターン９０ａ表面に沿って堆積されて形成される。
【００４４】
次に、図３（ｄ）に示すように、所定の剥離液によりフォトレジストパターン９０ａを剥離することにより、フォトレジストパターン９０ａ上に積層されている不要な金属層５ａを同時に除去する所謂リフトオフを行なう。これにより、圧電体４上の金属層のみが残り、頂部電極５が形成される。
【００４５】
また、図３（ａ）〜（ｃ）では図示を省略しているが、シリコン基板１ａの裏面側の略中央部を、フッ酸などのエッチング液により選択的にエッチング除去して、図３（ｄ）に示す空洞９を形成することにより、支持枠１を形成する。このときのエッチングは、エッチングストッパーである絶縁層２で止まり、上下を底部電極３と頂部電極５に挟まれて積層された圧電体４が、支持枠１の空洞９の上に架橋された状態が形成される。
なお、支持枠１の空洞９の形成は、上記した底部電極３形成後、または後述する頂部電極５の形成後に行なうこともできる。
以上、説明した製造工程により、バルク音波共振器１０の一連の製造工程を終了する。
【００４６】
続いて、図３（ａ）で用いた露光マスク１００の詳細な構成および作成方法について、図２に従って説明する。
露光マスク１００は、合成石英ガラスなどの透明なガラス板１１０の表面に、頂部電極５と同一形状の液滴吐出用遮光材料からなる遮光パターン１５０が形成されて構成されている。
【００４７】
遮光パターン１５０は、ガラス板１１０の上側表面に、液滴吐出法を用いて液滴吐出用遮光材料を塗布することにより形成する。本実施形態では、インクジェット方式の液滴吐出装置を用いて、例えば黒色の顔料等を含んだ液滴吐出用遮光材料を、ガラス板１１０上の略中央部の所定位置に所定量塗布する。液滴吐出用遮光材料の塗布量や塗布位置は、液滴吐出装置のメモリに描画データとして格納されていて、この描画データに基づいて液滴吐出装置による遮光パターン１５０用の塗布パターンが形成される。
【００４８】
図２では、遮光パターン１５０の原型となる液滴吐出用遮光材料の塗布パターンが、図中Ｘ方向を液滴吐出装置のインクジェッドヘッドの走査方向とし、図のＹ方向をピッチ送り方向として塗布されたのち、固化されて遮光パターン１５０が形成された状態を図示している。液滴吐出ヘッドの走査方向に吐出される液滴は、同じインクノズルが走査方向に沿って液滴が塗布面に着弾されることにより、塗布パターンの端面形状が略直線となる。これに対して、走査方向と直交する液滴吐出ヘッドのピッチ送り方向の塗布パターン端面は、ピッチ送りされながらインクノズルから吐出される液滴の着弾位置の差異により凹凸が生じ、略鋸歯形状の端面形状が形成される。
【００４９】
次に、液滴吐出用導電材料により形成された遮光パターン１５０の塗布パターンを固化させて成膜することにより、遮光パターン１５０を形成して、露光マスク１００が完成する。このときの固化方法は、例えば有機溶剤を溶媒とした液滴吐出用遮光材料を用いた場合には、恒温層内に入れて所定温度にて所定時間加熱することにより、溶媒分を除去して成膜する。この他にも、紫外線硬化材を含有した液滴吐出用遮光材料を用いて、その塗布パターンに紫外線を照射して固化させるなど、液滴吐出用遮光材料の硬化材の種類を選定することにより、それに応じた硬化方法がとられる。
【００５０】
以上述べた露光マクス１００を用いたバルク音波共振器１０の製造方法によれば、インクジェット方式の液滴吐出装置により、液滴吐出用遮光材料を塗布し、この塗布パターンを固化させることによって遮光パターン１５０が形成された露光マスク１００が用いられている。液滴吐出装置により吐出される液滴吐出用遮光材料の塗布パターンは、液滴吐出ヘッドの走査方向と直交する方向の端面が、ピッチ送りされながらインクノズルから吐出される液滴の着弾位置の差異により、直線的でない不規則な略鋸歯形状を有して形成される。これにより形成された頂部電極５を有するバルク音波共振器１０においては、頂部電極５と底部電極３とによる交差領域において、頂部電極５の端面のある一点から出た横モードの音波と、対向する辺から反射される音波の方向が不規則となる。従って、同じ共振経路がほとんど存在しなくなるので、横モードスプリアスを抑制することができる。
【００５１】
また、ガラス板１１０に液滴吐出用遮光材料を直接描画することにより遮光パターン１５０を形成している。これにより、従来の、蒸着やスパッタなどによってクロム（Ｃｒ）などの金属からなる遮光パターンを形成する方法に比して、製造工程が簡便で、低コストで露光マスクを作成することができる。従って、製造コストを抑えながら、横モードスプリアスを抑制可能なバルク音波共振器１０を提供することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
