DE112010000861B4

DE112010000861B4 - Piezoelektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischenBauelements

Info

Publication number: DE112010000861B4
Application number: DE112010000861.2T
Authority: DE
Inventors: Takashi Iwamoto; Hajime Kando
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: WO2010082571A1; US8450904B2; JP5212484B2; JPWO2010082571A1; DE112010000861T5; US20110266918A1

Abstract

Piezoelektrisches Bauelement (10D, 10D'), umfassend: – einen Träger (30B), – einen piezoelektrischen Dünnfilm (10), der gegenüberliegende Hauptflächen umfasst und von dem Träger (30B) auf einer Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) getragen wird, – IDT-Elektroden (60), die auf der Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) ausgebildet sind, um eine IDT-Elektroden-Region auf der Trägerseite des piezoelektrischen Dünnfilms (10) zu definieren, und – einen Raum (80), der über der IDT-Elektroden-Region des piezoelektrischen Dünnfilms (10) angeordnet ist, der derart auf der Trägerseite angeordnet ist, daß die IDT-Elektroden (60) nicht in Kontakt mit dem Träger (30B) stehen, wobei – der piezoelektrische Dünnfilm (10) derart konfiguriert ist, daß Vibrationsverschiebungen auf beiden der gegenüberliegenden Hauptflächen des piezoelektrischen Dünnfilms (10) erzeugt werden, wenn eine Ladung auf die IDT-Elektroden (60) angewandt wird, und – die IDT-Elektroden (60) nur auf der Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) derart angeordnet sind, daß keine IDT-Elektroden (60) auf einer der Trägerseite gegenüberliegenden Seite des piezoelektrischen Dünnfilms (10) angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Bauelement, das einen dünnen Film eines piezoelektrischen Einkristalls enthält, und ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Derzeit gibt es verschiedene piezoelektrische Bauelemente, die einkristalline piezoelektrische Substrate enthalten. Insbesondere gibt es Oberflächenschallwellen- und Plattenwellenbauelemente, die IDT(Interdigital Transducer)-Elektroden (auch als kammförmige Elektroden bezeichnet) enthalten. Plattenwellen sind jene, die Vibrationsverschiebungen auf beiden Flächen einer elastischen Substanz aufweisen und die sich entlang der Oberfläche ausbreiten. Beispiele der Plattenwellen, die sich in anisotropen Kristallen wie zum Beispiel LiTaO₃- und LiNbO₃-Einkristallen ausbreiten, sind nicht nur reine SH-Wellen (nur eine u₂-Komponente) und Lamb-Wellen (nur eine u₁-Komponente und eine u₃-Komponente), sondern auch Moden, die sich mit Verschiebungskomponenten, wie zum Beispiel u₁, u₂ und u₃, in Kombination ausbreiten (das heißt SH-Wellen mit einer geringfügigen u₁-Komponente und einer geringfügigen u₃-Komponente und Lamb-Wellen mit einer geringfügigen u₂-Komponente).
Ein herkömmliches piezoelektrisches Bauelement, das solche IDT-Elektroden enthält, hat zum Beispiel eine Struktur, die in PTL 1 offenbart ist. Insbesondere enthält das herkömmliche piezoelektrische Bauelement ein piezoelektrisches Verbundsubstrat, an das ein piezoelektrischer Dünnfilm und ein Träger gebondet sind, und enthält außerdem IDT-Elektroden, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms, die sich gegenüber dem Träger befindet, ausgebildet sind. Um die Vibrationen einer Region des piezoelektrischen Dünnfilms, in der die IDT-Elektroden ausgebildet sind, nicht zu behindern, ist auf der Seite der gebondeten Flächen des piezoelektrischen Dünnfilms und des Träger ein Raum ausgebildet, der der Region mit den IDT-Elektroden entspricht.
Patentliteratur

PTL 1: JP 2007-251910 A

US 2003/0199105 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Resonators mit einem Luftraum unter einem piezoelektrischen Resonator mit den Schritten-Implantieren von Wasserstoffionen in einkristallines piezoelektrisches Material, -Abscheiden einer ersten Metallelektrode auf der Oberfläche des einkristallinen piezoelektrischen Materials, -Bonden des einkristallinen piezoelektrischen Materials/erster Metallelektrode auf ein Substrat mit einer Ätzstoppschicht auf der Oberfläche davon, um einen Verbundstoff zu bilden, -Ätzen eines Hohlraums in dem Substrat, und -Abscheiden einer zweiten metallischen Elektrode auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Materials.
DE 699 23 667 T2 zeigt eine akustische Oberflächenwellen-Vorrichtung, die Mittel zur Erzeugung akustischer Oberflächenwellen und eine dünne Schicht aus piezoelektrischem Material, in der die akustischen Wellen geleitet werden, und ein Trägersubstrat und eine Schicht aus molekularem Klebstoff aufweist, die es ermöglicht, die dünne Schicht aus piezoelektrischem Material auf das Trägersubstrat zu kleben, wobei die Mittel zur Erzeugung der akustischen Oberflächenwellen sich in einem zentralen Bereich des piezoelektrischen Materials befinden, und das Trägersubstrat gegenüber dem zentralen Bereich ausgehöhlt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Das konventionelle piezoelektrische Bauelement, das die IDT-Elektroden, wie in PTL 1 offenbart, enthält, ist so konfiguriert, daß die IDT-Elektroden an der Oberfläche des konventionellen piezoelektrischen Bauelements frei liegen. Darum gibt es eine Reihe von Problemen, die im Folgenden beschrieben werden.

(A) Während der Schritte für die Montage des piezoelektrischen Bauelements gegen Ende eines Prozesses zur Herstellung eines Moduls kann Metallpulver und dergleichen an seiner Oberfläche anhaften. Dies führt zu Kurzschlüssen zwischen Elektrodenfingern der IDT-Elektroden. Wenn eine Isolierschicht aus SiO₂ oder SiN auf einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche ausgebildet wird, um solche Kurzschlüsse zu verhindern, werden die Vibrationen des piezoelektrischen Dünnfilms durch die Isolierschicht behindert.
