共振器の製造方法
【課題】圧電体薄膜の膜品質を向上させることにより、共振器の高周波数特性および信頼性を向上させる。
【解決手段】まず、表面あるいは内部に多孔質を形成した第１の基板上に圧電層を形成する。次に、圧電層上に金属膜を形成する。次に、第２の基板上に第１の電極を形成する。次に、第１の電極の一部と金属膜を貼り合わせた後、第１の基板を圧電層より分離し、除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成し、第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成する。
【解決手段】まず、表面あるいは内部に多孔質を形成した第１の基板上に圧電層を形成する。次に、圧電層上に金属膜を形成する。次に、第２の基板上に第１の電極を形成する。次に、第１の電極の一部と金属膜を貼り合わせた後、第１の基板を圧電層より分離し、除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成し、第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体の共振を利用した共振器及びその製造方法に関するものであり、この素子は主に携帯電話等の高周波無線通信機器に応用され、所望の周波数のみを通過させるフィルタなどに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される移動体通信機器の高周波化、小型化が進んでいる。移動無線通信装置などに用いられる小型のフィルタ素子としては、表面弾性波フィルタ（SAWフィルタ）や、薄膜バルク音波共振器（Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR）などが知られている。しかしながら、SAWフィルタは、高周波化とともに微細加工が要求され、また表面弾性波を利用しているため損失が大きいという課題があり、さらなる高周波数化への対応が難しくなっている。一方、圧電体薄膜中を伝播するバルク弾性波の縦方向共振を利用する薄膜バルク音波共振器は、非常に小さなデバイス寸法でGHz帯以上の領域で高い励振効率と鋭い共振特性が得られる。そのため、薄膜バルク音波共振器でフィルタを構成すれば、フィルタ回路部品を著しく小型化でき、かつ低損失・広帯域動作が可能となるため、将来の小型携帯無線通信機器への応用が期待されている。薄膜バルク音波共振器の共振周波数は圧電体膜の音速と膜厚によって決まり、2GHｚ〜数十GHzまでの高周波数化が可能である。
【０００３】
薄膜バルク音波共振器用の圧電材料としては、窒化アルミニウム（AlN）、酸化亜鉛（ZnO）、硫化カドミウム（CdS）、チタン酸鉛（PbTiO3 ）、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb（Zr，Ti）O3)などが用いられている。この中でも特にAlNは、弾性波の伝播速度が速く、圧電材料として適している。
【０００４】
また、薄膜バルク音波共振器においては、圧電体膜の電気機械結合係数が大きいほど広帯域の高周波フィルタや、広帯域の電圧制御共振器を作製することができる。電気機械結合係数を上げるためには、圧電体膜結晶固有の電気機械結合係数の大きいものを使用し、かつ圧電体膜結晶の分極軸を膜の厚み方向に揃えて共振子とすることが重要である。
【０００５】
従来に係る共振器の製造方法について、図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら具体的に説明する。
【０００６】
まず、図５（ａ）に示すように、スパッタリング法により、シリコン(111)基板10上に、AlまたはCuからなる第１電極膜121を100nmの厚さで成膜する。次に、図５（ｂ）に示すように、所定のレジストパターンを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、第１電極膜121をパターニングする。
【０００７】
次に、図５（ｃ）に示すように、スパッタリング法により、AlNまたはZnOよりなる圧電層123を500nmの厚さで成膜し、続いて、AlまたはCuからなる第２電極膜122を100nmの厚さで成膜する。次に、図５（ｄ）に示すように、所定のレジストパターンを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、第２電極膜122をパターニングする。次に、図５（ｅ）に示すように、所定のマスクを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、圧電層123をパターニングする。
【０００８】
次いて、図６（ａ）に示すように、基板10の第１の面11の側にレジスト30を形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板10に対してレジストパターン20を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板10に対して、レジストパターン20を介してドライエッチングを施す。これによって、各素子に空隙部110aが形成される。
【０００９】
次に、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン20およびレジスト30を剥離して、圧電薄膜共振子を製造する。
【００１０】
上記の製造方法において、X線回折パターンのAlN(0002)面ロッキングカーブの半値幅が2.1°のAlN圧電層を用いた圧電薄膜共振子が作製される(特許文献１)。
【００１１】
その他、圧電薄膜共振子およびその製造法としては、例えば以下の特許文献２〜４に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−２０４２３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４４０３０号公報
【特許文献３】特開２００２−３７４１４５号公報
【特許文献４】特開２００２−３４４２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述の通り、圧電体膜の電気機械結合係数は、共振器やフィルタを構成する上での性能を左右する重要なパラメータであり、使用する圧電体薄膜の膜品質に大きく依存する。従来の薄膜バルク共振器における圧電材料は、スパッタリング装置を用いて成膜されているが、AlN膜の結晶性向上に限界があり、機械結合係数が低いために、共振特性のQ値が低く、損失低減に限界があるという課題がある。具体的にはX線回折パターンのAlN(0002)面ロッキングカーブの半値幅は2.1°以上であり、機械結合係数の２乗が４％以下であり、前述のQ値向上・低損失化には限界があった。
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は圧電体薄膜の膜品質を向上させることにより、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明における共振器の製造方法においては、第１の基板上に圧電層を形成する工程と、前記圧電層上に金属膜を形成する工程と、第２の基板上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極の一部と金属膜を貼り合わせる工程と、第１の基板を圧電層より分離する工程と、除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成する工程とを含み、第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成するものである。
【００１５】
この構成により、第１の基板上に成長した圧電層を第２の基板に転写することにより、高品質な圧電層を共振器に用いることができ、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【００１６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第１の基板表面あるいは内部に多孔質層を形成する工程を含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板と圧電層のストレスを緩和し、クラックの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第１の基板表面あるいは内部に形成された多孔質層を除去あるいは分離することにより、前記第１の基板と圧電層を分離することが好ましい。この好ましい構成によれば、多孔質層の除去により第１の基板と圧電層の分離を行うことで、分離工程が容易となる。
