JP2008210895A - Method for forming piezoelectric thin film, resonator, and ultra-wideband filter using the same - Google Patents

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Takeo Shirai
健雄 白井
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Chomei Matsushima
朝明 松嶋
Xiong Si-Bei
四輩 熊
Takaaki Yoshihara
孝明 吉原
Norihiro Yamauchi
規裕 山内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a piezoelectric thin film for forming a piezoelectric thin film having an excellent crystal property and the uniformity of a film thickness in surface, and to provide a resonator provided with the piezoelectric thin film having the excellent crystal property and the uniformity of the thickness in the surface, and a UWB (Ultra-WideBand) filter using the resonator. <P>SOLUTION: For manufacturing of the resonator, a lower electrode 31 formed of Pt is formed on the one surface side of a base substrate 1 constituted of a supporting substrate 11 and an acoustic mirror 12. Thereafter, a first piezoelectric layer 32a forming a part of a piezoelectric thin film 32 is formed by a PVD method or a CVD method on one front surface side of the base substrate 1. Subsequently, a second piezoelectric layer 32b forming the piezoelectric thin film 32 with the first piezoelectric layer 32a is formed on the first piezoelectric film 32a by a sol-gel method. Thereafter, an upper electrode 33 is formed on the piezoelectric thin film 32 by sequentially patterning the piezoelectric thin film 32 and the lower electrode 31. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電体薄膜の製造方法、共振装置およびそれを用いたＵＷＢ用フィルタに関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric thin film, a resonance device, and a UWB filter using the same.

従来から、携帯電話機などの移動体通信機器の分野において、３ＧＨｚ以上の高周波帯で利用する高周波フィルタに適用可能な共振装置として、シリコン基板からなるベース基板の一表面側に下部電極と圧電体薄膜と上部電極とからなる共振子を備え、圧電体薄膜の材料としてＡｌＮを採用したＢＡＷ共振器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、上記特許文献１には、ＢＡＷ共振器としてＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）が記載されているが、ＢＡＷ共振器としては、近年、ＦＢＡＲの他にＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）が注目されている。なお、ＢＡＷ共振器では、共振周波数が圧電体薄膜の膜厚に反比例し、圧電体薄膜の膜厚を薄くするほど共振周波数を高くすることができる。   Conventionally, as a resonance device applicable to a high frequency filter used in a high frequency band of 3 GHz or more in the field of mobile communication devices such as mobile phones, a lower electrode and a piezoelectric thin film on one surface side of a base substrate made of a silicon substrate There has been proposed a BAW resonator that includes a resonator composed of an upper electrode and an AlN as a material for a piezoelectric thin film (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) is described as a BAW resonator, but recently, SMR (Solidly Mounted Resonator) has attracted attention as a BAW resonator in addition to FBAR. . In the BAW resonator, the resonance frequency is inversely proportional to the film thickness of the piezoelectric thin film, and the resonance frequency can be increased as the film thickness of the piezoelectric thin film is reduced.

ここにおいて、上述の共振装置をＵＷＢ（Ultra Wide Band）用フィルタに応用する場合、圧電体薄膜の材料として、帯域幅が中心周波数に対して４〜５％しか広帯域化できないＡｌＮに比べて中心周波数に対して１０％程度の帯域幅を得ることが可能なＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を採用することが考えられる。   Here, when the above-described resonance device is applied to a UWB (Ultra Wide Band) filter, the material of the piezoelectric thin film has a center frequency as compared with AlN whose bandwidth is only 4 to 5% of the center frequency. However, it is conceivable to employ PZT (lead zirconate titanate) capable of obtaining a bandwidth of about 10%.

ところで、圧電材料からなる圧電体薄膜をベース基板の一表面側に製造する圧電体薄膜の製造方法としては、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００２−１４００７５号公報 特開平１０−１２６２０４号公報 特開２０００−２４４０３０号公報 By the way, as a piezoelectric thin film manufacturing method for manufacturing a piezoelectric thin film made of a piezoelectric material on one surface side of a base substrate, for example, a sputtering method, a CVD method, a sol-gel method, and the like are known (for example, Patent Document 1). To 3).
JP 2002-140075 A JP-A-10-126204 JP 2000-244030 A

ところで、圧電体薄膜の製造方法としてゾルゲル法を採用した場合には、下地のラフネスなどを吸収することで膜厚の面内均一性の高い圧電体薄膜を容易に製造することが可能となるが、スパッタ法やＣＶＤ法などに比べて結晶性の良い圧電体薄膜の製造が難しい。一方、圧電体薄膜の製造方法として、スパッタ法やＣＶＤ法などを採用した場合には、膜厚を精度良く制御することが可能になるとともに、下地結晶の結晶性や結晶構造を受け継いで緻密で結晶性の良い圧電体薄膜を製造することが可能となるが、ゾルゲル法により製造する圧電体薄膜に比べて膜厚の面内均一性が低くかった。   By the way, when the sol-gel method is adopted as a method for manufacturing a piezoelectric thin film, it is possible to easily manufacture a piezoelectric thin film having high in-plane film thickness uniformity by absorbing the roughness of the base. Therefore, it is difficult to manufacture a piezoelectric thin film with good crystallinity as compared with a sputtering method or a CVD method. On the other hand, when a sputtering method, a CVD method, or the like is adopted as a method for manufacturing a piezoelectric thin film, the film thickness can be controlled with high accuracy, and the crystallinity and crystal structure of the underlying crystal are inherited and are dense. Although it is possible to produce a piezoelectric thin film with good crystallinity, the in-plane uniformity of film thickness is lower than that of a piezoelectric thin film produced by a sol-gel method.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を製造可能な圧電体薄膜の製造方法、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を備えた低コストの共振装置およびそれを用いたＵＷＢ用フィルタを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to provide a method for producing a piezoelectric thin film capable of producing a piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness. An object of the present invention is to provide a low-cost resonance device including a piezoelectric thin film having good film thickness uniformity and a UWB filter using the same.

請求項１の発明は、ベース基板の一表面側に圧電体薄膜を製造する圧電体薄膜の製造方法であって、ベース基板の上記一表面側に圧電体薄膜の一部を構成する第１の圧電体層をＰＶＤ法もしくはＣＶＤ法により成膜し、その後、第１の圧電体層上に当該第１の圧電体層と合わせて前記圧電体薄膜を構成する第２の圧電体層をゾルゲル法により成膜することを特徴とする。   The invention of claim 1 is a piezoelectric thin film manufacturing method for manufacturing a piezoelectric thin film on one surface side of a base substrate, wherein a first part of the piezoelectric thin film is formed on the one surface side of the base substrate. A piezoelectric layer is formed by a PVD method or a CVD method, and then a second piezoelectric layer constituting the piezoelectric thin film is formed on the first piezoelectric layer together with the first piezoelectric layer by a sol-gel method. It forms by film-forming.

