JP5202287B2

JP5202287B2 - Piezoelectric resonator

Info

Publication number: JP5202287B2
Application number: JP2008330303A
Authority: JP
Inventors: 祐介森本; 哲也岸野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP2010154233A

Description

本発明は、厚み縦振動モードを用いた圧電共振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric resonator using a thickness longitudinal vibration mode.

無線通信および電気回路に用いられる電気信号の周波数の高周波化に伴い、高周波化された電気信号に対して用いられるフィルタについても高周波数に対応したものが開発されている。特に、無線通信においては２ＧＨｚ近傍のマイクロ波が主流になりつつあり、また既に数ＧＨｚ以上の規格策定の動きもあることから、それらの周波数に対応した高性能なフィルタが求められている。このようなフィルタとして、圧電性を示す圧電膜の厚み縦振動モードを用いた圧電共振器を用いたものが提案されている。 As the frequency of electrical signals used in wireless communication and electrical circuits is increased, filters that can be used for electrical signals that have been increased in frequency have been developed. In particular, in wireless communication, microwaves in the vicinity of 2 GHz are becoming mainstream, and standards are already being developed for several GHz or more, so high performance filters corresponding to these frequencies are required. As such a filter, a filter using a piezoelectric resonator using a thickness longitudinal vibration mode of a piezoelectric film exhibiting piezoelectricity has been proposed.

圧電共振器は、ＳｉやＧａＡｓなどからなる基板と、基板表面上に形成される共振器本体と、基板および共振器本体で囲まれる空隙と、共振器本体を貫通し空隙と連通する貫通孔とを含んで構成される。そして、共振器本体は、圧電膜と、厚み方向の両側から圧電膜を挟む上部電極および下部電極とを含んで構成される。ここで、圧電共振器では、共振器本体を構成する圧電膜と上部電極と下部電極とが重なる部分のうち、空隙を臨む部分の内壁面によって共振部が形成されており、空隙が圧電膜の振動を可能にする共振領域であるキャビティとなっている。 The piezoelectric resonator includes a substrate made of Si, GaAs, or the like, a resonator body formed on the substrate surface, a gap surrounded by the substrate and the resonator body, and a through-hole penetrating the resonator body and communicating with the gap. It is comprised including. The resonator body includes a piezoelectric film, and an upper electrode and a lower electrode that sandwich the piezoelectric film from both sides in the thickness direction. Here, in the piezoelectric resonator, the resonance part is formed by the inner wall surface of the part facing the air gap in the part where the piezoelectric film, the upper electrode, and the lower electrode constituting the resonator body overlap, and the air gap is formed of the piezoelectric film. The cavity is a resonance region that enables vibration.

ここで、共振部を構成する各層は共振周波数等の共振特性を決定するため、その膜質等が変化することを抑制することが重要である。また、共振部への異物の付着も、共振特性を変化させるため防ぐ必要がある。以上より、共振部を保護するための保護膜を上部電極を覆うように設けた構成が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００８−１７２７１３号公報 Here, since each layer constituting the resonance part determines resonance characteristics such as a resonance frequency, it is important to suppress changes in the film quality and the like. Further, it is necessary to prevent foreign matter from adhering to the resonance part because the resonance characteristic is changed. From the above, a configuration has been proposed in which a protective film for protecting the resonance portion is provided so as to cover the upper electrode (see Patent Document 1).
JP 2008-172713 A

しかしながら、特許文献１に開示されている圧電共振器では、下部電極側を保護することができず、その結果、共振部を構成する層の膜質が変質してしまう恐れがあった。これは、特に、共振部が基板上に空隙を介して配置される構成では顕著である。 However, in the piezoelectric resonator disclosed in Patent Document 1, the lower electrode side cannot be protected, and as a result, the film quality of the layer constituting the resonance part may be altered. This is particularly noticeable in a configuration in which the resonating part is disposed on the substrate via a gap.

本発明は、上述の問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、共振特性が変化することのない、信頼性の高い圧電共振器を提供することにある。 The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable piezoelectric resonator in which resonance characteristics do not change.

本発明の圧電共振器は、基板と、圧電膜と、前記圧電膜の厚み方向一表面上に少なくとも一部が積層される上部電極と、前記圧電膜の厚み方向他表面上に少なくとも一部が積層される下部電極とを含んで構成され、前記基板の厚み方向一表面上に、前記基板との間に空隙を形成するように配置される共振器本体と、前記上部電極の前記圧電膜と接する面と反対側の面を被覆する第１保護膜と、前記第１保護膜と同じ材料からなり、前記下部電極の前記圧電膜と接する面と反対側の面を被覆する第２保護膜と、を含むものである。 The piezoelectric resonator of the present invention includes a substrate, a piezoelectric film, an upper electrode at least partially laminated on one surface in the thickness direction of the piezoelectric film, and at least a portion on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric film. A resonator body disposed on the surface in the thickness direction of the substrate so as to form a gap with the substrate, and the piezoelectric film of the upper electrode. A first protective film covering a surface opposite to the surface in contact with the first protective film; and a second protective film made of the same material as the first protective film and covering a surface of the lower electrode opposite to the surface in contact with the piezoelectric film; , Including.

また、本発明の圧電共振器は、上記構成において、前記共振器本体の周縁端部における前記空隙を臨む部分の内壁面は、前記基板の厚み方向一表面とのなす角が鋭角となる傾斜面となっており、前記内壁面の前記傾斜面には、前記空隙に通じる貫通孔が設けられているものである。 In the piezoelectric resonator according to the aspect of the invention described above, the inner wall surface of the portion facing the gap at the peripheral edge of the resonator main body is an inclined surface having an acute angle with the surface in the thickness direction of the substrate. In the inclined surface of the inner wall surface, a through hole leading to the gap is provided.

また、本発明の圧電共振器は、上記構成において、前記第１保護膜と前記第２保護膜とは、前記共振器本体の前記貫通孔に露出する面に延在し互いに接続されることで一体的に形成されているものである。 In the piezoelectric resonator according to the aspect of the invention, in the configuration described above, the first protective film and the second protective film may be extended to a surface exposed to the through hole of the resonator body and connected to each other. It is formed integrally.

また、本発明の圧電共振器は、上記構成において、前記傾斜面は、前記基板の厚み方向一表面とのなす角が異なる第１傾斜面と第２傾斜面とを有しているものである。 In the piezoelectric resonator according to the aspect of the invention, in the configuration described above, the inclined surface includes a first inclined surface and a second inclined surface that are different from each other in an angle formed with one surface in the thickness direction of the substrate. .

また、本発明の圧電共振器は、上記構成において、前記貫通孔は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との境界部を跨ぐように形成されているものである。 In the piezoelectric resonator according to the aspect of the invention, in the above configuration, the through hole is formed so as to straddle a boundary portion between the first inclined surface and the second inclined surface.

また、本発明の圧電共振器は、上記構成において、前記第１保護膜と前記第２保護膜とは、酸化ケイ素からなる、ものである。 In the piezoelectric resonator of the present invention, the first protective film and the second protective film are made of silicon oxide in the above configuration.

