(57)【要約】【課題】その目的は圧電体薄膜パターンの形成時にドライエッチングに起因する下部電極のダメージを防止できる薄膜圧電共振器の製造方法を提供すること。【解決手段】前記基板の表面に金属からなる下部電極のパターンを形成した後、この下部電極のパターンの表面であって、前記圧電体薄膜により被覆されない領域を含む領域に前記下部電極とは異なる材質のエッチングストップ層を形成する。このエッチングストップ層は、圧電体薄膜をエッチングして除去したときに下部電極を保護することができるように前記プラズマ中のエッチャントに対して耐エッチング性が大きい材質からなる。従って、ドライエッチング用の反応性ガスをプラズマ化し、このプラズマにより圧電体薄膜をエッチングして圧電体薄膜のパターンを形成する際に、下部電極がプラズマによりエッチングされるおそれがない。【選択図】図１
2009055128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下部電極、圧電体薄膜及び上部電極をこの順に積層してなる薄膜圧電共振器を製造する方法において、
前記基板の表面に金属からなる下部電極のパターンを形成する工程と、
この下部電極のパターンの表面であって、前記圧電体薄膜により被覆されない領域を含む領域に前記下部電極とは異なる材質のエッチングストップ層を形成する工程と、
次に前記基板の表面に圧電体薄膜を形成する工程と、
前記圧電体薄膜の表面に、所定の形状にパターニングされたレジストマスクを形成する工程と、
しかる後、ドライエッチング用の反応性ガスをプラズマ化し、このプラズマにより圧電体薄膜をエッチングして圧電体薄膜のパターンを形成する工程と、
その後、前記圧電体薄膜の表面に上部電極のパターンを形成する工程と、を備え、
前記エッチングストップ層は、圧電体薄膜をエッチングして除去したときに下部電極を保護することができるように前記プラズマ中のエッチャントに対して耐エッチング性が大きい材質からなることを特徴とする薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項２】
前記下部電極は、モリブテン、ニオブ、タンタル、タングステン及びルテニウムから選ばれた金属であり、前記圧電体薄膜をエッチングするためのプラズマ中のエッチャントは、塩素の活性種であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングストップ層は、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び白金から選ばれた一つ、ないしはこれらの元素により構成される合金であることを特徴とする請求項２に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項４】
前記圧電体薄膜は、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項２または３に記載の薄膜圧電共振器の製造方法。
【請求項５】
基板上に下部電極、圧電体薄膜及び上部電極をこの順に積層してなる薄膜圧電共振器において、
前記下部電極は塩素との化合物が揮発性を示す金属からなり、
前記下部電極のパターンの表面であって、前記圧電体薄膜により被覆されない領域を含む領域に、前記下部電極とは異なる金属で且つ塩素との化合物が揮発性を示さない金属が形成されていることを特徴とする薄膜圧電共振器。
【請求項６】
前記下部電極は、モリブテン、ニオブ、タンタル、タングステン及びルテニウムあることを特徴とする請求項５に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項７】
前記塩素との化合物が揮発性を示さない金属は、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び白金から選ばれた一つ、ないしはこれらの元素により構成される合金であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜圧電共振器。
【請求項８】
