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Die
Erfindung betrifft eine piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung mit einem
einzelnen oder einer Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierenden Schichtresonatoren (sogenannte film bulk acoustic resonators – FBAR).
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Eine
piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung
mit einem einzelnen oder einer Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierenden Schichtresonatoren wie etwa ein Oszillator, eine Falle,
ein Filter, ein Duplexer und ein Triplexer wurden bisher hergestellt,
indem auf einer auf einem Basissubstrat 91 ausgebildeten
unterstützenden
Schicht 92 eine untere Elektrode 93, eine piezoelektrische
Dünnschicht 94 und
eine obere Elektrode 95 durch einen Zerstäubungsvorgang
oder dergleichen sequentiell ausgebildet wurden, und dann ein Hohlraumresonator
C91 unter einem Anregungsbereich E91 der piezoelektrischen Dünnschicht 94 durch
einen Ätzvorgang
oder dergleichen ausgebildet wurde (vergleiche beispielsweise die
japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2005/94735).
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Im
Stand der Technik werden jedoch Materialien mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten
für die
piezoelektrische Dünnschicht
bzw. das Basissubstrat verwendet, und somit ergab sich das Problem
von Charakteristikvariationen und durch die Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten verursachter
Beschädigung.
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Die
Erfindung betrifft eine piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung mit einem
einzelnen oder einer Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierten Schichtresonatoren.
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Erfindungsgemäß umfasst
eine piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung
mit einem einzelnen oder einer Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierten Schichtresonatoren eine piezoelektrische Dünnschicht;
und ein Stützelement
zur Unterstützung
eines vorgeschriebenen Elementes mit der piezoelektrischen Dünnschicht,
wobei die jeweiligen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der piezoelektrischen Dünnschicht
und des Basissubstrates zumindest in der Richtung parallel zu der
piezoelektrischen Dünnschicht übereinstimmen.
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Dadurch
kann bei der piezoelektrischen Dünnschichtvorrichtung
während
der Herstellung eine durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
verursachte Beschädigung
vermieden werden. Zudem können
bei der piezoelektrischen Dünnschichtvorrichtung
nach der Herstellung Charakteristikvariationen und eine durch eine
Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
verursachte Beschädigung
vermieden werden.
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Folglich
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Charakteristikvariationen
und eine durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
verursachte Beschädigung
zu vermeiden.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der
Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines von oben betrachteten piezoelektrischen Dünnschichtfilters;
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2 eine
Schnittansicht entlang des von vorne betrachteten Querschnitts II-II
aus 1;
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3 eine
Schnittansicht entlang eines von rechts betrachteten Querschnitts
III-III aus 1;
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4 ein
Schaltbild des elektrischen Verbindungszustandes von vier auf akustischen
Volumenwellen basierten Schichtresonatoren, die in dem piezoelektrischen
Dünnschichtfilter
enthalten sind;
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5 eine
Schnittansicht eines auf einer akustischen Volumenwelle basierenden
Schichtresonators, der in einem piezoelektrischen Dünnschichtfilter
enthalten ist;
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6 eine
Schnittansicht des in dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter enthaltenen
auf akustischen Volumenwellen basierten Schichtresonators;
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7 eine
Schnittansicht davon, wie eine durch Integrieren einer großen Anzahl
an piezoelektrischen Dünnschichtfiltern
ausgebildete Baugruppe in individuelle piezoelektrische Dünnschichtfilter
separiert wird;
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8 eine
Ansicht des Herstellungsablaufs für das piezoelektrische Dünnschichtfilter
nach Beispiel 1;
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9 eine
Ansicht des Herstellungsablaufs für das piezoelektrische Dünnschichtfilter
nach Beispiel 1;
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10 eine
Schnittansicht zur Erläuterung eines
Vorgangs zur Ausbildung einer Vertiefung;
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11 eine
Schnittansicht zur Beschreibung des Vorgangs zur Ausbildung einer
Vertiefung;
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12 eine
Schnittansicht einer Konfiguration einer bekannten piezoelektrischen
Dünnschichtvorrichtung;
und
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13 eine
Schnittansicht der Konfiguration der bekannten piezoelektrischen
Dünnschichtvorrichtung.
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Dünnschichtvorrichtung
anhand des Beispiels eines (nachstehend als „piezoelektrisches Dünnschichtfilter" in Bezug genommenen)
Stufenfilters beschrieben, das durch Zusammenbau von vier auf akustischen
Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren ausgebildet ist. Die
nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
bedeuten jedoch nicht, dass die erfindungsgemäße piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung
auf ein piezoelektrisches Dünnschichtfilter
beschränkt
ist. Die erfindungsgemäße piezoelektrische
Dünnschichtvorrichtung
bedeutet nämlich
allgemeine piezoelektrische Dünnschichtvorrichtungen
einschließlich
eines einzelnen oder einer Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierenden Schichtresonatoren. Die erfindungsgemäße piezoelektrische
Dünnschichtvorrichtung
beinhaltet: einen Oszillator, eine Falle und dergleichen, die einen
einzelnen auf akustischen Volumenwellen basierten Schichtresonator
beinhalten; und ein Filter, ein Duplexer, ein Triplexer, eine Falle
und dergleichen, die eine Vielzahl von auf akustischen Volumenwellen
basierten Schichtresonatoren beinhalten. Dabei ist der auf einer
akustischen Volumenwelle basierende Schichtresonator ein Resonator,
der eine elektrische Antwort mittels einer durch eine Dünnschicht angeregten
elastischen Volumenwelle verwendet, welche so dünn ist, dass sie ohne eine
Stütze
ihrem eigenen Gewicht nicht standhalten kann.
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<1 Erstes Ausführungsbeispiel>
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<1.1 Konfiguration des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters>
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Konfiguration eines piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 1 zeigt eine Draufsicht des
von oben betrachteten piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1. 2 zeigt
eine Schnittansicht entlang dem Querschnitt II-II aus 1 von
vorne (-Y-Richtung). 3 zeigt
eine von rechts gesehene Schnittansicht entlang dem Querschnitt
III-III aus 1 (+X-Richtung). 4 zeigt
ein Schaltbild des elektrischen Verbindungszustandes von in dem
piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 beinhalteten
vier auf akustischen Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren
R11 bis R14. Dabei sei angemerkt, dass bei den 1 bis 3 ein
orthogonales XYZ-Koordinatensystem zur Vereinfachung definiert ist,
wobei die Rechts-Links-Richtung die ±X-Achsen-Richtung ist, die Vor-Zurück-Richtung
die ±Y-Achsen-Richtung ist, und
die Oben-Unten-Richtung die ±Z-Achsen-Richtung ist.