本発明によれば、外部環境や空隙に曝される共振器本体を構成する上部電極および下部電極を保護膜が被覆していることにより、上部電極および下部電極の変質を防ぐことができ、その結果、安定した共振特性を得ることのできる、信頼性の高い圧電共振器を提供することができる。 According to the present invention, the upper electrode and the lower electrode constituting the resonator body exposed to the external environment and the air gap are covered with the protective film, so that the alteration of the upper electrode and the lower electrode can be prevented. As a result, a highly reliable piezoelectric resonator capable of obtaining stable resonance characteristics can be provided.

図１は、本発明の実施の一形態である圧電共振器１の構成を示す断面図である。なお、以下の図面においても同様だが、同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a piezoelectric resonator 1 according to an embodiment of the present invention. In addition, although it is the same also in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected to the same location and the overlapping description is abbreviate | omitted.

圧電共振器１は、基板１６と、基板１６の厚み方向一表面上に形成される共振器本体１７と、基板１６および共振器本体１７で囲まれる空隙１５と、共振器本体１７を貫通し、空隙１５と連通する貫通孔１４とを含んで構成される。基板１６は、圧電共振器１のベース部材である。基板１６は、略直方体形状を有し、厚みが０．０５〜１．０ｍｍ程度に選ばれる。基板１６は、Ｓｉ（シリコン）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などによって形成される。 The piezoelectric resonator 1 passes through the substrate 16, the resonator body 17 formed on one surface in the thickness direction of the substrate 16, the gap 15 surrounded by the substrate 16 and the resonator body 17, and the resonator body 17, A through hole 14 communicating with the gap 15 is included. The substrate 16 is a base member of the piezoelectric resonator 1. The board | substrate 16 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and thickness is chosen by about 0.05-1.0 mm. The substrate 16 is formed of Si (silicon), GaAs (gallium arsenide), or the like.

共振器本体１７は、圧電膜１１と、圧電膜１１の厚み方向一表面上に少なくとも一部が積層される上部電極１３と、圧電膜１１の厚み方向他表面上に少なくとも一部が積層される下部電極１２とを含んで構成される積層体である。 The resonator body 17 includes at least a part of the piezoelectric film 11, the upper electrode 13 that is at least partially laminated on one surface in the thickness direction of the piezoelectric film 11, and the other surface in the thickness direction of the piezoelectric film 11. A laminated body including the lower electrode 12.

そして、圧電共振器１では、共振器本体１７を構成する圧電膜１１と上部電極１３と下部電極１２とが重なる部分のうち、空隙１５に臨む部分の内壁面によって共振部１８が形成される。共振部１８の設計により、圧電共振器１の共振特性が決定される。 In the piezoelectric resonator 1, the resonance portion 18 is formed by the inner wall surface of the portion facing the gap 15 among the portions where the piezoelectric film 11, the upper electrode 13, and the lower electrode 12 constituting the resonator body 17 overlap. The resonance characteristics of the piezoelectric resonator 1 are determined by the design of the resonance unit 18.

ここで、共振器本体１７の上部電極１３のうち、圧電膜１１と接する面と反対の面を被覆するように第１保護膜３１が、共振器本体１７の下部電極１２のうち、圧電膜１１と接する面と反対の面を被覆するように第２保護膜３２が、それぞれ設けられている。このように、第１及び第２保護膜３１，３２により、上部電極１３および下部電極１２のうち共振部１８を構成する部分は外部環境に露出することなく保護されている。これにより、上部電極１３および下部電極１２のうち共振部１８を構成する部分を、外部からの衝撃や水分の浸入による変質，付着物による共振特性の変化等から保護することができるので、信頼性の高い圧電共振器を提供することができる。 Here, the first protective film 31 covers the surface of the upper electrode 13 of the resonator body 17 opposite to the surface in contact with the piezoelectric film 11, and the piezoelectric film 11 of the lower electrode 12 of the resonator body 17 covers the first protective film 31. A second protective film 32 is provided so as to cover the surface opposite to the surface in contact with. As described above, the first and second protective films 31 and 32 protect the portions of the upper electrode 13 and the lower electrode 12 that constitute the resonance portion 18 without being exposed to the external environment. As a result, the portion of the upper electrode 13 and the lower electrode 12 that constitutes the resonance portion 18 can be protected from deterioration due to external impact or moisture penetration, change in resonance characteristics due to deposits, and the like. A piezoelectric resonator having a high height can be provided.

これら第１および第２保護膜３１，３２は、同じ材料からなり、外部環境に対して安定した特性を有し、各電極１２，１３を保護することのできる材料であれば特に限定はされないが、例えば、耐衝撃性，耐薬品性の点から酸化ケイ素等を用いることが好ましい。酸化ケイ素からなるときには、保護膜が温度補償膜としても機能するため、信頼性が高く、かつ温度特性の優れた圧電共振器を提供することができる。また、その他にも、水分から保護するために、窒化ケイ素を用いたり、生産性を考慮して各種樹脂材料を用いたりすることもできる。また、多層構造としてもよい。 The first and second protective films 31 and 32 are not particularly limited as long as they are made of the same material, have stable characteristics with respect to the external environment, and can protect the electrodes 12 and 13. For example, it is preferable to use silicon oxide or the like from the viewpoint of impact resistance and chemical resistance. When silicon oxide is used, the protective film also functions as a temperature compensation film, so that a piezoelectric resonator having high reliability and excellent temperature characteristics can be provided. In addition, in order to protect from moisture, silicon nitride can be used, or various resin materials can be used in consideration of productivity. A multilayer structure may also be used.

次に共振器本体１７を構成する各層について説明する。 Next, each layer constituting the resonator body 17 will be described.

圧電膜１１は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）およびＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料からなり、上部電極１３および下部電極１２によって印加される高周波電圧に応じて伸縮し、電気的な信号を機械的な振動に変換する機能を有する。圧電共振器１が必要な共振特性を発揮するために、圧電膜１１の厚みは、圧電膜１１を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、圧電膜１１を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。圧電膜１１の最適な厚みは、圧電共振器１を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、後述する共振部１８の設計寸法、圧電膜材料、電極材料によって異なるが、例えば、０．２〜３．０μｍ程度に選ばれる。 The piezoelectric film 11 is made of a piezoelectric material such as ZnO (zinc oxide), AlN (aluminum nitride), and PZT (lead zirconate titanate), and expands and contracts according to the high-frequency voltage applied by the upper electrode 13 and the lower electrode 12. , Has the function of converting electrical signals into mechanical vibrations. In order for the piezoelectric resonator 1 to exhibit the necessary resonance characteristics, the thickness of the piezoelectric film 11 depends on the specific acoustic impedance and density of the material forming the piezoelectric film 11, the sound speed and wavelength of the acoustic wave propagating through the piezoelectric film 11, and the like. In consideration, it is necessary to select precisely. The optimum thickness of the piezoelectric film 11 varies depending on the frequency of a signal used in an electronic circuit configured using the piezoelectric resonator 1, the design dimension of the resonance unit 18 described later, the piezoelectric film material, and the electrode material. .About 2 to 3.0 μm.