前記塩素との化合物が揮発性を示さない金属の膜厚は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載の薄膜圧電共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜圧電共振器の製造方法及び薄膜圧電共振器に関し、特に反応性ガスを用いたドライエッチング（リアクティブイオンエッチング）法により製造する薄膜圧電共振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜圧電共振器には、圧電体薄膜の膜厚方向の縦振動を利用した共振器と、圧電体薄膜の形状で決まる輪郭モード振動を利用した共振器がある。前者はＦＢＡＲ(Film Bulk Acoustic Resonator)或いはＢＡＷ(Bulk Acoustic Wave)素子等とも呼ばれ、その共振周波数は圧電体薄膜の音速及び膜厚によって定まる。例えば、圧電体薄膜としてＡｌＮやＺｎＯを用いた場合、０．４〜２μｍの膜厚で（膜厚に反比例して）２〜５ＧＨｚの共振周波数が得られる。後者は、圧電体薄膜の外形形状と寸法で共振周波数を規定できるため、異なる共振周波数の共振器を複数組み合わせる必要のあるフィルタ用途に適した共振器である（例えば、非特許文献１参照）。いずれもＧＨｚ帯で高いＱ値と低インピーダンスの特長を持つために、高周波発振器やフィルタ用の共振器として有望である。さらに薄膜圧電共振器は、ＳＡＷ（弾性表面波）共振器のように圧電性単結晶基板上でなく、シリコン基板上に形成できるために、ＬＳＩ(Large Scale Integration)との一体化（ワンチップ化）が可能であり、移動体通信端末のＲＦフロントエンドの小型化・モジュール化に寄与できるため注目されている。
【０００３】
圧電体薄膜の膜厚方向の縦振動を利用するＦＢＡＲ型薄膜圧電共振器と圧電体薄膜の形状で決まる輪郭モード振動を利用する輪郭振動型薄膜圧電共振器は、振動モードが異なるだけで、基本的な素子構造は同一であり、圧電体薄膜を上下の電極で挟んだ積層体を浮かせた構造を有する。そこで以下では、ＦＢＡＲ型薄膜圧電共振器について説明する。
【０００４】
特許文献１には、代表的なＦＢＡＲ型の薄膜圧電共振器の構造並びにその製造方法が開示されている。特許文献１の素子構造を有するＦＢＡＲ型薄膜圧電共振器の構造の一例を図１０に示す。図１０に示す薄膜圧電共振器は、シリコン等の基板１０表面の略中央部に凹部１１が形成され、この凹部１１を覆うようにして下部電極１２、圧電体薄膜１３、上部電極１４をこの順に積層した積層体１５が形成され、下部電極１２並びに上部電極１４は外部接続端子（電極パッド）１６ａ，１６ｂにまで引き出されている。また基板１０の表面に形成された凹部１１は積層体１５に覆われることで空隙部（空洞）１７をなしている。薄膜圧電共振器の厚み方向に励振される弾性振動は、上部電極１４と空気の境界面、ならびに下部電極１２と空洞１７の境界面で反射され、電極膜１２、１４と圧電体薄膜１３ならびにそれらの膜厚によって決まる共振周波数で共振が起こる。
【０００５】
この薄膜圧電共振器の下部ならびに上部電極１２、１４としては、モリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの音響インピーダンスが大きな金属が、また圧電体薄膜１３としては窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の圧電性多結晶膜が使用されている。
【０００６】
この薄膜圧電共振器の製造は、次のようにして行われる。先ず、シリコン（Ｓｉ）基板１０表面に異方性エッチングを利用し窪み（凹部１１）を形成し、引き続き基板１０上に犠牲層を形成する。犠牲層には、例えばホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）をドープしたシリケートガラス（ＢＰＳＧ）層が使用されている。その後、後述の実施の形態において図３に示しているように、シリコン基板１０面が露出するまで犠牲層の表面を研磨し、犠牲層の表面が平坦化される。この結果、シリコン基板１０にあらかじめ形成した窪みには犠牲層が埋め込まれ、その周辺にはシリコン基板１０表面を露出することができる。引き続き、犠牲層上に下部電極１２、圧電体薄膜１３、上部電極１４のそれぞれが順次成膜、パターニングを行って上下電極間１２、１４に圧電体薄膜１３を挟んだ積層体１５が形成される。その後、犠牲層に達するまで穴が穿けられ、この穴を通じて犠牲層を選択エッチングにより除去し、シリコン基板１０と下部電極１２との間に予め形成した窪みに相当する空洞（キャビティ）１７を形成する。これら一連の製造工程を経て、ＦＢＡＲ型の薄膜圧電共振器が完成する。