この発明によれば、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を製造可能になる。   According to the present invention, a piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness can be manufactured.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の圧電体層の設定膜厚よりも前記第２の圧電体層の設定膜厚を薄くし、且つ、前記第２の圧電体層の設定膜厚を１０ｎｍ以上に設定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the set thickness of the second piezoelectric layer is made thinner than the set thickness of the first piezoelectric layer, and the second piezoelectric body is provided. The set film thickness of the layer is set to 10 nm or more.

この発明によれば、前記第２の圧電体層の膜厚を薄くすることによる前記圧電体薄膜の膜厚の面内均一性の低下を抑制しつつ前記圧電体薄膜の結晶性がゾルゲル法により成膜する前記第２の圧電体層の結晶性に支配されるのを防止することができる。   According to the present invention, the crystallinity of the piezoelectric thin film is reduced by the sol-gel method while suppressing a decrease in the in-plane uniformity of the film thickness of the piezoelectric thin film by reducing the film thickness of the second piezoelectric layer. It is possible to prevent the second piezoelectric layer to be formed from being controlled by the crystallinity of the second piezoelectric layer.

請求項３の発明は、ベース基板と、ベース基板の一表面側に形成された下部電極と、下部電極におけるベース基板側とは反対側に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜における下部電極側とは反対側に形成された上部電極とを備えた共振装置であって、圧電体薄膜は、請求項１もしくは請求項２記載の圧電体薄膜の製造方法により製造されてなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a base substrate, a lower electrode formed on one surface side of the base substrate, a piezoelectric thin film formed on the side of the lower electrode opposite to the base substrate side, and a lower electrode of the piezoelectric thin film A resonance device comprising an upper electrode formed on a side opposite to the side, wherein the piezoelectric thin film is manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric thin film according to claim 1 or 2. To do.

この発明によれば、圧電体薄膜が、請求項１もしくは請求項２記載の圧電体薄膜の製造方法により製造されているので、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を備えた低コストの共振装置を提供できる。   According to this invention, since the piezoelectric thin film is manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric thin film according to claim 1 or 2, the piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness. A low-cost resonance device including

請求項４の発明は、請求項３記載の共振装置を用いたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, the resonance device according to the third aspect is used.

この発明によれば、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を備えた共振装置を用いた低コストのＵＷＢ用フィルタを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a low-cost UWB filter using a resonance device including a piezoelectric thin film with good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness.

請求項１の発明では、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を製造可能になるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to produce a piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness.

請求項３の発明では、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を備えた共振装置を提供できるという効果がある。   According to the invention of claim 3, there is an effect that it is possible to provide a resonance device including a piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness.

請求項４の発明では、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜を備えた共振装置を用いたＵＷＢ用フィルタを提供できるという効果がある。   According to the invention of claim 4, there is an effect that it is possible to provide a UWB filter using a resonance device including a piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness.

（実施形態１）
本実施形態の共振装置は、図１（ｆ）に示すように、ベース基板１と、ベース基板１の一表面側に形成された共振子３とを備えたＢＡＷ共振器であり、共振子３が、ベース基板１の上記一表面側に形成された下部電極３１と、下部電極３１におけるベース基板１側とは反対側に形成されたＰＺＴ薄膜からなる圧電体薄膜３２と、圧電体薄膜３２における下部電極３１側とは反対側に形成された上部電極３３とで構成されている。 (Embodiment 1)
As shown in FIG. 1 (f), the resonance device of this embodiment is a BAW resonator including a base substrate 1 and a resonator 3 formed on one surface side of the base substrate 1. Are a lower electrode 31 formed on the one surface side of the base substrate 1, a piezoelectric thin film 32 made of a PZT thin film formed on the opposite side of the lower electrode 31 from the base substrate 1, and a piezoelectric thin film 32. The upper electrode 33 is formed on the side opposite to the lower electrode 31 side.

ここにおいて、本実施形態の共振装置は、ベース基板１を、主表面が（１００）面の単結晶のシリコン基板からなる支持基板１１と、支持基板１１の主表面上に形成され圧電体薄膜３２で発生したバルク弾性波を反射させる音響ミラー（音響多層膜）１２とで構成してある。   Here, in the resonance apparatus of the present embodiment, the base substrate 1 includes a support substrate 11 made of a single crystal silicon substrate having a main surface of (100) plane, and a piezoelectric thin film 32 formed on the main surface of the support substrate 11. And an acoustic mirror (acoustic multilayer film) 12 that reflects the bulk acoustic wave generated in the above.

音響ミラー１２は、相対的に音響インピーダンスの低い材料からなる低音響インピーダンス層１２ａと相対的に音響インピーダンスの高い材料からなる高音響インピーダンス層１２ｂとが交互に積層されており、上述の下部電極３１は、最上層の低音響インピーダンス層１２ａ上に形成されている。なお、低音響インピーダンス層１２ａおよび高音響インピーダンス層１２ｂの膜厚は、圧電体薄膜３２の共振周波数の弾性波（バルク弾性波）の波長の４分の１の値に設定すればよい。   The acoustic mirror 12 is formed by alternately laminating a low acoustic impedance layer 12a made of a material having a relatively low acoustic impedance and a high acoustic impedance layer 12b made of a material having a relatively high acoustic impedance. Is formed on the uppermost low acoustic impedance layer 12a. The film thicknesses of the low acoustic impedance layer 12a and the high acoustic impedance layer 12b may be set to a value that is a quarter of the wavelength of the elastic wave (bulk elastic wave) at the resonance frequency of the piezoelectric thin film 32.