下部電極１２は、圧電膜１１の厚み方向他表面上に少なくとも一部が積層される。つまり、下部電極１２は、積層体である共振器本体１７において最下層となり、基板１６の厚み方向一表面上に形成される。下部電極１２は、圧電膜１１に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）およびＣｕ（銅）などの金属材料を用いて形成される。また下部電極１２は、電極としての機能と同時に、後述する共振部１８を構成する機能も有するので、圧電共振器１が必要な共振特性を発揮するために、その厚みは、下部電極１２を形成する材料の固有音響インピーダンスおよび密度、下部電極１２を伝播する音響波の音速および波長などを考慮して、精密に選ぶ必要がある。下部電極１２の最適な厚みは、圧電共振器１を用いて構成される電子回路で使用する信号の周波数、共振部１８の設計寸法、圧電膜材料、電極材料によって異なるが、０．０３〜１．０μｍ程度に選ばれる。上部電極１３は、下部電極１２とともに、圧電膜１１に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、下部電極１２と同様に構成される。 The lower electrode 12 is at least partially laminated on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric film 11. That is, the lower electrode 12 is the lowest layer in the resonator body 17 that is a laminate, and is formed on one surface in the thickness direction of the substrate 16. The lower electrode 12 is a member having a function of applying a high-frequency voltage to the piezoelectric film 11 and is made of a metal material such as W (tungsten), Mo (molybdenum), Au (gold), Al (aluminum), or Cu (copper). Formed using. In addition, since the lower electrode 12 has a function of forming a resonating unit 18 to be described later as well as a function as an electrode, the thickness of the lower electrode 12 forms the lower electrode 12 in order to exhibit the necessary resonance characteristics. In consideration of the specific acoustic impedance and density of the material to be processed, the sound velocity and wavelength of the acoustic wave propagating through the lower electrode 12, etc., it is necessary to select precisely. The optimum thickness of the lower electrode 12 varies depending on the frequency of the signal used in the electronic circuit configured using the piezoelectric resonator 1, the design dimension of the resonance unit 18, the piezoelectric film material, and the electrode material. .About.0.0 μm. The upper electrode 13 is a member having a function of applying a high frequency voltage to the piezoelectric film 11 together with the lower electrode 12, and is configured in the same manner as the lower electrode 12.

空隙１５は、基板１６と共振器本体１７とで囲まれる空洞であり、圧電膜１１の振動を可能にする共振領域であるキャビティとなっている。空隙１５を構成する共振器本体１７の内壁面は、中央部において基板１６の厚み方向一表面に対して間隙を有して平行な面となる空隙平坦面１５ａであり、周縁端部において基板１６の厚み方向一表面とのなす角が鋭角となる傾斜面１５ｂとなるように構成されている。共振器本体１７を構成する圧電膜１１、上部電極１３および下部電極１２のそれぞれの表面は、前述した空隙１５を形成する内壁面の形状に応じて、起伏が形成される。 The air gap 15 is a cavity surrounded by the substrate 16 and the resonator body 17, and is a cavity that is a resonance region that enables the piezoelectric film 11 to vibrate. The inner wall surface of the resonator body 17 constituting the air gap 15 is a air gap flat surface 15a having a space parallel to one surface in the thickness direction of the substrate 16 at the center, and the substrate 16 at the peripheral edge. The angle formed with the one surface in the thickness direction is an inclined surface 15b having an acute angle. The undulations are formed on the surfaces of the piezoelectric film 11, the upper electrode 13, and the lower electrode 12 constituting the resonator body 17 according to the shape of the inner wall surface that forms the gap 15 described above.

空隙１５を形成する共振器本体１７の内壁面がその周縁端部において、基板１６表面とのなす角が鋭角となる傾斜面１５ｂとなるように構成される。一方、周縁端部において基板１６表面に対して垂直となるように構成される場合がある。両者を比較すると、本実施形態の構成は、より周縁端部に対応する共振器本体１７の圧電膜１１、上部電極１３および下部電極１２のそれぞれには、過大な応力の蓄積と集中が発生するのが減少でき、破損の発生を抑制することができる。 The inner wall surface of the resonator body 17 that forms the air gap 15 is configured to be an inclined surface 15b having an acute angle with the surface of the substrate 16 at the peripheral edge. On the other hand, the peripheral edge portion may be configured to be perpendicular to the surface of the substrate 16. Comparing the two, the configuration of the present embodiment causes excessive stress accumulation and concentration in each of the piezoelectric film 11, the upper electrode 13, and the lower electrode 12 of the resonator body 17 corresponding to the peripheral edge. Can be reduced and the occurrence of breakage can be suppressed.

また、本実施の形態では、空隙１５を形成する共振器本体１７の内壁面において、空隙平坦面１５ａと基板１６の厚み方向一表面との間隙は、２．６〜４．０μｍ程度に設定され、共振器本体１７の内壁面の周縁端部における傾斜面１５ｂと基板１６表面とのなす角度θは１．１４°以上５６．３°以下に設定される。 Further, in the present embodiment, in the inner wall surface of the resonator body 17 that forms the gap 15, the gap between the gap flat surface 15 a and the one surface in the thickness direction of the substrate 16 is set to about 2.6 to 4.0 μm. The angle θ formed between the inclined surface 15b and the surface of the substrate 16 at the peripheral edge of the inner wall surface of the resonator body 17 is set to 1.14 ° to 56.3 °.

圧電共振器１では、共振器本体１７を構成する圧電膜１１と上部電極１３と下部電極１２とが重なる部分のうち、空隙１５に臨む部分の内壁面によって共振部１８が形成される
。共振部１８の厚みは、おおむねλ／２（λは使用する信号の周波数での音響波の波長）となるように設計される。共振部１８の厚み方向から見た形状、すなわち平面形状は、略矩形状である。なおスプリアス抑制のために共振部１８の平面形状を非対称の形状にしてもよい。本実施の形態では、共振部１８は直方体形状に形成される。また共振部１８の厚み方向に垂直な断面における面積は、圧電共振器１のインピーダンスを決定する要素となるので、厚みと同様に精密に設計する必要がある。５０Ωのインピーダンス系で圧電共振器１を使用する場合は、共振部１８の電気的なキャパシタンスが、使用する信号の周波数でおおむね５０Ωのリアクタンスを持つように選ばれる。本実施の形態では、共振部１８の厚み方向に垂直な断面における面積は、たとえば２ＧＨｚの圧電共振器１の場合であれば、２００μｍ×２００μｍ程度に選ばれる。 In the piezoelectric resonator 1, the resonance portion 18 is formed by the inner wall surface of the portion facing the gap 15 among the portions where the piezoelectric film 11, the upper electrode 13, and the lower electrode 12 constituting the resonator body 17 overlap. The thickness of the resonating unit 18 is designed to be approximately λ / 2 (λ is the wavelength of the acoustic wave at the frequency of the signal used). The shape seen from the thickness direction of the resonating part 18, that is, the planar shape, is a substantially rectangular shape. In order to suppress spurious, the planar shape of the resonance portion 18 may be asymmetric. In the present embodiment, the resonance part 18 is formed in a rectangular parallelepiped shape. In addition, the area of the cross section perpendicular to the thickness direction of the resonance portion 18 is an element that determines the impedance of the piezoelectric resonator 1, and therefore needs to be designed precisely like the thickness. When the piezoelectric resonator 1 is used in a 50Ω impedance system, the electrical capacitance of the resonance unit 18 is selected so as to have a reactance of approximately 50Ω at the frequency of the signal used. In the present embodiment, the area of the cross section perpendicular to the thickness direction of the resonance portion 18 is selected to be about 200 μm × 200 μm in the case of the piezoelectric resonator 1 of 2 GHz, for example.