【０００７】
前記空洞は基板１０表面側を掘り込んで形成される必要はなく、例えば特許文献２にある、凸型キャビティを有するエアギャップ型、あるいは例えば特許文献３にある、基板裏面から開口部を設けたメンブレン型の空洞であっても構わない。なお、空洞を設ける代わりに例えば特許文献４にある、音響多層膜（音響ミラーあるいはブラッグリフレクターとも呼ばれる）を用いたＳＭＲ(Solidly Mounted Resonator)と呼ばれるＦＢＡＲ型薄膜圧電共振器もある。
【０００８】
薄膜圧電共振器のパターニングは露光（リソグラフィー）工程により薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして、薬液を用いたウエットエッチング法、あるいは反応性ガスを用いたドライエッチング（リアクティブイオンエッチング）法によって行われる。ドライエッチングにおいては、フッ素や塩素等のハロゲン原子を含む反応性ガスのプラズマを発生させ、プラズマ中に生成されるラジカルならびにイオンにより被エッチング材料を揮発性生成物とすることによってエッチングが進行する。
【０００９】
一般に、薬液を用いたウエットエッチングではエッチングが等方的に進むため、レジストマスク端部下部にアンダーカットが生じ、レジストパターン寸法に比べて被エッチング材料のパターン寸法が小さくなる。またレジストマスク端部ではテーパーが発生し、レジストパターンの断面形状が台形状になりやすい。即ち、ウエットエッチングでは、レジストパターン寸法が小さい場合においては、レジストパターンの寸法ならびに形状のコントロールが難しい。また薬液の濃度や液温によってエッチングレートが変化するため、再現性の良いエッチングを行うのが容易ではない。
【００１０】
これに対し、ドライエッチング法では、ガスの種類やイオンエッチング時の種々のエッチングパラメータを調整することによって、異方的なエッチングを行うことができるという特長がある。即ち、ドライエッチングでは、レジストマスクのパターン寸法が忠実に転写されるのみならずパターンの断面形状を矩形にすることができるため、複雑なパターン形成や微細なパターン形成が行える。従来、薄膜圧電共振器の製造では、ウエットエッチングによるパターンが行われてきたが、例えば不要振動モードであるスプリアス抑制などのために、素子パターンの寸法ならびに形状の高精度制御が必要とされており、ドライエッチング法によるパターニングが行われるようになってきた。
【００１１】
また薄膜圧電共振器を構成する上部電極１３及び下部電極１１並びに圧電体薄膜１２に適したドライエッチング用の反応性ガスとしては、例えばＭｏ（あるいはＷ）電極膜には四フッ化炭素（ＣＦ４）、ＡｌＮ圧電膜には塩素（Ｃｌ２）ガスあるいは塩素原子を成分に含むガス例えば三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）等が適している。しかしながら、ＡｌＮ圧電体膜のパターニング工程において、例えばＣｌ２ガスをプラズマ化した塩素プラズマでドライエッチングを行うと、ＭｏはＡｌＮ以上に塩素の活性種に対する反応性が高いために、つまり塩素ガスを活性化したプラズマによるＭｏ電極膜とＡｌＮ圧電膜とのエッチング選択比が近似しているため、ＡｌＮのエッチング終点を高精度に検出できない限り、圧電体薄膜１２に引き続き下部電極１１までもエッチングされ、下部電極１１の膜厚が薄くなり、配線抵抗が増大するという問題がある。また、下部電極１１の表面に圧電体薄膜１３が形成されていない箇所では、ＡｌＮがエッチングされると略同時に、レジストでマスクされていない外部端子への引き出し部のＭｏ電極膜がエッチングされ、当該電極膜の膜厚が薄くなり、極端な場合にはこの部分が消失してしまうという問題が生じる。
【００１２】
【非特許文献１】G.Piazza and A.P.Pisano, "Dry-Released Post-CMOS Compatible Contour-Mode Aluminum Nitride Micromechanical Resonators for VHF Applications," Technical Digest of Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop, pp.37-40(2004).
