JP4308805B2

JP4308805B2 - Thin film piezoelectric resonator

Info

Publication number: JP4308805B2
Application number: JP2005274489A
Authority: JP
Inventors: 栄樹小室; 久俊斉藤; 隆男野口; 正明伊村
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2006014381A

Description

本発明は、基体の上に、下部電極、圧電膜および上部電極をこの順で形成してなる薄膜圧電共振子に関するものである。 The present invention relates to a thin film piezoelectric resonator formed by forming a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode in this order on a substrate.

この種の製造方法に従って製造された薄膜圧電共振子として、携帯電話等の電子機器に搭載するフィルタなどに用いられる薄膜圧電素子が特開２００１−２５１１５９号公報に開示されている。この薄膜圧電素子は、シリコン基板（１１）の上に下部電極（１３）、圧電膜（１４）および上部電極（１５）がこの順で形成されて構成されている。この場合、シリコン基板は、薄膜圧電素子の基体であって、その上面にはシリコン酸化膜（１２）が形成され、その下面には、マスク材（１９）の層が形成されている。また、シリコン基板には、共振用空洞（２０）が形成されて、駆動時における下部電極、圧電膜および上部電極の共振が可能に構成されている。 As a thin film piezoelectric resonator manufactured according to this type of manufacturing method, a thin film piezoelectric element used for a filter or the like mounted on an electronic device such as a mobile phone is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-251159. The thin film piezoelectric element is configured by forming a lower electrode (13), a piezoelectric film (14), and an upper electrode (15) in this order on a silicon substrate (11). In this case, the silicon substrate is a base of a thin film piezoelectric element, and a silicon oxide film (12) is formed on the upper surface thereof, and a layer of a mask material (19) is formed on the lower surface thereof. Further, a resonance cavity (20) is formed in the silicon substrate so that the lower electrode, the piezoelectric film, and the upper electrode can resonate during driving.

この薄膜圧電素子の製造に際しては、まず、シリコン基板におけるシリコン酸化膜の上に、下部電極を形成するための金属膜を形成した後に、エッチングによって金属膜の下部電極に相当する部位を残してかつ不要部位を取り除いて下部電極を形成する。この際に、一例として、金属膜の上にフォトレジスト層を形成して露光および現像することでマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングを行う。次に、シリコン基板１１上に例えばスパッタ法によって下部電極を覆うようにして圧電膜を形成する。次いで、上部電極を形成するための金属膜を圧電膜の上に形成した後に、エッチングによって金属膜の上部電極に相当する部位を残してかつ不要部位を取り除いて上部電極を形成する。この際には、下部電極の形成時と同様にして、例えばフォトレジスト層を露光および現像して形成したマス
クを用いてエッチングを行う。続いて、シリコン基板の下面に形成されたマスク材（１９）をマスクとしてシリコン基板をエッチングすることによって共振用空洞を形成する。この後、圧電膜および上部電極を覆うようにして有機樹脂材料を塗布して有機樹脂膜（２１）を形成することにより、薄膜圧電素子が完成する。 In manufacturing this thin film piezoelectric element, first, after forming a metal film for forming a lower electrode on a silicon oxide film on a silicon substrate, a portion corresponding to the lower electrode of the metal film is left by etching, and Unnecessary portions are removed to form a lower electrode. At this time, as an example, a photoresist layer is formed on the metal film, and a mask is formed by exposure and development, and etching is performed using this mask. Next, a piezoelectric film is formed on the silicon substrate 11 so as to cover the lower electrode by sputtering, for example. Next, after forming a metal film for forming the upper electrode on the piezoelectric film, the upper electrode is formed by removing the unnecessary part and removing the part corresponding to the upper electrode of the metal film by etching. In this case, etching is performed using a mask formed by exposing and developing a photoresist layer, for example, in the same manner as in the formation of the lower electrode. Subsequently, the cavity for resonance is formed by etching the silicon substrate using the mask material (19) formed on the lower surface of the silicon substrate as a mask. Thereafter, an organic resin material is applied so as to cover the piezoelectric film and the upper electrode to form the organic resin film (21), thereby completing the thin film piezoelectric element.

特開２００１−２５１１５９号公報（第３−４頁）JP 2001-251159 A (page 3-4)

ところが、従来の薄膜圧電素子の製造方法には、以下の問題点がある。すなわち、従来の製造方法では、圧電膜の上に形成した金属膜をエッチングすることによって上部電極を形成している。したがって、ウェットエッチング法によって上部電極を形成する場合、圧電膜を形成している材料と、上部電極を形成している金属との組み合わせによっては、金属膜の不要部位が除去されてエッチング液が圧電膜の表面に触れた際に、金属膜をエッチングするためのエッチング液によって圧電膜までもがエッチングされる。また、エッチング液によって圧電膜がエッチングされ始める直前にエッチングを完了する場合、除去すべき金属膜が圧電膜の上に部分的に必ず残留する。この場合、圧電膜に対するエッチングや、金属膜の部分的な残留が生じた状態では、薄膜圧電素子の電気的特性がその設計目標
としての所望の特性を満たさないこととなる。したがって、圧電膜をエッチング
することなく不要な金属膜を完全に除去するようにエッチングを行う必要がある。しかし、金属膜のエッチングを完了するまでの時間は、金属膜の厚みの僅かなばらつきや、エッチング液の温度変化などに起因して、エッチングを行う都度変化する。したがって、従来の薄膜圧電素子の製造方法には、圧電膜をエッチングすることなく不要な金属膜を完全に除去して上部電極を形成するのが困難であるという問題点が存在する。 However, the conventional method for manufacturing a thin film piezoelectric element has the following problems. That is, in the conventional manufacturing method, the upper electrode is formed by etching the metal film formed on the piezoelectric film. Therefore, when forming the upper electrode by the wet etching method, depending on the combination of the material forming the piezoelectric film and the metal forming the upper electrode, unnecessary portions of the metal film are removed and the etching solution is piezoelectric. When the surface of the film is touched, even the piezoelectric film is etched by the etching solution for etching the metal film. Further, when the etching is completed immediately before the piezoelectric film starts to be etched by the etching solution, the metal film to be removed always partially remains on the piezoelectric film. In this case, the electrical characteristics of the thin film piezoelectric element do not satisfy the desired characteristics as the design target in the state in which the piezoelectric film is etched or the metal film partially remains. Therefore, it is necessary to perform etching so as to completely remove the unnecessary metal film without etching the piezoelectric film. However, the time required to complete the etching of the metal film changes every time etching is performed due to slight variations in the thickness of the metal film, temperature changes of the etching solution, and the like. Therefore, the conventional method for manufacturing a thin film piezoelectric element has a problem that it is difficult to completely remove an unnecessary metal film without etching the piezoelectric film to form an upper electrode.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a thin film piezoelectric resonator having desired electrical characteristics.

本発明に係る薄膜圧電共振子は、基板上に形成された圧電膜と、圧電膜の上下に設けられた少なくとも一対の電極と、基板から遠い側の圧電膜の表面領域のうち、基板から遠い側の電極が設けられていない領域を覆う保護層とを備え、保護層が、基板から遠い側の電極が設けられていない圧電膜表面領域のうち、基板に近い側の電極が設けられている領域に対応する領域にのみ設けられているものである。 Thin film piezoelectric resonator Ru engaged to the present invention includes a piezoelectric film formed on a substrate, at least a pair of electrodes provided on and below the piezoelectric film, and a surface area on the far side of the piezoelectric film from the substrate, the substrate A protective layer covering a region where the electrode far from the substrate is not provided , and the protective layer is provided with an electrode near the substrate in the surface region of the piezoelectric film where the electrode far from the substrate is not provided. It is provided only in the area corresponding to the area .