圧電共振器１に設けられる貫通孔１４は、共振器本体１７を、基板１６表面に直交する方向に貫通し、空隙１５を形成する共振器本体１７の傾斜面１５ｂに開口して形成される。そして、本実施の形態では、貫通孔１４の孔径は、例えば１０μｍ程度である。このように、貫通孔１４が共振器本体１７の傾斜面１５ｂに開口するように設けられているので、空隙平坦面１５ａに開口するように設けられる場合に比べて、貫通孔１４が共振部１８に与える影響が小さい。それ故、共振特性に優れた圧電共振器１とすることができる。また、共振器本体１７の空隙平坦面１５ａに開口するように設けられる場合に比べて、孔径は同じでも、貫通孔１４の空隙１５側の開口面積が大きなものとなる。詳細は後述するが、圧電共振器１は、空隙１５に対応する部分に形成される犠牲層を、貫通孔１４を介してエッチング剤によって除去して製造される。本実施形態の圧電共振器１は、貫通孔１４の空隙１５側の開口面積が大きいので、エッチング剤による犠牲層除去効率が向上し、空隙１５内に犠牲層の一部が残留するのが抑制されたものとなる。そのため、圧電共振器１としての共振特性が損なわれるのが抑制され、優れた共振特性を有する圧電共振器１となる。特に、空隙１５に露出する下部電極１２は他の共振器本体１７を構成する膜に比べて、エッチング剤の残渣等による影響で変質する可能性が高い。これに対して、本実施形態では、貫通孔１４の開口面積を大きくすることで、エッチング残渣等の残留を大幅に抑制するとともに、第２保護膜３２により下部電極１２を保護することで、二重に下部電極１２の変質が抑制され、信頼性の高い圧電共振器１となる。 The through hole 14 provided in the piezoelectric resonator 1 is formed by penetrating the resonator body 17 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 16 and opening on the inclined surface 15 b of the resonator body 17 forming the air gap 15. And in this Embodiment, the hole diameter of the through-hole 14 is about 10 micrometers, for example. Thus, since the through hole 14 is provided so as to open to the inclined surface 15b of the resonator body 17, the through hole 14 is provided with the resonance portion 18 as compared with the case where the through hole 14 is provided to open to the air gap flat surface 15a. Has little effect on Therefore, the piezoelectric resonator 1 having excellent resonance characteristics can be obtained. In addition, compared to the case where the resonator body 17 is provided so as to open to the flat air gap surface 15a, the opening area on the air gap 15 side of the through hole 14 is large even though the hole diameter is the same. Although details will be described later, the piezoelectric resonator 1 is manufactured by removing a sacrificial layer formed in a portion corresponding to the gap 15 with an etchant through the through hole 14. The piezoelectric resonator 1 of the present embodiment has a large opening area on the side of the gap 15 of the through hole 14, so that the sacrificial layer removal efficiency by the etching agent is improved, and a part of the sacrificial layer remains in the gap 15. Will be. Therefore, it is suppressed that the resonance characteristic as the piezoelectric resonator 1 is impaired, and the piezoelectric resonator 1 having excellent resonance characteristics is obtained. In particular, the lower electrode 12 exposed in the gap 15 is more likely to be deteriorated due to the influence of an etching agent residue or the like than the film constituting the other resonator body 17. On the other hand, in the present embodiment, by increasing the opening area of the through hole 14, it is possible to significantly suppress the residue of etching residues and the like, and to protect the lower electrode 12 by the second protective film 32. The deterioration of the lower electrode 12 is significantly suppressed, and the piezoelectric resonator 1 is highly reliable.

次に、図２は、本発明の圧電共振器の実施形態の他の例を示す断面図である。図２に示す圧電共振器２は、図１に示す圧電共振器１とは、第１および第２保護膜３１，３２が共振部１８の貫通孔１４に露出する面を覆い、一体的に形成されている点で異なる。 Next, FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the piezoelectric resonator of the present invention. The piezoelectric resonator 2 shown in FIG. 2 is formed integrally with the piezoelectric resonator 1 shown in FIG. 1 so as to cover the surface where the first and second protective films 31 and 32 are exposed to the through hole 14 of the resonance portion 18. Different in that it is.

このように、第１および第２保護膜３１，３２が、共振部１８の貫通孔１４に露出する面を覆い、一体的に形成されていることから、上部及び下部電極１２，１３の表面だけでなく、その側面も、外部環境に露出する圧電膜１１の表面および側面も被覆することができる。すなわち、圧電共振器２の共振特性を決定する共振部１８全面を被覆することができるので、より信頼性の高い圧電共振器を提供することができる。 Thus, since the first and second protective films 31 and 32 cover the surface exposed to the through hole 14 of the resonance part 18 and are integrally formed, only the surfaces of the upper and lower electrodes 12 and 13 are formed. In addition, the side surfaces of the piezoelectric film 11 exposed to the external environment can be covered. That is, since the entire resonance portion 18 that determines the resonance characteristics of the piezoelectric resonator 2 can be covered, a more reliable piezoelectric resonator can be provided.

次に、図３は、本発明の圧電共振器の実施形態の更に他の例を示す要部拡大断面図である。具体的には、図１において破線で囲む部分に相当する部分を示している。図３に示す圧電共振器は、図１に示す圧電共振器１とは、共振器本体１７の傾斜面の形状が異なる。 Next, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing still another example of the embodiment of the piezoelectric resonator of the present invention. Specifically, a portion corresponding to a portion surrounded by a broken line in FIG. 1 is shown. The piezoelectric resonator shown in FIG. 3 is different from the piezoelectric resonator 1 shown in FIG. 1 in the shape of the inclined surface of the resonator body 17.

具体的には、本実施の形態では、２つの傾斜面である第１空隙傾斜面１５ｃと第２空隙傾斜面１５ｄとを有する。第１空隙傾斜面１５ｃは、第２空隙傾斜面１５ｄよりも基板１６の厚み方向一表面側に位置し、第１空隙傾斜面１５ｃが基板１６表面となす角度θ１は、第２空隙傾斜面１５ｄが基板１６表面となす角度θ２よりも小さく設定されている。このように、共振器本体１７の構成部材に対する応力集中を減少させ、破損の発生を抑制するという観点からは、共振器本体１７の内壁面の周縁端部における傾斜面は、基板１６の厚み方向一表面とのなす角が異なる複数の傾斜面を有することが好ましい。なお、第１空隙傾斜面１５ｃと基板１６表面とのなす角度θ１は、１．１４°以上２６．５°未満に設定され、第２空隙傾斜面１５ｄと基板１６表面とのなす角度θ２は、２６．５°以上５６．３°以下に設定される。 Specifically, in the present embodiment, the first gap inclined surface 15c and the second gap inclined surface 15d, which are two inclined surfaces, are provided. The first air gap inclined surface 15c is located on the one surface side in the thickness direction of the substrate 16 with respect to the second air gap inclined surface 15d, and the angle θ1 between the first air gap inclined surface 15c and the surface of the substrate 16 is the second air gap inclined surface 15d. Is set smaller than the angle θ2 formed by the surface of the substrate 16. Thus, from the viewpoint of reducing stress concentration on the constituent members of the resonator body 17 and suppressing the occurrence of breakage, the inclined surface at the peripheral edge of the inner wall surface of the resonator body 17 is in the thickness direction of the substrate 16. It is preferable to have a plurality of inclined surfaces having different angles with respect to one surface. The angle θ1 formed between the first gap inclined surface 15c and the surface of the substrate 16 is set to 1.14 ° or more and less than 26.5 °, and the angle θ2 formed between the second gap inclined surface 15d and the surface of the substrate 16 is It is set to 26.5 ° or more and 56.3 ° or less.