【特許文献１】特開２０００−６９５９４号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９７０２号公報
【特許文献３】再表２００４／１９６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２３５８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は圧電体薄膜パターンの形成時にドライエッチングに起因する下部電極のダメージを防止できる薄膜圧電共振器の製造方法及び薄膜圧電共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基板上に下部電極、圧電体薄膜及び上部電極をこの順に積層してなる薄膜圧電共振器を製造する方法において、
前記基板の表面に金属からなる下部電極のパターンを形成する工程と、
この下部電極のパターンの表面であって、前記圧電体薄膜により被覆されない領域を含む領域に前記下部電極とは異なる材質のエッチングストップ層を形成する工程と、
次に前記基板の表面に圧電体薄膜を形成する工程と、
前記圧電体薄膜の表面に、所定の形状にパターニングされたレジストマスクを形成する工程と、
しかる後、ドライエッチング用の反応性ガスをプラズマ化し、このプラズマにより圧電体薄膜をエッチングして圧電体薄膜のパターンを形成する工程と、
その後、前記圧電体薄膜の表面に上部電極のパターンを形成する工程と、を備え、
前記エッチングストップ層は、圧電体薄膜をエッチングして除去したときに下部電極を保護することができるように前記プラズマ中のエッチャントに対して耐エッチング性が大きい材質からなることを特徴とする。
【００１５】
上述した薄膜圧電共振器において、前記下部電極は、例えばモリブテン、ニオブ、タンタル、タングステン及びルテニウム等から選ばれた金属であり、前記圧電体薄膜をエッチングするためのプラズマ中のエッチャントは、例えば塩素の活性種であることが好ましい。また前記エッチングストップ層は、例えばクロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び白金等から選ばれた一つ、ないしはこれらの元素により構成される合金であることが好ましい。また前記圧電体薄膜は、例えば窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛等からなることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、基板上に下部電極、圧電体薄膜及び上部電極をこの順に積層してなる薄膜圧電共振器において、
前記下部電極は塩素との化合物が揮発性を示す金属からなり、
前記下部電極のパターンの表面であって、前記圧電体薄膜により被覆されない領域を含む領域に、前記下部電極とは異なる金属で且つ塩素との化合物が揮発性を示さない金属が形成されていることを特徴とする。
上述した薄膜圧電共振器において、前記下部電極は、例えばモリブテン、ニオブ、タンタル、タングステン及びルテニウム等から選ばれた金属であることが好ましい。また前記塩素との化合物が揮発性を示さない金属は、例えばクロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び白金から選ばれた一つ、ないしはこれらの元素により構成される合金であることが好ましい。また前記塩素との化合物が揮発性を示さない金属の膜厚は、例えば１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電体薄膜をドライエッチングするときにエッチングストップ層により下部電極が保護されるのでドライエッチング法による製造に適した薄膜圧電共振器の製造方法ならびに薄膜圧電共振器を提供することができる。また薄膜圧電共振器では、特に輪郭振動モードの場合、顕著であるが圧電体の形状（形、寸法）が変化してしまうと不要な振動モードによるスプリアスが主振動モードの共振周波数の近傍に出現してしまう。従って、形状を決めるためのエッチングのできふできが、素子特性に大きな影響を与えることになる。本発明によれば、微細かつ高精度の素子形状、素子寸法を有する薄膜圧電共振器を製造することができるために、不要振動モードであるスプリアスのない薄膜圧電共振器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る製造方法により製造される薄膜圧電共振器の一例を、図１を参照しながら説明する。図１は本実施の形態に係る薄膜圧電共振器を模式的に示した断面図であり、図２は平面図である。図１中の３０は矩形状のシリコン製の基板であり、当該基板３０表面の略中央部には、後述の圧電体薄膜３３の横幅よりも少し左右にはみ出る大きさのテーパー付の凹部３１が形成されている。前記基板３０の表面には下部電極３２が形成されており、当該下部電極３２の形成領域はこの例では基板３０の一端側から前記凹部３１を跨いで当該凹部３１の他縁側を少し越えた位置まで形成されている。なお、図２に示すように前記下部電極３２は凹部３１全体を覆っているのではなく、凹部３１の一部が露出するようにして形成されている。前記下部電極３２の表面全体には後述するように圧電体薄膜３３のパターンの形成時にドライエッチングによる下部電極３２のエッチングを防止するためにエッチングストップ層６が形成されている。このエッチングストップ層６については後で詳述する。