本実施形態では、ベース基板１において、低音響インピーダンス層１２ａの材料としてＳｉＯ２、高音響インピーダンス層１２ｂの材料としてＷを採用しているが、これらの材料は特に限定するものではなく、低音響インピーダンス層１２ａの材料としては、例えば、Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、Ａｌ、ポリマーなどを採用してもよく、高音響インピーダンス層１２ｂの材料としては、例えば、Ａｕ、Ｍｏ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、アモルファスライクカーボン、グラファイト、グラファイトライクカーボンなどを採用してもよい。また、ベース基板１における支持基板１１として、シリコン基板の代わりに、主表面が（１００）面のＭｇＯ基板や、主表面が（１００）面のＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）基板などを用いてもよい。 In the present embodiment, in the base substrate 1, SiO 2 is used as the material of the low acoustic impedance layer 12a and W is used as the material of the high acoustic impedance layer 12b. However, these materials are not particularly limited, and As a material of the impedance layer 12a, for example, Si, poly-Si, Al, a polymer, or the like may be adopted, and as a material of the high acoustic impedance layer 12b, for example, Au, Mo, AlN, ZnO, diamond-like carbon, or the like. Diamond, amorphous-like carbon, graphite, graphite-like carbon, etc. may be employed. Further, as the support substrate 11 in the base substrate 1, an MgO substrate having a main surface of (100) plane or an STO (SrTiO 3 ) substrate having a main surface of (100) plane may be used instead of the silicon substrate.

また、共振子３は、下部電極３１の材料としてＰｔを採用し、上部電極３３の材料としてＡｌを採用しているが、下部電極３１および上部電極３３それぞれの材料は特に限定するものではなく、下部電極３１の材料としては、Ｉｒなどを採用してもよく、上部電極３３の材料としては、例えば、Ｍｏ、Ｐｔなどを採用してもよい。また、下部電極３１および上部電極３３は単層構造に限らず多層構造でもよい。   The resonator 3 employs Pt as the material of the lower electrode 31 and Al as the material of the upper electrode 33. However, the materials of the lower electrode 31 and the upper electrode 33 are not particularly limited. Ir or the like may be employed as the material of the lower electrode 31, and Mo, Pt, or the like may be employed as the material of the upper electrode 33, for example. The lower electrode 31 and the upper electrode 33 are not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure.

なお、本実施形態の共振装置では、共振子３の共振周波数を４ＧＨｚに設定してあり、下部電極３１の厚みを１００ｎｍ、圧電体薄膜３２の厚みを３００ｎｍ、上部電極３３の厚みを１００ｎｍ、ＳｉＯ２層からなる低音響インピーダンス層１２ａの厚みを３７３ｎｍ、Ｗ層からなる高音響インピーダンス層１２ｂの厚みを３２７ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、共振周波数を３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの範囲で設計する場合には、圧電体薄膜３２の厚みは２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲で、ＳｉＯ２層からなる低音響インピーダンス層１２ａの厚みは２５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で、Ｗ層からなる高音響インピーダンス層１２ｂの厚みは２００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲で、それぞれ適宜設定すればよい。 In the resonance device of this embodiment, the resonance frequency of the resonator 3 is set to 4 GHz, the thickness of the lower electrode 31 is 100 nm, the thickness of the piezoelectric thin film 32 is 300 nm, the thickness of the upper electrode 33 is 100 nm, and SiO 2 The thickness of the two low acoustic impedance layers 12a is set to 373 nm, and the thickness of the high acoustic impedance layer 12b including the W layer is set to 327 nm. However, these numerical values are merely examples and are not particularly limited. When the resonance frequency is designed in the range of 3 GHz to 5 GHz, the thickness of the piezoelectric thin film 32 is in the range of 200 nm to 600 nm, and the thickness of the low acoustic impedance layer 12a made of the SiO 2 layer is in the range of 250 nm to 550 nm. The thickness of the high acoustic impedance layer 12b made of the W layer may be set as appropriate in the range of 200 nm to 450 nm.

また、本実施形態の共振装置では、圧電体薄膜３２における下部電極３１側とは反対側にＳｉＯ２膜もしくはＳｉ３Ｎ４膜からなる絶縁層３４が積層されており、絶縁層３４に形成した開孔部３５を通して上部電極３３が圧電体薄膜３２と接している。ここにおいて、絶縁層３４の開孔部３５は、圧電体薄膜３２から離れるほど開口面積が徐々に大きくなるテーパ状であり、上部電極３３は、ベース基板１の上記一表面側において、絶縁層３４の表面と絶縁層３４における開孔部３５の内側面と圧電体薄膜３２の表面とに跨って形成されている。 In the resonance device of the present embodiment, an insulating layer 34 made of a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is laminated on the opposite side of the piezoelectric thin film 32 to the lower electrode 31 side, and the insulating layer 34 is formed on the insulating layer 34. The upper electrode 33 is in contact with the piezoelectric thin film 32 through the opening 35. Here, the opening portion 35 of the insulating layer 34 has a tapered shape in which the opening area gradually increases as the distance from the piezoelectric thin film 32 increases, and the upper electrode 33 has the insulating layer 34 on the one surface side of the base substrate 1. And the inner surface of the opening 35 in the insulating layer 34 and the surface of the piezoelectric thin film 32 are formed.

ところで、本実施形態の共振装置における圧電体薄膜３２は、下部電極３１上にＰＶＤ法（物理的気相成長法）もしくはＣＶＤ法（化学的気相成長法）により成膜されたＰＺＴ層からなる第１の圧電体層３２ａと、第１の圧電体層３２ａ上にゾルゲル法により成膜されたＰＺＴ層からなる第２の圧電体層３２ｂとで構成されている。ここにおいて、本実施形態では、上述のように、圧電体薄膜３２の膜厚を３００ｎｍに設定してあり、第２の圧電体層３２ｂの膜厚を１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内で設定してある。したがって、第２の圧電体層３２ｂの膜厚を例えば１０ｎｍに設定する場合には、第１の圧電体層３２ａの膜厚を２９０ｎｍに設定し、第２の圧電体層３２ｂの膜厚を例えば５０ｎｍに設定する場合には、第１の圧電体層３２ａの膜厚を２５０ｎｍに設定することとなる。要するに、本実施形態では、第１の圧電体層３２ａの設定膜厚（以下、第１の設定膜厚と称す）よりも第２の圧電体層３２ｂの設定膜厚（以下、第２の設定膜厚と称す）を薄く、且つ、第２の設定膜厚を１０ｎｍ以上に設定してある。   By the way, the piezoelectric thin film 32 in the resonance device of the present embodiment is composed of a PZT layer formed on the lower electrode 31 by the PVD method (physical vapor deposition method) or the CVD method (chemical vapor deposition method). The first piezoelectric layer 32a and the second piezoelectric layer 32b made of a PZT layer formed on the first piezoelectric layer 32a by the sol-gel method are configured. In this embodiment, as described above, the thickness of the piezoelectric thin film 32 is set to 300 nm, and the thickness of the second piezoelectric layer 32b is set within a range of 10 nm to 50 nm. . Therefore, when the film thickness of the second piezoelectric layer 32b is set to 10 nm, for example, the film thickness of the first piezoelectric layer 32a is set to 290 nm, and the film thickness of the second piezoelectric layer 32b is set to, for example, When setting to 50 nm, the film thickness of the first piezoelectric layer 32a is set to 250 nm. In short, in the present embodiment, the set film thickness of the second piezoelectric layer 32b (hereinafter referred to as the second set thickness) is set to be larger than the set film thickness of the first piezoelectric layer 32a (hereinafter referred to as the first set film thickness). (Referred to as film thickness) is thin, and the second set film thickness is set to 10 nm or more.

