(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に支持膜を設ける工程と、
前記支持膜上に、犠牲層をパターン形成する工程と、
前記支持膜上に、前記犠牲層の少なくとも一部に重ねて、前記支持膜および前記犠牲層に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらに挟まれた圧電膜からなる積層共振体を形成する工程と、
前記積層共振体、前記犠牲層および前記支持膜を覆うレジスト膜を設ける工程と、
前記レジスト膜に対して、前記犠牲層の表面の一部が露出するように孔部を設ける工程と、
前記孔部から第１エッチング液を導入することによって前記犠牲層を除去し、前記積層共振体の下方領域に前空隙部を設ける工程と、
前記孔部から第２エッチング液を導入し、前記支持膜における前記積層共振体の下方領域において、前記前空隙部を拡大して空隙部を設ける工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする、圧電薄膜共振素子の製造方法。
【請求項２】
前記犠牲層を設けた後、前記支持膜と前記犠牲層とが面一状となるように、前記支持膜上に追加支持膜材料を積層する工程を含む、請求項１に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層は、前記第１電極膜よりも薄く形成される、請求項１または２に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層は、第１ランド部、第２ランド部、およびこれらに接続する連結部を有するように形成され、前記積層共振体は、第１ランド部を覆うように形成され、前記孔部は、第２ランド部の少なくとも一部の表面が露出するように形成される、請求項１から３のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電薄膜共振素子の製造方法およびこれにより製造される圧電薄膜共振素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話に代表される移動通信機器の急速な普及により、弾性表面波素子などによって構成される小型軽量フィルタの需要は急激に増大している。弾性表面波フィルタは、急峻なカットオフ特性を有し、小型軽量であることから、特に携帯電話におけるＲＦ（radio frequency）フィルタやＩＦ（intermediate-frequency）フィルタとして広く利用されている。
【０００３】
弾性表面波フィルタは、圧電基板と、その上に設けられた櫛形電極とからなり、櫛形電極に印可される交流電圧に従って、圧電基板表面において、特定の周波数帯域の弾性波を励振するものである。弾性表面波フィルタでは、櫛形電極に大電力が印可されると、櫛形電極自体が弾性波による歪みを受けて物理的に断線してしまう場合があり、この不具合は、櫛形電極の電極指幅が細くなるほど、即ち高周波フィルタであるほど、顕著になる。このように、弾性表面波フィルタは耐電力性に難点があり、特に、アンテナ分波器などのフロントエンド部のフィルタとして用いる場合には問題がある。
【０００４】
大電力の用途に適したフィルタを構成するための有力な手段としては、圧電薄膜共振素子（Film Bulk Acoustic Resonator、以下「ＦＢＡＲ」と記す）が知られている。圧電薄膜共振素子は、基板と、金属薄膜電極により上下から挟まれた圧電薄膜とからなり、基板に接する下部電極の下側に空隙部が設けられた構造を有する。上下の電極に電圧を印可すると、圧電効果により、これらに挟まれた圧電膜はその厚み方向に振動し、電気的共振特性を示す。そして、このような共振器をはしご型に接続することによって、バンドパスフィルタが構成される。このようなＦＢＡＲフィルタは非常に優れた耐電力性を有することが報告されている。下部電極の下方に設けられる空隙部は、電気機械結合係数を高め、通過帯域幅の広いバンドパスフィルタを実現するのに資する。
【０００５】
下部電極の下方に空隙部を設ける技術は、例えば、特開平６−２０４７７６号公報および特開２０００−６９５９４号公報に開示されている。具体的には、特開平６―２０４７７６号公報によると、単結晶シリコン基板をＫＯＨ溶液などを用いて異方性エッチングすることにより、基板裏面から、空隙部としての貫通孔が開設される。一方、特開２０００−６９５９４号公報によると、まず、基板上に窪みを形成し、そこへ犠牲層を堆積させる。次いで、研磨によって窪みを填塞する犠牲層以外を除去した後、犠牲層を覆うように下部電極を設け、更に圧電膜および上部電極を積層形成する。そして、最後に犠牲層を除去することによって、下部電極の下方に空隙部が形成される。
【０００６】