【００１９】
また下部電極３２及びエッチングストップ層６が形成された基板３０の表面には矩形状の圧電体薄膜３３が形成されており、当該圧電体薄膜３３の形成領域はこの例では基板３０の他端側から前記凹部３１を跨いで当該凹部３１の一縁側まで形成されている。また前記圧電体薄膜３３の表面には上部電極３４が形成されており、当該上部電極３４の形成領域はこの例では圧電薄膜３３の一端側から他端側まで形成されている。このように凹部３１の上に下部電極３２、圧電体薄膜３３及び上部電極３４の積層体が位置することにより、当該積層体の下方に空洞３６が形成されることになる。さらに圧電体薄膜３３の他端側に位置する上部電極３５の表面には電極パッド３５ａが形成されていると共に、基板３０の一端側に位置するエッチングストップ層６の表面には電極パッド３５ｂが形成されている。なお、図１に示す薄膜圧電共振器を同一ウエハ内の隣接する回路素子に電気的に接続する場合は、必ずしも電極パッド３５ａ，３５ｂは必要ない。
【００２０】
前記下部電極３２の材質としては、具体的には音響インピーダンスが高いモリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属からなる。また前記圧電体薄膜３３としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
【００２１】
また前記エッチングストップ層６は、圧電体薄膜３３のパターン以外の部分がエッチングされた後に、そのエッチングに使用するプラズマから下部電極３２を保護することができるように後述するプラズマ中のエッチャントに対して耐エッチング性が大きい材質からなる。この例では、後述するように塩素の活性種で圧電体薄膜３３をエッチングすることから、前記エッチングストップ層６は、前記塩素との化合物が揮発性を示さない金属からなる。具体的には、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）から選ばれた一つ、ないしはこれらの元素により構成される合金等からなる。図１ではエッチングストップ層６と下部電極１１とは同一パターンで重なっているが、当該エッチングストップ層６のパターンが下部電極１１パターンよりも大きくてもよい。前記エッチングストップ層６の膜厚は、後述する圧電体薄膜のパターンの形成時においてドライエッチングのストップ層として機能するためには、少なくとも１ｎｍ以上であることが好ましいが、薄膜圧電体共振器の特性あるいは圧電体薄膜に影響を及ぼさない膜厚範囲であれば特に制限されるものではなく、好ましくは１００ｎｍ以下である。
【００２２】
このようにして構成された薄膜圧電共振器の発振動作は、上部電極３４及び下部電極３２間に電圧を印加することで圧電体薄膜３３の厚み方向に励振された弾性振動が上部電極３４と空気との境界面、並びに下部電極３２と空隙部３６との境界面で反射され、圧電体薄膜３３の膜厚によって決まる共振周波数で共振が起こる。
【００２３】
次に、図１に示す薄膜圧電共振器の製造方法について図３〜図５を参照しながら説明する。先ず、熱酸化膜４１付のシリコン（１００）基板３０上にレジスト塗布、フォトリソグラフィーにより空洞３６の開口部に相当する矩形サイズで熱酸化膜４１をパターニングする（図３（ａ））。次に、シリコンの異方性エッチャントである、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液あるいはＴＭＡＨ（４メチル水酸化アンモニウム）を用いて熱酸化膜４１開口部よりシリコン基板３０をエッチングすると、図３（ｂ）に示すようなテーパー付の凹部３１が形成される。ここで、シリコンの等方性エッチャントであるフッ硝酸水溶液を用いれば、矩形断面の凹部３１を形成することができる。また、ＳＦ６等を用いた反応性イオンエッチングにより凹部３１を形成してもよい。
【００２４】
次に、ＣＶＤ法により、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）をドープしたシリケートガス（ＢＰＳＧ）等に代表されるＳｉＯ２系の犠牲層４２を成膜してシリコン基板３０上に形成した凹部３１を完全に埋め込み（図３（ｃ））、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)により、熱酸化膜４１面あるいはシリコン基板３０面が露出するまで犠牲層４２表面を研磨し犠牲層４２の表面を平坦化する（図３（ｄ））。