また、理由については後述するが、貫通孔１４は、第１空隙傾斜面１５ｃと第２空隙傾斜面１５ｄとの境界部を跨ぐように形成されることが好ましい。 Moreover, although a reason is mentioned later, it is preferable that the through-hole 14 is formed so that the boundary part of the 1st space | gap inclined surface 15c and the 2nd space | gap inclined surface 15d may be straddled.

次に、本発明における圧電共振器の製造方法の一例について説明する。図４は、図２に示す本発明の実施の一形態である圧電共振器２の製造方法を示す工程図である。圧電共振器２の製造方法は、半導体製造技術を利用するものであり、大きくは以下のように４つの工程からなる。 Next, an example of a method for manufacturing a piezoelectric resonator according to the present invention will be described. FIG. 4 is a process diagram showing a manufacturing method of the piezoelectric resonator 2 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The manufacturing method of the piezoelectric resonator 2 uses a semiconductor manufacturing technique, and mainly includes four steps as follows.

［基板準備工程］
基板準備工程では、共振器形成用基板を準備する。準備する共振器形成用基板は、基板１６表面上に、犠牲層と共振器本体１７とが積層されたものである。 [Board preparation process]
In the substrate preparation step, a resonator forming substrate is prepared. The prepared resonator forming substrate is obtained by laminating a sacrificial layer and the resonator body 17 on the surface of the substrate 16.

（ａ）基板１６の準備および犠牲層の形成工程
圧電共振器１に用いられる基板１６は、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などからなる板状部材であり、本実施の形態では、シリコン基板を用いた例について説明する。また、犠牲層は、製造する圧電共振器２の空隙１５に対応する部分であり、本実施の形態では、共振器本体１７の内壁面である空隙平坦面１５ａ、傾斜面１５ｂおよび基板１６によって囲まれて形成される空隙１５に対応して、犠牲層２１を基板１６表面上に形成する。 (A) Preparation of substrate 16 and formation process of sacrificial layer The substrate 16 used in the piezoelectric resonator 1 is a plate-like member made of Si (silicon), GaAs (gallium arsenide), etc. In this embodiment, silicon An example using a substrate will be described. The sacrificial layer is a portion corresponding to the gap 15 of the piezoelectric resonator 2 to be manufactured. In this embodiment, the sacrificial layer is surrounded by the gap flat surface 15a, the inclined surface 15b, and the substrate 16 which are the inner wall surfaces of the resonator body 17. A sacrificial layer 21 is formed on the surface of the substrate 16 corresponding to the voids 15 formed in this way.

まず、図４（ａ）に示すように、基板１６の厚み方向一表面の全面にわたって犠牲層２１を形成する。犠牲層２１は、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）やＰＳＧ（リンドープガラス
）からなり、単一の層でも、これらを順に積層したものでもよい。ＳｉＯ_２からなる犠牲層２１は、シリコン基板１６の表面を加熱処理し、熱酸化させることで形成することができ、その厚みは、加熱処理の処理条件、加熱温度、加熱時間などにより制御することが可能であり、例えば０．１〜１．０μｍに設定される。また、ＰＳＧからなる犠牲層２１は、ＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）法によって形成することができ、その厚みは、ＣＶＤ処理時の温度や時間などの処理条件により制御することが可能であり、例えば２．５〜３．０μｍに設定される。このように比較的厚く形成しても、ＰＳＧはエッチング速度が速いため後述する犠牲層エッチング工程において比較的短時間でエッチングを行うことができる。また、犠牲層２１の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置を用いて表面平滑化されてもよい。 First, as shown in FIG. 4A, the sacrificial layer 21 is formed over the entire surface of the substrate 16 in the thickness direction. The sacrificial layer 21 is made of SiO ₂ (silicon dioxide) or PSG (phosphorus-doped glass), and may be a single layer or a laminate of these in order. The sacrificial layer 21 made of SiO ₂ can be formed by subjecting the surface of the silicon substrate 16 to heat treatment and thermal oxidation, and its thickness is controlled by the heat treatment treatment conditions, the heating temperature, the heating time, and the like. For example, it is set to 0.1 to 1.0 μm. The sacrificial layer 21 made of PSG can be formed by a CVD (Chemical Vapor deposition) method, and its thickness can be controlled by processing conditions such as temperature and time during CVD processing. Set to 5 to 3.0 μm. Even if it is formed to be relatively thick in this way, PSG can be etched in a relatively short time in the sacrificial layer etching step described later because PSG has a high etching rate. The surface of the sacrificial layer 21 may be smoothed using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus.

（ｂ）犠牲層のパターニング工程
図４（ｂ）に示すように、基板１６の一表面の全面にわたって形成した犠牲層２１を、パターニングにより空隙１５に対応した形状にする。 (B) Sacrificial Layer Patterning Step As shown in FIG. 4B, the sacrificial layer 21 formed over the entire surface of one surface of the substrate 16 is formed into a shape corresponding to the gap 15 by patterning.

犠牲層２１のパターニングは、半導体製造プロセスにおける酸化絶縁膜の公知のパターニング技術を利用することができ、たとえばフォトリソグラフィ技術により、容易に設けることができる。パターニングの一例としては、犠牲層２１上にポジレジストをスピンコートなどにより塗布し、露光、現像してレジストをパターンニングしてマスクを形成する。そののちフッ酸水溶液に浸漬して、空隙１５に対応した形状を有する犠牲層２１を得る。 For the patterning of the sacrificial layer 21, a known patterning technique for an oxide insulating film in a semiconductor manufacturing process can be used, and can be easily provided by, for example, a photolithography technique. As an example of patterning, a positive resist is applied onto the sacrificial layer 21 by spin coating or the like, exposed and developed, and the resist is patterned to form a mask. After that, the sacrificial layer 21 having a shape corresponding to the gap 15 is obtained by dipping in a hydrofluoric acid aqueous solution.

（ｃ）積層体である共振器本体１７の形成工程
図４（ｃ）に示すように、空隙１５に対応した形状を有する犠牲層２１の上に、下部電極１２、圧電膜１１および上部電極１３からなる共振器本体１７を形成する。 (C) Formation Process of Resonator Main Body 17 that is a Laminated Body As shown in FIG. 4C, the lower electrode 12, the piezoelectric film 11, and the upper electrode 13 are formed on the sacrificial layer 21 having a shape corresponding to the gap 15. A resonator body 17 is formed.