(B) Wenn organische Verunreinigungen daran anhaften, werden durch die Verunreinigungen möglicherweise Gase freigesetzt, weil bei den Endverarbeitungsschritten Wärme zum Einsatz kommt. Die entstehenden Gase korrodieren die IDT-Elektroden, verändern ihren Erregungsmodus und verschlechtern dadurch ihre Eigenschaften. Insbesondere führt eine solche Korrosion bei einem Sensor, der IDT-Elektroden enthält und dazu dient, die Masse zu detektieren, die auf einen piezoelektrischen Dünnfilmabschnitt (Membran), der nicht durch einen Träger gestützt wird, einwirkt, zu einer Verschlechterung des Detektionsvermögens und beeinträchtigt dadurch erheblich die einwandfreie Funktion des Sensors.
(C) Gerade bei einem Plattenwellenbauelement wird seine Frequenz ganz erheblich durch die Dicke eines piezoelektrisches Dünnfilms, aus dem eine Membran besteht, beeinflußt. Das heißt, wenn der piezoelektrische Dünnfilm zur Frequenjustierung poliert wird, so werden die IDT-Elektroden gleichzeitig beschliffen, wodurch ihre Eigenschaften verschlechtert werden. Gleichermaßen werden, wenn die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms durch Ionenschleifen justiert wird, die Elektroden beschliffen. Wenn die Membran eine Öffnung hat, die einem Träger zugewandt ist, so kann eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms, die einer Fläche zugewandt ist, die die IDT-Elektrode aufweist, geschliffen werden. Jedoch kann ein Grenzabschnitt nahe dem Träger nicht auf eine gleichmäßige Dicke geschliffen werden, weil ein eingerückter Abschnitt geschliffen wird. Das hat unterschiedliche Eigenschaften zur Folge.

Darum ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein piezoelektrisches Bauelement bereitzustellen, das in der Lage ist, verschiedene Probleme, die sich aus der Verwendung solcher IDT-Elektroden ergeben, wie oben beschrieben, zu lösen; und eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements bereitzustellen.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen definiert und betrifft ein piezoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1 und Verfahren nach den weiteren Ansprüchen.
Die IDT-Elektroden sind nicht auf dem piezoelektrischen Bauelement ausgebildet, sondern sind in dem piezoelektrischen Bauelement ausgebildet; darum haften weder Metallpulver noch organische Verunreinigungen an den IDT-Elektroden an. Da die mit IDT-Elektroden versehene Region keinen Kontakt zu dem Träger hat, werden die Vibrationen einer Membran nicht gehemmt. Dadurch können Ausfälle aufgrund anhaftender Substanzen und deren negative Einflüsse auf die Eigenschaften verhindert werden, ohne die Struktureigenschaften des Bauelements zu verschlechtern.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das einen Schritt zum Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ausbilden von IDT-Elektroden auf einer Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Bereitstellen eines Trägers auf der Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ätzen des Trägers, um die IDT-Elektroden freizulegen, und einen Schritt zum Delaminieren eines piezoelektrischen Dünnfilms von dem piezoelektrischen Substrat enthält, wird der Träger auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche bereitgestellt, nachdem die IDT-Elektroden auf einer Fläche des piezoelektrischen Substrats, die der piezoelektrische Dünnfilm sein soll, ausgebildet wurden. Der Träger, der einer Region entspricht, in der die IDT-Elektroden ausgebildet sind, wird durch Ätzen entfernt, und der piezoelektrische Dünnfilm wird von dem piezoelektrischen Substrat delaminiert, wodurch eine Membran entsteht. Darum ist die Hinzufügung eines komplexen, komplizierten Herstellungsschrittes nicht notwendig, und das piezoelektrische Bauelement kann so hergestellt werden, daß es die oben beschriebene effektive Konfiguration aufweist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das einen Schritt zum Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ausbilden von IDT-Elektroden auf einer Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ausbilden einer Opferschicht in einer Opferschichtausbildungsregion, die eine Region enthält, in der die IDT-Elektroden ausgebildet sind, und die in der Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats angeordnet ist, einen Schritt zum Bereitstellen eines Trägers auf der Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Delaminieren eines piezoelektrischen Dünnfilms von dem piezoelektrischen Substrat und einen Schritt zum Entfernen der Opferschicht enthält, wird, nachdem die IDT-Elektroden auf einer Fläche des piezoelektrischen Substrats, die der piezoelektrische Dünnfilm sein soll, ausgebildet wurden, die Opferschicht auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche ausgebildet, und der Träger wird des Weiteren darauf angeordnet. Anschließend wird der piezoelektrische Dünnfilm von dem piezoelektrischen Substrat delaminiert, und die Opferschicht wird entfernt. Ein Raum (Hohlraum) wird durch das Entfernen der Opferschicht zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und dem Träger gebildet, und die IDT-Elektroden werden in dem Raum angeordnet. Darum ist die Hinzufügung eines komplexen, komplizierten Herstellungsschrittes nicht notwendig, und das piezoelektrische Bauelement kann so hergestellt werden, daß es die effektive Konfiguration aufweist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das einen Schritt zum Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ausbilden von IDT-Elektroden auf einem Träger, einen Schritt zum Bonden einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche des Trägers an eine Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ätzen des Trägers, um die IDT-Elektroden freizulegen, und einen Schritt zum Delaminieren eines piezoelektrischen Dünnfilms von dem piezoelektrischen Substrat enthält, werden der Träger und das piezoelektrische Substrat miteinander verbondet, nachdem die IDT-Elektroden auf einer Fläche des Trägers ausgebildet wurden. Der Träger, der einer Region entspricht, in der die IDT-Elektroden ausgebildet sind, wird durch Ätzen entfernt, und der piezoelektrische Dünnfilm wird von dem piezoelektrischen Substrat delaminiert, wodurch eine Membran entsteht. Darum ist die Hinzufügung eines komplexen, komplizierten Herstellungsschrittes nicht notwendig, und das piezoelektrische Bauelement kann so hergestellt werden, daß es die effektive Konfiguration aufweist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das einen Schritt zum Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Ausbilden einer Opferschicht auf einem Träger, einen Schritt zum Ausbilden von IDT-Elektroden in einer Opferschichtausbildungsregion des Trägers, einen Schritt zum Bonden einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche des Trägers an eine Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats, einen Schritt zum Delaminieren eines piezoelektrischen Dünnfilms von dem piezoelektrischen Substrat und einen Schritt zum Entfernen der Opferschicht enthält, werden das piezoelektrische Substrat und der Träger miteinander verbondet, nachdem die Opferschicht und die IDT-Elektroden auf einer Fläche des Trägers ausgebildet wurden. Der piezoelektrische Dünnfilm wird von dem piezoelektrischen Substrat delaminiert, und die Opferschicht wird dann entfernt. Ein Raum (Hohlraum) wird durch das Entfernen der Opferschicht zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und dem Träger gebildet, und die IDT-Elektroden werden in dem Raum angeordnet. Darum ist die Hinzufügung eines komplexen, komplizierten Herstellungsschrittes nicht notwendig, und das piezoelektrische Bauelement kann so hergestellt werden, daß es die effektive Konfiguration aufweist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können folgende Probleme gelöst werden: Probleme, welche die Verschlechterung von Eigenschaften von piezoelektrischen Bauelementen, die IDT-Elektroden enthalten, betreffen und die in Endverarbeitungsschritten und dergleichen aufgrund der Verwendung der IDT-Elektroden auftreten. Des Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein piezoelektrisches Bauelement mit einer solchen Konfiguration auf einfache Weise hergestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 enthält eine Draufsicht auf ein piezoelektrisches Bauelement gemäß einer ersten Ausführungsform, eine Schnittansicht dieses Bauelements und eine schematische Schnittansicht eines piezoelektrischen Bauelements mit einer anderen Konfiguration.
2 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements mit einer in den 1(A) und 1(B) gezeigten Konfiguration veranschaulicht.
3 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 2 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
4 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 2 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
5 ist ein Flußdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 5 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
7 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 5 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
8 ist ein Flußdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 8 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
10 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 8 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
11 ist ein Flußdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 11 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
13 ist ein Flußdiagramm, das ein Herstellungsverfahren gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des dünnfilmartigen piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 13 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein piezoelektrisches Bauelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Das piezoelektrische Bauelement wird unten anhand eines Plattenwellenbauelements als Beispiel beschrieben. Das Plattenwellenbauelement enthält IDT-Elektroden und erzeugt Wellen, die Vibrationsverschiebungen auf beiden Flächen einer plattenförmigen elastischen Substanz (in dieser Ausführungsform ein piezoelektrischer Dünnfilm 10) aufweisen und die sich entlang der Oberflächen ausbreiten. Eine Konfiguration und ein Herstellungsverfahren, die unten beschrieben werden, können auch auf ein piezoelektrisches Bauelement angewendet werden, das andere IDT-Elektroden enthält.
1(A) ist eine Draufsicht auf das piezoelektrische Bauelement 10D gemäß dieser Ausführungsform, und 1(B) ist eine Schnittansicht des piezoelektrischen Bauelements 10D entlang der Linie A-A' von 1(A). 1(C) ist eine schematische Schnittansicht eines piezoelektrischen Bauelements 10D' mit einer anderen Konfiguration.
Wie in 1 gezeigt, enthält das piezoelektrische Bauelement 10D den piezoelektrischen Dünnfilm 10, der eine vorgegebene Dicke aufweist, zum Beispiel etwa 1 μm, und einen Träger 30B. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 enthält eine piezoelektrische Einkristallsubstanz wie zum Beispiel ein LT-Substrat, eine LN-Substrat, ein LBO (Li₂B₄O₇)- oder ein Langasit(La₃Ga₅SiO₁₄)-Substrat. Die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms 10 wird je nach Material so eingestellt, daß das piezoelektrische Bauelement 10D eine Zielfrequenz hat. Der Träger 30B besteht aus Si oder Glas oder ist aus einem piezoelektrischen Substrat mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten gleich oder ähnlich dem des piezoelektrischen Dünnfilms hergestellt. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 und der Träger 30B sind mittels einer Klebeschicht 30A, die aus einem isolierenden Material wie zum Beispiel einem organischen Material oder SiN und so weiter besteht, miteinander verbondet. IDT-Elektroden 60 und Verbindungselektroden 61 sind auf der Seite des Trägers 30B des piezoelektrischen Dünnfilms 10 ausgebildet. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 hat leitfähige Durchgangslöcher 62. Die leitfähigen Durchgangslöcher 62 sind mit Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 verbunden, die sich gegenüber von Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 befinden, die mit den IDT-Elektroden 60 verbunden sind. Bondhügel 90, die als externe Verbindungsanschlüsse dienen, sind auf einer Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die gegenüber einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 des piezoelektrischen Dünnfilms 10 angeordnet ist, so ausgebildet, daß sie den Positionen der leitfähigen Durchgangslöcher 62 entsprechen.
Die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12 des piezoelektrischen Dünnfilms 10 hat eine Region, in der die IDT-Elektroden 60 ausgebildet sind und kein Träger 30B angeordnet ist, aber eine Öffnung 31 in der mit IDT-Elektroden 60 versehenen Region ausgebildet ist. Das heißt, der Träger 30B stützt eine Region des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die eine andere Region als die mit IDT-Elektroden 60 versehene Region ist, und hat keinen Kontakt zu den IDT-Elektroden 60 oder einem Abschnitt des piezoelektrischen Dünnfilms 10, der der mit IDT-Elektroden 60 versehenen Region entspricht.
Im Fall des Montierens des piezoelektrischen Bauelements 10D auf einer Leiterplatte wird der Träger 30B an der Leiterplatte angebracht. Das heißt, die mit Bondhügeln 90 versehene Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10 entspricht der Vorderseite des piezoelektrischen Bauelements 10D, und die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12 ist in dem piezoelektrischen Bauelement 10D angeordnet.