本発明に係る薄膜圧電共振子において、保護層は、ＳｉＯ₂によって形成するのが好ましい。また、圧電膜は、ＺｎＯによって形成するのが好ましい。また、電極は、ＡｌまたはＡｕによって形成するのが好ましい。なお、基板から遠い側の電極（上部電極）は、ウェットエッチング法によって電極材料層をエッチングして形成することができる。 In engaging Ru thin film piezoelectric resonator of the present invention, the protective layer is preferably formed by SiO _2. The piezoelectric film is preferably formed of ZnO. The electrode is preferably formed of Al or Au. The electrode far from the substrate (upper electrode) can be formed by etching the electrode material layer by a wet etching method.

本発明の薄膜圧電共振子によれば、基板から遠い側の電極と圧電膜との間に介在すると共に圧電膜の表面全体を覆う保護層を設けるようにしたので、製造プロセス中において、圧電膜の上に形成した金属膜をエッチングして上部電極を形成する際に、圧電膜までもがエッチングされたり、除去すべき金属膜が圧電膜の上に部分的に残留するのを効果的に回避することができる。このため、設計目標としての所望の電気的特性を有する薄膜圧電素子を得ることが容易となる。 According to the thin film piezoelectric resonator of the present invention, since the provision of the protective layer which covers the entire surface of the piezoelectric film with interposed between the far side of the electrode and the piezoelectric film from the substrate, during the manufacturing process, a piezoelectric When the upper electrode is formed by etching the metal film formed on the film, it is effective that even the piezoelectric film is etched or the metal film to be removed partially remains on the piezoelectric film. It can be avoided. For this reason, it becomes easy to obtain a thin film piezoelectric element having desired electrical characteristics as a design target.

また、本発明の薄膜圧電共振子によれば、基板から遠い側の圧電膜の表面領域のうち、基板から遠い側の電極が設けられていない領域を覆う保護層を設けるようにしたので、圧電膜の表面全体を覆うように保護層を設ける場合に比べて、薄膜圧電共振子全体の厚みを薄くすることができる。
Further, according to the thin-film piezoelectric resonator of the present invention, in the surface region of the far side of the piezoelectric film from the substrate. Thus a protective layer covers a region farther side electrode from the substrate is not provided, Compared with the case where a protective layer is provided so as to cover the entire surface of the piezoelectric film, the entire thickness of the thin film piezoelectric resonator can be reduced.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る薄膜圧電共振子の製造方法および製造装置、その製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子、並びにその薄膜圧電共振子を含めて構成された電子部品の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method and an apparatus for manufacturing a thin film piezoelectric resonator according to the present invention, a thin film piezoelectric resonator manufactured according to the manufacturing method, and an electronic component including the thin film piezoelectric resonator are described. A preferred embodiment will be described.

最初に、薄膜圧電共振子１の構成について、図面を参照して説明する。 First, the configuration of the thin film piezoelectric resonator 1 will be described with reference to the drawings.

図１，２に示す薄膜圧電共振子１は、本発明に係る薄膜圧電共振子に相当し、基体２、下部電極３，３，３、圧電膜４、保護層５および上部電極６を備えて構成されている。この場合、薄膜圧電共振子１は、３つの単位薄膜圧電共振子Ｕ１〜Ｕ３（以下、区別しないときには「単位薄膜圧電共振子Ｕ」ともいう）を備えて構成されている。ここで、単位薄膜圧電共振子Ｕとは、下部電極３と上部電極６におけるその下部電極３に対向する部位とで挟まれる部分を含んで駆動時に共振子として機能する構成要素をいい、具体的には、下部電極３、上部電極６、両電極３，６で挟まれた部位を含む圧電膜４および保護層５で構成され、この各単位薄膜圧電共振子Ｕもそれぞれ本発明に係る薄膜圧電共振子を構成する。つまり、本発明に係る薄膜圧電共振子は、１つの単位薄膜圧電共振子Ｕを最小単位として構成され、複数の単位薄膜圧電共振子Ｕを備えても構成することもできる。また、薄膜圧電共振子１は、本発明に係る電子部品としてのフィルタとしても機能し、３つの単位薄膜圧電共振子Ｕ１〜Ｕ３が接続されることで、図３に示すように、直列−並列−直列タイプのフィルタとして機能する。なお、図２，５〜２４では、本発明についての理解を容易とするために、各層の厚みを誇張して厚く図示すると共に、各層同士の厚みの比率を実際とは異なる比率で図示している。 A thin film piezoelectric resonator 1 shown in FIGS. 1 and 2 corresponds to the thin film piezoelectric resonator according to the present invention, and includes a base 2, lower electrodes 3, 3, 3, a piezoelectric film 4, a protective layer 5, and an upper electrode 6. It is configured. In this case, the thin film piezoelectric resonator 1 includes three unit thin film piezoelectric resonators U1 to U3 (hereinafter also referred to as “unit thin film piezoelectric resonator U” when not distinguished from each other). Here, the unit thin film piezoelectric resonator U refers to a component that functions as a resonator during driving including a portion sandwiched between the lower electrode 3 and a portion of the upper electrode 6 facing the lower electrode 3. 1 includes a lower electrode 3, an upper electrode 6, a piezoelectric film 4 including a portion sandwiched between both electrodes 3 and 6, and a protective layer 5. Each unit thin film piezoelectric resonator U is also a thin film piezoelectric element according to the present invention. A resonator is formed. That is, the thin film piezoelectric resonator according to the present invention is configured with one unit thin film piezoelectric resonator U as a minimum unit, and may be configured with a plurality of unit thin film piezoelectric resonators U. The thin film piezoelectric resonator 1 also functions as a filter as an electronic component according to the present invention. By connecting three unit thin film piezoelectric resonators U1 to U3, series-parallel as shown in FIG. -Functions as a series type filter. 2 to 24, in order to facilitate understanding of the present invention, the thickness of each layer is exaggerated and shown thick, and the ratio of the thickness of each layer is shown in a ratio different from the actual one. Yes.

基体２は、下部電極３，３，３、圧電膜４、保護層５および上部電極６からなる積層体を支持するための支持基体であって、その厚みが１００μｍ以上３０００μｍ以下の範囲内となるように形成されたシリコン基板（ベアシリコンウエハ）１１と、シリコン基板１１の表裏両面にそれぞれ形成された下部バリア層１２および上部バリア層１３とを備えて構成されている。この場合、この薄膜圧電共振子１では、一例として厚みが２００μｍ以上５００μｍ以下の範囲内となるように形成されたシリコン基板１１が使用されて、下部バリア層１２および上部バリア層１３が窒化ケイ素（ＳｉＮ_X）または酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）によって０．０３μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内となるように形成されている。また、基体２には、薄膜圧電共振子１の駆動時における下部電極３、圧電膜４、保護層５および上部電極６の振動が阻害されるのを回避するために振動空間２ａが形成されている。 The substrate 2 is a support substrate for supporting a laminate composed of the lower electrodes 3, 3, 3, the piezoelectric film 4, the protective layer 5, and the upper electrode 6, and has a thickness in the range of 100 μm to 3000 μm. The silicon substrate (bare silicon wafer) 11 thus formed, and the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 13 respectively formed on the front and back surfaces of the silicon substrate 11 are configured. In this case, in this thin film piezoelectric resonator 1, as an example, a silicon substrate 11 formed to have a thickness in the range of 200 μm to 500 μm is used, and the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 13 are made of silicon nitride ( SiN _x ) or silicon oxide (SiO ₂ ) so as to be in the range of 0.03 μm to 0.5 μm. In addition, a vibration space 2 a is formed in the base 2 in order to prevent the vibration of the lower electrode 3, the piezoelectric film 4, the protective layer 5, and the upper electrode 6 from being disturbed when the thin film piezoelectric resonator 1 is driven. Yes.