【００２５】
次に、平坦化されたシリコン基板３０面上に、マグネトロンスパッタ法等により上述したようにＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｕ等の音響インピーダンスが高い金属薄膜を成膜して、リソグラフィー及び硝酸によるウエットエッチングによりパターニングして上述した下部電極３２を形成する（図３（ｅ））。また下部電極３２と基板３０との密着性を確保するために、下部電極３２の成膜に先立ち、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等を下地膜として成膜してもよい。なお、下部電極３２の膜厚は０．１〜０．３μｍ程度が望ましい。
【００２６】
次に、上述したように塩素との化合物が揮発性を示さない金属、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、あるいは、これらの元素より成る合金をエッチングストップ層として成膜して、リソグラフィー及びそれぞれに適したウエットエッチャントによりパターニングしてエッチングストップ層６を形成する（図４（ａ））。このエッチングストップ層６は、下部電極３２のパターンと同一、あるいはオーバーラップするパターンとなるよう下部電極３２のパターンを被覆するようにパターニングする。図４（ａ）では、エッチングストップ層６は下部電極３２のパターンをオーバーラップするようにパターニングされている。
【００２７】
次に、基板３０表面全体にＲＦマグネトロンスパッタ法により例えば膜厚が０．８〜１．５μｍのＡｌＮあるいはＺｎＯ等の圧電体薄膜３３を形成する（図４（ｂ））。この例ではＡｌＮを用いている。そしてこの圧電体薄膜３３の表面全体にレジスト膜４７を形成し（図４（ｃ））、フォトリソグラフィーにより圧電体薄膜３３のパターンとなるレジスト膜４７以外のレジスト膜４７を剥離する（図４（ｄ））。続いてこのレジスト膜４７をマスクにして塩素（Ｃｌ２）ガスをプラズマ化したプラズマ（以下「塩素プラズマ」という）によりレジスト膜４７に覆われていない圧電体薄膜３３をエッチング（ドライエッチング（反応性イオンエッチング））し、圧電体薄膜３３のパターンを形成する（図４（ｅ））。
【００２８】
ここでドライエッチングによる圧電体薄膜３３のパターンの形成について詳述すると、レジスト膜４７に覆われていない圧電体薄膜３３の下に位置する層は、圧電体薄膜３３のパターンのエッチングが完了すると同時に塩素プラズマに曝される。下部電極３２に用いられる上記の金属は、塩素の活性種によりエッチングされるため、即ち塩素との化合物が揮発性を有するため、別の言い方をすれば塩素プラズマによる下部電極３２と圧電体薄膜３３とのエッチング選択比は近似しているため、圧電体薄膜３３のパターンのエッチングが完了した時に下部電極３２が露出していると、塩素プラズマにより下部電極３２が瞬時にエッチングされる。そこで本発明では図４（ａ）に示すように、下部電極３３の表面全体に前記塩素との化合物が揮発性を示さないエッチングストップ層６を形成しているため、このエッチングストップ層６によって下部電極３２が保護されるので、塩素プラズマと下部電極３２との接触を遮断することができる。
【００２９】
圧電体薄膜３３のパターニングの後は、Ｍｏ等の上部電極を下部電極と同様、マグネトロンスパッタ法等により成膜し、リソグラフィーと、硝酸等のエッチャントによるウエットエッチングまたはＣＦ４等の反応性ガスによるドライエッチングによりパターニングを行う（図５（ａ））。  
次に必要であれば、外部への電気接続のための電極パッド３５ａ，３５ｂをリフトオフ法により形成する（図５（ｂ））。最後に空洞３６に埋め込んだシリケートガラス犠牲層４２をエッチングするための開口部を有するレジストパターンをリソグラフィーで形成し、バッファードフッ酸によりシリケート系ガラス犠牲層４２をエッチングする（図５（ｃ））。こうして、下部電極３２の下に空洞３６が形成され、図１に示す薄膜圧電共振器が完成する。
【００３０】
上述の実施の形態によれば、図４（ａ）に示すように下部電極３２の表面全体にエッチングストップ層６を形成して下部電極３２を保護しているので、図４（ｅ）に示すようにドライエッチングによる圧電体薄膜３３のパターン形成工程において、このエッチングストップ層６によって塩素の活性種と下部電極３２との接触を遮断することができ、前記塩素との化合物が揮発性を示す下部電極３２がエッチングされるといったおそれがない。
【００３１】
次に本発明の薄膜圧電共振器の他の形態について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は本実施の形態に係る薄膜圧電共振器を模式的に示した断面図であり、図７は平面図である。なお、図６及び図７において図１を用いて説明した薄膜圧電共振器と同じ構成部分には同じ符号を付している。図６に示すようにエッチングストップ層６は下部電極３２のうち圧電体薄膜３３に被覆されていない領域のみに被覆されている。ただし、エッチングストップ層６の一部は、圧電体薄膜３３内まで延伸され、当該エッチングストップ層６の一部と圧電体薄膜３３の端部とは重なり部分を有している。この重なり部分の長さは特に限定されるものではないが、数μｍ〜１０μｍあれば十分である。