しかしながら、特開平６−２０４７７６号公報の方法では、裏面から貫通孔が開設された基板は機械的強度が低下しているため、製造歩留りの低下を招くともに、ウェハからのダイシング工程やパッケージへの実装工程において、破損を回避するための技術的困難性を伴ってしまう。また異方性エッチングを行うと、貫通孔が約５５°の傾斜角を持って広がり形状となってしまうので、はしご型接続などにおける共振器の近接配置において不利であり、素子の小型化を充分に図ることができなくなる。一方、特開２０００−６９５９４号公報の方法では、基板に窪みを設ける工程、犠牲層を堆積する工程、犠牲層を研磨する工程など、工程数が非常に多く、低コストで歩留まりのよい製造を達成するのが難しい。
【０００７】
また、特開平８−１４８９６８号公報にも、下部電極の下方に空隙部を有する圧電薄膜共振素子について開示されている。具体的には、下部電極の下方に空隙部を有する圧電薄膜共振素子において、下部電極上に形成される圧電膜の構成材料としてセラミックを採用する技術が開示されている。しかしながら、当該公報には、具体的な空隙部形成方法ないし圧電薄膜共振素子製造方法は開示されていない。
【０００８】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、上述の従来の問題点を解消ないし軽減することを課題とし、犠牲層材料を除去するための研磨技術を用いずに、下部電極の下方に良好に空隙部を設けることができる圧電薄膜共振素子の製造方法、および、これにより製造された圧電薄膜共振素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、圧電薄膜共振素子の製造方法が提供される。この製造方法は、基板上に支持膜を設ける工程と、支持膜上に、支持膜に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらに挟まれた圧電膜からなる積層共振体を形成する工程と、積層共振体および支持膜を覆うレジスト膜を設ける工程と、レジスト膜に対して、支持膜の表面の一部が露出するように孔部を設ける工程と、孔部からエッチング液を導入し、支持膜における積層共振体の下方領域の一部を除去して空隙部を設ける工程と、レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によると、圧電薄膜共振素子において、基板に接する第１電極膜ないし下部電極の下方に、良好に空隙部を形成することができる。具体的には、支持膜と積層共振体とを覆うレジスト膜に対して支持膜表面の一部が露出するように設けた孔部を介して、エッチング液を導入することにより、エッチング液が、支持膜を侵食して積層共振体の下方領域に回り込み、空隙部が形成される。このような方法は、基板に窪みを形成する工程や犠牲層材料の平坦化研磨工程などが不要であるため、製造歩留りに優れる。また、基板自体は、貫通孔を有さないので、機械的強度に優れ、実装が容易である。このように、本発明の第１の側面によると、犠牲層材料の研磨技術を用いることなく空隙部を設けることができ、良好な圧電薄膜共振素子を製造することができるのである。
【００１１】
本発明の第２の側面によると、圧電薄膜共振素子の別の製造方法が提供される。この製造方法は、基板上に支持膜を設ける工程と、支持膜上に、犠牲層をパターン形成する工程と、支持膜上に、犠牲層の少なくとも一部に重ねて、支持膜および犠牲層に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらに挟まれた圧電膜からなる積層共振体を形成する工程と、積層共振体、犠牲層および支持膜を覆うレジスト膜を設ける工程と、レジスト膜に対して、犠牲層の表面の一部が露出するように孔部を設ける工程と、孔部から第１エッチング液を導入することによって犠牲層を除去し、積層共振体の下方領域に前空隙部を設ける工程と、孔部から第２エッチング液を導入し、支持膜における積層共振体の下方領域において、前空隙部を拡大して空隙部を設ける工程と、レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によると、空隙部サイズについて、より良好に制御することができるとともに、第１の側面と同様の効果を奏することができる。具体的には、、まず、支持膜上に設けられた犠牲層をエッチングすることによって、積層共振体の下方に前空隙部が形成される。次いで、空隙部は、当該前空隙部を通って積層共振体の下方に回り込んだ第２エッチング液が、前空隙部を拡大することにより形成される。前空隙部を適切なサイズで開設しておくことによって、空隙部については、基板の広がり方向において必要以上に広がるのを回避して、良好なサイズで形成することができ、素子の小型化に資することができるのである。また、第２の側面に係る製造方法は、犠牲層の加工により空隙部を任意の形状に制御できるので、フィルタ設計の自由度に優れ、共振特性の改善に有効である。第１電極膜にできる段差は、犠牲層の膜厚と同じだけであるので、非常に小さく抑えることができる。そのため、空隙部を形成した後の第１電極膜の強度が過度に低下するのを抑制することができる。このように、本発明の第２の側面によると、空隙部のサイズを好適に制御しつつ、第１の側面に関して上述したのと同様に、良好な圧電薄膜共振素子を製造することが可能となるのである。