下部電極３は、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＣｕまたはＴｉなどの金属材料によってその厚みが０．０３μｍ以上１μｍ以下の範囲内となるように形成されている。この場合、この薄膜圧電共振子１では、一例として、クロム（Ｃｒ）の薄膜を接着層３ａとして形成した後に、金（Ａｕ）からなる電極材料層３ｂを形成してエッチングすることで下部電極３が形成される。なお、下部電極３および後述する上部電極６の形成に使用する金属材料としては、駆動時におけるリップルを小さくさせる場合には、そのポアソン比および密度が小さい金属材料（例えばＡｌ）を採用するのが好ましい。また、通過信号の挿入損失を小さくさせる場合には、低抵抗の金属材料（例えばＡｕ）を採用するのが好ましい。圧電膜４は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃：Ｐ
ＺＴ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などで形成された圧電性を有する薄膜であり、その厚みが５μｍ以下となるように形成されている。この場合、この薄膜圧電共振子１では、一例として、その結合係数が比較的大きいことで知られている酸化亜鉛（ＺｎＯ）によって圧電膜４が厚み０．８μｍ程度に形成されている。また、薄膜圧電共振子１には、圧電膜４および保護層５を貫通するようにして４つの貫通孔７，７，７，７が形成されて、図３に示すように、下部電極３の表面に対するボンディングワイヤＷ１〜Ｗ４等の接続（ボンディング）が可能に構成されている。 The lower electrode 3 is formed of a metal material such as Al, Pt, Au, Ag, Cr, Cu, or Ti so that the thickness thereof is in the range of 0.03 μm to 1 μm. In this case, in this thin film piezoelectric resonator 1, as an example, after forming a thin film of chromium (Cr) as the adhesive layer 3a, an electrode material layer 3b made of gold (Au) is formed and etched to form the lower electrode 3 Is formed. As a metal material used for forming the lower electrode 3 and the upper electrode 6 described later, a metal material (for example, Al) having a low Poisson's ratio and density is employed when the ripple during driving is reduced. preferable. In order to reduce the insertion loss of the passing signal, it is preferable to employ a low-resistance metal material (for example, Au). The piezoelectric film 4 is made of zinc oxide (ZnO), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O ₃ : P
ZT) or a thin film having piezoelectricity formed of aluminum nitride (AlN) or the like, and has a thickness of 5 μm or less. In this case, in this thin film piezoelectric resonator 1, as an example, the piezoelectric film 4 is formed to a thickness of about 0.8 μm with zinc oxide (ZnO), which is known to have a relatively large coupling coefficient. The thin film piezoelectric resonator 1 is formed with four through holes 7, 7, 7, 7 so as to penetrate the piezoelectric film 4 and the protective layer 5, and as shown in FIG. Connection (bonding) such as bonding wires W1 to W4 to the surface is possible.

保護層５は、上部電極６の形成時における接着層６ａおよび電極材料層６ｂ（図１６，１７参照）のエッチングに際して圧電膜４を保護するための層であって、この薄膜圧電共振子１では、一例として圧電膜４の上面全体を覆うようにしてその厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内となるように形成されている。この場合、保護層５の形成に適した材料は、上部電極６の形成方法によって異なる。具体的には、上部電極６をウェットエッチングによって形成する場合には、電極材料層６ｂなどをエッチングするためのエッチング液による浸食から圧電膜４を保護し得る（保護可能な）材料が適しており、上部電極６をドライエッチングによって形成する場合には、電極材料層６ｂなどをエッチングするための反応性ガスによる浸食から圧電膜４を保護し得る（保護可能な）材料が適している。なお、この薄膜圧電共振子１では、後述するように、クロムの接着層６ａおよび金の電極材料層６ｂをウェットエッチングによってエッチングすることで上部電極６を形成するため、これらのエッチングに使用するエッチング液による浸食から圧電膜４を保護するために、一例として、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）によって厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内となるように保護層５が形成されている。この場合、保護層５をを形成する材料としては、上記の酸化ケイ素のみならず、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）や、窒化ケイ素（ＳｉＮ_X）などを採用することができる。 The protective layer 5 is a layer for protecting the piezoelectric film 4 during etching of the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b (see FIGS. 16 and 17) when the upper electrode 6 is formed. As an example, the piezoelectric film 4 is formed so as to cover the entire top surface of the piezoelectric film 4 so that its thickness is in the range of 5 nm to 300 nm. In this case, the material suitable for forming the protective layer 5 differs depending on the method of forming the upper electrode 6. Specifically, when the upper electrode 6 is formed by wet etching, a material that can protect (protect) the piezoelectric film 4 from erosion by an etching solution for etching the electrode material layer 6b and the like is suitable. When the upper electrode 6 is formed by dry etching, a material that can protect (protect) the piezoelectric film 4 from erosion by a reactive gas for etching the electrode material layer 6b or the like is suitable. In this thin film piezoelectric resonator 1, the upper electrode 6 is formed by etching the chromium adhesive layer 6a and the gold electrode material layer 6b by wet etching, as will be described later. In order to protect the piezoelectric film 4 from erosion by the liquid, as an example, the protective layer 5 is formed of silicon oxide (SiO ₂ ) so that the thickness is in the range of 10 nm to 100 nm. In this case, as a material for forming the protective layer 5, not only the above silicon oxide but also aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), silicon nitride (SiN _x ), or the like can be employed.

上部電極６は、下部電極３と同様にして、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＣｕまたはＴｉなどの金属によってその厚みが０．０３μｍ以上１μｍ以下程度の薄膜状に形成されている。この場合、この薄膜圧電共振子１では、一例として、接着層６ａとして形成したクロム（Ｃｒ）の薄膜の上側に金（Ａｕ）からなる電極材料層６ｂを形成した後に、エッチングすることで上部電極６が形成される。 Similarly to the lower electrode 3, the upper electrode 6 is formed in a thin film shape with a thickness of about 0.03 μm to 1 μm by a metal such as Al, Pt, Au, Ag, Cr, Cu, or Ti. In this case, in this thin film piezoelectric resonator 1, as an example, the upper electrode is formed by forming an electrode material layer 6b made of gold (Au) on the upper side of the thin film of chromium (Cr) formed as the adhesive layer 6a and then etching it. 6 is formed.

次に、薄膜圧電共振子１を製造する薄膜圧電共振子製造装置５１の構成について、図面を参照して説明する。 Next, the configuration of the thin film piezoelectric resonator manufacturing apparatus 51 for manufacturing the thin film piezoelectric resonator 1 will be described with reference to the drawings.

図４に示す薄膜圧電共振子製造装置（以下、「製造装置」ともいう）５１は、薄膜圧電共振子１を製造するための製造装置であって、成膜装置６１、マスク形成装置６２，６５，６８，７０、エッチング装置６３，６６，６９，７１，７２およびスパッタ装置６４，６７を備えて構成されている。成膜装置６１は、シリコン基板１１の表裏両面に化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ_X）を付着させることにより、下部バリア層１２および上部バリア層１３を形成する。マスク形成装置６２は、塗布装置６２ａ、露光装置６２ｂおよび現像装置６２ｃを備えて、下部バリア層１２の下面にマスクＭ１（図８参照）を形成する。エッチング装置６３は、例えば反応性イオンエッチングによって下部バリア層１２をエッチングする。スパッタ装置６４は、上部バリア層１３の上面にクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順に積層して接着層３ａおよび電極材料
層３ｂを形成する。マスク形成装置６５は、塗布装置６５ａ、露光装置６５ｂおよび現像装置６５ｃを備えて、電極材料層３ｂの上にマスクＭ２（図１１参照）を形成する。エッチング装置６６は、ウェットエッチング法によって電極材料層３ｂおよび接着層３ａをエッチングすることによって下部電極３を形成する。 A thin film piezoelectric resonator manufacturing apparatus (hereinafter also referred to as “manufacturing apparatus”) 51 shown in FIG. 4 is a manufacturing apparatus for manufacturing the thin film piezoelectric resonator 1, and includes a film forming apparatus 61 and mask forming apparatuses 62 and 65. , 68, 70, etching apparatuses 63, 66, 69, 71, 72 and sputtering apparatuses 64, 67. The film forming apparatus 61 forms the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 13 by depositing, for example, silicon nitride (SiN _x ) on the front and back surfaces of the silicon substrate 11 by chemical vapor deposition (CVD). The mask forming device 62 includes a coating device 62a, an exposure device 62b, and a developing device 62c, and forms a mask M1 (see FIG. 8) on the lower surface of the lower barrier layer 12. The etching apparatus 63 etches the lower barrier layer 12 by, for example, reactive ion etching. The sputtering device 64 sequentially laminates chromium (Cr) and gold (Au) on the upper surface of the upper barrier layer 13 to form the adhesive layer 3a and the electrode material layer 3b. The mask forming device 65 includes a coating device 65a, an exposure device 65b, and a developing device 65c, and forms a mask M2 (see FIG. 11) on the electrode material layer 3b. The etching device 66 forms the lower electrode 3 by etching the electrode material layer 3b and the adhesive layer 3a by a wet etching method.