まず、基板１６表面および犠牲層２１表面の少なくとも一部に下部電極１２を形成する。下部電極１２は、スパッタリング法やＣＶＤ法などによって形成することができる。次に、基板１６の厚み方向から平面視したときの全面、すなわち下部電極１２表面、下部電極１２が積層されていない犠牲層２１表面、下部電極１２および犠牲層２１が積層されていない基板１６表面のそれぞれを覆うように圧電膜１１を形成する。圧電膜１１は、スパッタリング法やＣＶＤ法などによって形成することができる。次に、圧電膜１１表面の少なくとも一部に上部電極１３を形成する。このとき、上部電極１３は、少なくとも一部が、圧電膜１１および下部電極１２を介して犠牲層２１と対向するように形成される。 First, the lower electrode 12 is formed on at least a part of the surface of the substrate 16 and the surface of the sacrificial layer 21. The lower electrode 12 can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Next, when viewed in plan from the thickness direction of the substrate 16, that is, the surface of the lower electrode 12, the surface of the sacrificial layer 21 in which the lower electrode 12 is not stacked, and the surface of the substrate 16 in which the lower electrode 12 and the sacrificial layer 21 are not stacked. A piezoelectric film 11 is formed so as to cover each of the above. The piezoelectric film 11 can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Next, the upper electrode 13 is formed on at least a part of the surface of the piezoelectric film 11. At this time, the upper electrode 13 is formed so that at least a part thereof faces the sacrificial layer 21 with the piezoelectric film 11 and the lower electrode 12 interposed therebetween.

以上のようにして、基板準備工程では、基板１６表面上に、犠牲層２１、下部電極１２、圧電膜１１および上部電極１３が積層された共振器形成用基板を準備する。 As described above, in the substrate preparation step, a resonator forming substrate in which the sacrificial layer 21, the lower electrode 12, the piezoelectric film 11, and the upper electrode 13 are laminated on the surface of the substrate 16 is prepared.

［貫通孔形成工程］
貫通孔形成工程では、図４（ｄ）に示すように、基板準備工程で準備した共振器形成用基板を構成する共振器本体１７を、基板１６表面に直交する方向に、犠牲層２１の傾斜面まで到達する貫通孔１４を形成する。貫通孔１４の形成方法は、半導体製造プロセスにおけるビア形成技術を利用することができ、たとえばフォトリソグラフィ技術により、容易に設けることができる。貫通孔１４は、たとえば犠牲層２１の平面形状が略正方形をなしている場合は、正方形の各頂点の近傍に、４箇所設けるようにすればよい。 [Through hole forming step]
In the through hole forming step, as shown in FIG. 4D, the resonator body 17 constituting the resonator forming substrate prepared in the substrate preparing step is tilted in a direction perpendicular to the surface of the substrate 16. A through hole 14 reaching the surface is formed. The through hole 14 can be formed by using a via formation technique in a semiconductor manufacturing process, and can be easily provided by, for example, a photolithography technique. For example, when the planar shape of the sacrificial layer 21 is substantially square, four through holes 14 may be provided in the vicinity of each vertex of the square.

このとき、犠牲層２１の傾斜面まで到達する貫通孔１４を形成するので、形成された貫通孔１４は、第２犠牲層２２の平坦面まで貫通するように形成されたものよりも、孔径は同じでも、貫通孔１４の犠牲層側の開口面積が大きなものとなる。 At this time, since the through hole 14 reaching the inclined surface of the sacrificial layer 21 is formed, the formed through hole 14 has a hole diameter larger than that formed so as to penetrate to the flat surface of the second sacrificial layer 22. Even if it is the same, the opening area on the sacrificial layer side of the through hole 14 becomes large.

［犠牲層エッチング工程］
犠牲層エッチング工程では、図４（ｅ）に示すように、貫通孔１４を介してエッチング剤によって犠牲層２１を除去し、基板１６と共振器本体１７とで囲まれる空隙１５を形成する。犠牲層２１のエッチング除去は、半導体製造プロセスにおけるエッチング技術を利用することができ、犠牲層の材質に応じたエッチング剤を用いて容易に行うことができる。エッチング剤は、エッチング液またはエッチングガスで、種々のエッチング条件に応じてウェットエッチング、ドライエッチングのいずれかを選択すればよい。本実施の形態では、犠牲層２１をウェットエッチングにより除去する。エッチング剤としてフッ酸水溶液をエッチング液として用い、所定の温度条件でエッチングを行う。 [Sacrificial layer etching process]
In the sacrificial layer etching step, as shown in FIG. 4E, the sacrificial layer 21 is removed by an etching agent through the through hole 14 to form a void 15 surrounded by the substrate 16 and the resonator body 17. Etching removal of the sacrificial layer 21 can be performed using an etching technique in a semiconductor manufacturing process, and can be easily performed using an etching agent according to the material of the sacrificial layer. The etching agent may be an etching solution or an etching gas, and may be selected from wet etching and dry etching according to various etching conditions. In the present embodiment, the sacrificial layer 21 is removed by wet etching. Etching is performed under a predetermined temperature condition using a hydrofluoric acid aqueous solution as an etchant as an etchant.

このとき、前述したように、犠牲層２１の傾斜面まで貫通するように形成された貫通孔１４の犠牲層側の開口面積は、平坦面まで貫通するように形成された場合に比べて、孔径は同じでも、大きな開口面積となるので、貫通孔１４を介してエッチング剤によって１犠牲層２１を除去するときの犠牲層除去効率が向上されている。そのため、犠牲層２１を効率よく完全にエッチング除去することができ、形成する空隙１５内に犠牲層の一部が残留するのを抑制することができる。また、貫通孔１４は、共振器本体１７における周縁端部側に形成されているので、貫通孔１４を流過して空隙１５内に進入してきたエッチング剤には流れが生じる。このエッチング剤の空隙１５内での流れによって、エッチング速度も向上する。 At this time, as described above, the opening area on the sacrificial layer side of the through-hole 14 formed so as to penetrate to the inclined surface of the sacrificial layer 21 is larger than that formed when penetrating to the flat surface. However, the sacrificial layer removal efficiency when the one sacrificial layer 21 is removed by the etchant through the through hole 14 is improved. Therefore, the sacrificial layer 21 can be efficiently and completely removed by etching, and a part of the sacrificial layer can be prevented from remaining in the gap 15 to be formed. Further, since the through hole 14 is formed on the peripheral edge side of the resonator body 17, a flow is generated in the etching agent that has flowed through the through hole 14 and entered the gap 15. The etching rate is also improved by the flow of the etching agent in the gap 15.

［エッチング剤除去工程］
エッチング剤除去工程では、犠牲層エッチング工程において形成した空隙１５内に残留するエッチング剤を、貫通孔１４を介して除去する。まず、エッチング剤が残留する空隙１５内に、貫通孔１４を介して純水やＩＰＡ（イソプロパノール）などのリンス溶剤を充填し、これらのリンス溶剤で空隙１５内部を洗浄する。空隙１５内の洗浄が終了すると、乾燥機を用いてリンス溶剤を揮発させる。 [Etching agent removal process]
In the etching agent removing step, the etching agent remaining in the gap 15 formed in the sacrificial layer etching step is removed through the through hole 14. First, a rinsing solvent such as pure water or IPA (isopropanol) is filled into the gap 15 where the etching agent remains through the through-hole 14, and the inside of the gap 15 is cleaned with these rinsing solvents. When the cleaning in the gap 15 is completed, the rinse solvent is volatilized using a dryer.