以下、本実施形態の共振装置の製造方法について図１（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the resonance device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、主表面が（１００）面の単結晶のシリコン基板からなる支持基板１０の主表面（一表面）側の全面に、ＳｉＯ２膜からなる低音響インピーダンス層１２ａとＷ膜からなる高音響インピーダンス層１２ｂとを例えばスパッタ法やＣＶＤ法などにより交互に成膜することで音響ミラー１２を形成する音響ミラー形成工程を行うことによって、図１（ａ）に示す構造を得る。 First, a low acoustic impedance layer 12a made of a SiO 2 film and a high acoustic impedance made of a W film are formed on the entire surface on the main surface (one surface) side of a support substrate 10 made of a single crystal silicon substrate having a (100) main surface. The structure shown in FIG. 1A is obtained by performing an acoustic mirror forming step of forming the acoustic mirror 12 by alternately forming the layers 12b by, for example, sputtering or CVD.

その後、支持基板１１と音響ミラー１２とからなるベース基板１の一表面側の全面にＰｔ層からなる下部電極３１をスパッタ法や蒸着法などにより形成する下部電極形成工程を行うことによって、図１（ｂ）に示す構造を得る。   Thereafter, a lower electrode forming process is performed in which a lower electrode 31 made of a Pt layer is formed on the entire surface on the one surface side of the base substrate 1 made of the support substrate 11 and the acoustic mirror 12 by sputtering, vapor deposition, or the like. The structure shown in (b) is obtained.

次に、ベース基板１の上記一表面側（ここでは、下部電極３１の表面側）の全面に圧電体薄膜３２の一部を構成する第１の設定膜厚の第１の圧電体層３２ａをＰＶＤ法の一種であるスパッタ法により成膜する第１の圧電体層形成工程を行うことによって、図１（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１の圧電体層３２ａを成膜方法としてのＰＶＤ法は、スパッタ法に限らず、真空蒸着法でもよい。また、第１の圧電体層３２の成膜方法は、ＰＶＤ法に限らず、ＣＶＤ法（例えば、ＭＯＣＶＤ法など）でもよい。   Next, a first piezoelectric layer 32a having a first set film thickness constituting a part of the piezoelectric thin film 32 is formed on the entire surface of the base substrate 1 on the one surface side (here, the surface side of the lower electrode 31). The structure shown in FIG. 1C is obtained by performing a first piezoelectric layer forming step of forming a film by sputtering, which is a kind of PVD method. Here, the PVD method using the first piezoelectric layer 32a as a film forming method is not limited to the sputtering method, and may be a vacuum evaporation method. The film formation method of the first piezoelectric layer 32 is not limited to the PVD method, and may be a CVD method (for example, MOCVD method).

上述の第１の圧電体層形成工程の後、第１の圧電体層３２ａ上に当該第１の圧電体層３２ａと合わせて圧電体薄膜３２を構成する第２の設定膜厚の第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜する第２の圧電体層形成工程を行うことによって、図１（ｄ）に示す構造を得る。なお、第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜するにあたっては、ＰＺＴの成分元素を含む金属アルコキシドを溶媒（例えば、メタノール、デカノール、テトラデカンなど）に溶かした溶液を第１の圧電体層３２ａ上に例えばスピンコート法により塗布し、続いて、例えば大気中で所定の焼成温度（例えば、３００℃〜３５０℃程度）、所定の焼成時間（例えば、３０秒〜１０分程度）において上記溶媒を蒸発させて除去することにより前駆体膜を形成し、その後、前駆体膜を高濃度のＯ２ガス雰囲気中において所定の焼結温度（例えば、６００〜７００℃）でアニールして焼結する（結晶化する）。 After the first piezoelectric layer forming step described above, the second set film thickness of the second set film thickness constituting the piezoelectric thin film 32 together with the first piezoelectric layer 32a on the first piezoelectric layer 32a. By performing the second piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer 32b by the sol-gel method, the structure shown in FIG. 1D is obtained. In forming the second piezoelectric layer 32b by the sol-gel method, a solution obtained by dissolving a metal alkoxide containing a PZT component element in a solvent (for example, methanol, decanol, tetradecane, etc.) is used as the first piezoelectric layer. 32a is applied by, for example, a spin coating method, and then, for example, in the atmosphere at a predetermined baking temperature (for example, about 300 ° C. to 350 ° C.) and a predetermined baking time (for example, about 30 seconds to 10 minutes). The precursor film is formed by evaporating and removing, and then the precursor film is annealed and sintered at a predetermined sintering temperature (for example, 600 to 700 ° C.) in a high concentration O 2 gas atmosphere. (Crystallizes).

上述の第２の圧電体層形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１の圧電体層３２ａと第２の圧電体層３２ｂとからなる圧電体薄膜３２を所望の平面形状にパターニングする圧電体薄膜パターニング工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して下部電極３１を所望の平面形状にパターニングする下部電極パターニング工程を行うことによって、図１（ｅ）に示す構造を得る。   After the second piezoelectric layer forming step described above, the piezoelectric thin film 32 composed of the first piezoelectric layer 32a and the second piezoelectric layer 32b is formed in a desired planar shape by using a photolithography technique and an etching technique. A piezoelectric thin film patterning step for patterning is performed, and subsequently, a lower electrode patterning step for patterning the lower electrode 31 into a desired planar shape using a photolithography technique and an etching technique is performed, so that FIG. Get the structure shown.