スパッタ装置６７は、下部電極３を覆うようにして上部バリア層１３の上に例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）を積層することによって圧電膜４を形成する。また、スパッタ装置６７は、圧電膜４の上に例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を積層することによって保護層５を形成する。さらに、スパッタ装置６７は、保護層５の上にクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順に積層して接着層６ａおよび電極材料層６ｂを形成する。マスク形成装置６８は、塗布装置６８ａ、露光装置６８ｂおよび現像装置６８ｃを備えて、電極材料層６ｂの上にマスクＭ３（図１６参照）を形成する。エッチング装置６９は、ウェットエッチング法によって電極材料層６ｂおよび接着層６ａをエッチングすることによって上部電極６を形成する。マスク形成装置７０は、塗布装置７０ａ、露光装置７０ｂおよび現像装置７０ｃを備えて、上部電極６を覆うようにして保護層５の上にマスクＭ４（図１８参照）を形成する。エッチング装置７１は、例えば酢酸を用いたウェットエッチング法によって保護層５および圧電膜４をエッチングすることによって貫通孔７，７，７，７を形成し、エッチング装置７２は、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたウェットエッチング法によってシリコン基板１１をエッチングすることによって振動空間２ａを形成する。 The sputtering apparatus 67 forms the piezoelectric film 4 by laminating, for example, zinc oxide (ZnO) on the upper barrier layer 13 so as to cover the lower electrode 3. The sputtering device 67 forms the protective layer 5 by laminating, for example, silicon oxide (SiO ₂ ) on the piezoelectric film 4. Further, the sputtering device 67 sequentially laminates chromium (Cr) and gold (Au) on the protective layer 5 to form the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b. The mask forming device 68 includes a coating device 68a, an exposure device 68b, and a developing device 68c, and forms a mask M3 (see FIG. 16) on the electrode material layer 6b. The etching apparatus 69 forms the upper electrode 6 by etching the electrode material layer 6b and the adhesive layer 6a by a wet etching method. The mask forming device 70 includes a coating device 70a, an exposure device 70b, and a developing device 70c, and forms a mask M4 (see FIG. 18) on the protective layer 5 so as to cover the upper electrode 6. The etching apparatus 71 forms the through holes 7, 7, 7, 7 by etching the protective layer 5 and the piezoelectric film 4 by, for example, a wet etching method using acetic acid, and the etching apparatus 72 includes, for example, potassium hydroxide (KOH). The vibration space 2a is formed by etching the silicon substrate 11 by the wet etching method using the above.

次いで、薄膜圧電共振子１の製造方法について、図面を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the thin film piezoelectric resonator 1 will be described with reference to the drawings.

まず、図５に示すように、成膜装置６１が、シリコン基板１１の表裏両面に窒化ケイ素（ＳｉＮ_X）を付着させることにより、下部バリア層１２および上部バリア層１３を形成する。次に、図６に示すように、マスク形成装置６２の塗布装置６２ａが、例えばポジ型のフォトレジストを塗布することにより、下部バリア層１２の下面にレジスト層Ｒ１を形成する。次いで、図７に示すように、その表面に例えばクロム（Ｃｒ）によってマスクパターン２１ａが描かれたガラスマスク２１をレジスト層Ｒ１に密着させた状態で、露光装置６２ｂが、同図に示す矢印の向きで紫外線を照射してレジスト層Ｒ１に潜像を形成する（露光する）。次に、現像装置６２ｃが、この状態のレジスト層Ｒ１を現像することにより、図８に示すように、下部バリア層１２の下面にマスクＭ１を形成する。続いて、エッ
チング装置６３が、下部バリア層１２をエッチングする。これにより、図９に示すように、下部バリア層１２の中央部（後に振動空間２ａが形成される部位）が除去される。 First, as shown in FIG. 5, the film forming apparatus 61 forms the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 13 by attaching silicon nitride (SiN _x ) to both the front and back surfaces of the silicon substrate 11. Next, as shown in FIG. 6, the coating device 62 a of the mask forming device 62 applies a positive photoresist, for example, to form a resist layer R <b> 1 on the lower surface of the lower barrier layer 12. Next, as shown in FIG. 7, with the glass mask 21 having a mask pattern 21a drawn on its surface made of, for example, chromium (Cr) in intimate contact with the resist layer R1, the exposure device 62b is shown by the arrow shown in FIG. A latent image is formed (exposed) on the resist layer R1 by irradiating ultraviolet rays in the direction. Next, the developing device 62c develops the resist layer R1 in this state, thereby forming a mask M1 on the lower surface of the lower barrier layer 12, as shown in FIG. Subsequently, the etching apparatus 63 etches the lower barrier layer 12. As a result, as shown in FIG. 9, the central portion of the lower barrier layer 12 (the portion where the vibration space 2a is formed later) is removed.

次に、図１０に示すように、スパッタ装置６４が、上部バリア層１３の上面全体を覆うようにしてクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順に積層することにより、厚み１０ｎｍ程度の接着層３ａと、厚み１００ｎｍ程度の電極材料層３ｂとを形成する。次いで、図１１に示すように、マスク形成装置６５が、電極材料層３ｂの上にフォトレジストを塗布してレジスト層Ｒ２を形成した後に、露光および現像を行うことにより、電極材料層３ｂの上にマスクＭ２を形成する。続いて、エッチング装置６６が、電極材料層３ｂおよび接着層３ａをエッチングする。これにより、図１２に示すように、上部バリア層１３の上に下部電極３が形成される。次に、図１３に示すように、スパッタ装置６７が、上部バリア層１３の上に下部電極３を覆うようにして例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）を積層することにより、厚みが０．８μｍ程度の圧電膜４を形成する。 Next, as shown in FIG. 10, the sputtering apparatus 64 sequentially laminates chromium (Cr) and gold (Au) so as to cover the entire upper surface of the upper barrier layer 13, thereby bonding the adhesive layer 3 a having a thickness of about 10 nm. Then, an electrode material layer 3b having a thickness of about 100 nm is formed. Next, as shown in FIG. 11, the mask forming device 65 applies a photoresist on the electrode material layer 3b to form a resist layer R2, and then exposes and develops, thereby exposing the electrode material layer 3b. Then, a mask M2 is formed. Subsequently, the etching device 66 etches the electrode material layer 3b and the adhesive layer 3a. As a result, the lower electrode 3 is formed on the upper barrier layer 13 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 13, the sputtering apparatus 67 laminates, for example, zinc oxide (ZnO) on the upper barrier layer 13 so as to cover the lower electrode 3, so that a piezoelectric film having a thickness of about 0.8 μm. A film 4 is formed.

次いで、図１４に示すように、スパッタ装置６７が、圧電膜４の上面全体を覆うようにして例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を積層することにより、その厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内（一例として５０ｎｍ）の保護層５を形成する。この場合、保護層５の厚みを薄くし過ぎたときには、後述するようにエッチング装置６９によって上部電極６が形成される（エッチングされる）際にエッチング液による浸食から圧電膜４を保護するのが困難となる。また、保護層５の厚みを厚くし過ぎたときには、この保護層５の存在によって結合係数が低下する。したがって、保護層５の厚みとしては、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に規定する必要があり、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲に規定するのが好ましい。 Next, as shown in FIG. 14, the sputtering apparatus 67 laminates, for example, silicon oxide (SiO ₂ ) so as to cover the entire top surface of the piezoelectric film 4, so that the thickness is within a range of 10 nm to 100 nm (an example). As a protective layer 5 of 50 nm). In this case, when the thickness of the protective layer 5 is made too thin, the piezoelectric film 4 is protected from erosion by the etching solution when the upper electrode 6 is formed (etched) by the etching device 69 as will be described later. It becomes difficult. Further, when the thickness of the protective layer 5 is excessively increased, the coupling coefficient decreases due to the presence of the protective layer 5. Therefore, the thickness of the protective layer 5 needs to be specified in the range of 5 nm to 300 nm, and is preferably specified in the range of 10 nm to 100 nm.