【００１３】
支持膜の形成には、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ＰＳＧ（リン添加シリコンガラス）、ＢＳＧ（ホウ素添加シリコンガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素とリンを添加したシリコンガラス）、ＳＯＧ（スピンオンガラス）などの絶縁材料を用いることができる。支持膜の膜厚は、好ましくは、１〜５０μｍであり、空隙部の深さ以上としてもよい。
【００１４】
第１電極膜および第２電極膜の形成には、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、ニオブ、金、白金、銅、パラジウム、アルミニウム、チタン、クロム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化ニオブ、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、タングステンシリサイド、ニオブシリサイド、クロムシリサイドなどを用いることができる。
【００１５】
圧電膜の形成には、窒化アルミニウムや酸化亜鉛などを用いることができる。また、本発明の第２の側面において、犠牲層は、酸化マグネシウムや酸化亜鉛などにより形成することができ、第１電極膜よりも薄く形成するのが好ましい。
【００１６】
本発明の第２の側面において、好ましい実施の形態では、犠牲層を設けた後、支持膜と犠牲層とが面一状となるように、支持膜上に追加支持膜材料を積層する工程を更に行う。好ましくは、犠牲層は、第１ランド部、第２ランド部、およびこれらに接続する連結部を有するように形成され、積層共振体は、第１ランド部を覆うように形成され、孔部は、第２ランド部の少なくとも一部の表面が露出するように形成される。また、レジスト膜に対して孔部を設ける工程では、第１電極膜における犠牲層に重なる部位の表面を露出させた後、当該露出面を除去することによって犠牲層の表面の一部を露出させてもよい。
【００１７】
本発明において、支持膜に対するエッチング液および第２エッチング液としては、フッ化水素酸水溶液、酢酸水溶液、りん酸水溶液などを用いることができる。一方、本発明の第２の側面において、犠牲層に対する第１エッチング液としては、酢酸水溶液やりん酸水溶液を用いることができる。
【００１８】
本発明の第３の側面によると、圧電気薄膜共振器が提供される。この圧電薄膜共振素子は、基板と、基板に積層された支持膜と、支持膜上において、支持膜に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらの間の圧電膜からなる積層共振体と、を備え、支持膜における積層共振体の下方領域の一部には空隙部が設けられており、第１電極膜における空隙部に臨む領域の一部は退避していることを特徴とする。
【００１９】
このような構成の圧電薄膜共振素子は、上述の第２の側面において、追加支持膜材料を積層形成しない場合の製造方法で作製される。したがって、第３の側面に係る圧電薄膜共振素子によっても、第２の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。図２は、図１に示す一連の工程についての線II―IIに沿った断面図であり、図３は、線III―IIIに沿った断面図である。
【００２１】
本実施形態では、まず、図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、スパッタリング法などにより、シリコン基板１１上に、酸化マグネシウムを５μｍの厚さで成膜して、支持膜１２を形成する。
【００２２】
次に、図１（ｂ）、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、支持膜１２上に、第１電極膜１３、圧電膜１４、第２電極膜１５からなる積層共振体１６を形成する。具体的には、まず、スパッタリング法などにより、支持膜１２上にモリブデン膜を１００ｎｍの厚さで成膜する。次いで、フォトリソグラフィとドライエッチングまたはウェットエッチングとにより、モリブデン膜を所望の形状に加工して第１電極膜１３を形成する。ドライエッチングとしてはＲＩＥを採用することができる。また、ウエットエッチングにおいては、エッチング液として、硝酸第二セリウムアンモニウムを用いることができる。次いで、スパッタリング法などにより、後に圧電膜１４となる窒化アルミニウム膜を５００ｎｍの厚さで成膜する。本発明では、ここで、窒化アルミニウムの代わりに酸化亜鉛を用いることもできる。次いで、スパッタリング法などにより、窒化アルミニウム膜上にモリブデン膜を１００ｎｍの厚さで成膜する。次いで、第１電極膜１３と同様の方法により、モリブデン膜を所望の形状に加工して第２電極膜１５を形成する。次いで、フォトリソグラフィとウェットエッチングとにより窒化アルミニウム膜を所望の形状に加工して、第１電極膜１３および第２電極膜１５に挟まれた部位を有する圧電膜１４を形成する。このとき、ウエットエッチングにおいては、エッチング液として、加熱リン酸を用いることができる。ただし、窒化アルミニウムに代えて酸化亜鉛により圧電膜１４を形成する場合には、エッチング液には酢酸水溶液を用いる。