【００３２】
この形態における薄膜圧電共振器の製造方法は、エッチングストップ層６の形成工程においてエッチングストップ層６のパターンが異なる他は、上述した製造方法と同様にして薄膜圧電共振器が製造される。また圧電体薄膜３３のパターンの形成工程では、この圧電体薄膜３３の端部はエッチングストップ層６の一部を覆うことになる。この形態では少なくともエッチングストップ層６に覆われていない下部電極３２の表面に圧電体薄膜３３のパターンが形成されることになる。つまり下部電極３２はエッチングストップ層６及び圧電体薄膜３３に覆われることになる。この形態であっても上述と同様の効果が得られる。
【００３３】
また図８に示すように基板３０表面に蒸着法により五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）とからなる音響多層膜５を形成するＳＭＲ型の薄膜圧電共振器においても音響多層膜５の上に形成された下部電極３２の表面全体にエッチングストップ層６を形成してもよいし、図９に示すように下部電極３２のうち圧電体薄膜３３に被覆されていない領域のみにエッチングストップ層６を形成してもよい。この形態においても基板３０の表面に音響多層膜５を形成した後、当該音響多層膜５の上に下部電極３２を形成する他は、上述した製造方法と同様にして薄膜圧電共振器が製造される。このような形態であっても上述と同様の効果を得ることができる。なお、図８及び図９は当該薄膜圧電共振器を模式的に示した断面図であり、図８及び図９において図１を用いて説明した薄膜圧電共振器と同じ構成部分については同じ符号を付している。
【００３４】
また前記音響多層膜（Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２）５の膜厚は、所望の薄膜圧電共振器の共振周波数と音速とから計算されるバルク弾性波の波長をλとすると、λ／４である。Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２の組み合わせを１周期としたとき、圧電体薄膜３３内部に励起される厚み振動を閉じ込めるためには、少なくとも２周期、望ましくは３周期以上の積層が必要である。なお、前記音響多層膜５はＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２に限定されるものではなく、高音響インピーダンスの材料と低音響インピーダンスの材料を組み合わせれば良く、例えばＭｏ／Ａｌ、Ｗ／ＳｉＯ２等であってもよい。また成膜方法も蒸着法に限定されるものではなく、用いる材料によって最適な成膜手法を採用すればよい。
【００３５】
なお、上述の実施の形態では、基板３０表面に凹部３１の空洞３６を形成したＦＢＡＲ型の薄膜圧電共振器及び音響多層膜を用いたＳＭＲ型の薄膜圧電共振器について説明したが、凸型キャビティを有するエアギャップ型、あるいは基板裏面から空洞を形成したメンブレン型の薄膜圧電共振器であっても構わない。  
以上の説明においては、圧電体薄膜の膜厚方向の縦振動を利用するＦＢＡＲ型薄膜圧電共振器に適用した場合について説明したが、圧電体薄膜の形状で決まる輪郭モード振動を利用する輪郭振動型薄膜圧電共振器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る薄膜圧電共振器の平面図である。
【図３】上記薄膜圧電共振器の製造工程の説明図である。
【図４】上記製造工程の第２の説明図である。
【図５】上記製造工程の第３の説明図である。
【図６】本発明の薄膜圧電共振器の他の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の薄膜圧電共振器の他の形態を示す平面図である。
【図８】本発明の薄膜圧電共振器の他の形態を示す断面図である。
【図９】本発明の薄膜圧電共振器の他の形態を示す断面図である。
【図１０】薄膜圧電共振器の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
３０    基板
３１    凹部
３２    下部電極
３３    圧電体薄膜
３４    上部電極
３５ａ，３５ｂ  電極パッド
３６    空隙部
３７    隙間
４１    熱酸化膜
４２    犠牲層
４７    レジスト膜    
６      エッチングストップ層
【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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