近年来的无线中心技术得到飞跃性的发展，尤其持续进行以高速 传输为目的的开发。信息传递量的增大和频率进一步高频化，对于高 频通信装置来说，小型化、重量轻的要求更加强烈。无线装置一般大 致分为对高频(RF)进行处理的RF前端部，以及进行数字信号处理 的基带(BB)部。其中，BB部是以数字信号处理方式来进行信号的 调制/解调的部分，难以由LSI芯片构成，包含了发送器和滤波器等 许多无源部件的复杂结构。以往，作为移动通信装置中的RF和IF滤 波器，一般使用弹性表面波(SAW)元件。但是，SAW元件的谐振频 率具有与梳型电极间距离成反比的关系，在超过1GHz的频率中，梳 型电极间距离小于等于1μm，近年来，难以应对需求的利用高频的高 频化。此外，为了使用LiTaO3等特殊的基板而基本上是单独部件，在 小型化上也存在难点。
取代SAW元件，作为近年来密切关注的谐振器，有利用了压电薄 膜的厚度方向的纵振动模的薄膜压电谐振器(FBAR)。这种薄膜压电 谐振器也被称为体超声波(BAW)元件等。在这种薄膜压电谐振器中， 谐振频率由压电体的音速和膜厚确定，通常1～2μm的膜厚时为2GHz， 而0.4-0.8μm的膜厚时对应为5GHz，可达到数十GHz的高频。此外， 比较容易形成在Si基板上，还具有对于小型化要求的优点。
以往，具有代表性的薄膜压电谐振器的结构公开于专利文献1。 如该专利文献1公开的那样，薄膜压电谐振器用以下那样的工序来制 造。首先，在Si基板上通过各向异性腐蚀而形成凹陷，接着，在基 板上形成容易腐蚀的牺牲层，例如掺杂了硼和磷的硅酸盐玻璃 (BPSG)。然后，牺牲层被平坦地研磨，直至在其表面上露出Si基板， 通过这种平坦研磨，在Si基板上的凹陷中残存牺牲层，而就其周边 来说，Si基板面露出。在残存牺牲层上顺序地淀积下部电极、压电 膜、上部电极，然后开通直达牺牲层的孔，通过选择腐蚀而除去牺牲 层并形成空腔。通过这样的工序来完成薄膜压电谐振器。
[专利文献1]日本特开2000-69594号公报
在形成专利文献1中公开的薄膜压电谐振器的情况下，例如在形 成了牺牲层的基板上形成下部电极，而且在其上部形成压电体膜后， 加工成期望的面积，并形成上部电极的方法是普通的方法。此时，需 要在压电体形成后采用使用了氢氧化钾(KOH)溶液、氢氧化四甲铵 (TMAH)等溶液的湿法腐蚀和干法腐蚀，例如反应性离子腐蚀(RIE) 等加工法，形成下部电极取出部。作为压电体，一般采用氮化铝(AlN) 或氧化锌(ZnO)，特别是广泛采用与半导体工序的匹配良好的AlN。 这些方法的无论哪个方法，都存在腐蚀速度慢，并且在进行加工而形 成下部电极取出部时难以取得与下部电极的充分的腐蚀选择比的问 题。这样，在选择比不充分的情况下，考虑到表面均匀性等而不得不 进行过腐蚀，由此，引起元件区域的一部分或遍及整体因下部电极的 膜厚减少造成的串联电阻上升、表面粗糙和变质造成的接触电阻上 升。
就薄膜压电谐振器的谐振特性来说，有压电性的强度指标即电气 机械耦合系数kt 2和表示谐振的锐度的Q值。而且关于Q值，有电气 性阻抗极小的谐振点上的Q值，以及电气性的阻抗极大的反谐振点上 的Q值。在将谐振器组合而构成滤波器的情况下，滤波器的频带宽度 与电气机械耦合系数kt 2成正比，频带内的插入损失与用电气机械耦 合系数kt 2和Q值之积表示的性能指数成反比。电气机械耦合系数kt 2 是材料固有的值，如果提高结晶的纯度、控制向分极方向的结晶取向 性而可实现期望的频带宽度，则不需要增大电气机械耦合系数kt 2。 因此，为了尽可能减少插入损失而需要提高Q值。
对谐振的Q值产生影响的因素有压电体的弹性损失、电极的弹性 损失、电极的串联电阻，另一方面，对反谐振的Q值产生影响的因素 有压电体的弹性损失、电极的弹性损失、基板的电导、压电体的介电 损耗。根据发明人对实验数据的解析，谐振的Q值的起源，下部电极 的串联电阻占有最大的比例，另一方面，关于反谐振点的Q值，压电 体的弹性损失是支配性的。根据这些研究，判明上述那样的腐蚀不适 合造成下部电极的串联电阻增大会引起谐振点的Q值恶化，并对薄膜 压电谐振器的特性产生极大的影响。而且，在腐蚀进一步过剩的情况 下，还有引起断线的危险。
为了改善这种过腐蚀造成的不适状况，可采取在下部电极上选择 与压电体腐蚀选择比相当的材料的方法、将下部电极材料的膜厚加厚 而获取对腐蚀的余量的方法、降低腐蚀速度而容易检测终点的方法 等。
但是，如果在对材料物性的要求中包含下部电极的腐蚀选择比充 分，则从电阻值、低弹性损失(内部摩擦)等的匹配来看，存在作为 材料的选择分支变窄的问题。此外，电极的厚度对谐振特性本身影响 大，各个电极材料具有最合适膜厚。在最合适膜厚以外时引起谐振频 率的偏移，同时引起压电性的强度指标即电气机械耦合系数kt 2的降 低、表示谐振的锐度的Q值的恶化等，所以在为了获得对于过腐蚀的 余量而增厚膜厚上有限制。而且，如果为了检测终点而降低腐蚀速度， 则每一次的加工时间变长，存在导致生产率下降的问题。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种薄膜压电谐振器及其 制造方法，电气机械耦合系数kt 2和Q值同时增大，并且下部电极的 膜厚控制容易。
为了实现上述目的，本发明的第1特征在于，提供一种薄膜压电 谐振器，它包括：(1)基板，包括空腔；(2)下部电极，面对该基板， 在空腔之上，下部电极的一部分被保持在基本上；(3)压电体，配置 在下部电极上，以使其在以平面看的图形上，在自身占有的区域的内 部包含所有下部电极；(4)上部电极，在该压电体上；(5)中继电极， 在基板和压电体之间，在以平面看的图形上，中继电极的一部分位于 压电体的占有区域的边界，并且在占有区域的内部与下部电极连接； 以及(6)下部电极布线，从占有区域的边界延长到外部，并且连接 到中继电极，该薄膜压电谐振器利用压电体的厚度方向的体振动。
本发明的第2特征在于，提供一种薄膜压电谐振器，它包括：(1) 半导体基板，包括空腔；(2)下部电极，面对该半导体基板，在空腔 上，下部电极的一部分被机械地保持在半导体基板上；(3)压电体， 以在以平面看的图形上、按与下部电极同一形状同一尺寸配置在下部 电极上；(4)上部电极，在该压电体上；(5)中继电极，埋入在半导 体基板的表面中，在以平面看的图形上，中继电极的一部分位于压电 体的占有区域的边界，并且位于占有区域的内部，由与下部电极连接 的半导体基板相比电阻率低的半导体区域构成；以及(6)下部电极 布线，连接到中继电极，该薄膜压电谐振器利用压电体的厚度方向的 体振动。
本发明的第3特征在于，提供一种薄膜压电谐振器的制造方法， 该方法包括：(1)在基板上形成中继电极的工序；(2)在基板上形成 被连接到中继电极的下部电极的工序；(3)在以平面看的图形上，压 电体占有的区域的边界横切中继电极，并且在占有区域的内部中包含 所有下部电极而在中继电极和下部电极之上形成压电体的工序；(4) 在压电体上形成上部电极的工序；以及(5)形成被连接到从占有区 域的边界延长到外部的中继电极的下部电极布线的工序。
本发明的第4特征在于，提供一种薄膜压电谐振器的制造方法， 该方法包括：(1)在半导体基板的表面中，埋入由电阻率比该半导体 基板低的半导体区域构成的中继电极的工序；(2)在半导体基板的整 个上表面中包含中继电极并形成下部电极用金属膜的工序；(3)在下 部电极的整个上表面中形成压电体用绝缘膜的工序；(4)使用同一腐 蚀掩模，一并加工压电体用绝缘膜和下部电极用金属膜，并在以平面 看的图形上，形成同一形状同一尺寸的下部电极和压电体的工序； (5)在压电体上形成上部电极的工序；以及(6)形成被连接到中继 电极的下部电极布线的工序。
本发明的效果如下：
根据本发明，提供一种薄膜压电谐振器及其制造方法，电气机械 耦合系数kt 2和Q值同时增大，并且下部电极的膜厚控制容易。
附图说明
图1(a)是说明本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器的概略 结构的示意平面图，图1(b)是从图1(a)的A-A方向观察的剖面 图。
图2是概略地说明本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器的制造 方法的示意性的工序剖面图。
图3是说明本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器的概略结构的 示意性的剖面图。
图4是说明比较例的薄膜压电谐振器的概略结构的示意性的剖 面图。
图5是概略地说明图4所示的薄膜压电谐振器的制造方法的示意 性的工序剖面图。
图6是表示使用了第1实施方式的薄膜压电谐振器的高频滤波器 电路的电路图。
图7是表示使用了第1实施方式的薄膜压电谐振器的可变电压振 荡器(VCO)的电路图。
图8是表示将图6所示的微机械滤波器作为高频(RF)滤波器和 中频(IF)滤波器而具有的携带型信息终端的接收电路的方框图。
图9是表示将图6所示的微机械滤波器作为高频(RF)滤波器和 中频(IF)滤波器而具有的携带型信息终端的发送电路的方框图。
图10是说明本发明第2实施方式的薄膜压电谐振器的概略结构 的示意性的剖面图。
图11是概略地说明本发明第2实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法的示意性的工序剖面图。
图12说明本发明第3实施方式的薄膜压电谐振器的概略结构的 示意性的剖面图。
图13是概略地说明本发明第3实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法的示意性的工序剖面图。
图14说明本发明第4实施方式的薄膜压电谐振器的概略结构的 示意性的剖面图。
图15是概略地说明本发明第4实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法的示意性的工序剖面图。
图16(a)是说明本发明第5实施方式的薄膜压电谐振器的概略 结构的示意性的平面图，图16(b)是从图16(a)的A-A方向观察 的剖面图。
图17是概略地说明本发明第5实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法的示意性的工序剖面图。
图18(a)是说明本发明第5实施方式的变形例(第1变形例) 的薄膜压电谐振器的概略结构的示意性的平面图，图18(b)是从图 18(a)的A-A方向观察的剖面图。
图19是表示使用了第5实施方式的薄膜压电谐振器的高频滤波 器电路的电路图。
图20是图19所示的高频滤波器电路的实际的平面图形的构成 例。
图21是说明本发明第5实施方式的另一变形例(第2变形例) 的薄膜压电谐振器的概略结构的示意性的剖面图。
图22是说明本发明第6实施方式的薄膜压电谐振器的概略结构 的示意性的剖面图。
图23是概略地说明本发明第6实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法的示意性的工序剖面图。
图24是图19所示的高频滤波器电路的实际的平面图形的另一构 成例。
图25是从图24的B-B方向观察的剖面图。
图26是图19所示的高频滤波器电路的实际的平面图形的又一构 成例。
图27是从图26的C-C方向观察的剖面图。

作为薄膜压电谐振器中的电极材料，根据电阻率值、弹性常数、 密度等材料常数来选择。特别是在用作下部电极的情况下，由于作为 对在下部电极的上部淀积的压电体的取向产生影响的衬底膜，所以下 部电极材料的结晶类、优先取向面和其取向性等也成为选择条件。因 此，一般来说，钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、钌(Ru)、铑 (Rh)、钯(Pd)、铱(Ir)、铂(Pt)等材料被用作下部电极。