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Gemäß den 1 bis 3 umfasst
das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 eine
Konfiguration, bei der ein Filterabschnitt 11 zur Bereitstellung
der Filterfunktion des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 mit
einem flachen Basissubstrat 13 verbunden ist, welches den
Filterabschnitt 11 über
eine Haftschicht 12 mechanisch stützt. Bei der Herstellung des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters 1 wird
eine piezoelektrische Dünnschicht 111 erhalten,
indem eine Entfernungsverarbeitung auf einem piezoelektrischen Substrat
durchgeführt
wird, das unabhängig seinem
eigenen Gewicht standhalten kann, aber die durch die Entfernungsverarbeitung
erhaltene piezoelektrische Dünnschicht 111 kann
nicht unabhängig
ihrem eigenen Gewicht standhalten. Aus diesem Grund wird bei der
Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 ein
vorgeschriebenes Element mit einem piezoelektrischen Substrat im
Voraus mit dem Basissubstrat 13 als Stütze vor der Entfernungsverarbeitung
verbunden.
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<1.1.1 Filterabschnitt>
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Der
Filterabschnitt 11 umfasst: eine piezoelektrische Dünnschicht 111,
obere Elektroden 1121 bis 1124, die auf der oberen
Oberfläche
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet
sind; untere Elektroden 1131 und 1132, die auf
der Bodenoberfläche
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet
sind; und eine Resonatorausbildungsschicht 114 zur Ausbildung
von Resonatoren C11 bis C14 unter den Anregungsbereichen E11 bis
E14, wo die oberen Elektroden 1121 bis 1124 und
die unteren Elektroden 1131 und 1132 einander
mit der piezoelektrischen Dünnschicht 111 dazwischen
gegenüber
angeordnet sind.
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Piezoelektrische Dünnschicht:
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Die
piezoelektrische Dünnschicht 111 wird durch
die Durchführung
einer Entfernungsverarbeitung auf dem piezoelektrischen Substrat
erhalten. Im Einzelnen wird die piezoelektrische Dünnschicht 111 derart
erhalten, dass ein piezoelektrisches Substrat mit einer hinreichenden
Dicke (beispielsweise nicht weniger als 50 µm) zum individuellen Standhalten seines
eigenen Gewichts durch eine Entfernungsverarbeitung dünner gemacht
wird, so dass es eine Dicke (von beispielsweise nicht mehr als 10 µm) aufweist,
die nicht ausreicht, um seinem eigenen Gewicht standzuhalten. Wenn
der Anregungsbereich kreisförmig
ist, liegt ferner dessen Durchmesser im Bereich von 30 bis 300 µm, und
wenn der Anregungsbereich polygonal ist, liegt seine längste Diagonallinie
im Bereich von 30 bis 300 µm.
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Für das piezoelektrische
Material zum Aufbau der piezoelektrischen Dünnschicht 111 kann
ein piezoelektrisches Material mit einer gewünschten piezoelektrischen Eigenschaft
ausgewählt
werden, und es ist wünschenswert,
ein einkristallines Material ohne Korngrenzen wie etwa einen Quarzkristall (SiO2), Lithiumniobat (LiNbO3),
Lithiumtantalit (LiTaO3), Lithiumtetraborat
(Li2B4O7),
Zinkoxid (ZnO), Kaliumniobat (KNbO3) oder
Langasit (La3Ga3SiO14) auszuwählen. Der Grund ist, dass die
Verwendung von einkristallinem Material für das die piezoelektrische
Dünnschicht 111 bildende
piezoelektrische Material zu einer Verbesserung im mechanischen
Qualitätskoeffizienten
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 führt, damit
eine Realisierung eines piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 mit
geringem Verlust und einer vorteilhaften Skirtcharakteristik ermöglicht wird, und
außerdem
den elektromechanischen Kopplungskoeffizient der piezoelektrischen
Dünnschicht 111 verbessert,
damit die Verwirklichung eines piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 mit
einer breiten Bandbreite möglich
wird.
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Ferner
kann die Kristallorientierung in der piezoelektrischen Dünnschicht 111 als
eine Kristallorientierung mit einer gewünschten piezoelektrischen Charakteristik
ausgewählt
werden. Wenn die Kristallorientierung in der piezoelektrischen Dünnschicht 111 eine
Kristallorientierung ist, die zu einer vorteilhaften Temperaturcharakteristik
der Resonanzfrequenzen und der Antiresonanzfrequenzen der auf akustischen
Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren R11 bis R14 führt, und
vorzugsweise eine Kristallorientierung ist, bei der der Temperaturkoeffizient
in der Resonanzfrequenz „0" ist, ist die Realisierung
eines piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 mit einer
vorteilhaften Temperaturcharakteristik der Zentralfrequenz in einem
Durchlassband oder dergleichen möglich.
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Der
Entfernungsvorgang bei einem piezoelektrischen Substrat 15 wird
durch eine mechanische Verarbeitung wie etwa Schneiden, Schleifen
oder Polieren oder eine chemische Verarbeitung wie etwa Ätzen durchgeführt. Falls
dabei ein piezoelektrisches Substrat einer Entfernungsverarbeitung
unterzogen wird, wobei eine Vielzahl an Entfernungsverarbeitungsverfahren
kombiniert werden, und das Entfernungsverarbeitungsverfahren in
Stufen von einem bei einer höheren
Verarbeitungsgeschwindigkeit durchgeführten Entfernungsverarbeitungsverfahren zu
einem Entfernungsverarbeitungsverfahren mit geringer Vorgangsverschlechterung
verschoben wird, die in einem zu verarbeitenden Objekt auftritt,
ist eine Verbesserung der Qualität
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 möglich, während eine
hohe Produktivität
beibehalten wird, wodurch eine Verbesserung bei den Eigenschaften
des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 ermöglicht wird.