上記実施形態のバルク音波共振器１０は、ガラス板１１０に、液滴吐出用遮光材料からなる頂部電極５と同一形状の遮光パターン１５０を形成した露光マスク１００を用いて頂部電極５を形成したが、これに限らない。通常の薄膜半導体プロセスにより頂部電極の大部分を形成してから、この端面部分の位置に対応した端面形成用遮光パターンを設けた露光マスクを用いて、頂部電極の端面に段部を形成する構成としてもよい。
【００５３】
以下、本実施形態のバルク音波共振器４０について図面に沿って説明する。なお、本実施形態の構成のうち、頂部電極３５の大部分である頂部電極本体部３６の端面部分に、電極段部３７を形成することを特徴としており、他の構成は前述した実施形態と同じであるため、共通部の説明を省略する。
【００５４】
図５は、第３の実施形態に係るバルク音波共振器４０を示し、（ａ）はその概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図６は、本実施形態の頂部電極３５の端面部分を構成する電極段部３７を形成するための露光マスク３００の概略平面図である。
【００５５】
図５（ｂ）において、本実施形態のバルク音波共振器４０は、下面の略中央に空洞３９が形成された支持枠３１の上面に、絶縁層３２、底部電極３３、圧電体３４、頂部電極本体部３６が、順に積層されている。さらに、平面視で略直方形の頂部電極本体部３６の図中長辺側の二つの端面部分を縁取るように電極段部３７が形成され、これら頂部電極本体部３６と電極段部３７とにより頂部電極３５が構成されている。
【００５６】
略直方形に形成された頂部電極本体部３６の外周の各端面は、滑らかな略直線形状を有している。この頂部電極本体部３６の図中長辺側の対向する二辺の各端面部には、頂部電極本体部３６と同一の金属材料からなる電極段部３７が形成されている。これら頂部電極本体部３６と電極段部３７とにより頂部電極３５が構成され、電極段部３７の不規則な略鋸歯形状の端面が、頂部電極３５の図中長手方向の端面を形成している。
【００５７】
次に、上記のバルク音波共振器４０の製造方法について、本実施形態の特徴である電極段部３７の形成方法、およびそれに用いる露光マスク３００の構成と作成方法を中心に説明する。
図５に示すバルク音波共振器４０は、上記第２の実施形態と同様な薄膜半導体プロセスなどにより製造される。まず、支持枠３１を形成するためのシリコン基板の表面に、熱酸化により酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる絶縁層３２を形成する。なお、シリコン基板の裏面側の略中央部をフッ酸などにより選択的にエッチング除去して空洞３９を形成することにより、支持枠３１が形成される。
絶縁層３２の上面には、スパッタや蒸着などにより、アルミニウムやモリブデンなどからなる底部電極３３、窒化アルミニウム、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等からなる圧電体３４、および底部電極３３と同じ材料からなる頂部電極本体部３６を順次積層させて形成する。また、圧電体３４と頂部電極本体部３６は、フォトリソグラフィによりそれぞれを所望の形状に形成する。このとき、略直方形に形成された頂部電極本体部３６の外周の各端面は、滑らかな略直線形状を有している。
【００５８】
次に、頂部電極本体部３６の長辺側の対向する二辺の各端面部に、頂部電極本体部３６と同一の金属材料からなる電極段部３７を形成する。本実施形態では、電極段部３７を形成するために、図６に示す露光マスク３００を用いる。
【００５９】
ここで、露光マスク３００の構成および作成方法について説明する。
露光マスク３００は、ガラス板３１０上に、電極段部３７と同一形状を有した遮光パターン３５０が形成されて構成されている。
本実施形態では、遮光パターン３５０は、インクジェット方式の液滴吐出装置によりガラス板３１０の上側表面に液滴吐出用遮光材料を塗布し、これを固化することにより形成される。このとき、遮光パターン３５０を形成する液滴吐出用遮光材料の塗布パターンは、図中Ｘ方向を液滴吐出装置のインクジェッドヘッドの走査方向とし、図中Ｙ方向をピッチ送り方向として塗布されたのち、固化されて遮光パターン３５０が形成された状態を図示している。液滴吐出ヘッドの走査方向（図中Ｘ方向）に吐出される液滴は、同じインクノズルが走査方向に沿って液滴が塗布面に着弾されることにより、塗布パターンの端面形状が略直線となる。これに対して、走査方向と直交する液滴吐出ヘッドのピッチ送り方向（図中Ｙ方向）の塗布パターン端面は、ピッチ送りされながらインクノズルから吐出される液滴の着弾位置の差異により凹凸が生じ、不規則な略鋸歯形状の端面形状が形成される。
