JP2022507223A - バルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層は、前記キャビティの領域に位置するとともに、前記キャビティの底面に近接する方向に凹んでいる底電極凹み部を有する底電極層と、
前記キャビティの上方の前記底電極層上に形成される圧電共振層であって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在しているとともに、前記圧電共振層によって露出される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成され、前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している頂電極層とを含むバルク音響波共振器が提供される。
基板を提供し、第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
前記第1の犠牲層の下方における前記基板の表面を露出しない第1の溝を前記第1の犠牲層のエッジ部分に形成するステップと、
底電極層を前記第1の犠牲層上に形成し、前記第1の溝の表面を被覆する前記底電極層の部分を底電極凹み部として形成するステップと、
圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップであって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在するとともに、前記圧電共振層によって露出されるステップと、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲において露出する領域に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び圧電共振層の周囲における一部の第2の犠牲層上に形成するステップと、
前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層の外周における前記キャビティの領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップとを含むバルク音響波共振器の製造方法が提供される。
1、電気エネルギーを底電極及び頂電極に印加するとき、圧電共振層において生じた圧電現象により、厚さ方向に伝播する望ましい縦波及び圧電共振層の平面に沿って伝播する望ましくない横波を生成し、該横波は、圧電共振層の外周に浮いたキャビティ上の底電極凹み部に遮断され、圧電共振層に対応する領域に反射され、さらに横波がキャビティの外周における膜層に伝播すること起因する損失を減少させ、これによって、音響波損失を改善し、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。
基板を提供し、第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップS1と、
前記第1の犠牲層の下方の基板の面が露出されていない第1の溝を前記第1の犠牲層のエッジ部分に形成するステップS2と、
底電極層を前記第1の犠牲層上に形成し、前記底電極層の前記第1の溝の面に被覆される部分が底電極凹み部を形成するステップS3と、
圧電共振層を前記底電極層上に形成し、圧電共振層から前記底電極凹み部を露出させるステップS4と、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲から露出される領域に形成するステップS5と、
頂電極層を前記圧電共振層及び圧電共振層の周囲の一部の第2の犠牲層上に形成するステップS6と、
前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層の外周におけるキャビティ領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップS7とを含む、製造方法をさらに提供する。
101 エッチング保護層
102 キャビティ
102’ 第2の溝
102A 有効作動領域
102B 無効領域
103 第1の犠牲層
1031 第1のサブ犠牲層
1032 第2のサブ犠牲層
1033 第1の溝
104 底電極層(すなわち、残りの底電極材料層)
1040 底電極ブリッジ部
1041 底電極凹み部
1042 底電極共振部
1043 底電極の外周部
105 圧電材料層
1050 圧電外周部
1051 圧電共振層(又は、圧電共振部と呼称される)
106 第2の犠牲層
107 頂電極層(すなわち、残りの頂電極材料層)
1070 頂電極ブリッジ部
1071 頂電極共振部
1072 頂電極の外周部
Claims (25)
- バルク音響波共振器であって、
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層は、前記キャビティの領域に位置するとともに、前記キャビティの底面に近接する方向に凹んでいる底電極凹み部を有する底電極層と、
前記キャビティの上方の前記底電極層上に形成される圧電共振層であって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在しているとともに、前記圧電共振層によって露出される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成され、前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している頂電極層とを含む、ことを特徴とするバルク音響波共振器。 - 前記底電極層は、底電極共振部及び底電極ブリッジ部をさらに含み、前記底電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記底電極凹み部は、前記底電極共振部を囲んだ周辺方向に延在して前記底電極共振部に接続され、前記底電極ブリッジ部は、一端が前記底電極凹み部に接続され、他端が前記キャビティの外周における前記基板に当接し、
前記頂電極層は、相互に接続される頂電極共振部及び頂電極ブリッジ部を含み、前記頂電極共振部の頂面が平坦であるとともに、前記圧電共振層と重なり、前記頂電極ブリッジ部が前記頂電極共振部の一側から前記キャビティの外周における一部の前記基板の上方まで平坦に延在しており、
前記底電極ブリッジ部と前記頂電極ブリッジ部とは、相互にずれる、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器。 - 前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形である、ことを特徴とする請求項2に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部は、前記底電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部と前記底電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられる、ことを特徴とする請求項3に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部は、前記キャビティの上方において、少なくとも前記頂電極ブリッジ部と相互にずれ、又は、前記底電極凹み部は、前記底電極共振部の全周を囲んでいる、ことを特徴とする請求項4に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部、前記底電極ブリッジ部及び前記底電極共振部は、同じ膜層で形成され、
前記頂電極ブリッジ部及び前記頂電極共振部は、同じ膜層で形成される、ことを特徴とする請求項2に記載のバルク音響波共振器。 - 前記底電極ブリッジ部は、自体が位置する前記キャビティの部分の上方において、前記キャビティを完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部と重ならない、ことを特徴とする請求項4に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部と前記圧電共振層との間の水平距離は、前記底電極凹み部を製造するプロセスにおいて許容される最小距離である、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部の側壁が前記圧電共振層の底面に対して傾斜する、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部の側壁と前記圧電共振層の底面との間の角度が45度以下である、ことを特徴とする請求項9に記載のバルク音響波共振器。