なお、犠牲層エッチング工程において、ドライエッチング法によって犠牲層をエッチング除去した場合には、エッチング剤であるエッチングガスが空隙１５内から完全に排気されるように、真空排気を繰り返すようにすればよい。 In the sacrificial layer etching process, when the sacrificial layer is removed by dry etching, the vacuum evacuation may be repeated so that the etching gas as the etching agent is completely exhausted from the gap 15. .

〔保護膜形成工程〕
保護膜形成工程では、図２（ｆ）に示すように、第１および第２保護膜３１，３２を共振部１８を覆うように形成する。具体的には、ＣＶＤ法などにより上部電極１３の上面および側面，下部電極１２の下面および側面，貫通孔１４に露出する共振部１８の側面を覆い、一体的に形成する。ここで、貫通孔１４は、共振器本体１７における周縁端部側に形成されているので、貫通孔１４を流過して空隙１５内に進入してきたキャリアガスには流れが生じる。このキャリアガスの空隙１５内での流れによって、下部電極１２の下面側や、貫通孔１４の側面などにも効率よく成膜することができる。 [Protective film formation process]
In the protective film forming step, as shown in FIG. 2 (f), the first and second protective films 31 and 32 are formed so as to cover the resonance part 18. Specifically, the upper surface and the side surface of the upper electrode 13, the lower surface and the side surface of the lower electrode 12, and the side surface of the resonance part 18 exposed in the through hole 14 are integrally formed by CVD or the like. Here, since the through hole 14 is formed on the peripheral edge side of the resonator body 17, a flow is generated in the carrier gas that has flowed through the through hole 14 and entered the gap 15. By the flow of the carrier gas in the gap 15, the film can be efficiently formed on the lower surface side of the lower electrode 12, the side surface of the through hole 14, and the like.

以上のように、基板準備工程で基板１６表面上に犠牲層２１および共振器本体１７が積層された共振器形成用基板を準備し、貫通孔形成工程で共振器形成用基板を構成する共振器本体１７を、基板１６表面に直交する方向に、犠牲層２１の傾斜面まで貫通する貫通孔１４を形成し、犠牲層エッチング工程で貫通孔１４を介してエッチング剤によって第１犠牲層２１および第２犠牲層２２を除去して空隙１５を形成し、エッチング剤除去工程で空隙１５内に残留するエッチング剤を、貫通孔１４を介してリンス溶剤によって除去し、リンス溶剤を揮発乾燥させて、保護膜形成工程で共振部１８を覆う第１および第２保護膜３１，３２を形成することで、圧電共振器２を製造することができる。 As described above, the resonator forming substrate in which the sacrificial layer 21 and the resonator body 17 are laminated on the surface of the substrate 16 in the substrate preparing step is prepared, and the resonator forming the resonator forming substrate in the through hole forming step. A through hole 14 is formed through the main body 17 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 16 up to the inclined surface of the sacrificial layer 21. In the sacrificial layer etching step, the first sacrificial layer 21 and the first sacrificial layer 21 and the first sacrificial layer 21 are formed by the etching agent through the through hole 14. (2) The sacrificial layer 22 is removed to form the void 15, and the etching agent remaining in the void 15 in the etching agent removing step is removed by the rinsing solvent through the through hole 14, and the rinsing solvent is volatilized and dried to protect it. The piezoelectric resonator 2 can be manufactured by forming the first and second protective films 31 and 32 that cover the resonance portion 18 in the film forming process.

なお、図３に示すように、共振器本体１７の傾斜面が複数の傾斜面を有する構成とする場合には、基板準備工程において、犠牲層２１を材料の異なる２種類以上の層を積層させることで形成し、そのパターニング工程において、材料によるエッチング速度の違いを利用して、各層の側面の傾斜面の角度を異ならせればよい。 As shown in FIG. 3, in the case where the inclined surface of the resonator body 17 has a plurality of inclined surfaces, the sacrificial layer 21 is laminated with two or more different layers in the substrate preparation step. In the patterning step, the angle of the inclined surface on the side surface of each layer may be varied using the difference in the etching rate depending on the material.

さらに、図３に示すように、貫通孔１４を、第１および第２傾斜面１５ｃ、ｄを跨ぐように形成すると、以下のような利点があるため好ましい。 Further, as shown in FIG. 3, it is preferable to form the through hole 14 so as to straddle the first and second inclined surfaces 15 c and d because there are the following advantages.

基板１６表面とのなす角度が異なる傾斜面である犠牲層２１の傾斜面の境界部を含む領域まで貫通するように形成された貫通孔１４からは、境界部において干渉縞を視認することができる。すなわち、貫通孔１４が犠牲層２１に到達したときに干渉縞が顕在化される。これにより貫通孔１４の底面に現れる干渉縞を確認することによって、貫通孔１４が犠牲層２１まで到達したことを簡単に確認することができる。従来のように平坦部分に貫通孔１４を設けた場合、犠牲層に角度の異なる傾斜面がないため干渉縞が現れないか、現れたとしてもほとんど見えないため、貫通孔を目視や金属顕微鏡等により観察していても貫通孔１４が犠牲層まで到達する前後でほとんど状態が変わらない。そのため、従来は貫通孔１４が犠牲層まで到達したことを確認するには、大がかりな装置を用いたり、貫通孔１４が犠牲層に到達する際の条件出しを行う必要があるなど圧電共振器の製造工程が複雑化し生産性向上の妨げとなっていた。また貫通孔１４が犠牲層まで到達したか否かの確認作業を省いた場合や、貫通孔を形成する際の条件が変わった場合などは、貫通孔１４が犠牲層まで到達していない状態でこの後に続く犠牲層のエッチングを行うことがあり、この場合は、犠牲層がうまく除去されないといった問題や犠牲層を完全に除去するのに非常に時間がかるといった問題が生じることとなる。 Interference fringes can be visually recognized at the boundary portion from the through hole 14 formed so as to penetrate to the region including the boundary portion of the inclined surface of the sacrificial layer 21 which is an inclined surface having a different angle with the surface of the substrate 16. . That is, when the through hole 14 reaches the sacrificial layer 21, the interference fringe becomes obvious. Accordingly, it is possible to easily confirm that the through hole 14 has reached the sacrificial layer 21 by confirming the interference fringes appearing on the bottom surface of the through hole 14. When the through-hole 14 is provided in the flat portion as in the prior art, the sacrificial layer does not have inclined surfaces with different angles, so interference fringes do not appear, or even if they appear, the through-holes are visually observed or a metal microscope or the like. However, the state hardly changes before and after the through hole 14 reaches the sacrifice layer. Therefore, conventionally, in order to confirm that the through-hole 14 has reached the sacrificial layer, it is necessary to use a large-scale device or to determine the conditions when the through-hole 14 reaches the sacrificial layer. The manufacturing process was complicated and hindered productivity improvement. Further, when the confirmation work of whether or not the through hole 14 has reached the sacrificial layer is omitted, or when the conditions for forming the through hole are changed, the through hole 14 does not reach the sacrificial layer. In some cases, the sacrificial layer is subsequently etched. In this case, there arises a problem that the sacrificial layer is not removed well, and that it takes a very long time to completely remove the sacrificial layer.