【００１８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第２の基板上に形成された第１の電極は柱状の電極構造を有しており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程において、柱状の電極構造と金属膜が接着され、金属膜下方に空隙が形成され、金属膜が前記第１の電極の一部として機能することが好ましい。この好ましい構成によれば、電極膜と基板の間に形成された空隙において、バルク弾性波の基板漏洩を防ぐことができる。
【００１９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第２の基板に溝が形成されており、溝の周辺に前記第１の電極がパターニングされ形成されており、前記金属膜の下方に空隙が形成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、金属膜と基板の間に形成された空隙において、バルク弾性波の基板漏洩を防ぐことができる。
【００２０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに溝が犠牲膜で埋められており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程に続いて、埋められた犠牲膜を選択的に除去する工程を含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、犠牲層により凹部が平坦化された状態で、電極の形成、金属膜の貼り合わせを行うことができ、空隙部における落ち込みを防ぐことができる。
【００２１】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の主面方位におけるX線回折ロッキングカーブの半値幅が4°より小さいことが好ましい。この好ましい構成によれば、圧電層の結晶を膜の厚み方向に揃えることにより、電気機械結合係数を向上することができる。
【００２２】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の電気機械結合係数の2乗が4%以上の値であることが好ましい。この好ましい構成によれば、広帯域の高周波フィルタや、広帯域の電圧制御共振器を作製することができる。
【００２３】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の主面方位は(0001)面あるいは(111)面であることが好ましい。この好ましい構成によれば、配向の揃った圧電層の作製が容易となる。
【００２４】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板の主面方位が前記圧電層の主面方位と一致していることが好ましい。この好ましい構成によれば、圧電層の配向制御が容易となる。
【００２５】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板と前記第２の基板の主面方位が異なっていることが好ましい。これにより、第２の基板には、任意の方位の基板を用いることができる。
【００２６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であり、かつ前記第２の基板の主面方位が(100)面であることが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板の主面方位は圧電層の主面方位と一致し、第２の基板にはダイシングが容易な基板方位を用いることができる。
【００２７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに圧電層が第１の基板に対しエピタキシャル成長する形で形成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、配向の揃った高品質な圧電層の作製が可能となる。
【００２８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記エピタキシャル成長が有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、ハイドライド気相成長法のいずれか、あるいはこの組み合わせにより行われることが好ましい。
【００２９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに圧電層の形成時に成長条件を変更し、少なくとも２つ以上の異なる成長条件により形成することが好ましい。これにより、基板と圧電層とのストレス緩和を目的とする層と、高品質エピタキシャル成長を行う層の形成が可能となる。
【００３０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の形成時に少なくとも２温度以上の温度条件で２層以上の層構造を形成することが好ましい。例えば、成長初期に低温で圧電層の成長を行い、後に高温で高品質な圧電層の成長を行う。これにより、低温成長層で基板と圧電層とのストレスを緩和し、その後に高温成長層で高品質な圧電層の形成を行い、圧電層中へのクラックの発生を抑制することができる。
【００３１】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の結晶性が前記第１の基板あるいは前記多孔質層に接する部分で悪く、表面側で結晶性が良い、少なくとも２層以上の層構造により形成されていることが好ましい。これにより、結晶性の悪い部分で基板と圧電層とのストレスを緩和し、圧電層中へのクラックの発生を抑制することができる。
【００３２】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層がAlNにより構成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、AlNは弾性波の伝播速度が速く、AlNを圧電層として用いることにより、高い共振周波数が得られる。
【００３３】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板及び多孔質層がSiにより構成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板の多孔質化、あるいは除去の工程が容易となる。
【００３４】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第２の基板がSiあるいはGaAsあるいはInPあるいはSiCであることが好ましい。
【００３５】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記貼り合わせ工程において、第１及び第２の基板を加熱し、金属膜と前記第１の電極の一部を反応させると同時に加圧することが好ましい。この好ましい構成によれば、基板全体を均一に貼り合わせることが可能となる。
【００３６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の電極の一部あるいは前記金属膜の一部にAuSnを含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、AuSnの共晶化を利用して電極と金属膜との貼り合わせが可能となる。
【００３７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をウェットエッチングにより行うことが好ましい。
【００３８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、Siをフッ硝酸により除去することが好ましい。この好ましい構成によれば、第１のSi基板の高速除去が可能となる。
【００３９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をガスエッチングにより行うことが好ましい。