【００２３】
次に、図１（ｃ）、図２（ｃ−１）および図３（ｃ−１）に示すように、支持膜１２および積層共振体１６を覆うようにフォトレジスト１７を形成し、当該フォトレジスト１７に対して、フォトリソグラフィにより、支持膜１２の表面が露出するように、孔部１８を開設する。フォトレジスト１７としては、例えば、ノボラック系ポジ型レジストを用いる。本実施形態では、孔部１８は、第１電極膜１３の近傍、即ち図１および図２においては、左右両脇に１つずつ設けられる。次いで、これを、酸化マグネシウムよりなる支持膜１２に対するエッチング液としての酢酸水溶液に浸漬するなどして、酢酸水溶液を孔部１８へと導入する。ただし、簡略化の観点より、エッチング液は図示しない。すると、図２（ｃ−２）および図３（ｃ−２）に示すように、支持膜１２に対するエッチングが、各孔部１８に臨む部位を中心に、等方的に進行する。そして、更にエッチングが進行すると、図２（ｃ−３）および図３（ｃ−３）に示すように、等方的に進行してきた２つのエッチングパスが連通する。この時点で基板１１を酢酸水溶液から引き上げてエッチングを停止して、空隙部１９の形成を終了する。
【００２４】
次に、図１（ｄ）、図２（ｄ）および図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト１７を除去することによって、第１電極膜１３の下方に５μｍの深さの空隙部１９を有する圧電薄膜共振素子１０が完成する。
【００２５】
以上の一連の工程によって作製された圧電薄膜共振素子１０をはしご型に接続することにより、バンドパスフィルタを構成することができる。例えば、第１電極膜１３と第２電極膜１４との重なり部分の一辺の長さＡを、直列共振器で４０μｍ程度に、並列共振器では１００μｍ程度にすると、中心周波数が５ＧＨｚ帯のフィルタを構成することができる。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。図５は、図４に示す一連の工程についての線Ｖ―Ｖに沿った断面図であり、図６は、線ＶＩ―ＶＩに沿った断面図である。
【００２７】
本実施形態では、まず、図４（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、シリコン基板２１に対して支持膜２２および犠牲層２２’を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法などにより、シリコン基板２１上に、二酸化ケイ素膜を５μｍの厚さで成膜することによって、支持膜２２を形成する。続いて、電子ビーム蒸着法などにより、支持膜２２上に、酸化マグネシウム膜を１０ｎｍの厚さで成膜し、これをフォトリソグラフィとウェットエッチングまたはドライエッチングとによりパターン加工することによって、犠牲層２２’を形成する。ウエットエッチングの場合には、エッチング液として酢酸水溶液を用いる。本実施形態では、犠牲層２２’は、第１アイランド部２２’ａと、２つの第２アイランド部２２’ｂと、これらを接続する連結部２２’ｃとからなるように、パターン形成される。犠牲層２２’は、支持膜２２および後出の第１電極膜２３に対してエッチングの選択比が大きい材料によって形成することができ、例えば酸化亜鉛などを用いることもできる。
【００２８】
次に、図４（ｂ）、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、支持膜２２上において、第１電極膜２３、圧電膜２４、第２電極膜２５からなる積層共振体２６を形成する。具体的には、まず、スパッタリング法などにより、モリブデン膜を１００ｎｍの厚さで成膜する。次いで、フォトリソグラフィとドライエッチングまたはウェットエッチングとにより、モリブデン膜を一部が犠牲層２２’に重なるように加工して、第１電極膜２３を形成する。このとき、第１電極膜２３の図中下面には、犠牲層２２’に対応して、１０ｎｍの段差が生じている。次いで、スパッタリング法などにより、後に圧電膜２４となる窒化アルミニウム膜を５００ｎｍの厚さで成膜する。次いで、スパッタリング法などにより、モリブデン膜を１００ｎｍの厚さで成膜する。次いで、フォトリソグラフィとドライエッチングまたはウェットエッチングとにより、モリブデン膜を所望の形状に加工して第２電極膜２５を形成する。次いで、フォトリソグラフィとウェットエッチングとにより窒化アルミニウム膜を所望の形状に加工して、第１電極膜２３および第２電極膜２５に挟まれた部位を有する圧電膜２４を形成する。