Das heißt, selbst wenn während eines Endverarbeitungsschrittes zur Montage des piezoelektrischen Bauelements 10D und einer weiteren Leiterplatte in einem Modul ein Metallpulver an dem piezoelektrischen Bauelement 10D anhaftet, so haftet das Metallpulver an der mit Bondhügeln versehenen Fläche und haftet nicht an der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12. Somit kann ein Kurzschluß infolge des Metallpulvers verhindert werden. Doch selbst wenn eine organische Verunreinigung anhaftet und Gase erzeugt, findet dieses Phänomen auf der mit Bondhügeln versehenen Fläche statt und hat keinerlei Auswirkung auf die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12, die sich gegenüber der mit Bondhügeln versehenen Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10 befindet. Dadurch werden die IDT-Elektroden 60 nicht durch das Gas korrodiert, so daß eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften verhindert werden kann. Wenn die Frequenz des Plattenwellenbauelements justiert wird, so kann seine Fläche (die mit Bondhügeln versehene Fläche) des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, problemlos und gleichmäßig durch Ionenschleifen geschliffen werden, bevor die Bondhügel 90 ausgebildet werden. Die IDT-Elektroden 60 werden nicht durch Schleifen beschliffen. Somit kann der piezoelektrische Dünnfilm 10 ohne Weiteres geschliffen werden, ohne die IDT-Elektroden unnötig zu beschleifen. Auf diese Weise kann ein Plattenwellenbauelement, das gute Eigenschaften aufweist, präzise und problemlos hergestellt werden.
In dem piezoelektrischen Bauelement 10D ist die mit IDT-Elektroden 60 versehene Region des piezoelektrischen Dünnfilms 10 offen, wie in den 1(A) und 1(B) gezeigt. Die oben angesprochenen vorteilhaften Auswirkungen können unter Verwendung des piezoelektrischen Bauelements 10D' erreicht werden, das eine Konfiguration hat, bei der ein Hohlraum 80 in einer Region ausgebildet ist, die sich auf der Seite einer Grenzfläche zwischen einem piezoelektrischen Dünnfilm 10 und einem Träger 30B befindet, und bei der IDT-Elektroden 60 ausgebildet sind, wie in 1(C) gezeigt.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements beschrieben.
2 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements, das die in den 1(A) und 1(B) gezeigte Konfiguration hat, gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die 3 und 4 sind schematische Ansichten, die Schritte zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 2 gezeigten Flußdiagramm veranschaulichen.
Es wird ein einkristallines piezoelektrisches Substrat 1 hergestellt, das eine vorgegebene Dicke hat und eine Fläche aufweist, die ausreicht, um mehrere piezoelektrische Bauelemente darauf anzuordnen oder auszubilden. Wie in 3(A) gezeigt, Wasserstoffionen werden in das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 implantiert, wodurch eine ionenimplantierte Schicht 100 gebildet wird (S101 in 2). In diesem Schritt wird ein Substrat mit mehreren diskret darauf angeordneten piezoelektrischen Bauelementen als das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 verwendet. Wenn zum Beispiel ein LT-Substrat als das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 verwendet wird, so wird die ionenimplantierte Schicht 100 in einer solchen Weise gebildet, daß Wasserstoffionen mit einer Dosis von 1,0 × 10¹⁷ Atomen/cm² und mit einer Beschleunigungsenergie von 150 keV dergestalt in das Substrat implantiert werden, daß in einer Tiefe von etwa 1 μm von einer Ionenimplantationsfläche 12 aus eine Wasserstoffionenschicht gebildet wird.
Wie in 3(B) gezeigt, werden die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 auf der Ionenimplantationsfläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 ausgebildet (S102 in 2). Die Ionenimplantationsfläche 12 entspricht der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche und wird in dieser Ausführungsform bis zu einer dritten Ausführungsform als die „mit IDT-Elektroden versehene Fläche” bezeichnet. Wie in 3(C) gezeigt, wird die Klebeschicht 30A, die aus dem isolierenden Material wie zum Beispiel einem organischen Material oder SiN besteht, auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gebildet (S103 in 2). In diesem Schritt wird die Klebeschicht 30A so ausgebildet, daß sie eine Dicke aufweist, die nicht geringer ist als die Dicke der IDT-Elektroden 60 oder der Verbindungselektroden 61, und wird durch CMP oder dergleichen planarisiert, so daß sie eine flache Oberfläche hat.
Der Träger 30B, der aus einem zweckmäßig ausgewählten Material wie zum Beispiel Si, Glas oder einem piezoelektrischen Material, das mit dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat identisch ist, besteht, wird hergestellt. Wie in 3(D) gezeigt, wird der Träger 30B an die Seite der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 gebondet (S104 in 2). In diesem Schritt wird der Träger 30B sauber an die Klebeschicht 30A gebondet und wird dadurch an das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 gebondet.
Wie in 3(E) gezeigt, werden der Träger 30B und die Klebeschicht 30A so geätzt, daß die IDT-Elektroden 60 auf dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 aus dem Träger 30B heraus frei liegen, wodurch die Öffnung 31 gebildet wird (S105 in 2).
Ein Komplex, der durch Bonden des Trägers 30B an das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 hergestellt wird, wird zum Beispiel auf 500°C erwärmt. Dadurch kann die ionenimplantierte Schicht 100 als eine Delaminierungsfläche dienen, wodurch der piezoelektrische Dünnfilm 10 von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 delaminiert wird und ein piezoelektrisches Verbundsubstrat gebildet wird, wie in 4(A) gezeigt (S106 in 2). Auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 des piezoelektrischen Dünnfilms 10 und einer Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die seiner mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, werden unter Verwendung einer Flüssigelektrode Polarisationselektroden ausgebildet. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes polarisiert.
In Abschnitten des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die den Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 entsprechen, die den Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 gegenüberliegen, die mit den IDT-Elektroden 60 verbunden sind, werden Durchbrüche ausgebildet. Ein Leiter wird in die Durchbrüche gefüllt, wodurch die leitfähigen Durchgangslöcher 62 gebildet werden, wie in 4(B) gezeigt (S107 in 2).
Eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die seiner mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, wird zum Zweck der Frequenzjustierung geschliffen. Diese Behandlung wird für jedes piezoelektrische Bauelement ausgeführt. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird mit einem Ionenstrahl in einer solchen Weise geschliffen, daß jedes piezoelektrische Bauelement einer Frequenzmessung unterzogen wird, indem durch die leitfähigen Durchgangslöcher 62 ein Ansteuersignal an das piezoelektrische Bauelement angelegt wird und anhand der Differenz zwischen der Zielfrequenz und der Messung die Schleifzugabe berechnet wird. Dadurch kann eine Zielfrequenz erreicht werden. Wenn die Fläche gegenüber der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12, wie oben beschrieben, geschliffen wird, werden die IDT-Elektroden 60 nicht gleichzeitig mitgeschliffen, und darum kann eine Verschlechterung der Eigenschaften vermieden werden.
Nach der Durchführung der Frequenzjustierung, wie oben beschrieben, werden die Bondhügel 90 auf der Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die seiner mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, so ausgebildet, daß sie mit den leitfähigen Durchgangslöchern 62 verbunden sind, wie in 4(C) gezeigt (S109 in 2). Mittels dieser Schritte können mehrere angeordnete piezoelektrische Bauelemente hergestellt werden. Die mehreren angeordneten piezoelektrischen Bauelemente werden vereinzelt, wodurch das in den 4(D), 1(A) und 1(B) gezeigte piezoelektrische Bauelement hergestellt werden kann.
Mittels der obigen Schritte kann auf einfache Weise eine Konfiguration erreicht werden, bei der die IDT-Elektroden 60 nicht auf dem piezoelektrischen Bauelement 10D, sondern darin ausgebildet sind.
Ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun beschrieben. Das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform entspricht einem Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements 10D' mit der in 1(C) gezeigten Konfiguration.
5 ist ein Flußdiagramm, das das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die 6 und 7 sind schematische Ansichten, die Schritte zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 5 gezeigten Flußdiagramm veranschaulichen.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform sind die Ionenimplantation und das Ausbilden von IDT-Elektroden und Verbindungselektroden die gleichen Vorgänge wie in der ersten Ausführungsform und werden nicht ausführlich beschrieben (S201 und S202 in 5 und in den 6(A) und 6(B)).
Nachdem die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 ausgebildet sind, werden Opferschichten 40 auf einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 eines einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 dergestalt ausgebildet, daß jede von ihnen vollständig eine Region bedeckt, in der die IDT-Elektroden 60 ausgebildet sind, wie in 6(C) gezeigt (S203 in 5). Die Opferschichten 40 können aus einem Material bestehen, das durch eine der unten genannten Behandlungen entfernt werden kann, ohne die IDT-Elektroden 60 zu beeinflussen. Im Fall der Verwendung von Sauerstoffplasmaätzen oder einer NMP-Ätzlösung können die IDT-Elektroden 60 aus Al, Cu, Au, Pt, Ti, W, Mo, Ni oder Ta bestehen, und die Opferschichten 40 können aus einem Harzmaterial bestehen, wobei das Ätzverhältnis des Harzmaterials zu einem Material, das zum Bilden der IDT-Elektroden 60 verwendet wird, etwa 10000 oder mehr beträgt.
Wie in 6(D) gezeigt, wird eine Trägerschicht 302B auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 gebildet, das die IDT-Elektroden 60, die Verbindungselektroden 61 und die Opferschichten 40 aufweist (S204 in 5). Die Trägerschicht 302B besteht aus einem isolierenden Material wie zum Beispiel SiN und hat eine flache Oberfläche, die durch CMP oder dergleichen poliert wird.
Ein Grundelement 301B, das aus einem zweckmäßig ausgewählten Material wie zum Beispiel Si, Glas oder einem piezoelektrischen Material, das mit dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat identisch ist, besteht, wird zum Bilden eines Trägers 30B hergestellt. Wie in 6(E) gezeigt, wird das Grundelement 301B sauber an die Trägerschicht 302B gebondet (S205 in 5). Dies führt zur Bildung eines Komplexes, der den Träger 30B, der aus dem Grundelement 301B und der Trägerschicht 302B besteht, und das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 enthält.
Der Komplex wird erwärmt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Dadurch kann eine ionenimplantierte Schicht 100 als eine Delaminierungsfläche dienen, wodurch ein piezoelektrischer Dünnfilm 10 von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 delaminiert wird, und es entsteht ein piezoelektrisches Verbundsubstrat, wie in 7(A) gezeigt (S206 in 5).
Eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die wie oben beschrieben delaminiert wurde, wird durch Polieren, wie zum Beispiel CMP, planarisiert. Polarisationselektroden werden auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 10 angeordnet, und der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird durch Anlegen einer elektrischen Feldes polarisiert, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde.
Ein Resist wird auf eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die seiner mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, aufgetragen und wird dann strukturiert. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird durch RIE oder dergleichen geätzt, wodurch Ätzfenster 71 und Durchgangslöcher 72 gebildet werden, wie in 7(B) gezeigt (S207 in 5). Die Ätzfenster 71 werden in Regionen gebildet, in denen Opferschichten 40 gebildet sind, und es werden keine IDT-Elektroden 60 gebildet. Die Durchgangslöcher 72 werden an den Positionen von Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 gebildet, die gegenüber von Endabschnitten der Verbindungselektroden 61 liegen, die mit den IDT-Elektroden 60 verbunden sind. Der Resist, der zum Bilden der Ätzfenster 71 und der Durchgangslöcher 72 verwendet wurde, wird vor oder nach einem Schritt zum Ausbilden der Opferschichten 40 entfernt, und der piezoelektrische Dünnfilm 10 kann dann einer Oberflächenreinigung unterzogen werden.
Eine Ätzlösung wird in die Ätzfenster 71 gegeben, wodurch die Opferschichten 40 entfernt werden und dadurch Leerräume 80 gebildet werden, wie in 7(C) gezeigt (S208 in 5). Dadurch werden die Opferschichten 40 von den IDT-Elektroden 60 und einer Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, auf der sich die IDT-Elektroden 60 befinden, entfernt, und es wird eine Konfiguration möglich, bei der die IDT-Elektroden 60 nicht in direktem Kontakt mit dem Träger 30B stehen.