在本发明人的实验研究中，可知在这些下部电极材料中，Al和 Ti在湿法腐蚀/干法腐蚀的任何一种方法中与压电体的腐蚀选择比 小，制造上的余量非常低。例如，在以Al作为下部电极，在压电体 上采用AlN的情况下，氯类的干法腐蚀中的选择比(AlN腐蚀速度/Al 腐蚀速度)为0.5左右。在发生了过腐蚀的情况下，导致下部电极的 串联电阻增大，Q值恶化，所以需要使下部电极的自然损耗为最小限 度，在选择比减小到0.5以下的情况下，难以充分获得相对于腐蚀的 终点检测灵敏度的变动和欠腐蚀(underetch)的余量，制造上的余 量非常窄。例如，在将厚度2μm的AlN膜用作压电体的情况下，从腐 蚀终点检测至停止数秒的误差下下部电极的Al膜厚变为1/2，下部 电极的电阻增加2倍以上。
此外，W、Mo、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等，尽管取得与压电体某种 程度的腐蚀选择比，但由于比重大，所以需要使下部电极的膜厚变薄 到小于等于数百nm。特别是在形成使用频率区域高的谐振器的情况 下，判明了因局部的过腐蚀造成的下部电极的串联电阻增加而使谐振 特性恶化等制造上的余量非常窄。例如，在采用Mo膜用作下部电极 的情况下，在使用频率大于等于5G时，Mo的下部电极的膜厚小于等 于100nm，同样在从腐蚀终点检测至停止的微小误差下，发现Q值的 恶化。
本发明人对于在压电体即AlN或ZnO的加工时不引起下部电极的 电阻上升的加工条件或元件结构，在大范围中重复进行实验的研究的 结果，发现了以下事实：通过在将下部电极连接到外部布线的引出部 中形成导电薄膜构成的中继电极，制造上的余量扩大，并且将薄膜压 电谐振器的特性飞跃性地改善。
根据这种方法，将与压电体加工选择比大的导电材料作为中继电 极来形成就可以，对于下部电极，不需要考虑对于材料和膜厚的工序 余量的限制。此外，由于中继电极的膜厚与谐振器特性没有直接关系 而可加厚，所以考虑电阻率值和加工选择比等情况下的材料选择范围 也扩宽。此外，加工条件的变动等、对于工序的不稳定性的余量也扩 宽，制造上的优点突出。
此外，本发明人发现以下事实：在中继电极具有特定的取向方位 的情况下，工序余量进一步扩宽。AlN或ZnO具有纤维矿型结构，但 压电体自身的取向性因作为衬底的膜的取向方位也受到影响。即使压 电体在中继电极的上部进行取向的情况下，在下部电极上和中继电极 上的取向性上没有大的差，压电体的粒径也比较一致，压电体的膜质 量均匀性提高。在压电体的膜质量不均匀的情况下，因残留应力的影 响，产生压电体的边界部的损伤、或发生膜剥落等不适状况的概率大。
下面，参照附图，说明本发明的第1～第6实施方式。在以下的 附图的记载中，对相同或类似的部分附以相同或类似的标号。但是， 附图是示意性的，应该注意到厚度和片面尺寸的关系、各层的厚度的 比率与实际情况有所不同。因此，具体的厚度和尺寸应参照以下的说 明来判断。此外，不用说，在附图相互之间中也包含相互尺寸的关系 和比率有所不同的部分。此外，在以下所示的第1～第6实施方式例 示了将本发明的技术思想具体化的装置和方法，本发明的技术思想没 有将结构部件的材质、形成、结构、配置等特定于下述实施方式。本 发明的技术思想可在权利要求的范围内施加各种变更。
(第1实施方式)
如图1所示，本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器包括：(1) 基板11；(2)下部电极(14)，面对该基板11一部分为空心状态并 被机械地保持；(3)压电体15，配置在下部电极14上，以使其在平 面图形上，在自身占有的区域的内部包含所有下部电极14；(4)上 部电极16，在该压电体15上；(5)中继电极13，在基板11和压电 体15之间，在平面图形上，位于压电体15的占有区域的边界，并且 在占有区域的内部与下部电极14连接；(6)下部电极布线17，从占 有区域的边界延长到外部，连接到中继电极13。而且，利用压电体 15的厚度方向的体振动。
本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器(FBAR)还包括绝缘膜 12，绝缘膜12位于基板11和中继电极13之间。
在图1(a)所示的平面图形中，压电体15的占有区域的边界横 切中继电极13的上方，从压电体15的边界(端部)的末端中继电极 13的一部分延长到压电体15的占有区域的外部。
中继电极13的剖面为图1(b)所示的梯形形状，而平面形状如 图1(a)所示为条状，条的长度具有比下部电极布线17的布线宽度 宽的尺寸。下部电极14的单侧端部形成于中继电极13的上部，将下 部电极14和中继电极13电连接。上部电极16具有与下部电极布线 17大致相等的布线宽度，但下部电极14的布线宽度具有比中继电极 13的条的长度稍长的尺寸。
而且，从基板11的背面朝向基板11表面，具有使下部电极14 的底部露出的空腔(空洞)18。如图1(a)所示，在平面图形上， 空腔18占有的区域被容纳在下部电极14占有的区域的内部。而且， 如图1(a)所示，在平面图形上，下部电极14占有的区域容纳在压 电体15的占有区域的内部。图1所示的薄膜压电谐振器利用压电体 15的厚度方向的体振动，所以可通过调整压电体15和下部电极14 的厚度来决定谐振振动数。
第1实施方式的薄膜压电谐振器的中继电极13具有(110)取向 的bcc结构、(111)取向的fcc结构、或(0001)方位的hcp结构。
构成(110)取向的bcc结构的金属材料的例子有Ta、Mo、W等。 构成(111)取向的fcc结构的金属材料的例子有Cu、Ir、Pt等。构 成(0001)方位的hcp结构的金属材料的例子有Ti、Ru等。而且， 作为中继电极13的材料，也可以采用W-Ta合金(Ta：0.01～0.5摩 尔比)、Mo-Ta合金(Ta：0.01～0.5摩尔比)、W-Ti合金(Ti：0.01～0.3 摩尔比)、Mo-Ti合金(Ti：0.01～0.3摩尔比)、Ti-W合金(W：0.01～0.1 摩尔比)、Ti-Mo合金(Mo：0.01～0.1摩尔比)、Pt-Ir合金(Ir： 0.01～0.99摩尔比)等合金。W-Ta合金和Mo-Ta合金为(110)取向 的bcc结构，Pt-Ir合金为(111)取向的fcc结构，W-Ti合金、Mo-Ti 合金、Ti-W合金、Ti-Mo合金等Ti合金为(0001)方位的hcp结构。 但是，也可以是完全不组合结晶的混晶状态。此外，主要用作粘结层 的衬底层，使用Ti、TiN，而且也可以采用这些金属或合金。
第1实施方式的薄膜压电谐振器的中继电极13具有与上述那样 的六方晶类的梳型结构的(0001)方位的匹配性良好的特定取向方位。 因此，作为压电体15，如果采用梳型结构的AlN或ZnO，则压电体 15的取向性也因作为衬底的中继电极13的取向方位而受到影响。AlN 或ZnO等六方晶类的结晶本来具有容易c轴取向的性质，而通过使中 继电极13的取向为(110)取向bcc结构、(111)取向fcc结构、或 (0001)方位hcp结构，从而容易使压电体15在c轴、即(0001) 方向上单一取向。即，在第1实施方式的薄膜压电谐振器中，压电体 15的取向方位和中继电极13的取向方位沿着同一方向。
通过压电体15的分极轴(取向方位)与c轴方向一致，容易确 保作为压电体15的电气机械耦合系数kt 2和Q值。即使压电体15在 中继电极13的上部也取向的情况下，在下部电极14和中继电极13 上的取向性上也没有大的差，压电体15的粒径也比较一致，压电体 15的膜质量均匀性提高。在压电体15不是均匀质量的情况下，因残 留应力的影响，压电体15的边界部发生损伤(裂纹)或剥落等不适 情况发生的概率增大。
作为第1实施方式的薄膜压电谐振器的中继电极13的材料，包 含了从上述Ta、Mo、W、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Ir、Ru、Pt中选择的 至少一种的金属膜，在考虑到电阻率值和加工时的腐蚀选择比的情况 下是较好的材料。
而且，从压电体15的膜质量均匀化的观点来看，期望中继电极 13的端部的锥形角小于等于45°，小于等于30°更好。在锥形角大于 等于45°时，在中继电极13的端部斜面中，在压电体15中产生取向 方位的斜率有所不同的粒界，而且有损伤等的发生率升高的可能性。 但是，如果中继电极13的端部的锥形角小于等于10°，则中继电极 13占有的占有面积相对增大，由于面积效率下降，所以不适合小型 化的目的。
例如，在使用膜厚500nm的Mo膜，形成中继电极13的情况下， X线衍射造成的Mo(110)取向半值宽度(摇摆曲线半值宽度)为2°， Mo膜的中继电极13呈现强的(110)取向性。而且，中继电极13端 面的锥形角度通过化学干法腐蚀(CDE)而达到20°。其结果，Mo膜 的中继电极13呈现出具有强的(110)取向性。对在这种膜厚500nm 的Mo膜的中继电极13和膜厚300nm的Al膜构成的下部电极14上形 成厚度2μm的AlN膜构成的压电体15，在压电体15上形成膜厚300nm 的Al膜构成的上部电极16，在中继电极13中形成膜厚300nm的Al 膜构成的下部电极布线17的薄膜压电谐振器的谐振特性，用矢量网 络分析器评价的结果，谐振频率为2.0GHz，电气机械耦合系数kt 2为 6.5％，Q值在谐振点为900，在反谐振点为800，具有非常良好的特 性。
用图2说明本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法。 再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含其变 形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，准备Si(100)基板等基板11。在该基板上通过热 氧化法等形成绝缘膜12。进而，在绝缘膜12上，用RF磁控管溅射 等来形成膜厚200～800nm、更好是400～600nm的包含了从Ta、Mo、W、 Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Ir、Ru、Pt中选择出至少一种的金属膜。然 后，通过光刻和采用氟类气体的化学干法腐蚀(CDE)法进行构图， 形成如图2(a)所示的剖面形状的中继电极13。中继电极13的平面 形状例如为图1(a)所示的条状的图形就可以。
(2)接着，用RF磁控管溅射等，将膜厚150～600nm、更好是 250～350nm的Al膜等金属膜淀积在绝缘膜12和中继电极13上。然 后，进行光刻和反应性离子腐蚀(RIE)的构图，如图2(b)所示那 样形成下部电极14的图形。在中继电极13为Mo膜，下部电极14为 Al膜的情况下，也可以使用氯化类气体，以RIE方式构图下部电极 14。此时，下部电极14的单侧端部形成在中继电极13的上部，下部 电极14和中继电极13被电连接。
(3)然后，如图2(c)所示，通过RF磁控管溅射法等在下部 电极14和中继电极13上淀积厚度0.5～3μm的梳型结构的压电体材料 膜。压电体材料膜的厚度因谐振频率而有所不同，如果压电体材料膜 为AlN并且谐振频率达到2.0GHz左右，则厚度2μm左右就可以。然 后，通过光刻和RIE，如图2(d)所示，对AlN膜进行构图并形成压 电体15。在压电体处理膜为AlN，中继电极13为Mo的情况下，可以 使用氯化类气体，通过RIE而选择性腐蚀AlN膜，中继电极13具有 作为腐蚀抑制层的功能。AlN膜的构图以压电体15的一个端部位于 中继电极13之上进行构图，从压电体15的端部的末端露出中继电极 13的一部分。即使是Mo以外，作为中继电极13，如果采用W、Ru、 Rh、Pd、Ir、Pt等材料，则获得与压电体材料膜某种程度的腐蚀选 择比，中继电极13具有作为压电体15的构图中的腐蚀抑制层的功能。