【００４０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siを三フッ化塩素(ClF3)ガスにより除去することが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板をエッチングする際の第２基板の保護が容易となり、工程を単純化することができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、結晶性に優れた圧電層を用いることができ、低損失で高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１、図２は、本発明の第１の実施形態における共振器の製造方法を示す構成図である。同図において、101は第１のシリコン(111)基板、102は多孔質シリコン、103はAlN層、104はAu下部電極、105は第２のSi基板、106はAu電極パターン、107はAuSn電極、108はAu上部電極、109はSiO2パッシベーション膜、110はAuメッキ配線である。
【００４４】
まず、第１のシリコン(111)基板を濃度50%のフッ酸(HF)とメタノール(C2H5OH)の混合液(HF:C2H5OH=2:1)中で、電流密度20〜100mA/cm2にて陽極酸化することにより、シリコン基板表面の10〜50μmまでを多孔質化する。その上に形成するAlN層の結晶性が劣化しない程度に表面の平坦性が確保できる条件で前記多孔質化を行う。続いて、前記多孔質が表面あるいは基板内部に形成された第１のシリコン（111）基板上に有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)にてNH3とTMA(トリメチルアルミニウム:(CH3)3Al)を原材料に用いAlN薄膜0.5μmを形成する。AlNは主面が(0001)面である形で形成される（図１（ａ））。ここでは結晶性の優れたAlNを成長するために、成長温度は1100℃以上であることが望ましい。しかし、シリコン基板上にAlNをエピタキシャル成長する場合、シリコンとAlNの熱膨張係数はそれぞれ2.6×10-6/K、5.27×10-6/Kと差が大きく、膜中のストレスが大きくなり、AlN膜にクラックが生じやすいため、まず低温で20〜100nmのAlN膜を形成した後に昇温し、続いて1100℃にてAlN薄膜を形成することが望ましい。この際AlNの形成を行う前に、多孔質シリコンの表面を平坦化するために、水素雰囲気中で、1100℃にてアニールすることが望ましい。シリコンを多孔質化した層が存在することにより前述の熱膨張係数の差により生ずるAlN膜中のストレスが緩和されクラックの発生を抑制することができる。ここで得られるAlN薄膜は (0002)面のX線回折ロッキングカーブの半値幅で0.8°以下となり、スパッタリング法による4°と比較して結晶性に優れている。
【００４５】
次に図１（ｂ）に示すように、AlN薄膜上に選択的にAu下部電極を例えば電子ビーム蒸着とリフトオフにより300nm形成する。
【００４６】
次に図１（ｃ）に示すように、第２のシリコン基板上にAu電極パターンと、その上にAuSn電極を柱状に形成する。Au電極パターンは電子ビーム蒸着で、AuSn電極は抵抗加熱蒸着あるいは選択メッキにより形成する。ここで第２のシリコン基板は第１のシリコン基板と面方位が異なっていてもよい。例えば第２のシリコン基板は(100)基板であっても良い。
【００４７】
次に、図１（ｄ）に示すように、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板をAlN圧電層と下部電極を挟み込む形で貼り合わせる。この際、加熱し加圧する条件下貼り合わせを行い、AuとAuSnの共晶化を利用して貼り合わせを行う。
【００４８】
次に、図１（ｅ）に示すように、例えばフッ硝酸によりシリコン基板をエッチングすることにより、第１のシリコン基板を除去する。ここでは前記多孔質シリコンの部分がエッチング液が浸透しやすくエッチングされやすいので、まず多孔質部分が除去される形で第１のシリコン基板が分離される。第１のシリコン基板を分離することでAlN及びAu下部電極と第２のシリコン基板の間に空隙が形成される。シリコン基板を除去する方法として、ウォータジェットを用いて第１のシリコン基板を分離してもよい。また、シリコン基板をClF3ガスを用いて除去する形でも良い。
【００４９】
次に、図２（ａ）に示すように、表面側に露出した前記AlNエピタキシャル成長層を、例えばICP(Inductive Coupled Plasma)ドライエッチングで共振器領域を残し選択的にエッチングする。さらに、AlN圧電層上に電子ビーム蒸着によりAu上部電極を形成する。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、Au上部電極をAlN薄膜上に選択的に形成した後にSiO2パッシベーション膜及びAuメッキ配線を形成する。
【００５１】
このように形成された共振器構造は、上部及び下部電極に電圧を印加することにより共振し共振器として動作させることが可能となり、AlN圧電層を第１のシリコン(111)基板から第２のシリコン基板に転写することで、結晶性に優れたAlN膜を圧電層として用いることができ、結果として機械結合係数が大きく、損失が少なく、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器及びこれを組み合わせることでフィルタ回路を作製することが可能となる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図３、図４は、本発明の第２の実施形態における共振器の製造方法を示す構成図である。同図において、201はシリコン基板、202は多孔質シリコン、203はAlN層、204はAu下部電極、205はSi基板、206はAu電極パターン、207はAuSn電極、208はAu上部電極、209はSiO2パッシベーション膜、210はAuメッキ配線、211はSiO2犠牲膜である。
【００５３】
まず、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、シリコン基板（111）面上あるいはその内部に多孔質シリコン層を陽極酸化により形成した後にMOCVD法によりAlN圧電層0.5μmを形成する。第１の実施形態と同様に、AlN膜に発生するクラックを抑制するために、低温で20〜100nmのAlN膜を形成した後に昇温し、続いて1100℃にてAlN薄膜を形成する形でも良い。またAlN膜の形成前にはH2雰囲気で多孔質シリコン表面をアニールすることにより平坦化を行っている。ここで得られるAlN薄膜は (0002)面のX線回折ロッキングカーブの半値幅で0.8°以下と結晶性に優れている。
【００５４】
次に、図３（ｂ）に示すように、AlN薄膜上に選択的にAu下部電極を例えば電子ビーム蒸着とリフトオフにより300nm形成する。
【００５５】
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板上に溝領域を例えば反応性ドライエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)やウェットエッチングにより形成し、前記溝部分にSiO2埋め込み犠牲膜を形成する。前記埋め込み犠牲膜は例えばSpin-On-Glass(SOG)などで形成し溝部分以外のSi基板表面に形成された前記犠牲膜はドライエッチングなどにより除去し平坦化する。さらに前記Si基板及びSiO2埋め込み犠牲膜上にAu電極パターンとその上にAuSn電極を形成する。Au電極パターンは前記溝部分をまたぐ形で形成され、SiO2埋め込み犠牲膜を表面側から例えばHF水溶液などによりウェットエッチングできるよう配置されている。Au電極パターンは電子ビーム蒸着で、AuSn電極は抵抗加熱蒸着により形成する。
【００５６】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板をAlN圧電層と下部電極を挟み込む形で貼り合わせる。この際、加熱及び加圧した条件にて貼り合わせを行い、AuとAuSnの共晶化を利用して貼り合わせを行う。
【００５７】
次に、図３（ｅ）に示すように、例えばフッ硝酸あるいはClF3ガスなどにより第１のシリコン基板を除去する。ウェットエッチングによる場合には第１の実施形態にて説明した通り、多孔質シリコン部分にてエッチングされやすいため、より容易に第１のシリコン基板を分離することが可能となる。続いて、表面側に露出した前記AlNエピタキシャル成長層を、例えばICP(Inductive Coupled Plasma)ドライエッチングで共振器領域を残し選択的にエッチングする。さらに、図３（ｅ）に示すように、前記SiO2埋め込み犠牲膜をHF水溶液により除去することで、前記AlN薄膜及びAu下部電極の下方に空隙が形成される。
【００５８】
次に、図４（ａ）に示すように、AlN圧電層上に電子ビーム蒸着によりAu上部電極を形成する。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、Au上部電極をAlN薄膜上に選択的に形成した後にSiO2パッシベーション膜及びAuメッキ配線を形成する。