Wie in 7(D) gezeigt, wird ein Leiter in die Durchgangslöcher 72 gefüllt, wodurch leitfähige Durchgangslöcher 62 gebildet werden (S209 in 5). Mittels Schleifen wird eine Frequenzjustierung ausgeführt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde, wodurch auf der Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, Bondhügel 90 in einer solchen Weise gebildet werden, daß sie mit den leitfähigen Durchgangslöchern 62 verbunden sind (S210 in 5).
Mittels dieser Schritte können mehrere angeordnete piezoelektrische Bauelemente hergestellt werden. Die mehreren angeordneten piezoelektrischen Bauelemente werden vereinzelt, wodurch ein in 1(c) gezeigtes piezoelektrisches Bauelement hergestellt werden kann.
Ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun beschrieben. In dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform werden Opferschichten 40 in einem Träger 30B gebildet.
8 ist ein Flußdiagramm, das das Herstellungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die 9 und 10 sind schematische Ansichten, die Schritte zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 8 gezeigten Flußdiagramm veranschaulichen.
In dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform sind die Ionenimplantation und das Ausbilden von IDT-Elektroden und Verbindungselektroden die gleichen Vorgänge, wie sie für die erste und die zweite Ausführungsform beschrieben wurden, und werden nicht ausführlich beschrieben (S301 und S302 in 8 und 9(A) und 9(B)).
Nachdem die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 gebildet wurden, wird eine Klebeschicht 30A auf einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 eines einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 dergestalt ausgebildet, daß die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12 vollkommen bedeckt wird, wie in 9(C) gezeigt (S303 in 8). Die Klebeschicht 30A besteht aus einem isolierenden Material, das ätzfähig ist, wie unten beschrieben, und dessen Dicke ausreicht, die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 vollkommen zu bedecken.
Wie in 9(D) gezeigt, werden die Opferschichten 40 und eine Trägerschicht 302B auf einem Grundelement 301B gebildet (S304 in 8). Die Opferschichten 40 bestehen aus dem gleichen Material, das zum Ausbilden der Opferschichten 40 verwendet wurde, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurden. Die Opferschichten 40 werden in Bereichen, die Regionen enthalten, in denen die IDT-Elektroden 60 auszubilden sind, in einem solchen Zustand gebildet, daß der Träger 30B, der das Grundelement 301B und die Trägerschicht 302B enthält, an das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 gebondet wird.
Wie in 9(E) gezeigt, wird der Träger 30B, auf dem sich die Opferschichten 40 befinden, sauber an die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 gebondet, das die IDT-Elektroden 60, die Verbindungselektroden 61 und die Klebeschicht 30A aufweist (S305 in 8). Dies führt zur Entstehung eines Komplexes, der den Träger 30B und das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 enthält.
Der Komplex wird erwärmt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Dadurch kann eine ionenimplantierte Schicht 100 als eine Delaminierungsfläche dienen, wodurch ein piezoelektrischer Dünnfilm 10 von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 delaminiert wird und ein piezoelektrisches Verbundsubstrat gebildet wird, wie in 10(A) gezeigt (S306 in 8).
Eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die wie oben beschrieben delaminiert wurde, wird durch Polieren, wie zum Beispiel CMP, planarisiert. Polarisationselektroden werden auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 10 angeordnet, und der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes polarisiert, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde.
Ein Resist wird auf eine Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10 aufgetragen, die seiner mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, und wird dann strukturiert. Der piezoelektrische Dünnfilm 10 wird durch RIE oder dergleichen geätzt, wodurch Ätzfenster 71 und Durchgangslöcher 72 gebildet werden, wie in 10(B) gezeigt (S307 in 8). Die Ätzfenster 71 und die Durchgangslöcher 72 werden unter den gleichen Bedingungen ausgebildet, wie es für die zweite Ausführungsform beschrieben wurde.
Eine Ätzlösung wird in die Ätzfenster 71 gegeben, wodurch die Opferschichten 40 und die Klebeschicht 30A entfernt werden und dadurch Leerräume 80 ausgebildet werden, wie in 10(C) gezeigt (S308 in 8). Dadurch werden die Opferschichten 40 von den IDT-Elektroden 60 und einer Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, auf der sich die IDT-Elektroden 60 befinden, entfernt, und es wird eine Konfiguration möglich, bei der die IDT-Elektroden 60 nicht in direktem Kontakt mit dem Träger 30B stehen.
Wie in 10(D) gezeigt, wird ein Leiter in die Durchgangslöcher 72 gefüllt, wodurch leitfähige Durchgangslöcher 62 gebildet werden (S309 in 8). Mittels Schleifen wird eine Frequenzjustierung ausgeführt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde, wodurch auf der Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms 10, die der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche 12 gegenüberliegt, Bondhügel 90 in einer solchen Weise gebildet werden, daß sie mit den leitfähigen Durchgangslöchern 62 verbunden sind (S310 in 8).
Mittels dieser Schritte können mehrere angeordnete piezoelektrische Bauelemente hergestellt werden. Die mehreren angeordneten piezoelektrischen Bauelemente werden vereinzelt, wodurch ein piezoelektrisches Bauelement hergestellt werden kann.
Ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun beschrieben.
In den Verfahren zur Herstellung piezoelektrischer Bauelemente gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform werden die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 auf dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 ausgebildet, wie oben beschrieben. Sowohl in dieser Ausführungsform als auch in einer fünften Ausführungsform unten wird ein Verfahren zum Ausbilden von IDT-Elektroden 60 und Verbindungselektroden 61 auf einem Träger 30B beschrieben. Da sowohl in dieser Ausführungsform als auch in einer fünften Ausführungsform die IDT-Elektroden 60 auf dem Träger 30B ausgebildet werden, wird eine Fläche eines einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1, die einer Ionenimplantation unterzogen wird, als eine Ionenimplantationsfläche 12 bezeichnet.