(4)接着，在包含了压电体15、露出的中继电极13和绝缘膜 12之上的整个面上淀积150～600nm、更好是250～350nm的金属膜后， 通过光刻和选择腐蚀，如图2(d)所示，形成上部电极16和下部电 极布线17。如果金属膜为Al膜，压电体15为AlN膜，中继电极13 为Mo，则通过非氧化性的酸、例如盐酸的湿法腐蚀，形成上部电极 16和下部电极布线17就可以。下部电极布线17与从压电体15的端 部的末端露出的中继电极13电连接。
(5)然后，通过将基板11研磨至厚度100～300nm、更好为 150～250nm，例如达到200nm厚度来进行厚度调整。然后，对基板11 的背面进行光刻并形成腐蚀掩模。在基板11为Si基板的情况下，使 用氟类气体，通过RIE从背面腐蚀基板11，如图2(e)所示，形成 空腔18p。然后，如果同时采用湿法腐蚀和使用了氟化物类的气体的 RIE来除去在空腔18p的底部残留的绝缘膜12，则完成图1(b)所 示的剖面结构。
图3是本发明第1实施方式的变形例的薄膜压电谐振器，与图1 相同的方面是包括：基板11；形成在该基板11上的绝缘膜12；在该 绝缘膜12上形成的下部电极14和中继电极13；在该下部电极14和 中继电极13之上形成的压电体15；在该压电体15上形成的上部电 极16；以及与中继电极13电连接的下部电极布线17。但是，与图1 所示的结构的不同点在于，非晶金属层(非结晶金属层)形成在下部 电极14之下。作为非晶金属层37，可以使用厚度5～100nm、更好是 15～30nm左右的Ta-Al合金膜和TiB2膜等。即，通过在下部电极14 和绝缘膜12之间形成非晶金属层37，在其上形成的AlN膜的c轴取 向性极大地提高，相对于没有形成非晶金属层37的情况来说，可以 提高薄膜压电谐振器的性能即电气机械耦合系数kt 2和Q值。例如， 可以使用Ta和Al靶及氩气，基板温度为室温，用RF磁控管溅射等 来淀积Ta-Al合金膜。使用八氟环丁烷(C4F8)等氟类气体作为腐蚀 气体，可用RIE方式选择性腐蚀Ta-Al合金膜。
第1实施方式的变形例的薄膜压电谐振器的中继电极13的剖面， 在是图3所示的梯形形状方面与图1所示的结构相同，平面形状也是 图1(a)所示的条状。下部电极14的单侧端部形成于中继电极13 的上部，下部电极14和中继电极13被电连接。而且，从基板11的 背面朝向基板11的表面，包括将下部电极14的底部露出的空腔(空 洞)18。
在图3所示的第1实施方式的变形例的薄膜压电谐振器中，在下 部电极14之下设置非晶金属层37，形成与下部电极14的两层结构。 例如，在下部电极14为Al膜，非晶金属层37为Ta-Al合金膜的情 况下，Ta-Al合金膜的比重比Al膜大，而且因两层结构还使膜厚增 加，阻碍了的高频特性的提高，所以如果选择性地除去在空腔18的 底部露出的非晶金属层37，则高频特性进一步提高。
图4表示作为本发明第1实施方式的薄膜压电谐振器的比较例， 没有中继电极13的结构。即，图4所示的比较例的薄膜压电谐振器 具有以下结构：在膜厚300nm的Al膜构成的下部电极14c之上形成 厚度2μm的AlN膜构成的压电体15，在压电体15之上形成膜厚300nm 的Al膜构成的上部电极16，在下部电极14c上直接连接膜厚300nm 的Al膜构成的下部电极布线17c。
第1实施方式的比较例的薄膜压电谐振器，在图4的B部中，因 过腐蚀或后腐蚀(after corrosion)而产生断线。这些不良的发生 率达到整体的40％左右。此外，即使是没有断线的情况，下部电极14c 的串联电阻也因过腐蚀而增大。
在用矢量网络分析器来评价上述尺寸的第1实施方式的比较例 的薄膜压电谐振器的谐振特性时，谐振频率为2.0GHz，电气机械耦 合系数kt 2为5.5％，但Q值在谐振点上为150，在反谐振点上恶化为 100。此外，通过拟合法(fitting)求出的谐振器的下部电极14c的 串联电阻都大于等于15Ω。
用图5来说明第1实施方式的比较例的薄膜压电谐振器的制造方 法。首先，如图5(a)所示，在形成了热氧化膜构成的绝缘膜12的 Si(100)基板11上，用RF磁控管溅射等来形成膜厚300nm的Al膜， 通过光刻和使用氯化物类气体的RIE来进行构图，如图5(b)所示， 形成下部电极14c。然后，通过RF磁控管溅射法等形成2μm的作为 压电体15的AlN，通过光刻和使用氯化物类气体的RIE，如图5(c) 所示，形成压电体15。此时，AlN被腐蚀，为了在下部电极14c的 Al膜刚露出之后结束腐蚀，进行基于等离子体分光的终点检测，防 止下部电极14c的过腐蚀。接着，在形成300nm的Al膜后，通过光 刻和酸、例如硝酸(HNO3)、醋酸(CH3COOH)、磷酸(H3PO4)的混合酸 的湿法腐蚀，如图5(d)所示，形成上部电极16和下部电极布线17c。 然后，将Si基板11研磨到200nm厚度，在背面通过光刻而形成腐蚀 掩模，通过使用氟化物类的气体的RIE而选择性腐蚀Si基板11，形 成图5(e)所示的空腔18p。然后，如果同时使用湿法腐蚀和使用了 氟化物类的气体的RIE来除去在空腔18p的底部露出的绝缘膜12， 则完成图4所示的第1实施方式的比较例的薄膜压电谐振器。
如可从图5所示的比较例的薄膜压电谐振器的制造方法理解那 样，根据图2所示的第1实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，作 为中继电极13，通过采用W、Mo、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等材料，可 以确保与压电体材料膜某种程度的腐蚀选择比，所以中继电极13具 有在压电体15的构图中的相对于下部电极14的间接性的腐蚀抑制层 的功能。因此，下部电极14没有因过腐蚀而变薄，没有因欠腐蚀而 发生断线。此外，还可以防止下部电极14因过腐蚀，其串联电阻比 设计值增大，容易获得GHz频带中的良好高频特性。
根据第1实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，将与压电体 15的加工选择比大的导电材料作为中继电极13来形成就可以，对于 下部电极14，不需要考虑了对材料和膜厚的工艺余量的限制。此外， 中继电极13的膜厚与薄膜压电谐振器的特性没有直接关系而可加 厚，考虑电阻率值和加工选择比等情况下的材料选择范围也扩大了。 此外，对加工条件的变动等工艺的不稳定性的余量也扩大，制造上的 优点突出。
图6表示利用了第1实施方式的薄膜压电谐振器的微机械滤波器 的例子。图6所示的梯形滤波器41以将四个薄膜压电谐振器F1、F2、 F3、F4被串并联连接那样排列构成。图6所示的梯形滤波器41的实际 结构可获得各种布局结构。例如，可在同一基板上整体地构成，以在 图6的输入端口Pin的一个端子(图6中上侧的端子)和另一个端子 (图6中下侧的端子)上，分别连接薄膜压电谐振器F4的上部电极 16和下部电极布线17，在薄膜压电谐振器F4的上部电极16上连接薄 膜压电谐振器F3的上部电极16，在薄膜压电谐振器F3的下部电极布 线17上连接薄膜压电谐振器F1和F2的各自的上部电极16。
此外，第1实施方式的薄膜压电谐振器如图7所示可以与可变电 容器C2和放大器105组合而用于移动通信机的电压控制振荡器 (VCO)。即，在图7中，在可变电容器C2和固定电容器C1上，分别 连接薄膜压电谐振器101的上部电极16和下部电极布线17，在薄膜 压电谐振器101的上部电极16上还连接电阻R2的一个端子。在电阻 R2的另一个端子和薄膜压电谐振器101的下部电极布线17之间，连 接放大器105和反馈电阻R1的并联电路。在放大器105的输入端子 上，通过反馈电阻R1将放大器105的输出端子的信号正反馈，并以 薄膜压电谐振器101的谐振频率发送。可变电容器C2用可变电容二 极管(变容二极管)构成也可以，利用可变电容器C2振荡频率的调 整。可以在同一基板上单片地构成图7所示的可变电容器C2、固定 电容器C1、薄膜压电谐振器101、电阻R2、R1和放大器105，也可 以混合地集成化。
图8表示将图6所示的微机械滤波器作为高频(RF)滤波器41 和中频(IF)滤波器42而配置的携带型信息终端的接收电路。
图8所示的携带型信息终端的接收电路，作为RF前端部，包括 图6所示的基于微机械滤波器的RF滤波器41、连接到RF滤波器41 的混合器48、连接到混合器48的本机振荡器49。混合器48将RF滤 波器41输出的RF信号和本机振荡器49输出的RF信号进行混合，例 如生成200MHz～500MHz的中频(IF)信号。在RF滤波器41中通过天 线开关47，第1天线45和第2天线46连接。在图8中，将两根的 第1天线45和第2天线46连接，但这是例示，天线的根数不限于两 根。
由混合器48混合的第1天线45和第2天线46接收的RF信号和 本机振荡器49输出的RF信号，通过图6所示的微机械滤波器而被传 送到IF滤波器42。放大器50连接到IF滤波器42，具有了I/Q解调 电路的接收机LSI芯片3连接到放大器50。具有谐振器58的IQ振 荡器57连接到接收机LSI芯片3。通过IF滤波器42，提取第1天线 45和第2天线46接收的RF信号和本机振荡器49输出的RF信号之 差的频率，通过放大器50，将差的频率即IF信号放大、稳定。该IF 信号通过接收机LSI芯片3被正交相位解调，生成相位相互错开90° 的I信号和Q信号。在具有接收机LSI芯片3的混合器51和混合器 52中，分别生成更低频率、例如小于等于10MHz的基带I信号和基 带Q信号。基带I信号和基带Q信号分别被放大器53、54放大后， 输入到基带滤波器43、44。进而，通过基带滤波器43、44的基带I 信号和基带Q信号由A/D变换器55、56变换为数字信号，并被输入 到省略了图示的数字基带处理器(DBBP)。即，通过基带滤波器43和 基带滤波器44分别提取出的基带I信号和基带Q信号，通过A/D变 换器55和A/D变换器56，成为数字的基带I信号和基带Q信号，由 数字基带处理器(DBBP)进行信号处理。
图9表示携带型信息终端的发送电路2。在发送电路2的基带处 理部中分别具有将来自数字基带处理器(DBBP)的数字的基带I信号 和基带Q信号变换为模拟信号的D/A变换器65、66。数字的基带I 信号和基带Q信号通过D/A变换器65和D/A变换器66，成为模拟的 基带I信号和基带Q信号，通过基带滤波器61和基带滤波器62，被 输入到调制器LSI芯片5的放大器88、89。
调制器LSI芯片5包括放大器88、89，以及连接到放大器88、 89的混合器85、86。调制器LSI芯片5还包括振荡器60和相移器 87。来自振荡器60的载波的RF频率通过相移器87相互错开90°而供 给到混合器85和混合器86。放大器88、89的输出在混合器85、86 中与来自振荡器60的载波的RF频率混合，并被调制。调制器LSI芯 片5还包括加法器84和连接到加法器84的输出的放大器83。混合 器85和混合器86的输出被输入到加法器84，加法器84的输出被输 入到放大器83。对构成发送电路2的RF前端部的MMIC4供给放大器 83的输出。在MMIC4中包括被多级连接的微波用功率晶体管81、82， 在RF放大后，通过天线开关47，供给第1天线45和第2天线46。