- 前記底電極凹み部の線幅は、前記底電極凹み部を製造するプロセスにおいて許容される最小線幅である、ことを特徴とする請求項1~7又は請求項10のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。
- 前記キャビティは、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造であり、又は、全体突出が前記基板の表面に設けられるキャビティ構造である、ことを特徴とする請求項1~7又は請求項10のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。
- 請求項1~12のいずれかに記載の少なくとも1つのバルク音響波共振器を備える、ことを特徴とするフィルタ。
- 請求項13に記載の少なくとも1つのフィルタを備える、ことを特徴とする無線周波数通信システム。
- バルク音響波共振器の製造方法であって、
基板を提供し、第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
前記第1の犠牲層の下方における前記基板の表面を露出しない第1の溝を前記第1の犠牲層のエッジ部分に形成するステップと、
底電極層を前記第1の犠牲層上に形成し、前記第1の溝の表面を被覆する前記底電極層の部分を底電極凹み部として形成するステップと、
圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップであって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在するとともに、前記圧電共振層によって露出されるステップと、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲において露出する領域に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び前記圧電共振層の周囲における一部の前記第2の犠牲層上に形成するステップと、
前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極凹み部が前記圧電共振層の外周における前記キャビティの領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップとを含む、ことを特徴とするバルク音響波共振器の製造方法。 - 前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記基板をエッチングすることにより、第2の溝を前記基板に形成するステップと、前記第1の犠牲層を形成して前記第2の溝に充填するステップを含み、又は、
前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記第1の犠牲層を前記基板に被覆するステップと、前記第1の犠牲層をパターニングすることにより、前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に突設するように形成するステップとを含む、ことを特徴とする請求項15に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 - 前記第1の犠牲層は、順に積層される第1のサブ犠牲層及び第2のサブ犠牲層を含み、
順に積層される前記第1のサブ犠牲層及び前記第2のサブ犠牲層を形成するステップは、前記第1のサブ犠牲層を形成するステップと、前記第1のサブ犠牲層の頂部の所定の厚さを、材質が前記第1のサブ犠牲層と異なる前記第2のサブ犠牲層に材質変換するステップとを含み、又は、
順に積層される前記第1のサブ犠牲層及び前記第2のサブ犠牲層を形成するステップは、前記第1のサブ犠牲層を形成するステップと、前記第1のサブ犠牲層上に材質が前記第1のサブ犠牲層と異なる前記第2のサブ犠牲層を形成するステップとを含む、ことを特徴とする請求項16に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 - 酸化処理、窒化処理及びイオン注入のうちの少なくとも1つを含む表面改質処理プロセスにより、前記第1のサブ犠牲層の頂部の所定の厚さを材質変換することにより、前記第2のサブ犠牲層を形成する、ことを特徴とする請求項17に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
- 前記第1の溝の底面を前記第1のサブ犠牲層の頂面上又は、前記第1のサブ犠牲層内に停止する、ことを特徴とする請求項17に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
- 前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去するステップは、
頂電極層を形成した後に、少なくとも、一部の前記第1の犠牲層、又は、一部の前記第2の犠牲層を露出する少なくとも1つの開放穴を形成するステップと、
前記開放穴にガス及び/又は薬液を導入することにより、前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去するステップとを含む、ことを特徴とする請求項15に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 - 前記底電極層を形成するステップは、底電極材料層を前記第1の溝を有する前記第1の犠牲層上に被覆するように堆積するステップと、前記底電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される底電極ブリッジ部、前記底電極凹み部及び底電極共振部を形成するステップであって、前記底電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記底電極ブリッジ部の前記底電極凹み部と背向する一端が前記キャビティの外周における基板上に当接されるステップとを含む、ことを特徴とする請求項15~20のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
- 前記頂電極層を形成するステップは、頂電極材料層を前記第2の犠牲層及び前記圧電共振層に被覆するように堆積するステップと、前記頂電極材料層を頂面平坦化するステップと、前記頂電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される頂電極ブリッジ部及び頂電極共振部を形成するステップであって、前記頂電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記頂電極共振部と背向する前記頂電極ブリッジ部の一側が前記キャビティの外周における一部の前記基板の上方まで平坦に延在しており、前記頂電極ブリッジ部と前記底電極ブリッジ部とは、相互にずれるステップとを含む、ことを特徴とする請求項21に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
- 前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形であり、
前記底電極凹み部は、前記底電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部と前記底電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられ、
前記頂電極ブリッジ部は、前記頂電極共振部の辺に沿って設けられる、ことを特徴とする請求項22に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 - 前記底電極凹み部と前記圧電共振層との間の水平距離は、前記底電極凹み部を製造するプロセスにおいて許容される最小距離である、ことを特徴とする請求項15~20及び請求項22~23のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
- 前記底電極凹み部の線幅は、前記底電極凹み部を製造するプロセスにおいて許容される最小線幅である、ことを特徴とする請求項15~20及び請求項22~23のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
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