その後、例えば、ベース基板１の上記一表面側の全面にフォトレジストを回転塗布した後、当該フォトレジストをパターニングすることで絶縁層３４の開孔部３５の形成予定領域に対応する部分にレジスト層を残存させ、次に、ベース基板１の上記一表面側の全面に絶縁層３４をＣＶＤ法などにより成膜し、その後、リフトオフ法によりレジスト層を除去することで絶縁層３４に開孔部３５を形成してから、圧電体薄膜３２の表面側に上部電極３３を形成する上部電極形成工程を行うことによって、図１（ｆ）に示す構造の共振装置を得る。ここにおいて、上部電極形成工程では、ベース基板１の上記一表面側の全面に、上部電極３３をスパッタ法や蒸着法などによって形成し、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上部電極３３を所望の平面形状にパターニングする。   Thereafter, for example, a photoresist is spin-coated on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 and then the photoresist is patterned to form a resist layer in a portion corresponding to a region where the opening 35 of the insulating layer 34 is to be formed. Next, an insulating layer 34 is formed on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by a CVD method or the like, and then the resist layer is removed by a lift-off method, whereby an opening 35 is formed in the insulating layer 34. Then, an upper electrode forming step of forming the upper electrode 33 on the surface side of the piezoelectric thin film 32 is performed to obtain a resonance device having a structure shown in FIG. Here, in the upper electrode formation step, the upper electrode 33 is formed on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like, and then the upper electrode is utilized by using a photolithography technique and an etching technique. 33 is patterned into a desired planar shape.

上述の共振装置の製造にあたっては、上述の支持基板１としてウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用いてウェハレベルで多数の共振装置を形成した後、ダイシング工程で個々の共振装置に分割すればよい。   In manufacturing the above-described resonance device, a plurality of resonance devices may be formed at the wafer level using a wafer (for example, a silicon wafer) as the support substrate 1 and then divided into individual resonance devices in a dicing process.

上述の共振装置の製造方法においては、圧電体薄膜３２の製造にあたって、ベース基板１１の一表面側に圧電体薄膜３２の一部を構成する第１の圧電体層３２ａをＰＶＤ法もしくはＣＶＤ法により成膜し、その後、第１の圧電体層３２ａ上に当該第１の圧電体層３２ａと合わせて圧電体薄膜３２を構成する第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜するようにしているので、ウェハレベルにおいて結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜３２を製造可能になり、結果として、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜３２を備えた低コストの共振装置を提供できる。   In the manufacturing method of the above-described resonance device, when the piezoelectric thin film 32 is manufactured, the first piezoelectric layer 32a constituting a part of the piezoelectric thin film 32 is formed on one surface side of the base substrate 11 by the PVD method or the CVD method. After the film formation, the second piezoelectric layer 32b constituting the piezoelectric thin film 32 together with the first piezoelectric layer 32a is formed on the first piezoelectric layer 32a by the sol-gel method. Therefore, the piezoelectric thin film 32 having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness can be manufactured at the wafer level. As a result, the piezoelectric thin film having good crystallinity and good in-plane uniformity of film thickness can be manufactured. A low-cost resonance device having 32 can be provided.

また、上述の圧電体薄膜３２の製造方法では、第１の圧電体層３２ａの設定膜厚である第１の設定膜厚よりも第２の圧電体層３２ｂの設定膜厚である第２の設定膜厚を薄くし、且つ、第２の設定膜厚を１０ｎｍ以上に設定するようにしてあるので、第２の圧電体層３２ｂの膜厚を薄くすることによる圧電体薄膜３２の膜厚の面内均一性の低下を抑制しつつ圧電体薄膜３２の結晶性がゾルゲル法により成膜する第２の圧電体層３２ｂの結晶性に支配されるのを防止することができる。なお、第２の圧電体層３２ｂの設定膜厚は、第２の圧電体層３２ｂの結晶性の低下を防止する観点から５０ｎｍ以下に設定することが望ましい。また、下部電極３１と第１の圧電体層３２ａとを両方ともスパッタ法により成膜するようにすれば、下部電極形成工程と第１の圧電体層形成工程とを真空中で連続して行うことが可能となり、下部電極３１と第１の圧電体層３２ａとの良好な界面の形成が可能になるとともに、第１の圧電体層３２ａの結晶性のより一層の向上が可能になる。   Further, in the method for manufacturing the piezoelectric thin film 32 described above, the second set film thickness of the second piezoelectric layer 32b is larger than the first set film thickness that is the set film thickness of the first piezoelectric layer 32a. Since the set film thickness is made thin and the second set film thickness is set to 10 nm or more, the film thickness of the piezoelectric thin film 32 can be reduced by reducing the film thickness of the second piezoelectric layer 32b. It is possible to prevent the crystallinity of the piezoelectric thin film 32 from being governed by the crystallinity of the second piezoelectric layer 32b formed by the sol-gel method while suppressing a decrease in in-plane uniformity. The set film thickness of the second piezoelectric layer 32b is desirably set to 50 nm or less from the viewpoint of preventing the crystallinity of the second piezoelectric layer 32b from being lowered. If both the lower electrode 31 and the first piezoelectric layer 32a are formed by sputtering, the lower electrode forming step and the first piezoelectric layer forming step are continuously performed in a vacuum. This makes it possible to form a favorable interface between the lower electrode 31 and the first piezoelectric layer 32a, and to further improve the crystallinity of the first piezoelectric layer 32a.

また、上述の共振装置の製造方法のようにＳｉＯ２層からなる低音響インピーダンス層１２ａとＷ層からなる高音響インピーダンス層１２ｂとを交互に積層して形成した音響ミラー１２を有するベース基板１の上記一表面側に、ゾルゲル法により単層のＰＺＴ層（ＰＺＴ薄膜）からなる圧電体薄膜を成膜するような場合、ＰＺＴ薄膜の前駆体膜を高濃度のＯ２ガス雰囲気中で焼結するアニール時に高音響インピーダンス層１２ｂのＷ層が酸化して高音響インピーダンス層１２ｂの体積が膨張したり音響インピーダンスが変化したりするのを防止するために、焼結温度の条件が制約されてしまい、焼結条件の最適化が難しい。 In addition, the base substrate 1 having the acoustic mirror 12 formed by alternately laminating the low acoustic impedance layers 12a made of the SiO 2 layer and the high acoustic impedance layers 12b made of the W layer as in the above-described method for manufacturing a resonance device. When a piezoelectric thin film made of a single PZT layer (PZT thin film) is formed on the one surface side by the sol-gel method, the precursor film of the PZT thin film is sintered in a high-concentration O 2 gas atmosphere. In order to prevent the W layer of the high acoustic impedance layer 12b from being oxidized and causing the volume of the high acoustic impedance layer 12b to expand or change the acoustic impedance during annealing, the conditions of the sintering temperature are limited, It is difficult to optimize the sintering conditions.