在图8和图9所示的携带型信息终端中，取代使用了空洞谐振器 和电感器的LC电路，将小型的微机械滤波器用作RF滤波器41和IF 滤波器42，所以可以实现小型薄型、并且消耗电力低的可用于1～5GHz 左右的微波频段的携带型信息终端。不用说，还可应用于图8的基带 滤波器43、44、或图9的基带滤波器61、62等低频区域中的滤波器， 但如果鉴于图6所示的微机械滤波器的高频性能，用于300MHz以上、 特别用于1～5GHz左右的微波频段的滤波器较好。
(第2实施方式)
如图10所示，本发明第2实施方式的薄膜压电谐振器包括：基 板11；形成在该基板11上的绝缘膜12；在该绝缘膜12上通过空腔 (空洞)19，一部分为空心状态并被机械地保持的下部电极14；一 部分叠层在下部电极14的单侧端部的上部，与下部电极14电连接的 中继电极13；形成在该下部电极14和中继电极13之上的压电体15； 形成在该压电体15上的上部电极16；以及与中继电极13电连接的 下部电极布线17。在图10中仅示出了剖面图，平面图形基本上与图 1(a)相同而省略图示。但是，压电体15在平面图形上，在压电体 15占有的区域的内部包含所有下部电极14。而且，与图1(a)所示 的平面图形同样，压电体15的占有区域的边界横切中继电极13之上， 中继电极13的一部分从压电体15的边界(端部)的末端延长到压电 体15的占有区域的外部。
空腔19如图10所示，剖面为梯形形状。压电体15的底部(腹 部)的一部分在空腔19的单侧的斜面附近在空腔19形成的空间露出， 一部分处于空心状态。中继电极13的剖面是图10所示的Z型的台阶 形状，但其两侧的端面与图1同样为锥形形状。中继电极13的端部 的锥形角与第1实施方式的薄膜压电谐振器同样，期望小于等于45°， 更好是小于等于30°大于等于10°。中继电极13的端部的锥形角在原 理上也可小于等于10°，但中继电极13占有的占有面积相对增大，呈 现面积效率下降的缺点。中继电极13的平面形状是与图1(a)所示 的条状类似的平面图形。
与第1实施方式的薄膜压电谐振器有所不同，下部电极14的单 侧端部与埋入在中继电极13的下部的下部电极14和中继电极13电 连接。图10所示的薄膜压电谐振器也利用压电体15的厚度方向的体 振动，可通过调整压电体15和下部电极14的厚度来决定谐振振动数， 这与第1实施方式的薄膜压电谐振器相同。此外，第2实施方式的薄 膜压电谐振器的中继电极13也具有(110)取向的bcc结构、(111) 取向的fcc结构、或(0001)方位的hcp结构，具有与六方晶类梳型 结构的(0001)方位匹配性良好的特定取向方位。因此，如果采用梳 型结构的AlN或ZnO作为压电体15，则AlN和ZnO等六方晶类的结 晶在c轴、即(0001)方向上容易使压电体15单一取向。由于压电 体15的分极轴与c轴方向一致，所以容易确保作为压电体15的电气 机械耦合系数kt 2和Q值。因此，作为第2实施方式的薄膜压电谐振 器的中继电极13的材料，与第1实施方式同样，较好的材料是第1 实施方式中说明的包含了从Ta、Mo、W、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Ir、 Ru、Pd中选择出至少一种的金属膜，省略其他重复的说明。
例如，对使用膜厚500nm的Ir膜，形成中继电极13，并在中继 电极13和膜厚300nm的Al膜构成的下部电极14之上形成厚度2μm 的AlN膜构成的压电体15，在压电体15之上形成膜厚300nm的Al 膜构成的上部电极16，在中继电极13上形成了膜厚300nm的Al膜 构成的下部电极布线17的薄膜压电谐振器的谐振特性，用矢量网络 分析器评价的结果，获得谐振频率为2.0GHz，电气机械耦合系数kt 2 为6.2％，Q值在谐振点为600，在反谐振点为550，特性非常良好的 薄膜压电谐振器。
用图11说明本发明第2实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法。 再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含其变 形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，在形成了热氧化膜等绝缘膜12的Si(100)基板11 上，通过RF磁控管溅射法等来形成膜厚0.5～2μm、更好是0.8～1.5μm、 例如1μm的Mo膜，通过光刻和采用氟类气体的化学干法腐蚀(CDE) 法进行构图，如图11(a)所示，形成Mo牺牲层21。虽省略了平面 图的图示，但Mo牺牲层21的平面图形是以条状的分枝部垂直于矩形 图形而设置的形状。条状的分枝部也可以设置两条以上。
(2)接着，用RF磁控管溅射等，淀积膜厚150～600nm、更好是 250～350nm的Al膜，进行光刻和使用氯化物类气体的RIE的构图， 形成下部电极14。而且，通过光刻进行图形形成，通过RF磁控管溅 射法等形成膜厚200～800nm、更好为400～600nm的Ir膜，并通过在 n-甲基吡咯烷酮(NMP)液中浸渍60分钟进行分离，如图11(b)所 示，形成中继电极13。
(3)然后，如图11(c)所示，通过RF磁控管溅射法等在下部 电极14和中继电极13之上淀积厚度0.5～3μm的AlN膜。如果谐振频 率为2.0GHz左右，则AlN膜的厚度为2μm左右就可以。然后，通过 光刻和使用了氯化物类气体的RIE来形成压电体15。这种RIE的AlN 膜的构图以压电体15的一个端部位于中继电极13之上进行构图，使 中继电极13的一部分从压电体15的端部的末端露出。而且，在平面 图形中，Mo牺牲层21的矩形图形中设置的条状的分枝部从压电体15 的端部的末端露出。由于中继电极13采用Mo，所以可通过使用氯化 物类气体的RIE来选择性腐蚀AlN膜，中继电极13具有相对于下部 电极14的间接性的腐蚀抑制层的功能。即使是Ir以外，作为中继电 极13，如果采用W、Mo、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等材料，则获得与AlN 膜的压电体材料膜某种程度的腐蚀选择比，中继电极13具有作为压 电体15的构图中的腐蚀抑制层的功能。
(4)接着，在包含了压电体15、露出的中继电极13和绝缘膜 12上的整个面上淀积150～600nm、更好是250～350nm的Al膜后，通 过光刻和非氧化性的酸、例如盐酸的湿法腐蚀，如图11(d)所示， 形成上部电极16和下部电极布线17。
(5)接着，在温度50℃的过氧化氢(H2O2)溶液中浸渍10分钟， 从压电体15的端部的末端露出的Mo牺牲层21的条状的分枝部被腐 蚀。随着推进条状的分枝部的腐蚀，形成了埋入在压电体15的底部 (腹部)或对Mo牺牲层21的腐蚀液路径。然后，经由腐蚀液路径， 对Mo牺牲层21进行腐蚀，形成图10所示的空腔19。在过氧化氢(H2O2) 溶液的腐蚀后，用异丙醇冲洗之后，进行干燥。
根据第2实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，作为中继电极 13，通过采用W、Mo、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等材料，可以确保与压电 体材料膜某种程度的腐蚀选择比，所以中继电极13具有在压电体15 的构图中的相对于下部电极14的间接性的腐蚀抑制层的功能。因此， 下部电极14没有因过腐蚀而变薄，没有因欠腐蚀而发生断线。此外， 还可以防止下部电极14因过腐蚀，其串联电阻比设计值增大，容易 获得GHz频带中的良好高频特性。
根据第2实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，将与压电体 15的加工选择比大的导电材料作为中继电极13来形成就可以，对于 下部电极14，不需要考虑了对材料和膜厚的工艺余量的限制。此外， 中继电极13的膜厚与薄膜压电谐振器的特性没有直接关系而可加 厚，考虑电阻率值和加工选择比等情况下的材料选择范围也扩大了。 此外，对加工条件的变动等工艺的不稳定性的余量也扩大，制造上的 优点突出。
再有，在图11(b)的Al膜淀积工序之前，在下面包含Mo牺牲 层21的整个面上淀积厚度5～100nm、更好为15～30nm左右的Ta-Al 合金膜或TiB2膜等非晶金属层较好。通过在下部电极14和Mo牺牲层 21之间形成非晶金属层，其上形成的AlN膜的c轴取向性明显提高， 对于没有形成非晶金属层的情况来说，可提高薄膜压电谐振器的性能 即电气机械耦合系数kt 2和Q值。如果选择性除去在空腔19的底部露 出的非晶金属层，则高频特性进一步提高，这与第1实施方式的变形 例中指出的相同。
第2实施方式的薄膜压电谐振器可以用于第1实施方式中用图6 说明的梯型滤波器41、用图7说明的VCO。而且，在第1实施方式的 图8和图9所示的携带型信息终端中，可将第2实施方式的薄膜压电 谐振器用作微机械滤波器、用作RF滤波器41和IF滤波器42。
(第3实施方式)
如图12所示，本发明第3实施方式的薄膜压电谐振器包括：基 板11；在该基板11上形成的绝缘膜12；贯通该绝缘膜12并达到基 板11那样埋入的船形(倒梯形)或U字型槽的中继电极23；在绝缘 膜12上和中继电极23上形成的下部电极14；在该下部电极14和中 继电极23之上形成的压电体15；在该压电体15上形成的上部电极 16；以及与中继电极23电连接的下部电极布线17。在图12中仅示 出剖面图，平面图形基本上与图1(a)同样而省略图示。但是，压 电体15在平面图形上，在压电体15占有的区域的内部包含所有下部 电极14。而且，与图1(a)所示的平面图形同样，压电体15的占有 区域的边界横切中继电极23之上，中继电极23的一部分从压电体 15的边界(端部)的末端延长到压电体15占有的区域的外部。
中继电极23的平面形状是与图1(a)所示同样的条状。下部电 极14的单侧端部形成在中继电极23的上部的一部分上，下部电极 14和中继电极23电连接。而且，包括从基板11的背面朝向基板11 表面，露出下部电极14的底部的空腔(空洞)18。因此，通过空腔 18，下部电极14相对于基板11一部分为空心状态并被机械地保持。 而且，图12所示的薄膜压电谐振器利用压电体15的厚度方向的体振 动，所以可通过调整压电体15和下部电极14的厚度来决定谐振振动 数。
第3实施方式的薄膜压电谐振器的中继电极23也与第1和第2 实施方式的薄膜压电谐振器同样，具有(110)取向的bcc结构、(111) 取向的fcc结构、或(0001)方位的hcp结构。通过在与这样的六方 晶的梳型结构的(0001)方位匹配性良好的特定取向方位上进行选择， 容易使压电体15在c轴、即(0001)方向上单一取向。因此，由于 压电体15的分极轴与c轴方向一致，所以容易确保作为压电体15的 电气机械耦合系数kt 2和Q值。作为第3实施方式的薄膜压电谐振器 的中继电极23的材料，同样是第1和第2实施方式中说明的包含了 从Ta、Mo、W、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Ir、Ru、Pd中选择出至少一种 的金属膜较好。而且，其他特征也与第1和第2实施方式的薄膜压电 谐振器相同，所以省略重复的说明。
与第1实施方式的薄膜压电谐振器有所不同，中继电极23为船 形(倒梯形)，中继电极23的端部的倒锥形角对压电体15不在取向 方位上产生影响。因此，倒锥形角大于等于45°也可以。但是，在中 继电极23的端部的锥形角为90°，即垂直侧壁的情况下，中继电极 23占有的占有面积最小，在面积效率上较好。如果中继电极23的端 部的锥形角大于等于90°，则再次呈现中继电极23占有的占有面积相 对增大的倾向，所以面积效率下降，不能适合小型化的目的。