そして、このように形成された液滴吐出用遮光材料による遮光パターン３５０の塗布パターンを、例えば加熱により溶媒分を除去して固化させることにより遮光パターン３５０が成膜され、露光マスク３００が完成する。
【００６０】
再び、電極段部３７の形成方法の説明に戻る。
上記の頂部電極本体部３６までを積層して形成した後、スピンコート法などによりネガ型のフォトレジスト膜を形成したのち、このフォトレジスト膜の上方から、露光マスク３００を介して光を照射して露光する。
【００６１】
次に、フォトレジスト膜を所定の現像液により現像し、フォトレジストパターンを形成する。このフォトレジストパターンは、露光時に、露光マスク３００の遮光パターン３５０により光が遮蔽されて照射されなかった部分、即ち電極段部３７と同一形状の部分が除去されて形成される。
【００６２】
次に、スパッタや蒸着などにより、底部電極３３と同一の導電材料からなる電極段部３７の原型となる電極段部金属層を形成する。電極段部金属層は、現像によりフォトレジスト膜が除去されて露出した頂部電極本体部３６の端部と、その近傍の圧電体３４の表面、およびフォトレジストのフォトレジストパターンの表面に沿って堆積されて形成される。
【００６３】
次に、所定の剥離液によりフォトレジストパターンを剥離することにより、フォトレジストパターン上に積層されている不要な電極段部金属層を同時に除去する所謂リフトオフを行なう。これにより、頂部電極本体部３６の端部と、その近傍の圧電体３４の表面のみの電極段部金属層が残って、図５（ａ），（ｂ）に示すような電極段部３７が形成される。
【００６４】
以上述べたバルク音波共振器４０の構成によれば、電極段部３７の図６中Ｙ方向の端面は、不規則な略鋸歯形状に形成されるので、頂部電極本体部３６と電極段部３７により構成される頂部電極３５は、横モードスプリアスの抑制に供することができる。また、電極段部３７が錘となって、交差領域の外側に漏れ出る横モードの音波を抑制する効果も奏する。
また、本実施形態の露光マスク３００の遮光パターン３５０は、液滴吐出用遮光材料を液滴吐出装置により塗布して形成されている。これにより、従来の蒸着やスパッタによりクロム（Ｃｒ）などの金属の遮光パターンを形成する方法に比して、略鋸歯形状の端面を有する遮光パターンを低コスト化にて形成することが可能である。
【００６５】
（第４の実施形態）
上記実施形態では、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型の圧電薄膜共振子の頂部電極の端面形状が略鋸歯形状に形成された構成、およびその製造方法を示したが、これに限らない。ＳＭＲ（Ｓｏｌｄｅｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型の圧電薄膜共振子に適用することによっても同様な横モードスプリアス抑制効果を奏する。
【００６６】
以下、本発明をＳＭＲ型バルク音波共振器８０に応用した第４の実施形態を、図面に沿って説明する。
図７（ａ），（ｂ）に示すように、ＳＭＲ型バルク音波共振器８０は、シリコン基板７１上に、ＡｌＮ／Ｗ（窒化アルミニウム／タングステン）層６２，６４，６６，６８と、ＳｉＯ2等の絶縁層６３，６５，６７，７２が、交互に順次積層された音響多層膜（ミラー層）を有している。音響多層膜最上層の絶縁層７２上には、底部電極７３、圧電体７４、頂部電極７５が順に積層されている。このように構成される素子を、一般にＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）と呼称することがある。ＳＭＲ型の圧電薄膜共振子は、前記各実施形態のＦＢＡＲ型の圧電薄膜共振子が、支持枠に空洞を設けたメンブレン構造により圧電膜を自由に振動させる構成なのに対して、上記の音響多層膜によって弾性波を反射させる構造となっている。
【００６７】
このようなＳＭＲ型バルク音波共振器８０の構成において、頂部電極７５は、上記各実施形態と同様な方法で形成することにより、端面形状を不規則な略鋸歯形状を有している。
この構成によれば、頂部電極７５と底部電極７３とによる交差領域において、頂部電極７５の略鋸歯形状を有する端面のある一点から出た横モードの音波と、対向する辺から反射される音波の方向が不規則になり、同じ共振経路がほとんど存在しなくなるので、ＳＭＲ型バルク音波共振器８０の横モードスプリアスを抑制することができる。
【００６８】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。