11 ist ein Flußdiagramm, das das Herstellungsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht. 12 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 11 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht. Ein Schritt zum Ausbilden eines piezoelektrischen Verbundsubstrats und anschließende Schritte (S407 und anschließende Schritte in 11) sind die gleichen wie in dem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform und werden nicht ausführlich beschrieben oder in diesen Figuren gezeigt.
Ein einkristallines piezoelektrisches Substrat 1 mit einer vorgegebene Dicke und genügend Fläche, um mehrere piezoelektrische Bauelemente darauf auszubilden oder anzuordnen, wird so hergestellt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Wie in 12(A) gezeigt, werden Wasserstoffionen in das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 implantiert, wodurch eine ionenimplantierte Schicht 100 gebildet wird (S401 in 11).
Der Träger 30B wird von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 separat hergestellt. Der Träger 30B besteht aus einem zweckmäßig ausgewählten Material, wie zum Beispiel einem piezoelektrischen Material, das mit dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat identisch ist. Wie in 12(B) gezeigt, werden die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 auf einer Fläche des Trägers 30B ausgebildet (S402 in 11). Wie in 12(B) gezeigt, wird eine Klebeschicht 30A aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel einem organischen Material oder SiN, auf der mit IDT-Elektroden versehenen Fläche des Trägers 30B gebildet (S403 in 11). In diesem Schritt wird die Klebeschicht 30A so ausgebildet, daß ihre Dicke nicht geringer ist als die Dicke der IDT-Elektroden 60 oder der Verbindungselektroden 61, und wird durch CMP oder dergleichen so planarisiert, daß sie eine flache Oberfläche aufweist.
Wie in 12(C) gezeigt, wird der Träger 30B sauber an die mit IDT-Elektroden versehene Fläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 gebondet, wobei sich die Klebeschicht 30A dazwischen befindet (S404 in 11).
Wie in 12(D) gezeigt, werden der Träger 30B und die Klebeschicht 30A so geätzt, daß die IDT-Elektroden 60 auf dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 aus dem Träger 30B heraus frei liegen, wodurch Öffnungen 31 gebildet werden (S405 in 11).
Erwärmen und Delaminieren werden ausgeführt, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Dadurch kann die ionenimplantierte Schicht 100 als eine Delaminierungsfläche dienen, wodurch ein piezoelektrischer Dünnfilm 10 von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 delaminiert wird und ein piezoelektrisches Verbundsubstrat gebildet wird, wie in 12(E) gezeigt (S406 in 11).
Eine Konfiguration, bei der die IDT-Elektroden 60 nicht auf dem piezoelektrischen Bauelement, sondern darin ausgebildet sind, kann ohne Weiteres auch mittels des Herstellungsverfahrens erreicht werden, bei dem die IDT-Elektroden 60 und die Verbindungselektroden 61 auf dem Träger 30B gebildet werden, wie oben beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun beschrieben. Das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform ist das gleiche wie das Herstellungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform und der anderen dritten, außer daß IDT-Elektroden 60 und Verbindungselektroden 61 auf einem Träger 30B gebildet werden.
13 ist ein Flußdiagramm, das das Herstellungsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. 14 ist eine schematische Ansicht, die Schritte zur Herstellung des piezoelektrischen Bauelements gemäß dem in 13 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht. Ein Schritt zum Ausbilden eines piezoelektrischen Verbundsubstrats und anschließende Schritte (S507 und anschließende Schritte in 13) sind die gleichen wie bei dem Herstellungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform und werden nicht ausführlich beschrieben oder in diesen Figuren gezeigt.
Ein einkristallines piezoelektrisches Substrat 1 mit einer vorgegebenen Dicke und genügend Fläche, um mehrere piezoelektrische Bauelemente darauf anzuordnen oder auszubilden, wird hergestellt, wie es in den oben angesprochenen Ausführungsformen beschrieben wurde. Wie in 14(A) gezeigt, werden Wasserstoffionen in das einkristalline piezoelektrische Substrat 1 implantiert, wodurch eine ionenimplantierte Schicht 100 gebildet wird (S501 in 13).
Ein Grundelement 301B aus einem zweckmäßig ausgewählten Material, wie zum Beispiel einem piezoelektrischen Material, das mit dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat identisch ist, wird von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 separat hergestellt. Wie in 14(B) gezeigt, werden Opferschichten 40 und eine Trägerschicht 302B auf einer Fläche des Grundelements 301B ausgebildet (S502 in 13). Wie in 14(B) gezeigt, werden in dem Grundelement 301B, das die Opferschichten 40 und die Trägerschicht 302B aufweist, die IDT-Elektroden 60 auf einer Oberfläche jeder Opferschicht 40 gebildet, und die Verbindungselektroden 61 werden auf einer Oberfläche der Opferschicht 40 und einer Oberfläche der Trägerschicht 302B ausgebildet (S503 in 13). Wie in 14(C) gezeigt, wird eine Klebeschicht 30A aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel einem organischen Material oder SiN, über den Opferschichten 40 und der Trägerschicht 302B ausgebildet (S504 in 13). In diesem Schritt wird die Klebeschicht 30A so ausgebildet, daß ihre Dicke nicht geringer ist als die Dicke der IDT-Elektroden 60 oder der Verbindungselektroden 61, und wird durch CMP oder dergleichen so planarisiert, daß sie eine flache Oberfläche aufweist.
Wie in 14(D) gezeigt, wird der Träger 30B, der die Trägerschicht 302B und das Grundelement 301B, auf dem sich die Opferschichten 40 befinden, enthält, sauber an eine Ionenimplantationsfläche 12 des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1 gebondet, wobei sich die Klebeschicht 30A dazwischen befindet (S505 in 13).