例如，对在膜厚400nm的W膜的中继电极23和膜厚300nm的Al 膜构成的下部电极14之上形成厚度2.5μm的AlN膜构成的压电体15， 在压电体15之上形成膜厚300nm的Al膜构成的上部电极16，在中 继电极23上形成了膜厚300nm的Al膜构成的下部电极布线17的薄 膜压电谐振器的谐振特性，用矢量网络分析器评价的结果，获得谐振 频率为2.0GHz，电气机械耦合系数kt 2为6.5％，Q值在谐振点为800， 在反谐振点为680，特性非常良好的薄膜压电谐振器。
用图13说明本发明第3实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法。 再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含其变 形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，如图13(a)所示，在形成了热氧化膜等绝缘膜12 的Si(100)基板11上，通过使用了氟类气体的RIE来形成深度 200～800nm、更好是300～500nm的船形(U型)的槽部。
(2)接着，如果槽部的深度例如为400nm，则通过RF磁控管溅 射法来形成膜厚600nm左右的W膜，通过化学机械研磨(CMP)进行 平坦化而形成中继电极23。接着，用RF磁控管溅射在绝缘膜12和 中继电极23之上形成膜厚150～600nm、更好是250～350nm的Al膜， 通过光刻和使用了氯化物类气体的RIE进行构图，如图13(b)所示， 形成下部电极14。此时，下部电极14的单侧端部形成在中继电极23 的上部，下部电极14和中继电极23电连接。
(3)然后，如图13(c)所示，通过RF磁控管溅射法在下部电 极14和中继电极23之上淀积例如2.5μm的AlN膜15。而且，通过 光刻和使用了氯化物类气体的RIE进行构图，并形成压电体15。如 图13(d)所示，AlN膜的构图以压电体15的一个端部位于中继电极 23之上来进行构图，使中继电极23的一部分从压电体15的端部的 末端露出。由于中继电极23采用W，所以可通过使用了氯化物类气 体的RIE而选择性腐蚀AlN膜，中继电极23具有相对于下部电极14 的作为间接性腐蚀抑制层的功能。
(4)接着，在压电体15、露出的中继电极23和绝缘膜12之上 淀积膜厚150～600nm、更好为250～350nm左右的Al膜后，通过光刻 和非氧化性的酸、例如盐酸的湿法腐蚀，如图13(d)所示，形成上 部电极16和下部电极布线17。下部电极布线17与从压电体15的端 部的末端露出的中继电极23电连接。
(5)接着，在将基板11研磨至100μm厚度后，通过两面校准 进行背面的光刻，在基板11的背面形成腐蚀掩模。使用该腐蚀掩模， 通过使用了CF4和SF6气体的RIE而从背面腐蚀Si构成的基板11，如 图13(e)所示，形成空腔18p。此外，接着进行使用了氟类气体的 RIE，如图12所示，除去在空腔18p的底部露出的绝缘膜12。
再有，在将图13(b)的W膜埋入在槽部并对中继电极23构图 后，在整个面上淀积厚度5～100nm、更好为15～30nm左右的Ta-Al合 金膜和TiB2膜等的非晶金属层较好。通过在下部电极14和绝缘膜12 之间形成非晶金属层，其上形成的AlN膜的c轴取向性明显提高，相 对于没有形成非晶金属层的情况来说，可以提高薄膜压电谐振器的性 能)电气机械耦合系数kt 2和Q值。如果选择性除去在空腔18的底部 露出的非晶金属层，则高频特性进一步提高，这与第1实施方式的变 形例中指出的情况相同。
在第3实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法中，说明了W膜构 成的中继电极23，但不用说，中继电极23即使采用Mo、Ru、Rh、Pd、 Ir、Pt等其他材料也可以。作为中继电极23，通过采用这些Mo、Ru、 Rh、Pd、Ir、Pt等材料，可以确保与压电体材料膜某种程度的腐蚀 选择比，中继电极23具有在压电体15的构图中作为相对于下部电极 14的间接性腐蚀抑制层的功能。因此，根据第3实施方式的薄膜压 电谐振器的制造方法，下部电极14没有因过腐蚀而变薄、因欠腐蚀 而断线。此外，根据第3实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，还 可以防止下部电极14的串联电阻因过腐蚀而比设计值增大，容易获 得GHz带中的良好高频特性。
根据第3实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，将与压电体 15加工选择比大的导电性材料作为中继电极23来形成就可以，对于 下部电极14，不需要考虑了对材料和膜厚的工艺余量的限制。此外， 中继电极23的膜厚与薄膜压电谐振器的特性没有直接关系而可加 厚，考虑电阻率值和加工选择比等的情况下的材料选择范围也扩大 了。此外，对加工条件的变动等工艺的不稳定性的余量也扩大，制造 上的优点突出。
第3实施方式的薄膜压电谐振器可以用于第1实施方式中用图6 说明的梯型滤波器41、用图7说明的VCO。而且，在第1实施方式的 图8和图9所示的携带型信息终端中，可将第3实施方式的薄膜压电 谐振器用作微机械滤波器、用作RF滤波器41和IF滤波器42。
(第4实施方式)
如图14所示，本发明第4实施方式的薄膜压电谐振器包括：基 板11；通过在该基板11的表面上形成的船形(倒梯形)的空腔(空 洞)20，面对基板11一部分为空心状态并被机械地保持的下部电极 14；形成在与空腔20分离的基板11的表面上，与下部电极14电连 接的中继电极13；在该下部电极14和中继电极13之上形成的压电 体15；在该压电体15上形成的上部电极16；以及与中继电极13电 连接的下部电极布线17。在图14中仅示出剖面图，平面图形基本上 与图1(a)同样而省略图示。但是，在平面图形上，压电体15在压 电体15占有的区域的内部包含所有下部电极14。而且，与图1(a) 所示的平面图形同样，压电体15的占有区域的边界横切中继电极13 之上，中继电极13的一部分从压电体15的边界(端部)的末端延长 到压电体15占有的区域的外部。
中继电极13的两侧的端面与图1同样是锥形。中继电极13的端 部的锥形角与第1实施方式的薄膜压电谐振器同样，期望小于等于 45°，更好是小于等于30°大于等于10°。中继电极13的平面形状是 与图1(a)所示的条状类似的平面图形。下部电极14的单侧端部连 接到中继电极13的锥形状的端面，并延长至中继电极13的上部的一 部分。图14所示的薄膜压电谐振器也利用压电体15的厚度方向的体 振动，可通过调整压电体15和下部电极14的厚度来决定谐振振动数， 这与第1～第3实施方式的薄膜压电谐振器相同。
第4实施方式的薄膜压电谐振器的中继电极13也具有(110)取 向的bcc结构、(111)取向的fcc结构、或(0001)方位的hcp结构， 并具有与六方晶的梳型结构的(0001)方位匹配性良好的特定取向方 位。因此，如果采用梳型结构的AlN或ZnO作为压电体15，则AlN 和ZnO等六方晶类的结晶容易使压电体15在c轴、即(0001)方向 上单一取向。由于压电体15的分极轴与c轴方向一致，所以容易确 保作为压电体15的电气机械耦合系数kt 2和Q值。其他与第1～第3 实施方式的薄膜压电谐振器大体上相同，所以省略重复的说明。
例如，对使用膜厚400nm的Mo膜形成中继电极13，在中继电极 13和膜厚300nm的Al膜构成的下部电极14之上形成厚度2.5μm的 AlN膜构成的压电体15，在压电体15之上形成膜厚300nm的Al膜构 成的上部电极16，在中继电极13上形成了膜厚300nm的Al膜构成 的下部电极布线17的薄膜压电谐振器的谐振特性，用矢量网络分析 器评价的结果，谐振频率为2.1GHz，电气机械耦合系数kt 2为6.3％， Q值在谐振点为700，在反谐振点为580，具有非常良好的特性。
用图15说明本发明第4实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法。 再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含其变 形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，如图15(a)所示，在Si(100)基板11上，通过 使用了氟类气体的RIE，形成深度0.5～2μm、更好是0.8～1.5μm的槽 部31。虽省略了平面图的图示，但槽部31的平面图形是以条状的分 枝部垂直于矩形图形来设置的形状。条状的分枝部可设置两个以上。
(2)例如，如果槽部31的深度为1.0μm，则通过CVD法来形成 膜厚1.2μm左右的BPSG膜，通过CMP进行平坦化而形成牺牲层32。 牺牲层32的平面图形与槽部31的平面图形相同，是以条状的分枝部 垂直于矩形图形来设置的形状。接着，在包含牺牲层32之上的基板 11上，将Mo膜淀积到膜厚200～700nm、更好是300～500nm左右，通 过光刻和使用了氯化物类气体的RIE进行构图，形成中继电极13。 而且，使用RF磁控管溅射形成膜厚150～600nm、更好是100～150nm 的Ru膜，通过光刻和使用了氯化物类气体的RIE进行构图，如图15 (b)所示，形成下部电极14。由此，下部电极14的单侧端部形成 在中继电极13的上部，下部电极14和中继电极13电连接。
(3)然后，通过RF磁控管溅射法，例如形成2.5μm左右的AlN 膜，并通过光刻和使用了氯化物类气体的RIE，如图15(c)所示， 形成压电体15。AlN膜的构图以压电体15的一个端部位于中继电极 13之上来进行构图，使中继电极13的一部分从压电体15的端部的 末端露出。由于中继电极13采用Mo，所以可通过使用了氯化物类气 体的RIE而选择性腐蚀AlN膜，中继电极13具有相对于下部电极14 的作为间接性腐蚀抑制层的功能。而且，在平面图形中，牺牲层32 的矩形图形中设置的条状的分枝部从压电体15的端部的末端露出。
(4)接着，在包含压电体15、露出的中继电极13和基板11上 的整个面上淀积膜厚100～600nm、更好为100～150nm的Ru膜后，通 过光刻和使用了氯类气体的湿法腐蚀，如图15(d)所示，形成上部 电极16和下部电极布线17。下部电极布线17与从压电体15的端部 的末端露出的中继电极13电连接。
(5)接着，在氟酸(HF)/氟化胺(NH4F)溶液等BPSG膜腐蚀 液中，浸渍基板11。由此，从压电体15的端部的末端露出的牺牲层 32的条状的分枝部被腐蚀。随着推进条状的分枝部的腐蚀，形成了 埋入在下部电极14的底部(腹部)或对Mo牺牲层32的腐蚀液路径。 然后，经由腐蚀液路径，对牺牲层32进行腐蚀，形成图14所示的空 腔20。在BPSG膜腐蚀液的腐蚀之后，用异丙醇冲洗之后，进行干燥。
在第4实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法中，说明了Mo膜 构成的中继电极13，但不用说，中继电极13即使采用W、Ru、Rh、 Pd、Ir、Pt等其他材料也可以。作为中继电极13，通过采用这些W、 Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等材料，可以确保与压电体材料膜某种程度的 腐蚀选择比，中继电极13具有在压电体15的构图中作为相对于下部 电极14的间接性腐蚀抑制层的功能。因此，根据第4实施方式的薄 膜压电谐振器的制造方法，下部电极14没有因过腐蚀而变薄、因欠 腐蚀而断线。此外，根据第4实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法， 还可以防止下部电极14的串联电阻因过腐蚀而比设计值增大，容易 获得GHz带中的良好高频特性。