【００２９】
次に、図４（ｃ）、図５（ｃ−１）および図６（ｃ−１）に示すように、支持膜２２および積層共振体２６を覆うようにフォトレジスト２７を形成し、当該フォトレジスト２７に対して、フォトリソグラフィにより、犠牲２２’の第２アイランド部２２’ｂの表面が露出するように、孔部２８を開設する。次いで、これを、酸化マグネシウムよりなる犠牲層２２’に対するエッチング液としての酢酸水溶液に浸漬し、酢酸水溶液を孔部２８に導入する。これによって、積層共振体２６の下方に渡って前空隙部２９’が形成される。このとき二酸化ケイ素よりなる支持膜２２は、酢酸水溶液によって有意にはエッチングされない。前空隙部２９’の形成の後、更に、二酸化ケイ素よりなる支持膜２２に対するエッチング液としてのフッ化水素酸緩衝液に浸漬する。このときフッ化水素酸緩衝液は、前空隙部２９’を通って、積層共振体２６の下方中央領域へと直ちに浸透する。そして、支持膜２２に対するエッチングは、図５（ｃ−２）および図６（ｃ−２）に示すように、第１電極膜２３から基板２１に向かう方向に一様に進行する。次いで、図５（ｃ−３）および図６（ｃ−３）に示すように、支持膜２２が、その膜厚分の５μｍの深さにまでエッチングされた時点で基板２１をフッ化水素酸緩衝液から引き上げ、エッチングを停止する。
【００３０】
次に、図４（ｄ）、図５（ｄ）および図６（ｄ）に示すように、フォトレジスト２７を除去することによって、第１電極膜２３の下方に５μｍの深さの空隙部２９を有する圧電薄膜共振素子２０が完成する。
【００３１】
以上の一連の工程によって作製された圧電薄膜共振素子２０をはしご型に接続することにより、第１の実施形態の圧電薄膜共振素子１０と同様に、バンドパスフィルタを構成することができる。
【００３２】
本実施形態では、支持膜２２に対するエッチングは、図５（ｃ−２）および図６（ｃ−２）に示すように、第１電極膜２３から基板２１に向かう方向に一様に進行し、図５（ｃ−３）および図６（ｃ−３）に示すように、支持膜２２の膜厚分が侵食除去された時点でエッチングを停止することができる。したがって、支持膜２２のエッチングに要する時間は、当該支持膜２２の膜厚に依存し、最終的に形成される空隙部２９の広がり方向の大きさには依存しない。すなわち、略等方的に進行するエッチングにおいては、支持膜２２の膜厚方向に５μｍエッチングが進行したときには、積層共振体２６から離れる方向への空隙部２９の広がりも、もともと第２アイランド部２２’ｂが存在していた部位から５μｍに抑えられるのである。このように空隙部２９の広がりを抑制することができるので、複数の圧電薄膜共振素子によってはしご型に接続してバンドパスフィルタを構成する場合においては、フィルタ全体を小型化することができる。また、犠牲層２２’を任意に加工することにより、空隙部２９の形状を制御することができるので、設計の自由度が大きくなり、その結果、フィルタ特性を向上することも可能となる。
【００３３】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る圧電薄膜共振素子３０の断面図であり、第２の実施形態における図６（ｄ）に相当する。具体的には、シリコン基板３１に対して、支持膜３２と、積層共振体３６とが形成されている。支持膜３１には、空隙部３９が開設されており、積層共振体３６は、第１電極膜３３、圧電膜３４、第２電極膜３５からなる。各構成材料については、第２の実施形態に関して上述したのと同様である。本実施形態では、第２の実施形態に係る図４（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）に相当する工程において、支持膜３１を１０μｍの膜厚で形成する。そして、第２の実施形態に係る図５（ｃ−２）および図６（ｃ−２）に相当する工程において、フッ化水素酸緩衝液による支持膜３１に対するエッチングを、積層共振体３６から基板３１の方向へ５μｍ進行した時点で停止する。他の一連の工程については、第２の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００３４】
本実施形態では、積層共振体３６の下方に位置する空隙部３９の下方にも支持膜３２が残存し、基板３１と支持膜３２との接触面積が広く確保されている。その結果、両者の密着性が良好なものとなっている。
【００３５】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る圧電薄膜共振素子４０の製造過程における１つの工程の平面図であり、第２の実施形態における図４（ｂ）に相当する。具体的には、シリコン基板４１に対して、支持膜４２と、犠牲層４２’と、第１電極膜４３、圧電膜４４および第２電極膜４５からなる積層共振体４６とが形成された構造を表している。本実施形態における犠牲層４２’は、積層共振体４６の下方に位置する第１アイランド部４２’ａと、積層共振体４６からは位置ずれして設けられている４つの第２アイランド４２ｂ’と、第１アイランド部４２’ａと、各第２アイランド部４２’ｂとを接続する４本の連結部４２’ｃとからなる。他の構成は、第２の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００３６】