Erwärmen und Delaminieren werden ausgeführt, wie es in den oben angesprochenen Ausführungsformen beschrieben wurde. Dadurch kann die ionenimplantierte Schicht 100 als eine Delaminierungsfläche dienen, wodurch ein piezoelektrischer Dünnfilm 10 von dem einkristallinen piezoelektrischen Substrat 1 delaminiert wird und ein piezoelektrisches Verbundsubstrat gebildet wird (S506 in 13). Eine Konfiguration, bei der die IDT-Elektroden 60 nicht auf dem piezoelektrischen Bauelement, sondern darin ausgebildet sind, kann ohne Weiteres auch mittels des Herstellungsverfahrens erreicht werden, bei dem die Opferschichten 40 auf dem Träger 30B ausgebildet sind und die IDT-Elektroden 60 auf den Opferschichten 40 ausgebildet sind, wie oben beschrieben.
Bezugszeichenliste

10D, 10D': piezoelektrisches Bauelement
1: einkristallines piezoelektrisches Substrat
10: piezoelektrischer Dünnfilm
12: Rückseite des einkristallinen piezoelektrischen Substrats 1
13: Vorderseite des piezoelektrischen Dünnfilms
20: untere Elektrode
30A: Klebeschicht
30B: Trägersubstrat
301B: Grundelement
302B: Trägerschicht
31: Öffnung(en)
40A, 40B: Opferschichten
61: Verbindungselektroden
62: leitfähige Durchgangslöcher
71: Ätzfenster
80: Hohlraum (Hohlräume)
90: Bondhügel
100: ionenimplantierte Schicht

Claims

Piezoelektrisches Bauelement (10D, 10D'), umfassend: – einen Träger (30B), – einen piezoelektrischen Dünnfilm (10), der gegenüberliegende Hauptflächen umfasst und von dem Träger (30B) auf einer Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) getragen wird, – IDT-Elektroden (60), die auf der Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) ausgebildet sind, um eine IDT-Elektroden-Region auf der Trägerseite des piezoelektrischen Dünnfilms (10) zu definieren, und – einen Raum (80), der über der IDT-Elektroden-Region des piezoelektrischen Dünnfilms (10) angeordnet ist, der derart auf der Trägerseite angeordnet ist, daß die IDT-Elektroden (60) nicht in Kontakt mit dem Träger (30B) stehen, wobei – der piezoelektrische Dünnfilm (10) derart konfiguriert ist, daß Vibrationsverschiebungen auf beiden der gegenüberliegenden Hauptflächen des piezoelektrischen Dünnfilms (10) erzeugt werden, wenn eine Ladung auf die IDT-Elektroden (60) angewandt wird, und – die IDT-Elektroden (60) nur auf der Trägerseite (12) des piezoelektrischen Dünnfilms (10) derart angeordnet sind, daß keine IDT-Elektroden (60) auf einer der Trägerseite gegenüberliegenden Seite des piezoelektrischen Dünnfilms (10) angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Verbundsubstrats mit einem Träger und für ein Piezoelektrisches Bauelement (10D, 10D'), umfassend: – einen Schritt (S101, S401) des Ausbildens einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, – einen Schritt (S102, S402) des Ausbildens von IDT-Elektroden (60) auf dem Träger oder einer Ionenimplantationsfläche (12) des piezoelektrischen Substrats, – einen Schritt (S104, 404) des Ausbildens eines Komplexes mit dem Träger (30B) und dem piezoelektrischen Substrat und den IDT-Elektroden (60) zwischen dem Träger (30B) und dem piezoelektrischen Substrat, – einen Schritt (S105, S405) des Freilegens der IDT-Elektroden (60) zur Ausbildung eines mit dem piezoelektrischen Substrat und dem Träger (30B) begrenzten Raums (80) durch Ätzen in einem Bereich des Trägers (30B); und – einen Schritt (S106, S406) des Delaminierens eines piezoelektrischen Dünnfilms (10) von dem piezoelektrischen Substrat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Komplex mit dem Träger (30B) und dem piezoelektrischen Substrat und den IDT-Elektroden (60) zwischen dem Träger (30B) und dem piezoelektrischen Substrat durch Bonden ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (10) von dem piezoelektrischen Substrat in der ionenimplantierten Schicht delaminiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (10) von dem piezoelektrischen Substrat in der ionenimplantierten Schicht unter Erwärmen des Komplexes delaminiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Verbundsubstrats mit einem ein Grundelement (301B) und eine Trägerschicht (302B) umfassenden Träger (30B) für ein piezoelektrisches Bauelement (10D, 10D'), umfassend: – einen Schritt (S201, S301, S501) des Ausbildens einer ionenimplantierten Schicht durch Implantieren von Ionen in eine Hauptfläche eines piezoelektrischen Substrats, – Schritte (S203, S204, S304, S502) des Ausbildens einer weiteren Schicht mit – der Trägerschicht (302B) und – einer Opferschicht (40) in einer Opferschichtausbildungsregion der weiteren Schicht und die auf dem Grundelement (301B) oder auf der Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats angeordnet wird, – einen Schritt (S202, S302, S503) des Ausbildens von IDT-Elektroden (60) auf der auf dem Grundelement (301B) des Trägers ausgebildeten Opferschicht (40, 40B) oder einer Ionenimplantationsfläche (12) des piezoelektrischen Substrats, – einen Schritt (S206, S306, S506) des Delaminierens eines piezoelektrischen Dünnfilms (10) von dem piezoelektrischen Substrat, und – einen Schritt (S208, S308, S508) des Freilegens der IDT-Elektroden (60) unter Ausbildung eines mit dem piezoelektrischen Substrat und dem Träger (30B) begrenzten Raums (80) durch Entfernen der Opferschicht (40, 40B).
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend: – einen Schritt des Bondens einer mit IDT-Elektroden versehenen Fläche der Opferschicht (40, 40B) an eine Ionenimplantationsfläche des piezoelektrischen Substrats.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (10) von dem piezoelektrischen Substrat in der ionenimplantierten Schicht delaminiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (10) von dem piezoelektrischen Substrat in der ionenimplantierten Schicht unter Erwärmen des Komplexes delaminiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, umfassend: – einen Schritt (S207, S307, S507) des Ausbildens von Ätzfenstern (71) zu der Opferschicht (40, 40B), wobei die Opferschicht (40, 40B) durch Ätzen über die Ätzfenster (71) entfernt wird.