根据第4实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，将与压电体 15加工选择比大的导电性材料作为中继电极23来形成就可以，对于 下部电极14，不需要考虑了对材料和膜厚的工艺余量的限制。此外， 中继电极13的膜厚与薄膜压电谐振器的特性没有直接关系而可加 厚，考虑电阻率值和加工选择比等的情况下的材料选择范围也扩大 了。此外，对加工条件的变动等工艺的不稳定性的余量也扩大，制造 上的优点突出。
作为本发明第4实施方式的变形例的薄膜压电谐振器，与图3 所示的第1实施方式的变形例同样，将非晶金属层(非结晶金属层) 形成在下部电极14之下较好。通过在下部电极14和绝缘膜12之间 形成非晶金属层，其上形成的AlN膜的c轴取向性明显提高，对于没 有形成非晶金属层的情况来说，可提高薄膜压电谐振器的性能即电气 机械耦合系数kt 2和Q值。因此，将图15(b)的Mo膜淀积在牺牲层 32之上，对中继电极13进行构图之后，作为非晶金属层，将厚度 5～100nm、更好是15～30nm左右的Ta-Al合金膜和TiB2膜等淀积在牺 牲层32之上较好。
第4实施方式的薄膜压电谐振器可以用于第1实施方式中用图6 说明的梯型滤波器41、用图7说明的VCO。而且，在第1实施方式的 图8和图9所示的携带型信息终端中，可将第4实施方式的薄膜压电 谐振器用作微机械滤波器、用作RF滤波器41和IF滤波器42。
(第5实施方式)
如图16所示，本发明第5实施方式的薄膜压电谐振器包括：电 阻率高或半绝缘性的半导体基板11；面对该半导体基板11一部分为 空心状态并被机械保持的下部电极14；平面图形上，以与下部电极 14同一形状同一尺寸配置在下部电极14上的压电体15；该压电体 15上的上部电极16；埋入在半导体基板11的表面中，平面图形上， 位于压电体15的占有区域的边界，并且位于占有区域的内部，与下 部电极14连接的电阻率比半导体基板11低的半导体区域构成的中继 电极33；以及连接到中继电极33的下部电极布线17，该薄膜压电谐 振器利用压电体15的厚度方向的体振动。中继电极33是从半导体基 板11的表面朝向内部形成的埋入区域。
而且，包括在压电体15、从压电体15露出的半导体基板11和 中继电极(扩散区域)33的各自之上形成的层间绝缘膜34，通过层 间绝缘膜34中形成的接触孔36a，上部电极16与压电体15电连接， 通过层间绝缘膜34中形成的接触孔36b，下部电极布线17与中继电 极33电连接。作为层间绝缘膜34，可以采用氧化硅膜(SiO2膜)、氮 化硅膜(Si3N4膜)、氧化硅膜和氮化硅膜的复合膜等各种绝缘膜。
作为半导体基板11，例如可使用以600Ωcm～10kΩcm左右(杂质 浓度1×1013cm-3～1×1012cm-3左右)的(100)面作为主表面的p型硅基 板，在使用这种p型硅基板的情况下，作为中继电极(扩散区域)33， 可使用0.85mΩcm～0.095Ωcm左右(杂质浓度2×1020cm-3～5×1018cm-3左 右)、深度300nm～7μm左右的n型扩散区域。相反地，也可以使用n 型硅基板，作为中继电极(扩散区域)33，可埋入1.2mΩcm～0.02Ωcm 左右(杂质浓度2×1020cm-3～5×1018cm-3左右)、深度300nm～7μm左右的 p型扩散区域。即，在第1导电型的半导体基板中，用与第1导电型 相反导电型的第2导电型，埋入杂质浓度高的半导体区域来形成中继 电极33就可以。在以下的例子中，以第1导电型为p型、第2导电 型为n型进行说明，但当然也可以是第1导电型为n型、第2导电型 为p型。通过在第1导电型的半导体基板中岛状地埋入第2导电型的 半导体区域构成的中继电极33，将用图20后述的多个薄膜压电谐振 器单片地集成在同一半导体基板上的情况下，可以将相邻的中继电极 33间进行pn结分离。
如图16所示，压电体15的占有区域的边界横切中继电极(扩散 区域)33之上，中继电极(扩散区域)33的一部分从压电体15的边 界(端部)的末端延长到压电体15占有的区域的外部。如图16所示， 中继电极(扩散区域)33的平面形状为条状的矩形区域。下部电极 14的单侧端部形成在中继电极(扩散区域)33的上部的一部分上， 下部电极14和中继电极(扩散区域)33电连接。而且，从半导体基 板11的背面朝向半导体基板11表面，包括使下部电极14的底部露 出的空腔(空洞)18p。因此，通过空腔18p，下部电极14面对半导 体基板11一部分为空心状态并被机械地保持。而且，图16所示的薄 膜压电谐振器利用压电体15的厚度方向的体振动，所以可通过调整 压电体15和下部电极14的厚度来决定谐振振动数。
例如，对在膜厚400nm的W膜的中继电极(扩散区域)33和膜 厚300nm的Al膜构成的下部电极14之上形成厚度2.5μm的AlN膜构 成的压电体15，在压电体15之上形成膜厚300nm的Al膜构成的上 部电极16，在中继电极(扩散区域)33上形成了膜厚300nm的Al膜 构成的下部电极布线17的薄膜压电谐振器的谐振特性，用矢量网络 分析器评价的结果，获得谐振频率为2.0GHz，电气机械耦合系数kt 2 为6.5％，Q值在谐振点为800，在反谐振点为680的特性非常良好的 薄膜压电谐振器。
用图17说明本发明第5实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法。 再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含其变 形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，在将光抗蚀剂(以下简称为‘抗蚀剂’)35涂敷在p 型的高电阻率Si(100)半导体基板11的整个表面上后，通过普通 的光刻技术对抗蚀剂35进行构图，以该抗蚀剂35为掩模，将磷离子 (31P+)等n型杂质离子以加速电压80～150kV、掺杂量 3×1015cm-2～4×1016cm-2左右进行离子注入，如图17(a)所示，形成离 子注入区域33i。掺杂量大的情况下，不是对抗蚀剂35，而是对铝(Al) 膜等金属薄膜通过光刻技术进行构图，以它作为离子注入掩模也可 以。
(2)在除去用于离子注入的掩模后，将半导体基板11例如在包 含1～5％的氧(O2)气的氮(N2)气或氦(He)等惰性气体中进行 1100℃～1200℃下30分钟～2小时左右热处理，激活被离子注入的杂 质离子，形成n型扩散区域构成的中继电极33。然后，用稀氟酸(HF) 水溶液除去在半导体基板11的表面上通过热处理形成的薄的氧化 膜。然后，如图17(b)所示，用RF磁控管溅射，将膜厚150～600nm、 更好是250～350nm的Al膜(下部电极用金属膜)14形成在半导体基 板11和中继电极(扩散区域)33之上。然后，如图17(c)所示， 通过RF磁控管溅射，例如将2.5μm的AlN膜(压电体用绝缘膜)15 淀积在Al膜(下部电极用金属膜)14之上。
(3)接着，在将新的抗蚀剂涂敷在AlN膜(压电体用绝缘膜) 15之上的整个面上后，通过光刻技术对新的抗蚀剂进行构图，以该 新的抗蚀剂作为腐蚀掩模，通过使用了氯化物类气体的RIE来选择性 除去AlN膜(压电体用绝缘膜)15，形成压电体15的图形。接着， 在同一腐蚀室中，通过使用了氯化物类气体的RIE，选择性除去Al 膜(下部电极用金属膜)14，如图17(d)所示，形成下部电极14 的构图，以使其与压电体15的图形为同一平面形状/同一尺寸，并露 出半导体基板11的一部分和中继电极(扩散区域)33的一部分。此 时，如图17(d)所示，下部电极14的单侧端部形成在中继电极(扩 散区域)33的上部，下部电极14和中继电极(扩散区域)33电连接。 因此，如图17(d)所示，AlN膜的图形也被构图，以使压电体15的 一个端部位于中继电极(扩散区域)33之上，中继电极(扩散区域) 33的一部分从压电体15的端部的末端露出。
(4)而且，在压电体15上，在从压电体15露出的半导体基板 11和中继电极(扩散区域)33之上，通过化学气相生长法(CVD法) 将作为层间绝缘膜34的氧化膜(SiO2膜)形成100nm至800nm左右。 层间绝缘膜34也可以是氧化膜和氮化硅膜(Si3N4膜)的复合膜。接 着，在该层间绝缘膜34上，涂敷抗蚀剂，通过光刻技术对抗蚀剂进 行曝光而形成腐蚀掩模。然后，用该腐蚀掩模通过RIE，如图17(d) 所示，选择性除去层间绝缘膜34，开口形成露出压电体15的一部分 的接触孔36a和露出中继电极(扩散区域)33的一部分的接触孔36b。
(5)接着，将膜厚150～600nm、更好是250～350nm左右的Al膜 通过接触孔36a、36b淀积在层间绝缘膜34上后，通过光刻和非氧化 性的酸、例如盐酸的湿法腐蚀，形成上部电极16和下部电极布线17。 上部电极16与在接触孔36a的底部露出的压电体15的表面电连接， 下部电极布线17与在接触孔36b的底部露出的中继电极(扩散区域) 33电连接。
(6)接着，在将半导体基板11研磨至100μm厚度后，通过两 面校准进行背面的光刻，在半导体基板11的背面形成腐蚀掩模。使 用该腐蚀掩模，通过使用了CF4和SF6气体的RIE对Si构成的半导体 基板11从背面进行腐蚀，如图16所示，形成空腔18p。
再有，在上述说明中，例示了以离子注入方式来形成中继电极(扩 散区域)33的情况，但不言而喻，用氧代氯化磷(POCl3)等液体源 和磷化氢(PH3)气体等气相扩散(预沉积)、磷玻璃(PSG)的固相 扩散等各种扩散方法来形成中继电极(扩散区域)33。在气相扩散的 情况下，将厚度600nm～1μm左右的氧化硅膜用作扩散掩模就可以。
薄膜压电谐振器具有将压电体15用下部电极14和上部电极16 夹置的简单结构，但一般因压电体15具有大于等于1μm的厚度，所 以以往有各种技术性的问题。即，以往存在因对下部电极14构图的 端部的台阶差而在压电体15上发生损伤的问题。即使将应力抑制得 低，但膜厚度厚，而且具有柱状的晶粒结构，所以压电体15非常容 易被损伤。因此，以往需要进行对下部电极14进行加工来使其具有 数十度的平缓的锥形角。但是，锥形角控制实际上非常困难。因此， 即使在下部电极14的侧壁上形成锥形角，应力也集中在锥形侧壁的 开始点和结束点附近的压电体15内部，以锥形侧壁的开始点和结束 点附近为中心，容易产生损伤。因此，在现有技术中，成为合格率下 降的主要原因。
根据第5实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，不在半导体基 板11的一部分中形成台阶，而形成中继电极(扩散区域)33。然后， 在下部电极上连续地淀积压电体膜，将压电体15和下部电极14一起 一并加工，所以不存在对下部电极14构图的端部的台阶和形成了锥 形角的侧壁部，可以避免在压电体15中发生损伤。此外，也不需要 对数十度的平缓的锥形角进行严密控制来加工下部电极14，也没有 降低合格率。