これに対し貫通孔１４を、第１および第２傾斜面１５ｃ、ｄを跨ぐように形成すると、角度の異なる犠牲層２１の傾斜面の境界部を跨ぐ位置に貫通孔１４を設けるようにしたことで、貫通孔１４が犠牲層に到達した際に干渉縞を生じさせることができ、この干渉縞を利用することによって簡単かつ確実に貫通孔１４を第２犠牲層２１まで到達させることが可能となる。 On the other hand, when the through hole 14 is formed so as to straddle the first and second inclined surfaces 15c, d, the through hole 14 is provided at a position straddling the boundary portion of the inclined surface of the sacrificial layer 21 having different angles. Thus, when the through-hole 14 reaches the sacrificial layer, an interference fringe can be generated. By using this interference fringe, the through-hole 14 can reach the second sacrificial layer 21 easily and reliably. Become.

さらに境界部において顕在化する干渉縞は、犠牲層エッチング工程において、犠牲層エッチング終点をモニタする指標として利用することができる。このような干渉縞３２を検出する方法としては、目視でもよいし、金属顕微鏡などの光学検出装置を用いて検出することもできる。 Furthermore, the interference fringes that appear at the boundary can be used as an index for monitoring the sacrificial layer etching end point in the sacrificial layer etching step. As a method of detecting such interference fringes 32, visual observation may be used, or detection may be performed using an optical detection device such as a metal microscope.

なお、本願発明の圧電共振器は、上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。 The piezoelectric resonator of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、図１〜３では、貫通孔１４は、共振器本体17の傾斜面１５ｂに形成されている場合を例に説明したが、空隙平坦面１５ａに設けてもよい。また、空隙１５は、共振器本体１７が空隙平坦面１５ａを傾斜面１５ｂが持ち上げるよう支えて、基板１６に対して上に凸の形状を構成することで形成されている場合を例に説明したが、基板１６に凹部を設け、それを塞ぐように平坦な共振器本体１７を配置することで形成してもよいし、基板１６上にスペーサー等を介して平坦な共振器本体１７を配置することで形成してもよい。 For example, in FIGS. 1 to 3, the case where the through hole 14 is formed in the inclined surface 15 b of the resonator body 17 is described as an example, but the through hole 14 may be provided in the flat air surface 15 a. Further, the case has been described in which the gap 15 is formed by forming an upwardly convex shape with respect to the substrate 16 by supporting the resonator body 17 so that the inclined plane 15b lifts the gap flat surface 15a. However, it may be formed by providing a concave portion in the substrate 16 and disposing the flat resonator body 17 so as to close it, or disposing the flat resonator body 17 on the substrate 16 via a spacer or the like. You may form by.

また、図１，図２，図４では、貫通孔１４は、基板１６の表面と直交する方向に形成された例を用いて説明したが、貫通孔１４は空隙１５と共振器本体１７の上面とが連通するように設けられていればよく、貫通孔１４の形状や角度は適宜自由に設定できる。 1, 2, and 4, the through hole 14 has been described using an example in which the through hole 14 is formed in a direction orthogonal to the surface of the substrate 16, but the through hole 14 has the air gap 15 and the upper surface of the resonator body 17. And the shape and angle of the through-hole 14 can be freely set as appropriate.

また、図４において、犠牲層２１上に下部電極１２を成膜するための下地層を設けてもよい。その場合には、第２保護膜３２と下部電極１２との間に下地層が介在していてもよい。 In FIG. 4, a base layer for forming the lower electrode 12 may be provided on the sacrificial layer 21. In that case, an underlayer may be interposed between the second protective film 32 and the lower electrode 12.

本発明の実施の一形態である圧電共振器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric resonator which is one Embodiment of this invention. 本発明の実施のほかの形態である圧電共振器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric resonator which is the other form of implementation of this invention. 本発明の実施のさらにほかの形態である圧電共振器の構成を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the structure of the piezoelectric resonator which is other form of implementation of this invention. 本発明の実施の一形態である圧電共振器１の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the piezoelectric resonator 1 which is one Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１圧電共振器
１１圧電膜
１２下部電極
１３上部電極
１４貫通孔
１５空隙
１５ａ空隙平坦面
１５ｂ傾斜面
１５ｃ第１空隙傾斜面
１５ｄ第２空隙傾斜面
１６基板
１７共振器本体
１８共振部
２１犠牲層
３１第１保護膜
３２第２保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric resonator 11 Piezoelectric film 12 Lower electrode 13 Upper electrode 14 Through-hole 15 Air gap 15a Air gap flat surface 15b Inclined surface 15c First air gap inclined surface 15d Second air gap inclined surface 16 Substrate 17 Resonator body 18 Resonant portion 21 Sacrificial layer 31 First protective film 32 Second protective film

Claims

A substrate,
A piezoelectric film; an upper electrode at least partially laminated on one surface in the thickness direction of the piezoelectric film; and a lower electrode laminated at least partially on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric film. A resonator body disposed on the surface in the thickness direction of the substrate so as to form a gap with the substrate;
A first protective film covering a surface of the upper electrode opposite to the surface in contact with the piezoelectric film;
A second protective film made of the same material as the first protective film and covering the surface of the lower electrode opposite to the surface in contact with the piezoelectric film;
A piezoelectric resonator comprising :
The inner wall surface of the portion facing the air gap at the peripheral edge of the resonator body is an inclined surface having an acute angle with one surface in the thickness direction of the substrate, and the inclined surface of the inner wall surface includes the inclined surface. A through hole leading to the gap is provided,
The first protective film and the second protective film are piezoelectric resonators that are integrally formed by extending to a surface of the resonator body that is exposed in the through hole and connected to each other .

2. The piezoelectric resonator according to claim 1 , wherein an angle formed between the inclined surface and one surface in the thickness direction of the substrate is 1.14 ° or more and 56.3 ° or less .

3. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the substrate is made of silicon or gallium arsenide .

The inclined surface, the piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the angle between the substrate thickness direction one surface of and a different first inclined surface and the second inclined surface.

A substrate,
A piezoelectric film; an upper electrode at least partially laminated on one surface in the thickness direction of the piezoelectric film; and a lower electrode laminated at least partially on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric film. A resonator body disposed on the surface in the thickness direction of the substrate so as to form a gap with the substrate;
A first protective film covering a surface of the upper electrode opposite to the surface in contact with the piezoelectric film;
A second protective film made of the same material as the first protective film and covering the surface of the lower electrode opposite to the surface in contact with the piezoelectric film;
A piezoelectric resonator comprising:
The inner wall surface of the portion facing the air gap at the peripheral edge of the resonator body is an inclined surface having an acute angle with one surface in the thickness direction of the substrate, and the inclined surface of the inner wall surface includes the inclined surface. A through hole leading to the gap is provided,
The inclined surface has a first inclined surface and a second inclined surface having different angles with the surface in the thickness direction of the substrate,
The through hole pressure electric resonator that is formed so as to straddle the boundary between the first inclined surface and the second inclined surface.

The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the first protective film and the second protective film are made of silicon oxide.