Das piezoelektrische Substrat wird beispielsweise einem Schleifvorgang
unterzogen, bei dem das Substrat mit fixierten abrasiven Körnern zum
Schleifen in Kontakt gebracht wird, und wird sodann einem Poliervorgang
unterzogen, bei dem das Substrat mit freien abrasiven Körnern zum
Schleifen in Kontakt gebracht wird. Danach wird die in dem piezoelektrischen
Substrat durch den vorstehend beschriebenen Poliervorgang erzeugte und
durch den Vorgang verschlechterte Schicht durch eine Polierendverarbeitung
entfernt. Falls derartige Vorgänge
ausgeführt
werden, kann das piezoelektrische Substrat bei einer höheren Geschwindigkeit
geschliffen werden, so dass die Produktivität des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 verbessert wird,
und außerdem
die Qualität
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 verbessert
werden kann, so dass die Eigenschaften des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 verbessert
werden. Dabei ist anzumerken, dass spezifischere Verfahren zur Entfernungsverarbeitung
auf dem piezoelektrischen Substrat in nachstehend beschriebenen
Beispielen beschrieben sind.
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Bei
dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 ist
die Dicke der piezoelektrischen Dünnschicht 111 in den
Anregungsbereichen E11 bis E14 und einem Nichtanregungsbereich E1X
konstant. Daher weist das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 eine
Konfiguration auf, die für
eine Energiefalle der Frequenzverringerungsart geeignet ist.
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Bei
einem derartigen piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 ist
anders als bei der Ausbildung der piezoelektrischen Dünnschicht 111 durch
einen Zerstäubungsvorgang
oder dergleichen das Ausmaß an
Flexibilität
bei der Auswahl des die piezoelektrische Dünnschicht 111 bildenden
piezoelektrischen Materials und der Kristallorientierung in der
piezoelektrischen Dünnschicht 111 hoch,
da das die piezoelektrische Dünnschicht 111 bildende
piezoelektrische Material und die Kristallorientierung in der piezoelektrischen
Dünnschicht 111 frei
von Beschränkungen
des Substrates sind. Dies erleichtert die Verwirklichung einer gewünschten
Charakteristik bei der piezoelektrischen Dünnschicht 111.
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Obere Elektrode und untere
Elektrode
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Die
oberen Elektroden 1121 bis 1124 und die unteren
Elektroden 1131 und 1132 sind durch die Ausbildung
von Schichten aus einem leitenden Material erhaltene leitende Dünnschichten.
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Die
Dicken der oberen Elektroden 1121 bis 1124 und
der unteren Elektroden 1131 und 1132 werden in
Anbetracht der Anhaftung an der piezoelektrischen Dünnschicht 111,
des elektrischen Widerstands, der Widerstandskraft und dergleichen
bestimmt. Dabei sei angemerkt, dass zur Unterdrückung von Variationen bei den
Resonanzfrequenzen und Antiresonanzfrequenzen der auf akustischen
Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren R11 bis R14, die durch
Variationen bei der akustischen Geschwindigkeit wie auch bei der
Schichtdicke der piezoelektrischen Dünnschichten 111 verursacht werden,
die Dicken der oberen Elektroden 1121 bis 1124 und
der unteren Elektroden 1131 und 1132 geeignet
eingestellt werden können.
Zur Steuerung des Ausmaßes
an Energieannahme können
zudem die Schichtdicken der Anregungsbereiche E11 bis E14 anders
als die des Nichtanregungsbereiches E1X ausgebildet werden.
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Obwohl
ein die oberen Elektroden 1121 bis 1124 und die
unteren Elektroden 1131 und 1132 aufbauendes leitendes
Material nicht besonders beschränkt
ist, ist es wünschenswert,
das Material aus einem Metall wie etwa Aluminium (Al), Silber (Ag), Kupfer
(Cu), Platin (Pt), Gold (Au), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo) und
Wolfram (W) auszuwählen, und
es ist besonders wünschenswert,
Aluminium mit ausgezeichneter Stabilität auszuwählen. Natürlich kann für das die
oberen Elektroden 1121 bis 1124 und die unteren
Elektroden 1131 und 1132 bildende leitende Material
eine Legierung verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Vielzahl
an leitenden Materialarten zur Ausbildung von Schichten gestapelt werden,
um die oberen Elektroden 1121 bis 1124 und die
unteren Elektroden 1131 und 1132 auszubilden.
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Bei
dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 werden
vier obere Elektroden 1121 bis 1124 jeweils in
rechteckiger Form auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet,
und zwei untere Elektroden 1131 und 1132 werden
jeweils in rechteckiger Form auf der Bodenoberfläche der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet. Die
vier oberen Elektroden 1121 bis 1124 werden in zwei
Reihen und zwei Spalten angeordnet, so dass sie in vertikaler und
horizontaler Richtung innerhalb der oberen Oberfläche der
piezoelektrischen Dünnschicht 111 symmetrisch
sind. Die beiden oberen Elektroden 1131 und 1132 sind
in zwei Reihen und einer Spalte angeordnet, so dass sie innerhalb
der Bodenoberfläche
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 in
vertikaler und horizontaler Richtung symmetrisch sind.
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Die
oberen Elektroden 1121 und 1122 liegen der unteren
Elektrode 1131 gegenüber,
wobei die piezoelektrische Dünnschicht 111 in
den Anregungsbereichen E11 und E12 dazwischen angeordnet ist. Ferner
liegen die oberen Elektroden 1123 und 1124 der
unteren Elektrode 1132 gegenüber, wobei die piezoelektrische
Dünnschicht 111 in
den Anregungsbereichen E13 und E14 dazwischen angeordnet ist. Dadurch
sind in dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 zwei
auf akustischen Volumenwellen basierende Schichtresonatoren R11
und R12 ausgebildet, wobei die jeweiligen einen Enden die oberen
Elektroden 1121 und 1122 und das gemeinsame andere
Ende die untere Elektrode 1131 ist, und es sind zwei auf akustischen
Volumenwellen basierende Resonatoren R13 und R14 ausgebildet, wobei
die jeweiligen einen Enden die oberen Elektroden 1123 und 1124 und
das gemeinsame andere Ende die untere Elektrode 1132 ist.