此外，薄膜压电谐振器的特性与压电体15的取向性形成密切关 系。为了获得具有高的c轴取向的压电体15，所以期望连续形成在 高取向的下部电极14上。根据第5实施方式的薄膜压电谐振器的制 造方法，在下部电极14上淀积压电体15，从而一并加工，所以容易 获得具有高的c轴取向性的压电体15。其结果，可以提高薄膜压电 谐振器的性能即电气机械耦合系数kt 2和Q值。
此外，根据第5实施方式的薄膜压电谐振器的制造方法，防止下 部电极14因过腐蚀，其串联电阻比设计值增大，容易获得GHz带中 的良好高频特性。而且，根据第5实施方式的薄膜压电谐振器的制造 方法，不需要在压电体15淀积前进入下部电极14的表面清洗工序， 可实现良好的制造合格率，可以低价地形成高性能的薄膜压电谐振 器。
如图16所示，中继电极(扩散区域)33的平面形状不限定于条 状的矩形区域。在本发明第5实施方式的变形例(第1变形例)的薄 膜压电谐振器中，如图18所示，中继电极(扩散区域)33的平面形 状コ字形地配置在压电体15的周边。与图16同样，下部电极14以 与压电体15相同平面形状相同尺寸形成，所以下部电极14的三个端 部形成在コ字形的中继电极(扩散区域)33的内侧区域的上部的一 部分，下部电极14和中继电极(扩散区域)33用下部电极14的三 个端部来电连接，通过图16所示的结构，具有电气接触电阻小的结 构。
在压电体15之上，而且在从压电体15露出的半导体基板11和 中继电极(扩散区域)33之上，形成层间绝缘膜34。然后，在コ字 形的中继电极(扩散区域)33中，通过形成于层间绝缘膜34中的接 触孔36b来电连接下部电极布线17。如图18所示，通过层间绝缘膜 34中的接触孔36b，在中继电极(扩散区域)33上残留作为下部电 极布线17的金属层等，从而即使在构成中继电极33的半导体区域(扩 散区域)的电阻率不十分低的情况下，也可以通过金属层等而有效地 降低中继电极33的电阻。
而且，通过形成于层间绝缘膜34中的接触孔，压电体15和形成 于压电体15上的上部电极16电连接，而上部电极16在图18(a) 中上下方向延长这点，与图16所示的上部电极16的平面图形有所不 同。除此以外，与图16所示的薄膜压电谐振器大致相同，所以省略 重复的说明。
再有，中继电极(扩散区域)33的平面形状不必限于图18(a) 所示的コ字形，可以是沿下部电极14的相邻的两个端部的L字形， 也可以是沿下部电极14的四个所有端部围绕下部电极14的矩形环。 或者，沿对置的两个端部平行配置条状的矩形区域也可以。
第5实施方式的薄膜压电谐振器可以用于第1实施方式中用图6 说明的梯型滤波器41、用图7说明的VCO。而且，在第1实施方式的 图8和图9所示的携带型信息终端中，可将第5实施方式的薄膜压电 谐振器用作微机械滤波器、用作RF滤波器41和IF滤波器42，而利 用了第5实施方式的薄膜压电谐振器的微机械滤波器的另一例子示 于图19。
图19(a)所示的梯形滤波器41以将七个薄膜压电谐振器Fa、 Fb、Fc、Fd、Fc、Ff、Fg串并联连接来排列构成。形成为薄膜压电谐振 器Fb、Fd、Ff是串联谐振器，薄膜压电谐振器Fa、Fc、Fe、Fg是并联谐 振器的3.5级的梯形滤波器。
图19(a)所示的梯形滤波器41的实际结构具有各种布局结构。 图19(b)与作为实际结构的一例所示的图20的平面图对应，是将 输入端口Pin侧的共用端子分离为202-1和202-2，将输出端口Pout侧 的共用端子分离为204-1和204-2的图19(a)的等效电路图。
在图20中，输入端口Pin的一个端子(输入端子)201被作为薄 膜压电谐振器Fa和薄膜压电谐振器Fb的共用的上部电极而构图。即， 输入端口Pin的一个端子(输入端子)201具有作为薄膜压电谐振器 Fa的上部电极的功能，输入端口Pin的另一个端子(共用端子)202-1 具有作为薄膜压电谐振器Fa的下部电极布线的功能。在图20所示的 薄膜压电谐振器Fa中，中继电极(扩散区域)33a的平面形状沿下部 电极210的四个所有端部来形成环绕下部电极210的矩形环。中继电 极(扩散区域)33a是形成于p型半导体基板中的杂质密度高的n型 扩散区域。与图16和图18同样，下部电极210以与薄膜压电谐振器 Fa的压电体的图形为同一平面形状同一尺寸形成。下部电极210的四 个端部形成在矩形环形状的中继电极(扩散区域)33a的内侧区域的 上部的一部分，下部电极210和中继电极(扩散区域)33a用下部电 极210的四个端部来电连接。然后，在矩形环形状的中继电极(扩散 区域)33a中，通过形成于层间绝缘膜中的两个接触孔36b与下部电 极布线202-1电连接。两个接触孔36b沿下部电极210的相邻的两个 端部配制成L字型。而且，通过形成于层间绝缘膜中的接触孔36a， 与薄膜压电谐振器Fb共用的上部电极201与薄膜压电谐振器Fa的压 电体电连接。
如图20所示，薄膜压电谐振器Fb的下部电极211被作为薄膜压 电谐振器Fc和Fd各自的共用的下部电极而构图。然后，与图16和图 18同样，共用的下部电极211以与薄膜压电谐振器Fb、Fc和Fd的压 电体的图形为同一平面形状同一尺寸形成，所以三个薄膜压电谐振器 Fb、Fc和Fd的中继电极的图形是一体的图形。
在三个薄膜压电谐振器Fb、Fc和Fd中共用的上部电极212通过形 成于层间绝缘膜的各接触孔36a，与薄膜压电谐振器Fd、Ff和Fg各自 的压电体电连接。薄膜压电谐振器Ff的下部电极213被作为与薄膜压 电谐振器Fc共用的下部电极而构图。然后，由于下部电极213以与薄 膜压电谐振器Ff和Fc的压电体图形为同一平面形状同一尺寸形成， 所以两个薄膜压电谐振器Ff和Fc的中继电极的图形是一体的图形。
在图20所示的薄膜压电谐振器Ff中，中继电极(扩散区域)33f 的平面形状形成矩形环，矩形环环绕薄膜压电谐振器Ff的接触孔36a。 中继电极(扩散区域)33f是形成于p型半导体基板中的杂质浓度高 的n型扩散区域。然后，在矩形环形状的中继电极(扩散区域)33f 中，通过形成于层间绝缘膜中的两个接触孔36b来电连接下部电极布 线203。下部电极布线203是图19所示的输出端口Pout侧的输出端子。 两个接触孔36b沿薄膜压电谐振器Ff的接触孔36a的相邻的两边配制 成L字型。
在薄膜压电谐振器Fg中，中继电极(扩散区域)33g的平面形状 形成矩形环，以环绕薄膜压电谐振器Fg的接触孔36a。中继电极(扩 散区域)33g是形成于p型半导体基板中的杂质浓度高的n型扩散区 域。n型的中继电极(扩散区域)33f和中继电极(扩散区域)33g 通过p型半导体基板而被相互pn结分离。然后，在矩形环形状的中 继电极(扩散区域)33g中，通过形成于层间绝缘膜中的两个接触孔 36b来电连接下部电极布线204-2。如图19(b)所示，下部电极布 线204-2是输出端口Pout侧的共用端子。两个接触孔36b沿薄膜压电 谐振器Fg的接触孔36a的相邻的两边配制成L字型。
而且，通过形成于层间绝缘膜中的各接触孔36a，薄膜压电谐振 器Fe的上部电极204-1与薄膜压电谐振器Fe的压电体电连接。如图 19(b)所示，上部电极204-1是输出端口Pout侧的共用端子。
如图21所示，本发明第5实施方式的另一变形例(第2变形例) 的薄膜压电谐振器包括：高电阻率或半绝缘性的半导体基板11；从 该半导体基板11的表面朝向内部形成的中继电极(扩散区域)33； 在中继电极(扩散区域)33和半导体基板11上形成的绝缘膜36；在 该绝缘膜36上形成的下部电极14；在该下部电极14之上，以与下 部电极14同一平面形状同一尺寸形成的压电体15；在压电体15上， 在从压电体15露出的半导体基板11和中继电极(扩散区域)33之 上形成的层间绝缘膜34；通过形成于层间绝缘膜34中的接触孔，形 成在压电体15上的上部电极16；以及通过形成于层间绝缘膜34中 的接触孔，与中继电极(扩散区域)33电连接的下部电极布线17。 作为绝缘膜36，可采用与层间绝缘膜34同样的氧化硅膜、氮化硅膜、 氧化硅膜和氮化硅膜的复合膜等各种绝缘膜。
省略了平面图的图示，但中继电极(扩散区域)33的平面形状 与图18所示的薄膜压电谐振器相同，コ字形地配置在压电体15的周 边。即，与图18同样，下部电极14以与压电体15同一平面形状同 一尺寸形成，下部电极14的三个端部位于该コ字形的中继电极(扩 散区域)33的内侧区域的上部的一部分。但是，由于下部电极14的 3个端部通过绝缘膜36来形成，所以下部电极14和中继电极(扩散 区域)33没有被金属性地连接，通过绝缘膜36而电容性耦合。在谐 振频率为2.0GHz左右的微波频带中，即使是通过绝缘膜36的电容耦 合，下部电极14和中继电极(扩散区域)33也可电耦合。
如图21所示，通过用绝缘膜36来保护中继电极(扩散区域)33， 能够进行更稳定的薄膜压电谐振器的动作。
此外，由于与图18所示的薄膜压电谐振器实质上相同，因而省 略重复的说明。
(第6实施方式)
如图22所示，本发明第6实施方式的薄膜压电谐振器包括：高 电阻率或半绝缘性的半导体基板11；从该半导体基板11的表面朝向 内部形成的中继电极(扩散区域)33；通过在该半导体基板11的表 面上夹置中继电极(扩散区域)33而形成的船形(倒梯形)的空腔 (空洞)20，一部分对于半导体基板11为空心状态并被机械地保持 的下部电极14；在该下部电极14上，以与下部电极14同一平面形 状同一尺寸形成的压电体15；在压电体15、从压电体15露出的半导 体基板11和中继电极(扩散区域)33的各自之上形成的层间绝缘膜 34；通过形成于层间绝缘膜34中的接触孔，形成在压电体15上的上 部电极16；以及通过形成于层间绝缘膜34中的接触孔，与中继电极 (扩散区域)33电连接的下部电极布线17。作为层间绝缘膜34，与 第5实施方式的薄膜压电谐振器同样，可采用氧化硅膜、氮化硅膜、 氧化硅膜和氮化硅膜的复合膜等各种绝缘膜。此外，作为半导体基板 11，与第5实施方式的薄膜压电谐振器同样，可使用将 600Ωcm～10kΩcm左右(杂质浓度2×1013cm-3～1×1012cm-3左右)的(100) 面作为主表面的p型硅基板，在使用这种p型硅基板的情况下，作为 中继电极(扩散区域)33，可使用0.001Ωcm～0.02Ωcm左右(杂质浓 度1×1020cm-3～5×1018cm-3左右)、深度300nm～7μm左右的n型扩散区域。
省略了平面图的图示，但中继电极(扩散区域)33的平面形状 与图18所示的薄膜压电谐振器同样，コ字形地配置在压电体15的周 边。即，与图18同样，下部电极14以与压电体15同一平面形状同 一尺寸形成，下部电极14的三个端部位于该コ字形的中继电极(扩 散区域)33的内侧区域的上部的一部分。在コ字形的中继电极(扩 散区域)33中，通过形成于层间绝缘膜34中的接触孔36b与下部电 极布线17电连接。如图18所示，通过层间绝缘膜34中的接触孔36b， 在中继电极(扩散区域)33上以围绕作为下部电极布线17的金属层 等进行配置，从而即使在构成中继电极33的半导体区域(扩散区域) 的电阻率不大低的情况下，也可以通过金属层等而有效地降低中继电 极33的电阻。再有，中继电极(扩散区域)33的平面形状不必限定 于コ字形，如图16所示，可以是条状的矩形区域，也可以是沿下部 电极14的相邻的两个端部的L字形、沿下部电极14的四个所有端部 形成封闭的矩形环，与第5实施方式的变形例1和2的薄膜压电谐振 器相同。
在第6实施方式的薄膜压电谐振器中，通过形成于层间绝缘膜 34中的接触孔，将压电体15和压电体15上形成的上部电极16电连 接，但上部电极16的图形与图18(a)所示的平面图形同样，在上 下方向上延长。
用图23来说明本发明第6实施方式的薄膜压电谐振器的制造方 法。再有，以下所述的薄膜压电谐振器的制造方法是一个例子，包含 其变形例，可通过除此以外的各种制造方法来实现是不言而喻的。