【００６９】
（変形例）上記第１および第２の実施形態では、バルク音波共振器１０の頂部電極５の平面形状を略直方形とし、対向する二辺の端面が略鋸歯形状に形成された構成、およびその製造方法を示したが、これに限らない。頂部電極の平面形状を、対向する二辺を平行とし、それと直交しない他方の対向する二辺による方形とすることにより、平面サイズの増加を最小限にしながら横モードスプリアスをさらに抑制することができる。
【００７０】
図４は、頂部電極の平面形状を、対向する二辺を平行とし、それと直交しない他方の対向する二辺による方形とすることを特徴とした本変形例のバルク音波共振器の製造に用いる露光マスク２００を説明する概略平面図である。
【００７１】
図４において、露光マスク２００は、ガラス板２１０に、略方形の頂部電極を形成するための遮光パターン２５０が形成されている。遮光パターン２５０は、外周四辺のうち、図中Ｙ方向の対向する二辺が略平行に形成され、図中Ｘ方向の対向する二辺は、図中Ｘ方向の対向する二辺に対して直交しないように角度を持たせた略方形を有している。本変形例の遮光パターン２５０は、略平行四辺形となっている。
【００７２】
本変形例の露光マスク２００において、遮光パターン２５０は液滴吐出用遮光材料からなり、インクジェット方式による液滴吐出装置を用いて形成される。このとき、遮光パターン２５０の図中Ｘ方向を液滴吐出ヘッドの走査方向と平行にして液滴吐出用遮光材料を塗布するようにする。遮光パターンの図中Ｙ方向の対向する二辺の端面は、前述した液滴吐出ヘッドのピッチ送り方向に相当するので略鋸歯形状が形成される。遮光パターン２５０の図中Ｘ方向の端面は、液滴吐出ヘッドの走査方向に対して平行でない角度を持たせて形成されるため、インクジェットヘッドに設けられた複数のインクノズルの別々のインクノズルから吐出される液滴により形成される。この、別々のノズルから吐出される液滴の着弾位置の差異により、遮光パターン２５０のＸ方向の端面も不規則な略鋸歯形状に形成することができる。
【００７３】
上記の露光マスク２００を用いて、上述した各実施形態と同様にリフトオフを用いて形成された頂部電極を有するバルク音波共振器は、略方形の頂部電極の端面形状を四辺ともに不規則な略鋸歯形状にすることができる。これにより、上記各実施形態の略直方形の頂部電極に比して、電極面積を増大を抑えながら、より一層、横モードスプリアスの抑制効果を奏する。
【００７４】
以上説明した本発明の圧電薄膜共振子は、高速無線通信におけるデュプレクサ、バンドパス・フィルタ、発振器、センサ等に利用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るバルク音波共振器を示し、（ａ）は、その概略構造を示す平面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るバルク音波共振器の製造に用いる露光マスクを示し、（ａ）は、概略平面図、（ｂ）は、概略断面図。
【図３】本発明のバルク音波共振器の製造方法のうち、頂部電極を形成する過程を説明するフローチャート図。
【図４】本発明のバルク音波共振器の変形例に係る、頂部電極の形成に用いる露光マスクの概略平面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るバルク音波共振器を示し、（ａ）は、その概略構造を示す平面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態のバルク音波共振器の製造に用いる露光マスクの概略平面図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るバルク音波共振器を示し、（ａ）は、その概略構造を説明する平面図、（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１，３１…基板としての支持枠、７１…シリコン基板、３，３３，７３…底部電極、４，３４，７４…圧電体、５，３５，７５…頂部電極、３６…頂部電極の本体となる頂部電極本体部、３７…頂部電極の端部を形成する電極段部、９０ａ…フォトレジストパターン、１００，２００，３００…露光マスク、１５０，２５０，３５０…遮光パターン、１０，４０…圧電薄膜共振子としてのバルク音波共振器、８０…圧電薄膜共振子としてのＳＭＲ型バルク音波共振器。
【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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