Die bei diesen auf akustischen Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren
R11 bis R14 verwendete Vibrationsbetriebsart ist nicht besonders
beschränkt,
und kann aus einer Dickenausdehnungsvibration von Volumenwellen,
eine Dickenscherungsvibration von Volumenwellen und dergleichen
ausgewählt
werden.
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Resonatorausbildungsschicht
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Die
Resonatorausbildungsschicht 114 ist eine durch Ausbilden
einer Schicht aus einem isolierenden Material erhaltene isolierende
Schicht. Die Resonatorausbildungsschicht 114 ist auf der
Bodenoberfläche
des Nichtanregungsbereiches E1X der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet,
und bildet die Resonatoren C11 bis C14 zum Separieren der Anregungsbereiche
E11 bis E14 der piezoelektrischen Dünnschicht 111 aus
dem Basissubstrat 13 aus. Da Vibrationen der auf akustischen
Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren R11 bis R14 nicht mit
dem Basissubstrat 13 aufgrund der Resonatorausbildungsschicht 114 interferieren,
welche gemäß vorstehender
Beschreibung als Abstandshalter dient, ist eine Verbesserung der
Eigenschaften des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 möglich.
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Das
die Resonatorausbildungsschicht 114 bildende isolierende
Material ist nicht besonders beschränkt, wird aber vorzugsweise
aus einem isolierenden Material wie etwa Siliziumdioxid (SiO2) ausgewählt.
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<1.1.2 Haftschicht>
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Die
Haftschicht 12 dient zum Verbinden und Fixieren des piezoelektrischen
Substrates auf der Bodenoberfläche,
aus der die unteren Elektroden 1131 und 1132 und
die Resonatorausbildungsschicht 114 ausgebildet wird, mit
dem Basissubstrat 13, wenn das piezoelektrische Substrat
einer Entfernungsverarbeitung während
der Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 unterzogen
wird. Zudem dient die Haftschicht 12 außerdem zum Verbinden der piezoelektrischen
Dünnschicht 111 auf der
Bodenoberfläche,
aus der die unteren Elektroden 1131 und 1132 und
die Resonatorausbildungsschicht 114 ausgebildet werden,
und auf der oberen Oberfläche,
aus der die oberen Elektroden 1121 bis 1124 ausgebildet
werden, mit dem Basissubstrat 13 nach der Herstellung des
piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1.
Daher muss die Haftschicht 12 der zum Zeitpunkt der Entfernungsverarbeitung
auf dem piezoelektrischen Substrat aufgebrachten Kraft widerstehen können, und
eine Anhaftungskraft aufweisen, die nach der Herstellung des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters 1 nicht
reduziert ist.
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Ein
wünschenswertes
Beispiel für
eine derartige Anforderungen erfüllenden
Haftschicht 12 kann eine aus einem organischen Haftmittel
ausgebildete Haftschicht 12 sein, vorzugsweise ein Epoxidhaftmittel
(wärmehärtendes
Epoxidharz) oder ein Acrylhaftmittel (Acrylharz unter Verwendung
sowohl eines Hitzeaushärtvorgangs
und eines Fotoaushärtvorgangs),
und der eine füllende
Wirkung aufweist und eine ausreichende Anhaftkraft ausübt, selbst wenn
ein zu verbindendes Objekt nicht vollständig flach ist. Die Anwendung
eines derartigen Harzes kann die unerwartete Ausbildung einer Luftlücke zwischen
der Resonatorausbildungsschicht 114 und dem Basissubstrat 13 vermeiden,
wodurch das Auftreten eines Reißens
oder dergleichen zum Zeitpunkt der Entfernungsverarbeitung auf dem
piezoelektrischen Substrat aufgrund der Luftlücke vermieden wird. Dies schließt jedoch
nicht aus, dass der Filterabschnitt 11 und das Basissubstrat 13 miteinander durch
eine Haftschicht 12 außer
der vorstehend beschriebenen Haftschicht 12 miteinander
verbunden und fixiert sind. Die Resonatorausbildungsschicht 114 des
Filterabschnitts 11 und das Basissubstrat 13 können beispielsweise
durch eine Diffusionsverbindungsschicht miteinander verbunden und
fixiert sein.
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<1.1.3 Basissubstrat>
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Das
Basissubstrat 13 dient als Stütze zum Unterstützen des
piezoelektrischen Substrates auf der Bodenoberfläche, aus der die unteren Elektroden 1131 und 1132 und
die Resonatorausbildungsschicht 114 ausgebildet sind, über die
Haftschicht 12 zum Zeitpunkt der Entfernungsverarbeitung
auf dem piezoelektrischen Substrat während der Herstellung des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters 1.
Zudem dient das Basissubstrat 13 außerdem als Stütze zum
Unterstützen über die
Haftschicht 12 der piezoelektrischen Dünnschicht 111 auf
der Bodenoberfläche, aus
der die unteren Elektroden 1131 und 1132 und die
Resonatorausbildungsschicht 114 ausgebildet sind, und auf
der oberen Oberfläche,
aus der die oberen Elektroden 1121 bis 1124 ausgebildet
sind. Daher muss das Basissubstrat 13 außerdem der
zum Zeitpunkt der Entfernungsverarbeitung auf dem piezoelektrischen
Substrat aufgebrachten Kraft widerstehen können, und eine Anhaftungskraft
aufweisen, die nach der Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 nicht
reduziert ist.
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Das
Material und die Dicke des Basissubstrates 13 kann zweckmäßig ausgewählt werden,
so dass die vorstehend angeführten
Anforderungen erfüllt
sind. Falls das Material für
das Basissubstrat 13 ein Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
nahe dem des die piezoelektrische Dünnschicht 111 bildenden
piezoelektrischen Materials ist, noch bevorzugter ein Material mit
einem Wärmeausdehnungskoeffizienten äquivalent
zu dem des die piezoelektrische Dünnschicht 111 bildenden piezoelektrischen
Materials, beispielsweise dasselbe Material wie das die piezoelektrische
Dünnschicht 111 bildende
piezoelektrische Material, ist es möglich, eine Verwindung und
eine Beschädigung
zu unterdrücken, wie
sie durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
(durch thermische Verspannung) während
der Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 verursacht
wird. Es ist ferner möglich, charakteristische
Variationen sowie eine Beschädigung
zu unterdrücken,
die durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
(durch thermische Verspannung) nach der Herstellung des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters 1 verursacht
wird.