次に、図１５に示すように、スパッタ装置６７が、保護層５の上面全体を覆うようにして例えばクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順に積層することにより、厚み１０ｎｍ程度の接着層６ａと、厚み１００ｎｍ程度の電極材料層６ｂとを形成する。次いで、図１６に示すように、マスク形成装置６８が、電極材料層６ｂの上にフォトレジストを塗布してレジスト層Ｒ３を形成した後に露光および現像を行うことにより、電極材料層６ｂの上にマスクＭ３を形成する。続いて、エッチング装置６９が、電極材料層６ｂおよび接着層６ａをエッチングする。この際に、圧電膜４が保護層５によって覆われているため、マスクＭ３から露出している電極材料層６ｂおよび接着層６ａを十分にエッチング可能なだけエッチング液に浸したとしても、エッチング液による圧電膜４の浸食が回避される。したがっ
て、除去すべき電極材料層６ｂおよび接着層６ａが部分的に残留しないように十分にエッチング液に浸すことが容易となる結果、図１７に示すように、エッチング不足に起因する不要な電極材料層６ｂなどの残留を招くことなく必要な上部電極６のみが保護層５の上に形成される。 Next, as shown in FIG. 15, the sputtering apparatus 67 sequentially laminates, for example, chromium (Cr) and gold (Au) so as to cover the entire upper surface of the protective layer 5, thereby bonding the adhesive layer 6 a having a thickness of about 10 nm. Then, an electrode material layer 6b having a thickness of about 100 nm is formed. Next, as shown in FIG. 16, the mask forming device 68 applies a photoresist on the electrode material layer 6b to form a resist layer R3, and then exposes and develops, thereby forming the resist on the electrode material layer 6b. A mask M3 is formed. Subsequently, the etching apparatus 69 etches the electrode material layer 6b and the adhesive layer 6a. At this time, since the piezoelectric film 4 is covered with the protective layer 5, even if the electrode material layer 6b and the adhesive layer 6a exposed from the mask M3 are immersed in the etching solution as much as possible, the etching solution Erosion of the piezoelectric film 4 due to is avoided. Therefore, it becomes easy to sufficiently immerse in the etching solution so that the electrode material layer 6b and the adhesive layer 6a to be removed do not partially remain. As a result, as shown in FIG. Only the necessary upper electrode 6 is formed on the protective layer 5 without causing the layer 6b or the like to remain.

次いで、図１８に示すように、マスク形成装置７０が、上部電極６を覆うようにして保護層５の上にフォトレジストを塗布してレジスト層Ｒ４を形成した後に、露光および現像を行うことによって保護層５の上にマスクＭ４を形成する。続いて、図１９に示すように、エッチング装置７１が、保護層５および圧電膜４をエッチングして貫通孔７，７，７，７を形成する。次に、エッチング装置７２が、シリコン基板１１の下面に形成した下部バリア層１２をマスクとしてシリコン基板１１をエッチングする。これにより、同図に破線で示す部位が除去されて振動空間２ａが形成され、この結果、図２に示すように、薄膜圧電共振子１が完成する。 Next, as shown in FIG. 18, the mask forming apparatus 70 applies a photoresist on the protective layer 5 so as to cover the upper electrode 6 to form a resist layer R4, and then performs exposure and development. A mask M4 is formed on the protective layer 5. Subsequently, as shown in FIG. 19, the etching apparatus 71 etches the protective layer 5 and the piezoelectric film 4 to form the through holes 7, 7, 7, 7. Next, the etching apparatus 72 etches the silicon substrate 11 using the lower barrier layer 12 formed on the lower surface of the silicon substrate 11 as a mask. As a result, the portion indicated by the broken line in the figure is removed to form the vibration space 2a. As a result, the thin film piezoelectric resonator 1 is completed as shown in FIG.

このように、この製造装置５１による薄膜圧電共振子１の製造方法によれば、接着層６ａおよび電極材料層６ｂを形成する工程（上部電極６を形成する工程）に先立ち、圧電膜４の上面全体を覆うようにして保護層５を形成することにより、接着層６ａおよび電極材料層６ｂのエッチングに際してエッチング液による浸食から圧電膜４が保護されるため、圧電膜４に対する不要なエッチングを回避しつつ、マスクＭ３によって覆われていない部位の接着層６ａおよび電極材料層６ｂを完全に除去するまで十分にエッチングを行うことができる。したがって、圧電膜４の厚みにばらつきが生じたり圧電膜４上に電極材料層６ｂなどが残留したりする事態を回避することができるため、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子１を確実かつ容易に製造することができる。また、この薄膜圧電共振子１で
フィルタなどの電子部品を構成することにより、所望の電気的特性を満たす電子部品を提供することができる。 Thus, according to the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonator 1 by the manufacturing apparatus 51, the upper surface of the piezoelectric film 4 is formed prior to the step of forming the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b (the step of forming the upper electrode 6). By forming the protective layer 5 so as to cover the whole, the piezoelectric film 4 is protected from erosion by the etching solution during the etching of the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b, so that unnecessary etching of the piezoelectric film 4 is avoided. On the other hand, the etching can be sufficiently performed until the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b in a portion not covered with the mask M3 are completely removed. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the thickness of the piezoelectric film 4 varies and the electrode material layer 6b or the like remains on the piezoelectric film 4, so that the thin film piezoelectric resonator 1 having desired electrical characteristics can be reliably obtained. And it can be manufactured easily. In addition, by configuring an electronic component such as a filter with the thin film piezoelectric resonator 1, an electronic component that satisfies desired electrical characteristics can be provided.

また、この製造装置５１による薄膜圧電共振子１の製造方法によれば、ＳｉＯ₂によって保護層５を形成することにより、アルミニウムや金などをエッチングするためのエッチング液による浸食から圧電膜４を確実に保護することができる。 Further, according to the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonator 1 by the manufacturing apparatus 51, the protective layer 5 is formed of SiO ₂ so that the piezoelectric film 4 can be reliably prevented from being eroded by an etching solution for etching aluminum, gold or the like. Can be protected.

さらに、この製造装置５１による薄膜圧電共振子１の製造方法によれば、結合係数が比較的大きいＺｎＯによって圧電膜４を形成することにより、フィルタ特性における通過帯域幅が広い薄膜圧電共振子１を製造することができる。この場合、この製造方法によれば、保護層５によって圧電膜４が確実に保護されるため、エッチング液に含まれる酢酸、リン酸および硝酸等の酸によって浸食され易いＺｎＯを用いて圧電膜４を形成した場合であっても、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子１を確実かつ容易に製造することができる。 Furthermore, according to the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonator 1 by the manufacturing apparatus 51, the thin film piezoelectric resonator 1 having a wide pass bandwidth in the filter characteristics can be obtained by forming the piezoelectric film 4 from ZnO having a relatively large coupling coefficient. Can be manufactured. In this case, according to this manufacturing method, since the piezoelectric film 4 is reliably protected by the protective layer 5, the piezoelectric film 4 is made of ZnO which is easily eroded by acids such as acetic acid, phosphoric acid and nitric acid contained in the etching solution. Even when formed, the thin film piezoelectric resonator 1 having desired electrical characteristics can be reliably and easily manufactured.

また、この製造装置５１による薄膜圧電共振子１の製造方法によれば、導電性に優れたＡｕを用いて電極材料層６ｂを形成することにより、通過信号の挿入損失が小さい薄膜圧電共振子１を製造することができる。 Further, according to the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonator 1 by the manufacturing apparatus 51, the electrode material layer 6b is formed using Au having excellent conductivity, so that the thin film piezoelectric resonator 1 having a small insertion loss of a passing signal is obtained. Can be manufactured.