(1)首先，与图17(a)同样，在将抗蚀剂涂敷在p型的高电 阻率Si(100)半导体基板11的整个表面上后，通过光刻技术对抗 蚀剂进行构图，以该抗蚀剂为掩模，将磷离子(31P+)等n型杂质离 子以加速电压80～150kV、掺杂量3×1015cm-2～4×1016cm-2左右进行离子 注入，形成离子注入区域。然后，除去离子注入所使用的掩膜，在例 如包括1～5％氧气(O2)的氮气(N2)或氦(He)等惰性气体中，在 1100℃～1200℃的条件下，对半导体基板11进行30分钟～2小时左 右的热处理，使离子注入了的杂质离子活性化，形成由n型扩散区构 成的中继电极33。然后，在Si(100)半导体基板11上，通过使用 了氟类气体的RIE，如图23(a)所示，形成深度0.5～2μm、更好是 0.8～1.5μm的槽部31。虽省略了平面图的图示，但槽部31的平面图 形是以条状的分枝部垂直于矩形图形而设置的形状。条状的分枝部也 可以设置两条以上。
(2)例如，如果槽部31的深度为1.0μm，则通过CVD法来形成 膜厚1.2μm左右的BPSG膜，通过CMP进行平坦化而形成牺牲层32。 牺牲层32的平面图形与槽部31的平面图形相同，是以条状的分枝部 垂直于矩形图形来设置的形状。接着，用RF磁孔管溅射，如图23(b) 所示，在中继电极(扩散区域)33和半导体基板11上的整个面上形 成膜厚150～600nm、更好是250～350nm的Al膜(下部电极用金属膜) 14。
(3)然后，通过RF磁孔管溅射，如图23(c)所示，将例如2.5μm 左右的AlN膜(压电体用绝缘膜)15淀积在Al膜(下部电极用金属 膜)14上的整个面上。然后，在将新的抗蚀剂涂敷在AlN膜(压电 体用绝缘膜)15上的整个面上后，通过光刻技术对新的抗蚀剂进行 构图，以该新抗蚀剂作为腐蚀掩模，通过使用氯化物类气体的RIE而 选择性除去AlN膜(压电体用绝缘膜)15，形成压电体15的图形。 接着，在同一腐蚀室中，通过使用氯化物类气体的RIE，选择性除去 Al膜(下部电极用金属膜)14，如图23(d)所示，以与压电体15 的图形同一平面形状同一尺寸来形成下部电极14的构图。由此，半 导体基板11的衣服和中继电极(扩散区域)33的一部分从下部电极 14的端部露出。即，如图23(d)所示，下部电极14的三个端部形 成在中继电极(扩散区域)33的上部，下部电极14和中继电极(扩 散区域)33电连接(在图23(d)所示的剖面图中，为了简单表示在 下部电极14的两个端部之下中继电极(扩散区域)33呈现的状态， 不用说，在纸面的这边，在同样剩余的一个端部之下形成中继电极(扩 散区域33)。而且，在平面图形中，牺牲层32的矩形图形中设置的 条状的分枝部从压电体15和下部电极14的叠层结构的端部的末端露 出。
(4)而且，在压电体15、牺牲层32的分枝部、从压电体15露 出的半导体基板11和中继电极(扩散区域)33之上，通过化学气相 生长法(CVD法)形成100nm至400nm左右的作为层间绝缘膜34的 氮化硅膜。作为层间绝缘膜34，除了氮化硅膜以外，如果是与牺牲 层32中使用的BPSG膜的腐蚀选择比大的绝缘材料，则可以采用。接 着，在该层间绝缘膜34上，涂敷抗蚀剂，通过光刻技术对抗蚀剂进 行曝光而形成腐蚀掩模。然后，使用该腐蚀掩模，在RIE中，如图 23(d)所示，选择性除去层间绝缘膜34，开口形成露出压电体15 的一部分的接触孔36a和露出中继电极(扩散区域)33的一部分的 接触孔36b。虽省略了图示，但此时选择性除去牺牲层32的分枝部 的上部的层间绝缘膜34，形成腐蚀液路径(纵孔)。
(5)接着，在氟酸(HF)/氟化胺(NH4F)溶液等BPSG膜腐蚀 液中，浸渍半导体基板11。由此，通过层间绝缘膜34中的腐蚀液路 径(纵孔)，对从压电体15和下部电极14的叠层结构的的端部的末 端露出的牺牲层32的条状的分枝部进行腐蚀。随着推进条状的分枝 部的腐蚀，形成对埋入在下部电极14的底部(腹部)的牺牲层32的 腐蚀液路径(横孔)。然后，经由腐蚀液路径，对牺牲层32进行腐蚀， 形成图22所示的空腔20。在BPSG膜腐蚀液的腐蚀之后，用异丙醇 冲洗之后，进行干燥。
(6)接着，将膜厚150～600nm、更好是250～350nm左右的Al膜 通过接触孔36a、36b淀积在层间绝缘膜34上。然后，通过光刻和非 氧化性的酸、例如盐酸的湿法腐蚀，形成上部电极16和下部电极布 线17。如图22所示，上部电极16与在接触孔36a的底部露出的压 电体15的表面电连接，下部电极布线17与在在接触孔36b的底部露 出的中继电极(扩散区域)33电连接。
第6实施方式的薄膜压电谐振器可以用于图6和图19所示的梯 型滤波器、用图7说明的VCO。而且，在第1实施方式的图8和图9 所示的携带型信息终端中，可将第6实施方式的薄膜压电谐振器用作 微机械滤波器、用作RF滤波器41和IF滤波器42。
(其他实施方式)
如上述那样，通过第1～第6实施方式记载了本发明，但不能理 解为形成这种公开的一部分的论述和附图用于限定本发明。从这种公 开中，本领域技术人员可知道各种替代实施方式、实施例和运用技术。
在图20中，表示了使用第5实施方式的薄膜压电谐振器的微机 械滤波器的实际平面图形的结构例，而图19所示的3.5级的梯形滤 波器不限定于通过以半导体的扩散区域为中继电极33的薄膜压电谐 振器所构成的滤波器。例如，通过使用了第3实施方式的薄膜压电谐 振器那样的金属中继电极23的薄膜压电谐振器，也可以实现图19所 示的3.5级的梯形滤波器。
图24是通过使用这样的金属中继电极23的薄膜压电谐振器，来 构成图19所示的3.5级的梯形滤波器的情况下的平面图形的结构例。 压电体15在平面图形上作为大的矩形图形来形成，以一并包含七个 薄膜压电谐振器Fa、Fb、Fc、Fd、Fc、Ff、Fg占有的所有区域。
从图24的薄膜压电谐振器Fg的B-B方向观察的剖面图为图25。 在薄膜压电谐振器Fg中，金属中继电极23g的平面形状，如图24中 虚线所示，形成条状的矩形图形。然后，在矩形的金属中继电极23g 中，通过形成于压电体15中的矩形缝隙状的接触孔与下部电极布线 204-2电连接。如图19(b)所示，下部电极布线204-2是输出端口 Pout侧的共用端子。不用说，矩形缝隙状的接触孔配置在薄膜压电谐 振器Fg的金属中继电极23g的图形的一部分上部。薄膜压电谐振器 Fg的下部电极14g的单侧端部形成中继电极23g的上部的一部分，下 部电极14g和中继电极23g电连接。而且，从基板11的背面朝向基 板11表面，包括将下部电极14g的底部露出的空腔(空洞)18。因 此，通过空腔18，下部电极14g对于基板11一部分为空心状态并被 机械地保持。
与图20同样，在图24中，图19所示的输入端口Pin的一个端子 (输入端子)201被作为与薄膜压电谐振器Fa和薄膜压电谐振器Fb 的共用的上部电极而构图。即，输入端口Pin的一个端子(输入端子) 201具有作为薄膜压电谐振器Fa的上部电极的功能，输入端子Pin的 另一个端子(共用端子)202-1具有作为薄膜压电谐振器Fa的下部电 极布线的功能。在图24中，薄膜压电谐振器Fa包括用虚线表示的矩 形形状的金属中继电极23。
薄膜压电谐振器Fa的中继电极23的平面形状是用虚线表示的条 状的矩形图形。下部电极14a的一个端部形成在矩形的金属中继电极 23的内侧区域的上部的一部分，下部电极14a和金属中继电极23用 下部电极14a的一个端部来电连接。而且，在矩形的金属中继电极 23中，与薄膜压电谐振器Fg同样，通过形成于压电体15中的矩形缝 隙状的接触孔与下部电极布线202-1电连接(参照图25)。矩形缝隙 状的接触孔沿下部电极14a的一个端部配置。
如图24所示，薄膜压电谐振器Fb的下部电极211被作为与薄膜 压电谐振器Fc和Fd各自共用的下部电极而构图。而且，三个薄膜压 电谐振器Fd、Ff和Fg上共用的上部电极212在薄膜压电谐振器Fd、Ff 和Fg的面对各自下部电极的位置与压电体15电连接。
薄膜压电谐振器Ff的下部电极213被作为与薄膜压电谐振器Fc 共用的下部电极而构图。而且，在薄膜压电谐振器Ff中设置的矩形的 金属中继电极23f上，通过形成于压电体15中的矩形缝隙状的接触 孔与下部电极布线203电连接。下部电极布线203是图19所示的输 出端口Pout侧的输出端子。另一方面，在薄膜压电谐振器Fe上，连接 上部电极204-1。如图19(b)所示，上部电极204-1是输出端子Pout 侧的共用端子。
图26是通过第4实施方式的薄膜压电谐振器那样的使用了金属 中继电极13的薄膜压电谐振器，构成图19所示的3.5级的梯形滤波 器的情况下的平面图形的另一构成例。压电体15与图24相比作为被 限定的矩形图形来形成，以在平面图形上，包含七个薄膜压电谐振器 Fa、Fb、Fc、Fd、Fe、Ff、Fg的下部电极占有的区域。而且，压电体15 的占有区域的边界横切用虚线所示的薄膜压电谐振器Fa的金属中继 电极13a、薄膜压电谐振器Ff的金属中继电极13f、薄膜压电谐振器 Fg的金属中继电极13g的各自之上，金属中继电极13a、13f、13g的 一部分从压电体15的边界(端部)的末端延长到压电体15占有的区 域的外部。
金属中继电极13a、13f、13g的平面形状，如图26中虚线所示， 形成条状的矩形图形。
从图26的薄膜压电谐振器Fg的B-B方向观察的剖面图为图27。 因而，在薄膜压电谐振器Fg中，如图27所示，金属中继电极13g两 侧的端面为锥形形状。下部电极14g的单侧端部连接到金属中继电极 13g左侧的锥形状的端面，而且延长至金属中继电极13g上部的一部 分。下部电极布线204-2与从压电体15端部的末端露出的金属中继 电极13的右侧电连接。如图19(b)所示，下部电极布线204-2是 输出端口Pout侧的共用端子。在基板11的表面上，形成舟形(倒梯形) 的空腔(空洞)20，下部电极14g面对基板11，其一部分为空心状 态并被机械地保持。
与图20和图24同样，即使在图26中，图19所示的输入端口 Pin的一个端子(输入端子)201作为薄膜压电谐振器Fa和薄膜压电谐 振器Fb的共用的上部电极被构图。即，输入端口Pin的一个端子(输 入端子)201具有作为薄膜压电谐振器Fa的功能，输入端口Pin的另 一个端子(共用端子)201-1具有作为薄膜压电谐振器Fa的下部电极 布线的功能。在图26中，薄膜压电谐振器Fa包括虚线所示的矩形形 状的金属中继电极13a。
薄膜压电谐振器Fa的下部电极14a的一个端部形成在矩形的金 属中继电极13的内侧区域上部的一部分上，下部电极14a和金属中 继电极13用下部电极14a的一个端部进行电连接。因而，在从压电 体15端部的末端露出的矩形的金属中继电极13上，将下部电极布线 202-1电连接。
如图26所示，薄膜压电谐振器Fb的下部电极211作为薄膜压电 谐振器Fc和Fd各自的共用的下部电极被构图。而且，三个薄膜压电 谐振器Fd、Ff和Fg共用的上部电极212在与薄膜压电谐振器Fd、Ff和 Fg的各自的下部电极相对置的位置上与压电体15电连接。
薄膜压电谐振器Ff的下部电极213作为与薄膜压电谐振器Fc共 用的下部电极被构图。然后，在从压电体15的端部末端露出的薄膜 压电谐振器Ff的金属中继电极13f中，将下部电极布线203电连接。 下部电极布线203是图19所示的输出端口Pout侧的输出端子。另一方 面，在薄膜压电谐振器Fc中，连接上部电极204-1。如图19(b)所 示，上部电极204-1是输出端口Pout侧的共用端子。
这样，本发明当然包含这里没有记述的各种各样的实施方式等。 因此，本发明的技术范围只从上述说明有关准确的权利要求的范围的 发明特定事项来确定。