本実施形態では、第２の実施形態に係る図４（ｃ）、図５（ｃ−１）および図６(ｃ−１）に相当する工程において、支持膜４２、犠牲層４２’および積層共振体４６を覆うように設けられたフォトレジスト４７に対して、犠牲層４２’の各第２アイランド部４２’ｂの表面が露出するように、計４つの孔部４８を開設する。そして、当該孔部４８を介して、犠牲層４２’に対するエッチング液である酢酸水溶液を導入することによって、積層共振体４６の下方に前空隙部を形成し、続いて、支持膜４２に対するエッチング液であるフッ化水素酸緩衝液を導入することによって、空隙部を形成する。他の一連の工程については、第２の実施形態に関して上述したのと同様である。本実施形態においては、より多数の孔部４８を介してエッチング液が導入されるため、犠牲層４２’および支持膜４２のエッチング時間を短縮することが可能となる。
【００３７】
図９は、本発明の第５の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。図１０は、図９に示す一連の工程についての線Ｘ―Ｘに沿った断面図であり、図１１は、線ＸＩ―ＸＩに沿った断面図である。
【００３８】
本実施形態では、まず、図９（ａ）、図１０（ａ）および図１１（ａ）に示すように、シリコン基板５１に対して支持膜５２および犠牲層５２’を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法などにより、シリコン基板５１上に、二酸化ケイ素膜を５μｍの厚さで成膜することによって、支持膜５２を形成する。続いて、電子ビーム蒸着法などにより、支持膜５２上に、酸化マグネシウム膜を１０ｎｍの厚さで成膜し、これをフォトリソグラフィとウェットエッチングまたはドライエッチングとによりパターン加工することによって、犠牲層５２’を形成する。ウエットエッチングの場合には、エッチング液として酢酸水溶液を用いる。本実施形態では、犠牲層５２’は、第１アイランド部５２’ａと、２つの第２アイランド部５２’ｂと、これらを接続する連結部５２’ｃとからなるように、パターン形成される。犠牲層５２’は、支持膜５２および後出の第１電極膜５３に対してエッチングの選択比が大きい材料によって形成することができ、例えば酸化亜鉛などを用いることもできる。
【００３９】
次に、図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法などにより、支持膜５２および犠牲層５２’上に、二酸化ケイ素を１０ｎｍの厚みで、即ち犠牲層５２’と同じ厚みで積層する。
【００４０】
次に、図９（ｃ）、図１０（ｃ）および図１１（ｃ）に示すように、レジストを用いたエッチバック法により、犠牲層５２’上に堆積する二酸化ケイ素を除去し、支持膜５２と犠牲層５２’とが面一となるように平坦化する。
【００４１】
次に、図９（ｄ）、図１０（ｄ）および図１１（ｄ）に示すように、支持膜５２上において、第１電極膜５３、圧電膜５４、第２電極膜５５からなる積層共振体５６を形成する。具体的な工程は、第２の実施形態に関して上述したのと同様である。ただし、第２の実施形態とは異なり、本実施形態では第１電極膜５３には段差が生じていない。
【００４２】
次に、図９（ｅ）、図１０（ｅ）および図１１（ｅ）に示すように、支持膜５２、犠牲膜５２’および積層共振体５６を覆うようにフォトレジスト５７を形成し、当該フォトレジスト５７に対して、フォトリソグラフィにより、犠牲膜５２’の第２アイランド部５２’ｂの表面が露出するように、孔部５８を開設する。次いで、これを、酸化マグネシウムよりなる犠牲層５２’に対するエッチング液としての酢酸水溶液に浸漬して、酢酸水溶液を孔部５８に導入する。これによって、積層共振体５６の下方に前空隙部５９’が形成される。このとき二酸化ケイ素よりなる支持膜５２はエッチングされない。
【００４３】
前空隙部５９’の形成の後、更に、二酸化ケイ素よりなる支持膜５２に対するエッチング液としてのフッ化水素酸緩衝液に浸漬する。このときフッ化水素酸緩衝液は、前空隙部５９’を通って、積層共振体５６の下方中央領域に対しても直ちに浸透する。そして、支持膜５２に対するエッチングは、第１電極膜５３から基板５１に向かう方向に一様に進行する。次いで、支持膜５２が、その膜厚分の５μｍの深さにまでエッチングされた時点で基板５１をフッ化水素酸緩衝液から引き上げ、エッチングを停止する。
【００４４】
次に、図９（ｆ）、図１０（ｆ）および図１１（ｆ）に示すように、フォトレジスト５７を除去することによって、第１電極膜５３の下方に５μｍの深さの空隙部５９を有する圧電薄膜共振素子５０が完成する。
【００４５】