さらに、この製造装置５１による薄膜圧電共振子１の製造方法によれば、ウェットエッチング法によって電極材料層６ｂおよび接着層６ａをエッチングして上部電極６を形成することにより、比較的簡易な製造設備を用いて薄膜圧電共振子１を確実かつ容易に製造することができる。 Furthermore, according to the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonator 1 by the manufacturing apparatus 51, the upper electrode 6 is formed by etching the electrode material layer 6b and the adhesive layer 6a by a wet etching method. Can be used to reliably and easily manufacture the thin film piezoelectric resonator 1.

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、接着層６ａおよび電極材料層６ｂを形成する工程に先立ってスパッタ装置６７を使用して圧電膜４の上面全体を覆うようにして保護層５を形成する製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図２０に示すように、後の工程で上部電極６を形成しない部位（本明細書では、「非形成部位」という）Ｐ（同図および図２１参照）のみにスパッタ装置６７によって例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を積層して保護層５を形成する製造方法を採用することができる。この製造方法によれば、図２１に示す薄膜圧電共振子１Ａのように、上部電極６と圧電膜４との間に保護層５が存在しないため、上部バリア層１３、下部電極３、圧電膜４および上部電極６からなる積層体全体としての厚みを十
分に薄く形成することができる。このため、高い共振周波数を有する薄膜圧電共振子１Ａを製造することができる。また、上部電極６と圧電膜４との間に保護層が存在しないため、上部電極６と圧電膜４とを直接接触させることができる結果、結合係数が大きい薄膜圧電共振子１Ａを製造することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the embodiment of the present invention, the protective layer 5 is formed so as to cover the entire upper surface of the piezoelectric film 4 using the sputtering device 67 prior to the step of forming the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b. Although the method has been described, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 20, a site where the upper electrode 6 is not formed in a later step (referred to as “non-formed site” in this specification) P ( A manufacturing method in which, for example, silicon oxide (SiO ₂ ) is laminated by the sputtering device 67 to form the protective layer 5 only in the same figure and FIG. 21) can be adopted. According to this manufacturing method, there is no protective layer 5 between the upper electrode 6 and the piezoelectric film 4 as in the thin film piezoelectric resonator 1A shown in FIG. 21, so that the upper barrier layer 13, the lower electrode 3, and the piezoelectric film The overall thickness of the laminate composed of 4 and the upper electrode 6 can be made sufficiently thin. For this reason, the thin film piezoelectric resonator 1A having a high resonance frequency can be manufactured. In addition, since there is no protective layer between the upper electrode 6 and the piezoelectric film 4, the upper electrode 6 and the piezoelectric film 4 can be brought into direct contact with each other. As a result, the thin film piezoelectric resonator 1A having a large coupling coefficient is manufactured. Can do.

また、非形成部位Ｐのみに保護層５を形成する製造方法を採用する場合には、電極材料層６ｂの上に形成するマスクＭ３の端部を保護層５に重ねるように若干大きめに形成した状態でエッチングすることにより、図２２に示す薄膜圧電共振子１Ｂのように、上部電極６の端部を保護層５に重ねるように形成するのが好ましい。この製造方法によれば、圧電膜４上に形成した保護層５と、電極材料層６ｂ上のマスクＭ３とによって、上部電極６の形成部位と非形成部位Ｐとの境目近傍における圧電膜４をエッチング液による浸食から確実に保護することができるため、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子１Ｂを確実に製造することができる。さらに、非形成部位Ｐのみに保護層５を形成する製造方法を採用する場合であっても、本発明は、非形成部位Ｐ全域に保護層５を形成するのを要件としな
い。例えば、図２３に示すように、共振子としての機能に影響を及ぼさない部位には保護層５を形成せずに、下部電極３および上部電極６で挟まれた部位を含む比較的狭い範囲の圧電膜４（所定範囲の圧電膜４）を保護し得る部位に保護層５を形成して薄膜圧電共振子１Ｃを構成することができる。 Further, when the manufacturing method for forming the protective layer 5 only in the non-formation site P is adopted, the mask M3 formed on the electrode material layer 6b is formed slightly larger so that the end of the mask M3 is overlaid on the protective layer 5. By etching in this state, it is preferable to form the end portion of the upper electrode 6 so as to overlap the protective layer 5 as in the thin film piezoelectric resonator 1B shown in FIG. According to this manufacturing method, the piezoelectric film 4 in the vicinity of the boundary between the formation site of the upper electrode 6 and the non-formation site P is formed by the protective layer 5 formed on the piezoelectric film 4 and the mask M3 on the electrode material layer 6b. Since it can be reliably protected from erosion by the etching solution, the thin film piezoelectric resonator 1B having desired electrical characteristics can be reliably manufactured. Furthermore, even when a manufacturing method in which the protective layer 5 is formed only in the non-formed site P is adopted, the present invention does not require that the protective layer 5 be formed in the entire non-formed site P. For example, as shown in FIG. 23, a protective layer 5 is not formed in a portion that does not affect the function as a resonator, and a relatively narrow range including a portion sandwiched between the lower electrode 3 and the upper electrode 6 is included. The thin film piezoelectric resonator 1 </ b> C can be configured by forming a protective layer 5 at a site where the piezoelectric film 4 (piezoelectric film 4 in a predetermined range) can be protected.

また、本発明の実施の形態では、スパッタ装置６４がクロム（Ｃｒ）を積層して接着層３ａを形成した後に金（Ａｕ）を積層して電極材料層３ｂを形成することによって下部電極３を形成し、スパッタ装置６７がクロム（Ｃｒ）を積層して接着層６ａを形成した後に金（Ａｕ）を積層して電極材料層６ｂを形成することによって上部電極６を形成する製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２４に示すように、スパッタ装置６４がアルミニウム（Ａｌ）を積層して電極材料層３ｂを形成した後に、エッチング装置６６がこの電極材料層３ｂをエッチングして下部電極３を形成し、スパッタ装置６７が保護層５を覆うようにしてアルミニウム（Ａｌ）を積層して電極材料層６ｂを形成した後に、エッチング装置６９がこの電極材料層６ｂをエッチングして、図２５に示すように、上部バリア層１３の上に下部電極３を形成し、かつ圧電膜４の上に上部電極６を形成することで薄膜圧電共振子１Ｄを製造する製造方法を採用することができる。この製造方法によれば、下部電極３および上部電極６を形成しているアルミニウムが軽量のため、例えば共振周波数が十分に高い薄膜圧電共振子を確実かつ容易に製造することができる。 Further, in the embodiment of the present invention, the lower electrode 3 is formed by forming the electrode material layer 3b by laminating gold (Au) after the sputtering device 64 laminates chromium (Cr) to form the adhesive layer 3a. The manufacturing method in which the upper electrode 6 is formed by forming and forming the electrode material layer 6b by laminating gold (Au) after the sputtering device 67 laminating chromium (Cr) to form the adhesive layer 6a has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 24, after the sputtering apparatus 64 forms the electrode material layer 3b by laminating aluminum (Al), the etching apparatus 66 etches the electrode material layer 3b to form the lower electrode 3, After the sputtering device 67 forms the electrode material layer 6b by laminating aluminum (Al) so as to cover the protective layer 5, the etching device 69 etches this electrode material layer 6b, and as shown in FIG. A manufacturing method of manufacturing the thin film piezoelectric resonator 1D by forming the lower electrode 3 on the upper barrier layer 13 and forming the upper electrode 6 on the piezoelectric film 4 can be employed. According to this manufacturing method, since the aluminum forming the lower electrode 3 and the upper electrode 6 is lightweight, for example, a thin film piezoelectric resonator having a sufficiently high resonance frequency can be reliably and easily manufactured.