【００６０】
このように形成された共振器構造は、第１の実施形態と同様に、上部及び下部電極に電圧を印加することにより共振し共振器として動作させることが可能となり、AlN圧電層を第１のシリコン(111)基板から第２のシリコン基板に転写することで、結晶性に優れたAlN膜を圧電層として用いることができ、損失が少なく、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【００６１】
第１及び第２の実施形態にて示した第１の基板は多孔質化ができ、分離が容易である限りはSi以外の例えばGaAsやInPなどでも良く、第２の基板はGaAsあるいはInPあるいはSiCなどでも良い。前記基板はAlN膜の結晶性及び分極特性が維持される限りはいかなる面方位でも良く、また(0001)面などの主面からオフアングルを有した面方位でも良い。前記AlN膜の形成方法としては有機金属気相成長法に限らず、分子線エピタキシー法あるいはハイドライド気相成長法などでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る共振器の製造方法は、低損失で高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造するのに有用である。本発明により得られた共振器は、例えば、無線通信機器にて用いられる、特性のよいフィルタとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図５】従来の共振器の製造方法を示す工程断面図
【図６】従来の共振器の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００６４】
101、201 第１のシリコン基板
102、202 多孔質シリコン
103、203 AlN圧電層
104、204 Au電極
105、205 第２のシリコン基板
106、206 Au下部電極
107、207 AuSn電極
108、208 Au上部電極
109、209 SiO2パッシベーション膜
110、210 Auメッキ配線
211 SiO2犠牲膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体の共振を利用した共振器及びその製造方法に関するものであり、この素子は主に携帯電話等の高周波無線通信機器に応用され、所望の周波数のみを通過させるフィルタなどに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される移動体通信機器の高周波化、小型化が進んでいる。移動無線通信装置などに用いられる小型のフィルタ素子としては、表面弾性波フィルタ（SAWフィルタ）や、薄膜バルク音波共振器（Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR）などが知られている。しかしながら、SAWフィルタは、高周波化とともに微細加工が要求され、また表面弾性波を利用しているため損失が大きいという課題があり、さらなる高周波数化への対応が難しくなっている。一方、圧電体薄膜中を伝播するバルク弾性波の縦方向共振を利用する薄膜バルク音波共振器は、非常に小さなデバイス寸法でGHz帯以上の領域で高い励振効率と鋭い共振特性が得られる。そのため、薄膜バルク音波共振器でフィルタを構成すれば、フィルタ回路部品を著しく小型化でき、かつ低損失・広帯域動作が可能となるため、将来の小型携帯無線通信機器への応用が期待されている。薄膜バルク音波共振器の共振周波数は圧電体膜の音速と膜厚によって決まり、2GHｚ〜数十GHzまでの高周波数化が可能である。
【０００３】
薄膜バルク音波共振器用の圧電材料としては、窒化アルミニウム（AlN）、酸化亜鉛（ZnO）、硫化カドミウム（CdS）、チタン酸鉛（PbTiO3 ）、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb（Zr，Ti）O3)などが用いられている。この中でも特にAlNは、弾性波の伝播速度が速く、圧電材料として適している。
【０００４】
また、薄膜バルク音波共振器においては、圧電体膜の電気機械結合係数が大きいほど広帯域の高周波フィルタや、広帯域の電圧制御共振器を作製することができる。電気機械結合係数を上げるためには、圧電体膜結晶固有の電気機械結合係数の大きいものを使用し、かつ圧電体膜結晶の分極軸を膜の厚み方向に揃えて共振子とすることが重要である。
【０００５】
従来に係る共振器の製造方法について、図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら具体的に説明する。
【０００６】
まず、図５（ａ）に示すように、スパッタリング法により、シリコン(111)基板10上に、AlまたはCuからなる第１電極膜121を100nmの厚さで成膜する。次に、図５（ｂ）に示すように、所定のレジストパターンを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、第１電極膜121をパターニングする。
【０００７】
次に、図５（ｃ）に示すように、スパッタリング法により、AlNまたはZnOよりなる圧電層123を500nmの厚さで成膜し、続いて、AlまたはCuからなる第２電極膜122を100nmの厚さで成膜する。次に、図５（ｄ）に示すように、所定のレジストパターンを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、第２電極膜122をパターニングする。次に、図５（ｅ）に示すように、所定のマスクを介してドライエッチングまたはウェットエッチングを施すことにより、圧電層123をパターニングする。
【０００８】
次いて、図６（ａ）に示すように、基板10の第１の面11の側にレジスト30を形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板10に対してレジストパターン20を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板10に対して、レジストパターン20を介してドライエッチングを施す。これによって、各素子に空隙部110aが形成される。
【０００９】
次に、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン20およびレジスト30を剥離して、圧電薄膜共振子を製造する。
【００１０】
上記の製造方法において、X線回折パターンのAlN(0002)面ロッキングカーブの半値幅が2.1°のAlN圧電層を用いた圧電薄膜共振子が作製される(特許文献１)。
【００１１】
その他、圧電薄膜共振子およびその製造法としては、例えば以下の特許文献２〜４に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−２０４２３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４４０３０号公報
【特許文献３】特開２００２−３７４１４５号公報
【特許文献４】特開２００２−３４４２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述の通り、圧電体膜の電気機械結合係数は、共振器やフィルタを構成する上での性能を左右する重要なパラメータであり、使用する圧電体薄膜の膜品質に大きく依存する。従来の薄膜バルク共振器における圧電材料は、スパッタリング装置を用いて成膜されているが、AlN膜の結晶性向上に限界があり、機械結合係数が低いために、共振特性のQ値が低く、損失低減に限界があるという課題がある。具体的にはX線回折パターンのAlN(0002)面ロッキングカーブの半値幅は2.1°以上であり、機械結合係数の２乗が４％以下であり、前述のQ値向上・低損失化には限界があった。
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は圧電体薄膜の膜品質を向上させることにより、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明における共振器の製造方法においては、第１の基板上に圧電層を形成する工程と、前記圧電層上に金属膜を形成する工程と、第２の基板上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極の一部と金属膜を貼り合わせる工程と、第１の基板を圧電層より分離する工程と、除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成する工程とを含み、第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成するものである。