これに対して、上述の共振装置の製造方法では、圧電体薄膜３２のうち音響ミラー１２に近い側の第１の圧電体層３２ａをゾルゲル法に比べて低Ｏ２濃度の雰囲気中での成膜が可能なスパッタ法や真空蒸着法などのＰＶＤ法により成膜し、圧電体薄膜３２のうち音響ミラー１２から遠い側の第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜しているので、第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜する前には、音響ミラー１２の表面側に下部電極３１と第１の圧電体層３２ａとの積層膜が形成されているから、ゾルゲル法を利用してＰＺＴ層を成膜する際の焼結条件の最適化が容易になり、ゾルゲル法を利用して成膜するＰＺＴ層（第２の圧電体層３２ｂ）の結晶性の向上を図れる。 On the other hand, in the above-described method for manufacturing a resonance device, the first piezoelectric layer 32a closer to the acoustic mirror 12 in the piezoelectric thin film 32 is formed in an atmosphere having a lower O 2 concentration than in the sol-gel method. Since the film is formed by a PVD method such as a sputtering method or a vacuum deposition method, and the second piezoelectric layer 32b far from the acoustic mirror 12 in the piezoelectric thin film 32 is formed by the sol-gel method. Before the second piezoelectric layer 32b is formed by the sol-gel method, since the laminated film of the lower electrode 31 and the first piezoelectric layer 32a is formed on the surface side of the acoustic mirror 12, the sol-gel method is used. This makes it easy to optimize the sintering conditions when forming the PZT layer, and improves the crystallinity of the PZT layer (second piezoelectric layer 32b) formed using the sol-gel method.

ところで、上述の共振装置を、３ＧＨｚ以上の高周波帯においてカットオフ特性が急峻で且つ帯域幅の広い高周波フィルタ、例えば、ＵＷＢ用フィルタとして応用する場合には、図２に示すように、下部電極３１と圧電体薄膜３２と上部電極３３とで構成される共振子３を同一のベース基板１上に複数個形成するようにし（図２には２個しか記載されていないが、例えば、８個形成するようにし）、これらの共振子３を図示しない配線によって図３に示すようなラダー型フィルタを構成するように接続すれば、ＵＷＢ用フィルタの低コスト化および小型化を図れる。   By the way, when the above-described resonance device is applied as a high frequency filter having a sharp cutoff characteristic and a wide bandwidth in a high frequency band of 3 GHz or higher, for example, a UWB filter, as shown in FIG. A plurality of resonators 3 composed of the piezoelectric thin film 32 and the upper electrode 33 are formed on the same base substrate 1 (only two are shown in FIG. 2; for example, eight are formed. If these resonators 3 are connected so as to form a ladder type filter as shown in FIG. 3 by wiring (not shown), the cost and size of the UWB filter can be reduced.

なお、同一ベース基板１上に複数個の共振子３を形成する構成において、上述のように音響ミラー１２の低音響インピーダンス層１２ａの材料として絶縁材料であるＳｉＯ２、高音響インピーダンス層１２ｂの材料として金属材料であるＷを採用している場合には、隣り合う共振子３間で高音響インピーダンス層１２ｂを介したクロストークが発生するのを防止するために、例えば、高音響インピーダンス層１２ｂを共振子３ごとに分離したパターンとなるように製造時に適宜パターニングすればよい。ここで、高音響インピーダンス層１２ｂの材料として、ＡｌＮ，ＺｎＯ，ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、アモルファスライクカーボン、グラファイト、グラファイトライクカーボンなどの絶縁材料を採用する場合には、高音響インピーダンス層１２ｂのパターニングは不要となるが、Ｗを採用する場合に比べて、高音響インピーダンス層１２ｂの材料と低音響インピーダンス層１２ａの材料との音響インピーダンス比が小さくなるので、低音響インピーダンス層１２ａと高音響インピーダンス層１２ｂとの積層数が増加する。 In the configuration in which a plurality of resonators 3 are formed on the same base substrate 1, as described above, the material of the low acoustic impedance layer 12a of the acoustic mirror 12 is SiO 2 that is an insulating material, and the material of the high acoustic impedance layer 12b. In order to prevent crosstalk through the high acoustic impedance layer 12b between the adjacent resonators 3, for example, the high acoustic impedance layer 12b is used. What is necessary is just to pattern suitably at the time of manufacture so that it may become a pattern isolate | separated for every resonator 3. FIG. Here, when an insulating material such as AlN, ZnO, diamond-like carbon, diamond, amorphous-like carbon, graphite, graphite-like carbon is employed as the material of the high acoustic impedance layer 12b, the patterning of the high acoustic impedance layer 12b is as follows. Although not required, the acoustic impedance ratio between the material of the high acoustic impedance layer 12b and the material of the low acoustic impedance layer 12a is smaller than that in the case of employing W, and thus the low acoustic impedance layer 12a and the high acoustic impedance layer 12b are used. Increase the number of layers.

（実施形態２）
図４（ｆ）に示す本実施形態の共振装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、ベース基板１として、主表面が（１００）面の単結晶のシリコン基板の主表面上にシリコン酸化膜を形成したものを用いており（つまり、シリコン基板の主表面側である一表面側にシリコン酸化膜を形成したものを用いており）、ベース基板１に、下部電極３１における圧電体薄膜３２側とは反対側の表面を露出させる開孔部１３が形成されている点が実施形態１とは相違する。要するに、実施形態１の共振装置は、ＳＭＲを構成していたのに対して、本実施形態の共振装置は、下部電極３１と下部電極３１直下の媒質との音響インピーダンス比を大きくすることによりベース基板１側への弾性波エネルギの伝搬を抑制するようにしたＦＢＡＲを構成している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the resonance device of the present embodiment shown in FIG. 4 (f) is substantially the same as that of the first embodiment. As the base substrate 1, silicon is formed on the main surface of a single crystal silicon substrate whose main surface is a (100) plane. An oxide film is used (that is, a silicon oxide film is formed on one surface side, which is the main surface side of the silicon substrate), and the piezoelectric thin film on the lower electrode 31 is formed on the base substrate 1. The point from which the opening part 13 which exposes the surface on the opposite side to 32 side is formed differs from Embodiment 1. FIG. In short, the resonance device of the first embodiment constitutes an SMR, whereas the resonance device of the present embodiment has a base by increasing the acoustic impedance ratio between the lower electrode 31 and the medium immediately below the lower electrode 31. The FBAR is configured to suppress propagation of elastic wave energy to the substrate 1 side. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

以下、本実施形態の共振装置の製造方法について図４を参照しながら説明するが、実施形態１にて説明した共振装置の製造方法と同様の工程については適宜説明を省略する。   Hereinafter, the method for manufacturing the resonance device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4, but description of steps similar to those for the method for manufacturing the resonance device described in Embodiment 1 will be omitted as appropriate.