以上の一連の工程によって作製された圧電薄膜共振素子５０をはしご型に接続することにより、第１の実施形態の圧電薄膜共振素子１０および第２の実施形態の圧電薄膜共振素子２０と同様に、バンドパスフィルタを構成することができる。
【００４６】
本実施形態では、支持膜５２と犠牲層５２’とを面一状にしたうえで、第１電極膜５３が積層形成されるので、図１０（ｆ）および図１１（ｆ）に示されるように、最終的に得られる圧電薄膜共振素子５０において、第１電極膜５３は段差を有していない。その結果、共振特性に生じ得るスプリアスを低減することが可能となる。
【００４７】
上述の第２〜５の実施形態においては、積層共振体の第１電極膜は、支持膜上に形成された犠牲層の一部を覆うように形成され、フォトレジスト膜に開設される孔部は、犠牲層において第１電極膜に覆われていない箇所を露出するような位置に形成されている。本発明では、このような構成に代えて、第１電極膜を、犠牲層の全てを覆うように形成し、レジスト膜に対して孔部を形成する工程において、まず、第１電極膜の表面を露出させ、その後、孔部に臨む第１電極膜をドライエッチングで除去することによって、犠牲層の表面の一部を露出させるという構成を採用することもできる。このような構成は、空隙部の形成を良好に制御するうえで好適である。
【００４８】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００４９】
（付記１）  基板上に支持膜を設ける工程と、
前記支持膜上に、前記支持膜に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらに挟まれた圧電膜からなる積層共振体を形成する工程と、
前記積層共振体および前記支持膜を覆うレジスト膜を設ける工程と、
前記レジスト膜に対して、前記支持膜の表面の一部が露出するように孔部を設ける工程と、
前記孔部からエッチング液を導入し、前記支持膜における前記積層共振体の下方領域の一部を除去して空隙部を設ける工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする、圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記２）  基板上に支持膜を設ける工程と、
前記支持膜上に、犠牲層をパターン形成する工程と、
前記支持膜上に、犠牲層の少なくとも一部に重ねて、前記支持膜および前記犠牲層に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらに挟まれた圧電膜からなる積層共振体を形成する工程と、
前記積層共振体、前記犠牲層および前記支持膜を覆うレジスト膜を設ける工程と、
前記レジスト膜に対して、前記犠牲層の表面の一部が露出するように孔部を設ける工程と、
前記孔部から第１エッチング液を導入することによって前記犠牲層を除去し、前記積層共振体の下方領域に前空隙部を設ける工程と、
前記孔部から第２エッチング液を導入し、前記支持膜における前記積層共振体の下方領域において、前記前空隙部を拡大して空隙部を設ける工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする、圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記３）  前記レジスト膜に対して前記孔部を設ける工程は、前記第１電極膜における前記犠牲層に重なる部位の表面を露出させる工程と、当該露出面を除去することによって前記犠牲層の表面の一部を露出させる工程とを含む、付記２に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記４）  前記犠牲層を設けた後、前記支持膜と前記犠牲層とが面一状となるように、前記支持膜上に追加支持膜材料を積層する工程を含む、付記２または３に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記５）  前記犠牲層は、第１ランド部、第２ランド部、およびこれらに接続する連結部を有するように形成され、前記積層共振体は、第１ランド部を覆うように形成され、前記孔部は、第２ランド部の少なくとも一部の表面が露出するように形成される、付記２または４に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記６）  前記犠牲層は、前記第１電極膜よりも薄く形成される、付記２から５のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記７）  前記支持膜は、前記空隙部の深さ以上の膜厚で形成される、付記１から６のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記８）  前記支持膜の膜厚は、１〜５０μｍである付記１から７のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記９）  