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Zudem
ist es selbst bei Verwendung eines Materials mit einem anisotropischen
linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wünschenswert,
dass die jeweiligen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 und des
Basissubstrates 13 zumindest in Richtung parallel zu der
piezoelektrischen Dünnschicht 111 (jede Richtung
innerhalb der XY-Ebene der 1 bis 3)
miteinander übereinstimmen.
Natürlich
ist es weiter wünschenswert,
falls möglich,
dass die jeweiligen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 und
des Basissubstrates 13 auch in senkrechter Richtung zu
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 miteinander übereinstimmen.
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Beispielsweise
bei der Verwendung eines Substrates aus einem einkristallinen Material
mit einem anisotropischen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
als das piezoelektrische Substrat, das durch die Entfernungsverarbeitung
zu der piezoelektrischen Dünnschicht 111 wird,
können
die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
miteinander übereinstimmen,
falls ein Substrat von derselben Art von einkristallinem Material
wie dem des als das vorstehend angeführte piezoelektrische Substrat
verwendeten Substrats, nämlich
ein Substrat aus demselben Material und mit derselben Kristallorientierung wie
bei dem gemäß vorstehender
Beschreibung verwendeten Substrat, als das Basissubstrat verwendet wird,
und das Basissubstrat 13 und das Element mit dem piezoelektrischen
Substrat miteinander (gemäß nachstehender
Beschreibung) verbunden werden, wobei die Kristallachsen des Basissubstrates
und des Elementes mit dem piezoelektrischen Substrat einheitlich
orientiert sind.
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<2 Zweites Ausführungsbeispiel>
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<2.1 Konfiguration des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters>
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Ein
piezoelektrisches Dünnschichtfilter 2 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist eine ähnliche
Konfiguration zu der des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 gemäß Ausführungsbeispiel
1 auf, aber das Resonatorausbildungsverfahren für das piezoelektrische Dünnschichtfilter 2 unterscheidet
sich von dem für
das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1.
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Die
Beschreibung erfolgt mit einem Fokus auf einen auf akustischen Volumenwellen
basierenden Schichtresonator R21, der in dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 2 beinhaltet
ist. Gemäß der Schnittansicht
nach 5 umfasst das piezoelektrische Dünnschichtfilter 2:
eine obere Elektrode 2121; eine piezoelektrische Dünnschicht 211;
eine untere Elektrode 2131; eine Haftschicht 22 und
ein Basissubstrat 23 entsprechend der oberen Elektrode 1121; die
piezoelektrische Dünnschicht 111;
die untere Elektrode 1131; die Haftschicht 12 und
das Basissubstrat 13. Zudem ist in dem piezoelektrischen
Dünnschichtfilter 2 eine untere
Elektrode 2135 als Scheinelektrode auf der Bodenoberfläche einer
piezoelektrischen Dünnschicht 21 derart
ausgebildet, dass die piezoelektrische Dünnschicht 211 in einen Zustand
parallel gegenüber
dem Basissubstrat 23 versetzt ist.
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Das
piezoelektrische Dünnschichtfilter 2 umfasst
jedoch keine Konfiguration entsprechend der Resonatorausbildungsschicht 114.
Anstatt dessen umfasst das piezoelektrische Dünnschichtfilter 2 eine Konfiguration,
bei der eine einen Resonator C21 ausbildende Vertiefung (konkaver
Abschnitt) S21 in einem vorgeschriebenen Bereich des Basissubstrates 23 gegenüber einem
Anregungsbereich E21 der piezoelektrischen Dünnschicht 211 derart
ausgebildet ist, dass Vibrationen des auf einer akustischen Volumenwelle
basierenden Schichtresonators R21 nicht mit dem Basissubstrat 23 interferieren.
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Außerdem ist
bei dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 2 die
Dicke der piezoelektrischen Dünnschicht 211 in
dem Anregungsbereich E21 sowie einem Nichtanregungsbereich E2X konstant.
Daher weist das piezoelektrische Dünnschichtfilter 2 eine
zur Energiebindung der Frequenzverringerungsart geeignete Konfiguration
auf.
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<3 Drittes Ausführungsbeispiel>
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<3.1 Konfiguration des piezoelektrischen
Dünnschichtfilters>
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Ein
piezoelektrisches Dünnschichtfilter 3 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist eine ähnliche
Konfiguration zu der des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 gemäß Ausführungsbeispiel
1 auf, aber das Resonatorausbildungsverfahren für das piezoelektrische Dünnschichtfilter 3 unterscheidet
sich von dem für
das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1.
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Die
Beschreibung erfolgt mit einem Fokus auf einen auf einer akustischen
Volumenwelle basierenden Schichtresonator R31, der in dem piezoelektrischen
Dünnschichtfilter 3 beinhaltet
ist. Gemäß der Schnittansicht
nach 6 umfasst das piezoelektrische Dünnschichtfilter 3:
eine obere Elektrode 3121; eine piezoelektrische Dünnschicht 311;
eine untere Elektrode 3131; eine Haftschicht 32 und
ein Basissubstrat 33, entsprechend der oberen Elektrode 1121;
die piezoelektrische Dünnschicht 111;
die untere Elektrode 1131; die Haftschicht 12 und
das Basissubstrat 13.
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Das
piezoelektrische Dünnschichtfilter 3 umfasst
jedoch keine Konfiguration entsprechend zu der Resonatorausbildungsschicht 114.
Anstatt dessen umfasst das piezoelektrische Dünnschichtfilter 3 eine Konfiguration,
bei der eine einen Resonator C13 ausbildende Vertiefung (konkaver
Abschnitt) S31 auf der Bodenoberfläche des Anregungsbereiches
E31 der piezoelektrischen Dünnschicht 311 derart
ausgebildet ist, dass Vibrationen des auf einer akustischen Volumenwelle
basierenden Schichtresonators R31 nicht mit dem Basissubstrat 33 interferieren.