まず、ベース基板１の一表面側（図４（ａ）における上面側）の全面に下部電極３１をスパッタ法や蒸着法などにより形成する下部電極形成工程を行うことによって、図４（ａ）に示す構造を得る。   First, by performing a lower electrode formation process in which the lower electrode 31 is formed by sputtering or vapor deposition on the entire surface of one surface side of the base substrate 1 (upper surface side in FIG. 4A), FIG. 4A is obtained. Get the structure shown.

次に、ベース基板１の上記一表面側（ここでは、下部電極３１の表面側）の全面に圧電体薄膜３２の一部を構成する第１の設定膜厚の第１の圧電体層３２ａをＰＶＤ法の一種であるスパッタ法により成膜する第１の圧電体層形成工程を行うことによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１の圧電体層３２ａを成膜方法としてのＰＶＤ法は、スパッタ法に限らず、真空蒸着法でもよい。また、第１の圧電体層３２の成膜方法は、ＰＶＤ法に限らず、ＣＶＤ法（例えば、ＭＯＣＶＤ法など）でもよい。   Next, a first piezoelectric layer 32a having a first set film thickness constituting a part of the piezoelectric thin film 32 is formed on the entire surface of the base substrate 1 on the one surface side (here, the surface side of the lower electrode 31). By performing a first piezoelectric layer forming step of forming a film by sputtering, which is a kind of PVD method, the structure shown in FIG. 4B is obtained. Here, the PVD method using the first piezoelectric layer 32a as a film forming method is not limited to the sputtering method, and may be a vacuum evaporation method. The film formation method of the first piezoelectric layer 32 is not limited to the PVD method, and may be a CVD method (for example, MOCVD method).

上述の第１の圧電体層形成工程の後、第１の圧電体層３２ａ上に当該第１の圧電体層３２ａと合わせて圧電体薄膜３２を構成する第２の設定膜厚の第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜する第２の圧電体層形成工程を行うことによって、図４（ｃ）に示す構造を得る。   After the first piezoelectric layer forming step described above, the second set film thickness of the second set film thickness constituting the piezoelectric thin film 32 together with the first piezoelectric layer 32a on the first piezoelectric layer 32a. By performing a second piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer 32b by a sol-gel method, the structure shown in FIG. 4C is obtained.

上述の第２の圧電体層形成工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１の圧電体層３２ａと第２の圧電体層３２ｂとからなる圧電体薄膜３２を所望の平面形状にパターニングする圧電体薄膜パターニング工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して下部電極３１を所望の平面形状にパターニングする下部電極パターニング工程を行うことによって、図４（ｄ）に示す構造を得る。   After the second piezoelectric layer forming step described above, the piezoelectric thin film 32 composed of the first piezoelectric layer 32a and the second piezoelectric layer 32b is formed in a desired planar shape by using a photolithography technique and an etching technique. 4D is performed by performing a piezoelectric thin film patterning process for patterning in a subsequent step, and then performing a lower electrode patterning process for patterning the lower electrode 31 in a desired planar shape using a photolithographic technique and an etching technique. Get the structure shown.

その後、例えば、ベース基板１の上記一表面側の全面にフォトレジストを回転塗布した後、当該フォトレジストをパターニングすることで絶縁層３４の開孔部３５の形成予定領域に対応する部分にレジスト層を残存させ、次に、ベース基板１の上記一表面側の全面に絶縁層３４をＣＶＤ法などにより成膜し、その後、リフトオフ法によりレジスト層を除去することで絶縁層３４に開孔部３５を形成してから、圧電体薄膜３２の表面側に上部電極３３を形成する上部電極形成工程を行うことによって、図４（ｅ）に示す構造を得る。   Thereafter, for example, a photoresist is spin-coated on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 and then the photoresist is patterned to form a resist layer in a portion corresponding to a region where the opening 35 of the insulating layer 34 is to be formed. Next, an insulating layer 34 is formed on the entire surface of the one surface side of the base substrate 1 by a CVD method or the like, and then the resist layer is removed by a lift-off method, whereby an opening 35 is formed in the insulating layer 34. Then, an upper electrode forming step of forming the upper electrode 33 on the surface side of the piezoelectric thin film 32 is performed to obtain the structure shown in FIG.

次に、ベース基板１の他表面側に上述の開孔部１３形成用にパターニングされたマスク層（例えば、レジスト層、ＳｉＯ２膜）を形成するマスク層形成工程を行ってから、当該マスク層をマスクとしてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮａＯＨなどの水溶液）を用いた異方性エッチングや、例えば誘導結合プラズマ型のエッチング装置を用いたドライエッチングによるエッチングを、上記シリコン酸化膜をエッチングストッパ層として行ってから上記シリコン酸化膜のうち開孔部１３に対応する部分をエッチング除去することにより開孔部１３を形成する開孔部形成工程を行い、続いて、上記マスク層を除去するマスク層除去工程を行うことによって、図４（ｆ）に示す構造の共振装置を得る。なお、シリコン基板において開孔部１３に対応する部分を、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングによりエッチングする場合、上部電極３３の材料がＰｔであればベース基板１の上記一表面側にマスクを設ける必要はないが、上部電極３３の材料がＡｌの場合にはベース基板１の上記一表面側に上部電極３３を保護するマスクを設ける必要がある。 Next, after performing a mask layer forming step of forming a mask layer (for example, a resist layer, a SiO 2 film) patterned for forming the above-mentioned opening portion 13 on the other surface side of the base substrate 1, the mask layer The silicon oxide film is etched by anisotropic etching using an alkaline solution (for example, an aqueous solution of KOH, TMAH, NaOH, etc.) or by dry etching using, for example, an inductively coupled plasma etching apparatus. After performing as a stopper layer, a portion corresponding to the opening 13 in the silicon oxide film is removed by etching to form an opening 13 and then the mask layer is removed. By performing the mask layer removing step, the resonance device having the structure shown in FIG. When a portion corresponding to the opening 13 in the silicon substrate is etched by anisotropic etching using an alkaline solution, if the material of the upper electrode 33 is Pt, a mask is formed on the one surface side of the base substrate 1. However, when the material of the upper electrode 33 is Al, it is necessary to provide a mask for protecting the upper electrode 33 on the one surface side of the base substrate 1.