さらに、本発明の実施の形態では、ウェットエッチング法によって下部電極３および上部電極６を形成するエッチング装置６６，６９を備えた製造装置５１について説明したが、本発明はこれに限定されず、エッチング装置６６，６９に代えて電極材料層３ｂ，６ｂおよび接着層３ａ，６ａを反応性ガスでエッチングする（ドライエッチング法によるエッチング）エッチング装置を使用して下部電極３および上部電極６を形成する構成を採用することができる。この構成を採用した場合、スパッタ装置６４，６７による積層時において、電極材料層６ｂ（または接着層６ａおよび電極材料層６ｂ）をエッチングするための反応性ガスによる浸食から圧電膜４を保護可能な材料によって保護層５を形成する。 Furthermore, in the embodiment of the present invention, the manufacturing apparatus 51 including the etching apparatuses 66 and 69 for forming the lower electrode 3 and the upper electrode 6 by the wet etching method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the etching is performed. A configuration in which the lower electrode 3 and the upper electrode 6 are formed using an etching apparatus that etches the electrode material layers 3b and 6b and the adhesive layers 3a and 6a with a reactive gas (etching by a dry etching method) instead of the apparatuses 66 and 69. Can be adopted. When this configuration is adopted, the piezoelectric film 4 can be protected from erosion by a reactive gas for etching the electrode material layer 6b (or the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b) at the time of stacking by the sputtering devices 64 and 67. The protective layer 5 is formed of a material.

また、本発明の実施の形態では、シリコン基板１１、下部バリア層１２および上部バリア層１３からなる基体２の上に下部電極３、圧電膜４、保護層５および上部電極６を形成する製造方法について説明したが、本発明に係る製造方法において使用する基体の構成はこれに限定されない。例えば、図２６に示す薄膜圧電共振子１Ｅのように、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の薄膜３２ａと、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の薄膜３２ｂとを交互に積層して構成した基体３２（音響多層膜）の上に下部電極３、圧電膜４、保護層５および上部電極６を形成する製造方法を採用することができる。この製造方法によれば、前述した薄膜圧電共振子１，１Ａ〜１Ｄの製造方法において使用した基体２と比較して、単位薄膜圧電共振子Ｕの部分が厚手となっている分だけ基体３２の強度を高めることができるた
め、衝撃等による破損を回避し得る薄膜圧電共振子１Ｅを製造することができる。 In the embodiment of the present invention, the lower electrode 3, the piezoelectric film 4, the protective layer 5 and the upper electrode 6 are formed on the base 2 composed of the silicon substrate 11, the lower barrier layer 12 and the upper barrier layer 13. However, the structure of the substrate used in the manufacturing method according to the present invention is not limited to this. For example, as in a thin film piezoelectric resonator 1E shown in FIG. 26, for example, a base 32 (acoustic multilayer film) configured by alternately laminating thin films 32a of aluminum nitride (AlN) and thin films 32b of silicon oxide (SiO ₂ ). The manufacturing method of forming the lower electrode 3, the piezoelectric film 4, the protective layer 5 and the upper electrode 6 can be employed. According to this manufacturing method, as compared with the base 2 used in the manufacturing method of the thin film piezoelectric resonators 1, 1 </ b> A to 1 </ b> D described above, the unit 32 is thicker than the base thin film piezoelectric resonator U. Since the strength can be increased, the thin film piezoelectric resonator 1E capable of avoiding damage due to impact or the like can be manufactured.

さらに、本発明の実施の形態に係る製造方法において使用した各種の材料についてはあくまでも例示であって、本発明はこれらの材料を使用した製造方法に限定されるものではない。また、本発明の実施の形態では、３つの単位薄膜圧電共振子Ｕ１〜Ｕ３を使用して直列−並列−直列タイプのラダーフィルタとして機能する電子部品について説明したが、本発明に係る電子部品の構成はフィルタに限定されず、デュプレクサとしても構成することができる。この場合、単位薄膜圧電共振子Ｕの使用個数、および接続形態については、本発明の実施の形態に例示したものに限定されず、任意に規定することができる。さらに、本発明の実施の形態では、３つの単位薄膜圧電共振子Ｕ１〜Ｕ３を備えて構成した薄膜圧電共振子１を例に挙げて説明したが、本発明に係る薄膜圧電共振子はこれに限定されず、１つの単位薄膜圧電共振子Ｕで薄膜圧電共振子を構成することもできるし、２つまたは４つ以上の複数の単位薄膜圧電共振子Ｕを備えて薄膜圧電共振子を構成することもできる。 Furthermore, various materials used in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention are merely examples, and the present invention is not limited to the manufacturing method using these materials. In the embodiment of the present invention, the electronic component functioning as a series-parallel-series type ladder filter using three unit thin film piezoelectric resonators U1 to U3 has been described. The configuration is not limited to a filter, and can be configured as a duplexer. In this case, the number of unit thin film piezoelectric resonators U used and the connection form are not limited to those exemplified in the embodiment of the present invention, and can be arbitrarily defined. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the thin film piezoelectric resonator 1 including three unit thin film piezoelectric resonators U1 to U3 has been described as an example. However, the thin film piezoelectric resonator according to the present invention is not limited thereto. Without limitation, a single unit thin film piezoelectric resonator U can form a thin film piezoelectric resonator, or two or more unit thin film piezoelectric resonators U can form a thin film piezoelectric resonator. You can also.

以上のように、本実施の形態に係る薄膜圧電共振子の製造方法および製造装置によれば、上部電極を形成する工程に先立ち、圧電膜における少なくとも上部電極の非形成部位を覆うようにして保護層を形成することにより、電極材料層のエッチングに際してエッチング液による浸食から圧電膜が保護されるため、圧電膜に対する不要なエッチングを回避しつつ、マスクによって覆われていない部位の電極材料層を完全に除去するまで十分にエッチングを行うことができる。したがって、圧電膜の厚みにばらつきが生じたり圧電膜上に電極材料層などが残留したりする事態を回避することができるため、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子を確実かつ容易に製造することができる。この場合、上部電極の形成部位に保護層を形成せずに、非形成部位のみに保護層を形成することで、結合係数が大きい薄膜圧電共振子を製造することができる。また、この製造方法を採用することにより、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子を提供することができる。さらに、この薄膜圧電共振子でフィルタなどの電子部品を構成することにより、所望の電気的特性を満たす電子部品を提供することができる。 As described above, according to the method and apparatus for manufacturing a thin film piezoelectric resonator according to the present embodiment, prior to the step of forming the upper electrode, protection is performed so as to cover at least the non-formed portion of the upper electrode in the piezoelectric film. By forming the layer, the piezoelectric film is protected from erosion by the etchant during the etching of the electrode material layer, so that unnecessary etching of the piezoelectric film is avoided and the electrode material layer in a portion not covered by the mask is completely formed. Etching can be carried out sufficiently until it is completely removed. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of variations in the thickness of the piezoelectric film or the electrode material layer remaining on the piezoelectric film, so that a thin film piezoelectric resonator having desired electrical characteristics can be manufactured reliably and easily. can do. In this case, it is possible to manufacture a thin film piezoelectric resonator having a large coupling coefficient by forming a protective layer only in a non-formation part without forming a protective layer in the formation part of the upper electrode. Further, by employing this manufacturing method, a thin film piezoelectric resonator having desired electrical characteristics can be provided. Furthermore, an electronic component satisfying desired electrical characteristics can be provided by configuring an electronic component such as a filter with the thin film piezoelectric resonator.

また、本実施の形態に係る薄膜圧電共振子の製造方法によれば、保護層をＳｉＯ₂によって形成することにより、アルミニウムや金などをエッチングするためのエッチング液による浸食から圧電膜を確実に保護することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a thin film piezoelectric resonator according to the present embodiment, by forming the protective layer of SiO ₂ , the piezoelectric film is reliably protected from erosion by an etching solution for etching aluminum, gold, or the like. can do.