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Bei
dem piezoelektrischen Dünnschichtfilter 3 ist
die Dicke des Anregungsbereiches E31 geringer als die eines Nichtanregungsbereiches
E3X. Daher weist das piezoelektrische Dünnschichtfilter 3 eine zur
Energiebindung der Frequenzerhöhungsart
geeignete Konfiguration auf.
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BEISPIELE
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Nachstehend
sind Beispiele 1 bis 3 gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sowie das Vergleichsbeispiel 1 außerhalb des Erfindungsbereiches
beschrieben.
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Beispiel 1
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Bei
Beispiel 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wurde das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 hergestellt,
unter Verwendung von: einem Einkristall aus Lithiumniobat als dem
die piezoelektrische Dünnschicht 111 und
das Basissubstrat 13 bildenden piezoelektrischen Material;
Aluminium als dem die oberen Elektroden 1121 bis 1124 und
die unteren Elektroden 1131 und 1132 bildenden
leitenden Material; Siliziumdioxid als dem die Resonatorausbildungsschicht 114 bildenden
isolierenden Material; und einem Epoxidhaftmittel als dem die Haftschicht 12 bildenden
Material.
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Gemäß der Schnittansicht
nach 7 wird zur Reduzierung der Herstellungskosten
das piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 nach
Beispiel 1 auf die nachstehend wiedergegebene Weise erhalten. Nach der
Herstellung einer Baugruppe U11 durch Integration einer großen Anzahl
an piezoelektrischen Dünnschichtfiltern 1 wird
die Unterbaugruppe U11 durch eine Rohchipunterteilungssäge in individuelle
piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 geschnitten.
Es ist anzumerken, dass obwohl in 7 ein Beispiel
gezeigt ist, bei dem in der Unterbaugruppe U11 drei piezoelektrische
Dünnschichtfilter 1 enthalten
sind, die Anzahl an in der Unterbaugruppe U11 beinhalteten piezoelektrischen
Dünnschichtfilter 1 vier
oder mehr sein kann, und typischerweise mehrere Hundert bis mehrere
Tausend piezoelektrische Dünnschichtfilter 1 in
der Unterbaugruppe U11 enthalten sind.
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Nachfolgend
ist ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters 1 nach Beispiel
1 unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben.
Obwohl die Beschreibung mit einem Fokus auf die in der Unterbaugruppe
U11 enthaltenen beiden auf akustischen Volumenwellen basierenden
Schichtresonatoren R11 und R12 zur Vereinfachung erfolgt, werden
gleichzeitig mit den auf akustischen Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren
R11 und R12 andere in der Unterbaugruppe U11 enthaltene auf akustischen
Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren hergestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wurde zunächst ein kreisrunder Wafer
(eine unter 36 Grad geschnittene Y-Scheibe) aus einkristallinem
Lithiumniobat mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von
3 Zoll als das piezoelektrische Substrat 15 und das Basissubstrat 13 hergestellt.
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Eine
Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1000 Å wurde durch einen Zerstäubungsvorgang über eine
gesamte Hauptoberfläche
des piezoelektrischen Substrates 15 ausgebildet, und die
untere Elektrode 1131 wurde durch einen Ätzvorgang
unter Verwendung eines typischen Fotolithografievorgangs strukturiert
[Herstellungsvorgang für
die untere Elektrode).
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Danach
wurde eine Siliziumdioxidschicht 1141 mit einer Dicke von
1 μm durch
einen Zerstäubungsvorgang über die
gesamte Hauptoberfläche des
piezoelektrischen Substrates 15 ausgebildet, wo die untere
Elektrode 1131 ausgebildet wurde [Ausbildungsvorgang für die SiO2-Schicht). Dann wurde die als die Anregungsbereiche
E11 und E12 in der piezoelektrischen Dünnschicht 111 in einem
vorgeschriebenen Bereich des piezoelektrischen Substrates 15 ausgebildete Siliziumdioxidschicht
durch einen Nassätzvorgang
unter Verwendung von Flusssäure
entfernt. Dadurch wurde die Resonatorausbildungsschicht 114,
welche die Resonatoren C11 und C12 ausbildet, in einem vorgeschriebenen
Bereich des piezoelektrischen Substrates 15 als ein Nichtanregungsbereich
E1X in der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet
[Resonatorausbildungsvorgang].
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Unter
Bezugnahme auf 9, welche ein durch den Herstellungsvorgang
für die
untere Elektrode, den Ausbildungsvorgang für die SiO2-Schicht und
den Resonatorausbildungsvorgang hergestelltes Element P11 gewendet
darstellt, wird das Epoxidhaftmittel als die Haftschicht 1.2 auf
eine Gesamthauptoberfläche
des Basissubstrates 13 aufgebracht, und die Hauptoberfläche des
Basissubstrates 13, auf die das Epoxidhaftmittel aufgebracht
wurde, und die Resonatorausbildungsschicht 114 des Elementes
P11 wurden miteinander verbunden. Nachfolgend wurde auf das Basissubstrat 13 und
das piezoelektrische Substrat 15 Druck für eine Pressdruckverbindung aufgebracht,
so dass die Haftschicht 12 eine Dicke von 0,5 µm annahm.
Danach wurden das verbundene Basissubstrat 13 und das Element
P11 in einer Umgebung mit 200°C
für eine
Stunde zur Aushärtung unter
Verwendung des Epoxidhaftmittels stehengelassen, so dass das Substrat 13 und
die Resonatorausbildungsschicht 114 des Filterabschnitts 11 miteinander
verbunden waren [Verbindungsvorgang]. Dadurch wurde das Element
P11 mit dem Basissubstrat 13 verbunden, und die Resonatoren
C11 und C12 wurden mit einer rechteckigen Form von 50 µm Breite
und 100 µm
Länge und
einer Tiefe von etwa 1 µm
unter einem vorgeschriebenen Bereich des piezoelektrischen Substrates 15 als
die Anregungsbereiche E11 und E12 in der piezoelektrischen Dünnschicht 111 ausgebildet.