【００１５】
この構成により、第１の基板上に成長した圧電層を第２の基板に転写することにより、高品質な圧電層を共振器に用いることができ、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【００１６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第１の基板表面あるいは内部に多孔質層を形成する工程を含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板と圧電層のストレスを緩和し、クラックの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第１の基板表面あるいは内部に形成された多孔質層を除去あるいは分離することにより、前記第１の基板と圧電層を分離することが好ましい。この好ましい構成によれば、多孔質層の除去により第１の基板と圧電層の分離を行うことで、分離工程が容易となる。
【００１８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第２の基板上に形成された第１の電極は柱状の電極構造を有しており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程において、柱状の電極構造と金属膜が接着され、金属膜下方に空隙が形成され、金属膜が前記第１の電極の一部として機能することが好ましい。この好ましい構成によれば、電極膜と基板の間に形成された空隙において、バルク弾性波の基板漏洩を防ぐことができる。
【００１９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに第２の基板に溝が形成されており、溝の周辺に前記第１の電極がパターニングされ形成されており、前記金属膜の下方に空隙が形成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、金属膜と基板の間に形成された空隙において、バルク弾性波の基板漏洩を防ぐことができる。
【００２０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに溝が犠牲膜で埋められており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程に続いて、埋められた犠牲膜を選択的に除去する工程を含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、犠牲層により凹部が平坦化された状態で、電極の形成、金属膜の貼り合わせを行うことができ、空隙部における落ち込みを防ぐことができる。
【００２１】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の主面方位におけるX線回折ロッキングカーブの半値幅が4°より小さいことが好ましい。この好ましい構成によれば、圧電層の結晶を膜の厚み方向に揃えることにより、電気機械結合係数を向上することができる。
【００２２】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の電気機械結合係数の2乗が4%以上の値であることが好ましい。この好ましい構成によれば、広帯域の高周波フィルタや、広帯域の電圧制御共振器を作製することができる。
【００２３】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の主面方位は(0001)面あるいは(111)面であることが好ましい。この好ましい構成によれば、配向の揃った圧電層の作製が容易となる。
【００２４】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板の主面方位が前記圧電層の主面方位と一致していることが好ましい。この好ましい構成によれば、圧電層の配向制御が容易となる。
【００２５】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板と前記第２の基板の主面方位が異なっていることが好ましい。これにより、第２の基板には、任意の方位の基板を用いることができる。
【００２６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であり、かつ前記第２の基板の主面方位が(100)面であることが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板の主面方位は圧電層の主面方位と一致し、第２の基板にはダイシングが容易な基板方位を用いることができる。
【００２７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに圧電層が第１の基板に対しエピタキシャル成長する形で形成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、配向の揃った高品質な圧電層の作製が可能となる。
【００２８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記エピタキシャル成長が有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、ハイドライド気相成長法のいずれか、あるいはこの組み合わせにより行われることが好ましい。
【００２９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに圧電層の形成時に成長条件を変更し、少なくとも２つ以上の異なる成長条件により形成することが好ましい。これにより、基板と圧電層とのストレス緩和を目的とする層と、高品質エピタキシャル成長を行う層の形成が可能となる。
【００３０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の形成時に少なくとも２温度以上の温度条件で２層以上の層構造を形成することが好ましい。例えば、成長初期に低温で圧電層の成長を行い、後に高温で高品質な圧電層の成長を行う。これにより、低温成長層で基板と圧電層とのストレスを緩和し、その後に高温成長層で高品質な圧電層の形成を行い、圧電層中へのクラックの発生を抑制することができる。
【００３１】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層の結晶性が前記第１の基板あるいは前記多孔質層に接する部分で悪く、表面側で結晶性が良い、少なくとも２層以上の層構造により形成されていることが好ましい。これにより、結晶性の悪い部分で基板と圧電層とのストレスを緩和し、圧電層中へのクラックの発生を抑制することができる。
【００３２】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記圧電層がAlNにより構成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、AlNは弾性波の伝播速度が速く、AlNを圧電層として用いることにより、高い共振周波数が得られる。
【００３３】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板及び多孔質層がSiにより構成されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板の多孔質化、あるいは除去の工程が容易となる。
【００３４】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第２の基板がSiあるいはGaAsあるいはInPあるいはSiCであることが好ましい。
【００３５】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記貼り合わせ工程において、第１及び第２の基板を加熱し、金属膜と前記第１の電極の一部を反応させると同時に加圧することが好ましい。この好ましい構成によれば、基板全体を均一に貼り合わせることが可能となる。
【００３６】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の電極の一部あるいは前記金属膜の一部にAuSnを含むことが好ましい。この好ましい構成によれば、AuSnの共晶化を利用して電極と金属膜との貼り合わせが可能となる。
【００３７】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をウェットエッチングにより行うことが好ましい。