前記支持膜は絶縁性を有する材料により形成される、付記１から８のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１０）  前記材料は、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＳＯＧからなる群より選択される付記９に記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１１）  前記第１電極膜および／または前記第２電極膜は、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、ニオブ、金、白金、銅、パラジウム、アルミニウム、チタン、クロム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化ニオブ、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、タングステンシリサイド、ニオブシリサイド、クロムシリサイドからなる群より選択される材料により形成される、付記１から１０のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１２）  前記エッチング液または前記第２エッチング液は、フッ化水素酸、酢酸水溶液、りん酸水溶液からなる群より選択される、付記１から１１のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１３）  前記犠牲層は、酸化マグネシウムおよび酸化亜鉛のいずれか一方を用いて形成される、付記２から１２のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１４）  前記第１エッチング液は、酢酸水溶液およびりん酸水溶液から選択される、付記２から１３のいずれか１つに記載の圧電薄膜共振素子の製造方法。
（付記１５）  下部電極と、上部電極と、それらの間に挟まれた圧電体とから成る積層共振体を基体上に支持して成る構成において、
前記下部電極と前記基体との間に、所定範囲の第１の空隙と、第１の空隙に連続してそれよりも広い範囲の第２の空隙とを有して成ることを特徴とする、圧電薄膜共振素子。
（付記１６）  基板と、
基板に積層された支持膜と、
支持膜上において、支持膜に接する第１電極膜、第２電極膜、およびこれらの間の圧電膜からなる積層共振体と、を備え、
支持膜における積層共振体の下方領域の一部には空隙部が設けられており、第１電極膜における空隙部に臨む領域の一部は退避していることを特徴とする、圧電薄膜共振素子。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によればに、基板に凹部ないし貫通孔を設けることなく、また、基板に設けた凹部に充填した犠牲層材料と基板とを面一上にするための研磨技術を用いることなく、第１電極膜ないし下部電極の下方に良好に空隙部を設けることによって、良好な圧電薄膜共振素子を製造することができる。このような圧電薄膜共振素子は、耐電力特性において弾性表面波フィルタ等の素子に比べて優れた特性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。
【図２】図１に示す一連の工程についての線II―IIに沿った断面図である。
【図３】図１に示す一連の工程についての線III―IIIに沿った断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。
【図５】図４に示す一連の工程についての線Ｖ―Ｖに沿った断面図である。
【図６】図４に示す一連の工程についての線ＶＩ―ＶＩに沿った断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態における一連の工程を平面図で表したものである。
【図１０】図９に示す一連の工程についての線Ｘ―Ｘに沿った断面図である。
【図１１】図９に示す一連の工程についての線ＸＩ―ＸＩに沿った断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０    圧電薄膜共振素子
１１，２１，３１，４１，５１    シリコン基板
１２，２２，３２，４２，５２    支持膜
２２’，３２’，４２’，５２’    犠牲層
１３，２３，３３，４３，５３    第１電極膜
１４，２４，３４，４４，５４    圧電膜
１５，２５，３５，４５，５５    第２電極膜
１６，２６，３６，４６，５６    積層共振体
１９，２９，３９，５９    空隙部
１９’，２９’，５９’    前空隙部
【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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