本実施形態の共振装置の製造にあたっては、上述のベース基板１としてウェハ（例えば、シリコン酸化膜を形成したシリコンウェハ）を用いてウェハレベルで多数の共振装置を形成した後、ダイシング工程で個々の共振装置に分割すればよい。   In manufacturing the resonance device of the present embodiment, a wafer (for example, a silicon wafer on which a silicon oxide film is formed) is used as the base substrate 1 described above, and a large number of resonance devices are formed at the wafer level. What is necessary is just to divide | segment into a resonance apparatus.

以上説明した本実施形態の共振装置の製造方法においても、実施形態１と同様、圧電体薄膜３２の製造にあたって、ベース基板１１の一表面側に圧電体薄膜３２の一部を構成する第１の圧電体層３２ａをＰＶＤ法もしくはＣＶＤ法により成膜し、その後、第１の圧電体層３２ａ上に当該第１の圧電体層３２ａと合わせて圧電体薄膜３２を構成する第２の圧電体層３２ｂをゾルゲル法により成膜するようにしているので、ウェハレベルにおいて結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜３２を製造可能になり、結果として、結晶性が良く且つ膜厚の面内均一性の良い圧電体薄膜３２を備えた低コストの共振装置を提供できる。また、本実施形態の共振装置も実施形態１と同様にＵＷＢ用フィルタに応用できる。   Also in the manufacturing method of the resonance device according to the present embodiment described above, as in the first embodiment, in manufacturing the piezoelectric thin film 32, the first thin film 32 is partially formed on the one surface side of the base substrate 11. The piezoelectric layer 32a is formed by the PVD method or the CVD method, and then the second piezoelectric layer that forms the piezoelectric thin film 32 together with the first piezoelectric layer 32a on the first piezoelectric layer 32a. Since the film 32b is formed by the sol-gel method, it becomes possible to manufacture the piezoelectric thin film 32 having good crystallinity and good in-plane film thickness uniformity at the wafer level. A low-cost resonance device including the piezoelectric thin film 32 with good in-plane thickness uniformity can be provided. Further, the resonance device of the present embodiment can also be applied to a UWB filter as in the first embodiment.

実施形態１における共振装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。FIG. 5 is a main process cross-sectional view for describing the method for manufacturing the resonance device in the first embodiment. 同上の共振装置を応用したＵＷＢ用フィルタの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the filter for UWB which applied the resonance apparatus same as the above. 同上の共振装置を応用したＵＷＢ用フィルタの回路図である。It is a circuit diagram of the filter for UWB which applied the resonance apparatus same as the above. 実施形態２における共振装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。FIG. 10 is a main process sectional view for illustrating the method for manufacturing the resonance device in the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ ベース基板
３ 共振子
１１ 支持基板
１２ 音響ミラー
３１ 下部電極
３２ 圧電体薄膜
３２ａ 第１の圧電体層
３２ｂ 第２の圧電体層
３３ 上部電極
３４ 絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base substrate 3 Resonator 11 Support substrate 12 Acoustic mirror 31 Lower electrode 32 Piezoelectric thin film 32a 1st piezoelectric material layer 32b 2nd piezoelectric material layer 33 Upper electrode 34 Insulating layer

Claims (4)

ベース基板の一表面側に圧電体薄膜を製造する圧電体薄膜の製造方法であって、ベース基板の上記一表面側に圧電体薄膜の一部を構成する第１の圧電体層をＰＶＤ法もしくはＣＶＤ法により成膜し、その後、第１の圧電体層上に当該第１の圧電体層と合わせて前記圧電体薄膜を構成する第２の圧電体層をゾルゲル法により成膜することを特徴とする圧電体薄膜の製造方法。   A piezoelectric thin film manufacturing method for manufacturing a piezoelectric thin film on one surface side of a base substrate, wherein a first piezoelectric layer constituting a part of the piezoelectric thin film is formed on the one surface side of the base substrate by a PVD method or A film is formed by a CVD method, and then a second piezoelectric layer that constitutes the piezoelectric thin film together with the first piezoelectric layer is formed on the first piezoelectric layer by a sol-gel method. A method for manufacturing a piezoelectric thin film. 前記第１の圧電体層の設定膜厚よりも前記第２の圧電体層の設定膜厚を薄くし、且つ、前記第２の圧電体層の設定膜厚を１０ｎｍ以上に設定することを特徴とする請求項１記載の圧電体薄膜の製造方法。   The set thickness of the second piezoelectric layer is made thinner than the set thickness of the first piezoelectric layer, and the set thickness of the second piezoelectric layer is set to 10 nm or more. The method for producing a piezoelectric thin film according to claim 1. ベース基板と、ベース基板の一表面側に形成された下部電極と、下部電極におけるベース基板側とは反対側に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜における下部電極側とは反対側に形成された上部電極とを備えた共振装置であって、圧電体薄膜は、請求項１もしくは請求項２記載の圧電体薄膜の製造方法により製造されてなることを特徴とする共振装置。   A base substrate, a lower electrode formed on one surface side of the base substrate, a piezoelectric thin film formed on the opposite side of the lower electrode to the base substrate side, and a piezoelectric thin film formed on the opposite side of the lower electrode side A resonance apparatus comprising: the upper electrode, wherein the piezoelectric thin film is manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric thin film according to claim 1. 請求項３記載の共振装置を用いたことを特徴とするＵＷＢ用フィルタ。   A UWB filter using the resonance device according to claim 3.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502814A (en) * 2010-12-30 2014-02-03 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Electronic device and method for manufacturing electronic device
US9406865B2 (en) 2011-08-19 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Composite piezoelectric laterally vibrating resonator
US9807917B2 (en) 2010-12-30 2017-10-31 Qualcomm Incorporated Electronic component and method for producing the electronic component
JP2020155554A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Capacitor and method for manufacturing capacitor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502814A (en) * 2010-12-30 2014-02-03 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Electronic device and method for manufacturing electronic device
JP2016001881A (en) * 2010-12-30 2016-01-07 エプコス アクチエンゲゼルシャフトＥｐｃｏｓ Ａｇ Electronic acoustic device and method of manufacturing the same
US9590163B2 (en) 2010-12-30 2017-03-07 Epcos Ag Electronic component and method for producing the electronic component
US9807917B2 (en) 2010-12-30 2017-10-31 Qualcomm Incorporated Electronic component and method for producing the electronic component
US9406865B2 (en) 2011-08-19 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Composite piezoelectric laterally vibrating resonator
JP2020155554A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Capacitor and method for manufacturing capacitor

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