【００３８】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、Siをフッ硝酸により除去することが好ましい。この好ましい構成によれば、第１のSi基板の高速除去が可能となる。
【００３９】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をガスエッチングにより行うことが好ましい。
【００４０】
本発明の共振器の製造方法は、さらに前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siを三フッ化塩素(ClF3)ガスにより除去することが好ましい。この好ましい構成によれば、第１の基板をエッチングする際の第２基板の保護が容易となり、工程を単純化することができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、結晶性に優れた圧電層を用いることができ、低損失で高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１、図２は、本発明の第１の実施形態における共振器の製造方法を示す構成図である。同図において、101は第１のシリコン(111)基板、102は多孔質シリコン、103はAlN層、104はAu下部電極、105は第２のSi基板、106はAu電極パターン、107はAuSn電極、108はAu上部電極、109はSiO2パッシベーション膜、110はAuメッキ配線である。
【００４４】
まず、第１のシリコン(111)基板を濃度50%のフッ酸(HF)とメタノール(C2H5OH)の混合液(HF:C2H5OH=2:1)中で、電流密度20〜100mA/cm2にて陽極酸化することにより、シリコン基板表面の10〜50μmまでを多孔質化する。その上に形成するAlN層の結晶性が劣化しない程度に表面の平坦性が確保できる条件で前記多孔質化を行う。続いて、前記多孔質が表面あるいは基板内部に形成された第１のシリコン（111）基板上に有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)にてNH3とTMA(トリメチルアルミニウム:(CH3)3Al)を原材料に用いAlN薄膜0.5μmを形成する。AlNは主面が(0001)面である形で形成される（図１（ａ））。ここでは結晶性の優れたAlNを成長するために、成長温度は1100℃以上であることが望ましい。しかし、シリコン基板上にAlNをエピタキシャル成長する場合、シリコンとAlNの熱膨張係数はそれぞれ2.6×10-6/K、5.27×10-6/Kと差が大きく、膜中のストレスが大きくなり、AlN膜にクラックが生じやすいため、まず低温で20〜100nmのAlN膜を形成した後に昇温し、続いて1100℃にてAlN薄膜を形成することが望ましい。この際AlNの形成を行う前に、多孔質シリコンの表面を平坦化するために、水素雰囲気中で、1100℃にてアニールすることが望ましい。シリコンを多孔質化した層が存在することにより前述の熱膨張係数の差により生ずるAlN膜中のストレスが緩和されクラックの発生を抑制することができる。ここで得られるAlN薄膜は (0002)面のX線回折ロッキングカーブの半値幅で0.8°以下となり、スパッタリング法による4°と比較して結晶性に優れている。
【００４５】
次に図１（ｂ）に示すように、AlN薄膜上に選択的にAu下部電極を例えば電子ビーム蒸着とリフトオフにより300nm形成する。
【００４６】
次に図１（ｃ）に示すように、第２のシリコン基板上にAu電極パターンと、その上にAuSn電極を柱状に形成する。Au電極パターンは電子ビーム蒸着で、AuSn電極は抵抗加熱蒸着あるいは選択メッキにより形成する。ここで第２のシリコン基板は第１のシリコン基板と面方位が異なっていてもよい。例えば第２のシリコン基板は(100)基板であっても良い。
【００４７】
次に、図１（ｄ）に示すように、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板をAlN圧電層と下部電極を挟み込む形で貼り合わせる。この際、加熱し加圧する条件下貼り合わせを行い、AuとAuSnの共晶化を利用して貼り合わせを行う。
【００４８】
次に、図１（ｅ）に示すように、例えばフッ硝酸によりシリコン基板をエッチングすることにより、第１のシリコン基板を除去する。ここでは前記多孔質シリコンの部分がエッチング液が浸透しやすくエッチングされやすいので、まず多孔質部分が除去される形で第１のシリコン基板が分離される。第１のシリコン基板を分離することでAlN及びAu下部電極と第２のシリコン基板の間に空隙が形成される。シリコン基板を除去する方法として、ウォータジェットを用いて第１のシリコン基板を分離してもよい。また、シリコン基板をClF3ガスを用いて除去する形でも良い。
【００４９】
次に、図２（ａ）に示すように、表面側に露出した前記AlNエピタキシャル成長層を、例えばICP(Inductive Coupled Plasma)ドライエッチングで共振器領域を残し選択的にエッチングする。さらに、AlN圧電層上に電子ビーム蒸着によりAu上部電極を形成する。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、Au上部電極をAlN薄膜上に選択的に形成した後にSiO2パッシベーション膜及びAuメッキ配線を形成する。
【００５１】
このように形成された共振器構造は、上部及び下部電極に電圧を印加することにより共振し共振器として動作させることが可能となり、AlN圧電層を第１のシリコン(111)基板から第２のシリコン基板に転写することで、結晶性に優れたAlN膜を圧電層として用いることができ、結果として機械結合係数が大きく、損失が少なく、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器及びこれを組み合わせることでフィルタ回路を作製することが可能となる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図３、図４は、本発明の第２の実施形態における共振器の製造方法を示す構成図である。同図において、201はシリコン基板、202は多孔質シリコン、203はAlN層、204はAu下部電極、205はSi基板、206はAu電極パターン、207はAuSn電極、208はAu上部電極、209はSiO2パッシベーション膜、210はAuメッキ配線、211はSiO2犠牲膜である。
【００５３】
まず、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、シリコン基板（111）面上あるいはその内部に多孔質シリコン層を陽極酸化により形成した後にMOCVD法によりAlN圧電層0.5μmを形成する。第１の実施形態と同様に、AlN膜に発生するクラックを抑制するために、低温で20〜100nmのAlN膜を形成した後に昇温し、続いて1100℃にてAlN薄膜を形成する形でも良い。またAlN膜の形成前にはH2雰囲気で多孔質シリコン表面をアニールすることにより平坦化を行っている。ここで得られるAlN薄膜は (0002)面のX線回折ロッキングカーブの半値幅で0.8°以下と結晶性に優れている。
【００５４】
次に、図３（ｂ）に示すように、AlN薄膜上に選択的にAu下部電極を例えば電子ビーム蒸着とリフトオフにより300nm形成する。
【００５５】
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板上に溝領域を例えば反応性ドライエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)やウェットエッチングにより形成し、前記溝部分にSiO2埋め込み犠牲膜を形成する。前記埋め込み犠牲膜は例えばSpin-On-Glass(SOG)などで形成し溝部分以外のSi基板表面に形成された前記犠牲膜はドライエッチングなどにより除去し平坦化する。さらに前記Si基板及びSiO2埋め込み犠牲膜上にAu電極パターンとその上にAuSn電極を形成する。Au電極パターンは前記溝部分をまたぐ形で形成され、SiO2埋め込み犠牲膜を表面側から例えばHF水溶液などによりウェットエッチングできるよう配置されている。Au電極パターンは電子ビーム蒸着で、AuSn電極は抵抗加熱蒸着により形成する。
【００５６】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板をAlN圧電層と下部電極を挟み込む形で貼り合わせる。この際、加熱及び加圧した条件にて貼り合わせを行い、AuとAuSnの共晶化を利用して貼り合わせを行う。