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Nach
Abschluss der Verbindung/Fixierung des Basissubstrates 13 und
des Elementes P11 wurde die andere Hauptoberfläche des Basissubstrates 13 mit
einer Polierspannvorrichtung aus Siliziumkarbid (SiC) verbunden
und fixiert, während
das Element P11 in einem mit dem Basissubstrat 13 verbundenen und
fixierten Zustand gehalten wurde, und die andere Hauptoberfläche des
piezoelektrischen Substrates 15 wurde einer Schleifverarbeitung
unter Verwendung einer Schleifmaschine mit fixierten abtragenden Körnern zur
Reduktion der Dicke des piezoelektrischen Substrates 15 bis
50 µm
unterzogen. Die andere Hauptoberfläche des piezoelektrischen Substrates 15 wurde
einer Polierverarbeitung unter Verwendung von abtragenden Diamantkörnern unterzogen,
um die Dicke des piezoelektrischen Substrates 15 auf 2 µm zu reduzieren.
Schließlich
wurde zur Entfernung einer auf dem piezoelektrischen Substrat 15 durch
die Polierverarbeitung unter Verwendung der abtragenden Diamantkörner erzeugten
verschlechterten Verarbeitungsschicht freie abtragende Körner und
ein nicht gewebtes Poliertuch zur Durchführung eines abschließenden Poliervorgangs
auf dem piezoelektrischen Substrat 15 verwendet, so dass
die piezoelektrische Dünnschicht 111 mit
einer Dicke von 1,00 (± 0,01) µm erhalten
wurde [Entfernungsvorgang].
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Weiterhin
wurde die polierte Oberfläche
der piezoelektrischen Dünnschicht 111 unter
Verwendung eines organischen Lösungsmittels
gewaschen, und eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1000 Å wurde über der
gesamten polierten Oberfläche ausgebildet.
Die oberen Elektroden 1121 und 1122 wurden sodann
durch einen Ätzvorgang
unter Verwendung eines typischen Fotolithografievorgangs strukturiert
[Herstellungsvorgang für
die obere Elektrode].
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Bei
dem somit erhaltenen piezoelektrischen Dünnschichtfilter 1 wurde
die Frequenzimpedanzcharakteristik des auf akustischen Volumenwellen basierenden
Schichtresonators R11 gemessen, und die Vibrationsantwort einer
Dickenausdehnungsvibration wurde bestimmt, wobei eine Resonanzfrequenz
von 1,95 GHz, eine Antiresonanzfrequenz von 2,10 GHz und ein mechanischer
Qualitätskoeffizient von
980 erhalten wurde. Ferner wurde im Bereich von 1,90 bis 2,20 GHz
eine durch Subresonanz verursachte Unechtheit beobachtet. Wenn die
Temperaturcharakteristik der Resonanzfrequenz bei –20 bis 80°C mittels
eines Frequenztemperaturkoeffizienten bewertet wurde, lag zudem
der bestimmte Wert bei 70 ppm/°C.
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Beispiel 2
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Beispiel
2 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich von Beispiel 1 dahingehend, dass
anstelle der Durchführung des
Ausbildungsvorgangs für
die SiO2-Schicht und des Resonatorausbildungsvorgangs
die den Resonator C21 ausbildende Vertiefung S21 in einem vorgeschriebenen
Bereich des Basissubstrates 23 gegenüber dem Anregungsbereich E21
der piezoelektrischen Dünnschicht 211 vor
dem Verbindungsvorgang ausgebildet wird.
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Ein
Vertiefungsausbildungsvorgang zur Ausbildung der Vertiefung S21
ist unter Bezugnahme auf die Schnittansicht nach 10 beschrieben.
Zunächst
wurde eine Molybdänschicht
mit einer Dicke von 2 µm über eine
gesamte Hauptoberfläche
des Basissubstrates 23 durch einen Zerstäubungsvorgang
ausgebildet, und ein nur einen Abschnitt des Basissubstrates 23,
wo die Vertiefung S21 auszubilden war, freilegendes und den Restabschnitt
bedeckendes Maskenmuster M21 wurde durch Fotolithografie und Nassätzen ausgebildet
[Ausbildungsvorgang für
das Maskenmuster].
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Danach
wurde das Basissubstrat 23 unter Verwendung von auf 60°C erwärmter Flusssäure geätzt, und
die Vertiefung S21 mit einer rechteckigen Form von 50 µm Breite
und 100 µm
Länge sowie
einer Tiefe von etwa 1 µm
wurde auf dem Basissubstrat 23 ausgebildet [Ätzvorgang].
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Bei
dem somit erhaltenen piezoelektrischen Dünnschichtfilter 2 wurde
die Frequenzimpedanzcharakteristik des auf akustischen Volumenwellen basierenden
Schichtresonators R21 gemessen, und eine Vibrationsantwort einer
Dickenausdehnungsvibration wurde bestimmt, wobei eine Resonanzfrequenz
von 1,95 GHz, eine Antiresonanzfrequenz von 2.10 GHz und ein mechanischer
Qualitätskoeffizient von
980 erhalten wurde. Ferner wurde im Bereich von 1,90 bis 2,20 GHz
eine durch Subresonanz verursachte Unechtheit beobachtet. Wenn die
Temperaturcharakteristik der Resonanzfrequenz bei –20 bis 80°C mittels
eines Frequenztemperaturkoeffizienten bewertet wurde, lag zudem
der bestimmte Wert bei 70 ppm/°C.
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Beispiel 3
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Beispiel
3 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich von Beispiel 1 dahingehend, dass
anstelle der Durchführung des
Ausbildungsvorgangs für
die SiO2-Schicht und des Resonatorausbildungsvorgangs
die den Resonator C31 ausbildende Vertiefung (der konkave Abschnitt) 531 in
einem vorgeschriebenen Bereich des piezoelektrischen Substrates 35 als
der Anregungsbereich E31 in der piezoelektrischen Dünnschicht 311 ausgebildet
ist.
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Ein
Vertiefungsausbildungsvorgang zur Ausbildung der Vertiefung S31
ist unter Bezugnahme auf die Schnittansicht nach 11 beschrieben.
Zunächst
wurde eine Goldschicht mit einer Dicke von 1 µm über eine gesamte Hauptoberfläche des
piezoelektrischen Substrates 35 durch einen Zerstäubungsvorgang
ausgebildet, und ein lediglich einen Abschnitt des piezoelektrischen
Substrates 35, wo die Vertiefung S31 auszubilden war, freilegendes
und den Restabschnitt bedeckendes Maskenmusters M31 wurde durch
Fotolithografie und Nassätzen
ausgebildet [Ausbildungsvorgang für das Maskenmuster].