さらに、本実施の形態に係る薄膜圧電共振子の製造方法によれば、圧電膜をＺｎＯによって形成することにより、フィルタ特性における通過帯域幅が広い薄膜圧電共振子を製造することができる。この場合、この製造方法によれば、圧電膜が保護層によって確実に保護されるため、エッチング液に含まれる酢酸、リン酸および硝酸等の酸によって浸食され易いＺｎＯを用いて圧電膜を形成した場合であっても、所望の電気的特性を有する薄膜圧電共振子を確実かつ容易に製造することができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a thin film piezoelectric resonator according to the present embodiment, a thin film piezoelectric resonator having a wide pass bandwidth in the filter characteristics can be manufactured by forming the piezoelectric film from ZnO. In this case, according to this manufacturing method, since the piezoelectric film is reliably protected by the protective layer, the piezoelectric film is formed using ZnO that is easily eroded by acids such as acetic acid, phosphoric acid, and nitric acid contained in the etching solution. Even in this case, a thin film piezoelectric resonator having desired electrical characteristics can be reliably and easily manufactured.

また、本実施の形態に係る薄膜圧電共振子の製造方法によれば、電極材料層をＡｌによって形成することにより、共振周波数が十分に高い薄膜圧電共振子を製造することができる。また、電極材料層をＡｕによって形成することにより、通過信号の挿入損失が小さい薄膜圧電共振子を製造することができる。 Moreover, according to the method for manufacturing a thin film piezoelectric resonator according to the present embodiment, a thin film piezoelectric resonator having a sufficiently high resonance frequency can be manufactured by forming the electrode material layer from Al. Further, by forming the electrode material layer from Au, a thin film piezoelectric resonator having a small insertion loss of a passing signal can be manufactured.

また、本実施の形態に係る薄膜圧電共振子の製造方法および製造装置によれば、ウェットエッチング法によって電極材料層をエッチングして上部電極を形成することにより、比較的簡易な製造設備を用いて薄膜圧電共振子を確実かつ容易に製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method and manufacturing apparatus of the thin film piezoelectric resonator according to the present embodiment, the electrode material layer is etched by the wet etching method to form the upper electrode, thereby using a relatively simple manufacturing facility. A thin film piezoelectric resonator can be reliably and easily manufactured.

本発明の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１の平面図である。1 is a plan view of a thin film piezoelectric resonator 1 manufactured according to a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 薄膜圧電共振子１の層構造を示す図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。It is sectional drawing of the AA line in FIG. 1 which shows the layer structure of the thin film piezoelectric resonator 1. FIG. 薄膜圧電共振子１の等価回路図である。2 is an equivalent circuit diagram of the thin film piezoelectric resonator 1. FIG. 薄膜圧電共振子１を製造する薄膜圧電共振子製造装置５１の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a thin film piezoelectric resonator manufacturing apparatus 51 that manufactures a thin film piezoelectric resonator 1. FIG. シリコン基板１１の下面および上面に下部バリア層１２および上部バリア層１３を形成した状態の断面図である。2 is a cross-sectional view of a state in which a lower barrier layer 12 and an upper barrier layer 13 are formed on a lower surface and an upper surface of a silicon substrate 11. FIG. 下部バリア層１２の下面にレジスト層Ｒ１を形成した状態の断面図である。4 is a cross-sectional view of a state where a resist layer R1 is formed on the lower surface of the lower barrier layer 12. レジスト層Ｒ１の下面にガラスマスク２１を当接させて露光している状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which has made the glass mask 21 contact | abut on the lower surface of resist layer R1, and is exposed. レジスト層Ｒ１を現像してマスクＭ１を形成した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which developed resist layer R1 and formed the mask M1. マスクＭ１を使用して下部バリア層１２をエッチングした状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which etched the lower barrier layer 12 using the mask M1. 上部バリア層１３の上面に接着層３ａおよび電極材料層３ｂを形成した状態の断面図である。4 is a cross-sectional view of a state in which an adhesive layer 3a and an electrode material layer 3b are formed on the upper surface of the upper barrier layer 13. FIG. 電極材料層３ｂの上面にマスクＭ２を形成した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which formed the mask M2 on the upper surface of the electrode material layer 3b. マスクＭ２を使用して接着層３ａおよび電極材料層３ｂをエッチングした（下部電極３を形成した）状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which etched the adhesion layer 3a and the electrode material layer 3b (the lower electrode 3 was formed) using the mask M2. 下部電極３を覆うようにして圧電膜４を形成した状態の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a state where a piezoelectric film 4 is formed so as to cover the lower electrode 3. 圧電膜４の上面に保護層５を形成した状態の断面図である。3 is a cross-sectional view of a state in which a protective layer 5 is formed on the upper surface of a piezoelectric film 4. 保護層５の上面に接着層６ａおよび電極材料層６ｂを形成した状態の断面図である。4 is a cross-sectional view of a state in which an adhesive layer 6a and an electrode material layer 6b are formed on the upper surface of the protective layer 5. FIG. 電極材料層６ｂの上面にマスクＭ３を形成した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which formed the mask M3 on the upper surface of the electrode material layer 6b. マスクＭ３を使用して接着層６ａおよび電極材料層６ｂをエッチング（上部電極６を形成した）した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which etched the adhesive layer 6a and the electrode material layer 6b (the upper electrode 6 was formed) using the mask M3. 上部電極６を覆うようにしてマスクＭ４を形成した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which formed the mask M4 so that the upper electrode 6 might be covered. マスクＭ４を使用して保護層５および圧電膜４をエッチングして貫通孔７，７，７，７を形成した状態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a state in which through holes 7, 7, 7, 7 are formed by etching the protective layer 5 and the piezoelectric film 4 using the mask M4. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法において圧電膜４の上面における非形成部位Ｐに保護層５を形成した状態の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a state in which a protective layer 5 is formed on a non-formed site P on the upper surface of a piezoelectric film 4 in a manufacturing method according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１Ａの層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of 1 A of thin film piezoelectric resonators manufactured according to the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１Ｂの層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of the thin film piezoelectric resonator 1B manufactured according to the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１Ｃの層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of the thin film piezoelectric resonator 1C manufactured according to the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法において電極材料層６ｂの上面にマスクＭ３を形成した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which formed the mask M3 in the upper surface of the electrode material layer 6b in the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１Ｄの層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of thin film piezoelectric resonator 1D manufactured according to the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る製造方法に従って製造した薄膜圧電共振子１Ｅの層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structure of the thin film piezoelectric resonator 1E manufactured according to the manufacturing method which concerns on other embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１，１Ａ〜１Ｅ…薄膜圧電共振子、２，３２…基体、３…下部電極、３ａ…接着層、３ｂ…電極材料層、４…圧電膜、５…保護層、６…上部電極、６ａ…接着層、６ｂ…電極材料層、５１…製造装置、６７…スパッタ装置、６８…マスク形成装置、６９…エッチング装置、Ｍ３…マスク、Ｐ…非形成部位、Ｒ３…レジスト層、Ｕ１〜Ｕ３… 単位薄膜圧電共振子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A-1E ... Thin film piezoelectric resonator, 2, 32 ... Base | substrate, 3 ... Lower electrode, 3a ... Adhesive layer, 3b ... Electrode material layer, 4 ... Piezoelectric film, 5 ... Protective layer, 6 ... Upper electrode, 6a ... Adhesive layer, 6b ... electrode material layer, 51 ... manufacturing device, 67 ... sputtering device, 68 ... mask forming device, 69 ... etching device, M3 ... mask, P ... non-formation site, R3 ... resist layer, U1-U3 ... unit Thin film piezoelectric resonator.

Claims

A piezoelectric film formed on a substrate ;
At least a pair of electrodes provided above and below the piezoelectric film;
A protective layer that covers a region of the surface area of the piezoelectric film far from the substrate that is not provided with an electrode far from the substrate ; and
The protective layer is provided only in a region corresponding to a region where an electrode closer to the substrate is provided in a piezoelectric film surface region where an electrode far from the substrate is not provided. A thin film piezoelectric resonator.

The thin film piezoelectric resonator according to claim 1 , wherein the protective layer is made of SiO ₂ .

The thin film piezoelectric resonator according to claim 1 , wherein the piezoelectric film is ZnO.

The thin film piezoelectric resonator according to claim 1 , wherein the electrode material is Al or Au.