【００５７】
次に、図３（ｅ）に示すように、例えばフッ硝酸あるいはClF3ガスなどにより第１のシリコン基板を除去する。ウェットエッチングによる場合には第１の実施形態にて説明した通り、多孔質シリコン部分にてエッチングされやすいため、より容易に第１のシリコン基板を分離することが可能となる。続いて、表面側に露出した前記AlNエピタキシャル成長層を、例えばICP(Inductive Coupled Plasma)ドライエッチングで共振器領域を残し選択的にエッチングする。さらに、図３（ｅ）に示すように、前記SiO2埋め込み犠牲膜をHF水溶液により除去することで、前記AlN薄膜及びAu下部電極の下方に空隙が形成される。
【００５８】
次に、図４（ａ）に示すように、AlN圧電層上に電子ビーム蒸着によりAu上部電極を形成する。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、Au上部電極をAlN薄膜上に選択的に形成した後にSiO2パッシベーション膜及びAuメッキ配線を形成する。
【００６０】
このように形成された共振器構造は、第１の実施形態と同様に、上部及び下部電極に電圧を印加することにより共振し共振器として動作させることが可能となり、AlN圧電層を第１のシリコン(111)基板から第２のシリコン基板に転写することで、結晶性に優れたAlN膜を圧電層として用いることができ、損失が少なく、高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造することができる。
【００６１】
第１及び第２の実施形態にて示した第１の基板は多孔質化ができ、分離が容易である限りはSi以外の例えばGaAsやInPなどでも良く、第２の基板はGaAsあるいはInPあるいはSiCなどでも良い。前記基板はAlN膜の結晶性及び分極特性が維持される限りはいかなる面方位でも良く、また(0001)面などの主面からオフアングルを有した面方位でも良い。前記AlN膜の形成方法としては有機金属気相成長法に限らず、分子線エピタキシー法あるいはハイドライド気相成長法などでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る共振器の製造方法は、低損失で高周波数特性に優れた信頼性の高い共振器を製造するのに有用である。本発明により得られた共振器は、例えば、無線通信機器にて用いられる、特性のよいフィルタとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る共振器の製造方法を示す工程断面図
【図５】従来の共振器の製造方法を示す工程断面図
【図６】従来の共振器の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００６４】
101、201 第１のシリコン基板
102、202 多孔質シリコン
103、203 AlN圧電層
104、204 Au電極
105、205 第２のシリコン基板
106、206 Au下部電極
107、207 AuSn電極
108、208 Au上部電極
109、209 SiO2パッシベーション膜
110、210 Auメッキ配線
211 SiO2犠牲膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に圧電層をこの順に形成する工程と、前記圧電層上に金属膜を形成する工程と、第２の基板上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の一部と前記金属膜を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせ工程に続いて前記第１の基板を圧電層より分離する工程と、前記除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成する工程とを含み、前記第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成することを特徴とする、共振器の製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板表面あるいは内部に多孔質層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１記載の共振器の製造方法。
【請求項３】
前記第１の基板表面あるいは内部に形成された多孔質層を除去あるいは分離することにより、前記第１の基板と圧電層を分離することを特徴とする、請求項２記載の共振器の製造方法。
【請求項４】
前記第２の基板上に形成された前記第１の電極は柱状の電極構造を有しており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程において、前記柱状の電極構造と前記金属膜が接着され、前記金属膜下方に空隙が形成され、前記金属膜が前記第１の電極の一部として機能することを特徴とする、請求項１〜３記載の共振器の製造方法。
【請求項５】
前記第２の基板に溝が形成されており、前記溝の周辺に前記第１の電極がパターニングされ形成されており、前記金属膜の下方に空隙が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３記載の共振器の製造方法。
【請求項６】
前記溝が犠牲膜で埋められており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程に続いて、前記埋められた犠牲膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする、請求項５記載の共振器の製造方法。
【請求項７】
前記圧電層の主面方位におけるX線回折ロッキングカーブの半値幅が4°より小さいことを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項８】
前記圧電層の電気機械結合係数の２乗が4%以上の値であることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項９】
前記圧電層の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の基板の主面方位が前記圧電層の主面方位と一致していることを特徴とする、請求項１〜９記載の共振器の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の基板と前記第２の基板の主面方位が異なっていることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の基板の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であり、かつ前記第２の基板の主面方位が(100)面であることを特徴とする、請求項１１記載の共振器の製造方法。
【請求項１３】
前記圧電層が前記第１の基板に対しエピタキシャル成長する形で形成されていることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１４】
前記エピタキシャル成長が有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、ハイドライド気相成長法のいずれか、あるいはこの組み合わせにより行われることを特徴とする、請求項１３記載の共振器の製造方法。
【請求項１５】
前記圧電層の形成時に成長条件を変更し、少なくとも２つ以上の異なる成長条件により形成することを特徴とする、請求項１４記載の共振器の製造方法。
【請求項１６】
前記圧電層の形成時に少なくとも２温度以上の温度条件で２層以上の層構造を形成することを特徴とする、請求項１５記載の共振器の製造方法。
【請求項１７】
前記圧電層の結晶性が前記第１の基板あるいは前記多孔質層に接する部分で悪く、表面側で結晶性が良い、少なくとも２層以上の層構造により形成されていることを特徴とする、請求項１５記載の共振器の製造方法。
【請求項１８】
前記圧電層がAlNにより構成されていることを特徴とする、請求項１〜１７記載の共振器の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の基板及び多孔質層がSiにより構成されていることを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の基板がSiあるいはGaAsあるいはInPあるいはSiCであることを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２１】