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Danach
wurde das piezoelektrische Substrat 35 unter Verwendung
von auf 60°C
erhitzter Flusssäure
geätzt,
und die Vertiefung S31 mit einer rechteckigen Form von 50 µm Breite
und 100 µm
Länge sowie
einer Tiefe von etwa 1 µm
wurde auf dem piezoelektrischen Substrat 35 ausgebildet
[Ätzvorgang].
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Bei
dem somit erhaltenen piezoelektrischen Dünnschichtfilter 3 wurde
die Frequenzimpedanzcharakteristik des auf einer akustischen Volumenwelle
basierenden Schichtresonators R31 gemessen, und eine Vibrationsantwort
einer Dickenausdehnungsvibration wurde bestimmt, wobei eine Resonanzfrequenz
von 1,95 GHz, eine Antiresonanzfrequenz von 2,15 GHz und ein mechanischer
Qualitätskoeffizient
von 980 erhalten wurde. Ferner wurde im Bereich von 1,95 bis 2,20
GHz keine durch Subresonanz verursachte Unechtheit beobachtet.
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Vergleichsbeispiel 1
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Bei
Vergleichsbeispiel 1 wurde ein piezoelektrisches Dünnschichtfilter
mit der in 12 gezeigten Querschnittskonfiguration
hergestellt. Bei der Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters wurde
zunächst
ein 3 Zoll Wafer aus einem Siliziumeinkristall (111-Fläche) mit
einer Dicke von 0,5 mm als Basissubstrat 91 verwendet,
und eine Siliziumnitridschicht mit einer Dicke von 1 µm wurde
durch einen Zerstäubungsvorgang über die
gesamte Hauptoberfläche
des Basissubstrates 91 ausgebildet. Danach wurde eine Aluminiumschicht
mit einer Dicke von 1000 Å durch
einen Zerstäubungsvorgang auf
der Siliziumnitridschicht ausgebildet, und eine untere Elektrode 93 wurde
durch einen Ätzvorgang
unter Verwendung eines typischen Fotolithografievorgangs strukturiert.
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Danach
wurde eine Lithiumniobatschicht mit einer Dicke von 1 µm durch
einen Zerstäubungsvorgang
auf der unteren Elektrode 93 für den Erhalt einer c-Achsen-orientierten
polykristallinen piezoelektrischen Dünnschicht 94 ausgebildet.
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Nachfolgend
wurde eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1000 Å durch
einen Zerstäubungsvorgang
auf der piezoelektrischen Dünnschicht 94 ausgebildet,
und eine untere Elektrode 95 wurde durch einen Ätzvorgang
unter Verwendung eines typischen Fotolithografievorgangs strukturiert.
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Andererseits
wurde eine Chromschicht durch einen Zerstäubungsvorgang auf der anderen Hauptoberfläche des
Basissubstrates 91 ausgebildet, und eine lediglich einen
Abschnitt des Basissubstrates 91, wo ein Resonator C91
auszubilden war, freilegendes und den Restabschnitt bedeckendes Maskenmuster
wurde durch Fotolithografie und Nassätzen ausgebildet.
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Danach
wurde das Basissubstrat 91 unter Verwendung von auf 60°C erhitzter
Flusssäure
geätzt,
und der Resonator C91 mit einer rechteckigen Form von 50 µm Breite
und 100 µm
Länge wurde
auf dem Basissubstrat 91 ausgebildet.
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Bei
dem somit erhaltenen piezoelektrischen Dünnschichtfilter wurde die Frequenzimpedanzcharakteristik
des auf einer akustischen Volumenwelle basierenden Schichtresonators
gemessen, und eine Vibrationsantwort einer Dickenausdehnungsvibration wurde
bestimmt, wobei eine Resonanzfrequenz von 1,95 GHz, eine Antiresonanzfrequenz
von 2,00 GHz und ein mechanischer Qualitätskoeffizient von 240 erhalten
wurde.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, steigt die Differenz
zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz bei den Beispielen
1 bis 3 deutlich gegenüber
der Differenz von 50 MHz bei Vergleichsbeispiel 1 auf 150 bis 200 MHz
an, und ein deutlicher Anstieg beim elektromechanischen Kopplungskoeffizienten
wurde somit verwirklicht. Ferner steigt bei den Beispielen 1 bis
3 der mechanische Qualitätskoeffizient
deutlich von dem Koeffizienten von 240 bei Vergleichsbeispiel 1
auf 980 an. Besonders bei Beispiel 3 war die Unterdrückung der
durch Subresonanz verursachten Unechtheit durch Energiebindung erfolgreich.
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Während die
Erfindung vorstehend näher beschrieben
ist, ist die vorstehende Beschreibung in jeglicher Hinsicht illustrativ
und nicht beschränkend gedacht.
Daher versteht es sich, dass zahllose Abwandlungen und Variationen
erfolgen können,
ohne vom Erfindungsbereich abzuweichen.
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Die
Erfindung richtet sich auf die Vermeidung von Charakteristikvariationen
und einer durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten
verursachten Beschädigung.
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Ein
piezoelektrisches Dünnschichtfilter
mit vier auf akustischen Volumenwellen basierenden Schichtresonatoren
umfasst eine Konfiguration, bei der ein Filterabschnitt zur Bereitstellung
einer Filterfunktion des piezoelektrischen Dünnschichtfilters mit einem
den Filterabschnitt über
eine Haftschicht mechanisch stützenden
flachen Basissubstrat verbunden ist. Bei der Herstellung des piezoelektrischen Dünnschichtfilters
wird eine piezoelektrische Dünnschicht
durch die Durchführung
einer Entfernungsverarbeitung auf einem piezoelektrischen Substrat erhalten,
die individuell nicht ihrem eigenen Gewicht standhalten kann, aber
es werden Substrate aus einer Art von einkristallinem Material als
das Basissubstrat verwendet, damit die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der piezoelektrischen Dünnschicht
und das Basissubstrates miteinander übereinstimmen.