前記貼り合わせ工程において前記第１及び第２の基板を加熱し、前記金属膜と前記第１の電極の一部を反応させると同時に加圧することを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器及びこれを用いたフィルタ回路の製造方法。
【請求項２２】
前記第１の電極の一部あるいは前記金属膜の一部にAuSnを含むことを特徴とする、請求項２１記載の共振器の製造方法。
【請求項２３】
前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をウェットエッチングにより行うことを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器及びこれを用いたフィルタ回路の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siをフッ硝酸により除去することを特徴とする、請求項２３記載の共振器の製造方法。
【請求項２５】
前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をガスエッチングにより行うことを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siを三フッ化塩素(ClF3)ガスにより除去することを特徴とする、請求項２５記載の共振器の製造方法。
【請求項１】
第１の基板上に圧電層をこの順に形成する工程と、前記圧電層上に金属膜を形成する工程と、第２の基板上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の一部と前記金属膜を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせ工程に続いて前記第１の基板を圧電層より分離する工程と、前記除去工程により露出した前記圧電層上に第２の電極を形成する工程とを含み、前記第１及び第２の電極に電圧を印加することで共振器を形成することを特徴とする、共振器の製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板表面あるいは内部に多孔質層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１記載の共振器の製造方法。
【請求項３】
前記第１の基板表面あるいは内部に形成された多孔質層を除去あるいは分離することにより、前記第１の基板と圧電層を分離することを特徴とする、請求項２記載の共振器の製造方法。
【請求項４】
前記第２の基板上に形成された前記第１の電極は柱状の電極構造を有しており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程において、前記柱状の電極構造と前記金属膜が接着され、前記金属膜下方に空隙が形成され、前記金属膜が前記第１の電極の一部として機能することを特徴とする、請求項１〜３記載の共振器の製造方法。
【請求項５】
前記第２の基板に溝が形成されており、前記溝の周辺に前記第１の電極がパターニングされ形成されており、前記金属膜の下方に空隙が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３記載の共振器の製造方法。
【請求項６】
前記溝が犠牲膜で埋められており、前記第１の電極と前記金属膜を貼り合わせる工程に続いて、前記埋められた犠牲膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする、請求項５記載の共振器の製造方法。
【請求項７】
前記圧電層の主面方位におけるX線回折ロッキングカーブの半値幅が4°より小さいことを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項８】
前記圧電層の電気機械結合係数の２乗が4%以上の値であることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項９】
前記圧電層の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の基板の主面方位が前記圧電層の主面方位と一致していることを特徴とする、請求項１〜９記載の共振器の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の基板と前記第２の基板の主面方位が異なっていることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の基板の主面方位が(0001)面あるいは(111)面であり、かつ前記第２の基板の主面方位が(100)面であることを特徴とする、請求項１１記載の共振器の製造方法。
【請求項１３】
前記圧電層が前記第１の基板に対しエピタキシャル成長する形で形成されていることを特徴とする、請求項１または３記載の共振器の製造方法。
【請求項１４】
前記エピタキシャル成長が有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、ハイドライド気相成長法のいずれか、あるいはこの組み合わせにより行われることを特徴とする、請求項１３記載の共振器の製造方法。
【請求項１５】
前記圧電層の形成時に成長条件を変更し、少なくとも２つ以上の異なる成長条件により形成することを特徴とする、請求項１４記載の共振器の製造方法。
【請求項１６】
前記圧電層の形成時に少なくとも２温度以上の温度条件で２層以上の層構造を形成することを特徴とする、請求項１５記載の共振器の製造方法。
【請求項１７】
前記圧電層の結晶性が前記第１の基板あるいは前記多孔質層に接する部分で悪く、表面側で結晶性が良い、少なくとも２層以上の層構造により形成されていることを特徴とする、請求項１５記載の共振器の製造方法。
【請求項１８】
前記圧電層がAlNにより構成されていることを特徴とする、請求項１〜１７記載の共振器の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の基板及び多孔質層がSiにより構成されていることを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の基板がSiあるいはGaAsあるいはInPあるいはSiCであることを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２１】
前記貼り合わせ工程において前記第１及び第２の基板を加熱し、前記金属膜と前記第１の電極の一部を反応させると同時に加圧することを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器及びこれを用いたフィルタ回路の製造方法。
【請求項２２】
前記第１の電極の一部あるいは前記金属膜の一部にAuSnを含むことを特徴とする、請求項２１記載の共振器の製造方法。
【請求項２３】
前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をウェットエッチングにより行うことを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器及びこれを用いたフィルタ回路の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siをフッ硝酸により除去することを特徴とする、請求項２３記載の共振器の製造方法。
【請求項２５】
前記第１の基板あるいは多孔質層の除去をガスエッチングにより行うことを特徴とする、請求項１、３または１３記載の共振器の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の基板あるいは多孔質層がSiにより構成されており、前記Siを三フッ化塩素(ClF3)ガスにより除去することを特徴とする、請求項２５記載の共振器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１６５８４４（Ｐ２００６−１６５８４４Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５２４４８（Ｐ２００４−３５２４４８）
【出願日】平成１６年１２月６日（２００４．１２．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月６日（２００４．１２．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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